JPH054615B2 - - Google Patents
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- JPH054615B2 JPH054615B2 JP62246726A JP24672687A JPH054615B2 JP H054615 B2 JPH054615 B2 JP H054615B2 JP 62246726 A JP62246726 A JP 62246726A JP 24672687 A JP24672687 A JP 24672687A JP H054615 B2 JPH054615 B2 JP H054615B2
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- Japan
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- scale
- light
- light source
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- optical encoder
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- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 36
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- 238000012795 verification Methods 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 claims 1
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
Landscapes
- Optical Transform (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（発明の技術分野）
本発明は、例えば旋盤、フライス盤等の工作機
械や、半導体製造装置の位置計測に利用すること
ができる光学式エンコーダに関する。
械や、半導体製造装置の位置計測に利用すること
ができる光学式エンコーダに関する。
（技術的背景と解決すべき問題点）
第８図は、従来の光学式アブソリユート型エン
コーダの光学系の一例を示す斜視構造図であり、
測定光Laを発する、例えばLED（Light Emitting
Diode）やランプ等の発光素子１１と、発光素子
１１によつて照射された測定光Laを平行光Lbに
するコリメータレンズ１２と、コリメータレンズ
１２を透過して来た平行光Lbを透過させる部分
（以下、透過部という）１３Ａ及び透過させない
部分（以下、非透過部という）１３Ｂが所定の長
さ（以下、格子ピツチという）で繰返されている
格子トラツクt1，t2，……，toが表面にｎ本（ｎ
は整数）平行に並設されている第１スケール１３
と、透過部１３Ａを透過して来た光（図示せず）
を透過させる透過窓１４A1，１４A2，……，１
４Aoが第１スケール１３の各格子トラツクt1，
t2，……，toに対応して設けられている第２スケ
ール１４と、第２スケール１４の各透過窓１４
A1，１４A2，……，１４Aoに対応して設けら
れ、各透明窓１４A1，１４A2，……，１４Aoを
透過して来た光Lc1，Lc2，……，Lcoの強度に応
じた電気信号に変換する光電変換素子１５−１，
１５−２，……１５−ｎとで構成されている。
コーダの光学系の一例を示す斜視構造図であり、
測定光Laを発する、例えばLED（Light Emitting
Diode）やランプ等の発光素子１１と、発光素子
１１によつて照射された測定光Laを平行光Lbに
するコリメータレンズ１２と、コリメータレンズ
１２を透過して来た平行光Lbを透過させる部分
（以下、透過部という）１３Ａ及び透過させない
部分（以下、非透過部という）１３Ｂが所定の長
さ（以下、格子ピツチという）で繰返されている
格子トラツクt1，t2，……，toが表面にｎ本（ｎ
は整数）平行に並設されている第１スケール１３
と、透過部１３Ａを透過して来た光（図示せず）
を透過させる透過窓１４A1，１４A2，……，１
４Aoが第１スケール１３の各格子トラツクt1，
t2，……，toに対応して設けられている第２スケ
ール１４と、第２スケール１４の各透過窓１４
A1，１４A2，……，１４Aoに対応して設けら
れ、各透明窓１４A1，１４A2，……，１４Aoを
透過して来た光Lc1，Lc2，……，Lcoの強度に応
じた電気信号に変換する光電変換素子１５−１，
１５−２，……１５−ｎとで構成されている。
このような構成の光学式アブソリユート型エン
コーダの光学系１０に用いられる第１スケール１
３には、第９図に示すような隣り合つた格子トラ
ツクt1，t2及びt2，t3及び……及びto-1，toの格子
ピツチP1，P2，P3，……，Po-1，Poが互いに
１：２の関係になつている交番２進符号（グレイ
コード）が設けられている。従つて、この第１ス
ケール１３の各格子トラツクt1，t2，t3，……，
to-1，toの透過部１３Ａ、及び第１スケール１３
の各格子トラツクt1，t2，t3，……，to-1，toに対
応した第２スケール１４の各透過窓１４A1，１
４A2，１４A3，……，１４Ao-1，１４oを透過し
て、各透過窓１４A1，１４A2，１４A3，……，
１４Ao-1，１４Aoに対応した各光電変換素子１
５−１，１５−２，１５−３，……，１５−ｎ−
１，１５−ｎに入射する光Lc1，Lc2，Lc3，……，
Lco-1，Lcoの強度が、第１スケール１３の長手方
向の移動（図示矢ｍ）に伴つてそれぞれ周期的に
変化するので、この変化に応じて各光電変換素子
１５−１，１５−２，１５−３，……，１５−ｎ
−１，１５−ｎで変換される各電気信号もそれぞ
れ周期的に変化する。第１０図は、横軸に第１ス
ケール１３の長手方向の移動変位量mlを、縦軸に
各光電変換素子１５−１，１５−２，１５−３，
……，１５−ｎ−１，１５−ｎで変換された電気
信号S1，S2，S3，……，So-1，Soを示すもので、
各電気信号S1，S2，S3，……，So-1，Soがそれぞ
れ周期的に変化していることがわかる。そして、
これら電気信号S1，S2，S3，……，So-1，Soは、
第１１図の光学式アブソリユート型エンコーダの
ブロツク図に示すようにそれぞれコンパレータ２
０によつてデジタル化d1，d2，d3，……do-1，do
され、さらにデコーダ３０によつて交番２進符号
から純２進符号やBCD符号等の所望の形式の絶
対位置データＤに変換される。
コーダの光学系１０に用いられる第１スケール１
３には、第９図に示すような隣り合つた格子トラ
ツクt1，t2及びt2，t3及び……及びto-1，toの格子
ピツチP1，P2，P3，……，Po-1，Poが互いに
１：２の関係になつている交番２進符号（グレイ
コード）が設けられている。従つて、この第１ス
ケール１３の各格子トラツクt1，t2，t3，……，
to-1，toの透過部１３Ａ、及び第１スケール１３
の各格子トラツクt1，t2，t3，……，to-1，toに対
応した第２スケール１４の各透過窓１４A1，１
４A2，１４A3，……，１４Ao-1，１４oを透過し
て、各透過窓１４A1，１４A2，１４A3，……，
１４Ao-1，１４Aoに対応した各光電変換素子１
５−１，１５−２，１５−３，……，１５−ｎ−
１，１５−ｎに入射する光Lc1，Lc2，Lc3，……，
Lco-1，Lcoの強度が、第１スケール１３の長手方
向の移動（図示矢ｍ）に伴つてそれぞれ周期的に
変化するので、この変化に応じて各光電変換素子
１５−１，１５−２，１５−３，……，１５−ｎ
−１，１５−ｎで変換される各電気信号もそれぞ
れ周期的に変化する。第１０図は、横軸に第１ス
ケール１３の長手方向の移動変位量mlを、縦軸に
各光電変換素子１５−１，１５−２，１５−３，
……，１５−ｎ−１，１５−ｎで変換された電気
信号S1，S2，S3，……，So-1，Soを示すもので、
各電気信号S1，S2，S3，……，So-1，Soがそれぞ
れ周期的に変化していることがわかる。そして、
これら電気信号S1，S2，S3，……，So-1，Soは、
第１１図の光学式アブソリユート型エンコーダの
ブロツク図に示すようにそれぞれコンパレータ２
０によつてデジタル化d1，d2，d3，……do-1，do
され、さらにデコーダ３０によつて交番２進符号
から純２進符号やBCD符号等の所望の形式の絶
対位置データＤに変換される。
ところで、位置計測に利用される光学式アブソ
リユート型エンコーダは、その位置検出分解能を
高めてより微小な変位量を検出可能にすること、
及び同時により長いストロークにわたつてその絶
対位置を検出可能にすることが求められている。
しかし、上述したような光学式アブソリユート型
エンコーダにおいては、最小位置検出分解能は最
小分割された格子トラツクtoにおける格子ピツチ
Poと同程度であり、絶対位置検出ストローク長
は最大分割された格子トラツクt1における格子ピ
ツチP1と同程度であるので、位置検出分解能を
高め、かつ絶対位置検出ストローク長を長くしよ
うとすると、格子トラツク数ｎが増加して光学式
アブソリユート型エンコーダが大型化したり、そ
の部品である光電変換素子、コンパレータ等の数
が増加してしまうという欠点があつた。
リユート型エンコーダは、その位置検出分解能を
高めてより微小な変位量を検出可能にすること、
及び同時により長いストロークにわたつてその絶
対位置を検出可能にすることが求められている。
しかし、上述したような光学式アブソリユート型
エンコーダにおいては、最小位置検出分解能は最
小分割された格子トラツクtoにおける格子ピツチ
Poと同程度であり、絶対位置検出ストローク長
は最大分割された格子トラツクt1における格子ピ
ツチP1と同程度であるので、位置検出分解能を
高め、かつ絶対位置検出ストローク長を長くしよ
うとすると、格子トラツク数ｎが増加して光学式
アブソリユート型エンコーダが大型化したり、そ
の部品である光電変換素子、コンパレータ等の数
が増加してしまうという欠点があつた。
（発明の目的）
本発明は上述のような事情からなされたもので
あり、本発明の目的は、位置検出分解能が高く、
かつ絶対位置検出ストローク長が長い小型の光学
式エンコーダを提供することにある。
あり、本発明の目的は、位置検出分解能が高く、
かつ絶対位置検出ストローク長が長い小型の光学
式エンコーダを提供することにある。
（問題点を解決するための手段）
本発明は、例えば旋盤、フライス盤等の工作機
械や、半導体製造装置の位置計測に利用される光
学式エンコーダに関するものであり、本発明の上
記目的は、可干渉性を有する平行光を発する光源
装置と、光の遮断部及び非遮断部の比が異なる同
一ピツチの格子トラツクが設けられ前記光源装置
によつて照射された前記平行光を回折するスケー
ルと、このスケールで回折された回折光のうち次
数の異なる複数の回折光を受光して、各回折光の
強度に応じた電気信号に変換する光電変換装置と
を設けることによつて達成される。さらに、上記
光学式エンコーダの読取装置として、前記スケー
ルと前記光源装置、前記光電変換装置との相対的
移動に伴つて変化する前記格子トラツクのパター
ンに対応した前記光電変換装置から出力される電
気信号の比を求めて、前記比を１つの変換手段を
通じて前記スケールの位置データに変換して出力
することによつて達成される。
械や、半導体製造装置の位置計測に利用される光
学式エンコーダに関するものであり、本発明の上
記目的は、可干渉性を有する平行光を発する光源
装置と、光の遮断部及び非遮断部の比が異なる同
一ピツチの格子トラツクが設けられ前記光源装置
によつて照射された前記平行光を回折するスケー
ルと、このスケールで回折された回折光のうち次
数の異なる複数の回折光を受光して、各回折光の
強度に応じた電気信号に変換する光電変換装置と
を設けることによつて達成される。さらに、上記
光学式エンコーダの読取装置として、前記スケー
ルと前記光源装置、前記光電変換装置との相対的
移動に伴つて変化する前記格子トラツクのパター
ンに対応した前記光電変換装置から出力される電
気信号の比を求めて、前記比を１つの変換手段を
通じて前記スケールの位置データに変換して出力
することによつて達成される。
（発明の作用）
本発明の光学式エンコーダは、異なる次数の回
折光の強度比がスケールに設けられた格子１ピツ
チ間の開口率のパターンによつて変化することを
利用して位置検出を行なつているので、光源部か
ら照射される可干渉光の光量変化に影響されずに
正確な位置検出を行なうことができるものであ
る。
折光の強度比がスケールに設けられた格子１ピツ
チ間の開口率のパターンによつて変化することを
利用して位置検出を行なつているので、光源部か
ら照射される可干渉光の光量変化に影響されずに
正確な位置検出を行なうことができるものであ
る。
（発明の実施例）
先ず、本発明の原理を説明する。
第５図に示すように、光の透過部及び非透過部
が所定のピツチで繰返されている格子トラツクＴ
が表面に設けられたスケール１にレーザ等の可干
渉光線Ｌを入射させると、透過部を透過した可干
渉光線Ｌは回折作用を受けて複数の回折光L0，
Ｌ±1，Ｌ±2，……，Ｌ±o，……（以下、ｎ次
回折光という（ｎは整数））に分れる。第６図は
上述した格子トラツクＴを示すものであり、透過
部１Ａの長さをla、非透過部１Ｂの長さをlb、格
子ピツチをＰとすると、格子１ピツチ間の透過部
１Ａの割合（以下、開口率という）Ｑは次式(1)で
表わされる。
が所定のピツチで繰返されている格子トラツクＴ
が表面に設けられたスケール１にレーザ等の可干
渉光線Ｌを入射させると、透過部を透過した可干
渉光線Ｌは回折作用を受けて複数の回折光L0，
Ｌ±1，Ｌ±2，……，Ｌ±o，……（以下、ｎ次
回折光という（ｎは整数））に分れる。第６図は
上述した格子トラツクＴを示すものであり、透過
部１Ａの長さをla、非透過部１Ｂの長さをlb、格
子ピツチをＰとすると、格子１ピツチ間の透過部
１Ａの割合（以下、開口率という）Ｑは次式(1)で
表わされる。
Ｑ＝la／Ｐ ……(1)
また、０次回折光L0に対するｎ次回折光Ｌ±o
の強度比Ｉは、開口率Ｑによつて次式(2)で表され
る。
の強度比Ｉは、開口率Ｑによつて次式(2)で表され
る。
Ｉ＝sin2（nπQ）／（nπQ）2 ……(2)
第７図は、例として開口率Ｑと、０次回折光
L0に対する１次回折光Ｌ±1，２次回折光Ｌ±2，
３次回折光Ｌ±3のそれぞれの強度比Ｉとの関係
を示すものであり、図から明らかなように開口率
Ｑが異なることで各回折光Ｌ±1，Ｌ±2，Ｌ±3
の強度比Ｉも異なるため、場所によつて開口率Ｑ
の異なる格子トラツクが表面に設けられたスケー
ルに、可干渉光線Ｌを入射させて得られる任意の
異なる２つの次数の回折光の強度比Ｉを検出する
ことによつて、スケールの位置検出を行なうこと
ができる。
L0に対する１次回折光Ｌ±1，２次回折光Ｌ±2，
３次回折光Ｌ±3のそれぞれの強度比Ｉとの関係
を示すものであり、図から明らかなように開口率
Ｑが異なることで各回折光Ｌ±1，Ｌ±2，Ｌ±3
の強度比Ｉも異なるため、場所によつて開口率Ｑ
の異なる格子トラツクが表面に設けられたスケー
ルに、可干渉光線Ｌを入射させて得られる任意の
異なる２つの次数の回折光の強度比Ｉを検出する
ことによつて、スケールの位置検出を行なうこと
ができる。
次に、本発明の実施例を説明する。
第１図は、本発明の光学式アブソリユートエン
コーダの光学系の一例を示す斜視構造図であり、
可干渉性の測定光LAを発する、例えばLD
（Laser Diode）等の発光素子１０１と、この発
光素子１０１によつて照射された測定光LAを平
行光LBにするコリメータレンズ１０２と、この
コリメータレンズ１０２で平行にされた平行光
LBを部分的に透過させて所定幅の光束（図示せ
ず）とするスリツト１０３と、スリツト１０３か
らの光束の透過部及び非透過部が所定の格子ピツ
チで繰返されている格子トラツクTAが表面に設
けられている長形状のスケール１０４と、格子ト
ラツクTAで回折された複数の回折光（図示せず）
をそれぞれ集光する集光レンズ１０５と、集光レ
ンズ１０５からの各回折光LC0，LC±1，……，
LC±o，……に対応して設けられ、各回折光LC0，
LC±1，……，LC±o，……の強度に応じた電気
信号に変換するフオトダイオード等の光電変換素
子PL0，PL±1，……，PL±o，……とで構成さ
れている。発光素子１０１，コリメータレンズ１
０２，スリツト１０３及び集光レンズ１０５は直
線状に固定して配設されており、スケール１０４
に対して相対的に移動できれば良いが、ここでは
スケール１０４がＡ又はＢの長手方向に直線的に
移動するようになつている。
コーダの光学系の一例を示す斜視構造図であり、
可干渉性の測定光LAを発する、例えばLD
（Laser Diode）等の発光素子１０１と、この発
光素子１０１によつて照射された測定光LAを平
行光LBにするコリメータレンズ１０２と、この
コリメータレンズ１０２で平行にされた平行光
LBを部分的に透過させて所定幅の光束（図示せ
ず）とするスリツト１０３と、スリツト１０３か
らの光束の透過部及び非透過部が所定の格子ピツ
チで繰返されている格子トラツクTAが表面に設
けられている長形状のスケール１０４と、格子ト
ラツクTAで回折された複数の回折光（図示せず）
をそれぞれ集光する集光レンズ１０５と、集光レ
ンズ１０５からの各回折光LC0，LC±1，……，
LC±o，……に対応して設けられ、各回折光LC0，
LC±1，……，LC±o，……の強度に応じた電気
信号に変換するフオトダイオード等の光電変換素
子PL0，PL±1，……，PL±o，……とで構成さ
れている。発光素子１０１，コリメータレンズ１
０２，スリツト１０３及び集光レンズ１０５は直
線状に固定して配設されており、スケール１０４
に対して相対的に移動できれば良いが、ここでは
スケール１０４がＡ又はＢの長手方向に直線的に
移動するようになつている。
このような構成の光学式アブソリユート型エン
コーダの光学系１００に用いられるスケール１０
４には、例えば第２図に示すように格子ピツチ
PAはスケール全長にわたつて一定（数μm〜数＋
μm）であるが、開口率Ｑが長さlab間で滑らかに
変化（ａ点の開口率0.5，ｂ点の開口率0.75，ｃ
点の開口率0.5，ｄ点の開口率0.25，ｅ点の開口
率0.5）している格子トラツクTAが設けられてい
る。従つて、各光電変換素子PL0，PL±1，……，
PL±o，……に入射する各回折光LC0，LC±1，
……，LC±o，……の強度が、スケール１０４の
Ａ又はＢの長手方向の移動の際の開口率Ｑの変化
に伴つてそれぞれ周期的に変化するので、この変
化に応じて各光電変換素子PL0，PL±1，……，
PL±o，……で変換される各電気信号もそれぞれ
周期的に変化する。
コーダの光学系１００に用いられるスケール１０
４には、例えば第２図に示すように格子ピツチ
PAはスケール全長にわたつて一定（数μm〜数＋
μm）であるが、開口率Ｑが長さlab間で滑らかに
変化（ａ点の開口率0.5，ｂ点の開口率0.75，ｃ
点の開口率0.5，ｄ点の開口率0.25，ｅ点の開口
率0.5）している格子トラツクTAが設けられてい
る。従つて、各光電変換素子PL0，PL±1，……，
PL±o，……に入射する各回折光LC0，LC±1，
……，LC±o，……の強度が、スケール１０４の
Ａ又はＢの長手方向の移動の際の開口率Ｑの変化
に伴つてそれぞれ周期的に変化するので、この変
化に応じて各光電変換素子PL0，PL±1，……，
PL±o，……で変換される各電気信号もそれぞれ
周期的に変化する。
なお、前述の原理でも説明したように、開口率
は単に回折光の強度比を求めるためのものである
から、上記lab間の開口率は任意に変化させるこ
とが可能であり、スケール１０４の移動に伴なつ
て一定の割合で増加する電気信号や、sin状、三
角波状に変化する電気信号が容易に得られる。そ
して、任意の異なる２つの次数の回折光の強度
比、即ち電気信号の比によつてスケールの位置を
検出することができる。
は単に回折光の強度比を求めるためのものである
から、上記lab間の開口率は任意に変化させるこ
とが可能であり、スケール１０４の移動に伴なつ
て一定の割合で増加する電気信号や、sin状、三
角波状に変化する電気信号が容易に得られる。そ
して、任意の異なる２つの次数の回折光の強度
比、即ち電気信号の比によつてスケールの位置を
検出することができる。
第３図は、上述した光電変換素子からの電気信
号によつて位置データを求める読取回路の一例を
示すブロツク図であり、上述したように任意の異
なる２つの次数の回折光を選択すれば良く、例え
ば、０次回折光LC0及び１次回折光LC+1を電気信
号に変換する光電変換素子PL0及びPL+1からの電
気信号Sa及びSbは、それぞれサンプルホールド
回路１１１ａ及び１１１１ｂとＡ／Ｄ変換器１１
２ａ及び１１２ｂとでデジタルデータda及びdbに
変換される。そして、Ａ／Ｄ変換された各デジタ
ルデータda及びdbは、除算回路１１３によつて除
算されて比を表わすデジタルデータdabとされ、
照合回路１１４に出力される。ここで、記憶回路
１１５には、格子トラツクのパターンに対応した
異なる２つの次数の回折光LC0及びLC+1の強度を
表わす各電気信号の比が、対応する位置データと
共に予め記憶されており、この記憶回路１１５か
ら読出した各電気信号の比dmと、除算回路１１
３で求められた電気信号の比dabとを照合して、
予め記憶されている該当するスケールの位置デー
タDabを出力する。
号によつて位置データを求める読取回路の一例を
示すブロツク図であり、上述したように任意の異
なる２つの次数の回折光を選択すれば良く、例え
ば、０次回折光LC0及び１次回折光LC+1を電気信
号に変換する光電変換素子PL0及びPL+1からの電
気信号Sa及びSbは、それぞれサンプルホールド
回路１１１ａ及び１１１１ｂとＡ／Ｄ変換器１１
２ａ及び１１２ｂとでデジタルデータda及びdbに
変換される。そして、Ａ／Ｄ変換された各デジタ
ルデータda及びdbは、除算回路１１３によつて除
算されて比を表わすデジタルデータdabとされ、
照合回路１１４に出力される。ここで、記憶回路
１１５には、格子トラツクのパターンに対応した
異なる２つの次数の回折光LC0及びLC+1の強度を
表わす各電気信号の比が、対応する位置データと
共に予め記憶されており、この記憶回路１１５か
ら読出した各電気信号の比dmと、除算回路１１
３で求められた電気信号の比dabとを照合して、
予め記憶されている該当するスケールの位置デー
タDabを出力する。
なお、上述の実施例において、発光素子から照
射された可干渉光をスケールに透過させて回折光
を得ているが、透過光と反射光とは性質上差がな
いのでスケールで反射させて回折光を得るように
することも可能である。反射式とした場合、発光
素子、コリメータ、スリツトと集光レンズ、光電
変換素子とはスケールに対して同一側に配設さ
れ、スケールは光反射部と光非反射部とで形成さ
れる。また、第４図に示すようにスケールを円板
１０６にして、その表面に本発明の格子トラツク
TAを円環状に設け、円板１０６の中心を回転軸
にして回転させれば、角度の検出をアブソリユー
トで行なうことも可能である。さらに、上述の実
施例において光源部及び光電交換部を固定し、ス
ケールを移動させて位置検出を行なつているが、
スケールを固定し、光源部及び光電変換部を移動
させるようにしても位置検出が可能である。
射された可干渉光をスケールに透過させて回折光
を得ているが、透過光と反射光とは性質上差がな
いのでスケールで反射させて回折光を得るように
することも可能である。反射式とした場合、発光
素子、コリメータ、スリツトと集光レンズ、光電
変換素子とはスケールに対して同一側に配設さ
れ、スケールは光反射部と光非反射部とで形成さ
れる。また、第４図に示すようにスケールを円板
１０６にして、その表面に本発明の格子トラツク
TAを円環状に設け、円板１０６の中心を回転軸
にして回転させれば、角度の検出をアブソリユー
トで行なうことも可能である。さらに、上述の実
施例において光源部及び光電交換部を固定し、ス
ケールを移動させて位置検出を行なつているが、
スケールを固定し、光源部及び光電変換部を移動
させるようにしても位置検出が可能である。
（発明の効果）
以上のように本発明の光学式エンコーダによれ
ば、従来複数本の格子トラツクが必要であつた長
ストロークの絶対位置検出が１本の格子トラツク
で可能となるので、部品が小さくなつて光学式エ
ンコーダを小型化することができると共に、従来
の複数個の光電変換素子から２個の光学変換素子
となるので、部品数が減少して光学式エンコーダ
の製造コストダウンや製品コストダウンを図るこ
とができる。
ば、従来複数本の格子トラツクが必要であつた長
ストロークの絶対位置検出が１本の格子トラツク
で可能となるので、部品が小さくなつて光学式エ
ンコーダを小型化することができると共に、従来
の複数個の光電変換素子から２個の光学変換素子
となるので、部品数が減少して光学式エンコーダ
の製造コストダウンや製品コストダウンを図るこ
とができる。
第１図は本発明の光学式エンコーダの光学系の
一例を示す斜視構造図、第２図はその格子トラツ
クの一例を示す図、第３図はその検出回路の一例
を示すブロツク図、第４図はその格子トラツクの
別の適用例を示す斜視図、第５図〜第７図はそれ
ぞれ本発明の原理を説明する図、第８図は従来の
光学式エンコーダの光学系の一例を示す斜視構造
図、第９図はその格子トラツクの一例を示す図、
第１０図はその電気信号の一例を示す図、第１１
図はその検出回路の一例を示す図である。 １０，１００……アブソリユート型エンコーダ
の光学系、１１，１０１……発光素子、１２，１
０２……コリメータレンズ、１３，１４，１０４
……スケール、１０３……スリツト、１０５……
集光レンズ、１５，PL……光電変換素子、１１
１ａ，１１１ｂ……サンプルホールド回路、１１
２ａ，１１２ｂ……AD変換器、１１３……除算
回路、１１４……照合回路、１１５……記憶回
路。
一例を示す斜視構造図、第２図はその格子トラツ
クの一例を示す図、第３図はその検出回路の一例
を示すブロツク図、第４図はその格子トラツクの
別の適用例を示す斜視図、第５図〜第７図はそれ
ぞれ本発明の原理を説明する図、第８図は従来の
光学式エンコーダの光学系の一例を示す斜視構造
図、第９図はその格子トラツクの一例を示す図、
第１０図はその電気信号の一例を示す図、第１１
図はその検出回路の一例を示す図である。 １０，１００……アブソリユート型エンコーダ
の光学系、１１，１０１……発光素子、１２，１
０２……コリメータレンズ、１３，１４，１０４
……スケール、１０３……スリツト、１０５……
集光レンズ、１５，PL……光電変換素子、１１
１ａ，１１１ｂ……サンプルホールド回路、１１
２ａ，１１２ｂ……AD変換器、１１３……除算
回路、１１４……照合回路、１１５……記憶回
路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 可干渉性を有する平行光を発する光源装置
と、光の遮断部及び非遮断部の比が異なる同一ピ
ツチの格子トラツクが設けられ前記光源装置によ
つて照射された前記平行光を回折するスケール
と、このスケールで回折された回折光のうち次数
の異なる複数の回折光を受光して各回折光の強度
に応じた電気信号に変換する光電変換装置とで成
ることを特徴とする光学式エンコーダ。 ２ 前記光源装置は、可干渉光を発する光源と、
この光源によつて照射された前記可干渉光を平行
光にするコリメータレンズと、このコリメータレ
ンズで平行化された前記平行光を所定幅に制限す
るスリツトとで構成されている特許請求の範囲第
１項に記載の光学式エンコーダ。 ３ 前記光源がレーザ光を発するレーザ光発振素
子である特許請求の範囲第２項に記載の光学式エ
ンコーダ。 ４ 前記光源装置及び光電変換装置が前記スケー
ルに対して反対側にあり、前記スケールの非遮断
部が前記光源装置によつて照射された前記平行光
を透過して回折するようになつている特許請求の
範囲第１項に記載の光学式エンコーダ。 ５ 前記光源装置及び光電変換装置が前記スケー
ルに対して同一側にあり、前記スケールの非遮断
部が前記光源装置によつて照射された前記平行光
を反射して回折するようになつている特許請求の
範囲第１項に記載の光学式エンコーダ。 ６ 前記スケールが長方形状の格子トラツクが設
けられている平板であり、前記相対的移動が直線
である特許請求の範囲第１項に記載の光学式エン
コーダ。 ７ 前記スケールが円環状の格子トラツクが設け
られている円板であり、前記相対的移動が回転で
ある特許請求の範囲第１項に記載の光学式エンコ
ーダ。 ８ 前記光電変換装置が、前記スケールによつて
回折された前記回折光を集光する集光レンズと、
集光された前記回折光の強度に応じた電気信号に
変換する光電変換素子とで構成されている特許請
求の範囲第１項に記載の光学式エンコーダ。 ９ 前記スケールと前記光源装置、電気光電変換
装置との相対的移動が、前記スケールが前記光源
装置、前記光電変換装置に対して移動するように
なつている特許請求の範囲第１項に記載の光学式
エンコーダ。 １０ 前記スケールと前記光源装置、前記光電変
換装置との相対的移動が、前記光源装置及び前記
光電変換装置が一緒に前記スケールに対して移動
するようになつている特許請求の範囲第１項に記
載の光学式エンコーダ。 １１ 可干渉性を有する平行光を発する光源装置
と、光の遮断部及び非遮断部の比が異なる同一ピ
ツチの格子トラツクが設けられ前記光源装置によ
つて照射された前記平行光を回折するスケール
と、このスケールで回折された回折光のうち次数
の異なる複数の回折光を受光して各回折光の強度
に応じた電気信号に変換する光電変換装置とで成
る光学系を有し、かつ前記スケールと前記光源装
置、前記光電変換装置との相対的移動に伴つて変
化する前記格子トラツクのパターンに対応した前
記光電変換装置から出力される各電気信号の比を
求めて、前記比を１つの変換手段を通じて前記ス
ケールの位置データに変換して出力する読取装置
を有することを特徴とする光学式エンコーダ。 １２ 前記読取装置が、前記光電変換装置から出
力される前記各電気信号をホールドするホールド
部と、このホールド部でホールドされた前記電気
信号をそれぞれＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部と、
この各Ａ／Ｄ変換部から出力される値の比を求め
る除算部と、この除算部出力を前記スケールの位
置データに変換する変換手段とで構成されている
特許請求の範囲第１１項に記載の光学式エンコー
ダ。 １３ 前記変換手段が、前記スケールと前記光源
装置、前記光電変換装置との相対的移動に伴つて
変化する前記格子トラツクのパターンに対応した
前記次数の異なる複数の回折光の強度を表す各電
気信号の比を予め記憶するようになつている記憶
部と、前記除算部で求められた比を前記記憶部に
記憶されている比と照合して該当する前記スケー
ルの位置データを出力する照合部とで構成されて
いる特許請求の範囲第１２項に記載の光学式エン
コーダ。 １４ 前記変換手段が、前記除算部で求められた
比を入力し予め定められた計算式に基づいて計算
することで前記スケールの位置データに変換して
出力する演算部より成る特許請求の範囲第１２項
に記載の光学式エンコーダ。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62246726A JPS6488313A (en) | 1987-09-30 | 1987-09-30 | Optical encoder |
| DE3833115A DE3833115A1 (de) | 1987-09-30 | 1988-09-29 | Optischer codierer |
| DE3844704A DE3844704C2 (ja) | 1987-09-30 | 1988-09-29 | |
| US07/251,089 US4950891A (en) | 1987-09-30 | 1988-09-29 | High resolution optical encoder having a long detection stroke |
| DE3844705A DE3844705C2 (ja) | 1987-09-30 | 1988-09-29 | |
| GB8823120A GB2210525B (en) | 1987-09-30 | 1988-09-29 | Optical encoder |
| US07/374,918 US4948968A (en) | 1987-09-30 | 1989-07-03 | High resolution optical encoder having a long detection stroke |
| US07/374,922 US4956553A (en) | 1987-09-30 | 1989-07-03 | Optical encoder with varying grating pitch |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62246726A JPS6488313A (en) | 1987-09-30 | 1987-09-30 | Optical encoder |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6488313A JPS6488313A (en) | 1989-04-03 |
| JPH054615B2 true JPH054615B2 (ja) | 1993-01-20 |
Family
ID=17152731
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62246726A Granted JPS6488313A (en) | 1987-09-30 | 1987-09-30 | Optical encoder |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6488313A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5652426A (en) * | 1993-04-19 | 1997-07-29 | Ricoh Company, Ltd. | Optical encoder having high resolution |
-
1987
- 1987-09-30 JP JP62246726A patent/JPS6488313A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6488313A (en) | 1989-04-03 |
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