JPH05646B2 - - Google Patents
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- JPH05646B2 JPH05646B2 JP24672787A JP24672787A JPH05646B2 JP H05646 B2 JPH05646 B2 JP H05646B2 JP 24672787 A JP24672787 A JP 24672787A JP 24672787 A JP24672787 A JP 24672787A JP H05646 B2 JPH05646 B2 JP H05646B2
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- light
- scale
- spot position
- light source
- position detection
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- 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７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、各透過窓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、各透過窓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８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-1，１４Ao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１５−１，１５−２，１５−３，……，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（図示矢印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９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１０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２０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８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-1，１４Ao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１５−１，１５−２，１５−３，……，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（図示矢印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９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１０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２０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同一でピ
ツチの異なる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
同次数の正負の回折光を受光して各回折光の光点
位置を検出して電気信号に変換する光点位置検出
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、前記光点位置検出装
置との相対的移動に伴つて変化する前記光点位置
検出装置から出力される電気信号から前記同次数
の正負の回折光間距離を求めて、前記回折光間距
離を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同一でピ
ツチの異なる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
同次数の正負の回折光を受光して各回折光の光点
位置を検出して電気信号に変換する光点位置検出
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、前記光点位置検出装
置との相対的移動に伴つて変化する前記光点位置
検出装置から出力される電気信号から前記同次数
の正負の回折光間距離を求めて、前記回折光間距
離を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、同次数の正負の
回折光間の距離がスケールに設けられた格子ピツ
チ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。
回折光間の距離がスケールに設けられた格子ピツ
チ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））に分かれる。これら回折
光のうちｎ次回折光Ｌ±oの正負の回折光L+o，
L-oが可干渉光線Ｌとなす角（以下、回折角とい
う）±θoは可干渉光線の波長λと格子トラツクＴ
のピツチＰとによつて次式(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））に分かれる。これら回折
光のうちｎ次回折光Ｌ±oの正負の回折光L+o，
L-oが可干渉光線Ｌとなす角（以下、回折角とい
う）±θoは可干渉光線の波長λと格子トラツクＴ
のピツチＰとによつて次式(1)で表わされる。
±θo＝±sin-1（nλ／Ｐ） ……(1)
従つて、スケール１からＳの距離に置かれたス
クリーン２に照射される正負の回折光L+o，L-o
間の距離doは次式(2)で表わされる。
クリーン２に照射される正負の回折光L+o，L-o
間の距離doは次式(2)で表わされる。
do＝2S tan｛sin-1（nλ／Ｐ）｝ …(2)
第６図は、例として可干渉光線Ｌの波長λを
1μｍ、スケール１とスクリーン２との距離Ｓを
10mmとしたときの±１次回折光L+1，L-1間の距
離d1と格子ピツチＰとの関係を示すものであり、
図から明らかなように格子ピツチＰが異なること
で回折光間距離d1も異なるため、場所によつて格
子ピツチＰ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
る任意の同次数の正負の回折光L+o，L-o間距離
doからスケールの位置検出を行なうことができ
る。
1μｍ、スケール１とスクリーン２との距離Ｓを
10mmとしたときの±１次回折光L+1，L-1間の距
離d1と格子ピツチＰとの関係を示すものであり、
図から明らかなように格子ピツチＰが異なること
で回折光間距離d1も異なるため、場所によつて格
子ピツチＰ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
る任意の同次数の正負の回折光L+o，L-o間距離
doから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構造図であり、可干
渉性の測定光LDを発する、例えばLD（Laser
Diode）等の発光素子２０１と、この発光素子２
０１によつて照射された測定光LDを平行光LEに
するコリメータレンズ２０２と、このコリメータ
レンズ２０２で平行にされた平行光LEを部分的
に透過させて所定幅の光束LFとするスリツト２
０３と、スリツト２０３からの光束の透過部及び
非透過部の比が同一でピツチの異なる格子が繰返
されている格子トラツクTBが表面に設けられて
いる長形状のスケール２０４と、格子トラツク
TBで回折された複数の回折光LGをそれぞれ集光
する集光レンズ２０５と、集光レンズ２０５から
の各回折光LH0，LH±1，……，LH±o，……の
光点の位置を検出して電気信号に変換する、例え
ばイメージセンサ等の光点位置検出素子２０６と
で構成されている。発光素子２０１、コリメータ
レンズ２０２、スリツト２０３及び集光レンズ２
０５が直線状に固定して配設されており、スケー
ル２０４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２０４がＣ又はＤ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構造図であり、可干
渉性の測定光LDを発する、例えばLD（Laser
Diode）等の発光素子２０１と、この発光素子２
０１によつて照射された測定光LDを平行光LEに
するコリメータレンズ２０２と、このコリメータ
レンズ２０２で平行にされた平行光LEを部分的
に透過させて所定幅の光束LFとするスリツト２
０３と、スリツト２０３からの光束の透過部及び
非透過部の比が同一でピツチの異なる格子が繰返
されている格子トラツクTBが表面に設けられて
いる長形状のスケール２０４と、格子トラツク
TBで回折された複数の回折光LGをそれぞれ集光
する集光レンズ２０５と、集光レンズ２０５から
の各回折光LH0，LH±1，……，LH±o，……の
光点の位置を検出して電気信号に変換する、例え
ばイメージセンサ等の光点位置検出素子２０６と
で構成されている。発光素子２０１、コリメータ
レンズ２０２、スリツト２０３及び集光レンズ２
０５が直線状に固定して配設されており、スケー
ル２０４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２０４がＣ又はＤ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２００に用いられるスケール２０
４には、例えば第２図に示すように格子ピツチが
Lab間で滑らかに変化（ｆ点の格子ピツチPB，ｇ
点の格子ピツチPC，ｈ点の格子ピツチPD，ｉ点
の格子ピツチPC，ｊ点の格子ピツチPB）してい
る格子トラツクTBが設けられている。従つて、
光点位置検出素子２０６に入射する各回折光LH
±1，……，LH±o，……の回折角が、スケール
２０４のＣ又はＤの長手方向の移動の際の格子ピ
ツチの変化に伴つてそれぞれ周期的に変化するの
で、この変化に応じて光点位置検出素子２０６上
に集光する各回折光LH±1，LH±o，…の光点位
置が変化する。即ち、格子ピツチが小さくなれば
回折角は大きくなつて同次数の正負の回折光間の
距離が大きくなり、逆に格子ピツチが大きくなれ
ば回折角は小さくなつて同次数の正負の回折光間
の距離が小さくなる。なお、前述の原理でも説明
したように、格子ピツチは単に回折角を変化させ
るためのものであるから、上記Lab間の格子ピツ
チは任意に変化させることが可能であり、スケー
ル２０４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、任意の同次数の正
負の回折光間距離によつてスケールの位置を検出
することができる。
コーダの光学系２００に用いられるスケール２０
４には、例えば第２図に示すように格子ピツチが
Lab間で滑らかに変化（ｆ点の格子ピツチPB，ｇ
点の格子ピツチPC，ｈ点の格子ピツチPD，ｉ点
の格子ピツチPC，ｊ点の格子ピツチPB）してい
る格子トラツクTBが設けられている。従つて、
光点位置検出素子２０６に入射する各回折光LH
±1，……，LH±o，……の回折角が、スケール
２０４のＣ又はＤの長手方向の移動の際の格子ピ
ツチの変化に伴つてそれぞれ周期的に変化するの
で、この変化に応じて光点位置検出素子２０６上
に集光する各回折光LH±1，LH±o，…の光点位
置が変化する。即ち、格子ピツチが小さくなれば
回折角は大きくなつて同次数の正負の回折光間の
距離が大きくなり、逆に格子ピツチが大きくなれ
ば回折角は小さくなつて同次数の正負の回折光間
の距離が小さくなる。なお、前述の原理でも説明
したように、格子ピツチは単に回折角を変化させ
るためのものであるから、上記Lab間の格子ピツ
チは任意に変化させることが可能であり、スケー
ル２０４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、任意の同次数の正
負の回折光間距離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、上述した光点位置検出装置２０６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
に任意の同次数の正負の回折光を選択すれば良
く、例えば１次回折光LC±1の２つの光点の位置
は光点位置検出素子２０６によつてそれぞれ電気
信号Ｓ＋ｃ及びＳ−ｃに変換される。そして、減
算器２１１で回折光間距離を表わす電気信号Scc
と成り、サンプルホールド回路２１２及びＡ／Ｄ
変換器２１３でデジタルデータdccに変換され、
照合回路２１４に出力される。ここで、記憶回路
２１５には、格子トラツクのパターンに対応した
正負の１次回折光の間の距離が、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２
１５から読出した各回折光間の距離dmと、Ａ／
Ｄ変換器２１３でデジタル化された回折光間の距
離dcc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Dccを出力する。
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
に任意の同次数の正負の回折光を選択すれば良
く、例えば１次回折光LC±1の２つの光点の位置
は光点位置検出素子２０６によつてそれぞれ電気
信号Ｓ＋ｃ及びＳ−ｃに変換される。そして、減
算器２１１で回折光間距離を表わす電気信号Scc
と成り、サンプルホールド回路２１２及びＡ／Ｄ
変換器２１３でデジタルデータdccに変換され、
照合回路２１４に出力される。ここで、記憶回路
２１５には、格子トラツクのパターンに対応した
正負の１次回折光の間の距離が、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２
１５から読出した各回折光間の距離dmと、Ａ／
Ｄ変換器２１３でデジタル化された回折光間の距
離dcc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Dcc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、光点
位置検出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２０７にして、その表面に本発明の格子トラツ
クTBを円環状に設け、円板２０７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点位置検出部を固定
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、光源部及び光点位置検
出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、光点
位置検出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２０７にして、その表面に本発明の格子トラツ
クTBを円環状に設け、円板２０７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点位置検出部を固定
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、光源部及び光点位置検
出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、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、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図及び第６図はそれぞ
れ本発明の原理を説明する図、第７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８図はその格子トラツクの一例を示す図、
第９図はその電気信号の一例を示す図、第１０図
はその検出回路の一例を示すブロツク図である。 １０，２００…アブソリユート型エンコーダの
光学系、１１，２０１…発光素子、１２，２０２
…コリメータレンズ、１３，１４，２０４…スケ
ール、２０３…スリツト、２０５…集光レンズ、
２０６…光点位置検出素子、２１１…減算器、２
１２…サンプルホールド回路、２１３…Ａ／Ｄ変
換器、２１４…照合回路、２１５…記憶回路。
一例を示す構造図、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図及び第６図はそれぞ
れ本発明の原理を説明する図、第７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８図はその格子トラツクの一例を示す図、
第９図はその電気信号の一例を示す図、第１０図
はその検出回路の一例を示すブロツク図である。 １０，２００…アブソリユート型エンコーダの
光学系、１１，２０１…発光素子、１２，２０２
…コリメータレンズ、１３，１４，２０４…スケ
ール、２０３…スリツト、２０５…集光レンズ、
２０６…光点位置検出素子、２１１…減算器、２
１２…サンプルホールド回路、２１３…Ａ／Ｄ変
換器、２１４…照合回路、２１５…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同一でピツチ
の異なる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析するスケール
と、このスケールで回折された回折光のうち同次
数の正負の回折光を受光して各回折光の光点位置
を検出して電気信号に変換する光点位置検出装置
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点位置検出装置が前記ス
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点位置検出装置が前記ス
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、前記光点位置検出装置は、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光点位置を検出して
電気信号に変換する光点位置検出素子とで構成さ
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 前記光点位置検出素子が光点位置を電気信号
に変換するイメージセンサである特許請求の範囲
第８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、前記光点位
置検出装置との相対的移動が、前記スケールが前
記光源装置、前記光点位置検出装置に対して移動
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。 １１ 前記スケールと前記光源装置、前記光点位
置検出装置との相対的移動が、前記光源装置、前
記光点位置検出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。 １２ 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同一でピツチ
の異なる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同次
数の正負の回折光を受光して各回折光の光点位置
を検出して電気信号に変換する光点位置検出装置
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、前記光点位置検出装置との相対的移動
に伴つて変化する前記光点位置検出装置から出力
される電気信号から前記同次数の正負の回折光間
距離を求めて、前記回折光間距離を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。 １３ 前記読取装置が、前記光点位置検出装置か
ら出力され前記同次数の正負の回折光の位置を表
わす電気信号の差を求めて回折光間距離を表わす
電気信号とする減算部と、この減算部で求められ
た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Ａ／Ｄ
変換するＡ／Ｄ変換部と、このＡ／Ｄ変換部出力
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１２項に記
載の光学式エンコーダ。 １４ 前記変換手段が、前記スケールと前記光源
装置、前記光点位置検出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
した前記同次数の正負の回折光の各回折光間距離
を予め記憶するようになつている記憶部と、前記
Ａ／Ｄ変換部で求められた回折光間距離を前記記
憶部に記憶されている回折光間距離と照合して該
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１３項に
記載の光学式エンコーダ。 １５ 前記変換手段が、前記Ａ／Ｄ変換部で求め
られた回折光間距離を入手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１３項に記載の光学式エンコーダ。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24672787A JPS6488314A (en) | 1987-09-30 | 1987-09-30 | Optical encoder |
| DE3844705A DE3844705C2 (ja) | 1987-09-30 | 1988-09-29 | |
| 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 |
| 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 |
|---|---|---|---|
| JP24672787A JPS6488314A (en) | 1987-09-30 | 1987-09-30 | Optical encoder |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6488314A JPS6488314A (en) | 1989-04-03 |
| JPH05646B2 true JPH05646B2 (ja) | 1993-01-06 |
Family
ID=17152747
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24672787A Granted JPS6488314A (en) | 1987-09-30 | 1987-09-30 | Optical encoder |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6488314A (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 JP24672787A patent/JPS6488314A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6488314A (en) | 1989-04-03 |
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