JPH0743269B2 - 光電式エンコーダー - Google Patents
光電式エンコーダーInfo
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- JPH0743269B2 JPH0743269B2 JP20054791A JP20054791A JPH0743269B2 JP H0743269 B2 JPH0743269 B2 JP H0743269B2 JP 20054791 A JP20054791 A JP 20054791A JP 20054791 A JP20054791 A JP 20054791A JP H0743269 B2 JPH0743269 B2 JP H0743269B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- grating
- light source
- light
- distance
- phase
- Prior art date
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
- F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
- F02B2075/027—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle four
Landscapes
- Optical Transform (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光電式エンコーダーに
係り、特に内挿分割精度を高めるために複数のセグメン
トに分割された固定格子を有する光電式エンコーダーに
関する。
係り、特に内挿分割精度を高めるために複数のセグメン
トに分割された固定格子を有する光電式エンコーダーに
関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に高分解能光電式エンコーダーにお
いては、その分解能及び内挿分割精度を高めるために種
々の試みがなされている。その一例として、格子パター
ンの格子ピッチを微小にして高分解能化を図るものがあ
る。これによって格子ピッチを極端に微小とすると、光
の回折による影響によって隣設する格子の像が重なりあ
い、その信号出力のＳ／Ｎ比が低下する原因となる。さ
らに上記の回折によるＳ／Ｎ比の低下は、移動格子と固
定格子との間隙によっても影響を受けるものであるか
ら、この間隙を可及的に小さくすればよいが、この間隙
の設定には限界があるので前記ボケの発生は避けられな
い。従って、これが高分解能化の大きな欠点となってい
る。また、例えば回転体の回転角を検出するようなロー
タリーエンコーダーの場合には、格子ピッチを変えずに
パターン円の直径を大きくすれば２つの格子間の間隙を
変えないで済むが、実際には面ブレ量が増して間隙が変
動し、それに伴ない信号出力も変動することになる。さ
らに装置が大型化するという問題も生ずる。
いては、その分解能及び内挿分割精度を高めるために種
々の試みがなされている。その一例として、格子パター
ンの格子ピッチを微小にして高分解能化を図るものがあ
る。これによって格子ピッチを極端に微小とすると、光
の回折による影響によって隣設する格子の像が重なりあ
い、その信号出力のＳ／Ｎ比が低下する原因となる。さ
らに上記の回折によるＳ／Ｎ比の低下は、移動格子と固
定格子との間隙によっても影響を受けるものであるか
ら、この間隙を可及的に小さくすればよいが、この間隙
の設定には限界があるので前記ボケの発生は避けられな
い。従って、これが高分解能化の大きな欠点となってい
る。また、例えば回転体の回転角を検出するようなロー
タリーエンコーダーの場合には、格子ピッチを変えずに
パターン円の直径を大きくすれば２つの格子間の間隙を
変えないで済むが、実際には面ブレ量が増して間隙が変
動し、それに伴ない信号出力も変動することになる。さ
らに装置が大型化するという問題も生ずる。
【０００３】さらに、高分解能光電式エンコーダーにお
いて、その精度を一層高めるためには、固定格子パター
ンの精度を極力上げる必要がある。しかし、高分解能光
電式エンコーダーの場合には、格子パターンのピッチを
微小とする必要があり、パターンを高精度に作ることが
極めて困難であることからその実現が難しい。例えば、
最近の高分解能光電式エンコーダーにおいては、固定格
子パターンの位相精度としてサブミクロンのオーダーま
で要求されるようになっているので、その実現が一層困
難となっている。このようなサブミクロンオーダーの精
度の要求も例えば現在のＬＳＩ（大規模集積回路）のパ
ターニング技術を駆使すればその要求を満足し得るもの
が実現可能とも考えられるが、そのための製作装置と付
帯設備等には漠大な費用がかかり、エンコーダー用の専
用装置として設備することはコスト的にみて容易ではな
い。
いて、その精度を一層高めるためには、固定格子パター
ンの精度を極力上げる必要がある。しかし、高分解能光
電式エンコーダーの場合には、格子パターンのピッチを
微小とする必要があり、パターンを高精度に作ることが
極めて困難であることからその実現が難しい。例えば、
最近の高分解能光電式エンコーダーにおいては、固定格
子パターンの位相精度としてサブミクロンのオーダーま
で要求されるようになっているので、その実現が一層困
難となっている。このようなサブミクロンオーダーの精
度の要求も例えば現在のＬＳＩ（大規模集積回路）のパ
ターニング技術を駆使すればその要求を満足し得るもの
が実現可能とも考えられるが、そのための製作装置と付
帯設備等には漠大な費用がかかり、エンコーダー用の専
用装置として設備することはコスト的にみて容易ではな
い。
【０００４】そこで、さらに高分解能及び高精度を追及
するために、固定格子を９０°位相の関係（１／２ピッ
チ）で２つ配置し、これより９０°位相関係をもつ２つ
の信号出力を得て１／４ピッチに内挿することが提案さ
れている。実際の使用に当っては、上記２つの格子と１
８０°位相関係の格子をそれぞれ設け、１８０°位相関
係の格子間の出力の差動増幅をとって信頼性を上げるこ
とが行なわれる。
するために、固定格子を９０°位相の関係（１／２ピッ
チ）で２つ配置し、これより９０°位相関係をもつ２つ
の信号出力を得て１／４ピッチに内挿することが提案さ
れている。実際の使用に当っては、上記２つの格子と１
８０°位相関係の格子をそれぞれ設け、１８０°位相関
係の格子間の出力の差動増幅をとって信頼性を上げるこ
とが行なわれる。
【０００５】この差動増幅は光源の光量変動や電源電圧
変動等による信号出力の変動が内挿精度に影響を及ぼす
ことのないようにするものである。この場合、固定格子
間の位相差誤差は、そのまま内挿誤差として表われるた
め、高精度かつ高分解能とするためには、９０度位相関
係の位相差を正確に設定する必要が生ずる。そのため、
従来は例えば固定格子を構成する４つのセグメントを互
に別々に分離し、各セグメントの相対的な位相関係を組
立時に調整して配置し、その後にこれらを固定するよう
にしてパターンの位相誤差を除去するようにしている。
変動等による信号出力の変動が内挿精度に影響を及ぼす
ことのないようにするものである。この場合、固定格子
間の位相差誤差は、そのまま内挿誤差として表われるた
め、高精度かつ高分解能とするためには、９０度位相関
係の位相差を正確に設定する必要が生ずる。そのため、
従来は例えば固定格子を構成する４つのセグメントを互
に別々に分離し、各セグメントの相対的な位相関係を組
立時に調整して配置し、その後にこれらを固定するよう
にしてパターンの位相誤差を除去するようにしている。
【０００６】しかし乍ら、このような従来のものでは、
各セグメントの位置決めをサブミクロンオーダーの精度
で調整する必要があり、特に１つのセグメントを基準と
して他の３つのセグメントを前記の精度で調整する必要
がある。従ってその調整作業は容易ではない。さらに、
この調整後に各セグメントをそのままの状態で固定させ
る必要があり、従ってその固定作業も容易ではなく、し
かも経時変化等のないように固定する必要がある。この
ため、従来のものでは、その作業性や量産性が極めて悪
い。
各セグメントの位置決めをサブミクロンオーダーの精度
で調整する必要があり、特に１つのセグメントを基準と
して他の３つのセグメントを前記の精度で調整する必要
がある。従ってその調整作業は容易ではない。さらに、
この調整後に各セグメントをそのままの状態で固定させ
る必要があり、従ってその固定作業も容易ではなく、し
かも経時変化等のないように固定する必要がある。この
ため、従来のものでは、その作業性や量産性が極めて悪
い。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来の光
電式エンコーダーでは組立作業性や量産性が極めて悪い
という問題があった。
電式エンコーダーでは組立作業性や量産性が極めて悪い
という問題があった。
【０００８】そこで本発明は、簡単な調整作業だけで、
パターンが持つ位相誤差を除去することができ、もって
内挿精度の向上に寄与できる光電式エンコーダーを提供
することを目的としている。
パターンが持つ位相誤差を除去することができ、もって
内挿精度の向上に寄与できる光電式エンコーダーを提供
することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に係る光電式エン
コーダーでは、例えば１つのガラス基板上にパターニン
グされた位相誤差を有する固定格子群のパターンを複数
に分離することなく、そのままの状態にし、この状態で
簡単な調整作業だけで前記の位相誤差を実質的に除去で
きるようにしている。
コーダーでは、例えば１つのガラス基板上にパターニン
グされた位相誤差を有する固定格子群のパターンを複数
に分離することなく、そのままの状態にし、この状態で
簡単な調整作業だけで前記の位相誤差を実質的に除去で
きるようにしている。
【００１０】すなわち、本発明は、相対移動を検出する
光電式エンコーダーにおいて、相対移動方向に配列され
た符号化パターンを有する第１格子と、前記第１格子と
対向して配置され、且つ相対位置が格子ピッチの略１／
４周期（位相角で９０度）で配列される少なくとも２つ
の符号化パターンを前記第１格子の相対移動方向に有し
た第２格子と、光源を有し、且つ前記光源からの光を前
記第１格子及び前記第２格子に照射するための照光レン
ズ部と、前記第２格子から得られる少なくとも２種類の
信号を検出する検出部と、前記第２格子の有する少なく
とも２つの符号化パターンに照射する光の照射角を変化
させるために、前記光源と前記第２格子との間隔を維持
したまま、前記光源と前記照光レンズ部との間隔を変え
る間隔変化部とを含み、前記間隔変化部により、前記検
出部で検出する少なくとも２種類の信号の位相差を所定
位相差とすべく前記光源が前記照光レンズ部の焦点位置
からずれた位置に配置されてなることを特徴としてい
る。
光電式エンコーダーにおいて、相対移動方向に配列され
た符号化パターンを有する第１格子と、前記第１格子と
対向して配置され、且つ相対位置が格子ピッチの略１／
４周期（位相角で９０度）で配列される少なくとも２つ
の符号化パターンを前記第１格子の相対移動方向に有し
た第２格子と、光源を有し、且つ前記光源からの光を前
記第１格子及び前記第２格子に照射するための照光レン
ズ部と、前記第２格子から得られる少なくとも２種類の
信号を検出する検出部と、前記第２格子の有する少なく
とも２つの符号化パターンに照射する光の照射角を変化
させるために、前記光源と前記第２格子との間隔を維持
したまま、前記光源と前記照光レンズ部との間隔を変え
る間隔変化部とを含み、前記間隔変化部により、前記検
出部で検出する少なくとも２種類の信号の位相差を所定
位相差とすべく前記光源が前記照光レンズ部の焦点位置
からずれた位置に配置されてなることを特徴としてい
る。
【００１１】
【作用】光源と第２格子との間隔を維持したまま、光源
と照光レンズ部との間の間隔を変えると、第２格子上に
形成される第１格子の像を相対移動方向に移動させるこ
とができる。したがって、位相差を所定位相差に合わせ
ることが可能になる。
と照光レンズ部との間の間隔を変えると、第２格子上に
形成される第１格子の像を相対移動方向に移動させるこ
とができる。したがって、位相差を所定位相差に合わせ
ることが可能になる。
【００１２】
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例を
説明する。図１には本発明に係る光電式エンコーダーの
概略構成が示されている。
説明する。図１には本発明に係る光電式エンコーダーの
概略構成が示されている。
【００１３】同図において、１は変位量が測定される移
動体（図示せず）に取付けられて移動体と一体に移動す
る移動格子を示している。この移動格子１には適当な方
法で所定のパターン、例えば格子がピッチＰで形成され
ている。
動体（図示せず）に取付けられて移動体と一体に移動す
る移動格子を示している。この移動格子１には適当な方
法で所定のパターン、例えば格子がピッチＰで形成され
ている。
【００１４】移動格子１と平行に、且つこれと対面する
ように、例えば１つのガラス基板上にパターニングされ
た固定格子２が設けられている。固定格子２は図２に示
す如く移動格子１と同一格子ピッチＰを有し、且つ互い
に略１／４周期、即ちＰ／４（９０度の位相角）の関係
となるように配列された左右２つのセグメント２１，２
２から構成されている。図１及び図２に示されている例
では、固定格子２が左右２つのセグメント２１，２２の
他に、さらにこれらの各セグメント２１，２２に対しＰ
／２（１８０度の位相角）の関係でそれぞれ下方に配列
されたセグメント２３，２４を備えたものとなってい
る。
ように、例えば１つのガラス基板上にパターニングされ
た固定格子２が設けられている。固定格子２は図２に示
す如く移動格子１と同一格子ピッチＰを有し、且つ互い
に略１／４周期、即ちＰ／４（９０度の位相角）の関係
となるように配列された左右２つのセグメント２１，２
２から構成されている。図１及び図２に示されている例
では、固定格子２が左右２つのセグメント２１，２２の
他に、さらにこれらの各セグメント２１，２２に対しＰ
／２（１８０度の位相角）の関係でそれぞれ下方に配列
されたセグメント２３，２４を備えたものとなってい
る。
【００１５】移動格子１と固定格子２とを挾んで、光源
４および集光装置、例えばコンデンサレンズ５からなる
光源装置３と、光検出素子、例えば光電変換素子６とが
互に対向するように配設され、移動体の移動に伴なって
生ずる移動格子１と固定格子２との相対移動に対応して
光電変換素子６から信号出力を得るようにしている。光
源装置３には光源４とコンデンサレンズ５との間隔１を
調整する適当な間隔調整手段（図示せず）が設けてあ
る。この間隔調整手段で光源４とコンデンサレンズ５と
の間隔１を調整することにより、固定格子２上に形成さ
れる移動格子１の像の位置を左右方向に変位させて固定
格子２の左右のセグメント２１，２２間及び２３，２４
間の各セグメントのパターンに含まれる位相誤差を除去
するようにしている。
４および集光装置、例えばコンデンサレンズ５からなる
光源装置３と、光検出素子、例えば光電変換素子６とが
互に対向するように配設され、移動体の移動に伴なって
生ずる移動格子１と固定格子２との相対移動に対応して
光電変換素子６から信号出力を得るようにしている。光
源装置３には光源４とコンデンサレンズ５との間隔１を
調整する適当な間隔調整手段（図示せず）が設けてあ
る。この間隔調整手段で光源４とコンデンサレンズ５と
の間隔１を調整することにより、固定格子２上に形成さ
れる移動格子１の像の位置を左右方向に変位させて固定
格子２の左右のセグメント２１，２２間及び２３，２４
間の各セグメントのパターンに含まれる位相誤差を除去
するようにしている。
【００１６】なお、移動格子１と固定格子２とは互に接
触しないように所定間隔、例えば格子ピッチＰに比べて
余り大きくない範囲で間隔ｄを保って平行に配設されて
いる。光電変換素子６は、各セグメント２１〜２４に対
応するように配設された各光電変換素子６１〜６４から
構成され、各素子からそれぞれ信号出力を得るようにな
されている。
触しないように所定間隔、例えば格子ピッチＰに比べて
余り大きくない範囲で間隔ｄを保って平行に配設されて
いる。光電変換素子６は、各セグメント２１〜２４に対
応するように配設された各光電変換素子６１〜６４から
構成され、各素子からそれぞれ信号出力を得るようにな
されている。
【００１７】このように間隔調整手段を設けているの
で、次のようにして位相差を調整できる。すなわち、光
源４から放射された光は、コンデンサレンズ５を介して
略平行光線に変換される。この光によって移動格子１が
照明されると、固定格子２上には図３に示す如く、フレ
ネル回折像（格子の影）１０が形成される。この場合、
照明方向を図３に示の如く角度θだけ変化させると、格
子の影の位置は移動格子１と固定格子２との格子間隔ｄ
と照明光の入射角θで決まる変位量Δ、即ちΔ＝ｄｔａ
ｎθだけ横方向に変位する。この変位量Δを位相角に変
換するとΔ／Ｐ×３６０度＝φ度だけずれたことにな
る。
で、次のようにして位相差を調整できる。すなわち、光
源４から放射された光は、コンデンサレンズ５を介して
略平行光線に変換される。この光によって移動格子１が
照明されると、固定格子２上には図３に示す如く、フレ
ネル回折像（格子の影）１０が形成される。この場合、
照明方向を図３に示の如く角度θだけ変化させると、格
子の影の位置は移動格子１と固定格子２との格子間隔ｄ
と照明光の入射角θで決まる変位量Δ、即ちΔ＝ｄｔａ
ｎθだけ横方向に変位する。この変位量Δを位相角に変
換するとΔ／Ｐ×３６０度＝φ度だけずれたことにな
る。
【００１８】図４に示す如く、固定格子２中に含まれて
いる９０度位相差には、光源４とコンデンサレンズ５と
の間隔１をコンデンサレンズ５の焦点距離にした場合、
即ち平行照明とした場合に、光電変換によって得られる
９０度位相関係にあるべき２信号にパターン誤差分の位
相が加わることとなる。
いる９０度位相差には、光源４とコンデンサレンズ５と
の間隔１をコンデンサレンズ５の焦点距離にした場合、
即ち平行照明とした場合に、光電変換によって得られる
９０度位相関係にあるべき２信号にパターン誤差分の位
相が加わることとなる。
【００１９】そこで、光源４とコンデンサレンズ５との
間隔１を間隔調整手段によってΔ１だけ変化させること
により、照明光を発散又は収束させ、これにより固定格
子２上のフレネル回折像１０の位置を変位させて固定格
子２の各パターンの位相誤差を除去する。例えば図５に
示す如く、固定格子２の左右のセグメント２１，２２間
のＰ（１／４）にパターン誤差δがある場合には、間隔
１を調整することにより照明方向を調整して左右のセグ
メント２１，２２上に形成される移動格子１のフレネル
回折像１０の相対位置を２Δ＝δとなるようにずらすの
である。
間隔１を間隔調整手段によってΔ１だけ変化させること
により、照明光を発散又は収束させ、これにより固定格
子２上のフレネル回折像１０の位置を変位させて固定格
子２の各パターンの位相誤差を除去する。例えば図５に
示す如く、固定格子２の左右のセグメント２１，２２間
のＰ（１／４）にパターン誤差δがある場合には、間隔
１を調整することにより照明方向を調整して左右のセグ
メント２１，２２上に形成される移動格子１のフレネル
回折像１０の相対位置を２Δ＝δとなるようにずらすの
である。
【００２０】パターン誤差δの補正についてさらに詳細
に説明する。図４において、固定格子２の格子ピッチ：
Ｐ、パターン誤差：δ、移動格子１と固定格子２との格
子間間隔：ｄ、コンデンサレンズ５の焦点距離：ｆ、固
定格子セグメントの光軸からの距離：ｈ、コンデンサレ
ンズ５と固定格子２の間隔：Ｄ、光源から格子位置ｈに
向かう光線のコンデンサレンズ主平面上の光軸からの距
離：ｈ１、照明光の傾斜角：θ、光源４とコンデンサレ
ンズ５との間隔：１、その間隔調整量：Δ１とする。
に説明する。図４において、固定格子２の格子ピッチ：
Ｐ、パターン誤差：δ、移動格子１と固定格子２との格
子間間隔：ｄ、コンデンサレンズ５の焦点距離：ｆ、固
定格子セグメントの光軸からの距離：ｈ、コンデンサレ
ンズ５と固定格子２の間隔：Ｄ、光源から格子位置ｈに
向かう光線のコンデンサレンズ主平面上の光軸からの距
離：ｈ１、照明光の傾斜角：θ、光源４とコンデンサレ
ンズ５との間隔：１、その間隔調整量：Δ１とする。
【００２１】前記の如くパターン誤差δを補正するため
には、回折像の変位量ΔをΔ＝δ／２とする必要があ
る。従って、Δ＝ｄｔａｎθ＝δ／２からｔａｎθ＝δ
／２ｄとなる。照明光に傾斜角θを与えるためには、レ
ンズの結像公式より以下の如く光源４とコンデンサレン
ズ５との間隔調整量Δ１を算出することができる。 Δ＝（ｔａｎ〜）・ｄ …
（１） Δ＝δ／２→ｔａｎθ＝δ／２ｄ ｈ１＝ｈ＝Ｄｔａｎθ …
（２） レンズ結像公式より、 １／（−ｈ１／ｔａｎθ）＋１／１＝１／ｆ …
（３） （３）式より、 １＝（ｆｈ１／ｔａｎθ）／（ｆ＋ｈ１／ｔａｎθ）…
（４） （４）式に（２）式を代入して、 １＝ｆ｛（ｈ／ｔａｎθ）−Ｄ｝／｛ｆ＋（ｈ／ｔａｎ
θ）−Ｄ｝…（５） （１）式を（５）に代入すると、 １＝ｆ｛（２ｄｈ／ｔａｎθ）−Ｄ｝／｛ｆ＋（２ｄｈ
／ｔａｎθ）−Ｄ｝
…（６） 故に、Δ１＝ｆ−１となる。
には、回折像の変位量ΔをΔ＝δ／２とする必要があ
る。従って、Δ＝ｄｔａｎθ＝δ／２からｔａｎθ＝δ
／２ｄとなる。照明光に傾斜角θを与えるためには、レ
ンズの結像公式より以下の如く光源４とコンデンサレン
ズ５との間隔調整量Δ１を算出することができる。 Δ＝（ｔａｎ〜）・ｄ …
（１） Δ＝δ／２→ｔａｎθ＝δ／２ｄ ｈ１＝ｈ＝Ｄｔａｎθ …
（２） レンズ結像公式より、 １／（−ｈ１／ｔａｎθ）＋１／１＝１／ｆ …
（３） （３）式より、 １＝（ｆｈ１／ｔａｎθ）／（ｆ＋ｈ１／ｔａｎθ）…
（４） （４）式に（２）式を代入して、 １＝ｆ｛（ｈ／ｔａｎθ）−Ｄ｝／｛ｆ＋（ｈ／ｔａｎ
θ）−Ｄ｝…（５） （１）式を（５）に代入すると、 １＝ｆ｛（２ｄｈ／ｔａｎθ）−Ｄ｝／｛ｆ＋（２ｄｈ
／ｔａｎθ）−Ｄ｝
…（６） 故に、Δ１＝ｆ−１となる。
【００２２】例えば１例として、δ＝１μｍ、ｄ＝２０
μｍ、Ｐ＝１０μｍ、ｆ＝１０ｍｍ、ｈ＝３ｍｍとする
と，照明光の傾斜角θはθ＝１．４３度となり、このと
きのΔ１はΔ１＝０．９０９ｍｍとなる。従って、例え
ば光源４を間隔調整手段により０．９０９ｍｍだけコン
デンサレンズ５側へ変位させればよいことになる。
μｍ、Ｐ＝１０μｍ、ｆ＝１０ｍｍ、ｈ＝３ｍｍとする
と，照明光の傾斜角θはθ＝１．４３度となり、このと
きのΔ１はΔ１＝０．９０９ｍｍとなる。従って、例え
ば光源４を間隔調整手段により０．９０９ｍｍだけコン
デンサレンズ５側へ変位させればよいことになる。
【００２３】さらに例えば、固定格子２の格子ピッチＰ
をＰ＝１０μｍ、９０度位相を２．５μｍ、パターン誤
差１μｍとすると，位相角で３６度の内挿誤差となる
が、Δ１を±０．１ｍｍの精度で位置決めすることによ
り、例えば位相角で約４．５度の内挿誤差まで抑え込む
ことができることになる。これは１μｍのパターン誤差
を０．１３μｍまで修正したことになる。すなわち、位
相差が所定位相差よりも大きい場合には光源４とコンデ
ンサ光レンズ５との間の間隔を大きくし、位相差が所定
位相差よりも小さい場合には光源４とコンデンサレンズ
５との間の間隔を小さくすることで位相差を所定位相差
に合わせ込むことができる。
をＰ＝１０μｍ、９０度位相を２．５μｍ、パターン誤
差１μｍとすると，位相角で３６度の内挿誤差となる
が、Δ１を±０．１ｍｍの精度で位置決めすることによ
り、例えば位相角で約４．５度の内挿誤差まで抑え込む
ことができることになる。これは１μｍのパターン誤差
を０．１３μｍまで修正したことになる。すなわち、位
相差が所定位相差よりも大きい場合には光源４とコンデ
ンサ光レンズ５との間の間隔を大きくし、位相差が所定
位相差よりも小さい場合には光源４とコンデンサレンズ
５との間の間隔を小さくすることで位相差を所定位相差
に合わせ込むことができる。
【００２４】厳密には格子位置（ｈ）が異なると光線角
度（θ）も異なるが、コンデンサレンズの口径に対し固
定格子の１つのセグメントの大きさがあまり大きくない
ため、光線角度の大きさの１つのセグメント内での場所
の違いによる差は小さいのでセグメント中央の格子位置
で代表して差し支えない。また、たとえ光線角度が違っ
ていても電気出力信号の若干の低下が生ずるだけで内挿
精度には全く影響しない。次に、光源４とコンデンサレ
ンズ５との間隔を調整する間隔調整手段の具体例につい
て図６および図７を参照しながら説明する。
度（θ）も異なるが、コンデンサレンズの口径に対し固
定格子の１つのセグメントの大きさがあまり大きくない
ため、光線角度の大きさの１つのセグメント内での場所
の違いによる差は小さいのでセグメント中央の格子位置
で代表して差し支えない。また、たとえ光線角度が違っ
ていても電気出力信号の若干の低下が生ずるだけで内挿
精度には全く影響しない。次に、光源４とコンデンサレ
ンズ５との間隔を調整する間隔調整手段の具体例につい
て図６および図７を参照しながら説明する。
【００２５】図６において、外周面にネジ山を備えた円
柱状の光線ホルダー８に図の如く光源４が設けられてお
り、光線ホルダー８は内壁にネジ山を備えた支持体７に
螺着されている。光源４から後方に延びている４ａ，４
ｂは光源のリード線であり電源に接続されている。光源
４の前方には、コンデンサレンズ５が設置されており、
光源ホルダー８を回転させることによって光源ホルダー
８が支持体７の中を前後する。その結果、光源４とコン
デンサレンズ５との間の間隔が変化する。この場合、光
源ホルダー８を回転させることによって所望の格子間の
位相調整が行なわれる。
柱状の光線ホルダー８に図の如く光源４が設けられてお
り、光線ホルダー８は内壁にネジ山を備えた支持体７に
螺着されている。光源４から後方に延びている４ａ，４
ｂは光源のリード線であり電源に接続されている。光源
４の前方には、コンデンサレンズ５が設置されており、
光源ホルダー８を回転させることによって光源ホルダー
８が支持体７の中を前後する。その結果、光源４とコン
デンサレンズ５との間の間隔が変化する。この場合、光
源ホルダー８を回転させることによって所望の格子間の
位相調整が行なわれる。
【００２６】図７においては、コンデンサレンズ５を固
定したレンズホルダー９が支持体１１に螺着されてお
り、レンズホルダー９を回転させることにより支持体１
１内を移動させ、これによってコンデンサレンズ５と光
源４との間の間隔を変化させる構成となっている。この
場合には光源４と固定格子２との間隔を維持したまま光
源４とコンデンサレンズ５との間の間隔を変えるように
している。
定したレンズホルダー９が支持体１１に螺着されてお
り、レンズホルダー９を回転させることにより支持体１
１内を移動させ、これによってコンデンサレンズ５と光
源４との間の間隔を変化させる構成となっている。この
場合には光源４と固定格子２との間隔を維持したまま光
源４とコンデンサレンズ５との間の間隔を変えるように
している。
【００２７】上記例では固定格子２として、９０度位相
の左右２つのセグメント２１，２２および２３，２４よ
り構成されたものについて説明したが、本発明はこれに
限定されることなく、種々変更、変形を加え得ること勿
論である。例えば固定格子として、左右の各セグメント
のうち、その上下方向の各セグメント例えば２１と２３
および２２と２４とをそれぞれ１８０度位相の関係とな
るように配列し、これらの１８０度位相の２つの信号を
作動増巾して光源出力変動や電源電圧変動による位相誤
差を除去するようにしてもよい。この場合には１８０度
位相のパターン位相誤差はエンコーダーの内挿誤差に影
響を与えるものではなく、且つこれらの位相関係は１８
０度位相関係であるので、例えば前記のような照明光学
系の調整が行われても、固定格子状に形成される移動格
子の回折像（影）は全く同一方向に同一量だけ変位し、
差動増巾後の出力変動も生ずることはない。また前記例
においては固定格子の各セグメントを１つの基板上にパ
ターニングしたものについて述べたが、必ずしも１つの
基板上にパターニングするものに限定する必要はない。
さらに前記例においては光源装置として光源とコンデン
サレンズとを各１個用いるものについて説明したが、例
えば左右のセグメントを２個以上に配列する場合には複
数の光源を用いて各独立に個々の照明方向を調整するよ
うにしてもよい。また前記例では固定格子の配置を光源
装置、移動格子、固定格子、光検出素子の順序に配置し
たものについて述べたが、例えば固定格子と移動格子と
の順序を入れ換えてもよいことは勿論である。さらに移
動格子を装着する移動体としては特定することなく例え
ば直線運動体又は回転運動体の何れでもよいこと明らか
である。さらにまた、固定格子としては前記上下左右各
２つのセグメントに限ることなく、これ以上の個数の上
下左右のセグメントを使用してもよいことは言うまでも
ない。
の左右２つのセグメント２１，２２および２３，２４よ
り構成されたものについて説明したが、本発明はこれに
限定されることなく、種々変更、変形を加え得ること勿
論である。例えば固定格子として、左右の各セグメント
のうち、その上下方向の各セグメント例えば２１と２３
および２２と２４とをそれぞれ１８０度位相の関係とな
るように配列し、これらの１８０度位相の２つの信号を
作動増巾して光源出力変動や電源電圧変動による位相誤
差を除去するようにしてもよい。この場合には１８０度
位相のパターン位相誤差はエンコーダーの内挿誤差に影
響を与えるものではなく、且つこれらの位相関係は１８
０度位相関係であるので、例えば前記のような照明光学
系の調整が行われても、固定格子状に形成される移動格
子の回折像（影）は全く同一方向に同一量だけ変位し、
差動増巾後の出力変動も生ずることはない。また前記例
においては固定格子の各セグメントを１つの基板上にパ
ターニングしたものについて述べたが、必ずしも１つの
基板上にパターニングするものに限定する必要はない。
さらに前記例においては光源装置として光源とコンデン
サレンズとを各１個用いるものについて説明したが、例
えば左右のセグメントを２個以上に配列する場合には複
数の光源を用いて各独立に個々の照明方向を調整するよ
うにしてもよい。また前記例では固定格子の配置を光源
装置、移動格子、固定格子、光検出素子の順序に配置し
たものについて述べたが、例えば固定格子と移動格子と
の順序を入れ換えてもよいことは勿論である。さらに移
動格子を装着する移動体としては特定することなく例え
ば直線運動体又は回転運動体の何れでもよいこと明らか
である。さらにまた、固定格子としては前記上下左右各
２つのセグメントに限ることなく、これ以上の個数の上
下左右のセグメントを使用してもよいことは言うまでも
ない。
【００２８】さらに上記例では光透過形の光電式エンコ
ーダーについて説明したが光反射形の光電式エンコーダ
ーについても同様の原理に基づいて調整可能なことは言
うまでもない。
ーダーについて説明したが光反射形の光電式エンコーダ
ーについても同様の原理に基づいて調整可能なことは言
うまでもない。
【００２９】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、極
めて簡単な作業だけで、パターンに存在する位相誤差を
実質的になくし、所定の位相差に合わせ込むことができ
る。また、本発明では、光源と第２格子との間隔を維持
したまま、照光レンズ部を移動させることによって位相
差を調整する構成を採用しているので、光源を移動させ
る構成を採用した場合とは違って、たとえば光源に接続
される給電線の捩じれによる断線等を配慮した構成にす
る必要がなく、全構成の簡単化も図ることができる。
めて簡単な作業だけで、パターンに存在する位相誤差を
実質的になくし、所定の位相差に合わせ込むことができ
る。また、本発明では、光源と第２格子との間隔を維持
したまま、照光レンズ部を移動させることによって位相
差を調整する構成を採用しているので、光源を移動させ
る構成を採用した場合とは違って、たとえば光源に接続
される給電線の捩じれによる断線等を配慮した構成にす
る必要がなく、全構成の簡単化も図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光電式エンコーダーの概略構成図
【図２】同エンコーダーにける固定格子の概略図
【図３】本発明に係る光電式エンコーダーにおける位相
調整の原理を説明するための図
調整の原理を説明するための図
【図４】本発明に係る光電式エンコーダーにおける位相
調整の原理を説明するための図
調整の原理を説明するための図
【図５】本発明に係る光電式エンコーダーにおける位相
調整の原理を説明するための図
調整の原理を説明するための図
【図６】光源とコンデンサレンズとの間隔を調整する調
整手段の一例を示す図
整手段の一例を示す図
【図７】光源とコンデンサレンズとの間隔を調整する好
ましい調整手段を示す図
ましい調整手段を示す図
１…移動格子、 ２…固定格子、 ２１〜２４…セグメント、 ３…光源装置、 ４…光源、 ４ａ，４ｂ…リー
ド線、 ５…コンデンサレンズ、 ６１〜６４…光電
変換素子、 ７…支持体、 ８…光源ホルダ
ー、 ９…レンズホルダー、 １０…フレネル回
折像、 １１…支持体。
ド線、 ５…コンデンサレンズ、 ６１〜６４…光電
変換素子、 ７…支持体、 ８…光源ホルダ
ー、 ９…レンズホルダー、 １０…フレネル回
折像、 １１…支持体。
Claims (2)
- 【請求項１】相対移動を検出する光電式エンコーダーに
おいて、相対移動方向に配列された符号化パターンを有
する第１格子と、前記第１格子と対向して配置され、且
つ相対位置が格子ピッチの略１／４周期（位相角で９０
度）で配列される少なくとも２つの符号化パターンを前
記第１格子の相対移動方向に有した第２格子と、光源を
有し、且つ前記光源からの光を前記第１格子及び前記第
２格子に照射するための照光レンズ部と、前記第２格子
から得られる少なくとも２種類の信号を検出する検出部
と、前記第２格子の有する少なくとも２つの符号化パタ
ーンに照射する光の照射角を変化させるために、前記光
源と前記第２格子との間隔を維持したまま、前記光源と
前記照光レンズ部との間隔を変える間隔変化部とを含
み、前記間隔変化部により、前記検出部で検出する少な
くとも２種類の信号の位相差を所定位相差とすべく前記
光源が前記照光レンズ部の焦点位置からずれた位置に配
置されてなることを特徴とする光電式エンコーダー。 - 【請求項２】前記検出部で検出する少なくとも２種類の
信号の前記所定位相差は、略１／４周期（位相角で９０
度）であることを特徴とする請求項１に記載の光電式エ
ンコーダー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20054791A JPH0743269B2 (ja) | 1991-08-09 | 1991-08-09 | 光電式エンコーダー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20054791A JPH0743269B2 (ja) | 1991-08-09 | 1991-08-09 | 光電式エンコーダー |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56055404A Division JPS57169612A (en) | 1981-04-13 | 1981-04-13 | Photoelectric encoder |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04348224A JPH04348224A (ja) | 1992-12-03 |
| JPH0743269B2 true JPH0743269B2 (ja) | 1995-05-15 |
Family
ID=16426125
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20054791A Expired - Lifetime JPH0743269B2 (ja) | 1991-08-09 | 1991-08-09 | 光電式エンコーダー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0743269B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104677397B (zh) * | 2015-02-15 | 2017-06-06 | 徐海 | 一种光电编码器及其细分方法 |
| CN115574721B (zh) * | 2022-10-27 | 2026-03-06 | 深圳市唯卓仕科技有限公司 | 一种光学位移检测系统及其位移检测方法 |
-
1991
- 1991-08-09 JP JP20054791A patent/JPH0743269B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04348224A (ja) | 1992-12-03 |
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