JPH08320240A - 零点位置検出手段を有した変位測定装置 - Google Patents
零点位置検出手段を有した変位測定装置Info
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- JPH08320240A JPH08320240A JP14953995A JP14953995A JPH08320240A JP H08320240 A JPH08320240 A JP H08320240A JP 14953995 A JP14953995 A JP 14953995A JP 14953995 A JP14953995 A JP 14953995A JP H08320240 A JPH08320240 A JP H08320240A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光学スケールに厚みの誤差が発生しても零点
位置検出の精度低下の緩い、従って測定精度の低下の緩
い零点位置検出手段を有した変位測定装置を得ること。 【構成】 光照射手段からの光束を変位物体に取着した
透明な平板状の光学スケールの変位情報パターンに入射
させ、該変位情報パターンを介した光束を検出手段で検
出して該光学スケールの変位情報を検出する際、該光学
スケールの光入射側と反対側の面に零点検出用パターン
を設け、該零点検出用パターンを介した光束を零点位置
検出手段で検出して該光学スケールの零点情報を得てい
る。
位置検出の精度低下の緩い、従って測定精度の低下の緩
い零点位置検出手段を有した変位測定装置を得ること。 【構成】 光照射手段からの光束を変位物体に取着した
透明な平板状の光学スケールの変位情報パターンに入射
させ、該変位情報パターンを介した光束を検出手段で検
出して該光学スケールの変位情報を検出する際、該光学
スケールの光入射側と反対側の面に零点検出用パターン
を設け、該零点検出用パターンを介した光束を零点位置
検出手段で検出して該光学スケールの零点情報を得てい
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は零点位置検出手段を有し
た変位測定装置に関し、特に物体の移動量や回転量を計
測するために産業用工作機械や計測機械などの分野で利
用されるエンコーダーに好適なものである。
た変位測定装置に関し、特に物体の移動量や回転量を計
測するために産業用工作機械や計測機械などの分野で利
用されるエンコーダーに好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】従来よりNC工作機械や半導体焼き付け装
置等の精密機械においては、回転量や直進移動量を1 μ
m 以下（サブミクロン）の精度で測定する高精度測定機
としてエンコーダが使用されている。
置等の精密機械においては、回転量や直進移動量を1 μ
m 以下（サブミクロン）の精度で測定する高精度測定機
としてエンコーダが使用されている。
【０００３】そして、この種のエンコーダは数ミクロン
／ピッチの回折格子を形成した格子部を有するスケール
（光学スケール）を移動体に取り付け、光源、検出回路
等で構成されるヘッド部を機器の固定部分に取り付け、
このスケールの格子部で発生する一対の回折光を取り出
して干渉させ、干渉光の強度を光電変換して回折格子の
変位に応じた周期信号を得、これを該スケールから発生
させる基準点信号を基準にしてカウントしてスケールの
変位量即ち移動体の変位量を検出している。
／ピッチの回折格子を形成した格子部を有するスケール
（光学スケール）を移動体に取り付け、光源、検出回路
等で構成されるヘッド部を機器の固定部分に取り付け、
このスケールの格子部で発生する一対の回折光を取り出
して干渉させ、干渉光の強度を光電変換して回折格子の
変位に応じた周期信号を得、これを該スケールから発生
させる基準点信号を基準にしてカウントしてスケールの
変位量即ち移動体の変位量を検出している。
【０００４】この種のエンコーダにおいては上記の機器
の移動体に組み付けるスケールの原点である零点位置の
検出精度は移動量計測値の検出分解能や検出精度に直接
影響するので高い精度が要求される。
の移動体に組み付けるスケールの原点である零点位置の
検出精度は移動量計測値の検出分解能や検出精度に直接
影響するので高い精度が要求される。
【０００５】図6 は従来の零点位置検出手段を有したエ
ンコーダの一部分の要部概略図である。同図において1
は光源であり、例えば半導体レーザで構成し、波長λの
単色光を放射する。2 はコリメータレンズであり、光源
1 が放射する光束を平行光束に変換する。なお、光源1
及びコリメータレンズ2 は光照射手段LRの一要素を構成
している。3 はビームスプリッタ（光束分離手段）、4
は集光レンズである。5 は零点検出用センサであり、こ
れは2 分割センサより成り第1 のセンサ5Aと第2 のセン
サ5Bを有していて、それぞれ第1 の信号5aと第2 の信号
5bを出力する。15は零点検出回路であり、2 つの信号5
a,5b から零点信号を発生する。なお、零点検出用セン
サ5 及び零点検出回路15は零点位置検出手段の一要素を
構成している。
ンコーダの一部分の要部概略図である。同図において1
は光源であり、例えば半導体レーザで構成し、波長λの
単色光を放射する。2 はコリメータレンズであり、光源
1 が放射する光束を平行光束に変換する。なお、光源1
及びコリメータレンズ2 は光照射手段LRの一要素を構成
している。3 はビームスプリッタ（光束分離手段）、4
は集光レンズである。5 は零点検出用センサであり、こ
れは2 分割センサより成り第1 のセンサ5Aと第2 のセン
サ5Bを有していて、それぞれ第1 の信号5aと第2 の信号
5bを出力する。15は零点検出回路であり、2 つの信号5
a,5b から零点信号を発生する。なお、零点検出用セン
サ5 及び零点検出回路15は零点位置検出手段の一要素を
構成している。
【０００６】7 は光学スケールであり、不図示の回転物
（変位物体）に結合され回転する。図7 は図6 の光学ス
ケール7 の平面図である。光学スケール7 の円板（ディ
スク）部分の表面の円環上の一部分は放射線状の回折格
子を形成した格子部（変位情報パターン）7aであり、格
子部7aの移動によって変位物体の変位情報を与える。6
は零点検出用パターンであり、幅t の反射スリットを光
学スケール7 の円板部分の集光レンズ4 側の面に設置し
て構成しており、光学スケール7 の回転に伴い集光レン
ズ4 からの照射光を反射して零点検出用センサ5 に光を
入射させる。この従来例の零点検出作用を説明する。光
源1 から射出した光束はコリメータレンズ2 により平行
光束となり、ビームスプリッタ3 に入射し、これによっ
て光束は光束10と光束11の2 つに分かれる。光束10は光
学スケール7 の零点位置を検出し、光束11は不図示の光
学系で格子部7aに導光し、該格子部7aを介した光束を用
いて光学スケール7 の変位量や変位方向等の変位情報を
検出する。
（変位物体）に結合され回転する。図7 は図6 の光学ス
ケール7 の平面図である。光学スケール7 の円板（ディ
スク）部分の表面の円環上の一部分は放射線状の回折格
子を形成した格子部（変位情報パターン）7aであり、格
子部7aの移動によって変位物体の変位情報を与える。6
は零点検出用パターンであり、幅t の反射スリットを光
学スケール7 の円板部分の集光レンズ4 側の面に設置し
て構成しており、光学スケール7 の回転に伴い集光レン
ズ4 からの照射光を反射して零点検出用センサ5 に光を
入射させる。この従来例の零点検出作用を説明する。光
源1 から射出した光束はコリメータレンズ2 により平行
光束となり、ビームスプリッタ3 に入射し、これによっ
て光束は光束10と光束11の2 つに分かれる。光束10は光
学スケール7 の零点位置を検出し、光束11は不図示の光
学系で格子部7aに導光し、該格子部7aを介した光束を用
いて光学スケール7 の変位量や変位方向等の変位情報を
検出する。
【０００７】光束10は集光レンズ4 によって光学スケー
ル7 の一部の領域（照射領域）を集光照射し、照射領域
に反射スリット6 があれば光束はこれによって反射され
て集光レンズ4 に向かい、この集光レンズ4 によって略
平行な光束10' となり、ビームスプリッタ3 を透過し、
零点検出用センサ5 に入射する。
ル7 の一部の領域（照射領域）を集光照射し、照射領域
に反射スリット6 があれば光束はこれによって反射され
て集光レンズ4 に向かい、この集光レンズ4 によって略
平行な光束10' となり、ビームスプリッタ3 を透過し、
零点検出用センサ5 に入射する。
【０００８】図3 はそのとき得られる第1 のセンサ5Aか
らの第1 の信号5aと第2 のセンサ5Bからの第2 の信号5b
の説明図である。これについて説明する。前提として照
射光束10の集光位置が集光レンズ4 から見て光学スケー
ル7 の表面より遠い側にある場合を考える。 光学スケ
ール7 は矢印の方向（図7 ）に移動しているとする。こ
のとき反射スリット6 が照射領域に入ってくると、初め
てこの反射スリット6による反射光が発生し、その光が
零点検出用センサ5 に達する。
らの第1 の信号5aと第2 のセンサ5Bからの第2 の信号5b
の説明図である。これについて説明する。前提として照
射光束10の集光位置が集光レンズ4 から見て光学スケー
ル7 の表面より遠い側にある場合を考える。 光学スケ
ール7 は矢印の方向（図7 ）に移動しているとする。こ
のとき反射スリット6 が照射領域に入ってくると、初め
てこの反射スリット6による反射光が発生し、その光が
零点検出用センサ5 に達する。
【０００９】反射スリット6 が照射領域に入ってくる
と、先ず第1 のセンサ5Aに反射光の入射が始まり、光学
スケール7 の移動に伴って第1 のセンサ5Aへの入射光は
増大し、あるところでピークに達する。スケール7 の移
動によって反射スリット6 が照射領域から外れ出すと第
1 のセンサ5Aへの入射光は減少して行き、やがて入射光
はゼロになる。図3 に示すように第1 の信号5aもこの光
量に比例して増減する。一方、第2 のセンサ5Bへは第1
のセンサ5Aに少し遅れて反射光の入射が始まり、やがて
ピークに達し、次いで減少する。両センサ5A，5Bからの
第1 、第2 の信号5a，5bは互いに位相がずれた信号とし
て零点検出回路15に入力される。零点検出回路15はこれ
らの2 つの信号のレベルがコンパレータ電位以上の条件
下で一致した瞬間にスケール7 の零点位置を示す信号を
発生し、これによりスケール7 の零点位置が検出され
る。
と、先ず第1 のセンサ5Aに反射光の入射が始まり、光学
スケール7 の移動に伴って第1 のセンサ5Aへの入射光は
増大し、あるところでピークに達する。スケール7 の移
動によって反射スリット6 が照射領域から外れ出すと第
1 のセンサ5Aへの入射光は減少して行き、やがて入射光
はゼロになる。図3 に示すように第1 の信号5aもこの光
量に比例して増減する。一方、第2 のセンサ5Bへは第1
のセンサ5Aに少し遅れて反射光の入射が始まり、やがて
ピークに達し、次いで減少する。両センサ5A，5Bからの
第1 、第2 の信号5a，5bは互いに位相がずれた信号とし
て零点検出回路15に入力される。零点検出回路15はこれ
らの2 つの信号のレベルがコンパレータ電位以上の条件
下で一致した瞬間にスケール7 の零点位置を示す信号を
発生し、これによりスケール7 の零点位置が検出され
る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】図4 には集光レンズ4
によって反射スリット形成面の照射幅d を変えたとき第
1 のセンサ5Aからの第1 の信号5aと第2 のセンサ5Bから
の第2 の信号5bがどう変化するかを示している。
によって反射スリット形成面の照射幅d を変えたとき第
1 のセンサ5Aからの第1 の信号5aと第2 のセンサ5Bから
の第2 の信号5bがどう変化するかを示している。
【００１１】図4 によれば照射幅d ≧t で両信号のクロ
スポイントが生じるので照射幅d を≧t とすれば零点信
号が発生する。一方、照射幅d が広がる程出力値が低下
するので、これらを考慮すると、照射幅d の最適値d0は
2tで、照射幅d が最適値d0から±t 以上変動するのは好
ましくないことがわかる。
スポイントが生じるので照射幅d を≧t とすれば零点信
号が発生する。一方、照射幅d が広がる程出力値が低下
するので、これらを考慮すると、照射幅d の最適値d0は
2tで、照射幅d が最適値d0から±t 以上変動するのは好
ましくないことがわかる。
【００１２】ここで、図8 で示すように照射光束10は集
光レンズ4 によって所定の厚さのスケール7 の表面を照
射幅の最適値d0=2t で照射し、光学スケール7 の表面で
Snell の法則に従って屈折され、集光するようになって
いるとする。この状態で光学スケール7 の厚さに誤差が
生じた場合には、光学スケール7 表面を照射する照射幅
d は変化する。
光レンズ4 によって所定の厚さのスケール7 の表面を照
射幅の最適値d0=2t で照射し、光学スケール7 の表面で
Snell の法則に従って屈折され、集光するようになって
いるとする。この状態で光学スケール7 の厚さに誤差が
生じた場合には、光学スケール7 表面を照射する照射幅
d は変化する。
【００１３】光学スケール7 の厚さにδの誤差が生じた
場合、光学スケール7 は不図示の移動体の一部に取り付
けられているのでスケール7 の裏面が取り付け面となっ
ており、光学スケール表面21が図に示すようにδだけ上
方へずれる。従って、集光レンズ4 からの照射光束10の
収束角度をθとすれば、照射幅はd0からd1に変化し、 d1=2t+2δtan θ (1) になる。つまり、この時の照射幅の変化量をΔd1とする
と Δd1=2δtan θ (2) で、この変化量Δd1が≧t となると零点位置検出の精度
が低下してエンコーダの測定精度が低下する。
場合、光学スケール7 は不図示の移動体の一部に取り付
けられているのでスケール7 の裏面が取り付け面となっ
ており、光学スケール表面21が図に示すようにδだけ上
方へずれる。従って、集光レンズ4 からの照射光束10の
収束角度をθとすれば、照射幅はd0からd1に変化し、 d1=2t+2δtan θ (1) になる。つまり、この時の照射幅の変化量をΔd1とする
と Δd1=2δtan θ (2) で、この変化量Δd1が≧t となると零点位置検出の精度
が低下してエンコーダの測定精度が低下する。
【００１４】本発明は上記問題点に鑑みて、光学スケー
ルに厚みの誤差が発生しても零点位置検出の精度低下の
緩い、従って測定精度の低下の緩い零点位置検出手段を
有した変位測定装置の提供を目的とする。
ルに厚みの誤差が発生しても零点位置検出の精度低下の
緩い、従って測定精度の低下の緩い零点位置検出手段を
有した変位測定装置の提供を目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の零点位置検出手
段を有した変位測定装置は、 （１−１） 光照射手段からの光束を変位物体に取着し
た透明な平板状の光学スケールの変位情報パターンに入
射させ、該変位情報パターンを介した光束を検出手段で
検出して該光学スケールの変位情報を検出する際、該光
学スケールの光入射側と反対側の面に零点検出用パター
ンを設け、該零点検出用パターンを介した光束を零点位
置検出手段で検出して該光学スケールの零点情報を得て
いること等を特徴としている。
段を有した変位測定装置は、 （１−１） 光照射手段からの光束を変位物体に取着し
た透明な平板状の光学スケールの変位情報パターンに入
射させ、該変位情報パターンを介した光束を検出手段で
検出して該光学スケールの変位情報を検出する際、該光
学スケールの光入射側と反対側の面に零点検出用パター
ンを設け、該零点検出用パターンを介した光束を零点位
置検出手段で検出して該光学スケールの零点情報を得て
いること等を特徴としている。
【００１６】特に、 （１−１−１） 前記零点検出手段は前記変位物体の変
位方向に直列に設けた２つの受光素子を有し、該２つの
受光素子からの出力信号を利用して零点情報を得てい
る。 （１−１−２） 前記変位物体は回転物体であり、前記
光学スケールは円板部分を有する回転体であり、前記零
点検出用パターンは該円板部分の回転中心を通る直線に
沿って設けた反射スリットである。こと等を特徴として
いる。
位方向に直列に設けた２つの受光素子を有し、該２つの
受光素子からの出力信号を利用して零点情報を得てい
る。 （１−１−２） 前記変位物体は回転物体であり、前記
光学スケールは円板部分を有する回転体であり、前記零
点検出用パターンは該円板部分の回転中心を通る直線に
沿って設けた反射スリットである。こと等を特徴として
いる。
【００１７】
【実施例】図1 は本発明の零点位置検出手段を有した変
位測定装置の実施例１の一部分の要部概略図である。本
実施例はロータリーエンコーダに本発明を適用したもの
である。同図において1 は光源であり、例えば半導体レ
ーザで構成し、波長λの単色光を放射する。2 はコリメ
ータレンズ、であり、光源1 が放射する光束を平行光束
に変換する。なお、光源1 及びコリメータレンズ2 は光
照射手段LRの一要素を構成している。3 はビームスプリ
ッタ（光束分離手段）、4 は集光レンズである。
位測定装置の実施例１の一部分の要部概略図である。本
実施例はロータリーエンコーダに本発明を適用したもの
である。同図において1 は光源であり、例えば半導体レ
ーザで構成し、波長λの単色光を放射する。2 はコリメ
ータレンズ、であり、光源1 が放射する光束を平行光束
に変換する。なお、光源1 及びコリメータレンズ2 は光
照射手段LRの一要素を構成している。3 はビームスプリ
ッタ（光束分離手段）、4 は集光レンズである。
【００１８】5 は零点検出用センサであり、これは2 分
割センサで第1 のセンサ5Aと第2 のセンサ5Bを有してい
て、それぞれ第1 の信号5aと第2 の信号5bを出力する。
15は零点検出回路であり、2 つの信号5a,5b から零点信
号を発生する。なお、零点検出用センサ5 及び零点検出
回路15は零点位置検出手段の一要素を構成している。
割センサで第1 のセンサ5Aと第2 のセンサ5Bを有してい
て、それぞれ第1 の信号5aと第2 の信号5bを出力する。
15は零点検出回路であり、2 つの信号5a,5b から零点信
号を発生する。なお、零点検出用センサ5 及び零点検出
回路15は零点位置検出手段の一要素を構成している。
【００１９】9 は光学スケールであり、不図示の回転物
（変位物体）に結合され回転する。図2 は図1 の光学ス
ケール9 の平面図である。光学スケール9 の円板（ディ
スク）部分の表面の円環上の一部分は放射線状の回折格
子を形成した格子部（変位情報パターン）9aであり、格
子部9aの移動によって変位物体の変位情報を与える。な
お、ディスク部分は透明な材料で形成しており、その材
料の屈折率はn である。
（変位物体）に結合され回転する。図2 は図1 の光学ス
ケール9 の平面図である。光学スケール9 の円板（ディ
スク）部分の表面の円環上の一部分は放射線状の回折格
子を形成した格子部（変位情報パターン）9aであり、格
子部9aの移動によって変位物体の変位情報を与える。な
お、ディスク部分は透明な材料で形成しており、その材
料の屈折率はn である。
【００２０】8 は零点検出用パターンであり、光学スケ
ール9 の円板部分の集光レンズ4 より見て裏面に円板の
中心を通る直線（半径線）に沿って設置した幅t の反射
スリットより成っている。
ール9 の円板部分の集光レンズ4 より見て裏面に円板の
中心を通る直線（半径線）に沿って設置した幅t の反射
スリットより成っている。
【００２１】なお、光学スケール9 は移動体に結合して
回転自在であり、又、光源1 、コリメータレンズ2 、ビ
ームスプリッタ3 、集光レンズ4 、零点検出用センサ5
、零点検出回路15、メイン信号受光手段等は1 つの筐
体に配置し固定している。
回転自在であり、又、光源1 、コリメータレンズ2 、ビ
ームスプリッタ3 、集光レンズ4 、零点検出用センサ5
、零点検出回路15、メイン信号受光手段等は1 つの筐
体に配置し固定している。
【００２２】本実施例の作用を説明する。光源1 から射
出した単色の光束はコリメータレンズ2 により平行光束
となり、ビームスプリッタ3 に入射し、これによって光
束は光束10と光束11の2 つに分かれる。光束10は光学ス
ケール9 の零点位置検出に用い、光束11は光学スケール
9 の変位情報検出に用いている。
出した単色の光束はコリメータレンズ2 により平行光束
となり、ビームスプリッタ3 に入射し、これによって光
束は光束10と光束11の2 つに分かれる。光束10は光学ス
ケール9 の零点位置検出に用い、光束11は光学スケール
9 の変位情報検出に用いている。
【００２３】先ず、変位情報の検出作用を説明する。光
束11は不図示の光学系によって更に２つの光束に別れて
夫々格子部9aの一部を照射して光変調を受ける。最終的
にメイン信号受光手段（検出手段）がこの光変調した光
束を受光し、それらの光量の変化から光学スケール9 の
変位量や変位方向等の変位情報を検出する。（これらの
変位情報検出に関わる構成については、例えば本出願人
が特開昭62-12814号公報において開示している構成を適
用する）。
束11は不図示の光学系によって更に２つの光束に別れて
夫々格子部9aの一部を照射して光変調を受ける。最終的
にメイン信号受光手段（検出手段）がこの光変調した光
束を受光し、それらの光量の変化から光学スケール9 の
変位量や変位方向等の変位情報を検出する。（これらの
変位情報検出に関わる構成については、例えば本出願人
が特開昭62-12814号公報において開示している構成を適
用する）。
【００２４】次に零点位置の検出作用を説明する。光束
10は集光レンズ4 によって光学スケール9 の一部の領域
（照射領域）を集光照射し、照射領域に反射スリット8
があれば光束はこれによって反射されて集光レンズ4 に
向かい、この集光レンズ4 によって略平行な光束10' と
なり、ビームスプリッタ3 を透過し、零点検出用センサ
5 に入射する。
10は集光レンズ4 によって光学スケール9 の一部の領域
（照射領域）を集光照射し、照射領域に反射スリット8
があれば光束はこれによって反射されて集光レンズ4 に
向かい、この集光レンズ4 によって略平行な光束10' と
なり、ビームスプリッタ3 を透過し、零点検出用センサ
5 に入射する。
【００２５】図3 はそのとき得られる第1 のセンサ5Aか
らの第1 の信号5aと第2 のセンサ5Bからの第2 の信号5b
の説明図である。これについて説明する。前提として照
射光束10の集光位置が集光レンズ4 から見て反射スリッ
ト8 より遠い側にある場合を考える。
らの第1 の信号5aと第2 のセンサ5Bからの第2 の信号5b
の説明図である。これについて説明する。前提として照
射光束10の集光位置が集光レンズ4 から見て反射スリッ
ト8 より遠い側にある場合を考える。
【００２６】光学スケール9 は矢印の方向（図2 ）に移
動しているとする。このとき反射スリット8 が照射領域
に入ってくると、初めてこのスリット8 による反射光が
発生し、その光が零点検出用センサ5 に達する。
動しているとする。このとき反射スリット8 が照射領域
に入ってくると、初めてこのスリット8 による反射光が
発生し、その光が零点検出用センサ5 に達する。
【００２７】反射スリット8 が照射領域に入ってくる
と、先ず第1 のセンサ5Aに反射光の入射が始まり、光学
スケール9 の移動に伴って第1 のセンサ5Aへの入射光は
増大し、あるところでピークに達する。光学スケール9
の移動によって反射スリット8が照射領域から外れ出す
と第1 のセンサ5Aへの入射光は減少して行き、やがて入
射光はゼロになる。図3 に示すように第1 の信号5aもこ
の光量に比例して増減する。
と、先ず第1 のセンサ5Aに反射光の入射が始まり、光学
スケール9 の移動に伴って第1 のセンサ5Aへの入射光は
増大し、あるところでピークに達する。光学スケール9
の移動によって反射スリット8が照射領域から外れ出す
と第1 のセンサ5Aへの入射光は減少して行き、やがて入
射光はゼロになる。図3 に示すように第1 の信号5aもこ
の光量に比例して増減する。
【００２８】一方、第2 のセンサ5Bへは第1 のセンサ5A
に少し遅れて反射光の入射が始まり、やがてピークに達
し、次いで減少する。両センサ5A，5Bからの第1 、第2
の信号5a，5bは互いに位相がずれた信号として零点検出
回路15に入力される。零点検出回路15はこれらの2 つの
信号のレベルがコンパレータ電位以上の条件下で一致し
た瞬間に光学スケール9 の零点位置を示す信号を発生
し、これにより光学スケール9 の零点位置が検出され
る。
に少し遅れて反射光の入射が始まり、やがてピークに達
し、次いで減少する。両センサ5A，5Bからの第1 、第2
の信号5a，5bは互いに位相がずれた信号として零点検出
回路15に入力される。零点検出回路15はこれらの2 つの
信号のレベルがコンパレータ電位以上の条件下で一致し
た瞬間に光学スケール9 の零点位置を示す信号を発生
し、これにより光学スケール9 の零点位置が検出され
る。
【００２９】図4 には集光レンズ4 によって反射スリッ
トの形成面上の照射光束10の照射幅d を変えたとき第1
のセンサ5Aからの第1 の信号5aと第2 のセンサ5Bからの
第2の信号5bがどう変化するかを示している。
トの形成面上の照射光束10の照射幅d を変えたとき第1
のセンサ5Aからの第1 の信号5aと第2 のセンサ5Bからの
第2の信号5bがどう変化するかを示している。
【００３０】同図によれば照射幅d ≧t で両信号のクロ
スポイントが生じるので照射幅d を≧t とすれば零点信
号が発生する。一方、照射幅d が広がる程出力値が低下
するので、これをを考慮すると、d の最適値d0は2tで、
照射幅d が最適値d0から±t以上変動するのは好ましく
ないことがわかる。
スポイントが生じるので照射幅d を≧t とすれば零点信
号が発生する。一方、照射幅d が広がる程出力値が低下
するので、これをを考慮すると、d の最適値d0は2tで、
照射幅d が最適値d0から±t以上変動するのは好ましく
ないことがわかる。
【００３１】ここで、図5 に示すように照射光束10は集
光レンズ4 によって所定の厚さのスケール9 の表面から
入射し、スケール9 の表面でSnell の法則に従って屈折
され、裏面を照射幅の最適値d0=2t で照射し、集光する
ようになっているとする。この状態でスケール9 の厚さ
に誤差が生じた場合には、スケール9 裏面を照射する照
射幅d は変化する。
光レンズ4 によって所定の厚さのスケール9 の表面から
入射し、スケール9 の表面でSnell の法則に従って屈折
され、裏面を照射幅の最適値d0=2t で照射し、集光する
ようになっているとする。この状態でスケール9 の厚さ
に誤差が生じた場合には、スケール9 裏面を照射する照
射幅d は変化する。
【００３２】スケール9 の厚さにδの誤差が生じた場
合、スケール9 は不図示の移動体の一部に取り付けられ
ているのでスケール9 の裏面が取り付け面となってお
り、スケール表面21は図に示すようにδだけ上方へずれ
る。従って、集光レンズ4 からの照射光束10のスケール
に対する収束角度をθとすると、照射幅はd0からd2に変
化し、 d2=2t+2δ(tanθ-tanγ) (3) になる。ただし、γは照射光束が空気中から入射角θで
屈折率n の媒質に入射したときの屈折角、つまり、 sin θ=n×sin γ (4) を満たす角度である。この時の照射幅d の変化量をΔd2
とすると Δd2=2δ(tanθ-tanγ) (5) となる。
合、スケール9 は不図示の移動体の一部に取り付けられ
ているのでスケール9 の裏面が取り付け面となってお
り、スケール表面21は図に示すようにδだけ上方へずれ
る。従って、集光レンズ4 からの照射光束10のスケール
に対する収束角度をθとすると、照射幅はd0からd2に変
化し、 d2=2t+2δ(tanθ-tanγ) (3) になる。ただし、γは照射光束が空気中から入射角θで
屈折率n の媒質に入射したときの屈折角、つまり、 sin θ=n×sin γ (4) を満たす角度である。この時の照射幅d の変化量をΔd2
とすると Δd2=2δ(tanθ-tanγ) (5) となる。
【００３３】式(2) と式(5) によって従来例の変化量Δ
d1と本実施例の変化量Δd2を比べると、明らかに ｜Δd1｜≧｜Δd2｜ である。従って光学スケールのディスク部分に厚さの誤
差が生じても、本実施例は従来例に比べて照射幅の最適
値d0からの照射幅の変化量が小さいので、本実施例によ
れば零点位置検出の精度の低下が少なく、従ってエンコ
ーダの測定精度の低下も少ない。
d1と本実施例の変化量Δd2を比べると、明らかに ｜Δd1｜≧｜Δd2｜ である。従って光学スケールのディスク部分に厚さの誤
差が生じても、本実施例は従来例に比べて照射幅の最適
値d0からの照射幅の変化量が小さいので、本実施例によ
れば零点位置検出の精度の低下が少なく、従ってエンコ
ーダの測定精度の低下も少ない。
【００３４】以上、ロータリエンコーダの実施例につい
て説明したが、本発明はロータリーエンコーダだけでな
く、リニアエンコーダにも適用できる。
て説明したが、本発明はロータリーエンコーダだけでな
く、リニアエンコーダにも適用できる。
【００３５】
【発明の効果】本発明は以上の構成により、光学スケー
ルに厚みの誤差が発生しても零点位置検出の精度低下の
緩い、従って測定精度の低下の緩い零点位置検出手段を
有した変位測定装置を達成している。
ルに厚みの誤差が発生しても零点位置検出の精度低下の
緩い、従って測定精度の低下の緩い零点位置検出手段を
有した変位測定装置を達成している。
【図１】 本発明の零点位置検出手段を有した変位測定
装置の実施例１の一部分の要部概略図
装置の実施例１の一部分の要部概略図
【図２】 実施例1 の光学スケールの要部該略図（平面
図）
図）
【図３】 光学スケールの移動に伴なう第1 、及び第2
のセンサの受光光量（信号）の変化の説明図
のセンサの受光光量（信号）の変化の説明図
【図４】 反射スリットの照射幅を変えた場合の第1 及
び第2 の信号変化の説明図
び第2 の信号変化の説明図
【図５】 実施例1 において、光学スケールの円板部分
の厚さに誤差が生じた場合の照射幅の変化の説明図
の厚さに誤差が生じた場合の照射幅の変化の説明図
【図６】 従来の零点位置検出手段を有したエンコーダ
の一部分の要部概略図
の一部分の要部概略図
【図７】 従来例の光学スケールの要部該略図（平面
図）
図）
【図８】 従来例において、光学スケールの円板部分の
厚さに誤差が生じた場合の照射幅の変化の説明図
厚さに誤差が生じた場合の照射幅の変化の説明図
1---------- 光源 2---------- コリメータレンズ 3---------- ビームスプリッタ（光束分割手段） 4---------- 集光レンズ 5---------- 零点検出センサ 5A,5B-------第1 及び第2 のセンサ 6、8---------零点検出用パターン 7 、9-------光学スケール 7a,9a-------格子部 10--------- 零点検出用光束 11--------- 変位情報検出用光束 15--------- 零点検出回路 21--------- スケール表面 LR--------- 光照射手段
Claims (3)
- 【請求項１】 光照射手段からの光束を変位物体に取着
した透明な平板状の光学スケールの変位情報パターンに
入射させ、該変位情報パターンを介した光束を検出手段
で検出して該光学スケールの変位情報を検出する際、 該光学スケールの光入射側と反対側の面に零点検出用パ
ターンを設け、該零点検出用パターンを介した光束を零
点位置検出手段で検出して該光学スケールの零点情報を
得ていることを特徴とする零点位置検出手段を有した変
位測定装置。 - 【請求項２】 前記零点検出手段は前記変位物体の変位
方向に直列に設けた２つの受光素子を有し、該２つの受
光素子からの出力信号を利用して零点情報を得ているこ
とを特徴とする請求項１の零点位置検出手段を有した変
位測定装置。 - 【請求項３】 前記変位物体は回転物体であり、前記光
学スケールは円板部分を有する回転体であり、前記零点
検出用パターンは該円板部分の回転中心を通る直線に沿
って設けた反射スリットであることを特徴とする請求項
１又は２の零点位置検出手段を有した変位測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14953995A JPH08320240A (ja) | 1995-05-24 | 1995-05-24 | 零点位置検出手段を有した変位測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14953995A JPH08320240A (ja) | 1995-05-24 | 1995-05-24 | 零点位置検出手段を有した変位測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08320240A true JPH08320240A (ja) | 1996-12-03 |
Family
ID=15477359
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14953995A Pending JPH08320240A (ja) | 1995-05-24 | 1995-05-24 | 零点位置検出手段を有した変位測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08320240A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019511723A (ja) * | 2016-04-14 | 2019-04-25 | グラジュエート スクール アット シェンチェン、 ツィングワ ユニバーシティー | 絶対式の格子スケール |
| JP2020118537A (ja) * | 2019-01-23 | 2020-08-06 | 株式会社Ｊｖｃケンウッド | 光ディスク装置及び光ディスク回転位置検出方法 |
-
1995
- 1995-05-24 JP JP14953995A patent/JPH08320240A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019511723A (ja) * | 2016-04-14 | 2019-04-25 | グラジュエート スクール アット シェンチェン、 ツィングワ ユニバーシティー | 絶対式の格子スケール |
| JP2020118537A (ja) * | 2019-01-23 | 2020-08-06 | 株式会社Ｊｖｃケンウッド | 光ディスク装置及び光ディスク回転位置検出方法 |
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