(57)【要約】【課題】簡易な構成により原点信号を高精度に生成すること。【解決手段】原点検出用受光部１１は、受光素子ＰＤ１１〜ＰＤ１５により原点検出用パターン５ａからの光を受光する。受光素子ＰＤ１１〜ＰＤ１５はＸ方向に配置され、読み取り信号Ｓ１１〜Ｓ１５を出力する。原点信号発生回路２０は、読み取り信号Ｓ１１と読み取り信号Ｓ１２とを加算した信号と、読み取り信号Ｓ１３と読み取り信号Ｓ１４とを加算した信号と、が同じレベルになる時期を始期とし、読み取り信号Ｓ１２と読み取り信号Ｓ１３とを加算した信号と、読み取り信号Ｓ１４と読み取り信号Ｓ１５とを加算した信号と、が同じレベルになる時期を終期とする、原点信号を出力する。【選択図】図１
2014224746.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源により照明されることで生じる原点検出用パターンからの光を受光する原点検出用受光部と、
前記原点検出用受光部での前記原点検出用パターンの読み取り結果から原点信号を発生させる原点信号発生回路と、を備え、
前記原点検出用受光部は、
前記原点検出用パターンの読み取り方向である第１の方向に順に配列され、前記原点検出用パターンの読み取り結果をそれぞれ第１〜第３の信号として出力する、前記第１の方向に第１の幅を有する第１〜第３の受光素子と、
前記第１の受光素子と前記第２の受光素子との間に設けられ、前記原点検出用パターンの読み取り結果を第４の信号として出力する、前記第１の方向に第２の幅を有する第４の受光素子と、
前記第２の受光素子と前記第３の受光素子との間に設けられ、前記原点検出用パターンの読み取り結果を第５の信号として出力する、前記第１の方向に前記第２の幅を有する第５の受光素子と、を備え、
前記原点信号発生回路は、
前記第１の信号と前記第４の信号とを加算した第６の信号と、前記第２の信号と前記第５の信号とを加算した第７の信号と、が同じレベルになる時期を始期とし、前記第４の信号と前記第２の信号とを加算した第８の信号と、前記第５の信号と前記第３の信号とを加算した第９の信号と、が同じレベルになる時期を終期とする前記原点信号を出力する、
原点信号発生装置。
【請求項２】
前記第１の幅は、前記第２の幅と異なる、
請求項１に記載の原点信号発生装置。
【請求項３】
前記第１の幅は、前記第２の幅よりも小さい、
請求項２に記載の原点信号発生装置。
【請求項４】
前記原点信号発生回路は、
前記第６の信号から前記第７の信号を減算した値が所定値となる時期を、前記原点信号の始期とし、
前記第８の信号から前記第９の信号を減算した値が所定値となる時期を、前記原点信号の終期とする、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の原点信号発生装置。
【請求項５】
前記原点信号発生回路は、
前記第６の信号から前記第７の信号を減算した信号と前記所定値を示す第１の固定電位とを比較した結果を示す第１の比較信号を生成し、
前記第８の信号から前記第９の信号を減算した信号と前記第１の固定電位とを比較した結果を示す第２の比較信号を生成し、
前記第１の比較信号と前記第２の比較信号との論理積を示す信号を前記原点信号として出力する、
請求項４に記載の原点信号発生装置。
【請求項６】
前記原点信号発生回路は、
前記第１の信号と前記第４の信号とを加算した前記第６の信号を出力する第１の加算器と、
前記第２の信号と前記第５の信号とを加算した前記第７の信号を出力する第２の加算器と、
前記第４の信号と前記第２の信号とを加算した前記第８の信号を出力する第３の加算器と、
前記第５の信号と前記第３の信号とを加算した前記第９の信号を出力する第４の加算器と、
前記第６の信号から前記第７の信号を減算した第１の差分信号を出力する第１の減算器と、
前記第８の信号から前記第９の信号を減算した第２の差分信号を出力する第２の減算器と、
前記第１の差分信号と前記第１の固定電位との比較結果である前記第１の比較信号を出力する第１の比較器と、
前記第２の差分信号と前記第１の固定電位との比較結果である前記第２の比較信号を出力する第２の比較器と、
前記第１の比較信号と前記第２の比較信号との前記論理積を出力する第１のＡＮＤ回路と、を備え、
前記第１の比較信号と前記第２の比較信号との前記論理積が、前記原点信号として出力される、
請求項５に記載の原点信号発生装置。
【請求項７】
前記原点信号発生回路は、
前記第１〜第５の信号の加算値から前記第１の固定電位を減算した第３の差分信号を出力する第３の減算器と、
前記第３の差分信号から第２の固定電位との比較結果である第３の比較信号を出力する第３の比較器と、
前記第１の比較信号と前記第２の比較信号との前記論理積と、前記第３の比較信号と、の論理積を前記原点信号として出力する第２のＡＮＤ回路と、を更に備える、
請求項６に記載の原点信号発生装置。
【請求項８】
前記第１の方向に並んで配置された複数の前記原点検出用パターンのそれぞれに対応する、前記第１の方向に並んで配置された複数の前記原点検出用受光部を備え、
前記複数の原点検出用受光部のそれぞれから、前記原点信号発生回路に前記第１〜第５の信号が出力される、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の原点信号発生装置。
【請求項９】
光源と、
原点検出用パターンが形成され、前記原点検出用パターンが前記光源により照明されるスケールと、
照明により生じた前記原点検出用パターンからの光を受光する原点検出用受光部と、
前記原点検出用受光部での前記原点検出用パターンの読み取り結果から原点信号を発生させる原点信号発生回路と、を備え、
前記原点検出用受光部は、
前記原点検出用パターンの読み取り方向である第１の方向に順に配列され、前記原点検出用パターンの読み取り結果をそれぞれ第１〜第３の信号として出力する、前記第１の方向に第１の幅を有する第１〜第３の受光素子と、
前記第１の受光素子と前記第２の受光素子との間に設けられ、前記原点検出用パターンの読み取り結果を第４の信号として出力する、前記第１の方向に第２の幅を有する第４の受光素子と、
前記第２の受光素子と前記第３の受光素子との間に設けられ、前記原点検出用パターンの読み取り結果を第５の信号として出力する、前記第１の方向に前記第２の幅を有する第５の受光素子と、を備え、
前記原点信号発生回路は、
前記第１の信号と前記第４の信号とを加算した第６の信号と、前記第２の信号と前記第５の信号とを加算した第７の信号と、が同じレベルになる時期を始期とし、前記第４の信号と前記第２の信号とを加算した第８の信号と、前記第５の信号と前記第３の信号とを加算した第９の信号と、が同じレベルになる時期を終期とする前記原点信号を出力する、
原点信号発生システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原点信号発生装置及び原点信号発生システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
測定装置などの位置検出には、光学式のエンコーダが広く用いられている。インクリメント型のエンコーダでは、相対位置の検出を行うスケールと原点位置を検出するためのスケールが設けられている。インクリメント型のエンコーダは、原点位置を検出するためのスケールを読み取ることで、検出した相対位置情報を絶対位置情報に変換することができる。したがって、インクリメント型のエンコーダでは、原点位置を高精度に検出することが要求される。
【０００３】
原点位置の検出には、原点検出用パターンの読み取り方向に離隔した複数の受光素子を配置し、受光素子間の差信号を生成する手法が知られている。この差信号がゼロレベルをまたぐ点（交差点）を検出することで、読み取り方向での原点検出用パターンの位置を特定できる（例えば、特許文献１）。
【０００４】
交差点検出の他の例として、交差点パターンのずれを補正するため、原点検出用パターンよりも細かなパターンの読み取り結果により、交差点パターンのずれを補正する方法が提案されている（特許文献２）。
【０００５】
また、原点検出用パターンを複数設け、各パターンの読み取りのタイミング差から原点信号を生成する手法も提案されている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−３３２４３１号公報
【特許文献２】特表２００９−５１５１８２号公報
【特許文献３】特開２０００−３０４５７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、発明者は、上述の手法には以下に示す問題点が有ることを見出した。特許文献１では、読み取った原点検出用パターンの片側のエッジを基準として原点信号を生成する。そのため、読み取り方向により基準となるエッジが変わってしまい、原点信号のタイミングが変化してしまう。そのため、原点信号の高精度化の点で原理的に劣る。特許文献２では、原点信号の位置を補正できるものの、予め補正動作を行う必要がある。そのため、エンコーダの運用の制約要因となる。
【０００８】
特許文献３では、高精度の原点信号生成を期待できるものの、複数の原点検出用パターンのそれぞれからの光を対応する受光素子により受光するため、光学系等が必要となる。そのため、通常のエンコーダでは必要ない構成要素が付加され、複雑な構成となってしまう。さらに、原点信号の高精度化のために原点検出用パターンを微細化すると、回折格子としての作用が強くなり、原点検出用パターンを効率的に読み取ることが困難となってしまう。
【０００９】
本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、本発明の目的は、簡易な構成により原点信号を高精度に生成することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の態様である原点信号発生装置は、光源により照明されることで生じる原点検出用パターンからの光を受光する原点検出用受光部と、前記原点検出用受光部での前記原点検出用パターンの読み取り結果から原点信号を発生させる原点信号発生回路と、を備え、前記原点検出用受光部は、前記原点検出用パターンの読み取り方向である第１の方向に順に配列され、前記原点検出用パターンの読み取り結果をそれぞれ第１〜第３の信号として出力する、前記第１の方向に第１の幅を有する第１〜第３の受光素子と、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子との間に設けられ、前記原点検出用パターンの読み取り結果を第４の信号として出力する、前記第１の方向に第２の幅を有する第４の受光素子と、前記第２の受光素子と前記第３の受光素子との間に設けられ、前記原点検出用パターンの読み取り結果を第５の信号として出力する、前記第１の方向に前記第２の幅を有する第５の受光素子と、を備え、前記原点信号発生回路は、前記第１の信号と前記第４の信号とを加算した第６の信号と、前記第２の信号と前記第５の信号とを加算した第７の信号と、が同じレベルになる時期を始期とし、前記第４の信号と前記第２の信号とを加算した第８の信号と、前記第５の信号と前記第３の信号とを加算した第９の信号と、が同じレベルになる時期を終期とする前記原点信号を出力するものである。これにより、受光素子の配置で決定される幅を有する原点信号を生成できる。よって、受光素子の配置のみで容易に一定幅を有する高精度な原点信号を発生させることができる。
【００１１】
本発明の第２の態様である原点信号発生装置は、上記の原点信号発生装置において、前記第１の幅は、前記第２の幅と異なるものである。これにより、受光素子の配置のみで容易に一定幅を有する原点信号を発生させることができる。
【００１２】
本発明の第３の態様である原点信号発生装置は、上記の原点信号発生装置において、前記第１の幅は、前記第２の幅よりも小さいものである。これにより、オフセットで決定される幅を有する原点信号を生成できる。これにより、受光素子の配置のみで容易に狭小な一定幅を有する原点信号を発生させることができる。
【００１３】
本発明の第４の態様である原点信号発生装置は、上記の原点信号発生装置において、前記原点信号発生回路は、前記第６の信号から前記第７の信号を減算した値が所定値となる時期を、前記原点信号の始期とし、前記第８の信号から前記第９の信号を減算した値が所定値となる時期を、前記原点信号の終期とするものである。これにより、受光素子の配置のみで容易に一定幅を有する原点信号を発生させることができる。
【００１４】
本発明の第５の態様である原点信号発生装置は、上記の原点信号発生装置において、前記原点信号発生回路は、前記第６の信号から前記第７の信号を減算した信号と前記所定値を示す第１の固定電位とを比較した結果を示す第１の比較信号を生成し、前記第８の信号から前記第９の信号を減算した信号と前記第１の固定電位とを比較した結果を示す第２の比較信号を生成し、前記第１の比較信号と前記第２の比較信号との論理積を示す信号を前記原点信号として出力するものである。これにより、受光素子の配置のみで容易に一定幅を有する原点信号を発生させることができる。
【００１５】
本発明の第６の態様である原点信号発生装置は、上記の原点信号発生装置において、前記原点信号発生回路は、前記第１の信号と前記第４の信号とを加算した前記第６の信号を出力する第１の加算器と、前記第２の信号と前記第５の信号とを加算した前記第７の信号を出力する第２の加算器と、前記第４の信号と前記第２の信号とを加算した前記第８の信号を出力する第３の加算器と、前記第５の信号と前記第３の信号とを加算した前記第９の信号を出力する第４の加算器と、前記第６の信号から前記第７の信号を減算した第１の差分信号を出力する第１の減算器と、前記第８の信号から前記第９の信号を減算した第２の差分信号を出力する第２の減算器と、前記第１の差分信号と前記第１の固定電位との比較結果である前記第１の比較信号を出力する第１の比較器と、前記第２の差分信号と前記第１の固定電位との比較結果である前記第２の比較信号を出力する第２の比較器と、前記第１の比較信号と前記第２の比較信号との前記論理積を出力する第１のＡＮＤ回路と、を備え、前記第１の比較信号と前記第２の比較信号との前記論理積が、前記原点信号として出力されるものである。これにより、受光素子の配置のみで容易に一定幅を有する原点信号を発生させることができる。
【００１６】
本発明の第７の態様である原点信号発生装置は、上記の原点信号発生装置において、前記原点信号発生回路は、前記第１〜第５の信号の加算値から前記第１の固定電位を減算した第３の差分信号を出力する第３の減算器と、前記第３の差分信号から第２の固定電位との比較結果である第３の比較信号を出力する第３の比較器と、前記第１の比較信号と前記第２の比較信号との前記論理積と、前記第３の比較信号と、の論理積を前記原点信号として出力する第２のＡＮＤ回路と、を更に備えるものである。これにより、受光素子の配置のみで容易に一定幅を有する原点信号を発生させることができる。
【００１７】
本発明の第８の態様である原点信号発生装置は、上記の原点信号発生装置において、前記第１の方向に並んで配置された複数の前記原点検出用パターンのそれぞれに対応する、前記第１の方向に並んで配置された複数の前記原点検出用受光部を備え、前記複数の原点検出用受光部のそれぞれから、前記原点信号発生回路に前記第１〜第５の信号が出力されるものである。これにより、複数の前記原点検出用受光部の一部又は複数の前記原点検出用パターンの一部に異物が付着した場合でも、原点信号の幅変動を抑制することができる。
【００１８】
本発明の第９の態様である原点信号発生システムは、光源と、原点検出用パターンが形成され、前記原点検出用パターンが前記光源により照明されるスケールと、照明により生じた前記原点検出用パターンからの光を受光する原点検出用受光部と、前記原点検出用受光部での前記原点検出用パターンの読み取り結果から原点信号を発生させる原点信号発生回路と、を備え、前記原点検出用受光部は、前記原点検出用パターンの読み取り方向である第１の方向に順に配列され、前記原点検出用パターンの読み取り結果をそれぞれ第１〜第３の信号として出力する、前記第１の方向に第１の幅を有する第１〜第３の受光素子と、前記第１の受光素子と前記第２の受光素子との間に設けられ、前記原点検出用パターンの読み取り結果を第４の信号として出力する、前記第１の方向に第２の幅を有する第４の受光素子と、前記第２の受光素子と前記第３の受光素子との間に設けられ、前記原点検出用パターンの読み取り結果を第５の信号として出力する、前記第１の方向に前記第２の幅を有する第５の受光素子と、を備え、前記原点信号発生回路は、前記第１の信号と前記第４の信号とを加算した第６の信号と、前記第２の信号と前記第５の信号とを加算した第７の信号と、が同じレベルになる時期を始期とし、前記第４の信号と前記第２の信号とを加算した第８の信号と、前記第５の信号と前記第３の信号とを加算した第９の信号と、が同じレベルになる時期を終期とする前記原点信号を出力する、れにより、オフセットで決定される幅を有する原点信号を生成できる。よって、受光素子の製造プロセスの制約を受けることなく、一定幅の高精度な原点信号を発生させることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、簡易な構成により原点信号を高精度に生成することができる。
【００２０】
本発明の上述及び他の目的、特徴、及び長所は以下の詳細な説明及び付随する図面からより完全に理解されるだろう。付随する図面は図解のためだけに示されたものであり、本発明を制限するためのものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施の形態１にかかる原点信号発生装置１００が組み込まれたエンコーダの例であるエンコーダ１０００の構成を模式的に示す斜視図である。
【図２】原点検出用受光部１１の構成を模式的に示す上面図である。
【図３】原点信号発生回路２０の構成を模式的に示す回路ブロック図である。
【図４】原点信号発生装置１００の動作を示すタイミング図である。
【図５】実施の形態２にかかる原点信号発生装置２００が組み込まれたエンコーダの例であるエンコーダ２０００の構成を模式的に示す斜視図である。
【図６】実施の形態２にかかる原点検出用受光部１１ａ〜１１ｃの配置を模式的に示す上面図である。
【図７】実施の形態１にかかる原点検出用受光部１１の一部に異物が付着した場合の状況を示す上面図である。
【図８】実施の形態１にかかる原点検出用受光部１１の一部に異物が付着した場合の信号を示すタイミング図である。
【図９】実施の形態２にかかる原点検出用受光部１１ａの一部に異物が付着した場合の状況を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。各図面においては、同一要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略される。
【００２３】
実施の形態１
まず、実施の形態１にかかる原点信号発生装置１００について説明する。原点信号発生装置１００は、測定装置などの位置決めに用いられるインクリメント型エンコーダの原点位置の決定に用いられるものである。原点信号発生装置１００の使用態様を理解するため、初めに原点信号発生装置１００が組み込まれたエンコーダの例について説明する。なお、以下で述べるエンコーダは原点信号を発生させる原点信号発生装置が組み込まれたものであるので、広義にはエンコーダを原点信号発生システムの一態様として理解してもよい。
【００２４】
図１は、実施の形態１にかかる原点信号発生装置１００が組み込まれたエンコーダの例であるエンコーダ１０００の構成を模式的に示す斜視図である。エンコーダ１０００は、原点信号発生装置１００、光源２、光学素子３、インデックススケール４及びスケール５を有する。光源２は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）であり、インデックススケール４及びスケール５に光を照射する。光学素子３は例えばコリメータであり、光源２からの光２ａを平行光２ｂに変換する。インデックススケール４及びスケール５は、平行光２ｂの光軸上（Ｚ方向）に順に配置される。
【００２５】
インデックススケール４は、原点検出用パターン４ａ及び位置検出用パターン４ｅが形成されている。原点検出用パターン４ａ及び位置検出用パターン４ｅは、平板状部材に穿たれたスリットとして形成される。スケール５は、原点検出用パターン５ａ及び位置検出用パターン５ｅが形成されている。原点検出用パターン５ａ及び位置検出用パターン５ｅは、平板状部材に穿たれたスリットとして形成される。なお、インデックススケール４及びスケール５を、原点検出用パターンが形成されたスケールとして、一体としてとらえてもよい。
【００２６】
原点信号発生装置１００は、光源２により透過照明された原点検出用パターン５ａを読み取り、原点信号を発生させる装置として構成される。原点検出用パターン５ａはスリットであるので、透過照明により周囲とコントラストが異なる。よって、原点信号発生装置１００は、原点検出用パターン５ａを明パターンとして認識する。
【００２７】
原点信号発生装置１００は、受光部１及び原点信号発生回路２０を有する。受光部１は、位置検出用受光部１ｂ及び原点検出用受光部１１を有する。位置検出用受光部１ｂは、位置検出用パターン４ｅを通過した光に照明された位置検出用パターン５ｅのパターンを読みとる。位置検出用受光部１ｂは、読み取り結果を示す信号を位置検出部（不図示）に出力する。位置検出部（不図示）は、受け取った信号に基づいて、検出した位置を決定する。
【００２８】
図２は、原点検出用受光部１１の構成を模式的に示す上面図である。原点検出用受光部１１は、原点検出用パターン５ａの読み取り方向であるＸ方向に５つの受光素子ＰＤ１１〜ＰＤ１５が配置されている。受光素子ＰＤ１１〜ＰＤ１５は、Ｘ方向に間隔Ｄを空けて順に配置される。受光素子ＰＤ１１、ＰＤ１３及びＰＤ１５のＸ方向の幅はＷ１であり、受光素子ＰＤ１２及びＰＤ１４のＸ方向の幅はＷ２（Ｗ２＞Ｗ１）である。また、受光素子ＰＤ１１、ＰＤ１３及びＰＤ１５のＸ方向の配置ピッチ、及び、受光素子ＰＤ１２及びＰＤ１４のＸ方向の配置ピッチを配置ピッチＰとする。以下では、受光素子ＰＤ１１、ＰＤ１３及びＰＤ１５を、それぞれ第１〜第３の受光素子とも称する。受光素子ＰＤ１２及びＰＤ１４を、それぞれ第４及び第５の受光素子とも称する。
【００２９】
後述するが、Ｗ１、Ｗ２及びＤは、原点信号発生装置１００が出力する原点信号のパルス幅を決定するパラメータである。ここでは、Ｗ２＞Ｗ１として説明するが、Ｗ１とＷ２との大小関係はこれに限られず、Ｗ１＜Ｗ２、又は、Ｗ１＝Ｗ２であってもよい。但し、原点信号のパルス幅を狭小化する見地から、Ｗ２＞Ｗ１が望ましい。また、ここでは、受光素子ＰＤ１１〜ＰＤ１５のそれぞれの間隔をＤとしたが、受光素子ＰＤ１１〜ＰＤ１５の間隔は、同一でなくともよい。
【００３０】
原点検出用受光部１１では、受光素子ＰＤ１１、Ｐ１２、ＰＤ１３、ＰＤ１４、ＰＤ１５の順に、原点検出用パターン５ａを読み取る。受光素子ＰＤ１１〜ＰＤ１５は、読み取った原点検出用パターン５ａの明暗をそれぞれ読み取り信号Ｓ１１〜Ｓ１５として、点信号発生回路２０へ出力する。以下では、読み取り信号Ｓ１１、Ｓ１３及びＳ１５を、それぞれ第１〜第３の信号とも称する。読み取り信号Ｓ１２及びＳ１４を、それぞれ第４及び第５の信号とも称する。
【００３１】
なお、図１及び２においては、Ｘ方向はＺ方向に対して垂直な方向である。また、
また、Ｘ方向及びＺ方向に垂直な方向をＹ方向としている。
【００３２】
続いて、原点信号発生回路２０について説明する。図３は、原点信号発生回路２０の構成を模式的に示す回路ブロック図である。原点信号発生回路２０は、減算器２１〜２３、比較器２４〜２６、ＡＮＤ回路２７及び２８、加算器４１〜４４を有する。以下では、減算器２１〜２３を、それぞれ第１〜第３の減算器とも称する。比較器２４〜２６を、それぞれ第１〜第３の比較器とも称する。ＡＮＤ回路２７及び２８を、それぞれ第１のＡＮＤ回路及び第２のＡＮＤ回路とも称する。加算器４１〜４４をそれぞれ第１〜第４の加算器とも称する。
【００３３】
加算器４１の非反転入力には読み取り信号Ｓ１１と読み取り信号Ｓ１２とを加算した信号である読み取り信号Ｓ１が入力され、反転入力端子には接地電位が供給される。加算器４１の出力端子は、減算器２１の非反転入力端子と接続される。すなわち、加算器４１は、読み取り信号Ｓ１１と読み取り信号Ｓ１２とを加算した信号である読み取り信号Ｓ１を、減算器２１の非反転入力端子へ出力する。
【００３４】
加算器４２の非反転入力には読み取り信号Ｓ１３と読み取り信号Ｓ１４とを加算した信号である読み取り信号Ｓ２が入力され、反転入力端子には接地電位が供給される。加算器４２の出力端子は、減算器２１の反転入力端子と接続される。すなわち、加算器４２は、読み取り信号Ｓ１３と読み取り信号Ｓ１４とを加算した信号である読み取り信号Ｓ２を、減算器２１の反転入力端子へ出力する。
【００３５】
加算器４３の非反転入力には読み取り信号Ｓ１２と読み取り信号Ｓ１３とを加算した信号である読み取り信号Ｓ３が入力され、反転入力端子には接地電位が供給される。加算器４３の出力端子は、減算器２２の非反転入力端子と接続される。すなわち、加算器４３は、読み取り信号Ｓ１２と読み取り信号Ｓ１３とを加算した信号である読み取り信号Ｓ３を、減算器２２の非反転入力端子へ出力する。
【００３６】
加算器４４の非反転入力には読み取り信号Ｓ１４と読み取り信号Ｓ１５とを加算した信号である読み取り信号Ｓ４が入力され、反転入力端子には接地電位が供給される。加算器４４の出力端子は、減算器２２の反転入力端子と接続される。すなわち、加算器４４は、読み取り信号Ｓ１４と読み取り信号Ｓ１５とを加算した信号である読み取り信号Ｓ４を、減算器２２の反転入力端子へ出力する。
【００３７】
減算器２１は、読み取り信号Ｓ１から読み取り信号Ｓ２を減算し、減算結果を差分信号Ｔ１として出力する。減算器２２は、読み取り信号Ｓ３から読み取り信号Ｓ４を減算し、減算結果を差分信号Ｔ２として出力する。
【００３８】
減算器２３の非反転入力には読み取り信号Ｓ１１〜Ｓ１５が入力され、反転入力端子には接地電位が供給される。減算器２３は、読み取り信号Ｓ１１〜Ｓ１５の加算信号から接地電位を減算し、減算結果を差分信号Ｔ３として出力する。
【００３９】
なお、以下では、読み取り信号Ｓ１〜Ｓ４を、それぞれ第６〜第９の信号とも称する。
【００４０】
比較器２４の非反転入力端子には接地電位が入力され、反転入力端子には差分信号Ｔ１が入力される。比較器２４は、接地電位と差分信号Ｔ１との比較結果を信号Ｚ１として出力する。比較器２５の非反転入力端子には差分信号Ｔ２が入力され、反転入力端子には接地電位が入力される。比較器２５は、差分信号Ｔ２と接地電位との比較結果を信号Ｚ２として出力する。比較器２６の非反転入力端子には差分信号Ｔ３が入力され、反転入力端子には基準電位Ｖｒｅｆが入力される。比較器２６は、差分信号Ｔ３と基準電位Ｖｒｅｆとの比較結果を信号Ｚ３として出力する。以下では、信号Ｚ１〜Ｚ３を、それぞれ第１〜第３の比較信号とも称する。
【００４１】
ＡＮＤ回路２７は、信号Ｚ１及びＺ２の論理積をパルス信号Ｚ４として出力する。ＡＮＤ回路２８は、パルス信号Ｚ４及びＺ５の論理積を、原点信号である原点パルス信号Ｚ５として出力する。
【００４２】
続いて、原点信号発生装置１００の原点信号発生動作について説明する。図４は、原点信号発生装置１００の動作を示すタイミング図である。
【００４３】
まず、受光素子ＰＤ１１が原点検出用パターン５ａを読み取り、読み取り信号Ｓ１１に読み取り波形が生じる。以下では、原点検出用パターン５ａを読み取る速度をＶとする。
【００４４】
続いて、受光素子ＰＤ１１に対して[（Ｗ１＋Ｄ）／Ｖ]だけ遅れて、受光素子ＰＤ１２が原点検出用パターン５ａを読み取り、読み取り信号Ｓ１２に読み取り波形が生じる。その結果、読み取り信号Ｓ１１と読み取り信号Ｓ１２とを加算した信号である読み取り信号Ｓ１に読み取り波形が生る。なお、図面の簡略化のため、以下では[（Ｗ１＋Ｄ）／Ｖ]＝ΔＴａとする。
【００４５】
続いて、受光素子ＰＤ１１に対して（Ｐ／Ｖ）だけ遅れて、受光素子ＰＤ１３が原点検出用パターン５ａを読み取り、読み取り信号Ｓ１３に読み取り波形が生じる。その結果、読み取り信号Ｓ１２と読み取り信号Ｓ１３とを加算した信号である読み取り信号Ｓ３に読み取り波形が生る。なお、図面の簡略化のため、以下では（Ｐ／Ｖ）＝ΔＴｂとする。この際、読み取り信号Ｓ１のピークと読み取り信号Ｓ３のピークとの間の時間間隔は、読み取りが正常であれば、ΔＴａとなる。
【００４６】
続いて、受光素子ＰＤ１３に対してΔＴａだけ遅れて、受光素子ＰＤ１４が原点検出用パターン５ａを読み取り、読み取り信号Ｓ１４に読み取り波形が生じる。その結果、読み取り信号Ｓ１３と読み取り信号Ｓ１４とを加算した信号である読み取り信号Ｓ２に読み取り波形が生じる。この際、読み取り信号Ｓ１のピークと読み取り信号Ｓ２のピークとの間の時間間隔は、読み取りが正常であれば、ΔＴｂとなる。減算器２１は、読み取り信号Ｓ１と読み取り信号Ｓ２とを上述の構成にて減算するので、差分信号Ｔ１（Ｓ１−Ｓ２）には、交差点ＩＰ１が生じる。交差点ＩＰ１は、読み取り信号Ｓ１のレベルと読み取り信号Ｓ２のレベルとが等しくなる点と理解してもよい。
【００４７】
続いて、受光素子ＰＤ１３に対してΔＴｂだけ遅れて、受光素子ＰＤ１５が原点検出用パターン５ａを読み取り、読み取り信号Ｓ１５に読み取り波形が生じる。その結果、読み取り信号Ｓ１４と読み取り信号Ｓ１５とを加算した信号である読み取り信号Ｓ４に読み取り波形が生じる。この際、読み取り信号Ｓ３のピークと読み取り信号Ｓ４のピークとの間の時間間隔は、読み取りが正常であれば、ΔＴｂとなる。減算器２２は、読み取り信号Ｓ３と読み取り信号Ｓ４とを上述の構成にて減算するので、差分信号Ｔ２（Ｓ３−Ｓ４）には、交差点ＩＰ２が生じる。交差点ＩＰ２は、読み取り信号Ｓ３のレベルと読み取り信号Ｓ４のレベルとが等しくなる点と理解してもよい。
【００４８】
減算器２３は、上述のように、読み取り信号Ｓ１１〜Ｓ１５の和信号である差分信号Ｔ３を出力する。
【００４９】
比較器２４は、上述の構成にて、接地電位と差分信号Ｔ１とを比較する。その結果、比較器２４から出力される信号Ｚ１は、交差点ＩＰ１を始期とする差分信号Ｔ１が負電位の期間でＨＩＧＨとなる。
【００５０】
比較器２５は、上述の構成にて、信号Ｚ２と接地電位とを比較する。その結果、比較器２５から出力される信号Ｚ２は、交差点ＩＰ２を終期とする差分信号Ｔ２が正電位の期間でＨＩＧＨとなる。
【００５１】
比較器２６は、信号Ｚ３と基準電位を比較する。その結果、比較器２６から出力される信号Ｚ３は、Ｚ３≧Ｖｒｅｆの期間にＨＩＧＨとなる。
【００５２】
ＡＮＤ回路２７は、信号Ｚ１と信号Ｚ２との論理積をパルス信号Ｚ４として出力する。すなわち、パルス信号Ｚ４は、交差点ＩＰ１を始期とし、交差点ＩＰ２を終期とするパルス信号となる。
【００５３】
ＡＮＤ回路２８は、信号Ｚ３とパルス信号Ｚ４との論理積を、原点パルス信号Ｚ５として出力する。この場合、パルス信号Ｚ４は、そのまま原点パルス信号Ｚ５として出力されることとなる。
【００５４】
つまり、本構成では、読み取り信号Ｓ１２と読み取り信号Ｓ１３との和信号である読み取り信号Ｓ３は、読み取り信号Ｓ１１と読み取り信号Ｓ１２との和信号である読み取り信号Ｓ１に対し、ΔＴａだけタイミングが遅れる。また、読み取り信号Ｓ１４と読み取り信号Ｓ１５との和信号である読み取り信号Ｓ４は、読み取り信号Ｓ１３と読み取り信号Ｓ１４との和信号である読み取り信号Ｓ２に対し、ΔＴａだけタイミングが遅れる。その結果、交差点ＩＰ２は、交差点ＩＰ１に対してΔＴａだけタイミングが遅れる。
【００５５】
上述のように、原点パルス信号Ｚ５は、交差点ＩＰ１と交差点ＩＰ２とに挟まれる幅を有するパルス信号である。本構成では、本構成では、交差点ＩＰ１のタイミングは受光素子ＰＤ１１〜ＰＤ１４の配置のみで決定され、交差点ＩＰ２のタイミングは受光素子ＰＤ１２〜ＰＤ１５の配置のみで決定される。よって、交差点ＩＰ１と交差点ＩＰ２とのタイミング差は、受光素子ＰＤ１１、ＰＤ１３及びＰＤ１５の幅Ｗ１、受光素子ＰＤ１２及びＰＤ１４の幅Ｗ２、各受光素子間の間隔Ｄにより決定される一定の値となる。これにより、本構成によれば、原点信号である原点パルス信号Ｚ５のパルス幅を一定に維持することができる。
【００５６】
よって、本構成によれば、受光素子のＸ方向の幅と受光素子の配置間隔Ｄを決定することで、原点パルス信号Ｚ５のパルス幅を所望の値に設定することができる。
【００５７】
さらに、本構成では、原点検出用パターン５ａ側には特段の工夫を施さずとも、一定幅の原点信号を得ることができる。したがって、原点検出用パターンを読み取るにあたって、原点検出用パターンと受光部との間に光学系などを挿入する必要もなく、簡易な構成とすることができる。
【００５８】
実施の形態２
次に、実施の形態２にかかる原点信号発生装置２００について説明する。原点信号発生装置２００は、原点信号発生装置１００の変形例であり、測定装置などの位置決めに用いられるインクリメント型エンコーダの原点位置の決定に用いられるものである。図５は、実施の形態２にかかる原点信号発生装置２００が組み込まれたエンコーダの例であるエンコーダ２０００の構成を模式的に示す斜視図である。エンコーダ２０００は、エンコーダ１０００のインデックススケール４、スケール５及び原点信号発生装置１００を、それぞれインデックススケール７、スケール８及び原点信号発生装置２００に置換した構成を有する。
【００５９】
インデックススケール７は、Ｘ方向に並ぶ原点検出用パターン４ａ〜４ｃと、位置検出用パターン４ｅと、が形成されている。原点検出用パターン４ｂ及び４ｃは、それぞれ原点検出用パターン４ａと同様であるので、説明を省略する。スケール８は、Ｘ方向に並ぶ原点検出用パターン５ａ〜５ｃと、位置検出用パターン５ｅと、が形成されている。原点検出用パターン５ａ〜５ｃは、それぞれ原点検出用パターン４ａ〜４ｃに対応する位置に形成されている。原点検出用パターン５ｂ及び５ｃは、それぞれ原点検出用パターン５ａと同様であるので、説明を省略する。
【００６０】
原点信号発生装置２００は、受光部６及び原点信号発生回路２０を有する。受光部６は、原点検出用受光部１１ａ〜１１ｃ及び位置検出用受光部１ｂを有する。原点検出用受光部１１ｂ及び１１ｃは、それぞれ原点検出用受光部１１ａと同様であるので、説明を省略する。原点検出用受光部１１ａ〜１１ｃは、それぞれ原点検出用パターン５ａ〜５ｃに対応する位置に配置されている。図６は、実施の形態２にかかる原点検出用受光部１１ａ〜１１ｃの配置を模式的に示す上面図である。原点検出用受光部１１ａ〜１１ｃは、それぞれ実施の形態１にかかる原点検出用受光部１１と同様の構成を有する。原点検出用受光部１１ａ〜１１ｃは、読み取り方向であるＸ方向に並んで配置される。また、原点検出用受光部１１ａ〜１１ｃのそれぞれに対応するように、原点検出用パターン４ａ〜４ｃ、５ａ〜５ｃが配置される。
【００６１】
ここで、本実施の形態にかかる原点信号発生装置２００の利点を理解するため、原点信号発生装置１００の原点検出用受光部１１に異物が付着した場合の影響を説明する。図７は、実施の形態１にかかる原点検出用受光部１１の一部に異物が付着した場合の状況を示す上面図である。図８は、実施の形態１にかかる原点検出用受光部１１の一部に異物が付着した場合の信号を示すタイミング図である。例えば、原点検出用受光部１１の受光素子ＰＤ１１に異物５０が付着すると、異物５０により受光素子ＰＤ１１に入射すべき光が遮蔽される。その結果、図８に示すように、読み取り信号Ｓ１の波形が歪み、交差点の位置がＩＰ１からＩＰ３１に移動してしまう。その結果、原点パルス信号の幅が変動してしまう。
【００６２】
これに対し、本構成では、受光部を読み取り方向であるＸ方向に複数設けているので、異物の付着による原点パルス信号の幅の変動を抑制することができる。図９は、実施の形態３にかかる原点検出用受光部１１ａの一部に異物が付着した場合の状況を示す上面図である。この場合、原点検出用受光部１１ａ〜１１ｃの受光素子ＰＤ１２から出力される読み取り信号Ｓ１１は、原点検出用受光部１１ａの受光素子ＰＤ１２に異物５０が付着した影響で波形が歪み、その歪みは読み取り信号Ｓ１の波形の歪みとなって現れる。その結果、交差点の位置が移動してしまう。
【００６３】
しかし、本構成では、原点検出用受光部１１ａ〜１１ｃから出力される読み取り信号Ｓ１１〜Ｓ１５を加算している。したがって、複数の原点検出用受光部の一部に異物が付着しても、異物が付着していない原点検出用受光部からは、正常な波形の信号が出力される。その結果、原点検出用受光部１１ａの受光素子ＰＤ１２に異物が付着しても読み取り信号Ｓ１の波形の歪みを緩和できる。その結果、差分信号Ｔ１の交差点の移動を防止することが可能となる。
【００６４】
よって、本構成によれば、受光部に異物が付着した場合でも原点パルス信号の幅の変動を抑制ないしは防止することができる。
【００６５】
なお、上記では、受光素子に異物が付着した場合について説明したが、これは例示に過ぎない。インデックススケール又はスケールの原点検出用パターンに異物が付着した場合でも同様であるのは、言うまでもない。
【００６６】
上記では、原点検出用パターン及び原点検出用受光部が３つの場合について説明したが、これは例示に過ぎない。原点検出用パターン及び原点検出用受光部を、３つ以外の任意の複数個設けることが可能である。
【００６７】
その他の実施の形態
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上述の原点信号発生回路は例示に過ぎない。すなわち、原点検出用受光部からの信号に基づいて同様の原点信号を発生させることができるならば、原点信号発生回路の構成は、適宜変更してもよい。
【００６８】
上述の実施の形態では、光源２をＬＥＤとして説明したが、これは例示に過ぎない。例えば、ＬＥＤは単色でも白色でもよい。また、光源として、レーザダイオードや他のレーザ装置を用いてもよい。さらに、光源として、ハロゲンランプなどの通常のブロードバンド光源を用いることも可能である。
【００６９】
上述の実施の形態では、透過型のエンコーダについて説明したが、これは例示に過ぎない。よって上述の実施の形態にかかるエンコーダを、スケールで光が反射され、反射光が位置検出用受光部により受光される、いわゆる反射型エンコーダとしてもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１、６  受光部
１ｂ  位置検出用受光部
２  光源
２ａ  光
２ｂ  平行光
３  光学素子
４、７  インデックススケール
４ａ〜４ｃ、５ａ〜５ｃ  原点検出用パターン
４ｅ、５ｅ  位置検出用パターン
５、８  スケール
１１、１１ａ〜１１ｃ  原点検出用受光部
２０  原点信号発生回路
２１〜２３  減算器
２４〜２６  比較器
２７、２８  ＡＮＤ回路
４１〜４４  加算器
５０            異物
１００、２００  原点信号発生装置
１０００、２０００  エンコーダ
ＰＤ１１〜ＰＤ１５  受光素子
Ｓ１〜Ｓ４、Ｓ１１〜Ｓ１５  読み取り信号
Ｔ１〜Ｔ３  差分信号
Ｖｒｅｆ  基準電位
Ｚ１〜Ｚ３  信号
Ｚ４  パルス信号
Ｚ５  原点パルス信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014224746.tif 000009
【図８】
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【図９】
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