(57)【要約】【課題】測定軸に沿う双方向からの再現性に優れ、容易に実現できる信頼性の高い原点検出を行う。【解決手段】光電式エンコーダから出力される原点原信号φＺから原点信号Ｚが生成される。カウンタ２２は、原点信号Ｚの２つのアクティブ期間に位置パルスＰＵＬＳＥをカウントする。カウンタ２３は、原点信号Ｚの２つのアクティブ期間の間の期間に位置パルスＰＵＬＳＥをカウントする。原点信号Ｚの最初のアクティブ期間でのカウンタ２２の計数値は、１／２にされてカウンタ２３にプリセットされる。カウンタ２３の計数値は、原点設定時には、２倍にされてカウンタ２２にプリセットされる。原点信号Ｚの次のアクティブ期間でのカウンタ２２の計数値は、１／４にされてメモリ２９に記憶される。原点信号Ｚの非アクティブ期間でのカウンタ２３の計数値は、原点再生時には、コンパレータ３０に供給される。コンパレータ３０は、カウンタ２３の計数値がメモリ２９に記憶された計数値と一致したときに原点出力パルスＰＺを出力する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
メインスケールとインデックススケールの相対位置の変化に応じた位置検出信号を出力すると共に、前記メインスケールとインデックススケールとに両スケールの相対移動方向の２箇所を検出するようにそれぞれ形成された原点原信号パターンの重なりの度合いに応じてレベルが変化する原点原信号を出力する位置検出手段と、
前記原点原信号を所定の基準レベルでスライスして原点信号を生成出力する原点信号発生手段と、
前記両スケールを所定方向に相対移動させたときに前記原点信号発生手段から生成出力される原点信号の２つのアクティブ期間及びその間の期間を前記位置検出信号に基づく位置パルスの計数によって計数し、この計数結果に基づいて前記原点信号の２つのアクティブ期間のうちの一方のアクティブ期間の中心位置から両アクティブ期間の一方の中心位置と他方の中心位置との間の区間の中心位置までの計数値を計測し記憶する原点位置設定手段と、
前記両スケールを任意の方向に相対移動させたときに前記原点信号発生手段から生成出力される原点信号の２つのアクティブ期間のうちの最初のアクティブ期間の中心位置からの前記位置パルスの計数値が、前記原点位置設定手段に記憶された計数値と一致したときに原点出力パルスを出力する原点位置再現手段と
を備えたことを特徴とする変位測定装置。
【請求項２】
前記原点位置設定手段は、
前記両スケールを所定方向に相対移動させたときに前記原点信号発生手段からの原点信号が最初にアクティブになってから前記位置検出信号に基づく位置パルスの計数を開始し前記原点信号が非アクティブになったときに計数値を１／２にする第１の位置パルス計数手段と、
この第１の位置パルス計数手段で１／２になった後の計数値がプリセットされて前記位置パルスの計数を開始し前記原点信号が次にアクティブになったときに計数値を２倍にする第２の位置パルス計数手段と、
前記第２の位置パルス計数手段で２倍になった後の計数値がプリセットされて前記位置パルスの計数を開始し前記原点信号が再度非アクティブになったときに計数値を１／４にする第３の位置パルス計数手段と、
この第３の位置パルス計数手段で１／４になった後の計数値を記憶する記憶手段と
を備えたものであることを特徴とする請求項１記載の変位測定装置。
【請求項３】
前記原点位置再現手段は、
前記両スケールを所定方向に相対移動させたときに前記原点信号発生手段からの原点信号が最初にアクティブになってから前記位置検出信号に基づく位置パルスの計数を開始し前記原点信号が非アクティブになったときに計数値を１／２にする第４の位置パルス計数手段と、
この第１の位置パルス計数手段で１／２になった後の計数値がプリセットされて前記位置パルスの計数を開始する第５の位置パルス計数手段と、
この第５の位置パルス計数手段での計数値と前記原点位置設定手段に記憶された計数値とを比較して両者が一致したら原点出力パルスを生成出力するコンパレータと
を備えたものであることを特徴とする請求項１記載の変位測定装置。
【請求項４】
前記位置検出手段は、前記メインスケールとインデックススケールとにゲート原信号パターンが形成され、このゲート原信号パターンに基づいて前記原点信号の２つのアクティブ期間を包含する１つのアクティブ期間を有するゲート原信号を生成出力するものであり、
前記原点信号発生手段は、前記ゲート原信号を所定の基準レベルでスライスしてゲート信号を生成し、前記原点原信号を所定の基準レベルでスライスして得た２値化信号を前記ゲート信号でゲートすることにより前記原点信号を生成出力するものである
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の変位測定装置。
【請求項５】
前記位置検出信号である２相正弦波信号をそれぞれ内挿して２相方形波信号を生成出力する内挿手段を更に備え、
前記位置パルス計数手段は、前記２相方形波信号から生成される前記位置パルスを前記２相方形波信号の位相関係に基づいてアップカウント又はダウンカウントするものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の変位測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学式リニアエンコーダ等の位置検出手段の基準位置を決定するための原点検出方式に関し、特に簡素で小型のエンコーダに適した原点検出方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
接触式エンコーダでは、接触式のギャップ保持機構により検出部のギャップを狭く且つ一様に規制することができるため、原点検出パターンにおいて急峻な立ち上がり、もしくは立下りエッジを安定的に得ることが容易である。しかし、セパレート型のような非接触エンコーダでは、広いギャップを有し、且つその変動許容幅を大きくすることが必要であるため、一般的には緩慢な立ち上がり、又は立下りエッジを生成する原点パターンを設けている。このような緩慢な立ち上がり、立下りエッジを立ち上がりエッジを生成する原点パターンを使用した非接触式エンコーダでは、温度変動等に基づく信号変動により、２値化する位置、すなわち原点信号を発生させる位置が大きな影響を受けるため、差動信号を作り出して２値化の位置を安定させることが必要である。しかしながら、差動処理を行う２つの信号の変動特性が一致していない限り、それらの相対差によって生じる原点信号発生位置に誤差が生じる。そして、この誤差は、原点パターンのエッジが緩慢であるほど大きくなる。
【０００３】
このような問題点を解決した技術として、特許文献１に開示された原点検出方式が知られている。この方式では、原点信号がピークに対する軸対称性を持つこと、及びピーク位置の長さ方向、すなわち計数方向に対する位置安定性が良いことを応用しており、原点原信号を２値化した結果、得られるゲート信号幅を１／２にすることにより、原点原信号の中心からの現在位置を求めている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−９７７２６公報（段落００１７〜００１８、図４）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した特許文献１に開示された原点検出方法は、温度特性等に起因する信号強度変化が生じても、原点出力位置が非常に影響を受け難いという特徴を有し、同一方向からの繰り返し再現性に優れている。しかしながら、反対方向から原点を検出した場合にはオフセットを持つため、同一方向からの原点検出に用途が限られるという課題を有している。
【０００６】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、測定軸に沿う双方向からの再現性に優れ、容易に実現できる信頼性の高い原点検出を行うことができる変位測定装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る変位測定装置は、メインスケールとインデックススケールの相対位置の変化に応じた位置検出信号を出力すると共に、前記メインスケールとインデックススケールとに両スケールの相対移動方向の２箇所を検出するようにそれぞれ形成された原点原信号パターンの重なりの度合いに応じてレベルが変化する原点原信号を出力する位置検出手段と、前記原点原信号を所定の基準レベルでスライスして原点信号を生成出力する原点信号発生手段と、前記両スケールを所定方向に相対移動させたときに前記原点信号発生手段から生成出力される原点信号の２つのアクティブ期間及びその間の期間を前記位置検出信号に基づく位置パルスの計数によって計数し、この計数結果に基づいて前記原点信号の２つのアクティブ期間のうちの一方のアクティブ期間の中心位置から両アクティブ期間の一方の中心位置と他方の中心位置との間の区間の中心位置までの計数値を計測し記憶する原点位置設定手段と、前記両スケールを任意の方向に相対移動させたときに前記原点信号発生手段から生成出力される原点信号の２つのアクティブ期間のうちの最初のアクティブ期間の中心位置からの前記位置パルスの計数値が、前記原点位置設定手段に記憶された計数値と一致したときに原点出力パルスを出力する原点位置再現手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、メインスケールとインデックススケールとに両スケールの相対移動方向の２箇所を検出するようにそれぞれ原点原信号パターンが形成され、両スケールを所定方向に相対移動させたときに生成出力される原点信号の２つのアクティブ期間のうちの一方のアクティブ期間の中心位置から、両アクティブ期間の一方の中心位置と他方の中心位置との間の区間の中心位置までの計数値を計測し、これを原点位置を示すものとして記憶するようにしている。このため、両スケールの相対移動方向のいずれの方向から計測しても、原点位置は、同じ位置に設定される。そして、原点位置の再現時には、原点信号発生手段から生成出力される原点信号の２つのアクティブ期間のうちの最初のアクティブ期間の中心位置からの前記位置パルスの計数値が、原点位置設定手段に記憶された計数値と一致したときに原点出力パルスを出力するようにしているので、両スケールがいずれの方向に相対移動した場合でも、同じ原点位置が再現される。
【０００９】
原点原信号が緩やかに変化する場合、それを２値化したときのエッジ位置は温度ドリフトなどにより大きく変動するが、エッジとエッジの中間点、即ち原点原信号のピーク位置は殆ど変動しない。本発明では、原点位置は、原点信号のアクティブ期間の中心位置を基準に設定されているので、原点原信号のエッジの傾斜が緩慢であっても、それによる影響は殆ど無い。このため、再現性にすぐれた原点検出が可能になる。
【００１０】
なお、本発明において、前記原点位置設定手段としては、例えば、前記両スケールを所定方向に相対移動させたときに前記原点信号発生手段からの原点信号が最初にアクティブになってから前記位置検出信号に基づく位置パルスの計数を開始し前記原点信号が非アクティブになったときに計数値を１／２にする第１の位置パルス計数手段と、この第１の位置パルス計数手段で１／２になった後の計数値がプリセットされて前記位置パルスの計数を開始し前記原点信号が次にアクティブになったときに計数値を２倍にする第２の位置パルス計数手段と、前記第２の位置パルス計数手段で２倍になった後の計数値がプリセットされて前記位置パルスの計数を開始し前記原点信号が再度非アクティブになったときに計数値を１／４にする第３の位置パルス計数手段と、この第３の位置パルス計数手段で１／４になった後の計数値を記憶する記憶手段とを備えて構成することができる。
【００１１】
また、本発明において、前記原点位置再現手段としては、例えば前記両スケールを所定方向に相対移動させたときに前記原点信号発生手段からの原点信号が最初にアクティブになってから前記位置検出信号に基づく位置パルスの計数を開始し前記原点信号が非アクティブになったときに計数値を１／２にする第４の位置パルス計数手段と、この第１の位置パルス計数手段で１／２になった後の計数値がプリセットされて前記位置パルスの計数を開始する第５の位置パルス計数手段と、この第５の位置パルス計数手段での計数値と前記原点位置設定手段に記憶された計数値とを比較して両者が一致したら原点出力パルスを生成出力するコンパレータとを備えて構成することができる。
【００１２】
このような構成であると、原点位置設定手段および原点位置再現手段を、計数回路を主体として簡単に構成することができる。
更に、前記位置検出手段は、前記メインスケールとインデックススケールとにゲート原信号パターンが形成され、このゲート原信号パターンに基づいて前記原点信号の２つのアクティブ期間を包含する１つのアクティブ期間を有するゲート原信号を生成出力するものであり、前記原点信号発生手段は、前記ゲート原信号を所定の基準レベルでスライスしてゲート信号を生成し、前記原点原信号を所定の基準レベルでスライスして得た２値化信号を前記ゲート信号でゲートすることにより前記原点信号を生成出力するようにしても良い。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。
図１は、この発明の一実施例に係る変位測定装置に使用される位置検出手段、即ち原点原信号φＺ、ゲート原信号φＭ及び位置検出信号としての２相正弦波からなるメイン信号φＡ，φＢを出力するリニアスケールの概略構成を示す斜視図である。このリニアスケールは、透過型光電式エンコーダで、メインスケール１とインデックススケール２とを対向配置させ、両スケール１，２に所定ピッチの光学格子３，４を形成している。両スケール１，２を挟んでＬＥＤ等の光源５とフォトダイオード等の受光素子６とが向かい合っている。インデックススケール２、光源５及び受光素子６で、メインスケール１に対して相対的に移動する検出部７が構成されている。検出部７が移動すると、各スケール１，２の光学格子３，４を透過する光は、格子ピッチと同じ周期で明暗を繰り返す。光学格子４は、さらに４つに分割され、それぞれの空間位相が９０°ずつ異なっているため、明暗の周期も９０°異なっている。受光素子６は、この変化を電気信号に変換し、９０°位相差の位置検出信号、即ち２相正弦波信号であるメイン信号φＡ，φＢを出力する。また、両スケール１，２の所定箇所に原点原信号パターン８，９，１０及びゲート原信号パターン１１，１２がそれぞれ形成されており、受光素子６は、これらパターン８，９，１１とパターン１０，１２との重なり具合によって後述する原点原信号φＺ及びゲート原信号φＭを出力する。
【００１４】
図２は、メインスケール１に形成される原点現信号パターン８，９及びゲート原信号パターン１１の具体的な実施形態を示す平面図である。
図２（ａ）〜（ｂ）から明らかなように、原点原信号パターン８，９は、メインスケール１とインデックススケール２の相対移動方向に所定の距離だけ隔てて配置されており、ゲート原信号パターン１１は、これら原点原信号パターン８，９を内側に含むような両スケール１，２の相対移動方向の長さを持つ。
図２（ａ）は、原点原信号パターン８，９の部分を透過型スリット、その周りの部分を遮光パターンとし、ゲート原信号パターン１１の部分をメイン信号φＡ，φＢを生成出力するための回折格子（メイン信号パターン）３と同一の回折格子、その周りの部分を遮光パターンとした例である。
図２（ｂ）は、原点原信号パターン８，９及びゲート原信号パターン１１の部分を、共に遮光型スリット、その周りの部分をそれぞれ透過パターンとした例である。
図２（ｃ）は、原点原信号パターン８，９の部分を遮光型スリット、その周りの部分を透過パターンとし、ゲート原信号パターン１１の部分をメイン信号パターン３と同一の回折格子、その周りの部分を透過パターンとした例である。
図２（ｄ）に示すように、スリットの部分は、単純なスリットでも良いし、ランダムパターンとしても良い。ランダムパターンの場合には、より急峻なパルスが得られるという利点がある。
なお、これらのパターンは、位置検出手段が透過型エンコーダであることを前提として説明したが、位置検出手段が反射型エンコーダであっても良く、この場合には、遮光部が反射部となる。
【００１５】
図３は、これらメイン信号φＡ，φＢ、原点原信号φＺ及びゲート原信号φＭから原点出力信号ＰＺを生成出力するための原点検出回路を示す図である。２相正弦波からなるメイン信号φＡ，φＢは、内挿回路２１に入力され、ここでメイン信号φＡ，φＢの周期が所定数分割されて２相方形波信号ＰＡ，ＰＢが生成される。例えば、スケール１，２の格子ピッチが２０μｍであると、内挿回路２１はこれを１００分割することにより、０．２μｍピッチで分解能０．０５μｍの２相方形波信号ＰＡ，ＰＢを生成出力する。これら２相方形波信号ＰＡ，ＰＢは、位相が例えば９０°ずれていて、いずれの立ち上がりエッジが先行しているかをもってインデックススケール２の移動方向が定まるようになっている。位置パルス計数手段としてのカウンタ２２，２３は、この２相方形波信号ＰＡ，ＰＢを導入し、これら信号ＰＡ，ＰＢの各立ち上がり及び立ち下がりエッジを検出することで、例えば０．０５μｍピッチの位置パルスＰＵＬＳＥを内部に生成すると共に、２相方形波信号ＰＡ，ＰＢの位相関係に基づいて移動方向ＤＩＲをデコードし、移動方向ＤＩＲに基づいて位置パルスＰＵＬＳＥをアップカウント又はダウンカウントする。
【００１６】
一方、原点信号発生回路２４は、原点原信号φＺを所定の基準レベルＶＲｅｆでスライスして原点信号Ｚを生成すると共に、ゲート原信号φＭを所定の基準レベルＶＲｅｆでスライスしてゲート信号Ｍを生成し、原点信号Ｚをゲート信号Ｍでゲートする。この原点信号Ｚは、極性・ゲート制御回路２５に供給されている。極性・ゲート制御回路２５は、原点信号Ｚの２つのアクティブ期間と、その間の非アクティブ期間を検出して、カウンタ２２，２３の計数動作を切り換える。カウンタ２２は、原点信号Ｚの２つのアクティブ期間に位置パルスＰＵＬＳＥをカウントする。カウンタ２３は、原点信号Ｚの２つのアクティブ期間の間の期間に位置パルスＰＵＬＳＥをカウントする。原点信号Ｚの最初のアクティブ期間でのカウンタ２２の計数値は、１／２回路２６で１ビットシフトにより１／２にされてカウンタ２３にプリセットされる。原点信号Ｚの最初のアクティブ期間に続く非アクティブ期間でのカウンタ２３の計数値は、原点設定時には、２倍回路２７で１ビットシフトにより２倍にされてカウンタ２２にプリセットされる。原点信号Ｚの次のアクティブ期間でのカウンタ２２の計数値は、１／４回路２８で２ビットシフトにより１／４にされてメモリ２９に記憶される。原点信号Ｚの前記非アクティブ期間でのカウンタ２３の計数値は、原点再生時には、コンパレータ３０に供給され、メモリ２９に記憶された計数値と比較される。コンパレータ３０は、カウンタ２３の計数値がメモリ２９に記憶された計数値と一致したときに原点出力パルスＰＺを出力する。なお、原点設定回路３１は、原点設定スイッチ３２がＯＮになったときに、表示器３３を点灯させて原点設定モードであることを表示すると共に、極性・ゲート制御回路２５を「原点設定モード」に設定する。
【００１７】
なお、このように構成された原点検出回路は、上述した「原点設定モード」と「原点再現モード」の２つのモードの動作を行うが、「原点設定モード」では、カウンタ２２及び１／２回路２６は、第１の位置パルス計数手段を構成し、カウンタ２３及び２倍回路２７は、第２の位置パルス計数手段を構成し、カウンタ２２及び１／４回路２８は第３の位置パルス計数手段を構成する。そして、これらカウンタ２２，２３、１／２回路２６、２倍回路２７、１／４回路２８およびメモリ２９で、原点位置設定手段を構成している。
【００１８】
また、「原点再現モード」では、カウンタ２２及び１／２回路２６は、第４の位置パルス計数手段を構成し、カウンタ２３は、第５の位置パルス計数手段を構成する。そして、これらカウンタ２２，２３、１／２回路２６及びコンパレータ３０で、原点位置再現手段を構成している。
【００１９】
次にこのように構成された原点検出回路の動作について説明する。
（１）原点位置の設定（原点設定モード）
図４は、原点設定モード時の各部の信号波形を示す波形図である。
【００２０】
▲１▼まず、＋移動方向における動作について説明する。
原点設定を有効にするため原点設定スイッチ３２が押されると、原点設定回路３１は、表示器３３を点灯させ、設定動作中であることを表示する。次に検出部７を＋移動方向に移動開始させる。検出部７がゲート原信号パターン１１を検出すると、図４に示すように、ゲート原信号φＭが緩やかに立下り、このゲート原信号φＭを基準電圧ＶＲｅｆで２値化して作られたゲート信号Ｍが立ち上がる。更に、検出部７が図４中左側の原点原信号パターン８を検出すると、原点原信号φＺが緩やかに立下り、この原点原信号φＺを基準電圧ＶＲｅｆで２値化して作られた原点信号Ｚの左側パルスＺＬが立ち上がる。この左側パルスＺＬがＨレベルである間の位置パルスＰＵＬＳＥをカウンタ２２が計数し、計数値ｋを得る。左側パルスＺＬが立ち下がると同時に、１／２回路２６により、この計数値の１／２、すなわちｋ／２がカウンタ２３にプリセットされ、カウンタ２３がｋ／２を初期値として原点信号Ｚの左右パルスＺＬ，ＺＲ間の区間ＺＣ＝｛ＺＬＲ−（ＺＬ＋ＺＲ）／２｝（但し、ＺＬＲは原点原信号φＺのピーク間距離）の位置パルスｎの計数を開始し、原点信号Ｚが再度立ち上がり、ＺＲに入ると同時に、カウンタ２３の計数値（ｋ／２＋ｎ）を２倍回路２７で２倍した値、すなわち（ｋ＋２ｎ）を再度カウンタ２２にプリセットする。以降カウンタ２２は（ｋ＋２ｎ）を初期値としてＺＲの間の位置パルスｍを計数する。ＺＲが立ち下がった時点でのカウンタ１の計数値は（ｋ＋２ｎ＋ｍ）となっている。この計数値は１／４回路２８で１／４、すなわち｛（ｋ＋２ｎ＋ｍ）／４｝にされてメモリ２９に記憶される。メモリ２９への記憶動作が終了すると同時に表示器３３が消灯する。この記憶された値｛（ｋ＋２ｎ＋ｍ）／４｝は、２つの原点原信号φＺの左のピーク位置から左右のピークの中央位置までの距離となっている。
【００２１】
▲２▼−移動方向から原点設定を行った場合でも＋移動方向と同様の手順を経ることにより、２つの原点原信号φＺの右のピーク位置から左右のピークの中央位置までの距離｛（ｋ＋２ｎ＋ｍ）／４｝がメモリに記憶される。この値は＋移動方向と同じ値となる。
【００２２】
▲３▼前述の▲１▼または▲２▼の手順を経て記憶された値は、装置の電源の切断、再投入によっても失わないように保持される。すなわち意図的に▲１▼または▲２▼の手順で再度、原点設定をし直す場合以外、失われないようにする。原点設定は、エンコーダを装置に組み込んだ最初か、あるいは保守時に行う。
【００２３】
（２）原点位置の再現（原点再現モード）
原点位置の設定を一度行った後は、原点位置を通過する毎に原点出力パルスＰＺを発生させる。ここではこれを原点位置の再現と呼ぶ。図５は、原点再現モード時の各部の信号波形を示す波形図である。動作は、以下の手順で行われる。
【００２４】
▲１▼電源を投入し、検出部７を＋移動方向に移動開始させる。移動に従い、原点原信号φＺのピークに近づくと原点信号Ｚが右側パルスＺＬを発生する。このパルスＺＬが立ち上がるのと同時に、カウンタ２２が位置パルスの計数を開始する。さらに移動を続け、パルスＺＬが立ち下がると同時にカウンタ２２の計数値が１／２回路２６で１／２、すなわちｋ／２にされ、これをカウンタ２３にプリセットする。カウンタ２３は、このプリセットされた値を初期値として、以降位置パルスＰＵＬＳＥを計数する。この計数値と（１）の原点位置の設定でメモリ２９に記憶された値とをコンパレータ３０で比較し、カウンタ２３の計数値がメモリ２９に記憶された値、すなわち｛（ｋ＋２ｎ＋ｍ）／４｝と一致した時点で原点位置パルスを発生させる。移動を続けるとカウンタ２３の計数値がオーバーフローし、周期的に原点位置パルスＰＺＳが発生する。この原点位置パルスＰＺＳとスケール上のパターンから得られるゲート信号Ｍとの論理積をとることで、原点出力パルスＰＺを特定することができる。また、１度原点出力パルスＰＺが発生すると、以降は移動方向が反転しても原点出力パルスＰＺは、２つの原点原信号の中央位置のみで出力され、それ以外の位置では出力されない。
【００２５】
▲２▼検出器を−移動方向に移動させても同様に、ゲート信号Ｍとの積をとることで原点出力パルスＰＺは、２つの原点原信号の中央位置でのみ出力される。
【００２６】
なお、ゲート信号Ｍは、以下の３つの役割を持っている。
▲１▼電源立上げ時にゲート信号Ｍが”１”である場合、「原点の設定」および「原点の再現」の動作を開始させない。電源投入時に”０”である場合、あるいは一度、ゲート信号Ｍが”１”から”０”となった場合に「原点の設定」あるいは「原点の再現」の動作を開始させる。
▲２▼ゲート信号Ｍが立ち上がった時点での移動の極性を見て、カウンタ２２およびカウンタ２３の計数絶対値が増加するように設定する。たとえば、ゲート信号Ｍが立ち上がった時点で＋移動している場合には、計数絶対値を＋移動では増加、−移動では減少とする。逆にゲート信号Ｍが立ち上がった時点で−移動している場合には、計数絶対値を−移動では増加、＋移動では減少とする。
▲３▼原点位置パルス列から原点出力パルスＰＺを特定する。
ゲート信号Ｍは原点信号Ｚが”１”となるＺＬとＺＲを包含する幅を持たせる。ただし、特定する原点位置パルスＰＺＳ以外の周期的に発生する不要な原点位置パルスＰＺＳが含まれない幅にしておく。
【００２７】
このような本実施形態によれば、次のような効果がある。
▲１▼シンプルなパターンで原点原信号パターンを構成でき、反射型、透過型、いずれにも対応が可能である。
▲２▼スリットパターンでも、従来に比べて原点出力パルスの再現性が大幅に改善されているが、図２に示したランダムパターンのような、より急峻なエッジが得られるパターンを適用すると、更に再現性が向上する。
▲３▼本発明では、２つの原点信号Ｚの幅の計数値ｋとｍ、および２つの原点信号Ｚの間の計数値ｎを用いて｛（ｋ＋２ｎ＋ｍ）／４｝の計算を行っていることになるが、ＣＰＵ等による演算を行わずに、カウンタのデータ・プリセットとビットシフトのみで処理を行うことができる。よって、ＦＰＧＡやゲートアレイに容易に組み込むことができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、メインスケールとインデックススケールとに両スケールの相対移動方向の２箇所を検出するようにそれぞれ原点原信号パターンが形成され、両スケールを所定方向に相対移動させたときに生成出力される原点信号の２つのアクティブ期間のうちの一方のアクティブ期間の中心位置から、両アクティブ期間の一方の中心位置と他方の中心位置との間の区間の中心位置までの計数値を計測し、これを原点位置を示すものとして記憶するようにしている。このため、両スケールの相対移動方向のいずれの方向から計測しても、原点位置は、同じ位置に設定され、原点位置の再現時には、原点信号発生手段から生成出力される原点信号の２つのアクティブ期間のうちの最初のアクティブ期間の中心位置からの前記位置パルスの計数値が、原点位置設定手段に記憶された計数値と一致したときに原点出力パルスを出力するようにしているので、両スケールがいずれの方向に相対移動した場合でも、同じ原点位置が再現されるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る原点検出方式に適用されるリニアエンコーダの分解斜視図である。
【図２】同リニアエンコーダに使用可能なメイン信号パターン、原点原信号パターン及びゲート原信号パターンを示す平面図である。
【図３】同実施形態に係る原点検出回路のブロック図である。
【図４】同回路の原点設定時の動作を説明するためのタイミング図である。
【図５】同回路の原点再現時の動作を説明するためのタイミング図である。
【符号の説明】
１…メインスケール、２…インデックススケール、３，４…回折格子、５…光源、６…受光素子、７…検出部、８〜１０…原点原信号パターン、１１，１２…ゲート原信号パターン、２１…内挿回路、２２，２３…カウンタ、２４…原点信号発生回路、２５…極性・ゲート制御回路、２６…１／２回路、２７…２倍回路、２８…１／４回路、２９…メモリ、３０…コンパレータ、３１…原点設定回路。
【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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