(1) (1)200804770 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於當做馬達等旋轉驅動裝置之定位用感測 器使用之光學式編碼器，尤其是，與具備原點檢測機能之 光學式編碼器相關。 【先前技術】 (傳統例1 ) 傳統之基準位置信號發生裝置，如以下所示，亦即， 於主標度及讀取標度，分別形成具有特定格子間距之第1 格子及具有前述格子間距之整數倍之格子間距之第2格子 ，合成第1格子及第2格子之檢測輸出並生成原點信號（ 例如，參照專利文獻1 )。 第1 9圖係傳統基準位置信號發生裝置之構成之斜視 圖。 圖中，210係主標度，220係讀取標度。於主標度 210及讀取標度220，形成著由光透射部及不透射部所構 成之第1格子部211、221、第2格子部212、222、以及 第3格子部213、223。第2格子部212、222之間距係第 1格子部21 1、221之2倍，第3格子部213、223之間距 係第1格子部211.221之4倍。 此外，2 01、2 0 2、2 03 係光源，231、232 > 233 係受 光元件，240係加算電路，250係識別電路。 其次，針對動作進行說明。 -4- (2) (2)200804770 第2 0圖係傳統基準位置信號發生裝置之動作原理之 模式圖。 隨著主標度210及讀取標度220之相對移動，受光元 件23 1如第20圖（a )所示’輸出具有對應於第1格子部 2 1 1、22 1之格子間距之峰値之基本信號。此外，從受光 元件23 2、233分別得到如（b ) 、（ d )所示之信號。（c )係受光元件23 1、232所輸出之加算信號，（e)係受光 元件23 1、23 2、23 3所輸出之加算信號。受光元件所輸出 之加算係由加算電路240實施，由（e )可知，會成爲前 述基本信號所具有之複數之峰値當中之特定峰値會突出而 相鄰峰値會被壓抑之信號。加算電路240之輸出信號會被 導入識別電路250而產生原點信號。 如此，利用間距不同之複數格子，並藉由利用各格子 所生成之檢測信號之合成而生成原點信號。 (傳統例2 ) 此外，傳統上，有於具有利用3格子光學系之增長信 號之光學式編碼器，附加原點檢測機能者（例如，參照專 利文獻2 )。 第2 1圖係本傳統技術之編碼器之斜視圖。 3格子光學系之特徵，可有效對應較大之縫隙變動， 而得到較理想之正弦波信號。 圖中’ 300係反射型之主標度，310係索引標度。 於反射型之主標度3 00，形成著位移檢測用固定光學 200804770 (3) 格子3 0 1、原點檢測用固定光學格子3 〇2、以及參照標示 3 〇 3，於索引標度3 1 0，形成著位移檢測用可動光學格子 3 3 1 A、3 3 1 B、原點檢測用可動光學格子3 4 1、原點檢測窗 342、以及基準光檢測窗343。 • 此外，3 1 1 A、3 1 1 B係位移檢測用光源，3 2丨係原點 檢測用光源，3 2 2係原點檢測窗用光源，3 2 3係基準光檢 測用光源。此外，411A、411 B係位移檢測用受光元件， # 421係原點檢測用受光元件，422係原點檢測窗用受光元 件，423係基準光檢測用受光元件。 其次，針對本傳統技術之原點信號之生成動作進行說 明。 第22圖係原點信號之生成原理之信號波形圖。圖中 ，來自原點檢測用光源32 1之射出光，透射原點檢測用可 動光學格子341，於原點檢測用固定光學格子302進行反 射，再透射原點檢測用可動光學格子3 4 1，而由原點相用 Φ .受光元件421進行檢測。受光元件421於主標度3 00相對 於索引標度310在箭頭C方向或相反方向進行位移時，如 第22圖所示，產生間距S2之原點檢測用第1電氣信號 V ο 1。 來自原點檢測窗用光源3 22之射出光，透射原點檢測 窗3 42並照射於參照標示3 03。主標度3 00於箭頭C方向 或相反方向進行位移時，受光元件422來測來自原點檢測 用固定光學格子3 02及參照標示303之反射光，如第22 圖所示，產生原點檢測用第2電氣信號V〇2。 -6 - (4) 200804770 i，通過基 | 子 3 0 1， 元件423 基準電壓 ί移而產生 V〇21係受 之電壓， B方時之電 S壓。 :電氣信號 其次，以 ί 1電氣信 (Ν )個定 J上未標示 決定成原 之利用3 利文獻3 此外，來自基準光檢測用光源323之射出j 準光檢測窗343並照射於位移檢測用固定光學; 基準光檢測用受光元件423檢測該反射光。受: 產生幾乎未受光學調變之第20圖所示之第1 Vrefl及第2基準電壓Vref2。 其次，針對原點信號生成動作進行說明。
第2電氣信號Vo2對應於主標度300之β 如第22圖之Vo21、Vo22、Vo23所示之變化。 光元件422只讀取光學格子 3 02之光信號時 Vo22係讀取光學格子3 02及參照標示3 03之隻 壓，V 〇 2 3係只讀取參照標示3 0 3之光信號時之i 首先，以圖上未標示之第2比較器檢測第2 V〇2與第2基準電壓Vref2相等之第2交點p〇。 圖上未標不之第1比較器從該交點之位置檢測第 號Vol與第1基準電壓Vrefl相等之交點之第 數’例如，第1個之第1交點P 3，藉由利用圖 之絕對原點特定電路將該第1個之第1交點p 3 點位置’而決定原點位置。 (傳統例3 ) 此外，傳統之發明，係未記載原點信號相 格子光學系之光學式旋轉編碼器（例如，參照 弟23圖係本傳統技術之光學式旋轉編碼器之斜視圖 (5) 200804770 圖中，於旋轉盤11 〇，形成著等間距之旋 。於固定標度1 60，則形成著位移檢測用光源 位移檢測用固定隙縫134、135。 Λ 來自光源1 3 0之光，通過位移檢測用光源 4 照射於位移檢測用旋轉隙縫1 1 1，反射光於位 定隙縫1 3 4、1 3 5上產生衍射像。 φ 依據本傳統例，於光源所射出之光線之直 藉由以隙縫間距相等之方式形成前述3個隙縫 由以使位移檢測用光源隙縫1 3 3及位移檢測 134、135之間距成爲位移檢測用旋轉隙縫11 距之2倍之方式來形成隙縫圖案，可以有較對 隙變動而得到良好S/N之位移信號。 專利文獻1 :日本特開昭5 6 -1 4 1 1 2號公報 專利文獻2:日本特開昭61-212727號公_ • 專利文獻3 :日本特開平9 - 1 3 3 5 5 2號公報 【發明內容】 然而，第1傳統技術之發明，因爲係合成 距不同之複數之隙縫之檢測輸出並生成原點信 以合成檢測輸出爲目的之運算電路，檢測電路 複雜。此外’ 3格子光學系時，難以利用共用 從複數不同之格子間距得到良好S/N之檢測信 適用3格子光學系。 轉隙縫111 隙縫133及 隙縫1 3 3而 移檢測用固 線光路上， ，或者，藉 用固定隙縫 1之隙縫間 應較大之縫 來自格子間 號，故需要 之構成較爲 之縫隙設定 號，故難以 -8- 200804770 (6) 此外，第2傳統技術之發明，因爲組合原點檢測用第 1電氣信號V〇 1及原點檢測用第2電氣信號V 〇2並以從第 2電氣信號V〇2所得到之基準位置爲基準’特定原點檢測 用第1電氣信號V〇l及第1基準電壓Vrefl相等之交點， | 來決定原點位置，故需要絕對原點特定電路而使電路構成 - 較爲複雜。 此外，因爲原點檢測用第2電氣信號V〇2係未藉由 φ 格子實施光學調變之信號，難以針對位移生成急劇變化之 信號，故難以生成高精度之原點信號。 此外，第3傳統技術之發明，因爲不具有原點信號， 故必須另外於外部配設其他原點信號生成手段。 有鑑於上述問題點，本發明之目的係在提供，構成簡 單，亦可適用於3格子光學系之具備高精度之原點信號生 成手段之光學式編碼器。 爲了解決上述問題，本發明之構成如下所示。 # 如申請專利範圍第1項所記載之發明，係用以檢測相 對旋轉之2個構件之一方之構件具備旋轉盤、另一方之構 件具備光源、固定標度、以及受光元件之前述2個構件之 " 相對旋轉角度之光學式編碼器，其特徵爲：前述旋轉盤具 備形成平行配列著等間距之直線狀之隙縫圖案之原點相用 旋轉隙縫，前述固定標度具備形成平行配列著等間距之直 線狀之隙縫圖案之原點相用固定隙縫。 此外’如申請專利範圍第2項所記載之發明，其中， 前述原點相用固定隙縫係從前述旋轉盤之旋轉中心於隙縫 -9 - 200804770 (7) 之長軸方向之相互不同之位置，形成複數之前述隙縫圖案 〇 此外，如申請專利範圍第3項所記載之發明，其中， 前述原點相用旋轉隙縫係從前述旋轉盤之旋轉中心於隙縫 " 之短軸方向之偏心位置形成前述隙縫圖案，前述原點相用 ^ 固定隙縫係從前述旋轉中心於隙縫之短軸方向之偏心位置 形成前述隙縫圖案。 φ 此外，如申請專利範圍第4項所記載之發明，其中， 前述原點相用旋轉隙縫係從前述旋轉盤之旋轉中心於隙縫 之短軸方向之偏心位置形成前述隙縫圖案，前述原點相用 固定隙縫係從前述旋轉中心於隙縫之短軸方向之偏心位置 及從前述旋轉中心於隙縫之長軸方向之相互不同之位置， 形成複數之前述隙縫圖案。 此外，如申請專利範圍第5項所記載之發明，其中， 前述固定標度係形成爲平行配列著等間距之直線狀之隙縫 • 之圖案，具備配置於前述光源之前面之原點相用光源隙縫 及前述原點相用固定隙縫。 此外’如申請專利範圍第6項所記載之發明，其中， 前述原點相用固定隙縫係從前述旋轉盤之旋轉中心於隙縫 之長軸方向之相互不同之位置，形成複數之前述隙縫圖案 〇 此外，如申請專利範圍第7項所記載之發明，其中， 前述原點相用旋轉隙縫係從前述旋轉盤之旋轉中心於隙縫 之短軸方向之偏心位置形成前述隙縫圖案，前述原點相用 -10- 200804770 (8) 固定隙縫係從前述旋轉中心於隙縫之短軸方向之偏心位置 形成前述隙縫圖案。 此外，如申請專利範圍第8項所記載之發明，其中， 前述原點相用旋轉隙縫係從前述旋轉盤之旋轉中心於隙縫 ^ 之短軸方向之偏心位置形成前述隙縫圖案，前述原點相用 " 固定隙縫係從前述旋轉中心於隙縫之短軸方向之偏心位置 及從前述旋轉中心於隙縫之長軸方向之相互不同之位置， φ 形成複數之前述隙縫圖案。 此外，如申請專利範圍第9項所記載之發明，係用以 檢測相對旋轉之2個構件之一方之構件具備旋轉盤、另一 方之構件具備光源、固定標度、以及受光元件之前述2個 構件之相對旋轉角度之光學式編碼器，其特徵爲：前述旋 轉盤具備形成於不同於前述相對旋轉之2個構件之旋轉中 心之位置具有放射中心之等間距之放射狀之隙縫圖案之原 點相用旋轉隙縫，前述固定標度具備形成著等間距之放射 # 狀之隙縫圖案之原點相用固定隙縫。 此外，如申請專利範圍第1 〇項所記載之發明，其中 ，前述固定標度形成爲放射狀之隙縫圖案，具備配置於前 述光源之前面之原點相用光源隙縫及前述原點相用固定隙 縫。 依據如申請專利範圍第1項所記載之發明，原點相用 旋轉隙縫及原點相用固定隙縫只要分別形成1種等間距之 直線狀之隙縫圖案即可，圖案構成簡單。此外，只要處理 通過原點相用旋轉隙縫及原點相用固定隙縫所得到之1個 -11 - 200804770 Ο) 信號即可，檢測電路也較簡單。 依據如申請專利範圍第5或1 〇項所記載之發明，因 爲可以採用利用3格子光學系之原點檢測，旋轉盤及固定 標度間之縫隙可以較寬，實現具有可有效對應較大縫隙變 ^ 動之原點信號之編碼器。 • 依據如申請專利範圍第9項所記載之發明，原點相用 旋轉隙縫及原點相用固定隙縫只要分別形成1種等間距之 Φ 放射狀之隙縫圖案即可，圖案構成簡單。此外，只要處理 通過原點相用旋轉隙縫及原點相用固定隙縫所得到之1個 信號即可，檢測電路也較簡單。 【實施方式】 以下，爹照圖面，針對本發明之實施形態進行說明。 實施例1 # 第1圖係本發明之第1實施例之編碼器之斜視圖。 圖中，1 10係旋轉盤，120係固定標度，130係光源 ，140係原點相用受光元件，1 50係旋轉軸，於旋轉盤 ‘ 11 〇上，配設著位移檢測相用旋轉隙縫11 1及原點相用旋 轉隙縫1 1 2，於固定標度1 20，配設著射出窗1 2 1、原點 相用固定隙縫1 22。原點相用旋轉隙縫1 1 2係由平行配列 著直線狀之隙縫圖案所構成，原點相用固定隙縫1 22亦由 平行配列著直線狀之隙縫圖案所構成。 此外，因爲位移檢測部之構成係眾所皆知，故省略其 -12- 200804770 (10) 說明。 第2圖係本實施例之原點相用旋轉隙縫之配置之旋轉 盤11 〇之隙縫圖案圖，如圖所示，原點相用旋轉隙縫1 i 2 係以隙縫之長軸方向之中心c L通過旋轉中心1 ο 0之方式 " 來形成。原點相用旋轉隙縫1 1 2則形成著隙縫間距p之隙 縫圖案。 其次’針對動作進行說明。 φ 第3圖係旋轉盤旋轉時之原點相用旋轉隙縫所形成之 像及原點相用固定隙縫之位置關係之模式圖，丨70係來自 光源1 3 0之照射光於原點相用旋轉隙縫〗i 2進行反射並在 原點相用固定隙縫1 22上形成之像，於原點相用固定隙縫 1 22上’形成著間距p之像。點線內爲明部，其餘爲暗部 。此外’ L係原點相用固定隙縫之長軸方向之隙縫長度。 第3圖（a )係像170及原點相用固定隙縫122之夾 角Θ (旋轉角度Θ )大於tan·1 ( P/L )時。此範圍時，像 # 170與複數之原點相用固定隙縫122交叉，因爲像170之 明部及暗部有幾乎一半一半重疊於原點相用固定隙縫1 22 之開口部，通過原點相用固定隙縫1 22之光量大約爲最大 | 値之幾乎一半之値。 從（a )之狀態朝（b ) 4 ( c ) -> ( d ) 4 ( e ) — ( f) ，而使Θ接近0時，因爲重疊於原點相用固定隙縫1 22之 開口部之像1 70之明部增多，通過原點相用固定隙縫1 22 之光量會逐漸增大，第3圖（f)之θ = 〇之狀態時，只有 像1 70之明部重疊於原點相用固定隙縫1 22之開口部，通 -13- 200804770 (11) 過原點相用固定隙縫1 22之光量爲最大。 第4圖係原點相用旋轉隙縫之旋轉角度及原點相用受 光元件之輸出之關係圖。 本實施例時，P = 40 // m、L = 2.4mm。此外，縱軸之原 ^ 點相用受光元件輸出係最大値爲1之規格化之値。 • 由圖可知，θ = 土tan·1 ( P/L )=約±1°，輸出大約爲 0.5 ，愈接近θ = 0，輸出會急劇上昇。因此，例如，利用圖上 φ 未標示之電流電壓轉換電路將元件輸出轉換成電壓信號， 並以比較器電路等之信號處理電路，檢測原點相用受光元 件輸出爲0.8以上之點，可得到大約±0.5°寬度之原點信 號。 實施例2 第5圖係本發明之第2實施例之編碼器之斜視圖。此 外，第6圖係本實施例之原點相用旋轉隙縫之配置之隙縫 圖案圖。R係從旋轉中心1 00至原點相用旋轉隙縫1 1 2之 長軸方向之端爲止之距離。 本實施例不同於第1實施例之點，係以使原點相用旋 轉隙縫1 1 2於隙縫之長軸方向偏離旋轉中心1 〇〇之方式配 置之點。如第5圖所示，固定標度12 0、光源1 3 0、以及 原點相用受光元件也以同樣偏離之方式進行配置。 其次，針對本實施例之動作進行說明。 第7圖係本實施例之旋轉盤旋轉時之原點相用旋轉隙 縫所形成之像及原點相用固定隙縫之位置關係之模式圖， -14- 200804770 (12) A )係 R=0、B )係 R = 0.5L、C )係 R = L 時。 第7圖中，A) 、：B) 、C)皆爲，（a)係像i7〇及 原點相用固定隙縫122之夾角（旋轉角度θ )爲ec-tan·1 ( P/L )、或h-tan·1 ( P/L )時。此範圍時，像 170交叉於 ♦ 複數之原點相用固定隙縫1 22，通過原點相用固定隙縫 省 1 22之開口部之像1 70，明部及暗部與實施例1相同爲大 致一半。然而，原點相用固定隙縫122之一部份偏離像 Φ 1 70 ’係與實施例1不同之處。通過原點相用固定隙縫 122之光量減少了該部份，此外，θ愈大，像170從原點 相用固定隙縫1 22之偏離會愈大，原點相用受光元件輸出 接近於〇。 第7圖之A)時，（b)之Gzitarr1 (P/L)之狀態時 ，重疊於原點相用固定隙縫122之開口部之像170之明部 及暗部爲相等，原點相用受光元件輸出爲0.5。（c)之θ = 土tarT1 ( 3P/4L)附近，因爲重疊於原點相用固定隙縫122 • 之開口部之像1 70之暗部較多，原點相用受光元件輸出減 少成少於0.5。Θ接近0，成爲（d )之edtan·1 ( P/2L )之 狀態時，因爲重疊於原點相用固定隙縫122之開口部之像 ‘ 170之明部及暗部相等，原點相用受光元件輸出爲〇·5。 其後，從（e ) — ( f)而Θ接近於〇時，因爲只是單純之 重疊於原點相用固定隙縫1 22之開口部之像1 70之明部比 例增多，故光量逐漸增大，（f)之θ = 0之狀態時，原點 相用受光元件輸出爲最大之1。 Β )時，（b )之edtan·1 ( P/L )之狀態時，與A )時 -15- 200804770 (13) 相同，因爲重疊於原點相用固定隙縫1 22之開口部之像 1 70之明部及暗部相等，原點相用受光元件輸出爲0.5。 此狀態時，像170之明部通過本來應通過之隙縫之相鄰之 隙縫。如（b ) — ( c ) 〇 ( d ) -> ( e ) -» ( f) ，Θ 接近 0 ^ 時，像1 70不但會旋轉，而且會沿著原點相用固定隙縫 • 122之短軸方向平行移動，明部重疊於θ = 0時之隙縫。（c )之狀態時，重疊於原點相用固定隙縫1 22之開口部之像 φ 170之明部及暗部相等，原點相用受光元件輸出爲0.5。 (d)之e^taiT1 ( P/2L)之狀態時，因爲重疊於原點相用 固定隙縫1 22之開口部之像1 70之暗部較多，原點相用受 光元件輸出減少成少於0.5。（ e )之狀態時，再度，重疊 於原點相用固定隙縫1 22之開口部之像1 70之明部及暗部 相等，原點相用受光元件輸出爲0.5。其後，只是像170 之明部單調地重疊於原點相用固定隙縫1 22之開口部，通 過原點相用固定隙縫1 22之光量增大，原點相用受光元件 • 輸出接近最大値1。（ 〇之θ = 0之狀態時，原點相用受光 元件輸出爲最大之1。 C)時，（b)之0 = ( P/L)之狀態時，與Α)及 B )時相同’因爲重暨於原點相用固定隙縫1 2 2之開口部 之像1 7〇之明部及暗部相等，原點相用受光元件輸出爲 0.5。此狀態時，像17〇之明部通過θ = 0時之隙縫之鄰及 第 2 相鄰之隙縫。如（b)~^(c)->(d)->(e)->(f) ，Θ接近〇時，像1 7 0不但會旋轉，而且會沿著原點相用 固定隙縫122之短軸方向平行移動，明部重疊於θ = 0時之 -16- (14) 200804770 隙縫。（c )之狀態時，重疊於原點相用固定隙縫1 22之 開口部之像1 70之明部會多出若干，原點相用受光元件輸 出會比0.5大出若干。（d)之edtan·1 ( P/2L )之狀態時 ，再度，重疊於原點相用固定隙縫1 22之開口部之像1 70 ‘ 之明部及暗部相等，原點相用受光元件輸出爲0.5。（ e ) • 之狀態時，重疊於原點相用固定隙縫1 22之開口部像1 70 之暗部較多，原點相用受光元件輸出小於0.5。其後，只 φ 是像1 70之明部單調地重疊於原點相用固定隙縫1 22之開 口部，通過原點相用固定隙縫1 22奁光量增大，原點相用 受光元件輸出接近最大値1。（ f)之θ = 0之狀態時，原點 相用受光元件輸出爲最大之1。 第8圖係旋轉角度Θ及原點相用受光元件輸出之關係 圖，像1 70及原點相用固定隙縫1 22之關係係對應於旋轉 角度Θ，而爲如第7圖所示之變化時之旋轉角度Θ及原點相 用受光元件輸出之關係。 # 對應於原點相用旋轉隙縫1 1 2之中心及旋轉中心1 00 之距離R，原點相用受光元件140之輸出產生如第8圖所 示之變化。亦即，原點相用旋轉隙縫1 1 2之中心及旋轉中 ‘ 心1〇〇之距離，隨著R之變大，發生於θ = 0時之脈衝狀輸 出之左右之旁帶波狀之輸出信號會愈大，然而，藉由θ = 0 之脈衝狀輸出而成爲急劇之信號。R = 〇mm係對應於第7 圖之 A )時，R=1.2mm係對應於第 7圖之 B)時， R = 2.4 0mm係對應第7圖之C )時。 例如，P = 40#m、L = 2.4mm，設定成 R=1.2mm 時，與 -17- 200804770 (15) 實施例1之相當之R = -1.2mm之輸出信號波形進行比較， 藉由θ = 0之脈衝狀輸出而變得更爲急劇，左右所發生之輸 出信號之峰之大小也遠小於脈衝狀之輸出信號。例如，以 縱軸之原點相用受光元件輸出之0.8之位準做爲閾値，利 * 用比較器電路進行檢測，可得到±0.25°寬度之原點信號。 * 如此’本實施例時，因爲以使原點相用旋轉隙縫於隙 縫之長軸方向偏離旋轉中心之方式進行配置而得到急劇之 φ 脈衝狀輸出，故可得到高精度之原點信號。此外，第1實 施例時，因爲將原點相用旋轉隙縫1 1 2及原點相用固定隙 縫122之中心配置於旋轉中心1〇〇上，於旋轉180度之位 置也會發生脈衝狀之輸出信號，故爲1旋轉2脈衝之信號 ’然而，本實施例時，原點相用旋轉隙縫1 1 2係以偏離旋 轉中心100之方式形成，故於旋轉180度之位置不會發生 ’而可得到旋轉盤1旋轉1脈衝之原點信號。 實施例3 第9圖，係本發明之第3實施例之編碼器之斜視圖。 圖中，123係第1原點相用固定隙縫，1 24係第2原 點相用固定隙縫。本實施例不同於第2實施例之點，係於 固定標度120上之長軸方向之不同位置上配置著2個原點 相用固定隙縫之點。以第1原點相用固定隙縫1 23及第2 原點相用固定隙縫1 24之各長軸方向之端及旋轉中心1 〇〇 之距離分別爲R1及R2之方式進行配置。 其次，針對本實施例之動作進行說明。 -18- 200804770 (16) 如第2實施例之記載所示，藉由原點相用固定隙縫之 長軸方向之端及旋轉中心之距離R，原點相用受光元件輸 出之輸出波形會變化。藉此，藉由追加距離R不同之複數 原點相用固定隙縫所得到之原點相用受光元件輸出，0 = 0 • 所得到之脈衝狀之輸出變得急劇，而可抑制θ = 〇之附近所 ▲ 發生之脈衝狀之輸出。 第1 〇圖係本實施例之旋轉角度及原點相用受光元件 馨 之輸出之關係圖。本實施例時，使P = 40//m、L = 2.4mm之 第1原點相用固定隙縫1 2 3及第2原點相用固定隙縫1 2 4 分別以距離 R 1 = 2 · 5 m m、R 2 = 5 m m進行配置，實施對應於 各原點相用固定隙縫之原點相用受光元件所得到之輸出信 號之加算運算合成。±0.4°附近時，通過第2原點相用固 定隙縫1 2 4之原點相用受光元件輸出信號發生較大之旁帶 波信號，然而，以被通過第1原點相用固定隙縫123之原 點相用受光元件輸出信號抵銷之方式而合成。結果，例如 ® ’以縱軸之原點相用受光元件輸出之1 . 5之位準做爲閾値 ’利用比較器電路進行檢測，可得到土 0.0 7 5 °寬度之原點 信號。 如此，適當地組合長軸方向之端及旋轉中心1 00之距 離爲不同之原點相用固定隙縫，旁帶波會較小，而得到急 劇之0°附近之脈衝狀之波形，故可得到高解析度之原點 信號。 本實施例時，Rl、R2係1 : 2之比之構成，然而，亦 存在其他之良好組合。此外，本實施例時，於隙縫長方向 -19- 200804770 (17) 之不同位置配置2個原點相用固定隙縫，然而，亦以爲組 合3個以上之原點相用固定隙縫。 實施例4 • 第1 1圖係本發明之第4實施例之編碼器之斜視圖。 ^ 本實施例不同於第1實施例之點，係以使原點相用旋 轉隙縫1 1 2於隙縫之短軸方向偏離旋轉中心1 〇 〇之方式配 II 置之點。圖中，25 0係從軸150延伸並貫穿旋轉盤11〇之 中心部之用以固定旋轉盤Π 0之轂部。 第1 2圖係本實施例之旋轉盤1 1 〇位於從原點位置旋 轉角度Θ時之像1 70及原點相用固定隙縫1 22之關係。此 時，3 00係原點相用固定隙縫122之中心，200係原點相 用旋轉隙縫1 121之像170之中心，位於原點位置時，與 原點相用固定隙縫122之中心3 00重疊。從旋轉中心100 至像170之中心200爲止之距離爲r。 # 像170不但以像之中心200爲中心進行Θ份之自轉， 而且，像之中心200從原點相用固定隙縫122之中心300 羲 於圖之X及Y方向分別進行r-r · cose及r · sine份之平行 ^ 移動。因此，從原點相用受光元件所得到之輸出信號，會 受到旋轉之像1 70及原點相用固定隙縫1 22之偏離、與平 行移動之像1 70及原點相用固定隙縫1 22之偏離之影響。 旋轉之影響，與實施例1之第3圖相同’像17 0及原 點相用固定隙縫122之夾角Θ大於tan·1 ( P/L )時’像170 與複數之原點相用固定隙縫1 22交叉，像1 7 0之明部及暗 -20- 200804770 (18) 部以大致各爲一半重疊於原點相用固定隙縫i 22之開口部 。原點相用受光元件輸出大致爲最大値之一半。因此，此 時，雖然受到平行移動之影響，原點相用受光元件輸出亦 不會大於最大値之一半。此外，隨著Θ之增大，像170愈 ‘ 偏離原點相用固定隙縫1 2 2，原點相用受光元件輸出也愈 - 接近〇。 Θ小於tarT1 ( P/L )時之平行移動之影響，因爲Θ之値 φ 較小，X方向之位移r-r . cose會非常小，此外，因爲原 點相用固定隙縫1 2 2之長軸方向相對短軸爲較長之形狀， Y方向之位移r · sine係可以忽視之程度之大小。例如， Ρ = 40 β m ' L = 2.4mm、r= 10mm 時 ’ 0 = tan_1 (P/L) =0.95° 時之X方向之位移爲Y方向之位移爲〇.17mm， 係可忽視之大小。因此，在於該範圍內，只有旋轉會對原 點相用受光元件輸出產生影響。 如此，本實施例時，因爲於旋轉中心之原點相用旋轉 # 隙縫1 20之短軸方向之偏心形成原點相用旋轉隙縫1 20， 可以於旋轉盤11 〇之中心部，配設用以固定旋轉盤11 〇之 轂部2 5 0。 * 第13圖係用以說明本實施例之其他效果之編碼器之 斜視圖。 圖中，1 1 2係原點相用旋轉隙縫，於隙縫短軸方向偏 離旋轉中心1 〇 〇，而形成於位移檢測用旋轉隙縫111之附 近。此外，122係原點相用固定隙縫，125、126係位移檢 測用固定隙縫，形成於1個固定標度1 2 0上。此外’ 13 0 -21 - 200804770 (19) 係用以照射位移檢測用旋轉隙縫1 Π及原點相用旋轉隙縫 1 1 2之光源。 其次，針對動作進行說明。 來自光源130之照射光，通過射出窗121，照射於位 ^ 移檢測用旋轉隙縫1 1 1及原點相用旋轉隙縫1 1 2。利用受 - 光元件143、144檢測於位移檢測用旋轉隙縫111反射且 通過位移檢測用固定隙縫1 25、1 26之光，利用圖上未標 • 示之信號處理電路轉換成位移信號。同樣地，利用原點相 用受光元件1 40檢測於原點相用旋轉隙縫1 1 2反射且通過 原點相用固定隙縫122之光。 如此，本實施例時，因爲原點相用旋轉隙縫係以於隙 縫短軸方向偏離旋轉中心之方式進行配置，可將原點相用 旋轉隙縫配置於位移檢測用旋轉隙縫之附近。因此，可以 於1個固定標度上形成位移檢測用固定隙縫及其附近之原 點相用固定隙縫，構成簡單。此外，1個光源可照射兩隙 ® 縫。亦即，可縮小由發光元件、受光元件、以及固定標度 ^ 所構成之檢測部。 實施例5 第1 4圖係本發明之第5實施例之編碼器之斜視圖。 圖中，123係第1原點相用固定隙縫，1 24係第2原 點相用固定隙縫，以於隙縫短軸方向偏離旋轉中心之方式 配置，而且，配置於原點相用固定隙縫之長軸方向之不同 位置。本發明與第4實施.例不同之點，係於原點相用固定 -22- (20) (20)200804770 隙縫之長軸方向之不同位置配設著第1原點相用固定隙縫 123及第2原點相用固定隙縫124。 如此，本實施例時，以於原點相用固定隙縫之短軸方 向偏離旋轉中心1 〇〇之方式配置原點相用旋轉隙縫，而且 ，藉由於長軸方向之不同位置配設第1原點相用固定隙縫 1 23及第2原點相用固定隙縫1 24，可以於旋轉盤1 1 〇之 中心部，配設用以固定旋轉盤1 1〇之轂部250，此外，藉 由來自2個固定隙縫之檢測信號之組合，旁帶波較小，可 得到急劇之脈衝狀之波形。因此，可得到高解析度之原點 信號。 此外，藉由採用本實施例之構成，可於位移檢測用旋 轉隙縫之附近配置原點相用旋轉隙縫，而且，可於1個固 定標度上形成位移檢測用固定隙縫及其附近之原點相用固 定隙縫，構成簡單。此外，此時，1個光源亦可照射兩隙 縫，故可縮小由發光元件、受光元件、以及固定標度所構 成之檢測部。 實施例6 第15圖係本發明之第6實施例之編碼器之斜視圖。 圖中，132係將來自光源130之照射光轉換成線光源 列之原點相用光源隙縫。本發明與第2實施例不同之點， 係於固定標度1 20形成原點相用光源隙縫1 32及原點相用 固定隙縫Γ22之點。 來自光源1 3 0之照射光通過原點相用光源隙縫1 3 2而 -23- 200804770 (21) 照射於原點相用旋轉隙縫11 1 1 2之反射光於原點相用固定 。通過原點相用固定隙縫122 涉條紋。如此，可以實施利用 * 用旋轉隙縫、以及原點相用固 ^ 點檢測。 本實施例之旋轉盤旋轉時 Φ 之像及原點相用固定隙縫之位 可得到與第2實施例相同之急 使用3格子光學系做爲光學系 度120間之縫隙發生變動，也 〇 此外，圖上並未標示，藉 光學系所構成，位移檢測部與 縫隙之較大變動之編碼器。 # 此外，前述原點相用光源 縫、以及原點相用固定隙縫之 成，亦可以2 : 1 : 2之比而形 實施例7 第16圖係本發明之第71 圖中，123係第1原點相 點相用固定隙縫，以於隙縫短 配置，而且，配置於原點相用 2。來自原點相用旋轉隙縫 隙縫122上，生成干涉條紋 利用受光元件140檢測該干 原點相用光源隙縫、原點相 定隙縫之3格子光學系之原 之原點相用旋轉隙縫所形成 置關係與第2實施例相同， 劇之原點信號，而且，可以 ，即使旋轉盤1 1 〇及固定標 可得到安定之原點檢測信號 由位移檢測部也是由3格子 原點檢測部皆可實現可對應 隙縫、前述原點相用旋轉隙 間距可以1 : 1 : 1之比而形 成。 【施例之編碼器之斜視圖。 用固定隙縫，124係第2原 軸方向偏離旋轉中心之方式 固定隙縫之長軸方向之不同 -24- 200804770 (22) 位置。本發明與第6實施例不同之點，係 定隙縫123及第2原點相用固定隙縫124 固定隙縫之長軸方向之不同位置。 其次，針對動作進行說明。 ‘ 來自光源1 3 0之照射光通過原點相用 - 射於原點相用旋轉隙縫1 1 2。來自原點相 之反射光於第1原點相用固定隙縫1 23及 鲁 定隙縫1 2 4上生成干涉條紋。通過第1原 123及第2原點相用固定隙縫124利用： 1 42檢測該干涉條紋。如此，可以實施利 隙縫、原點相用旋轉隙縫、以及原點相用 子光學系之原點檢測。 因爲可以使用3格子光學系做爲光學 例相同，即使旋轉盤1 1 0及固定標度1 2 0 動，也可得到安定之原點檢測信號。 # 此外，本實施例時，藉由來自2個固 號之組合，旁帶波較小，可得到急劇之脈 此，可得到高解析度之原點信號。此外， (圖上未標示）也由3格子光學系所構成 相同，實現位移檢測部及原點檢測部皆可 變動之編碼器。前述原點相用光源隙縫、 轉隙縫、以及原點相用固定隙縫之間距可 而形成，亦可以2 : 1 : 2之比而形成。 桌1原點相用固 配設於原點相用 光源隙縫1 3 2照 用旋轉隙縫1 1 2 第2原點相用固 點相用固定隙縫 受光元件 1 4 1及 用原點相用光源 固定隙縫之3格 系，與第6實施 間之縫隙發生變 定隙縫之檢測信 衝狀之波形。因 藉由位移檢測部 ，與第6實施例 對應縫隙之較大 前述原點相用旋 以1 : 1 : 1之比 -25- 200804770 (23) 實施例8 第1 7圖係本發明之第8實施例之編碼器之斜視圖。 圖中，1 1 2係原點相用旋轉隙縫，1 22係前述原點相 用固定隙縫。 、 本發明與第2實施例不同之點，第2實施例係採用於 - 原點相用旋轉隙縫1 1 2及前述原點相用固定隙縫1 22分別 平行配列著直線狀之隙縫圖案，本實施例係採用相鄰隙縫 % 間之角度相等之等間距之放射狀之隙縫做爲原點相用旋轉 隙縫之點。原點相用旋轉隙縫之放射狀之中心1 0 1係配置 於與旋轉中心1 00不同之位置。 本實施例時，係以原點相用旋轉隙縫1 1 2之放射形狀 之開口方向相反地配置於位移檢測相用旋轉隙縫111之附 近。其特徵爲，藉由使放射形狀之開口方向相反，即使原 點相用旋轉隙縫112接近位移檢測相用旋轉隙縫111，原 點附近亦不易發生複數之峰値。 # 此外，以1個光源1 3 0可照射原點相用旋轉隙縫1 1 2 及位移檢測相用旋轉隙縫1 1 1，此外，因爲可將原點相用 固定隙縫1 22配置於位移檢測相用固定隙縫1 25、1 26之 ' 附近，故可縮小檢測部。 實施例9 第1 8圖係本發明之第9實施例之編碼器之斜視圖。 圖中，1 3 2係原點相用光源隙縫。本發明與實施例8 不同之點，係於固定標度1 20形成放射狀之原點相用光源 -26- 200804770 (24) 隙縫132之點。 其次，針對動作進行說明。 來自光源1 3 0之照射光，通過原點相用光源隙縫1 3 2 而照射於原點相用旋轉隙縫1 1 2。來自原點相用旋轉隙縫 & 1 1 2之反射光於原點相用固定隙縫1 2 2上生成干涉條紋。 • 通過原點相用固定隙縫122，利用原點相用受光元件140 檢測該千涉條紋。如此，可以實施利用原點相用光源隙縫 • 、原點相用旋轉隙縫、以及原點相用固定隙縫之3格子光 學系之原點檢測。 此外，本實施例係將原點相用旋轉隙縫1 1 2配置於位 移檢測用旋轉隙縫111之附近。藉此，位移檢測及原點檢 測可以使用共用光源。 如此，本實施例可以縮小由發光元件、受光元件、固 定標度所構成之檢測部，而且，可實現可對應3格子光學 系之特徵之縫隙之較大變動之編碼器。此外，前述原點相 • 用光源隙縫、前述原點相用旋轉隙縫、以及原點相用固定 隙縫之間距可以爲1 : 1 : 1之比而形成，亦可以爲2 : 1 % :2之比而形成。 ^ 此外，第1〜第9實施例係利用反射型光學系之實施 例，然而，利用透射型光學系時，亦同樣可實施。 因爲以簡單構成即可檢測旋轉體之絕對位置，適用於 用以驅動產業用機器人及工作機械之伺服馬達之位置檢測 器。 -27- 200804770 (25) 【圖式簡單說明】 第1圖係本發明之第1實施例之編碼器之斜視圖。 第2圖係本發明之第1實施例之原點相用旋轉隙縫之 配置之隙縫圖案圖。 ’ 第3圖係本發明之第1實施例之原點相用旋轉隙縫所 - 形成之像及原點相用固定隙縫之位置關係之模式圖。 第4圖係本發明之第1實施例之原點相用旋轉隙縫之 φ 旋轉角度及原點相用受光元件之輸出之關係圖。 第5圖係本發明之第2實施例之編碼器之斜視圖。 第6圖係本發明之第2實施例之原點相用旋轉隙縫之 配置之隙縫圖案圖。 第7圖係本發明之第2實施例之原點相用旋轉隙縫所 形成之像及原點相用固定隙縫之位置關係之模式圖。 第8圖係本發明之第2實施例之原點相用旋轉隙縫之 旋轉角度及原點相用受光元件之輸出之關係圖。 ® 第9圖係本發明之第3實施例之編碼器之斜視圖。 _ 第10圖係本發明之第3實施例之原點相用旋轉隙縫 之旋轉角度及原點相用受光元件之輸出之關係圖。 第1 1圖係本發明之第4實施例之編碼器之斜視圖。 第12圖係本發明之第4實施例之原點相用旋轉隙縫 所形成之像及原點相用固定隙縫之位置關係之模式圖。 第1 3圖係用以表示本發明之第4實施例之其他之效 果之編碼器之斜視圖。 第1 4圖係本發明之第5實施例之編碼器之斜視圖。 -28- (26) 200804770 第1 5圖係本發明之第6實施例之編碼器之斜視圖。 第1 6圖係本發明之第7實施例之編碼器之斜視圖。 第1 7圖係本發明之第8實施例之編碼器之斜視圖。 第1 8圖係本發明之第9實施例之編碼器之斜視圖。 第19圖係第1傳統技術之基準位置信號發生裝置之 構成之斜視圖。 第20圖係第1傳統技術之基準位置信號發生裝置之 動作原理之模式圖。 第2 1圖係第2傳統技術之編碼器之斜視圖。 第2 2圖係第2傳統技術之原點信號之生成原理之信 號波形圖。 第23圖係第3傳統技術之光學式旋轉編碼器之斜視 圖。 【主要元件符號說明】 # 100 :旋轉中心 II 0 :旋轉盤 III :位移檢測用旋轉隙縫 1 1 2 :原點相用旋轉隙縫 120、160 :固定標度 1 2 1 :射出窗 122〜124 :原點相用固定隙縫 125、126、134、135 :位移檢測用固定隙縫 1 3 0 :光源 -29- (27) 200804770 1 3 2 :原點 1 3 3 :位移 140、 141、 143 、 144 ： 1 5 0 :旋轉 170 :像 2 5 0 :轂部 相用光源隙縫 檢測用光源隙縫 142 :原點相用受光元件 位移檢測用受光元件 軸
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