JP2001194185A - Optical absolute value encoder - Google Patents

Optical absolute value encoder

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JP2001194185A
JP2001194185A JP2000010147A JP2000010147A JP2001194185A JP 2001194185 A JP2001194185 A JP 2001194185A JP 2000010147 A JP2000010147 A JP 2000010147A JP 2000010147 A JP2000010147 A JP 2000010147A JP 2001194185 A JP2001194185 A JP 2001194185A
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JP
Japan
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light receiving
group
light
slit
receiving cell
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Application number
JP2000010147A
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Japanese (ja)
Inventor
Yuji Matsuzoe
雄二 松添
Nobuhiko Tsuji
伸彦 辻
Yasumitsu Nagasaka
泰光 長坂
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical absolute value encoder avoiding the increase in size and cost and realizing the detection of high accuracy and high resolution. SOLUTION: A light receiving element 700 detects irradiation light emitted from a LED 6 through a truck 500a for detection consisting of an M-series slit array, a first interpolation multiplication slit array, and a second interpolation multiplication slit array. Detection signals are outputted from light receiving cell array groups A and B for the M-series of the light receiving element 700, light receiving cell array groups A' and B' for the first interpolation multiplication, and light receiving cell array groups A" and B" for the second interpolation multiplication. A CPU 100 on a printed board 8 obtains absolute position information by combining these detection signals.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、回転方向や直線方
向の絶対変移量を計測するための光学式絶対値エンコー
ダに係るものであり、特に、いわゆるM系列の規則に従
って配置されるスリット列を有する光学式絶対値エンコ
ーダに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical absolute value encoder for measuring an absolute displacement amount in a rotation direction or a linear direction, and more particularly, to a slit array arranged in accordance with a so-called M-sequence rule. Optical absolute encoder having the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】まず、従来技術の光学式絶対値エンコー
ダの一例として、光学式ロータリエンコーダについて概
略説明する。図7は、光学式ロータリエンコーダの構成
図であり、図7(a)はその断面構成図、図7(b)
は、スリット円板の平面図である。この光学式ロータリ
エンコーダは、エンコーダケース1、ベアリング2,
3、中空軸4、スリット円板5、LED(Light Emittin
g Diode)6、受光素子7、プリント基板8を備えてい
る。
2. Description of the Related Art First, an optical rotary encoder will be schematically described as an example of a conventional optical absolute value encoder. FIG. 7 is a configuration diagram of an optical rotary encoder, and FIG. 7A is a cross-sectional configuration diagram thereof, and FIG.
FIG. 3 is a plan view of a slit disk. This optical rotary encoder comprises an encoder case 1, bearings 2,
3, hollow shaft 4, slit disk 5, LED (Light Emittin
g Diode) 6, a light receiving element 7, and a printed circuit board 8.

【0003】エンコーダケース1には、ベアリング2,
3を介して中空軸4が回動自在となるように取り付けら
れている。この中空軸4には、スリット円板5が取り付
けられている。このスリット円板5には、図7(b)で
示すように、複数スリットが同列上にあるように配置し
たスリット列を、さらに、同心円状に2列配置してなる
検出用トラック5aが設けられており、スリットの有無
により光を透過・遮光するものである。
In the encoder case 1, bearings 2,
A hollow shaft 4 is attached so as to be rotatable via 3. A slit disk 5 is attached to the hollow shaft 4. As shown in FIG. 7 (b), the slit disk 5 is provided with a detection track 5a in which a plurality of slit rows are arranged so that a plurality of slits are arranged on the same row, and two concentric circles are arranged. It transmits and blocks light depending on the presence or absence of a slit.

【0004】なお、本明細書中でスリットとは、図7
(a)で示すような貫通孔や、また、図示しないものの
透明なスリット円板に明暗格子状に印刷したパターン
(明は透明な透過部であり、暗は遮光部である)のうち
透過部などを指すものとする。この検出用トラック5a
のうち一方のスリット列はM系列の規則に従って配置さ
れたスリット列(以下、M系列スリット列という。)で
あり、他方のスリット列は特定の周期で交互に光を透過
・遮光させるスリット列(以下、内挿倍スリット列とい
う。)である。
In this specification, the term “slit” refers to FIG.
In the through hole shown in (a) or a pattern (not shown) printed on a transparent slit disk in a light and dark grid pattern (bright is a transparent transmitting part, dark is a light shielding part) And so on. This detection track 5a
One of the slit rows is a slit row arranged in accordance with the rules of the M series (hereinafter, referred to as an M series slit row), and the other slit row is a slit row that alternately transmits and blocks light at a specific cycle ( Hereinafter, it is referred to as an interpolation double slit row.).

【0005】ここで、M系列とは、Nを自然数とし、1
周期あたり2N個の1または0の組み合わせで構成さ
れ、簡単な規則によって作られる確定的系列であるが、
外観上不規則な系列に似ているものである。このM系列
の特定位置から連続するN個の1または0情報(パター
ン)は、M系列内では1つしか存在しないため、2N
の重複しない情報を持つ。このM系列スリット列は、こ
のM系列の1を透過部、0を遮光部として、2N個の明
暗格子を有するスリット列である。
Here, the M-sequence means that N is a natural number and 1
A deterministic sequence composed of 2 N combinations of 1s or 0s per cycle and made by simple rules,
It resembles an irregular series in appearance. The N pieces of 1 or 0 information (pattern) continuous from the specific position of the M series have 2 N pieces of non-overlapping information because there is only one piece in the M series. This M-sequence slit array is a slit array having 2 N light-dark gratings, with 1 in the M-sequence being a transmission part and 0 being a light-shielding part.

【0006】このスリット円板5の検出用トラック5a
を挟んで対向する位置にLED6と受光素子7とが配置
される。LED6は、エンコーダケース1の内部に配置
され、図示しない電源線を介してプリント基板8から給
電されて照射光を常時発光する。また、受光素子7は、
エンコーダケース1に取り付けられたプリント基板8上
に配置・固定されている。
The track 5a for detecting the slit disk 5
The LED 6 and the light receiving element 7 are arranged at positions facing each other with the. The LED 6 is disposed inside the encoder case 1 and is always supplied with power from a printed circuit board 8 via a power supply line (not shown) to constantly emit irradiation light. The light receiving element 7 is
It is arranged and fixed on a printed circuit board 8 attached to the encoder case 1.

【0007】次に、受光素子7の構成について説明す
る。図8に従来の受光素子7の構成図を示す。位置関係
を明確にするため図7と図8とで共通の矢印201,2
02,203,204を用いて説明する。図7,図8の
下方向は光学式ロータリエンコーダの中心方向201で
あり、上方向は外周方向202である。また、左右方向
は円周方向203,204となる。
Next, the configuration of the light receiving element 7 will be described. FIG. 8 shows a configuration diagram of a conventional light receiving element 7. In order to clarify the positional relationship, arrows 201 and common to FIG. 7 and FIG.
This will be described with reference to FIGS. The downward direction in FIGS. 7 and 8 is the central direction 201 of the optical rotary encoder, and the upward direction is the outer peripheral direction 202. The left-right direction is the circumferential direction 203,204.

【0008】図8中の斜線で示した領域は、電気的に独
立し、それぞれが光を感じる受光セルを示し、その他の
領域は光を検出しない不感帯を示している。受光素子7
は、セルを複数集めた受光セルアレイを1群とし、さら
に複数群の受光セルアレイを有するものであり、図8の
最上段に位置する8個の受光セル21〜28から構成さ
れる受光セルアレイを受光セルアレイA群200、図8
の上から2段目に位置する8個の受光セル31〜38か
ら構成される受光セルアレイを受光セルアレイB群30
0、図8の左下に位置する6個の受光セル61〜66か
ら構成される受光セルアレイを受光セルアレイA’群4
01、および、図8の右下に位置する6個の受光セル6
7〜72から構成される受光セルアレイを受光セルアレ
イB’群402とする。
The shaded areas in FIG. 8 indicate light-receiving cells that are electrically independent and each sense light, and the other areas indicate dead zones where light is not detected. Light receiving element 7
Has a plurality of groups of light receiving cell arrays and a plurality of groups of light receiving cell arrays. The light receiving cell array composed of the eight light receiving cells 21 to 28 located at the top of FIG. Cell array A group 200, FIG.
The light receiving cell array composed of the eight light receiving cells 31 to 38 located at the second stage from the top is
0, the light receiving cell array composed of six light receiving cells 61 to 66 located at the lower left of FIG.
01 and six light receiving cells 6 located at the lower right of FIG.
The light receiving cell array composed of 7 to 72 is referred to as a light receiving cell array B ′ group 402.

【0009】受光セルアレイA群200,B群300は
M系列スリット列に対向して配置されており、M系列ス
リット列の透過部から照射される照射光を検出してM系
列検出信号を出力し、受光セルアレイA’群401,
B’群402は内挿倍スリット列に対向して配置されて
おり、内挿倍スリット列の透過部から照射される照射光
を検出して内挿倍検出信号を出力する。
The light receiving cell arrays A 200 and B 300 are arranged so as to face the M-sequence slit array, detect irradiation light emitted from the transmitting portion of the M-sequence slit array, and output an M-sequence detection signal. , Light receiving cell array A 'group 401,
The B ′ group 402 is arranged to face the interpolation double slit row, detects irradiation light emitted from the transmission portion of the interpolation double slit row, and outputs an interpolation double detection signal.

【0010】M系列用の受光セルアレイA群200,B
群300では1群の受光セルアレイに受光セルが8個あ
ることから1群で8ビットのM系列を検出できる。受光
セルアレイA群200,B群300の受光セルは周期的
に配置されるものであり、隣接する2つの受光セル間の
距離である周期ピッチ(以下、M系列用周期ピッチ=P
という。)51は、スリット円板5のスリット数により
決定される値である。
Light receiving cell array A group 200, B for M series
In the group 300, since there are eight light receiving cells in one group of light receiving cell arrays, an M series of 8 bits can be detected in one group. The light receiving cells of the light receiving cell arrays A 200 and B 300 are arranged periodically, and a periodic pitch (hereinafter referred to as an M-sequence periodic pitch = P which is a distance between two adjacent light receiving cells).
That. ) 51 is a value determined by the number of slits of the slit disk 5.

【0011】例えば、スリット数を28(=256)個と
すると機械角で(360/256)゜となり、そのM系列
用周期ピッチ51の長さは、おおよそ2πR・(256
/360)となる。ここにRは円である検出用トラック
(M系列スリット列)の半径である。このM系列用周期
ピッチ51は電気角で360°である。受光セルアレイ
A群200、B群300の位相差を電気角で180°と
するため、図8の位相差56の距離は、M系列用周期ピ
ッチPの半分、つまり、P/2とする。
For example, if the number of slits is 2 8 (= 256), the mechanical angle becomes (360/256) ゜, and the length of the M-sequence period pitch 51 is approximately 2πR · (256
/ 360). Here, R is the radius of the detection track (M-sequence slit row) which is a circle. This M-sequence periodic pitch 51 is 360 electrical degrees. In order to set the phase difference between the light receiving cell arrays A 200 and B 300 to an electrical angle of 180 °, the distance of the phase difference 56 in FIG. 8 is set to half of the M-sequence period pitch P, that is, P / 2.

【0012】一方、内挿倍用の受光セルアレイA’群4
01,B’群402は、M系列用の受光セルアレイA群
200,B群300よりも内周側に配置される。これら
受光セルアレイA’群401の6個の受光セル61〜6
6と受光セルアレイB’群402の6個の受光セル67
〜72は、電気的に並列接続となっている。また、受光
セルアレイA’群401,B’群402の周期ピッチ
(以下、内挿倍用周期ピッチという。)52,54はM
系列検出用周期ピッチ51と同じ値、つまり、内挿倍用
周期ピッチはPとなるように設けられている。
On the other hand, the light receiving cell array A 'group 4 for interpolation
The 01 and B 'groups 402 are arranged on the inner peripheral side of the M-sequence light receiving cell arrays A group 200 and B group 300. The six light receiving cells 61 to 6 of the light receiving cell array A 'group 401
6 and the six light receiving cells 67 of the light receiving cell array B ′ group 402
72 are electrically connected in parallel. The period pitches (hereinafter, referred to as interpolation period pitches) 52 and 54 of the light receiving cell array A ′ group 401 and B ′ group 402 are M.
The same pitch as the series detection cycle pitch 51, that is, the interpolation multiplication cycle pitch is provided to be P.

【0013】内挿倍用周期ピッチ52,54(=P)を
電気角で360°とした場合に、受光セルアレイA’群
401,B’群402の位相差を90°もしくは270
°の電気角の位相差に設定するためには、図8の位相差
となる距離55を、P/4または3P/4とすることに
より達成される。この従来技術では距離55はP/4で
あるとして説明する。
If the interpolation pitches 52 and 54 (= P) are 360 ° in electrical angle, the phase difference between the light receiving cell arrays A ′ 401 and B ′ 402 is 90 ° or 270 °.
In order to set the phase difference to the electrical angle of °, the distance 55 corresponding to the phase difference in FIG. 8 is achieved by setting P / 4 or 3P / 4. In this prior art, the description will be made assuming that the distance 55 is P / 4.

【0014】さらに、M系列用の受光セルアレイB群3
00と内挿倍検出用の受光セルアレイA’群401とは
適当な位相差にて配置されるが、この従来技術では、受
光セルアレイB群300と受光セルアレイA’群401
との機械角が同位相となるように配置されている。
Further, a light receiving cell array B group 3 for M series
00 and the light receiving cell array A 'group 401 for detecting the interpolation magnification are arranged with an appropriate phase difference. In this prior art, the light receiving cell array B group 300 and the light receiving cell array A' group 401 are arranged.
Are arranged so that their mechanical angles are the same.

【0015】続いて受光素子から出力される検出信号を
処理する回路について説明する。図9に、従来の受光セ
ルアレイA群200,B群300,A’群401,B’
群402およびその周辺部品の回路構成図を示す。M系
列用の受光セルアレイA群200,B群300と内挿倍
用の受光セルアレイA’群401,B’群402とでは
回路構成が異なっている。
Next, a circuit for processing a detection signal output from the light receiving element will be described. FIG. 9 shows a conventional light receiving cell array A group 200, B group 300, A ′ group 401, B ′.
FIG. 3 shows a circuit configuration diagram of a group 402 and peripheral components thereof. The circuit configuration is different between the light receiving cell array groups A and B 300 for M series and the light receiving cell array groups A '401 and B' group 402 for interpolation.

【0016】受光セルアレイA群200,B群300,
A’群401,B’群402の個々の受光セルのカソー
ド側に電源(Vcc)が接続されており、逆バイアス接続と
なっている。M系列用の受光セルアレイA群200,B
群300の全ての受光セルのアノード側にそれぞれ電流
電圧変換用抵抗81〜88,91〜98が接続されてお
り、CPU(Central Processing Unit)100がM系列
検出信号を電圧信号として取り込めるようになされてい
る。この場合、図9で示すようにコンパレータ101〜
108,111〜118を介して波形整形してデジタル
信号としてCPU100へ入力されるようになされてい
る。
The light receiving cell arrays A group 200, B group 300,
A power supply (V cc ) is connected to the cathode side of each of the light receiving cells of the A ′ group 401 and the B ′ group 402, and is connected in reverse bias. Light receiving cell array A group 200, B for M series
Current-voltage conversion resistors 81 to 88 and 91 to 98 are connected to the anode sides of all the light receiving cells of the group 300, respectively, so that a CPU (Central Processing Unit) 100 can take in an M-sequence detection signal as a voltage signal. ing. In this case, as shown in FIG.
Waveforms are shaped through 108, 111 to 118 and input to the CPU 100 as digital signals.

【0017】次に、内挿倍用の受光セルアレイA’群4
01,B’群402の周辺回路構成は、例えば、内挿倍
用の受光セルアレイA’群401,B’群402のアノ
ード側を全て結合して電流電圧変換用抵抗120,12
1に接続され、また、これら電流電圧変換用抵抗12
0,121の他端はグランド接地されている。これによ
りI/V変換された内挿倍信号を電圧信号としてCPU
100内のA/D変換器(図示せず)を介して取り込
む。M系列用の受光セルアレイA群200,B群300
では個々の受光セルから出力される検出信号がそれぞれ
CPU100に入力されるのに対し、内挿倍用の受光セ
ルアレイA’群401,B’群402では、個々の受光
セルからの出力信号の総和が出力される点で相違する。
Next, the light receiving cell array A 'group 4 for interpolation
The peripheral circuit configuration of the group 01 'and the group B' 402 is, for example, such that the anode sides of the light receiving cell arrays A 'group 401 and the group B' 402 for interpolation are all connected and the current-voltage conversion resistors 120 and 12 are connected.
1 and these current-voltage conversion resistors 12
The other ends of 0 and 121 are grounded. The I / V-converted interpolated signal is converted into a voltage signal by the CPU.
The data is fetched via an A / D converter (not shown) in 100. Light receiving cell arrays A group 200 and B group 300 for M series
, The detection signals output from the individual light receiving cells are respectively input to the CPU 100. On the other hand, in the light receiving cell arrays A 'group 401 and B' group 402 for interpolation, the sum of the output signals from the individual light receiving cells is obtained. Is output.

【0018】続いて、光学式ロータリエンコーダの動作
について説明する。図7(a),(b)に示すようにL
ED6から照射された照射光が、スリット円板5の検出
用トラック5aのM系列スリット列および内挿倍スリッ
ト列の透過部を通過して受光素子7に到達したとする。
Next, the operation of the optical rotary encoder will be described. As shown in FIGS. 7A and 7B, L
It is assumed that the irradiation light emitted from the ED 6 reaches the light receiving element 7 after passing through the transmission sections of the M-sequence slit row and the interpolated double slit row of the detection track 5a of the slit disk 5.

【0019】図10は、LED6側からスリット円板5
を介して受光素子7側を眺めた上面図を示す。上段の白
黒で表される列は、M系列スリット列550であり、ま
た、下段の白黒で表される列は、内挿倍スリット列60
0である。図10のM系列スリット列550で黒く示す
領域は遮光領域であり、遮光領域により照射光が遮ら
れ、この領域に到達した照射光は受光セルに到達するこ
とができない。また、遮光領域以外の領域は透過領域で
あり、透過領域ではM系列用の受光セルアレイA群20
0,B群300の各受光セルへ照射光が到達する。
FIG. 10 shows the slit disk 5 from the LED 6 side.
FIG. 2 shows a top view of the light receiving element 7 viewed from above. The upper row of black and white columns is the M-sequence slit row 550, and the lower row of black and white rows is the interpolation double slit row 60.
0. The region shown in black in the M-sequence slit row 550 in FIG. 10 is a light-shielding region, and the irradiation light is blocked by the light-shielding region, and the irradiation light that reaches this region cannot reach the light receiving cells. The region other than the light-shielding region is a transmission region. In the transmission region, the light receiving cell array A group 20 for M series is used.
The irradiation light reaches each light receiving cell of the 0 and B groups 300.

【0020】同様に、図10の内挿倍スリット列600
の黒く示す領域は、遮光領域であり、遮光領域により照
射光が遮られ、また、遮光領域以外の領域は透過領域で
あり、透過領域では内挿倍用の受光セルアレイA’群4
01,B’群402の各受光セルへ照射光が到達する。
内挿倍スリット列600は、図10に示すように、内挿
倍用周期ピッチPで交互に光を透過及び遮光する領域を
有する。
Similarly, the interpolated double slit array 600 shown in FIG.
The black area is a light-shielding area, the irradiation light is blocked by the light-shielding area, and the area other than the light-shielding area is a transmission area. In the transmission area, the light receiving cell array A ′ group 4 for interpolation is used.
The irradiation light reaches each of the light receiving cells of the 01 and B ′ groups 402.
As shown in FIG. 10, the interpolating double slit row 600 has regions that alternately transmit and block light at the interpolating double pitch P.

【0021】受光素子7は、到達した照射光の光量に比
例して光電流信号を出力する。M系列スリット列550
の透過領域を透過した照射光を受光して、受光素子7の
受光セルアレイA群200,B群300が出力する電流
のM系列検出信号は、図9で示すように、電流電圧変換
用抵抗81〜88,91〜98でI/V変換されて電圧
のM系列検出信号に変換され、コンパレータ101〜1
08,111〜118を介して波形整形されたのちに、
CPU100に取り込まれる。
The light receiving element 7 outputs a photocurrent signal in proportion to the amount of the illuminating light that has arrived. M series slit row 550
The M-sequence detection signal of the current output from the light receiving cell arrays A 200 and B 300 of the light receiving element 7 after receiving the irradiating light transmitted through the transmission region of FIG. To 88, 91 to 98, and is converted into an M-sequence detection signal of a voltage.
After waveform shaping via 08, 111-118,
It is taken in by the CPU 100.

【0022】同様に、内挿倍スリット列600の透過領
域を透過した照射光を受光して、受光素子7の受光セル
アレイA’群401,B’群402が出力する電流の内
挿倍検出信号は、図9で示すように電流電圧変換用抵抗
120,121でI/V変換されて電圧の内挿倍検出信
号に変換され、CPU100が内蔵する図示しないA/
D変換器によりアナログ信号からディジタル信号に変換
された上でCPU100に取り込まれる。
Similarly, the irradiation light transmitted through the transmission region of the interpolation slit array 600 is received, and the interpolation detection signal of the current output from the light receiving cell arrays A 'group 401 and B' group 402 of the light receiving element 7 is output. Is converted into a voltage interpolation detection signal by the current / voltage conversion resistors 120 and 121 as shown in FIG.
After being converted from an analog signal to a digital signal by the D converter, it is taken into the CPU 100.

【0023】図11にCPU100に取り込まれる前の
アナログ電圧信号を示す。図11に示すM系列検出信号
130,131は、M系列用の受光セルアレイA群20
0の受光セル21および受光セルアレイB群300の受
光セル31から出力された検出信号である。また、図1
1に示す内挿倍検出信号132,133は、内挿倍用の
受光セルアレイA’群401,B’群402の各受光セ
ルからの出力の総和して得られる検出信号である。
FIG. 11 shows an analog voltage signal before being taken into the CPU 100. The M-sequence detection signals 130 and 131 shown in FIG.
This is a detection signal output from the light receiving cell 21 of No. 0 and the light receiving cells 31 of the light receiving cell array B group 300. FIG.
The interpolation multiplication detection signals 132 and 133 shown in FIG. 1 are detection signals obtained by summing the outputs from the light receiving cells of the light receiving cell arrays A 'group 401 and B' group 402 for interpolation.

【0024】図11の縦軸は、各受光セルからの電流信
号を電圧信号に変換したものを示し、横軸はスリット円
板5の絶対角度を示す。なお、内挿倍用の受光セルアレ
イA’群401,B’群402からの内挿倍検出信号1
32,133は、オフセット電圧が加算されている。
The vertical axis in FIG. 11 shows a signal obtained by converting a current signal from each light receiving cell into a voltage signal, and the horizontal axis shows an absolute angle of the slit disk 5. Note that the interpolation double detection signal 1 from the light reception cell arrays A ′ group 401 and B ′ group 402 for interpolation
32 and 133 have an offset voltage added thereto.

【0025】続いて、取り込んだ検出信号を用いてCP
U100が絶対角度を検出する際の絶対角度の検出原理
について説明する。例えば、図10で示すM系列用の受
光セルアレイB群300のように各受光セル毎の受光・
遮光が明瞭な場合は各受光セル毎の検出が明確にできる
が、図10で示すM系列用の受光セルアレイA群200
の受光セルのように、スリット円板5のM系列スリット
列550にて受光セルの一部の領域(例えば図10の受
光セル21,22,23,25,26,27,28な
ど)が遮光している場合、受光セルアレイA群200の
受光セル21〜28からの信号は、遮光状態であるか、
もしくは、透過状態であるかを判断することが困難な状
態であり、正確な角度情報を得ることが困難となる。
Subsequently, using the captured detection signal, the CP
The detection principle of the absolute angle when the U100 detects the absolute angle will be described. For example, as shown in FIG. 10, a light receiving cell array B group 300 for the M series, light receiving / receiving for each light receiving cell is performed.
When the shading is clear, the detection for each light receiving cell can be clarified, but the light receiving cell array A group 200 for M series shown in FIG.
As shown in the light receiving cell of FIG. 10, a partial region of the light receiving cell (for example, light receiving cells 21, 22, 23, 25, 26, 27, 28, etc. in FIG. In this case, the signals from the light receiving cells 21 to 28 of the light receiving cell array A group 200 are
Alternatively, it is difficult to determine whether the light is in the transmission state, and it is difficult to obtain accurate angle information.

【0026】そこで、受光セルアレイB群300では完
全に透過又は遮光の状態となっている点に着目し、受光
セルアレイA群200からの出力信号でなく、受光セル
アレイB群300からの出力信号を用いて、正しいM系
列信号を得ることとなる。例えば、図10で示す状態に
おけるM系列検出信号および内挿倍検出信号を、図11
の804の角度における出力信号とすると、受光セルア
レイA群200の受光セル21の検出信号130は、M
系列信号が立ち上がっている途中であり、High又は
Low信号を判断するためには、不安定な状態であるこ
とがわかる。しかしながら、受光セルアレイB群の受光
セル31の検出信号131は完全にHigh側であるた
めに、M系列信号を正しく検出できる。
Therefore, paying attention to the fact that the light receiving cell array B group 300 is completely transmitted or shielded, the output signal from the light receiving cell array B group 300 is used instead of the output signal from the light receiving cell array A group 200. Thus, a correct M-sequence signal is obtained. For example, the M-sequence detection signal and the interpolation detection signal in the state shown in FIG.
804, the detection signal 130 of the light receiving cell 21 of the light receiving cell array A group 200 is M
It can be seen that the sequence signal is in the process of rising and is in an unstable state in order to determine the High or Low signal. However, since the detection signal 131 of the light receiving cells 31 of the light receiving cell array B group is completely on the High side, the M-sequence signal can be correctly detected.

【0027】以上纏めると、角度間隔801に含まれる
角度の場合にはCPU100が受光セルアレイA群20
0のM系列信号を選択するようにする。この選択を行う
判断手法として、例えば、角度803における場合の内
挿倍用の受光セルアレイA’群401の出力信号がマイ
ナス側、すなわち、オフセット成分よりもLow側にあ
る場合には、受光セルアレイA群200のM系列検出信
号を選択する。
In summary, when the angle is included in the angle interval 801, the CPU 100 sets the light receiving cell array A group 20
An M-sequence signal of 0 is selected. As a determination method for making this selection, for example, when the output signal of the light receiving cell array A ′ group 401 for interpolation at the angle 803 is on the minus side, that is, on the lower side than the offset component, the light receiving cell array A The M-sequence detection signals of the group 200 are selected.

【0028】同様に、角度間隔802に含まれる角度の
場合にはCPU100が受光セルアレイB群300のM
系列信号を選択するようにする。この選択を行う判断手
法として、例えば、角度804における場合の内挿倍用
の受光セルアレイA’群401の出力信号がプラス側、
すなわち、オフセット成分よりもHigh側にある場合
に受光セルアレイB群300のM系列検出信号を選択す
る。
Similarly, when the angle is included in the angle interval 802, the CPU 100 sets the M of the light receiving cell array B group 300 to M.
Select a sequence signal. As a determination method for making this selection, for example, the output signal of the light receiving cell array A ′ group 401 for interpolation multiplication in the case of the angle 804 is positive,
That is, when the offset component is on the High side, the M-sequence detection signal of the light receiving cell array B group 300 is selected.

【0029】そして、このようにして得られた受光セル
アレイA群200,B群300の正しいM系列検出信号
を、例えば、CPU100で角度情報に変換することに
よって、M系列検出信号が絶対値角度情報に変換され
る。ここで、M系列検出信号によって得られた8ビット
分の分解能を上位8ビットと呼ぶ。
The correct M-sequence detection signals of the light receiving cell arrays A 200 and B 300 obtained as described above are converted into angle information by the CPU 100, for example. Is converted to Here, the resolution of 8 bits obtained by the M-sequence detection signal is called upper 8 bits.

【0030】更に、M系列検出信号と同期して得られた
内挿倍検出信号を電気的に内挿倍することにより、M系
列で得られた8ビットの分解能を超える分解能を実現す
ることが可能となる。ここで、内挿倍によって得られた
Xビット分の分解能を下位Xビットと呼ぶ。この上位8
ビットの分解能と下位Xビットの分解能を組合せた分解
能、すなわち(8+X)ビット分の分解能を光学式ロー
タリエンコーダの分解能と呼ぶ。従来技術はこのような
ものである。
Further, by electrically interpolating and multiplying the interpolated double detection signal obtained in synchronization with the M-sequence detection signal, a resolution exceeding the 8-bit resolution obtained in the M-sequence can be realized. It becomes possible. Here, the resolution of X bits obtained by interpolation is referred to as lower X bits. Top 8
The resolution obtained by combining the resolution of the bits and the resolution of the lower X bits, that is, the resolution of (8 + X) bits is called the resolution of the optical rotary encoder. The prior art is such.

【0031】[0031]

【発明が解決しようとする課題】光学式ロータリエンコ
ーダの形状を変化させないで、さらに高分解能化及び高
精度化を実現させるためには、(1)M系列のビット数
をさらに増加させて、上位ビットの分解能を向上させ
る、(2)内挿倍による波形分割数を増加させて、下位
ビットの分解能を向上させる、などの手法が想定でき
る。
In order to realize higher resolution and higher accuracy without changing the shape of the optical rotary encoder, (1) the number of bits of the M sequence is further increased, and Techniques such as improving the bit resolution and (2) improving the resolution of the lower bits by increasing the number of waveform divisions by interpolation are conceivable.

【0032】しかしながら、(1)光学式ロータリエン
コーダの形状を変化させないで上位ビットによってM系
列の分解能を向上させる場合には、M系列スリット列の
M系列用周期ピッチ51の間隔Pを狭め、それに伴い受
光セルも小さくしなければならない。しかしながら、M
系列スリット列と対向した位置に配置されたM系列受光
セルアレイの受光セルの個数は、一般に、内挿倍検出信
号を検出する内挿倍受光セルアレイの受光セルの個数の
ように多くすることはできない。
However, (1) when the resolution of the M-sequence is improved by the upper bits without changing the shape of the optical rotary encoder, the interval P of the M-sequence slit row M-cycle pitch 51 is narrowed, Accordingly, the size of the light receiving cell must be reduced. However, M
In general, the number of light receiving cells of the M-sequence light receiving cell array arranged at a position facing the series slit row cannot be increased as much as the number of light receiving cells of the interpolated double light receiving cell array that detects the interpolated double detection signal. Can not.

【0033】この理由としては、内挿倍受光セルアレイ
の受光セルは並列に接続してその加算信号を得るような
回路構成であって内挿倍検出信号は大振幅であるのに対
し、M系列受光セルアレイでは独立した1個の受光セル
でM系列検出信号を検出しており、内挿倍受光セルアレ
イの受光セルと比較してM系列検出信号の振幅は小さい
ためである。
The reason is that the light receiving cells of the interpolated doubled light receiving cell array are connected in parallel to obtain an added signal, and the interpolated doubled detection signal has a large amplitude, whereas This is because the M series detection signal is detected by one independent light receiving cell in the series light receiving cell array, and the amplitude of the M series detection signal is smaller than that of the light receiving cells of the interpolation doubled light receiving cell array.

【0034】周期ピッチを狭めて受光セルを小さくする
につれて検出する光量も少なくなり、得られる光電流も
少なくなる。この点を補うため、一般に電流電圧変換用
抵抗81〜88,91〜98を大きな抵抗値とし、振幅
を大きくしてM系列検出信号をCPU100に取込むこ
ととなる。しかし、その結果、M系列検出信号の応答特
性が悪化し、高速回転時におけるM系列検出信号を検出
することが困難となる。
As the light receiving cell is made smaller by narrowing the period pitch, the amount of light detected decreases, and the resulting photocurrent also decreases. To compensate for this, the current-voltage conversion resistors 81 to 88 and 91 to 98 are generally set to have large resistance values, the amplitude is increased, and the CPU 100 receives the M-sequence detection signal. However, as a result, the response characteristic of the M-sequence detection signal deteriorates, and it becomes difficult to detect the M-sequence detection signal during high-speed rotation.

【0035】また、(2)下位ビットの増加によって分
解能を向上させるためには、CPU100に内蔵されて
いるA/D変換器を高性能にする必要があり、製造コス
トを増大させる等の問題が新たに発生する。
(2) In order to improve the resolution by increasing the number of lower bits, it is necessary to increase the performance of an A / D converter built in the CPU 100, which causes a problem such as an increase in manufacturing cost. Newly occurs.

【0036】上述のような問題点を解決するため、本発
明は、大型化・コスト増大を回避するとともに、高精度
・高分解能の検出を実現する光学式絶対値エンコーダを
提供することを目的とする。
[0036] In order to solve the above-mentioned problems, an object of the present invention is to provide an optical absolute encoder capable of avoiding an increase in size and cost and realizing high-accuracy and high-resolution detection. I do.

【0037】[0037]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1に記載の光学式絶対値エンコーダによれ
ば、発光素子と、前記発光素子と対向する位置に配置さ
れて前記発光素子からの照射光を受光する受光素子と、
前記発光素子からの照射光を透過する複数のスリットを
配置して透過と遮光とを行うようにしたスリット列を複
数列備える検出用トラックを有するスリット板と、を備
える光学式絶対値エンコーダであって、前記検出用トラ
ックのスリット列は、M系列の規定に基づいて照射光を
透過または遮光するM系列スリット列と、予め定められ
た周期ピッチで交互に光を透過または遮光する第1内挿
倍スリット列と、前記第1内挿倍スリット列の周期ピッ
チに対して1/N(Nは2以上の自然数)の長さの周期
ピッチおよび前記第1内挿倍スリット列のスリットの個
数に対してN倍個のスリットを有し、交互に光を透過ま
たは遮光する第2内挿倍スリット列と、からなり、か
つ、前記受光素子は、前記M系列スリット列と対向する
位置に配置され、前記M系列スリット列と同じ周期ピッ
チで配置された複数個の受光セルを有するA群,B群の
M系列用の受光セルアレイと、前記第1内挿倍スリット
列と対向する位置に配置され、前記第1内挿倍スリット
列と同じ周期ピッチで配置された複数個の受光セルを有
するA’群,B’群の第1内挿倍用の受光セルアレイ
と、前記第2内挿倍スリット列と対向する位置に配置さ
れ、前記第2内挿倍スリット列と同じ周期ピッチで配置
された複数個の受光セルを有するA”群,B群”の第2
内挿倍用の受光セルアレイと、を備え、A群,B群,
A’群,B’群,A”群およびB群”の受光セルアレイ
から出力された検出信号を組合せることで絶対位置情報
を得ることを特徴とする。
According to an aspect of the present invention, there is provided an optical absolute value encoder, comprising: a light emitting element; and a light emitting element disposed at a position facing the light emitting element. A light-receiving element for receiving irradiation light from
A slit plate having a detection track having a plurality of slit rows arranged to transmit and block light by arranging a plurality of slits transmitting the irradiation light from the light emitting element, and an optical absolute value encoder comprising: The slit array of the detection track includes an M-sequence slit array that transmits or blocks irradiation light based on an M-sequence rule, and a first interpolation that alternately transmits or blocks light at a predetermined cycle pitch. The number of slits in the double slit row, the period pitch of 1 / N (N is a natural number of 2 or more) with respect to the periodic pitch of the first interpolation double slit row, and the number of slits in the first interpolation double slit row A second interpolating double slit row that has N times the number of slits and transmits or blocks light alternately, and the light receiving element is disposed at a position facing the M series slit row. ,Previous A light receiving cell array for M series of A group and B group having a plurality of light receiving cells arranged at the same periodic pitch as the M series slit row, and a light receiving cell array arranged at a position facing the first interpolation double slit row; A light receiving cell array for the first interpolation of the A 'group and the B' group having a plurality of light receiving cells arranged at the same periodic pitch as the first interpolation double slit row; and the second interpolation double slit row. A second group A "and a second group B" having a plurality of light receiving cells arranged at opposing positions and arranged at the same periodic pitch as the second interpolation double slit row.
A light-receiving cell array for interpolation,
It is characterized in that absolute position information is obtained by combining detection signals output from the light receiving cell arrays of the groups A ', B', A "and B".

【0038】また、請求項2記載の光学式絶対値エンコ
ーダによれば、請求項1に記載の光学式絶対値エンコー
ダにおいて、前記受光素子のA群,B群のM系列用の受
光セルアレイは、前記検出用トラックのM系列スリット
列の1のスリットを透過する照射光をA群,B群でとも
に検出するようにA群,B群を上下2段とし、かつ、こ
れらA群,B群のM系列用の受光セルアレイから出力さ
れる光電流信号がそれぞれ異なる位相を有するようにA
群,B群を配置することを特徴とする。
According to the optical absolute value encoder of the second aspect, in the optical absolute value encoder of the first aspect, the light receiving cell array for the M series of the A group and the B group of the light receiving elements is: The A and B groups are divided into two upper and lower stages so that the irradiation light transmitted through one slit of the M-sequence slit row of the detection track is detected by both the A and B groups. A is set so that the photocurrent signals output from the light receiving cell array for the M series have different phases.
A group and a group B are arranged.

【0039】また、請求項3記載の光学式絶対値エンコ
ーダによれば、請求項1または請求項2に記載の光学式
絶対値エンコーダにおいて、前記第1内挿倍スリット列
の予め定められた周期ピッチは、前記M系列スリット列
の周期ピッチと同一値とすることを特徴とする。
According to the optical absolute value encoder of the third aspect, in the optical absolute value encoder of the first or second aspect, a predetermined period of the first interpolation double slit row is provided. The pitch is the same value as the periodic pitch of the M-sequence slit row.

【0040】また、請求項4記載の光学式絶対値エンコ
ーダによれば、請求項1〜請求項3の何れか1項に記載
の光学式絶対値エンコーダにおいて、前記スリット板
は、検出用トラックが略直線状に配置される略長方形状
のスリット板であって、固定されたスリット板に沿って
発光素子および受光素子が対向しながらともに直線方向
に移動して直線方向の絶対値の変移量を検出するリニア
エンコーダとしたことを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the optical absolute value encoder according to any one of the first to third aspects, the slit plate has a detection track. A substantially rectangular slit plate arranged substantially linearly, and the light emitting element and the light receiving element move along the fixed slit plate in the linear direction while facing each other, and the displacement of the absolute value in the linear direction is determined. A linear encoder for detection is provided.

【0041】また、請求項5記載の光学式絶対値エンコ
ーダによれば、請求項1〜請求項3の何れか1項に記載
の光学式絶対値エンコーダにおいて、前記スリット板
は、検出用トラックが略円状に配置される円板状のスリ
ット板であって、スリット板を挟んで対向して配置され
る前記発光素子および受光素子により、回動するスリッ
ト板の回動方向の絶対値の変移量を検出するロータリエ
ンコーダとしたことを特徴とする。
According to the optical absolute value encoder of the fifth aspect, in the optical absolute value encoder of any one of the first to third aspects, the slit plate has a detection track. A disk-shaped slit plate arranged in a substantially circular shape, wherein the light emitting element and the light receiving element arranged opposite to each other with the slit plate interposed therebetween change the absolute value of the rotating direction of the rotating slit plate. A rotary encoder for detecting the amount is provided.

【0042】[0042]

【発明の実施の形態】以下、本発明の光学式絶対値エン
コーダのうち特に光学式ロータリエンコーダの実施形態
について説明する。図1は、本実施形態の光学式ロータ
リエンコーダの構成図であり、図1(a)はその断面構
成図、図1(b)は、スリット円板の平面図である。な
お、本実施形態の光学式ロータリエンコーダの構成は、
従来のスリット円板5に代えてスリット円板500が中
空軸2に取り付けられ、また、受光素子7に代えて受光
素子700がプリント基板8に取り付けられている点を
除いては従来の光学式ロータリエンコーダと同じであ
る。以下、従来技術と同一の構成要件の説明を省略し、
相違点のみ説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of an optical rotary encoder among optical absolute value encoders of the present invention will be described. FIG. 1 is a configuration diagram of an optical rotary encoder according to the present embodiment. FIG. 1A is a cross-sectional configuration diagram thereof, and FIG. 1B is a plan view of a slit disk. The configuration of the optical rotary encoder of the present embodiment is as follows.
A conventional optical disk except that a slit disk 500 is mounted on the hollow shaft 2 instead of the conventional slit disk 5 and a light receiving element 700 is mounted on the printed circuit board 8 instead of the light receiving element 7. Same as rotary encoder. In the following, description of the same components as those in the related art is omitted,
Only the differences will be described.

【0043】本実施形態の受光素子700の構成につい
て説明する。図2に本実施形態の受光素子700の構成
図を示す。位置関係を明確にするため図1と図2とで共
通の矢印201,202,203,204を用いてい
る。図1,図2の下方向は光学式ロータリエンコーダの
中心方向201であり、上方向は外周方向202であ
る。また、左右方向は円周方向203,204となる。
The configuration of the light receiving element 700 of this embodiment will be described. FIG. 2 shows a configuration diagram of the light receiving element 700 of the present embodiment. Arrows 201, 202, 203, and 204 common to FIGS. 1 and 2 are used to clarify the positional relationship. The downward direction in FIGS. 1 and 2 is the central direction 201 of the optical rotary encoder, and the upward direction is the outer peripheral direction 202. The left-right direction is the circumferential direction 203,204.

【0044】図2中の斜線で示した領域は受光セルを示
し、その他の領域は光を検出しない不感帯を示してい
る。受光素子700は、セルを複数集めた受光セルアレ
イを1群とし、さらに複数群の受光セルアレイを有する
ものであり、A群,B群,A’群,B’群,A”群,
B”群の6群の受光セルアレイを有している。
The shaded area in FIG. 2 indicates a light receiving cell, and the other areas indicate dead zones in which no light is detected. The light receiving element 700 has a light receiving cell array in which a plurality of cells are collected as one group, and further has a plurality of light receiving cell arrays. A group, B group, A ′ group, B ′ group, A ″ group,
It has six groups of light receiving cell arrays of group B ".

【0045】詳しくは、図2の最上段の8個の受光セル
21〜28から構成される受光セルアレイA群200、
図2の上から2段目の8個の受光セル31〜38から構
成される受光セルアレイB群300、図2の最下段の左
側の6個の受光セル61〜66から構成される受光セル
アレイA’群401、 図2の最下段の右側の6個の受
光セル67〜72から構成される受光セルアレイB’群
402、図2の上から3段目左側の多数の受光セルから
構成される受光セルアレイA”群403、図2の上から
3段目右側の多数の受光セルから構成される受光セルア
レイB”群404とに分割される。
More specifically, a light receiving cell array A group 200 composed of eight light receiving cells 21 to 28 at the top of FIG.
A light receiving cell array B group 300 including eight light receiving cells 31 to 38 at the second stage from the top in FIG. 2, and a light receiving cell array A including six light receiving cells 61 to 66 at the bottom left of FIG. 'Group 401, light receiving cell array B composed of six light receiving cells 67 to 72 on the lower right of FIG. 2' group 402, light receiving composed of a large number of light receiving cells on the third left from the top in FIG. The array is divided into a cell array A "group 403 and a light receiving cell array B" group 404 composed of a large number of light receiving cells on the third right side from the top in FIG.

【0046】次に各群の受光セルアレイについて詳しく
説明する。まず、M系列用の受光セルアレイA群20
0,B群300について説明する。隣接する2つの受光
セルのM系列用周期ピッチ51(=P)は、スリット円
板500の検出用トラック500aに設けられたスリッ
ト数により決定される値である。
Next, the light receiving cell arrays of each group will be described in detail. First, the light receiving cell array A group 20 for the M series
The 0, B group 300 will be described. The M-sequence period pitch 51 (= P) of two adjacent light receiving cells is a value determined by the number of slits provided on the detection track 500a of the slit disk 500.

【0047】本実施形態の受光セルアレイA群200,
B群300は、8ビットのM系列の検出信号を出力す
る。隣接する受光セルのM系列用周期ピッチ51は、2
8=256とすると機械角で(360/256)°とな
ることから、そのM系列用周期ピッチ51の長さは、お
およそ2πR・(256/360)となる。ここにRは
円である検出用トラック(M系列スリット列)の半径で
ある。M系列用周期ピッチ51は電気角で360°であ
り、受光セルアレイA群200,B群300の位相差を
電気角で180°となるようにするため、位相差を決め
る距離56を、M系列用周期ピッチ51の半分、つまり
P/2とする。
In the present embodiment, the light receiving cell array A group 200,
The B group 300 outputs an 8-bit M-sequence detection signal. The periodic pitch 51 for the M series of adjacent light receiving cells is 2
If 8 = 256, the mechanical angle becomes (360/256) °, and the length of the M-sequence periodic pitch 51 is approximately 2πR · (256/360). Here, R is the radius of the detection track (M-sequence slit row) which is a circle. The M-sequence periodic pitch 51 is an electrical angle of 360 °, and the distance 56 for determining the phase difference is set to the M-sequence in order to make the phase difference between the light receiving cell arrays A 200 and B 300 300 180 electrical degrees. It is set to half of the use cycle pitch 51, that is, P / 2.

【0048】続いて、第1内挿倍用の受光セルアレイ
A’群401、B’群402について説明する。図2で
示す受光セルアレイA’群401、B’群402は、M
系列用の受光セルアレイA群200、B群300よりも
内周側に配置され、その受光セル間の周期ピッチ(以
下、第1内挿倍用周期ピッチという。)52,54はM
系列用周期ピッチ51と同じである。第1内挿倍用周期
ピッチは電気角で360°であり、受光セルアレイA’
群401,B’群402の位相差を電気角で90°、も
しくは、270°となるようにするため、位相差を決め
る距離55をP/4とする。
Next, the first interpolating light receiving cell arrays A 'group 401 and B' group 402 will be described. The light receiving cell array A ′ group 401 and B ′ group 402 shown in FIG.
The light receiving cell arrays A and B are arranged on the inner peripheral side of the group A and the periodic pitch between the light receiving cells (hereinafter, referred to as a first interpolation double pitch) 52 and 54 are M.
This is the same as the sequence period pitch 51. The first interpolation double period pitch is 360 ° in electrical angle, and the light receiving cell array A ′
In order to make the phase difference between the group 401 and the B ′ group 402 90 ° or 270 ° in electrical angle, the distance 55 that determines the phase difference is P / 4.

【0049】続いて、第2内挿倍用の受光セルアレイ
A”群403、B”群404について説明する。図2で
示す受光セルアレイA”群403、B”群404は、M
系列用の受光セルアレイA群200,B群300と第1
内挿倍用の受光セルアレイA’群401,B’群402
の間に配置されている。
Next, the light receiving cell arrays A "403 and B" 404 for the second interpolation will be described. The light receiving cell arrays A "group 403 and B" group 404 shown in FIG.
Light receiving cell arrays A group 200 and B group 300
Light receiving cell arrays A ′ group 401 and B ′ group 402 for interpolation magnification
It is located between.

【0050】図3に図2の受光素子アレイを拡大したも
のを示す。図3では、受光セルアレイA”群403は、
受光セル701,719〜724までが図示されてお
り、また、受光セルアレイB”群404は、受光セル7
25〜730,748までがそれぞれ図示されている。
FIG. 3 shows an enlarged view of the light receiving element array of FIG. In FIG. 3, the light receiving cell array A ″ group 403
The light receiving cells 701, 719 to 724 are illustrated, and the light receiving cell array B ″ group 404
25 to 730 and 748 are respectively shown.

【0051】図3でも明らかなように、受光セルアレイ
A”群403,B”群404の2つの受光セル間の周期
ピッチ(以下、第2内挿倍用周期ピッチという。)57
は、M系列用の受光セルアレイA群200,B群300
のM系列用周期ピッチ51及び第1内挿倍用の受光セル
アレイA’群401,B’群402の第1内挿倍用周期
ピッチ52,54よりも小さい。
As is apparent from FIG. 3, the period pitch between the two light receiving cells of the light receiving cell array A "group 403 and B" group 404 (hereinafter, referred to as the second interpolation period pitch) 57.
Are the light receiving cell arrays A group 200 and B group 300 for the M series.
Is smaller than the M series cycle pitch 51 and the first interpolation cycle pitches 52 and 54 of the first interpolation light receiving cell arrays A 'group 401 and B' group 402.

【0052】この場合、所定規則に基づいて第2内挿倍
用周期ピッチを設定しており、この第2内挿倍用周期ピ
ッチは、受光セルアレイA’群401,B’群402の
第1内挿倍用周期ピッチに対して1/N(Nは2以上の
自然数)の長さの周期ピッチとし、かつ、受光セルアレ
イA’群401のスリットの個数に対してN倍個のスリ
ットを有するように配置されるものである。
In this case, the second interpolation cycle pitch is set based on a predetermined rule, and the second interpolation cycle pitch is set to the first of the light receiving cell arrays A ′ group 401 and B ′ group 402. The periodic pitch has a length of 1 / N (N is a natural number of 2 or more) with respect to the interpolating double pitch, and has N times the number of slits in the light receiving cell array A ′ group 401. Are arranged as follows.

【0053】なお、本実施形態ではN=4であるとして
説明している。つまり、受光セルアレイA”群403,
B”群404のスリット数はそれぞれ24個であり、ま
た、第1内挿倍用周期ピッチ52,54(=M系列周期
ピッチ51=P)に対して1/4の周期ピッチ、つま
り、図3で示す第2内挿倍用周期ピッチ57はP/4と
なる。第1内挿倍用周期ピッチ内に、4個の第2内挿倍
受光セルが含まれる。
In this embodiment, it is assumed that N = 4. That is, the light receiving cell array A "group 403,
The number of slits in the B ″ group 404 is 24, and the period pitch is 1 / of the first interpolation period pitches 52 and 54 (= M-sequence period pitch 51 = P). The second interpolation cycle pitch 57 indicated by 3 is P / 4, and four second interpolation light receiving cells are included in the first interpolation cycle pitch.

【0054】また、受光セルアレイA”群403,B”
群404の第2内挿倍用周期ピッチは電気角で360°
であり、受光セルアレイA”群403,B”群404の
位相差を電気角で90°、もしくは、270°となるよ
うにする。本実施形態では90゜とするため、図3の距
離58をP/16とする。
The light receiving cell array A "group 403, B"
The second interpolation cycle pitch of the group 404 is 360 ° in electrical angle.
The phase difference between the light receiving cell array A "group 403 and the B" group 404 is set to be 90 degrees or 270 degrees in electrical angle. In the present embodiment, since the angle is 90 °, the distance 58 in FIG. 3 is set to P / 16.

【0055】以下、本実施形態ではN=4であるとして
説明するが、このNは4に限定するものでなく、Nが
2、3、5・・・という値であっても良い。これらは、
要求される分解能に応じて設計時に適宜選択される値で
ある。これにより、図6で示すように、受光セルアレイ
A”群403,B”群404では、受光セルアレイA’
群401,B’群402の第1内挿倍用周期ピッチの1
/4の第2内挿倍用周期ピッチの検出信号が得られる。
In the following, this embodiment will be described on the assumption that N = 4. However, this N is not limited to 4, and N may be a value such as 2, 3, 5,. They are,
This is a value appropriately selected at the time of design according to the required resolution. As a result, as shown in FIG. 6, in the light receiving cell array A "group 403, B" group 404, the light receiving cell array A 'is formed.
1 of the period pitch for the first interpolation of the groups 401 and B ′ group 402
A detection signal of the second interpolation cycle pitch of / 4 is obtained.

【0056】なお、受光セルアレイA群200,B群3
00と受光セルアレイA’群401、B’群402との
位相差は、適当な位相差となるように配置されているも
のである。本実施形態では、図2,図3でも明らかなよ
うに受光セルアレイA’群401と受光セルアレイB群
300とが同位相となるように配置されるものとする。
Incidentally, the light receiving cell arrays A group 200, B group 3
00 and the light receiving cell array A ′ group 401 and B ′ group 402 are arranged so as to have an appropriate phase difference. In the present embodiment, as is apparent from FIGS. 2 and 3, the light receiving cell array A ′ group 401 and the light receiving cell array B group 300 are arranged so as to have the same phase.

【0057】このことから、検出用トラックのM系列ス
リット列および第1内挿倍スリット列の1周期ピッチが
電気角360゜に対応する周期信号とすると、B群と
A’群との位相差は、(0+α×360)゜に、B群
(A’群)とB’群との位相差は、(90+β×36
0)゜に、B群(A’群)とA群との位相差は、(18
0+γ×360)゜に、それぞれなる。ここに、α,
β,γは適当な任意の整数である。
From this, assuming that one cycle pitch of the M-sequence slit row and the first interpolation double slit row of the detection track is a periodic signal corresponding to an electrical angle of 360 °, the phase difference between the groups B and A ′ is determined. Is (0 + α × 360) ゜, and the phase difference between group B (group A ′) and group B ′ is (90 + β × 36)
0) ゜, the phase difference between group B (group A ′) and group A is (18)
0 + γ × 360) ゜. Where α,
β and γ are arbitrary arbitrary integers.

【0058】続いて、受光素子700から出力される検
出信号を処理する回路について説明する。図4に、本実
施形態の受光セルアレイのA群200,B群300,
A’群401,B’群402,A”群403,B”群4
04およびその周辺部品の回路構成図を示す。図4にお
いて、A群200,B群300,A’群401,B’群
402,A”群403,B”群404のカソード側に電
源(Vcc)が接続されており、逆バイアス接続となってい
る。
Next, a circuit for processing a detection signal output from the light receiving element 700 will be described. FIG. 4 shows a light receiving cell array A group 200, a B group 300,
A ′ group 401, B ′ group 402, A ″ group 403, B ″ group 4
FIG. 4 shows a circuit configuration diagram of the device 04 and its peripheral components. In FIG. 4, a power source (V cc ) is connected to the cathode side of the A group 200, the B group 300, the A ′ group 401, the B ′ group 402, the A ″ group 403, and the B ″ group 404. Has become.

【0059】M系列用の受光セルアレイA群200,B
群300のアノード側には、指定された電流電圧信号変
換用抵抗81〜88,91〜98が接続されており、電
流電圧信号変換用抵抗81〜88,91〜98の他端
は、グランド接地されている。また、各受光セルのアノ
ード側と電流電圧信号変換用抵抗81〜98間には、C
PU100にM系列検出信号を取込むために、コンパレ
ータ101〜108,111〜118が挿入されてい
る。M系列検出信号はコンパレータ101〜108,1
11〜118により波形整形された後に,CPU100
に取込まれる。
Light receiving cell array A group 200, B for M series
To the anode side of the group 300, designated current-voltage signal conversion resistors 81-88, 91-98 are connected, and the other ends of the current-voltage signal conversion resistors 81-88, 91-98 are grounded. Have been. Further, between the anode side of each light receiving cell and the current-voltage signal conversion resistors 81-98, C
In order to take in the M-sequence detection signal into the PU 100, comparators 101 to 108 and 111 to 118 are inserted. The M-sequence detection signal is output from comparators 101 to 108, 1
After the waveform is shaped by 11 to 118, the CPU 100
Is taken in.

【0060】また、第1内挿倍用の受光セルアレイA’
群401,B’群402のアノード側は、電流電圧変換
用抵抗120,121及びCPU100内のA/D変換
器(図示せず)に接続されている。電流電圧変換用抵抗
120,121の他端は、グランド接地されている。同
様に、第2内挿倍用の受光セルアレイA”群403,
B”群404のアノード側は、電流電圧変換用抵抗12
2,123及びCPU100内のA/D変換器(図示せ
ず)に接続されている。電流電圧変換用抵抗122,1
23の他端は、グランド接地されている。
Further, the light receiving cell array A 'for the first interpolation magnification is used.
The anode sides of the groups 401 and B ′ groups 402 are connected to the current / voltage conversion resistors 120 and 121 and the A / D converter (not shown) in the CPU 100. The other ends of the current-voltage conversion resistors 120 and 121 are grounded. Similarly, the second interpolating light receiving cell array A ″ group 403,
The anode side of the B ″ group 404 is connected to the current-voltage conversion resistor 12.
2, 123 and an A / D converter (not shown) in the CPU 100. Current-voltage conversion resistors 122, 1
The other end of 23 is grounded.

【0061】受光セルアレイA群200,B群300の
各受光セルからの検出信号は,電気的にそれぞれ独立し
ており、これら検出信号がCPU100へ出力される。
また、受光セルアレイA’群401,B’群402,
A”群403,B”群404の各受光セルは、それぞれ
電気的に並列に接続され、検出信号の総和がCPU10
0へ出力される。
The detection signals from the light receiving cells of the light receiving cell arrays A 200 and B 300 are electrically independent of each other, and these detection signals are output to the CPU 100.
Further, the light receiving cell arrays A 'group 401, B' group 402,
The light receiving cells of the A ″ group 403 and the B ″ group 404 are electrically connected in parallel, respectively, and the sum of the detection signals is
Output to 0.

【0062】M系列用の受光セルアレイA群200,B
群300では個々の受光セルから出力される検出信号が
それぞれCPU100に入力されるのに対し、第1内挿
倍用の受光セルアレイA’群401,B’群402およ
び第2内挿倍用の受光セルアレイA”群403,B”群
404では、個々の受光セルからの出力信号の総和が出
力される点で相違する。
Light receiving cell array A group 200, B for M series
In the group 300, the detection signals output from the individual light receiving cells are input to the CPU 100, respectively. The light receiving cell array A ″ group 403 and the B ″ group 404 are different in that the sum of output signals from the individual light receiving cells is output.

【0063】続いて光学式ロータリエンコーダの動作に
ついて説明する。図1に示すように、LED6からの照
射光は、スリット円板500のM系列スリット列、およ
び、交互に光を透過・遮光する第1,第2内挿倍スリッ
ト列を透過したのち、受光素子700に到達する。図5
は、LED6側からスリット円板500を介して受光素
子700側を眺めた場合の上面図である。図5のM系列
スリット列550の黒く示す領域は遮光領域であり、遮
光領域により照射光が遮られ、この領域に到達した光は
受光セルに到達することができない。また、遮光領域以
外の領域は透過領域であり、透過領域ではM系列受光セ
ルアレイの各受光セルへ照射光が到達する。図5に示す
ように、M系列スリット列550は、受光セルのM系列
用周期ピッチPと同じ周期ピッチで交互に光を透過及び
遮光する領域を有している。
Next, the operation of the optical rotary encoder will be described. As shown in FIG. 1, the irradiation light from the LED 6 is transmitted through the M-sequence slit array of the slit disk 500 and the first and second interpolation double slit arrays for transmitting and blocking light alternately. The device 700 is reached. FIG.
Is a top view when the light receiving element 700 side is viewed from the LED 6 side via the slit disk 500. FIG. The black area of the M-sequence slit row 550 in FIG. 5 is a light-blocking area, and irradiation light is blocked by the light-blocking area, and light that reaches this area cannot reach the light receiving cells. The area other than the light-shielding area is a transmission area. In the transmission area, irradiation light reaches each light receiving cell of the M-sequence light receiving cell array. As shown in FIG. 5, the M-sequence slit array 550 has regions that alternately transmit and block light at the same pitch as the M-sequence periodic pitch P of the light receiving cells.

【0064】同様に、図5の第1内挿倍スリット列90
0および第2内挿倍スリット列1000の黒く示す領域
は、遮光領域であり、遮光領域により照射光が遮られ、
また、遮光領域以外の領域は透過領域であり、透過領域
では第1,第2内挿倍受光セルアレイの各受光セルへ照
射光が到達する。図5に示すように、第1内挿倍スリッ
ト列900は、受光セルの第1内挿倍用周期ピッチと同
じ周期ピッチPで交互に光を透過及び遮光する領域を有
し、また、第2内挿倍スリット列1000は、受光セル
の第2内挿倍用周期ピッチと同じ周期ピッチP/4で交
互に光を透過及び遮光する領域を有する。
Similarly, the first interpolated double slit row 90 shown in FIG.
The black areas of the 0 and second interpolation double slit rows 1000 are light-blocking areas, and the irradiation light is blocked by the light-blocking areas.
The area other than the light-shielding area is a transmission area. In the transmission area, irradiation light reaches each light receiving cell of the first and second interpolated light receiving cell arrays. As shown in FIG. 5, the first interpolating double slit row 900 has regions that alternately transmit and block light at the same periodic pitch P as the first interpolating periodic pitch of the light receiving cells. The two-interpolation double slit row 1000 has regions that alternately transmit and block light at the same cycle pitch P / 4 as the second interpolating cycle pitch of the light receiving cells.

【0065】なお、本実施形態では、スリット列のスリ
ットの幅と受光セルの幅は同じであるものとして図示し
ているが、スリットの幅と受光セルの幅は同じである必
要はなく、スリット幅よりも受光セル幅が大きくても、
また、小さくてもよい。これらは適宜設計が可能であ
る。要するに周期ピッチが同一値であれば良い。
In this embodiment, the width of the slit in the slit row and the width of the light receiving cell are shown as being the same, but the width of the slit and the width of the light receiving cell do not need to be the same. Even if the light receiving cell width is larger than the width,
Also, it may be small. These can be appropriately designed. In short, it is only necessary that the periodic pitches have the same value.

【0066】受光素子700は、到達した照射光の光量
に比例して光電流信号を出力する。M系列スリット列5
50の透過領域を透過した照射光を受光して、受光素子
700の受光セルアレイA群200,B群300が出力
する光電流信号は、図4で示す電流電圧変換用抵抗81
〜88,91〜98でI/V変換されて電圧のM系列検
出信号に変換され、コンパレータ101〜108,11
1〜118を介して波形整形されたのちに、CPU10
0に取り込まれる。
The light receiving element 700 outputs a photocurrent signal in proportion to the amount of the illuminating light that has arrived. M series slit row 5
The photocurrent signal output from the light receiving cell arrays A 200 and B 300 of the light receiving element 700 after receiving the irradiation light transmitted through the transmission region 50 is a current-voltage conversion resistor 81 shown in FIG.
8888, 919898, and I / V converted to be converted into a voltage M-sequence detection signal.
After the waveforms are shaped through 1-118, the CPU 10
It is taken into 0.

【0067】また、第1内挿倍スリット列900の透過
領域を透過した照射光を受光して、受光素子700の受
光セルアレイA’群401,B’群402が出力する光
電流信号は、図4で示すように電流電圧変換用抵抗12
0,121でI/V変換されて電圧の第1内挿倍検出信
号に変換され、CPU100が内蔵する図示しないA/
D変換器によりアナログ信号からディジタル信号に変換
された上でCPU100に取り込まれる。
The photocurrent signals output from the light receiving cell arrays A ′ group 401 and B ′ group 402 of the light receiving element 700 after receiving the irradiation light transmitted through the transmission area of the first interpolation slit row 900 are shown in FIG. As shown in FIG.
At 0, 121, the signal is converted into a first interpolation multiplication detection signal of a voltage, and the A / not-shown A /
After being converted from an analog signal to a digital signal by the D converter, it is taken into the CPU 100.

【0068】同様に、第2内挿倍スリット列1000の
透過領域を透過した照射光を受光して、受光素子7の受
光セルアレイA”群403,B”群404が出力する光
電流信号は、図4で示すように電流電圧変換用抵抗12
3,124でI/V変換されて電圧の第2内挿倍検出信
号に変換され、CPU100が内蔵する図示しないA/
D変換器によりアナログ信号からディジタル信号に変換
された上でCPU100に取り込まれる。
Similarly, the photocurrent signal output from the light receiving cell arrays A "403 and B" 404 of the light receiving element 7 after receiving the irradiation light transmitted through the transmission area of the second interpolation double slit row 1000 is As shown in FIG.
3, 124, the signal is converted into a second interpolated double detection signal of the voltage, and an A /
After being converted from an analog signal to a digital signal by the D converter, it is taken into the CPU 100.

【0069】図6は、本発明の実施形態の光学式ロータ
リエンコーダのCPUに取り込まれる前のアナログ電圧
信号である。例えば、図6に示すように、M系列用の受
光セルアレイA群200の受光セル21からのM系列検
出信号130、M系列用の受光セルアレイB群300の
受光セル31からのM系列検出信号131、第1内挿倍
用の受光セルアレイA’群401,B’群402からの
第1内挿倍検出信号132,133及び第2内挿倍用の
受光セルアレイA”群403,B”群404からの第2
内挿倍検出信号134,135がそれぞれ発生する。
FIG. 6 shows an analog voltage signal before being taken into the CPU of the optical rotary encoder according to the embodiment of the present invention. For example, as shown in FIG. 6, an M-sequence detection signal 130 from the light-receiving cell 21 of the M-sequence light-receiving cell array A group 200 and an M-sequence detection signal 131 from the light-receiving cell 31 of the M-sequence light receiving cell array B group 300. , The first interpolation detection signals 132 and 133 from the light-receiving cell arrays A 'group 401 and B' group 402 for the first interpolation, and the light-receiving cell array A "group 403 and B" group 404 for the second interpolation. Second from
Interpolation double detection signals 134 and 135 are generated, respectively.

【0070】図6の縦軸は、各受光セルからの光電流信
号を電圧信号に変換したものを示し、横軸はスリット円
板500の絶対角度を示す。なお、第1内挿倍検出信号
132,133、および、第2内挿倍検出信号134,
135は、オフセット電圧が加算されている。
The vertical axis in FIG. 6 shows a signal obtained by converting a photocurrent signal from each light receiving cell into a voltage signal, and the horizontal axis shows an absolute angle of the slit disk 500. It should be noted that the first interpolation double detection signals 132 and 133 and the second interpolation double detection signal 134,
At 135, the offset voltage is added.

【0071】続いて、取り込んだ信号を用いてCPU1
00が絶対角度を検出する際の絶対角度の検出原理につ
いて説明する。例えば、図5で示すM系列用の受光セル
アレイB群300のように各受光セル毎の受光・遮光が
明瞭な場合は各受光セル毎の検出が明確になされるが、
図5で示すM系列用の受光セルアレイA群200の受光
セルのように、スリット円板500のM系列スリット列
550にて受光セルの一部の領域(例えば図5の受光セ
ル24,25など)が遮光している場合、受光セルアレ
イA群200の受光セル21〜28からの信号は、遮光
状態であるか、もしくは、透過状態であるかを判断する
ことが困難となり、正確な角度情報を得ることが困難と
なる。
Subsequently, the CPU 1
The principle of detecting the absolute angle when 00 detects the absolute angle will be described. For example, when the light receiving / shielding of each light receiving cell is clear as in the light receiving cell array B group 300 for M series shown in FIG. 5, the detection of each light receiving cell is clearly performed.
Like the light receiving cells of the light receiving cell array A group 200 for M series shown in FIG. 5, a partial area of the light receiving cells (for example, the light receiving cells 24 and 25 in FIG. ) Is light-shielded, the signals from the light-receiving cells 21 to 28 of the light-receiving cell array A group 200 are difficult to determine whether the light-shielded state or the light-transmitted state is present. It is difficult to obtain.

【0072】そこで、受光セルアレイB群300では完
全に透過(受光セル34など)又は遮光(受光セル3
3,35など)の状態となっている点に着目し、受光セ
ルアレイA群200からの出力信号でなく、受光セルア
レイB群300からの出力信号を用いて、正しいM系列
信号を得ることとなる。
Therefore, the light receiving cell array B group 300 completely transmits (light receiving cell 34 and the like) or shields light (light receiving cell 3
(3, 35, etc.), a correct M-sequence signal is obtained using not the output signal from the light receiving cell array A group 200 but the output signal from the light receiving cell array B group 300. .

【0073】例えば、図6の812の角度における検出
信号では、受光セルアレイA群200の図示していない
受光セル21の検出信号130は、M系列信号が立ち上
がっている途中であり、High又はLow信号を判断
するためには、不安定な状態であることがわかる。しか
しながら、同じ角度812でも受光セルアレイB群の図
示していない受光セル31の検出信号131は完全にH
igh側であるために、M系列検出信号を正しく検出で
きる。
For example, in the detection signal at the angle 812 in FIG. 6, the detection signal 130 of the light-receiving cell 21 (not shown) of the light-receiving cell array A group 200 is in the middle of the rising of the M-sequence signal, and is high or low. Is determined to be unstable. However, even at the same angle 812, the detection signal 131 of the light receiving cells 31 (not shown) of the light receiving cell array B group is completely H.
Since it is on the high side, the M-sequence detection signal can be correctly detected.

【0074】纏めると、間隔809に含まれる角度の場
合にはCPU100が受光セルアレイA群200のM系
列信号を選択するようにする。この選択を行う判断手法
として、例えば、角度811における場合の第1内挿倍
用の受光セルアレイA’群401の出力信号がマイナス
側、すなわち、オフセット成分よりもLow側にある場
合には、受光セルアレイA群200のM系列検出信号を
選択する。
In summary, when the angle is included in the interval 809, the CPU 100 selects the M-sequence signal of the light receiving cell array A group 200. As a determination method for making this selection, for example, when the output signal of the first interpolation light receiving cell array A ′ group 401 at the angle 811 is on the minus side, that is, on the lower side than the offset component, The M-sequence detection signal of the cell array A group 200 is selected.

【0075】同様に、間隔810に含まれる角度の場合
にはCPU100が受光セルアレイB群300のM系列
信号を選択するようにする。この選択を行う判断手法と
して、例えば、角度812における場合の第1内挿倍用
の受光セルアレイA’群401の出力信号がプラス側、
すなわち、オフセット成分よりもHigh側にある場合
に受光セルアレイB群300のM系列検出信号を選択す
る。
Similarly, when the angle is included in the interval 810, the CPU 100 selects the M-sequence signal of the light receiving cell array B group 300. As a determination method for making this selection, for example, the output signal of the first interpolation light receiving cell array A ′ group 401 at the angle 812 is set to the plus side,
That is, when the offset component is on the High side, the M-sequence detection signal of the light receiving cell array B group 300 is selected.

【0076】そして、このようにして得られた受光セル
アレイA群200,B群300の正しいM系列検出信号
を、例えば、CPU100が角度情報に変換する。これ
によりM系列信号は絶対値角度情報に変換される。ここ
で、M系列検出信号によって得られた8ビット分の分解
能を上位8ビットと呼ぶ。
Then, the CPU 100 converts the correct M-sequence detection signals of the light receiving cell arrays A 200 and B 300 obtained as described above into angle information, for example. Thereby, the M-sequence signal is converted into absolute value angle information. Here, the resolution of 8 bits obtained by the M-sequence detection signal is called upper 8 bits.

【0077】更に、高分解能とするために、第1内挿倍
信号と同期して得られた第2内挿倍信号をさらに電気的
に内挿倍することにより、M系列で得られた8ビットの
分解能を超える分解能を実現することが可能となる。こ
こで、第2内挿倍によって得られたXビット分の分解能
を下位Xビットと呼ぶ。この上位8ビットの分解能と下
位Xビットの分解能を組合せた分解能、すなわち8+X
ビット分の分解能を光学式ロータリエンコーダの分解能
と呼ぶ。
Further, in order to obtain a high resolution, the second interpolated multiplication signal obtained in synchronization with the first interpolated multiplication signal is further electrically interpolated and multiplied to obtain the M series. It is possible to realize a resolution exceeding the bit resolution. Here, the resolution of X bits obtained by the second interpolation is referred to as lower X bits. The resolution obtained by combining the resolution of the upper 8 bits and the resolution of the lower X bits, that is, 8 + X
The resolution of bits is called the resolution of the optical rotary encoder.

【0078】しかしながら、下位の第2内挿倍信号は、
M系列信号の1周期ピッチ内に4周期ピッチ分の内挿倍
情報を持つために、何番目の内挿倍信号かを判断するこ
とが困難となる。例えば、タイミング812において角
度情報を得ようとした場合、3番目の第2内挿倍信号8
07を内挿倍するのであるが、1番目第2内挿倍信号8
05〜4番目第2内挿倍信号808の中のどの第2内挿
倍信号を内挿倍したのかを判断することができない。そ
こで、第1内挿倍信号を電気的に内挿倍することによ
り、1番目〜4番目第2内挿倍信号805,806,8
07,808を選定することが可能となる。
However, the lower second interpolation signal is
Since one cycle pitch of the M-sequence signal has interpolation multiplication information for four cycle pitches, it is difficult to determine the number of the interpolation multiplication signal. For example, when the angle information is to be obtained at the timing 812, the third second interpolated signal 8
07 is interpolated and multiplied by the first second interpolated double signal 8
It is not possible to determine which of the 05-fourth second interpolated signals 808 has been interpolated and multiplied. Thus, the first to fourth second interpolated signals 805, 806, 8 are multiplied by electrically interpolating the first interpolated multiplied signal.
07,808 can be selected.

【0079】例えば、本実施形態の場合は、第1内挿倍
検出信号132がLow,133がHighならば1番
目第2内挿倍信号805に、第1内挿倍検出信号13
2,133がともにLowならば2番目第2内挿倍信号
806に、第1内挿倍検出信号132がHigh,13
3がLowならば3番目第2内挿倍検出信号807に、
第1内挿倍信号132,133がともにHighの場合
が4番目第2内挿倍検出信号808に対応しているた
め、どの第2内挿倍検出信号を内挿倍したかの判断を行
うことができる。
For example, in the case of this embodiment, if the first interpolation detection signal 132 is Low and 133 is High, the first interpolation detection signal 13
2 and 133 are both Low, the second interpolation signal 806 becomes the second interpolation signal 806, and the first interpolation detection signal 132 becomes High, 13
If 3 is Low, the third second interpolation double detection signal 807 becomes:
Since the case where both the first interpolation multiplication signals 132 and 133 are High corresponds to the fourth second interpolation multiplication detection signal 808, it is determined which of the second interpolation multiplication detection signals has been interpolated. be able to.

【0080】1番目〜4番目第2内挿倍信号の選定を可
能とするため、第1内挿倍信号は、最低2ビット分だけ
内挿倍できるようにすればよい。ここで、例えば、第1
内挿倍信号によって得られた2ビットの分解能を中位2
ビットと呼ぶ。これにより、M系列で得られた分解能8
ビットに、中位2ビット及び下位のXビットをつなぎ合
わせることにより、(8+2+X)ビットの分解能を有
する光学式ロータリエンコーダが実現可能である。
In order to enable selection of the first to fourth second interpolated signals, the first interpolated signal may be interpolated by at least 2 bits. Here, for example, the first
The 2-bit resolution obtained by the interpolated signal is
Called bits. Thereby, the resolution 8 obtained in the M sequence
By connecting the middle 2 bits and the lower X bits to the bits, an optical rotary encoder having a resolution of (8 + 2 + X) bits can be realized.

【0081】本実施形態の光学式ロータリエンコーダで
は、その形状を変化させる必要がなく、高分解能を実現
することが可能となる。また、高性能なA/D変換器な
ども不要となるため、コストダウンとなる。
In the optical rotary encoder according to this embodiment, it is not necessary to change the shape, and high resolution can be realized. In addition, since a high-performance A / D converter is not required, the cost is reduced.

【0082】以上本実施形態では光学式ロータリエンコ
ーダについて説明した。しかしながら、本発明は光学式
ロータリエンコーダに限定するものではなく、電気角を
検出するようにした光学式リニアエンコーダにも適用で
きる。光学式ロータリエンコーダがスリット円板を回転
させるのに対し、光学式リニアエンコーダは発光素子と
受光素子を一体に取り付けた検出部を移動させる点で相
違するものの下位信号は電気角θを用いるなどその原理
は同じである。本発明を適用した光学式リニアエンコー
ダでも高分解能化を実現できる。
In this embodiment, the optical rotary encoder has been described. However, the present invention is not limited to the optical rotary encoder, but can be applied to an optical linear encoder that detects an electrical angle. While the optical rotary encoder rotates the slit disk, the optical linear encoder is different in that it moves the detection unit with the light emitting element and light receiving element integrated, but the lower signal uses the electrical angle θ. The principle is the same. Higher resolution can be realized even with an optical linear encoder to which the present invention is applied.

【0083】[0083]

【発明の効果】本発明によれば、大型化・コスト増大を
回避するとともに、高精度・高分解能の検出を実現する
光学式絶対値エンコーダを提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide an optical absolute value encoder that realizes high-precision and high-resolution detection while avoiding an increase in size and cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態の光学式ロータリエンコーダ
の構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of an optical rotary encoder according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施形態の光学式ロータリエンコーダ
の受光素子の構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram of a light receiving element of the optical rotary encoder according to the embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施形態の光学式ロータリエンコーダ
の受光素子の拡大構成図である。
FIG. 3 is an enlarged configuration diagram of a light receiving element of the optical rotary encoder according to the embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施形態の光学式ロータリエンコーダ
の受光セルアレイA群,B群,A’群,B’群,A”
群,B”群およびその周辺部品の回路構成図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a light receiving cell array A, B, A ′, B ′, and A ″ of the optical rotary encoder according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a circuit configuration diagram of a group, a B ″ group and peripheral components thereof.

【図5】本発明の実施形態の光学式ロータリエンコーダ
のLED側からスリット円板を介して受光素子側を眺め
た場合の上面図である。
FIG. 5 is a top view when the light receiving element side is viewed from the LED side of the optical rotary encoder according to the embodiment of the present invention via a slit disk.

【図6】本発明の実施形態の光学式ロータリエンコーダ
のCPUに取り込まれる前のアナログ電圧信号である。
FIG. 6 is an analog voltage signal before being taken into the CPU of the optical rotary encoder according to the embodiment of the present invention.

【図7】従来の光学式ロータリエンコーダの構成図であ
る。
FIG. 7 is a configuration diagram of a conventional optical rotary encoder.

【図8】従来の光学式ロータリエンコーダの受光素子の
構成図である。
FIG. 8 is a configuration diagram of a light receiving element of a conventional optical rotary encoder.

【図9】従来の光学式ロータリエンコーダの受光セルア
レイA群,B群,A’群,B’群およびその周辺部品の
回路構成図である。
FIG. 9 is a circuit configuration diagram of a light receiving cell array A group, a B group, an A ′ group, a B ′ group of a conventional optical rotary encoder and peripheral components thereof.

【図10】従来の光学式ロータリエンコーダのLED側
からスリット円板を介して受光素子側を眺めた場合の上
面図である。
FIG. 10 is a top view when a light receiving element side is viewed from a LED side of a conventional optical rotary encoder via a slit disk.

【図11】従来の光学式ロータリエンコーダのCPUに
取り込まれる前のアナログ電圧信号である。
FIG. 11 shows an analog voltage signal before being taken into a CPU of a conventional optical rotary encoder.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 エンコーダケース 2 ベアリング 3 ベアリング 4 中空軸 500 スリット円板 500a 検出用トラック 6 LED 700 受光素子 8 プリント基板 200 受光セルアレイA群 300 受光セルアレイB群 401 受光セルアレイA’
群 402 受光セルアレイB’
群 403 受光セルアレイA”
群 404 受光セルアレイB”
群 21〜28 受光セル 31〜38 受光セル 61〜66 受光セル 67〜72 受光セル 701、719〜724 受光セル 725〜730,748 受光セル 51 M系列用周期ピッチ
P 52,54 第1内挿倍用周期ピ
ッチP 55 距離P/4 56 距離P/2 57 距離P/4 58 距離P/16 81〜88,91〜98 電流電圧変換用抵抗 120,121,122,123 電流電圧変換用抵抗 101〜108 コンパレータ 111〜118 コンパレータ 100 CPU 550 M系列スリット列 900 第1内挿倍スリット
列 1000 第2内挿倍スリット
列 130 M系列検出信号 131 M系列検出信号 132 第1内挿倍検出信号 133 第1内挿倍検出信号 134 第2内挿倍検出信号 135 第2内挿倍検出信号 805〜810 角度間隔 811,812 角度
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Encoder case 2 Bearing 3 Bearing 4 Hollow shaft 500 Slit disk 500a Detection track 6 LED 700 Light receiving element 8 Printed circuit board 200 Light receiving cell array A group 300 Light receiving cell array B group 401 Light receiving cell array A '
Group 402 light receiving cell array B '
Group 403 light receiving cell array A "
Group 404 Photocell array B "
Groups 21 to 28 light receiving cells 31 to 38 light receiving cells 61 to 66 light receiving cells 67 to 72 light receiving cells 701, 719 to 724 light receiving cells 725 to 730, 748 light receiving cells 51 M cycle pitch P 52, 54 1st interpolation Period pitch P 55 Distance P / 4 56 Distance P / 2 57 Distance P / 4 58 Distance P / 16 81-88, 91-98 Current-voltage conversion resistors 120, 121, 122, 123 Current-voltage conversion resistors 101- 108 Comparator 111-118 Comparator 100 CPU 550 M-sequence slit array 900 First interpolated double slit array 1000 Second interpolated double slit array 130 M-sequence detection signal 131 M-sequence detection signal 132 First interpolated multiplication detection signal 133 First Interpolation double detection signal 134 Second interpolation double detection signal 135 Second interpolation double detection signal 805-810 square Interval 811 and 812 angle

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長坂 泰光 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 Fターム(参考) 2F077 AA25 NN02 NN23 NN30 PP19 QQ10 QQ15 RR03 RR07 RR17 RR23 RR27 RR29 TT32 TT35 TT43 2F103 BA37 CA02 DA06 EA12 EB06 EB15 EB16 EB33 ED07 FA07 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing from the front page (72) Inventor Yasumitsu Nagasaka 1-1-1, Tanabe-Nitta, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa F-term in Fuji Electric Co., Ltd. (Reference) 2F077 AA25 NN02 NN23 NN30 PP19 QQ10 QQ15 RR03 RR07 RR17 RR23 RR27 RR29 TT32 TT35 TT43 2F103 BA37 CA02 DA06 EA12 EB06 EB15 EB16 EB33 ED07 FA07

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】発光素子と、 前記発光素子と対向する位置に配置されて前記発光素子
からの照射光を受光する受光素子と、 前記発光素子からの照射光を透過する複数のスリットを
配置して透過と遮光とを行うようにしたスリット列を複
数列備える検出用トラックを有するスリット板と、 を備える光学式絶対値エンコーダであって、 前記検出用トラックのスリット列は、 M系列の規定に基づいて照射光を透過または遮光するM
系列スリット列と、 予め定められた周期ピッチで交互に光を透過または遮光
する第1内挿倍スリット列と、 前記第1内挿倍スリット列の周期ピッチに対して1/N
(Nは2以上の自然数)の長さの周期ピッチおよび前記
第1内挿倍スリット列のスリットの個数に対してN倍個
のスリットを有し、交互に光を透過または遮光する第2
内挿倍スリット列と、 からなり、かつ、 前記受光素子は、 前記M系列スリット列と対向する位置に配置され、前記
M系列スリット列と同じ周期ピッチで配置された複数個
の受光セルを有するA群,B群のM系列用の受光セルア
レイと、 前記第1内挿倍スリット列と対向する位置に配置され、
前記第1内挿倍スリット列と同じ周期ピッチで配置され
た複数個の受光セルを有するA’群,B’群の第1内挿
倍用の受光セルアレイと、 前記第2内挿倍スリット列と対向する位置に配置され、
前記第2内挿倍スリット列と同じ周期ピッチで配置され
た複数個の受光セルを有するA”群,B群”の第2内挿
倍用の受光セルアレイと、 を備え、 A群,B群,A’群,B’群,A”群およびB群”の受
光セルアレイから出力された検出信号を組合せることで
絶対位置情報を得ることを特徴とする光学式絶対値エン
コーダ。
A light-emitting element, a light-receiving element disposed at a position facing the light-emitting element to receive irradiation light from the light-emitting element, and a plurality of slits transmitting the irradiation light from the light-emitting element. And a slit plate having a detection track provided with a plurality of slit rows configured to perform transmission and light blocking by using an optical absolute value encoder, wherein the slit row of the detection track is defined by an M sequence. M that transmits or blocks irradiation light based on
A series slit row, a first interpolating double slit row that transmits or blocks light alternately at a predetermined periodic pitch, and 1 / N with respect to the periodic pitch of the first interpolating double slit row.
(N is a natural number of 2 or more) having a periodic pitch of length and N times the number of slits of the first interpolated double slit row, and alternately transmitting or blocking light.
And an interpolating double slit row, and the light receiving element is arranged at a position facing the M series slit row, and has a plurality of light receiving cells arranged at the same periodic pitch as the M series slit row. A light receiving cell array for the M series of the A group and the B group, which is arranged at a position facing the first interpolation double slit row;
A light receiving cell array for the first interpolation of A 'group and B' group having a plurality of light receiving cells arranged at the same periodic pitch as the first interpolation double slit row; and the second interpolation double slit row Is arranged at a position facing the
A light receiving cell array for a second interpolation of a group “A” and a group B ”having a plurality of light receiving cells arranged at the same periodic pitch as the second interpolation slit row; , A ′ group, B ′ group, A ″ group, and B group ″ by combining the detection signals output from the light receiving cell arrays to obtain absolute position information.
【請求項2】請求項1に記載の光学式絶対値エンコーダ
において、 前記受光素子のA群,B群のM系列用の受光セルアレイ
は、前記検出用トラックのM系列スリット列の1のスリ
ットを透過する照射光をA群,B群でともに検出するよ
うにA群,B群を上下2段とし、 かつ、 これらA群,B群のM系列用の受光セルアレイから出力
される光電流信号がそれぞれ異なる位相を有するように
A群,B群を配置することを特徴とする光学式絶対値エ
ンコーダ。
2. The optical absolute value encoder according to claim 1, wherein the light receiving cell array for M series of the A group and the B group of the light receiving elements includes one slit of the M series slit row of the detection track. The A and B groups are divided into two upper and lower stages so that the transmitted irradiation light is detected by both the A and B groups, and the photocurrent signal output from the light receiving cell array for the M series of the A and B groups is An optical absolute value encoder, wherein a group A and a group B are arranged so as to have different phases.
【請求項3】請求項1または請求項2に記載の光学式絶
対値エンコーダにおいて、 前記第1内挿倍スリット列の予め定められた周期ピッチ
は、前記M系列スリット列の周期ピッチと同一値とする
ことを特徴とする光学式絶対値エンコーダ。
3. The optical absolute value encoder according to claim 1, wherein a predetermined cycle pitch of the first interpolation double slit row is the same as a cycle pitch of the M series slit row. An optical absolute encoder.
【請求項4】請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の
光学式絶対値エンコーダにおいて、 前記スリット板は、検出用トラックが略直線状に配置さ
れる略長方形状のスリット板であって、 固定されたスリット板に沿って発光素子および受光素子
が対向しながらともに直線方向に移動して直線方向の絶
対値の変移量を検出するリニアエンコーダとしたことを
特徴とする光学式絶対値エンコーダ。
4. The optical absolute value encoder according to claim 1, wherein said slit plate is a substantially rectangular slit plate on which detection tracks are arranged substantially linearly. A light-emitting element and a light-receiving element are opposed to each other along a fixed slit plate, and move in a linear direction while detecting a displacement of an absolute value in the linear direction. Value encoder.
【請求項5】請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の
光学式絶対値エンコーダにおいて、 前記スリット板は、検出用トラックが略円状に配置され
る円板状のスリット板であって、 スリット板を挟んで対向して配置される前記発光素子お
よび受光素子により、回動するスリット板の回動方向の
絶対値の変移量を検出するロータリエンコーダとしたこ
とを特徴とする光学式絶対値エンコーダ。
5. The optical absolute value encoder according to claim 1, wherein said slit plate is a disk-shaped slit plate on which detection tracks are arranged in a substantially circular shape. Wherein the light emitting element and the light receiving element arranged opposite to each other with the slit plate interposed therebetween are used as a rotary encoder for detecting a shift amount of an absolute value in a rotation direction of the rotating slit plate. Expression absolute value encoder.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2003279384A (en) * 2002-03-27 2003-10-02 Fuji Electric Co Ltd Optical absolute-value encoder and moving device
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JP2011149715A (en) * 2010-01-19 2011-08-04 Nikon Corp Encoder device
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