JP2569120B2 - 光学式エンコーダ - Google Patents
光学式エンコーダInfo
- Publication number
- JP2569120B2 JP2569120B2 JP63111839A JP11183988A JP2569120B2 JP 2569120 B2 JP2569120 B2 JP 2569120B2 JP 63111839 A JP63111839 A JP 63111839A JP 11183988 A JP11183988 A JP 11183988A JP 2569120 B2 JP2569120 B2 JP 2569120B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- signal
- output
- lighting
- optical encoder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明はNC工作機械等のテーブルやモータの位置デー
タを算出する光学式エンコーダに係り、特に位置データ
を高精度に算出できる光学式エンコーダに関する。
タを算出する光学式エンコーダに係り、特に位置データ
を高精度に算出できる光学式エンコーダに関する。
＜従来技術＞ 光学式エンコーダは、発光素子から発せられた光出力
を、発光素子に対向して配置された受光素子により検出
し、その光出力レベルに応じてモータの回転角度等を表
す位置データを算出している。発光素子と受光素子の間
には、固定スリット板と回転スリット板が設けられてお
り、回転スリット板を回転した場合受光素子に入射され
る光は、該回転スリットと固定スリットの重なり具合に
よりその入射光量を制限され、一定の周期で可変され
る。
を、発光素子に対向して配置された受光素子により検出
し、その光出力レベルに応じてモータの回転角度等を表
す位置データを算出している。発光素子と受光素子の間
には、固定スリット板と回転スリット板が設けられてお
り、回転スリット板を回転した場合受光素子に入射され
る光は、該回転スリットと固定スリットの重なり具合に
よりその入射光量を制限され、一定の周期で可変され
る。
第５図は受光素子により検出される光出力を表す特性
図である。
図である。
光出力は、回転板上に隣接して設けられたスリット間
を１周期とする正弦波信号として検出される。図中の矢
印↑は、位置データ算出の際、光出力を参照するタイミ
ングを示す。また、矢印は、光出力が最小となるタイ
ミングを示す。
を１周期とする正弦波信号として検出される。図中の矢
印↑は、位置データ算出の際、光出力を参照するタイミ
ングを示す。また、矢印は、光出力が最小となるタイ
ミングを示す。
位置データ、例えば回転角度θは、上記タイミングに
おいて正弦波信号と共に正弦波信号から90゜位相の遅れ
た余弦波信号（図示せず）の光出力が参照され、両者の
光出力に基づいて下記の計算式（101）により算出され
る。
おいて正弦波信号と共に正弦波信号から90゜位相の遅れ
た余弦波信号（図示せず）の光出力が参照され、両者の
光出力に基づいて下記の計算式（101）により算出され
る。
＜発明が解決しようとする課題＞ ところが、温度変化あるいは経年変化等により、本来
光出力を検出する筈のない発光素子消灯時にも電流（暗
電流という）が受光素子を流れてしまい、見掛け上光出
力が検出されてしまったり、また、検出された微弱な光
出力を増幅する目的で設けられた増幅器自身のオフセッ
ト電圧が、上記と同様に温度変化あるいは経年変化等に
より変化し、発光素子消灯時にもかかわらず消灯信号が
ゼロとはならなかった。
光出力を検出する筈のない発光素子消灯時にも電流（暗
電流という）が受光素子を流れてしまい、見掛け上光出
力が検出されてしまったり、また、検出された微弱な光
出力を増幅する目的で設けられた増幅器自身のオフセッ
ト電圧が、上記と同様に温度変化あるいは経年変化等に
より変化し、発光素子消灯時にもかかわらず消灯信号が
ゼロとはならなかった。
このため、位置データは、消灯信号に応じて誤差を生
じ、不正確な位置データのまま算出されるという重大な
問題があった。
じ、不正確な位置データのまま算出されるという重大な
問題があった。
以上から本発明の目的は、誤差を生じる原因となる消
灯信号を点灯信号から除去でき、位置データを高精度に
算出できる光学式エンコーダを提供することである。
灯信号を点灯信号から除去でき、位置データを高精度に
算出できる光学式エンコーダを提供することである。
＜課題を解決するための手段＞ 第１図は本発明の一実施例を示す光学式エンコーダの
要部ブロック図である。
要部ブロック図である。
１は発光素子となる発光ダイオード（LED）、２は発
光制御部、３は点灯信号検出部と消灯信号検出部を兼ね
る光出力検出部、4a,4bは受光素子、５はアナログ増幅
器、６は消灯信号記憶部となるサンプル＆ホールド回
路、７は減算回路、８はA/Dコンバータである。
光制御部、３は点灯信号検出部と消灯信号検出部を兼ね
る光出力検出部、4a,4bは受光素子、５はアナログ増幅
器、６は消灯信号記憶部となるサンプル＆ホールド回
路、７は減算回路、８はA/Dコンバータである。
＜作用＞ 発光制御部２が発光ダイオード１の点灯，消灯を所定
のタイミングでコントロールし、光出力検出部３により
発光ダイオード１が消灯された時の信号が検出され、光
出力検出部３で検出された消灯信号がサンプル＆ホール
ド回路６に記憶され、減算回路７がサンプル＆ホールド
回路６に記憶された消灯信号を発光ダイオード１点灯時
に検出される点灯信号から減算する。
のタイミングでコントロールし、光出力検出部３により
発光ダイオード１が消灯された時の信号が検出され、光
出力検出部３で検出された消灯信号がサンプル＆ホール
ド回路６に記憶され、減算回路７がサンプル＆ホールド
回路６に記憶された消灯信号を発光ダイオード１点灯時
に検出される点灯信号から減算する。
＜実施例＞ 第１図は本発明の一実施例を示す光学式エンコーダの
要部ブロック図である。なお、本実施例の減算は、アナ
ログデータである点灯信号と消灯信号とを用いて行われ
る。
要部ブロック図である。なお、本実施例の減算は、アナ
ログデータである点灯信号と消灯信号とを用いて行われ
る。
図において、１は発光素子となる発光ダイオード（LE
D）、２は発光制御部であり、発光ダイオード１の点
灯，消灯を所定のタイミングでコントロールする。例え
ば点灯は第５図に示した矢印↑のタイミングで行われ、
消灯は矢印↑の間の矢印のタイミングで行われる。ま
た、発光制御部２は、消灯時の消灯信号を後述するサン
プル＆ホールド回路６に記憶させ、点灯時の点灯信号か
ら記憶された消灯信号を後述する減算回路７をして減算
させる。
D）、２は発光制御部であり、発光ダイオード１の点
灯，消灯を所定のタイミングでコントロールする。例え
ば点灯は第５図に示した矢印↑のタイミングで行われ、
消灯は矢印↑の間の矢印のタイミングで行われる。ま
た、発光制御部２は、消灯時の消灯信号を後述するサン
プル＆ホールド回路６に記憶させ、点灯時の点灯信号か
ら記憶された消灯信号を後述する減算回路７をして減算
させる。
３は点灯信号検出部と消灯信号検出部を兼ねる光出力
検出部であり、発光ダイオード１が点灯された時の光出
力V1（点灯信号）と、発光ダイオード１が消灯された時
の光出力V11（消灯信号）とを検出する。4a,4bは受光素
子であり、受光素子4aは前述した正弦波信号を、また受
光素子4bは余弦波信号を検出する。５はアナログ増幅器
であり、受光素子4a,4bにより検出された微弱な光出力
を後段の処理に必要なレベルまで増幅する。
検出部であり、発光ダイオード１が点灯された時の光出
力V1（点灯信号）と、発光ダイオード１が消灯された時
の光出力V11（消灯信号）とを検出する。4a,4bは受光素
子であり、受光素子4aは前述した正弦波信号を、また受
光素子4bは余弦波信号を検出する。５はアナログ増幅器
であり、受光素子4a,4bにより検出された微弱な光出力
を後段の処理に必要なレベルまで増幅する。
６は消灯信号記憶部となるサンプル＆ホールド回路で
あり、発光ダイオード１が消灯された時に光出力検出部
３で検出された光出力V11が記憶される。
あり、発光ダイオード１が消灯された時に光出力検出部
３で検出された光出力V11が記憶される。
７は減算回路であり、サンプル＆ホールド回路６に記
憶された光出力V11を発光ダイオード１点灯時に検出さ
れる光出力V1から減算し、光出力V2を正規の値に補正す
る。８はA/Dコンバータであり、補正されたアナログの
光出力V2をデジタルデータに変換する。
憶された光出力V11を発光ダイオード１点灯時に検出さ
れる光出力V1から減算し、光出力V2を正規の値に補正す
る。８はA/Dコンバータであり、補正されたアナログの
光出力V2をデジタルデータに変換する。
次に第２図に示すタイミングチャートを参照しながら
第１図に示した実施例の動作を説明する。
第１図に示した実施例の動作を説明する。
発光ダイオード１に印加されるLED電流ILEDは、発光
ダイオード１の点灯，消灯を所定のタイミングでコント
ロールするように発光制御部２により制御される。この
時の光出力は、受光素子4aにより光電変換され、アナロ
グ増幅器５を介して光出力V1として検出される（受光素
子4bに関しては省略する）。光出力V1、受光素子4aの暗
電流，アナログ増幅器５のオフセット電圧等により誤差
成分となるオフセット分を有している。
ダイオード１の点灯，消灯を所定のタイミングでコント
ロールするように発光制御部２により制御される。この
時の光出力は、受光素子4aにより光電変換され、アナロ
グ増幅器５を介して光出力V1として検出される（受光素
子4bに関しては省略する）。光出力V1、受光素子4aの暗
電流，アナログ増幅器５のオフセット電圧等により誤差
成分となるオフセット分を有している。
発光制御部２は、発光ダイオード１の消灯時（矢印
）にサンプル＆ホールド回路６をして光出力V11であ
るオフセット分をサンプリングし、その値をホールドさ
せる。
）にサンプル＆ホールド回路６をして光出力V11であ
るオフセット分をサンプリングし、その値をホールドさ
せる。
続いて、発光ダイオード１点灯時のA/D変換タイミン
グ（矢印↑）において、点灯時の光出力V1から消灯時の
光出力V11を減算し、オフセット分を補正された光出力V
2をA/D変換する。
グ（矢印↑）において、点灯時の光出力V1から消灯時の
光出力V11を減算し、オフセット分を補正された光出力V
2をA/D変換する。
以後、以上の動作を繰り返しオフセット分を除去した
正規の光出力により位置データが高精度に算出される。
正規の光出力により位置データが高精度に算出される。
第３図は本発明の他の実施例を示す光学式エンコーダ
の要部ブロック図である。なお、本実施例の減算は、デ
ジタルデータである点灯信号と消灯信号とを用いて行わ
れる。
の要部ブロック図である。なお、本実施例の減算は、デ
ジタルデータである点灯信号と消灯信号とを用いて行わ
れる。
図において、第１図と同じ符号は同一または相当部分
を示し、11はA/Dコンバータであり、光検出部３から出
力されるアナログデータの光出力をデジタルデータに変
換する。12は点灯信号用ラッチであり、発光ダイオード
１点灯時の光出力V1のデジタルデータを保持する。13は
消灯信号用ラッチであり、発光ダイオード１消灯時の光
出力V11のデジタルデータを記憶する。14はデジタルの
減算回路であり、消灯信号用ラッチ13に記憶された光出
力V11を、発光ダイオード１点灯時に検出され点灯用ラ
ッチ12に保持されている光出力V1から減算し、点灯信号
を正規の値に補正する。
を示し、11はA/Dコンバータであり、光検出部３から出
力されるアナログデータの光出力をデジタルデータに変
換する。12は点灯信号用ラッチであり、発光ダイオード
１点灯時の光出力V1のデジタルデータを保持する。13は
消灯信号用ラッチであり、発光ダイオード１消灯時の光
出力V11のデジタルデータを記憶する。14はデジタルの
減算回路であり、消灯信号用ラッチ13に記憶された光出
力V11を、発光ダイオード１点灯時に検出され点灯用ラ
ッチ12に保持されている光出力V1から減算し、点灯信号
を正規の値に補正する。
次に第４図のタイミングチャートを参照しながら第３
図に示した実施例の動作を説明する。
図に示した実施例の動作を説明する。
発光ダイオード１に印加されるLED電流ILEDは、発光
ダイオード１の点灯，消灯を所定のタイミングでコント
ロールするように発光制御部２により制御される。この
時の光出力は、受光素子4aにより光電変換され、光出力
検出部３からアナログデータとして出力される。このア
ナログデータは、A/Dコンバータ11によりデジタルデー
タに変換される。
ダイオード１の点灯，消灯を所定のタイミングでコント
ロールするように発光制御部２により制御される。この
時の光出力は、受光素子4aにより光電変換され、光出力
検出部３からアナログデータとして出力される。このア
ナログデータは、A/Dコンバータ11によりデジタルデー
タに変換される。
発光制御部２は、発光ダイオード１消灯時のA/D変換
タイミング（矢印）に消灯信号用ラッチ13をしてオフ
セット分である光出力V11をラッチさせる。また、発光
ダイオード１点灯時のA/D変換タイミング（矢印↑）に
点灯信号用ラッチ12をして光出力V1をラッチさせる。
タイミング（矢印）に消灯信号用ラッチ13をしてオフ
セット分である光出力V11をラッチさせる。また、発光
ダイオード１点灯時のA/D変換タイミング（矢印↑）に
点灯信号用ラッチ12をして光出力V1をラッチさせる。
続いて、デジタルの減算回路14において、点灯時の光
出力V1から消灯時の光出力V11を減算し、オフセット分
を補正された光出力V2を出力する。
出力V1から消灯時の光出力V11を減算し、オフセット分
を補正された光出力V2を出力する。
以後、以上の動作を繰り返しオフセット分を除去した
正規の光力により位置データが高精度に算出される。
正規の光力により位置データが高精度に算出される。
なお、上記の各実施例では、発光ダイオード１の点灯
前に消灯時間を設け暗電流などのオフセット分（光出力
V11）を検出するように構成したが、オフセット分の検
出を一周期内の１タイミング、あるいは数周期に１回の
タイミングで行うように構成し、以後の減算は光出力V
11が更新される迄同一の値を用いて行うようにしてもか
まわない。
前に消灯時間を設け暗電流などのオフセット分（光出力
V11）を検出するように構成したが、オフセット分の検
出を一周期内の１タイミング、あるいは数周期に１回の
タイミングで行うように構成し、以後の減算は光出力V
11が更新される迄同一の値を用いて行うようにしてもか
まわない。
＜発明の効果＞ 以上本発明によれば、発光素子の点灯，消灯を所定の
タイミングでコントロールする発光制御部と、発光素子
が消灯された時の信号を検出する消灯信号検出部と、こ
の消灯信号検出部で検出された消灯信号を記憶する消灯
信号記憶部と、この消灯信号記憶部に記憶された消灯信
号を発光素子点灯時に検出される点灯信号から減算する
減算回路とを設けたので、誤差を生じる原因となるオフ
セット分を点灯信号から除去でき、位置データを高精度
に算出できる優れた利点を有する。
タイミングでコントロールする発光制御部と、発光素子
が消灯された時の信号を検出する消灯信号検出部と、こ
の消灯信号検出部で検出された消灯信号を記憶する消灯
信号記憶部と、この消灯信号記憶部に記憶された消灯信
号を発光素子点灯時に検出される点灯信号から減算する
減算回路とを設けたので、誤差を生じる原因となるオフ
セット分を点灯信号から除去でき、位置データを高精度
に算出できる優れた利点を有する。
第１図は本発明の一実施例を示す光学式エンコーダの要
部ブロック図、 第２図は第１図に示した実施例の動作を説明するための
タイミングチャート、 第３図は本発明の他の実施例を示す光学式エンコーダの
要部ブロック図、 第４図は第３図に示した実施例の動作を説明するための
タイミングチャート、 第５図は受光素子により検出される光出力を表す特性
図。 １……発光素子となる発光ダイオード（LED）、 ２……発光制御部、 ３……点灯信号検出部と消灯信号検出部を兼ねる光出力
検出部、 4a,4b……受光素子、 ５……アナログ増幅器、 ６……消灯信号記憶部となるサンプル＆ホールド回路、 ７……減算回路、 ８……A/Dコンバータ。
部ブロック図、 第２図は第１図に示した実施例の動作を説明するための
タイミングチャート、 第３図は本発明の他の実施例を示す光学式エンコーダの
要部ブロック図、 第４図は第３図に示した実施例の動作を説明するための
タイミングチャート、 第５図は受光素子により検出される光出力を表す特性
図。 １……発光素子となる発光ダイオード（LED）、 ２……発光制御部、 ３……点灯信号検出部と消灯信号検出部を兼ねる光出力
検出部、 4a,4b……受光素子、 ５……アナログ増幅器、 ６……消灯信号記憶部となるサンプル＆ホールド回路、 ７……減算回路、 ８……A/Dコンバータ。
Claims (3)
- 【請求項１】発光素子が点灯された時の受光素子の出力
信号を検出する点灯信号検出部を有し、検出された点灯
信号の出力値に応じて位置データを算出する光学式エン
コーダにおいて、 前記発光素子の点灯，消灯を所定のタイミングでコント
ロールする発光制御部と、前記発光素子が消灯された時
の信号を検出する消灯信号検出部と、この消灯信号検出
部で検出された消灯信号を記憶する消灯信号記憶部と、
この消灯信号記憶部に記憶された消灯信号を前記発光素
子点灯時に検出される点灯信号から減算する減算回路と
を具備したことを特徴とする光学式エンコーダ。 - 【請求項２】減算回路は、アナログデータである点灯信
号と消灯信号とを用いて減算することを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の光学式エンコーダ。 - 【請求項３】減算回路は、デジタルデータである点灯信
号と消灯信号とを用いて減算することを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の光学式エンコーダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63111839A JP2569120B2 (ja) | 1988-05-09 | 1988-05-09 | 光学式エンコーダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63111839A JP2569120B2 (ja) | 1988-05-09 | 1988-05-09 | 光学式エンコーダ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01282423A JPH01282423A (ja) | 1989-11-14 |
| JP2569120B2 true JP2569120B2 (ja) | 1997-01-08 |
Family
ID=14571461
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63111839A Expired - Lifetime JP2569120B2 (ja) | 1988-05-09 | 1988-05-09 | 光学式エンコーダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2569120B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2806198B2 (ja) * | 1993-03-30 | 1998-09-30 | 三菱電機株式会社 | エンコーダ装置 |
| JP5194871B2 (ja) * | 2008-02-19 | 2013-05-08 | カシオ計算機株式会社 | 部材位置検出装置および電子時計 |
| JP5163322B2 (ja) * | 2008-07-03 | 2013-03-13 | カシオ計算機株式会社 | 貫通状態判別装置および電子時計 |
| JP2011154005A (ja) * | 2010-01-28 | 2011-08-11 | Nikon Corp | エンコーダ |
| JP6431135B1 (ja) | 2017-06-13 | 2018-11-28 | ファナック株式会社 | 比較器の閾値を調整する機能を有するエンコーダ及びエンコーダの制御方法 |
| JP6431136B1 (ja) * | 2017-06-13 | 2018-11-28 | ファナック株式会社 | 比較器の閾値を調整する機能を有するエンコーダ及びエンコーダの制御方法 |
-
1988
- 1988-05-09 JP JP63111839A patent/JP2569120B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01282423A (ja) | 1989-11-14 |
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