JP3449794B2 - 絶対値エンコーダ - Google Patents
絶対値エンコーダInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、０、１の２値符号で表
された直列符号（本明細書中においては、単に２進直列
符号という）を用いた絶対値エンコーダに関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、絶対値エンコーダは、スリット数
の異なる複数のトラックを並べて所望のビット数のバイ
ナリコード等を構成する符号板を用いていたが、この方
式ではビット数に応じてトラック数が増大して絶対値エ
ンコーダの小型化が困難であるという問題点を有してい
た。 【０００３】そこで、例えばＭ系列乱数符号を用い、単
一のトラックに２進直列符号を配置した符号板を設けた
絶対値エンコーダが提案されている。この種の絶対値エ
ンコーダは、所望の分解能に相当する分割数２n 個の２
進直列符号をスリット等の形で符号板に刻しておき、ｎ
個の検出素子でその符号列を読み取って絶対値位置デー
タを得る構成であるため、その２進直列符号の分割値
（最小読取単位）の境界領域（不安定領域）での検出値
に読み誤りが生じるという問題を生じる。 【０００４】この問題を解決するため、ｎ個の検出素子
をＡ群及びＢ群に分けて２組用意し、Ａ群の検出素子と
Ｂ群の検出素子とを位相差をもって配置すると共に、境
界領域（不安定領域）判別の目的でこの直列符号の２倍
すなわち２×２n 個に分割されたインクリメンタル符号
トラックを符号板に別途設け、このインクリメンタル符
号を別の検出素子で検出し、この検出結果を用いてＡ群
又はＢ群の検出素子による検出値の安定領域を選択し、
読み誤りのない検出値を得る構成が公知である。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】このように、単一のト
ラックに２進直列符号を配置した符号板を設けた従来の
絶対値エンコーダにあっては、読み誤りのない絶対位置
データを得るため、２n個の２進循環直列符号とは別の
トラックにインクリメンタル符号を設けなければなら
ず、結局、複数のトラックを必要とすることになるほ
か、読み出されたインクリメンタル符号に基づく安定領
域を判別するための複雑なデータ変換回路を必要とする
という問題点があった。 【０００６】また、分割数２n 個の１組の２進直列符号
を作成することは必ずしも容易ではない上に、その２進
直列符号の検出値の配列が不規則で取り扱いが不便なた
めに、純２進、２進化１０進符号等の所定の直列符号に
変換する必要を生じるという別の問題点も有している。 【０００７】本発明の目的は、絶対位置データを得るた
めに必要な直列符号を容易に作成することができると共
に、その直列符号の特徴を生かしてインクリメンタルト
ラックを併設することなしに、位相差を有する２つのイ
ンクリメンタル信号を作成し、このインクリメンタル信
号を用いてデータラッチ信号を作成することができ、且
つ分解能を２倍に高め、また直列符号の検出値を別の直
列信号に変換する変換器の簡素化に役立つ、絶対値エン
コーダを提供することにある。 【０００８】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の特徴は、符号板上の単一トラックに付された
２Ｎ分割の２進直列符号の内の複数個の符号を読み取っ
て絶対位置を示す絶対位置データを出力する絶対値エン
コーダにおいて、該単一トラックに付された１個おきで
且つＫ＋１個（ここでＫは２K-1 ＜Ｎ≦２K を満足する
２以上の整数値）の符号を絶対位置データとして読み出
すようにそれぞれが構成された第１の検出器及び第２の
検出器と、データラッチ信号を作成するための第３の検
出器とを備えている。 【０００９】２進直列符号はＮ分割の２進直列符号の各
符号境界領域に全て「０」又は全て「１」の符号を埋め
込み組合せて成っている。Ｎ分割２進直列符号は、第１
または第２の検出器によって読み取られた絶対位置デー
タ全てが異なる内容となるとともに、その各符号を論理
反転して成る論理反転２進直列符号を第１または第２の
検出器によって読み取った絶対位置データが、先の絶対
位置データと全て異なるように定められている。 【００１０】すなわち、基本直列符号となるＮ分割の２
進直列符号は、「任意の連続したＫ＋１個の符号で示さ
れる絶対位置データが全て異なる内容となると共に、任
意の２つの読み取り２進値の和が２K+1 −１にならな
い」ように定められた直列符号である。 【００１１】Ｎ分割の２進直列符号をこのようにして予
め用意し、Ｎ個の絶対位置データをこの２進直列符号か
ら得るのに必要なＫ＋１ビットの検出値の中に各ビット
が全て「１」となる２進直列符号が含まれている場合に
は「０」を、各ビットが全て「０」となる２進直列符号
が含まれている場合には「１」を、また各ビットが全て
「０」または「１」となる２進直列符号のどちらも含ま
れていない場合には「１」または「０」のどちらかを、
２進直列符号の各境界領域に埋め込み組み合わせて作成
した分割数が２Ｎの２進直列符号が符号板に形成され
る。 【００１２】したがって、２Ｎ分割の２進直列符号を１
分割置きに配置されたＫ＋１個の検出素子で検出する
と、基本直列符号の検出値と、各ビット全て「０」（ま
たは「１」）となる検出値とが交互に出力されることに
なる。 【００１３】第１検出器と第２検出器とを、連続する２
つの位置の検出値が、同時に検出できるように配置する
ことにより、一方の検出器が基本直列符号の検出値を出
力している時は、もう一方の検出器は各ビット全て
「０」（または「１」）という検出値を出力する。 【００１４】このことを利用し、第１検出器の検出値が
全て「０」（または「１」）のときには、第２検出器の
検出値を選択し、第２検出器の検出値が全て「０」（ま
たは「１」）のとき（第１検出器の検出値が基本直列符
号を検出しているとき）には、第１検出器の検出値を選
択する。 【００１５】以上の説明から判るように、第１検出器の
検出値を選択したときの検出値と第２検出器の検出値を
選択したときの検出値とが同一の場合が生じる。どちら
の検出器からの検出値であるかを判別するためのインク
リメンタル信号を、論理演算手段を用いて検出データか
ら作成することにより、２Ｎ個の全て異なるデータとし
て扱うことができる。このため、純２進符号等に変換す
る変換器の数がＮ個で構成可能となる。 【００１６】さらに、各検出器が直列符号の境界領域に
あるときのデータ読み取りを防止する目的で、第１及び
第２検出器と所定の位相差をもってＫ個の検出素子から
成る第３検出器が設けられる。第３検出器からの出力に
より、正しいデータのみを出力させるデータラッチ信号
を作成するためのインクリメンタル信号が作成される。 【００１７】 【作用】第１検出器の出力又は第２検出器の出力のうち
いずれか一方が必ず全て「１」、又は全て「０」の値と
なることから、Ｎ分割の基本直列符号を用いて２Ｎ分割
の分解能で絶対位置を検出することができる。また、第
３検出器からの出力に基づいて作成されるインクリメン
タル信号により、第１検出器又は第２検出器の出力を正
しいタイミングでラッチすることができ、データの読み
取りを、専用のインクリメンタル符号トラックなしに実
現できる。 【００１８】 【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例につ
き詳細に説明する。 【００１９】図１は本発明によるロータリ式の絶対値エ
ンコーダ１の構成を示す概略構成図である。この絶対値
エンコーダ１は、図示しない被検出体の回転軸等に固定
される符号板２と、符号板２の一方の側に配置された光
源３と、符号板２に絶対位置読み取りのため後述の如く
して形成されている２進直列符号を表すスリットを介し
て光源３からの光を受け取ることにより符号板２のコー
ドを光学的に読み取るための検出素子Ｓ１乃至Ｓ１１を
有する読取装置４とを備えている。 【００２０】図２に示されているように、本実施例で
は、符号板２の単一トラックＴが１６等分割されてお
り、分割された各セグメントは白い部分（透光部）が
「１」黒い部分（遮光部）が「０」として光学的に１６
個の２進直列符号を表示するように構成されている。ま
た本実施例は、ロータリ式の絶対値エンコーダのため２
進直列符号は循環する要素が必要である（以下、本実施
例においては、２進循環直列符号という）。 【００２１】次に、１６箇所の絶対位置を示すため符号
板２に設けられている２進直列符号の構成について、図
２を参照しながら詳しく説明する。この２進直列符号
は、８個の２進符号Ａ１乃至Ａ８から成る基本２進循環
直列符号ＦＡと、これとは別の８個の２進符号Ｂ１乃至
Ｂ８から成る２進直列符号ＦＢとから成り、基本２進循
環直列符号ＦＡの各符号Ａ１乃至Ａ８と２進直列符号Ｆ
Ｂの各符号Ｂ１乃至Ｂ８とが、図示の如くして交互にト
ラックＴに付されている。 【００２２】８分割の基本２進循環直列符号ＦＡは、
「任意の連続した４つの符号で示される絶対位置データ
が全て異なる内容となると共に、任意の２つの読み取り
２進値の和が２3+1 −１にならない」という条件のもと
に作成されている。本実施例では、図２から判るよう
に、１１１１０１００となっており、この２進循環直列
符号を構成する各符号Ａ１乃至Ａ８が絶対値エンコーダ
１の符号板２の単一トラックＴに白い部分（透光部）を
「１」黒い部分（遮光部）を「０」とするスリットとし
て１つおきに形成されている。 【００２３】一方、２進直列符号ＦＢを構成する符号Ｂ
１乃至Ｂ８は、上に示した基本２進循環直列符号ＦＡ中
に１が連続して４つ含まれている（４ビットの検出器の
各ビットが全て「１」となる２進直列符号が含まれてい
る）という理由から全て「０」に定められている。 【００２４】次に、上述の如く構成された符号板２から
絶対位置データを読み取るための読取装置４の構成につ
いて同じく図２を参照して説明する。 【００２５】読取装置４を構成する検出素子Ｓ１乃至Ｓ
１１のうち、２（Ｋ＋１）＝８個の検出素子Ｓ１乃至Ｓ
８は、トラックＴ上に配列された２進直列符号の最小読
取単位をλとすると、ピッチλで順次配列される。ここ
で、検出素子Ｓ１、Ｓ３、Ｓ５、Ｓ７が第１検出器ＳＡ
を構成し、検出素子Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６、Ｓ８が第２検出
器ＳＢを構成している。 【００２６】残りの検出素子Ｓ９乃至Ｓ１１は、データ
ラッチ信号を作成するための信号を符号板２から得るた
めの第３検出器ＳＣを構成している。これらの検出素子
Ｓ９乃至Ｓ１１は、ピッチ２λで配列されており、且
つ、検出素子Ｓ１乃至Ｓ８の任意の位置に対してｍλ＋
θｐ（ｍは整数、０＜θｐ＜λ）だけずれる様にして配
置されている。図２の場合には、ｍ＝０でθｐ＝２／λ
に設定されている。 【００２７】第１乃至第３検出器ＳＡ、ＳＢ、ＳＣを構
成する各検出素子Ｓ１乃至Ｓ１１からの出力は波形整形
回路５において波形整形され、出力信号Ｄ１乃至Ｄ１１
として得られる。 【００２８】図３、図４には、符号板２を１回転させた
場合の分割数２Ｎの各値１〜１６における出力信号Ｄ１
乃至Ｄ１１のレベル状態が示される。また、出力信号Ｄ
１〜Ｄ８はＯＲゲートＧ１〜Ｇ４において処理され、出
力信号Ｄ１２〜Ｄ１５が得られるが、これらの出力信号
Ｄ１２〜Ｄ１５のレベル状態は図３に示されている。 【００２９】第１検出器ＳＡを構成する検出素子Ｓ１、
Ｓ３、Ｓ５、Ｓ７、及び第２検出器ＳＢを構成する検出
素子Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６、Ｓ８が、上述の如く構成された
符号板２とピッチ２λで交互に配列されているので、一
方の検出器が基本２進循環直列符号ＦＡから絶対位置デ
ータを読み取っている場合には、他方の検出器が全て
「０」となる２進直列符号を読み取っていることにな
る。 【００３０】さらに、第１検出器ＳＡと第２検出器ＳＢ
の検出素子ピッチがλということは、連続した２つの位
置の検出値が同時に検出できるということである。した
がって、今、仮に符号板２がＣＣＷ方向に回転するとす
ると、ある番地で第２検出器ＳＢが検出した値は、その
次の番地の第１検出器の値となる。 【００３１】例えば、図３で、第２検出器ＳＢの出力信
号Ｄ２、Ｄ４、Ｄ６、Ｄ８の６分割目（第６番地）の値
「１０１０」は、第１検出器ＳＡの出力信号Ｄ１、Ｄ
３、Ｄ５、Ｄ７の７分割目（第７番地）の値と同一とな
る。回転方向が逆のＣＷ回転のときは、第１検出器ＳＡ
の出力信号が先行することになる。 【００３２】したがって、同一の絶対位置データを、第
１検出器ＳＡと第２検出器ＳＢにより連続した番地で検
出することになるが、第１検出器ＳＡ又は第２検出器Ｓ
Ｂのどちらで検出したかを区別することにより、同じ位
置データを読み出しても、それを区別し、絶対位置デー
タとして取り出すことができる。 【００３３】図１に戻ると、ＯＲゲートＧ１〜Ｇ４は、
連続する２番地で同一内容の位置データが得られるよう
にするための処理回路であり、その様子は、図３に示さ
れている。これら同一の値の一方は第１検出器ＳＡによ
る検出で得たものであり、他方は第２検出器ＳＢによる
検出で得たものである。 【００３４】この区別をつけることができるように、ゲ
ートＧ５が設けられている。ゲートＧ５の出力信号Ｄ１
６は、図３に示すように、どちらの検出器で得られたデ
ータかを示すことができる。Ｄ１６＝「０」の場合には
第１検出器ＳＡで得られたデータであることを示し、Ｄ
１６＝「１」の場合には第２検出器ＳＢで得られたデー
タであることを示している。 【００３５】ここで、出力信号Ｄ１２〜Ｄ１５はＮ＝８
個のデータしかないため、純２進符号値に変換する変換
器はＮ個だけ作成すればよいことになる。また、出力信
号Ｄ１６は、最下位ビットの信号となると同時に、イン
クリメンタル信号としても使用できることが明らかであ
る。 【００３６】ところで、検出素子が直列符号の境界領域
にある場合にはデータを読み誤る可能性が生じる。これ
を解決するため、Ｋ＝３個の検出素子Ｓ９、Ｓ１０、Ｓ
１１から成る第３検出器ＳＣが設けられている。１つの
検出素子Ｓ９は、検出素子Ｓ１〜Ｓ８の任意の位置に対
してｍλ＋θｐ（ｍは整数、０＜θｐ＜λ）となるよう
に配置され、検出素子Ｓ９に対して２λ離して検出する
Ｓ１０を配置し、これよりさらに２λ離して検出素子Ｓ
１１が配置されている。本実施例ではｍ＝０、θｐ＝λ
／２となっている（図２参照）。 【００３７】図４には、検出素子Ｓ９、Ｓ１０、Ｓ１１
からの検出信号を波形整形回路５で波形整形して成る出
力信号Ｄ９、Ｄ１０、Ｄ１１の、各番地における値が示
されている。得られたデータを見ると各ビット全て
「０」となるコード値と、全て「０」とはならないコー
ド値とが交互に出力されていることが判る。このことを
利用して、出力信号Ｄ９、Ｄ１０、Ｄ１１を論理回路Ｇ
６（図１）に入力して処理することにより、出力信号Ｄ
１７が得られる。出力信号Ｄ１７は、図４に示されるよ
うに、「１」と「０」が交互に出力されるインクリメン
タル信号になっていることが判る。 【００３８】図５には、出力信号Ｄ１２〜Ｄ１７の相互
関係を示すタイムチャートが示されている。ここで、領
域判別のためのインクリメンタル信号である出力信号Ｄ
１６ともう一方のインクリメンタル信号Ｄ１７とは、出
力信号Ｄ１６を得るための検出素子Ｓ１、Ｓ３、Ｓ５、
Ｓ７と、出力信号Ｄ１７を得るための検出素子Ｓ９、Ｓ
１０、Ｓ１１の配置がｍλ＋λ／２（ｍは整数）ずれて
いるため、当然のことながら、λ／２だけ位相のずれた
信号となっている。出力信号Ｄ１７のレベル変化点に着
目すると、これらの全ての変化点は、各出力信号のレベ
ルが安定した状態にある各分割領域の中央部にある。 【００３９】出力信号Ｄ１７のこの性質を利用してデー
タラッチ信号を作るため、出力信号Ｄ１７はラッチタイ
ミング信号発生回路６に入力され、データラッチ信号Ｄ
１８が出力される（図５参照）。 【００４０】１６組で８種類のデータを表わす出力信号
Ｄ１２〜Ｄ１５はデータ変換器７において３ビットの情
報に集約され、データ変換器７からの変換出力Ｈ１、Ｈ
２、Ｈ３は、出力信号Ｄ１６と共にラッチ部８に入力さ
れている。ラッチ部８では、データラッチ信号Ｄ１８に
応答し、その立ち上がりタイミングでそこへの入力信号
をラッチし、絶対位置データＤ０１〜Ｄ０４を出力す
る。これにより、読み誤りなく絶対位置データが得られ
ることになる。 【００４１】また、出力信号Ｄ１６とＤ１７とは電気角
で９０°位相のずれたインクリメンタル信号ＩＡ、ＩＢ
として取り出される。出力信号Ｄ１７のエッヂにて出力
信号Ｄ１２〜Ｄ１５のデータ変換後のデータである変換
出力Ｈ１〜Ｈ３及び出力信号Ｄ１６をラッチしているた
め、インクリメンタル信号ＩＡ、ＩＢの排他的論理和を
とることによって分解能を２倍に高めることも可能であ
る。 【００４２】本実施例は、符号板が円形状の光学式ロー
タリーエンコーダの場合について説明したが、符号板が
直線形状のリニアエンコーダや磁気式エンコーダ等でも
本発明と同様に適用することができるのは勿論である。 【００４３】 【発明の効果】本発明によれば、上述の如く、必要とす
る分割数の半分の２進直列符号を用いて所要の２進直列
符号を容易に作成することができるほか、インクリメン
タル符号用のトラックを設けることなしに、符号板に設
けられている絶対位置データ検出用の２進直列符号から
所要のインクリメンタル信号を作成することができるの
で、インクリメンタル符号用トラックなしに絶対位置デ
ータを正確に読み出すことができる。 【００４４】また、位相の異なる２つのインクリメンタ
ル信号を得ることができるので、分解能を２倍に高める
ことができるほか、２進直列符号からの検出値を所定の
直列符号に変換する変換器を簡素化することもできる。
された直列符号（本明細書中においては、単に２進直列
符号という）を用いた絶対値エンコーダに関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、絶対値エンコーダは、スリット数
の異なる複数のトラックを並べて所望のビット数のバイ
ナリコード等を構成する符号板を用いていたが、この方
式ではビット数に応じてトラック数が増大して絶対値エ
ンコーダの小型化が困難であるという問題点を有してい
た。 【０００３】そこで、例えばＭ系列乱数符号を用い、単
一のトラックに２進直列符号を配置した符号板を設けた
絶対値エンコーダが提案されている。この種の絶対値エ
ンコーダは、所望の分解能に相当する分割数２n 個の２
進直列符号をスリット等の形で符号板に刻しておき、ｎ
個の検出素子でその符号列を読み取って絶対値位置デー
タを得る構成であるため、その２進直列符号の分割値
（最小読取単位）の境界領域（不安定領域）での検出値
に読み誤りが生じるという問題を生じる。 【０００４】この問題を解決するため、ｎ個の検出素子
をＡ群及びＢ群に分けて２組用意し、Ａ群の検出素子と
Ｂ群の検出素子とを位相差をもって配置すると共に、境
界領域（不安定領域）判別の目的でこの直列符号の２倍
すなわち２×２n 個に分割されたインクリメンタル符号
トラックを符号板に別途設け、このインクリメンタル符
号を別の検出素子で検出し、この検出結果を用いてＡ群
又はＢ群の検出素子による検出値の安定領域を選択し、
読み誤りのない検出値を得る構成が公知である。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】このように、単一のト
ラックに２進直列符号を配置した符号板を設けた従来の
絶対値エンコーダにあっては、読み誤りのない絶対位置
データを得るため、２n個の２進循環直列符号とは別の
トラックにインクリメンタル符号を設けなければなら
ず、結局、複数のトラックを必要とすることになるほ
か、読み出されたインクリメンタル符号に基づく安定領
域を判別するための複雑なデータ変換回路を必要とする
という問題点があった。 【０００６】また、分割数２n 個の１組の２進直列符号
を作成することは必ずしも容易ではない上に、その２進
直列符号の検出値の配列が不規則で取り扱いが不便なた
めに、純２進、２進化１０進符号等の所定の直列符号に
変換する必要を生じるという別の問題点も有している。 【０００７】本発明の目的は、絶対位置データを得るた
めに必要な直列符号を容易に作成することができると共
に、その直列符号の特徴を生かしてインクリメンタルト
ラックを併設することなしに、位相差を有する２つのイ
ンクリメンタル信号を作成し、このインクリメンタル信
号を用いてデータラッチ信号を作成することができ、且
つ分解能を２倍に高め、また直列符号の検出値を別の直
列信号に変換する変換器の簡素化に役立つ、絶対値エン
コーダを提供することにある。 【０００８】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の特徴は、符号板上の単一トラックに付された
２Ｎ分割の２進直列符号の内の複数個の符号を読み取っ
て絶対位置を示す絶対位置データを出力する絶対値エン
コーダにおいて、該単一トラックに付された１個おきで
且つＫ＋１個（ここでＫは２K-1 ＜Ｎ≦２K を満足する
２以上の整数値）の符号を絶対位置データとして読み出
すようにそれぞれが構成された第１の検出器及び第２の
検出器と、データラッチ信号を作成するための第３の検
出器とを備えている。 【０００９】２進直列符号はＮ分割の２進直列符号の各
符号境界領域に全て「０」又は全て「１」の符号を埋め
込み組合せて成っている。Ｎ分割２進直列符号は、第１
または第２の検出器によって読み取られた絶対位置デー
タ全てが異なる内容となるとともに、その各符号を論理
反転して成る論理反転２進直列符号を第１または第２の
検出器によって読み取った絶対位置データが、先の絶対
位置データと全て異なるように定められている。 【００１０】すなわち、基本直列符号となるＮ分割の２
進直列符号は、「任意の連続したＫ＋１個の符号で示さ
れる絶対位置データが全て異なる内容となると共に、任
意の２つの読み取り２進値の和が２K+1 −１にならな
い」ように定められた直列符号である。 【００１１】Ｎ分割の２進直列符号をこのようにして予
め用意し、Ｎ個の絶対位置データをこの２進直列符号か
ら得るのに必要なＫ＋１ビットの検出値の中に各ビット
が全て「１」となる２進直列符号が含まれている場合に
は「０」を、各ビットが全て「０」となる２進直列符号
が含まれている場合には「１」を、また各ビットが全て
「０」または「１」となる２進直列符号のどちらも含ま
れていない場合には「１」または「０」のどちらかを、
２進直列符号の各境界領域に埋め込み組み合わせて作成
した分割数が２Ｎの２進直列符号が符号板に形成され
る。 【００１２】したがって、２Ｎ分割の２進直列符号を１
分割置きに配置されたＫ＋１個の検出素子で検出する
と、基本直列符号の検出値と、各ビット全て「０」（ま
たは「１」）となる検出値とが交互に出力されることに
なる。 【００１３】第１検出器と第２検出器とを、連続する２
つの位置の検出値が、同時に検出できるように配置する
ことにより、一方の検出器が基本直列符号の検出値を出
力している時は、もう一方の検出器は各ビット全て
「０」（または「１」）という検出値を出力する。 【００１４】このことを利用し、第１検出器の検出値が
全て「０」（または「１」）のときには、第２検出器の
検出値を選択し、第２検出器の検出値が全て「０」（ま
たは「１」）のとき（第１検出器の検出値が基本直列符
号を検出しているとき）には、第１検出器の検出値を選
択する。 【００１５】以上の説明から判るように、第１検出器の
検出値を選択したときの検出値と第２検出器の検出値を
選択したときの検出値とが同一の場合が生じる。どちら
の検出器からの検出値であるかを判別するためのインク
リメンタル信号を、論理演算手段を用いて検出データか
ら作成することにより、２Ｎ個の全て異なるデータとし
て扱うことができる。このため、純２進符号等に変換す
る変換器の数がＮ個で構成可能となる。 【００１６】さらに、各検出器が直列符号の境界領域に
あるときのデータ読み取りを防止する目的で、第１及び
第２検出器と所定の位相差をもってＫ個の検出素子から
成る第３検出器が設けられる。第３検出器からの出力に
より、正しいデータのみを出力させるデータラッチ信号
を作成するためのインクリメンタル信号が作成される。 【００１７】 【作用】第１検出器の出力又は第２検出器の出力のうち
いずれか一方が必ず全て「１」、又は全て「０」の値と
なることから、Ｎ分割の基本直列符号を用いて２Ｎ分割
の分解能で絶対位置を検出することができる。また、第
３検出器からの出力に基づいて作成されるインクリメン
タル信号により、第１検出器又は第２検出器の出力を正
しいタイミングでラッチすることができ、データの読み
取りを、専用のインクリメンタル符号トラックなしに実
現できる。 【００１８】 【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例につ
き詳細に説明する。 【００１９】図１は本発明によるロータリ式の絶対値エ
ンコーダ１の構成を示す概略構成図である。この絶対値
エンコーダ１は、図示しない被検出体の回転軸等に固定
される符号板２と、符号板２の一方の側に配置された光
源３と、符号板２に絶対位置読み取りのため後述の如く
して形成されている２進直列符号を表すスリットを介し
て光源３からの光を受け取ることにより符号板２のコー
ドを光学的に読み取るための検出素子Ｓ１乃至Ｓ１１を
有する読取装置４とを備えている。 【００２０】図２に示されているように、本実施例で
は、符号板２の単一トラックＴが１６等分割されてお
り、分割された各セグメントは白い部分（透光部）が
「１」黒い部分（遮光部）が「０」として光学的に１６
個の２進直列符号を表示するように構成されている。ま
た本実施例は、ロータリ式の絶対値エンコーダのため２
進直列符号は循環する要素が必要である（以下、本実施
例においては、２進循環直列符号という）。 【００２１】次に、１６箇所の絶対位置を示すため符号
板２に設けられている２進直列符号の構成について、図
２を参照しながら詳しく説明する。この２進直列符号
は、８個の２進符号Ａ１乃至Ａ８から成る基本２進循環
直列符号ＦＡと、これとは別の８個の２進符号Ｂ１乃至
Ｂ８から成る２進直列符号ＦＢとから成り、基本２進循
環直列符号ＦＡの各符号Ａ１乃至Ａ８と２進直列符号Ｆ
Ｂの各符号Ｂ１乃至Ｂ８とが、図示の如くして交互にト
ラックＴに付されている。 【００２２】８分割の基本２進循環直列符号ＦＡは、
「任意の連続した４つの符号で示される絶対位置データ
が全て異なる内容となると共に、任意の２つの読み取り
２進値の和が２3+1 −１にならない」という条件のもと
に作成されている。本実施例では、図２から判るよう
に、１１１１０１００となっており、この２進循環直列
符号を構成する各符号Ａ１乃至Ａ８が絶対値エンコーダ
１の符号板２の単一トラックＴに白い部分（透光部）を
「１」黒い部分（遮光部）を「０」とするスリットとし
て１つおきに形成されている。 【００２３】一方、２進直列符号ＦＢを構成する符号Ｂ
１乃至Ｂ８は、上に示した基本２進循環直列符号ＦＡ中
に１が連続して４つ含まれている（４ビットの検出器の
各ビットが全て「１」となる２進直列符号が含まれてい
る）という理由から全て「０」に定められている。 【００２４】次に、上述の如く構成された符号板２から
絶対位置データを読み取るための読取装置４の構成につ
いて同じく図２を参照して説明する。 【００２５】読取装置４を構成する検出素子Ｓ１乃至Ｓ
１１のうち、２（Ｋ＋１）＝８個の検出素子Ｓ１乃至Ｓ
８は、トラックＴ上に配列された２進直列符号の最小読
取単位をλとすると、ピッチλで順次配列される。ここ
で、検出素子Ｓ１、Ｓ３、Ｓ５、Ｓ７が第１検出器ＳＡ
を構成し、検出素子Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６、Ｓ８が第２検出
器ＳＢを構成している。 【００２６】残りの検出素子Ｓ９乃至Ｓ１１は、データ
ラッチ信号を作成するための信号を符号板２から得るた
めの第３検出器ＳＣを構成している。これらの検出素子
Ｓ９乃至Ｓ１１は、ピッチ２λで配列されており、且
つ、検出素子Ｓ１乃至Ｓ８の任意の位置に対してｍλ＋
θｐ（ｍは整数、０＜θｐ＜λ）だけずれる様にして配
置されている。図２の場合には、ｍ＝０でθｐ＝２／λ
に設定されている。 【００２７】第１乃至第３検出器ＳＡ、ＳＢ、ＳＣを構
成する各検出素子Ｓ１乃至Ｓ１１からの出力は波形整形
回路５において波形整形され、出力信号Ｄ１乃至Ｄ１１
として得られる。 【００２８】図３、図４には、符号板２を１回転させた
場合の分割数２Ｎの各値１〜１６における出力信号Ｄ１
乃至Ｄ１１のレベル状態が示される。また、出力信号Ｄ
１〜Ｄ８はＯＲゲートＧ１〜Ｇ４において処理され、出
力信号Ｄ１２〜Ｄ１５が得られるが、これらの出力信号
Ｄ１２〜Ｄ１５のレベル状態は図３に示されている。 【００２９】第１検出器ＳＡを構成する検出素子Ｓ１、
Ｓ３、Ｓ５、Ｓ７、及び第２検出器ＳＢを構成する検出
素子Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６、Ｓ８が、上述の如く構成された
符号板２とピッチ２λで交互に配列されているので、一
方の検出器が基本２進循環直列符号ＦＡから絶対位置デ
ータを読み取っている場合には、他方の検出器が全て
「０」となる２進直列符号を読み取っていることにな
る。 【００３０】さらに、第１検出器ＳＡと第２検出器ＳＢ
の検出素子ピッチがλということは、連続した２つの位
置の検出値が同時に検出できるということである。した
がって、今、仮に符号板２がＣＣＷ方向に回転するとす
ると、ある番地で第２検出器ＳＢが検出した値は、その
次の番地の第１検出器の値となる。 【００３１】例えば、図３で、第２検出器ＳＢの出力信
号Ｄ２、Ｄ４、Ｄ６、Ｄ８の６分割目（第６番地）の値
「１０１０」は、第１検出器ＳＡの出力信号Ｄ１、Ｄ
３、Ｄ５、Ｄ７の７分割目（第７番地）の値と同一とな
る。回転方向が逆のＣＷ回転のときは、第１検出器ＳＡ
の出力信号が先行することになる。 【００３２】したがって、同一の絶対位置データを、第
１検出器ＳＡと第２検出器ＳＢにより連続した番地で検
出することになるが、第１検出器ＳＡ又は第２検出器Ｓ
Ｂのどちらで検出したかを区別することにより、同じ位
置データを読み出しても、それを区別し、絶対位置デー
タとして取り出すことができる。 【００３３】図１に戻ると、ＯＲゲートＧ１〜Ｇ４は、
連続する２番地で同一内容の位置データが得られるよう
にするための処理回路であり、その様子は、図３に示さ
れている。これら同一の値の一方は第１検出器ＳＡによ
る検出で得たものであり、他方は第２検出器ＳＢによる
検出で得たものである。 【００３４】この区別をつけることができるように、ゲ
ートＧ５が設けられている。ゲートＧ５の出力信号Ｄ１
６は、図３に示すように、どちらの検出器で得られたデ
ータかを示すことができる。Ｄ１６＝「０」の場合には
第１検出器ＳＡで得られたデータであることを示し、Ｄ
１６＝「１」の場合には第２検出器ＳＢで得られたデー
タであることを示している。 【００３５】ここで、出力信号Ｄ１２〜Ｄ１５はＮ＝８
個のデータしかないため、純２進符号値に変換する変換
器はＮ個だけ作成すればよいことになる。また、出力信
号Ｄ１６は、最下位ビットの信号となると同時に、イン
クリメンタル信号としても使用できることが明らかであ
る。 【００３６】ところで、検出素子が直列符号の境界領域
にある場合にはデータを読み誤る可能性が生じる。これ
を解決するため、Ｋ＝３個の検出素子Ｓ９、Ｓ１０、Ｓ
１１から成る第３検出器ＳＣが設けられている。１つの
検出素子Ｓ９は、検出素子Ｓ１〜Ｓ８の任意の位置に対
してｍλ＋θｐ（ｍは整数、０＜θｐ＜λ）となるよう
に配置され、検出素子Ｓ９に対して２λ離して検出する
Ｓ１０を配置し、これよりさらに２λ離して検出素子Ｓ
１１が配置されている。本実施例ではｍ＝０、θｐ＝λ
／２となっている（図２参照）。 【００３７】図４には、検出素子Ｓ９、Ｓ１０、Ｓ１１
からの検出信号を波形整形回路５で波形整形して成る出
力信号Ｄ９、Ｄ１０、Ｄ１１の、各番地における値が示
されている。得られたデータを見ると各ビット全て
「０」となるコード値と、全て「０」とはならないコー
ド値とが交互に出力されていることが判る。このことを
利用して、出力信号Ｄ９、Ｄ１０、Ｄ１１を論理回路Ｇ
６（図１）に入力して処理することにより、出力信号Ｄ
１７が得られる。出力信号Ｄ１７は、図４に示されるよ
うに、「１」と「０」が交互に出力されるインクリメン
タル信号になっていることが判る。 【００３８】図５には、出力信号Ｄ１２〜Ｄ１７の相互
関係を示すタイムチャートが示されている。ここで、領
域判別のためのインクリメンタル信号である出力信号Ｄ
１６ともう一方のインクリメンタル信号Ｄ１７とは、出
力信号Ｄ１６を得るための検出素子Ｓ１、Ｓ３、Ｓ５、
Ｓ７と、出力信号Ｄ１７を得るための検出素子Ｓ９、Ｓ
１０、Ｓ１１の配置がｍλ＋λ／２（ｍは整数）ずれて
いるため、当然のことながら、λ／２だけ位相のずれた
信号となっている。出力信号Ｄ１７のレベル変化点に着
目すると、これらの全ての変化点は、各出力信号のレベ
ルが安定した状態にある各分割領域の中央部にある。 【００３９】出力信号Ｄ１７のこの性質を利用してデー
タラッチ信号を作るため、出力信号Ｄ１７はラッチタイ
ミング信号発生回路６に入力され、データラッチ信号Ｄ
１８が出力される（図５参照）。 【００４０】１６組で８種類のデータを表わす出力信号
Ｄ１２〜Ｄ１５はデータ変換器７において３ビットの情
報に集約され、データ変換器７からの変換出力Ｈ１、Ｈ
２、Ｈ３は、出力信号Ｄ１６と共にラッチ部８に入力さ
れている。ラッチ部８では、データラッチ信号Ｄ１８に
応答し、その立ち上がりタイミングでそこへの入力信号
をラッチし、絶対位置データＤ０１〜Ｄ０４を出力す
る。これにより、読み誤りなく絶対位置データが得られ
ることになる。 【００４１】また、出力信号Ｄ１６とＤ１７とは電気角
で９０°位相のずれたインクリメンタル信号ＩＡ、ＩＢ
として取り出される。出力信号Ｄ１７のエッヂにて出力
信号Ｄ１２〜Ｄ１５のデータ変換後のデータである変換
出力Ｈ１〜Ｈ３及び出力信号Ｄ１６をラッチしているた
め、インクリメンタル信号ＩＡ、ＩＢの排他的論理和を
とることによって分解能を２倍に高めることも可能であ
る。 【００４２】本実施例は、符号板が円形状の光学式ロー
タリーエンコーダの場合について説明したが、符号板が
直線形状のリニアエンコーダや磁気式エンコーダ等でも
本発明と同様に適用することができるのは勿論である。 【００４３】 【発明の効果】本発明によれば、上述の如く、必要とす
る分割数の半分の２進直列符号を用いて所要の２進直列
符号を容易に作成することができるほか、インクリメン
タル符号用のトラックを設けることなしに、符号板に設
けられている絶対位置データ検出用の２進直列符号から
所要のインクリメンタル信号を作成することができるの
で、インクリメンタル符号用トラックなしに絶対位置デ
ータを正確に読み出すことができる。 【００４４】また、位相の異なる２つのインクリメンタ
ル信号を得ることができるので、分解能を２倍に高める
ことができるほか、２進直列符号からの検出値を所定の
直列符号に変換する変換器を簡素化することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による絶対値エンコーダの一実施例を示
すブロック図。 【図２】図１に示す符号板と各検出器との構成を説明す
るための図。 【図３】図１の絶対値エンコーダにおいて得られる各信
号の内容を各番地に対応させて表示した図。 【図４】図１の絶対値エンコーダにおいて得られる各信
号の内容を各番地に対応させて表示した図。 【図５】図１の絶対値エンコーダにおいて得られる各信
号の相互関係を示すタイムチャート。 【符号の説明】 １ 絶対値エンコーダ ２ 符号板 ４ 読取装置 ６ タイミング信号発生回路 ７ データ変換器 ８ ラッチ部 Ｓ１〜Ｓ１１ 検出素子 Ｔ トラック ＦＡ（Ａ１〜Ａ８） 基本２進循環直列符号 ＦＢ（Ｂ１〜Ｂ８） ２進直列符号 Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３ 変換出力
すブロック図。 【図２】図１に示す符号板と各検出器との構成を説明す
るための図。 【図３】図１の絶対値エンコーダにおいて得られる各信
号の内容を各番地に対応させて表示した図。 【図４】図１の絶対値エンコーダにおいて得られる各信
号の内容を各番地に対応させて表示した図。 【図５】図１の絶対値エンコーダにおいて得られる各信
号の相互関係を示すタイムチャート。 【符号の説明】 １ 絶対値エンコーダ ２ 符号板 ４ 読取装置 ６ タイミング信号発生回路 ７ データ変換器 ８ ラッチ部 Ｓ１〜Ｓ１１ 検出素子 Ｔ トラック ＦＡ（Ａ１〜Ａ８） 基本２進循環直列符号 ＦＢ（Ｂ１〜Ｂ８） ２進直列符号 Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３ 変換出力
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01D 5/00 - 5/62
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 符号板上の単一トラックに付された２Ｎ
分割の２進直列符号の内の複数個の符号を読み取って絶
対位置データを出力する絶対値エンコーダにおいて、 Ｎ分割の２進直列符号であって、連続するＫ＋１個（Ｋ
は２K-1 ＜Ｎ≦２K を満足する２以上の整数値）を読み
取った絶対値データが全て異なると共に任意の２つの読
み取り２進値の和が２K+1 −１にならないという条件の
下に作成された２進直列符号を予め用意し、Ｎ個の絶対
位置データをこの２進直列符号から得るのに必要なＫ＋
１ビットの検出値の中に各ビットが全て「１」となる２
進直列符号が含まれている場合には「０」を、各ビット
が全て「０」となる２進直列符号が含まれている場合に
は「１」を、また各ビットが全て「０」または「１」と
なる２進直列符号のどちらも含まれていない場合には
「１」または「０」のどちらかを、前記２進直列符号の
各境界領域に埋め込み組み合わせて作成した分割数が２
Ｎの２進直列符号のスリットを形成した符号板と、 該符号板に形成された前記２進直列符号を１個おきで且
つＫ＋１個読み出すようにそれぞれが構成され、一方が
前記２進直列符号を読み取る場合には他方が前記２進直
列符号の各境界領域に埋め込まれた「１」または「０」
の符号を読み取るように構成された一対の検出器と、 該一対の検出器からの読取データを所定の直列符号に変
換する変換手段と、 前記２進直列符号から所要の符号を読み出してインクリ
メンタル信号を作成する手段と、 該インクリメンタル信号に応答し前記変換手段からの出
力をラッチするラッチ手段とを備えて成ることを特徴と
する絶対値エンコーダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21432094A JP3449794B2 (ja) | 1994-08-17 | 1994-08-17 | 絶対値エンコーダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21432094A JP3449794B2 (ja) | 1994-08-17 | 1994-08-17 | 絶対値エンコーダ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0861984A JPH0861984A (ja) | 1996-03-08 |
| JP3449794B2 true JP3449794B2 (ja) | 2003-09-22 |
Family
ID=16653812
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21432094A Expired - Fee Related JP3449794B2 (ja) | 1994-08-17 | 1994-08-17 | 絶対値エンコーダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3449794B2 (ja) |
-
1994
- 1994-08-17 JP JP21432094A patent/JP3449794B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH0861984A (ja) | 1996-03-08 |
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