JP3459113B2 - Absolute encoder - Google Patents
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Landscapes
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は回転ディスク等のエンコ
ーダ板が静止している状態でも回転角度に応じた絶対位
置の信号がビットコードでパラレルに出力されるアブソ
リュートエンコーダに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an absolute encoder in which an absolute position signal corresponding to a rotation angle is output in parallel as a bit code even when an encoder plate such as a rotating disk is stationary.
【0002】[0002]
【従来の技術】エンコーダはロボットの腕の位置検出等
に広く利用されており、モータの回転軸に取り付けられ
たエンコーダ板の目盛を受光素子によって読み取るもの
である。位置検出の方法にはインクリメンタルタイプと
アブソリュートタイプがある。前者はエンコーダ板ある
いは回転ディスクの原点を基準として検出パルスをカウ
ントする事により位置の読み取りを行なう。後者は回転
ディスクのどの位置であってもエンコーダ板上のコード
を読み取る事で位置検出を行なう。この為、インクリメ
ンタルタイプでは電源が落ちた後再び起動した場合、原
点復帰動作の為に最大1回転させなければならないのに
対して、アブソリュートタイプでは電源を入れ直しても
回転ディスクを動かさず位置を読み取る事ができるので
原点復帰動作が不要になるという利点がある。2. Description of the Related Art An encoder is widely used for detecting the position of a robot arm, and reads a scale of an encoder plate attached to a rotary shaft of a motor by a light receiving element. Position detection methods include incremental type and absolute type. The former reads the position by counting the detection pulses with the origin of the encoder plate or the rotating disk as a reference. The latter detects the position by reading the code on the encoder plate at any position on the rotating disk. For this reason, in the incremental type, when the power is turned off and then restarted, it is necessary to make a maximum of one rotation for the origin return operation, whereas in the absolute type, the position is read without moving the rotating disk even if the power is turned on again. This has the advantage that the origin return operation is unnecessary.
【0003】図12に従来のアブソリュートエンコーダ
の一般的な構成を示す。回転ディスク101の表面には
同心円状に複数のトラック102〜105が形成されて
いる。各トラックは回転ディスク101の絶対位置を示
すデジタルコードに従ってビット符号化されたスリット
パタンからなる。回転ディスク101の一面側には受光
素子アレイ106が配置されているとともに、他面側に
は固定スリット107を介して発光素子例えばLED1
08が配置されている。回転ディスク101上のスリッ
トパタンによりLED108からの光が透過もしくは遮
断され、受光素子アレイ106がトラック毎の受光量に
応じて検出信号を出力する。この検出信号を処理する事
によりディスク101の回転角の絶対位置あるいは番地
が読み取れる。即ちこの番地が先に述べたデジタルコー
ドに相当する。FIG. 12 shows a general structure of a conventional absolute encoder. A plurality of tracks 102 to 105 are concentrically formed on the surface of the rotating disk 101. Each track is composed of a slit pattern bit-coded according to a digital code indicating the absolute position of the rotating disk 101. A light-receiving element array 106 is arranged on one surface side of the rotating disk 101, and a light-emitting element such as LED 1 is arranged on the other surface side via a fixed slit 107.
08 are arranged. Light from the LED 108 is transmitted or blocked by the slit pattern on the rotating disk 101, and the light receiving element array 106 outputs a detection signal according to the amount of light received for each track. By processing this detection signal, the absolute position or address of the rotation angle of the disk 101 can be read. That is, this address corresponds to the digital code described above.
【0004】番地を表わすデジタルコードとしては種々
のシステムが知られている。図13にデジタルコードの
一例として純2進法に従って形成されたスリットパタン
を示す。このパタン図は縦欄にトラック番号を示し横欄
に番地を示している。各トラックのスリットパタンは2
値符号化されており、明部と暗部からなる。この例では
4ビット分のトラックが設けられており、24 =16個
の絶対番地が表わされている。この様な純2進コードは
デジタル処理では基本的なものである。しかしながら、
ある番地から他の番地に変化する時、複数のトラックに
おいて明部と暗部の間の変化が同時に2ケ所以上で発生
する場合がある。夫々の変化を全く同時に検出する事は
困難でありタイミングのずれにより読み取りエラーが発
生するという欠点がある。Various systems are known as digital codes representing addresses. FIG. 13 shows a slit pattern formed according to a pure binary method as an example of a digital code. In this pattern diagram, the vertical column indicates the track number and the horizontal column indicates the address. The slit pattern of each track is 2
It is value-encoded and consists of bright and dark areas. In this example, a track for 4 bits is provided, and 2 4 = 16 absolute addresses are represented. Such a pure binary code is basic in digital processing. However,
When changing from one address to another, the change between the light and dark parts may occur at two or more locations simultaneously in a plurality of tracks. It is difficult to detect the respective changes at exactly the same time, and there is a drawback that a read error occurs due to a timing shift.
【0005】この欠点を改善したのが図14に示すグレ
イ2進コードである。パタン図から明らかな様に、純2
進コードパタンと異なり、番地の変わり目においては必
ず1個のトラックに関してのみ明暗変化が生ずるという
特徴をもっている為、読み取りエラーが殆ど起らない。
しかしながら純2進法コードと同様にグレイコードもビ
ット数あるいは桁数と同じだけのトラック数が必要とな
る。従って高分解能化の為番地を増やす目的でビット数
を上げると、回転ディスクの径方向に沿って多数のトラ
ックが並列する為アブソリュートエンコーダの小型化を
阻害するという欠点がある。The gray binary code shown in FIG. 14 improves on this drawback. As you can see from the pattern diagram, net 2
Unlike the binary code pattern, since there is a characteristic that a change in address always causes a change in brightness and darkness only in one track, a reading error hardly occurs.
However, as with the pure binary code, the gray code requires the same number of tracks as the number of bits or digits. Therefore, if the number of bits is increased for the purpose of increasing the number of addresses for higher resolution, there is a drawback that the absolute encoder is hindered from being downsized because many tracks are arranged in parallel in the radial direction of the rotary disk.
【0006】図15にトラック数の半減が可能な2進化
4進数コードパタンを示す。一対のトラック0,1に割
り当てられた2ビットにより4進下位桁を構成する。例
えば第1組に属する番地0〜3は下位桁の4進数に従い
識別できる。同様に第2組に属する番地4〜7について
も下位桁の4進数により識別できる。以下第3組,第4
組についても同様である。一方一対のトラック2,3に
割り当てられた2ビットから4進上位桁が構成される。
この上位桁の4進数により第1組〜第4組を識別でき
る。2進化4進コードは簡単な論理演算により純2進コ
ードに変換できる。FIG. 15 shows a binary coded quaternary code pattern capable of halving the number of tracks. Two bits assigned to a pair of tracks 0 and 1 form a quaternary lower digit. For example, addresses 0 to 3 belonging to the first group can be identified according to the quaternary number of the lower digit. Similarly, the addresses 4 to 7 belonging to the second group can be identified by the quaternary number of the lower digit. Below 3rd group, 4th
The same applies to the sets. On the other hand, the 2-bit assigned to the pair of tracks 2 and 3 constitutes a quaternary upper digit.
The first to fourth sets can be identified by the quaternary number of the higher digits. Binary quaternary code can be converted into pure binary code by simple logical operation.
【0007】図16に2進化4進コードパタンを読み取
る為の受光素子配置を2種類示す。左側の受光素子アレ
イ110では4個のトラックに対応して個々の受光素子
が並列配置されている。一方、右側の受光素子アレイ1
11では、トラック1に沿って一対の受光素子が対応す
るスリットパタンに対して90°の位相差をもって配列
されている。この一対の受光素子により下位桁の4進数
が読み取れる。同様に、トラック3に沿って一対の受光
素子が90°の位相差をもって配列されており、上位桁
4進数を読み取る事ができる。この様にするとトラック
0及びトラック2が不要となり本数を半減できる。この
点の理解を容易にする為に図15を再び参照しながら若
干補足する。一対のトラック0と1は夫々同じ周期で位
相が90°だけずれた繰り返しスリットパタンを有して
いる。従って図16に示す様に一対の受光素子を90°
だけ位相をずらして配置する事によりトラック0,1に
含まれる情報を全て読み取れる。即ち、受光素子アレイ
111の受光素子0,1には明と明,明と暗,暗と明,
暗と暗の4個の組み合わせが投射され、4進数情報を読
み取れる。同様に、図15のトラック2と3は夫々同じ
周期で位相が90°だけずれた繰り返しスリットパタン
を有しているので、図16の受光素子アレイ111に示
す配列によって上位桁4進数を読み取れる。FIG. 16 shows two types of light receiving element arrangements for reading a binary coded quaternary code pattern. In the light receiving element array 110 on the left side, the individual light receiving elements are arranged in parallel corresponding to four tracks. On the other hand, the light receiving element array 1 on the right side
In 11, the pair of light receiving elements are arranged along the track 1 with a phase difference of 90 ° with respect to the corresponding slit pattern. A quaternary number in the lower digit can be read by the pair of light receiving elements. Similarly, a pair of light receiving elements are arranged along the track 3 with a phase difference of 90 °, and the upper digit quaternary number can be read. In this way, the tracks 0 and 2 are unnecessary and the number can be reduced by half. To facilitate understanding of this point, a slight supplement will be given with reference to FIG. 15 again. Each of the pair of tracks 0 and 1 has a repetitive slit pattern having the same cycle and a phase difference of 90 °. Therefore, as shown in FIG.
All the information contained in tracks 0 and 1 can be read by arranging them with the phases shifted by just. That is, the light receiving elements 0 and 1 of the light receiving element array 111 are bright and bright, bright and dark, dark and bright,
Four combinations of dark and dark are projected, and the quaternary information can be read. Similarly, tracks 2 and 3 in FIG. 15 each have a repetitive slit pattern with the same cycle and a phase shift of 90 °, so that the upper digit quaternary number can be read by the arrangement shown in the light receiving element array 111 in FIG.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】以上の様に、2進化4
進コードパタンを用いる事によりトラック数を半減でき
る。換言すると、1本のトラックから2個のビット信号
を得る事ができる。しかしながら高分解能化の為番地数
を増やす目的でビット数を上げると、相当程度トラック
本数が増加するのでアブソリュートエンコーダの大型化
及びコストアップを避ける事ができず不十分である。こ
の点に鑑み、本発明は1本のトラックからより多くのビ
ット信号を生成する事を目的とする。ところで上述した
2進化4進コードパタンは先に説明したグレイコードパ
タンと異なり複数のトラック間で明暗が同時に変化する
場合である。夫々の変化を全く同時に検出する事は困難
でありタイミングのずれにより読み取りエラーが発生す
る。この点に鑑み、本発明は下位トラックと上位トラッ
クの同期化を図り読み取りエラーを除去する事を目的と
する。[Problems to be Solved by the Invention] As described above, binary evolution 4
The number of tracks can be halved by using the hexadecimal code pattern. In other words, two bit signals can be obtained from one track. However, if the number of bits is increased for the purpose of increasing the number of addresses for higher resolution, the number of tracks will increase to a considerable extent, and the absolute encoder cannot be increased in size and cost, which is insufficient. In view of this point, the present invention aims to generate more bit signals from one track. By the way, unlike the gray code pattern described above, the binary coded quaternary code pattern described above is a case where the lightness and darkness change simultaneously among a plurality of tracks. It is difficult to detect each change at exactly the same time, and a read error occurs due to a timing shift. In view of this point, it is an object of the present invention to synchronize a lower track and an upper track to eliminate a read error.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上述した従来の技術の課
題を解決し且つ本発明の目的を達成する為以下の手段を
講じた。即ち本発明にかかるアブソリュートエンコーダ
は基本的な構成として移動体と受光素子と処理回路とを
有している。移動体には明暗スリットパタンを有するト
ラックが並列して設けられている。受光素子は該明暗ス
リットパタンを介して照明光を受光しトラック毎に検出
信号を出力する。処理回路は該検出信号を処理してビッ
ト信号を生成し移動体の位置を読み取る。本発明の特徴
事項として、前記処理回路は入力部と比較演算部と論理
演算部とを有している。入力部は該検出信号を用いて等
周期で且つ位相のずれた複数の山形信号を入力する。比
較演算部は該複数の山形信号を互いに比較処理して位相
のずれた複数の矩形信号を生成する。論理演算部は該複
数の矩形信号を互いに論理処理して1本のトラックにつ
き少なくとも3個のビット信号を出力する。さらに、前
記処理回路は該入力部と該比較演算部との間に変調処理
部を含んでおり、下位トラックに対応した他の処理回路
から転送された周期信号に同期して該複数の山形信号を
変調し、下位ビット信号と上位ビット信号の同期化を図
る。この変調処理部は論理手段と加算手段とを備えてい
る。論理手段は該比較演算部から帰還した矩形信号と該
周期信号とを互いに論理演算して同期化信号を形成す
る。加算手段は該同期化信号と各山形信号を所定の割合
で加算処理し変調された山形信号を形成する。 [Means for Solving the Problems] In order to solve the above-mentioned problems of the prior art and to achieve the object of the present invention, the following measures were taken. That is, the absolute encoder according to the present invention has a moving body, a light receiving element, and a processing circuit as a basic configuration. Tracks having bright and dark slit patterns are arranged in parallel on the moving body. The light receiving element receives the illumination light through the bright and dark slit pattern and outputs a detection signal for each track. The processing circuit processes the detection signal to generate a bit signal and reads the position of the moving body. As a feature of the present invention, the processing circuit has an input unit, a comparison operation unit, and a logic operation unit. The input unit uses the detection signal to input a plurality of chevron signals having an equal period and a phase shift. The comparison operation unit compares the plurality of chevron signals with each other to generate a plurality of rectangular signals with a phase shift. The logical operation unit logically processes the plurality of rectangular signals and outputs at least three bit signals for one track. Furthermore, before
The processing circuit is a modulation processing between the input unit and the comparison operation unit.
Other processing circuit corresponding to the lower track
The plurality of chevron signals in synchronization with the periodic signal transferred from
Modulates and synchronizes low-order bit signal and high-order bit signal
It This modulation processing section has a logic means and an addition means.
It The logic means outputs the rectangular signal fed back from the comparison operation unit and the rectangular signal
Form a synchronization signal by logically operating the periodic signal with each other
It The adding means sets the synchronization signal and each chevron signal at a predetermined ratio.
To form a modulated chevron signal.
【0010】[0010]
【0011】本発明の一態様によれば、前記入力部は加
減算手段を有しており、90°の位相差を有する台形の
検出信号を互いに加減算処理して山形信号を形成する。
これに代えて、90°の位相差を有する山形の検出信号
をそのまま山形信号として用いる事もできる。他の態様
によれば、前記入力部は検出信号を反転して逆相信号を
形成する反転手段を備えており、検出信号及び逆相信号
を用いて該複数の山形信号を生成する。According to one aspect of the present invention, the input unit has an adder / subtractor, and the trapezoidal detection signals having a phase difference of 90 ° are subjected to an addition / subtraction process to form a chevron signal.
Alternatively, a chevron-shaped detection signal having a phase difference of 90 ° can be used as it is as a chevron-shaped signal. According to another aspect, the input unit includes inverting means that inverts the detection signal to form a negative phase signal, and uses the detection signal and the negative phase signal to generate the plurality of chevron signals.
【0012】前記移動体に形成された明暗スリットパタ
ンは、例えばトラック方向に沿って透過率が暗から明に
かけて漸進的に変化する漸進パタンを有しており、山形
信号のスロープ形成を可能にしている。この漸進パタン
は、例えばトラック方向に沿って細分化された暗部及び
明部が交互に配列されており、暗部と明部の比率が段階
的に変化している。あるいはこの漸進パタンは、トラッ
ク方向に沿って暗から明にかけて濃度が連続的に変化す
るものであっても良い。さらには、前記漸進パタンは暗
部と明部を二分する境界線がトラック方向に対して斜行
した形状であっても良い。直線的に変位する移動体の場
合には、前記境界線は直線トラックに形成された傾斜直
線である。又、移動体が回転変位する場合には前記境界
線は円形トラックに形成された渦巻線からなる。The light-dark slit pattern formed on the moving body has a gradual pattern in which the transmittance gradually changes from dark to light along the track direction, for example, to enable the slope formation of a mountain-shaped signal. There is. In this gradual pattern, for example, the dark portions and the light portions subdivided along the track direction are alternately arranged, and the ratio of the dark portions and the light portions changes stepwise. Alternatively, this gradual pattern may be one in which the density continuously changes from dark to light along the track direction. Furthermore, the gradual pattern may have a shape in which a boundary line that divides a dark portion and a light portion is oblique to the track direction. In the case of a moving body that moves linearly, the boundary line is an inclined straight line formed on a linear track. Further, when the moving body is rotationally displaced, the boundary line is composed of spirals formed on a circular track.
【0013】[0013]
【作用】本発明によれば並列したトラックの1本に対し
受光素子を適切に配列し、例えば位相が互いに90°シ
フトした4個の山形信号を得ている。4個の山形信号を
互いに比較処理して位相が90°ずれた4個の矩形信号
を生成する。これら4個の矩形信号を互いに論理処理し
て1本のトラックにつき3個のビット信号を出力する事
ができる。あるいは、1本のトラックから位相が互いに
45°ずれた8個の山形信号を取り出し、同様に比較処
理及び論理処理して、1本のトラックにつき4個のビッ
ト信号を出力する事も可能である。又、下位トラックか
ら転送された周期信号に同期して各山形信号を変調し、
下位ビット信号と上位ビット信号の同期化を図ってい
る。具体的には、上位トラック側の比較演算部から帰還
した矩形信号と下位トラック側の周期信号とを互いに論
理処理して同期化信号を形成する。この同期化信号と上
位トラックの各山形信号とを所定の割合で加算処理し変
調された山形信号を形成する。According to the present invention, the light receiving elements are appropriately arranged for one of the tracks arranged in parallel to obtain, for example, four chevron signals whose phases are shifted by 90 ° from each other. The four chevron signals are compared with each other to generate four rectangular signals whose phases are shifted by 90 °. It is possible to logically process these four rectangular signals and output three bit signals for one track. Alternatively, it is also possible to take out eight chevron signals whose phases are shifted from each other by 45 °, perform similar comparison processing and logical processing, and output four bit signals per one track. . Also, each chevron signal is modulated in synchronization with the periodic signal transferred from the lower track,
The lower bit signal and the higher bit signal are synchronized. Specifically, the rectangular signal fed back from the comparison operation unit on the upper track side and the periodic signal on the lower track side are logically processed to form a synchronization signal. The synchronization signal and each mountain-shaped signal of the upper track are added at a predetermined ratio to form a modulated mountain-shaped signal.
【0014】[0014]
【実施例】以下図面を参照して本発明の好適な実施例を
詳細に説明する。図1は本発明にかかるアブソリュート
エンコーダの第1実施例を示す模式図である。本アブソ
リュートエンコーダは明暗スリットパタンを有するトラ
ックを並列して設けた移動体を備えている。(A)は1
本のトラックTのみを示している。矢印で示す様にこの
トラックTは直線方向に変位する。これに代えて回転変
位するトラックを有する移動体を採用する事も可能であ
る。1本のトラックTに対応して、4個の受光素子(A
1,A2,A3,A4)が配列しており、明暗スリット
パタンを介して照明光を受光しトラック毎に検出信号を
出力する。本例では各受光素子A1〜A4は明暗スリッ
トパタンの1周期の半分に相当するトラック方向長さ寸
法を有している。又、受光素子A1,A2,A3,A4
は夫々順に位相が90°シフトして配列されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing a first embodiment of an absolute encoder according to the present invention. This absolute encoder has a moving body in which tracks having light and dark slit patterns are arranged in parallel. (A) is 1
Only the track T of the book is shown. As indicated by the arrow, this track T is displaced in the linear direction. Instead of this, it is also possible to employ a moving body having a track that is rotationally displaced. Corresponding to one track T, four light receiving elements (A
1, A2, A3, A4) are arranged, the illumination light is received through the bright and dark slit patterns, and a detection signal is output for each track. In this example, each of the light receiving elements A1 to A4 has a length dimension in the track direction which corresponds to half of one cycle of the bright and dark slit pattern. Further, the light receiving elements A1, A2, A3, A4
Are arranged with their phases sequentially shifted by 90 °.
【0015】(B)は受光素子出力の時間変化を表わし
ており、各受光素子A1〜A4から夫々位相が90°シ
フトした山形信号が出力される。以下、本明細書では理
解を容易にする為、受光素子と対応する検出信号を同一
の参照符号で表わす事にする。(B) represents the time change of the output of the light receiving element, and each of the light receiving elements A1 to A4 outputs a mountain-shaped signal whose phase is shifted by 90 °. Hereinafter, in the present specification, in order to facilitate understanding, the detection signals corresponding to the light receiving elements are represented by the same reference numerals.
【0016】(C)は受光素子に接続される処理回路を
表わしており、検出信号を処理してビット信号を生成し
移動体の位置を読み取る。図示する様に、処理回路は入
力部1と比較演算部2と論理演算部3とを備えている。
入力部1は検出信号を用いて等周期で且つ位相のずれた
複数の山形信号を入力する。本例では、もともと山形の
波形を有する4個の検出信号A1,A2,A3,A4を
そのまま入力して山形信号としている。従ってここでは
各山形信号にも対応する参照符号A1,A2,A3,A
4を付する事にする。比較演算部2は4個の比較器(C
MP1,CMP2,CMP3,CMP4)を含んでお
り、山形信号A1〜A4を互いに比較処理して位相が9
0°ずれた4個の矩形信号を生成する。論理演算部3は
3個の排他的論理和器(XOR1,XOR2,XOR
3)と1個の否定論理和器(NOR1)と1個の否定器
(NOT1)とから構成されており、前述した4個の矩
形信号を互いに論理処理して1本のトラックTにつき3
個のビット信号P1,P2,P3を出力する。(C) represents a processing circuit connected to the light receiving element, which processes the detection signal to generate a bit signal and reads the position of the moving body. As illustrated, the processing circuit includes an input unit 1, a comparison operation unit 2, and a logic operation unit 3.
The input unit 1 inputs a plurality of chevron signals having the same period and different phases by using the detection signal. In this example, the four detection signals A1, A2, A3 and A4 originally having a mountain-shaped waveform are directly input to form a mountain-shaped signal. Therefore, here, reference numerals A1, A2, A3, A corresponding to each chevron signal are also used.
I will attach 4. The comparison calculation unit 2 includes four comparators (C
MP1, CMP2, CMP3, CMP4) are included, and the angle signals A1 to A4 are compared with each other to have a phase of 9
Four rectangular signals shifted by 0 ° are generated. The logical operation unit 3 includes three exclusive OR devices (XOR1, XOR2, XOR
3), one NOR circuit (NOR1) and one NOR circuit (NOT1). The four rectangular signals described above are logically processed with each other to generate three tracks per track T.
The individual bit signals P1, P2 and P3 are output.
【0017】次に図2を参照して、図1の(C)に示し
た処理回路の動作を詳細に説明する。図示する様に山形
信号A1,A2,A3,A4は位相が順に90°シフト
している。CMP1によりA1とA4を互いに比較処理
すると第1の矩形信号(h)が得られる。同様にCMP
2でA1とA3を互いに比較処理すると、第2の矩形信
号(i)が得られる。CMP3でA4とA3を比較処理
する事により第3の矩形信号(j)が得られる。CMP
4でA4とA2を互いに比較処理する事により第4の矩
形信号(k)が得られる。4個の矩形信号は位相が順に
90°ずれている。第1の矩形信号(h)と第2の矩形
信号(i)をXOR1で排他的論理和処理する事により
第1の中間信号(l)が得られる。又第3の矩形信号
(j)と第4の矩形信号(k)をXOR2で排他的論理
和処理する事により、第2の中間信号(m)が得られ
る。第1の中間信号(l)と第2の中間信号(m)をN
OR1で否定論理和処理する事により、第1ビット信号
(下位ビット信号)P1が得られる。又、第2の矩形信
号(i)と第4の矩形信号(k)をXOR3で排他的論
理和処理すると第2ビット信号(中間ビット信号)P2
が得られる。最後に第2の矩形信号(i)をNOT1で
否定処理すると第3ビット信号(上位ビット信号)P3
が得られる。この様にして1本のトラックTから3個の
ビット信号P1〜P3を生成する事が可能になる。Next, the operation of the processing circuit shown in FIG. 1C will be described in detail with reference to FIG. As shown in the figure, the phases of the chevron signals A1, A2, A3 and A4 are sequentially shifted by 90 °. A first rectangular signal (h) is obtained when C1 compares A1 and A4 with each other. Similarly CMP
When A1 and A3 are compared with each other in 2, a second rectangular signal (i) is obtained. A third rectangular signal (j) is obtained by comparing A4 and A3 with CMP3. CMP
A fourth rectangular signal (k) is obtained by comparing A4 and A2 with each other at 4. The phases of the four rectangular signals are sequentially shifted by 90 °. The first intermediate signal (1) is obtained by performing the exclusive OR processing of the first rectangular signal (h) and the second rectangular signal (i) with XOR1. Also, the second intermediate signal (m) is obtained by subjecting the third rectangular signal (j) and the fourth rectangular signal (k) to exclusive OR processing by XOR2. N the first intermediate signal (l) and the second intermediate signal (m)
The first bit signal (lower bit signal) P1 is obtained by performing a NOR operation with OR1. Further, when the second rectangular signal (i) and the fourth rectangular signal (k) are subjected to exclusive OR processing by XOR3, the second bit signal (intermediate bit signal) P2
Is obtained. Finally, if the second rectangular signal (i) is negated by NOT1, the third bit signal (upper bit signal) P3
Is obtained. In this way, it becomes possible to generate three bit signals P1 to P3 from one track T.
【0018】図3は本発明にかかるアブソリュートエン
コーダの第2実施例に含まれる処理回路を示すブロック
図である。基本的には図1の(C)に示した処理回路と
同様な構成を有しており、対応する部分には対応する参
照番号を付して理解を容易にしている。異なる点は、入
力部1と比較演算部2との間に変調処理部4が介在して
いる事であり、下位トラック(図1の(A)に示したト
ラックTよりも1本下位側のトラック)に対応した他の
処理回路から転送された周期信号(a)に同期して、4
個の山形信号A1,A2,A3,A4を変調し、下位ビ
ット信号と上位ビット信号(トラックTに対応したビッ
ト信号)の同期化を図っている。この変調処理部4は2
個の否定器(NOT2,NOT3)、2個の排他的論理
和器(XOR4,XOR5)、4個の乗算器(MPL
1,MPL2,MPL3,MPL4)、4個の加算器
(ADD1,ADD2,ADD3,ADD4)で構成さ
れている。なお、4個の乗算器の係数をKで表わしてい
る。一対のXOR4,XOR5は論理手段を構成してお
り、比較演算部2から帰還した矩形信号(i),(k)
と下位トラックからの周期信号(a)とを互いに排他的
論理和処理して、同期化信号(b),(c)を形成す
る。又NOT2,NOT3,MPL1,MPL2,MP
L3,MPL4,ADD1,ADD2,ADD3,AD
D4は加算手段を構成しており、同期化信号(b),
(c)と各山形信号A1,A2,A3,A4を所定の割
合で加算処理し、変調された4個の山形信号(d),
(e),(f),(g)を形成する。これら4個の変調
山形信号は比較演算部2及び論理演算部3により順次処
理され、3個のビット信号P1,P2,P3が得られ
る。これら3個の上位ビット信号P1〜P3は下位トラ
ックから転送された周期信号(a)に同期している。一
方、比較演算部2に含まれるCMP2から出力された矩
形信号(i)は他の周期信号として上位トラック側へ転
送される。この様にして、並列したトラック間で全て完
全な同期をとる事が可能になる。FIG. 3 is a block diagram showing a processing circuit included in the second embodiment of the absolute encoder according to the present invention. Basically, it has the same configuration as that of the processing circuit shown in FIG. 1C, and corresponding parts are given corresponding reference numerals to facilitate understanding. The difference is that the modulation processing unit 4 is interposed between the input unit 1 and the comparison operation unit 2, and the lower-order track (one lower than the track T shown in FIG. 1A). 4) in synchronization with the periodic signal (a) transferred from another processing circuit corresponding to
The individual chevron signals A1, A2, A3, A4 are modulated to synchronize the lower bit signal and the upper bit signal (bit signal corresponding to the track T). This modulation processing unit 4 is 2
Negators (NOT2, NOT3), two exclusive ORs (XOR4, XOR5), four multipliers (MPL
1, MPL2, MPL3, MPL4), and four adders (ADD1, ADD2, ADD3, ADD4). The coefficient of the four multipliers is represented by K. The pair of XOR4 and XOR5 constitutes a logic means, and the rectangular signals (i) and (k) fed back from the comparison operation unit 2 are used.
And the periodic signal (a) from the lower track are mutually exclusive ORed to form the synchronization signals (b) and (c). Also NOT2, NOT3, MPL1, MPL2, MP
L3, MPL4, ADD1, ADD2, ADD3, AD
D4 constitutes an adding means, and the synchronizing signal (b),
(C) and the respective chevron signals A1, A2, A3 and A4 are added at a predetermined ratio to obtain four modulated chevron signals (d),
(E), (f), and (g) are formed. These four modulated chevron signals are sequentially processed by the comparison operation unit 2 and the logic operation unit 3, and three bit signals P1, P2, P3 are obtained. These three upper bit signals P1 to P3 are synchronized with the periodic signal (a) transferred from the lower track. On the other hand, the rectangular signal (i) output from the CMP2 included in the comparison operation unit 2 is transferred to the upper track side as another periodic signal. In this way, it is possible to completely synchronize all the tracks in parallel.
【0019】図4は、図3に示した処理回路の動作説明
に供するタイミングチャートである。図示する様に、下
位トラックから転送された周期信号(a)は所定の周期
を有する矩形波である。一方4個の山形信号A1,A
2,A3,A4は全て周期信号(a)の8倍の周期を有
しており、順に位相が90°ずつシフトしている。先ず
最初に、XOR4により周期信号(a)とCMP4から
帰還された矩形信号(k)を互いに排他的論理和処理す
る事により、第1の同期化信号(b)が得られる。この
第1同期化信号(b)は周期信号(a)の立ち上がりも
しくは立ち下がりに同期した立ち上がりあるいは立ち下
がりを有している。他のXOR5を用いてCMP2から
帰還した矩形信号(i)と周期信号(a)を互いに排他
的論理和処理し、第2の同期化信号(c)を形成する。
この第2同期化信号(c)も周期信号(a)に同期した
立ち上がり及び立ち下がりを含んでいる。次に、第1同
期化信号(b)をNOT2により否定処理し且つMPL
1でK倍に乗算処理する。この結果と山形信号A1をA
DD1で互いに加算処理し、対応する変調山形信号
(d)を形成する。即ち、同期化信号と元の山形信号を
所定の割合(K)で加算処理し変調された山形信号を得
る事になる。この変調山形信号(d)は周期信号(a)
に同期した段差を含んでいる。同様に、第2同期化信号
(c)をNOT3で否定処理し且つMPL2でK倍す
る。この結果と元の山形信号A2をADD2で互いに加
算し対応する変調山形信号(e)を形成する。この変調
山形信号(e)も周期信号(a)に同期した段差を含ん
でいる。さらに第1同期化信号(b)をMPL3でK倍
した後、ADD3で山形信号A3と加算処理し対応する
変調山形信号(f)を形成する。さらに第2同期化信号
(c)をMPL4でK倍した後ADD4で残る山形信号
A4に加算し、対応する変調山形信号(g)を形成す
る。FIG. 4 is a timing chart for explaining the operation of the processing circuit shown in FIG. As shown in the figure, the periodic signal (a) transferred from the lower track is a rectangular wave having a predetermined period. On the other hand, four chevron signals A1 and A
2, A3 and A4 all have a cycle that is eight times as long as the cycle signal (a), and their phases are sequentially shifted by 90 °. First, the first synchronization signal (b) is obtained by mutually exclusive ORing the periodic signal (a) and the rectangular signal (k) fed back from the CMP4 by the XOR4. The first synchronization signal (b) has a rising edge or a falling edge synchronized with the rising edge or the falling edge of the periodic signal (a). The rectangular signal (i) fed back from the CMP 2 and the periodic signal (a) are subjected to exclusive OR processing using another XOR 5 to form a second synchronization signal (c).
The second synchronization signal (c) also includes a rising edge and a falling edge synchronized with the periodic signal (a). Next, the first synchronization signal (b) is negated by NOT2 and MPL
When it is 1, the multiplication process is performed K times. This result and Yamagata signal A1
DD1 performs addition processing on each other to form a corresponding modulated chevron signal (d). That is, the synchronization signal and the original chevron signal are added at a predetermined ratio (K) to obtain a modulated chevron signal. This modulated chevron signal (d) is a periodic signal (a)
Includes a step that is synchronized with. Similarly, the second synchronization signal (c) is negated by NOT3 and multiplied by K by MPL2. This result and the original chevron signal A2 are added together by ADD2 to form a corresponding modulated chevron signal (e). The modulated chevron signal (e) also includes a step synchronized with the periodic signal (a). Further, the first synchronizing signal (b) is multiplied by K in MPL3, and then added to the mountain-shaped signal A3 in ADD3 to form a corresponding modulated mountain-shaped signal (f). Further, the second synchronizing signal (c) is multiplied by K in MPL4 and then added to the remaining mountain-shaped signal A4 in ADD4 to form a corresponding modulated mountain-shaped signal (g).
【0020】次に比較演算部2ではCMP1により変調
山形信号(d),(g)が互いに比較処理され第1の矩
形信号(h)が出力される。一対の変調山形信号
(d),(g)は丁度段差部で交差しており多少の振幅
変動や位相のズレ等が生じても問題なくこの部分でCM
P1の出力が反転する。従って、矩形信号(h)の立ち
上がり及び立ち下がりは完全に周期信号(a)に同期す
る事になる。同様にCMP2で一対の変調山形信号
(d),(f)を比較処理する事により、第2の矩形信
号(i)が得られる。前述した様にこの矩形信号(i)
は変調処理部4側に帰還される。CMP3で一対の変調
山形信号(g),(f)を互いに比較処理する事により
第3の矩形信号(j)が得られる。CMP4により一対
の変調山形信号(g),(e)を互いに比較処理する事
により、第4の矩形信号(k)が形成される。前述した
様にこの第4矩形信号(k)は変調処理部4に帰還され
る。何れの比較器(CMP1,CMP2,CMP3,C
MP4)においても、丁度段差部で交差する互いに90
°位相差もしくは逆位相の変調山形信号を互いに比較処
理して周期信号(a)に対する同期をとる様にしてい
る。この様にして得られた4個の矩形信号(h)〜
(k)は図1の実施例と同様に論理演算部3により論理
処理され、3個のビット信号P1,P2,P3が得られ
る。第1ビット信号P1は周期信号(a)の2倍の周期
を有し、第2ビット信号P2は4倍の周期を有し、第3
ビット信号P3は8倍の周期を有する。何れも周期信号
(a)の立ち上がりもしくは立ち下がりに同期した矩形
パルス列からなる。Next, in the comparison operation section 2, the modulated chevron signals (d) and (g) are compared with each other by the CMP 1 and the first rectangular signal (h) is output. The pair of modulated chevron signals (d) and (g) intersect at exactly the stepped portion, and even if some amplitude fluctuation or phase shift occurs, there is no problem in CM
The output of P1 is inverted. Therefore, the rising and falling edges of the rectangular signal (h) are completely synchronized with the periodic signal (a). Similarly, the second rectangular signal (i) is obtained by comparing the pair of modulated chevron signals (d) and (f) with CMP2. As mentioned above, this rectangular signal (i)
Is fed back to the modulation processing unit 4 side. The third rectangular signal (j) is obtained by comparing the pair of modulated chevron signals (g) and (f) with each other in CMP3. The CMP 4 compares the pair of modulated chevron signals (g) and (e) with each other to form a fourth rectangular signal (k). As described above, this fourth rectangular signal (k) is fed back to the modulation processing section 4. Which comparator (CMP1, CMP2, CMP3, C
Even in MP4), they intersect each other at exactly 90 steps.
The phase-modulated or anti-phase modulated chevron signals are compared with each other and synchronized with the periodic signal (a). The four rectangular signals (h) obtained in this way
(K) is logically processed by the logical operation unit 3 as in the embodiment of FIG. 1, and three bit signals P1, P2 and P3 are obtained. The first bit signal P1 has a period twice that of the periodic signal (a), the second bit signal P2 has a period four times that of the periodic signal (a), and
The bit signal P3 has a cycle of 8 times. Each of them consists of a rectangular pulse train synchronized with the rising or falling of the periodic signal (a).
【0021】図5は本発明にかかるアブソリュートエン
コーダの具体的な構成例を表わしており、下位から上位
に向って並列した4本のトラックT0,T1,T2,T
3を移動体に形成して、P0〜P8まで9個のビット信
号を得ている。即ち29 個の番地を有する位置分解能が
得られる。図示する様に最下位トラックT0に対応し
て、受光素子A1の組と受光素子A2の組と受光素子A
3の組が配列している。各組について受光素子を複数
(本例では4個)用いる事により、受光量の増加を図っ
ている。A1,A2,A3ともに明暗スリットパタン周
期の4分の1に相当するトラック方向寸法を有してお
り、図1の(A)に示した例と比べて狭くなっている。
従って、A1,A2,A3から出力される検出信号は山
形ではなく台形になる。A1の組とA2の組では位相が
90°ずれており、A1の組とA3の組では位相が18
0°ずれている。最下位から2番目のトラックT1に対
応して、3個の受光素子A4,A5,A6が配列してい
る。各受光素子ともに明暗スリットパタンの周期の4分
の1に相当するトラック方向長手寸法を有しており、同
じく台形の検出信号が出力される。A4とA5は位相が
90°シフトしており、A4とA6は位相が180°シ
フトしている。次のトラックT2に設けられた明暗スリ
ットパタンは、トラック方向に沿って透過率が暗から明
にかけて漸進的に変化する漸進パタンを有しており、対
応する受光素子A7はスロープを含んだ台形の検出信号
を出力可能である。本例ではこの漸進パタンは、暗部と
明部を二分する境界線がトラック方向に対して斜行して
いる。この境界線は直線トラックT2に形成された斜行
直線である。最後のトラックT3は、T2に対して位相
が90°ずれた明暗スリットパタンを有している一方、
対応する受光素子A8はA7と同位相で配置している。
T2及びT3に形成された明暗スリットパタンの周期
は、T1に形成された明暗スリットパタンに比べ8倍の
周期を有している。なお図示を容易にする為、T2及び
T3についてはトラック方向に関し1/4の縮尺表示に
している。FIG. 5 shows a concrete configuration example of the absolute encoder according to the present invention. Four tracks T0, T1, T2, T are arranged in parallel from the lower order to the upper order.
3 is formed in the moving body, and 9 bit signals from P0 to P8 are obtained. That is, a position resolution having 2 9 addresses can be obtained. As shown in the figure, a set of light receiving elements A1, a set of light receiving elements A2, and a light receiving element A are associated with the lowest track T0.
Three sets are arranged. By using a plurality of light receiving elements (four in this example) for each set, the amount of received light is increased. All of A1, A2 and A3 have a dimension in the track direction corresponding to a quarter of the bright-dark slit pattern period, which is narrower than the example shown in FIG.
Therefore, the detection signals output from A1, A2, and A3 are trapezoidal instead of mountain-shaped. The pair of A1 and the pair of A2 are out of phase with each other by 90 °, and the pair of A1 and the pair of A3 have a phase difference of 18 °.
It is 0 ° off. Three light receiving elements A4, A5, A6 are arranged corresponding to the second lowest track T1. Each of the light receiving elements has a longitudinal dimension in the track direction which corresponds to a quarter of the cycle of the bright and dark slit pattern, and similarly a trapezoidal detection signal is output. The phases of A4 and A5 are shifted by 90 °, and the phases of A4 and A6 are shifted by 180 °. The light-dark slit pattern provided on the next track T2 has a gradual pattern in which the transmittance gradually changes from dark to light along the track direction, and the corresponding light-receiving element A7 has a trapezoidal shape including a slope. A detection signal can be output. In this example, in this gradual pattern, the boundary line that divides the dark portion and the light portion is oblique to the track direction. This boundary line is an oblique straight line formed on the straight track T2. The last track T3 has a bright / dark slit pattern whose phase is shifted by 90 ° with respect to T2.
The corresponding light receiving element A8 is arranged in the same phase as A7.
The cycle of the light-dark slit pattern formed at T2 and T3 is eight times as long as that of the light-dark slit pattern formed at T1. Note that, for ease of illustration, T2 and T3 are displayed in a reduced scale of 1/4 in the track direction.
【0022】図6は、図5に示した受光素子A1,A
2,A3から各々出力される検出信号の波形を表わして
いる。前述した様に、検出信号は全て台形波となってい
る。台形の検出信号A1,A2は互いに位相が90°ず
れており、A1とA3は互いに位相が180°ずれてい
る。一対の検出信号A1,A2との間で減算処理を施す
事により、第1の山形信号A1−A2が得られ、A2と
A3の間で減算処理を施す事により第2の山形信号A2
−A3が得られ、A2とA1の間で減算処理を施す事に
より第3の山形信号A2−A1が得られ、A3とA2の
減算処理を施す事により第4の山形信号A3−A2が得
られる。これら4個の山形信号は同一周期で且つ順に位
相が90°シフトしており、図1の(B)に示した山形
信号A1,A2,A3,A4に各々対応している。なお
ここでは台形検出信号の減算処理により山形信号を形成
しているが、一般には適当な加減算処理を行なう事によ
り山形信号を得る事が可能である。FIG. 6 shows the light receiving elements A1 and A shown in FIG.
2 shows waveforms of detection signals output from A3. As described above, the detection signals are all trapezoidal waves. The trapezoidal detection signals A1 and A2 are out of phase with each other by 90 °, and A1 and A3 are out of phase with each other by 180 °. By performing a subtraction process between the pair of detection signals A1 and A2, a first chevron signal A1-A2 is obtained, and by performing a subtraction process between A2 and A3, a second chevron signal A2 is obtained.
-A3 is obtained, the third chevron signal A2-A1 is obtained by performing the subtraction process between A2 and A1, and the fourth chevron signal A3-A2 is obtained by performing the subtraction process of A3 and A2. To be These four chevron signals have the same period and the phases are sequentially shifted by 90 °, and correspond to the chevron signals A1, A2, A3, and A4 shown in FIG. Although the mountain-shaped signal is formed by the subtraction processing of the trapezoidal detection signal here, it is generally possible to obtain the mountain-shaped signal by performing an appropriate addition / subtraction processing.
【0023】図7は、図5に示したトラック配列構造に
対応して設けられた処理回路構成を示している。図示す
る様に、トラックT0に対応して第1段目の処理回路が
設けられており、3個のビット信号P0,P1,P2を
出力する。この処理回路は最下位トラックT0に対応す
る為同期処理を行なう必要がない。そこで、基本的に図
1の(C)に示した処理回路構成を採用しており、対応
する部分には対応する参照番号を付して理解を容易にし
ている。但し、入力部1については4個の減算器(SB
T1,SBT2,SBT3,SBT4)が含まれている
点で異なる。図6を参照すれば容易に理解できる様に、
SBT1で台形の検出信号A1とA2を減算処理し第1
の山形信号A1−A2を得ている。同様にSBT2によ
り第2の山形信号A2−A3を得ており、SBT3によ
り第3の山形信号A2−A1を得ており、SBT4によ
り第4の山形信号A3−A2を得ている。この様に、S
BT1〜SBT4は加減算手段を構成しており、90°
の位相差を有する台形の検出信号A1,A2,A3を互
いに加減算処理して第1〜第4の山形信号を形成してい
る。FIG. 7 shows a processing circuit configuration provided corresponding to the track arrangement structure shown in FIG. As shown in the figure, a first stage processing circuit is provided corresponding to the track T0 and outputs three bit signals P0, P1 and P2. Since this processing circuit corresponds to the lowest track T0, there is no need to perform synchronization processing. Therefore, basically, the processing circuit configuration shown in FIG. 1C is adopted, and corresponding parts are given corresponding reference numerals to facilitate understanding. However, for the input unit 1, four subtractors (SB
The difference is that T1, SBT2, SBT3, SBT4) are included. As can be easily understood by referring to FIG.
The SBT1 subtracts the trapezoidal detection signals A1 and A2 and
Mountain-shaped signals A1-A2 are obtained. Similarly, the second chevron signal A2-A3 is obtained by SBT2, the third chevron signal A2-A1 is obtained by SBT3, and the fourth chevron signal A3-A2 is obtained by SBT4. In this way, S
BT1 to SBT4 constitute addition / subtraction means, and 90 °
The trapezoidal detection signals A1, A2 and A3 having the phase difference of 1 are added / subtracted to each other to form first to fourth chevron signals.
【0024】図5に示した第2トラックT2に対応して
第2段目の処理回路が設けられている。この処理回路は
基本的に図3に示した回路構成と同一であり、同期化の
為の変調処理部4を備えている。なお入力部1について
は第1段目の処理回路と同様に、SBT1〜SBT4を
含んだ構成となっている。第2段目の処理回路は台形の
検出信号A4,A5,A6を処理して3個のビット信号
P3,P4,P5を出力する。第1段目の処理回路に含
まれるCMP2から出力される矩形信号を周期信号とし
て受け入れ、4個の山形信号を変調し、P3〜P5とP
0〜P2の同期化を図っている。即ち、変調山形信号は
下位トラックから転送された周期信号と同期した段差が
付いている為、検出信号の位相や電圧レベルが変動して
も、段差の範囲内で交差していれば読み取りエラーとな
らない。A second stage processing circuit is provided corresponding to the second track T2 shown in FIG. This processing circuit is basically the same as the circuit configuration shown in FIG. 3, and includes a modulation processing unit 4 for synchronization. The input unit 1 has a configuration including SBT1 to SBT4 as in the case of the processing circuit of the first stage. The processing circuit of the second stage processes the trapezoidal detection signals A4, A5, A6 and outputs three bit signals P3, P4, P5. The rectangular signal output from CMP2 included in the processing circuit of the first stage is accepted as a periodic signal, and four chevron signals are modulated, and P3 to P5 and P3
0 to P2 are synchronized. That is, since the modulated chevron signal has a step that is synchronized with the periodic signal transferred from the lower track, even if the phase or voltage level of the detection signal changes, if it crosses within the step, a read error will occur. I won't.
【0025】図5に示した一対のトラックT2,T3に
対応して第3段目の処理回路が設けられている。この処
理回路は基本的に、第2段目の処理回路と同一の構成を
有している。但し、入力部1については、反転器INV
を備えている点で異なる。この反転器INVは検出信号
A7を反転して逆相信号を形成する様にしている。かか
る構成により検出信号A7,A8を処理し、3個のビッ
ト信号P6〜P8を出力する。第2段目の処理回路に含
まれるCMP2から転送された周期信号に基づき、同期
化処理を行ってP6〜P8とP3〜P5の同期化を図っ
ている。なお、最上位トラックでは受光素子A7,A8
をA1〜A6と同様にすると、明暗スリットパタン周期
の1/4の長さの受光寸法が必要になり長大になってし
まう。従って、図5に示す様に明暗スリットパタンを漸
進パタンとする事により、受光素子A7,A8の小型化
を図るとともに台形の検出信号の出力を可能にしてい
る。この時、台形波形のエッジの部分が受光素子の長さ
寸法の範囲内で丸くなるが、変調山形信号の段差にかか
らない範囲であれば問題ない。A third stage processing circuit is provided corresponding to the pair of tracks T2 and T3 shown in FIG. This processing circuit basically has the same configuration as the processing circuit of the second stage. However, for the input unit 1, the inverter INV
It is different in that it is equipped with. The inverter INV inverts the detection signal A7 to form a reverse phase signal. With this configuration, the detection signals A7 and A8 are processed and three bit signals P6 to P8 are output. Based on the periodic signal transferred from the CMP2 included in the second-stage processing circuit, synchronization processing is performed to synchronize P6 to P8 and P3 to P5. In the uppermost track, the light receiving elements A7 and A8 are
If A is the same as A1 to A6, a light receiving dimension having a length of 1/4 of the bright and dark slit pattern period is required, which is large. Therefore, as shown in FIG. 5, the light-dark slit pattern is made to be a progressive pattern, whereby the light receiving elements A7 and A8 can be downsized and a trapezoidal detection signal can be output. At this time, the edge portion of the trapezoidal waveform is rounded within the range of the length dimension of the light receiving element, but there is no problem as long as it does not reach the step of the modulated chevron signal.
【0026】図8は漸進パタンの他の例を示している。
この例では明部と暗部を二分する境界線がトラック方向
に対して斜行する2本の線により構成されている点に特
徴がある。FIG. 8 shows another example of the progressive pattern.
This example is characterized in that the boundary line that divides the bright part and the dark part is composed of two lines oblique to the track direction.
【0027】図9は漸進パタンの別の例を示す模式図で
ある。この例では、漸進パタンはトラック方向に沿って
細分化された暗部及び明部が交互に配列されており、暗
部と明部の比率が段階的に変化している。かかる漸進パ
タンは透過型スリットの他に反射型スリットに対しても
適用可能である。FIG. 9 is a schematic view showing another example of the progressive pattern. In this example, in the progressive pattern, the dark parts and the light parts, which are subdivided along the track direction, are alternately arranged, and the ratio of the dark parts and the light parts changes stepwise. Such a gradual pattern can be applied to a reflective slit as well as a transmissive slit.
【0028】図10は漸進パタンのさらに別の例を表わ
している。本例では、漸進パタンはトラック方向に沿っ
て暗から明にかけて濃度が連続的に変化している事を特
徴とする。FIG. 10 shows another example of the progressive pattern. In this example, the gradual pattern is characterized in that the density continuously changes from dark to light along the track direction.
【0029】図8〜図10に示した漸進パタンは何れも
直線トラックに形成されたものである。これに対して図
11は、明部と暗部を二分する境界線が、円形トラック
に形成された渦巻線である事を特徴にしている。この渦
巻線の部分が受光領域を通過する際、出力される検出信
号の波形が移動量に対してリニアになる為には、以下の
数式2に示す関係を満足する必要がある。但し、Rは半
径を表わし、aは定数であり、θは渦巻線の開始点を基
準にした回転角である。Each of the progressive patterns shown in FIGS. 8 to 10 is formed on a linear track. On the other hand, FIG. 11 is characterized in that the boundary line that divides the bright portion and the dark portion into two is a spiral formed in a circular track. In order for the waveform of the detection signal to be output to be linear with respect to the movement amount when this spiral portion passes through the light receiving region, it is necessary to satisfy the relationship shown in the following Expression 2. However, R represents a radius, a is a constant, and θ is a rotation angle based on the start point of the spiral winding.
【数2】
以下、図11を参照してその証明を行なう。図11よ
り、φからφ+Δφに挟まれる斜線部の面積ΔSは、以
下の数式3により与えられる。[Equation 2] The proof will be given below with reference to FIG. From FIG. 11, the area ΔS of the shaded portion sandwiched between φ and φ + Δφ is given by the following mathematical formula 3.
【数3】
受光領域の拡幅寸法をαとすると、受光領域への透過光
の面積Sは上記数式3を積分して得られる。その結果を
以下の数式4に示す。[Equation 3] Assuming that the widening dimension of the light receiving region is α, the area S of the transmitted light to the light receiving region can be obtained by integrating Equation 3 above. The result is shown in Equation 4 below.
【数4】
従って上記数式4より、Sはφに比例する為波形はリニ
アになる。[Equation 4] Therefore, from the above formula 4, since S is proportional to φ, the waveform becomes linear.
【0030】[0030]
【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、受
光素子から出力される検出信号を用いて等周期で且つ位
相のずれた複数の山形信号を入力する。複数の山形信号
を互いに比較処理して位相のずれた複数の矩形信号を生
成する。複数の矩形信号を互いに論理処理して1本のト
ラックにつき少なくとも3個のビット信号を出力する。
従って、従来に比し1トラックにつき少なくとも1個余
分にビット信号を得る事が可能になり、アブソリュート
エンコーダの小型化及び低コスト化に寄与する事ができ
るという効果が得られる。又、下位トラック側から転送
された周期信号に同期して山形信号を変調し、下位ビッ
ト信号と上位ビット信号の同期化を図る。これにより、
並列トラック間で読み取りエラーを防止する事が可能に
なるという効果が得られる。As described above, according to the present invention, a plurality of chevron signals having the same period and phase shifts are input using the detection signal output from the light receiving element. A plurality of chevron signals are compared with each other to generate a plurality of rectangular signals whose phases are shifted. A plurality of rectangular signals are logically processed to output at least three bit signals for one track.
Therefore, it is possible to obtain at least one extra bit signal per track as compared with the conventional one, and it is possible to contribute to downsizing and cost reduction of the absolute encoder. Further, the mountain-shaped signal is modulated in synchronization with the periodic signal transferred from the lower track side to synchronize the lower bit signal and the upper bit signal. This allows
It is possible to prevent the reading error between the parallel tracks.
【図1】本発明にかかるアブソリュートエンコーダの第
1実施例を示すスリットパタン図、検出信号波形図、回
路構成図である。FIG. 1 is a slit pattern diagram, a detection signal waveform diagram, and a circuit configuration diagram showing a first embodiment of an absolute encoder according to the present invention.
【図2】図1に示した第1実施例にかかるアブソリュー
トエンコーダの動作説明に供する波形図である。FIG. 2 is a waveform diagram for explaining the operation of the absolute encoder according to the first embodiment shown in FIG.
【図3】本発明にかかるアブソリュートエンコーダの第
2実施例を示す回路ブロック図である。FIG. 3 is a circuit block diagram showing a second embodiment of the absolute encoder according to the present invention.
【図4】図3に示した第2実施例の動作説明に供する波
形図である。FIG. 4 is a waveform diagram for explaining the operation of the second embodiment shown in FIG.
【図5】本発明にかかるアブソリュートエンコーダの具
体的な構成例を示すトラック配列図である。FIG. 5 is a track arrangement diagram showing a specific configuration example of an absolute encoder according to the present invention.
【図6】図5に示した具体例の動作説明に供する波形図
である。FIG. 6 is a waveform diagram for explaining the operation of the specific example shown in FIG.
【図7】図5に示した具体例に組み込まれる処理回路構
成を示すブロック図である。7 is a block diagram showing a configuration of a processing circuit incorporated in the specific example shown in FIG.
【図8】トラックに形成される明暗スリットパタンの一
例を示す模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram showing an example of a bright-dark slit pattern formed on a track.
【図9】同じくスリットパタンの他の例を示す模式図で
ある。FIG. 9 is a schematic diagram showing another example of the slit pattern.
【図10】同じくスリットパタンの別の例を示す模式図
である。FIG. 10 is a schematic diagram showing another example of the slit pattern.
【図11】同じくスリットパタンのさらに別の例を示す
模式図である。FIG. 11 is a schematic view showing still another example of the slit pattern.
【図12】従来のアブソリュートエンコーダを示す斜視
図である。FIG. 12 is a perspective view showing a conventional absolute encoder.
【図13】純2進コードに従ったスリットパタン図であ
る。FIG. 13 is a slit pattern diagram according to a pure binary code.
【図14】グレイコードに従ったスリットパタン図であ
る。FIG. 14 is a slit pattern diagram according to the Gray code.
【図15】2進化4進数コードに従ったスリットパタン
図である。FIG. 15 is a slit pattern diagram according to a binary coded quaternary code.
【図16】2進化4進数コードに従ったスリットパタン
に適用される受光領域パタンを示す模式図である。FIG. 16 is a schematic diagram showing a light receiving area pattern applied to a slit pattern according to a binary coded quaternary code.
1 入力部 2 比較演算部 3 論理演算部 4 変調処理部 1 Input section 2 Comparison calculation part 3 Logical operation section 4 Modulation processing unit
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−23914(JP,A) 特開 昭62−278408(JP,A) 特開 昭52−108155(JP,A) 特開 昭59−136614(JP,A) 特開 昭63−168504(JP,A) 実開 昭54−92751(JP,U) 実開 平1−67519(JP,U) 特公 昭60−48686(JP,B1) 国際公開93/021499(WO,A1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01D 5/00 - 5/62 G01B 7/00 - 7/34 G01P 1/00 - 3/80 Continuation of the front page (56) Reference JP 61-23914 (JP, A) JP 62-278408 (JP, A) JP 52-108155 (JP, A) JP 59-136614 (JP , A) JP-A-63-168504 (JP, A) SAI 54-92751 (JP, U) SEI 1-67519 (JP, U) JP 60-48686 (JP, B1) International publication 93 / 021499 (WO, A1) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G01D 5/00-5/62 G01B 7 /00-7/34 G01P 1/00-3/80
Claims (10)
並列して設けた移動体と、該明暗スリットパタンを介し
て照明光を受光しトラック毎に検出信号を出力する受光
素子と、該検出信号を処理してビット信号を生成し移動
体の位置を読み取る処理回路とからなるアブソリュート
エンコーダにおいて、 前記処理回路は、該検出信号を用いて等周期で且つ位相
のずれた複数の山形信号を入力する入力部と、該複数の
山形信号を互いに比較処理して位相のずれた複数の矩形
信号を生成する比較演算部と、該複数の矩形信号を互い
に論理処理して一本のトラックにつき少なくとも3個の
ビット信号を出力する論理演算部とを有し、 さらに前記処理回路は、該入力部と該比較演算部との間
に変調処理部を含んでおり、下位トラックに対応した他
の処理回路から転送された周期信号に同期して該複数の
山形信号を変調し、下位ビット信号と上位ビット信号と
の同期化を図り、 前記変調処理部は、該比較演算部から帰還した矩形信号
と該周期信号とを互いに論理処理して同期化信号を形成
する論理手段と、該同期化信号と各山形信号を所定の割
合で加算処理し、変調された山形信号を形成する加算手
段とを有する 事を特徴とするアブソリュートエンコー
ダ。1. A moving body in which tracks having light and dark slit patterns are arranged in parallel, a light receiving element which receives illumination light through the light and dark slit patterns and outputs a detection signal for each track, and the detection signals are processed. In the absolute encoder including a processing circuit for generating a bit signal to read the position of the moving body, the processing circuit uses the detection signal to input a plurality of mountain-shaped signals that are equi-periodic and out of phase with each other. And a comparison operation unit for comparing the plurality of chevron signals with each other to generate a plurality of rectangular signals out of phase, and at least three bits for one track by logically processing the plurality of rectangular signals with each other. possess a logical operation unit for outputting a signal, further wherein the processing circuit between the input and the comparison operation unit
The modulation processing unit is included in the
In synchronization with the periodic signal transferred from the processing circuit of
Modulates the Yamagata signal and outputs the lower bit signal and the upper bit signal.
Of the rectangular signal fed back from the comparison calculation unit.
And the periodic signal are logically processed together to form a synchronization signal.
Logic means for controlling the synchronization signal and each chevron signal at a predetermined
Adder that performs addition processing to form a modulated chevron signal
An absolute encoder characterized by having steps .
台形の検出信号を互いに加算又は減算処理して山形信号
を形成する加減算手段を有する事を特徴とする請求項1
記載のアブソリュートエンコーダ。2. The input unit has addition / subtraction means for forming a chevron signal by adding or subtracting trapezoidal detection signals having a phase difference of 90 ° to each other.
Absolute encoder described.
信号を形成する反転手段を備えており、検出信号及び逆
相信号を用いて該複数の山形信号を生成する事を特徴と
する請求項1記載のアブソリュートエンコーダ。3. The input unit includes inverting means for inverting a detection signal to form a negative phase signal, and generating the plurality of chevron signals by using the detection signal and the negative phase signal. The absolute encoder according to claim 1.
向に沿って透過率が暗から明にかけて漸進的に変化する
漸進パタンを有しており、山形信号のスロープ形成を可
能にする事を特徴とする請求項1記載のアブソリュート
エンコーダ。4. The light-dark slit pattern has a gradual pattern in which the transmittance gradually changes from dark to light along the track direction, and enables the slope formation of a chevron signal. The absolute encoder according to claim 1.
て細分化された暗部及び明部が交互に配列されており、
暗部と明部の比率が段階的に変化している事を特徴とす
る請求項4記載のアブソリュートエンコーダ。5. The progressive pattern has alternating dark and light portions subdivided along the track direction,
The absolute encoder according to claim 4, wherein the ratio of the dark portion and the bright portion is changed stepwise.
て暗から明にかけて濃度が連続的に変化している事を特
徴とする請求項4記載のアブソリュートエンコーダ。6. The absolute encoder according to claim 4 , wherein the gradual pattern has a density that continuously changes from dark to light along the track direction.
る境界線がトラック方向に対して斜行している事を特徴
とする請求項4記載のアブソリュートエンコーダ。7. The absolute encoder according to claim 4 , wherein in the progressive pattern, a boundary line that divides a dark portion and a bright portion is oblique to the track direction.
た傾斜直線である事を特徴とする請求項7記載のアブソ
リュートエンコーダ。8. The absolute encoder according to claim 7 , wherein the boundary line is an inclined straight line formed on a straight track.
た渦巻線である事を特徴とする請求項7記載のアブソリ
ュートエンコーダ。9. The absolute encoder according to claim 7 , wherein the boundary line is a spiral winding formed in a circular track.
される事を特徴とする請求項9記載のアブソリュートエ
ンコーダ。 【数1】 10. The absolute encoder according to claim 9 , wherein the spiral winding is represented by the following mathematical formula. [Equation 1]
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP07277994A JP3459113B2 (en) | 1994-03-17 | 1994-03-17 | Absolute encoder |
US08/402,494 US5699058A (en) | 1994-03-17 | 1995-03-13 | Absolute encoder generating phase-shifted triangular waveforms to produce multi-bit signals |
DE19509420A DE19509420B4 (en) | 1994-03-17 | 1995-03-16 | absolute encoder |
FR9503149A FR2717572B1 (en) | 1994-03-17 | 1995-03-17 | Absolute encoder producing phase shifted triangular waveforms for the production of multi-bit signals. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07260514A JPH07260514A (en) | 1995-10-13 |
JP3459113B2 true JP3459113B2 (en) | 2003-10-20 |
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JP (1) | JP3459113B2 (en) |
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1994
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