JP5381754B2 - Encoder - Google Patents

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Description

本発明は、位置検出を行うエンコーダに関する。   The present invention relates to an encoder that performs position detection.

エンコーダでは、制御対象の位置検出を行うために符号板に設けられたパターンを2次元センサを用いて検出し、検出した位置情報から絶対位置情報を検出する方法が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
近年、エンコーダが適用される制御システムは、デジタル制御方式が適用された上位の制御システムの制御周期が短縮化することにより、エンコーダに要求される応答周期(検出サイクル)も短縮化している。
In the encoder, a method is disclosed in which a pattern provided on a code plate is detected using a two-dimensional sensor in order to detect the position of a controlled object, and absolute position information is detected from the detected position information (for example, a patent). Reference 1).
In recent years, a control system to which an encoder is applied has shortened a response cycle (detection cycle) required for the encoder by shortening a control cycle of a higher-level control system to which a digital control method is applied.

特開平5−18782号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-18782

ところで、近年では、エンコーダの用途が拡大することにより、エンコーダにおける位置決め精度の向上と、位置検出のための演算処理の高速化とが望まれている。
しかしながら、位置決め精度を高める場合には、符号板に設けられる絶対位置を特定するためのパターン(アブソリュートパターン)の微細化が必要となり、絶対位置の判定に必要なパターンに含まれる指標の数が増加する。そして、パターンを識別する指標の数が増加するのに応じて、そのパターンにおける絶対位置を識別するための符号化処理(例えば、M系列符号)の次数も増加する。また、検出サイクルが短くなることにより、検出サイクル1周期の間で行う処理を高速化することが必要とされるが、処理を高速化すると電力消費が増加するという問題がある。
Incidentally, in recent years, as the use of encoders has expanded, it is desired to improve the positioning accuracy of the encoder and to increase the speed of calculation processing for position detection.
However, when increasing the positioning accuracy, it is necessary to refine the pattern (absolute pattern) for specifying the absolute position provided on the code plate, and the number of indexes included in the pattern necessary for determining the absolute position increases. To do. Then, as the number of indices for identifying a pattern increases, the order of encoding processing (for example, M-sequence code) for identifying an absolute position in the pattern also increases. Further, since the detection cycle is shortened, it is necessary to speed up the processing performed during one detection cycle. However, there is a problem that the power consumption increases when the processing speed is increased.

本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、絶対位置を検出する処理を省電力化できるエンコーダを提供することにある。   The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an encoder that can save power in the process of detecting an absolute position.

上記問題を解決するために、本発明の一態様は、符号板の移動方向に形成され、最低識別幅λのパターン幅を有し、絶対位置を識別するN(Nは自然数)次のアブソリュートパターンと、前記アブソリュートパターンのうち前記移動方向に連続する(N+1)個以上の連続パターンによって示される範囲を第1の検出領域と定め、該第1の検出領域を検出可能な検出部と、を備え、前記検出部は、前記符号板の移動に応じて、前記第1の検出領域から選択された選択パターンによって示される第2の検出領域を検出することを特徴とするエンコーダである。   In order to solve the above-described problem, an aspect of the present invention is an Nth-order absolute pattern (N is a natural number) that is formed in the moving direction of the code plate, has a pattern width of the minimum identification width λ, and identifies an absolute position. And a detection unit that defines a range indicated by (N + 1) or more continuous patterns continuous in the moving direction in the absolute pattern as a first detection region, and is capable of detecting the first detection region. The detection unit is an encoder that detects a second detection region indicated by a selection pattern selected from the first detection region in accordance with the movement of the code plate.

本発明によれば、絶対位置を検出する際の省電力化することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to save power when detecting an absolute position.

本発明の一実施形態によるエンコーダに用いられる符号板に示されるパターンを示す図である。It is a figure which shows the pattern shown by the code | symbol plate used for the encoder by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態によるエンコーダの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the encoder by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による符号板10、光源20及びセンサ30の配置を示す側面図である。It is a side view which shows arrangement | positioning of the code | symbol board 10, the light source 20, and the sensor 30 by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態によるセンサ30の受光面31を示す上面図である。It is a top view which shows the light-receiving surface 31 of the sensor 30 by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による符号板からのパターンの検出を示す図である。It is a figure which shows the detection of the pattern from the code | symbol plate by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による9次のM系列パターンのパターン例を示す図である。It is a figure which shows the example of a pattern of the 9th M series pattern by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による8次のM系列パターンのパターン例を示す図である。It is a figure which shows the example of a pattern of the 8th M series pattern by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態によるN次のM系列符号の場合の選択モデルを示す図である。It is a figure which shows the selection model in the case of the Nth order M series code | symbol by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態によるエンコーダの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the encoder by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による符号板に示されるパターンの検出を示す図である。It is a figure which shows the detection of the pattern shown by the code | symbol plate by one Embodiment of this invention.

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
(第1実施形態)
図1は、本実施形態によるエンコーダに用いられる符号板に示されるパターンを示す図である。
図1に示される符号板10は、パターン11を含んだアブソリュート・トラックと、パターン12を含んだインクリメンタル・トラックの双方のトラックを備える。アブソリュート・トラックに含まれるパターン11は、センサ30と符号板10との位置関係を絶対位置として示す位置情報を符号化して示すものである。また、インクリメンタル・トラックに含まれるパターン12は、同一の形状の指標を等間隔に配置したものである。
このパターンを読み取る方法には、透過式と反射式がある。
透過式は、光源からの光を符号板の裏面から照射して、センサの検出部に、そのパターンの影を作り読み取る。反射式は、符号板10の表面から光源20の光を照射し、符号板10からの反射光をセンサ30で読み取る。以下、反射式を例示して説明する。
符号板10の各トラックに設けられるパターン11と12とは、光源20から射出される光を反射する反射型のパターンである。パターン11と12とは、それらのパターンが示す情報に応じて反射量が異なるように、例えば、異なる反射率を有する状態に表面処理が施される。この図1では、反射率が低い領域を濃い色で、反射率が高い領域を白で示す。
以下、アブソリュート・トラックのパターン11に、M系列符号を用いた場合について説明する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a pattern shown on a code plate used in the encoder according to the present embodiment.
The code plate 10 shown in FIG. 1 includes both an absolute track including the pattern 11 and an incremental track including the pattern 12. The pattern 11 included in the absolute track is obtained by encoding position information indicating the positional relationship between the sensor 30 and the code plate 10 as an absolute position. Further, the pattern 12 included in the incremental track is obtained by arranging indexes of the same shape at equal intervals.
There are a transmission type and a reflection type for reading this pattern.
In the transmission type, light from a light source is irradiated from the back surface of the code plate, and a shadow of the pattern is created and read on the detection unit of the sensor. In the reflection type, light from the light source 20 is irradiated from the surface of the code plate 10, and reflected light from the code plate 10 is read by the sensor 30. Hereinafter, the reflection type will be described as an example.
The patterns 11 and 12 provided on each track of the code plate 10 are reflective patterns that reflect light emitted from the light source 20. The patterns 11 and 12 are subjected to surface treatment, for example, in a state having different reflectivities so that the amount of reflection differs according to information indicated by the patterns. In FIG. 1, a region having a low reflectance is indicated by a dark color, and a region having a high reflectance is indicated by white.
Hereinafter, a case where an M-sequence code is used for the absolute track pattern 11 will be described.

図2は、本実施形態によるエンコーダの構成を示すブロック図である。
この図に示されるエンコーダ1aは、符号板10、光源20、センサ30、光源駆動部40、センサ駆動部50、増幅部60、記憶部(メモリ)70、及び、演算処理部90を備える。図1と同じ構成は同じ符号を付す。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the encoder according to the present embodiment.
The encoder 1a shown in this figure includes a code plate 10, a light source 20, a sensor 30, a light source driving unit 40, a sensor driving unit 50, an amplification unit 60, a storage unit (memory) 70, and an arithmetic processing unit 90. The same components as those in FIG.

光源20は、符号板10のトラックに設けられたパターンの検出に必要とされる光を照射する。光源20は、光源駆動部40から供給される制御信号に応じて点灯状態が制御される。
センサ30は、符号板10のトラックに設けられたパターンを検出する。
2次元の格子上に配置された光検出素子(受光素子)がセンサ30の受光面に設けられる。
センサ30の受光面は、符号板10のトラックが設けられた面と対向して配置される。また、センサ30は、符号板10のトラックが配置された位置と対向する位置であって、符号板10に設けられたトラックの接線方向と並行な方向に、又は、トラックに沿った方向に、複数の光検出素子が設けられた2次元イメージセンサである。
センサ30の各光検出素子は、受光量に応じて光電変換を行い、それぞれの光量に対応した電圧によって示されるアナログ信号に変換する。各光検出素子は、例えば、C−MOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサなどが適用できる。C−MOSセンサの場合における光検出素子は、フォトダイオード、電荷電圧変換部、セレクタスイッチなどを含んで構成される。センサ30の各光検出素子は、センサ駆動部50から供給される制御信号に応じて選択され、選択された光検出素子が出力する情報から受光した光量を検出できる。
The light source 20 irradiates light necessary for detecting a pattern provided on the track of the code plate 10. The lighting state of the light source 20 is controlled according to a control signal supplied from the light source driving unit 40.
The sensor 30 detects a pattern provided on the track of the code plate 10.
Photodetecting elements (light receiving elements) arranged on a two-dimensional lattice are provided on the light receiving surface of the sensor 30.
The light receiving surface of the sensor 30 is disposed to face the surface of the code plate 10 on which the tracks are provided. Further, the sensor 30 is located at a position opposite to the position where the track of the code plate 10 is arranged, in a direction parallel to the tangential direction of the track provided on the code plate 10 or in a direction along the track. It is a two-dimensional image sensor provided with a plurality of light detection elements.
Each light detection element of the sensor 30 performs photoelectric conversion according to the amount of received light, and converts it into an analog signal indicated by a voltage corresponding to each light quantity. For example, a C-MOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) sensor can be applied to each photodetecting element. In the case of the C-MOS sensor, the light detection element includes a photodiode, a charge voltage conversion unit, a selector switch, and the like. Each light detection element of the sensor 30 is selected according to a control signal supplied from the sensor driving unit 50, and can detect the amount of light received from information output from the selected light detection element.

光源駆動部40は、符号板10のトラックに設けられたパターンの検出に必要とされる光を光源20に照射させるための制御信号を供給する。
センサ駆動部50は、演算処理部90からの指示により、センサ30の受光面において選択された領域に含まれる光検出素子の受光量を検出するための制御信号及びタイミング信号をセンサ30に供給する。
センサ駆動部50は、選択された領域に対応する範囲に含まれる光検出素子に対して、受光量に応じて蓄積された電荷に応じた信号電圧を順に出力する。
増幅部60は、センサ30における光検出素子によって検出された受光量に応じた信号を増幅する。増幅部60は、センサ30が出力した信号レベルに応じて、適当な信号レベルとなるように増幅率が調整される。
The light source driving unit 40 supplies a control signal for causing the light source 20 to emit light necessary for detecting a pattern provided on a track of the code plate 10.
The sensor driving unit 50 supplies the sensor 30 with a control signal and a timing signal for detecting the amount of light received by the photodetecting elements included in the selected region on the light receiving surface of the sensor 30 in accordance with an instruction from the arithmetic processing unit 90. .
The sensor driving unit 50 sequentially outputs a signal voltage corresponding to the electric charge accumulated according to the amount of received light to the light detection elements included in the range corresponding to the selected region.
The amplifying unit 60 amplifies a signal corresponding to the amount of received light detected by the light detection element in the sensor 30. The amplification unit 60 adjusts the amplification factor according to the signal level output from the sensor 30 so as to obtain an appropriate signal level.

記憶部(メモリ)70は、外部から供給された動作モードの指定情報、判定処理に用いる基準値、センサ30の状態に応じた設定情報などを変数領域に記憶する。記憶部70は、半導体メモリ素子に限らず、状態を記憶するラッチなどであってもよい。
演算処理部90は、エンコーダ1aにおける各種設定を行い、動作時には各部への制御指示を出力し、センサ30において検出された光量に基づいて検出した位置情報を生成して出力する。演算処理部90は、入出力部91、光源制御部92、センサ制御部93、信号検出部94及び位置検出部95を備える。
入出力部91は、外部から供給される設定情報に応じて、エンコーダ1aの動作を定める初期値、閾値などの設定情報を受け、メモリ70に記録する。また、入出力部91は、外部から設定状態などを参照する指示が供給されると、該当する情報を参照し出力する。
光源制御部92は、入出力部91からの指示に基づき光源20の発光状態を制御する制御信号を光源駆動部40に供給する。
センサ制御部93は、入出力部91からの指示に基づきセンサ30から出力させる情報を支持する制御信号をセンサ駆動部50に供給する。
信号検出部94は、センサ30によって検出された信号に基づいた情報が、増幅部60を経て供給される。信号検出部94は、その情報に対して信号変換処理を行う。信号変換処理として、例えば、フィルタリング処理、アナログデジタル変換処理などがある。
位置検出部95は、信号処理部94によって処理された結果に基づいて、判定処理を行う。判定処理として、予め定められた基準値と比較する判定処理などがある。
The storage unit (memory) 70 stores operation mode designation information supplied from the outside, a reference value used for determination processing, setting information according to the state of the sensor 30, and the like in a variable area. The storage unit 70 is not limited to a semiconductor memory element, and may be a latch that stores a state.
The arithmetic processing unit 90 performs various settings in the encoder 1a, outputs a control instruction to each unit during operation, and generates and outputs position information detected based on the amount of light detected by the sensor 30. The arithmetic processing unit 90 includes an input / output unit 91, a light source control unit 92, a sensor control unit 93, a signal detection unit 94, and a position detection unit 95.
The input / output unit 91 receives setting information such as an initial value and a threshold value that determine the operation of the encoder 1 a according to setting information supplied from the outside, and records the setting information in the memory 70. Further, when an instruction to refer to a setting state or the like is supplied from the outside, the input / output unit 91 refers to and outputs corresponding information.
The light source control unit 92 supplies a control signal for controlling the light emission state of the light source 20 to the light source driving unit 40 based on an instruction from the input / output unit 91.
The sensor control unit 93 supplies a control signal that supports information to be output from the sensor 30 to the sensor driving unit 50 based on an instruction from the input / output unit 91.
The signal detection unit 94 is supplied with information based on the signal detected by the sensor 30 via the amplification unit 60. The signal detection unit 94 performs signal conversion processing on the information. Examples of signal conversion processing include filtering processing and analog-digital conversion processing.
The position detection unit 95 performs determination processing based on the result processed by the signal processing unit 94. As the determination process, there is a determination process for comparing with a predetermined reference value.

次に、図を参照し、上記した各構成の配置を説明する。
図3は、符号板10、光源20及びセンサ30の配置を示す側面図である。
この図3に示される符号板10には、下側の面に図2に示したパターン11と12とが設けられたトラックが配置される。センサ30の受光面31は、パターン11と12とが配置された面と平行でかつ対向する状態で配置される。光源20は、光軸を符号板10の方に向けて、センサ30の受光面31上に配置される。光源20から射出される光は、符号板10に向けて照射され、符号板10のパターン11と12とを介した各反射光が、センサ30の受光面31にそれぞれ照射される。
Next, with reference to the drawings, the arrangement of each component described above will be described.
FIG. 3 is a side view showing the arrangement of the code plate 10, the light source 20 and the sensor 30.
The code plate 10 shown in FIG. 3 is provided with a track provided with the patterns 11 and 12 shown in FIG. 2 on the lower surface. The light receiving surface 31 of the sensor 30 is arranged in a state parallel to and opposite to the surface on which the patterns 11 and 12 are arranged. The light source 20 is disposed on the light receiving surface 31 of the sensor 30 with the optical axis directed toward the code plate 10. Light emitted from the light source 20 is irradiated toward the code plate 10, and each reflected light through the patterns 11 and 12 of the code plate 10 is applied to the light receiving surface 31 of the sensor 30.

図4は、センサ30の受光面31を示す上面図である。
この図4では、パターン11、12からの反射光を検出するための光検出素子が選択された領域32と33、及び、受光面31上に照射される光によって生じる光量の変化を模式的に示す。
例えば、反射率が低い部分で反射した光は、符号板10に設けられたパターン11、12によって吸収され、反射光によって受光面31上に照射される光量が低下する。この図4では、反射率の低いパターンに応じて四角い領域で示された影が形成される。
パターン11とパターン12とは、符号板10の回転軸を基準として各パターンがそれぞれ半径の異なる同周上に設けられることにより、符号板10上に並行するパターンになる。光源20は、パターン11とパターン12との間に形成される隙間部分と対向する受光面31上に、配置される。光源20の光軸は、符号板10の回転軸と平行であり、パターン11とパターン12との間に形成される隙間部分を通るように設ける。すなわち、光源20は、並行して設けられるパターン11とパターン12との間の隙間と対向する位置に設けられる。光源20をそのような位置に配置すると、図に示されるように受光面31において、光源20を挟んでパターン11とパターン12との影が投影される。
FIG. 4 is a top view showing the light receiving surface 31 of the sensor 30.
In FIG. 4, the change in the amount of light caused by the light irradiated onto the regions 32 and 33 where the light detection elements for detecting the reflected light from the patterns 11 and 12 are selected and the light receiving surface 31 is schematically shown. Show.
For example, light reflected by a portion having a low reflectance is absorbed by the patterns 11 and 12 provided on the code plate 10, and the amount of light irradiated on the light receiving surface 31 by the reflected light is reduced. In FIG. 4, a shadow indicated by a square area is formed in accordance with a pattern having a low reflectance.
The patterns 11 and 12 are parallel patterns on the code plate 10 by providing each pattern on the same circumference with different radii with the rotation axis of the code plate 10 as a reference. The light source 20 is disposed on the light receiving surface 31 that faces the gap formed between the pattern 11 and the pattern 12. The optical axis of the light source 20 is parallel to the rotation axis of the code plate 10 and is provided so as to pass through a gap formed between the pattern 11 and the pattern 12. That is, the light source 20 is provided at a position facing the gap between the pattern 11 and the pattern 12 provided in parallel. When the light source 20 is arranged at such a position, as shown in the figure, the shadow of the pattern 11 and the pattern 12 is projected on the light receiving surface 31 with the light source 20 interposed therebetween.

図5は、本実施形態における符号板からのパターンの検出を示す図である。
図5(a)は、パターン11とパターン12とが並行して設けられた符号板10を、センサ30によって検出する範囲を示す。
この符号板10には、パターン11として示される最低識別幅λ(最小読み取り単位)を100μm(マイクロメートル)として、絶対位置を識別可能なN次(Nは、自然数)のM系列パターンと、パターン12として示される基本ピッチ(1ピッチ)を100μmとする繰り返しパターンのインクリメンタルパターンと、が存在する。この図5に示される範囲では、パターン11とパターン12との一部をそれぞれ示しており、そのパターン11とパターン12とは、符号板10の移動方向に形成される。
N次のM系列パターンを用いて絶対位置を特定する場合には、符号板10の移動方向に連続する(N+1)個の連続パターンを検出できれば、絶対位置を特定することができる。つまり、符号板10の移動方向に連なって設けられた指標から、M系列パターンにおける絶対位置を判定できるので、その連続するパターンによって示された領域(第1の検出領域)のパターンを連続的に検出する範囲とする。センサ30は、少なくとも同時に(N+1)個の連続パターンを検出可能な検出領域を有する。以下、パターン11に示されるM系列パターンの次数が9次(N=9)の場合を示す。
FIG. 5 is a diagram showing detection of a pattern from the code plate in the present embodiment.
FIG. 5A shows a range in which the sensor 30 detects the code plate 10 in which the pattern 11 and the pattern 12 are provided in parallel.
The code plate 10 has an N-order (N is a natural number) M-sequence pattern that can identify an absolute position with a minimum identification width λ (minimum reading unit) shown as a pattern 11 of 100 μm (micrometer), and a pattern. There is an incremental pattern of a repetitive pattern in which the basic pitch (1 pitch) shown as 12 is 100 μm. In the range shown in FIG. 5, a part of the pattern 11 and the pattern 12 is shown, and the pattern 11 and the pattern 12 are formed in the moving direction of the code plate 10.
When the absolute position is specified using the Nth order M-sequence pattern, the absolute position can be specified if (N + 1) continuous patterns continuous in the moving direction of the code plate 10 can be detected. That is, since the absolute position in the M-sequence pattern can be determined from the index provided continuously in the moving direction of the code plate 10, the pattern of the region (first detection region) indicated by the continuous pattern is continuously displayed. The range to be detected. The sensor 30 has a detection area capable of detecting (N + 1) continuous patterns at least simultaneously. Hereinafter, a case where the order of the M-sequence pattern shown in the pattern 11 is the ninth order (N = 9) will be described.

この図5の符号板10は、作図の都合で直線的に描いているが、ロータリー型エンコーダに適用するために、一例として、円盤状の符号板10とする。符号板10に形成されたパターンの半径を19mm(ミリメートル)、最高回転速度v(移動最高速度)を6000min-1(回転毎分)であるとすれば、その円周上の最高接線速度は12m/s(メートル毎秒)となる。
一方、上位のシステムから位置情報を参照する要求が、25μs(マイクロ秒)を周期(サイクルタイム)として繰り返し供給されるとすれば、最高回転速度で回転していても1回のサイクルタイムにおける接線上における符号板10の移動量は、300μmが上限である。
つまり、最高回転速度で回転していても、検出間隔tとなる1サイクルタイムの範囲では、符号板10は、M系列パターンの3ピッチ分しか移動しない。
この最大3ピッチ分の移動を検出するために、より広い検出領域を有するセンサ30(2次元センサ)全体を活性化させることは、消費電力の低減や応答速度の向上を行うことに対して適さないことになる。
Although the code plate 10 of FIG. 5 is drawn linearly for the sake of drawing, it is a disc-shaped code plate 10 as an example for application to a rotary encoder. If the radius of the pattern formed on the code plate 10 is 19 mm (millimeters) and the maximum rotation speed v (maximum moving speed) is 6000 min −1 (per rotation), the maximum tangential speed on the circumference is 12 m. / s (meters per second).
On the other hand, if a request to refer to position information from a host system is repeatedly supplied with a cycle (cycle time) of 25 μs (microseconds), even if the rotation is at the maximum rotation speed, the connection at one cycle time is performed. The upper limit of the moving amount of the code plate 10 on the line is 300 μm.
That is, even if it rotates at the maximum rotation speed, the code plate 10 moves only by three pitches of the M-sequence pattern within the range of one cycle time corresponding to the detection interval t.
In order to detect the movement of the maximum three pitches, activating the entire sensor 30 (two-dimensional sensor) having a wider detection area is suitable for reducing power consumption and improving response speed. There will be no.

さらに、エンコーダ1aが検出する符号板10の移動量は、最高回転速度の6000min-1の時、1秒間に19 mm(半径)であるので、11938 mm(約12 m)である。エンコーダ1aは、25μsごとに符号板10のパターンを検出しているので、1秒間に40000回検出していることになる。そして、その間の移動量は、0.298mmである。
停止状態から100ms後に最高回転速度の6000min-1になった場合の接線加速度(最大加速度)は、(12m/s−0m/s)/0.1ms=120m/s2(メートル毎秒毎秒)となる。従って、25μsの検出間隔において、最大速度変化は、120m/s2×25μs=3mm/sとなる。その時の移動量の変化は、(3mm/s×25μs)/2=0.00004mmとなる。符号板10が最高回転速度の6000min-1で移動している時に、上記最大加速度が符号板10にかかったとしても、1区間における変動量は0.04μmである。従って、この1区間における変動量0.04μmは無視できるほど小さい値であると考えられる。ここで、あるm回目に検出した位置をDET(m)とし、次の(m+1)回目の位置をDET(m+1)とすると、25μs間隔で位置検出した場合、DET(m)とDET(m+1)との差は2区間(0.466 mm)以内に限定されることになる。
また、1回の移動差分の値は、298μmとなる。このように、1回ごとの変化は微小であるので、エンコーダ1aでは、あるm回目に検出した位置をDET(m)で示すと、次の(m+1)回目の位置DET(m+1)は、((m回目に計算された速度の移動量)±300)μmとして示される範囲内の位置にあると限定することができる。
Furthermore, the amount of movement of the code plate 10 detected by the encoder 1a is 11938 mm (about 12 m) because it is 19 mm (radius) per second when the maximum rotational speed is 6000 min −1 . Since the encoder 1a detects the pattern of the code plate 10 every 25 μs, it is detected 40000 times per second. And the movement amount in the meantime is 0.298 mm.
The tangential acceleration (maximum acceleration) when the maximum rotational speed reaches 6000 min −1 after 100 ms from the stop state is (12 m / s−0 m / s) /0.1 ms = 120 m / s 2 (meter per second per second). Therefore, at a detection interval of 25 μs, the maximum speed change is 120 m / s 2 × 25 μs = 3 mm / s. The amount of movement at that time is (3 mm / s × 25 μs) /2=0.00004 mm. Even if the maximum acceleration is applied to the code plate 10 when the code plate 10 is moving at the maximum rotational speed of 6000 min −1 , the fluctuation amount in one section is 0.04 μm. Therefore, the fluctuation amount 0.04 μm in this one section is considered to be a negligible value. Here, assuming that a position detected at a certain mth time is DET (m) and a position at the next (m + 1) th time is DET (m + 1), when positions are detected at intervals of 25 μs, DET (m) and DET (m + 1) The difference is limited to 2 sections (0.466 mm).
In addition, the value of one movement difference is 298 μm. Thus, since the change for each time is very small, when the position detected at a certain mth time is indicated by DET (m) in the encoder 1a, the next (m + 1) th position DET (m + 1) is ( It can be limited to a position within a range indicated as (move of velocity calculated at m-th time) ± 300) μm.

このことから、9次のM系列パターンの場合であれば、連続する11個のM系列パターンを検出することにより、次の回までに移動する符号板10の移動量を特定することができる。
本実施形態では、冗長分を加味した連続する14個分のパターン(連続パターン)が、センサ30の受光面に投影される。センサ30は、その14個のパターンの内、特定の4個のパターン(選択パターン)を検出する。従って、センサ30は、連続する14個のパターンによって示される範囲(第1の検出領域)を検出する。また、センサ30は、その14個のパターンのうち、特定の4個のパターンによって示される範囲(第2の検出領域)を検出する。
また、エンコーダ1aは、あるm回目に検出された位置情報det(m)から、(m+1)回目に検出された位置情報det(m+1)を推定できる。
位置情報det(m)及びdet(m+1)として検出されたパターンを行列として示す。
From this, in the case of the 9th order M-sequence pattern, it is possible to specify the amount of movement of the code plate 10 that moves by the next time by detecting 11 consecutive M-sequence patterns.
In the present embodiment, 14 continuous patterns (continuous patterns) taking into account redundancy are projected onto the light receiving surface of the sensor 30. The sensor 30 detects four specific patterns (selected patterns) among the 14 patterns. Therefore, the sensor 30 detects a range (first detection region) indicated by 14 consecutive patterns. Further, the sensor 30 detects a range (second detection region) indicated by four specific patterns among the 14 patterns.
Further, the encoder 1a can estimate the position information det (m + 1) detected at the (m + 1) th time from the position information det (m) detected at a certain mth time.
Patterns detected as position information det (m) and det (m + 1) are shown as a matrix.

det(m) =(1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 0)
det(m+1)=(0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0)
det (m) = (1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 0)
det (m + 1) = (0 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0)

この2つの位置情報を比べると、2パターン分だけ右に移動していることがわかる。   Comparing the two pieces of position information, it can be seen that the two positions are moved to the right by two patterns.

次に、図を参照し、9次のM系列パターンにおける特定パターンの抽出について説明する。
図6は、9次のM系列パターンのパターン例を示す図である。
図6(a)は、符号板10の現在位置で検出されたパターン(「元」パターンという。)と、「元」パターンが次の検出サイクルまでに移動しうるパターンの状態を示す図である。
符号板10の検出は、センサ30によって、検出位置(1)から(14)で示される互いに隣接するパターンを検出できる間隔でサンプリングされる。
上述の「元」パターンの位置から次の検出サイクルまでに移動可能な範囲は、符号板10の移動方向に3パターンずつである。したがって、「元」パターンの位置から次の検出サイクルまでに移動可能な範囲は、検出位置(1)から(14)に示した範囲を一度に検出可能なセンサ30によってカバーできる。「元」パターンの位置から、右方向に1,2,3パターン移動した場合を、それぞれ「右1」、「右2」として示す。また、左方向に1,2,3パターン移動した場合を、それぞれ「左1」、「左2」として示す。
Next, extraction of a specific pattern from the 9th M-sequence pattern will be described with reference to the drawings.
FIG. 6 is a diagram illustrating a pattern example of the 9th order M-sequence pattern.
FIG. 6A is a diagram showing a state of a pattern (referred to as “original” pattern) detected at the current position of the code plate 10 and a pattern in which the “original” pattern can move by the next detection cycle. .
The detection of the code plate 10 is sampled by the sensor 30 at intervals at which adjacent patterns indicated by detection positions (1) to (14) can be detected.
The movable range from the position of the “original” pattern to the next detection cycle is three patterns in the moving direction of the code plate 10. Therefore, the range that can be moved from the position of the “original” pattern to the next detection cycle can be covered by the sensor 30 that can detect the range shown in the detection positions (1) to (14) at a time. The case of moving 1, 2, 3 patterns in the right direction from the position of the “original” pattern is shown as “right 1” and “right 2”, respectively. Further, the case of moving 1, 2, 3 patterns in the left direction is shown as “left 1” and “left 2”, respectively.

エンコーダ1aは、図6(b)に示すように、「元」パターンの位置から2パターンの移動範囲内において、14個の検出位置から得られる全てのパターンを比較しなくても、符号板10の移動位置を識別できる位置情報を算出することができる。つまり、センサ30の出力信号から得られる14個のパターンの内から抽出した特定のパターン(選択パターン)に基づいて、符号板10の位置情報移動先を特定可能な検出位置を定めることができる。
図6(a)の現在位置を基準にすると、検出位置(1)、(5)、(10)、(14)の4箇所のパターンを抽出(選択)する。このとき、「右1」の位置に移動した場合の「右1」パターンには、(0 1 0 1)の組合せによって検出される。また、「右2」、「元」、「左1」、「左2」の各パターンについて同様に示すと、(0 1 0 0)、(1 0 0 1)、(0 1 1 0)、(1 1 0 1)となる。
このように、現在の位置と4箇所の推定移動位置との識別は少数(例、4個)の検出位置で行えることがわかる。
なお、14個の検出位置からどの検出位置を抽出するかの選択は、現在の位置のパターン(「元」パターン)によって異なるが、それぞれの検出位置に応じて一意に特定することができる。また、上述のように、検出位置を特定する情報を、現在の位置のパターンごとにメモリ70にテーブルとして予め記憶させておき、位置検出部95が検出サイクルにおいて位置判定を行う際に、そのテーブルを基に検出位置を選択するようにしてもよい。
なお、センサ制御部93及び信号処理部94の動作は、位置検出部95がテーブルを参照して得られた検出位置を特定する情報に基づいて、制御しても良い。
例えば、位置検出部95は、センサ制御部93に対し、センサ30を活性化させる範囲を制限することができる。センサ制御部93は、位置検出部95から指示された範囲の光検出素子の情報を検出するように、センサ30に対し制御信号、タイミング信号を変更する。
また、位置検出部95は、信号処理部94に対し、検出する信号を限定することにより、必要な情報を取得させることができる。信号処理部94は、位置検出部95から指示された範囲の光検出素子の情報を検出するように、センサ30から供給される検出信号に基づいて、検出タイミングを変更して、有効な情報を検出するタイミングの場合に情報を取得する。
上記の処理により、収集される情報の量を大幅に削減することができ、収集された情報から位置検出を行う位置検出部95の演算処理も削減することが可能となる。
As shown in FIG. 6B, the encoder 1a does not have to compare all the patterns obtained from the 14 detection positions within the movement range of two patterns from the position of the “original” pattern. It is possible to calculate position information capable of identifying the movement position of That is, based on a specific pattern (selected pattern) extracted from the 14 patterns obtained from the output signal of the sensor 30, a detection position where the position information movement destination of the code plate 10 can be specified can be determined.
With reference to the current position in FIG. 6A, four patterns of detection positions (1), (5), (10), and (14) are extracted (selected). At this time, the “right 1” pattern when moved to the “right 1” position is detected by a combination of (0 1 0 1). Similarly, the patterns of “Right 2”, “Original”, “Left 1”, “Left 2” are similarly expressed as (0 1 0 0), (1 0 0 1), (0 1 1 0), (1 1 0 1).
Thus, it can be seen that the current position and the four estimated movement positions can be identified at a small number (for example, four) of detection positions.
The selection of which detection position to extract from the 14 detection positions differs depending on the current position pattern (“original” pattern), but can be uniquely specified according to each detection position. Further, as described above, the information for specifying the detection position is stored in advance in the memory 70 as a table for each pattern of the current position, and the table is used when the position detection unit 95 performs position determination in the detection cycle. The detection position may be selected based on the above.
In addition, you may control the operation | movement of the sensor control part 93 and the signal processing part 94 based on the information which specifies the detection position obtained by the position detection part 95 referring the table.
For example, the position detection unit 95 can limit the range in which the sensor 30 is activated with respect to the sensor control unit 93. The sensor control unit 93 changes the control signal and the timing signal for the sensor 30 so as to detect the information of the light detection elements in the range designated by the position detection unit 95.
Further, the position detection unit 95 can cause the signal processing unit 94 to acquire necessary information by limiting the signals to be detected. The signal processing unit 94 changes the detection timing based on the detection signal supplied from the sensor 30 so as to detect the information of the light detection elements in the range instructed by the position detection unit 95, and obtains effective information. Information is acquired at the timing of detection.
With the above processing, the amount of information to be collected can be greatly reduced, and the calculation processing of the position detection unit 95 that performs position detection from the collected information can also be reduced.

(第2実施形態)
次に、図を参照し、8次のM系列パターンにおける特定パターンの抽出について説明する。
図7は、8次のM系列パターンのパターンを示す図である。
図7(a)は、符号板10の現在位置で検出されたパターン(「元」パターンという。)と、「元」パターンが、次の検出サイクルまでに移動しうるパターンの状態を示す図である。
符号板10の検出は、センサ30によって、検出位置(1)から(11)で示される互いに隣接するパターンを検出できる間隔でサンプリングされる。
符号板10に形成されたパターンの半径を第1実施形態と同じ半径であるとすると、M系列パターンの1ピッチは0.466 mm、最大速度変化時の接線移動量は第1実施形態と同じく0.298mmなので、符号板10の移動量は1ピッチとなる。上述の「元」パターンの位置から次の検出サイクルまでに移動可能な範囲は、符号板10の移動方向に1パターンずつである。したがって、「元」パターンの位置から次の検出サイクルまでに移動可能な範囲は、検出位置(1)から(11)に示した範囲を一度に検出可能なセンサ30によってカバーできる。「元」パターンの位置から、右方向に1,2,3パターン移動した場合を、「右1」として示す。また、左方向に1パターン移動した場合を、「左1」として示す。
(Second Embodiment)
Next, extraction of a specific pattern in the 8th order M-sequence pattern will be described with reference to the drawings.
FIG. 7 is a diagram illustrating a pattern of an 8th order M-sequence pattern.
FIG. 7A is a diagram showing a state of a pattern (referred to as “original” pattern) detected at the current position of the code plate 10 and a pattern in which the “original” pattern can move by the next detection cycle. is there.
Detection of the code plate 10 is sampled by the sensor 30 at intervals at which adjacent patterns indicated by detection positions (1) to (11) can be detected.
Assuming that the radius of the pattern formed on the code plate 10 is the same as that of the first embodiment, one pitch of the M-sequence pattern is 0.466 mm, and the amount of tangential movement when the maximum speed is changed is 0.298 mm as in the first embodiment. Therefore, the moving amount of the code plate 10 is 1 pitch. The movable range from the position of the “original” pattern to the next detection cycle is one pattern at a time in the moving direction of the code plate 10. Therefore, the range that can be moved from the position of the “original” pattern to the next detection cycle can be covered by the sensor 30 that can detect the ranges shown in the detection positions (1) to (11) at a time. A case where 1, 2, 3 patterns are moved in the right direction from the position of the “original” pattern is indicated as “right 1”. A case where one pattern is moved in the left direction is indicated as “left 1”.

図7(b)は、「元」パターンの位置から1パターンの移動範囲内において、冗長性を含め13個の検出位置から得られる全てのパターンを比較しなくても、符号板10の移動位置を識別できる位置情報を算出することができる。つまり、センサ30の出力信号から得られる13個のパターンの内から抽出した特定のパターン(選択パターン)に基づいて、符号板10の位置情報を特定可能な検出位置を定めることができる。従って、センサ30は、連続する13個のパターンによって示される範囲(第1の検出領域)を検出する。また、センサ30は、その13個のパターンのうち、特定の4個のパターンによって示される範囲(第2の検出領域)を検出する。
図7(a)の現在位置を基準にすると、検出位置(1)、(5)、(9)、(11)の4箇所を抽出(選択)する。このとき、「右1」の位置に移動した場合の「右1」パターンには、(1 1 0 1)の組合せによって検出される。また、「元」、「左1」の各パターンについて同様に示すと、(1 1 1 1)、(0 1 1 0)となる。
このように、現在の位置と2箇所の推定移動位置との識別は少数(例、4個)の検出位置で行えることがわかる。
FIG. 7B shows the movement position of the code plate 10 without comparing all the patterns obtained from the 13 detection positions including redundancy within the movement range of one pattern from the position of the “original” pattern. Can be calculated. That is, based on a specific pattern (selected pattern) extracted from the 13 patterns obtained from the output signal of the sensor 30, a detection position where the position information of the code plate 10 can be specified can be determined. Accordingly, the sensor 30 detects a range (first detection region) indicated by the 13 consecutive patterns. In addition, the sensor 30 detects a range (second detection region) indicated by four specific patterns among the 13 patterns.
With reference to the current position in FIG. 7A, four detection positions (1), (5), (9), and (11) are extracted (selected). At this time, the “right 1” pattern when moved to the “right 1” position is detected by a combination of (1 1 0 1). Similarly, the “original” and “left 1” patterns are (1 1 1 1) and (0 1 1 0).
Thus, it can be seen that the current position and the two estimated movement positions can be identified by a small number (for example, four) of detection positions.

(第3実施形態)
次に、図を参照し、初期化状態から稼動状態に遷移する際の演算量の削減について示す。
図8は、N次のM系列符号の場合の選択モデルを示す。
(初期化モードの処理)エンコーダ1は、初期化状態、すなわち電源投入時には、符号板10の位置を特定できていないことから、パターン11の検出は、(N+1)個以上のパターンを、検出サイクル周期t秒ごとにセンサ30を用いて検出する。この場合の検出位置は、特定に必要な連続した(N+1)個以上のパターン(連続パターン)である。
(省電力モードの処理)エンコーダ1は、電源投入後の検出パターンの数を、i個まで削減することができる。その数iは、移動最高速度v、検出サイクルの周期(検出間隔)t、パターンの最低識別幅λによって定められる次の関係によって導かれる。
iは、(((v×t/λ)の整数部分)+1)×2<2iを満たす、最小整数とする。
したがって、抽出するパターン(選択パターン)の数は、i個以上N個未満のパターンとして定めることができる。
(Third embodiment)
Next, referring to the drawing, it will be shown how to reduce the amount of calculation when transitioning from the initialization state to the operation state.
FIG. 8 shows a selection model in the case of an Nth order M-sequence code.
(Processing in initialization mode) Since the encoder 1 has not been able to specify the position of the code plate 10 in the initialization state, that is, when the power is turned on, the pattern 11 is detected by detecting (N + 1) or more patterns in the detection cycle. Detection is performed using the sensor 30 every t seconds. The detection positions in this case are (N + 1) or more consecutive patterns (continuous patterns) necessary for identification.
(Processing in Power Saving Mode) The encoder 1 can reduce the number of detection patterns after power-on to i. The number i is derived by the following relationship determined by the maximum moving speed v, the detection cycle period (detection interval) t, and the minimum pattern identification width λ.
i is a minimum integer satisfying ((integer part of (v × t / λ)) + 1) × 2 <2 i .
Therefore, the number of patterns (selected patterns) to be extracted can be determined as i or more and less than N patterns.

以下、一例をあげて説明する。例えば、8次のM系列符号のパターンである場合(N=8)を示す。エンコーダ1の要求仕様を、以下の条件とする。   Hereinafter, an example will be described. For example, the case of an 8th order M-sequence code pattern (N = 8) is shown. The required specifications of the encoder 1 are as follows.

移動速度 : 最高速度6000 min-1(回転毎分)、(=100 s-1(回転毎秒))、
波長 : λ=360度/256、
角速度 : v=36000 度/s(度毎秒)、
検出間隔 : 100 μs
このときの、(v×t/λ)の値は、次の式から導かれる。
Travel speed: Maximum speed 6000 min -1 (per rotation), (= 100 s -1 (per rotation)),
Wavelength: λ = 360 degrees / 256,
Angular velocity: v = 36000 degrees / s (degrees per second),
Detection interval: 100 μs
The value of (v × t / λ) at this time is derived from the following equation.

v×t/λ=36000÷(1000000×360/256)=0.025 v × t / λ = 36000 ÷ (1000000 × 360/256) = 0.025

すなわち、上記の結果から、(2<2i)を満たす最小整数iは2である。
最高速度で回転していても、検出サイクルが100μsごとであれば、現在の位置に対し、1ピッチ分しか動かない。
従って、図8に示すように、検出箇所を特定する8次の数列の隣は、「0」か「1」の組み合わせで表すことができ、その組合せは、4種類である。図の記載では、8次の数列部分の記載を省略している。
That is, from the above result, the minimum integer i satisfying (2 <2 i ) is 2.
Even if rotating at the maximum speed, if the detection cycle is every 100 μs, it moves only by one pitch with respect to the current position.
Therefore, as shown in FIG. 8, the next to the eighth-order number sequence specifying the detection location can be represented by a combination of “0” or “1”, and there are four types of combinations. In the drawing, the description of the eighth-order number sequence portion is omitted.

位置検出部95は、両端のパターンのみを検出していた場合には、(0,1)であれば右に、(1,0)であれば左に移動したと判定する条件であれば検出できるが、両端が「0」同士(0,0)、「1」同士と(1,1)の組合せが検出された場合には、右か左かを判定ができない。
しかし、8次のM系列符号でコード化されていることにより、8個連続して「1」(又は「0」)となることはないことから、8個の数列の中には、「1」と「0」は、少なくとも1個以上それぞれ存在する。
したがって、両端が「0」同士、「1」同士の場合は、8個の数列部分の「1」になる部分か、「0」になる部分かを定めて、2個目の検出部にすればよい。
If only the patterns at both ends are detected, the position detection unit 95 detects if the condition is determined to have moved to the right if (0, 1) and moved to the left if (1,0). However, if a combination of “0” at both ends (0,0) and a combination of “1” and (1,1) is detected, it cannot be determined whether it is right or left.
However, since it is encoded with an 8th order M-sequence code, it does not become “1” (or “0”) in succession, so in the 8 number sequences, “1” ”And“ 0 ”each exist at least one or more.
Therefore, if both ends are “0” s or “1s”, it is determined whether it is a part that becomes “1” or a part that becomes “0” in the 8 number sequence parts, and is passed to the second detection part. That's fine.

(第4実施形態)
図9は、本実施形態によるエンコーダの構成を示すブロック図である。
この図9に示されるエンコーダ1bは、符号板10、光源20、センサ30、光源駆動部40、センサ駆動部50、増幅部60、記憶部(メモリ)70B、及び、演算処理部90Bを備える。図1、2と同じ構成に同じ符号を付す。
記憶部(メモリ)70Bは、図1の記憶部(メモリ)70に示した構成に加え、センサ30が備える光検出素子のうち、参照する領域を定める情報を記憶する。参照する領域は、光検出素子を符号板の移動方向に並んだ複数の列を単位として定めることができる。
(Fourth embodiment)
FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of the encoder according to the present embodiment.
The encoder 1b shown in FIG. 9 includes a code plate 10, a light source 20, a sensor 30, a light source driving unit 40, a sensor driving unit 50, an amplification unit 60, a storage unit (memory) 70B, and an arithmetic processing unit 90B. The same components as those in FIGS.
In addition to the configuration shown in the storage unit (memory) 70 in FIG. 1, the storage unit (memory) 70 </ b> B stores information for determining a reference area among the light detection elements included in the sensor 30. The area to be referred to can be determined in units of a plurality of rows in which the light detection elements are arranged in the moving direction of the code plate.

演算処理部90Bは、入出力部91、光源制御部92、センサ制御部93、信号検出部94B、位置検出部95B及び判定部96を備える。
演算処理部90Bにおける信号検出部94Bは、センサ30によって検出された複数の光検出素子列の情報に基づいて増幅部60から供給される複数の光検出素子列の信号を検出する。
位置検出部95Bは、先に検出された現在位置の情報に基づいて、記憶部(メモリ)70Bを参照し、センサ30が備える光検出素子のうち、参照する領域を定める情報を取得する。位置検出部95Bは、取得した領域を定める情報に基づいて、符号板10の移動方向に並んだ複数の列を選択し、その複数の列に含まれる光検出素子の検出を、光源駆動部50に対して指示する。
位置検出部95Bは、信号検出部94Bにて検出された複数の光検出素子列の情報を、判定部96によって判定処理を行い、その判定結果に基づいて符号板10の回転角度位置の検出を行う。
判定部96は、センサ30によって検出された複数の光検出素子列の情報を判定した結果に基づいて多数決演算処理を行う。
The arithmetic processing unit 90B includes an input / output unit 91, a light source control unit 92, a sensor control unit 93, a signal detection unit 94B, a position detection unit 95B, and a determination unit 96.
The signal detection unit 94B in the arithmetic processing unit 90B detects the signals of the plurality of light detection element arrays supplied from the amplification unit 60 based on the information of the plurality of light detection element arrays detected by the sensor 30.
The position detection unit 95B refers to the storage unit (memory) 70B based on the previously detected information on the current position, and acquires information for determining a reference region among the light detection elements included in the sensor 30. The position detection unit 95B selects a plurality of columns arranged in the moving direction of the code plate 10 based on the information defining the acquired area, and detects the light detection elements included in the plurality of columns by the light source driving unit 50. To direct.
The position detection unit 95B performs determination processing on the information of the plurality of light detection element arrays detected by the signal detection unit 94B by the determination unit 96, and detects the rotation angle position of the code plate 10 based on the determination result. Do.
The determination unit 96 performs majority operation processing based on the result of determining the information of the plurality of light detection element arrays detected by the sensor 30.

図10は、本実施形態による符号板10に示されるパターンの検出を示す図である。
図10(a)に示される符号板10は、図1に示した構成と同じである。
その符号板10をセンサ30によって検出する範囲を、検出範囲DETで示す。
また、この図では、パターン11を含んだアブソリュート・トラックの領域を複数の検出領域に分割する。ここで、領域の分割数は3以上とする。この図では、分割検出領域DETa、DETb、DETcの3つの領域を示す。
FIG. 10 is a diagram showing detection of the pattern shown on the code plate 10 according to the present embodiment.
The code plate 10 shown in FIG. 10A has the same configuration as that shown in FIG.
A range in which the code plate 10 is detected by the sensor 30 is indicated by a detection range DET.
In this figure, the absolute track area including the pattern 11 is divided into a plurality of detection areas. Here, the number of divisions of the region is 3 or more. In this figure, three areas of division detection areas DETa, DETb, and DETc are shown.

図10(b)では、検出領域DETを検出したときに検出されるべき情報を示す。
ただし、各分割検出領域において、一部の領域におけるパターンの検出において、何らかの理由により誤検出が生じた場合を想定する。ここでは、分割検出領域DETbの左から4パターン目が誤検出されたパターンであり、本来であれば「1」と判定されるべきところを、「0」と検出したとする。したがって、同じパターンの位置を検出した分割検出領域DETaとDETcの結果は、正しく「1」と判定される。
FIG. 10B shows information to be detected when the detection area DET is detected.
However, in each divided detection area, a case is assumed in which erroneous detection occurs for some reason in detection of a pattern in a partial area. Here, it is assumed that the fourth pattern from the left of the division detection area DETb is a pattern that has been erroneously detected, and “0” is detected where it should be determined as “1”. Accordingly, the result of the division detection areas DETa and DETc in which the positions of the same pattern are detected is correctly determined as “1”.

図10(c)では、多数決演算処理について示す。
そこで、符号判定部94は、それぞれの分割検出領域で検出された結果に差が生じた場合には、多く判定された判定値を、そのパターンの真の判定値と判定する。これにより、検出された結果に基づいて、多数決演算処理が行えるので、仮に1つの分割検出領域に誤検出が生じた場合であっても、他の領域が正しく判定していれば、誤検出を除いて正しい違反結果を出力することができる。
FIG. 10C shows the majority operation processing.
Therefore, when there is a difference between the detection results in the respective divided detection areas, the code determination unit 94 determines the determination value that is frequently determined as the true determination value of the pattern. As a result, majority calculation processing can be performed based on the detected result, so that even if erroneous detection occurs in one division detection region, erroneous detection is performed if another region is correctly determined. Except for this, the correct violation result can be output.

また、上述の多数決演算処理に加え、上述のように所定の6箇所の移動位置のパターンを用いて(m+1)回目の正確な位置を確定できる。本実施形態におけるエンコーダは、14個のパターンをすべて検出するよりも、推定に必要な比較回数などの演算処理を削減できることから、次の回の位置を短時間で確定できる。また、本実施形態におけるエンコーダは、センサ30における検出範囲を制限することにより、消費電力の削減が可能である。   Further, in addition to the above-described majority calculation processing, the (m + 1) th accurate position can be determined using the predetermined six movement position patterns as described above. Since the encoder according to the present embodiment can reduce calculation processing such as the number of comparisons necessary for estimation, rather than detecting all 14 patterns, the position of the next time can be determined in a short time. Further, the encoder according to the present embodiment can reduce power consumption by limiting the detection range of the sensor 30.

本実施形態におけるエンコーダは、符号板の移動方向に形成され、最低識別幅λのパターン幅を有し、絶対位置を識別するN(Nは自然数)次のアブソリュートパターンと、前記アブソリュートパターンのうち前記移動方向に連続する(N+1)個以上の連続パターンによって示される範囲を第1の検出領域と定め、該第1の検出領域を検出可能な検出部と、を備え、前記検出部は、前記符号板の移動に応じて、前記第1の検出領域から選択された選択パターンによって示される第2の検出領域を検出することを備える。
これにより、エンコーダは、絶対位置を検出する際の省電力化することが可能となる。
なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
The encoder according to the present embodiment is formed in the moving direction of the code plate, has a pattern width of the minimum identification width λ, and identifies the absolute position of the N-th absolute pattern (N is a natural number) and the absolute pattern among the absolute patterns. A range indicated by (N + 1) or more continuous patterns continuous in the movement direction is defined as a first detection region, and a detection unit capable of detecting the first detection region is provided, and the detection unit includes the code Detecting a second detection region indicated by a selection pattern selected from the first detection region in response to movement of the plate.
As a result, the encoder can save power when detecting the absolute position.
The present invention is not limited to the above embodiments, and can be modified without departing from the spirit of the present invention.

1a、1b エンコーダ
10 符号板
11 パターン(アブソリュートパターン)
12 パターン(インクリメンタルパターン)
30 センサ
1a, 1b Encoder 10 Code plate 11 Pattern (absolute pattern)
12 patterns (incremental patterns)
30 sensors

Claims (10)

符号板の移動方向に形成され、最低識別幅λのパターン幅を有し、絶対位置を識別するN(Nは自然数)次のアブソリュートパターンと、
前記アブソリュートパターンのうち前記移動方向に連続する(N+1)個以上の連続パターンによって示される範囲を第1の検出領域と定め、該第1の検出領域を検出可能な検出部と、を備え、
前記検出部は、前記符号板の移動に応じて、前記第1の検出領域から選択された選択パターンによって示される第2の検出領域を検出する
ことを特徴とするエンコーダ。
An Nth-order absolute pattern (N is a natural number), which is formed in the moving direction of the code plate, has a pattern width of the minimum identification width λ, and identifies an absolute position;
A range indicated by (N + 1) or more continuous patterns continuous in the movement direction in the absolute pattern is defined as a first detection region, and includes a detection unit capable of detecting the first detection region,
The encoder detects the second detection area indicated by the selection pattern selected from the first detection area according to the movement of the code plate.
請求項1に記載のエンコーダにおいて、
前記符号板の移動最高速度と、検出間隔と、前記最低識別幅λとのうち少なくともいずれかの変数に基づいて、前記第2の検出領域を決定する演算処理部
を備えることを特徴とするエンコーダ。
The encoder according to claim 1, wherein
An encoder comprising: an arithmetic processing unit that determines the second detection region based on at least one of a variable among a maximum moving speed of the code plate, a detection interval, and the minimum identification width λ. .
請求項1又は請求項2に記載のエンコーダにおいて、
前記符号板の移動最高速度vと検出間隔tとの積を前記最低識別幅λによって除算した結果に基づいて、前記第2の検出領域を決定する演算処理部
を備えることを特徴とするエンコーダ。
The encoder according to claim 1 or 2,
An encoder comprising: an arithmetic processing unit that determines the second detection area based on a result obtained by dividing a product of a maximum moving speed v of the code plate and a detection interval t by the minimum identification width λ.
請求項1から請求項3のいずれかに記載のエンコーダにおいて、
前記検出部による前記第1の検出領域の検出は、
保持する前記絶対位置を初期化する初期化動作に応じて、予め定められる所定の回数を繰り返し検出する
ことを特徴とするエンコーダ。
The encoder according to any one of claims 1 to 3,
The detection of the first detection area by the detection unit is as follows:
An encoder characterized by repeatedly detecting a predetermined number of times in accordance with an initialization operation for initializing the absolute position to be held.
請求項1から請求項4のいずれかに記載のエンコーダにおいて、
前記検出部による前記第2の検出領域の検出は、
前記絶対位置を初期化する初期化動作が完了した後の定常動作状態に行われる
ことを特徴とするエンコーダ。
The encoder according to any one of claims 1 to 4,
The detection of the second detection area by the detection unit is as follows.
The encoder is characterized in that it is performed in a steady operation state after the initialization operation for initializing the absolute position is completed.
請求項3から請求項5のいずれかに記載のエンコーダにおいて、
前記検出部は、
i個以上N個未満の前記選択パターンを検出し、
前記iは、
(v×t/λの整数部分+1)×2<2i
として示される関係式を満たす最小の整数である
ことを特徴とするエンコーダ。
The encoder according to any one of claims 3 to 5,
The detector is
detecting i or more and less than N selected patterns,
I is
(Integer part of v × t / λ + 1) × 2 <2 i
An encoder characterized by being the smallest integer that satisfies the relational expression shown below.
請求項1から請求項6のいずれかに記載のエンコーダにおいて、
前記検出部は、2次元の検出領域を検出可能な2次元イメージセンサを備える
ことを特徴とするエンコーダ。
The encoder according to any one of claims 1 to 6,
The encoder comprising: a two-dimensional image sensor capable of detecting a two-dimensional detection region.
請求項1から請求項7のいずれかに記載のエンコーダにおいて、
前記第1の検出領域において検出されうる予測パターン情報に関連付けて前記第2の検出領域の範囲を定めた選択情報を記憶する記憶部
を備え、
前記検出部は、
前記第1の検出領域において検出された前記連続パターンに基づいて、前記選択情報を参照し前記第2の検出領域の範囲を選択する
ことを特徴とするエンコーダ。
The encoder according to any one of claims 1 to 7,
A storage unit that stores selection information that defines a range of the second detection region in association with prediction pattern information that can be detected in the first detection region;
The detector is
An encoder, wherein a range of the second detection area is selected with reference to the selection information based on the continuous pattern detected in the first detection area.
請求項7又は請求項8に記載のエンコーダにおいて、
前記検出部からの受光画像に基づいて前記選択パターンの検出に必要とされる画素か否かを選択する選択部
を備えることを特徴とするエンコーダ。
The encoder according to claim 7 or claim 8,
An encoder comprising: a selection unit that selects whether or not the pixel is required for detection of the selection pattern based on a light reception image from the detection unit.
請求項7から請求項9のいずれかに記載のエンコーダにおいて、
前記2次元イメージセンサは、前記符号板の移動方向に沿って3列以上の前記第1の検出領域を受光可能な受光領域を有し、
該受光領域においてそれぞれ検出された結果に基づく多数決によって、前記符号板の位置情報の判定を行う判定部
を備えることを特徴とするエンコーダ。
The encoder according to any one of claims 7 to 9,
The two-dimensional image sensor has a light receiving area capable of receiving the first detection areas in three or more rows along the moving direction of the code plate,
An encoder comprising: a determination unit configured to determine the position information of the code plate by a majority vote based on a result detected in each of the light receiving regions.
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