JPH0132449B2 - - Google Patents

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JPH0132449B2
JPH0132449B2 JP58146855A JP14685583A JPH0132449B2 JP H0132449 B2 JPH0132449 B2 JP H0132449B2 JP 58146855 A JP58146855 A JP 58146855A JP 14685583 A JP14685583 A JP 14685583A JP H0132449 B2 JPH0132449 B2 JP H0132449B2
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JP
Japan
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light
rotor
signal
polarizer
sinωt
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JP58146855A
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Japanese (ja)
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JPS6038617A (en
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Osamu Maehara
Yoshitaka Nakajima
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Ono Sokki Co Ltd
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Ono Sokki Co Ltd
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Publication of JPH0132449B2 publication Critical patent/JPH0132449B2/ja
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/344Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using polarisation
    • G01D5/345Polarising encoders

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optical Transform (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、レゾルバの信号発生手段を光電式と
した角度測定装置の改良に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an improvement in an angle measuring device in which the signal generating means of a resolver is photoelectric.

レゾルバは、ロボツト、NC工作機械等の角度
あるいは位置の検出器として広く利用される。そ
の理由は、1台で速度情報と角度情報が得られ、
また、比較的構造も単純で故障も少なく、さら
に、集積回路化された信号変換器(例えば、アナ
ログデバイス社のIRDC1730)との組合せにより
容易に高分解能な角度パルスが得られるためであ
る。
Resolvers are widely used as angle or position detectors in robots, NC machine tools, etc. The reason is that speed information and angle information can be obtained from one unit.
In addition, the structure is relatively simple, there are few failures, and high-resolution angular pulses can be easily obtained by combining with an integrated circuit signal converter (for example, Analog Devices' IRDC1730).

以下、そのレゾルバについて簡単に説明する。 The resolver will be briefly explained below.

その原理を示す第1図において、ステータ1に
は直交状態に二つのコイル2,3が巻装され、そ
のステータ1の内側には回動自在のロータ4があ
り、それにはコイル5が巻装されている。使用に
際しては、ロータ4のコイル5を励磁し、ステー
タ1のコイル2,3に発生する電圧を利用する場
合と、その逆に、コイル2,3を励磁し、コイル
5に発生する電圧を利用する場合がある。
In FIG. 1, which shows the principle, two coils 2 and 3 are wound around a stator 1 in a perpendicular state, and inside the stator 1 there is a freely rotatable rotor 4, and a coil 5 is wound around it. has been done. In use, the coil 5 of the rotor 4 is excited and the voltage generated in the coils 2 and 3 of the stator 1 is used, and vice versa, the coil 2 and 3 are excited and the voltage generated in the coil 5 is used. There are cases where

すなわち、前者は、第2図に示すように、コイ
ル5に次式の電圧Vcを Vc=V1sinωt ここに V1:振幅、ω:励磁角速度 印加する。その結果、ロータ4の回動角度θに対
応してコイル2,3と鎖交する磁束が変化し、そ
の結果、コイル2,3に発生する電圧Va,Vbの
振幅が回動角度θに対応して変化する。結局、回
動角度θを次式のように振幅信号に変換している
結果となる。
That is, in the former case, as shown in FIG. 2, a voltage Vc of the following formula is applied to the coil 5 , where V1 : amplitude, ω: excitation angular velocity. As a result, the magnetic flux interlinking with the coils 2 and 3 changes in accordance with the rotation angle θ of the rotor 4, and as a result, the amplitudes of voltages Va and Vb generated in the coils 2 and 3 correspond to the rotation angle θ. and change. As a result, the rotation angle θ is converted into an amplitude signal as shown in the following equation.

Va=K1V1sinθsinωt Vb=K1V1cosθsinωt ここに、K1:比例係数(一定) 次に、後者は、第3図に示すようにコイル2,
3に90度位相差の電圧Va,Vb Va=V2sinωt Vb=V2cosωt を印加しておくと、その各々の磁束のうちコイル
5と鎖交する磁束はロータ4の回動角度θに対応
して変化し、その結果、次のようにコイル5の発
生電圧Vcの位相が回動角度θに対応して変化す
る。結局、回動角度θを次式のように位相信号に
変換している結果となる。
Va=K 1 V 1 sinθsinωt Vb=K 1 V 1 cosθsinωt Here, K 1 : Proportionality coefficient (constant) Next, the latter is determined by the coil 2,
When voltages Va, Vb Va=V 2 sinωt Vb=V 2 cosωt with a 90 degree phase difference are applied to 3, the magnetic flux interlinking with the coil 5 among the respective magnetic fluxes will be at the rotation angle θ of the rotor 4. As a result, the phase of the voltage Vc generated by the coil 5 changes in accordance with the rotation angle θ as follows. As a result, the rotation angle θ is converted into a phase signal as shown in the following equation.

Vc=K2V2cosωtsinθ+K2V2sinωtcosθ =K3V2sin(ωt+θ) 以上によりレゾルバではロータ4の回動角度θ
に応じて振幅または位相が変化する角度信号に変
換されて取出される。
Vc=K 2 V 2 cosωtsinθ+K 2 V 2 sinωtcosθ =K 3 V 2 sin(ωt+θ) From the above, the resolver has the rotation angle θ of the rotor 4.
It is converted into an angle signal whose amplitude or phase changes depending on the angle and is extracted.

以下、単に角度θを求めるには、電圧計により
前記式のVa,Vbを測定するか、あるいは前記
式の電圧Vcと式に示す励信信号Vaとの位相
差θを位相差計により測定する。
Below, to simply find the angle θ, either measure Va and Vb in the above equation with a voltmeter, or measure the phase difference θ between the voltage Vc in the above equation and the excitation signal Va shown in the equation with a phase difference meter. .

また、例えば、サーボ系の帰還信号に用いる回
動角度θに対応するパルス列信号が角速度信号
dθ/dtを求めるには、前記式の振幅信号をその
変換用に開発されている前記IRDC1730等の変換
器と結合すればよいことになる。
Also, for example, the pulse train signal corresponding to the rotation angle θ used for the feedback signal of the servo system is the angular velocity signal.
In order to obtain dθ/dt, it is sufficient to combine the amplitude signal of the above formula with a converter such as the IRDC1730, which has been developed for the conversion.

以下、この種の変換器の一例を簡単に説明す
る。
An example of this type of converter will be briefly described below.

第4図において、6,7はそれぞれ前記レゾル
バのコイル2,3の出力電圧Va,Vbの出力端で
あり、それに各対応したコサイン乗算器11、サ
イン乗算器12の一方の入力端とそれぞれ結線さ
れ、コサイン乗算器11、サイン乗算器12の角
度データ用の他方の入力端は後記の可逆カウンタ
13の計数値出力端と結線され、コサイン乗算器
11、サイン乗算器12の出力端は偏差増幅器1
4の正、負入力端とそれぞれ結線され、偏差増幅
器14の出力端は位相検波回路15の入力端と結
線され、その検波指令入力端は、前記レゾルバの
励磁信号の矩形波整形回路(図示されていない)
の出力端8と結線され、位相検波回路15の検波
信号出力端は加減パルス発生器20のローパスフ
イルタ21の入力端と結線され、そのローパスフ
イルタ21の出力端は絶対値回路22の入力端と
結線され、絶対値回路22の出力端は電圧制御発
振器23の入力端と結線され、電圧制御発振器2
3の出力端は第1、第2のゲート回路24,25
の一方の入力端と結線され、第1のゲート回路2
4の他方の入力端は、位相検波回路15の極性信
号出力端とインバータ26を介して結線され、第
2のゲート回路25の他方の入力端は直接前記極
性信号出力端と結線され、その第1、第2のゲー
ト回路24,25の出力端は外部端子27,28
とそれぞれ結線されると共に、前記可逆カウンタ
13の加、減入力端とそれぞれ結線されている。
In FIG. 4, 6 and 7 are the output terminals of the output voltages Va and Vb of the coils 2 and 3 of the resolver, respectively, and are connected to one input terminal of the corresponding cosine multiplier 11 and sine multiplier 12, respectively. The other input terminals for angle data of the cosine multiplier 11 and sine multiplier 12 are connected to the counted value output terminal of a reversible counter 13, which will be described later, and the output terminals of the cosine multiplier 11 and sine multiplier 12 are connected to a deviation amplifier. 1
The output terminal of the deviation amplifier 14 is connected to the input terminal of a phase detection circuit 15, and the detection command input terminal is connected to a rectangular wave shaping circuit (not shown) for the excitation signal of the resolver. (not)
The detected signal output terminal of the phase detection circuit 15 is connected to the input terminal of a low-pass filter 21 of the addition/subtraction pulse generator 20, and the output terminal of the low-pass filter 21 is connected to the input terminal of the absolute value circuit 22. The output terminal of the absolute value circuit 22 is connected to the input terminal of the voltage controlled oscillator 23.
The output terminal of No. 3 is connected to the first and second gate circuits 24 and 25.
is connected to one input terminal of the first gate circuit 2.
The other input terminal of the second gate circuit 25 is connected to the polar signal output terminal of the phase detection circuit 15 via the inverter 26, and the other input terminal of the second gate circuit 25 is directly connected to the polar signal output terminal of the second gate circuit 25. 1. The output terminals of the second gate circuits 24 and 25 are external terminals 27 and 28
and the addition and reduction input terminals of the reversible counter 13, respectively.

第5図は前記第4図の信号線路上に丸印で囲ん
だ数字で表示した番号に対応する信号の波形図で
あり、以下、第4,5図を参照し、レゾルバの回
動角度θが30度から45度に変化させられた場合を
例にとり、上記変換器の動作を説明する。
FIG. 5 is a waveform diagram of the signal corresponding to the number indicated in a circle on the signal line in FIG. 4. Hereinafter, with reference to FIGS. The operation of the above converter will be explained using an example where the angle is changed from 30 degrees to 45 degrees.

いま、回動角度が30度のまま動かない状態とす
ると、コイル2,3の出力端6,7から取出され
る電圧Va,Vbはそれぞれ(2)式より Va=(K1V1/2)sinωt Vb=(√3K1V1/2)sinωt (5) となる。また、この状態においては、可逆カウン
タ13への入力パルスがない(すなわち、インク
リメンタル信号の発生がない)わけであり、可逆
カウンタ13の計数値は30度に対応したものとな
る。すなわち、コサイン乗算器11、サイン乗算
器12においては、それぞれ、Va・cos30、
Vb・sin30の乗算が行われ、結局、両乗算結果は
同一の(√3K1V1/4)sinωtとなり、その結果
偏差増幅器14の出力が0となり、位相検波回路
15、加減パルス発生器20の入出力はいずれも
0である。次に、レゾルバのロータ4が30度から
回動し始めると、コイル2の出力電圧Vaは増加
し、コイル3の出力電圧Vbは減少する。それに
よりコサイン乗算器11の出力が増加し、サイン
乗算器12の出力が減少する。その結果、偏差増
幅器14からは、その両出力の差に対応した振幅
を有する角速度ωのサイン波が出力され、位相検
波回路15において、そのサイン波の0〜180度
の位相範囲の出力が検波され、それがローパスフ
イルタ21を介して平較化され、次いで絶対値回
路22を介して(この場合には検波出力が正であ
り、ローパスフイルタ21の出力は単に絶対値回
路22を通過するだけ)電圧制御発振器23に送
られ、そこでその入力に比例した周波数のパルス
を発生する。このとき、前記位相検波回路15の
検波信号は正であり、この結果、極性信号は送出
されず、第1のゲート回路24のみが導通し、前
記電圧制御発振器23の出力パルスは外部端子2
7に出力されると共に、可逆カウンタ13の加算
入力端に導入される。これにより可逆カウンタ1
3の計数値は増加し、その計数値がコサイン乗算
器11、サイン乗算器12に加えられる。ここ
で、レゾルバのロータ4の回動が停止し、Va,
Vcが前記の値のままになると、乗算によりコサ
イン乗算器11の出力は前記より減少し、サイン
乗算器12の出力は前記より増加し、その結果、
偏差増幅器14の出力は小にされ、それに応じて
前記と同様に電圧制御発振器23からパルスが送
出され、可逆カウンタ13の計数値が増加し、そ
れがコサイン乗算器11、サイン乗算器12に加
えられる結果、さらに両出力の偏差は小にされ、
上記の繰返しにより偏差0に収斂される。また、
レゾルバのロータ4がさらに回動する場合には、
可逆カウンタ13の計数値の増加と同時にロータ
4の回動に伴なうコイル2,3の出力電圧Va,
Vbの増加、減少があるが、その瞬時々々の挙動
は、前記のロータ4が微小角度回動する際の動作
を連続的に行つているわけであり、結局、可逆カ
ウンタ13の計数値φがロータ4の回動角θと一
致し、コサイン乗算器11とサイン乗算器の出力
(K1V1cosφsinθ)sinωtと(K1V1sinφcosθ)
sinωtが一致するようなループ制御が行われる。
したがつて、この間に外部出力端子27から送出
されるパルスの数はロータ4の正方向への回動角
度の増分に対応し、出力端子28から送出される
パルスの数はロータ4の負方向への回動角度の増
分に対応したインクリメンタル信号となる。そし
て、このインクリメンタル信号を加減計数してい
る可逆カウンタ13の計数値は、そのままロータ
4の回動角度θに対応し、さらに、ローパスフイ
ルタ21の出力電圧は、ロータ4の回動角速度
dθ/dtに対応したものとなる。
Now, assuming that the rotation angle remains at 30 degrees and does not move, the voltages Va and Vb taken out from the output ends 6 and 7 of the coils 2 and 3 are respectively calculated from equation (2) as follows: Va = (K 1 V 1 /2 ) sinωt Vb=(√3K 1 V 1 /2) sinωt (5). Further, in this state, there is no input pulse to the reversible counter 13 (that is, no incremental signal is generated), and the count value of the reversible counter 13 corresponds to 30 degrees. That is, in the cosine multiplier 11 and the sine multiplier 12, Va・cos30,
Multiplication of Vb・sin30 is performed, and in the end, both multiplication results become the same (√3K 1 V 1 /4) sinωt, and as a result, the output of the deviation amplifier 14 becomes 0, and the output of the phase detection circuit 15 and the addition/subtraction pulse generator 20 Both input and output are 0. Next, when the rotor 4 of the resolver starts rotating from 30 degrees, the output voltage Va of the coil 2 increases and the output voltage Vb of the coil 3 decreases. As a result, the output of cosine multiplier 11 increases and the output of sine multiplier 12 decreases. As a result, the deviation amplifier 14 outputs a sine wave with an angular velocity ω having an amplitude corresponding to the difference between the two outputs, and the phase detection circuit 15 detects the output of the sine wave in the phase range of 0 to 180 degrees. is smoothed through a low-pass filter 21, and then through an absolute value circuit 22 (in this case, the detection output is positive, and the output of the low-pass filter 21 simply passes through the absolute value circuit 22). ) to a voltage controlled oscillator 23 which generates pulses with a frequency proportional to its input. At this time, the detection signal of the phase detection circuit 15 is positive, and as a result, no polarity signal is sent out, only the first gate circuit 24 is conductive, and the output pulse of the voltage controlled oscillator 23 is transmitted to the external terminal 2.
7 and is also introduced into the addition input terminal of the reversible counter 13. As a result, reversible counter 1
The count value of 3 is increased, and the count value is added to the cosine multiplier 11 and the sine multiplier 12. At this point, the rotor 4 of the resolver stops rotating, and Va,
If Vc remains at the above value, the multiplication causes the output of the cosine multiplier 11 to decrease from the above, and the output of the sine multiplier 12 to increase from the above, resulting in:
The output of the deviation amplifier 14 is reduced, and in response, a pulse is sent out from the voltage controlled oscillator 23 in the same manner as described above, and the count value of the reversible counter 13 increases, which is added to the cosine multiplier 11 and the sine multiplier 12. As a result, the deviation between both outputs is further reduced,
By repeating the above steps, the deviation is converged to 0. Also,
If the resolver rotor 4 rotates further,
At the same time as the count value of the reversible counter 13 increases, the output voltage Va of the coils 2 and 3 accompanying the rotation of the rotor 4,
Vb increases and decreases, but its moment-to-moment behavior is the continuous movement of the rotor 4 when it rotates by a minute angle, and in the end, the count value φ of the reversible counter 13 coincides with the rotation angle θ of the rotor 4, and the outputs of the cosine multiplier 11 and the sine multiplier (K 1 V 1 cosφsinθ) sinωt and (K 1 V 1 sinφcosθ)
Loop control is performed so that sinωt matches.
Therefore, the number of pulses sent out from the external output terminal 27 during this period corresponds to the increment of the rotation angle of the rotor 4 in the positive direction, and the number of pulses sent out from the output terminal 28 corresponds to the increment of the rotation angle of the rotor 4 in the negative direction. This is an incremental signal corresponding to the increment of the rotation angle. The count value of the reversible counter 13 that adds or subtracts this incremental signal directly corresponds to the rotational angle θ of the rotor 4, and the output voltage of the low-pass filter 21 corresponds to the rotational angular velocity of the rotor 4.
It corresponds to dθ/dt.

ところで、上記レゾルバは、信号の発生に電磁
誘導を利用するものであり、そのため励磁周波数
を大にすることは困難である。すなわち、励磁周
波数は1kHz程度が上限であり、それより高いと
2次電圧波形に歪を生じ、そうすると、精度が著
しく低下してしまうことになる。また、ロータ4
はもちろんそれに巻装されるコイル5、さらに励
磁信号供給用の回転トランス等によりロータ全体
の貫性モーメントも比較的大になることも避けら
れない。これは、特に被検出対象の慣性モーメン
トが小さい場合には問題であり、大幅な応答遅れ
を生じさせる原因となる。また、構造は比較的簡
単であるが、実際の製作に際しては磁束分布の均
一性を保つためにコイルの巻装位置等に厳しい精
度が要求され、必然的に高価となる問題点があ
る。
By the way, the above resolver uses electromagnetic induction to generate a signal, and therefore it is difficult to increase the excitation frequency. That is, the upper limit of the excitation frequency is about 1 kHz, and if it is higher than that, the secondary voltage waveform will be distorted, which will significantly reduce the accuracy. Also, rotor 4
Of course, it is inevitable that the penetrating moment of the entire rotor will be relatively large due to the coil 5 wound around it, and the rotating transformer for supplying excitation signals. This is a problem especially when the moment of inertia of the object to be detected is small, and causes a significant response delay. Further, although the structure is relatively simple, strict precision is required in the winding position of the coil in order to maintain uniformity of magnetic flux distribution during actual manufacture, which inevitably leads to a problem of high cost.

この解決には、信号の発生手段に光電的手段の
採用、すなわち、相互に同相または90度位相のサ
イン波状駆動信号により発光量が制御される複数
の光源と複数または共用の受光素子をロータを挾
んで各対向させた光電変換手段と、その光電変換
手段とロータに対して設けられ、それぞれ光源と
受光素子間の透過光量を相互に90度位相のサイン
波状に変化させる光量変化手段と、光電変換手段
の受光素子出力を角度信号に変換する信号変換手
段とによりロータの回動角度に対応した振幅を有
する振幅信号またはロータの回動角度に対応した
位相を有する位相信号を得ることが考えられる。
以下、公知のこの種のものの測定原理につき、数
式を参照して説明する。ロータを挾んで一方側に
2個または4個の光源を配置し、他方側にその光
源と対向する2個または4個、もしくはその光源
のすべてと対向する共用の受光素子を配置する。
そして、各光源はサイン波状の駆動信号によりそ
の発光部を点灯させて発光量をサイン波状に変化
させる。ここで、ロータ回動角度に対応した振幅
信号を取出す場合は、各光源の駆動信号の位相を
同相とし、ロータ回動角度に対応した位相信号を
取出す場合は、各光源の駆動信号の位相を相互に
90度づつずらすことになる。
To solve this problem, photoelectric means are used as the signal generation means. In other words, the rotor is equipped with multiple light sources whose emission amount is controlled by sine wave drive signals that are in phase with each other or with a 90 degree phase, and multiple or shared light receiving elements. The photoelectric conversion means are sandwiched and faced each other, the light amount changing means is provided for the photoelectric conversion means and the rotor, and changes the amount of transmitted light between the light source and the light receiving element in a sine wave shape with a phase of 90 degrees from each other, and the photoelectric conversion means is provided to the rotor. It is conceivable to obtain an amplitude signal having an amplitude corresponding to the rotation angle of the rotor or a phase signal having a phase corresponding to the rotation angle of the rotor by the signal conversion means converting the light receiving element output of the conversion means into an angle signal. .
Hereinafter, the measurement principle of this type of well-known device will be explained with reference to mathematical formulas. Two or four light sources are arranged on one side of the rotor, and two or four light receiving elements facing the light sources, or a shared light receiving element facing all of the light sources, are arranged on the other side.
Then, each light source turns on its light emitting section in response to a sine wave-like drive signal, and changes the amount of light emitted in a sine wave form. Here, when extracting an amplitude signal corresponding to the rotor rotation angle, the phase of the drive signal of each light source is set to the same phase, and when extracting a phase signal corresponding to the rotor rotation angle, the phase of the drive signal of each light source is set to the same phase. mutually
It will be shifted by 90 degrees.

すなわち、駆動信号の角速度をω、各光源1
a,1b,1c,1d(光源を2個とする場合は
1a,1bのみ)の発光量をea〜edとおき、その
発光量の最小値を0、最大値をAとおくと、発光
量ea〜edは、同相の駆動信号により駆動の場合、 e=ea=eb=ec=ed=(A/2)(sinωt+1) (1) とし、90度づつ位相をずらした駆動信号により駆
動の場合、 ea=(A/2)(sinωt+1) eb=(A/2)(cosωt+1) ec=(A/2)(−sinωt+1) ed=(A/2)(−cosωt+1) (2) とする。
That is, the angular velocity of the drive signal is ω, and each light source 1
Let the light emission amounts of a, 1b, 1c, and 1d (if there are two light sources, only 1a and 1b) be e a ~e d , and let the minimum value of the light emission amount be 0 and the maximum value be A. The amount of light emitted e a to e d is determined by e = e a = e b = e c = e d = (A/2) (sinωt + 1) (1) when driven by in-phase drive signals, and the phase is changed by 90 degrees. When driven by a shifted drive signal, e a = (A/2) (sinωt+1) e b = (A/2) (cosωt+1) e c = (A/2) (-sinωt+1) e d = (A/2 )(−cosωt+1) (2).

さて、次には、この発光量は各対向する受光素
子2a,2b,2c,2dまたは共用の受光素子
2a+2b+2c+2d(前記光源を2個とした
場合は2a,2bまたは2a+2bのみ)に向つ
て放射させられることになるが、この光路中には
前記ロータと前記の光電変換手段に対して設けら
れた光量変化手段が介在され、それにより各発光
量は相互に位相が90度づつずれ、ロータの回動角
度に対応してサイン波状に変化させられたうえ
で、受光素子2a〜2dに導入されることにな
る。
Next, this amount of light is emitted toward each of the opposing light receiving elements 2a, 2b, 2c, and 2d or the shared light receiving elements 2a+2b+2c+2d (if there are two light sources, only 2a, 2b, or 2a+2b). However, in this optical path, there is interposed a light amount changing means provided for the rotor and the photoelectric conversion means, so that the phases of each light emission amount are shifted by 90 degrees from each other, and the rotation of the rotor is The light is changed into a sine wave shape corresponding to the moving angle and then introduced into the light receiving elements 2a to 2d.

なお、受光素子2a〜2dの代りに、共用の受
光素子を用いた場合は、各受光素子2a〜2dに
導入される光量の和が導入され、また、受光素子
を2個とした場合は、上記のうちの2個の受光素
子を用いることになるので、以下の説明において
は、受光素子を2a〜2dの4個とした場合につ
いて説明する。
Note that when a shared light receiving element is used instead of the light receiving elements 2a to 2d, the sum of the amounts of light introduced to each light receiving element 2a to 2d is introduced, and when two light receiving elements are used, Since two of the above-mentioned light receiving elements will be used, in the following explanation, a case will be explained in which there are four light receiving elements 2a to 2d.

さて、上記した光量変化手段としては、一対の
偏光子板を利用するもの、ロータに対して偏心さ
せて形成した透光円ロータを利用するもの等があ
り、以下、その各々による光量の変化率、すなわ
ち、光量変化手段の入力光量と出力光量の比につ
いて数式を参照して説明する。
Now, as the above-mentioned light amount changing means, there are those that use a pair of polarizer plates, those that use a transparent circular rotor formed eccentrically with respect to the rotor, etc. The rate of change in light amount due to each of these methods will be explained below. That is, the ratio between the input light amount and the output light amount of the light amount changing means will be explained with reference to mathematical expressions.

先ず、一対の偏光子板による光量変化手段は、
一対の偏光子板の透過軸の交り角をαとすると、
そこを透過する光量I〓が、αに対応して次式のよ
うに変化すること(Malusの法則)を利用するも
のである。
First, the light amount changing means using a pair of polarizer plates is
If the intersection angle of the transmission axes of a pair of polarizer plates is α, then
This takes advantage of the fact that the amount of light I〓 transmitted through it changes as shown in the following equation in response to α (Malus's law).

I〓=I0{H0−H90)cos2α+H90} (3) =I0(K4cos2α+K5) ここに、I〓:透過軸の交り角αのときの透過光
量 I0:偏光子板を入れる前の透過光量 H0:平行位(2枚の偏光子板の透過軸
が平行)透過率 H90:直行位(2枚の偏光子板の透過軸
が直交)透過率 α:透過軸の交り角 K4:(1/2)(H0−H90) K5:(1/2)(H0+H90) すなわち、ロータには偏光子板を一体的に固定
し、各光源と受光素子の経路中にもそれぞれ偏光
子板を配置し、その各偏光子板の透過軸は相互に
45度ずらしたものである。なお、上記のものとは
逆に、ロータの内外周に相互に45度透過軸をずら
したドーナツ状の偏光子円板を一体的に固定し、
光源と受光素子間に介在させる偏光子板の透過軸
は同一としても全く同じことである。これにより
相互に透過軸を45度づつずらした一対の偏光子板
の入力光量と出力光量の比、すなわち、一対の偏
光子板の透過率βa,βb,βc,βd(光源を2個とし
た場合はβa,βbのみ)は、 βa=K4cos2θ+K5 βb=K4cos2(θ+45゜)+K5=−K4sin2θ+K5 βc=K4cos2(θ+90゜)+K5=−K4cos2θ+K5 βd=K4cos2(θ+135゜)+K5=K4sin2θ+K5 (4) となり、結局、透過率βa〜βdは回動角度θに対応
して90度づつ位相のずれたサイン波状に変化する
ことになる。ただし、この透過率は回動角度θの
2倍角のサイン関数値に比例し、したがつて、ロ
ータの1回転中に、サイン波状の透過率変化パタ
ーンが2回生じることになる。
I = I 0 {H 0 − H 90 ) cos 2 α + H 90 } (3) = I 0 (K 4 cos2α + K 5 ) Here, I = amount of transmitted light when the intersection angle of the transmission axes is α I 0 : Amount of transmitted light before inserting the polarizer plate H 0 : Parallel position (the transmission axes of the two polarizer plates are parallel) Transmittance H 90 : Orthogonal position (the transmission axes of the two polarizer plates are orthogonal) Transmittance α : Angle of intersection of transmission axes K 4 : (1/2) (H 0 - H 90 ) K 5 : (1/2) (H 0 + H 90 ) In other words, the polarizer plate is integrally fixed to the rotor. , a polarizer plate is also placed in the path of each light source and photodetector, and the transmission axes of the polarizer plates are mutually aligned.
It is shifted by 45 degrees. In addition, contrary to the above, donut-shaped polarizer disks with their transmission axes shifted by 45 degrees are integrally fixed to the inner and outer circumferences of the rotor.
Even if the transmission axes of the polarizer plates interposed between the light source and the light receiving element are the same, they are exactly the same. As a result, the ratio of the input light amount to the output light amount of a pair of polarizer plates whose transmission axes are mutually shifted by 45 degrees, that is, the transmittance of the pair of polarizer plates β a , β b , β c , β d (when the light source is If there are two pieces, β a and β b only) are: β a = K 4 cos2θ + K 5 β b = K 4 cos2 (θ + 45°) + K 5 = −K 4 sin2θ + K 5 β c = K 4 cos2 (θ + 90°) +K 5 = -K 4 cos2θ + K 5 β d = K 4 cos2 (θ + 135°) + K 5 = K 4 sin2θ + K 5 (4), and in the end, the transmittance β a to β d is 90 degrees corresponding to the rotation angle θ. The signal changes in the form of a sine wave with a phase shift. However, this transmittance is proportional to the sine function value of twice the rotation angle θ, and therefore, a sine wave-like transmittance change pattern occurs twice during one rotation of the rotor.

次に、偏心透光円を利用する光量変化手段は、
偏心透光円を形成したロータの回動によりそれと
対向する平面に引かれたX、Y軸と透光円との重
合状態が変化させられるようにしたものである。
すなわち、上記平面には原点をロータの中心と同
じにとつてX軸とY軸を引き、原点を中心に、そ
れぞれ負側のX軸、負側のY軸、正側のX軸、正
側のY軸と偏心透光円との重合線分la,lb,lc,ld
を考え、いま、偏心透光円の中心がロータの中心
の左横に並んだロータの回動位置を基準とし、ロ
ータの反時計方向への回動角度をθとおくと、そ
れら線分は、次のように90度づつ位相のずれた略
サイン波状に変化することを利用するものであ
る。
Next, the light amount changing means using the eccentric light transmission circle is as follows.
By rotating the rotor forming the eccentric light-transmitting circle, the overlapping state of the light-transmitting circle and the X and Y axes drawn on the plane facing the rotor can be changed.
That is, on the above plane, draw an X axis and a Y axis with the origin as the same as the center of the rotor, and draw the X axis on the negative side, the Y axis on the negative side, the X axis on the positive side, and the positive side The overlapping line segment between the Y axis of and the eccentric transparent circle l a , l b , l c , l d
Now, if we take the rotational position of the rotor where the center of the eccentric transparent circle is lined up to the left of the rotor center as a reference, and let the rotational angle of the rotor in the counterclockwise direction be θ, these line segments are , which utilizes the fact that it changes in a substantially sinusoidal waveform with a phase shift of 90 degrees as shown below.

la=Rcosθ+√L2(Rsinθ)2 lb=Rsinθ+√L2(Rcosθ)2 lc=−Rcosθ+√L2(Rsinθ)2 ld=Rsinθ+√L2(Rcosθ)2 (5) ここに、L:偏心透光円の半径 R:偏心量 したがつて、ロータを挾んで配置される光源と
受光素子からなる光電変換手段も光量変化手段の
一部となり、その投光面、受光面の一方または両
方が矩形状に形成され、上記正負のX,Y軸上に
配置される。
l a = Rcosθ+√L 2 (Rsinθ) 2 l b = Rsinθ+√L 2 (Rcosθ) 2 l c = −Rcosθ+√L 2 (Rsinθ) 2 l d = Rsinθ+√L 2 (Rcosθ) 2 (5) Here , L: Radius of the eccentric light-transmitting circle R: Amount of eccentricity Therefore, the photoelectric conversion means consisting of a light source and a light receiving element placed between the rotor also becomes a part of the light amount changing means, and the light emitting surface and light receiving surface thereof are One or both of them are formed into a rectangular shape and are arranged on the positive and negative X and Y axes.

なお、投、受光面を矩形状に形成する代りに、
その前面に矩形状のスリツトを有するマスクを配
置しても同様である。
Note that instead of forming the projection and reception surfaces into rectangular shapes,
The same effect can be obtained even if a mask having a rectangular slit is placed in front of the mask.

さて、この光量変化手段における入力光量と出
力光量の比、すなわち透過率は、最大の重合線分
(R+L)に対する回動角度により定まる線分la
〜ldの比であり、いま、透過率をγa〜γdとおく
と、それらは次式によつて表される。
Now, the ratio of the input light amount to the output light amount in this light amount changing means, that is, the transmittance, is determined by the rotation angle with respect to the maximum overlap line segment (R+L) .
.about.ld , and now let the transmittances be .gamma..sub.a to .gamma..sub.d , they are expressed by the following equation.

γa=(Rcosθ+√L2−(Rsinθ)2)/(R+L) γb=(−Rsinθ+√L2−(Rcosθ)2)/(R+L) γc=(−Rcosθ+√L2−(Rsinθ)2/(R+L) γd=(Rsinθ+√L2−(Rcosθ)2/(R+L) (6) 以上が光量変化手段であり、光源から受光素子
に放射される光量は、上記(4)式あるいは(6)式に示
す透過率倍されて受光素子に達することになる。
γ a = (Rcosθ+√L 2 − (Rsinθ) 2 )/(R+L) γ b = (−Rsinθ+√L 2 − (Rcosθ) 2 )/(R+L) γ c = (−Rcosθ+√L 2 −(Rsinθ) 2 /(R+L) γ d = (Rsinθ+√L 2 −(Rcosθ) 2 /(R+L) (6) The above is the light amount changing means, and the amount of light emitted from the light source to the light receiving element reaches the light receiving element after being multiplied by the transmittance shown in equation (4) or equation (6) above.

尚、上記説明は、光量変化手段を偏光子板、あ
るいは偏心透光円ロータとした場合であるが、例
えば特公昭48−37107号、特公昭49−221号、特開
昭56−94216号、特公昭58−85115号等に開示され
るように光学スケールの重合によつても略サイン
波状の光量変化(幾何的には透過面は矩形スリツ
トの重合面積に対応するため三角波状の変化とな
るわけであるが、実際は光の回折、受光器の受光
面形状等によりサイン波に近似し、したがつて、
その透過率は上記(4)、(6)と同様であつて、その透
過光量も、一定量とサイン波状変化量の和に対応
した正の大きさのものとなる)を生じさせること
ができる。
The above explanation is based on the case where the light amount changing means is a polarizer plate or an eccentric transparent circular rotor. As disclosed in Japanese Patent Publication No. 58-85115, etc., the light amount changes in a substantially sinusoidal waveform due to the polymerization of optical scales (geometrically, the transmission surface corresponds to the polymerization area of the rectangular slits, so the change is in the form of a triangular wave). However, in reality, it approximates a sine wave due to the diffraction of light, the shape of the receiving surface of the receiver, etc., and therefore,
Its transmittance is the same as (4) and (6) above, and the amount of transmitted light also has a positive magnitude corresponding to the sum of the constant amount and the amount of sine wave change. .

以下、振幅信号を発生させる目的により発光量
を同相とした場合、すなわち、発光量を前記(1)式
のeで与えた場合と、位相信号を発生させる目的
により90度位相の発光量とした前記(2)式のea〜ed
の場合とに分け、各受光素子2a〜2dの受光量
とそれにより発生する電圧とを数式により説明す
る。
Below, we will explain the case where the light emission amount is in-phase for the purpose of generating an amplitude signal, that is, the case where the light emission amount is given by e in equation (1) above, and the case where the light emission amount is set at 90 degrees phase for the purpose of generating a phase signal. e a to e d in the above formula (2)
The amount of light received by each of the light receiving elements 2a to 2d and the voltage generated thereby will be explained using mathematical formulas.

先ず、光量変化手段を一対の偏光子板としたも
のにおいて、 発光量を同相とした場合の各受光素子の受光量
をfa〜fdとおくと、それらは次のようになる。
First, in a case where the light amount changing means is a pair of polarizer plates, let the amounts of light received by each light receiving element be f a to f d when the emitted light amounts are in the same phase, and the amounts are as follows.

fa=βae fb=βbe fc=βce fd=βde (7) この結果、各受光素子の発生電圧ga〜gdは、そ
の光量に対応したものとなり、いま、光量−電圧変
換係数をMとおき、K6=AK4M/2、K7=AK5M/2
とおくと、発生電圧は次のようになる。
f a = β a e f b = β b e f c = β c e f d = β d e (7) As a result, the voltages g a to g d generated by each light receiving element correspond to the amount of light. , now, let M be the light amount-voltage conversion coefficient, K 6 = AK 4 M/2, K 7 = AK 5 M/2
Then, the generated voltage is as follows.

ga=fa・M=K6cos2θsinωt+K7sinωt+K7
cos2θ+K7 ga=fa・M=K6cos2θsinωt+K7sinωt+K7
cos2θ+K7 gb=fb・M=−K6sin2θsinωt+K7sinωt−K7cos2θ+
K7 ga=fa・M=K6cos2θsinωt+K7sinωt+K7
cos2θ+K7 gb=fb・M=−K6sin2θsinωt+K7sinωt−K7cos2θ+
K7 gc=fc・M=−K6cos2θsinωt+K7sinωt−K6cos2θ+
K7 ga=fa・M=K6cos2θsinωt+K7sinωt+K7
cos2θ+K7 gb=fb・M=−K6sin2θsinωt+K7sinωt−K7cos2θ+
K7 gc=fc・M=−K6cos2θsinωt+K7sinωt−K6cos2θ+
K7 gd=fd・M=K6sin2θsinωt+K7sinωt+K6sin2θ+K7
(8) 同様に、発光量を90度位相とした場合の各受光
素子の受光量をf′a〜f′dとおくと、それは次のよ
うになる。
g a =f a・M=K 6 cos2θsinωt+K 7 sinωt+K 7
cos2θ+K 7 g a =f a・M=K 6 cos2θsinωt+K 7 sinωt+K 7
cos2θ+K 7 g b =f b・M=−K 6 sin2θsinωt+K 7 sinωt−K 7 cos2θ+
K 7 g a =f a・M=K 6 cos2θsinωt+K 7 sinωt+K 7
cos2θ+K 7 g b =f b・M=−K 6 sin2θsinωt+K 7 sinωt−K 7 cos2θ+
K 7 g c =f c・M=−K 6 cos2θsinωt+K 7 sinωt−K 6 cos2θ+
K 7 g a =f a・M=K 6 cos2θsinωt+K 7 sinωt+K 7
cos2θ+K 7 g b =f b・M=−K 6 sin2θsinωt+K 7 sinωt−K 7 cos2θ+
K 7 g c =f c・M=−K 6 cos2θsinωt+K 7 sinωt−K 6 cos2θ+
K 7 g d =f d・M=K 6 sin2θsinωt+K 7 sinωt+K 6 sin2θ+K 7
(8) Similarly, if the amount of light received by each light-receiving element is set to f' a to f' d when the amount of light emitted is set to a 90-degree phase, it becomes as follows.

f′a=βaea f′b=βbeb f′c=βcec f′d=βded (9) したがつて、発生電圧g′a〜g′dは次のようにな
る。
f′ a = β a e a f′ b = β b e b f′ c = β c e c f′ d = β d e d (9) Therefore, the generated voltages g′ a ~ g′ d are as follows. become that way.

g′a=f′a・M=K6cos2θsinωt+K7sinωt
=+K6cos2θ+K7 g′a=f′a・M=K6cos2θsinωt+K7sinωt
=+K6cos2θ+K7 g′b=f′b・M=−K6sin2θcosωt+K7cosωt−K6sin2
θ+K7 g′a=f′a・M=K6cos2θsinωt+K7sinωt
=+K6cos2θ+K7 g′b=f′b・M=−K6sin2θcosωt+K7cosωt−K6sin2
θ+K7 g′c=f′cM=K6cos2θsinωt+K7sinωt+K6cos2θ+
K7 g′a=f′a・M=K6cos2θsinωt+K7sinωt
=+K6cos2θ+K7 g′b=f′b・M=−K6sin2θcosωt+K7cosωt−K6sin2
θ+K7 g′c=f′cM=K6cos2θsinωt+K7sinωt+K6cos2θ+
K7 g′d=f′dM=K6sin2θcosωt−K7cosωt−K6sin2θ+
K7(10) 次に、光量変化手段を偏心透光円ロータとした
ものにおいて、 発光量を同相とした場合の各受光素子の受光量
をha〜hdとおくと、それは次のようになる。
g′ a =f′ a・M=K 6 cos2θsinωt+K 7 sinωt
=+K 6 cos2θ+K 7 g′ a =f′ a・M=K 6 cos2θsinωt+K 7 sinωt
=+K 6 cos2θ+K 7 g′ b =f′ b・M=−K 6 sin2θcosωt+K 7 cosωt−K 6 sin2
θ+K 7 g′ a =f′ a・M=K 6 cos2θsinωt+K 7 sinωt
=+K 6 cos2θ+K 7 g′ b =f′ b・M=−K 6 sin2θcosωt+K 7 cosωt−K 6 sin2
θ+K 7 g′ c =f′ c M=K 6 cos2θsinωt+K 7 sinωt+K 6 cos2θ+
K 7 g′ a =f′ a・M=K 6 cos2θsinωt+K 7 sinωt
=+K 6 cos2θ+K 7 g′ b =f′ b・M=−K 6 sin2θcosωt+K 7 cosωt−K 6 sin2
θ+K 7 g′ c =f′ c M=K 6 cos2θsinωt+K 7 sinωt+K 6 cos2θ+
K 7 g′ d =f′ d M=K 6 sin2θcosωt−K 7 cosωt−K 6 sin2θ+
K 7 (10) Next, in a case where the light amount changing means is an eccentric transparent circular rotor, if the amount of light received by each light-receiving element is set as h a to h d when the emitted light amount is in the same phase, it is as follows. become.

ha=γae hb=γbe hc=γce hd=γde (11) この結果、各受光素子の発生電圧ia〜idは、そ
の光量に対応したものとなり、いま光量−電圧係
数をMとおき、K8=ARM/2(R+L)、K8
AM/2(R+L)とおくと、発生電圧は次のよ
うになる。
h a = γ a e h b = γ b e h c = γ c e h d = γ d e (11) As a result, the voltages i a to i d generated by each light receiving element correspond to the amount of light. , now let the light amount-voltage coefficient be M, K 8 = ARM/2 (R + L), K 8 =
If we set AM/2(R+L), the generated voltage will be as follows.

ia=haM=K8cosθsinωt+K8√L2−(Rsinθ)2
sinωt+K8cosθ+K8√L2−(Rsinθ)2 ia=haM=K8cosθsinωt+K8√L2−(Rsinθ)2
sinωt+K8cosθ+K8√L2−(Rsinθ)2 ib=hbM=−K8sinθsinωt+K8√L2−(Rcosθ)2sin
ωt−K8sinθ+K8√L2−(Rcosθ)2 ia=haM=K8cosθsinωt+K8√L2−(Rsinθ)2
sinωt+K8cosθ+K8√L2−(Rsinθ)2 ib=hbM=−K8sinθsinωt+K8√L2−(Rcosθ)2sin
ωt−K8sinθ+K8√L2−(Rcosθ)2 ic=hcM=−K8cosθsinωt+K8√L2−(Rsinθ)2sin
ωt−K8cosθ+K8√L2−(Rsinθ)2 ia=haM=K8cosθsinωt+K8√L2−(Rsinθ)2
sinωt+K8cosθ+K8√L2−(Rsinθ)2 ib=hbM=−K8sinθsinωt+K8√L2−(Rcosθ)2sin
ωt−K8sinθ+K8√L2−(Rcosθ)2 ic=hcM=−K8cosθsinωt+K8√L2−(Rsinθ)2sin
ωt−K8cosθ+K8√L2−(Rsinθ)2 id=hdM=K8sinθsinωt+K8√L2−(Rcosθ)2sinωt
+K8sinθ+K8√L2−(Rcosθ)2(12) 同様に、発光量を90度位相とした場合の各受光
素子の受光量をha′〜hd′とおくと、それは次のよ
うになる。
i a = h a M=K 8 cosθsinωt+K 8 √L 2 −(Rsinθ) 2
sinωt+K 8 cosθ+K 8 √L 2 −(Rsinθ) 2 i a = h a M=K 8 cosθsinωt+K 8 √L 2 −(Rsinθ) 2
sinωt+K 8 cosθ+K 8 √L 2 −(Rsinθ) 2 i b =h b M=−K 8 sinθsinωt+K 8 √L 2 −(Rcosθ) 2 sin
ωt−K 8 sinθ+K 8 √L 2 −(Rcosθ) 2 i a = h a M=K 8 cosθsinωt+K 8 √L 2 −(Rsinθ) 2
sinωt+K 8 cosθ+K 8 √L 2 −(Rsinθ) 2 i b =h b M=−K 8 sinθsinωt+K 8 √L 2 −(Rcosθ) 2 sin
ωt−K 8 sinθ+K 8 √L 2 −(Rcosθ) 2 i c =h c M=−K 8 cosθsinωt+K 8 √L 2 −(Rsinθ) 2 sin
ωt−K 8 cosθ+K 8 √L 2 −(Rsinθ) 2 i a = h a M=K 8 cosθsinωt+K 8 √L 2 −(Rsinθ) 2
sinωt+K 8 cosθ+K 8 √L 2 −(Rsinθ) 2 i b =h b M=−K 8 sinθsinωt+K 8 √L 2 −(Rcosθ) 2 sin
ωt−K 8 sinθ+K 8 √L 2 −(Rcosθ) 2 i c =h c M=−K 8 cosθsinωt+K 8 √L 2 −(Rsinθ) 2 sin
ωt−K 8 cosθ+K 8 √L 2 −(Rsinθ) 2 i d = h d M=K 8 sinθsinωt+K 8 √L 2 −(Rcosθ) 2 sinωt
+K 8 sinθ+K 8 √L 2 − (Rcosθ) 2 (12) Similarly, if the amount of light received by each light receiving element is set to 90 degrees phase, then it is as follows. become.

ha′=γaea hb′=γbeb hc′=γcec hd′=γded (13) したがつて、発生電圧ia′〜id′は次のようにな
る。
h a ′=γ a e a h b ′=γ b e b h c ′=γ c e c h d ′=γ d e d (13) Therefore, the generated voltage i a ′ ~ i d ′ is become that way.

ia′=ha′M=K8cosθsinωt+K9√L2−(Rsin
θ)2sinωt+K8cosθ+K9√L2−(Rsinθ)2 ia′=ha′M=K8cosθsinωt+K9√L2−(Rsin
θ)2sinωt+K8cosθ+K9√L2−(Rsinθ)2 ib′=hb′M=−K8sinθcosωt+K9√L2−(Rcosθ)2
cosωt−K8sinθ+K9√L2−(Rcosθ)2 ia′=ha′M=K8cosθsinωt+K9√L2−(Rsin
θ)2sinωt+K8cosθ+K9√L2−(Rsinθ)2 ib′=hb′M=−K8sinθcosωt+K9√L2−(Rcosθ)2
cosωt−K8sinθ+K9√L2−(Rcosθ)2 ic′=hc′M=K8cosθsinωt−K9√L2−(Rsinθ)2si
nωt−K8cosθ+K9√L2−(Rsinθ)2 ia′=ha′M=K8cosθsinωt+K9√L2−(Rsin
θ)2sinωt+K8cosθ+K9√L2−(Rsinθ)2 ib′=hb′M=−K8sinθcosωt+K9√L2−(Rcosθ)2
cosωt−K8sinθ+K9√L2−(Rcosθ)2 ic′=hc′M=K8cosθsinωt−K9√L2−(Rsinθ)2si
nωt−K8cosθ+K9√L2−(Rsinθ)2 id′=hd′M=−K8sinθcosωt−K9√L2−(Rcosθ)2
cosωt+K8sinθ+K9√L2−(Rcosθ)2(14) 以上のように、光電変換手段と光量変化手段と
の結合により各受光素子2a〜2dにはロータの
回動角度θの情報をもつ(8)、(10)、(12)、(14)に示す
電圧信号が得られる。
i a ′=h a ′M=K 8 cosθsinωt+K 9 √L 2 −(Rsin
θ) 2 sinωt+K 8 cosθ+K 9 √L 2 −(Rsinθ) 2 i a ′=h a ′M=K 8 cosθsinωt+K 9 √L 2 −(Rsin
θ) 2 sinωt+K 8 cosθ+K 9 √L 2 −(Rsinθ) 2 i b ′=h b ′M=−K 8 sinθcosωt+K 9 √L 2 −(Rcosθ) 2
cosωt−K 8 sinθ+K 9 √L 2 −(Rcosθ) 2 i a ′=h a ′M=K 8 cosθsinωt+K 9 √L 2 −(Rsin
θ) 2 sinωt+K 8 cosθ+K 9 √L 2 −(Rsinθ) 2 i b ′=h b ′M=−K 8 sinθcosωt+K 9 √L 2 −(Rcosθ) 2
cosωt−K 8 sinθ+K 9 √L 2 −(Rcosθ) 2 i c ′=h c ′M=K 8 cosθsinωt−K 9 √L 2 −(Rsinθ) 2 si
nωt−K 8 cosθ+K 9 √L 2 −(Rsinθ) 2 i a ′=h a ′M=K 8 cosθsinωt+K 9 √L 2 −(Rsin
θ) 2 sinωt+K 8 cosθ+K 9 √L 2 −(Rsinθ) 2 i b ′=h b ′M=−K 8 sinθcosωt+K 9 √L 2 −(Rcosθ) 2
cosωt−K 8 sinθ+K 9 √L 2 −(Rcosθ) 2 i c ′=h c ′M=K 8 cosθsinωt−K 9 √L 2 −(Rsinθ) 2 si
nωt−K 8 cosθ+K 9 √L 2 −(Rsinθ) 2 i d ′=h d ′M=−K 8 sinθcosωt−K 9 √L 2 −(Rcosθ) 2
cosωt+K 8 sinθ+K 9 √L 2 −(Rcosθ) 2 (14) As described above, due to the coupling between the photoelectric conversion means and the light amount changing means, each of the light receiving elements 2a to 2d has information about the rotation angle θ of the rotor ( The voltage signals shown in 8), (10), (12), and (14) are obtained.

次には、この電圧信号を信号変換器に送り、回
動角度θに対応した振幅あるいは位相を有する角
度信号への変換が行われる。
Next, this voltage signal is sent to a signal converter, where it is converted into an angle signal having an amplitude or phase corresponding to the rotation angle θ.

信号変換器では、先ず、ハイパスフイルタに前
記受光素子の出力を導入し、低周波成分であるロ
ータの回動角速度により変化する周波数成分およ
び直流成分を遮断する。この結果、前記した光量
変化手段を一対の偏光子板とした場合において、 先ず、発光量が同相の場合は(8)式の出力のなか
から次の成分ja〜jdのみが抽出される。
In the signal converter, first, the output of the light-receiving element is introduced into a high-pass filter, and low-frequency components, which vary depending on the rotational angular velocity of the rotor, and DC components are blocked. As a result, when the above-described light amount changing means is a pair of polarizer plates, first, when the amount of light emitted is in the same phase, only the following components j a to j d are extracted from the output of equation (8). .

ja=K6cos2θsinωt+K7sinωt jb=−K6sin2θsinωt+K7sinωt jc=−K6cos2θsinωt+K7sinωt jd=K6sin2θsinωt+K7sinωt (15) 同様にして、発光量が90度位相の場合の(10)式の
出力の中からは次の成分ja′〜jd′のみが抽出され
る。
j a =K 6 cos2θsinωt+K 7 sinωt j b =−K 6 sin2θsinωt+K 7 sinωt j c =−K 6 cos2θsinωt+K 7 sinωt j d =K 6 sin2θsinωt+K 7 sinωt (15) Similarly, when the light emission amount is at 90 degrees phase, Only the following components j a ′ to j d ′ are extracted from the output of equation (10).

ja′=K6cos2θsinωt+K7sinωt jb′=−K6sin2θcosωt+K7cosωt jc′=K6cos2θsinωt−K7sinωt jd′=−K6sin2θcosωt−K7cosωt (16) また、光量変化手段を偏心透光円ロータとした
場合において、 先ず、発光量が同相の場合は(12)式の出力の中か
ら次の成分ma〜mdのみが抽出される。
j a ′=K 6 cos2θsinωt+K 7 sinωt j b ′=−K 6 sin2θcosωt+K 7 cosωt j c ′=K 6 cos2θsinωt−K 7 sinωt j d ′=−K 6 sin2θcosωt−K 7 cosωt (16) In addition, the light amount changing means When is an eccentric transparent circular rotor, first, when the amount of light emission is in the same phase, only the following components m a to m d are extracted from the output of equation (12).

ma=K8cosθsinωt+K9√L2−(Rsinθ)2sinωt mb=−K8sinθsinωt+K9√L2−(Rsinθ)2sinωt mc=−K8cosθsinωt+K9√L2−(Rsinθ)2sinωt md=K8sinθsinωt+K9√L2−(Rcossinθ)2sinωt (17) 同様にして発光量が90度位相の場合の(14)式の
出力の中から次の成分ma′〜md′のみが抽出され
る。
m a =K 8 cosθsinωt+K 9 √L 2 −(Rsinθ) 2 sinωt m b =−K 8 sinθsinωt+K 9 √L 2 −(Rsinθ) 2 sinωt m c =−K 8 cosθsinωt+K 9 √L 2 −(Rsinθ) 2 sinωt m d = K 8 sin θ sin ωt + K 9 √L 2 − (R cossin θ) 2 sin ωt (17) Similarly, the following components m a ′ to m d ′ from the output of equation (14) when the luminescence amount is 90 degrees phase only are extracted.

ma′=K8cosθsinωt+K9√L2‐(Rsinθ)2sinωt mb′=‐K8sinθcosωt+K9√L2‐(Rcosθ)2cosωt mc′=‐K8cosθsinωt−K9√L2‐(Rsinθ)2sinωt md′=‐K8sinθcosωt−K9√L2‐(Rcosθ)2cosωt (18) 続いて、信号変換器においては、このハイパス
フイルタの出力を加減演算器に導入し、所定の加
減算を行わせる。
m a ′=K 8 cosθsinωt+K 9 √L 2 ‐(Rsinθ) 2 sinωt m b ′=‐K 8 sinθcosωt+K 9 √L 2 ‐(Rcosθ) 2 cosωt m c ′=‐K 8 cosθsinωt−K 9 √L 2 ‐ (Rsinθ) 2 sinωt m d ′=-K 8 sinθcosωt−K 9 √L 2 -(Rcosθ) 2 cosωt (18) Next, in the signal converter, the output of this high-pass filter is introduced into the addition/subtraction operator, Perform predetermined addition and subtraction.

すなわち、回動角度θに対応した振幅信号を形
成するには、前記(15)または(17)式により示され
る抽出成分を次に示すように相互に減算させるこ
とにより振幅がそれぞれサイン波状、コサイン波
状に変化する2出力n1,n2またはn1′,n2′に変換
する。
That is, in order to form an amplitude signal corresponding to the rotation angle θ, the extracted components shown by equation (15) or (17) above are subtracted from each other as shown below, so that the amplitude becomes a sine wave or a cosine wave, respectively. It is converted into two outputs n 1 , n 2 or n 1 ′, n 2 ′ that change in a waveform.

すなわち、前記記(15)式の抽出成分ja〜jdに対
しては、 n1=ja−jc=2K6cos2θsinωt n2=jd−jb=2K6sin2θsinωt (19) 同様に、前記(17)式の抽出成分ma〜mdに対し
ては n1′=ma−mc=2K8cosθsinωt n2′=md−mb=2K8sinθsinωt (20) の減算が行われ、これにより振幅信号が形成され
る。次に、ロータの回動角度θに対応した位相信
号は、前記(16)式または(18)式により示される抽
出成分を次に示すように加算させることにより位
相が回動角度θに対応する信号PまたはP′に変換
される。
That is, for the extracted components j a to j d of the above equation (15), n 1 = j a − j c = 2K 6 cos2θsinωt n 2 = j d −j b = 2K 6 sin2θsinωt (19) Similarly, , for the extracted components m a to m d in equation (17) above, the subtraction is n 1 ′=m a −m c =2K 8 cosθsinωt n 2 ′=m d −m b =2K 8 sinθsinωt is carried out, thereby forming an amplitude signal. Next, the phase signal corresponding to the rotation angle θ of the rotor is obtained by adding the extracted components shown by the above equation (16) or (18) as shown below, so that the phase corresponds to the rotation angle θ. It is converted into a signal P or P'.

すなわち、前記(16)式の抽出成分ja′〜jd′に対
しては P=ja′+jb′+jc′+jd′ =2K6(cos2θsinωt−sin2θcosωt) =2K6sin(ωt−2θ) …(21) 同様に、前記(18)式の抽出成分ma′〜md′に対
しては、 P′=ma′+mb′+mc′+md′ =2K8(cosθsinωt−sinθcosωt) =2K8sin(ωt−θ) …(22) の演算が行われ、これにより位相信号が形成され
る。
That is, for the extracted components j a ′ to j d ′ in the above equation (16), P=j a ′+j b ′+j c ′+j d ′ =2K 6 (cos2θsinωt−sin2θcosωt) =2K 6 sin(ωt− 2θ) …(21) Similarly, for the extracted components m a ′ to m d ′ in equation (18), P′=m a ′+m b ′+m c ′+m d ′=2K 8 (cosθsinωt− sinθcosωt) = 2K 8 sin(ωt−θ) (22) is performed, thereby forming a phase signal.

さて、以上の説明は、受光素子を4個とし、そ
の各出力の加減演算により振幅信号、位相信号を
求めた場合である。これは上記した先行技術特公
昭48−37107として開示されたものと同様のもの
であり、4個の光源と、4個の受光素子からな
る。尚、上記の先行技術は、いずれも光量変化手
段に光学スケールを用いている。このため透過率
のサイン波状変化が、上記の偏光子板によるもの
が1回転あたり2周期分生じ、偏心透光円ロータ
によるものが1回転あたり1周期生じているのに
対し、この光学スケールによるものではその1目
盛移動あたりに1周期生じることになるが、この
点を除くと、受光素子の出力は実質的には同様の
ものである。
The above explanation is based on the case where the number of light receiving elements is four, and the amplitude signal and phase signal are obtained by adding and subtracting the outputs of the four light receiving elements. This is similar to the prior art disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Publication No. 48-37107, and consists of four light sources and four light receiving elements. Note that the above-mentioned prior arts all use an optical scale as the light amount changing means. For this reason, the sinusoidal change in transmittance occurs for two periods per rotation when using the polarizer plate described above, and one period per rotation when using the eccentric transparent circular rotor, but due to this optical scale. However, except for this point, the output of the light-receiving element is substantially the same.

ところで、上記のものは、4対の光源と受光素
子が必要であり、構成が複雑化してしまう。また
光量変化手段としての光学スケールは、パルスス
ケールに対して4個の90度位相差のインデツクス
スケールを90度位相差で対向させる必要があり、
その組み立て調整が複雑で多大の時間を要するこ
とも避けられない。
By the way, the above method requires four pairs of light sources and light receiving elements, making the configuration complicated. In addition, the optical scale as a light amount changing means needs to have four index scales with a 90 degree phase difference facing the pulse scale.
It is unavoidable that the assembly and adjustment is complicated and takes a lot of time.

この構成を単純化したのが、特開昭56−94216
号に開示されたものである。これは光源を4個か
ら2個に減少し、4個の受光素子を2個づつ対に
して各光源と対向させ、対間でその出力の差をと
つた上で加算するものである。しかし、これにお
いても依然として光量変化手段の組み立て調整面
での問題は未解決である。
This configuration was simplified in JP-A-56-94216.
This was disclosed in No. In this method, the number of light sources is reduced from four to two, two of the four light receiving elements are arranged in pairs to face each light source, and the difference in output between the pairs is calculated and added. However, even in this case, the problem of assembly and adjustment of the light amount changing means remains unsolved.

尚、上記の技術はいずれも、光源の発光量をサ
イン波状に変化させたものであるが、特開昭58−
85115号に開示されるように、光量は一定量とし、
受光素子の出力に電気的にサイン波を乗じても全
く同様である。
All of the above technologies change the amount of light emitted from the light source in a sine wave pattern,
As disclosed in No. 85115, the amount of light is a constant amount,
The same result can be obtained even if the output of the light receiving element is electrically multiplied by a sine wave.

これに対して、特公昭49−221号に開示された
ものは、2個の光源と、目盛尺とそれに対抗させ
た90度位相差の2個のスリツト群からなる光量変
化手段と、2個の受光素子を有する光学的読み取
り装置である。しかしながら、これは上記光量変
化手段が、光源からの光量をサイン波状に変化、
すなわち零を中心に正と負に周期的に変化させる
機能を有するものであることを前提として成り立
つ装置(実際の光量変化の最小は、理想状態を仮
定しても零であり、正の範囲で変化する)であ
り、実施に際してはこの困難な課題の解決が必要
である。
On the other hand, the device disclosed in Japanese Patent Publication No. 49-221 has two light sources, a light amount changing means consisting of a scale scale and two groups of slits with a 90 degree phase difference opposed to it, and two light sources. This is an optical reading device having a light receiving element. However, this is because the light amount changing means changes the amount of light from the light source in a sine wave shape.
In other words, the device is based on the premise that it has the function of periodically changing the amount of light between positive and negative around zero (the minimum actual change in light amount is zero even assuming an ideal state, and within the positive range). ), and it is necessary to resolve this difficult issue in implementation.

本発明は、2個の光源と、1対の偏光子板から
なる光量変換手段と、2個の受光素子とによる簡
略な信号発生手段の下で、その受光素子出力から
所望の角度信号をうるために、信号発生手段で生
じる不要部分は信号変換器において除去するよう
にしたものである。
The present invention obtains a desired angle signal from the output of the light receiving elements using a simple signal generating means consisting of two light sources, a light amount converting means consisting of a pair of polarizer plates, and two light receiving elements. Therefore, unnecessary portions generated by the signal generating means are removed by the signal converter.

すなわち本発明は、密閉筐体内に回転自在に支
承されて少なくとも一端を外部に突出した検出軸
と、筐体内の上記検出軸に固着された1層/又は
透過軸を相互に45度ずらした内外2層の偏光子ロ
ータと、上記偏光子ロータと対向して配置された
透過軸を相互に45度ずらした内外2層/又は1層
の偏光子板と、その偏光子ロータと偏光子板をは
さんで1側の内外に直接またはフアイバを介して
配置され90度位相差のサイン波により点灯制御さ
れる2個の光源と、その他側で上記光源と対向し
て直接またはフアイバを介して配置された2個の
受光素子と、その2個の受光素子の出力の和と上
記2個の光源の点灯制御用サイン波の振幅を所定
倍した信号の和との差を算出する加減演算器と、
その加減演算器と受光素子の間の信号経路又は加
減演算器の出力端に介入配置されたハイパスフイ
ルタとからなる。
That is, the present invention provides a detection shaft that is rotatably supported within a sealed housing and has at least one end protruding to the outside, and a layer/transmission shaft that is fixed to the detection shaft within the housing, and the inside and outside are mutually shifted by 45 degrees. A two-layer polarizer rotor, an inner and outer two-layer/or one-layer polarizer plate whose transmission axes are mutually shifted by 45 degrees, which are arranged opposite to the polarizer rotor, and the polarizer rotor and the polarizer plate. Two light sources are arranged inside and outside on one side directly or via a fiber, and are controlled by a sine wave with a phase difference of 90 degrees, and on the other side, they are arranged directly or via a fiber, facing the above light source. an addition/subtraction calculator that calculates the difference between the sum of the outputs of the two light receiving elements and the sum of a signal obtained by multiplying the amplitude of the lighting control sine wave of the two light sources by a predetermined value; ,
It consists of a signal path between the addition/subtraction calculator and the light receiving element or a high-pass filter interposed at the output end of the addition/subtraction calculator.

これにおいては、検出軸が回転すると、その回
転角θに応じて、受光素子からは上記(10)式に示す
ga′,gb′が出力される。そして、その和から後記
の(23)式に示すように光源の点灯制御用サイン波
の振幅を所定倍した信号K7sinωt、K7cosωtが差
し引かれ、これにより不要成分の除去が行われ、
かつハイパスフイルタにより回転角θに対応した
低周波成分が除去され、上記(21)式に示す出力と
同一の出力が形成される。
In this case, when the detection axis rotates, depending on the rotation angle θ, the light receiving element receives the signal as shown in equation (10) above.
g a ′ and g b ′ are output. Then, signals K 7 sin ωt and K 7 cos ωt, which are obtained by multiplying the amplitude of the sine wave for lighting control of the light source by a predetermined value, are subtracted from the sum as shown in equation (23) below, thereby removing unnecessary components,
Furthermore, a low frequency component corresponding to the rotation angle θ is removed by a high-pass filter, and an output identical to the output shown in equation (21) above is formed.

次に、本発明の好適な実施例につき、詳細に説
明する。
Next, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.

第6図およびそのA―A方向断面を示す第7図
において、筒形筐体100の前蓋101には、ベ
アリング102を介して角度検出軸103が回動
自在に支承され、筐体100内に貫入した検出軸
103の後端104には、偏光子円板105を透
明薄肉ガラス円板106,107により挾み込ん
で接着した偏光子ロータ108が一体的に固着さ
れている。そのロータ108の左側に位置した筐
体100の前蓋101には、2個の発光ダイオー
ド110,111(ただし、図中111は検出軸
103の後側に位置するため図示されていない)
が固定され、偏光子ロータ108を挾んで右側に
位置した筐体100の後底面板109には、前記
発光ダイオード110,111と対向する位置に
フオトトランジスタ112,113が固定され、
そのフオトトランジスタ112,113の保持ケ
ース114,115の前面には、透過軸を互に45
度だけずらして偏光子板116,117が固定さ
れている。
In FIG. 6 and FIG. 7 showing a cross section in the AA direction, an angle detection shaft 103 is rotatably supported on the front cover 101 of the cylindrical casing 100 via a bearing 102. A polarizer rotor 108 in which a polarizer disk 105 is sandwiched between transparent thin glass disks 106 and 107 and bonded together is integrally fixed to the rear end 104 of the detection shaft 103 that penetrates into the detection shaft 103 . On the front cover 101 of the housing 100 located on the left side of the rotor 108, there are two light emitting diodes 110, 111 (however, 111 in the figure is not shown because it is located on the rear side of the detection axis 103).
is fixed to the rear bottom plate 109 of the casing 100, which is located on the right side with the polarizer rotor 108 in between, phototransistors 112 and 113 are fixed at positions facing the light emitting diodes 110 and 111,
The front surfaces of the holding cases 114 and 115 of the phototransistors 112 and 113 have their transmission axes aligned at 45
Polarizer plates 116 and 117 are fixed with a difference of one degree.

第8図はその発光ダイオード110,111を
含む光源120とフオトトランジスタ112,1
13の出力電圧の信号変換器を形成する加減演算
器130、フイルタ140のブロツク線図であ
る。図において、光源120の構成は、クロツク
パルス発振器121、その出力が導入されるカウ
ンタ122、そのカウンタの計数値出力が番地指
定信号として導入され、予め各番地に書込まれた
後記する所定の“H”または“L”の信号を出力
するリードオンリメモリ(ROM)123、その
リードオンリーメモリの後記する90度位相の出力
がそれぞれ導入され、各対応する前記発光ダイオ
ード110,111を点灯させる駆動回路12
4,125とからなる。そして、前記リードオン
リーメモリ123には、第9図に示すように、
(A/2)(sinωt+1)の波形〔ただし、A/2
は振幅〕に対して微小な周期の三角波を重ね合
せ、その交叉している間を“H”、他を“L”と
したパルス幅変調信号がその時間を番地として書
き込まれると共に、さらに、それの位相を90度ず
らしたパルス幅変調信号も書き込まれている。し
たがつて、リードオンリーメモリ123からは、
角速度ωのサイン波とコサイン波に対応したパル
ス幅変調信号がそれぞれ駆動回路124,125
に送られ、発光ダイオード110,111は、そ
れぞれ前記(2)式にea,ebとして示した光量を発光
することになる。次に、信号変換器は、加減演算
器130とハイパスフイルタ140とからなる。
なお、ここには位相信号を取出す場合の信号変換
器を例示している。さてその加減演算器130の
演算増幅器135には、前記リードオンリーメモ
リ123から出力されるパルス幅変調されたサイ
ン波とコサイン波がそれぞれのインバータ13
1,132を介した後、入力抵抗133,134
により所定の比率倍されて加えられると共に、前
記フオトトランジスタ112,113の出力電圧
が加えられる。そしてその演算増幅器135の出
力はハイパスフイルタ140を介してその出力端
141に送出されている。
FIG. 8 shows a light source 120 including light emitting diodes 110 and 111 and phototransistors 112 and 1.
2 is a block diagram of an addition/subtraction calculator 130 and a filter 140 forming a signal converter for output voltages of No. 13. FIG. In the figure, the configuration of the light source 120 includes a clock pulse oscillator 121, a counter 122 into which the output of the clock pulse oscillator 121 is introduced, a count value output of the counter is introduced as an address designation signal, and a predetermined A read-only memory (ROM) 123 that outputs a "" or "L" signal, and a drive circuit 12 into which 90-degree phase outputs (to be described later) of the read-only memory are respectively introduced to light up the corresponding light emitting diodes 110 and 111.
Consisting of 4,125. Then, as shown in FIG. 9, the read-only memory 123 has the following information:
(A/2) (sinωt+1) waveform [However, A/2
A triangular wave with a minute period is superimposed on the triangular wave (amplitude), and a pulse width modulation signal is written with the period of crossing as "H" and the rest as "L", and that time is written as an address. A pulse width modulation signal with the phase shifted by 90 degrees is also written. Therefore, from the read-only memory 123,
Pulse width modulation signals corresponding to a sine wave and a cosine wave of angular velocity ω are sent to drive circuits 124 and 125, respectively.
The light emitting diodes 110 and 111 emit light with the amounts of light shown as e a and e b in equation (2) above, respectively. Next, the signal converter includes an addition/subtraction calculator 130 and a high-pass filter 140.
Note that a signal converter for extracting a phase signal is illustrated here. Now, the operational amplifier 135 of the addition/subtraction calculator 130 receives the pulse-width modulated sine wave and cosine wave output from the read-only memory 123 to each inverter 13.
1,132, input resistor 133,134
is multiplied by a predetermined ratio and added, and the output voltages of the phototransistors 112 and 113 are also added. The output of the operational amplifier 135 is sent to the output terminal 141 via a high pass filter 140.

以上のものにおいて、発光ダイオード110,
111はそれぞれパス幅変調されたサイン波、コ
サイン波により点灯制御され、その結果、発光ダ
イオード110,111の発光量はそれぞれ前記
(2)式に示すea,ebの光量を発光する。そして、そ
の光量のフオトトランジスタ112,113への
透過量は偏光子ロータ108の偏光子円板105
とそれぞれの偏光子板116,117との透過軸
の交り角に応じて変化させられる。したがつて、
ロータ108が検出軸103の回動に伴つて一体
的に回動すると、各フオトトランジスタ112,
113には、検出軸103の回動角度θの倍角に
比例してサイン状およびコサイン状に変化する前
記(10)式に示す電圧信号ga′,gb′が発生し、その電
圧信号は加減演算器130に加算信号として加え
られる。同時に、前記リードオンリーメモリ12
3が発生するサイン波状とコサイン波状の駆動信
号は、インバータ131,132を介して反転さ
れた後、その振幅を抵抗133,134により前
記(10)式に示すK7と一致させられて加減演算器1
30に減算信号として加えられる。したがつて、
その加減演算器130の出力qは、 q=ga′+gb′−K7sinωt−K7cosωt =K6cos2θsinωt−K6sin2θcosωt +K6cos2θ−K6sin2θ (23) となる。続いて、この出力qはハイパスフイルタ
140によりその中の低周波成分、すなわち第3
項と第4項の成分が除去され、結局、出力端14
1には、前記(21)式に示すように位相が検出軸1
03の回動角度θの倍角に比例した位相信号が送
出される。なお、上記実施例は、加減演算後にフ
イルタリングを行う場合を例示したが、順序を逆
にしても同様である。また、上記実施例において
は、筐体100内において直接発光ダイオード1
10,111とフオトトランジスタ112,11
3を対向させた場合を例示したが、機構部分をさ
らに小型化するためにこれらは外部に設け、その
間の光の送受はオプテイカルフアイバにより行つ
てもよい。また、上記実施例は、光源と受光素子
を2組とした場合を例示したが、インバータ13
1,132の出力を別に設けた第3、第4の発光
ダイオードの駆動回路にそれぞれ加え、かつ、そ
れと対向する第3、第4のフオトトランジスタの
前面にはそれぞれ相互に45度づつ透過軸をずらし
た第3、第4の偏光子板を設け、第1〜第4のフ
オトトランジスタの出力と加算させても前記(21)
式に示すように同様である。
In the above, the light emitting diode 110,
111 is controlled by a path width modulated sine wave and a cosine wave, respectively, and as a result, the amount of light emitted from the light emitting diodes 110 and 111 is as described above.
Emit light with the amount of light e a and e b shown in equation (2). The amount of light transmitted to the phototransistors 112 and 113 is determined by the polarizer disk 105 of the polarizer rotor 108.
and the respective polarizer plates 116 and 117 depending on the intersection angle of the transmission axes thereof. Therefore,
When the rotor 108 rotates integrally with the rotation of the detection shaft 103, each phototransistor 112,
113, voltage signals g a ′ and g b ′ shown in the above equation (10) are generated which change in a sine shape and a cosine shape in proportion to the double angle of the rotation angle θ of the detection shaft 103, and the voltage signals are as follows. The signal is added to the addition/subtraction calculator 130 as an addition signal. At the same time, the read-only memory 12
The sine wave and cosine wave drive signals generated by 3 are inverted via inverters 131 and 132, and then their amplitudes are matched with K 7 shown in equation (10) above by resistors 133 and 134, and addition/subtraction operations are performed. Vessel 1
30 as a subtraction signal. Therefore,
The output q of the addition/subtraction operator 130 is q=g a ′+g b ′−K 7 sinωt−K 7 cosωt =K 6 cos2θsinωt−K 6 sin2θcosωt +K 6 cos2θ−K 6 sin2θ (23). Subsequently, this output q is filtered by a high-pass filter 140 to remove the low frequency component therein, that is, the third
The components of the term and the fourth term are removed, and eventually the output terminal 14
1, the phase is relative to the detection axis 1 as shown in equation (21) above.
A phase signal proportional to the rotation angle θ of 03 is transmitted. In the above embodiment, filtering is performed after addition and subtraction operations, but the same effect can be obtained even if the order is reversed. Further, in the above embodiment, the light emitting diode 1 is directly inside the housing 100.
10, 111 and phototransistors 112, 11
3 are placed facing each other, but in order to further reduce the size of the mechanical parts, these may be provided externally, and the transmission and reception of light between them may be performed using optical fibers. Further, in the above embodiment, the case where two sets of light sources and light receiving elements are used is illustrated, but the inverter 13
1,132 outputs are added to the separately provided drive circuits of the third and fourth light emitting diodes, and the transmission axes are set at 45 degrees to each other on the front surfaces of the third and fourth phototransistors facing the third and fourth light emitting diodes. Even if shifted third and fourth polarizer plates are provided and added to the outputs of the first to fourth phototransistors, the above (21)
Similarly, as shown in Eq.

また、上記実施例は、ロータ108側の偏光子
板105の透過軸は単一とし、受光素子112,
113の前面の偏光子板116,117の透過軸
を相互に45度ずらした場合を例示したが、第10
図およびそのC―C方向断面を示す第11図の如
く、ロータ108′の内外周辺に透過軸を相互に
45度ずらしたドーナツ状の第1、第2の偏光子円
板105″,105′を固定し、2個の受光素子1
12,113の前面には単一の透過軸とした偏光
子板116′を配置しても全く同様である。
Further, in the above embodiment, the transmission axis of the polarizer plate 105 on the rotor 108 side is single, and the light receiving element 112,
Although the case where the transmission axes of the polarizer plates 116 and 117 on the front side of the 113 are shifted by 45 degrees from each other is illustrated, the 10th
As shown in FIG. 11, which shows the cross section in the C-C direction, the transmission axes are mutually arranged around the inside and outside of the rotor 108'.
The donut-shaped first and second polarizer discs 105'' and 105' shifted by 45 degrees are fixed, and the two light receiving elements 1
The same effect can be obtained even if a polarizer plate 116' having a single transmission axis is disposed in front of the polarizers 12 and 113.

以上のとおりであり、本発明は、その信号発生
手段を2個の光源、2対の偏光子対、2個の受光
素子のみの単純な構成とし、その信号変換に際し
ての不要成分除去も光源の点灯制御用信号で行う
ようにしたものであり、組み立て、調整が簡略化
されると同時に、素子の特性等も一致させやす
く、信頼度が向上する。
As described above, in the present invention, the signal generating means has a simple configuration of only two light sources, two pairs of polarizers, and two light receiving elements, and unnecessary components can be removed when converting the signal by using the light source. This is done using a lighting control signal, which simplifies assembly and adjustment, and also makes it easier to match the characteristics of the elements, improving reliability.

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

第1図は公知のレゾルバの原理を示すモデル
図、第2,3図は、そのレゾルバの励磁信号波形
と出力信号波形の示す波形図、第4図はレゾルバ
の振幅信号をさらに所定の形の角度信号に変換す
る信号変換器の一例を示すブロツク線図、第5図
は第4図の各部の波形を示す波形図、第6図は本
発明の第1実施例を示す一部断面を有する正面
図、第7図は第6図のA―A方向断面図、第8図
は本発明の光源および位相信号を形成するための
信号変換器の実施例を示すブロツク線図、第9図
は駆動信号波形を示す波形説明図、第10図は本
発明の第2実施例を示す一部断面を有する正面
図、第11図は第10図のC―C方向断面図であ
る。 103:検出軸、108,108′:ロータ、
110,111:発光ダイオード、112,11
3:フオトトランジスタ、105,105′:偏
光子円板、116,116′,117:偏光子板、
131,132:インバータ、133,134:
抵抗、135:加減演算器。
Figure 1 is a model diagram showing the principle of a known resolver, Figures 2 and 3 are waveform diagrams showing the excitation signal waveform and output signal waveform of the resolver, and Figure 4 is a model diagram showing the resolver's amplitude signal in a predetermined form. A block diagram showing an example of a signal converter that converts into an angle signal, FIG. 5 is a waveform diagram showing waveforms at each part of FIG. 4, and FIG. 6 is a partial cross section showing the first embodiment of the present invention. 7 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 6, FIG. 8 is a block diagram showing an embodiment of the light source of the present invention and a signal converter for forming a phase signal, and FIG. FIG. 10 is a partially sectional front view showing a second embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a sectional view along the line CC in FIG. 10. 103: detection axis, 108, 108': rotor,
110, 111: Light emitting diode, 112, 11
3: Phototransistor, 105, 105': Polarizer disk, 116, 116', 117: Polarizer plate,
131, 132: Inverter, 133, 134:
Resistor, 135: Addition/subtraction calculator.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 密閉筐体内に回転自在に支承されて少なくと
も一端を外部に突出した検出軸と、筐体内の上記
検出軸に固着された1層/又は透過軸を相互に45
度ずらした内外2層の偏光子ロータと、上記偏光
子ロータと対向して配置された透過軸を相互に45
度ずらした内外2層/又は1層の偏光子板と、そ
の偏光子ロータと偏光子板をはさんで1側の内外
に直接またはフアイバを介して配置され90度位相
差のサイン波により点灯制御される2個の光源
と、その他側で上記光源と対向して直接またはフ
アイバを介して配置された2個の受光素子と、そ
の2個の受光素子の出力の和と上記2個の光源の
点灯制御用サイン波の振幅を所定倍した信号の和
との差を算出する加減演算器と、その加減演算器
と受光素子の間の信号経路又は加減演算器の出力
端に介入配置されたハイパスフイルタとからなる
ところの光電式角度測定装置。
1. A detection shaft that is rotatably supported within a sealed housing and has at least one end protruding to the outside, and a layer/or transmission shaft that is fixed to the detection shaft within the housing are mutually 45
Two layers of polarizer rotors, the inner and outer layers, are shifted by 45 degrees, and the transmission axis, which is placed opposite to the polarizer rotor, is
Two layers of polarizer plates (inside and outside) shifted by degrees, or one layer of polarizer plates, and the polarizer rotor and the polarizer plate are placed inside and outside of the first side directly or via a fiber, and the light is illuminated by a sine wave with a 90 degree phase difference. Two light sources to be controlled, two light receiving elements placed directly or via a fiber opposite the light sources on the other side, the sum of the outputs of the two light receiving elements, and the two light sources. an addition/subtraction calculator that calculates the difference between the amplitude of the lighting control sine wave and the sum of the signals multiplied by a predetermined value; A photoelectric angle measuring device consisting of a high-pass filter.
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