JPH0233132Y2 - - Google Patents
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- JPH0233132Y2 JPH0233132Y2 JP1983039527U JP3952783U JPH0233132Y2 JP H0233132 Y2 JPH0233132 Y2 JP H0233132Y2 JP 1983039527 U JP1983039527 U JP 1983039527U JP 3952783 U JP3952783 U JP 3952783U JP H0233132 Y2 JPH0233132 Y2 JP H0233132Y2
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- Japan
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- circuit
- wave signal
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 9
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 16
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 1
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Optical Transform (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
本考案は読取ヘツドから出力される正弦波信号
をパルス化する比較回路の基準電圧に、該正弦波
信号からつくつた正負のピーク値に対応した電圧
を用いるようにして正確で確実なパルス計数がで
きるようにした光学式スケール読取装置に関す
る。
をパルス化する比較回路の基準電圧に、該正弦波
信号からつくつた正負のピーク値に対応した電圧
を用いるようにして正確で確実なパルス計数がで
きるようにした光学式スケール読取装置に関す
る。
半導体レーザ等の可干渉性光源を用いた光学式
スケール読取装置では、スケールの移動量を計測
する方法としてヘツド部から出力される正弦波出
力を波形整形して４分割したパルスをつくりその
パルスを計数してスケール移動量を算出するよう
になつている。第１図は、このような光学式スケ
ール読取装置の一例を示す図である。レーザ駆動
回路１により駆動され半導体レーザ１′から出射
された光は、レンズL1、ハーフミラーHM、レン
ズL2を経てスケール２に入射する。入射した光
は、反射する際回折する。反射回折光はハーフミ
ラーHMで反射して４分割受光素子３上に干渉縞
を結び、該受光素子は干渉縞に応じた２つの位相
の異つた正弦波信号を出力する。
スケール読取装置では、スケールの移動量を計測
する方法としてヘツド部から出力される正弦波出
力を波形整形して４分割したパルスをつくりその
パルスを計数してスケール移動量を算出するよう
になつている。第１図は、このような光学式スケ
ール読取装置の一例を示す図である。レーザ駆動
回路１により駆動され半導体レーザ１′から出射
された光は、レンズL1、ハーフミラーHM、レン
ズL2を経てスケール２に入射する。入射した光
は、反射する際回折する。反射回折光はハーフミ
ラーHMで反射して４分割受光素子３上に干渉縞
を結び、該受光素子は干渉縞に応じた２つの位相
の異つた正弦波信号を出力する。
これら正弦波信号は、続く増幅器４，５によつ
て増幅され、比較回路６，７でパルスに波形整形
された後、４分割回路８に入りスケールピツチｄ
よりも４倍だけ分解能の向上したパルスが出力さ
れる。４分割回路８からは、スケール２の移動方
向を示す信号も同時に出力され、アツプダウンカ
ウンタ９に入る。カウンタ９の内容は、表示部１
０で表示される。第２図は、４分割受光素子３の
構造を、第３図は各部の動作波形を示すタイミン
グチヤートである。第３図において、Paは増幅
器４の出力を、Pbは増幅器５の出力を、Pcは４
分割回路のパルス出力をそれぞれ示している。
て増幅され、比較回路６，７でパルスに波形整形
された後、４分割回路８に入りスケールピツチｄ
よりも４倍だけ分解能の向上したパルスが出力さ
れる。４分割回路８からは、スケール２の移動方
向を示す信号も同時に出力され、アツプダウンカ
ウンタ９に入る。カウンタ９の内容は、表示部１
０で表示される。第２図は、４分割受光素子３の
構造を、第３図は各部の動作波形を示すタイミン
グチヤートである。第３図において、Paは増幅
器４の出力を、Pbは増幅器５の出力を、Pcは４
分割回路のパルス出力をそれぞれ示している。
この種の装置では比較器６，７の基準電圧とし
て接地電位OVを用いている。読取ヘツドの正弦
波出力は常に一定のバイアスで出力されている訳
ではなく、ヘツドとスケール値間隔が変動したり
スケールの角度が変動すると、干渉縞の強度分布
が変動するのでバイアスも変動する。従つて、比
較器の基準電圧を固定しておくと誤差になつた
り、パルス落ちしてカウントミスをしたりする。
第４図は、この間の事情を説明するための図であ
る。P1はヘツド出力、P2は比較器出力である。
Ａ部で誤差が生じ、Ｂ部でパルス落ちしている。
図中、f1は読取ヘツドの出力波形、Ｌは基準電位
OVである。バイアス電圧はf2に示すように変化
しているものとする。このバイアス電圧に応じて
基準電位を変化させればP3に示すようにパルス
落ちのない出力が得られる。
て接地電位OVを用いている。読取ヘツドの正弦
波出力は常に一定のバイアスで出力されている訳
ではなく、ヘツドとスケール値間隔が変動したり
スケールの角度が変動すると、干渉縞の強度分布
が変動するのでバイアスも変動する。従つて、比
較器の基準電圧を固定しておくと誤差になつた
り、パルス落ちしてカウントミスをしたりする。
第４図は、この間の事情を説明するための図であ
る。P1はヘツド出力、P2は比較器出力である。
Ａ部で誤差が生じ、Ｂ部でパルス落ちしている。
図中、f1は読取ヘツドの出力波形、Ｌは基準電位
OVである。バイアス電圧はf2に示すように変化
しているものとする。このバイアス電圧に応じて
基準電位を変化させればP3に示すようにパルス
落ちのない出力が得られる。
本考案は、このような点に鑑みてなされたもの
であつて、読取ヘツドから出力される正弦波信号
をパルス化する比較回路の基準電圧に、該正弦波
信号からつくつた正負のピーク値に対応した電圧
を用いるようにして正確で確実なパルス計数がで
きる光学式スケール読取装置を実現したものであ
る。
であつて、読取ヘツドから出力される正弦波信号
をパルス化する比較回路の基準電圧に、該正弦波
信号からつくつた正負のピーク値に対応した電圧
を用いるようにして正確で確実なパルス計数がで
きる光学式スケール読取装置を実現したものであ
る。
以下、図面を参照して本考案を詳細に説明す
る。第５図は本考案の一実施例を示す構成ブロツ
ク図である。読取ヘツド（図示せず）から出力さ
れる繰り返し正弦波信号は、正方向のピーク値を
検出する第１のピーク値検出回路１１と負方向の
ピーク値を検出する第２のピーク値検出回路１２
に入力する。両ピーク値検出回路からは、それぞ
れ正負両方向のピーク値電圧が出力され、抵抗
R1とR2の直列回路に印加される。この抵抗直列
回路の中点から、比較器１３の基準電圧が取出さ
れ比較器１３に入力する。比較器１３の他方の入
口には、正弦波信号が入力する。比較器１３の出
力は、それぞれダウン検出回路１４とアツプ検出
回路１５に入り、これら検出回路１４，１５の出
力でそれぞれ第１及び第２のピーク値検出回路１
１，１２のリセツト制御を行う。このように構成
された回路によれば、入力正弦波信号のバイアス
分が変化しても、比較器１３の基準電位もそれに
応じて変化するので、その出力からは図に示すよ
うに正確で、確実なパルスが得られる。
る。第５図は本考案の一実施例を示す構成ブロツ
ク図である。読取ヘツド（図示せず）から出力さ
れる繰り返し正弦波信号は、正方向のピーク値を
検出する第１のピーク値検出回路１１と負方向の
ピーク値を検出する第２のピーク値検出回路１２
に入力する。両ピーク値検出回路からは、それぞ
れ正負両方向のピーク値電圧が出力され、抵抗
R1とR2の直列回路に印加される。この抵抗直列
回路の中点から、比較器１３の基準電圧が取出さ
れ比較器１３に入力する。比較器１３の他方の入
口には、正弦波信号が入力する。比較器１３の出
力は、それぞれダウン検出回路１４とアツプ検出
回路１５に入り、これら検出回路１４，１５の出
力でそれぞれ第１及び第２のピーク値検出回路１
１，１２のリセツト制御を行う。このように構成
された回路によれば、入力正弦波信号のバイアス
分が変化しても、比較器１３の基準電位もそれに
応じて変化するので、その出力からは図に示すよ
うに正確で、確実なパルスが得られる。
第６図は、第５図に示すブロツク図の具体的構
成を示す電気回路図である。第５図と同一のもの
は、同一の番号を付して示す。１００は同様の回
路から構成される、90゜位相のずれた波形（cos
波）をパルス化する回路でその詳細は同一回路で
あるので省略してある。スタート時は第１及び第
２のピーク値検出回路１１，１２のコンデンサ
C11，C12はリセツトされている。第７図は各部の
動作波形を示すタイミングチヤートであり、入力
端子からはP1に示すようなスケールの移動に応
じた正弦波信号Vioが入力される。Vioはスケール
（図示せず）が等速度で移動しているときは正弦
波となる。図ではVioのアドバイス電圧は便宜上
0Vとして描いてある。Vioが上昇すると、第１の
ピーク値検出回路１１の出力（第６図の点）は
Vioに追従し、P2に示すように上昇する。一方、
第２のピーク値検出回路１２の出力（第６図の
はピーク保持用ダイオードD12が逆方向にバイア
スされるのでP3に示すように最初の電圧状態が
保持される。
成を示す電気回路図である。第５図と同一のもの
は、同一の番号を付して示す。１００は同様の回
路から構成される、90゜位相のずれた波形（cos
波）をパルス化する回路でその詳細は同一回路で
あるので省略してある。スタート時は第１及び第
２のピーク値検出回路１１，１２のコンデンサ
C11，C12はリセツトされている。第７図は各部の
動作波形を示すタイミングチヤートであり、入力
端子からはP1に示すようなスケールの移動に応
じた正弦波信号Vioが入力される。Vioはスケール
（図示せず）が等速度で移動しているときは正弦
波となる。図ではVioのアドバイス電圧は便宜上
0Vとして描いてある。Vioが上昇すると、第１の
ピーク値検出回路１１の出力（第６図の点）は
Vioに追従し、P2に示すように上昇する。一方、
第２のピーク値検出回路１２の出力（第６図の
はピーク保持用ダイオードD12が逆方向にバイア
スされるのでP3に示すように最初の電圧状態が
保持される。
Vioが正のピーク値を越えて下降し始めるとP2
は図に示すようにそのピーク値が保持される。従
つて、第１及び第２のピーク値検出回路１１，１
２の出力の中点の電圧（第６図の点）はP4に
示すようなものとなる。Vioが時刻t1の点に来て、
中点の電圧（比較器１３の基準電圧）と等しくな
ると、比較器１３が動作しその出力はP5に示す
ように立上る。このとき、同時に負のピーク値が
リセツトされる。次にVioが負のピーク値に達し
た後上昇し時刻t2に達すると、基準電圧は正のピ
ークと負のピークの中間値になつているので、そ
の点で比較器１３動作し出力が立下る。その立下
りによつてダウン検出回路１４が動作し正のピー
ク値検出回路１１をリセツトする。以下、同様の
動作を繰り返す。
は図に示すようにそのピーク値が保持される。従
つて、第１及び第２のピーク値検出回路１１，１
２の出力の中点の電圧（第６図の点）はP4に
示すようなものとなる。Vioが時刻t1の点に来て、
中点の電圧（比較器１３の基準電圧）と等しくな
ると、比較器１３が動作しその出力はP5に示す
ように立上る。このとき、同時に負のピーク値が
リセツトされる。次にVioが負のピーク値に達し
た後上昇し時刻t2に達すると、基準電圧は正のピ
ークと負のピークの中間値になつているので、そ
の点で比較器１３動作し出力が立下る。その立下
りによつてダウン検出回路１４が動作し正のピー
ク値検出回路１１をリセツトする。以下、同様の
動作を繰り返す。
従つて、比較器１３が動作するのは常にその前
１サイクルにおける正のピーク値と負のピーク値
の中間値に達したときであり、Vioのバイアス電
圧が変動しても誤差にならない。第７図に、スケ
ールの移動方向が逆方向に転じた場合の各部の波
形も併せて示してある。上述の説明では正弦波の
場合を例にとつて説明したが、この間の事情はこ
れよりも位相が90゜遅れる余弦波の場合について
も同様であり、回路１００で同様の動作が行われ
パルス出力が得られる。
１サイクルにおける正のピーク値と負のピーク値
の中間値に達したときであり、Vioのバイアス電
圧が変動しても誤差にならない。第７図に、スケ
ールの移動方向が逆方向に転じた場合の各部の波
形も併せて示してある。上述の説明では正弦波の
場合を例にとつて説明したが、この間の事情はこ
れよりも位相が90゜遅れる余弦波の場合について
も同様であり、回路１００で同様の動作が行われ
パルス出力が得られる。
本考案によれば、誤差が生じるのはスタート時
と移動方向が逆転した場合だけである。これらの
時点では過去１サイクル中に正負の正確なピーク
値が存在しないからである。しかしながら、この
ときの誤差は1/4周期以内におさまるものであり
しかも累積されない。前述した４分割内挿法を用
いるならば、分解能以下の誤差となつて問題にな
らなくなる。第８図は、Vioが正弦波の場合と余
弦波の場合の各比較器出力との関係を示す図であ
る。P1は正弦波入力、P2は比較器出力、P3は余
弦波入力、P4は比較器出力、P5はP4の４分割パ
ルス列をそれぞれ示している。なお、併せて逆転
時の場合の動作波形も示してある。本考案によれ
ば、バイアス電圧が変動しても誤差にならないの
でスケールとヘツドの間隔の許容差が大きくな
り、設計、調整が楽になる。また、リセツトをか
けたときに比較器にヒステリシスがかかるので、
振動に強くなる。またスケールのゴミや汚れ、脱
落等によつて生じる正弦波信号の振幅やバイアス
電圧の急変動に対する応答性も優れている。
と移動方向が逆転した場合だけである。これらの
時点では過去１サイクル中に正負の正確なピーク
値が存在しないからである。しかしながら、この
ときの誤差は1/4周期以内におさまるものであり
しかも累積されない。前述した４分割内挿法を用
いるならば、分解能以下の誤差となつて問題にな
らなくなる。第８図は、Vioが正弦波の場合と余
弦波の場合の各比較器出力との関係を示す図であ
る。P1は正弦波入力、P2は比較器出力、P3は余
弦波入力、P4は比較器出力、P5はP4の４分割パ
ルス列をそれぞれ示している。なお、併せて逆転
時の場合の動作波形も示してある。本考案によれ
ば、バイアス電圧が変動しても誤差にならないの
でスケールとヘツドの間隔の許容差が大きくな
り、設計、調整が楽になる。また、リセツトをか
けたときに比較器にヒステリシスがかかるので、
振動に強くなる。またスケールのゴミや汚れ、脱
落等によつて生じる正弦波信号の振幅やバイアス
電圧の急変動に対する応答性も優れている。
第９図は本考案の他の実施例を示す電気回路図
である。図は逆転時の誤差をなくすようにしたも
のであつて、直前の正負のピーク値を用いずに１
サイクル前のピーク値をホールドしておき、その
ホールド電圧から比較器１３の基準電圧をつくる
ようにしたものである。このような目的のため、
第６図に示すピーク値ホールド回路１１，１２の
後に、更に第２の電圧ホールド回路２１，２２を
設けこれらをスイツチSW1，SW2で断続制御する
ようにしている。これらスイツチを駆動するた
め、比較器１３の出力を受けるスイツチ制御回路
２３から制御信号が出力される。図中のスイツチ
の番号と、制御回路２３の出力信号の番号とは対
応しており、対応するスイツチを駆動する。第１
０図は、スイツチ制御回路２３の出力のタイミン
グを示す図である。P1は比較器出力を、P2は
の、P3はの、P4はの、P5はの、P6はの、
P7はのそれぞれ波形を示す。
である。図は逆転時の誤差をなくすようにしたも
のであつて、直前の正負のピーク値を用いずに１
サイクル前のピーク値をホールドしておき、その
ホールド電圧から比較器１３の基準電圧をつくる
ようにしたものである。このような目的のため、
第６図に示すピーク値ホールド回路１１，１２の
後に、更に第２の電圧ホールド回路２１，２２を
設けこれらをスイツチSW1，SW2で断続制御する
ようにしている。これらスイツチを駆動するた
め、比較器１３の出力を受けるスイツチ制御回路
２３から制御信号が出力される。図中のスイツチ
の番号と、制御回路２３の出力信号の番号とは対
応しており、対応するスイツチを駆動する。第１
０図は、スイツチ制御回路２３の出力のタイミン
グを示す図である。P1は比較器出力を、P2は
の、P3はの、P4はの、P5はの、P6はの、
P7はのそれぞれ波形を示す。
第１１図は、本考案の他の実施例を示す電気回
路図である。図の実施例では、入力信号Vioを
Ａ／Ｄ変換器３１でデイジタルデータに変換した
後、マイクロプロセツサ３２で任意のサイクル数
だけ前のピーク値を使用し、その値をＤ／Ａ変換
器３３でアナログ電圧に戻しこれを比較器１３の
基準電圧とするものである。３４はＡ／Ｄ変換器
３１の出力データを格納しておくメモリである。
路図である。図の実施例では、入力信号Vioを
Ａ／Ｄ変換器３１でデイジタルデータに変換した
後、マイクロプロセツサ３２で任意のサイクル数
だけ前のピーク値を使用し、その値をＤ／Ａ変換
器３３でアナログ電圧に戻しこれを比較器１３の
基準電圧とするものである。３４はＡ／Ｄ変換器
３１の出力データを格納しておくメモリである。
上述の説明では、入力信号Vioは読取ヘツドか
らの出力の場合について説明したが、これに限る
必要はなく、他の例えば光学式、磁気式、電磁式
スケールや回転エンコーダの出力についても同様
である。
らの出力の場合について説明したが、これに限る
必要はなく、他の例えば光学式、磁気式、電磁式
スケールや回転エンコーダの出力についても同様
である。
以上詳細に説明したように、本考案によれば読
取ヘツドから出力される正弦波信号をパルス化す
る比較回路の基準電圧に、該正弦波信号からつく
つた正負のピーク値に対応した電圧を用いるよう
にして正確で確実なパルス計数ができる光学式ス
ケール読取装置を実現することができる。
取ヘツドから出力される正弦波信号をパルス化す
る比較回路の基準電圧に、該正弦波信号からつく
つた正負のピーク値に対応した電圧を用いるよう
にして正確で確実なパルス計数ができる光学式ス
ケール読取装置を実現することができる。
第１図は従来装置の構成を示す図、第２図は受
光素子の構成を示す図、第３図は出力正弦波の波
形を示す図、第４図はパルス化の方法を示す図、
第５図は本考案の一実施例を示す構成ブロツク
図、第６図は本考案の具体的構成を示す電気回路
図、第７図、第８図は各部の動作波形を示すタイ
ミングチヤート、第９図、第１１図は本考案の他
の実施例を示す電気回路図、第１０図はスイツチ
駆動波形を示すタイミングチヤートである。 １……レーザ駆動回路、１′……半導体レーザ、
２……スケール、３……受光素子、４，５……増
幅器、６，７……比較器、８……４分割回路、９
……カウンタ、１０……表示部、L1，L2……レ
ンズ、HM……ハーフミラー、１１，１２……ピ
ーク値検出回路、１３……比較器、１４……ダウ
ン検出回路、１５……アツプ検出回路、R1，R2
……抵抗、２１，２２……アナログホールド回
路、２３……スイツチ制御回路、３１……Ａ／Ｄ
変換器、３２……マイクロプロセツサ、３３……
Ｄ／Ａ変換器、３４……メモリ。
光素子の構成を示す図、第３図は出力正弦波の波
形を示す図、第４図はパルス化の方法を示す図、
第５図は本考案の一実施例を示す構成ブロツク
図、第６図は本考案の具体的構成を示す電気回路
図、第７図、第８図は各部の動作波形を示すタイ
ミングチヤート、第９図、第１１図は本考案の他
の実施例を示す電気回路図、第１０図はスイツチ
駆動波形を示すタイミングチヤートである。 １……レーザ駆動回路、１′……半導体レーザ、
２……スケール、３……受光素子、４，５……増
幅器、６，７……比較器、８……４分割回路、９
……カウンタ、１０……表示部、L1，L2……レ
ンズ、HM……ハーフミラー、１１，１２……ピ
ーク値検出回路、１３……比較器、１４……ダウ
ン検出回路、１５……アツプ検出回路、R1，R2
……抵抗、２１，２２……アナログホールド回
路、２３……スイツチ制御回路、３１……Ａ／Ｄ
変換器、３２……マイクロプロセツサ、３３……
Ｄ／Ａ変換器、３４……メモリ。
Claims (1)
- 可干渉性光源をスケールに照射し反射回折光同
士の干渉光から位相の異なる２つの正弦波信号を
つくる手段と、この正弦波信号を基準器と比較し
てパルス化するパルス化手段と、このパルス化手
段の出力をデイジタル処理してスケールの移動方
向及び移動距離を算出する手段とを備えた光学式
スケール読取装置において、パルス化手段は正弦
波信号の正のピーク値を検出して保持する第１の
ピークホールド回路と、前記正弦波信号の負のピ
ーク値を検出して保持する第２のピークホールド
回路と、前記第１、第２のピークホールド回路の
出力の中間値を基準値として前記正弦波信号をパ
ルス化する比較回路と、前記正弦波信号が前記基
準値より大きくなるときに生じる前記比較回路の
出力変化により前記第１のピークホールド回路を
リセツトし前記正弦波信号が前記基準値より小さ
くなるときに生じる前記比較回路の出力変化によ
り前記第２のピークホールド回路をリセツトする
回路とを具備したことを特徴とする光学式スケー
ル読取装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3952783U JPS59144517U (ja) | 1983-03-18 | 1983-03-18 | 光学式スケ−ル読取装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3952783U JPS59144517U (ja) | 1983-03-18 | 1983-03-18 | 光学式スケ−ル読取装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59144517U JPS59144517U (ja) | 1984-09-27 |
| JPH0233132Y2 true JPH0233132Y2 (ja) | 1990-09-06 |
Family
ID=30170170
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3952783U Granted JPS59144517U (ja) | 1983-03-18 | 1983-03-18 | 光学式スケ−ル読取装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59144517U (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010019676A (ja) * | 2008-07-10 | 2010-01-28 | Ono Sokki Co Ltd | コンパレータ回路、エンコーダ、燃焼解析システム、及び、コンパレータ回路の制御方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5621715B2 (ja) * | 1977-11-14 | 1981-05-21 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5848573Y2 (ja) * | 1979-07-26 | 1983-11-07 | 富士通株式会社 | 回転体の位置チエツク信号の検出装置 |
-
1983
- 1983-03-18 JP JP3952783U patent/JPS59144517U/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5621715B2 (ja) * | 1977-11-14 | 1981-05-21 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59144517U (ja) | 1984-09-27 |
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