JPH0410975B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0410975B2 JPH0410975B2 JP22487184A JP22487184A JPH0410975B2 JP H0410975 B2 JPH0410975 B2 JP H0410975B2 JP 22487184 A JP22487184 A JP 22487184A JP 22487184 A JP22487184 A JP 22487184A JP H0410975 B2 JPH0410975 B2 JP H0410975B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sensor array
- pattern
- signal
- information
- code plate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 9
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 1
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Optical Transform (AREA)
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
≪産業上の利用分野≫
本発明は、変位位置あるいは回転角度の絶対位
置に関連した信号を出力するアブソリユート方式
のエンコーダに関するものである。さらに詳しく
は、本発明は“１”、“０”の情報が周期的に配列
された２種の格子パターンを有したコード板と、
２種の格子パターンに対向配置されたセンサとを
備えたエンコーダに関するものである。
置に関連した信号を出力するアブソリユート方式
のエンコーダに関するものである。さらに詳しく
は、本発明は“１”、“０”の情報が周期的に配列
された２種の格子パターンを有したコード板と、
２種の格子パターンに対向配置されたセンサとを
備えたエンコーダに関するものである。
≪従来の技術≫
従来より、“１”、“０”の情報が周期的に配列
した格子パターンで構成されるコードを有するコ
ード板と、格子パターンを検出する複数個のセン
サとを備えたリニヤエンコーダあるいはロータリ
ーエンコーダは公知である。
した格子パターンで構成されるコードを有するコ
ード板と、格子パターンを検出する複数個のセン
サとを備えたリニヤエンコーダあるいはロータリ
ーエンコーダは公知である。
≪発明が解決しようとする問題点≫
しかしながら、従来公知のエンコーダにおいて
は、変位位置あるいは角度測定の最小測定限度が
格子パターンの細分化の限度によつて定められ、
高精度、高分解能化を図る上で限界があつた。
は、変位位置あるいは角度測定の最小測定限度が
格子パターンの細分化の限度によつて定められ、
高精度、高分解能化を図る上で限界があつた。
ここにおいて、本発明はアブソリユート方式で
あつて、高精度、高分解能のエンコーダを実現し
ようとするものである。
あつて、高精度、高分解能のエンコーダを実現し
ようとするものである。
≪問題点を解決するための手段≫
本発明に係るエンコーダは、“１”、“０”の情
報が周期的に配列する第１の格子パターンとこの
第１の格子パターンの“１”、“０”の情報の配列
ピツチとは僅かに異なつたピツチで“１”、“０”
の情報が周期的に配列する第２の格子パターンと
を有するコード板、このコード板と相対的に移動
し前記第１および第２の格子パターンを検出する
センサアレイ、このセンサアレイを駆動しセンサ
アレイから交番信号を得る駆動回路手段、前記セ
ンサアレイから得られる交番信号および前記駆動
回路手段からの基準交番信号を入力し前記センサ
アレイからの交番信号の位相角および振幅を測定
するとともにこれらを利用して所定の演算を行い
アブソリユート方式の位置信号を出力する回路手
段を備えたことを特徴とする。
報が周期的に配列する第１の格子パターンとこの
第１の格子パターンの“１”、“０”の情報の配列
ピツチとは僅かに異なつたピツチで“１”、“０”
の情報が周期的に配列する第２の格子パターンと
を有するコード板、このコード板と相対的に移動
し前記第１および第２の格子パターンを検出する
センサアレイ、このセンサアレイを駆動しセンサ
アレイから交番信号を得る駆動回路手段、前記セ
ンサアレイから得られる交番信号および前記駆動
回路手段からの基準交番信号を入力し前記センサ
アレイからの交番信号の位相角および振幅を測定
するとともにこれらを利用して所定の演算を行い
アブソリユート方式の位置信号を出力する回路手
段を備えたことを特徴とする。
≪作用≫
上記のような構成のエンコーダによれば、僅か
にピツチの異なる第１および第２の格子パターン
を検出するセンサアレイの出力が、それぞれの格
子パターンに起因して発生する周期信号のビート
信号を情報として含むことを利用して、アブソリ
ユート方式の位置信号出力を得ることができる。
にピツチの異なる第１および第２の格子パターン
を検出するセンサアレイの出力が、それぞれの格
子パターンに起因して発生する周期信号のビート
信号を情報として含むことを利用して、アブソリ
ユート方式の位置信号出力を得ることができる。
≪実施例≫
以下本発明のエンコーダを図面を用いて詳しく
説明する。
説明する。
第１図は本発明に係る装置に用いられるコード
板の一例を示す構成説明図で、イは斜視図、ロは
側面図である。ここでは格子パターンを光学式と
したリニアエンコーダ用のものについて例示す
る。
板の一例を示す構成説明図で、イは斜視図、ロは
側面図である。ここでは格子パターンを光学式と
したリニアエンコーダ用のものについて例示す
る。
これらの図において、コード板１には、透明、
不透明の“１”、“０”の情報がピツチP1で周期
的に配列する第１の格子パターン１１と、同じく
透明、不透明の“１”、“０”の情報がピツチP1
とは僅かに異なるピツチP2で周期的に配列する
第２の格子パターン１２とが設けられている。こ
の例では、長さＬの範囲に、第１の格子パターン
は、“１”、“０”の情報がピツチP1でＮ個、第２
の格子パターンは、“１”、“０”の情報がピツチ
P2（P1＞P2）でＮ＋１個配列するものについて示
す。２はピツチP3で配列する複数個（この例で
は５個）のフオトダイオードで構成されるセンサ
アレイで、第１の格子パターン１１および第２の
格子パターン１２に近接して設置され、両格子パ
ターンを検出する。
不透明の“１”、“０”の情報がピツチP1で周期
的に配列する第１の格子パターン１１と、同じく
透明、不透明の“１”、“０”の情報がピツチP1
とは僅かに異なるピツチP2で周期的に配列する
第２の格子パターン１２とが設けられている。こ
の例では、長さＬの範囲に、第１の格子パターン
は、“１”、“０”の情報がピツチP1でＮ個、第２
の格子パターンは、“１”、“０”の情報がピツチ
P2（P1＞P2）でＮ＋１個配列するものについて示
す。２はピツチP3で配列する複数個（この例で
は５個）のフオトダイオードで構成されるセンサ
アレイで、第１の格子パターン１１および第２の
格子パターン１２に近接して設置され、両格子パ
ターンを検出する。
コード板１には、全面から平行光が照射され、
格子パターンの透明部分を通つた光（縞模様の光
パターン）がセンサアレイ２の受光面に照射され
る。ここで、例えばコード板１は、測定すべき変
位が与えられ、センサアレイ２に対して矢印ａま
たは矢印ｂ方向に相対的に移動するもので、この
移動に伴つて、センサアレイ２上に照射される縞
模様の光パターンが移動する。
格子パターンの透明部分を通つた光（縞模様の光
パターン）がセンサアレイ２の受光面に照射され
る。ここで、例えばコード板１は、測定すべき変
位が与えられ、センサアレイ２に対して矢印ａま
たは矢印ｂ方向に相対的に移動するもので、この
移動に伴つて、センサアレイ２上に照射される縞
模様の光パターンが移動する。
第２図は、本発明に係る装置の電気的な接続図
である。この図において、２はセンサアレイで複
数個のシリコンフオトダイオード１，２，３…が
配列されて構成されている。３はセンサアレイ２
の各フオトダイオードに接続されたスイツチ回
路、４はスイツチ回路３の各スイツチを一定周期
で順次オンとするスイツチ駆動回路である。４０
は各種タイミング信号を発生するタイミング回
路、５はスイツチ回路３を介して得られる信号を
入力し、これを増幅、フイルタリングし、波形整
形する信号処理回路で、その出力端からは、スイ
ツチ回路３のスキヤン周期に対応した周期を有す
る交番信号V1が得られる。６は前記信号処理回
路５からの交番信号V1およびタイミング回路４
０からの基準交番信号VSを入力し、基準交番信
号VSと交番信号V1との位相差および交番信号
V1の振幅Ａを測定する位相振幅測定回路、７は
位相振幅測定回路６からの信号を入力し、所定の
演算を行なつて絶対変位位置に関連した信号を得
る演算回路、８は演算結果を表示する表示手段で
ある。
である。この図において、２はセンサアレイで複
数個のシリコンフオトダイオード１，２，３…が
配列されて構成されている。３はセンサアレイ２
の各フオトダイオードに接続されたスイツチ回
路、４はスイツチ回路３の各スイツチを一定周期
で順次オンとするスイツチ駆動回路である。４０
は各種タイミング信号を発生するタイミング回
路、５はスイツチ回路３を介して得られる信号を
入力し、これを増幅、フイルタリングし、波形整
形する信号処理回路で、その出力端からは、スイ
ツチ回路３のスキヤン周期に対応した周期を有す
る交番信号V1が得られる。６は前記信号処理回
路５からの交番信号V1およびタイミング回路４
０からの基準交番信号VSを入力し、基準交番信
号VSと交番信号V1との位相差および交番信号
V1の振幅Ａを測定する位相振幅測定回路、７は
位相振幅測定回路６からの信号を入力し、所定の
演算を行なつて絶対変位位置に関連した信号を得
る演算回路、８は演算結果を表示する表示手段で
ある。
この様に構成した装置の動作を、次に第３図の
波形図を参照しながら説明する。
波形図を参照しながら説明する。
はじめに、コード板１に設けられている第１の
格子パターン１１の透明スリツトの数をna、第
２の格子パターン１２の透明スリツトの数をnb
（na≠nb）とし、コード板１が変位位置を測定し
ようとする例えばテーブルに固定され、テーブル
とともに移動するものとする。今、コード板１の
変位位置をＸとし、スイツチ回路３を基準波信号
VS＝sinωtでスキヤンさせると、信号処理回路５
からは、格子パターン１１の透過光のみをセンサ
アレイ２で受けたときの信号出力 Va＝Va0sin（ωt＋na（2πX／Ｌ）） ……(1) と格子パターン１２の透過光のみをセンサアレイ
２で受けたときの信号出力 Vb＝Vb0sin（ωt＋nb（2πX／Ｌ）） ……(2) を加え合せた信号出力 V1＝Va＋Vb ＝Va0sin（ωt＋na（2πX／Ｌ）） ＋Vb0sin（ωt＋nb（2πX／Ｌ）） ＝2V0cos（2πX／Ｌ）sin（ωt ＋（（na＋nb）／２）（2πX／Ｌ）） ……(3) が得られる。但しVa0＝Vb0＝V0とする。
格子パターン１１の透明スリツトの数をna、第
２の格子パターン１２の透明スリツトの数をnb
（na≠nb）とし、コード板１が変位位置を測定し
ようとする例えばテーブルに固定され、テーブル
とともに移動するものとする。今、コード板１の
変位位置をＸとし、スイツチ回路３を基準波信号
VS＝sinωtでスキヤンさせると、信号処理回路５
からは、格子パターン１１の透過光のみをセンサ
アレイ２で受けたときの信号出力 Va＝Va0sin（ωt＋na（2πX／Ｌ）） ……(1) と格子パターン１２の透過光のみをセンサアレイ
２で受けたときの信号出力 Vb＝Vb0sin（ωt＋nb（2πX／Ｌ）） ……(2) を加え合せた信号出力 V1＝Va＋Vb ＝Va0sin（ωt＋na（2πX／Ｌ）） ＋Vb0sin（ωt＋nb（2πX／Ｌ）） ＝2V0cos（2πX／Ｌ）sin（ωt ＋（（na＋nb）／２）（2πX／Ｌ）） ……(3) が得られる。但しVa0＝Vb0＝V0とする。
第３図は、波形整形した信号V1およびVSの信
号波形を示す。
号波形を示す。
位相振幅測定回路６は、交番信号V1と基準交
番信号VSの位相角の差を測定するとともに、
交番信号V1の振幅Ａを測定する。ここでおよ
び振幅Ａは(4)式および(5)式で表わすことができ
る。
番信号VSの位相角の差を測定するとともに、
交番信号V1の振幅Ａを測定する。ここでおよ
び振幅Ａは(4)式および(5)式で表わすことができ
る。
＝（（na＋nb）／２）（2πX／Ｌ） ……(4)
Ａ＝2V0cos（2πX／2L） ……(5)
演算回路７は位相振幅測定回路６から出力され
る振幅Ａに対応した信号から絶対変位位置を求
め、位相角の差を用いてさらにこれを内挿して
いる。
る振幅Ａに対応した信号から絶対変位位置を求
め、位相角の差を用いてさらにこれを内挿して
いる。
この様な構成のエンコーダによれば、フオトダ
イオードアレイが１組だけでよいので駆動回路、
スイツチ回路、信号処理回路なども１組で済み、
構成を簡単にすることができる。
イオードアレイが１組だけでよいので駆動回路、
スイツチ回路、信号処理回路なども１組で済み、
構成を簡単にすることができる。
なお上記の実施例では格子パターンを光学式と
した場合を示したが、これに限らず磁気、電磁誘
導、静電容量など種々の物理量を利用することが
できる。
した場合を示したが、これに限らず磁気、電磁誘
導、静電容量など種々の物理量を利用することが
できる。
また、上記の実施例では格子パターンが直線状
に配列するリニアエンコータ用のものについて示
したが、第４図に示すようにコード板４１を円板
状とし、第１、第２の格子パターン４１１，４１
２を円周に沿つて形成させ、ロータリーエンコー
ダとしてもよい。４２はセンサアレイ、５１は光
源、５２はレンズである。この場合、コード板４
１の回転角θの絶対角度位置を測定することがで
きる。
に配列するリニアエンコータ用のものについて示
したが、第４図に示すようにコード板４１を円板
状とし、第１、第２の格子パターン４１１，４１
２を円周に沿つて形成させ、ロータリーエンコー
ダとしてもよい。４２はセンサアレイ、５１は光
源、５２はレンズである。この場合、コード板４
１の回転角θの絶対角度位置を測定することがで
きる。
≪発明の効果≫
以上述べたように本発明によれば、アブソリユ
ート方式であつて、高精度、高分解能のエンコー
ダを簡単な構成で実現できる。
ート方式であつて、高精度、高分解能のエンコー
ダを簡単な構成で実現できる。
第１図は本発明に係わる装置に用いられるコー
ド板の一例を示す構成説明図でイは斜視図、ロは
側面図、第２図は本発明に係る装置の電気的接続
図、第３図は動作を説明するための波形図、第４
図はコード板を円板で構成した他の実施例を示す
説明図である。 １……コード板、１１，１２……格子パター
ン、２……センサアレイ、３……スイツチ回路、
４……スイツチ駆動回路、６……位相振幅測定回
路、７……演算回路。
ド板の一例を示す構成説明図でイは斜視図、ロは
側面図、第２図は本発明に係る装置の電気的接続
図、第３図は動作を説明するための波形図、第４
図はコード板を円板で構成した他の実施例を示す
説明図である。 １……コード板、１１，１２……格子パター
ン、２……センサアレイ、３……スイツチ回路、
４……スイツチ駆動回路、６……位相振幅測定回
路、７……演算回路。
Claims (1)
- １ “１”、“０”の情報が周期的に配列する第１
の格子パターンとこの第１の格子パターンの
“１”、“０”の情報の配列ピツチとは僅かに異な
つたピツチで“１”、“０”の情報が周期的に配列
する第２の格子パターンとを有するコード板、こ
のコード板と相対的に移動し前記第１および第２
の格子パターンを検出するセンサアレイ、このセ
ンサアレイを駆動しセンサアレイから交番信号を
得る駆動回路手段、前記センサアレイから得られ
る交番信号および前記駆動回路手段からの基準交
番信号を入力し前記センサアレイからの交番信号
の位相角および振幅を測定するとともにこれらを
利用して所定の演算を行いアブソリユート方式の
位置信号を出力する回路手段を備えたエンコー
ダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22487184A JPS61102822A (ja) | 1984-10-25 | 1984-10-25 | エンコ−ダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22487184A JPS61102822A (ja) | 1984-10-25 | 1984-10-25 | エンコ−ダ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61102822A JPS61102822A (ja) | 1986-05-21 |
| JPH0410975B2 true JPH0410975B2 (ja) | 1992-02-27 |
Family
ID=16820472
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22487184A Granted JPS61102822A (ja) | 1984-10-25 | 1984-10-25 | エンコ−ダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61102822A (ja) |
-
1984
- 1984-10-25 JP JP22487184A patent/JPS61102822A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61102822A (ja) | 1986-05-21 |
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