JPH04232814A - High-resolution absolute value encoder - Google Patents

High-resolution absolute value encoder

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Publication number
JPH04232814A
JPH04232814A JP41533990A JP41533990A JPH04232814A JP H04232814 A JPH04232814 A JP H04232814A JP 41533990 A JP41533990 A JP 41533990A JP 41533990 A JP41533990 A JP 41533990A JP H04232814 A JPH04232814 A JP H04232814A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pattern
absolute value
resolution
position data
interpolation processing
Prior art date
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Pending
Application number
JP41533990A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshio Katou
加籐 俊夫
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Citizen Watch Co Ltd
Original Assignee
Citizen Watch Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to JP41533990A priority Critical patent/JPH04232814A/en
Publication of JPH04232814A publication Critical patent/JPH04232814A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To detect a high-resolution absolute value with a few number of tracks by arranging a pattern with the transmission light quantity monotonously increased in conjunction with the shift quantity and a striped pattern dividing the arrangement range at a uniform interval on a moving slit plate. CONSTITUTION:A signal with the transmission light quantity monotonously increased in conjunction with the shift quantity of a moving slit plate 10 is obtained from a photo-sensor corresponding to the first pattern 11, and two pairs of pseudo sine-wave signals out of phase by 90 deg. with a cycle of bright/dark patterns are obtained from photo-sensors corresponding to the second and third patterns 12, 13. Three pairs of signals are processed by an interpolation processing section at the same timing to obtain three absolute value data of the coarse position, intermediate position and precise position, and the three position data are combined to obtain the continuous absolute value data. The number of tracks of the code pattern can be decreased, a device can be miniaturized, and the high-resolution absolute value position can be detected at optional resolution.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、位置、長さ等の検出に
用いるエンコーダ、特に絶対値の位置検出機能を付加し
た高分解能リニアエンコーダに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an encoder used for detecting position, length, etc., and particularly to a high-resolution linear encoder equipped with an absolute value position detection function.

【0002】0002

【従来の技術】図6は、従来の絶対値型のリニアエンコ
ーダの一例を示す概略図である。同図において、61は
移動側のスリット板で、該移動スリット板61上には平
行に複数のトラック62が設けられている。各トラック
62には絶対値のパターン、例えばグレイ符号を光の通
過領域と不通過領域から成る複数のスリット63で構成
されるパターンが設けられている。65は固定スリット
板である。66は位置検出用スリット列で固定スリット
板65上に設けられ、各トラック62のスリットパター
ンから選択的に光束を通過させるために複数の開口を有
している。68は複数の発光素子を有する発光部、69
は複数の受光素子を有する受光部である。
2. Description of the Related Art FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of a conventional absolute value type linear encoder. In the figure, 61 is a slit plate on the movable side, and a plurality of tracks 62 are provided in parallel on the movable slit plate 61. Each track 62 is provided with an absolute value pattern, for example, a gray code pattern consisting of a plurality of slits 63 consisting of areas through which light passes and areas through which light does not pass. 65 is a fixed slit plate. Reference numeral 66 denotes a slit array for position detection, which is provided on the fixed slit plate 65 and has a plurality of openings for selectively passing the light beam from the slit pattern of each track 62. 68 is a light emitting unit having a plurality of light emitting elements; 69
is a light receiving section having a plurality of light receiving elements.

【0003】同図に示す構成において、受光部69の各
受光素子には、発光部68の各発光素子から放射される
光束が、スリット63及び位置検出用スリット列66を
通過して入射する。各受光素子には、入射した光量に応
じた出力信号が発生し、その出力信号の組合せから移動
スリット板61の絶対位置を求めている。
In the configuration shown in the figure, the light flux emitted from each light emitting element of the light emitting section 68 passes through the slit 63 and the position detection slit array 66 and enters each light receiving element of the light receiving section 69 . Each light receiving element generates an output signal corresponding to the amount of incident light, and the absolute position of the movable slit plate 61 is determined from a combination of the output signals.

【0004】0004

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
、グレイ符号といった2値化符号のみで高分解能の絶対
値エンコーダを構成しようとすると、分解能分の符号パ
ターンを全て作成しなければならない。ここで例えば、
長さ100mmで最小分解能0.1μmのエンコーダを
実現するには、分割数が1,000,000となるので
、 220=1,048,576 であるから、パターンは20トラック必要で、パターン
の作成が非常に大変なだけでなく、トラックと同数の2
0組の発光素子・受光素子及びその処理回路が必要とな
り、高価なものとなる。
However, if a high-resolution absolute value encoder is constructed using only binary codes such as Gray codes, all code patterns corresponding to the resolution must be created. For example,
To realize an encoder with a length of 100 mm and a minimum resolution of 0.1 μm, the number of divisions is 1,000,000, so 220 = 1,048,576, so 20 tracks are required for the pattern, and pattern creation is required. Not only is it extremely difficult, but there are also two
This requires 0 sets of light emitting elements, light receiving elements, and their processing circuits, making them expensive.

【0005】また、位置検出用スリット列66のスリッ
ト巾は、最小分解能以下とする必要があり、この場合は
最大でも0.1μmとなる。しかし、現実問題としては
、光の回折現象のため実現できるスリット巾には限界が
あり、最小スリット巾でエンコーダの最小分解能が決っ
てしまう。また、このようにスリット巾を狭くすると受
光素子の得られる光量は微弱なものとなり、処理回路部
の増幅率を大きくせざるをえず、ノイズの影響を受けや
すくなるといった弊害も生じる。長さの単位系としては
、メートル系が国際標準となっているが、米国において
はインチ系が根強く残っている。インチ系の計測には、
メートル系のスケールで計測し、その値をインチ系に換
算するか、インチ単位で目盛ったスケールを使用せざる
をえず、どちらでも計測できるスケールはなかった。
[0005] Furthermore, the slit width of the position detection slit array 66 needs to be less than or equal to the minimum resolution, and in this case, it is at most 0.1 μm. However, as a practical matter, there is a limit to the slit width that can be realized due to the phenomenon of light diffraction, and the minimum slit width determines the minimum resolution of the encoder. Furthermore, if the slit width is narrowed in this manner, the amount of light obtained by the light receiving element becomes weak, which necessitates increasing the amplification factor of the processing circuit section, which also has the disadvantage of making it more susceptible to noise. The metric system is the international standard for measuring length, but the inch system remains deeply rooted in the United States. For inch measurements,
There was no choice but to measure on a metric scale and convert the value to an inch scale, or use a scale calibrated in inches, and there was no scale that could measure in either way.

【0006】この発明の目的は、このような課題の解決
を図ろうとするものであり、装置全体を大型化すること
なく、高分解能でかつ任意の分解能の絶対値リニアエン
コーダを提供することにある。
The purpose of the present invention is to solve these problems, and to provide an absolute value linear encoder with high resolution and arbitrary resolution without increasing the size of the entire device. .

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】このため、本発明の高分
解能絶対値エンコーダは、移動スリット板に、透過光量
が移動量に伴い単調増加する符号からなる第1のパター
ンと、この第1のパターンが配置されている範囲を等間
隔で区切った縞状符号からなる第2パターンとが配置さ
れている。第1のパターンからは測定範囲内で移動量に
伴い単調増加する信号を検出し、それを電気的に内挿す
ることで粗位置の絶対値データを得る。第2のパターン
からはそれぞれ所定の周期で90度位相のずれた2つの
疑似正弦波を検出し、それらを電気的に内挿して中・精
位置の絶対値データを得、粗位置の絶対値データと結合
して連続した絶対値データを得る。第2のパターンの周
期と内挿倍率を適度に選択することにより任意の分解能
が実現できる。上記の方法により、符号パターンのトラ
ック数を減らすことができ、小型化が可能となり、かつ
任意の分解能を持った高分解能の絶対値エンコーダを得
ることができる。
[Means for Solving the Problems] Therefore, the high-resolution absolute value encoder of the present invention has a first pattern on a moving slit plate consisting of a sign in which the amount of transmitted light monotonically increases with the amount of movement; A second pattern consisting of striped codes that divide the range where the patterns are arranged at equal intervals is arranged. From the first pattern, a signal that monotonically increases with the amount of movement within the measurement range is detected, and by electrically interpolating it, absolute value data of the rough position is obtained. From the second pattern, two pseudo sine waves with a phase shift of 90 degrees are detected at a predetermined period, and these are electrically interpolated to obtain absolute value data for medium and fine positions, and absolute value data for coarse position is obtained. Combine the data to obtain continuous absolute value data. Any resolution can be achieved by appropriately selecting the period of the second pattern and the interpolation magnification. By the above method, the number of tracks of the code pattern can be reduced, miniaturization is possible, and a high-resolution absolute value encoder having arbitrary resolution can be obtained.

【0008】[0008]

【実施例】以下、図面により本発明の実施例として、測
定範囲100mmで最小分解能0.1μmの絶対値エン
コーダについて説明する。図1は、該エンコーダの移動
スリット板のパターンの一部を示す図、図2は、該エン
コーダの固定スリットのパターンを示す図、図3は、こ
の発明を適用した絶対値エンコーダの信号処理系のブロ
ック図、図4は、粗位置データ・中位置データ,精位置
データの関係を示す図、図5は、粗位置データ・中位置
データ・精位置データを結合するための処理法表すフロ
ーチャートである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An absolute value encoder having a measurement range of 100 mm and a minimum resolution of 0.1 μm will be described below as an embodiment of the present invention with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a part of the pattern of the movable slit plate of the encoder, FIG. 2 is a diagram showing the pattern of the fixed slit of the encoder, and FIG. 3 is a signal processing system of the absolute value encoder to which the present invention is applied. 4 is a diagram showing the relationship between coarse position data, medium position data, and fine position data, and FIG. 5 is a flowchart showing a processing method for combining coarse position data, medium position data, and fine position data. be.

【0009】<基本的な考え方>移動スリット板10上
に3種のパターンを記録し、第1のパターンからは測定
範囲内で移動量の増加に伴い単調増加する信号を検出し
、それを内挿により100分割することで、1分割当り
1mmの検出がなされる。第1のパターンの後段として
の第2のパターンからは、第1のパターンの分割数の2
倍、すなわち、(100mm/100)×2=2mmで
、1周期の信号を検出し、それを内挿により200分割
することで、1分割当り0.01mmの検出がなされる
。さらに、第2のパターンの後段としての第3のパター
ンからは、第2のパターンの分割数の2倍、すなわち、
(2mm/200)×2=0.02mm=20μmで1
周期の信号を検出し、それを内挿により200分割する
ことで、1分割当り0.1μmの分解能が得られる。以
上の処理により、100mmあたり、0.1μmの分解
能を得られ、分割数にして、1,000,000分割が
実現する。
<Basic concept> Three types of patterns are recorded on the moving slit plate 10, and from the first pattern, a signal that increases monotonically as the amount of movement increases within the measurement range is detected, and this signal is internally detected. By dividing it into 100 parts by inserting it, 1 mm can be detected per division. From the second pattern as the subsequent stage of the first pattern, the number of divisions of the first pattern is 2.
By multiplying the signal by 2 mm (100 mm/100) x 2 = 2 mm, one cycle of the signal is detected and divided into 200 by interpolation, thereby detecting 0.01 mm per division. Furthermore, from the third pattern as a subsequent stage of the second pattern, the number of divisions is twice as large as that of the second pattern, that is,
(2mm/200)×2=0.02mm=1 at 20μm
By detecting a periodic signal and dividing it into 200 parts by interpolation, a resolution of 0.1 μm per division can be obtained. Through the above processing, a resolution of 0.1 μm can be obtained per 100 mm, and the number of divisions is 1,000,000.

【0010】<位置検出>移動スリット板10上には、
図1に示すように、第1のパターンとして、開口長さが
移動量に伴い単調増加するパターン11を形成する。 
 第2のパターンとして、第1のパターンの1/50(
100mm/50=2mm)を1周期として、1mm毎
に光の通過領域と不通過領域部が繰り返されるパターン
12を形成、第3のパターンとして、第2のパターンの
1/100、(2mm/100=20μm)を1周期と
し、10μm毎に光の通過領域と不通過領域が繰り返さ
れるパターン13を形成する。
<Position Detection> On the moving slit plate 10,
As shown in FIG. 1, a pattern 11 in which the opening length monotonically increases with the amount of movement is formed as the first pattern.
As the second pattern, 1/50 (
100mm/50=2mm) is formed as one period, and a pattern 12 is formed in which light passing areas and non-light passing areas are repeated every 1mm.The third pattern is 1/100 of the second pattern, (2mm/100 = 20 μm) as one period, and a pattern 13 is formed in which a light passing region and a light non-passing region are repeated every 10 μm.

【0011】固定スリット板20には、図2に示すよう
に、移動スリット板10上の第1のパターン11に対応
して、内挿による分解能1mmより狭い巾、例えば0.
5mmの幅の通光部21を形成する。移動スリット板1
0上の第2・第3のパターン12,13に対応して各々
のパターンと巾及びピッチの等しいスリット群22a,
22b,23a,23bが形成されている。そして、ス
リット群22b,23bは、スリット群22a,23a
に対し、それぞれ1/4周期位相がずれた位置に形成さ
れている。5個のスリット群21,22a,22b,2
3a,23bに対応して各1個ずつ計5個のフォトセン
サ31,32a,32b,33a,33bが配置されて
いる。
As shown in FIG. 2, the fixed slit plate 20 has a width narrower than the interpolation resolution of 1 mm, for example 0.0 mm, corresponding to the first pattern 11 on the movable slit plate 10.
A light passing portion 21 with a width of 5 mm is formed. Moving slit plate 1
Slit groups 22a, which have the same width and pitch as the respective patterns, correspond to the second and third patterns 12 and 13 on 0.
22b, 23a, 23b are formed. The slit groups 22b and 23b are the slit groups 22a and 23a.
They are formed at positions shifted by 1/4 period from each other. Five slit groups 21, 22a, 22b, 2
A total of five photosensors 31, 32a, 32b, 33a, and 33b are arranged, one for each photo sensor 3a and 23b.

【0012】フォトセンサ群31,32a〜33bから
は受光した光量に比例した電流信号が得られ、図3に示
すように電流・電圧変換回路34により電圧に変換され
る。第1のパターン11に対応したフォトセンサ31か
らは移動スリット板10の移動量に伴い単調増加する信
号41が得られ、第2・第3のパターン12,13に対
応したフォトセンサ32a・32b,33a・33bか
らは各々の明暗のパターンを一周期とする、90度位相
のずれた疑似正弦波信号42a・42b,43a・43
bが得られる。
A current signal proportional to the amount of light received is obtained from the photosensor groups 31, 32a to 33b, and is converted into a voltage by a current/voltage conversion circuit 34 as shown in FIG. A signal 41 that monotonically increases with the amount of movement of the movable slit plate 10 is obtained from the photosensor 31 corresponding to the first pattern 11, and photosensors 32a, 32b, corresponding to the second and third patterns 12, 13, From 33a and 33b, pseudo sine wave signals 42a and 42b, 43a and 43 whose phases are shifted by 90 degrees, each having a light and dark pattern as one cycle, are generated.
b is obtained.

【0013】<データの結合>これら3組の信号41,
42a・42b,43a・43bは内挿処理部35で同
一のタイミングに内挿処理が開始され、その結果、粗位
置,中位置,精位置、3つの絶対値データが得られ、そ
れらはデータ結合部36に入力され、3つの位置データ
が結合され、連続した絶対値データとなる。図5は、そ
のデータ結合処理内容を表したフローチャートで、図4
を用いて説明をする。図5中、 fin は精位置データ、 mid は中位置データ、 crs は粗位置データ、 Fmgfは精位置データの内挿倍率、 Mmgfは中位置データの内挿倍率、 Cmgfは粗位置データの内挿倍率、 MID は補正後の中位置データ、 CRS は補正後の粗位置データ を表している。
<Data combination> These three sets of signals 41,
Interpolation processing for 42a, 42b, 43a, and 43b is started at the same timing in the interpolation processing unit 35, and as a result, three absolute value data of coarse position, medium position, and fine position are obtained, and these are data combined. The three position data are input to the unit 36 and combined to form continuous absolute value data. Figure 5 is a flowchart showing the contents of the data combination process.
Explain using. In Figure 5, fin is the fine position data, mid is the medium position data, crs is the coarse position data, Fmgf is the interpolation magnification of the fine position data, Mmgf is the interpolation magnification of the medium position data, and Cmgf is the interpolation of the coarse position data. The magnification, MID, represents the medium position data after correction, and CRS represents the coarse position data after correction.

【0014】図4から、中位置データmid は10μ
m毎に変化し、精位置データfin は20μmを一周
期として変化していることがわかる。そのため、精位置
の絶対値データfin が単調増加している場合、最大
値から0に変化する点では、中位置の絶対値データmi
d は、常に奇数または偶数のいずれか一方となる。こ
れは設計上どちらかに定まる。なお、精位置の絶対値デ
ータfin が単調減少の場合には、0から最大値に変
化する点で同様のことがいえる。また、その変化点は2
2a,22b,23a,23b(図2)の位相を調整す
ることで、ずらすことが可能である。
From FIG. 4, the middle position data mid is 10μ
It can be seen that the precise position data fin changes every 20 μm. Therefore, when the absolute value data fin of the fine position increases monotonically, at the point where it changes from the maximum value to 0, the absolute value data mi of the middle position
d is always either an odd number or an even number. This is determined by design. Incidentally, when the absolute value data fin of the precise position monotonically decreases, the same thing can be said in that it changes from 0 to the maximum value. Also, the change point is 2
It is possible to shift by adjusting the phase of 2a, 22b, 23a, 23b (FIG. 2).

【0015】ここで、例えば、図4に示すように精位置
データfin が最大値から0に変化する点で中位置デ
ータmid が奇数の場合には、中位置データの値をm
とすれば、 ■  mが偶数ならば、補正後の中位置データMID 
をm/2、 ■  mが奇数でかつ精位置データfin が精位置デ
ータの内挿倍率Fmgfの半分以上であれば、補正後の
中位置データMID を(m−1)/2、 ■  mが奇数でかつ精位置データfin が精位置デ
ータの内挿倍率Fmgfの半分未満であれば、補正後の
中位置データMID を(m+1)/2、ただし、この
MID が内挿倍率Mmgfの半分以上になったときに
は0とする。
Here, for example, if the middle position data mid is an odd number at the point where the fine position data fin changes from the maximum value to 0 as shown in FIG.
If m is an even number, the corrected middle position data MID
m/2, ■ If m is an odd number and the fine position data fin is more than half of the interpolation magnification Fmgf of the fine position data, the corrected intermediate position data MID is (m-1)/2, ■ m is If it is an odd number and the fine position data fin is less than half the interpolation magnification Fmgf of the fine position data, the corrected medium position data MID is (m+1)/2, but this MID is more than half the interpolation magnification Mmgf. When this happens, it is set to 0.

【0016】一方、図5のフローチャートには記載して
いないが、精位置データfin が最大値から0に変化
する点で中位置データmid が偶数の場合には、中位
置データmid の値をmとすれば、 ■´mが奇数ならば、補正後の中位置データMID を
m/2、 ■´mが偶数でかつ精位置データfin が精位置デー
タの内挿倍率 Fmgf の半分以上であれば、補正後
の中位置データMID を(m−1)/2、ただし、中
位置データmが0の時は中位置データの内挿倍率値Mm
gfとし演算する、■´mが偶数でかつ精位置データf
in が精位置データの内挿倍率Fmgfの半分未満で
あれば、補正後の中位置データMID を(m+1)/
2、 として、■´■´■´のいずれかの演算後、その商を取
れば良い。
On the other hand, although not shown in the flowchart of FIG. 5, if the intermediate position data mid is an even number at the point where the fine position data fin changes from the maximum value to 0, the value of the intermediate position data mid is Then, if ■'m is an odd number, then the corrected medium position data MID is m/2, and if ■'m is an even number and the fine position data fin is more than half of the interpolation magnification Fmgf of the fine position data, then , the corrected middle position data MID is (m-1)/2, however, when the middle position data m is 0, the interpolation magnification value Mm of the middle position data is
Calculate as gf, ■´m is an even number and precise position data f
If in is less than half of the interpolation magnification Fmgf of the fine position data, the corrected medium position data MID is (m+1)/
2. After performing any operation of ■´■´■´, take the quotient.

【0017】以上の演算により解MID は、精位置デ
ータfin の一周期20μmを1単位とした値となる
。このように、精位置データfin の一周期を中位置
データmid の最小分解能の2倍となるように設定し
たことにより、精位置データfin が最大値から0に
変化する点において、対応する中位置データmid が
変化しない範囲でズレが生じても、その誤差を吸収する
ことができる。
By the above calculation, the solution MID becomes a value in which one period of 20 μm of the precise position data fin is taken as one unit. In this way, by setting one period of the fine position data fin to be twice the minimum resolution of the medium position data mid, at the point where the fine position data fin changes from the maximum value to 0, the corresponding medium position Even if a deviation occurs within a range where the data mid does not change, the error can be absorbed.

【0018】また、粗位置データcrs は1mm毎に
変化し、中位置データmid は2mmを一周期として
変化している。これらの関係は、さきに述べた中位置デ
ータmid と精位置データfin の関係と、分割し
ている長さと内挿倍率を除き、全く同じで、同様の演算
処理により解CRS は、中位置データの一周期2mm
を1単位とした値となる。以上2回の演算処理により求
めた解を精位置の最小単位とすることで連続した絶対値
データが得られる。具体的には次式による。   絶対値データ  =  精位置データ      
            +  補正後の中位置データ
  ×  精位置データの内挿倍率         
         +  補正後の粗位置データ  ×
  中位置データの内挿倍率            
      ×  精位置データの内挿倍率  ÷  
2                =fin +MI
D ×Fmgf+CRS ×Mmgf×Fmgf÷2な
お、得られた位置データは、そのままパラレル出力する
こともできるが、図3に示すように、P/S変換器37
によりP/S変換処理をして、シリアルデータとして送
信すれば、信号線の本数を少なくすることができる。
Further, the rough position data crs changes every 1 mm, and the intermediate position data mid changes every 2 mm. These relationships are exactly the same as the relationship between the medium position data mid and fine position data fin mentioned earlier, except for the dividing length and interpolation magnification, and the solution CRS can be calculated using the same calculation process as the medium position data mid and fine position data fin. One period of 2mm
The value is taken as one unit. Continuous absolute value data can be obtained by using the solution obtained through the above two calculation processes as the minimum unit of precise position. Specifically, it is based on the following formula. Absolute value data = precise position data
+ Medium position data after correction × Interpolation magnification of fine position data
+ Rough position data after correction ×
Interpolation magnification for middle position data
× Interpolation magnification of precise position data ÷
2 = fin + MI
D ×Fmgf+CRS ×Mmgf×Fmgf÷2Although the obtained position data can be directly output in parallel, as shown in FIG.
By performing P/S conversion processing and transmitting it as serial data, the number of signal lines can be reduced.

【0019】以上、測定範囲が100mmで最小分解能
0.1μm、つまり分割数1,000,000、のエン
コーダ実現方法について説明してきたが、分割数は、(
第1の内挿倍率/2)×(第2の内挿倍率/2)× 第
3の内挿倍率により決定され、各段での内挿倍率を適当
に組み合わせることで任意の分割数が得られる。例えば
、測定範囲を127mmとし、第2のパターンは5.0
8mmを1周期と成るように形成し、第3のパターンは
25.4μmを1周期と成るように形成し、かつ、第1
の内挿倍率を100、第2の内挿倍率を200、第3の
内挿倍率を100にする事で、0.254μm単位、つ
まり10万分の1インチ単位での計測ができる。また、
同じスリット板を用いて、第3の内挿倍率だけを254
に変更する事で、0.1μm単位の計測が可能となる。 スイッチにより内挿倍率を切り換える様に内挿回路をす
る事で、同じスリット板を用いて、メートル系・インチ
系の測定が可能なスケールができる。
Above, we have explained how to realize an encoder with a measurement range of 100 mm and a minimum resolution of 0.1 μm, that is, the number of divisions is 1,000,000.
It is determined by the first interpolation magnification/2) × (second interpolation magnification/2) × third interpolation magnification, and any number of divisions can be obtained by appropriately combining the interpolation magnifications at each stage. It will be done. For example, if the measurement range is 127mm, the second pattern is 5.0mm.
The third pattern was formed so that 8mm was formed as one period, the third pattern was formed as 25.4μm as one period, and the first
By setting the interpolation magnification to 100, the second interpolation magnification to 200, and the third interpolation magnification to 100, measurement can be performed in units of 0.254 μm, that is, in units of 1/100,000 inch. Also,
Using the same slit plate, only the third interpolation magnification is 254
By changing to , it becomes possible to measure in units of 0.1 μm. By using an interpolation circuit to change the interpolation magnification using a switch, a scale that can measure in metric and inch systems can be created using the same slit plate.

【0020】また、より大きな分割数が必要ならば、内
挿の段数を増やすことで、逆に、それほど大きな分解数
を必要としないのであれば、内挿を2段とすることで、
より単純な構成で、20,000分割程度(例えば測定
範囲100mmで最小分解能5μm)が同様の方法で可
能である。また、内挿倍率を大きくすることで分割数を
大きくすることもできる。
Furthermore, if a larger number of divisions is required, the number of interpolation stages can be increased; conversely, if a large number of decompositions is not required, two stages of interpolation can be used.
With a simpler configuration, about 20,000 divisions (for example, a measurement range of 100 mm and a minimum resolution of 5 μm) are possible using a similar method. Furthermore, the number of divisions can be increased by increasing the interpolation magnification.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の検出方式
を採用した高分解能の絶対値エンコーダによれば、少な
いトラック数で高分解能の検出が可能となるため、装置
全体を大型化しないで絶対値検出が可能となる。また、
同じスリット板を用いて、メートル系・インチ系の測定
が可能なスケールを構成することができる。また、固定
マスクのスリット幅を充分広く設定することが可能なた
め,電流・電圧変換回路の増幅率を低く抑えることがで
き、ノイズの影響を受け難くなる。
[Effects of the Invention] As detailed above, according to the high-resolution absolute value encoder that adopts the detection method of the present invention, high-resolution detection is possible with a small number of tracks, so the overall size of the device does not need to be increased. Absolute value detection becomes possible. Also,
Using the same slit plate, a scale capable of measuring in metric and inch systems can be constructed. Furthermore, since the slit width of the fixed mask can be set sufficiently wide, the amplification factor of the current/voltage conversion circuit can be kept low, making it less susceptible to noise.

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

【図1】本発明による高分解能絶対値エンコーダの実施
例における移動スリット板のパターンを示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a pattern of a moving slit plate in an embodiment of a high-resolution absolute value encoder according to the present invention.

【図2】実施例における固定スリットのパターンを示す
図である。
FIG. 2 is a diagram showing a pattern of fixed slits in an example.

【図3】この発明を適用した高分解能絶対値エンコーダ
の信号処理系の一実施例を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of a signal processing system of a high-resolution absolute value encoder to which the present invention is applied.

【図4】粗位置データ・中位置データ・精位置データの
関係を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between coarse position data, medium position data, and fine position data.

【図5】粗位置データ・中位置データ・精位置データを
結合するための処理法を表すフローチャートである。
FIG. 5 is a flowchart illustrating a processing method for combining coarse position data, intermediate position data, and fine position data.

【図6】従来の絶対値検出型リニアエンコーダの斜視図
である。
FIG. 6 is a perspective view of a conventional absolute value detection type linear encoder.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10  移動スリット板 11  第1のパターン 12  第2のパターン 13  第3のパターン 20  固定スリット板 34  電流・電圧変換器 35  内挿処理部 36  データ結合部 61  移動スリット板 65  固定スリット板 10 Moving slit plate 11 First pattern 12 Second pattern 13 Third pattern 20 Fixed slit plate 34 Current/voltage converter 35 Interpolation processing section 36 Data connection section 61 Moving slit plate 65 Fixed slit plate

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  第1および第2のパターンが配置され
た移動スリット板と、前記第1のパターンから移動量に
伴い単調増加する波形信号を検出する第1の検出手段と
、前記第2のパターンから90度位相のずれた2つの波
形信号を検出する第2の検出手段と、前記第1の検出手
段により検出された波形信号を内挿処理する第1の内挿
処理手段と、前記第2の検出手段により検出された2つ
の波形信号を内挿処理する第2の内挿処理手段と、前記
第1および第2の内挿処理手段により得られた内挿デー
タを結合するデータ結合手段と、を有し、前記第1のパ
ターンは、移動量に伴い透過光量が単調増加する符号か
らなり、前記第2のパターンは、前記第1のパターンが
配置されている範囲を等間隔に分割する縞状符号よりな
る、ことを特徴とする高分解能絶対値エンコーダ。
1. A movable slit plate on which first and second patterns are arranged, a first detection means for detecting a waveform signal that monotonically increases with the amount of movement from the first pattern, and a second a second detection means for detecting two waveform signals having a phase shift of 90 degrees from the pattern; a first interpolation processing means for interpolating the waveform signal detected by the first detection means; a second interpolation processing means for interpolating the two waveform signals detected by the second detection means; and a data combination means for combining the interpolation data obtained by the first and second interpolation processing means. , the first pattern consists of a code in which the amount of transmitted light monotonically increases with the amount of movement, and the second pattern divides the range in which the first pattern is arranged at equal intervals. A high-resolution absolute value encoder comprising a striped code.
【請求項2】  第2のパターンは、縞状符号の間隔が
所定の整数比により順次細かくなる複数のトラックによ
り構成され、第2の内挿処理手段は、前記各々のトラッ
クに対応して複数設けられている、ことを特徴とする請
求項1記載の高分解能絶対値エンコーダ。
2. The second pattern is composed of a plurality of tracks in which the intervals between the striped codes are successively finer according to a predetermined integer ratio, and the second interpolation processing means is configured to perform a plurality of interpolation processing means corresponding to each of the tracks. 2. A high-resolution absolute value encoder according to claim 1, further comprising: a high-resolution absolute value encoder.
【請求項3】  隣接するパターンのうち後段のパター
ンは、前段のパターンから得られる信号を内挿処理する
内挿処理手段により得られた内挿データの分解能の2倍
を一周期とする、90度位相のずれた2つの疑似正弦波
状の出力信号が得られるようになされていることを特徴
とする請求項1あるいは請求項2記載の高分解能絶対値
エンコーダ。
3. Among the adjacent patterns, the latter pattern has a period of 90 times the resolution of the interpolation data obtained by the interpolation processing means that interpolates the signal obtained from the previous pattern. 3. The high-resolution absolute value encoder according to claim 1, wherein the high-resolution absolute value encoder is configured to obtain two pseudo-sinusoidal output signals whose phases are shifted by a degree.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000180213A (en) * 1998-12-16 2000-06-30 Dr Johannes Heidenhain Gmbh Encoder for outputting increment and absolute position data
US20100271711A1 (en) * 2009-04-22 2010-10-28 Hideo Yoshida Optical position detecting apparatus and optical apparatus
JP2013033058A (en) * 2012-10-04 2013-02-14 Mitsubishi Electric Corp Encoder
JP2020034273A (en) * 2018-08-27 2020-03-05 キヤノン株式会社 Position detecting device, device including the same, position detecting method, and computer program

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