JPH04279817A - アブソリュートエンコーダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、検出位置をアブソリュ
ートデータとして出力するアブソリュートエンコーダに
係り、特に、静電容量式エンコーダと光電式エンコーダ
の検出値を合成することによって、広い測長範囲に亘っ
て高分解能のアブソリュートデータを得ることが可能な
アブソリュートエンコーダに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】工作機械の工具やテーブル等の機械可動
部の位置を認識する方法としては、インクリメンタル方
式とアブソリュート方式の２つの方法がある。

【０００３】インクリメンタル方式は、モータや機械可
動部が所定量移動又は所定角度回転する毎に１個のパル
スを発生するパルス発生器を設け、該パルス発生器から
発生するパルスを移動方向に応じて現在位置カウンタに
カウントアップあるいはダウンせしめ、該現在位置カウ
ンタの計数値を機械可動部の現在位置とする方式である
。

【０００４】一方、アブソリュート方式は、アブソリュ
ートコードパターンを用いて、機械可動部の位置を一義
的な符号により表示する方式である。

【０００５】ところが、前者のインクリメンタル方式に
おいては、電源を切断すると機械可動部の現在位置が消
失する。このため、電源投入後、機械可動部を原点復帰
させると共に、現在位置カウンタの内容を零にクリアし
て、該機械可動部の現在位置と現在位置カウンタの内容
を一致させ、しかる後、位置制御を行うようにしていた
。

【０００６】しかしながら、このように電源投入後、そ
の都度原点復帰させる方式は、操作が繁雑になり、好ま
しくなかった。

【０００７】これに対して、後者のアブソリュート方式
によれば、電源が切断されても機械可動部の現在位置が
消失することがなく、電源投入後の原点復帰動作が不要
であり、直ちに位置制御が可能となるという利点を有す
る。

【０００８】しかしながら、アブソリュート方式におい
ては、エンコーダとして例えば２４ビットのコードパタ
ーンを用いるとすると、該コードパターンが形成された
スケールが大型化するだけでなく、該コードパターンを
読み取るための検出器の数や信号線の数も膨大なものと
なるという問題点を有していた。

【０００９】このような問題点を解決するために、出願
人は、既に特願平２−１３２４３４や、特願平２−１６
９４５４で、光学式エンコーダのような多数のコードパ
ターンを用いることなく、少ないトラック数で、広い測
長範囲に亘ってアブソリュートデータを得ることが可能
な静電容量式エンコーダを提案している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この静
電容量式エンコーダは、データの更新時間が遅いため、
高速移動には追従し切れない場合があり、更に、この静
電容量式エンコーダだけでアブソリュートデータを得る
ようにした場合には、やはり測長範囲やダイナミックレ
ンジに限界があった。

【００１１】このような問題点を解決するべく、レゾル
バと光電式検出器を組合せたアブソリュートロータリー
エンコーダのように、同一シャフトに異なる検出器を設
けることが考えられる。

【００１２】しかしながら、従来は、各検出器のデータ
をそれぞれ独立に出力し、通信相手側で合成を行ってい
たため、通信相手側の負荷が大となっていた。

【００１３】一方、アブソリュートデータとインクリメ
ンタルデータを組合せる方法として、特開平１−１１６
４０９には、光電式のアブソリュートコードパターンか
らの光電式アブソリュート位置データをプリセットし、
同じく光電式のインクリメンタルコードパターンからの
光電式インクリメンタルパルスをカウントして、該カウ
ント値をアブソリュートデータとして出力することが記
載されている。

【００１４】しかしながら、アブソリュートエンコーダ
とインクリメンタルエンコーダの両者が共に光電式とさ
れていたため、光電式アブソリュートエンコーダを単独
で用いる場合と同様に、光電式コードパターンのトラッ
クが幅方向に多数形成されるスケールの大型化が避けら
れないという問題点を有していた。

【００１５】又、応答速度が異なる静電容量式検出器と
光電式検出器を組合せた場合、特に特願平２−１３２４
３４や特願平２−１６９４５４で提案したような、応答
速度が遅く、スケールが静止しているか、ほぼ静止状態
でないと正しい位置の検出が困難な静電容量式検出器を
、応答速度が早い光電式検出器と組合せた場合には、特
開平１−１１６４０９のように、両者の応答速度の違い
を考慮することなく、単純にデータを合成してしまうと
、スケール移動中は、データ検出所要時間の違いによる
データ格納時刻のずれにより検出位置が変化してしまい
、正確な校正ができないという問題点を有していた。

【００１６】このような問題点を解決するべく、静電容
量式検出器自体に、例えばスケール移動中の誤った測定
値であることを示すエラー検出機能を付加することをも
考えられるが、スケールの速度変化、即ち加速度が大き
い場合、例えば第１８図に示す如く、光電式検出時間と
静電容量式検出時間の間でスケール位置は変化している
が、それぞれの検出時間ではスケール位置が安定してい
るような場合には、正確なエラー検出ができない。

【００１７】本発明は、前記従来の問題点を解消するべ
くなされたもので、静電容量式検出器と光電式検出器を
組合せることにより、少ないトラック数で、高分解能且
つ測長範囲が広く、更に、静電容量式検出器と光電式検
出器の応答速度の違いに拘らず、出力データの信頼性を
高めることが可能なアブソリュートエンコーダを提供す
ることを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、検出位置をア
ブソリュートデータとして出力するアブソリュートエン
コーダにおいて、低分解能で長波長の静電容量式アブソ
リュートコードパターン及び高分解能で短波長の光電式
インクリメンタルコードパターンが位置検出方向に形成
されたスケールと、前記静電容量式アブソリュートコー
ドを読み取って静電容量式アブソリュート信号を発生す
る静電容量式検出手段と、前記光電式インクリメンタル
コードを読み取って光電式インクリメンタル信号を発生
する光電式検出手段と、前記光電式インクリメンタル信
号から得たインクリメンタルデータを前記静電容量式ア
ブソリュート信号から得たアブソリュートデータで校正
して出力アブソリュートデータとする出力手段と、前記
インクリメンタルデータとアブソリュートデータを比較
して、その差が許容範囲を超える時にエラー信号を発生
する比較手段とを備えることにより、前記目的を達成し
たものである。

【００１９】

【作用】本発明は、スケールに、低分解能で長波長の静
電容量式アブソリュートコードパターン及び高分解能で
短波長の光電式インクリメンタルコードパターンを形成
し、前記静電容量式アブソリュードコードを読み取って
静電容量式アブソリュート信号を発生する静電容量式検
出手段と、前記光電式インクリメンタルコードを読み取
って光電式インクリメンタル信号を発生する光電式検出
手段とを設ける。前記光電式インクリメンタル信号から
得たインクリメンタルデータを前記静電容量式アブソリ
ュート信号から得たアブソリュートデータで校正して出
力アブソリュートデータとするようにしている。

【００２０】従って、高分解能のインクリメンタルデー
タは、光電式検出器の出力により作るので、高速で作成
することができる。一方、低分解能のアブソリュートデ
ータは遅くてもよいため、静電容量式検出器を用いるこ
とによって、少ないトラック数で広い測長範囲を持たせ
ることができる。静電容量式アブソリュート信号は低速
ではあるが、例えば電源投入時及びその後、適当な時間
間隔で光電式アブソリュート信号と比較し、必要に応じ
て補正することで、高分解能で、且つ広い測長範囲を持
つ出力アブソリュートデータを得ることができる。

【００２１】この際、インクリメンタルデータとアブソ
リュートデータを比較して、その差が許容範囲を超える
時にエラー信号を発生するようにしているので、例えば
応答速度の違いによりインクリメンタルデータ格納時刻
とアブソリュートデータ格納時刻がずれて、その間のス
ケール移動により検出位置が変化してしまったことを知
ることができ、比較結果の誤りを防止して、出力データ
の信頼性を高めることができる。従って、スケールが大
きな加速度を持っていても判定結果に誤ることはない。

【００２２】特に、前記静電容量式アブソリュートデー
タ読み込み直後の光電式インクリメンタルデータとアブ
ソリュートデータを比較するようにした場合には、イン
クリメンタルデータの方が検出所要時間が短いので、両
データの格納時刻のずれを小さくして、エラー検出の可
能性を小さくすることができる。

【００２３】又、前記静電容量式アブソリュートデータ
読み込み前後の光電式インクリメンタルデータの平均値
とアブソリュートデータを比較するようにした場合には
、エラー検出の可能性を一層小さくすることができる。

【００２４】又、前記エラー信号発生の判定を、前記ア
ブソリュートデータ読み込み直前のインクリメンタルデ
ータの変化速度が所定値以下である時、及び／又は、ア
ブソリュートデータ読み込み前と後のインクリメンタル
データの変化量が所定値以下である時に行うようにした
場合には、エラー判定の精度を高めることができる。

【００２５】又、前記静電容量式アブソリュートコード
パターンが相互に異なる分解能及び波長で並設された複
数のトラックを含み、前記エラー信号発生の判定基準を
、各トラック毎に異なる値とした場合には、スケールが
高速移動の時には粗いアブソリュートデータのみと比較
し、スケールが低速移動の時には細かいアブソリュート
データまで比較でき、比較時間を短縮できる。

【００２６】

【実施例】以下図面を参照して、本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００２７】図１は、本発明に係るアブソリュートエコ
ンコーダの第１実施例の全体構成を示すブロック線図、
図２は、該アブソリュートエンコーダで用いられている
スケールと検出器の構成を示す斜視図である。

【００２８】本実施例は、低分解能で長波長の静電容量
式アブソリュートコードパターン１１〜１３、１５、１
６及び高分解能で短波長の光電式インクリメンタルコー
ドパターン１４が位置検出方向に形成されたスケール１
０と、前記静電容量式アブソリュートコードを低速で読
み取るための静電容量式検出器２０と、該静電容量式検
出器２０の出力を処理して、低分解能で長波長の静電容
量式アブソリュート信号を発生する静電容量式検出回路
３０と、該静電容量式検出回路３０からトラック毎に時
分割で出力される静電容量式アブソリュート信号をまと
めて静電容量式アブソリュートデータＣＡＰＤＡＴＡ（
パラレル信号）を作成するためのレジスタ４０と、前記
光電式インクリメンタルコードを高速で読み取るための
光電式検出器５０と、該光電式検出器５０の出力を処理
して、高分解能で短波長の光電式インクリメンタル信号
を発生する光電式検出回路６０と、該光電式インクリメ
ンタル信号を内挿して、高分解能で短波長の光電式アブ
ソリュート信号（パラレル信号）ｂ３〜ｂ０を発生する
内挿回路７０と、該内挿回路７０出力の光電式アブソリ
ュート信号の最上位桁に基づいて、前記静電容量式アブ
ソリュート信号の最下位桁への桁上げ信号を発生する桁
上げ発生器８０と、前記静電容量式アブソリュート信号
と桁上げ信号を計数して、出力アブソリュート信号（シ
リアル信号）ＳＯの上位桁を作成するプリセット入力付
アップダウン（ＵＰ／ＤＮ）カウンタ９０と、前記レジ
スタ４０出力の静電容量式アブソリュート信号と前記ア
ップダウンカウンタ９０の出力を比較し、差が大である
時に本発明のエラー信号（ＮＧ信号）を発生して、該カ
ウンタ９０の出力を補正する比較回路１００と、前記ア
ップダウンカウンタ９０出力（パラレル信号）を上位桁
信号とし、前記光電式アブソリュート信号を下位桁信号
として外部にシリアル信号で出力するパラレルイン−シ
リアルアウトのシフトレジスタ１１０と、前記比較回路
１００のＮＧ信号を保持するためのＲ−Ｓフリップフロ
ップ（Ｆ／Ｆ）１２０と、前記内挿回路７０出力の光電
式アブソリュート信号ｂ０、ｂ１から２相方形波信号Ａ
、Ｂを作成して外部に出力するためのエクスクルーシブ
ＯＲゲート１３０とから構成されている。

【００２９】前記スケール１０上には、図３に詳細に示
す如く、波長が長い順に静電容量式の粗精度測定用第１
トラック１１、中間精度測定用第２トラック１２、微細
精度測定用第３トラック１３が形成され、該第３トラッ
ク１３は、更にその内部で位置検出方向に細かく分割さ
れて、光電式の第４トラック（光電式のメインスケール
）１４とされている。

【００３０】このように、静電容量式の第３トラックと
光電式の第４トラックが、物理的には同一のトラックを
共用するようにして、全体のスケール１０の幅を縮小す
ることができる。なお、静電容量式の第３トラックと光
電式の第４トラックを独立させることも可能である。

【００３１】図３において、１５は第１トラック用の伝
達電極、１６は第２トラック用の伝達電極である。

【００３２】前記静電容量式検出器２０は、図２に示さ
れる如く、前記メインスケール１０と対向して位置検出
方向に相対移動するようにされたピックアップ２２と、
該ピックアップ２２上に形成された、例えば８相交流信
号が順次印加される送信（駆動）電極２４と、前記第１
トラック１１用の受信電極２５と、前記第２トラック１
２用の受信電極２６とを備えている。なお、前記第３ト
ラック１３からの信号を受信する際には、前記受信電極
２５、２６が共に用いられる。

【００３３】ここで、光電式検出器５０を静電容量式検
出器２０が挟み込むような構造としているのは、静電容
量式による上位３トラック１１〜１３の検出値が、温度
変動等による外乱により、光電式による最下位トラック
１４の検出値とずれないようにするためである。

【００３４】以下、静電容量式検出器２０の検出原理を
簡単に説明する。

【００３５】図４は、説明の簡略化のため、１トラック
（図では第３トラック１３）分の測長範囲をもった静電
容量式アブソリュートエンコーダの電極パターンを模式
的に描いたものである。

【００３６】この静電容量式アブソリュートエンコーダ
は、前記スケール１０と、該スケールに沿って一定の間
隔を維持して移動する前記ピックアップ２２で構成され
ている。

【００３７】該スケール１０及びピックアップ２２は、
それぞれガラス板やガラスエポキシ板等の絶縁体上に、
導電パターンをエッチングで形成して電極としている。

【００３８】前記ピックアップ２２上の送信電極２４に
印加された電圧は、スケール１０上のトラック電極１３
に容量結合を介して伝達される。更に、スケール１０上
のトラック電極１３と伝達電極（例えば１５）は配線で
結合され、該伝達電極１７とピックアップ２２上の受信
電極（例えば２５）は、容量により結合されている。従
って、容量に応じた信号が受信電極２５により得られる
。

【００３９】なお、スケール１０上の各トラックと伝達
電極１７のピッチは各々異なるので、相互を結ぶ配線の
傾きはスケール上の位置により違っている。

【００４０】前記送信電極２４は、例えば８本毎に接続
された電極群から構成されており、各電極要素間の電気
的接続は、回路基板で自由に選択できるようになってい
る。

【００４１】受信電極２５のピッチは、送信電極２４の
１組に相当する長さとされ、該受信電極２５の検出方向
長さは、送信電極２４の半波長分（４本分）の長さとさ
れている。

【００４２】今仮にピックアップ２２とスケール１０の
位置関係を固定して、送信電極２４の相互接続を、１番
目〜４番目、２番目〜５番目、３番目〜６番目・・・と
順次８種類変更してやり、各々の場合について送信電極
２４と受信電極２５間の静電容量を測定すると、１周期
の正弦波上で４５°ずつ位相のずれた各点に相当する容
量となる。逆に特定の接続を選んで、ピックアップ２２
とスケール１０の相対位置を動かすと、同じ正弦波上を
、ピックアップ２２の動きに応じて移動していくことが
分かる。これが静電容量式エンコーダの検出原理であり
、移動方向の判別は、送信電極２４の組合せを変えて、
位相変化の方向を確認することにより行う。

【００４３】このように送信電極の接続を変更すること
により、図５に示すような正弦（ＳＩＮ）波と余弦（Ｃ
ＯＳ）波の容量波形が得られるので、静電容量式検出回
路３０で ｔａｎ　−１（ｓｉｎ　Ｘ／ｃｏｓ　Ｘ）の演算を行う
ことにより、位置Ｘの値を求めることができる。

【００４４】なお、静電容量式検出器の詳細な構成及び
作用は、出願人が先に提案した特願平２−１３２４３４
及び特願平２−１６９６５４に説明されているので、詳
細な説明は省略する。

【００４５】前記レジスタ４０は、静電容量式検出器２
０の３つのトラックから得られる信号を合成して出力す
る機能を有する。

【００４６】即ち、前記静電容量式検出回路３０で得ら
れた上位３トラック分のデータは、図６に示すように例
えば３ビットずつの重なり部分を持っている。これは、
各トラックの誤差と量子化誤差により、下位のトラック
を正確に指定できなくなることを避けるための余裕ビッ
トの重なりである。そこで、前記レジスタ４０は、各ト
ラックに対応するデータを時分割で受入れて、重なり部
分が互いに所定の差以内であることを確認し、合成して
出力する。

【００４７】なお、重なり部分のデータが異なる時は、
例えば正しい値として下位のデータを採用することがで
きる。この際、重なり部分のデータの差が規定値より大
きい場合には、異常の発生であると解釈してエラー信号
を発生することができる。

【００４８】又、前記光電式検出器５０は、図７に詳細
に示す如く、前記静電容量式検出器のピックアップ２２
と一体的に移動するスリット板５２と、前記ピックアッ
プ２２の中央部に形成された開口２２Ａ（図２参照）を
介して、前記スケール１０上の第４トラック１４（第３
トラック１３と共通）に拡散光を照射するための、点光
源に近い特性を有する発光ダイオード５４と、スケール
１０又は第４トラック１４の表面で反射され、互いに位
相が９０°ずつずれた、前記スリット板５２上の４つの
インデックススケール５３によって変調された光をそれ
ぞれ受光するための４つのフォトトランジスタ５６と、
から構成されている。

【００４９】本実施例においては、１光源４受光素子に
より、位相の異なる正弦波を得ているので、スリット板
５２とスケール１０間のギャップ変動や、温度変動に強
い安定した所定ピッチの正弦波が得られる。

【００５０】なお、この光電式検出器５０及び、その出
力を処理して位相が９０°ずれた２相の正弦波信号を発
生する光電式検出回路６０の詳細な構成及び作用は、特
開平１−１８７４１３等に開示されているので、説明は
省略する。

【００５１】前記内挿回路７０は、図８に示す如く、２
相信号Ａ、Ｂがそれぞれ入力されるプリアンプ７０Ａ、
７０Ｂと、Ａ相入力を反転するための反転用アンプ７１
と、抵抗Ｒ１〜Ｒ８からなる抵抗連鎖７２と、該抵抗連
鎖７２の隣接する節点を２個のコンパレータ７４Ａ、７
４Ｂに順次接続するためのアナログスイッチ群７３と、
前記コンパレータ７４Ａ、７４Ｂと、該コンパレータ７
４Ａ、７４Ｂの出力に応じて、計数パルスや計数方向を
示すパルスを発生するためのフリップフロップ７５Ａ、
７５Ｂ、７５Ｃと、該フリップフロップ７５Ａ〜７５Ｃ
の出力に基づいて、データを発生すると共に、前記アナ
ログスイッチ群７３をフィードバック制御する信号を発
生するコントローラ７６と、該コントローラ７６の出力
を計数するアップダウン（ＵＰ／ＤＮ）カウンタ７７と
、該アップダウンカウンタ７７の計数値をデコードする
デコーダ７８と、該デコーダ７８の出力をラッチして前
記アナログスイッチ群７３を制御するためのラッチ７９
とから構成されている。

【００５２】従来一般に行われていた正弦波と余弦波を
電気的に内挿する技術は、両信号の間を所定の抵抗値を
持つ抵抗アレイで結び、結節点に現われる位相のシフト
した信号の零クロス点をコンパレータで読み取るもので
あった。この方法での問題点は、数多くのコンパレータ
のオフセット値のばらつきによる精度の悪化と、検出器
の高速移動時における位相重なりによる応答速度の限界
であった。

【００５３】そこで、本実施例では、従来の抵抗アレイ
を使用する方法と原理的には同等ながら、アナログスイ
ッチ７３により１つのコンパレータ７４Ａ又は７４Ｂの
入力を切換えることによって、オフセット電圧の影響を
軽減している。更に、零クロス点の結節点がコンパレー
タに順番に接続されるように、アップダウンカウンタ７
７、デコーダ７８、ラッチ７９によりフィードバックを
かけて、実質的な応答速度の向上も図っている。

【００５４】なお、この内挿回路７０の詳細な構成及び
作用については、特開平１−２１２３１４に記載されて
いるので、詳細な説明は省略する。

【００５５】この内挿回路７０は、例えば図９の上段に
示すような、光電式検出回路６０のアナログ出力波形を
波形成形して得られる、９０°位相差の２相方形波信号
から、抵抗分割により、最終的に図９の下段に示すよう
なバイナリ（ＢＩＮ）コードの信号ｂ０〜ｂ３を得る。 このバイナリコードの信号ｂ３〜ｂ０が、前記桁上げ発
生器８０に入力される。

【００５６】この桁上げ発生器８０は、例えば図１０に
示す如く構成されており、図１１に示すタイムチャート
の如く、立上りエッジ検出回路８２と立下りエッジ検出
回路８４で最上位桁信号ｂ３のエッジを観測し、ＲＳ−
Ｆ／Ｆ８８等を介して方向判別信号ＵＰとカウントパル
ス信号ＣＰを出力する。

【００５７】なお、前記立上りエッジ検出回路８２及び
立下りエッジ検出回路８４に共通して含まれる遅延素子
８６は、例えば、図１２に示すように、抵抗Ｒ、コンデ
ンサＣ及びシュミットトリガ素子ＳＴから作ることもで
きる。

【００５８】又、前記立上りエッジ検出回路８２は、図
１３に示すように、２つのＤ−フリップフロップ（Ｆ／
Ｆ）と、ＡＮＤゲートで構成することもできる。このＡ
ＮＤゲートをＮＯＲゲートに変えて、立下りエッジ検出
回路８４とすることもできる。

【００５９】該桁上げ発生器８０で作られた計数パルス
は、前記アップダウンカウンタ９０に入力され、光電式
検出回路６０で作れるアブソリュートデータを超える桁
のデータが作られる。この桁のデータは、図６に示した
如く、静電容量式検出部のレジスタ４０でも作られてい
るため、これと比較して、補正する。

【００６０】即ち、前記比較回路１００において、レジ
スタ４０の値（入力Ａ）とカウンタ９０の値（入力Ｂ）
が比較される。

【００６１】具体的には、図１４及び図１５に示す如く
、所定時間間隔をおいて、ステップ１０１０及び１０２
０で、カウンタ９０の値（以下、光電式インクリメンタ
ル値と称する）ｂ　′を読み込んで、それぞれレジスタ
Ｂ１　、Ｂ２　に格納する。

【００６２】次いでステップ１０３０に進み、レジスタ
Ｂ１　とＢ２　に格納された値の差の絶対値｜Ｂ２　−
Ｂ１　｜が、所定値ｍ１を超えているか否かを判定する
。ここで判定基準ｍ１は、例えば光電式検出器の最小分
解能と同じか、それより数倍以下の値とすることができ
る。

【００６３】ステップ１０３０の判定結果が正である時
、即ち、スケールが所定速度以上の速度で移動している
と判断される時には、比較回路１００におけるエラー検
出は行わない。これによって、静電容量式検出器が応答
しきれない、スケール移動中の誤ったエラー検出が防止
される。

【００６４】一方、ステップ１０３０の判定結果が否で
あり、静電容量式検出器のデータを格納しても差支えな
いと判断される時は、ステップ１０４０に進み、レジス
タ４０の値（以下、静電容量式アブソリュート値と称す
る）ａ　を読み込んで、レジスタＡに格納する。

【００６５】静電容量式アブソリュート値を格納した後
、ステップ１０５０に進み、光電式インクリメンタル値
ｂ　′を再度読み込んでレジスタＢ３　に格納する。

【００６６】次いで、ステップ１０６０に進み、レジス
タＢ２　とＢ３　に格納された値の差の絶対値｜Ｂ３　
−Ｂ２　｜が、所定値ｍ２を超えているか否かを判定す
る。ここで判定基準ｍ２は、ｍ１と等しいか、やや大き
な値とすることができる。

【００６７】ステップ１０６０の判定結果が正である時
、即ち、静電容量式検出器データを格納している間にス
ケールが所定値以上移動してしまったと判断される時は
、比較回路１００におけるエラー検出は行わない。これ
によって、静電容量式データ格納中のスケール移動によ
る誤ったエラー検出が防止される。

【００６８】一方、ステップ１０３０、１０６０の判定
結果がいずれも否であり、静電容量式アブソリュート値
の信頼性も十分に高いと判断される時には、ステップ１
０７０に進み、レジスタＡとＢ３　に格納された値の差
の絶対値｜Ａ−Ｂ３　｜が、所定値ｄ　を超えているか
否かを判定する。ここで判定基準ｄ　は、光電式インク
リメンタル値と静電容量式アブソリュート値の許容でき
る差の値とすることができる。

【００６９】ここでは、レジスタＡとＢ３に格納された
値を直接比較しているので、処理が単純である。又、静
電容量式データの方が検出時間が長くかかるので、その
前に格納された値（Ｂ１　やＢ２　）と比較するよりも
、Ｂ３と比較した方が正確な比較が行える。

【００７０】なお、静電容量式データ格納前後に格納さ
れた値（例えばＢ２　とＢ３　）の平均値（Ｂ２　＋Ｂ
３　）／２との比較を行えば、より正確な比較が可能と
なる。

【００７１】ステップ１０７０の判定結果が正であり、
光電式インクリメンタル値がカウントミス等により狂っ
ていると判断される時には、ステップ１０８０でエラー
フラグＥＲＲを１にセットして、ＮＧ信号を発生する。

【００７２】一方、ステップ１０７０の判定結果が否で
あり、光電式インクリメンタル値と静電容量式アブソリ
ュート値の差が許容範囲内にあると判断される時は、ス
テップ１０９０でエラーフラグＥＲＲを０に降ろす。

【００７３】以上でエラー判定のルーチンが完了する。 このルーチンは、適当な時間間隔で、静電容量式検出器
の各トラックを繰り返すようにされている。

【００７４】各トラックはスケールピッチがそれぞれ異
なるので、トラックに応じて判定基準ｍ１、ｍ２、ｄ　
の値を変えた方が、より効果的である。即ち、各トラッ
クに応じた判定基準を選ぶことで、スケールが高速移動
の時には粗いアブソリュートデータのみと比較し、スケ
ールが低速移動の時には細かいアブソリュートデータま
で比較でき、比較時間を短縮できる。

【００７５】なお、光電式検出器や静電容量式検出器に
は、それぞれ検出器自体にエラー検出機能が備わってい
る場合が多いので、Ｂ１　〜Ｂ３　、Ａ等のデータ格納
を行う前又は後で、これら検出器自体のエラー内容を確
認し、例えば、光電式検出器のエラーが発生した場合に
は、ステップ１０７０の比較を行わないようにしても良
い。

【００７６】又、ステップ１０１０〜１０７０のルーチ
ンを複数回繰り返し、ステップ１０７０の判定結果が常
に正である場合に、はじめてＥＲＲフラグをセットする
ようにして、確実性を一層高めることもできる。

【００７７】この比較回路１００のＮＧ信号により、カ
ウンタ９０の値が上位の絶対値を検出する静電容量式の
アブソリュートデータとずれていた場合、自動的に正し
い絶対値に更新される。なお、スケール移動中等で静電
容量式アブソリュート値の信頼性が低い場合には、ＮＧ
信号が発生されず、光電式インクリメンタル値の校正も
行われない。又、外部（通信相手側）で校正等を行う場
合には、自分で校正を行うことなく、外部にＮＧ信号を
伝えるだけとしても良い。

【００７８】なお、比較回路１００の機能は、ハードウ
ェアでも容易に実現できる。

【００７９】又、比較回路１００でＮＧ信号が発生した
ことを外部の通信相手側に伝えたい場合には、一度ＲＳ
−Ｆ／Ｆ１２０にＮＧ信号を格納し、シフトレジスタ１
１０にデータを転送してから、通信相手側にシリアル転
送すればよい。

【００８０】前記シフトレジスタ１１０は、パラレルデ
ータ信号をシリアルデータ信号に変換してから通信相手
側（外部）にシリアル転送する。

【００８１】この第１実施例においては、インクリメン
タル方式の光電式検出器で得たインクリメンタルデータ
を内挿して光電式のアブソリュートデータを得るように
しているので、光電式エンコーダのスケールが簡略であ
る。

【００８２】次に、本発明の第２実施例を詳細に説明す
る。

【００８３】この第２実施例は、図１６に示す如く、前
記第１実施例の内挿回路７０と桁上げ発生器８０の代わ
りに、光電式検出回路６０出力の２相方形波信号ＣＡ、
ＣＢからカウントパルスを直接発生するカウントパルス
発生回路２００を設け、該カウントパルス発生回路２０
０の出力を、プリセット入力付アップダウンカウンタ９
０に直接入力するようにしたものである。

【００８４】更に、外部出力用の２相信号Ａ、Ｂも、桁
上げ発生器８０の出力ではなく、前記カウンタ９０の出
力から直接得るようにしている。

【００８５】この第２実施例における光電式検出回路６
０の出力ＣＡ、ＣＢからカウンタ９０にかけてのタイム
チャートを図１７に示す。

【００８６】他の構成及び作用に関しては、前記第１実
施例と同様であるので、説明は省略する。

【００８７】本実施例において、外部通信用の２相方形
波信号Ａ、Ｂを、前記光電式検出回路６０から直接出力
することなく、カウンタ９０の出力に基づいてエクスク
ルーシブＯＲゲート１３０で新たに合成して発生するよ
うにしているのは、パラレルイン−シリアルアウトシフ
トレジスタ１１０のシリアル出力ＳＯと同期をとるため
である。

【００８８】本実施例においては、内挿回路が存在しな
いため、分解能は若干劣るが、構成が非常に簡略である
。

【００８９】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、少
ないトラック数で広い測長範囲を持つ静電容量式エンコ
ーダと、高速で分解能の高い光電式エンコーダのそれぞ
れの利点を活かして、高分解能又はダイナミックレンジ
の広い測定を、少ないトラック数で広い測長範囲に亘っ
て行うことが可能となる。更に、静電容量式検出器と光
電式検出器の応答速度の違いに拘らず、出力データの信
頼性を高めることができるいう優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の第１実施例の全体構成を示す
ブロック線図である。

【図２】図２は、第１実施例のスケールと検出器の構成
を示す斜視図である。

【図３】図３は、第１実施例のスケールパターンを、そ
の一部を拡大して示す平面図である。

【図４】図４は、静電容量式検出器の動作を説明するた
めの斜視図である。

【図５】図５は、静電容量式検出器の出力波形の例を示
す線図である。

【図６】図６は、第１実施例のレジスタ及び比較回路の
作用を説明するための、データ構成を示す線図である。

【図７】図７は、第１実施例の光電式検出器の構成を示
す縦断面図である。

【図８】図８は、第１実施例で用いられている内挿回路
の構成例を示すブロック線図である。

【図９】図９は、第１実施例における光電式検出回路出
力と内挿回路出力のバイナリコード信号の関係の例を示
すタイムチャートである。

【図１０】図１０は、第１実施例で用いられている桁上
げ発生器の構成例を示す回路図である。

【図１１】図１１は、前記桁上げ発生器の動作を示すタ
イムチャートである。

【図１２】図１２は、前記桁上げ発生器で用いられてい
る遅延素子の変形例を示す回路図である。

【図１３】図１３は、同じく桁上げ発生器で用いられて
いる立上がりエッジ検出回路の変形例を示す回路図であ
る。

【図１４】図１４は、第１実施例で用いられている比較
回路のエラー判定手順を示すフローチャートである。

【図１５】図１５は、前記比較回路のエラー判定手順の
処理状態を説明するための線図である。

【図１６】図１６は、本発明の第２実施例の全体構成を
示すブロック線図である。

【図１７】図１７は、第２実施例における光電式検出器
からカウンタに至る動作を示すタイムチャートである。

【図１８】図１８は、従来のエラー判定手順の処理状態
を説明するための線図である。

【符号の説明】

１０…スケール、 １１〜１３…静電容量式トラック、 １４…光電式トラック、 ２０…静電容量式検出器、 ３０…静電容量式検出回路、 ４０…レジスタ、 ５０、３０１〜３０４…光電式検出器、６０、３１１〜
３１４…光電式検出回路、９０…プリセット入力付アッ
プダウンカウンタ、１００…比較回路、 １１０…パラレルイン−シリアルアウトシフトレジスタ
、 ２００…カウントパルス発生回路。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】検出位置をアブソリュートデータとして出
   力するアブソリュートエンコーダにおいて、低分解能で
   長波長の静電容量式アブソリュートコードパターン及び
   高分解能で短波長の光電式インクリメンタルコードパタ
   ーンが位置検出方向に形成されたスケールと、前記静電
   容量式アブソリュートコードを読み取って静電容量式ア
   ブソリュート信号を発生する静電容量式検出手段と、前
   記光電式インクリメンタルコードを読み取って光電式イ
   ンクリメンタル信号を発生する光電式検出手段と、前記
   光電式インクリメンタル信号から得たインクリメンタル
   データを前記静電容量式アブソリュート信号から得たア
   ブソリュートデータで校正して出力アブソリュートデー
   タとする出力手段と、前記インクリメンタルデータとア
   ブソリュートデータを比較して、その差が許容範囲を超
   える時にエラー信号を発生する比較手段と、を備えたこ
   とを特徴とするアブソリュートエンコーダ。
2. 【請求項２】請求項１において、前記比較手段が、アブ
   ソリュートデータ読み込み直後のインクリメンタルデー
   タとアブソリュートデータを比較するようにしたことを
   特徴とするアブソリュートエンコーダ。
3. 【請求項３】請求項１において、前記比較手段が、アブ
   ソリュートデータ読み込み前後のインクリメンタルデー
   タの平均値とアブソリュートデータを比較するようにし
   たことを特徴とするアブソリュートエンコーダ。
4. 【請求項４】請求項１乃至３のいずれか１項において、
   前記比較手段によるエラー信号発生の判定を、前記アブ
   ソリュートデータ読み込み直前のインクリメンタルデー
   タの変化速度が所定値以下である時に行うようにしたこ
   とを特徴とするアブソリュートエンコーダ。
5. 【請求項５】請求項１乃至４のいずれか１項において、
   前記比較手段によるエラー信号発生の判定を、前記アブ
   ソリュートデータ読み込み前と後のインクリメンタルデ
   ータの変化量が所定値以下である時に行うようにしたこ
   とを特徴とするアブソリュートエンコーダ。
6. 【請求項６】請求項１乃至５のいずれか１項において、
   前記静電容量式アブソリュートコードパターンが、相互
   に異なる分解能及び波長で並設された複数のトラックを
   含み、前記エラー信号発生の判定基準が、各トラック毎
   に異なる値とされていることを特徴とするアブソリュー
   トエンコーダ。