JPH04355325A - 変位信号出力装置 - Google Patents
変位信号出力装置Info
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- JPH04355325A JPH04355325A JP15524191A JP15524191A JPH04355325A JP H04355325 A JPH04355325 A JP H04355325A JP 15524191 A JP15524191 A JP 15524191A JP 15524191 A JP15524191 A JP 15524191A JP H04355325 A JPH04355325 A JP H04355325A
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- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光学的手段を用いた変
位信号出力装置に係り、特にロータリエンコーダやリニ
アエンコーダなどの変位信号出力装置に関する。
位信号出力装置に係り、特にロータリエンコーダやリニ
アエンコーダなどの変位信号出力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在広く用いられている変位信号出力装
置として、図４に示すような光学式ロータリエンコーダ
１がある。図において、ロータリエンコーダ１は移動ス
リット板である回転ディスク２と、固定スリット板３と
、発光ダイオードなどの投光素子が設けられた投光部４
と、フォトダイオードなとの受光素子が設けられた受光
部５とからなっている。回転ディスク２は装置本体に回
転自在に設けられた軸６に固定されており、外周近傍に
同心上に透過率の高い領域であるスリット７と透過率の
低い遮光部８とが交互に一定のピッチで設けられている
。
置として、図４に示すような光学式ロータリエンコーダ
１がある。図において、ロータリエンコーダ１は移動ス
リット板である回転ディスク２と、固定スリット板３と
、発光ダイオードなどの投光素子が設けられた投光部４
と、フォトダイオードなとの受光素子が設けられた受光
部５とからなっている。回転ディスク２は装置本体に回
転自在に設けられた軸６に固定されており、外周近傍に
同心上に透過率の高い領域であるスリット７と透過率の
低い遮光部８とが交互に一定のピッチで設けられている
。
【０００３】固定スリット板３にも回転ディスク２と同
様にスリット９と遮光部１０とが交互に一定ピッチで設
けられており、このピッチは回転ディスク２側のピッチ
と同じになっている。そして固定スリット板３に設けら
れたスリット９及び遮光部１０は、回転ディスク２に設
けられたスリット７及び遮光部８と対向している。また
投光部４は回転ディスク２のスリット７及び遮光部８の
上部に配置されており、受光部５は固定スリット板３の
下部に配置されている。受光部５はスリット７、９のピ
ッチの１／４の距離を介して並設された１対の受光素子
５ａ、５ｂからなっており、投光部４に設けられた発光
素子から発しスリット７、９を透過した光を受光するよ
うになっている。またスリット７、９及び遮光部８、１
０の形状は従来は長方形となっていた。
様にスリット９と遮光部１０とが交互に一定ピッチで設
けられており、このピッチは回転ディスク２側のピッチ
と同じになっている。そして固定スリット板３に設けら
れたスリット９及び遮光部１０は、回転ディスク２に設
けられたスリット７及び遮光部８と対向している。また
投光部４は回転ディスク２のスリット７及び遮光部８の
上部に配置されており、受光部５は固定スリット板３の
下部に配置されている。受光部５はスリット７、９のピ
ッチの１／４の距離を介して並設された１対の受光素子
５ａ、５ｂからなっており、投光部４に設けられた発光
素子から発しスリット７、９を透過した光を受光するよ
うになっている。またスリット７、９及び遮光部８、１
０の形状は従来は長方形となっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図５（ａ）にエンコー
ダ１の受光部５に設けられた１対の受光素子のうちの一
方、例えば受光素子５ａが受光したときの増幅後の出力
を示す。回転ディスク２に設けられたスリット７と固定
スリット板３に設けられたスリット９とは、同一ピッチ
で矩形状に形成されているため、出力信号は点線で示す
ように三角波になる。しかし回転ディスク２と固定スリ
ット板３との間に間隙があるため、光の回折が発生し漏
洩光の影響で実際には実線で示すように擬似三角波にな
る。
ダ１の受光部５に設けられた１対の受光素子のうちの一
方、例えば受光素子５ａが受光したときの増幅後の出力
を示す。回転ディスク２に設けられたスリット７と固定
スリット板３に設けられたスリット９とは、同一ピッチ
で矩形状に形成されているため、出力信号は点線で示す
ように三角波になる。しかし回転ディスク２と固定スリ
ット板３との間に間隙があるため、光の回折が発生し漏
洩光の影響で実際には実線で示すように擬似三角波にな
る。
【０００５】一方図２（ｂ）に示すように、通常はコン
パレータを用いて波形の立上り、立下りを検出し、前述
した１対の受光素子５ａ、５ｂがそれぞれ出力するＡ相
信号とＢ相信号を用いて、スリットピッチの４逓倍の分
解能を得ている。ここ高分解能を得るためには抵抗分割
法などでＡ、Ｂ両相の信号から多くの位相のずれた信号
を出力する方法があるが、上述したように受光部３から
出力する信号の波形が擬似三角波となるため、数倍の逓
倍数の分解能しか得ることができない。また同じスリッ
トピッチで高分解能を得るためには、理想的な正弦波信
号を利用する位相変調法やＡ／Ｄ変換比率法などがある
が、従来のロータリエンコーダ１では正弦波信号が得ら
れないため、高分解能化が難しいという問題があった。
パレータを用いて波形の立上り、立下りを検出し、前述
した１対の受光素子５ａ、５ｂがそれぞれ出力するＡ相
信号とＢ相信号を用いて、スリットピッチの４逓倍の分
解能を得ている。ここ高分解能を得るためには抵抗分割
法などでＡ、Ｂ両相の信号から多くの位相のずれた信号
を出力する方法があるが、上述したように受光部３から
出力する信号の波形が擬似三角波となるため、数倍の逓
倍数の分解能しか得ることができない。また同じスリッ
トピッチで高分解能を得るためには、理想的な正弦波信
号を利用する位相変調法やＡ／Ｄ変換比率法などがある
が、従来のロータリエンコーダ１では正弦波信号が得ら
れないため、高分解能化が難しいという問題があった。
【０００６】また、回転ディスク２の１回転当りの分解
能を高くするためには、スリット７、９の数を多くする
ことが考えられるが、ディスク２を大きくしなければな
らない。一方、スリット７、９のピッチを数μｍ程度に
小さくすると、光が回折して明暗比が生じないなどの問
題があり、高分解能化には限界があった。また、擬似正
弦波を得るためには回転ディスク２と固定スリット板３
との間の間隙を広げ、光を回折して三角波をなまらせる
方法もあるが、調整が複雑で時間がかかるなどの問題が
あった。
能を高くするためには、スリット７、９の数を多くする
ことが考えられるが、ディスク２を大きくしなければな
らない。一方、スリット７、９のピッチを数μｍ程度に
小さくすると、光が回折して明暗比が生じないなどの問
題があり、高分解能化には限界があった。また、擬似正
弦波を得るためには回転ディスク２と固定スリット板３
との間の間隙を広げ、光を回折して三角波をなまらせる
方法もあるが、調整が複雑で時間がかかるなどの問題が
あった。
【０００７】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たもので、少ないスリット数で高分解能を得ることので
きる小型の変位信号出力装置を提供することを目的とす
る。
たもので、少ないスリット数で高分解能を得ることので
きる小型の変位信号出力装置を提供することを目的とす
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の変位信号出力装
置は、それぞれに透過率の高い領域と透過率の低い領域
とが交互に一定のピッチで形成され、対向して配設され
た固定スリット板と移動するスリット板と、１対のスリ
ット板にそれぞれ形成された２つの領域に光を入射する
投光素子と、２つの領域を透過した光を受光する受光素
子とからなる変位信号出力装置において、２つのスリッ
ト板のうちいずれか一方のスリット板に形成された透過
率の高い領域を円形とし、他方のスリット板に形成され
た透過率の高い領域を長方形としたことを特徴とする。
置は、それぞれに透過率の高い領域と透過率の低い領域
とが交互に一定のピッチで形成され、対向して配設され
た固定スリット板と移動するスリット板と、１対のスリ
ット板にそれぞれ形成された２つの領域に光を入射する
投光素子と、２つの領域を透過した光を受光する受光素
子とからなる変位信号出力装置において、２つのスリッ
ト板のうちいずれか一方のスリット板に形成された透過
率の高い領域を円形とし、他方のスリット板に形成され
た透過率の高い領域を長方形としたことを特徴とする。
【０００９】
【作用】上記構成の変位信号出力装置においては、固定
スリット板と移動するスリット板のそれぞれに形成され
た透過率の高い領域のうち、一方を円形とし他方を長方
形としたので、移動するスリット板の移動によって受光
素子から出力する信号の波形を理想的な正弦波とするこ
とができる。この結果、領域数を多くすることなく出力
を高内挿化することができ、高分解能が得られる。
スリット板と移動するスリット板のそれぞれに形成され
た透過率の高い領域のうち、一方を円形とし他方を長方
形としたので、移動するスリット板の移動によって受光
素子から出力する信号の波形を理想的な正弦波とするこ
とができる。この結果、領域数を多くすることなく出力
を高内挿化することができ、高分解能が得られる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の変位信号出力装置の一実施例
を図面を参照して説明する。
を図面を参照して説明する。
【００１１】図１に本発明の一実施例の構成を示す。図
１において、図４に示す従来例の部分と対応する部分に
は同一符号を付して示し、その説明を適宜省略する。本
実施例の特徴は固定スリット板３に形成されたスリット
９の形状を円形として、スリット１１を形成した点にあ
り、他の部分の構成は図４に示す従来例と同様である。 回転ディスク２及び固定スリット板３は通常鉄やステン
レス綱などで構成され、スリット７、１１はフォトエッ
チングなどの手段で形成される。従ってスリット１１が
円形であっても長方形のスリット９と同様に容易に加工
することができる。
１において、図４に示す従来例の部分と対応する部分に
は同一符号を付して示し、その説明を適宜省略する。本
実施例の特徴は固定スリット板３に形成されたスリット
９の形状を円形として、スリット１１を形成した点にあ
り、他の部分の構成は図４に示す従来例と同様である。 回転ディスク２及び固定スリット板３は通常鉄やステン
レス綱などで構成され、スリット７、１１はフォトエッ
チングなどの手段で形成される。従ってスリット１１が
円形であっても長方形のスリット９と同様に容易に加工
することができる。
【００１２】次に本実施例の作用を図２及び図３を参照
して説明する。図２に示すように回転ディスク２のスリ
ット７が矢印Ａで示す方向に移動したとき、固定スリッ
ト板３に形成された円形のスリット１１と重なる斜線部
１２は、投光部４から受光部５に入射した光量を表わす
。従って受光素子５ａ、５ｂによって光量を電圧出力に
変換すると、図３に示すような歪率が１％以下の正弦波
に極めて近い出力波形が得られる。
して説明する。図２に示すように回転ディスク２のスリ
ット７が矢印Ａで示す方向に移動したとき、固定スリッ
ト板３に形成された円形のスリット１１と重なる斜線部
１２は、投光部４から受光部５に入射した光量を表わす
。従って受光素子５ａ、５ｂによって光量を電圧出力に
変換すると、図３に示すような歪率が１％以下の正弦波
に極めて近い出力波形が得られる。
【００１３】次に図４に示す１対の受光素子５ａ、５ｂ
からそれぞれ出力する正弦波出力信号Ａ、Ｂを分割内挿
することにより、高精度に回転ディスク２の位置を求め
るＡ／Ｄ変換比率法を図３を参照して説明する。信号Ａ
、Ｂは受光素子５ａ、５ｂがスリットピッチＰの１／４
ずれて配置されているため、信号Ａの位相をｓｉｎ θ
としたとき信号Ｂの位相はｓｉｎ（θ＋π／４）＝ｃｏ
ｓ θとして出力される。これらの信号Ａ、Ｂにより回
転ディスク２の位置Ｘを求めるには、下記の式（１）に
より計算で算出できる。Ｘ＝Ｐ／２π ｔａｎ −１
（ｓｉｎ θ／ｃｏｓ θ）…（１）この計算は１チッ
プマイコンなどを使用ずれば容易に行なえる。
からそれぞれ出力する正弦波出力信号Ａ、Ｂを分割内挿
することにより、高精度に回転ディスク２の位置を求め
るＡ／Ｄ変換比率法を図３を参照して説明する。信号Ａ
、Ｂは受光素子５ａ、５ｂがスリットピッチＰの１／４
ずれて配置されているため、信号Ａの位相をｓｉｎ θ
としたとき信号Ｂの位相はｓｉｎ（θ＋π／４）＝ｃｏ
ｓ θとして出力される。これらの信号Ａ、Ｂにより回
転ディスク２の位置Ｘを求めるには、下記の式（１）に
より計算で算出できる。Ｘ＝Ｐ／２π ｔａｎ −１
（ｓｉｎ θ／ｃｏｓ θ）…（１）この計算は１チッ
プマイコンなどを使用ずれば容易に行なえる。
【００１４】従って信号Ａ、Ｂの出力が正弦波形に近い
ほど高精度に内挿することができ、分解能を高めること
ができる。またこの方法によると、信号Ａ、Ｂの振幅絶
対値の影響を受けにくいため、受光素子５ａ、５ｂの劣
化による測定精度の低下の問題もなくなる。さらに、他
の内挿法として位相変調法、抵抗分割法などもあるが、
信号Ａ、Ｂが正弦波形であれば高精度に内挿することが
できる。さらに、従来高分解能に内挿するためには、イ
ニグクトシンやマグネスケールなどの磁気を用いて正弦
波出力する必要があったが、本実施例によれば光学式の
エンコーダを用いても擬似正弦波出力が得られるので、
高精度で変位検出を行なうことができる。
ほど高精度に内挿することができ、分解能を高めること
ができる。またこの方法によると、信号Ａ、Ｂの振幅絶
対値の影響を受けにくいため、受光素子５ａ、５ｂの劣
化による測定精度の低下の問題もなくなる。さらに、他
の内挿法として位相変調法、抵抗分割法などもあるが、
信号Ａ、Ｂが正弦波形であれば高精度に内挿することが
できる。さらに、従来高分解能に内挿するためには、イ
ニグクトシンやマグネスケールなどの磁気を用いて正弦
波出力する必要があったが、本実施例によれば光学式の
エンコーダを用いても擬似正弦波出力が得られるので、
高精度で変位検出を行なうことができる。
【００１５】上記実施例で示した固定スリット板３に形
成された円形スリットの数は最低１個あればよく、図１
に示すように多数個であってもよい。また固定スリット
板３に形成されたスリット１１を長方形とし回転ディス
クに形成されたスリット７を円形としてもよい。さらに
本実施例ではロータリエンコーダ１について説明したが
、リニアエンコーダに応用しても同様の効果を得ること
ができる。
成された円形スリットの数は最低１個あればよく、図１
に示すように多数個であってもよい。また固定スリット
板３に形成されたスリット１１を長方形とし回転ディス
クに形成されたスリット７を円形としてもよい。さらに
本実施例ではロータリエンコーダ１について説明したが
、リニアエンコーダに応用しても同様の効果を得ること
ができる。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の変位信号
出力装置によれば、移動側及び固定側のスリットのいず
れか一方を円形にしたので、受光素子から出力する信号
の波形を正弦波とすることができ、出力信号を高精度に
分割内挿することができる。この結果スリット数を多く
することなく高分解能を得ることができ、装置の調整を
容易とし構造を小型化することができる。
出力装置によれば、移動側及び固定側のスリットのいず
れか一方を円形にしたので、受光素子から出力する信号
の波形を正弦波とすることができ、出力信号を高精度に
分割内挿することができる。この結果スリット数を多く
することなく高分解能を得ることができ、装置の調整を
容易とし構造を小型化することができる。
【図１】本発明の変位信号出力装置の一実施例の要部の
構成を示す説明図
構成を示す説明図
【図２】図１のスリット重合状態を示す説明図
【図３】
本実施例による出力信号波形を示す線図
本実施例による出力信号波形を示す線図
【図４】従来の
変位信号出力装置の一例の要部の構成を示す説明図
変位信号出力装置の一例の要部の構成を示す説明図
【図５】従来の出力信号波形を示す線図
１ ロータリエンコーダ（変位信号出力装置）２
回転ディスク（移動スリット板）３ 固定スリット板 ４ 投光部 ５ 受光部 ７，９ スリット １１ 円形スリット
回転ディスク（移動スリット板）３ 固定スリット板 ４ 投光部 ５ 受光部 ７，９ スリット １１ 円形スリット
Claims (1)
- 【請求項１】 それぞれに透過率の高い領域と透過率
の低い領域とが交互に一定のピッチで形成され、対向し
て配設された固定スリット板と移動するスリット板と、
前記１対のスリット板にそれぞれ形成された２つの領域
に光を入射する投光素子と、前記２つの領域を透過した
光を受光する受光素子とからなる変位信号出力装置にお
いて、前記２つのスリット板のうちいずれか一方のスリ
ット板に形成された透過率の高い領域を円形とし、他方
のスリット板に形成された透過率の高い領域を長方形と
したことを特徴とする変位信号出力装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15524191A JPH04355325A (ja) | 1991-05-31 | 1991-05-31 | 変位信号出力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15524191A JPH04355325A (ja) | 1991-05-31 | 1991-05-31 | 変位信号出力装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04355325A true JPH04355325A (ja) | 1992-12-09 |
Family
ID=15601623
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15524191A Pending JPH04355325A (ja) | 1991-05-31 | 1991-05-31 | 変位信号出力装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04355325A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2430250A (en) * | 2005-09-14 | 2007-03-21 | Avago Tech Ecbu Ip | Optical encoder and method therefor |
| GB2430251A (en) * | 2005-09-14 | 2007-03-21 | Avago Tech Ecbu Ip | Optical encoder and method of use |
| JP2010532466A (ja) * | 2007-06-19 | 2010-10-07 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | ウェブの位置を表示するためのシステム及び方法 |
| US7853706B2 (en) | 2004-01-09 | 2010-12-14 | Beckhoff Automation Gmbh | Method, interface and network for cyclical sending of Ethernet telegrams |
| CN108007482A (zh) * | 2016-11-02 | 2018-05-08 | 大银微系统股份有限公司 | 光学编码器 |
-
1991
- 1991-05-31 JP JP15524191A patent/JPH04355325A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7853706B2 (en) | 2004-01-09 | 2010-12-14 | Beckhoff Automation Gmbh | Method, interface and network for cyclical sending of Ethernet telegrams |
| GB2430250A (en) * | 2005-09-14 | 2007-03-21 | Avago Tech Ecbu Ip | Optical encoder and method therefor |
| GB2430251A (en) * | 2005-09-14 | 2007-03-21 | Avago Tech Ecbu Ip | Optical encoder and method of use |
| JP2007078690A (ja) * | 2005-09-14 | 2007-03-29 | Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte Ltd | 反射型光エンコーダ |
| US7469839B2 (en) | 2005-09-14 | 2008-12-30 | Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Reflective optical encoder |
| US7552873B2 (en) | 2005-09-14 | 2009-06-30 | Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Transmissive optical encoder |
| GB2430250B (en) * | 2005-09-14 | 2009-09-23 | Avago Tech Ecbu Ip | Optical encoder and method therefor |
| JP2010532466A (ja) * | 2007-06-19 | 2010-10-07 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | ウェブの位置を表示するためのシステム及び方法 |
| CN108007482A (zh) * | 2016-11-02 | 2018-05-08 | 大银微系统股份有限公司 | 光学编码器 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20000818 |