JPH05133773A - Optical tape reference position sensing device - Google Patents

Optical tape reference position sensing device

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JPH05133773A
JPH05133773A JP22878591A JP22878591A JPH05133773A JP H05133773 A JPH05133773 A JP H05133773A JP 22878591 A JP22878591 A JP 22878591A JP 22878591 A JP22878591 A JP 22878591A JP H05133773 A JPH05133773 A JP H05133773A
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displacement
light
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Takumi Fukuda
拓己 福田
Masaaki Takagi
正明 高木
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Nidec Copal Corp
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Abstract

PURPOSE:To make always constant the width of rectangular pulses included in the reference signal in an optical type encoder. CONSTITUTION:An encoder is equipped with a light source 1 and a displacement member 2 where a pair of reference slits 21, 22 separated from each other in the displacement direction, as specified so as to intersect the light source 1, are formed in the reference positions specified. A photo-receiving part 3 is arranged fast opposed to this displacement member 2. A pair of photo- reception regions RZ1, RZ2 are provided being split in the displacement direction to receive the projected light generated when the slits 21, 22 intersect the light source 1 and to emit a pair of reference sensing signals Z1, Z2 corresponding to the respective amounts of light reception. A processing circuit 4 performs comparative processing of the sensing signals Z1, Z2 on the basis of the reference signal (Z1+Z2)/K acquired by subjecting the sensing signals Z1, Z2 to an adding and a subtracting process, produces a rise signal Z2C and a fall signal Z1C, performs a logical processing, and emits a reference signal Z having a certain rectangular pulse width.

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、光源とエンコーダ板と
受光素子等から成る光学式のエンコーダに関し、より詳
しくはエンコーダ板の基準位置を検出する為の装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical encoder including a light source, an encoder plate, a light receiving element and the like, and more particularly to a device for detecting a reference position of the encoder plate.

【0002】[0002]

【従来の技術】図9を参照して、エンコーダ板の基準位
置検出方式の基本的な原理を簡単に説明する。図示する
リニヤエンコーダ板101は固定光源と固定受光素子と
の間で直線変位する様に配置されている。エンコーダ板
101には変位量を検出する為の周期的スリット列10
2と基準スリット103が形成されている。基準スリッ
ト103はスリット列102の一周期分に等しい開口寸
法を有している。移動するエンコーダ板101を通過し
た光は所定のマスクを介して受光素子により受光され受
光量に応じた検出信号を出力する。基準スリット103
を透過した光からはパルス状の基準検出信号ZSが得ら
れ、周期的スリット列102を透過した光からは正弦波
形の変位検出信号ASが得られる。これら検出信号を波
形整形処理し単発パルスから成る基準信号ZPと周期的
なパルス列から成る変位信号APが得られる。変位信号
APの立上り毎あるいは立下り毎に同期して基準信号Z
Pの有無を検出しエンコーダ板101の基準位置を正確
に特定する様にしている。この為、基準信号ZPの矩形
パルス幅は変位信号APの周期に正確に対応させて波形
整形する必要がある。しかしながら、単発ピークから成
る基準検出信号ZSを波形処理してもピーク高さが常に
変動する為必ずしも一定の幅を有する矩形パルスが得ら
れない。
2. Description of the Related Art The basic principle of a reference position detecting method for an encoder plate will be briefly described with reference to FIG. The illustrated linear encoder plate 101 is arranged so as to be linearly displaced between the fixed light source and the fixed light receiving element. The encoder plate 101 has a periodic slit array 10 for detecting a displacement amount.
2 and the reference slit 103 are formed. The reference slit 103 has an opening size equal to one cycle of the slit row 102. The light passing through the moving encoder plate 101 is received by the light receiving element through a predetermined mask and outputs a detection signal according to the amount of received light. Reference slit 103
The pulse-shaped reference detection signal ZS is obtained from the light transmitted through, and the displacement detection signal AS having a sinusoidal waveform is obtained from the light transmitted through the periodic slit array 102. These detection signals are subjected to waveform shaping processing to obtain a reference signal ZP consisting of a single pulse and a displacement signal AP consisting of a periodic pulse train. The reference signal Z is synchronized with each rising or falling of the displacement signal AP.
The presence or absence of P is detected to accurately specify the reference position of the encoder plate 101. Therefore, it is necessary to shape the rectangular pulse width of the reference signal ZP so as to accurately correspond to the cycle of the displacement signal AP. However, even if the reference detection signal ZS consisting of a single peak is subjected to waveform processing, the peak height always fluctuates, so that a rectangular pulse having a constant width cannot always be obtained.

【0003】従って、従来から変位信号の周期に一致し
たパルス幅を有する基準信号を得る為様々な工夫が成さ
れている。その一例を図10に示す。エンコーダ板20
1には基準位置を表わす為に一対の相補的な基準スリッ
ト202及び203が形成されている。なお、周期的ス
リット列については図示を省略している。一方の基準ス
リット202を通過した光成分を受光して正のピークを
有する基準検出信号Z1Sが得られ、他方の基準スリッ
ト203を通過した光成分を所定のマスクを介して受光
する事により負のピークを有する基準検出信号Z2Sが
得られる。これら一対の基準検出信号Z1S及びZ2S
を互いに比較処理する事により所定のパルス幅を有する
矩形単発パルスから成る基準信号ZPが得られる。
Therefore, various measures have been conventionally made in order to obtain a reference signal having a pulse width matching the cycle of the displacement signal. An example thereof is shown in FIG. Encoder plate 20
A pair of complementary reference slits 202 and 203 are formed at 1 to represent the reference position. The illustration of the periodic slit array is omitted. By receiving the light component that has passed through one of the reference slits 202, a reference detection signal Z1S having a positive peak is obtained, and by receiving the light component that has passed through the other reference slit 203 via a predetermined mask, a negative value is obtained. The reference detection signal Z2S having a peak is obtained. These pair of reference detection signals Z1S and Z2S
Are compared with each other to obtain a reference signal ZP consisting of a rectangular single-shot pulse having a predetermined pulse width.

【0004】図11に他の従来例を示す。エンコーダ板
301には帯状に連続したスリット302と基準位置に
不規則な配列のコードスリット列303が形成されてい
る。なおエンコーダ板の変位情報を得る為のスリット列
は図示を省略している。受光素子の直前に配置されたマ
スク板401には帯状のスリット302に対応した開口
402と、コードスリット列303に対応したマスクス
リット列403が形成されている。開口402を通過し
た光成分を受光して定電圧信号ZOSが得られ、マスク
スリット列403を通過した光成分を受光する事により
基準検出信号ZSが得られる。この基準検出信号ZSを
定電圧信号ZOSで閾値処理する事により矩形パルスか
ら成る基準信号ZPが得られる。
FIG. 11 shows another conventional example. On the encoder plate 301, continuous slits 302 in a strip shape and code slit rows 303 arranged irregularly at the reference position are formed. The slit row for obtaining the displacement information of the encoder plate is not shown. An opening 402 corresponding to the band-shaped slit 302 and a mask slit row 403 corresponding to the code slit row 303 are formed on the mask plate 401 arranged immediately before the light receiving element. The constant voltage signal ZOS is obtained by receiving the light component that has passed through the opening 402, and the reference detection signal ZS is obtained by receiving the light component that has passed through the mask slit array 403. By thresholding this reference detection signal ZS with the constant voltage signal ZOS, the reference signal ZP consisting of rectangular pulses can be obtained.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】図10に示す従来例に
おいては、基準信号ZPのパルス幅を変位信号の周期に
一致させる為に、基準スリット202の抜き幅と基準ス
リット203の残り幅を正確に一致させる必要がある。
しかしながら、通常スリットはフォトリソグラフィ及び
エッチングを用いて形成されるので抜き幅と残り幅を一
致させる事は困難である。特に、分解能を上げる為スリ
ット幅を数μmに微細化するとかかる不具合が顕著とな
る。又、互いに相補的な基準検出信号Z1S及びZ2S
との間に応答時間の差が生じる。即ち、受光素子を構成
するフォトダイオードの接合容量の影響を受けて、基準
検出信号に含まれるピークの立上り特性が立下り特性に
比べて遅延する傾向にある。この為、基準信号ZPの矩
形パルス幅を一定にする事が困難である。加えて、図示
の例はリニヤエンコーダ板であるが、これをロータリエ
ンコーダ板に適用すると一対の基準スリット202及び
203はロータリエンコーダ板の半径方向に整列する事
となり各々の透過光量に差が生じ、基準検出信号Z1S
及びZ2Sのピーク出力を等しくする事ができない。
In the conventional example shown in FIG. 10, in order to match the pulse width of the reference signal ZP with the period of the displacement signal, the extraction width of the reference slit 202 and the remaining width of the reference slit 203 are accurately measured. Must match.
However, since the slit is usually formed by using photolithography and etching, it is difficult to match the punched width and the remaining width. Especially, when the slit width is reduced to several μm in order to increase the resolution, such a problem becomes remarkable. Also, reference detection signals Z1S and Z2S which are complementary to each other.
And a difference in response time occurs. That is, due to the influence of the junction capacitance of the photodiode constituting the light receiving element, the rising characteristic of the peak included in the reference detection signal tends to be delayed as compared with the falling characteristic. Therefore, it is difficult to make the rectangular pulse width of the reference signal ZP constant. In addition, although the illustrated example is a linear encoder plate, if this is applied to a rotary encoder plate, the pair of reference slits 202 and 203 will be aligned in the radial direction of the rotary encoder plate, and a difference will occur in the amount of transmitted light. Reference detection signal Z1S
, And the peak output of Z2S cannot be made equal.

【0006】一方、図11に示す従来例においては、エ
ンコーダ板301に形成されたコードスリット列303
と固定マスク板401に形成されたマスクスリット列4
03の形状及び配列を正確に対応させる必要がある。し
かしながら、高分解能化の為スリット列を微細化すると
正確なスリット加工が困難となる。この為、必ずしも変
位信号の周期に一致し且つ同期した基準信号ZPを得る
事ができない。
On the other hand, in the conventional example shown in FIG. 11, a code slit array 303 formed on the encoder plate 301.
And the mask slit row 4 formed on the fixed mask plate 401
It is necessary to exactly match the shape and arrangement of 03. However, if the slit row is miniaturized for high resolution, accurate slit processing becomes difficult. Therefore, it is not always possible to obtain the reference signal ZP that coincides with and is synchronized with the period of the displacement signal.

【0007】上述した従来の技術の問題点に鑑み、本発
明は変位信号の一周期分に正確に一致したパルス幅を有
する基準信号を常に出力する事のできる光学式エンコー
ダ基準位置検出装置を提供する事を目的とする。
In view of the above-mentioned problems of the prior art, the present invention provides an optical encoder reference position detecting device that can always output a reference signal having a pulse width that exactly matches one cycle of a displacement signal. The purpose is to do.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】図1を参照して本発明の
目的を達成する為に採用された手段を簡潔且つ明確に説
明する。本基準位置検出装置は光源1を具備している。
この光源1の光軸を横切る様に変位可能な変位部材2が
搭載されている。図示の例では変位部材2はリニヤエン
コーダ板を構成しているがロータリエンコーダ板であっ
ても差し支えない。変位部材2には変位方向に沿って互
いに分離した一対の基準スリット21及び22が形成さ
れている。これに加えて、周期的なスリット列23も形
成されている。一対の基準スリット21及び22の分離
距離は周期的スリット列23の一周期分と等間隔で形成
されている。変位部材2の下側には固定の受光部3が配
置されている。この受光部3は変位方向に分割された一
対の受光領域RZ1及びRZ2を有しており、一対の基
準スリット21及び22が固定光源1の光軸を横切った
時に生じる投映光を受光し各々受光量に応じた一対の検
出信号Z1及びZ2を出力する。
The means employed to achieve the objects of the present invention will be briefly and clearly described with reference to FIG. The reference position detecting device includes a light source 1.
A displacement member 2 that can be displaced so as to cross the optical axis of the light source 1 is mounted. In the illustrated example, the displacement member 2 constitutes a linear encoder plate, but a rotary encoder plate may be used. The displacement member 2 is formed with a pair of reference slits 21 and 22 separated from each other along the displacement direction. In addition to this, a periodic slit array 23 is also formed. The separation distance between the pair of reference slits 21 and 22 is formed at equal intervals for one period of the periodic slit array 23. A fixed light receiving portion 3 is arranged below the displacement member 2. The light receiving unit 3 has a pair of light receiving regions RZ1 and RZ2 divided in the displacement direction, receives the projection light generated when the pair of reference slits 21 and 22 cross the optical axis of the fixed light source 1, and respectively receives the light. A pair of detection signals Z1 and Z2 corresponding to the amount are output.

【0009】一対の検出信号Z1及びZ2は処理回路4
によって処理される。前段の受光領域RZ1から出力さ
れる先行の基準検出信号Z1は段階的な台形の波形形状
を有する。即ち、第1基準スリット21の通過に伴い一
段立上り続いて第2基準スリット22の通過によりさら
に立上る。一対のスリット21及び22が通過している
間所定レベルを保持した後、第1基準スリット21が去
ると一段立下り続いて第2基準スリット22が去る事に
より0レベルまで立下る。後段の受光領域RZ2から出
力される後行の基準検出信号Z2も所定の遅延を伴なっ
て同様な段階状の台形波形形状を有する。さて、処理回
路4は先ずこれら一対の検出信号Z1及びZ2に対して
加算処理及び割引処理を行なって参照信号(Z1+Z
2)/Kを生成する。定数Kは所定の割引率を表わす。
次に、この参照信号に基いて個々の検出信号Z1及びZ
2を比較処理し立下り信号Z1C及び立上り信号Z2C
を形成する。これらの立下り信号及び立上り信号は論理
和処理を施され、一定のパルス幅を有する基準信号Zが
得られる。他方、変位部材2に形成された周期的スリッ
ト列23を通過した光を電気的に処理して矩形パルス列
から成る変位信号Aも得られる。基準信号Zの矩形パル
ス幅は変位信号Aの一周期分に正確に一致しているとと
もに、同期も保たれている。
The pair of detection signals Z1 and Z2 are processed by the processing circuit 4
Processed by. The preceding reference detection signal Z1 output from the preceding light receiving region RZ1 has a stepwise trapezoidal waveform shape. That is, it rises one step as the first reference slit 21 passes, and then further rises as the second reference slit 22 passes. After a predetermined level is maintained while the pair of slits 21 and 22 are passing, when the first reference slit 21 leaves, it falls one step and then the second reference slit 22 leaves to fall to 0 level. The subsequent reference detection signal Z2 output from the light receiving region RZ2 in the subsequent stage also has a similar stepped trapezoidal waveform shape with a predetermined delay. Now, the processing circuit 4 first performs addition processing and discount processing on the pair of detection signals Z1 and Z2 to obtain a reference signal (Z1 + Z).
2) Generate / K. The constant K represents a predetermined discount rate.
Then, based on this reference signal, the individual detection signals Z1 and Z
2 is compared and the falling signal Z1C and the rising signal Z2C are processed.
To form. These falling signals and rising signals are logically ORed to obtain the reference signal Z having a constant pulse width. On the other hand, the displacement signal A consisting of a rectangular pulse train is also obtained by electrically processing the light that has passed through the periodic slit train 23 formed in the displacement member 2. The rectangular pulse width of the reference signal Z exactly corresponds to one cycle of the displacement signal A, and the synchronization is maintained.

【0010】好ましくは、該処理回路4は一定の閾値信
号に基いて該参照信号(Z1+Z2)/Kの閾値処理を
行なう事により生成したウィンドウ信号を用いて基準信
号Zのウィンドウ処理を行なう為の手段を含んでいる。
又、1/4の定率で割引処理を行ない参照信号を生成す
る手段を含んでいる。あるいは、これに代えて3/4の
定率で割引処理を行ない参照信号を生成する手段を用い
ても良い。
Preferably, the processing circuit 4 performs the window processing of the reference signal Z by using the window signal generated by performing the threshold processing of the reference signal (Z1 + Z2) / K based on a constant threshold signal. Including means.
It also includes means for performing a discount process at a constant rate of 1/4 to generate a reference signal. Alternatively, instead of this, means for performing a discount process at a fixed rate of 3/4 to generate a reference signal may be used.

【0011】[0011]

【作用】本発明によれば、第1基準スリット21と第2
基準スリット22は同一の形状を有しているので相対的
な誤差を生じる事無くフォトリソグラフィ及びエッチン
グを用いて高精細に形成できる。又、従来と異なり一対
の基準スリット21及び22は変位方向に沿って分離し
ているので、特にロータリエンコーダに適用する場合透
過光量を互いに等しくする事ができる。さらに、処理回
路4において、個々の検出信号Z1及びZ2の比較処理
を行なう場合参照信号として両者の和信号を割引いたも
のを用いている。従って、絶対的な受光量が変化した場
合でも、検出信号と参照信号の相対比に変化は無く常に
一定のタイミングで立上り信号及び立下り信号を形成す
る事ができる。
According to the present invention, the first reference slit 21 and the second reference slit 21
Since the reference slits 22 have the same shape, they can be formed with high precision by using photolithography and etching without causing a relative error. Further, unlike the prior art, the pair of reference slits 21 and 22 are separated along the displacement direction, so that the amount of transmitted light can be made equal to each other particularly when applied to a rotary encoder. Further, in the processing circuit 4, when the comparison processing of the individual detection signals Z1 and Z2 is performed, a discounted sum signal of the both is used as the reference signal. Therefore, even when the absolute amount of received light changes, there is no change in the relative ratio between the detection signal and the reference signal, and the rising signal and the falling signal can always be formed at a constant timing.

【0012】[0012]

【実施例】以下図面を参照して本発明の好適な実施例を
詳細に説明する。図2は本発明をロータリエンコーダに
適用した一実施例を示す模式的な斜視図である。光源1
の上方近接位置にはロータリエンコーダ板2が配置され
ている。光源1は例えばLED等から構成される。ロー
タリエンコーダ板2の下側面には円周方向に沿って所定
の周期で配列されたスリット列23がフォトリソグラフ
ィ及びエッチングにより形成されている。同じく、その
半径方向内側には一対の基準スリット21及び22も形
成されている。これらの配列関係は図1に示すリニヤエ
ンコーダ板と同様である。エンコーダ板2の上方離れた
位置には受光部3が固定配置されている。この受光部3
は例えばフォトダイオードアレイから構成される。エン
コーダ板2と受光部3との間にはレンズ5が介在してい
る。このレンズ5は、光源1の照明によって形成された
スリットの一次像を拡大投映し受光部3の正面に拡大さ
れた二次像を結像する。従って、二次像は一次像に対し
て相似関係にありロータリエンコーダ板2の回転に伴っ
て移動する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 2 is a schematic perspective view showing an embodiment in which the present invention is applied to a rotary encoder. Light source 1
The rotary encoder plate 2 is arranged at a position close to the upper part of. The light source 1 is composed of, for example, an LED. On the lower side surface of the rotary encoder plate 2, slit rows 23 arranged at a predetermined cycle along the circumferential direction are formed by photolithography and etching. Similarly, a pair of reference slits 21 and 22 are also formed on the inner side in the radial direction. The arrangement relationship of these is the same as that of the linear encoder plate shown in FIG. A light receiving portion 3 is fixedly arranged at a position separated from above the encoder plate 2. This light receiving part 3
Is composed of, for example, a photodiode array. A lens 5 is interposed between the encoder plate 2 and the light receiving section 3. The lens 5 magnifies and projects a primary image of the slit formed by the illumination of the light source 1 and forms a magnified secondary image on the front surface of the light receiving unit 3. Therefore, the secondary image has a similar relationship to the primary image, and moves as the rotary encoder plate 2 rotates.

【0013】なお、本発明は必ずしも拡大光学系を有す
るエンコーダに限られるものではなく、例えばエンコー
ダ板2と受光部3を近接配置した幾何光学系エンコーダ
にも適用できる。さらには、LED等のインコヒーレン
ト光源に代えてコヒーレント光源を用い光の干渉や回折
を利用した波動光学系エンコーダにも適用できる。
The present invention is not necessarily limited to an encoder having a magnifying optical system, but can also be applied to a geometrical optical system encoder in which the encoder plate 2 and the light receiving portion 3 are arranged close to each other. Furthermore, the present invention can be applied to a wave optical system encoder that uses a coherent light source instead of an incoherent light source such as an LED and utilizes interference or diffraction of light.

【0014】図3は図2に示す受光部3の平面形状を示
す。受光面の左側には変位方向に分割された一対の受光
領域RZ1及びRZ2が形成されている。この一対の受
光領域は図2に示す第1及び第2基準スリット21,2
2の拡大二次像5Zを受光できる位置に形成されてい
る。なお、この拡大二次像5Zは第1基準スリット21
の通過に伴う第1ピーク51Zと第2基準スリット22
の通過に伴う第2ピーク52Zを含んでおり例えば図示
の矢印方向に移動する。
FIG. 3 shows a planar shape of the light receiving portion 3 shown in FIG. On the left side of the light receiving surface, a pair of light receiving regions RZ1 and RZ2 divided in the displacement direction are formed. The pair of light receiving regions are the first and second reference slits 21 and 2 shown in FIG.
It is formed at a position where the second enlarged secondary image 5Z can be received. The magnified secondary image 5Z is the first reference slit 21.
The first peak 51Z and the second reference slit 22 accompanying the passage of the
It includes the second peak 52Z associated with the passage of, and moves in the direction of the arrow shown in the figure.

【0015】受光部3の右側部分には一対の櫛歯受光領
域RA1及びRA2が形成されている。この櫛歯受光領
域は図2に示す周期的スリット列23の拡大明暗二次像
50のピークを受光できる様に形成されている。なお、
拡大明暗二次像50のピーク周期は前述した一対の基準
ピーク51Z,52Zの間隔に一致している。一方の櫛
歯受光領域RA1と他方の櫛歯受光領域RA2は互いに
整合しており180度の位相差を有する。即ち、RA1
が二次像の明部を受光した時にはRA2は暗部を受光
し、RA1が暗部を受光した時にはRA2は明部を受光
する。従って、RA1及びRA2から出力される検出信
号は互いに逆相である。さらに、受光部3の中央部分に
は他の一対の櫛歯受光領域RB1及びRB2が形成され
ている。この櫛歯受光領域の組RB1,RB2は先に述
べた櫛歯受光領域の組RA1,RA2と同様の形状配列
を有しているがその位相のみ90度ずれている。この位
相差はエンコーダ板の変位方向を検出する為に利用され
る。即ち、拡大明暗二次像50が図示の様に上方向に移
動する時にはRA1及びRA2の対が進相となりRB1
及びRB2の対が遅相となる。拡大明暗二次像50が反
対方向に移動する時にはこの関係が逆転する。
A pair of comb-shaped light receiving regions RA1 and RA2 are formed on the right side of the light receiving portion 3. This comb-teeth light receiving region is formed so that the peak of the enlarged bright-dark secondary image 50 of the periodic slit array 23 shown in FIG. 2 can be received. In addition,
The peak period of the enlarged bright-dark secondary image 50 matches the interval between the pair of reference peaks 51Z and 52Z described above. One comb-teeth light receiving area RA1 and the other comb-teeth light receiving area RA2 are aligned with each other and have a phase difference of 180 degrees. That is, RA1
When RA2 receives the bright part of the secondary image, RA2 receives the dark part, and when RA1 receives the dark part, RA2 receives the bright part. Therefore, the detection signals output from RA1 and RA2 have opposite phases. Further, another pair of comb-teeth light receiving regions RB1 and RB2 are formed in the central portion of the light receiving portion 3. The comb-teeth receiving area pairs RB1 and RB2 have the same shape arrangement as the comb-teeth receiving area pairs RA1 and RA2 described above, but their phases are deviated by 90 degrees. This phase difference is used to detect the displacement direction of the encoder plate. That is, when the magnified bright / dark secondary image 50 moves upward as shown in the figure, the pair of RA1 and RA2 becomes a phase advance and RB1
And the pair of RB2 are delayed. This relationship is reversed when the magnified bright-dark secondary image 50 moves in the opposite direction.

【0016】次に図4は、一対の受光領域RZ1,RZ
2から出力される一対の基準検出信号を処理する為の回
路構成例を示す。一方の分割受光領域RZ1から出力さ
れたフォト電流は対応する増幅器AMPにより増幅され
先行の基準検出信号Z1が得られる。又、他の分割受光
領域RZ2から出力されたフォト電流は同じく対応する
増幅器AMPにより増幅され後行の基準検出信号Z2が
得られる。一対の基準検出信号Z1及びZ2は演算器O
Pにより加算処理及び割引処理を施され参照信号(Z1
+Z2)/4が得られる。この場合、割引処理は1/4
の定率で行なわれた事になる。先行の基準検出信号Z1
は対応する比較器CMPにより参照信号と比較処理され
立下り信号Z1Cを出力する。同様に、後行の基準検出
信号Z2も対応する比較器CMPにより参照信号と比較
され立上り信号Z2Cが出力される。加えて、参照信号
も対応する比較器CMPにより一定の閾値電圧信号Vr
と比較されウィンドウ信号Z0が出力される。最後に、
これらの信号Z1C,Z2C及びZ0はアンドゲート回
路ANDにより論理和処理を施され最終目的である基準
信号Zが出力される。
Next, FIG. 4 shows a pair of light receiving regions RZ1 and RZ.
2 shows an example of a circuit configuration for processing a pair of reference detection signals output from No. 2. The photocurrent output from one of the divided light receiving regions RZ1 is amplified by the corresponding amplifier AMP to obtain the preceding reference detection signal Z1. Further, the photocurrent output from the other divided light receiving region RZ2 is also amplified by the corresponding amplifier AMP to obtain the reference detection signal Z2 in the subsequent line. The pair of reference detection signals Z1 and Z2 are calculated by the arithmetic unit O.
The reference signal (Z1
+ Z2) / 4 is obtained. In this case, the discount processing is 1/4
It will be done at a fixed rate. Leading reference detection signal Z1
Is compared with the reference signal by the corresponding comparator CMP and outputs the falling signal Z1C. Similarly, the subsequent reference detection signal Z2 is also compared with the reference signal by the corresponding comparator CMP, and the rising signal Z2C is output. In addition, the reference signal also has a constant threshold voltage signal Vr by the corresponding comparator CMP.
And the window signal Z0 is output. Finally,
These signals Z1C, Z2C and Z0 are logically ORed by an AND gate circuit AND, and the final reference signal Z is output.

【0017】次に、図5の波形図を参照して図4に示す
基準信号処理回路の動作を詳細に説明する。先行の基準
検出信号Z1は第1ピーク51Zの受光に応答して一段
立上り続いて第2ピーク52Zの受光に応答してさらに
立上る。一対のピーク51Z,52Zの通過中先行の基
準検出信号Z1は所定の高レベルを維持する。第1ピー
ク51Zが通過し終ると一段立下り続いて第2ピークが
通過し終ると0レベルまで立下る。同様に、後行の基準
検出信号Z2も二段立上り形状及び二段立下り形状を有
する。但し、基準スリットの拡大像5Zが先ず一方の分
割受光領域RZ1を通過した後他方の分割受光領域RZ
2に進むのに対応して、所定の遅延時間が現われる。
Next, the operation of the reference signal processing circuit shown in FIG. 4 will be described in detail with reference to the waveform chart of FIG. The preceding reference detection signal Z1 rises one step in response to the reception of the first peak 51Z and then further rises in response to the reception of the second peak 52Z. The preceding reference detection signal Z1 maintains a predetermined high level while passing the pair of peaks 51Z and 52Z. When the first peak 51Z has finished passing, it falls one step further, and when the second peak has finished passing, it falls to 0 level. Similarly, the subsequent reference detection signal Z2 also has a two-step rising shape and a two-step falling shape. However, the magnified image 5Z of the reference slit first passes through one divided light receiving region RZ1 and then the other divided light receiving region RZ.
Corresponding to advancing to 2, a predetermined delay time appears.

【0018】参照信号(Z1+Z2)/4は前述した様
に一対の検出信号Z1及びZ2を加算処理し且つ割引処
理して得られたもので二段立上り部と二段立下り部とそ
の間の所定レベル部を有している。ウィンドウ信号Z0
は参照信号を一定の電圧レベルVrで閾値処理を施した
ものである。この一定電圧Vrは例えば参照信号の最大
電圧の3/4に設定されている。さらに、立下り信号Z
1Cは先行の基準検出信号Z1に対して参照信号を用い
て比較処理を施したものであり第2ピーク52Zの通過
終了に伴って立下る。又、立上り信号Z2Cは後行の基
準検出信号Z2に対して同じく参照信号を用いて比較処
理し得られたものであって、第1ピーク51Zが後段の
分割受光領域RZ2に進入した時立上る。最後に、矩形
パルスから成る基準信号Zは立下り信号Z1C及びZ2
Cを論理処理し且つウィンドウ信号Z0でウィンドウを
かけたものである。即ち、ウィンドウ信号Z0の高レベ
ル期間中に限り基準信号Zが出力される様になっており
基準位置の誤検出を防止している。又、基準信号Zの矩
形パルスの幅は立上り信号及び立下り信号によって正確
に規定されるので常に一定している。
The reference signal (Z1 + Z2) / 4 is obtained by adding and discounting a pair of detection signals Z1 and Z2 as described above, and is a two-stage rising part, a two-stage falling part and a predetermined value between them. It has a level part. Window signal Z0
Is a reference signal that has been thresholded at a constant voltage level Vr. The constant voltage Vr is set to 3/4 of the maximum voltage of the reference signal, for example. Furthermore, the falling signal Z
Reference numeral 1C is obtained by comparing the preceding standard detection signal Z1 with the reference signal, and falls at the end of passage of the second peak 52Z. Further, the rising signal Z2C is obtained by comparing the reference detection signal Z2 of the subsequent line with the same reference signal, and rises when the first peak 51Z enters the divided light receiving region RZ2 of the subsequent stage. .. Finally, the reference signal Z consisting of rectangular pulses is the falling signals Z1C and Z2.
C is logically processed and windowed with the window signal Z0. That is, the reference signal Z is output only during the high level period of the window signal Z0 to prevent erroneous detection of the reference position. Further, the width of the rectangular pulse of the reference signal Z is always defined because it is accurately defined by the rising signal and the falling signal.

【0019】図6は基準信号処理回路の他の実施例の動
作を示す波形図である。本例においては、一対の基準検
出信号Z1及びZ2を加算処理した後3/4の定率で割
引処理を行ない参照信号3(Z1+Z2)/4を得てい
る。この参照信号を用いて基準検出信号Z1及びZ2を
各々比較処理し対応する立下り信号Z1C及び立上り信
号Z2Cを得ている。この場合、後行の基準検出信号Z
2は、第1立上り部ではなく第2立上り部において比較
処理を施されるのでより正確な立上り信号Z2Cを得る
事ができる。即ち、既にある程度立上った状態で比較処
理を行なうので従来例において述べた受光素子の応答特
性の遅延により生じる不具合を除去する事ができる。最
後に、立下り信号Z1C及び立上り信号Z2Cを論理的
に処理する事により矩形パルスから成る基準信号Zを得
る事ができる。
FIG. 6 is a waveform diagram showing the operation of another embodiment of the reference signal processing circuit. In the present example, the reference signal 3 (Z1 + Z2) / 4 is obtained by adding the pair of reference detection signals Z1 and Z2 and then discounting at a constant rate of 3/4. The reference detection signals Z1 and Z2 are respectively compared using this reference signal to obtain corresponding falling signals Z1C and rising signals Z2C. In this case, the subsequent reference detection signal Z
For No. 2, since the comparison processing is performed not in the first rising portion but in the second rising portion, a more accurate rising signal Z2C can be obtained. That is, since the comparison process is performed in a state where it has already risen to some extent, it is possible to eliminate the problem caused by the delay of the response characteristic of the light receiving element described in the conventional example. Finally, by logically processing the falling signal Z1C and the rising signal Z2C, it is possible to obtain the reference signal Z consisting of rectangular pulses.

【0020】図7は図3に示す4個の櫛歯受光領域RA
1,RA2,RB1及びRB2から出力される変位検出
信号を処理して変位信号を得る為の処理回路を示す。図
示する様に、櫛歯受光領域RA1から出力されたフォト
電流は対応する増幅器AMPにより増幅された後検出信
号A1が得られる。同様にして、RA2からは検出信号
A2が得られ、RB1からは検出信号B1が得られ、R
B2からは検出信号B2が得られる。180度位相の異
なる検出信号A1及びA2は対応する比較器CMPによ
り比較処理を施されA相変位信号が得られる。又、互い
に180度位相の異なる変位検出信号B1及びB2も対
応する比較器CMPにより互いに比較処理されB相変位
信号を得る。
FIG. 7 shows the four comb-teeth receiving regions RA shown in FIG.
1, a processing circuit for processing displacement detection signals output from RA2, RB1 and RB2 to obtain displacement signals. As shown in the figure, the photocurrent output from the comb-teeth receiving region RA1 is amplified by the corresponding amplifier AMP to obtain the detection signal A1. Similarly, the detection signal A2 is obtained from RA2, the detection signal B1 is obtained from RB1, and R
A detection signal B2 is obtained from B2. The detection signals A1 and A2 having different phases by 180 degrees are subjected to comparison processing by the corresponding comparators CMP to obtain the A-phase displacement signal. Further, the displacement detection signals B1 and B2 which are 180 degrees out of phase with each other are compared with each other by the corresponding comparators CMP to obtain the B-phase displacement signals.

【0021】図8は図7に示す変位信号処理回路の動作
を説明する為の波形図である。変位検出信号A1は拡大
された明暗二次像50のピークの間欠的受光に応答して
擬似正弦波形を有する。同様に、変位検出信号A2も擬
似正弦波形を有する。但し、その位相はA1に対して1
80度反転している。又、変位検出信号B1及びB2も
擬似正弦波形を有しその位相が互いに180度ずれてい
る。さらに、図3において拡大明暗二次像50が矢印の
方向に移動する場合には、一対の変位検出信号A1,A
2は他の一対の変位検出信号B1,B2に比べて90度
進相となっている。逆に移動する場合には遅相となる。
A相変位信号Aは周期的なパルス列から成りA1及びA
2を互いに比較処理して得られる。又B相変位信号もパ
ルス列から成りB1及びB2を互いに比較処理して得ら
れる。A相変位信号のパルス列はB相変位信号のパルス
列に比べて90度進相である。この位相関係を検知する
事によりロータリエンコーダ板の回転方向を知る事がで
きる。又、パルス列のレートによりエンコーダ板の変位
速度を知る事ができ、出力されたパルスの個数を計数す
る事により変位量を知る事ができる。先に検出された基
準位置に基いて変位量を処理する事によりエンコーダ板
の絶対変位量を計測できる。
FIG. 8 is a waveform diagram for explaining the operation of the displacement signal processing circuit shown in FIG. The displacement detection signal A1 has a pseudo sine waveform in response to the intermittent light reception of the peak of the enlarged bright-dark secondary image 50. Similarly, the displacement detection signal A2 also has a pseudo sine waveform. However, the phase is 1 for A1
It has been flipped 80 degrees. Further, the displacement detection signals B1 and B2 also have a pseudo sine waveform and their phases are shifted from each other by 180 degrees. Further, when the enlarged bright-dark secondary image 50 moves in the direction of the arrow in FIG. 3, a pair of displacement detection signals A1, A
2 is advanced by 90 degrees compared with the other pair of displacement detection signals B1 and B2. On the contrary, when moving, it becomes a lag.
The phase A displacement signal A consists of a periodic pulse train, A1 and A
It is obtained by comparing 2 with each other. The B-phase displacement signal also consists of a pulse train and is obtained by comparing B1 and B2 with each other. The pulse train of the A-phase displacement signal is 90 degrees advanced in phase compared to the pulse train of the B-phase displacement signal. By detecting this phase relationship, the rotation direction of the rotary encoder plate can be known. Further, the displacement speed of the encoder plate can be known from the pulse train rate, and the displacement amount can be known by counting the number of output pulses. By processing the displacement amount based on the previously detected reference position, the absolute displacement amount of the encoder plate can be measured.

【0022】[0022]

【発明の効果】上述した様に、本発明によれば、エンコ
ーダ板の基準位置を検出する為に、変位方向に沿って互
いに分離した一対の基準スリットを設けている。この基
準スリットを透過した光を変位方向に分割された一対の
受光領域で検出し且つ電気的処理を施す事により基準信
号を得ている。この為、基準信号に含まれる矩形パルス
の幅を常に一定とする事ができ基準位置検出精度が従来
に比べて著しく向上する。
As described above, according to the present invention, in order to detect the reference position of the encoder plate, a pair of reference slits which are separated from each other along the displacement direction are provided. The light transmitted through the reference slit is detected by a pair of light receiving regions divided in the displacement direction and subjected to electrical processing to obtain a reference signal. Therefore, the width of the rectangular pulse included in the reference signal can be made constant at all times, and the reference position detection accuracy is significantly improved as compared with the conventional case.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明にかかる光学式基準位置検出装置の基本
的構成を示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a basic configuration of an optical reference position detection device according to the present invention.

【図2】本発明を幾何光学式ロータリエンコーダに適用
した一実施例を示す模式的斜視図である。
FIG. 2 is a schematic perspective view showing an embodiment in which the present invention is applied to a geometrical optical rotary encoder.

【図3】受光部を構成する受光素子アレイの平面形状を
示す模式的平面図である。
FIG. 3 is a schematic plan view showing a planar shape of a light receiving element array that constitutes a light receiving section.

【図4】受光部に接続される基準信号処理回路の例を示
す回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of a reference signal processing circuit connected to a light receiving unit.

【図5】基準信号処理回路の動作を説明する為の波形図
である。
FIG. 5 is a waveform diagram for explaining the operation of the reference signal processing circuit.

【図6】基準信号処理回路の他の実施例の動作を説明す
る為の波形図である。
FIG. 6 is a waveform diagram for explaining the operation of another embodiment of the reference signal processing circuit.

【図7】受光部に接続される変位信号処理回路の構成例
を示す回路図である。
FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration example of a displacement signal processing circuit connected to a light receiving section.

【図8】変位信号処理回路の動作を説明する為の波形図
である。
FIG. 8 is a waveform diagram for explaining the operation of the displacement signal processing circuit.

【図9】基準位置検出の一般的な原理を説明する為の模
式図である。
FIG. 9 is a schematic diagram for explaining a general principle of reference position detection.

【図10】従来の基準位置検出方式の一例を示す模式図
である。
FIG. 10 is a schematic diagram showing an example of a conventional reference position detection method.

【図11】従来の基準位置検出方式の他の例を示す模式
図である。
FIG. 11 is a schematic diagram showing another example of a conventional reference position detection method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光源 2 変位部材 21 第1基準スリット 22 第2基準スリット 23 周期的スリット列 3 受光部 4 処理回路 RZ1 分割受光領域 RZ2 分割受光領域 Z1 先行基準検出信号 Z2 後行基準検出信号 (Z1+Z2)/K 参照信号 Z1C 立下り信号 Z2C 立上り信号 Z 基準信号 A 変位信号 1 Light Source 2 Displacement Member 21 First Reference Slit 22 Second Reference Slit 23 Periodic Slit Array 3 Light-Receiving Section 4 Processing Circuit RZ1 Split Light-Receiving Area RZ2 Split Light-Receiving Area Z1 Preceding Reference Detection Signal Z2 Subsequent Reference Detection Signal (Z1 + Z2) / K Reference signal Z1C Fall signal Z2C Rise signal Z Reference signal A Displacement signal

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源と、該光源を横切る様に定められた
変位方向に沿って互いに分離した一対のスリットが所定
の基準位置に形成された変位部材と、変位方向に分割さ
れた一対の受光領域を有し該一対のスリットが光源を横
切った時に生じる投映光を受光し各々受光量に応じた一
対の検出信号を出力する為の受光部と、該一対の検出信
号に対して加算処理及び割引処理を行なって得られた参
照信号に基いて個々の検出信号を比較処理し立上り信号
及び立下り信号を生成した後論理処理を行なって基準信
号を出力する為の処理回路とからなる光学式基準位置検
出装置。
1. A light source, a displacement member in which a pair of slits separated from each other along a displacement direction defined so as to cross the light source are formed at predetermined reference positions, and a pair of light receiving members divided in the displacement direction. A light receiving section for receiving projection light generated when the pair of slits crosses the light source and outputting a pair of detection signals corresponding to the respective received light amounts; and an addition process for the pair of detection signals. An optical system including a processing circuit for comparing the individual detection signals based on the reference signal obtained by performing the discount processing to generate the rising signal and the falling signal, and then performing the logical processing and outputting the reference signal. Reference position detection device.
【請求項2】 該処理回路は、一定の閾値信号に基いて
該参照信号の閾値処理を行なう事により生成したウィン
ドウ信号を用いて該基準信号のウィンドウ処理を行なう
為の手段を含む請求項1に記載の光学式基準位置検出装
置。
2. The processing circuit includes means for windowing the reference signal using a window signal generated by thresholding the reference signal based on a constant threshold signal. The optical reference position detecting device described in 1.
【請求項3】 該処理回路は1/4の定率で割引処理を
行ない参照信号を生成する手段を含む請求項1に記載の
光学式基準位置検出装置。
3. The optical reference position detecting device according to claim 1, wherein the processing circuit includes means for performing a discount process at a constant rate of 1/4 to generate a reference signal.
【請求項4】 該処理回路は3/4の定率で割引処理を
行ない参照信号を生成する手段を含む請求項1に記載の
光学式基準位置検出装置。
4. The optical reference position detecting device according to claim 1, wherein the processing circuit includes means for performing a discount process at a constant rate of 3/4 to generate a reference signal.
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JPH07286861A (en) * 1994-02-25 1995-10-31 Baumer Electric Ag Device and method for optical conversion
JPH08240443A (en) * 1995-03-03 1996-09-17 Canon Inc Displacement information detecting device and drive control device using it
JPH1090008A (en) * 1996-09-10 1998-04-10 Ricoh Co Ltd Apparatus for detecting origin position of encoder

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07198424A (en) * 1993-12-31 1995-08-01 Ricoh Co Ltd Encoder device
JPH07286861A (en) * 1994-02-25 1995-10-31 Baumer Electric Ag Device and method for optical conversion
JPH08240443A (en) * 1995-03-03 1996-09-17 Canon Inc Displacement information detecting device and drive control device using it
JPH1090008A (en) * 1996-09-10 1998-04-10 Ricoh Co Ltd Apparatus for detecting origin position of encoder

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