JPH05172586A - Absolute encoder - Google Patents

Absolute encoder

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JPH05172586A
JPH05172586A JP3356257A JP35625791A JPH05172586A JP H05172586 A JPH05172586 A JP H05172586A JP 3356257 A JP3356257 A JP 3356257A JP 35625791 A JP35625791 A JP 35625791A JP H05172586 A JPH05172586 A JP H05172586A
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JP
Japan
Prior art keywords
absolute
pattern
incremental
signal
track
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP3356257A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasushi Ono
康 大野
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP3356257A priority Critical patent/JPH05172586A/en
Publication of JPH05172586A publication Critical patent/JPH05172586A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enlarge the gaps between a detection element for the absolute and a detection element for the increment and a mark plate and well protect those detection elements. CONSTITUTION:In between a mark plate 1 and a detection part 4 where an absolute track 2 and incremental track 3 are formed, an index scale 10 forming an index patterns 12, 13 corresponding to the pattern of the incremental track 3 are arranged. The detection part 4 directly reads the pattern of the absolute track 2 and at the same time, reads the pattern of the incremental track 3 via the index patterns 12, 13.

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、例えばリニアエンコー
ダ又はロータリエンコーダとして使用して好適なアブソ
リュートエンコーダに関し、特にアブソリュートパター
ンのトラックが1トラックのアブソリュートエンコーダ
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an absolute encoder suitable for use as, for example, a linear encoder or a rotary encoder, and more particularly to an absolute encoder having one track of an absolute pattern.

【0002】[0002]

【従来の技術】相対変位する2部材間の相対変位を絶対
位置として検出できるアブソリュートエンコーダとして
は、例えば多数の平行なトラックにグレイコードを付し
たエンコーダが知られているが、このような構成では分
解能を高めるか又は測定範囲を広げるためには、トラッ
ク数を大幅に増やす必要がありスケールが大型化する。
これに対して、1個のアブソリュートトラックで絶対位
置を検出できる光学式、磁気式又は静電容量式等のアブ
ソリュートエンコーダが例えば特開平2−168115
号公報で開示されている。
2. Description of the Related Art As an absolute encoder capable of detecting a relative displacement between two members which are relatively displaced as an absolute position, for example, an encoder having a gray code on a large number of parallel tracks is known. In order to increase the resolution or widen the measurement range, it is necessary to significantly increase the number of tracks, and the scale becomes large.
On the other hand, an absolute encoder of an optical type, a magnetic type, a capacitance type, or the like that can detect an absolute position with one absolute track is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2-168115.
It is disclosed in the publication.

【0003】そのアブソリュートトラックが1トラック
のアブソリュートエンコーダは、ピッチλのアブソリュ
ートパターンのトラックとインクリメンタルパターンの
トラックとが相対移動方向に形成された符号板と、それ
ら2個のパターンを同期して読み取るためその符号板に
対してそれら2個のトラックの長手方向に相対移動自在
に配置された検出器とを具備している。そして、この検
出器にはピッチλ/2の2n個(nは3以上の整数)の
アブソリュート用検出素子及びインクリメンタル用検出
素子が形成され、そのピッチλ/2で並んだ2n個のア
ブソリュート用検出素子のうちから選択したn個の検出
素子で絶対位置を検出している。その選択は、その検出
器の表面上に形成されたインデックススケールを兼ねた
インクリメンタル用検出素子の出力によって行われる。
The absolute encoder having one absolute track reads the two patterns in synchronization with the code plate in which the track of the absolute pattern having the pitch λ and the track of the incremental pattern are formed in the relative movement direction. The detector is arranged so as to be movable relative to the code plate in the longitudinal direction of the two tracks. In this detector, 2n (n is an integer of 3 or more) absolute detection elements and incremental detection elements having a pitch λ / 2 are formed, and 2n absolute detection elements arranged at the pitch λ / 2 are arranged. The absolute position is detected by n detection elements selected from the elements. The selection is made by the output of the incremental detection element that also functions as an index scale formed on the surface of the detector.

【0004】図7は特開平2−168115号公報で開
示されているnの値が4の場合の従来のアブソリュート
エンコーダを示し、この図7において、透明基板よりな
る符号板1にはアブソリュートトラック2とインクリメ
ンタルトラック3とが平行に形成されている。アブソリ
ュートトラック2には、最小読み取り単位λでn=4の
場合の全周期配列と呼ばれる例えば次のパターン「00
00101100111101」が形成されている。符
号板1がλだけ相対変位する毎に1パルスが生成される
ものとすると、絶対位置が検出できる全範囲でのパルス
数Pは24 (=16)である。
FIG. 7 shows a conventional absolute encoder disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-168115, in which the value of n is 4, and in FIG. 7, an absolute track 2 is provided on a code plate 1 made of a transparent substrate. And the incremental track 3 are formed in parallel. In the absolute track 2, for example, the following pattern "00" called a full-cycle array when the minimum reading unit λ is n = 4
00101100111101 "is formed. Assuming that one pulse is generated each time the code plate 1 is relatively displaced by λ, the number P of pulses in the entire range in which the absolute position can be detected is 2 4 (= 16).

【0005】そのパターンにおいて、透明部分(白抜き
部)が例えば値が“0”のパターンであり、金属の蒸着
膜等による不透明部分(斜線部)が例えば値が“1”の
パターンである。これに対して、インクリメンタルトラ
ック3は、ピッチλの格子状のパターンであり、1ピッ
チの中では透明部分の幅及び不透明部分の幅が共にλ/
2である。また、アブソリュートトラック2の各最小読
み取り単位の境界部に対して、インクリメンタルトラッ
ク3の各ピッチの境界部はλ/4(位相にして90°)
だけずれている。
In the pattern, the transparent portion (white portion) is, for example, a pattern having a value of “0”, and the opaque portion (hatched portion) formed by a metal deposition film or the like is a pattern having a value of, for example, “1”. On the other hand, the incremental track 3 is a grid pattern having a pitch λ, and the width of the transparent portion and the width of the opaque portion are both λ / within one pitch.
It is 2. Further, the boundary of each pitch of the incremental track 3 is λ / 4 (90 ° in phase) with respect to the boundary of each minimum reading unit of the absolute track 2.
Just shifted.

【0006】4は検出部を示し、この検出部4のアブソ
リュートトラック2に対向する領域にピッチがλ/2の
8個のフォトダイオード5−1〜6−4よりなるフォト
ダイオードアレイが配置され、この検出部4のインクリ
メンタルトラック3に対向する領域には幅λ/2の単一
のフォトダイオード7が配置されている。フォトダイオ
ード7の位置は、フォトダイオードアレイの長手方向に
対してフォトダイオードアレイの中の何れかのフォトダ
イオードの位置と等しい。そのフォトダイオードアレイ
は、λピッチ毎の1組のフォトダイオード5−1,5−
2,5−3及び5−4とλピッチ毎のもう1組のフォト
ダイオード6−1,6−2,6−3及び6−4とにグル
ープ分けされている。そして、例えばフォトダイオード
7の出力信号がハイレベルの場合には前者の組の4個の
フォトダイオードの出力信号により絶対位置が検出さ
れ、フォトダイオード7の出力信号がローレベルの場合
には後者の組の4個のフォトダイオードの出力信号によ
り絶対位置が検出される。
Reference numeral 4 denotes a detector, and a photodiode array consisting of eight photodiodes 5-1 to 6-4 having a pitch of λ / 2 is arranged in a region of the detector 4 facing the absolute track 2. A single photodiode 7 having a width of λ / 2 is arranged in a region of the detector 4 facing the incremental track 3. The position of the photodiode 7 is equal to the position of any photodiode in the photodiode array with respect to the longitudinal direction of the photodiode array. The photodiode array consists of a set of photodiodes 5-1 and 5-for each λ pitch.
2, 5-3 and 5-4 and another set of photodiodes 6-1, 6-2, 6-3 and 6-4 for each λ pitch are grouped. Then, for example, when the output signal of the photodiode 7 is high level, the absolute position is detected by the output signals of the four photodiodes of the former group, and when the output signal of the photodiode 7 is low level, the latter position is detected. The absolute position is detected by the output signals of the four photodiodes in the set.

【0007】図8は、図7のエンコーダが使用されてい
る場合の側面図を示し、この図8において、発光ダイオ
ード等の光源8より射出された照明光ILは、コリメー
タレンズ9により平行光束に変換されて符号板1を裏面
から照明する。この照明光ILの内で、符号板1の表面
の遮光膜1aに形成されたアブソリュートトラック2及
びインクリメンタルトラック3を透過した光束が、それ
ぞれ検出部4のフォトダイオードアレイ及びフォトダイ
オード7に入射する。
FIG. 8 is a side view when the encoder of FIG. 7 is used. In FIG. 8, the illumination light IL emitted from the light source 8 such as a light emitting diode is converted into a parallel light flux by the collimator lens 9. The converted code plate 1 is illuminated from the back side. Within the illumination light IL, the light fluxes that have passed through the absolute track 2 and the incremental track 3 formed on the light-shielding film 1a on the surface of the code plate 1 enter the photodiode array and the photodiode 7 of the detection unit 4, respectively.

【0008】この場合、照明光ILは完全な平行光束で
はないと共に、回折効果による像のボケが存在するた
め、符号板1のアブソリュートトラック2及びインクリ
メンタルトラック3のパターンのシャドウイメージ(以
下、単に「像」という)は符号板1から離れるに従って
不鮮明になる。一般にパターンのピッチが小さくなる程
に、照明光ILによるパターンの像のコントラストは急
速に悪化する。特に回折効果に起因するコントラストの
悪化はパターンのピッチの2乗に比例する。
In this case, since the illumination light IL is not a perfect parallel light beam and there is an image blur due to the diffraction effect, a shadow image of the pattern of the absolute track 2 and the incremental track 3 of the code plate 1 (hereinafter simply referred to as " The image is referred to as "image"), and the image becomes blurred as it gets away from the code plate 1. Generally, as the pattern pitch becomes smaller, the contrast of the image of the pattern due to the illumination light IL deteriorates rapidly. In particular, the deterioration of contrast due to the diffraction effect is proportional to the square of the pitch of the pattern.

【0009】図7の例ではアブソリュートトラック2の
パターンの最小ピッチは2λであり、インクリメンタル
トラック3のパターンの最小ピッチはλである。従っ
て、符号板1の遮光膜1aから所定間隔Dの所でアブソ
リュートトラック2の最も線幅の狭いパターンの像のコ
ントラストが1/2程度になったとすると、符号板1の
遮光膜1aから間隔D/2の所でインクリメンタルトラ
ック3のパターンの像のコントラストが早くも1/2程
度以下になってしまう。
In the example of FIG. 7, the minimum pitch of the pattern of the absolute track 2 is 2λ, and the minimum pitch of the pattern of the incremental track 3 is λ. Therefore, if the contrast of the image of the pattern having the narrowest line width of the absolute track 2 becomes about 1/2 at a predetermined distance D from the light shielding film 1a of the code plate 1, the distance D from the light shielding film 1a of the code plate 1 becomes. At / 2, the contrast of the image of the pattern on the incremental track 3 is reduced to about 1/2 or less as early as possible.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
エンコーダにおいては、アブソリュート用検出素子とし
てのフォトダイオードアレイと、インデックススケール
兼用のインクリメンタル用検出素子としてのフォトダイ
オード7とが同一平面上に形成されている。従って図8
に示すように、符号板1の遮光膜1aの形成面と検出部
4のフォトダイオードアレイ及びフォトダイオード7の
表面とのギャップ(間隔)Gは、インクリメンタルトラ
ック3のパターンの像のコントラストがあまり劣化しな
い範囲に設定される。そのギャップGは、アブソリュー
トトラック2のパターンの像のコントラストがあまり劣
化しない条件で定めた場合のギャップの1/2程度以下
であり、かなり狭いという不都合がある。
However, in the conventional encoder, the photodiode array as the absolute detecting element and the photodiode 7 as the incremental detecting element also serving as the index scale are formed on the same plane. There is. Therefore, FIG.
As shown in, the gap G between the surface of the code plate 1 on which the light-shielding film 1a is formed and the surface of the photodiode array and the photodiode 7 of the detection unit 4 is such that the contrast of the image of the pattern of the incremental track 3 deteriorates too much. It is set to a range that does not. The gap G is about 1/2 or less of the gap defined under the condition that the contrast of the image of the pattern of the absolute track 2 is not significantly deteriorated, which is a disadvantage that it is considerably narrow.

【0011】そのため、検出部4のフォトダイオードア
レイ及びフォトダイオード7の表面に保護用の透明基板
等を付加するのが困難であり、それらフォトダイオード
アレイ等が使用環境により劣化し易くなる。また、それ
らフォトダイオードアレイ又はフォトダイオード7が組
み立て工程又は調整工程等において符号板1に接触して
故障する虞もある。更に、従来のエンコーダにおいて
は、アブソリュートトラック2から得た信号であるアブ
ソリュート信号とインクリメンタル信号との位相は、符
号板1のパターン配置及び検出部4のフォトダイオード
の配置により機械的に決定されてしまい調整の余地がほ
とんど無い。従って、例えば製造ロットによって検出部
4のフォトダイオードの配置が少しずれているような場
合でも調整が困難であり、製品の歩留りが悪くなる虞が
あった。
Therefore, it is difficult to add a protective transparent substrate or the like to the surfaces of the photodiode array and the photodiode 7 of the detecting section 4, and the photodiode array and the like are easily deteriorated depending on the use environment. Further, there is a possibility that the photodiode array or the photodiode 7 may come into contact with the code plate 1 and break down in the assembly process, the adjustment process, or the like. Furthermore, in the conventional encoder, the phases of the absolute signal, which is the signal obtained from the absolute track 2, and the incremental signal are mechanically determined by the pattern arrangement of the code plate 1 and the photodiode arrangement of the detection unit 4. There is almost no room for adjustment. Therefore, even if the arrangement of the photodiodes of the detection unit 4 is slightly deviated due to the manufacturing lot, the adjustment is difficult, and the product yield may be deteriorated.

【0012】本発明は斯かる点に鑑み、インクリメンタ
ル信号のSN比を悪化させることなくアブソリュート用
検出素子及びインクリメンタル用検出素子と符号板との
ギャップを大きくできると共に、それら検出素子が良好
に保護された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。本発明は、更にアブソリュートトラック
から得たアブソリュート信号とインクリメタル信号との
位相関係の調整が容易にできるようにすることを目的と
する。
In view of the above, the present invention makes it possible to increase the absolute detection element and the gap between the incremental detection element and the code plate without deteriorating the SN ratio of the incremental signal, and these detection elements are well protected. It is an object of the present invention to provide an absolute encoder. It is another object of the present invention to facilitate adjustment of the phase relationship between the absolute signal obtained from the absolute track and the incremental metal signal.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明による第1のアブ
ソリュートエンコーダは、例えば図1に示す如く、アブ
ソリュートパターンのトラック(2)とインクリメンタ
ルパターンのトラック(3)とが相対移動方向に形成さ
れた符号板(1)と、それら2個のパターンを同期して
読み取るためその符号板(1)に対してそれら2個のト
ラック(2,3)の長手方向(X方向)に相対移動自在
な検出器(4)とを備え、そのアブソリュートパターン
を読み取って得た検出データを、そのインクリメンタル
パターンの信号によって信号処理することにより、その
符号板(1)に対するその検出器(4)の絶対位置に対
応した出力信号を生成するアブソリュートエンコーダに
おいて、その符号板(1)とその検出器(4)との間に
そのインクリメンタルパターンに対応する参照パターン
(12,13)が形成されたインデックススケール(1
0)を配置し、その検出器(4)はそのアブソリュート
パターンを直接に読み取ると共に、そのインクリメンタ
ルパターンをその参照パターン(12,13)を介して
読み取るものである。
In a first absolute encoder according to the present invention, as shown in FIG. 1, for example, an absolute pattern track (2) and an incremental pattern track (3) are formed in a relative movement direction. Since the code plate (1) and the two patterns are read synchronously, detection is possible relative to the code plate (1) in the longitudinal direction (X direction) of the two tracks (2, 3). (4), and the detection data obtained by reading the absolute pattern is processed by the signal of the incremental pattern to correspond to the absolute position of the detector (4) with respect to the code plate (1). In an absolute encoder that generates a generated output signal, the incremental encoder is provided between the code plate (1) and the detector (4). Index scale reference pattern (12, 13) are formed corresponding to Le pattern (1
0) is arranged, and the detector (4) directly reads the absolute pattern and the incremental pattern through the reference patterns (12, 13).

【0014】また、本発明による第2のアブソリュート
エンコーダは、例えば図1に示すように、絶対位置検出
範囲がλピッチでPパルス(2n-1 <P≦2n 、nは3
以上の整数)のアブソリュートパターンのトラック
(2)とインクリメンタルパターンのトラック(3)と
が相対移動方向に形成された符号板(1)と、それら2
個のパターンを同期して読み取るためその符号板(1)
に対してそれら2個のトラックの長手方向(X方向)に
相対移動自在に配置され、ピッチλ/2で2n個以上の
アブソリュート用検出素子(5−1〜6−4)及びイン
クリメンタル用検出素子(14,15)が形成された検
出器(4)とを備え、そのアブソリュートパターンを読
み取って得た検出データを、そのインクリメンタルパタ
ーンの信号によって信号処理することにより、その符号
板(1)に対するその検出器(4)の絶対位置に対応し
た出力信号を生成するアブソリュートエンコーダにおい
て、その符号板(1)とその検出器(4)との間に配置
され、そのインクリメンタルパターンに対応する参照パ
ターン(12,13)が形成されたインデックススケー
ル(10)と、そのインクリメンタル用検出素子(1
4,15)がその参照パターン(12,13)を介して
そのインクリメンタルパターンより読み取った信号を処
理して得られた複数個のインクリメンタル信号(例えば
図4の信号SA,SB,SA*,SB*)の内から或る
特定のインクリメンタル信号を選択する選択手段(例え
ば図6のロータリスイッチ34)とを設け、この選択さ
れた特定のインクリメンタル信号により、それら2n個
以上のアブソリュート用検出素子の内からλピッチ毎の
n個以上の検出素子の出力信号を選択して絶対位置検出
に用いるようにしたものである。
In the second absolute encoder according to the present invention, as shown in FIG. 1, for example, P pulses (2 n-1 <P ≦ 2 n , n is 3) with an absolute position detection range of λ pitch.
A code plate (1) in which a track (2) of an absolute pattern and a track (3) of an incremental pattern of (the above integers) are formed in the relative movement direction, and
Code plate for synchronously reading individual patterns (1)
2n or more absolute detection elements (5-1 to 6-4) and incremental detection elements which are arranged so as to be relatively movable in the longitudinal direction (X direction) of these two tracks with a pitch λ / 2. (14, 15) is formed on the code plate (1) by processing the detection data obtained by reading the absolute pattern by the signal of the incremental pattern. In an absolute encoder for generating an output signal corresponding to the absolute position of a detector (4), a reference pattern (12) arranged between the code plate (1) and the detector (4) and corresponding to the incremental pattern (12). , 13) on which the index scale (10) is formed, and the incremental detection element (1).
4, 15) processes a signal read from the incremental pattern via the reference pattern (12, 13) to obtain a plurality of incremental signals (for example, signals SA, SB, SA *, SB * in FIG. 4). ) And a selecting means (for example, the rotary switch 34 of FIG. 6) for selecting a certain specific incremental signal from among the 2) or more absolute detection elements among the 2n or more absolute detecting elements. The output signals of n or more detection elements for each λ pitch are selected and used for absolute position detection.

【0015】[0015]

【作用】既に説明したように、一般に符号板から離れる
に従って、アブソリュートパターンの像に比べてインク
リメタルパターンの像の方が早くコントラストが悪化す
る。従って、インクリメンタルパターンと検出器との実
質的なギャップは、アブソリュートパターンと検出器と
の実質的なギャップに対して小さく設定することが望ま
しい。そこで、本発明の第1のアブソリュートエンコー
ダにおいては、検出器(4)と符号板(1)との間に、
インクリメンタルパターンに対応する参照パターン(1
2,13)が形成されたインデックススケール(10)
を配置している。
As described above, in general, as the distance from the code plate increases, the contrast of the incremental metal pattern image becomes faster than that of the absolute pattern image. Therefore, it is desirable to set the substantial gap between the incremental pattern and the detector smaller than the substantial gap between the absolute pattern and the detector. Therefore, in the first absolute encoder of the present invention, between the detector (4) and the code plate (1),
Reference pattern (1 corresponding to the incremental pattern
Index scale (10) formed with 2, 13)
Are arranged.

【0016】そして、符号板(1)のアブソリュートパ
ターンの像(シャドウイメージ)はそのインデックスス
ケール(10)をそのまま透過して検出器(4)に到達
し、符号板(1)のインクリメンタルパターンの像はイ
ンデックススケール(10)の参照パターン(12,1
3)を経て検出器(4)に到達する。従って、インクリ
メンタルパターンと検出器(4)との実質的なギャップ
は、そのインデックススケール(10)の参照パターン
(12,13)と符号板(1)のインクリメンタルパタ
ーンとのギャップに等しくなり、アブソリュートパター
ンと検出器(4)との実質的なギャップよりも小さくな
る。従って、インクリメンタルパターンの像のコントラ
ストは劣化せずインクリメンタル信号のSN比が良好に
維持されると共に、そのインデックススケール(10)
によりその検出器(4)の表面が保護される。
The image of the absolute pattern (shadow image) of the code plate (1) passes through the index scale (10) as it is and reaches the detector (4), where the image of the incremental pattern of the code plate (1). Is the reference pattern (12, 1) of the index scale (10).
The detector (4) is reached via 3). Therefore, the substantial gap between the incremental pattern and the detector (4) is equal to the gap between the reference pattern (12, 13) of the index scale (10) and the incremental pattern of the code plate (1), and the absolute pattern Is smaller than the substantial gap between the detector and the detector (4). Therefore, the contrast of the image of the incremental pattern is not deteriorated and the SN ratio of the incremental signal is maintained well, and the index scale (10)
Protects the surface of the detector (4).

【0017】また、本発明の第2のアブソリュートエン
コーダにおいては、アブソリュート用検出素子(5−1
〜6−4)及びインクリメンタル用検出素子(14,1
5)が形成された検出器(4)と符号板(1)との間
に、インクリメンタル信号用の参照パターン(12,1
3)が形成されたインデックススケール(10)があ
る。そのインクリメンタル用検出素子(14,15)自
体は、従来例と異なりインクリメンタル信号用の参照ス
ケールを兼用してはいない。
In the second absolute encoder of the present invention, the absolute detection element (5-1
To 6-4) and the incremental detection element (14, 1)
5) is formed between the detector (4) and the code plate (1), the reference pattern (12, 1) for the incremental signal.
There is an index scale (10) formed with 3). Unlike the conventional example, the incremental detection element (14, 15) itself does not also serve as a reference scale for incremental signals.

【0018】このとき、インクリメンタル信号用の参照
スケール(12,13)とアブソリュート用検出素子
(5−1〜6−4)とのトラックの長手方向(X方向)
における相対位置は不定であり、インクリメンタル用検
出素子(14,15)から得られる信号をそのまま用い
てアブソリュート用検出素子(5−1〜6−4)から得
られる信号の選択を行うことはできない。そこで本発明
では、そのインクリメンタル用検出素子(14,15)
から得られた信号を処理して複数個の互いに位相の異な
るインクリメンタル信号を得て、この中から例えばアブ
ソリュート用検出素子(5−1〜6−4)から得られた
信号の変化点との位相差がλ/4(90°)に最も近い
インクリメンタル信号を選択する。この選択された信号
によりアブソリュート用検出素子(5−1〜6−4)の
中からλピッチ毎にn個以上の検出素子を順次選択し、
この選択した検出素子の出力信号を処理することによ
り、絶対位置検出を行うことができる。
At this time, the reference scale (12, 13) for the incremental signal and the absolute detection elements (5-1 to 6-4) in the longitudinal direction of the track (X direction).
The relative position in is not fixed, and the signals obtained from the absolute detection elements (5-1 to 6-4) cannot be selected using the signals obtained from the incremental detection elements (14, 15) as they are. Therefore, in the present invention, the incremental detection element (14, 15) is used.
From the absolute detection elements (5-1 to 6-4) to obtain a plurality of incremental signals having different phases from each other. The incremental signal whose phase difference is closest to λ / 4 (90 °) is selected. From the absolute detection elements (5-1 to 6-4), n or more detection elements are sequentially selected for each λ pitch by the selected signal,
The absolute position can be detected by processing the output signal of the selected detection element.

【0019】アブソリュートパターンのトラック(2)
の最小読み取り単位はλで、アブソリュート用検出素子
(5−1〜6−4)のピッチはλ/2であるため、λピ
ッチ毎の一方の組の検出素子(例えば5−1〜5−4)
の出力信号はピッチλで変化するのに対して、λピッチ
毎の他方の組の検出素子(例えば6−1〜6−4)の出
力信号は逆位相でピッチλで変動する。従って、ピッチ
λ/2でそれら一方の組の検出素子の出力信号と他方の
組の出力信号とを切り替えることにより、分解能λで常
に正確な絶対位置を検出することができる。これに対し
て切り替えを行わないと、それら検出素子(5−1〜6
−4)の出力信号が変化する領域で絶対位置の検出がで
きなくなる。
Absolute pattern track (2)
Since the minimum reading unit of λ is λ, and the pitch of the absolute detection elements (5-1 to 6-4) is λ / 2, one set of detection elements for each λ pitch (for example, 5-1 to 5-4). )
, The output signal of the other set of detection elements (for example, 6-1 to 6-4) for each λ pitch varies in the opposite phase with the pitch λ. Therefore, by switching the output signals of the one set of detection elements and the output signal of the other set at the pitch λ / 2, it is possible to always detect an accurate absolute position with the resolution λ. On the other hand, if the switching is not performed, the detection elements (5-1 to 6)
-4) The absolute position cannot be detected in the area where the output signal changes.

【0020】このように、本発明では複数相のインクリ
メンタル信号の中からアブソリュート用検出素子(5−
1〜6−4)の出力信号の変化点に対する位相差が所定
の範囲にある信号を選択するようにしている。従って、
組み立て調整時等にインデックススケール(10)の参
照パターン(12,13)とアブソリュート用検出素子
(5−1〜6−4)との位相関係がばらついても、その
ばらつきに応じて選択の仕方を変えることにより正確な
絶対位置の検出を行うことができる。更に、検出器
(4)におけるアブソリュート用検出素子(5−1〜6
−4)とインクリメンタルト用検出素子(14,15)
との位置関係がばらついても絶対位置の検出に対する影
響はなく、検出器(4)の製造が容易になる。
As described above, in the present invention, the absolute detecting element (5-
Signals having a phase difference of 1 to 6-4) with respect to the change point of the output signal within a predetermined range are selected. Therefore,
Even if the phase relationship between the reference patterns (12, 13) of the index scale (10) and the absolute detection elements (5-1 to 6-4) is varied at the time of assembly adjustment, etc., the selection method should be selected according to the variation. By changing it, the accurate absolute position can be detected. Further, an absolute detection element (5-1 to 6) in the detector (4)
-4) and the incremental detection element (14, 15)
Even if the positional relationship between and does not affect the detection of the absolute position, the detector (4) can be easily manufactured.

【0021】本発明では複数相のインクリメンタル信号
を生成しているが、インクリメンタルト用検出素子(1
4,15)からは、最低で90゜位相差の2相のインク
リメンタル信号(周期はλである)が検出できればよ
い。これら2相の信号をA相信号SA及びB相信号SB
とすると、信号SA及びSBをそれぞれ反転することに
より、反転A相信号SA*及び反転B相信号SB*が得
られる。これら4相の信号SA,SB,SA*及びSB
*の位相は90゜間隔であり、任意の周期λの信号とそ
れら4相の信号との最大の位相差は±45゜以内であ
る。
In the present invention, a plurality of phases of incremental signals are generated, but the incremental detection element (1
4 and 15), it is only necessary to be able to detect a two-phase incremental signal (having a period of λ) with a phase difference of 90 ° at the minimum. These two-phase signals are converted into A-phase signal SA and B-phase signal SB.
Then, by inverting the signals SA and SB, the inverted A-phase signal SA * and the inverted B-phase signal SB * are obtained. These four-phase signals SA, SB, SA * and SB
The phases of * are at 90 ° intervals, and the maximum phase difference between the signal of arbitrary period λ and the signals of these four phases is within ± 45 °.

【0022】従って、2n個以上のアブソリュート用検
出素子(5−1〜6−4)のうちλピッチのn個以上を
選択するタイミング信号としては、上記の4相の信号S
A,SB,SA*及びSB*のうちのアブソリュート用
検出素子の出力信号の変化点からの差が±λ/8(=±
45°)以内である信号を選択すればよい。これにより
アブソリュート信号とのずれは許容範囲に入る。その選
択手段は例えば図6に示すロータリスイッチ(34)で
あり、その選択手段による選択は例えば信号調整時に容
易に行うことができる。
Therefore, as the timing signal for selecting n or more of λ pitches from the 2n or more absolute detection elements (5-1 to 6-4), the above-mentioned four-phase signal S is selected.
Of the A, SB, SA * and SB *, the difference from the change point of the output signal of the absolute detection element is ± λ / 8 (= ±
It is sufficient to select a signal within 45 °). As a result, the deviation from the absolute signal falls within the allowable range. The selection means is, for example, the rotary switch (34) shown in FIG. 6, and the selection by the selection means can be easily performed at the time of signal adjustment, for example.

【0023】更に、インデックススケール(10)と検
出器(4)とのギャップが例えばワイヤボンディングの
盛り上がり分だけあれば、信号引き出し部を検出器
(4)の外に出す必要がなく検出器(4)を小型にでき
る。
Furthermore, if the gap between the index scale (10) and the detector (4) is, for example, the height of wire bonding, it is not necessary to extend the signal lead-out portion to the outside of the detector (4) and the detector (4) ) Can be made small.

【0024】[0024]

【実施例】以下、本発明によるアブソリュートエンコー
ダの一実施例につき図1〜図6を参照して説明する。本
例は図7及び図8に示す従来例を改良したものであり、
図1〜図3において図7及び図8に対応する部分には同
一符号を付してその詳細説明を省略する。図1は本例の
アブソリュートエンコーダを分解した状態を示し、この
図1において、透明基板よりなるスケールとしての符号
板1の長手方向(X方向)には、最小読み取り単位λで
検出範囲がλ・24 のアブソリュートパターンよりなる
アブソリュートトラック2及びピッチλの格子状のイン
クリメンタルパターンよりなるインクリメンタルトラッ
ク3が平行に形成されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an absolute encoder according to the present invention will be described below with reference to FIGS. This example is an improvement of the conventional example shown in FIGS. 7 and 8.
1 to 3, parts corresponding to those in FIGS. 7 and 8 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. FIG. 1 shows a state in which the absolute encoder of this example is disassembled. In FIG. 1, in the longitudinal direction (X direction) of the code plate 1 as a scale made of a transparent substrate, the detection range is λ · in the minimum reading unit λ. An absolute track 2 composed of 2 4 absolute patterns and an incremental track 3 composed of a grid-like incremental pattern having a pitch λ are formed in parallel.

【0025】それらアブソリュートパターン及びインク
リメンタルパターンは、例えばクロム蒸着膜等より形成
され、斜線部が遮光部、それ以外の部分が光透過部であ
る。また、アブソリュートトラック2とインクリメンタ
ルトラック3との間のX方向の位置関係は任意であり、
従来例よりも符号板1の製造が容易になっている。
The absolute pattern and the incremental pattern are formed of, for example, a chromium vapor-deposited film, and the shaded portion is the light shielding portion, and the other portions are the light transmitting portions. Further, the positional relationship in the X direction between the absolute track 2 and the incremental track 3 is arbitrary,
The code plate 1 is easier to manufacture than the conventional example.

【0026】4は検出部であり、本例においても、検出
部4にはピッチλ/2で8個のフォトダイオード5−1
〜6−4を配列してなるフォトダイオードアレイを形成
する。フォトダイオードアレイは、λピッチ毎の一方の
組のフォトダイオード5−1〜5−4とλピッチ毎の他
方の組のフォトダイオード6−1〜6−4との2群にグ
ループ分けされている。更に、検出部4にはそのフォト
ダイオードアレイと平行に2個のフォトダイオード14
及び15を形成する。これらフォトダイオード14及び
15の表面にはパターンはない。なお、図1において
は、便宜上フォトダイオードアレイ等は紙面に対し手前
側に配置されているように示しているが、実際には紙面
に対して向こう側に配置されている。
Reference numeral 4 denotes a detection unit. Also in this example, the detection unit 4 has eight photodiodes 5-1 with a pitch of λ / 2.
A photodiode array formed by arranging 6 to 4 is formed. The photodiode array is divided into two groups, one set of photodiodes 5-1 to 5-4 for each λ pitch and the other set of photodiodes 6-1 to 6-4 for each λ pitch. .. Further, the detector 4 has two photodiodes 14 in parallel with the photodiode array.
And 15 are formed. There is no pattern on the surface of these photodiodes 14 and 15. Note that, in FIG. 1, the photodiode array and the like are illustrated as being arranged on the front side with respect to the paper surface for convenience, but are actually arranged on the opposite side with respect to the paper surface.

【0027】10はインデックススケールを示し、この
インデックススケール10のアブソリュートトラック2
に対応する位置に光透過性の抜き窓11を形成する。ま
た、インデックススケール10のインクリメンタルトラ
ック3に対応する位置に、それぞれピッチλの格子状パ
ターンよりなる2組のインデックスパターン12及び1
3を形成する。インデックスパターン12及び13も例
えばクロム蒸着により形成し、斜線部が遮光部、それ以
外の部分が光透過部である。この場合、インデックスパ
ターン12とインデックスパターン13との位相差を
(m+1/4)λに設定する(図1では5λ/4)。従
って、インデックスパターン12及び13を介して得ら
れる信号の位相差は90°であるため、以下ではパター
ン13をA相用インデックスパターン、パターン12を
B相用インデックスパターンと呼ぶ。
Reference numeral 10 indicates an index scale, and the absolute track 2 of this index scale 10
A light-transmissive window 11 is formed at a position corresponding to. In addition, two sets of index patterns 12 and 1 each made of a grid pattern having a pitch λ are provided at positions corresponding to the incremental tracks 3 of the index scale 10.
3 is formed. The index patterns 12 and 13 are also formed by, for example, chromium vapor deposition, the shaded portion is a light shielding portion, and the other portions are light transmitting portions. In this case, the phase difference between the index pattern 12 and the index pattern 13 is set to (m + 1/4) λ (5λ / 4 in FIG. 1). Therefore, since the phase difference between the signals obtained through the index patterns 12 and 13 is 90 °, the pattern 13 will be referred to as the A-phase index pattern and the pattern 12 will be referred to as the B-phase index pattern below.

【0028】図2は図1の各部品を組み立てた状態を示
し、この図2において、符号板1に対してX方向に相対
移動自在に基台17を配置し、この基台17上に検出部
4を固定する。また、基台17上でその検出部4の両側
面にスペーサ17及び18を固定し、これらスペーサ1
7及び18の上にインデックススケール10を固定し、
このインデックススケール10を符号板1のスケール形
成面に対向させる。
FIG. 2 shows a state in which the parts shown in FIG. 1 are assembled. In FIG. 2, a base 17 is arranged so as to be relatively movable in the X direction with respect to the code plate 1, and detection is performed on the base 17. Fix the part 4. In addition, spacers 17 and 18 are fixed on both sides of the detection unit 4 on the base 17, and the spacers 1
Fix the index scale 10 on 7 and 18,
The index scale 10 is opposed to the scale forming surface of the code plate 1.

【0029】この際に、図1に示す符号板1上のアブソ
リュートトラック2に対してインデックススケール10
の抜き窓11及び検出器4のフォトダイオード5−1〜
6−4よりなるフォトダイオードアレイが重なるように
して、インクリメンタルトラック3に対してインデック
ススケール10のインデックスパターン12,13及び
検出器4のフォトダイオード14,15が重なるように
する。更に、インデックスパターン12及び13に対し
てそれぞれフォトダイオード14及び15が重なるよう
にする。
At this time, the index scale 10 is attached to the absolute track 2 on the code plate 1 shown in FIG.
Window 11 and photodiode 5-1 of the detector 4
The photodiode arrays of 6-4 are made to overlap so that the index patterns 12, 13 of the index scale 10 and the photodiodes 14, 15 of the detector 4 overlap the incremental track 3. Further, the photodiodes 14 and 15 are made to overlap the index patterns 12 and 13, respectively.

【0030】図3は図2の側面図であり、この図3に示
すように、符号板1の遮光膜1aとインデックススケー
ル10の遮光膜10aとがギャップG1で対向してい
る。また、インデックススケール10の屈折率をα、厚
さをtとして、インデックススケール10の裏面とフォ
トダイオード5−1〜6−4よりなるフォトダイオード
アレイの表面とのギャップをG3とする。この場合、符
号板1を平行な照明光ILで照明すると、符号板1のア
ブソリュートトラック2の像(シャドウイメージ)はイ
ンデックススケール10を透過して検出器4のフォトダ
イオードアレイの表面にそのまま投射される。一方、符
号板1のインクリメンタルトラック3の像はインデック
ススケール10のインデックスパターン12及び13の
上に投射され、フォトダイオード14及び15ではそれ
ぞれトラック3とスケール12及び13との重なりの程
度に応じた光量が検出される。
FIG. 3 is a side view of FIG. 2. As shown in FIG. 3, the light shielding film 1a of the code plate 1 and the light shielding film 10a of the index scale 10 face each other with a gap G1. Further, the refractive index of the index scale 10 is α, the thickness is t, and the gap between the back surface of the index scale 10 and the front surface of the photodiode array including the photodiodes 5-1 to 6-4 is G3. In this case, when the code plate 1 is illuminated with the parallel illumination light IL, the image (shadow image) of the absolute track 2 of the code plate 1 passes through the index scale 10 and is projected on the surface of the photodiode array of the detector 4 as it is. It On the other hand, the image of the incremental track 3 of the code plate 1 is projected onto the index patterns 12 and 13 of the index scale 10, and the photodiodes 14 and 15 have the light amounts corresponding to the degree of overlap between the track 3 and the scales 12 and 13, respectively. Is detected.

【0031】従って、本例では、インクリメンタルトパ
ターンに関する実質的なギャップGinc 及びアブソリュ
ートパターンに関する実質的なギャップGabs はそれぞ
れ次式で表され、ギャップGinc <ギャップGabs が成
立している。
Therefore, in this example, the substantial gap G inc regarding the incremental pattern and the substantial gap G abs regarding the absolute pattern are respectively expressed by the following equations, and the gap G inc <gap G abs is established.

【数1】Ginc =G1 Gabs =G1+(t/α)+G2## EQU1 ## G inc = G1 G abs = G1 + (t / α) + G2

【0032】本例ではアブソリュートパターンの最小ピ
ッチは2λであり、インクリメンタルトパターンのピッ
チはλであるため、インクリメンタルトラック3の像の
コントラストはアブソリュートトラック2の像のコント
ラストに比べて、符号板1から離れるに従って急速に悪
化する。従って、インクリメンタルパターンに関する実
質的なギャップGinc を小さくできる本例の構成によれ
ば、インクリメンタルト信号のSN比が良好であると共
に、検出器4上のフォトダイオードがインデックススケ
ール10により保護される利点がある。
In this example, since the minimum pitch of the absolute pattern is 2λ and the pitch of the incremental pattern is λ, the contrast of the image of the incremental track 3 is larger than that of the image of the absolute track 2 from the code plate 1. It gets worse rapidly with distance. Therefore, according to the configuration of this example capable of reducing the substantial gap G inc related to the incremental pattern, the S / N ratio of the incremental signal is good, and the photodiode on the detector 4 is protected by the index scale 10. There is.

【0033】また、図3において、フォトダイオード1
4等の厚さを無視すると、インデックススケール10と
検出部4とのギャップG2をワイヤーボンディングの盛
り上がり分だけ確保することにより、検出部4の信号引
き出し部をそのギャップG2の中に収めることができ
る。これにより検出部4を小型化できる利点がある。ま
た、アブソリュートパターンに関する実質的なギャップ
abs も小さい方が望ましいが、そのためには(数1)
より、そのインデックススケール10の屈折率αをでき
るだけ大きくすればよい(厚さtは例えば約1mmに設
定されている)。
Further, in FIG. 3, the photodiode 1
Ignoring the thicknesses such as 4 and the like, by ensuring the gap G2 between the index scale 10 and the detection unit 4 by the height of the wire bonding, the signal extraction unit of the detection unit 4 can be accommodated in the gap G2. .. This has an advantage that the detection unit 4 can be downsized. Further, it is desirable that the substantial gap G abs regarding the absolute pattern is also small, but for that purpose (Equation 1)
Therefore, the refractive index α of the index scale 10 may be set as large as possible (the thickness t is set to about 1 mm, for example).

【0034】図1に戻り、本例の計測中には、検出器4
のフォトダイオード5−1〜6−4よりなるフォトダイ
オードアレイからはアブソリュートトラック2のパター
ンに対応するアブソリュート信号が得られる。一例とし
て、フォトダイオード6−4及び5−4から出力される
アブソリュート信号をそれぞれ図4(a)及び(b)に
示す。また、検出器4のフォトダイオード15からはイ
ンクリメンタルトラック3とA相用インデックスパター
ン13との重なりの程度に対応するA相信号SA(図4
(c))が出力され、フォトダイオード14からはイン
クリメンタルトラック3とB相用インデックスパターン
12との重なりの程度に対応するB相信号SB(図4
(d))が出力される。A相信号SAとB相信号SBと
の位相差は90°である。
Returning to FIG. 1, during the measurement of this example, the detector 4
An absolute signal corresponding to the pattern of the absolute track 2 is obtained from the photodiode array including the photodiodes 5-1 to 6-4. As an example, absolute signals output from the photodiodes 6-4 and 5-4 are shown in FIGS. 4A and 4B, respectively. Further, from the photodiode 15 of the detector 4, the A-phase signal SA corresponding to the degree of overlap between the incremental track 3 and the A-phase index pattern 13 (see FIG. 4).
(C)) is output, and the B-phase signal SB (FIG. 4) corresponding to the degree of overlap between the incremental track 3 and the B-phase index pattern 12 is output from the photodiode 14.
(D)) is output. The phase difference between the A-phase signal SA and the B-phase signal SB is 90 °.

【0035】また、組み立て製造時に決定されるインデ
ックススケール10と検出器4とのX方向の相対的な位
置関係にはばらつきがあり、結果としてインデックスパ
ターン12及び13と検出器4上のフォトダイオード5
−1〜6−4よりなるフォトダイオードアレイとのX方
向の位置関係は不定である。ただし、理想的には例えば
フォトダイオード14から出力されるA相信号SAの立
ち上がり点と例えば1組のフォトダイオード6−1〜6
−4より得られるアブソリュート信号の変化点とが一致
するように、インデックススケール10の固定位置を調
整することが望ましい。しかしながら、このような調整
は実際には困難であり、更に本例では後述のように調整
機構が設けられているので、このような調整を行う必要
もない。
Further, there is variation in the relative positional relationship in the X direction between the index scale 10 and the detector 4, which is determined during assembly and manufacturing, and as a result, the index patterns 12 and 13 and the photodiode 5 on the detector 4 are different.
The positional relationship in the X direction with the photodiode array composed of -1 to 6-4 is indefinite. However, ideally, for example, the rising point of the A-phase signal SA output from the photodiode 14 and, for example, one set of photodiodes 6-1 to 6
It is desirable to adjust the fixed position of the index scale 10 so that the changing point of the absolute signal obtained from -4 matches. However, such adjustment is actually difficult, and further, in the present example, since the adjusting mechanism is provided as described later, it is not necessary to perform such adjustment.

【0036】以下ではその調整機構について説明する。
先ず、本例では、後述の反転回路によりA相信号SAの
反転信号SA*(図4(e))及びB相信号SBの反転
信号SB*(図4(f))を生成する。そして、これら
4相の信号SA,SB,SA*及びSB*の内で1相を
ロータリスイッチなどの選択手投によって選択する。図
4の例では、反転B相信号SB*が最も好適である。即
ち、図4より明かなように、反転B相信号SB*がハイ
レベル“1”のときには、フォトダイオード5−1〜5
−4の出力信号が安定であり、反転B相信号SB*がロ
ーレベル“0”のときには、フォトダイオード6−1〜
6−4の出力信号が安定である。従って、反転B相信号
SB*がハイレベルのときにはフォトダイオード5−1
〜5−4の出力信号を選択してデコードし、反転B相信
号SB*がローレベルのときにはフォトダイオード6−
1〜6−4の出力信号を選択してデコードすることによ
り、常に正確な絶対位置が検出される。
The adjusting mechanism will be described below.
First, in this example, an inversion signal SA * (FIG. 4 (e)) of the A-phase signal SA and an inversion signal SB * (FIG. 4 (f)) of the B-phase signal SB are generated by an inversion circuit described later. Then, one of the four-phase signals SA, SB, SA * and SB * is selected by a selective throw such as a rotary switch. In the example of FIG. 4, the inverted B-phase signal SB * is most suitable. That is, as apparent from FIG. 4, when the inverted B-phase signal SB * is at the high level "1", the photodiodes 5-1 to 5-5 are provided.
-4 is stable and the inverted B-phase signal SB * is at low level "0", the photodiodes 6-1 to 6-1
The output signal of 6-4 is stable. Therefore, when the inverted B-phase signal SB * is at high level, the photodiode 5-1
5-4 output signals are selected and decoded, and when the inverted B-phase signal SB * is at low level, the photodiode 6-
By selecting and decoding the output signals 1 to 6-4, the accurate absolute position is always detected.

【0037】次に、図5を参照して理想的なインクリメ
ンタル信号の条件について考察する。図5(a)は例え
ばλピッチ毎の一方の組のフォトダイオード6−1〜6
−4の出力信号をデコードして得られた絶対位置x,x
+1,x+2,‥‥を示し、図5(b)はλピッチ毎の
他方の組のフォトダイオード5−1〜5−4の出力信号
をデコードして得られた絶対位置x,x+1,x+2,
‥‥を示す。図5(a)の絶対位置と図5(b)の絶対
位置とは位相が180°(=λ/2)だけずれている。
そして、図5(a)の絶対位置が変化する位置の前後±
λ/4の範囲内では図5(b)の絶対位置が用いられ、
逆に図5(b)の絶対位置が変化する位置の前後±λ/
4の範囲内では図5(a)の絶対位置が用いられる。
Next, the conditions for an ideal incremental signal will be considered with reference to FIG. FIG. 5A shows, for example, one set of photodiodes 6-1 to 6 for each λ pitch.
Absolute position x, x obtained by decoding the output signal of -4
5B shows absolute positions x, x + 1, x + 2 obtained by decoding the output signals of the other photodiodes 5-1 to 5-4 for each λ pitch.
Show ... The absolute position of FIG. 5 (a) and the absolute position of FIG. 5 (b) are out of phase by 180 ° (= λ / 2).
Then, before and after the position where the absolute position in FIG.
Within the range of λ / 4, the absolute position of FIG.
Conversely, ± λ / before and after the position where the absolute position in Fig. 5 (b) changes
Within the range of 4, the absolute position of FIG. 5 (a) is used.

【0038】従って、理想的なインクリメンタル信号
は、図5(c)に示す信号19のように、図5(a)の
変化点と図5(b)の変化点との中央でレベルが反転す
る周期λの信号である。ただし、その信号19の代わり
に位相が45°(=λ/8)進んだ信号20と、位相が
45°遅れた信号21との間でレベルが反転する信号で
あれば使用することができる。図4の場合のように、イ
ンクリメンタル信号として90°位相差の4相の信号を
用いる場合には、その信号20と信号21との間でレベ
ルが反転する信号が必ず存在するので、そのようなイン
クリメンタル信号を選択手段で選択すればよい。
Therefore, the level of the ideal incremental signal is inverted at the center between the change point of FIG. 5 (a) and the change point of FIG. 5 (b), like the signal 19 shown in FIG. 5 (c). The signal has a period λ. However, instead of the signal 19, a signal whose level is inverted between a signal 20 having a phase advanced by 45 ° (= λ / 8) and a signal 21 having a phase delayed by 45 ° can be used. When a four-phase signal with a 90 ° phase difference is used as the incremental signal as in the case of FIG. 4, there is always a signal whose level is inverted between the signal 20 and the signal 21, so that The incremental signal may be selected by the selection means.

【0039】また、図5(c)の理想的なインクリメン
タル信号19の前後の位相マージンを例えば±180°
/Nとすると(Nは4以上の整数)、位相マージンの幅
は360°/N(=λ/N)となる。この場合には位相
が等間隔のN相のインクリメンタル信号が存在すれば、
その中にその理想的なインクリメンタル信号19にその
位相マージンで合致するインクリメンタル信号が必ず存
在する。従って、インクリメンタル信号の数Nを更に増
やすことにより理想的なインクリメンタ信号19により
近い信号が選択でき、ノイズマージンが大きく取れるこ
とになる。
The phase margin before and after the ideal incremental signal 19 shown in FIG. 5C is, for example, ± 180 °.
If / N (N is an integer of 4 or more), the width of the phase margin is 360 ° / N (= λ / N). In this case, if there are N-phase incremental signals with equal phases,
There is always an incremental signal that matches the ideal incremental signal 19 at the phase margin. Therefore, by further increasing the number N of incremental signals, a signal closer to the ideal incremental signal 19 can be selected and a large noise margin can be secured.

【0040】インクリメンタル信号として図4(c)〜
(f)の4相のインクリメンタル信号の内の1相の信号
を選択して、この選択した信号によりフォトダイオード
5−1〜5−4の出力信号及びフォトダイオード6−1
〜6−4の出力信号を交互に選択していくための回路の
構成例を図6に示す。図6において、入力端子22−1
〜22−4にはそれぞれ図1のフォトダイオード5−1
〜5−4の出力信号を供給し、入力端子22−1〜22
−4をそれぞれアンド回路23−1〜23−4の一方の
入力端子に接続する。また、入力端子24−1〜24−
4にはそれぞれ図1のフォトダイオード6−1〜6−4
の出力信号を供給し、入力端子24−1〜24−4をそ
れぞれアンド回路25−1〜25−4の一方の入力端子
に接続する。
As an incremental signal, as shown in FIG.
A signal of one phase is selected from the four-phase incremental signals of (f), and the output signals of the photodiodes 5-1 to 5-4 and the photodiode 6-1 are selected by the selected signal.
6 shows a configuration example of a circuit for alternately selecting the output signals of 6-4. In FIG. 6, the input terminal 22-1
22 to 22-4 are the photodiodes 5-1 of FIG.
To 5-4 output signals and input terminals 22-1 to 22
-4 are connected to one input terminals of the AND circuits 23-1 to 23-4, respectively. Also, the input terminals 24-1 to 24-
4 are photodiodes 6-1 to 6-4 of FIG. 1, respectively.
Of the AND circuits 25-1 to 25-4 are connected to the input terminals 24-1 to 24-4, respectively.

【0041】そして、アンド回路23−1〜23−4の
出力端子をそれぞれオア回路26−1〜26−4の一方
の入力端子に接続し、アンド回路25−1〜25−4の
出力端子をそれぞれオア回路26−1〜26−4の他方
の入力端子に接続し、オア回路26−1〜26−4の出
力端子をリードオンリーメモリ(ROM)27の4ビッ
トのアドレス入力端子に接続する。そのROM27の4
ビットのデータ出力端子を出力端子28−1〜28−4
に接続する。
The output terminals of the AND circuits 23-1 to 23-4 are connected to one input terminals of the OR circuits 26-1 to 26-4, respectively, and the output terminals of the AND circuits 25-1 to 25-4 are connected. The OR circuits 26-1 to 26-4 are connected to the other input terminals, and the output terminals of the OR circuits 26-1 to 26-4 are connected to the 4-bit address input terminals of the read only memory (ROM) 27. 4 of that ROM27
Bit data output terminals are output terminals 28-1 to 28-4
Connect to.

【0042】29及び30はインクリメンタル信号用の
入力端子を示し、図1のフォトダイオード15から出力
されるA相信号SAを入力端子29に供給し、フォトダ
イオード14から出力されるB相信号SBを入力端子3
0に供給する。また、31−1〜31−4はそれぞれス
リーステート出力のバッファー回路を示し、入力端子2
9をバッファー回路31−1の入力端子及びインバータ
32の入力端子に接続し、入力端子30をバッファー回
路31−2の入力端子及びインバータ33の入力端子に
接続し、インバータ32及び33の出力端子をそれぞれ
バッファー回路31−3の入力端子及びバッファー回路
31−4の入力端子に接続する。
Reference numerals 29 and 30 denote input terminals for the incremental signal. The A-phase signal SA output from the photodiode 15 of FIG. 1 is supplied to the input terminal 29, and the B-phase signal SB output from the photodiode 14 is supplied. Input terminal 3
Supply to 0. Reference numerals 31-1 to 31-4 respectively denote three-state output buffer circuits, and input terminal 2
9 is connected to the input terminal of the buffer circuit 31-1 and the input terminal of the inverter 32, the input terminal 30 is connected to the input terminal of the buffer circuit 31-2 and the input terminal of the inverter 33, and the output terminals of the inverters 32 and 33 are connected. They are connected to the input terminal of the buffer circuit 31-3 and the input terminal of the buffer circuit 31-4, respectively.

【0043】34は選択手段としての4段階切り替え式
のロータリスイッチを示し、ロータリスイッチ34の可
動接点を接地し、ロータリスイッチ34の4個の固定接
点をそれぞれ抵抗器35−1〜35−4を介してハイレ
ベル側にプルアップする。更に、ロータリスイッチ34
の4個の固定接点をそれぞれバッファー回路31−1〜
31−4の負論理の出力制御端子に接続する。従って、
バッファー回路31−1〜31−4の内でロータリスイ
ッチ34の可動接点に接触した固定接点に対応するバッ
ファー回路の出力信号のみがハイレベル又はローレベル
となり、他のバッファー回路の出力信号はハイインピー
ダンスになる。
Reference numeral 34 denotes a four-step change-over type rotary switch as selection means. The movable contact of the rotary switch 34 is grounded, and the four fixed contacts of the rotary switch 34 are respectively connected to the resistors 35-1 to 35-4. Through to the high level side. Further, the rotary switch 34
The four fixed contacts of the buffer circuits 31-1 to 31-1
31-4 is connected to a negative logic output control terminal. Therefore,
Among the buffer circuits 31-1 to 31-4, only the output signal of the buffer circuit corresponding to the fixed contact that is in contact with the movable contact of the rotary switch 34 becomes the high level or the low level, and the output signals of the other buffer circuits have the high impedance. become.

【0044】それら4個のバッファー回路31−1〜3
1−4の出力端子を共通にまとめてチェック端子37に
接続し、このチェック端子37をアンド回路23−1〜
23−4のそれぞれの他方の入力端子及びインバータ3
6の入力端子に共通に接続する。そして、インバータ3
6の出力端子をアンド回路25−1〜25−4のそれぞ
れの他方の入力端子に接続する。これにより、チェック
端子37に生じるインクリメンタル信号がハイレベルの
ときにはフォトダイオード5−1〜5−4の出力信号が
選択されてROM27のアドレス入力端子に供給され、
チェック端子37に生じるインクリメンタル信号がロー
レベルのときにはフォトダイオード6−1〜6−4の出
力信号が選択されてROM27のアドレス入力端子に供
給される。従って、そのチェック端子37に生じるイン
クリメンタル信号のレベルが反転する度に、フォトダイ
オード5−1〜5−4の出力信号をデコードしたデータ
及びフォトダイオード6−1〜6−4の出力信号をデコ
ードしたデータが交互にROM27のデータ出力端子か
ら出力される。
These four buffer circuits 31-1 to 31-3
The output terminals of 1-4 are collectively connected to the check terminal 37, and the check terminal 37 is connected to the AND circuits 23-1 to 23-1.
23-4 and the other input terminal of each and the inverter 3
6 input terminals are commonly connected. And the inverter 3
The output terminal of 6 is connected to the other input terminal of each of the AND circuits 25-1 to 25-4. As a result, when the incremental signal generated at the check terminal 37 is at the high level, the output signals of the photodiodes 5-1 to 5-4 are selected and supplied to the address input terminal of the ROM 27,
When the incremental signal generated at the check terminal 37 is at low level, the output signals of the photodiodes 6-1 to 6-4 are selected and supplied to the address input terminal of the ROM 27. Therefore, every time the level of the incremental signal generated at the check terminal 37 is inverted, the decoded data of the output signals of the photodiodes 5-1 to 5-4 and the output signals of the photodiodes 6-1 to 6-4 are decoded. Data is alternately output from the data output terminal of the ROM 27.

【0045】また、調整用に入力端子24−1にチェッ
ク端子38を接続する。そしてロータリスイッチ34の
調整時には、作業者はチェック端子37及び38にオシ
ロスコープの2個のプローブを接触させる。この状態で
作業者は、オシロスコープを見ながらロータリスイッチ
34の可動接点を回して、チェック端子38の信号の立
ち上がりと立ち下がりとの中央部がチェック端子37の
信号のハイレベルの中央部に最も近くなるような固定接
点を選択すればよい。
The check terminal 38 is connected to the input terminal 24-1 for adjustment. Then, when adjusting the rotary switch 34, the operator brings the two probes of the oscilloscope into contact with the check terminals 37 and 38. In this state, the operator turns the movable contact of the rotary switch 34 while looking at the oscilloscope, and the center of the rising and falling edges of the signal at the check terminal 38 is closest to the center of the high level signal at the check terminal 37. It suffices to select such a fixed contact.

【0046】上述のように本例によれば、ロータリスイ
ッチ34を操作するだけで容易に最適なインクリメンタ
ル信号を選択することができる。なお、ロータリスイッ
チ34の代わりに例えば電子的なスイッチを使用しても
よく、更にその選択を自動的に行うようにしてもよい。
なお、本発明は上述実施例に限定されず、例えばロータ
リエンコーダに適用するなど、本発明の要旨を逸脱しな
い範囲で種々の構成を取り得ることは勿論である。
As described above, according to this example, the optimum incremental signal can be easily selected only by operating the rotary switch 34. An electronic switch may be used instead of the rotary switch 34, and the selection may be automatically performed.
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is needless to say that the present invention can be applied to a rotary encoder and various other configurations without departing from the scope of the present invention.

【0047】[0047]

【発明の効果】本発明の第1及び第2のアブソリュート
エンコーダによれば、インデックススケールを用いるこ
とで、アブソリュート信号は広いギャップで検出でき、
インクリメンタル信号は狭いギャップで検出できるの
で、そのインデックススケールで検出器を保護すると同
時にインクリメンタル信号のSN比を良好に維持できる
利点がある。
According to the first and second absolute encoders of the present invention, by using the index scale, the absolute signal can be detected with a wide gap,
Since the incremental signal can be detected with a narrow gap, there is an advantage that the detector can be protected by the index scale and at the same time, the SN ratio of the incremental signal can be kept good.

【0048】また、第2のアブソリュートエンコーダに
よれば、複数個の位相のずれたインクリメンタル信号の
内の1相を選択してアブソリュート信号の切り替えを行
うようにしているので、検出器の製造時にはアブソリュ
ート用検出素子とインクリメンタル用検出素子との位置
関係は不定でよく、インデックススケールの参照パター
ンが配置される位置の精度も粗くてよい。更に、符号板
のアブソリュートパターンとインクリメンタルパターン
との位置関係も不定でよいため、各構成部品の製造が容
易である利点がある。
Further, according to the second absolute encoder, since one phase is selected from the plurality of incremental signals having a phase shift and the absolute signal is switched, the absolute signal is manufactured when the detector is manufactured. The positional relationship between the use detection element and the incremental detection element may be indefinite, and the accuracy of the position where the index scale reference pattern is arranged may be rough. Furthermore, since the positional relationship between the absolute pattern and the incremental pattern of the code plate may be indefinite, there is an advantage that each component can be easily manufactured.

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

【図1】本発明によるアブソリュートエンコーダの一実
施例の各構成部品を示す一部を切り欠いた平面図であ
る。
FIG. 1 is a partially cutaway plan view showing respective constituent parts of an embodiment of an absolute encoder according to the present invention.

【図2】実施例のエンコーダを組み立てた状態を示す斜
視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing a state where the encoder of the embodiment is assembled.

【図3】実施例のエンコーダを組み立てた状態の側面図
である。
FIG. 3 is a side view of the assembled encoder of the embodiment.

【図4】図1の各フォトダイオードから出力される信号
を示すタイミングチャートである。
4 is a timing chart showing signals output from the photodiodes of FIG. 1. FIG.

【図5】アブソリュート信号に対する理想的なインクリ
メンタル信号の関係を示す波形図である。
FIG. 5 is a waveform diagram showing a relationship between an ideal incremental signal and an absolute signal.

【図6】図1の各フォトダイオードの出力信号の処理回
路の一例を示す回路図である。
6 is a circuit diagram showing an example of a processing circuit of an output signal of each photodiode of FIG.

【図7】従来のアブソリュートエンコーダの各構成部品
を示す一部を切り欠いた平面図である。
FIG. 7 is a partially cutaway plan view showing each component of a conventional absolute encoder.

【図8】図7のエンコーダを組み立てた状態を示す側面
図である。
8 is a side view showing a state where the encoder of FIG. 7 is assembled.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 符号板 2 アブソリュートトラック 3 インクリメンタルトラック 4 検出部 5−1〜5−4 フォトダイオード 6−1〜6−4 フォトダイオード 10 インデックススケール 11 抜き穴 12 A相用インデックスパターン 13 B相用インデックスパターン 14,15 フォトダイオード 27 ROM 31−1〜31−4 スリーステート出力のバッファ回
路 34 ロータリスイッチ
1 Code Plate 2 Absolute Track 3 Incremental Track 4 Detector 5-1 to 5-4 Photodiode 6-1 to 6-4 Photodiode 10 Index Scale 11 Drilled Hole 12 A-Phase Index Pattern 13 B-Phase Index Pattern 14, 15 Photodiode 27 ROM 31-1 to 31-4 Three-state output buffer circuit 34 Rotary switch

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アブソリュートパターンのトラックとイ
ンクリメンタルパターンのトラックとが相対移動方向に
形成された符号板と、前記2個のパターンを同期して読
み取るため前記符号板に対して前記2個のトラックの長
手方向に相対移動自在な検出器とを備え、 前記アブソリュートパターンを読み取って得た検出デー
タを、前記インクリメンタルパターンの信号によって信
号処理することにより、前記符号板に対する前記検出器
の絶対位置に対応した出力信号を生成するアブソリュー
トエンコーダにおいて、 前記符号板と前記検出器との間に前記インクリメンタル
パターンに対応する参照パターンが形成されたインデッ
クススケールを配置し、 前記検出器は前記アブソリュートパターンを直接に読み
取ると共に、前記インクリメンタルパターンを前記参照
パターンを介して読み取る事を特徴とするアブソリュー
トエンコーダ。
1. A code plate in which a track of an absolute pattern and a track of an incremental pattern are formed in a relative movement direction, and a track of the two tracks with respect to the code plate for synchronously reading the two patterns. A detector movable relative to the longitudinal direction is provided, and the detection data obtained by reading the absolute pattern is subjected to signal processing by the signal of the incremental pattern to correspond to the absolute position of the detector with respect to the code plate. In an absolute encoder generating an output signal, an index scale having a reference pattern corresponding to the incremental pattern is arranged between the code plate and the detector, and the detector directly reads the absolute pattern. , The incremental power An absolute encoder characterized in that a turn is read through the reference pattern.
【請求項2】 絶対位置検出範囲がピッチλでPパルス
(2n-1 <P≦2n、nは3以上の整数)のアブソリュ
ートパターンのトラックとインクリメンタルパターンの
トラックとが相対移動方向に形成された符号板と、 前記2個のパターンを同期して読み取るため前記符号板
に対して前記2個のトラックの長手方向に相対移動自在
に配置され、ピッチλ/2で2n個以上のアブソリュー
ト用検出素子及びインクリメンタル用検出素子が形成さ
れた検出器とを備え、 前記アブソリュートパターンを読み取って得た検出デー
タを、前記インクリメンタルパターンの信号によって信
号処理することにより、前記符号板に対する前記検出器
の絶対位置に対応した出力信号を生成するアブソリュー
トエンコーダにおいて、 前記符号板と前記検出器との間に配置され、前記インク
リメンタルパターンに対応する参照パターンが形成され
たインデックススケールと、 前記インクリメンタル用検出素子が前記参照パターンを
介して前記インクリメンタルパターンより読み取った信
号を処理して得られた複数個のインクリメンタル信号の
内から或る特定のインクリメンタル信号を選択する選択
手段とを設け、 該選択された特定のインクリメンタル信号により、前記
2n個以上のアブソリュート用検出素子の内からλピッ
チ毎のn個以上の検出素子の出力信号を選択して絶対位
置検出に用いる事を特徴とするアブソリュートエンコー
ダ。
2. A track of an absolute pattern and a track of an incremental pattern of P pulses (2 n-1 <P ≦ 2 n , n is an integer of 3 or more) with an absolute position detection range of pitch λ are formed in relative movement directions. Code plate and the two patterns are synchronously read, and are arranged so as to be relatively movable in the longitudinal direction of the two tracks with respect to the code plate, and for the absolute number of 2n or more with a pitch λ / 2. A detector formed with a detection element and an incremental detection element, the detection data obtained by reading the absolute pattern, by signal processing by the signal of the incremental pattern, the absolute of the detector with respect to the code plate In an absolute encoder that generates an output signal corresponding to a position, between the code plate and the detector, An index scale that is arranged and has a reference pattern formed corresponding to the incremental pattern, and a plurality of incremental signals obtained by processing the signal read from the incremental pattern by the incremental detection element via the reference pattern. And a selection means for selecting a certain specific incremental signal from among the 2n or more absolute detection elements, and n or more detection elements for each λ pitch are selected from the 2n or more absolute detection elements. An absolute encoder characterized in that the output signal of is selected and used for absolute position detection.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6867412B2 (en) * 2002-11-12 2005-03-15 Mitutoyo Corporation Scale structures and methods usable in an absolute position transducer
KR20210156625A (en) * 2020-06-18 2021-12-27 주식회사 져스텍 Method and apparatus for linear position detection using De Bruijn sequence as scale ID

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