JPH05215532A - エンコーダ - Google Patents

エンコーダ

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JPH05215532A
JPH05215532A JP4635292A JP4635292A JPH05215532A JP H05215532 A JPH05215532 A JP H05215532A JP 4635292 A JP4635292 A JP 4635292A JP 4635292 A JP4635292 A JP 4635292A JP H05215532 A JPH05215532 A JP H05215532A
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JP
Japan
Prior art keywords
speckle pattern
correlation
detector
angle
laser light
Prior art date
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Pending
Application number
JP4635292A
Other languages
English (en)
Inventor
Hidenori Nagayama
秀徳 長山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ono Sokki Co Ltd
Original Assignee
Ono Sokki Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Ono Sokki Co Ltd filed Critical Ono Sokki Co Ltd
Priority to JP4635292A priority Critical patent/JPH05215532A/ja
Publication of JPH05215532A publication Critical patent/JPH05215532A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 スペックルパターンを回転体の所定角度毎に
把握しておき、そのデータ記憶値と現在の検出スペック
ルパターンとの相関をとり、その相関ピークの発生位置
から現在の角度値を求めることで、回転体にエンコーダ
を構成する部材を装着できない場合でも、回転角度を測
定できるようにする。 【構成】 回転体1の表面にレーザ光2aをレーザ光源
2から照射し、レーザ光2aの照射に伴う拡散面に生じ
るスペックルパターンを検出器4で検出し、検出器4の
出力を所定角度毎にデジタル・メモリ6に記憶させ、デ
ジタル・メモリ6に記憶された1回転分の検出スペック
ルパターン記憶値と現在のスペックルパターンとの間の
相関関数を相関器7でとり、この相関器7による相関値
のピークが示す位置を現在の角度検出位置にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、回転体の回転角度を検
出するためのエンコーダ、特に、回転体にエンコーダを
構成する部材を装着できない場合の最適なエンコーダに
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、回転体の回転角度を検出するに際
しては、円周方向に一定間隔に並び、かつ半径方向に延
伸するスリットを有した円板を回転軸などに取り付け、
そのスリットに光が貫通するように発光部と受光部を配
置したエンコーダが一般に用いられる。回転体の回転に
応じてスリットを通過する光は、受光部にパルス光とし
て一定間隔に受光される。その受光数は、回転体の回転
角度に比例することから、パルス数を計数することによ
り回転角度を知ることができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
技術にあっては、スリットの設けられた回転板を被測定
物(回転体)に装着する必要があるため、構造上の制約
から被測定物に回転板を装着できない場合などにはエン
コーダを装着できないという問題がある。
【0004】本発明の目的は、回転体にエンコーダを構
成する部材を装着できない場合でも、回転角度を測定で
きるようにするエンコーダを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明は、回転体の表面にレーザ光を照射する
レーザ光源と、前記レーザ光の照射に伴う拡散面に生じ
るスペックルパターンを検出する検出器と、該検出器の
出力を所定角度毎に記憶するメモリと、該メモリに記憶
された以前の検出スペックルパターン記憶値と現在のス
ペックルパターンとの間の相関関数をとる相関器とを備
え、前記相関器が相関値のピークを示す位置を現在の角
度検出位置にするようにしている。
【0006】
【作用】上記した手段によれば、スペックルパターンを
回転体の所定角度、例えば1°毎に把握しておき、その
データ記憶値と現在の検出スペックルパターンとの相関
をとることにより、その相関ピークの発生位置から現在
の角度値を求めることができる。したがって、回転体側
にエンコーダ構成部品を取り付けることなく回転角度を
検出することが可能になる。
【0007】
【実施例】図1は本発明によるエンコーダの一実施例を
示すブロック図及び周辺構成図である。
【0008】回転物体としての回転体1は、不図示の軸
によって回転自在に支承され、例えば図示の矢印方向へ
回転する。この回転体1の表面に向けて、レーザ光源2
からレーザ光2aが照射され、この照射光に対して散乱
光3が発生する。散乱光3を撮像するために検出器4が
設けられ、この検出器4は、例えば1024本の検出素
子を持つ1次元イメージセンサが用いられる。検出器4
にはA/D(アナログ/デジタル)変換器5が接続さ
れ、その出力はデジタル・メモリ6に記憶される。さら
にデジタル・メモリ6には相関器7が接続され、前の回
転位置における記憶データと次の回転位置における記憶
データとの間の相関関数がとられる。また、A/D変換
器5、デジタル・メモリ6及び相関器7の各々を統括制
御するために、マイクロコンピュータ8が設けられてい
る。
【0009】次に、以上の構成による実施例の動作につ
いて説明する。
【0010】まず、レーザ光源2からレーザ光2aを回
転体1の表面に照射する。この照射によって散乱光3の
干渉に基づくスペックルパターンが得られる。このスペ
ックルパターンは、物体の回転、歪みなどに起因する物
体の微小な変形によって移動するが、同一の材質や表面
粗さであっても、必ず異なるパターンになる。このよう
なスペックルパターンを用いて物体の変形量を測定する
技術は、例えば、特開昭56−26208号公報にみら
れるように、既に知られるところである。
【0011】本発明では、スペックルパターンを検出器
4によって検出する。その検出信号は図2の如くであ
り、素子ごとに受光量に応じた信号(ここでは1,02
4個の信号)が出力される。この検出信号をA/D変換
器5によって2値信号に変換し、これをデジタル・メモ
リ6に格納する。ついで、回転体1を僅かに回転(例え
ば、1°相当)させると、その表面状態に応じて図2と
は異なる内容のスペックルパターンが検出器4から出力
される。この信号もデジタル化の後、デジタル・メモリ
6に格納される。以後、同様にして回転体1が1度(d
eg)回転する毎にスペックルパターンが取り込まれ、
回転体1が1回転するまで続けられる。これにより、1
回転の間に0度〜359度までの360個のスペックル
パターンデータが得られる。
【0012】このような検出過程において、今までに得
られたスペックルパターンデータ(図3(a))の全て
と、現在検出しているスペックルパターンデータ(同図
(b))との相関関数を相関器7でとる。すると、或る
ところで(同図(c))のように相関のピークを持つ関
数が得られる。この相関ピークの位置は、現在検出して
いる角度を表している。
【0013】例えば、図3に示すように、回転体1が4
°のときに測定すると、相関のピークは4°のメモリ情
報と相関をとったとき(中心部の500個程度の素子に
ついてとる)にピークを持つことになり、絶対角度の測
定が可能になる。換言すると、測定対象を測定前に予め
1°毎にデータを取り込んでいくが、そのデータどうし
は図3(a)から明らかなように互いに連続性がない、
これは0°と1°では全く異なるスペックルパターンと
なっているからである。
【0014】そこで、各データの継ぎ目の処理が問題と
なるが、この解決手段について述べる。
【0015】各角度のデータは1,024個(イメージ
センサの素子数)あるので、測定時の相関演算は500
個程度で行うとする。例えば、測定したときの角度が
4.0°とすると、相関ピークは4°のメモリの中心と
なるが、4.1°,4.2°と変化していくと、相関ピ
ークの位置は図3(d)に示すように、メモリの4°の
中心よりずれてくる。このとき、相関ピークの値は勿論
小さくなっていく。
【0016】ここで、4°のメモリ値で、ピークが3.
4°〜4.6°まで相関ピークをもとめることができた
とすると、5°のメモリ値で4.4°〜5.6°まで測
定できることとなり、4.4°〜4.6°(例えば測定
値が4.5°のとき)までは、図3(e)に示すように
それぞれ重複する。そして、図3(e)では、相関ピー
クは2つの位置でできているが、これはどちらも4.5
°を表しており、どちらを演算しても4.5°となる。
つまり相関値の高い方を選んでやればよい。ただし、4
°のメモリ値で3.6°〜4.4°までしか測定できな
いと、次のメモリ値と重複する値がなくなる。そのた
め、そのような場合は、1°毎でなく、もっと細かくメ
モリをとっておく必要がある。
【0017】以上のようにすれば、0°〜360°の間
をもらさず角度検出が行える。なお、スペックルパター
ンは明瞭なパターンであるため、パターンの情報を2値
化しても同様な結果が得られる。したがって、デジタル
・メモリ6の容量は1°当たり1,024ビットでよ
く、これに合わせて検出器4の素子数を1,024個に
している。
【0018】次に分解能を上げる方法について説明す
る。
【0019】例えば、測定したときの角度が4.1°で
あるとすると、図4に示す如く4°と5°の間で相関ピ
ークが現れる。これは、回転体1が4°より0.1°だ
け回転したことによって、スペックルパターンが1次元
イメージセンサ上で移動したためである。ここで、回転
体1が1°回転したときにスペックルパターンが100
μm移動し、検出器4の素子ピッチが10μmであると
仮定すると、図5に示すように、相関ピークは4°の中
間から10ピクセルだけ5°に近い方でピークを持つ。
したがって、回転体1の回転に対し、予めスペックルパ
ターンの移動量が判っていれば、検出器4の1ピクセル
の分解能を持つ角度検出器を得ることができる。
【0020】さらに、相関ピーク値と前後の値とを放物
線近似し、そのピークを求めることにより、1ピクセル
以下の分解能を持たせることができる。
【0021】
【発明の効果】以上説明した通り、この発明は、回転体
の表面にレーザ光を照射するレーザ光源と、前記レーザ
光の照射に伴う拡散面に生じるスペックルパターンを検
出する検出器と、該検出器の出力を所定角度毎に記憶す
るメモリと、該メモリに記憶された以前の検出スペック
ルパターン記憶値と現在のスペックルパターンとの間の
相関関数をとる相関器とを備え、前記相関器が相関値の
ピークを示す位置を現在の角度検出位置にするようにし
たので、回転体側にエンコーダ構成部品を取り付けるこ
となく回転角度を検出することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のエンコーダの一実施例を示すブロック
図及び周辺構成図である。
【図2】本発明にかかる検出器の検出出力信号を示す波
形図である。
【図3】本発明の角度検出を説明する説明図である。
【図4】検出値が基準角度値からずれている場合の相関
ピーク発生位置を示す説明図である。
【図5】分解能向上のための方法を示す説明図である。
【符号の説明】
1 回転体 2 レーザ光源 2a レーザ光 3 散乱光 4 検出器 5 A/D変換器 6 デジタル・メモリ 7 相関器 8 マイクロコンピュータ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転体の表面にレーザ光を照射するレー
    ザ光源と、前記レーザ光の照射に伴う拡散面に生じるス
    ペックルパターンを検出する検出器と、該検出器の出力
    を所定角度毎に記憶するメモリと、該メモリに記憶され
    た以前の検出スペックルパターン記憶値と現在のスペッ
    クルパターンとの間の相関関数をとる相関器とを備え、
    前記相関器が相関値のピークを示す位置を現在の角度検
    出位置にすることを特徴とするエンコーダ。
JP4635292A 1992-02-03 1992-02-03 エンコーダ Pending JPH05215532A (ja)

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JP4635292A JPH05215532A (ja) 1992-02-03 1992-02-03 エンコーダ

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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007024878A (ja) * 2005-07-14 2007-02-01 Leopold Kostal Gmbh & Co Kg 自動車の操縦ハンドルの絶対角度状態を決定する方法
JP2009288351A (ja) * 2008-05-27 2009-12-10 Canon Inc 画像形成装置
US7763875B2 (en) 2005-09-07 2010-07-27 Romanov Nikolai L System and method for sensing position utilizing an uncalibrated surface
US8369726B2 (en) 2008-05-27 2013-02-05 Canon Kabushiki Kaisha Image forming apparatus
US8565627B2 (en) 2008-05-27 2013-10-22 Canon Kabushiki Kaisha Image forming apparatus and control method thereof
EP2775268A1 (en) * 2013-03-05 2014-09-10 Univerzita Palackeho A method of a non-contact detection of a moving object absolute position by making use of speckle effect and device for implementation of this method
JP2015068809A (ja) * 2013-10-01 2015-04-13 株式会社リコー 変位検出器、画像形成装置、及び移動システム
US9962444B2 (en) 2016-09-27 2018-05-08 Shane Malek Pharmacokinetically extended action topical hair growth formulation, and administration method
JP2018516374A (ja) * 2015-06-04 2018-06-21 ルーミンコード エーエス 自由空間位置ファインダー

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007024878A (ja) * 2005-07-14 2007-02-01 Leopold Kostal Gmbh & Co Kg 自動車の操縦ハンドルの絶対角度状態を決定する方法
US7763875B2 (en) 2005-09-07 2010-07-27 Romanov Nikolai L System and method for sensing position utilizing an uncalibrated surface
JP2009288351A (ja) * 2008-05-27 2009-12-10 Canon Inc 画像形成装置
US8369726B2 (en) 2008-05-27 2013-02-05 Canon Kabushiki Kaisha Image forming apparatus
US8442409B2 (en) 2008-05-27 2013-05-14 Canon Kabushiki Kaisha Image forming apparatus including a rotation member circumference calculator and control method thereof
US8565627B2 (en) 2008-05-27 2013-10-22 Canon Kabushiki Kaisha Image forming apparatus and control method thereof
EP2775268A1 (en) * 2013-03-05 2014-09-10 Univerzita Palackeho A method of a non-contact detection of a moving object absolute position by making use of speckle effect and device for implementation of this method
JP2015068809A (ja) * 2013-10-01 2015-04-13 株式会社リコー 変位検出器、画像形成装置、及び移動システム
JP2018516374A (ja) * 2015-06-04 2018-06-21 ルーミンコード エーエス 自由空間位置ファインダー
US10580152B2 (en) 2015-06-04 2020-03-03 Lumincode As Free space position finder
US9962444B2 (en) 2016-09-27 2018-05-08 Shane Malek Pharmacokinetically extended action topical hair growth formulation, and administration method
US10342872B2 (en) 2016-09-27 2019-07-09 Celmatrix Corporation Pharmacokinetically extended action topical hair growth formulation, and administration method

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