JPH0580849A - Absolute encoder - Google Patents

Absolute encoder

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JPH0580849A
JPH0580849A JP5583291A JP5583291A JPH0580849A JP H0580849 A JPH0580849 A JP H0580849A JP 5583291 A JP5583291 A JP 5583291A JP 5583291 A JP5583291 A JP 5583291A JP H0580849 A JPH0580849 A JP H0580849A
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JP
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absolute
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photoelectric
output
capacitance type
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Tetsuo Kiriyama
哲郎 桐山
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Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
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Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To decrease the number of tracks and to provide high resolution and a wide measurement range by combining an electrostatic capacitance type detector and a photoelectric detector with each other. CONSTITUTION:The absolute encoder is provided with the electrostatic capacitance type detector 20 which has electrostatic capacitance type code patterns 11-13 and an electrostatic code pattern 14 formed on a scale 10 and reads the electrostatic capacitance type code to generates an electrostatic capacitance type absolute signal and the photoelectric detector 50 which reads a photoelectric code and generates a photoelectric signal. A photoelectric absolute signal is generated according to the photoelectric signal. A counter 90 counts a carry signal based upon the electrostatic capacitance type absolute signal and photoelectric absolute signal to generate the high-order digit of an output absolute signal, and the output based upon the photoelectric absolute signal is used as a low-order digit signal.

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、検出位置をアブソリュ
ートデータとして出力するアブソリュートエンコーダに
係り、特に、静電容量式エンコーダと光電式エンコーダ
の検出値を合成することによって、広い測長範囲に亘っ
て高分解能のアブソリュートデータを得ることが可能な
アブソリュートエンコーダに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an absolute encoder for outputting a detection position as absolute data, and more particularly, by combining detection values of a capacitance type encoder and a photoelectric type encoder, a wide measuring range can be obtained. The present invention relates to an absolute encoder that can obtain high-resolution absolute data.

【0002】[0002]

【従来の技術】工作機械の工具やテーブル等の機械可動
部の位置を認識する方法としては、インクリメンタル方
式とアブソリュート方式の2つの方法がある。
2. Description of the Related Art There are two methods of recognizing the position of a machine movable part such as a tool or a table of a machine tool, an incremental method and an absolute method.

【0003】インクリメンタル方式は、モータや機械可
動部が所定量移動又は所定角度回転する毎に1個のパル
スを発生するパルス発生器を設け、該パルス発生器から
発生するパルスを移動方向に応じて現在位置カウンタに
カウントアップあるいはダウンせしめ、該現在位置カウ
ンタの計数値を機械可動部の現在位置とする方式であ
る。
The incremental method is provided with a pulse generator that generates one pulse each time the motor or the movable part of the machine moves by a predetermined amount or rotates by a predetermined angle, and the pulse generated by the pulse generator depends on the moving direction. This is a method in which the current position counter is counted up or down, and the count value of the current position counter is used as the current position of the mechanical moving part.

【0004】一方、アブソリュート方式は、アブソリュ
ートコードパターンを用いて、機械可動部の位置を一義
的な符号により表示する方式である。
On the other hand, the absolute method is a method of displaying the position of the movable portion of the machine by a unique code by using an absolute code pattern.

【0005】ところが、前者のインクリメンタル方式に
おいては、電源を切断すると機械可動部の現在位置が消
失する。このため、電源投入後、機械可動部を原点復帰
させると共に、現在位置カウンタの内容を零にクリアし
て、該機械可動部の現在位置と現在位置カウンタの内容
を一致させ、しかる後位置制御を行うようにしていた。
However, in the former incremental method, the current position of the mechanical movable portion disappears when the power is turned off. For this reason, after the power is turned on, the machine moving part is returned to the origin, the contents of the current position counter are cleared to zero, the current position of the machine moving part and the contents of the current position counter are matched, and the subsequent position control is performed. I was going to do it.

【0006】しかしながら、このように電源投入後、そ
の都度原点復帰させる方式は、操作が繁雑になり、好ま
しくなかった。
However, the method of returning to the origin each time the power is turned on is not preferable because the operation becomes complicated.

【0007】これに対して、後者のアブソリュート方式
によれば、電源が切断されても機械可動部の現在位置が
消失することがなく、電源投入後の原点復帰動作が不要
であり、直ちに位置制御が可能となるという利点を有す
る。
On the other hand, according to the latter absolute method, the current position of the movable part of the machine does not disappear even if the power is cut off, the home-return operation after the power is turned on is unnecessary, and the position control is immediately performed. Has the advantage that

【0008】しかしながら、アブソリュート方式におい
ては、エンコーダとして例えば24ビットのコードパタ
ーンを用いるとすると、該コードパターンが形成された
スケールが大型化するだけでなく、該コードパターンを
読み取るための検出器の数や信号線の数も膨大なものと
なるという問題点を有していた。
However, in the absolute method, if a code pattern of, for example, 24 bits is used as an encoder, not only the scale on which the code pattern is formed becomes large, but also the number of detectors for reading the code pattern is increased. There was a problem that the number of signal lines and signal lines would be enormous.

【0009】このような問題点を解決するために、出願
人は、既に特願平2−132434や、特願平2−16
9454で、光学式エンコーダのような多数のコードパ
ターンを用いることなく、少ないトラック数で、広い測
長範囲に亘ってアブソリュートデータを得ることが可能
な静電容量式エンコーダを提案している。
In order to solve such a problem, the applicant has already filed Japanese Patent Application No. 2-132434 and Japanese Patent Application No. 2-16.
9454 proposes a capacitance type encoder capable of obtaining absolute data over a wide measurement range with a small number of tracks without using a large number of code patterns such as an optical encoder.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この静
電容量式エンコーダは、データの更新時間が遅いため、
高速移動には追従し切れない場合があり、更に、この静
電容量式エンコーダだけでアブソリュートデータを得る
ようにした場合には、やはり測長範囲やダイナミックレ
ンジに限界があった。
However, in this capacitance type encoder, since the data update time is slow,
In some cases, it may not be able to follow high-speed movement, and if absolute data is obtained only by this capacitance type encoder, the measuring range and dynamic range are still limited.

【0011】このような問題点を解決するべく、レゾル
バと光電式検出器を組合せたアブソリュートロータリー
エンコーダのように、同一シャフトに異なる検出器を設
けることが考えられる。
In order to solve such a problem, it is conceivable to provide different detectors on the same shaft like an absolute rotary encoder in which a resolver and a photoelectric detector are combined.

【0012】しかしながら、従来は、各検出器のデータ
をそれぞれ独立に出力し、通信相手側で合成を行ってい
たため、通信相手側の負荷が大となっていた。
However, in the prior art, since the data of each detector is independently output and the data is synthesized on the communication partner side, the load on the communication partner side becomes large.

【0013】一方、アブソリュートデータとインクリメ
ンタルデータを組合せる方法として、特開平1−116
409には、光電式のアブソリュートコードパターンか
らの光電式アブソリュート位置データをプリセットし、
同じく光電式のインクリメンタルコードパターンからの
光電式インクリメンタルパルスをカウントして、該カウ
ント値をアブソリュートデータとして出力することが記
載されている。
On the other hand, as a method for combining absolute data and incremental data, Japanese Patent Laid-Open No. 1-116 has been proposed.
In 409, the photoelectric absolute position data from the photoelectric absolute code pattern is preset,
Similarly, it is described that the photoelectric incremental pulse from the photoelectric incremental code pattern is counted and the count value is output as absolute data.

【0014】しかしながら、アブソリュートエンコーダ
とインクリメンタルエンコーダの両者が共に光電式とさ
れていたため、光電式アブソリュートエンコーダを単独
で用いる場合と同様に、光電式コードパターンのトラッ
クが幅方向に多数形成されるスケールの大型化が避けら
れないという問題点を有していた。
However, since both the absolute encoder and the incremental encoder are both of the photoelectric type, as in the case of using the photoelectric absolute encoder alone, a large number of tracks of the photoelectric code pattern are formed in the width direction. It had a problem that it was inevitable to be upsized.

【0015】本発明は、前記従来の問題点を解消するべ
くなされたもので、静電容量式検出器と光電式検出器を
組合せることにより、少ないトラック数で、高分解能且
つ測長範囲の広い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。
The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems. By combining an electrostatic capacity type detector and a photoelectric type detector, a small number of tracks, a high resolution and a long measuring range can be obtained. The purpose is to provide a wide absolute encoder.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明は、検出位置をア
ブソリュートデータとして出力するアブソリュートエン
コーダにおいて、低分解能で長波長の静電容量式アブソ
リュートコードパターン及び高分解能で短波長の光電式
インクリメンタルコードパターンが位置検出方向に形成
されたスケールと、前記静電容量式アブソリュートコー
ドを読み取って、低分解能で長波長の静電容量式アブソ
リュート信号を発生する静電容量式検出手段と、前記光
電式インクリメンタルコードを読みとって、高分解能で
短波長の光電式インクリメンタル信号を発生する光電式
検出手段と、該光電式インクリメンタル信号を内挿し
て、高分解能で短波長の光電式アブソリュート信号を発
生する内挿回路と、該光電式アブソリュート信号の最上
位桁に基づいて、前記静電容量式アブソリュート信号の
最下位桁への桁上げ信号を発生する桁上げ発生器と、前
記静電容量式アブソリュート信号と桁上げ信号を計数し
て、出力アブソリュート信号の上位桁を作成するカウン
タと、該カウンタ出力を上位桁信号とし、前記光電式ア
ブソリュート信号に基づく出力を下位桁信号として出力
する出力回路とを備えることにより、前記目的を達成し
たものである。
According to the present invention, in an absolute encoder for outputting a detection position as absolute data, a low-resolution long-wavelength capacitive absolute code pattern and a high-resolution short-wavelength photoelectric incremental code pattern are provided. Is formed in the position detection direction, a capacitance type detection means for reading the capacitance type absolute code and generating a long wavelength capacitance type absolute signal with a low resolution, and the photoelectric incremental code. By reading, photoelectric detection means for generating a high-resolution short-wavelength photoelectric incremental signal, and interpolating the photoelectric-type incremental signal, an interpolation circuit for generating a high-resolution short-wavelength photoelectric absolute signal , Based on the most significant digit of the photoelectric absolute signal, A carry generator that generates a carry signal to the least significant digit of the capacitance type absolute signal, and a counter that counts the capacitance type absolute signal and the carry signal to create a higher digit of the output absolute signal. And the output circuit that outputs the counter output as a high-order digit signal and the output based on the photoelectric absolute signal as a low-order digit signal, thereby achieving the above object.

【0017】又、同様のアブソリュートエンコーダにお
いて、低分解能で長波長の静電容量式アブソリュートコ
ードパターン及び高分解能で短波長の光電式インクリメ
ンタルコードパターンが位置検出方向に形成されたスケ
ールと、前記静電容量式アブソリュートコードを読み取
って、低分解能で長波長の静電容量式アブソリュート信
号を発生する静電容量式検出手段と、前記光電式インク
リメンタルコードを読みとって、高分解能で短波長の光
電式インクリメンタル信号を発生する光電式検出手段
と、該光電式インクリメンタル信号に基づいてカウント
パルスを発生するカウントパルス発生回路と、前記静電
容量式アブソリュート信号とカウントパルスを計数し
て、出力アブソリュート信号の上位桁を作成するカウン
タと、前記静電容量式アブソリュート信号と前記カウン
タ出力を比較して、該カウンタ出力を補正する比較回路
と、前記カウンタ出力を上位桁信号とし、前記光電式イ
ンクリメンタル信号に基づく出力を下位桁信号として出
力する出力回路とを備えることにより、同じく前記目的
を達成したものである。
Further, in the same absolute encoder, a scale in which a capacitance type absolute code pattern having a low resolution and a long wavelength and a photoelectric type incremental code pattern having a high resolution and a short wavelength are formed in a position detection direction, and the electrostatic scale Capacitive detecting means for reading a capacitive absolute code to generate a low-resolution, long-wavelength capacitive absolute signal, and a capacitive incremental signal for reading the photoelectric incremental code to obtain a high-resolution, short-wavelength photoelectric incremental signal. , A count pulse generating circuit that generates a count pulse based on the photoelectric incremental signal, the capacitance absolute signal and the count pulse, and counts the upper digit of the output absolute signal. Counter to create and the capacitance type A comparison circuit that compares the counter output with the counter output and corrects the counter output; and an output circuit that outputs the counter output as a high-order digit signal and outputs an output based on the photoelectric incremental signal as a low-order digit signal. As a result, the above-mentioned object is also achieved.

【0018】又、同様のアブソリュートエンコーダにお
いて、低分解能で長波長の静電容量式アブソリュートコ
ードパターン及び高分解能で短波長の光電式アブソリュ
ートコードパターンが位置検出方向に形成されたスケー
ルと、前記静電容量式アブソリュートコードを読み取っ
て、低分解能で長波長の静電容量式アブソリュート信号
を発生する静電容量式検出手段と、前記光電式アブソリ
ュートコードを読み取って、高分解能で短波長の光電式
アブソリュート信号を発生する光電式検出手段と、該光
電式アブソリュート信号の最上位桁に基づいて、前記静
電容量式アブソリュート信号の最下位桁への桁上げ信号
を発生する桁上げ発生器と、前記静電容量式アブソリュ
ート信号と桁上げ信号を計数して、出力アブソリュート
信号の上位桁を作成するカウンタと、該カウンタ出力を
上位桁信号とし、前記光電式アブソリュート信号に基づ
く出力を下位桁信号として出力する出力回路とを備える
ことにより、同じく前記目的を達成したものである。
Further, in a similar absolute encoder, a capacitance type absolute code pattern having a low resolution and a long wavelength and a photoelectric absolute code pattern having a high resolution and a short wavelength are formed in a position detecting direction, and the electrostatic scale. Capacitive detecting means for reading a capacitive absolute code to generate a long-wavelength capacitive absolute signal with low resolution, and a photoelectric absolute code for reading the photoelectric absolute code to obtain a high-resolution short-wavelength photoelectric absolute signal. A photoelectric detection means for generating, a carry generator for generating a carry signal to the least significant digit of the capacitance type absolute signal based on the most significant digit of the photoelectric absolute signal, and the electrostatic Counts the capacitive absolute signal and carry signal to create the upper digit of the output absolute signal. A counter for, the counter output to an upper digit signals by an output circuit that outputs an output based on the photoelectric absolute signal as the low-order signal is also obtained by achieving the above object.

【0019】[0019]

【作用】本発明の第1発明は、スケールに、低分解能で
長波長の静電容量式アブソリュートコードパターン及び
高分解能で短波長の光電式インクリメンタルコードパタ
ーンを形成し、前記静電容量式アブソリュードコードを
読み取って静電容量式アブソリュート信号を発生する静
電容量式検出手段と、前記光電式インクリメンタルコー
ドを読み取って、光電式インクリメンタル信号を発生す
る光電式検出手段とを設ける。前記光電式インクリメン
タル信号を内挿して光電式アブソリュート信号を発生
し、該光電式アブソリュート信号の最上位桁に基づい
て、前記静電容量式アブソリュート信号の最下位桁への
桁上げ信号を発生する。更に、カウンタにより、前記静
電容量式アブソリュート信号と桁上げ信号を計数して、
出力アブソリュート信号の上位桁を作成し、該カウンタ
出力を上位桁信号とし、前記光電式アブソリュート信号
に基づく出力を下位桁信号として出力するようにしてい
る。
According to a first aspect of the present invention, a capacitance type absolute code pattern having a low resolution and a long wavelength and a photoelectric type incremental code pattern having a high resolution and a short wavelength are formed on a scale, and the capacitance type absolute code pattern is formed. Capacitance type detection means for reading a code to generate a capacitance type absolute signal and photoelectric detection means for reading the photoelectric type incremental code and generating a photoelectric type incremental signal are provided. A photoelectric absolute signal is generated by interpolating the photoelectric incremental signal, and a carry signal to the least significant digit of the electrostatic capacitance absolute signal is generated based on the most significant digit of the photoelectric absolute signal. Further, the counter counts the electrostatic capacitance type absolute signal and the carry signal,
The upper digit of the output absolute signal is created, the counter output is used as the upper digit signal, and the output based on the photoelectric absolute signal is output as the lower digit signal.

【0020】従って、下位桁信号は、光電式検出器の出
力により作るので、高速で作成することができる。一
方、上位桁は遅くてもよいため、静電容量式検出器を用
いることによって、少ないトラック数で広い測長範囲を
持たせることができる。静電容量式アブソリュート信号
は低速ではあるが、例えば電源投入時及びその後、適当
な時間間隔で光電式アブソリュート信号と比較し、補正
することで、高分解能で、且つ広い測長範囲を持つアブ
ソリュートデータを得ることができる。
Therefore, since the lower digit signal is produced by the output of the photoelectric detector, it can be produced at high speed. On the other hand, since the upper digit may be late, the use of the capacitance type detector can provide a wide measurement range with a small number of tracks. Although the capacitance type absolute signal is low speed, for example, when the power is turned on and after that, it is compared with the photoelectric type absolute signal at appropriate time intervals and corrected to obtain high resolution and absolute data with a wide measuring range. Can be obtained.

【0021】第1発明では、光電式インクリメンタル信
号を直接静電容量式アブソリュート信号と合成せず、光
電式インクリメンタル信号を内挿して、高分解能で短波
長の光電式アブソリュート信号を発生するようにしてい
るので、一層高分解能、又はダイナミックレンジの広い
測定が可能である。
In the first aspect of the present invention, the photoelectric incremental signal is not directly combined with the capacitance absolute signal, but the photoelectric incremental signal is interpolated to generate a high resolution short wavelength photoelectric absolute signal. Therefore, it is possible to perform measurement with higher resolution or a wider dynamic range.

【0022】又、本発明の第2発明においては、第1発
明の内挿回路と桁上げ発生器の代わりにカウントパルス
発生器と比較回路を用いているので、比較的簡単な構成
で、高精度の測定が可能である。
Further, in the second invention of the present invention, since the count pulse generator and the comparison circuit are used in place of the interpolation circuit and the carry generator of the first invention, the structure is relatively simple and high. It is possible to measure accuracy.

【0023】又、本発明の第3発明においては、第1発
明の光電式インクリメンタル検出手段の代わりに、光電
式アブソリュート信号を直接発生する光電式アブソリュ
ート検出手段を用いているので、内挿回路を用いること
なく、第1発明と同様の高分解能、又はダイナミックレ
ンジの広い測定が可能である。
Further, in the third invention of the present invention, since the photoelectric absolute detection means for directly generating the photoelectric absolute signal is used instead of the photoelectric incremental detection means of the first invention, an interpolation circuit is used. It is possible to perform high resolution measurement with a wide dynamic range as in the first aspect of the invention without using it.

【0024】なお、光電式アブソリュートコードが、検
出誤差によるカウントミスの発生を防止するために、各
ビット毎に立上りをずらされたグレーコードとされてい
る場合には、該グレーコード出力をバイナリーコードの
光電式アブソリュート信号に変換するデコーダを設けれ
ばよい。
In the case where the photoelectric absolute code is a gray code whose rising edge is shifted for each bit in order to prevent occurrence of a count error due to a detection error, the gray code output is a binary code. It suffices to provide a decoder for converting into a photoelectric absolute signal.

【0025】[0025]

【実施例】以下図面を参照して、本発明の実施例を詳細
に説明する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.

【0026】図1は、本発明に係るアブソリュートエコ
ンコーダの第1実施例の全体構成を示すブロック線図、
図2は、該アブソリュートエンコーダで用いられている
スケールと検出器の構成を示す斜視図である。
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a first embodiment of an absolute econcoder according to the present invention,
FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of a scale and a detector used in the absolute encoder.

【0027】本実施例は、低分解能で長波長の静電容量
式アブソリュートコードパターン11〜13、15、1
6及び高分解能で短波長の光電式インクリメンタルコー
ドパターン14が位置検出方向に形成されたスケール1
0と、前記静電容量式アブソリュートコードを低速で読
み取るための静電容量式検出器20と、該静電容量式検
出器20の出力を処理して、低分解能で長波長の静電容
量式アブソリュート信号を発生する静電容量式検出回路
30と、該静電容量式検出回路30からトラック毎に時
分割で出力される静電容量式アブソリュート信号をまと
めて静電容量式アブソリュートデータCAPDATA
(パラレル信号)を作成するためのレジスタ40と、前
記光電式インクリメンタルコードを高速で読み取るため
の光電式検出器50と、該光電式検出器50の出力を処
理して、高分解能で短波長の光電式インクリメンタル信
号を発生する光電式検出回路60と、該光電式インクリ
メンタル信号を内挿して、高分解能で短波長の光電式ア
ブソリュート信号(パラレル信号)b3〜b0を発生する内
挿回路70と、該内挿回路70出力の光電式アブソリュ
ート信号の最上位桁に基づいて、前記静電容量式アブソ
リュート信号の最下位桁への桁上げ信号を発生する桁上
げ発生器80と、前記静電容量式アブソリュート信号と
桁上げ信号を計数して、出力アブソリュート信号(シリ
アル信号)SOの上位桁を作成するプリセット入力付ア
ップダウン(UP/DN)カウンタ90と、前記レジス
タ40出力の静電容量式アブソリュート信号と前記アッ
プダウンカウンタ90の出力を比較し、差が大である時
にNG信号を発生して、該カウンタ90の出力を補正す
る比較回路100と、前記アップダウンカウンタ90出
力(パラレル信号)を上位桁信号とし、前記光電式アブ
ソリュート信号を下位桁信号として外部にシリアル信号
で出力するパラレルイン−シリアルアウトのシフトレジ
スタ110と、前記比較回路100のNG信号を保持す
るためのR−Sフリップフロップ(F/F)120と、
前記内挿回路70出力の光電式アブソリュート信号b0、
b1から2相方形波信号A、Bを作成して外部に出力する
ためのエクスクルーシブORゲート130とから構成さ
れている。
In this embodiment, low resolution, long wavelength electrostatic capacitance type absolute code patterns 11 to 13, 15, and 1 are used.
6 and a scale 1 having a high resolution and short wavelength photoelectric incremental code pattern 14 formed in the position detection direction.
0, a capacitance-type detector 20 for reading the capacitance-type absolute code at a low speed, and an output of the capacitance-type detector 20 is processed to obtain a capacitance type with a low resolution and a long wavelength. An electrostatic capacitance type detection circuit 30 for generating an absolute signal, and an electrostatic capacitance type absolute signal CAPDATA which collectively outputs the electrostatic capacitance type absolute signals output from the electrostatic capacitance type detection circuit 30 in a time division manner for each track.
A register 40 for creating a (parallel signal), a photoelectric detector 50 for reading the photoelectric incremental code at high speed, and an output of the photoelectric detector 50 are processed to obtain a high resolution and a short wavelength. A photoelectric detection circuit 60 that generates a photoelectric incremental signal, and an interpolation circuit 70 that interpolates the photoelectric incremental signal to generate a high-resolution short-wavelength photoelectric absolute signal (parallel signal) b3 to b0. A carry generator 80 for generating a carry signal to the least significant digit of the capacitance type absolute signal based on the most significant digit of the photoelectric absolute signal output from the interpolation circuit 70; Up / down with preset input (UP / UP) that counts the absolute signal and carry signal and creates the upper digit of the output absolute signal (serial signal) SO DN) counter 90, the electrostatic capacity type absolute signal of the output of the register 40 and the output of the up / down counter 90 are compared, and when the difference is large, an NG signal is generated to correct the output of the counter 90. A comparator circuit 100, a parallel-in-serial-out shift register 110 for outputting the up-down counter 90 output (parallel signal) as a high-order digit signal and outputting the photoelectric absolute signal as a low-order digit signal as a serial signal to the outside, and An RS flip-flop (F / F) 120 for holding the NG signal of the comparison circuit 100;
The photoelectric absolute signal b0 output from the interpolation circuit 70,
An exclusive OR gate 130 for generating the two-phase square wave signals A and B from b1 and outputting them to the outside.

【0028】前記スケール10上には、図3に詳細に示
す如く、波長が長い順に静電容量式の粗精度測定用第1
トラック11、中間精度測定用第2トラック12、微細
精度測定用第3トラック13が形成され、該第3トラッ
ク13は、更にその内部で位置検出方向に細かく分割さ
れて、光電式の第4トラック(光電式のメインスケー
ル)14とされている。
On the scale 10, as shown in detail in FIG. 3, the capacitance type first coarse-precision measuring apparatus is arranged in order of increasing wavelength.
A track 11, a second track 12 for measuring intermediate precision, and a third track 13 for measuring fine precision are formed, and the third track 13 is further subdivided in the position detection direction inside the photoelectric fourth track. (Photoelectric main scale) 14.

【0029】このように、静電容量式の第3トラックと
光電式の第4トラックが、物理的には同一のトラックを
共用するようにして、全体のスケール10の幅を縮小す
ることができる。なお、静電容量式の第3トラックと光
電式の第4トラックを独立させることも可能である。
As described above, the capacitance-type third track and the photoelectric-type fourth track physically share the same track, so that the width of the entire scale 10 can be reduced. .. It is also possible to make the electrostatic capacitance type third track and the photoelectric type fourth track independent.

【0030】図3において、15は第1トラック用の伝
達電極、16は第2トラック用の伝達電極である。
In FIG. 3, reference numeral 15 is a transmission electrode for the first track, and 16 is a transmission electrode for the second track.

【0031】前記静電容量式検出器20は、図2に示さ
れる如く、前記メインスケール10と対向して位置検出
方向に相対移動するようにされたピックアップ22と、
該ピックアップ22上に形成された、例えば8相交流信
号が順次印加される送信(駆動)電極24と、前記第1
トラック11用の受信電極25と、前記第2トラック1
2用の受信電極26とを備えている。なお、前記第3ト
ラック13からの信号を受信する際には、前記受信電極
25、26が共に用いられる。
As shown in FIG. 2, the capacitance type detector 20 faces the main scale 10 and a pickup 22 which is relatively movable in the position detecting direction.
A transmission (drive) electrode 24 formed on the pickup 22 and to which, for example, an 8-phase AC signal is sequentially applied,
The receiving electrode 25 for the track 11 and the second track 1
2 for receiving electrodes 26. When receiving the signal from the third track 13, the receiving electrodes 25 and 26 are used together.

【0032】ここで、光電式検出器50を静電容量式検
出器20が挟み込むような構造としているのは、静電容
量式による上位3トラック11〜13の検出値が、温度
変動等による外乱により、光電式による最下位トラック
14の検出値とずれないようにするためである。
Here, the photoelectric detector 50 is structured so that the electrostatic capacity type detector 20 is sandwiched between the photoelectric type detector 50 and the electrostatic capacity type detector 20. This is to prevent deviation from the detection value of the lowest track 14 by the photoelectric method.

【0033】以下、静電容量式検出器20の検出原理を
簡単に説明する。
The detection principle of the capacitance type detector 20 will be briefly described below.

【0034】図4は、説明の簡略化のため、1トラック
(図では第3トラック13)分の測長範囲をもった静電
容量式アブソリュートエンコーダの電極パターンを模式
的に描いたものである。
FIG. 4 is a schematic drawing of an electrode pattern of a capacitance type absolute encoder having a length measuring range for one track (third track 13 in the figure) for simplification of description. ..

【0035】この静電容量式アブソリュートエンコーダ
は、前記スケール10と、該スケールに沿って一定の間
隔を維持して移動する前記ピックアップ22で構成され
ている。
This capacitance type absolute encoder is composed of the scale 10 and the pickup 22 which moves along the scale at a constant interval.

【0036】該スケール10及びピックアップ22は、
それぞれガラス板やガラスエポキシ板等の絶縁体上に、
導電パターンをエッチングで形成して電極としている。
The scale 10 and the pickup 22 are
On an insulator such as a glass plate or glass epoxy plate,
A conductive pattern is formed by etching and used as an electrode.

【0037】前記ピックアップ22上の送信電極24に
印加された電圧は、スケール10上のトラック電極13
に容量結合を介して伝達される。更に、スケール10上
のトラック電極13と伝達電極(例えば15)は配線で
結合され、該伝達電極17とピックアップ22上の受信
電極(例えば25)は、容量により結合されている。従
って、容量に応じた信号が受信電極25により得られ
る。
The voltage applied to the transmission electrode 24 on the pickup 22 is applied to the track electrode 13 on the scale 10.
Is transmitted via capacitive coupling. Furthermore, the track electrode 13 on the scale 10 and the transmission electrode (for example, 15) are connected by wiring, and the transmission electrode 17 and the reception electrode (for example, 25) on the pickup 22 are connected by capacitance. Therefore, a signal corresponding to the capacitance is obtained by the receiving electrode 25.

【0038】なお、スケール10上の各トラックと伝達
電極17のピッチは各々異なるので、相互を結ぶ配線の
傾きはスケール上の位置により違っている。
Since the pitches of the tracks on the scale 10 and the transmission electrodes 17 are different from each other, the inclination of the wiring connecting them is different depending on the position on the scale.

【0039】前記送信電極24は、例えば8本毎に接続
された電極群から構成されており、各電極要素間の電気
的接続は、回路基板で自由に選択できるようになってい
る。
The transmitting electrode 24 is composed of, for example, an electrode group connected to every eight electrodes, and the electrical connection between the electrode elements can be freely selected by the circuit board.

【0040】受信電極25のピッチは、送信電極24の
1組に相当する長さとされ、該受信電極25の検出方向
長さは、送信電極24の半波長分(4本分)の長さとさ
れている。
The pitch of the receiving electrodes 25 is set to a length corresponding to one set of the transmitting electrodes 24, and the length of the receiving electrodes 25 in the detection direction is set to a length corresponding to a half wavelength (4 lines) of the transmitting electrodes 24. ing.

【0041】今仮にピックアップ22とスケール10の
位置関係を固定して、送信電極24の相互接続を、1番
目〜4番目、2番目〜5番目、3番目〜6番目・・・と
順次8種類変更してやり、各々の場合について送信電極
24と受信電極25間の静電容量を測定すると、1周期
の正弦波上で45°ずつ位相のずれた各点に相当する容
量となる。逆に特定の接続を選んで、ピックアップ22
とスケール10の相対位置を動かすと、同じ正弦波上
を、ピックアップ22の動きに応じて移動していくこと
が分かる。これが静電容量式エンコーダの検出原理であ
り、移動方向の判別は、送信電極24の組合せを変え
て、位相変化の方向を確認することにより行う。
Now, assuming that the positional relationship between the pickup 22 and the scale 10 is fixed, the interconnections of the transmission electrodes 24 are sequentially arranged in the first to fourth, second to fifth, third to sixth ... When the capacitance is changed and the capacitance between the transmission electrode 24 and the reception electrode 25 is measured in each case, the capacitances correspond to the points shifted in phase by 45 ° on the sine wave of one cycle. Conversely, select a specific connection and pick up 22
It can be seen that when the relative position of the scale 10 is moved, it moves on the same sine wave according to the movement of the pickup 22. This is the detection principle of the electrostatic capacity encoder, and the movement direction is determined by changing the combination of the transmission electrodes 24 and confirming the direction of phase change.

【0042】このように送信電極の接続を変更すること
により、図5に示すような正弦(SIN)波と余弦(C
OS)波の容量波形が得られるので、静電容量式検出回
路30で tan -1(sin X/cos X) の演算を行うことにより、位置Xの値を求めることがで
きる。
By changing the connection of the transmitting electrodes in this way, a sine (SIN) wave and a cosine (C) as shown in FIG. 5 are obtained.
Since the capacitance waveform of the (OS) wave is obtained, the value of the position X can be obtained by performing the calculation of tan −1 (sin X / cos X) in the capacitance type detection circuit 30.

【0043】なお、静電容量式検出器の詳細な構成及び
作用は、出願人が先に提案した特願平2−132434
及び特願平2−169654に説明されているので、詳
細な説明は省略する。
The detailed construction and operation of the capacitance type detector are described in Japanese Patent Application No. Hei 2-132434 previously proposed by the applicant.
Since it is described in Japanese Patent Application No. 2-169654, detailed description will be omitted.

【0044】前記レジスタ40は、静電容量式検出器2
0の3つのトラックから得られる信号を合成して出力す
る機能を有する。
The register 40 is a capacitance type detector 2
It has a function of synthesizing and outputting signals obtained from three tracks of 0.

【0045】即ち、前記静電容量式検出回路30で得ら
れた上位3トラック分のデータは、図6に示すように例
えば3ビットずつの重なり部分を持っている。これは、
各トラックの誤差と量子化誤差により、下位のトラック
を正確に指定できなくなることを避けるための余裕ビッ
トの重なりである。そこで、前記レジスタ40は、各ト
ラックに対応するデータを時分割で受入れて、重なり部
分が互いに所定の差以内であることを確認し、合成して
出力する。
That is, the data of the upper three tracks obtained by the capacitance type detection circuit 30 has an overlapping portion of, for example, 3 bits each as shown in FIG. this is,
This is an overlap of margin bits for avoiding that the lower track cannot be accurately specified due to the error and the quantization error of each track. Therefore, the register 40 receives the data corresponding to each track in a time division manner, confirms that the overlapping portions are within a predetermined difference from each other, and synthesizes and outputs.

【0046】なお、重なり部分のデータが異なる時は、
例えば正しい値として下位のデータを採用することがで
きる。この際、重なり部分のデータの差が規定値より大
きい場合には、異常の発生であると解釈してエラー信号
を発生することができる。
When the data of the overlapping portion is different,
For example, lower data can be adopted as a correct value. At this time, if the data difference in the overlapping portion is larger than the specified value, it can be interpreted that an abnormality has occurred and an error signal can be generated.

【0047】又、前記光電式検出器50は、図7に詳細
に示す如く、前記静電容量式検出器のピックアップ22
と一体的に移動するスリット板52と、前記ピックアッ
プ22の中央部に形成された開口22A(図2参照)を
介して、前記スケール10上の第4トラック14(第3
トラック13と共通)に拡散光を照射するための、点光
源に近い特性を有する発光ダイオード54と、スケール
10又は第4トラック14の表面で反射され、互いに位
相が90°ずつずれた、前記スリット板52上の4つの
インデックススケール53によって変調された光をそれ
ぞれ受光するための4つのフォトトランジスタ56と、
から構成されている。
Further, the photoelectric detector 50 is, as shown in detail in FIG. 7, the pickup 22 of the capacitance type detector.
Through the slit plate 52 that moves integrally with the pickup 22 and the opening 22A (see FIG. 2) formed in the central portion of the pickup 22.
The slit 54, which is reflected by the surface of the scale 10 or the fourth track 14 and is 90 ° out of phase with each other, for emitting diffused light to the track 13) and having a characteristic close to a point light source. Four phototransistors 56 for respectively receiving the light modulated by the four index scales 53 on the plate 52,
It consists of

【0048】本実施例においては、1光源4受光素子に
より、位相の異なる正弦波を得ているので、スリット板
52とスケール10間のギャップ変動や、温度変動に強
い安定した所定ピッチの正弦波が得られる。
In this embodiment, since the sine waves having different phases are obtained by the one light source 4 and the light receiving element, the sine wave having a stable predetermined pitch which is strong against the gap fluctuation between the slit plate 52 and the scale 10 and the temperature fluctuation. Is obtained.

【0049】なお、この光電式検出器50及び、その出
力を処理して位相が90°ずれた2相の正弦波信号を発
生する光電式検出回路60の詳細な構成及び作用は、特
開平−187413等に開示されているので、説明は省
略する。
The detailed construction and operation of the photoelectric detector 50 and the photoelectric detector circuit 60 for processing the output thereof to generate a two-phase sine wave signal whose phase is shifted by 90 ° are described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Since it is disclosed in 187413 and the like, description thereof will be omitted.

【0050】前記内挿回路70は、図8に示す如く、2
相信号A、Bがそれぞれ入力されるプリアンプ70A、
70Bと、A相入力を反転するための反転用アンプ71
と、抵抗R1〜R8からなる抵抗連鎖72と、該抵抗連
鎖72の隣接する節点を2個のコンパレータ74A、7
4Bに順次接続するためのアナログスイッチ群73と、
前記コンパレータ74A、74Bと、該コンパレータ7
4A、74Bの出力に応じて、計数パルスや計数方向を
示すパルスを発生するためのフリップフロップ75A、
75B、75Cと、該フリップフロップ75A〜75C
の出力に基づいて、データを発生すると共に、前記アナ
ログスイッチ群73をフィードバック制御する信号を発
生するコントローラ76と、該コントローラ76の出力
を計数するアップダウン(UP/DN)カウンタ77
と、該アップダウンカウンタ77の計数値をデコードす
るデコーダ78と、該デコーダ78の出力をラッチして
前記アナログスイッチ群73を制御するためのラッチ7
9とから構成されている。
The interpolating circuit 70, as shown in FIG.
The preamplifier 70A to which the phase signals A and B are input,
70B and an inverting amplifier 71 for inverting the A-phase input
And a resistor chain 72 made up of resistors R1 to R8, and two adjacent nodes of the resistor chain 72 having two comparators 74A and 7A.
Analog switch group 73 for sequentially connecting to 4B,
The comparators 74A and 74B and the comparator 7
A flip-flop 75A for generating a counting pulse and a pulse indicating a counting direction according to the outputs of 4A and 74B,
75B and 75C and the flip-flops 75A to 75C
A controller 76 that generates data based on the output of the analog switch group 73 and a signal that feedback-controls the analog switch group 73, and an up / down (UP / DN) counter 77 that counts the output of the controller 76.
And a decoder 78 for decoding the count value of the up / down counter 77, and a latch 7 for controlling the analog switch group 73 by latching the output of the decoder 78.
9 and 9.

【0051】従来一般に行われていた正弦波と余弦波を
電気的に内挿する技術は、両信号の間を所定の抵抗値を
持つ抵抗アレイで結び、結節点に現われる位相のシフト
した信号の零クロス点をコンパレータで読み取るもので
あった。この方法での問題点は、数多くのコンパレータ
のオフセット値のばらつきによる精度の悪化と、検出器
の高速移動時における位相重なりによる応答速度の限界
であった。
The technique of electrically interpolating a sine wave and a cosine wave, which has been generally used in the past, connects the two signals with a resistor array having a predetermined resistance value, and the phase-shifted signals appearing at the nodes are connected. The zero cross point was read by the comparator. The problems with this method are the deterioration of accuracy due to variations in the offset values of many comparators, and the limit of response speed due to phase overlap during high-speed movement of the detector.

【0052】そこで、本実施例では、従来の抵抗アレイ
を使用する方法と原理的には同等ながら、アナログスイ
ッチ73により1つのコンパレータ74A又は74Bの
入力を切換えることによって、オフセット電圧の影響を
軽減している。更に、零クロス点の結節点がコンパレー
タに順番に接続されるように、アップダウンカウンタ7
7、デコーダ78、ラッチ79によりフィードバックを
かけて、実質的な応答速度の向上も図っている。
Therefore, in the present embodiment, the effect of the offset voltage is reduced by switching the input of one comparator 74A or 74B by the analog switch 73, although the method is basically the same as the method using the conventional resistor array. ing. Further, the up / down counter 7 is connected so that the nodes at the zero cross points are sequentially connected to the comparator.
7, feedback is applied by the decoder 78 and the latch 79 to substantially improve the response speed.

【0053】なお、この内挿回路70の詳細な構成及び
作用については、特開平1−212314に記載されて
いるので、詳細な説明は省略する。
Since the detailed construction and operation of the interpolation circuit 70 are described in Japanese Patent Laid-Open No. 1-212314, detailed description thereof will be omitted.

【0054】この内挿回路70は、例えば図9の上段に
示すような、光電式検出回路60のアナログ出力波形を
波形成形して得られる、90°位相差の2相方形波信号
から、抵抗分割により、最終的に図9の下段に示すよう
なバイナリ(BIN)コードの信号b0〜b3を得る。この
バイナリコードの信号b3〜b0が、前記桁上げ発生器80
に入力される。
This interpolating circuit 70 receives a resistance from a two-phase square wave signal with a 90 ° phase difference, which is obtained by shaping the analog output waveform of the photoelectric detection circuit 60 as shown in the upper part of FIG. 9, for example. By the division, finally, signals (b0 to b3) of binary (BIN) code as shown in the lower part of FIG. 9 are obtained. The binary code signals b3 to b0 are used for the carry generator 80.
Entered in.

【0055】この桁上げ発生器80は、例えば図10に
示す如く構成されており、図11に示すタイムチャート
の如く、立上りエッジ検出回路82と立下りエッジ検出
回路84で最上位桁信号b3のエッジを観測し、RS−F
/F88等を介して方向判別信号UPとカウントパルス
信号CPを出力する。
The carry generator 80 is constructed, for example, as shown in FIG. 10, and the rising edge detection circuit 82 and the falling edge detection circuit 84 detect the most significant digit signal b3 as shown in the time chart of FIG. Observe the edge, RS-F
The direction determination signal UP and the count pulse signal CP are output via / F88 or the like.

【0056】なお、前記立上りエッジ検出回路82及び
立下りエッジ検出回路84に共通して含まれる遅延素子
86は、例えば、図12に示すように、抵抗R、コンデ
ンサC及びシュミットトリガ素子STから作ることもで
きる。
The delay element 86 commonly included in the rising edge detecting circuit 82 and the falling edge detecting circuit 84 is made up of a resistor R, a capacitor C and a Schmitt trigger element ST, as shown in FIG. 12, for example. You can also

【0057】又、前記立上りエッジ検出回路82は、図
13に示すように、2つのD−フリップフロップ(F/
F)と、ANDゲートで構成することもできる。このA
NDゲートをNORゲートに変えて、立下りエッジ検出
回路84とすることもできる。
Further, the rising edge detection circuit 82 has two D-flip-flops (F / F / F / F / F) as shown in FIG.
F) and an AND gate. This A
The ND gate may be replaced with a NOR gate to form the falling edge detection circuit 84.

【0058】該桁上げ発生器80で作られた計数パルス
は、前記アップダウンカウンタ90に入力され、光電式
検出回路60で作れるアブソリュートデータを超える桁
のデータが作られる。この桁のデータは、図6に示した
如く、静電容量式検出部のレジスタ40でも作られてい
るため、これと比較して、補正する。
The counting pulse generated by the carry generator 80 is input to the up / down counter 90, and the digit data exceeding the absolute data generated by the photoelectric detection circuit 60 is generated. As shown in FIG. 6, the data of this digit is also created in the register 40 of the electrostatic capacitance type detection unit, so it is compared with this and corrected.

【0059】即ち、例えば図14に示すような構成の前
記比較回路100において、レジスタ40の値(入力
A)とカウンタ90の値(入力B)が比較される。具体
的には、比較する入力A、Bを加算器(減算器)102
に入力し、結果をデコーダ104で判定する。
In other words, the value of the register 40 (input A) and the value of the counter 90 (input B) are compared in the comparison circuit 100 having the structure shown in FIG. 14, for example. Specifically, the inputs A and B to be compared are added by an adder (subtractor) 102.
, And the result is judged by the decoder 104.

【0060】図15は、デコーダ104の真理値表の例
を示したもので、この真理値表は、差が±2以上のと
き、立上がりエッジ検出回路106からNG信号が発生
するようにしている。このNG信号により、前記カウン
タ90がプリセットされ、もう1回データをロードす
る。
FIG. 15 shows an example of the truth table of the decoder 104. In this truth table, the rising edge detection circuit 106 generates an NG signal when the difference is ± 2 or more. .. The counter 90 is preset by this NG signal, and data is loaded again.

【0061】なお、デコーダ104後段の2つのD−F
/FとANDゲートで構成される立上りエッジ検出回路
106は、カウンタ90に入力するNG信号(LD信
号)の発生を検出し、適当な幅(クロックCK2の周期
と一致)を持ったパルス信号に変換する目的で使用され
ている。
It should be noted that the two DFs in the latter stage of the decoder 104 are
The rising edge detection circuit 106 composed of / F and an AND gate detects the generation of the NG signal (LD signal) input to the counter 90 and converts it into a pulse signal having an appropriate width (corresponding to the cycle of the clock CK2). It is used for the purpose of conversion.

【0062】この比較回路100のタイムチャートを図
16に示す。
FIG. 16 shows a time chart of the comparison circuit 100.

【0063】この比較回路100により、カウンタ90
の値が上位の絶対値を検出する静電容量式のアブソリュ
ートデータとずれていた場合、自動的に正しい絶対値に
更新される。
With this comparison circuit 100, the counter 90
If the value of is deviated from the absolute data of the capacitance type for detecting the upper absolute value, it is automatically updated to the correct absolute value.

【0064】なお、比較回路100の機能は、マイクロ
コンピュータによるソフトウェア演算でも容易に実現で
きる。
The function of the comparison circuit 100 can be easily realized by software calculation by a microcomputer.

【0065】又、比較回路100でNG信号が発生した
ことを外部の通信相手側に伝えたい場合には、一度RS
−F/F120にNG信号を格納し、シフトレジスタ1
10にデータを転送してから、通信相手側にシリアル転
送すればよい。
When it is desired to inform the external communication partner that the NG signal has been generated in the comparison circuit 100, once RS
-Store the NG signal in the F / F 120 and shift register 1
The data may be transferred to 10 and then serially transferred to the communication partner.

【0066】前記シフトレジスタ110は、パラレルデ
ータ信号をシリアルデータ信号に変換してから通信相手
側(外部)にシリアル転送する。
The shift register 110 converts a parallel data signal into a serial data signal and then serially transfers it to the communication partner side (external).

【0067】この第1実施例においては、インクリメン
タル方式の光電式検出器で得たインクリメンタルデータ
を内挿して光電式のアブソリュートデータを得るように
しているので、光電式エンコーダのスケールが簡略であ
る。
In the first embodiment, since the photoelectric absolute data obtained by the incremental photoelectric detector is interpolated to obtain the photoelectric absolute data, the scale of the photoelectric encoder is simple.

【0068】次に、本発明の第2実施例を詳細に説明す
る。
Next, the second embodiment of the present invention will be described in detail.

【0069】この第2実施例は、図17に示す如く、前
記第1実施例の内挿回路70と桁上げ発生器80の代わ
りに、光電式検出回路60出力の2相方形波信号CA、
CBからカウントパルスを直接発生するカウントパルス
発生回路200を設け、該カウントパルス発生回路20
0の出力を、プリセット入力付アップダウンカウンタ9
0に直接入力するようにしたものである。
In this second embodiment, as shown in FIG. 17, instead of the interpolation circuit 70 and the carry generator 80 of the first embodiment, a two-phase square wave signal CA output from the photoelectric detection circuit 60,
A count pulse generation circuit 200 for directly generating a count pulse from the CB is provided, and the count pulse generation circuit 20 is provided.
0 output is up / down counter 9 with preset input
The input is made directly to 0.

【0070】更に、外部出力用の2相信号A、Bも、桁
上げ発生器80の出力ではなく、前記カウンタ90の出
力から直接得るようにしている。
Further, the two-phase signals A and B for external output are also obtained directly from the output of the counter 90 instead of the output of the carry generator 80.

【0071】この第2実施例における光電式検出回路6
0の出力CA、CBからカウンタ90にかけてのタイム
チャートを図18に示す。
Photoelectric detection circuit 6 in the second embodiment
FIG. 18 shows a time chart from the outputs CA and CB of 0 to the counter 90.

【0072】他の構成及び作用に関しては、前記第1実
施例と同様であるので、説明は省略する。
The rest of the structure and operation are the same as in the first embodiment, so a description thereof will be omitted.

【0073】本実施例において、外部通信用の2相方形
波信号A、Bを、前記光電式検出回路60から直接出力
せず、カウンタ90の出力に基づいてエクスクルーシブ
ORゲート130で新たに合成して発生するようにして
いるのは、パラレルイン−シリアルアウトシフトレジス
タ110のシリアル出力SOと同期をとるためである。
In this embodiment, the two-phase square wave signals A and B for external communication are not directly output from the photoelectric detection circuit 60, but are newly combined by the exclusive OR gate 130 based on the output of the counter 90. It is generated in order to synchronize with the serial output SO of the parallel-in / serial-out shift register 110.

【0074】本実施例においては、内挿回路が存在しな
いため、分解能は若干劣るが、構成が非常に簡略であ
る。
In this embodiment, since there is no interpolation circuit, the resolution is slightly inferior, but the configuration is very simple.

【0075】次に、本発明の第3実施例を詳細に説明す
る。
Next, the third embodiment of the present invention will be described in detail.

【0076】この第3実施例は、図19に示す如く、前
記第1実施例のインクリメンタル方式の光電式検出器5
0及び光電式検出回路60の代わりに、例えば4つの光
電式トラックのそれぞれに形成された光電式のアブソリ
ュートコードパターンをそれぞれ読取る4個の光電式検
出器301〜304と、各光電式検出器の出力を処理し
てグレーコードのパラレル出力g0〜g3をそれぞれ発生す
る光電式検出回路311〜314と、前記グレーコード
出力g0〜g3を、後段の処理に適したバイナリ(BIN)
コード出力b3〜b0に変換するデコーダ320とを備えた
ものである。本実施例における各光電式検出回路311
〜314のアナログ出力波形は、例えば図20の上段に
示す如くであり、これを該光電式検出回路311〜31
4で処理したグレーコード出力g0〜g3は、同じく図20
の下段に示す如くとなる。
In the third embodiment, as shown in FIG. 19, the photoelectric sensor 5 of the incremental type of the first embodiment is used.
0 and the photoelectric detection circuit 60, for example, four photoelectric detectors 301 to 304 for reading photoelectric absolute code patterns formed on each of the four photoelectric tracks, and the photoelectric detectors The photoelectric detection circuits 311 to 314 for processing the outputs to generate the parallel outputs g0 to g3 of the gray code and the gray code outputs g0 to g3 are binary (BIN) suitable for the subsequent processing.
And a decoder 320 for converting the code outputs b3 to b0. Each photoelectric detection circuit 311 in this embodiment
The analog output waveforms of ˜314 are as shown in the upper part of FIG. 20, for example.
The gray code outputs g0 to g3 processed in 4 are the same as in FIG.
It will be as shown in the bottom row.

【0077】ここで、グレーコード出力の立上がりがず
れているのは、立上がりが一致している場合の計数ミス
を防ぐためであるが、後段の処理に際しては、バイナリ
コードの方が好ましいので、デコーダ320でバイナリ
コードに変換している。なお、光電式検出回路からバイ
ナリコード出力が直接得られる場合には、デコーダ32
0を省略することができる。
Here, the reason why the rising edges of the gray code output are deviated is to prevent a counting error when the rising edges are coincident with each other. However, since the binary code is preferable in the subsequent processing, the decoder At 320, it is converted into a binary code. When the binary code output is directly obtained from the photoelectric detection circuit, the decoder 32
0 can be omitted.

【0078】他の構成及び作用については、前記第1実
施例と同様であるので説明は省略する。
The rest of the structure and operation are the same as in the first embodiment, so a description thereof will be omitted.

【0079】この第3実施例によれば、内挿回路を用い
ることなく、第1実施例と同等の高分解能又は広いダイ
ナミックレンジの測定が可能である。
According to the third embodiment, it is possible to measure with high resolution or a wide dynamic range equivalent to that of the first embodiment without using an interpolation circuit.

【0080】なお、桁上げ発生器80の入力側に切換ス
イッチを設けて、第1実施例の内挿回路70出力又は第
3実施例のデコーダ320出力のいずれかを選択的に入
力可能とすることもできる。
A changeover switch is provided on the input side of the carry generator 80 so that either the output of the interpolating circuit 70 of the first embodiment or the output of the decoder 320 of the third embodiment can be selectively input. You can also

【0081】[0081]

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、少
ないトラック数で広い測長範囲を持つ静電容量式エンコ
ーダと、高速で分解能の高い光電式エンコーダのそれぞ
れの利点を活かして、高分解能又はダイナミックレンジ
の広い測定を、少ないトラック数で広い測長範囲に亘っ
て行うことが可能となるいう優れた効果を有する。
As described above, according to the present invention, the advantages of the electrostatic capacity type encoder having a wide measuring range with a small number of tracks and the photoelectric type encoder having a high speed and a high resolution can be utilized to obtain a high performance. It has an excellent effect that measurement with a wide resolution or a wide dynamic range can be performed over a wide length measuring range with a small number of tracks.

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

【図1】図1は、本発明の第1実施例の全体構成を示す
ブロック線図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a first embodiment of the present invention.

【図2】図2は、第1実施例のスケールと検出器の構成
を示す斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of a scale and a detector of the first embodiment.

【図3】図3は、第1実施例のスケールパターンを、そ
の一部を拡大して示す平面図である。
FIG. 3 is a plan view showing a part of the scale pattern of the first embodiment in an enlarged manner.

【図4】図4は、静電容量式検出器の動作を説明するた
めの斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view for explaining the operation of the capacitance type detector.

【図5】図5は、静電容量式検出器の出力波形の例を示
す線図である。
FIG. 5 is a diagram showing an example of an output waveform of a capacitance type detector.

【図6】図6は、第1実施例のレジスタ及び比較回路の
作用を説明するための、データ構成を示す線図である。
FIG. 6 is a diagram showing a data configuration for explaining the operation of the register and the comparison circuit of the first embodiment.

【図7】図7は、第1実施例の光電式検出器の構成を示
す縦断面図である。
FIG. 7 is a vertical cross-sectional view showing the structure of the photoelectric detector of the first embodiment.

【図8】図8は、第1実施例で用いられている内挿回路
の構成例を示すブロック線図である。
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration example of an interpolation circuit used in the first embodiment.

【図9】図9は、第1実施例における光電式検出回路出
力と内挿回路出力のバイナリコード信号の関係の例を示
すタイムチャートである。
FIG. 9 is a time chart showing an example of the relationship between the output of the photoelectric detection circuit and the binary code signal of the output of the interpolation circuit in the first embodiment.

【図10】図10は、第1実施例で用いられている桁上
げ発生器の構成例を示す回路図である。
FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration example of a carry generator used in the first embodiment.

【図11】図11は、前記桁上げ発生器の動作を示すタ
イムチャートである。
FIG. 11 is a time chart showing the operation of the carry generator.

【図12】図12は、前記桁上げ発生器で用いられてい
る遅延素子の変形例を示す回路図である。
FIG. 12 is a circuit diagram showing a modification of the delay element used in the carry generator.

【図13】図13は、同じく桁上げ発生器で用いられて
いる立上がりエッジ検出回路の変形例を示す回路図であ
る。
FIG. 13 is a circuit diagram showing a modified example of the rising edge detection circuit also used in the carry generator.

【図14】図14は、第1実施例で用いられている比較
回路の構成例を示す回路図である。
FIG. 14 is a circuit diagram showing a configuration example of a comparison circuit used in the first embodiment.

【図15】図15は、前記比較回路で用いられているデ
コーダの真理値表を示す線図である。
FIG. 15 is a diagram showing a truth table of a decoder used in the comparison circuit.

【図16】図16は、前記比較回路の動作を示すタイム
チャートである。
FIG. 16 is a time chart showing the operation of the comparison circuit.

【図17】図17は、本発明の第2実施例の全体構成を
示すブロック線図である。
FIG. 17 is a block diagram showing an overall configuration of a second embodiment of the present invention.

【図18】図18は、第2実施例における光電式検出器
からカウンタに至る動作を示すタイムチャートである。
FIG. 18 is a time chart showing the operation from the photoelectric detector to the counter in the second embodiment.

【図19】図19は、本発明の第3実施例の全体構成を
示すブロック線図である。
FIG. 19 is a block diagram showing an overall configuration of a third embodiment of the present invention.

【図20】図20は、第3実施例における光電式検出回
路出力とグレーコード出力の関係の例を示すタイムチャ
ートである。
FIG. 20 is a time chart showing an example of the relationship between the photoelectric detection circuit output and the gray code output in the third embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…スケール、 11〜13…静電容量式トラック、 14…光電式トラック、 20…静電容量式検出器、 30…静電容量式検出回路、 40…レジスタ、 50、301〜304…光電式検出器、 60、311〜314…光電式検出回路、 70…内挿回路、 80…桁上げ発生器、 90…プリセット入力付アップダウンカウンタ、 100…比較回路、 110…パラレルイン−シリアルアウトシフトレジス
タ、 200…カウントパルス発生回路、 320…デコーダ。
10 ... Scale, 11-13 ... Capacitance type track, 14 ... Photoelectric type track, 20 ... Capacitance type detector, 30 ... Capacitance type detection circuit, 40 ... Register, 50, 301-304 ... Photoelectric type Detector, 60, 311 to 314 ... Photoelectric detection circuit, 70 ... Interpolation circuit, 80 ... Carry generator, 90 ... Up-down counter with preset input, 100 ... Comparison circuit, 110 ... Parallel-in-serial-out shift register , 200 ... Count pulse generation circuit, 320 ... Decoder.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】検出位置をアブソリュートデータとして出
力するアブソリュートエンコーダにおいて、 低分解能で長波長の静電容量式アブソリュートコードパ
ターン及び高分解能で短波長の光電式インクリメンタル
コードパターンが位置検出方向に形成されたスケール
と、 前記静電容量式アブソリュートコードを読み取って、低
分解能で長波長の静電容量式アブソリュート信号を発生
する静電容量式検出手段と、 前記光電式インクリメンタルコードを読みとって、高分
解能で短波長の光電式インクリメンタル信号を発生する
光電式検出手段と、 該光電式インクリメンタル信号を内挿して、高分解能で
短波長の光電式アブソリュート信号を発生する内挿回路
と、 該光電式アブソリュート信号の最上位桁に基づいて、前
記静電容量式アブソリュート信号の最下位桁への桁上げ
信号を発生する桁上げ発生器と、 前記静電容量式アブソリュート信号と桁上げ信号を計数
して、出力アブソリュート信号の上位桁を作成するカウ
ンタと、 該カウンタ出力を上位桁信号とし、前記光電式アブソリ
ュート信号に基づく出力を下位桁信号として出力する出
力回路と、 を備えたことを特徴とするアブソリュートエンコーダ。
1. An absolute encoder for outputting a detection position as absolute data, wherein a low-resolution long-wavelength capacitive absolute code pattern and a high-resolution short-wavelength photoelectric incremental code pattern are formed in the position detection direction. A scale, a capacitance type detection unit that reads the capacitance type absolute code and generates a capacitance type absolute signal with a low resolution and a long wavelength, and a high resolution and a short period by reading the photoelectric type incremental code. Photoelectric detection means for generating a photoelectric incremental signal of a wavelength, an interpolation circuit for interpolating the photoelectric incremental signal to generate a short-wave photoelectric absolute signal with high resolution, and a maximum of the photoelectric absolute signal. Based on the upper digits, the capacitance type absolute A carry generator for generating a carry signal to the least significant digit of the output signal, a counter for counting the capacitance type absolute signal and the carry signal, and creating a higher digit of the output absolute signal, and the counter. An absolute encoder, comprising: an output circuit that outputs an upper digit signal and outputs an output based on the photoelectric absolute signal as a lower digit signal.
【請求項2】請求項1において、更に、前記静電容量式
アブソリュート信号と前記カウンタ出力を比較して、該
カウンタ出力を補正する比較回路を備えたことを特徴と
するアブソリュートエンコーダ。
2. The absolute encoder according to claim 1, further comprising a comparison circuit that compares the electrostatic capacitance type absolute signal with the counter output and corrects the counter output.
【請求項3】検出位置をアブソリュートデータとして出
力するアブソリュートエンコーダにおいて、 低分解能で長波長の静電容量式アブソリュートコードパ
ターン及び高分解能で短波長の光電式インクリメンタル
コードパターンが位置検出方向に形成されたスケール
と、 前記静電容量式アブソリュートコードを読み取って、低
分解能で長波長の静電容量式アブソリュート信号を発生
する静電容量式検出手段と、 前記光電式インクリメンタルコードを読みとって、高分
解能で短波長の光電式インクリメンタル信号を発生する
光電式検出手段と、 該光電式インクリメンタル信号に基づいてカウントパル
スを発生するカウントパルス発生回路と、 前記静電容量式アブソリュート信号とカウントパルスを
計数して、出力アブソリュート信号の上位桁を作成する
カウンタと、 前記静電容量式アブソリュート信号と前記カウンタ出力
を比較して、該カウンタ出力を補正する比較回路と、 前記カウンタ出力を上位桁信号とし、前記光電式インク
リメンタル信号に基づく出力を下位桁信号として出力す
る出力回路と、 を備えたことを特徴とするアブソリュートエンコーダ。
3. An absolute encoder for outputting a detected position as absolute data, wherein a low-resolution long-wavelength capacitive absolute code pattern and a high-resolution short-wavelength photoelectric incremental code pattern are formed in the position detection direction. A scale, a capacitance type detection unit that reads the capacitance type absolute code and generates a capacitance type absolute signal with a low resolution and a long wavelength, and a high resolution and a short period by reading the photoelectric type incremental code. Photoelectric detection means for generating a photoelectric incremental signal of a wavelength, a count pulse generating circuit for generating a count pulse based on the photoelectric incremental signal, counting the capacitance absolute signal and a count pulse, and outputting Higher rank of absolute signal And a comparator circuit that compares the electrostatic capacitance absolute signal and the counter output, and corrects the counter output, the counter output as a higher digit signal, and an output based on the photoelectric incremental signal. An absolute encoder comprising: an output circuit that outputs a lower digit signal.
【請求項4】検出位置をアブソリュートデータとして出
力するアブソリュートエンコーダにおいて、 低分解能で長波長の静電容量式アブソリュートコードパ
ターン及び高分解能で短波長の光電式アブソリュートコ
ードパターンが位置検出方向に形成されたスケールと、 前記静電容量式アブソリュートコードを読み取って、低
分解能で長波長の静電容量式アブソリュート信号を発生
する静電容量式検出手段と、 前記光電式アブソリュートコードを読み取って、高分解
能で短波長の光電式アブソリュート信号を発生する光電
式検出手段と、 該光電式アブソリュート信号の最上位桁に基づいて、前
記静電容量式アブソリュート信号の最下位桁への桁上げ
信号を発生する桁上げ発生器と、 前記静電容量式アブソリュート信号と桁上げ信号を計数
して、出力アブソリュート信号の上位桁を作成するカウ
ンタと、 該カウンタ出力を上位桁信号とし、前記光電式アブソリ
ュート信号に基づく出力を下位桁信号として出力する出
力回路と、 を備えたことを特徴とするアブソリュートエンコーダ。
4. An absolute encoder for outputting a detected position as absolute data, wherein a low-resolution long-wavelength capacitive absolute code pattern and a high-resolution short-wavelength photoelectric absolute code pattern are formed in the position detection direction. A scale, a capacitance type detection unit that reads the capacitance type absolute code to generate a capacitance type absolute signal with a low resolution and a long wavelength, and a photoelectric type absolute code that is read to obtain a high resolution and a short length. Photoelectric detection means for generating a photoelectric absolute signal of a wavelength, and carry generation for generating a carry signal to the least significant digit of the capacitance absolute signal based on the most significant digit of the photoelectric absolute signal And the capacitance-type absolute signal and carry signal are counted. An absolute circuit comprising: a counter that creates a higher digit of the output absolute signal; and an output circuit that outputs the counter output as a higher digit signal and an output based on the photoelectric absolute signal as a lower digit signal. Encoder.
【請求項5】請求項4において、前記光電式アブソリュ
ートコードがグレーコードとされ、該グレーコード出力
をバイナリーコードの光電式アブソリュート信号に変換
するデコーダが設けられていることを特徴とするアブソ
リュートエンコーダ。
5. The absolute encoder according to claim 4, wherein the photoelectric absolute code is a gray code, and a decoder for converting the gray code output into a binary code photoelectric absolute signal is provided.
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