JPH0581842B2 - - Google Patents
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- JPH0581842B2 JPH0581842B2 JP20546888A JP20546888A JPH0581842B2 JP H0581842 B2 JPH0581842 B2 JP H0581842B2 JP 20546888 A JP20546888 A JP 20546888A JP 20546888 A JP20546888 A JP 20546888A JP H0581842 B2 JPH0581842 B2 JP H0581842B2
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- output
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- 238000003491 array Methods 0.000 claims description 6
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Optical Transform (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、コード板の回転角に応じて位相が差
動的に変化する２つの位相信号を発生するととも
に、この位相信号における位相変化量を測定し
て、前記コード板の回転角を算出するようにした
エンコーダに関するものである。
動的に変化する２つの位相信号を発生するととも
に、この位相信号における位相変化量を測定し
て、前記コード板の回転角を算出するようにした
エンコーダに関するものである。
このようなエンコーダの一例としては、本願出
願人が特願昭62−70078号としてすでに出願して
いる装置がある。
願人が特願昭62−70078号としてすでに出願して
いる装置がある。
第４図はこのエンコーダの一例を示す構成図で
ある。図において、１は一定のピツチでスリツト
が形成されたコード板、２，３はそれぞれ４つの
受光素子Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４を有する受光ア
レイ、４，５はコード板１を介してこれらの受光
アレイ２，３と対向配置された光源、６は光源
４，５を駆動するドライバである。また、図中に
示した波形は、コード板１を通過した光の強度分
布を正弦波に近似して示したものである。
ある。図において、１は一定のピツチでスリツト
が形成されたコード板、２，３はそれぞれ４つの
受光素子Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４を有する受光ア
レイ、４，５はコード板１を介してこれらの受光
アレイ２，３と対向配置された光源、６は光源
４，５を駆動するドライバである。また、図中に
示した波形は、コード板１を通過した光の強度分
布を正弦波に近似して示したものである。
受光素子Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４は、それぞれ
この光強度分布を４等分した幅を有しており、第
５図に示すように、光強度の分布を基準として、
90°の整数倍にあたる位相差を持つように配置さ
れている。すなわち、光強度分布の１周期をｄと
すれば、空間的にｎ・ｄ／４の間隔をおいて配置
されている。ｎは整数である。また、光源４，５
が出射する光の強度は、光源ドライバ６により
（sinωt＋１）および（cosωt＋１）で振幅変調さ
れている。
この光強度分布を４等分した幅を有しており、第
５図に示すように、光強度の分布を基準として、
90°の整数倍にあたる位相差を持つように配置さ
れている。すなわち、光強度分布の１周期をｄと
すれば、空間的にｎ・ｄ／４の間隔をおいて配置
されている。ｎは整数である。また、光源４，５
が出射する光の強度は、光源ドライバ６により
（sinωt＋１）および（cosωt＋１）で振幅変調さ
れている。
７〜１２は受光素子Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４の
各出力から所定の位相関係にある出力同志を加減
算する加減器および減算器である。１３，１４は
この加減算回路による演算出力Ｇ１，Ｇ２から変
調周波数（ω）に応じた周波数成分の信号を抽出
するハイパスフイルタ、１５，１６はコンパレー
タである。
各出力から所定の位相関係にある出力同志を加減
算する加減器および減算器である。１３，１４は
この加減算回路による演算出力Ｇ１，Ｇ２から変
調周波数（ω）に応じた周波数成分の信号を抽出
するハイパスフイルタ、１５，１６はコンパレー
タである。
このように構成されたエンコーダの回転検出部
では、受光素子Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４の出力ｉ
１１〜ｉ１４，ｉ２１〜ｉ２４は、コード板１の
回転角をθとすれば、 i11＝（sinθ＋１）（sinωt＋１） i12＝（cosθ＋１）（sinωt＋１） i13＝（−sinθ＋１）（sinωt＋１） i14＝（−cosθ＋１）（sinωt＋１） i21＝（−sinθ＋１）（cosωt＋１） i22＝（−cosθ＋１）（cosωt＋１） i23＝（sinθ＋１）（cosωt＋１） i24＝（cosθ＋１）（cosωt＋１） のようになつており、減算器１１，１２（加減算
回路）から得られる出力Ｇ１，Ｇ２は、 G1＝2cos（ωt−θ） ＋２√２sin（θ＋π／４） G2＝2sin（ωt＋θ） ＋２√２sin（θ＋π／４） のようになる。ここで、光源４，５の変調角周波
数ωは、コード板１の回転速度dθ／dtに比べて高
い値（dθ／dt≪ω）となるように選ばれているの
で、ハイパスフイルタ１３，１４の出力からは、 M1＝2cos（ωt−θ） M2＝2sin（ωt＋θ） なる信号（位相信号）が得られる。
では、受光素子Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４の出力ｉ
１１〜ｉ１４，ｉ２１〜ｉ２４は、コード板１の
回転角をθとすれば、 i11＝（sinθ＋１）（sinωt＋１） i12＝（cosθ＋１）（sinωt＋１） i13＝（−sinθ＋１）（sinωt＋１） i14＝（−cosθ＋１）（sinωt＋１） i21＝（−sinθ＋１）（cosωt＋１） i22＝（−cosθ＋１）（cosωt＋１） i23＝（sinθ＋１）（cosωt＋１） i24＝（cosθ＋１）（cosωt＋１） のようになつており、減算器１１，１２（加減算
回路）から得られる出力Ｇ１，Ｇ２は、 G1＝2cos（ωt−θ） ＋２√２sin（θ＋π／４） G2＝2sin（ωt＋θ） ＋２√２sin（θ＋π／４） のようになる。ここで、光源４，５の変調角周波
数ωは、コード板１の回転速度dθ／dtに比べて高
い値（dθ／dt≪ω）となるように選ばれているの
で、ハイパスフイルタ１３，１４の出力からは、 M1＝2cos（ωt−θ） M2＝2sin（ωt＋θ） なる信号（位相信号）が得られる。
この式に示されるように、出力信号Ｍ１，Ｍ２
には、コード板１の回転角θに応じた位相情報が
含まれており、この位相変化分を測定すれば、コ
ード板１の回転角θを算出することができる。
には、コード板１の回転角θに応じた位相情報が
含まれており、この位相変化分を測定すれば、コ
ード板１の回転角θを算出することができる。
１７，１８は光源ドライバ６から発生されるス
タートパルスSGを基準にして、コンパレータ出
力Ｐ１，Ｐ２の位相遅れ量を測定（計数）するカ
ウンタ、１９，２０はカウンタ１７，１８の出力
Ｔ１，Ｔ２をラツチするラツチ回路、２１はカウ
ンタ１７，１８の出力Ｔ１，Ｔ２からコード板１
の回転角θを算出するシグナルプロセツサであ
る。
タートパルスSGを基準にして、コンパレータ出
力Ｐ１，Ｐ２の位相遅れ量を測定（計数）するカ
ウンタ、１９，２０はカウンタ１７，１８の出力
Ｔ１，Ｔ２をラツチするラツチ回路、２１はカウ
ンタ１７，１８の出力Ｔ１，Ｔ２からコード板１
の回転角θを算出するシグナルプロセツサであ
る。
すなわち、スタートパルスSGを
SG＝2cos（ωt）
として、スタートパルスSGの立上りでカウント
を開始し、コンパレータ出力Ｐ１，Ｐ２の立下が
りでカウントを終了させると、カウンタ１７，１
８の出力Ｔ１，Ｔ２はそれぞれ、 T1＝（π／２）＋θ T2＝π−θ となる。したがつて、これをシグナルプロセツサ
２１により減算すると、 T1−T2＝2θ−（π／２） が得られ、コード板１の回転角θを０≦θ＜2π
の範囲で求めることができる。このとき、2πは
スリツトの１ピツチに相当するものである。
を開始し、コンパレータ出力Ｐ１，Ｐ２の立下が
りでカウントを終了させると、カウンタ１７，１
８の出力Ｔ１，Ｔ２はそれぞれ、 T1＝（π／２）＋θ T2＝π−θ となる。したがつて、これをシグナルプロセツサ
２１により減算すると、 T1−T2＝2θ−（π／２） が得られ、コード板１の回転角θを０≦θ＜2π
の範囲で求めることができる。このとき、2πは
スリツトの１ピツチに相当するものである。
しかしながら、このような構成のエンコーダで
は、ハイパスフイルタ１３，１４を使用して、減
算器１１，１２の出力Ｇ１，Ｇ２からそれぞれキ
ヤリヤ周波数ωを含まない項（直流分）を消去す
るようにしているので、コード板１の速い回転速
度（dθ／dt）まで測定を可能にするためには、高
次のハイパスフイルタを設ける必要があり、回路
規模が大きくなつてしまう。
は、ハイパスフイルタ１３，１４を使用して、減
算器１１，１２の出力Ｇ１，Ｇ２からそれぞれキ
ヤリヤ周波数ωを含まない項（直流分）を消去す
るようにしているので、コード板１の速い回転速
度（dθ／dt）まで測定を可能にするためには、高
次のハイパスフイルタを設ける必要があり、回路
規模が大きくなつてしまう。
本発明は、上記のような従来装置の欠点をなく
し、高次のハイパスフイルタを設けることなく、
コード板の速い回転速度まで測定することのでき
るエンコーダを簡単な構成により実現することを
目的としたものである。
し、高次のハイパスフイルタを設けることなく、
コード板の速い回転速度まで測定することのでき
るエンコーダを簡単な構成により実現することを
目的としたものである。
本発明のエンコーダは、前記第４図のごときエ
ンコーダにおいて、光強度の一定な光を出射する
第３の光源と、この第３の光源より出射された光
を前記コード板を介して受光するとともに光強度
分布の１周期を２等分した幅を有しその光強度分
布に対して同相の位置に配置された受光素子とを
付加し、この受光素子の出力を前記加減算回路の
出力から減算するようにしたものである。
ンコーダにおいて、光強度の一定な光を出射する
第３の光源と、この第３の光源より出射された光
を前記コード板を介して受光するとともに光強度
分布の１周期を２等分した幅を有しその光強度分
布に対して同相の位置に配置された受光素子とを
付加し、この受光素子の出力を前記加減算回路の
出力から減算するようにしたものである。
このように、光強度の一定な第３の光源と、光
強度分布の１周期を２等分した幅を有し、その光
強度分布に対して同相の位置に配置された受光素
子とを付加すると、この受光素子からは、コード
板の回転に伴なう直流分の変動に応じた出力を得
ることができ、この出力を加減算回路の出力から
減算することにより、コード板の回転に伴なう直
流分の変動を予め除去して、高次のハイパスフイ
ルタを使用することなく、位相信号を抽出するこ
とができる。
強度分布の１周期を２等分した幅を有し、その光
強度分布に対して同相の位置に配置された受光素
子とを付加すると、この受光素子からは、コード
板の回転に伴なう直流分の変動に応じた出力を得
ることができ、この出力を加減算回路の出力から
減算することにより、コード板の回転に伴なう直
流分の変動を予め除去して、高次のハイパスフイ
ルタを使用することなく、位相信号を抽出するこ
とができる。
第１図は本発明のエンコーダの一実施例を示す
構成図である。図において、前記第４図と同様の
ものは、同一符号を付して示す。２２は光源、２
３は光強度の一定な光を出射するようにこの光源
２２を駆動する光源ドライバ、２４はこの光源２
２より出射された光をコード板１を介して受光す
る受光素子である。受光素子２４は光強度分布の
１周期を２等分した幅を有しており、その光強度
分布に対して同相の位置に配置されている。
構成図である。図において、前記第４図と同様の
ものは、同一符号を付して示す。２２は光源、２
３は光強度の一定な光を出射するようにこの光源
２２を駆動する光源ドライバ、２４はこの光源２
２より出射された光をコード板１を介して受光す
る受光素子である。受光素子２４は光強度分布の
１周期を２等分した幅を有しており、その光強度
分布に対して同相の位置に配置されている。
第２図に受光アレイ２，３と受光素子２４との
位相関係を示す。
位相関係を示す。
受光素子２４の出力Ｃ５は減算器１１，１２に
印加され、前記した加減算回路出力Ｃ１−Ｃ３，
Ｃ２−Ｃ４から減算されている。
印加され、前記した加減算回路出力Ｃ１−Ｃ３，
Ｃ２−Ｃ４から減算されている。
ここで、受光素子２４の出力Ｃ５を式で示せ
ば、 C5＝２（sinθ＋cosθ＋２） となる。なお、この式は、光源４，５が（sinωt
＋１）および（cosωt＋１）の光強度で発光して
いるのに対して、“２”なる光強度で直流的に発
光していることを示している。
ば、 C5＝２（sinθ＋cosθ＋２） となる。なお、この式は、光源４，５が（sinωt
＋１）および（cosωt＋１）の光強度で発光して
いるのに対して、“２”なる光強度で直流的に発
光していることを示している。
したがつて、このときの減算器１１，１２の出
力Ｇ１-，Ｇ２-は、 G1-＝G1−C5 ＝2cos（ωt−θ）−４ G2-＝G2−C5 ＝2sin（ωt＋θ）−４ となり、コード板１の回転に伴なう直流分の変動
が除去されている。このため、ハイパスフイルタ
１３，１４は変動のない直流分をカツトするだけ
となるので、高次のフイルタを必要としない。
力Ｇ１-，Ｇ２-は、 G1-＝G1−C5 ＝2cos（ωt−θ）−４ G2-＝G2−C5 ＝2sin（ωt＋θ）−４ となり、コード板１の回転に伴なう直流分の変動
が除去されている。このため、ハイパスフイルタ
１３，１４は変動のない直流分をカツトするだけ
となるので、高次のフイルタを必要としない。
なお、上記の説明においては、その光強度が
（sinωt＋１）および（cosωt＋１）で振幅変調さ
れた光源４，５と所定の位相関係に配置された受
光アレイ２，３とにより、コード板１に設けられ
た１つのスリツト列の変位（コード板１の回転角
θ）を測定する場合を例示したが、このときのス
リツト数をＮとして、コード板１にもう１つの
（Ｎ−１）のスリツト列を設けるとともに、同様
の測定系によりその変位を同時に測定するように
構成すれば、コード板１の回転角θをアブソリユ
ートに測定することができる。
（sinωt＋１）および（cosωt＋１）で振幅変調さ
れた光源４，５と所定の位相関係に配置された受
光アレイ２，３とにより、コード板１に設けられ
た１つのスリツト列の変位（コード板１の回転角
θ）を測定する場合を例示したが、このときのス
リツト数をＮとして、コード板１にもう１つの
（Ｎ−１）のスリツト列を設けるとともに、同様
の測定系によりその変位を同時に測定するように
構成すれば、コード板１の回転角θをアブソリユ
ートに測定することができる。
また、第３図に示すように、受光アレイ２にお
ける受光素子Ａ１，Ａ３の出力ｉ１１，ｉ１３を
加算すると、コード板１の回転角θに依存しない
信号 i11＋i13＝２（sinωt＋１） を得ることができるので、この信号を整流器２５
および差動増幅器２６を介して光源ドライバ２３
に帰還するようにすれば、光源４，５と光源２２
との出射光の比を一定に保つことができる。
ける受光素子Ａ１，Ａ３の出力ｉ１１，ｉ１３を
加算すると、コード板１の回転角θに依存しない
信号 i11＋i13＝２（sinωt＋１） を得ることができるので、この信号を整流器２５
および差動増幅器２６を介して光源ドライバ２３
に帰還するようにすれば、光源４，５と光源２２
との出射光の比を一定に保つことができる。
以上説明したように、本発明のエンコーダで
は、前記第４図のごときエンコーダにおいて、光
強度の一定な光を出射する第３の光源と、この第
３の光源より出射された光を前記コード板を介し
て受光するとともに光強度分布の１周期を２等分
した幅を有しその光強度分布に対して同相の位置
に配置された受光素子とを付加し、この受光素子
の出力を前記加減算回路の出力から減算するよう
にしているので、加減算回路の出力からコード板
の回転に伴なう直流分の変動を予め除去して、ハ
イパスフイルタに供給することができ、高次のハ
イパスフイルタを設けることなく位相信号を抽出
して、コード板の速い回転速度まで測定すること
のできるエンコーダを簡単な構成により実現する
ことができる。
は、前記第４図のごときエンコーダにおいて、光
強度の一定な光を出射する第３の光源と、この第
３の光源より出射された光を前記コード板を介し
て受光するとともに光強度分布の１周期を２等分
した幅を有しその光強度分布に対して同相の位置
に配置された受光素子とを付加し、この受光素子
の出力を前記加減算回路の出力から減算するよう
にしているので、加減算回路の出力からコード板
の回転に伴なう直流分の変動を予め除去して、ハ
イパスフイルタに供給することができ、高次のハ
イパスフイルタを設けることなく位相信号を抽出
して、コード板の速い回転速度まで測定すること
のできるエンコーダを簡単な構成により実現する
ことができる。
第１図〜第３図は本発明のエンコーダの一実施
例を示す構成図、第４図および第５図は本願出願
人が特願昭62−70078号として出願しているエン
コーダの一例を示す構成図である。 １……コード板、２，３……受光アレイ、４，
５，２２……光源、６，２３……光源ドライバ、
７〜１０……加算器、１１，１２……減算器、１
３，１４……ハイパスフイルタ、１５，１６……
コンパレータ、１７，１８……カウンタ、１９，
２０……ラツチ回路、２１……シグナルプロセツ
サ、Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４，２４……受光素
子、２５……整流器、２６……差動増幅器。
例を示す構成図、第４図および第５図は本願出願
人が特願昭62−70078号として出願しているエン
コーダの一例を示す構成図である。 １……コード板、２，３……受光アレイ、４，
５，２２……光源、６，２３……光源ドライバ、
７〜１０……加算器、１１，１２……減算器、１
３，１４……ハイパスフイルタ、１５，１６……
コンパレータ、１７，１８……カウンタ、１９，
２０……ラツチ回路、２１……シグナルプロセツ
サ、Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４，２４……受光素
子、２５……整流器、２６……差動増幅器。
Claims (1)
- １ コード板の回転角に応じて位相が差動的に変
化する２つの位相信号を発生するとともにこの位
相信号における位相変化量を測定して前記コード
板の回転角を算出するようにしたエンコーダにお
いて、その光強度が（sinωt＋１）および
（cosωt＋１）で振幅変調された第１および第２
の光源と、この光源より出射された光を前記コー
ド板を介して独立に受光するとともにそれぞれ光
強度分布の１周期を４等分した幅を有する４つの
受光素子よりなりその光強度の分布を基準として
90°の整数倍にあたる位相差を持つように配置さ
れた２つの受光アレイと、これら２つの受光アレ
イを構成する各受光素子の出力から所定の位相関
係にある出力同志を加減算する加減算回路と、こ
の加減算回路の出力から前記第１および第２の光
源の変調周波数に応じた周波数成分の位相信号を
抽出するハイパスフイルタと、光強度の一定な光
を出射する第３の光源と、この第３の光源より出
射された光を前記コード板を介して受光するとと
もに光強度分布の１周期を２等分した幅を有しそ
の光強度分布に対して同相の位置に配置された受
光素子とを具備し、この受光素子の出力を前記加
減算回路の出力から減算するようにしてなるエン
コーダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20546888A JPH0254113A (ja) | 1988-08-18 | 1988-08-18 | エンコーダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20546888A JPH0254113A (ja) | 1988-08-18 | 1988-08-18 | エンコーダ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0254113A JPH0254113A (ja) | 1990-02-23 |
| JPH0581842B2 true JPH0581842B2 (ja) | 1993-11-16 |
Family
ID=16507363
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20546888A Granted JPH0254113A (ja) | 1988-08-18 | 1988-08-18 | エンコーダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0254113A (ja) |
-
1988
- 1988-08-18 JP JP20546888A patent/JPH0254113A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0254113A (ja) | 1990-02-23 |
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