JPH0581844B2 - - Google Patents
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- JPH0581844B2 JPH0581844B2 JP20547088A JP20547088A JPH0581844B2 JP H0581844 B2 JPH0581844 B2 JP H0581844B2 JP 20547088 A JP20547088 A JP 20547088A JP 20547088 A JP20547088 A JP 20547088A JP H0581844 B2 JPH0581844 B2 JP H0581844B2
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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３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を駆動する光源ドライバである。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を駆動する光源ドライバである。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
４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
４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
算する加算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
算する加算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）＋2sinθ＋2cosθ Ｇ２＝2sin（ωt＋θ）＋2sinθ＋2cosθ 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）＋2sinθ＋2cosθ Ｇ２＝2sin（ωt＋θ）＋2sinθ＋2cosθ 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GS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（直流部分）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（直流部分）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３図のごときエ
ンコーダにおいて、加減算回路内の演算信号の中
からその加減算回路の出力に含まれる直流分の変
動に応じた信号を抽出するローパスフイルタを付
加し、このローパスフイルタの出力を加減算回路
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、加減算回路内の演算信号の中
からその加減算回路の出力に含まれる直流分の変
動に応じた信号を抽出するローパスフイルタを付
加し、このローパスフイルタの出力を加減算回路
の出力から減算するようにしたものである。
このように、ローパスフイルタを使用すると、
加減算回路の出力に含まれる直流分の変動に応じ
た信号を抽出することができ、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。
加減算回路の出力に含まれる直流分の変動に応じ
た信号を抽出することができ、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。
また、従来２つ使用していた高次のハイパスフ
イルタを１つのローパスフイルタと２つの低次の
ハイパスフイルタとに置き換えることができるの
で、使用するローパスフイルタは高次のものでは
あるが、全体の構成を簡素化することができる。
イルタを１つのローパスフイルタと２つの低次の
ハイパスフイルタとに置き換えることができるの
で、使用するローパスフイルタは高次のものでは
あるが、全体の構成を簡素化することができる。
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３図と同様の
ものは、同一符号を付して示す。２２はローパス
フイルタ、２３，２４はローパスフイルタ２２の
出力Ｌ１を加減算回路の出力Ｇ１，Ｇ２から減算
する減算器である。ローパスフイルタ２２には加
算器７の出力Ｃ１が導入されている。
構成図である。図において、前記第３図と同様の
ものは、同一符号を付して示す。２２はローパス
フイルタ、２３，２４はローパスフイルタ２２の
出力Ｌ１を加減算回路の出力Ｇ１，Ｇ２から減算
する減算器である。ローパスフイルタ２２には加
算器７の出力Ｃ１が導入されている。
すなわち、加算器７の出力Ｃ１は受光素子Ａ１
とＢ４の出力ｉ１１，ｉ２４を加算したものであ
るので、 Ｃ＝｛（sinθ＋１）sinω1 ＋（cosθ＋１）cosωt｝ ＋（sinθ＋cosθ＋２） であり、ローパスフイルタ２２を介した出力Ｌ１
は、 Ｌ１＝２（sinθ＋cosθ＋２） となる。なお、この式では、ローパスフイルタ２
２のゲインを２としている。ここで、この出力Ｌ
１は加減算回路の出力Ｇ１，Ｇ２に含まれる直流
成分に対応したものである。
とＢ４の出力ｉ１１，ｉ２４を加算したものであ
るので、 Ｃ＝｛（sinθ＋１）sinω1 ＋（cosθ＋１）cosωt｝ ＋（sinθ＋cosθ＋２） であり、ローパスフイルタ２２を介した出力Ｌ１
は、 Ｌ１＝２（sinθ＋cosθ＋２） となる。なお、この式では、ローパスフイルタ２
２のゲインを２としている。ここで、この出力Ｌ
１は加減算回路の出力Ｇ１，Ｇ２に含まれる直流
成分に対応したものである。
したがつて、この出力Ｌ１を加減算回路（減算
器１１，１２）の出力Ｇ１，Ｇ２から減算する
と、その出力Ｇ１′，Ｇ２′は、 Ｇ１′＝2cos（ωt−θ）−４ Ｇ２′＝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
（sinθ＋cosθの項）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。また、コード板１の速い回転速度
にまで測定を可能にするためには、高次のローパ
スフイルタ２２を使用する必要があるが、従来使
用していた２つの高次のハイパスフイルタ（１
３，１４）を１つのローパスフイルタ２２と２つ
の低次のハイパスフイルタ１３，１４とに置き換
えることができるので、全体の構成を簡素化する
ことができる。
器１１，１２）の出力Ｇ１，Ｇ２から減算する
と、その出力Ｇ１′，Ｇ２′は、 Ｇ１′＝2cos（ωt−θ）−４ Ｇ２′＝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
（sinθ＋cosθの項）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。また、コード板１の速い回転速度
にまで測定を可能にするためには、高次のローパ
スフイルタ２２を使用する必要があるが、従来使
用していた２つの高次のハイパスフイルタ（１
３，１４）を１つのローパスフイルタ２２と２つ
の低次のハイパスフイルタ１３，１４とに置き換
えることができるので、全体の構成を簡素化する
ことができる。
なお、上記の説明においては、ローパスフイル
タ２２に導入する信号として、加算器７の出力Ｃ
１を利用した場合を例示したが、この信号はＣ１
に限られるものではない。例えば、Ｃ１と同様
に、（sinθ＋cosθ）に相当する信号成分を含むも
のであれば、加算器８の出力Ｃ２を利用すること
もできる。また、受光アレイ２，３が、第２図に
示すように、ダミーの受光素子E1〜Ｅ４を有す
るものであれば、この出力を利用することもでき
る。
タ２２に導入する信号として、加算器７の出力Ｃ
１を利用した場合を例示したが、この信号はＣ１
に限られるものではない。例えば、Ｃ１と同様
に、（sinθ＋cosθ）に相当する信号成分を含むも
のであれば、加算器８の出力Ｃ２を利用すること
もできる。また、受光アレイ２，３が、第２図に
示すように、ダミーの受光素子E1〜Ｅ４を有す
るものであれば、この出力を利用することもでき
る。
さらに、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つのスリツト例の変位（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１周に渡つ
て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つのスリツト例の変位（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１周に渡つ
てアブソリユートに測定することができる。
以上説明したように、本発明のエンコーダで
は、前記第３図のごときエンコーダにおいて、加
減算回路内の演算信号の中からその加減算回路の
出力に含まれる直流分の変動に応じた信号を抽出
するローパスフイルタを付加し、このローパスフ
イルタの出力を加減算回路の出力から減算するよ
うにしているので、このローパスフイルタの出力
により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３図のごときエンコーダにおいて、加
減算回路内の演算信号の中からその加減算回路の
出力に含まれる直流分の変動に応じた信号を抽出
するローパスフイルタを付加し、このローパスフ
イルタの出力を加減算回路の出力から減算するよ
うにしているので、このローパスフイルタの出力
により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図および第２図は本発明のエンコーダの一
実施例を示す構成図、第３図および第４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……光源、６……光源ドライバ、７〜１０……
加算器、１１，１２，２３，２４……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、２２……ローパスフイルタ。
実施例を示す構成図、第３図および第４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……光源、６……光源ドライバ、７〜１０……
加算器、１１，１２，２３，２４……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、２２……ローパスフイルタ。
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、前記加減算回路内
の演算信号の中からその加減算回路の出力に含ま
れる直流分の変動に応じた信号を抽出するローパ
スフイルタとを具備し、このローパスフイルタの
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 |
|---|---|---|---|
| JP20547088A JPH0254115A (ja) | 1988-08-18 | 1988-08-18 | エンコーダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20547088A JPH0254115A (ja) | 1988-08-18 | 1988-08-18 | エンコーダ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0254115A JPH0254115A (ja) | 1990-02-23 |
| JPH0581844B2 true JPH0581844B2 (ja) | 1993-11-16 |
Family
ID=16507395
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20547088A Granted JPH0254115A (ja) | 1988-08-18 | 1988-08-18 | エンコーダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0254115A (ja) |
-
1988
- 1988-08-18 JP JP20547088A patent/JPH0254115A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0254115A (ja) | 1990-02-23 |
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