JPH0658774A - アブソリュートエンコーダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 落ち込みの少ないアブソリュート信号を得る
ことを目的とする。 【構成】 目盛数Ｐ（正の整数）からなるｍ本（ｍは３
以上の整数）のアブソリュートパターンに対して、２
^k-1 ＜Ｐ≦２^k を満足するｋ（正の整数）個の検出素子
を有するｍ組の検出素子列１１、１２、１３、１４を配
置し、ｍ分割されたインクリメンタル信号をタイミング
信号としてｍ組の検出素子列１１、１２、１３、１４を
それぞれ構成するｋ個の検出素子の中から各検出素子列
１１、１２、１３、１４毎に１つの検出素子を選択する
信号選択回路５を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アブソリュートエンコ
ーダに関する。

【０００２】

【従来の技術】図５に示す様に、従来のアブソリュート
エンコーダは、符号板１０１と、アブソリュート信号検
出器１０２と、インクリメンタル信号検出器１０３と、
信号選択回路１０４とから構成されている。符号板１０
１には、最小読み取り単位がλで、４ビットのアブソリ
ュートコードからなる１トラックアブソリュートパター
ン１０５と、ピッチがλのインクリメンタルパターン１
０６とがそれぞれ略平行に併設されている。

【０００３】アブソリュート信号検出器１０２は、アブ
ソリュートパターン１０５の最小読み取り単位の約λ／
２に相当する幅を有する８個のアブソリュート受光素子
１０７、１０８、・・、１１４を２個ずつ組み合わせる
ことによって、第１検出部（アブソリュート受光素子１
０７、１０８との組合せ）と、第２検出部（アブソリュ
ート受光素子１０９、１１０との組合せ）と、第３検出
部（アブソリュート受光素子１１１、１１２との組合
せ）と、第４検出部（アブソリュート受光素子１１３、
１１４との組合せ）とから構成される。

【０００４】インクリメンタル信号検出器１０３は、イ
ンクリメンタルパターンの約λ／２に相当する幅を有す
るインクリメンタル受光素子１１５、１１６がｎ＋λ／
４（ｎは整数）間隔を開けて配置されている。信号選択
回路１０４の動作を図６のタイミングチャートを用いて
説明するが、ここではアブソリュート信号検出器の第１
検出部についてのみ説明する。

【０００５】符号板１０１が紙面右方向から左方向に移
動した時、第１検出部を構成する受光素子１０７の出力
は信号１１７であり、また、第１検出部の受光素子１０
８の出力は信号１１８である。そして、信号選択回路１
０４は、インクリメンタル信号検出器１０３を構成する
一方の受光素子１１５から出力されるインクリメンタル
信号１１９が高レベルの時、アブソリュート検出素子１
０８を選択し、また、インクリメンタル信号１１９が低
レベルの時、アブソリュート検出素子１０７を選択して
出力する。

【０００６】即ち、信号選択回路１０４は、アブソリュ
ート検出素子１０８から出力される信号１１８と、アブ
ソリュート検出素子１０７から出力される信号１１７と
を、インクリメンタル信号のＨレベルとＬレベルとで切
り換え、信号１１７と信号１１８とを合成した信号１２
１が信号選択回路１０４の出力部１２０から不図示の信
号処理回路に出力される。

【０００７】アブソリュートエンコーダをこのような構
成にし、インクリメンタル信号でアブソリュート信号の
立ち上がり、立ち下がり近傍の不安定領域を交互に相補
するように切り換えてアブソリュート信号を出力するも
のである。尚、上記のアブソリュートエンコーダは、本
出願人において特開平２−１６８１１５に開示されたも
のである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の技術
において、図６に示す様に、信号選択回路１０４の出力
部１２０から出力される信号１２１には、落ち込み１２
３が見られる。この落ち込み１２３は、アブソリュート
受光素子１０７の信号１１７とアブソリュート受光素子
１０８の信号１１８とをインクリメンタル信号によって
切り換える時に発生するものであり、この落ち込みが、
信号１２１を矩形波に変換するスライスレベル１２４に
近づくため、矩形波の波形割れの可能性がある。

【０００９】即ち、アブソリュートエンコーダとして
は、この矩形割れが誤出力となるという問題点があっ
た。この問題点を解決する為に、第１信号及び第２信号
のアブソリュート信号の波形の立ち上がり又は立ち下が
りの勾配を急峻にすれば落ち込みを消すことができる。
この勾配を急峻にする方法としては、光源を小さくする
方法、または符号板と各受光素子との距離を小さくする
方法等が上げられるが、光源を小さくすると光量が減少
して受光素子から出力される信号が小さくなったり、ま
た、符号板と受光素子との距離を小さくすると機械的接
触の可能性があった。

【００１０】さらに符号板と受光素子との距離を小さく
するには、符号板と受光素子との配置の調節が大変困難
であった。本願発明は、この様な問題点に鑑みてなされ
たものであり、インクリメンタル信号でアブソリュート
信号を相補するように切り換えて出力した時に生じるア
ブソリュート信号の落ち込みを少なくし、安定したアブ
ソリュート信号を得ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
は、最小読み取り単位の長さがλで、目盛数Ｐ（Ｐは正
の整数）を有するｍ本（ｍは３以上の整数）のアブソリ
ュートパターン（６、７、８、９）と、ピッチがλのイ
ンクリメンタルパターン（１０）とが形成された符号板
（１）と、ｍ本のアブソリュートパターン（６、７、
８、９）をそれぞれ検出し、目盛数Ｐに対して２^k-1 ＜
Ｐ≦２^k を満足するｋ（正の整数）個の検出素子（１
５、１６、・・２９、３０）を有するｍ組の検出素子列
（１１、１２、１３、１４）から構成されるアブソリュ
ート信号検出手段（２）と、インクリメンタルパターン
（１０）を検出し、インクリメンタル信号を発生するイ
ンクリメンタル信号検出手段（３）と、インクリメンタ
ル信号検出手段（３）が検出したインクリメンタル信号
をｍ分割するｍ分割回路（４）と、ｍ分割されたインク
リメンタル信号をタイミング信号として、ｍ組の検出素
子列の中からそれぞれ１つの検出素子を順次選択する信
号選択回路と、を備え、ｍ本のアブソリュートパターン
（６、７、８、９）が同位相に形成される時、アブソリ
ュート信号検出手段（２）のｍ組の検出素子列（１１、
１２、１３、１４）をλ／ｍずつ位相をずらして配置
し、また、アブソリュート信号検出手段のｍ組の検出素
子列（１１、１２、１３、１４）を同位相に配置した
時、ｍ本のアブソリュートパターン（６、７、８、９）
がそれぞれλ／ｍずつ位相ずらして形成される。

【００１２】請求項２に記載の本発明は、最小読み取り
単位の長さがλで、目盛数Ｐ（正の整数）を有する１ト
ラックのアブソリュートパターン（９１）と、ピッチが
λのインクリメンタルパターン（９２）とが形成された
符号板（９０）と、１トラックのアブソリュートパター
ン（９１）を検出し、目盛数Ｐに対して２^k-1 ＜Ｐ≦２
^k を満足するｋ（正の整数）個の検出素子（４８、４
９、・・６２、６３）を有するｍ（２以上の正の整数）
組の検出素子列（４３、４４、４５、４６）を符号板
（９０）との相対移動方向に配置したアブソリュート信
号検出手段（４７）と、符号板（９０）に対して相対移
動し、インクリメンタルパターン（９２）を検出してイ
ンクリメンタル信号を発生するインクリメンタル信号検
出手段（６５）と、インクリメンタル信号検出手段（６
５）が検出したインクリメンタル信号をｍ分割するｍ分
割回路（６６）と、ｍ分割されたインクリメンタル信号
をタイミング信号として、ｍ組の検出素子列（４３、４
４、４５、４６）の中からそれぞれ１つの検出素子をそ
れぞれ選択する信号選択回路（６７）と、を備え、１ト
ラックのアブソリュートパターン（９１）に対して、ア
ブソリュート信号検出手段（４７）のｍ組の検出素子列
（４３、４４、４５、４６）をそれぞれλ／ｍ位相をず
らして配置した。

【００１３】

【作用】本発明において、アブソリュートパターンの目
盛数Ｐに対して２^k-1 ＜Ｐ≦２ ^k を満足するｋ個（ｋは
正の整数）の検出素子を有するｍ組の検出素子列でアブ
ソリュート検出器を構成し、ｍ分割されたインクリメン
タル信号をタイミング信号として各検出素子列の中から
同じ順番に並ぶアブソリュート検出素子を順次選択し、
アブソリュート信号の立ち上がり、立ち下がり近傍の不
安定領域を交互に相補した時に生じる落ち込みを少なく
することができ、安定したアブソリュート信号を得るこ
とができる。

【００１４】

【実施例】図１は本発明の第１実施例を示す。図１に示
す様に、アブソリュートエンコーダは、符号板１と、ア
ブソリュート信号検出器２と、インクリメンタル信号検
出器３と、ｍ分割回路４（ｍは３以上の整数）と、信号
選択回路５とから構成されている。

【００１５】符号板１には、それぞれλ／４位相をずら
してそれぞれ略平行に形成されたアブソリュートパター
ン６、７、８、９と、ピッチがλのインクリメンタルパ
ターン１０とがそれぞれ略平行に形成されている。アブ
ソリュートパターン６、７、８、９は、最小読み取り単
位がλで、目盛数Ｐ（Ｐは正の整数）を有し、本実施例
においては、目盛数Ｐを１６とする４ビットのアブソリ
ュートパターンとする。

【００１６】従って、アブソリュート信号検出器２は、
アブソリュートパターン６、７、８、９の目盛数１６に
対して２^k-1 ＜１６≦２^k を満足するｋ＝４個のアブソ
リュート受光素子をそれぞれ有する第１検出部１１、第
２検出部１２、第３検出部１３、第４検出部１４から構
成されている。各検出部１１、１２、１３、１４は、各
パターン６、７、８、９に対してそれぞれ配置される
が、各検出部１１、１２、１３、１４間には位相差が生
じないように配置される。

【００１７】各検出部１１、１２、１３、１４を構成す
る１６個のアブソリュート受光素子１５、１６、・・
・、３０は、最小読み取り単位λと同程度の幅を有し、
ピッチ間隔がλで配列されている。インクリメンタル信
号検出器３は、ピッチがλのインクリメンタルパターン
１０の約λ／２に相当する幅を有するインクリメンタル
受光素子３Ａ、３Ｂがｎ＋λ／４（ｎは整数）間隔を開
けて配置されており、互いに９０度位相のずれたＡ相信
号及びＢ相信号とを発生する。

【００１８】ｍ分割回路４は、インクリメンタルパター
ン１０を検出するインクリメンタル信号検出器３から出
力されるＡ相信号とＢ相信号とを分割するものであり、
本実施例においては４分割回路である。ここでいう分割
回路は、抵抗アレイを用いて分割（内挿）を行うもので
あっても、位相分割によるものであっても良い。

【００１９】ここで、アブソリュートパターンの本数
と、分割回路の分割数との関係を説明する。本実施例に
おいては、４分割回路を用いていることから４本のアブ
ソリュートパターンが必要となる。即ち、ｍ分割回路で
あれば、ｍ本のアブソリュートパターンが必要となる。
信号選択回路５は、Ａ相信号がＨレベルでＢ相信号がＨ
レベルの時は、第１検出部１１の各アブソリュート用受
光素子１５、１６、１７、１８が選択され、Ａ相信号が
ＨレベルでＢ相信号がＬレベルの時は、第２検出部１２
の各アブソリュート用受光素子１９、２０、２１、２２
が選択され、Ａ相信号がＬレベルでＢ相信号がＬレベル
の時は、第３検出部１３の各アブソリュート用受光素子
２３、２４、２５、２６が選択され、Ａ相信号がＬレベ
ルでＢ相信号がＨレベルの時は、第４検出部１４の各ア
ブソリュート受光素子２７、２８、２９、３０が選択さ
れるものである。

【００２０】上記の様に構成されたアブソリュートエン
コーダの動作を図２のタイミングチャートを用いて説明
する。ここでは、説明簡略化の為に、各検出部１１、１
２、１３、１４の同位相に配置されたアブソリュート受
光素子１５、１９、２３、２７だけについて説明する。

【００２１】即ち、Ａ相信号がＨレベルでＢ相信号がＨ
レベルの時は、第１検出部１１のアブソリュート用受光
素子１５が選択され、Ａ相信号がＨレベルでＢ相信号が
Ｌレベルの時は、第２検出部１２のアブソリュート用受
光素子１９が選択され、Ａ相信号がＬレベルでＢ相信号
がＬレベルの時は、第３検出部１３のアブソリュート用
受光素子２３が選択され、Ａ相信号がＬレベルでＢ相信
号がＨレベルの時は、第４検出部１４のアブソリュート
受光素子２７が選択される。

【００２２】各アブソリュート受光素子１５、１９、２
３、２７からの出力信号は、アブソリュート受光素子１
５は信号３２、アブソリュート受光素子１９は信号３
１、アブソリュート受光素子２３は信号３４、アブソリ
ュート受光素子２７は信号３３になり、各信号はそれぞ
れがλ／４の位相差をもって出力される（なぜなら、ア
ブソリュートパターン６、７、８、９がそれぞれλ／４
の位相差をもっているのに対し、アブソリュート信号検
出器２の各検出部１１、１２、１３、１４はそれぞれ同
位相に配置されているからである。）。

【００２３】そして、各信号３１、３２、３３、３４
は、信号選択回路５の出力部３８から各信号の立ち上が
り、立ち下がりの不安定領域を相補的に切り換えた信号
３７が不図示の信号処理回路に出力され、そして信号３
７はスライスレベル４２を基準として矩形波に変換され
る。他の同位相に配置された各アブソリュート受光素子
についてもアブソリュート受光素子１５、１９、２３、
２７と同様であり、同位相のアブソリュート受光素子１
５、１９、２３、２７からの出力信号である信号３７を
信号選択回路５の出力部３８から出力し、同位相のアブ
ソリュート受光素子１６、２０、２４、２８からの不図
示の出力信号を信号選択回路５の出力部３９から出力
し、同位相のアブソリュート受光素子１７、２１、２
５、２９からの不図示の出力信号を信号選択回路５の出
力部４０から出力し、同位相のアブソリュート受光素子
１８、２２、２６、３０からの不図示の出力信号を信号
選択回路５の出力部４１から出力する。

【００２４】従って、信号選択回路５において、各検出
部１１、１２、１３、１４のアブソリュート受光素子を
切り換えた時の信号の落ち込み８０が小さくなると共
に、スライスレベル３５から十分に離れることになり、
矩形波に変換した場合、矩形割れを回避することができ
る。次に本発明の第２実施例を説明する。

【００２５】図３に示す様に、第２実施例のアブソリュ
ートエンコーダは、符号板９０と、アブソリュート信号
検出器４７と、インクリメンタル信号検出器６５と、ｍ
分割回路６６と、信号選択回路６７とから構成されてい
る。符号板９０は、最小読み取り単位がλで、目盛数Ｐ
（Ｐは正の整数）の１トラックのアブソリュートパター
ン９１と、ピッチがλのインクリメンタルパターン９２
とが略平行に併設されている。

【００２６】本実施例において、目盛数Ｐは１６とす
る。従って、アブソリュート信号検出器４７は、、アブ
ソリュートパターン９１の目盛数１６に対して２^k-1 ＜
１６≦２^k を満足するｋ＝４個のアブソリュート受光素
子からなる第１検出部４３、第２検出部４４、第３検出
部４５、第４検出部４６から構成されており、各検出部
４３、４４、４５、４６は、符号板９０との相対移動方
向にそれぞれ１／４位相をずらして配置されている。

【００２７】各検出部４３、４４、４５、４６は、１６
個のアブソリュート受光素子４８、４９、・・６３から
構成されており、アブソリュート受光素子４８、４９、
・・、６３は、最小読み取り単位λと同程度の幅と、パ
ターンが形成されている方向に１／４の長さを有し、ピ
ッチ間隔がλで配列されている。インクリメンタル信号
検出器６３、ｍ分割回路６６、信号選択回路６７につい
ては、第１実施例と同じなので省略する。

【００２８】ここで、アブソリュート信号検出器を構成
する検出部の数と、分割回路の分割数との関係を説明す
る。本実施例においては、４分割回路を用いていること
から４個の検出部が必要であり、また、検出部も１／４
の位相をずらす必要がある。即ち、ｍ分割回路であれ
ば、ｍ個の検出部が必要となり、検出部の位相のずれも
（１／ｍ）λとなる。

【００２９】尚、第２実施例における動作の説明は、第
１実施例と同じなので省略する。さらに、第１実施例及
び第２実施例では、ｍ＝４としていたが、ｍ＝３の場合
を説明する。即ち、ｍ＝３の場合、アブソリュートパタ
ーンの目盛数とアブソリュート信号検出器の検出部の数
はｍ＝４の時と同じで、目盛数は１６、検出部は４個で
ある。

【００３０】各検出部を構成する受光素子の数は３個、
インクリメンタル信号を分割する分割回路も３分割回路
になる。ｍ＝３の時、インクリメンタル信号は図４に示
す様に、互いに１２０度位相のずれたＵ信号、Ｖ信号、
Ｗ信号に分割される。そして、例えば、Ｕ信号がＨレベ
ルでＶ信号がＬレベルの時、Ｖ信号がＨレベルでＷ信号
がＬの時、Ｗ信号がＨレベルでＵ信号がＬレベルの時
に、あらかじめ設定した各検出部を選択することができ
る。

【００３１】但し、インクリメンタル信号検出器を１２
０度位相をずらして配置することにより、３分割回路を
設ける必要がなくなる。

【００３２】

【発明の効果】以上の様に本発明によれば、最小読み取
り単位の長さがλで、目盛数Ｐ（正の整数）のアブソリ
ュートパターンを検出するアブソリュート検出器は、目
盛数Ｐに対して２^k-1 ＜Ｐ≦２^k を満足するｋ個（ｋは
正の整数）の検出素子を有するｍ組の検出素子列で構成
され、ｍ分割されたインクリメンタル信号をタイミング
信号として各検出素子列の中から同じ順番に並ぶアブソ
リュート検出素子を順次選択し、アブソリュート信号の
立ち上がり、立ち下がり近傍の不安定領域を交互に相補
した時の落ち込みを少なくすることができ、安定したア
ブソリュート信号を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第１実施例を示すアブソリュート
エンコーダの構成図である。

【図２】図１に示す構成の動作説明を示すタイミングチ
ャートである。

【図３】本発明による第２実施例を示すアブソリュート
エンコーダの構成図である。

【図４】１２０度位相のずれた矩形波を示す図である。

【図５】従来のアブソリュートエンコーダの構成図であ
る。

【図６】図３に示す構成の動作説明を示すタイミングチ
ャートである。

【符号の説明】

１、４０ 符号板 ２、４７ アブソリュート信号検出器 ３、６５ インクリメンタル信号検出器 ４、６６ 分割回路 ５、６７ 信号選択回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】最小読み取り単位の長さがλで、目盛数Ｐ
   （正の整数）を有するｍ本（ｍは３以上の整数）のアブ
   ソリュートパターンと、ピッチがλのインクリメンタル
   パターンとが形成された符号板と、 前記ｍ本のアブソリュートパターンをそれぞれ検出し、
   前記目盛数Ｐに対して２^k-1 ＜Ｐ≦２^k を満足するｋ
   （正の整数）個の検出素子をそれぞれ有するｍ組の検出
   素子列から構成されるアブソリュート信号検出手段と、 前記インクリメンタルパターンを検出し、インクリメン
   タル信号を発生するインクリメンタル信号検出手段と、 前記インクリメンタル信号検出手段が検出したインクリ
   メンタル信号をｍ分割するｍ分割回路と、 前記ｍ分割されたインクリメンタル信号をタイミング信
   号として、前記ｍ組の検出素子列からそれぞれ１つの検
   出素子を順次選択する信号選択回路と、を備え、 前記ｍ本のアブソリュートパターンが同位相に形成され
   る時、前記アブソリュート信号検出手段の前記ｍ組の検
   出素子列をλ／ｍずつ位相をずらして配置し、また、前
   記アブソリュート信号検出手段の前記ｍ組の検出素子列
   を同位相に配置した時、前記ｍ本のアブソリュートパタ
   ーンがそれぞれλ／ｍずつ位相ずらして形成されること
   を特徴とするアブソリュートエンコーダ。
2. 【請求項２】最小読み取り単位の長さがλで、目盛数Ｐ
   （正の整数）を有する１トラックのアブソリュートパタ
   ーンと、ピッチがλのインクリメンタルパターンとが形
   成された符号板と、 前記１トラックのアブソリュートパターンを検出し、前
   記目盛数Ｐに対して２ ^k-1 ＜Ｐ≦２^k を満足するｋ（正
   の整数）個の検出素子を有するｍ（２以上の正の整数）
   組の検出素子列を前記符号板との相対移動方向に配置し
   たアブソリュート信号検出手段と、 前記符号板に対して相対移動し、前記インクリメンタル
   パターンを検出してインクリメンタル信号を発生するイ
   ンクリメンタル信号検出手段と、 前記インクリメンタル信号検出手段が検出したインクリ
   メンタル信号をｍ分割するｍ分割回路と、 前記ｍ分割されたインクリメンタル信号をタイミング信
   号として、前記ｍ組の検出素子列からそれぞれ１つの検
   出素子を順次選択する信号選択回路と、を備え、 前記１トラックのアブソリュートパターンに対して、前
   記アブソリュート信号検出手段のｍ組の検出素子列をそ
   れぞれλ／ｍ位相をずらして配置したことを特徴とする
   アブソリュートエンコーダ。