JPH08233602A - Absolute encoder - Google Patents

Absolute encoder

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JPH08233602A
JPH08233602A JP6342095A JP6342095A JPH08233602A JP H08233602 A JPH08233602 A JP H08233602A JP 6342095 A JP6342095 A JP 6342095A JP 6342095 A JP6342095 A JP 6342095A JP H08233602 A JPH08233602 A JP H08233602A
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data
absolute
capacitance type
photoelectric
counting means
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Shiyouhei Uto
章平 鵜戸
Tetsuo Kiriyama
哲郎 桐山
Kenichi Nakayama
賢一 中山
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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 provide an absolute encoder securing high speed follow-up of data display by combining a capacitance type detector with a photoelectric detector so as to be able to obtain absolute data of high resolution, in a wide length measuring range with a small number of tracks, and moreover having preset error compensating function. CONSTITUTION: Capacitance type absolute data CAPDATA indicating upper digits, and photoelectric absolute data OPDATA indicating lower digits are synthesized in a shift register 110 and outputted. The data CAPDATA is preset to a first counter 90 and corrected therein by a carry signal from the data OPDATA, but when the correction becomes large, the data CAPDATA is preset again by the instruction of a comparing circuit 100. A second counter 140 counts the moving quantity of a scale at the preset time of the first counter 90 and compensates a preset error.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、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して、広い測長範
囲にわたって高分解能の絶対位置データを得ることを可
能としたアブソリュートエンコーダに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an absolute encoder capable of obtaining high-resolution absolute position data over a wide measuring range by synthesizing detection values of a capacitance type encoder and a photoelectric type encoder.

【0002】[0002]

【従来の技術】工作機械の工具やテーブルの機械的可動
部の位置を認識する方法として、インクリメンタル方式
とアブソリュート方式がある。インクリメンタル方式
は、モータや機械的可動部が所定量移動又は回転する毎
に1個のパルスを発生するパルス発生器を設け、このパ
ルス発生器から得られるパルスをカウントして、現在位
置を求める。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、機械的可動部の位置を一義的な
符号により検出表示する方式である。
2. Description of the Related Art As a method for recognizing the position of a tool of a machine tool or a mechanically movable portion of a table, there are an incremental method and an absolute method. The incremental method is provided with a pulse generator that generates one pulse each time a motor or mechanically movable part moves or rotates by a predetermined amount, and counts the pulses obtained from this pulse generator to obtain the current position. The absolute method is a method of detecting and displaying the position of the mechanical movable portion by a unique code using an absolute code pattern.

【0003】インクリメンタル方式では、電源を切ると
機械的可動部の現在位置データが消失する。このため電
源投入後、機械的可動部を原点復帰せしめ、現在位置カ
ウンタの内容をゼロクリアして、機械的可動部の現在位
置と現在位置カウンタの内容を一致させ、その後位置制
御を行うことが必要である。これに対してアブソリュー
ト方式では、電源が切断されても機械的可動部の現在位
置が消失することはなく、電源投入後の原点復帰動作が
不要である。
In the incremental method, the current position data of the mechanically movable portion is lost when the power is turned off. For this reason, it is necessary to return the mechanical movable part to the origin after turning on the power, clear the contents of the current position counter to zero, match the current position of the mechanical movable part with the contents of the current position counter, and then perform position control. Is. On the other hand, in the absolute method, the current position of the mechanically movable part does not disappear even when the power is turned off, and the home-return operation after turning on the power is unnecessary.

【0004】しかし、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、このコードパターンを形成するスケー
ルが大型化するだけでなく、このコードパターンを読み
取る検出器の数や信号線数が膨大になる。このような問
題を解決するため、出願人は既に、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わたってアブソリュートデ
ータを得ることを可能とした静電容量式エンコーダを提
案している(例えば、特願平2−132434、特願平
2−169454等)。
However, in the absolute system,
If, for example, a 24-bit code pattern is used as an encoder, not only the scale for forming this code pattern becomes large, but also the number of detectors for reading this code pattern and the number of signal lines become enormous. In order to solve such a problem, the applicant has already made it possible to obtain absolute data over a wide measuring range with a small number of tracks without using a large number of code patterns such as an optical encoder. A type encoder is proposed (for example, Japanese Patent Application No. 2-132434, Japanese Patent Application No. 2-169454, etc.).

【0005】しかし、アブソリュート方式の静電容量式
エンコーダでは、データの更新処理にかなりの時間がか
かり、データの表示がスケールの高速移動に追随できな
い場合がある。また静電容量式エンコーダのみアブソリ
ュートデータを得るには、やはり測長範囲やダイナミッ
クレンジに限界があった。これに対して、レゾルバと光
電式検出器を組み合わせたアブソリュート式ロータリエ
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。しかし、異なる検出器を取り付け
てそれぞれの検出データを独立に出力するのでは、通信
相手側がデータの合成等を行わなければならず、通信相
手側の負担が大きくなる。
However, in the absolute type electrostatic capacity encoder, it takes a considerable amount of time to update the data, and the data display may not follow the high-speed movement of the scale. In addition, there was a limit to the measuring range and the dynamic range in order to obtain absolute data only with the capacitance encoder. On the other hand, it is conceivable to provide different detectors on the same shaft as in an absolute rotary encoder that combines a resolver and a photoelectric detector. However, if different detectors are attached and the respective detection data are output independently, the communication partner side has to combine the data, etc., which increases the burden on the communication partner side.

【0006】一方、アブソリュートデータとインクリメ
ンタルデータを組み合わせる方法として、光電式アブソ
リュートコードパターンにより得られるアブソリュート
位置データをプリセットし、光電式インクリメンタルコ
ードパターンにより得られるインクリメンタルパルスを
カウントして、アブソリュートデータを出力する方式が
ものが提案されている(特開平1−116409)。
On the other hand, as a method of combining absolute data and incremental data, absolute position data obtained by a photoelectric absolute code pattern is preset, incremental pulses obtained by the photoelectric incremental code pattern are counted, and the absolute data is output. A system has been proposed (JP-A-1-116409).

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかし、アブソリュー
ト式エンコーダとインクリメンタル式エンコーダ共に光
電式とする方式では、光電式アブソリュートエンコーダ
を単独で構成する場合と同様に、コードパターンをスケ
ール幅方向に多数形成しなければならず、スケールの大
型化が避けられないという問題があった。
However, in the method in which both the absolute encoder and the incremental encoder are photoelectric type, a large number of code patterns are formed in the scale width direction as in the case where the photoelectric absolute encoder is constituted independently. There is a problem that the scale must be increased.

【0008】この発明は、上記問題を解決すべくなされ
たもので、静電容量式検出器と光電式検出器を組み合わ
せて、データ表示の高速追随を確保し、少ないトラック
数で高分解能且つ広い測長範囲のアブソリュートデータ
を得ることが可能で、更にプリセット誤差補償機能を持
つアブソリュートエンコーダを提供することを目的とし
ている。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and combines an electrostatic capacity type detector and a photoelectric type detector to ensure high-speed follow-up of data display, high resolution and wide range with a small number of tracks. It is an object of the present invention to provide an absolute encoder capable of obtaining absolute data in the length measuring range and further having a preset error compensation function.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】この発明に係るアブソリ
ュートエンコーダは、第1に、静電容量式アブソリュー
トコードパターン及び光電式インクリメンタルコードパ
ターンが形成されたスケールと、前記静電容量式アブソ
リュートコードパターンを読み取って絶対位置データを
得る静電容量式検出手段と、前記光電式インクリメンタ
ルコードパターンを読み取って前記スケールの相対変位
量データを得る光電式検出手段と、前記静電容量式検出
手段からの絶対位置データがプリセットされ、前記光電
式検出手段から出力される相対変位量データによりプリ
セットされた前記絶対位置データを補正して出力する第
1のカウント手段と、この第1のカウント手段が出力す
る絶対位置データと前記静電容量式検出手段が出力する
絶対位置データとを比較して、その差が所定値を越えた
ときに前記第1のカウント手段に前記静電容量式検出手
段からの絶対位置データを再度プリセットする比較手段
と、前記第1のカウント手段のプリセット時における前
記スケールの相対移動量をカウントして、そのカウント
値に基づいて前記第1のカウント手段のプリセット値を
補償するための第2のカウント手段とを有することを特
徴としている。
In the absolute encoder according to the present invention, firstly, a scale on which a capacitance type absolute code pattern and a photoelectric type incremental code pattern are formed, and the capacitance type absolute code pattern are provided. Capacitive detection means for reading to obtain absolute position data, photoelectric detection means for reading the photoelectric incremental code pattern to obtain relative displacement amount data of the scale, and absolute position from the capacitance detection means Data is preset, first count means for correcting and outputting the preset absolute position data based on relative displacement amount data output from the photoelectric detection means, and absolute position output by the first count means Data and absolute position data output by the capacitance type detection means, In comparison, when the difference exceeds a predetermined value, the first counting means re-presets the absolute position data from the electrostatic capacitance type detection means again, and the first counting means is preset. In the second counting means for counting the relative movement amount of the scale and compensating the preset value of the first counting means based on the count value.

【0010】この発明に係るアブソリュートエンコーダ
は、第2に、静電容量式アブソリュートコードパターン
及びこれより空間波長が短く高分解能の光電式インクリ
メンタルコードパターンが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パターンを読み取っ
て、絶対位置の上位桁データを得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パターンを読み
取って、絶対位置の下位桁データを得る光電式検出手段
と、前記下位桁データに基づいて前記上位桁データの最
下位桁への桁上げ信号を生成する桁上げ発生手段と、前
記静電容量式検出手段からの上位桁データがプリセット
され、前記桁上げ信号により前記上位桁データを補正し
て出力する第1のカウント手段と、この第1のカウント
手段が出力する上位桁データと前記静電容量式検出手段
が出力する上位桁データとを比較して、その差が所定値
を越えたときに前記第1のカウント手段に前記静電容量
式検出手段からの上位桁データを再度プリセットする比
較手段と、前記第1のカウント手段から出力される上位
桁データと前記光電式検出手段から得られる下位桁デー
タを合成して出力する出力手段と、前記第1のカウント
手段のプリセット時における前記スケールの相対移動量
をカウントして、そのカウント値に基づいて前記第1の
カウント手段のプリセット値を補償するための第2のカ
ウント手段とを有することを特徴としている。
Secondly, the absolute encoder according to the present invention comprises a capacitance type absolute code pattern, a scale on which a high resolution photoelectric incremental code pattern having a shorter spatial wavelength is formed, and the capacitance type absolute code. Capacitive detection means for reading the code pattern to obtain upper digit data of absolute position, photoelectric detection means for reading the photoelectric incremental code pattern to obtain lower digit data of absolute position, and lower digit data Carry generating means for generating a carry signal to the least significant digit of the upper digit data based on the above, and upper digit data from the electrostatic capacitance type detecting means is preset, and the upper digit data is generated by the carry signal. A first counting means for correcting and outputting and a higher order output by the first counting means The data is compared with the upper digit data output by the capacitance type detection means, and when the difference exceeds a predetermined value, the first digit counting means outputs the upper digit data from the capacitance type detection means. Of the first counting means, an output means for synthesizing and outputting the upper digit data output from the first counting means and the lower digit data obtained from the photoelectric detection means, The present invention is characterized by further comprising second counting means for counting the relative movement amount of the scale at the time of presetting and compensating the preset value of the first counting means based on the count value.

【0011】この発明に係るアブソリュートエンコーダ
は、第3に、静電容量式アブソリュートコードパターン
及びこれより空間波長が短く高分解能の光電式アブソリ
ュートコードパターンが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パターンを読み取って、
絶対位置の上位桁データを得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パターンを読み取っ
て、絶対位置の下位桁データを得る光電式検出手段と、
前記下位桁データの中の最上位桁に基づいて前記上位桁
データの中の最下位桁への桁上げ信号を生成する桁上げ
発生手段と、前記静電容量式検出手段からの上位桁デー
タがプリセットされ、前記桁上げ信号により前記上位桁
データを補正して出力する第1のカウント手段と、この
第1のカウント手段が出力する上位桁データと前記静電
容量式検出手段が出力する上位桁データとを比較して、
その差が所定値を越えたときに前記第1のカウント手段
に前記静電容量式検出手段からの上位桁データを再度プ
リセットする比較手段と、前記第1のカウント手段から
出力される上位桁データと前記光電式検出手段から得ら
れる下位桁データを合成して出力する出力手段と、前記
第1のカウント手段のプリセット時における前記スケー
ルの相対移動量をカウントして、そのカウント値に基づ
いて前記第1のカウント手段のプリセット値を補償する
ための第2のカウント手段とを有することを特徴として
いる。
Thirdly, the absolute encoder according to the present invention comprises a capacitance type absolute code pattern and a scale on which a photoelectric type absolute code pattern having a shorter spatial wavelength and a higher resolution is formed, and the capacitance type absolute code. Read the code pattern,
Capacitive detection means for obtaining upper digit data of absolute position,
Photoelectric detection means for reading the photoelectric absolute code pattern to obtain lower digit data of absolute position,
Carry generation means for generating a carry signal to the least significant digit in the upper digit data based on the most significant digit in the lower digit data, and upper digit data from the capacitance type detection means. First counting means which is preset and corrects and outputs the upper digit data by the carry signal; upper digit data output by the first counting means and upper digit output by the capacitance detecting means Compare with the data,
Comparing means for presetting the upper digit data from the capacitance type detecting means to the first counting means again when the difference exceeds a predetermined value, and upper digit data output from the first counting means. And an output means for synthesizing and outputting lower digit data obtained from the photoelectric detection means, and a relative movement amount of the scale at the time of presetting of the first counting means, and counting the relative movement amount based on the count value. And a second counting means for compensating the preset value of the first counting means.

【0012】この発明において好ましくは、前記静電容
量式検出手段の出力には得られた上位桁データをを一次
蓄積するレジスタが設けられ、前記第2のカウント手段
は前記第1のカウント手段と併設され、且つ前記レジス
タの出力データに前記第2のカウント手段のカウント値
を加減算して前記第1のカウント手段に補償されたプリ
セット値として出力する加算手段が設けられていること
を特徴とする。
In the present invention, preferably, the output of the electrostatic capacitance type detection means is provided with a register for temporarily accumulating the obtained upper digit data, and the second counting means is the first counting means. It is characterized in that it is provided with an addition means which is provided side by side and which adds and subtracts the count value of the second counting means to the output data of the register and outputs it as a compensated preset value to the first counting means. .

【0013】この発明においては更に、前記静電容量式
検出手段の出力には得られた上位桁データを一次蓄積す
るレジスタが設けられ、前記第2のカウント手段は前記
第1のカウント手段と前記桁上げ発生手段の間に介在さ
れ、且つこの第2のカウント手段が前記第1のカウント
手段により制御されてプリセット時における前記スケー
ルの相対移動量をカウントして前記第1のカウント手段
のプリセット値を補償することを特徴とする。
In the present invention, further, a register for temporarily accumulating the obtained upper digit data is provided at the output of the capacitance type detecting means, and the second counting means is provided with the first counting means and the above-mentioned first counting means. The second counting means is interposed between the carry generating means, and the second counting means is controlled by the first counting means to count the relative movement amount of the scale at the preset time to preset the preset value of the first counting means. Is compensated.

【0014】[0014]

【作用】この発明においては、絶対位置データの上位桁
が静電容量式検出器により作られ、下位桁が光電式検出
器により作られてこれらが合成される。静電容量式検出
器のみで絶対位置データを得ようとすると、特にスケー
ルの高速移動時に表示データの下位桁の追随性が保証で
はきなくなるが、この発明においては下位桁データを高
速性能に優れた光電式検出器により得ているから、全体
として高速追随性に優れたものとなる。表示データの上
位桁は、下位桁に比べてスケール移動時の変化が遅いか
ら、この部分には静電容量式検出器を用いることがで
き、これにより少ないトラック数で広い測長範囲を確保
することができる。
In the present invention, the upper digit of the absolute position data is made by the electrostatic capacitance type detector, and the lower digit is made by the photoelectric type detector to synthesize them. If the absolute position data is obtained only by the capacitance type detector, the followability of the lower digit of the display data cannot be guaranteed especially when the scale moves at a high speed, but in the present invention, the lower digit data is excellent in high speed performance. Since it is obtained by the photoelectric detector, it is excellent in high-speed followability as a whole. Since the upper digit of the display data changes more slowly when moving the scale than the lower digit, a capacitance type detector can be used in this part, which ensures a wide measuring range with a small number of tracks. be able to.

【0015】またこの発明においては、第1のカウント
手段として、プリセット入力付きアップダウンカウンタ
が設けられ、プリセットされた絶対位置データは、スケ
ール移動にともない、光電式検出器の出力により更新が
なされる。このとき光電式検出器がインクリメンタル方
式の場合はその出力にはもともともと絶対位置情報はな
いから、その出力により補正されるデータが静電容量式
検出器による正しい絶対位置データとのズレがあるレベ
ルを越えたときには、改めて静電容量式検出器からの出
力である正しい上位桁データをプリセットしてデータを
初期化するという処理が行われる。これにより、誤りな
く、高分解能で広い測長範囲を持つ絶対位置データを得
ることができる。
Further, in the present invention, an up-down counter with a preset input is provided as the first counting means, and the preset absolute position data is updated by the output of the photoelectric detector as the scale moves. . At this time, if the photoelectric type detector is of the incremental type, the output originally has no absolute position information, so the data corrected by that output will deviate from the correct absolute position data by the capacitance type detector. When the level is exceeded, a process of presetting correct upper digit data which is the output from the capacitance type detector and initializing the data is performed again. This makes it possible to obtain absolute position data with high resolution and a wide measurement range without error.

【0016】更に第1のカウント手段のプリセットはス
ケールが止まった状態でなされるとは限らない。もし静
電容量式検出器の出力によりそのまま第1のカウント手
段のプリセットを行うとすると、スケールが動いている
場合には、プリセットの指示が与えられて初期化される
絶対位置データが、静電容量式検出器の出力信号処理の
遅れによって実際の位置からずれたデータとなる。そこ
でこの発明では、このプリセット時のスケール移動にと
もなうプリセット誤差を補償するために、第2のカウン
ト手段が設けられる。この第2のカウント手段により、
プリセット開始から終了までのスケール移動量を検出し
て、これにより静電容量式検出器から得られる遅れた絶
対位置データを補正して第1のカウント手段に正しいプ
リセットデータを与えることができる。以上により、プ
リセット誤差の補償がなされる。
Further, the presetting of the first counting means is not always performed with the scale stopped. If the first counting means is preset by the output of the capacitance type detector as it is, if the scale is moving, the absolute position data which is initialized by the preset instruction is given. Due to the delay in the output signal processing of the capacitive detector, the data will be displaced from the actual position. Therefore, in the present invention, the second counting means is provided in order to compensate for the preset error caused by the scale movement at the preset time. By this second counting means,
It is possible to detect the amount of scale movement from the start to the end of presetting, correct the delayed absolute position data obtained from the capacitance type detector, and give correct preset data to the first counting means. As described above, the preset error is compensated.

【0017】[0017]

【実施例】以下、図面を参照して、この発明の実施例を
説明する。図1は、この発明の実施例のアブソリュート
エンコーダの全体構成であり、図2は、この実施例に用
いられるスケールと検出器構成を示す。スケール10に
は、低分解能で空間波長の長い静電容量式アブソリュー
トコードパターン11〜13、15,16と、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ている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 shows the overall configuration of an absolute encoder according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows the scale and detector configuration used in this embodiment. The scale 10 includes electrostatic capacity type absolute code patterns 11 to 13, 15 and 16 having a low resolution and a long spatial wavelength, and a photoelectric type incremental code pattern 14 having a high resolution and a short wavelength.
Are formed in the position detection direction.

【0018】スケール10の静電容量式アブソリュート
コードパターンは具体的には、図3に拡大して示したよ
うに、波長が長い順に、粗精度測定用第1トラック1
1、中間精度測定用第2トラック12、密精度測定用第
3トラック13により構成される。第3トラック13は
更にその内部で細かく分割されて、超密精度測定用の光
電式インクリメンタルコードパターン14が構成されて
いる。静電容量式コードパターン15,16はそれぞ
れ、第2トラック12、第3トラック13用の伝達電極
である。
Specifically, the capacitance type absolute code pattern of the scale 10 is, as shown in enlarged form in FIG.
1, a second track 12 for measuring intermediate precision, and a third track 13 for measuring fine precision. The third track 13 is further finely divided inside thereof to form a photoelectric incremental code pattern 14 for ultrafine precision measurement. The capacitance type code patterns 15 and 16 are transmission electrodes for the second track 12 and the third track 13, respectively.

【0019】この様にこの実施例では、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同一トラ
ックを共用している結果、スケール10の幅を全体とし
て小さいものとすることができる。ただし、これら静電
容量式の第3トラックと光電式の第3トラックを独立に
形成することも可能である。
As described above, in this embodiment, the capacitance-type third track and the photoelectric-type fourth track physically share the same track, and as a result, the width of the scale 10 is reduced as a whole. be able to. However, it is also possible to independently form the electrostatic capacitance type third track and the photoelectric type third track.

【0020】上述の静電式アブソリュートコードパター
ンを読み取るために、静電容量式検出器20及び検出回
路30が設けられ、その出力である3トラック分の位置
データを合成処理して、絶対位置の上位桁データである
静電容量式アブソリュート信号CAPDATA(例えば
8ビットデータ)を保持するレジスタ40が設けられて
いる。
In order to read the above-mentioned electrostatic absolute code pattern, a capacitance type detector 20 and a detection circuit 30 are provided, and the output of the position data for three tracks is subjected to synthesis processing to obtain the absolute position. A register 40 for holding the capacitance type absolute signal CAPDATA (for example, 8-bit data) which is upper digit data is provided.

【0021】同様に、光電式インクリメンタルコードパ
ターンを読み取るため、光電式検出器50と、その出力
を処理して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が設けられ、更に得られた光電式インク
リメンタル信号を内挿して、光電式アブソリュート信号
OPDATAを得る内挿回路70が設けられている。内
挿回路70から得られる光電式アブソリュート信号OP
DATA(例えば4ビットデータ)は、それ自体は絶対
位置情報を含まないが、後述のように静電容量式検出器
20から得られる上位桁の絶対位置情報と組み合わせる
絶対位置の下位桁データとして用いられる。
Similarly, in order to read the photoelectric incremental code pattern, a photoelectric detector 50 and a photoelectric detection circuit 60 for processing the output of the photoelectric detector 50 to generate a photoelectric incremental signal are provided. An interpolating circuit 70 for interpolating the incremental signal to obtain a photoelectric absolute signal OPDATA is provided. Photoelectric absolute signal OP obtained from the interpolation circuit 70
DATA (for example, 4-bit data) does not include absolute position information itself, but is used as lower digit data of absolute position to be combined with absolute position information of higher digit obtained from the capacitance type detector 20 as described later. To be

【0022】レジスタ40に蓄積された静電容量式アブ
ソリュート信号CAPDATAは、加算器150を介し
て、所定タイミングでプリセット入力付きアップダウン
カウンタである第1のカウンタ90に絶対位置の上位桁
データとして取り込まれる。この第1のカウンタ90に
取り込まれた絶対位置の上位桁データと、内挿回路70
から得られる光電式アブソリュート信号OPDATAの
下位桁データとがパラレル入力、シリアル出力のシフト
レジスタ110により合成されて、最終的な絶対位置情
報を示すシリアル信号として外部に出力される。
The capacitance type absolute signal CAPDATA stored in the register 40 is fetched as upper digit data of absolute position into the first counter 90 which is an up / down counter with preset input at a predetermined timing through the adder 150. Be done. The high-order digit data of the absolute position fetched by the first counter 90 and the interpolation circuit 70
The lower digit data of the photoelectric absolute signal OPDATA obtained from the above is combined by the parallel input and serial output shift register 110, and is output to the outside as a serial signal indicating the final absolute position information.

【0023】内挿回路70から得られる光電式アブソリ
ュート信号OPDATAは、桁上げ発生器80に入力さ
れて桁上げ信号が発生される。そしてこの桁上げ信号が
第1のカウンタ90に供給され、プリセットされた上位
桁データの内の下位桁の補正がなされるようになってい
る。
The photoelectric absolute signal OPDATA obtained from the interpolation circuit 70 is input to the carry generator 80 to generate a carry signal. Then, this carry signal is supplied to the first counter 90, and the lower digit of the preset upper digit data is corrected.

【0024】光電式アブソリュート信号OPDATAに
は本来絶対位置情報がないから、これに基づいて第1の
カウンタ90のプリセットデータが補正されたとき、正
しい絶対位置からのズレが大きくなる可能性がある。そ
こで第1のカウンタ90が出力する絶対位置データの正
しい絶対位置からのズレがある程度以上大きくなった場
合には、改めて静電容量式アブソリュート信号CAPD
ATAにより正しい絶対位置情報をプリセットすること
が必要である。そのために、レジスタ40に蓄積されて
いる静電容量式アブソリュート信号CAPDATAと、
第1のカウンタ90の光電式アブソリュート信号に基づ
いて補正された出力信号の差を検出して、その差がある
値以上の時にNG信号を発生して第1のカウンタ90の
再プリセットを行うための比較回路100が設けられて
いる。
Since the photoelectric absolute signal OPDATA originally has no absolute position information, when the preset data of the first counter 90 is corrected based on this, the deviation from the correct absolute position may be large. Therefore, when the deviation of the absolute position data output from the first counter 90 from the correct absolute position becomes larger than a certain amount, the capacitance type absolute signal CAPD is re-established.
It is necessary to preset the correct absolute position information by ATA. Therefore, the capacitance type absolute signal CAPDATA stored in the register 40,
To detect the difference between the output signals corrected based on the photoelectric absolute signal of the first counter 90, generate an NG signal when the difference is a certain value or more, and reset the first counter 90 again. The comparison circuit 100 of FIG.

【0025】R−Sフリップフロップ120は、比較回
路100からのNG信号を外部送信データとして一旦格
納するために設けられている。このフリップフロップ1
20に取り込まれたNG信号は、シフトレジスタ110
に取り込まれて、測定された位置データと共にシリアル
信号として外部に送信される。また、内挿回路70の出
力には、例えばその4ビットデータb3〜b0のうち、
2ビットb0,b1により、2相方形波信号A0,B0
を生成するEORゲート130が設けられている。
The RS flip-flop 120 is provided to temporarily store the NG signal from the comparison circuit 100 as external transmission data. This flip-flop 1
The NG signal fetched by 20 is transferred to the shift register 110.
Is taken in and is transmitted to the outside as a serial signal together with the measured position data. The output of the interpolation circuit 70 is, for example, among the 4-bit data b3 to b0,
Two-phase square wave signals A0, B0 by 2 bits b0, b1
An EOR gate 130 for generating

【0026】この実施例においては更に、第1のカウン
タ90のプリセット(初期化)動作時に、スケール20
が移動している場合の第1のカウンタ90のプリセット
データの誤差補償のために、第1のカウンタ90に対し
て第2のカウンタ140が入力を共通にして併設されて
いる。この第2のカウンタ140は、比較回路100か
らのNG信号の立上がりでゼロクリアされて、桁上げ発
生器80からの出力によりアップ又はダウンカウントし
て、第1のカウンタ90のプリセット動作時のスケール
移動量を検出するものである。そしてレジスタ40の出
力である静電容量式アブソリュート信号CAPDATA
は、加算器150により、第2のカウンタ140のカウ
ント値がスケール移動方向に応じて加減算され、第1の
カウンタ90にプリセットデータとして与えられる。
Further, in this embodiment, the scale 20 is preset when the first counter 90 is preset (initialized).
In order to compensate for the error in the preset data of the first counter 90 when the second counter 140 is moving, the second counter 140 is provided side by side with the first counter 90 with a common input. The second counter 140 is zero-cleared at the rising edge of the NG signal from the comparison circuit 100 and counts up or down by the output from the carry generator 80 to move the scale during the preset operation of the first counter 90. It is to detect the quantity. Then, the capacitance type absolute signal CAPDATA which is the output of the register 40
Is added and subtracted by the adder 150 according to the scale moving direction, and the count value of the second counter 140 is given to the first counter 90 as preset data.

【0027】更に各部の具体的構成と動作を説明する。
静電容量式検出器20は、図2に示すように、スケール
10と対向して位置検出方向に相対移動するピックアッ
プ22に、例えば8相交流信号が順次印加される送信電
極(駆動電極)24と、第1トラック11用の転送電極
15に対向する受信電極25と、第2トラック12用の
転送電極16に対向する受信電極26が形成されて構成
されている。第3トラック13からの信号を受信するに
は二つの受信電極25,26が同時に用いられる。
Further, the specific configuration and operation of each unit will be described.
As shown in FIG. 2, the capacitance type detector 20 includes a transmission electrode (driving electrode) 24 to which, for example, an 8-phase AC signal is sequentially applied to a pickup 22 that faces the scale 10 and relatively moves in the position detection direction. The receiving electrode 25 facing the transfer electrode 15 for the first track 11 and the receiving electrode 26 facing the transfer electrode 16 for the second track 12 are formed. To receive the signal from the third track 13, two receiving electrodes 25, 26 are used simultaneously.

【0028】静電容量式検出器20の検出原理を、図4
及び図5を参照して説明する。図4は、説明を簡略化す
るため、1トラック(図では第3トラック13)分の電
極パターンを示している。スケール10及びピックアッ
プ22には、ガラス板やエポキシ板が用いられ、これに
導電膜を形成しパターニングして、電極パターンが形成
されている。
The detection principle of the capacitance type detector 20 is shown in FIG.
And FIG. 5 will be described. FIG. 4 shows an electrode pattern for one track (third track 13 in the figure) in order to simplify the description. A glass plate or an epoxy plate is used for the scale 10 and the pickup 22, and a conductive film is formed on this and patterned to form an electrode pattern.

【0029】ピックアップ22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
結合により伝達される。トラック電極13と伝達電極1
5とは配線により結合され、伝達電極15とピックアッ
プ22上の受信電極25とは容量結合されている。これ
により受信電極25には、容量結合の大きさに応じて信
号が受信される。スケール10上のトラック13の電極
ピッチと伝達電極15のピッチは異なっており、従って
これらを相互接続する配線の傾きが位置により異なって
いる。
The voltage applied to the transmission electrode 24 of the pickup 22 is transmitted to the track electrode 13 on the scale 10 by capacitive coupling. Track electrode 13 and transmission electrode 1
5, the transmission electrode 15 and the reception electrode 25 on the pickup 22 are capacitively coupled. As a result, the receiving electrode 25 receives a signal according to the magnitude of capacitive coupling. The electrode pitch of the tracks 13 on the scale 10 and the pitch of the transmission electrodes 15 are different, and therefore the inclination of the wiring interconnecting them is different depending on the position.

【0030】送信電極24は例えば8本毎に共通接続さ
れた電極群から構成されて、各電極要素間の電気的接続
は、回路基板上で自由に選択できるようになっている。
受信電極25のピッチは、送信電極24の8本分に相当
する長さに設定され、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)の長さに設定されてい
る。
The transmitting electrode 24 is composed of, for example, a group of eight electrodes commonly connected to each other, and the electrical connection between the electrode elements can be freely selected on the circuit board.
The pitch of the reception electrodes 25 is set to a length corresponding to eight transmission electrodes 24, and the length of the reception electrodes 25 in the detection direction is set to a length corresponding to a half wavelength (four transmission electrodes) of the transmission electrodes 24. ing.

【0031】いま、ピックアップ22とスケール10の
相対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、…
のように順次8種類変更する。各々の場合について送信
電極24と受信電極25間の容量を測定すると、1周期
の正弦波上で45°ずつ位相がずれた各位相点に相当す
る容量となる。逆に送信電極24の相互接続関係を特定
してピックアップ22とスケール10の相対位置を動か
すと、受信信号位相は同じ正弦波上をピックアップ22
のスケール10との相対移動量に応じて移動する。移動
方向の判別は、送信電極24の組み合わせを変えて位相
変化の方向を確認することにより行われる。
Now, the relative positional relationship between the pickup 22 and the scale 10 is fixed, and the interconnections of the transmission electrodes 24 are
1st to 4th, 2nd to 5th, 3rd to 6th, ...
8 types are changed in sequence as shown. When the capacitance between the transmission electrode 24 and the reception electrode 25 is measured in each case, the capacitance is equivalent to each phase point which is out of phase by 45 ° on one cycle of the sine wave. On the contrary, when the relative position between the pickup 22 and the scale 10 is moved by specifying the mutual connection relationship of the transmission electrodes 24, the pickup signal 22 is picked up on the same sine wave.
It moves according to the amount of relative movement with the scale 10. The movement direction is determined by changing the combination of the transmitting electrodes 24 and confirming the direction of phase change.

【0032】以上のように送信電極24の相互接続を変
更することにより、図5に示すようなsin波とcos
波の容量波形が得られ、静電容量式検出回路30によ
り、 tan-1(sinX/cosX) なる演算を行うことにより、絶対位置Xを求めることが
できる。なお以上の静電容量式絶対位置測定の詳細な構
成及び動作は、出願人が先に出願した特願平2−132
434及び特願平2−169654に説明されている。
By changing the interconnection of the transmitting electrodes 24 as described above, the sin wave and cos as shown in FIG.
Waves capacity waveform is obtained by capacitive detection circuit 30, tan - 1 by performing (sinX / cosX) becomes operational, it is possible to obtain the absolute position X. The detailed configuration and operation of the capacitance type absolute position measurement described above are described in Japanese Patent Application No. 2-132 filed by the applicant earlier.
434 and Japanese Patent Application No. 2-169654.

【0033】静電容量式検出回路30からは以上の原理
により、3トラックによって、粗、中間、密の3モード
の位置データ信号が得られ、レジスタ40はこれらのデ
ータを合成して出力する機能を有する。即ち、静電容量
式検出回路30から得られる3トラック分のデータは、
図6に示すように、互いに重なる余裕ビット部分を持
つ。これは、各トラックの誤差や量子化誤差等により下
位トラックを正確に指定できなくなることを避けるため
である。レジスタ40は、各トラックのデータを時分割
で取り込んで、データの重なりビット部の差が所定範囲
に入っていることを確認し、合成して出力する。重なり
ビット部のデータが異なる場合には例えば、下位トラッ
クのデータを正してものとして採用する。重なりビット
部のデータが大きく異なる場合には、異常発生と解釈し
てエラー信号を出すようにすることもできる。
According to the above principle, the electrostatic capacitance type detection circuit 30 obtains position data signals of three modes of coarse, intermediate and fine by three tracks, and the register 40 has a function of combining and outputting these data. Have. That is, the data for three tracks obtained from the capacitance type detection circuit 30 is
As shown in FIG. 6, the margin bit portions overlap each other. This is to avoid that the lower track cannot be accurately specified due to the error of each track or the quantization error. The register 40 fetches the data of each track in a time division manner, confirms that the difference between the overlapping bit parts of the data is within a predetermined range, synthesizes and outputs. If the data of the overlapping bit portion is different, the data of the lower track is corrected, for example. When the data in the overlapping bit portion is greatly different, it can be interpreted that an abnormality has occurred and an error signal can be output.

【0034】光電式検出器50は、図7に詳細に示すよ
うに、静電容量式検出器20のピックアップ22と一体
に移動するスリット板52と、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点光源に近い発光ダイオード5
4と、この拡散光が第3トラック14で反射されてスリ
ット板52上のインデックススケール53により変調さ
れた光を検出する4つのフォトダイオード56とから構
成されている。
As shown in detail in FIG. 7, the photoelectric detector 50 has a slit plate 52 that moves integrally with the pickup 22 of the electrostatic capacitance detector 20, and an opening 22A formed in the central portion of the pickup 22. The light emitting diode 5 close to a point light source that radiates diffused light to the fourth track 14 (common to the third track 13) on the scale 10 via (see FIG. 2).
4 and four photodiodes 56 for detecting the light reflected by the third track 14 and modulated by the index scale 53 on the slit plate 52.

【0035】光電式検出回路60は、光電式検出器50
により得られる出力信号を処理して、位相が互いに90
°ずれた2相の正弦波信号を生成する。この光電式検出
回路60の具体的構成と動作は、特開平2−18741
3等に開示されている。以上のようにこの実施例では、
1光源4受光素子により、位相の異なる正弦波信号を得
るようにしており、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の影響を除いた安定した正弦波
出力信号を得ることができる。ただし原理的には、受光
素子2個で同様の2相正弦波信号を得ることができる。
The photoelectric detection circuit 60 is a photoelectric detector 50.
By processing the output signals obtained by
Generates two-phase sinusoidal signals that are offset. The specific configuration and operation of the photoelectric detection circuit 60 is described in Japanese Patent Laid-Open No. 2-18741.
3 etc. As described above, in this embodiment,
1 light source 4 light receiving elements are used to obtain sinusoidal wave signals having different phases, and a stable sinusoidal wave output signal can be obtained excluding the influence of gap fluctuation between slit plate 52 and scale 10 and temperature fluctuation. However, in principle, a similar two-phase sine wave signal can be obtained with two light receiving elements.

【0036】内挿回路70は、光電式検出回路60から
得られる2相交流信号から、下位の絶対位置データとな
る光電式アブソリュート信号OPDATAとして用いら
れるバイナリコードによるインクリメンタル信号を生成
するもので、この実施例では図8に示すように構成され
る。即ち、2相の交流信号A,Bがそれぞれ入力される
プリアンプ70A,70B、A相入力を反転する反転ア
ンプ71、これらのアンプ出力が図示のように所定の接
続点に供給される抵抗連鎖72が設けられる。そしてこ
の抵抗連鎖72の隣接するノードのそれぞれのゼロクロ
ス点を検出するためのコンパレータ74A,74Bと、
隣接する2ノードを選択するアナログスイッチ群73が
設けられる。
The interpolation circuit 70 generates an incremental signal by a binary code used as a photoelectric absolute signal OPDATA which becomes lower absolute position data from the two-phase AC signal obtained from the photoelectric detection circuit 60. In the embodiment, it is configured as shown in FIG. That is, the preamplifiers 70A and 70B to which the two-phase AC signals A and B are input, the inverting amplifier 71 that inverts the A-phase input, and the resistor chain 72 whose outputs are supplied to a predetermined connection point as shown in the figure. Is provided. And comparators 74A and 74B for detecting the respective zero-cross points of the adjacent nodes of the resistance chain 72,
An analog switch group 73 that selects two adjacent nodes is provided.

【0037】コンパレータ74A,74Bの出力に基づ
いて、計数パルスや計数方向を示すパルスを発生させる
ために、フリップフロップ75A〜75Cが設けられ、
これらフリップフロップ75A〜75Cの出力に基づい
て、バイナリデータである光電式アブソリュート信号b
3〜b0を発生すると共に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ためにコントロー
ラ76が設けられている。フィードバック制御系は、コ
ントローラ76の出力を計数するアップダウンカウンタ
77、このカウンタ77の計数値をデコードするデコー
ダ78、このデコーダ78の出力を保持してアナログス
イッチ群73を制御するラッチ79により構成されてい
る。
Flip-flops 75A to 75C are provided to generate counting pulses and pulses indicating the counting direction based on the outputs of the comparators 74A and 74B.
Based on the outputs of these flip-flops 75A to 75C, the photoelectric absolute signal b which is binary data is output.
A controller 76 is provided to generate the signals 3 to b0 and the signal for feedback controlling the analog switch group 73. The feedback control system includes an up / down counter 77 that counts the output of the controller 76, a decoder 78 that decodes the count value of the counter 77, and a latch 79 that holds the output of the decoder 78 and controls the analog switch group 73. ing.

【0038】なおこの実施例の内挿回路70の詳細な構
成及び作用は、特開平1−2122314に示されてい
る。この内挿回路70により、例えば図9に示すよう
に、光電式検出回路60から得られる2相の正弦波信号
に基づいて、BINコードの光電式アブソリュート信号
b3〜b0が得られる。
The detailed structure and operation of the interpolation circuit 70 of this embodiment are shown in Japanese Patent Laid-Open No. 1-212314. By the interpolation circuit 70, for example, as shown in FIG. 9, the BIN code photoelectric absolute signals b3 to b0 are obtained based on the two-phase sine wave signals obtained from the photoelectric detection circuit 60.

【0039】光電式アブソリュート信号b3〜b0が供
給される桁上げ発生器80は、図10のように、遅延素
子86とゲート回路の組み合わせにより、上位ビットb
3のエッジ検出を行う立上がりエッジ検出回路82、立
下がりエッジ検出回路84、これらにより検出されるエ
ッジデータに基づいて、計数方向判別信号UPを出すR
−Sフリップフロップ88、更にエッジデータと下位ビ
ットデータb0〜b2に基づいてカウントパルスCPを
出力するゲート回路が設けられている。図11はこの桁
上げ発生器80の動作タイミングチャートを示してい
る。
The carry generator 80, to which the photoelectric absolute signals b3 to b0 are supplied, has a combination of the delay element 86 and the gate circuit as shown in FIG.
A rising edge detection circuit 82 for detecting the edge of No. 3 and a falling edge detection circuit 84, and a count direction determination signal UP based on the edge data detected by these R
An -S flip-flop 88 and a gate circuit for outputting the count pulse CP based on the edge data and the lower bit data b0 to b2 are provided. FIG. 11 shows an operation timing chart of the carry generator 80.

【0040】桁上げ発生器80で作られる計数パルス
は、第1のカウンタ90に入力され、プリセットされて
いる絶対位置の上位桁データである静電容量式アブソリ
ュート信号の中の下位桁を、スケール移動方向に応じて
修正する。桁上げ信号により補正された第1のカウンタ
90の出力データと、正しい絶対位置情報である静電容
量式検出器側のレジスタ40の保持データを比較する比
較回路100は例えば、図12のように構成されてい
る。
The counting pulse generated by the carry generator 80 is input to the first counter 90 to scale the lower digit in the capacitance type absolute signal which is the upper digit data of the preset absolute position. Correct according to the moving direction. A comparison circuit 100 for comparing the output data of the first counter 90 corrected by the carry signal with the data held in the register 40 on the electrostatic capacitance detector side that is the correct absolute position information is, for example, as shown in FIG. It is configured.

【0041】即ち比較回路100は、レジスタ40のデ
ータ(入力A)と第1のカウンタ90のデータ(入力
B)の差を取る加算器102と、その加算結果を判定す
るデコーダ104と、このデコーダ104の出力からN
G信号を発生するためのエッジ検出回路106とから構
成されている。デコーダ104は、その真理値表を図1
3に示したように、入力A,Bの差が±2を越えたとき
に“1”出力を出すもので、この“1”出力によりNG
信号が発生される。
That is, the comparison circuit 100 includes an adder 102 that takes the difference between the data (input A) of the register 40 and the data (input B) of the first counter 90, a decoder 104 that determines the addition result, and this decoder. 104 output to N
It is composed of an edge detection circuit 106 for generating a G signal. The decoder 104 uses the truth table shown in FIG.
As shown in 3, when the difference between inputs A and B exceeds ± 2, "1" output is output.
A signal is generated.

【0042】デコーダ104後段のエッジ検出回路10
6は、二つのDタイプフリップフロップとANDゲート
により構成されて、第1のカウンタ90に与えられるN
G信号を適当なパルス幅(図の場合クロックCK2の周
期)に変換するために用いられている。図14は、この
比較回路100によりNG信号が発生される様子を示す
タイミング図である。この様にして比較回路100から
NG信号が発生されると、これがロード(LD)信号と
して第1のカウンタ90に与えられ、第1のカウンタ9
0には改めて、レジスタ40の正しい絶対位置データで
ある静電容量式アブソリュート信号CAPDATAが再
度プリセットされる。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によっても
容易に実現することができる。
The edge detection circuit 10 in the subsequent stage of the decoder 104
6 is composed of two D-type flip-flops and an AND gate, and is given to the first counter 90 by N.
It is used to convert the G signal into an appropriate pulse width (the cycle of the clock CK2 in the figure). FIG. 14 is a timing chart showing how the NG signal is generated by the comparison circuit 100. When the NG signal is generated from the comparison circuit 100 in this way, this is given to the first counter 90 as a load (LD) signal, and the first counter 9
The capacitance type absolute signal CAPDATA, which is the correct absolute position data of the register 40, is reset to 0 again. The function of the comparison circuit 100 can be easily realized by software calculation by a microcomputer.

【0043】比較回路100から得られるNG信号は同
時に、移動補償用の第2のカウンタ140のゼロクリア
信号として用いられている。即ち第2のカウンタ140
は、第1のカウンタ90のプリセット開始時にゼロクリ
アされて桁上げ発生器80からの計数パルスをカウント
する。これにより、第2のカウンタ140は、プリセッ
ト動作が終了するまでのスケール移動量を検出して、こ
れをレジスタ40からの出力に加減算して第1のカウン
タ90に与えられる絶対位置データを微調整している。
即ちプリセット誤差が補償される。
The NG signal obtained from the comparison circuit 100 is simultaneously used as a zero clear signal of the second counter 140 for movement compensation. That is, the second counter 140
Counts the counting pulse from the carry generator 80, which is cleared to zero at the start of presetting of the first counter 90. As a result, the second counter 140 detects the scale movement amount until the preset operation is completed, adds and subtracts the scale movement amount to and from the output from the register 40, and finely adjusts the absolute position data given to the first counter 90. are doing.
That is, the preset error is compensated.

【0044】図15は、この発明の別の実施例によるア
ブソリュートエンコーダの全体構成である。図1と対応
する部分には図1と同一符号を付して詳細な説明は省
く。この実施例においては、スケール移動補償用の第2
のカウンタ140としてアップダウンカウンタが、第1
のカウンタ90に対して直列に、具体的には第1のカウ
ンタ90と桁上げ発生器80との間に介在されている。
FIG. 15 shows the overall construction of an absolute encoder according to another embodiment of the present invention. Parts corresponding to those in FIG. 1 are assigned the same reference numerals as those in FIG. 1 and detailed description thereof is omitted. In this embodiment, a second scale compensation second
The up / down counter is the first counter 140 of the
Is interposed in series with the counter 90, specifically, between the first counter 90 and the carry generator 80.

【0045】第1のカウンタ90には、プリセット完了
を知らせるためのプリセットイネーブル(PE)端子が
設けられ、第2のカウンタ140には第1のカウンタ9
0のPE端子出力がセレクト信号として入力されるCS
端子が設けられている。CS端子がディスイネーブルの
場合、即ち第1のカウンタのPE端子がディスイネーブ
ルの場合、第2のカウンタ140は、そこまでにカウン
トされた分の計数信号を外部クロックCLOCK の周期で出
力して第1のカウンタ90に補正信号として供給し、そ
の出力した分内部カウント値を減算する。CS端子がデ
ィスイネーブルからイネーブルに変わると、第2のカウ
ンタ140はゼロクリアされてカウントを開始する。
The first counter 90 is provided with a preset enable (PE) terminal for notifying the completion of presetting, and the second counter 140 is provided with the first counter 9
CS with 0 output from PE terminal input as select signal
A terminal is provided. When the CS terminal is disabled, that is, when the PE terminal of the first counter is disabled, the second counter 140 outputs the count signal for the count up to that point at the cycle of the external clock CLOCK. It is supplied to the counter 90 of 1 as a correction signal, and the output internal count value is subtracted. When the CS terminal changes from disable to enable, the second counter 140 is cleared to zero and starts counting.

【0046】CS端子がイネーブルの間、第2のカウン
タ140は第1のカウンタ90に対して計数信号を出力
する事なく、桁上げ発生器80の出力をカウントする。
そして、第1のカウンタ90がプリセット完了して、P
E端子がディスイネーブル(従って、第2のカウンタ1
40のCS端子がディスイネーブル)となると、その間
の第2のカウンタ140のカウント値(プリセット開始
から終了までのスケール移動量に相当する)が再度、第
1のカウンタ90に補正データとして与えられる。従っ
てこの実施例によっても先の実施例と同様に、絶対位置
データ計算の遅れとスケール移動に伴うプリセット誤差
が補償される。
While the CS terminal is enabled, the second counter 140 counts the output of the carry generator 80 without outputting a count signal to the first counter 90.
Then, the first counter 90 is preset and P
The E terminal is disabled (hence the second counter 1
When the CS terminal of 40 is disabled, the count value of the second counter 140 (corresponding to the amount of scale movement from the preset start to the end) during that period is again given to the first counter 90 as correction data. Therefore, also in this embodiment, as in the previous embodiment, the delay of the absolute position data calculation and the preset error due to the scale movement are compensated.

【0047】図16は、この発明の更に別の実施例のア
ブソリュートエンコーダである。この実施例では、図1
の実施例の内挿回路70と桁上げ発生器80の代わり
に、光電検出回路60の出力である2相方形波信号C
A,CBから直接カウントパルスを発生するカウントパ
ルス発生回路200を設けている。このカウントパルス
発生回路200の出力が直接第1のカウンタ90及び第
2のカウンタ140に入力される。
FIG. 16 shows an absolute encoder according to still another embodiment of the present invention. In this embodiment, FIG.
Instead of the interpolation circuit 70 and the carry generator 80 of the embodiment of FIG.
A count pulse generation circuit 200 for directly generating count pulses from A and CB is provided. The output of the count pulse generation circuit 200 is directly input to the first counter 90 and the second counter 140.

【0048】この実施例ではまた、外部出力用の2相方
形波信号A0,B0を、第1のカウンタ90の下位桁デ
ータを用いて、EORゲート130により生成してい
る。これにより、2相方形波信号A0,B0をシフトレ
ジスタ110から得られるシリアル出力S0と同期した
ものとすることができる。
In this embodiment, the two-phase square wave signals A0 and B0 for external output are also generated by the EOR gate 130 by using the lower digit data of the first counter 90. Thereby, the two-phase square wave signals A0 and B0 can be synchronized with the serial output S0 obtained from the shift register 110.

【0049】この実施例では内挿を行わないため、分解
能が先の実施例より劣り、静電容量式と光電式カウント
パルスの分解能は同じであるが、回路構成は簡単にな
る。なお移動補償用の第2のカウンタ140を第1のカ
ウンタ90と直列にする図15の実施例に付いても、図
16と同様のカウントパルス発生手段を適用することが
できる。
In this embodiment, since the interpolation is not performed, the resolution is inferior to that of the previous embodiment, and the capacitance type and photoelectric type count pulses have the same resolution, but the circuit structure is simple. Note that the same count pulse generating means as in FIG. 16 can be applied to the embodiment of FIG. 15 in which the second counter 140 for movement compensation is connected in series with the first counter 90.

【0050】図17は更にこの発明の別の実施例のアブ
ソリュートエンコーダである。この実施例では、図1の
実施例における光電式検出器50側の構成をインクリメ
ンタル式ではなく、アブソリュート式としている。この
場合スケールには、例えば4つの光電式トラックに光電
式アブソリュートコードパターンが形成される。そして
これらのコードパターンを読み取る光電式検出器301
〜304と、各光電式検出器出力を処理してグレイコー
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、これらのグレイコード出力
g0〜g3をバイナリ(BIN)コードに変換するデコ
ーダ320とが設けられる。
FIG. 17 shows an absolute encoder according to another embodiment of the present invention. In this embodiment, the configuration of the photoelectric detector 50 side in the embodiment of FIG. 1 is not an incremental type but an absolute type. In this case, the photoelectric absolute code pattern is formed on, for example, four photoelectric tracks on the scale. Then, a photoelectric detector 301 that reads these code patterns
˜304, photoelectric detection circuits 311 to 314 for processing the output of each photoelectric detector to generate parallel outputs g0 to g3 of the gray code, and these gray code outputs g0 to g3 into a binary (BIN) code. A decoder 320 for converting is provided.

【0051】この実施例における各光電式検出器301
〜304のアナログ出力波形、及びこれらを光電式検出
回路311〜314により処理したグレイコード出力g
0〜g3の波形を図18に示す。光電式検出回路311
〜314により直接BINコード出力が得られる場合
に、デコーダ320は省略できる。この実施例による
と、内挿回路を用いることなく、図1の実施例と同様の
高分解能且つ広いダイナミックレンジの一測定が可能で
ある。移動補償用の第2のカウンタ140を第1のカウ
ンタ90と直列にする図15の実施例に付いても、図1
7と同様のアブソリュート式の光電検出手段を適用する
ことができる。
Each photoelectric detector 301 in this embodiment
To 304 analog output waveforms and Gray code output g obtained by processing these with photoelectric detection circuits 311 to 314
The waveforms of 0 to g3 are shown in FIG. Photoelectric detection circuit 311
The decoder 320 can be omitted when the BIN code output is directly obtained by ˜314. According to this embodiment, one measurement with high resolution and wide dynamic range can be performed as in the embodiment of FIG. 1 without using an interpolation circuit. In the embodiment of FIG. 15 in which the second counter 140 for movement compensation is connected in series with the first counter 90, FIG.
It is possible to apply an absolute type photoelectric detection means similar to that of 7.

【0052】[0052]

【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば、静
電容量式検出器と光電式検出器を組み合わせて、データ
表示の高速追随を確保し、少ないトラック数で高分解能
且つ広い測長範囲のアブソリュートデータを得ることが
可能で、更にプリセット誤差補償機能を持つアブソリュ
ートエンコーダを得ることができる。
As described above, according to the present invention, a capacitance type detector and a photoelectric type detector are combined to ensure high-speed follow-up of data display, high resolution with a small number of tracks, and wide length measurement. It is possible to obtain absolute data in a range, and further to obtain an absolute encoder having a preset error compensation function.

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

【図1】 この発明の一実施例にかかるアブソリュート
エンコーダを示す。
FIG. 1 shows an absolute encoder according to an embodiment of the present invention.

【図2】 同実施例の検出器構成を示す。FIG. 2 shows a detector configuration of the same embodiment.

【図3】 図2のスケール拡大図を示す。FIG. 3 shows an enlarged view of the scale of FIG.

【図4】 静電容量式絶対測定装置の原理を説明するた
めの図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining the principle of a capacitance type absolute measuring device.

【図5】 静電容量式絶対測定装置の原理を説明するた
めの図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining the principle of a capacitance type absolute measuring device.

【図6】 同実施例の位置データ合成の様子を示す。FIG. 6 shows how position data is combined in the same embodiment.

【図7】 同実施例の光電式検出器の構成を示す。FIG. 7 shows a configuration of a photoelectric detector of the same example.

【図8】 同実施例の内挿回路の構成を示す。FIG. 8 shows a configuration of an interpolation circuit of the same embodiment.

【図9】 同内挿回路の動作タイミング図である。FIG. 9 is an operation timing chart of the interpolation circuit.

【図10】 同実施例の桁上げ発生器の構成を示す。FIG. 10 shows a configuration of a carry generator according to the embodiment.

【図11】 同桁上げ発生器の動作タイミング図であ
る。
FIG. 11 is an operation timing chart of the carry carry generator.

【図12】 同実施例の比較回路の構成である。FIG. 12 is a configuration of a comparison circuit of the same embodiment.

【図13】 同比較回路内のデコーダの真理値表を示
す。
FIG. 13 shows a truth table of the decoder in the comparison circuit.

【図14】 同比較回路によるプリセット動作を示す。FIG. 14 shows a preset operation by the comparison circuit.

【図15】 この発明の他の実施例によるアブソリュー
トエンコーダを示す。
FIG. 15 shows an absolute encoder according to another embodiment of the present invention.

【図16】 この発明の更に他の実施例によるアブソリ
ュートエンコーダを示す。
FIG. 16 shows an absolute encoder according to still another embodiment of the present invention.

【図17】 この発明の更に他の実施例によるアブソリ
ュートエンコーダを示す。
FIG. 17 shows an absolute encoder according to still another embodiment of the present invention.

【図18】 同実施例による動作タイミング図である。FIG. 18 is an operation timing chart according to the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…スケール、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…光電式検出
器、60…光電式検出回路、70…内挿回路、80…桁
上げ発生器、90…第1のカウンタ、100…比較回
路、110…シフトレジスタ、120…R−Sフリップ
フロップ、130…EORゲート、140…第2のカウ
ンタ、150…加算器。
10 ... Scale, 20 ... Capacitance type detector, 30 ... Capacitance type detection circuit, 40 ... Register, 50 ... Photoelectric detector, 60 ... Photoelectric detection circuit, 70 ... Interpolation circuit, 80 ... Carry Generator, 90 ... First counter, 100 ... Comparison circuit, 110 ... Shift register, 120 ... RS flip-flop, 130 ... EOR gate, 140 ... Second counter, 150 ... Adder.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 静電容量式アブソリュートコードパター
ン及び光電式インクリメンタルコードパターンが形成さ
れたスケールと、 前記静電容量式アブソリュートコードパターンを読み取
って絶対位置データを得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パターンを読み取っ
て前記スケールの相対変位量データを得る光電式検出手
段と、 前記静電容量式検出手段からの絶対位置データがプリセ
ットされ、前記光電式検出手段から出力される相対変位
量データにより前記絶対位置データを補正して出力する
第1のカウント手段と、 この第1のカウント手段が出力する絶対位置データと前
記静電容量式検出手段が出力する絶対位置データとを比
較して、その差が所定値を越えたときに前記第1のカウ
ント手段に前記静電容量式検出手段からの絶対位置デー
タを再度プリセットする比較手段と、 前記第1のカウント手段のプリセット時における前記ス
ケールの相対移動量をカウントして、そのカウント値に
基づいて前記第1のカウント手段のプリセット値を補償
するための第2のカウント手段とを有することを特徴と
するアブソリュートエンコーダ。
1. A scale on which a capacitance type absolute code pattern and a photoelectric type incremental code pattern are formed, a capacitance type detection unit for reading the capacitance type absolute code pattern to obtain absolute position data, A photoelectric detection unit that reads a photoelectric incremental code pattern to obtain relative displacement amount data of the scale, absolute position data from the electrostatic capacitance detection unit is preset, and a relative displacement output from the photoelectric detection unit. A first counting means for correcting and outputting the absolute position data based on the quantity data is compared with the absolute position data output by the first counting means and the absolute position data output by the capacitance type detecting means. Then, when the difference exceeds a predetermined value, the capacitance type is added to the first counting means. Comparing means for presetting the absolute position data from the outputting means again; and counting the relative movement amount of the scale at the time of presetting the first counting means, and presetting the first counting means based on the count value. An absolute encoder having a second counting means for compensating the value.
【請求項2】 静電容量式アブソリュートコードパター
ン及びこれより空間波長が短く高分解能の光電式インク
リメンタルコードパターンが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パターンを読み取
って、絶対位置の上位桁データを得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パターンを読み取っ
て、絶対位置の下位桁データを得る光電式検出手段と、 前記下位桁データに基づいて前記上位桁データの最下位
桁への桁上げ信号を生成する桁上げ発生手段と、 前記静電容量式検出手段からの上位桁データがプリセッ
トされ、前記桁上げ信号により前記上位桁データを補正
して出力する第1のカウント手段と、 この第1のカウント手段が出力する上位桁データと前記
静電容量式検出手段が出力する上位桁データとを比較し
て、その差が所定値を越えたときに前記第1のカウント
手段に前記静電容量式検出手段からの上位桁データを再
度プリセットする比較手段と、 前記第1のカウント手段から出力される上位桁データと
前記光電式検出手段から得られる下位桁データを合成し
て出力する出力手段と、 前記第1のカウント手段のプリセット時における前記ス
ケールの相対移動量をカウントして、そのカウント値に
基づいて前記第1のカウント手段のプリセット値を補償
するための第2のカウント手段とを有することを特徴と
するアブソリュートエンコーダ。
2. A capacitance type absolute code pattern and a scale on which a high resolution photoelectric incremental code pattern having a short spatial wavelength and a high resolution are formed, and the capacitance type absolute code pattern is read to determine a higher absolute position. Capacitive detection means for obtaining digit data, photoelectric detection means for reading the photoelectric incremental code pattern to obtain lower digit data of absolute position, and least significant digit of the upper digit data based on the lower digit data A carry generation means for generating a carry signal to a carry, and a first count for presetting the higher-order digit data from the capacitance type detection means and correcting and outputting the upper-order digit data by the carry signal. Means, upper digit data output by the first counting means, and upper digit data output by the capacitance type detection means Comparing means for comparing the data and comparing means for resetting the upper digit data from the capacitance type detecting means to the first counting means again when the difference exceeds a predetermined value; and the first counting means. Output means for synthesizing and outputting the upper digit data output from the upper digit data and the lower digit data obtained from the photoelectric detection means, and counting the relative movement amount of the scale during presetting of the first counting means, An absolute encoder, comprising: a second count means for compensating the preset value of the first count means based on the count value.
【請求項3】 静電容量式アブソリュートコードパター
ン及びこれより空間波長が短く高分解能の光電式アブソ
リュートコードパターンが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パターンを読み取
って、絶対位置の上位桁データを得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パターンを読み取っ
て、絶対位置の下位桁データを得る光電式検出手段と、 前記下位桁データに基づいて前記上位桁データの中の最
下位桁への桁上げ信号を生成する桁上げ発生手段と、 前記静電容量式検出手段からの上位桁データがプリセッ
トされ、前記桁上げ信号により前記上位桁データを補正
して出力する第1のカウント手段と、 この第1のカウント手段が出力する上位桁データと前記
静電容量式検出手段が出力する上位桁データとを比較し
て、その差が所定値を越えたときに前記第1のカウント
手段に前記静電容量式検出手段からの上位桁データを再
度プリセットする比較手段と、 前記第1のカウント手段から出力される上位桁データと
前記光電式検出手段から得られる下位桁データを合成し
て出力する出力手段と、 前記第1のカウント手段のプリセット時における前記ス
ケールの相対移動量をカウントして、そのカウント値に
基づいて前記第1のカウント手段のプリセット値を補償
するための第2のカウント手段と、を有することを特徴
とするアブソリュートエンコーダ。
3. A capacitance type absolute code pattern and a scale on which a photoelectric type absolute code pattern having a short spatial wavelength and a high resolution and having a high resolution are formed, and the capacitance type absolute code pattern is read to obtain a higher absolute position. Capacitive detecting means for obtaining digit data, photoelectric sensing means for reading the photoelectric absolute code pattern to obtain lower digit data of absolute position, and among the upper digit data based on the lower digit data A carry generating means for generating a carry signal to the least significant digit, and upper carry data from the capacitance type detecting means are preset, and the first carry data is corrected and output by the carry signal. Counting means, upper digit data output by the first counting means, and upper digit data output by the capacitance type detecting means. Comparing means for comparing the data and comparing means for resetting the upper digit data from the capacitance type detecting means to the first counting means again when the difference exceeds a predetermined value; and the first counting means. Output means for synthesizing and outputting the upper digit data output from the upper digit data and the lower digit data obtained from the photoelectric detection means, and counting the relative movement amount of the scale during presetting of the first counting means, An absolute encoder, comprising: a second count means for compensating the preset value of the first count means based on the count value.
【請求項4】 前記静電容量式検出手段の出力には得ら
れた上位桁データをを一次蓄積するレジスタが設けら
れ、前記第2のカウント手段は前記第1のカウント手段
と併設され、且つ前記レジスタの出力データに前記第2
のカウント手段のカウント値を加減算して前記第1のカ
ウント手段に補償されたプリセット値として出力する加
算手段が設けられていることを特徴とする請求項2又は
3に記載のアブソリュートエンコーダ。
4. A register for temporarily accumulating the obtained upper digit data at the output of said capacitance type detection means is provided, said second counting means is provided in parallel with said first counting means, and The second data is added to the output data of the register.
4. The absolute encoder according to claim 2, further comprising addition means for adding / subtracting the count value of the counting means and outputting it as a preset value compensated to the first counting means.
【請求項5】 前記静電容量式検出手段の出力には得ら
れた上位桁データを一次蓄積するレジスタが設けられ、
前記第2のカウント手段は前記第1のカウント手段と前
記桁上げ発生手段の間に介在され、且つこの第2のカウ
ント手段が前記第1のカウント手段により制御されてプ
リセット時における前記スケールの相対移動量をカウン
トして前記第1のカウント手段のプリセット値を補償す
ることを特徴とする請求項2又は3に記載のアブソリュ
ートエンコーダ。
5. A register for temporarily accumulating the obtained upper digit data is provided at the output of the capacitance type detection means,
The second counting means is interposed between the first counting means and the carry generating means, and the second counting means is controlled by the first counting means so that the relative scales are preset. The absolute encoder according to claim 2 or 3, wherein the amount of movement is counted to compensate the preset value of the first counting means.
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