JPH08261796A - 増分光エンコーダ装置 - Google Patents
増分光エンコーダ装置Info
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- JPH08261796A JPH08261796A JP8042788A JP4278896A JPH08261796A JP H08261796 A JPH08261796 A JP H08261796A JP 8042788 A JP8042788 A JP 8042788A JP 4278896 A JP4278896 A JP 4278896A JP H08261796 A JPH08261796 A JP H08261796A
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 24
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
- G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
- G01D5/347—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using displacement encoding scales
-
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- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
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- G01D5/36—Forming the light into pulses
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 マスクの位置付けの必要がなくかつ先行技術
のエンコーダよりも経済的に製造され得る、正確で信頼
性のある増分光エンコーダを提供する。 【解決手段】 増分光エンコーダは、光路に沿って光ビ
ームを発する光源（８８）と、可動部材に固定されかつ
一連の不透明ゾーンおよび光透過ゾーンを設けられたエ
ンコーダプレート（１３）とを備え、ゾーンは光路を横
切りかつそのエンコーダプレートの移動に従って光ビー
ムを変調するように配置され、さらに少なくとも１グル
ープの４つの光検出器を含む検出手段を備えて、各検出
器（Ａ、／Ａ、Ｂ、／Ｂ）は変調された光ビームを受取
るように配置された感光表面を有し、検出手段はエンコ
ーダプレート（１３）の移動に従って直角位相の出力信
号を生成するために配置される。
のエンコーダよりも経済的に製造され得る、正確で信頼
性のある増分光エンコーダを提供する。 【解決手段】 増分光エンコーダは、光路に沿って光ビ
ームを発する光源（８８）と、可動部材に固定されかつ
一連の不透明ゾーンおよび光透過ゾーンを設けられたエ
ンコーダプレート（１３）とを備え、ゾーンは光路を横
切りかつそのエンコーダプレートの移動に従って光ビー
ムを変調するように配置され、さらに少なくとも１グル
ープの４つの光検出器を含む検出手段を備えて、各検出
器（Ａ、／Ａ、Ｂ、／Ｂ）は変調された光ビームを受取
るように配置された感光表面を有し、検出手段はエンコ
ーダプレート（１３）の移動に従って直角位相の出力信
号を生成するために配置される。
Description
【０００１】
【発明の背景】この発明は、可動部材の回転の角度また
は線形変位を時間の関数として測定しかつそのような移
動の方向を決定するための増分光エンコーダ装置に関す
る。
は線形変位を時間の関数として測定しかつそのような移
動の方向を決定するための増分光エンコーダ装置に関す
る。
【０００２】回転部材の回転の角度を測定するための既
知の装置は、たとえば、光源と、回転部材に固定されか
つウィンドウによって、すなわち光が透過でき不透明ゾ
ーンと交互になったゾーンによって、光の変調を生み出
すために配置されるディスクと、ディスクの近くに配置
されかつここでもまた光透過ゾーンと不透明ゾーンとを
備えたマスクと、光検出器を含む検出装置とを備える。
適切なパターンに従って異なる光検出器に対応のマスク
を置くことによって、直角位相の出力信号が生み出さ
れ、その周波数は交互の不透明ゾーンおよび光透過ゾー
ンの数に対応する。
知の装置は、たとえば、光源と、回転部材に固定されか
つウィンドウによって、すなわち光が透過でき不透明ゾ
ーンと交互になったゾーンによって、光の変調を生み出
すために配置されるディスクと、ディスクの近くに配置
されかつここでもまた光透過ゾーンと不透明ゾーンとを
備えたマスクと、光検出器を含む検出装置とを備える。
適切なパターンに従って異なる光検出器に対応のマスク
を置くことによって、直角位相の出力信号が生み出さ
れ、その周波数は交互の不透明ゾーンおよび光透過ゾー
ンの数に対応する。
【０００３】しかしながら、このタイプの装置は、マス
クを含み、エンコーダの良好な動作のためにその正確な
位置付けが不可欠であるという欠点を有する。実際、回
転ディスクのウィンドウおよび不透明部分の幅は１００
μｍより小さいため、マスクは軸方向にも半径方向にも
非常に正確に位置付けられなければならない。
クを含み、エンコーダの良好な動作のためにその正確な
位置付けが不可欠であるという欠点を有する。実際、回
転ディスクのウィンドウおよび不透明部分の幅は１００
μｍより小さいため、マスクは軸方向にも半径方向にも
非常に正確に位置付けられなければならない。
【０００４】この問題は、光検出器の数を増やしかつ半
径方向に並置されたグループでそれらを配置することに
よって解決される。その検出器は９０°だけ電気的にシ
フトされ、それらの信号は組合せられ得て、直角位相の
信号を得る。しかしながらそのような配置は、回転ディ
スクの所与の分解能および所与の寸法に特定的であると
いう欠点がある。したがって、寸法は同様であるが分解
能は異なるエンコーダを提供するために、その都度特定
的な集積回路を製造することが必要となり、その結果コ
ストがかかってしまうことになる。
径方向に並置されたグループでそれらを配置することに
よって解決される。その検出器は９０°だけ電気的にシ
フトされ、それらの信号は組合せられ得て、直角位相の
信号を得る。しかしながらそのような配置は、回転ディ
スクの所与の分解能および所与の寸法に特定的であると
いう欠点がある。したがって、寸法は同様であるが分解
能は異なるエンコーダを提供するために、その都度特定
的な集積回路を製造することが必要となり、その結果コ
ストがかかってしまうことになる。
【０００５】
【発明の概要】この発明の目的は、上述のようなマスク
の位置付けの必要がなくかつ先行技術のエンコーダより
も経済的に製造され得る、正確で信頼性のある増分光エ
ンコーダを提供することである。
の位置付けの必要がなくかつ先行技術のエンコーダより
も経済的に製造され得る、正確で信頼性のある増分光エ
ンコーダを提供することである。
【０００６】これは、光路に沿って光ビームを発する光
源と、可動部材に固定されかつ一連の不透明ゾーンおよ
び光透過ゾーンを設けられたエンコーダプレートとを備
え、ゾーンは光路を横切りかつそのエンコーダプレート
の移動に従って光ビームを変調するように配置され、さ
らに、少なくとも１グループの４つの光検出器を含む検
出手段を備え、各検出器は変調された光ビームを受取る
ように配置された感光表面を有し、検出手段は、エンコ
ーダプレートの移動に従って直角位相の出力信号を生成
するために配置され、前記感光表面の各々は、４つの光
検出器が前記出力信号を直角位相で生成する態様で、不
透明層によってカバーされた少なくとも１つのゾーンと
隣接するフリーゾーンとを備え、各光検出器は単一位相
の出力信号を生成する。
源と、可動部材に固定されかつ一連の不透明ゾーンおよ
び光透過ゾーンを設けられたエンコーダプレートとを備
え、ゾーンは光路を横切りかつそのエンコーダプレート
の移動に従って光ビームを変調するように配置され、さ
らに、少なくとも１グループの４つの光検出器を含む検
出手段を備え、各検出器は変調された光ビームを受取る
ように配置された感光表面を有し、検出手段は、エンコ
ーダプレートの移動に従って直角位相の出力信号を生成
するために配置され、前記感光表面の各々は、４つの光
検出器が前記出力信号を直角位相で生成する態様で、不
透明層によってカバーされた少なくとも１つのゾーンと
隣接するフリーゾーンとを備え、各光検出器は単一位相
の出力信号を生成する。
【０００７】不透明層が光検出器に直接適用され得るの
で、光検出器とエンコーダプレートとの間にマスクは付
加されない。
で、光検出器とエンコーダプレートとの間にマスクは付
加されない。
【０００８】さらに、光検出器の不透明層と感光表面と
によって形成されたマトリックスは、集積回路の形態で
実現され得てかつ不透明層の構成を変えるだけで光エン
コーダの異なる分解能に容易に適合し得るという利点を
有する。
によって形成されたマトリックスは、集積回路の形態で
実現され得てかつ不透明層の構成を変えるだけで光エン
コーダの異なる分解能に容易に適合し得るという利点を
有する。
【０００９】可動部材は軸のまわりを回転しておりエン
コーダプレートは同軸に配置されたディスクの形態をな
すこの発明の実施例では、検出器の感光表面の各々は実
質的に同心円の２つのセグメントを含む四辺形の面を形
成し、その中心は感光表面の面とディスクの回転軸との
交点である。
コーダプレートは同軸に配置されたディスクの形態をな
すこの発明の実施例では、検出器の感光表面の各々は実
質的に同心円の２つのセグメントを含む四辺形の面を形
成し、その中心は感光表面の面とディスクの回転軸との
交点である。
【００１０】別の好ましい実施例に従えば、感光表面の
各々は実質的に長方形を形成し、すべての異なる長方形
の長辺は互いに実質的に平行である。
各々は実質的に長方形を形成し、すべての異なる長方形
の長辺は互いに実質的に平行である。
【００１１】不透明層は好ましくはメタライゼーション
によって作製される。好ましい実施例に従えば、検出手
段は、少なくとも第１グループの４つの光検出器および
第２グループの４つの検出器と、第１のグループの光検
出器によって生成された出力信号を第２のグループのそ
れぞれの光検出器によって生成された出力信号と組合せ
るための手段とを備え、第１のグループの少なくとも１
つの検出器および同じ位相の信号を生成する第２のグル
ープの対応の検出器は、光ビームの内部においてスペー
スを置かれて異なる位置で配置される。
によって作製される。好ましい実施例に従えば、検出手
段は、少なくとも第１グループの４つの光検出器および
第２グループの４つの検出器と、第１のグループの光検
出器によって生成された出力信号を第２のグループのそ
れぞれの光検出器によって生成された出力信号と組合せ
るための手段とを備え、第１のグループの少なくとも１
つの検出器および同じ位相の信号を生成する第２のグル
ープの対応の検出器は、光ビームの内部においてスペー
スを置かれて異なる位置で配置される。
【００１２】先行技術の増分光エンコーダの別の欠点と
して、検出されるべき移動が停止しているときでも、位
置情報を与えるために常に付勢されるというそれらの要
件がある。これは、電池によって付勢されるポータブル
装置の場合、特に厄介なものとなり得る。特定の応用に
おいて、特に医療器具では、エンコーダに関連のモータ
は大幅な時間にわたって停止されエンコーダ自体が周期
的なモニタリングのために使用されるだけであることも
また注目されるべきである。
して、検出されるべき移動が停止しているときでも、位
置情報を与えるために常に付勢されるというそれらの要
件がある。これは、電池によって付勢されるポータブル
装置の場合、特に厄介なものとなり得る。特定の応用に
おいて、特に医療器具では、エンコーダに関連のモータ
は大幅な時間にわたって停止されエンコーダ自体が周期
的なモニタリングのために使用されるだけであることも
また注目されるべきである。
【００１３】この発明の別の目的は、ゆえに、エンコー
ダの恒常的付勢から生じる欠点を克服しかつそれによっ
てかなりのエネルギを節約することである。
ダの恒常的付勢から生じる欠点を克服しかつそれによっ
てかなりのエネルギを節約することである。
【００１４】これを達成するために、この発明に従った
増分光エンコーダは、検出手段からの出力信号から導出
された論理信号を受取るように結合された入力を有する
メモリ手段を含み、メモリ手段は、メモリ手段が制御信
号を受取るその時に入力に現われる論理信号の状態をス
トアしかつ入力のストアされた論理状態に対応する論理
状態でメモリ手段の出力を保持するために配置される。
増分光エンコーダは、検出手段からの出力信号から導出
された論理信号を受取るように結合された入力を有する
メモリ手段を含み、メモリ手段は、メモリ手段が制御信
号を受取るその時に入力に現われる論理信号の状態をス
トアしかつ入力のストアされた論理状態に対応する論理
状態でメモリ手段の出力を保持するために配置される。
【００１５】好ましい実施例に従えば、そのようなエン
コーダ装置は、前記制御信号の作用を受けて光源および
／または検出手段の付勢を中断するための回路を含む。
コーダ装置は、前記制御信号の作用を受けて光源および
／または検出手段の付勢を中断するための回路を含む。
【００１６】この発明のさらなる局面、目的、および利
点は、この発明に従った光エンコーダ装置のさまざまな
実施例の以下の説明から明らかになるであろう。
点は、この発明に従った光エンコーダ装置のさまざまな
実施例の以下の説明から明らかになるであろう。
【００１７】
【好ましい実施例の詳しい説明】図１は、検出装置１２
の光検出器Ａ、／Ａ、Ｂ、／Ｂ（以下の明細書中では、
反転，否定，相補等を表わすバー記号に代えて／を用い
る）の方向に向けられる光のビームを送る光源１１を含
む先行技術の光エンコーダを示す。対応の光検出器に当
たる各光チャネルの光は、マスク１４と関連の回転可能
な符号化ディスク１３のスロット２２によって変調され
る。ディスク１３は、ディスク１３と同じ軸のまわりを
回転しかつその回転に関連の情報を得ることが所望の部
材（図示せず）に固定されている。
の光検出器Ａ、／Ａ、Ｂ、／Ｂ（以下の明細書中では、
反転，否定，相補等を表わすバー記号に代えて／を用い
る）の方向に向けられる光のビームを送る光源１１を含
む先行技術の光エンコーダを示す。対応の光検出器に当
たる各光チャネルの光は、マスク１４と関連の回転可能
な符号化ディスク１３のスロット２２によって変調され
る。ディスク１３は、ディスク１３と同じ軸のまわりを
回転しかつその回転に関連の情報を得ることが所望の部
材（図示せず）に固定されている。
【００１８】上述の変調の原理は、１対の光検出器Ａお
よび／Ａに関して図２に示されており、各々はそれぞれ
対応の光チャネルに関連する。同様の図が対応の光検出
器Ｂおよび／Ｂまたは任意のほかのチャネルについても
描かれ得る。
よび／Ａに関して図２に示されており、各々はそれぞれ
対応の光チャネルに関連する。同様の図が対応の光検出
器Ｂおよび／Ｂまたは任意のほかのチャネルについても
描かれ得る。
【００１９】スロットまたはウィンドウ２２と不透明バ
ー２１とを有するディスク１３の回転は、静止マスク１
４に対して、光検出器Ａおよび／Ａに当たる光の周期的
変調を結果として生み出す。そのようにして光検出器
は、図３のグラフに従って回転角度αの関数として信号
Ａおよび／Ａを送る。その配置は、光検出器Ａによって
受取られた光の変調が光検出器／Ａによって受取られた
光の変調と反対の位相になるようになっている。同じ原
理が光検出器Ｂおよび／Ｂにも当てはまり、その結果信
号Ａ、Ｂ、／Ａ、／Ｂは直角位相をなす、言換えれば、
それらは同一の形状を有しかつ互いに位相が９０°ずれ
ている。分解能の高いエンコーダの場合、ディスク１
３、マスク１４、および検出装置１２の光検出器の相互
位置付けは、精密に行なわれる。
ー２１とを有するディスク１３の回転は、静止マスク１
４に対して、光検出器Ａおよび／Ａに当たる光の周期的
変調を結果として生み出す。そのようにして光検出器
は、図３のグラフに従って回転角度αの関数として信号
Ａおよび／Ａを送る。その配置は、光検出器Ａによって
受取られた光の変調が光検出器／Ａによって受取られた
光の変調と反対の位相になるようになっている。同じ原
理が光検出器Ｂおよび／Ｂにも当てはまり、その結果信
号Ａ、Ｂ、／Ａ、／Ｂは直角位相をなす、言換えれば、
それらは同一の形状を有しかつ互いに位相が９０°ずれ
ている。分解能の高いエンコーダの場合、ディスク１
３、マスク１４、および検出装置１２の光検出器の相互
位置付けは、精密に行なわれる。
【００２０】この発明に従った光エンコーダにおいてこ
の不利点はなくなり、その好ましい実施例は図４によっ
て示されている。この図の左部分は点線によって前面で
は見えない部分を示し、一方右部分はディスク１３が切
り離された状態のこれらの部分を示す。
の不利点はなくなり、その好ましい実施例は図４によっ
て示されている。この図の左部分は点線によって前面で
は見えない部分を示し、一方右部分はディスク１３が切
り離された状態のこれらの部分を示す。
【００２１】この実施例において、図４ではハッチング
を施した一連の矩形として示されている１５などの細長
い感光表面は、それぞれの光検出器Ａ、Ｂ、／Ａ、／
Ｂ、を形成する。これらの検出器の異なる矩形は、同心
円の２つのセグメントによって、それらの幅の方向に各
々規定され、その中心は、感光表面の面および図１のデ
ィスク１３と同様のディスク１３の回転の軸とそのウィ
ンドウ２２および不透明バー２１との交点にある。感光
表面１５を含む検出装置２０は、好ましくは集積回路の
形態で形成され、それによって非常に正確な寸法を得る
ことができる。各光検出器の感光表面の長さは複数の電
気的サイクルに対応し、各光検出器はディスク１３の複
数のウィンドウ２２を通る光を受取る。
を施した一連の矩形として示されている１５などの細長
い感光表面は、それぞれの光検出器Ａ、Ｂ、／Ａ、／
Ｂ、を形成する。これらの検出器の異なる矩形は、同心
円の２つのセグメントによって、それらの幅の方向に各
々規定され、その中心は、感光表面の面および図１のデ
ィスク１３と同様のディスク１３の回転の軸とそのウィ
ンドウ２２および不透明バー２１との交点にある。感光
表面１５を含む検出装置２０は、好ましくは集積回路の
形態で形成され、それによって非常に正確な寸法を得る
ことができる。各光検出器の感光表面の長さは複数の電
気的サイクルに対応し、各光検出器はディスク１３の複
数のウィンドウ２２を通る光を受取る。
【００２２】異なる感光表面は、不透明層、典型的には
金属化層によって部分的にカバーされ、これは不透明ゾ
ーン１７を形成しかつフリーゾーン１６を残し、ゾーン
１６および１７は、実質的にディスク１３のウィンドウ
２２の幅および不透明バー２１の幅と等しい幅を有す
る。検出器Ａ、Ｂ、／Ａ、／Ｂにそれぞれ属する異なっ
た感光表面のゾーン１６および１７は隣接するゾーンに
対して９０°だけ（電気的に）シフトする。このように
して、各光検出器の出力において、信号は図３に示され
たように９０°だけ（電気的に）位相シフトした信号が
得られる。
金属化層によって部分的にカバーされ、これは不透明ゾ
ーン１７を形成しかつフリーゾーン１６を残し、ゾーン
１６および１７は、実質的にディスク１３のウィンドウ
２２の幅および不透明バー２１の幅と等しい幅を有す
る。検出器Ａ、Ｂ、／Ａ、／Ｂにそれぞれ属する異なっ
た感光表面のゾーン１６および１７は隣接するゾーンに
対して９０°だけ（電気的に）シフトする。このように
して、各光検出器の出力において、信号は図３に示され
たように９０°だけ（電気的に）位相シフトした信号が
得られる。
【００２３】図５は、フォトダイオード８８の形態を有
する装置の光源から発する光を受取る光検出器によって
送られた信号から論理信号を送るように配置された検出
装置８０を示す。光検出器Ａおよび／Ａは、コンパレー
タ８３ａに接続され、一方光検出器Ｂおよび／Ｂはコン
パレータ８３ｂに接続され、前記コンパレータは対応の
論理信号を送る。
する装置の光源から発する光を受取る光検出器によって
送られた信号から論理信号を送るように配置された検出
装置８０を示す。光検出器Ａおよび／Ａは、コンパレー
タ８３ａに接続され、一方光検出器Ｂおよび／Ｂはコン
パレータ８３ｂに接続され、前記コンパレータは対応の
論理信号を送る。
【００２４】光検出器の感光表面は、それらが集積回路
の形態で製造しやすいように長方形の形状を有し得る。
図６において示されたようなそのような形態によって、
直径の異なるディスクにそのような光検出器を使用する
ことが可能になり、それは好都合には線形光エンコーダ
に使用される。１３などの回転可能なディスクの場合に
は、長方形の金属化ゾーンの寸法は、そのようなディス
クを用いることによる湾曲部分の影響を考慮に入れるよ
うに適合され得る。
の形態で製造しやすいように長方形の形状を有し得る。
図６において示されたようなそのような形態によって、
直径の異なるディスクにそのような光検出器を使用する
ことが可能になり、それは好都合には線形光エンコーダ
に使用される。１３などの回転可能なディスクの場合に
は、長方形の金属化ゾーンの寸法は、そのようなディス
クを用いることによる湾曲部分の影響を考慮に入れるよ
うに適合され得る。
【００２５】図７は、マトリックスの形態で、この発明
に従った感光表面のアセンブリの別の実施例を表わす。
図７では、検出装置は、光検出器の第１のグループ１８
と第２のグループ１９とを備え、各々は４つの光検出器
Ａ、Ｂ、／Ａ、／Ｂによって形成される。対応の光検出
器、すなわちその参照付号Ａ、Ｂ、／Ａ、／Ｂを付した
光検出器によって生成された信号は、エンコーダ装置に
おいて組合せられる。図７から理解されるように、第１
のグループおよび第２のグループのそのような対応の光
検出器は、横断方向に異なった位置で配置されるので、
光ビームの断面にわたって光強度のいかなる不均一性も
補償されるであろう。
に従った感光表面のアセンブリの別の実施例を表わす。
図７では、検出装置は、光検出器の第１のグループ１８
と第２のグループ１９とを備え、各々は４つの光検出器
Ａ、Ｂ、／Ａ、／Ｂによって形成される。対応の光検出
器、すなわちその参照付号Ａ、Ｂ、／Ａ、／Ｂを付した
光検出器によって生成された信号は、エンコーダ装置に
おいて組合せられる。図７から理解されるように、第１
のグループおよび第２のグループのそのような対応の光
検出器は、横断方向に異なった位置で配置されるので、
光ビームの断面にわたって光強度のいかなる不均一性も
補償されるであろう。
【００２６】図８および図９それぞれは、このエンコー
ダの電気回路、およびこの回路の異なるポイントでの信
号の論理状態を示す。この実施例に従えば、エンコーダ
は検出装置８０に接続されたメモリ装置８４を含む。コ
ンパレータ８３ａおよび８３ｂによって生成された論理
信号は、メモリ装置８４の入力８５ａおよび８５ｂに与
えられ、メモリ装置は線８７をわたって送られる制御信
号によって活性化される。制御信号が論理状態「１」に
あるとき、メモリ装置８４の出力８６ａおよび８６ｂ
は、対応の入力８５ａおよび８５ｂと同じ論理状態にあ
る。８７における制御信号が論理状態「０」になると、
メモリ装置８４はこの時に存在する入力８５ａおよび８
５ｂの論理状態をストアし、出力８６ａおよび８６ｂ
は、これらの入力のストアされた状態に対応する状態に
維持される。
ダの電気回路、およびこの回路の異なるポイントでの信
号の論理状態を示す。この実施例に従えば、エンコーダ
は検出装置８０に接続されたメモリ装置８４を含む。コ
ンパレータ８３ａおよび８３ｂによって生成された論理
信号は、メモリ装置８４の入力８５ａおよび８５ｂに与
えられ、メモリ装置は線８７をわたって送られる制御信
号によって活性化される。制御信号が論理状態「１」に
あるとき、メモリ装置８４の出力８６ａおよび８６ｂ
は、対応の入力８５ａおよび８５ｂと同じ論理状態にあ
る。８７における制御信号が論理状態「０」になると、
メモリ装置８４はこの時に存在する入力８５ａおよび８
５ｂの論理状態をストアし、出力８６ａおよび８６ｂ
は、これらの入力のストアされた状態に対応する状態に
維持される。
【００２７】上述の制御信号はまた、パワートランジス
タ８９によって、ここではＬＥＤダイオードとして現わ
された光源８８の付勢を中断するように用いられ、また
線８１を介してコンパレータ８３ａおよび８３ｂの付勢
をカットオフするようにも用いられる。
タ８９によって、ここではＬＥＤダイオードとして現わ
された光源８８の付勢を中断するように用いられ、また
線８１を介してコンパレータ８３ａおよび８３ｂの付勢
をカットオフするようにも用いられる。
【００２８】結果として、エンコーダに接続された機械
システムが動作しないとき、８７において論理「０」状
態を制御信号に与えることによって実質的な態様でエン
コーダの電力消費を低減することができ、一方エンコー
ダの入力の前の状態はメモリ装置８４に保存される。図
９は、エンコーダ装置のアクティブ状態ＥＡおよびスタ
ンドバイ状態ＥＲにある図８の回路の動作を示す。光源
８８に供給する電流はＩ88によって示され、その状態
「１」は光源のオン状態を示し、「０」はその光源のカ
ットオフを示す。
システムが動作しないとき、８７において論理「０」状
態を制御信号に与えることによって実質的な態様でエン
コーダの電力消費を低減することができ、一方エンコー
ダの入力の前の状態はメモリ装置８４に保存される。図
９は、エンコーダ装置のアクティブ状態ＥＡおよびスタ
ンドバイ状態ＥＲにある図８の回路の動作を示す。光源
８８に供給する電流はＩ88によって示され、その状態
「１」は光源のオン状態を示し、「０」はその光源のカ
ットオフを示す。
【００２９】図１０は、検出装置から、またはこの図に
示されているようにメモリ装置から導出された信号のた
めの整形回路を含む増分光エンコーダの実施例を示す。
示されているようにメモリ装置から導出された信号のた
めの整形回路を含む増分光エンコーダの実施例を示す。
【００３０】多くのアプリケーションにおいて、これら
の信号は実際には位置情報を再構成するためにさらに処
理されなければならない。特に、絶対的な位置情報を与
えるために、アップ／ダウンカウンタ装置が用いられ
る。この接続において現在用いられる回路は、アップお
よびダウンのカウンタ入力を有する。このエンコーダ装
置によって与えられる信号をこのタイプのカウンタに適
合させるために、エンコーダは図１０に示されたような
さらなる回路を含み、その入力は図８のメモリ装置８４
の出力８６ａ、８６ｂに接続され、その出力の側はアッ
プ／ダウンカウンタに接続されている。
の信号は実際には位置情報を再構成するためにさらに処
理されなければならない。特に、絶対的な位置情報を与
えるために、アップ／ダウンカウンタ装置が用いられ
る。この接続において現在用いられる回路は、アップお
よびダウンのカウンタ入力を有する。このエンコーダ装
置によって与えられる信号をこのタイプのカウンタに適
合させるために、エンコーダは図１０に示されたような
さらなる回路を含み、その入力は図８のメモリ装置８４
の出力８６ａ、８６ｂに接続され、その出力の側はアッ
プ／ダウンカウンタに接続されている。
【００３１】図１０において参照符号Ａ、／Ａ、Ｂおよ
び／Ｂによって示されたポイントに現われるその信号
は、４つの単安定トリガ回路の入力９１ａ、９１ｂ、９
１ｃおよび９１ｄに与えられ、それらはそれぞれの入力
信号において正のエッジが現われるときパルスを送る。
ゲート９２のアセンブリによって形成される論理組合せ
回路は、単安定トリガ回路によって生成されたパルス
を、可動部材の回転の方向に依存して、出力Ｑ ＵＰの
方向にまたは出力Ｑ ＤＯＷＮの方向いずれかに導く。
び／Ｂによって示されたポイントに現われるその信号
は、４つの単安定トリガ回路の入力９１ａ、９１ｂ、９
１ｃおよび９１ｄに与えられ、それらはそれぞれの入力
信号において正のエッジが現われるときパルスを送る。
ゲート９２のアセンブリによって形成される論理組合せ
回路は、単安定トリガ回路によって生成されたパルス
を、可動部材の回転の方向に依存して、出力Ｑ ＵＰの
方向にまたは出力Ｑ ＤＯＷＮの方向いずれかに導く。
【００３２】ＰＵＬＳＥと参照符号を付されたさらなる
出力は、信号ＡおよびＢの各遷移のときパルスを送るた
めに用いられ、ＵＰ／ＤＯＷＮと参照符号を付された別
の出力は回転の方向に関連の信号を送る。
出力は、信号ＡおよびＢの各遷移のときパルスを送るた
めに用いられ、ＵＰ／ＤＯＷＮと参照符号を付された別
の出力は回転の方向に関連の信号を送る。
【００３３】回路１０のさまざまなポイントにおける信
号の論理状態は図１１のクロノグラムに示されている。
号の論理状態は図１１のクロノグラムに示されている。
【００３４】回転移動のためのエンコーダに関して上述
された実施例は、同様に線形エンコーダにも適用され、
可動部材の線形移動についての情報を与えるように用い
られる。
された実施例は、同様に線形エンコーダにも適用され、
可動部材の線形移動についての情報を与えるように用い
られる。
【図１】先行技術の光エンコーダの構造を示す図であ
る。
る。
【図２】光ビームの変調の原理をエンコーダプレートの
位置の関数として示す図である。
位置の関数として示す図である。
【図３】４つの光検出器を含む検出装置によって生成さ
れた信号を示す図である。
れた信号を示す図である。
【図４】この発明に用いられる感光表面のマトリックス
とウィンドウバーおよび不透明バーを有する対応の符号
化ディスクとの実施例を示す図である。
とウィンドウバーおよび不透明バーを有する対応の符号
化ディスクとの実施例を示す図である。
【図５】この発明に従った検出装置の電気回路の一部分
の図である。
の図である。
【図６】不透明層にあって部分的にカバーされたマトリ
ックスの代替的実施例を示す図である。
ックスの代替的実施例を示す図である。
【図７】感光表面のマトリックスの別の実施例の図であ
る。
る。
【図８】メモリ装置を含む光エンコーダの実施例の電気
図である。
図である。
【図９】図８の回路の異なる位置に現われる信号の論理
状態を示す図である。
状態を示す図である。
【図１０】検出装置またはメモリ装置によって出された
信号を整形するための論理回路の電気図である。
信号を整形するための論理回路の電気図である。
【図１１】図１０の回路の異なる位置に現われる信号の
論理状態を示す図である。
論理状態を示す図である。
１３ エンコーダプレート ８０ 検出装置 ８８ 光源 Ａ 光検出器 ／Ａ 光検出器 Ｂ 光検出器 ／Ｂ 光検出器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロジェ・ラガー スイス、2208 レ・オ−ジュネービ、ス・ ル・ビラージュ、９
Claims (12)
- 【請求項１】 可動部材の回転角度または線形変位を時
間の関数として測定しかつそのような移動の方向を決定
するための増分光エンコーダ装置であって、光路に沿っ
て光ビームを発する光源と、前記可動部材に固定されか
つ一連の不透明ゾーンおよび光透過ゾーンが設けられた
エンコーダプレートとを備え、前記ゾーンは前記光路を
横切るようにかつ前記エンコーダプレートの移動に従っ
て前記光ビームを変調するように配置され、さらに、少
なくとも１グループの４つの光検出器を含む検出手段を
備え、各検出器は、変調された光ビームを受取るように
配置された感光表面を有し、前記検出手段は、前記エン
コーダプレートの移動に従って直角位相の出力信号を生
成するように配置され、前記感光表面の各々は、前記４
つの光検出器が直角位相の前記出力信号を生成する態様
で、不透明層によってカバーされた少なくとも１つのゾ
ーンと隣接するフリーゾーンとを備え、各光検出器は単
一位相の出力信号を生成する、増分光エンコーダ装置。 - 【請求項２】 前記エンコーダプレートは、前記可動部
材に対して同軸に配置されたディスクの形態をなす、軸
のまわりの前記可動部材の回転移動を測定するための請
求項１に記載のエンコーダ装置。 - 【請求項３】 前記感光表面の各々は、同心円の２つの
セグメントを備える四辺形の面を実質的に形成し、その
中心は前記感光表面の面と前記ディスクの回転の軸との
交点である、請求項２に記載のエンコーダ装置。 - 【請求項４】 前記感光表面は実質的に長方形の形態を
有し、すべての異なる長方形の長辺は実質的に互いに平
行である、請求項１に記載のエンコーダ装置。 - 【請求項５】 前記不透明層はメタライゼーションによ
って形成される、請求項１に記載のエンコーダ装置。 - 【請求項６】 前記光検出器はフォトダイオードであ
る、請求項１に記載のエンコーダ装置。 - 【請求項７】 前記検出手段は、少なくとも第１グルー
プの４つの光検出器および第２グループの４つの検出器
と、前記第１のグループの光検出器によって生成された
出力信号を、前記第２のグループのそれぞれの光検出器
によって生成された出力信号と組合せるための手段とを
備え、前記第１のグループの少なくとも１つの光検出器
および同じ位相の信号を生成する前記第２のグループの
対応の光検出器は、前記光ビームの内側でスペースをお
いた異なる位置で配置される、請求項１に記載のエンコ
ーダ装置。 - 【請求項８】 可動部材の回転の角度または線形変位を
時間の関数として測定しかつそのような動きの方向を決
定するための増分光エンコーダ装置であって、光路に沿
って光ビームを発する光源と、前記可動部材に固定され
かつ一連の不透明ゾーンおよび光透過ゾーンを含むエン
コーダプレートとを備え、前記ゾーンは、前記光路を横
切りかつ前記エンコーダプレートの移動に従って前記光
ビームを変調するように配置され、さらに少なくとも１
つのグループの４つの光検出器を含む検出手段を備え、
各検出器は変調された光ビームを受取るように配置され
た感光表面を有し、前記検出手段は前記エンコーダプレ
ートの移動に従って直角位相の出力信号を生成するよう
に配置され、前記エンコーダ装置はさらに、前記検出手
段からの前記出力信号から導出された論理信号を受取る
ように結合された入力を有するメモリ手段を含み、前記
メモリ手段は、前記メモリ手段が制御信号を受取る時に
前記入力において現れる前記論理信号の状態をストアし
かつ前記入力のストアされた論理状態に対応する論理状
態に前記メモリ手段の出力を保持するように配置されて
いる、増分光エンコーダ装置。 - 【請求項９】 前記制御信号の作用を受けて前記光源の
付勢を中断するための回路を備える、請求項８に記載の
エンコーダ装置。 - 【請求項１０】 前記制御信号の作用を受けて前記検出
手段の付勢を中断するための回路を備える、請求項８に
記載のエンコーダ装置。 - 【請求項１１】 前記検出手段によって生成された前記
出力信号のためのまたは前記メモリ手段からの出力信号
のための整形手段を備え、前記整形手段は論理状態の変
化または前記信号の符号の変化ごとにパルスを生成する
ように適合される、請求項８に記載のエンコーダ装置。 - 【請求項１２】 前記整形手段は、それぞれの信号にお
いて所与の方向のエッジが現われるときパルスを生成す
る少なくとも４つの単安定トリガ手段を含む整形回路
と、論理ゲートの構成を含む論理組合せ回路とを備え
る、請求項１１に記載のエンコーダ装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH577/95-9 | 1995-03-01 | ||
| CH00577/95A CH690463A5 (fr) | 1995-03-01 | 1995-03-01 | Codeur optique incrémental. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08261796A true JPH08261796A (ja) | 1996-10-11 |
Family
ID=4190227
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8042788A Withdrawn JPH08261796A (ja) | 1995-03-01 | 1996-02-29 | 増分光エンコーダ装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5763874A (ja) |
| JP (1) | JPH08261796A (ja) |
| CH (1) | CH690463A5 (ja) |
| DE (1) | DE19606471A1 (ja) |
| FR (1) | FR2731270B1 (ja) |
| GB (1) | GB2298482B (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US6374255B1 (en) | 1996-05-21 | 2002-04-16 | Immersion Corporation | Haptic authoring |
| DE19702931C1 (de) | 1997-01-28 | 1998-07-02 | Bosch Gmbh Robert | Anordnung zur Nachlauferfassung von elektrischen Stellmotoren mit inkrementaler Positionserfassung |
| DE69723878D1 (de) | 1997-05-27 | 2003-09-04 | Amos Talmi | Vorrichtung zur positionsbestmmung |
| US6256011B1 (en) | 1997-12-03 | 2001-07-03 | Immersion Corporation | Multi-function control device with force feedback |
| US6704683B1 (en) | 1998-04-28 | 2004-03-09 | Immersion Corporation | Direct velocity estimation for encoders using nonlinear period measurement |
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- 1995-03-01 CH CH00577/95A patent/CH690463A5/fr not_active IP Right Cessation
-
1996
- 1996-01-10 FR FR9600213A patent/FR2731270B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1996-02-21 DE DE19606471A patent/DE19606471A1/de not_active Withdrawn
- 1996-02-28 GB GB9604180A patent/GB2298482B/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-02-29 US US08/609,988 patent/US5763874A/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-02-29 JP JP8042788A patent/JPH08261796A/ja not_active Withdrawn
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