JPH09229719A

JPH09229719A - 絶対位置検出装置

Info

Publication number: JPH09229719A
Application number: JP8039215A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kitamura; 裕之北村; Yutaka Mikuriya; 豊御厨; Akihiko Tsukahara; 明彦塚原
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1996-02-27
Filing date: 1996-02-27
Publication date: 1997-09-05

Abstract

(57)【要約】【課題】モータの制御やロボットの位置検出等に幅広
く利用される光エンコーダを用いてコード生成方式に、
Ｍ系列（疑似不規則配列）コードを利用した絶対位置検
出方式と相対位置検出方式を組み合わせた絶対位置検出
装置で、回転ディスクの回転方向が反転したときでも、
連続的に位置検出ができるとともに、Ｍコードとして有
効なデータ数が揃うまでのステータス情報を計算機に出
力する装置を得る。【解決手段】絶対位置検出装置の位置検出回路１１内
にＵＰ／ＤＯＷＮカウント回路２６を設け、回転方向テ
ータス信号と基準クロックにより相対的な計測を続け、
また、位置測定回路１１内に二重カウント防止回路２５
を設け回転ディスクの回転方向が反転した場合に生じる
折り返し誤差を防止し、さらに、位置測定回路１１内の
計算機インタフェース回路２４に初期Ｎビット検出ステ
ータス信号ＳＢを計算機に出力する初期Ｎビット検出回
路２０を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、モータの制御や
ロボットの位置検出等に幅広く利用される光エンコーダ
を用いたコード生成方式に、Ｍ系列（疑似不規則配列）
コードを利用した絶対位置検出方式と相対位置検出方式
を組み合わせた絶対位置検出装置の改良に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】図７に、Ｍ系列コードを利用した光エン
コーダの一例を示す。図７において、１は光デバイス、
２は固定ディスク、３は回転ディスク、４はフォトセン
サ、５はスリット、６はＭ系列パターンスケールであ
る。図８に相対位置検出方式の光エンコーダの一例を示
す。図８において７はＡ相スリット、８はＢ相スリッ
ト、９はインクリメンタル（相対的）スケールである。

【０００３】図９は、絶対位置検出装置の概略構成を示
す一例であり、図９において、１０はＡ相パルス信号と
Ｂ相パルス信号及びＭ系列パルス信号を発生する光エン
コーダ、１１はＡ相パルス信号とＢ相パルス信号及びＭ
系列パルス信号を入力し絶対位置を計算する位置測定回
路、１２は位置測定回路１１を制御する計算機、１３は
上記位置測定回路１１及び計算機１２を含む絶対位置測
定装置、ＡＳ、ＢＳ、ＭＳ、ＰＢはそれぞれＡ相パルス
信号、Ｂ相パルス信号、Ｍ系列パルス信号、計算機バス
である。

【０００４】図１０は、従来の絶対位置検出装置の位置
測定回路１１の詳細を示す図である。図１０において、
１４はＡ相パルス信号とＢ相パルス信号を入力し、４逓
倍の時計回転クロックまたは反時計回転クロックを出力
する４逓倍回路、１５は時計回転クロックと反時計回転
クロックを入力し回転の方向を検出する回転方向検出回
路、１６は時計回転クロックと反時計回転クロックを入
力し基準クロックを生成する基準クロック生成回路、１
７はＭ系列パルス信号を入力し測定開始ビットを検出す
る測定開始ビット検出回路、１８は基準クロックと測定
開始ビットステータス信号からＭ系列パルス信号をサン
プリングするＭ系列クロックを発生するサンプルクロッ
ク発生回路、１９はＭ系列パルス信号をＭ系列クロック
のタイミングでシリアルデータからパラレルデータに変
換し出力するＮビットシフトレジスタ回路、２１はＮビ
ットシフトレジスタ回路１９から出力されたＭ系列パラ
レルデータを入力し、Ｍ系列パラレルデータがＮビット
が揃い有効データとなったことを検出する初期Ｎビット
検出回路、２１はＮビットシフトレジスタ回路１９が出
力するＭ系列パラレルデータと回転方向検出回路１５が
出力する回転方向ステータス信号を元に絶対位置データ
を出力するＭコード記憶素子、２２は基準クロックとＭ
系列クロックから相対的補正データを発生させる補正用
ＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ回路、２３はＭコード記憶素子
２１から出力される絶対位置データと補正用ＵＰ／ＤＯ
ＷＮカウンタ回路２２から出力される補正データを加算
し、初期Ｎビット検出回路２０から出力される初期Ｎビ
ット検出ステータス信号が有効な状態の時のみに補正絶
対位置データを出力する加算回路、２４は加算回路２３
から出力される補正絶対位置データを計算機１２に出力
する計算機インタフェース回路、ＣＵ、ＣＤ、ＳＵＤ、
ＣＬＫ、ＳＡ、ＣＭ、ＭＳ１、ＳＢ、ＭＳ２、ＨＤ、Ｍ
Ｓ３はそれぞれ、時計回転クロック、反時計回転クロッ
ク、回転方向ステータス信号、基準クロック、測定開始
ビットステータス信号、Ｍ系列クロック、Ｍ系列パラレ
ルデータ、初期Ｎビット検出ステータス、絶対位置デー
タ、補正データ、補正絶対位置データである。

【０００５】従来技術の説明を述べる前に、光エンコー
ダを用いた絶対位置検出方式の説明をする。図７の光エ
ンコーダにおいて、光デバイス１から発光された光は、
固定ディスク２のスリット５を通過し、回転ディスク３
のＭ系列パターンスケール６に当たる。回転ディスク３
には、Ｍ系列パターン（Ｎビットの配列において繰り返
しが起こらない数値を連続的に配列したパターン）と呼
ばれるスケールが刻まれており、スリット５を通過した
光はＭ系列パターンスケール６の刻みに応じてフォトセ
ンサ４によって受光される。従って、回転ディスク３が
回転しているときは、回転ディスク３に刻まれたＭ系列
パターンスケール６の刻みに応じた受光信号を得ること
ができる。

【０００６】図１１に７ビットデータによるＭ系列コー
ドを利用した位置検出の原理の説明図を示す。四角で囲
った７ビットデータは、上段の７ビットデータに対して
左に１ビットずらし、左から新たに１ビットデータが付
け加える様子を示すもので、付け加える２進数を適切に
選びながら繰り返すと、どの７ビットを持ってもすべて
の１０進数が異なる数値を選ぶことができる。このパタ
ーンを回転ディスク３に刻み、フォトセンサ４がＭコー
ド（２進数）を参照できれば、Ｍコード（２進数）に対
応した絶対位置を検出することができる。

【０００７】次に相対位置検出方式について説明をす
る。図８のように構成された光エンコーダにおいて、２
つの光デバイス１から発光された光は、固定ディスク２
のＡ相スリット７、Ｂ相スリット８を通過し、回転ディ
スク３のインクリメンタルスケール９に当たる。回転デ
ィスク３にはインクリメンタルパターンと呼ばれる等間
隔のスケールパターンが刻まれており、回転ディスク３
のインクリメンタルスケール９に当たった光は、刻まれ
ているインクリメンタルスケール９のスリットに応じて
光を通過させる。通過した光は、フォトセンサ４によっ
て受光される。従って回転ディスク３が回転していると
きは、回転ディスク３に刻まれたインクリメンタルスケ
ール９により、回転量に応じた受光信号を得ることがで
きるので、この受光信号をカウンタで累積加算すること
により回転位置を求めることができる。なお、回転方向
はＡ相とＢ相でπ／２ラジアン異なるように、光デバイ
ス１と固定ディスク２のＡ相スリット７とＢ相スリット
８とフォトセンサ４を配置しているため、受光信号の位
相差により判別することができる。以上２つの方式を組
み合わせた、従来の絶対位置検出装置について以下に説
明する。

【０００８】従来の絶対位置検出装置は、図９及び図１
０のように構成される。まず初めに光エンコーダ１０か
ら出力されるＡ相パルス信号ＡＳ、Ｂ相パルス信号ＢＳ
及びＭ系列パルス信号ＭＳの説明をする。図１２は、１
ｄｅｇ間隔のインクリメンタルパタンスケール９と３ｄ
ｅｇ間隔で１つのデータを示すＭ系列パターンスケール
６がそれぞれ刻まれた回転ディスク３が、反時計回転か
ら停止、停止から時計回転の動作をしたときに、光エン
コーダ１０から出力されるＡ相パルス信号ＡＳ、Ｂ相パ
ルス信号ＢＳ及びＭ系列パルス信号ＭＳの波形を示す図
である。Ａ相パルス信号ＡＳ、Ｂ相パルス信号ＢＳの関
係は回転ディスク３が反時計回転の時は、Ａ相パルス信
号ＡＳがＢ相パルス信号ＢＳに対してπ／２（９０゜）
進んだ１ｄｅｇ周期のパルス波形、回転ディスク３が停
止の時はＡ相パルス信号ＡＳ、Ｂ相パルス信号ＢＳ共に
一定値、回転ディスク３が時計回転の時は、Ａ相パルス
信号ＡＳがＢ相パルス信号ＢＳに対してπ／２遅れた１
ｄｅｇ周期のパルス波形となる。また、Ｍ系列パルス信
号ＭＳはＭ系列パターンスケール６によるパルス波形が
Ｂ相パルス信号ＢＳと同相で３ｄｅｇ間隔で出力され
る。

【０００９】図１３は、位置測定回路１１に、図１２に
示すＡ相パルス信号ＡＳ、Ｂ相パルス信号ＢＳ及びＭ系
列パルス信号ＭＳの波形が入力された時の各部の波形で
ある。位置測定回路１１内の４逓倍回路１４は、光エン
コーダ１０から入力したＡ相パルス信号ＡＳとＢ相パル
ス信号ＢＳからパルスを弁別し、図１３に示すような４
倍（０．５ｄｅｇ）の分解能を持つ時計回転クロックＣ
Ｕと反時計回転クロックＣＤを生成し、回転方向検出回
路１５及び基準クロック生成回路１６へ出力する。時計
回転クロックＣＵ及び反時計回転クロックＣＤを入力し
た回転方向検出回路１５は時計回転クロックＣＵ及び反
時計回転クロックＣＤの状態から図１３に示すような回
転方向ステータス信号ＳＵＤを生成し、Ｍコード記憶素
子２１に出力する。また、時計回転クロックＣＵ及び反
時計回転クロックＣＤを入力した基準クロック生成回路
１６は時計回転クロックＣＵと反時計回転クロックＣＤ
の論理和をとり、図１３に示すような基準クロックＣＬ
Ｋを生成しサンプルクロック発生回路１８及び補正用Ｕ
Ｐ／ＤＯＷＮカウンタ回路２２に出力する。

【００１０】測定開始ビット検出回路１７は回転ディス
ク３の回転方向が反転した時に測定開始ビットステータ
ス信号ＳＡをクリアし、次に入力したＭ系列パルス信号
ＭＳの有意状態を検出したら再度上記ステータス信号Ｓ
Ａをセットしてサンプルクロック発生回路１８に出力す
る。サンプルクロック発生回路１８は基準クロックＣＬ
Ｋとステータス信号ＳＡからＭ系列パルス信号ＭＳのサ
ンプルリングに適した３ｄｅｇ間隔のＭ系列クロックＣ
Ｍを発生し、Ｎビットシフトレジスタ回路１９と補正用
ＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ回路２２に出力する。Ｎビット
シフトレジスタ回路１９は、３ｄｅｇ間隔で入力するシ
リアルデータのＭ系列パルス信号ＭＳをＭ系列クロック
ＣＭのタイミングで順次取り込み、ＮビットのＭ系列パ
ラレルデータＭＳ１をＭコード記憶素子２１と初期Ｎビ
ット検出回路２０へ出力する。Ｍコード記憶素子２１
は、入力したＭ系列パラレルデータＭＳ１と回転方向ス
テータス信号ＳＵＤに対応する絶対位置データＭＳ２に
変換し加算回路２３に出力する。また、初期Ｎビット検
出回路２０は、回転ディスク３の回転方向が反転した後
にＭ系列パラレルデータＭＳ１が有効状態（Ｎビット揃
った）となったことを検知し、初期Ｎビット検出ステー
タスＳＢを加算回路２３へ出力する。基準クロックＣＬ
ＫとＭ系列クロックＣＭを入力した補正用ＵＰ／ＤＯＷ
Ｎカウンタ回路２２は、測定分解能向上のために３ｄｅ
ｇ周期のＭ系列クロックＣＭ内に入力する０．５ｄｅｇ
周期の基準クロックＣＬＫのカウント値ＨＤを加算回路
２３に出力する。絶対位置データＭＳ２、検出ステータ
ス信号ＳＢ及び補正データＨＤを入力した加算回路２３
は、ＳＢが有効データであることを示したときのみ、絶
対位置データＭＳ２と補正データＨＤの加算値である補
正絶対位置データＭＳ３を計算機インタフェース回路２
４に出力する。計算機インタフェース回路２４は計算機
１２の制御によって、絶対位置データに変換されＰＢ経
由で計算機１２に取り込まれる。以上説明したような動
作を回転ディスク３の回転動方向が一定の間に順次実行
し絶対位置を検出していた。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の絶
対位置検出装置では、回転ディスクが一定方向に回転し
た時に、Ｍ系列データがＮビット揃った時点で絶対位置
の検出が可能となる。このため、回転ディスクの回転方
向が反転した時は、再びＭ系列データがＮビット揃うま
で絶対位置が適切に検出できない。また、光エンコーダ
を構成している光デバイス、フォトセンサ、固定ディス
クに設けられたスリット、回転ディスクに刻まれたＭ系
列パターンの取付精度、加工精度等に起因する誤検出、
及び装置が起動した時の光エンコーダを構成している光
デバイス、フォトセンサ、固定ディスクに設けられたス
リット、回転ディスクに刻まれたＭ系列パターンスケー
ルの位置に起因する誤検出により絶対位置が適切に検出
できないという問題があった。

【００１２】この発明は、かかる問題点を解決するため
になされたもので、回転ディスクの回転方向が反転した
時でも連続的に位置検出できるとともに、装置の起動後
Ｍ系列データがＮビット揃うまでのステータス情報を計
算機に出力することにより、有効なデータだけを検出で
きる絶対位置検出装置を得ることを目的とする。

【００１３】また、この発明は光エンコーダを構成して
いる光デバイス、フォトセンサ、固定ディスクに設けら
れたスリット、回転ディスクに刻まれたＭ系列パターン
スケールの取付誤差、加工誤差等を含んだ出力波形が位
置測定回路に入力されたときでも、適切な位置検出がで
きるとともに、装置が起動した時の光エンコーダを構成
している光デバイス、フォトセンサ、固定ディスクに設
けられたスリット、回転ディスクに刻まれたＭ系列パタ
ーンスケールの位置に起因する誤検出を抑制し、さらに
回転量を監視して誤測定を検出する絶対位置検出装置を
得ることを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明に係わる絶対位
置検出装置は、位置測定回路内に加算回路の代わりにＵ
Ｐ／ＤＯＷＮカウンタ回路を設け回転ディスクの回転方
向が反転した場合、再びＭ系列データを順次取り込みＭ
系列パラレルデータが有効（Ｎビット揃った）となるま
での間、回転方向ステータス信号と基準クロックにより
相対的な計測を続ける手段を設けたものである。

【００１５】また、この発明は位置測定回路内に２重カ
ウント防止回路を設け、回転ディスクの回転方向が反転
した場合に生じる折り返し誤差を防止する手段を設けた
ものである。

【００１６】この発明は位置測定回路内の計算機インタ
フェース回路に初期Ｎビット検出ステータス信号を計算
機に出力する手段を設けたものである。

【００１７】また、この発明は位置測定回路内に２重セ
ンシング回路を設け光エンコーダを構成している光デバ
イス、フォトセンサ、固定ディスクに設けられたスリッ
ト、回転ディスクに刻まれたＭ系列パターンスケールの
取付誤差、加工誤差を含んだ出力波形が位置測定回路に
入力されたときでも、適切なデータを検出できる手段を
設けたものである。

【００１８】また、この発明は位置測定回路内に起動時
誤動作防止回路を設け、装置が起動した時の光エンコー
ダを構成している光デバイス、フォトセンサ、固定ディ
スクに設けられたスリット、回転ディスクに刻まれたＭ
系列パターンスケールの位置に起因する誤検出を抑制す
る手段を設けたものである。

【００１９】この発明は位置測定回路内に回転量監視回
路を設け、絶対位置計測によるデータを相対位置計測に
よるデータと比較して誤測定を検出する手段を設けたも
のである。

【００２０】さらに、この発明は位置測定回路内に回転
量監視回路を設け、今回の測定データと前回の測定デー
タを比較して誤測定を検出する手段を設けたものであ
る。

【００２１】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．図１は、この発明の実施の形態１を示す
位置測定回路を詳細に説明するための図であり、１１，
１４，１５，１７〜２１，２４，ＡＳ，ＢＳ，ＭＳ，Ｃ
Ｕ，ＣＤ，ＳＵＤ，ＳＡ，ＣＭ，ＭＳ１，ＳＢ，ＭＳ
２，ＭＳ３，ＰＢは従来装置と同一または相当品であ
り、２５は２重カウント防止クロック生成回路、２６は
ＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ回路、ＣＬＫ１は２重カウント
防止対策を施した基準クロックである。この発明による
絶対位置検出装置は、図１及び図９のように構成され
る。

【００２２】図２に、図１の位置測定回路１１に、図１
２に示すＡ相パルス信号ＡＳ、Ｂ相パルス信号ＢＳ及び
Ｍ系列パルス信号ＭＳの波形が入力された時の各部の波
形を示し、以下にこの発明による絶対位置検出装置の動
作の説明をする。光エンコーダ１０から出力されたＡ相
パルス信号ＡＳ、Ｂ相パルス信号ＢＳが位置測定回路１
１の４逓倍回路１４に加えられると、４逓倍回路１４は
Ａ相パルス信号ＡＳ及びＢ相パルス信号ＢＳからパルス
弁別して、図２に示すような４倍（０．５ｄｅｇ）の分
解能を持つクロックＣＵ及びＣＤを発生させ、回転方向
検出回路１５及び２重カウント防止クロック生成回路２
５に出力する。

【００２３】クロックＣＵ及びＣＤを入力した回転方向
検出回路１５はクロックＣＵ及びＣＤの状態から図２に
示すような、回転方向ステータス信号ＳＵＤを生成しＭ
コード記憶素子２１及びＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ回路２
６に出力する。クロックＣＵ及びＣＤを入力した２重カ
ウント防止クロック生成回路２５にはクロックＣＵ及び
ＣＤの論理和をとりさらに、回転ディスク３の回転方向
が回転したときにのみ最初のパルスを打ち消した図２に
示すようなクロック信号ＣＬＫ１をサンプルクロック発
生回路１８及びＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ回路２６に出力
する。

【００２４】測定開始ビット検出回路１７は、回転ディ
スク３の回転方向が反転した時に測定開始ビットステー
タス信号ＳＡをクリアし、次に入力したＭ系列パルス信
号ＭＳが有意状態に遷移したことを検出すると上記ステ
ータス信号ＳＡをセットしてサンプルクロック発生回路
１８に出力する。サンプルクロック発生回路１８は基準
クロックＣＬＫ１とステータス信号ＳＡからＭ系列パル
ス信号ＭＳのサンプルリングに適した３ｄｅｇ間隔のＭ
系列クロックＣＭを発生させＮビットシフトレジスタ回
路１９に出力する。Ｎビットシフトレジスタ回路１９
は、３ｄｅｇ間隔で入力するシリアルデータＭＳをＭ系
列クロックＣＭのタイミングで取り込み、Ｎビット幅の
Ｍ系列パラレルデータＭＳ１をＭコード記憶素子２１と
初期Ｎビット検出回路２０へ出力する。Ｍ系列パラレル
データＭＳ１と回転方向ステータス信号ＳＵＤを入力し
たＭコード記憶素子２１は、Ｍ系列パラレルデータＭＳ
１と回転方向ステータス信号ＳＵＤに対応した絶対位置
データＭＳ２に変換しＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ回路２６
に出力する。また、初期Ｎビット検出回路２０は、測定
開始時に入力したＭ系列パラレルデータＭＳ１の状態が
Ｎビット揃った有効データであるか判定し、その結果を
初期Ｎビット検出ステータスＳＢとしてＵＰ／ＤＯＷＮ
カウンタ回路２６及び計算機インタフェース回路２４へ
出力する。

【００２５】ＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ回路２６は入力し
た絶対位置データＭＳ２の値を基準にさらに計測分解能
を向上するため、回転方向ステータス信号ＳＵＤが時計
回転を示す時、基準クロックＣＬＫ１に同期してＵＰ方
向に補正し、逆に回転方向ステータス信号ＳＵＤが反時
計回転を示すときに基準クロックＣＬＫ１に同期してＤ
ＯＷＮ方向に補正して補正絶対位置データＭＳ３を出力
する。また、回転ディスク３の回転方向が反転したこと
によりＭ系列パラレルデータＭＳ１の値が無効（Ｎビッ
ト揃っていない状態）となったときは、Ｍ系列パラレル
データＭＳ１の値が有効（Ｎビット揃った状態）となり
適切な絶対位置データＭＳ２が得られるまでの間、回転
方向ステータス信号ＳＵＤと基準クロックＣＬＫ１の補
正により連続的に補正絶対位置データＭＳ３を出力する
ことができる。補正絶対位置データＭＳ３を入力した計
算機インタフェース回路２４は初期Ｎビット検出ステー
タスＳＢの情報を付加して計算機バスＰＢ経由で計算機
１２に出力する。

【００２６】実施の形態２．図３は、この発明の実施の
形態２を示す位置測定回路を詳細に説明するための図で
あり、１１，１４，１５，１７〜２１，２４〜２６，Ａ
Ｓ，ＢＳ，ＭＳ，ＣＵ，ＣＤ，ＳＵＤ，ＳＡ，ＣＭ，Ｍ
Ｓ１，ＳＢ，ＭＳ２，ＭＳ３，ＰＢ，ＣＬＫ１はこの発
明による実施の形態１と同一または相当品であり、２７
は２重センシング回路、２８は起動時誤動作防止回路、
２９は回転量監視回路Ａ、ＭＳ０は２重センシング回路
２７により光エンコーダ１０の構成品による取付誤差、
加工誤差を含んだＭ系列パルス信号ＭＳを波形整形した
Ｍ系列パルス信号、ＭＳ４は起動時誤動作防止回路２８
により装置が起動した時、光エンコーダの構成品の位置
によりＭ系列パルス信号ＭＳの値が偶然に有意状態の状
態となった場合に発生するＭ系列パルス信号ＭＳの誤検
出を抑制したＭ系列パルス信号、ＳＣは回転量監視回路
Ａにより、絶対位置計測によるデータを相対位置計測に
よるデータと比較した結果を示す異常検出ステータス信
号である。この発明による絶対位置検出装置は、図３及
び図９のように構成される。

【００２７】図４に光エンコーダ１０から出力されるＡ
相パルス信号ＡＳ、Ｂ相パルス信号ＢＳ及び光エンコー
ダ１０の構成品による取付誤差、加工誤差により生じた
Ｍ系列パルス信号ＭＳのズレた波形の一例を、図５に上
記のズレた波形が位置測定回路１１に入力された時の２
重センシング回路２７の動作を説明するための波形を示
し、以下に２重センシング回路２７の機能を説明する。

【００２８】図５に示すＭ系列パルス信号ＭＳを従来装
置のＭ系列クロックＣＭを用いてサンプリングした場合
は、図５に示すサンプルデータ１のようになりＭ系列パ
ルス信号ＭＳの有効データが欠落することが解る。しか
し、Ｍ系列パルス信号ＭＳをＭ系列パラレルデータＣＭ
１でサンプリングした場合は、図５に示すサンプルデー
タ２のようになりＭ系列パルス信号ＭＳの有効データが
欠落することなく検出できる。従って、２重センシング
回路２７によりＭ系列パルス信号ＭＳをＭ系列パラレル
データＣＭ１でサンプリングして得たＭ系列パルス信号
ＭＳ０を、Ｎビットシフトレジスタ回路１９でサンプリ
ングクロックＣＭ２のタイミングでカウントすることに
より、Ｍ系列パルス信号ＭＳの波形のズレに起因する誤
検出を防止することができる。この動作説明を用いて、
以下にこの発明による絶対位置検出装置の動作を説明す
る。

【００２９】光エンコーダ１０からＡ相パルス信号Ａ
Ｓ、Ｂ相パルス信号ＢＳを入力した４逓倍回路１４は、
上記パルス信号ＡＳ，ＢＳをパルス弁別して４倍（０．
５ｄｅｇ）の分解能を持つクロックＣＵ，ＣＤを発生さ
せ、回転方向検出回路１５及び２重カウント防止クロッ
ク生成回路２５に出力する。

【００３０】クロックＣＵ及びＣＤを入力した回転方向
検出回路１５はクロックＣＵ及びＣＤの状態から、回転
方向ステータス信号ＳＵＤを発生させＭコード記憶素子
２１及びＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ回路２６に出力する。
また、クロックＣＵ及びＣＤを入力した２重カウント防
止クロック生成回路２５はクロックＣＵ及びＣＤの論理
和をとり、さらに、回転ディスク３の回転方向が反転し
た時に発生する最初のパルスを打ち消したクロック信号
をＣＬＫ１としてサンプルクロック発生回路１８、ＵＰ
／ＤＯＷＮカウンタ回路２６及び移動量監視回路Ａ２９
へ出力する。

【００３１】起動時誤動作防止回路２８は、測定開始時
に入力したＭ系列パルス信号ＭＳが偶然有意状態であっ
た場合に、サンプリング位置からズレた場所で測定を開
始するために生じる誤検出を抑制するため、Ｍ系列パル
ス信号ＭＳが有意状態に遷移したことを表すＭＳ４を測
定開始ビット検出回路１７へ出力する。測定開始ビット
検出回路１７は、入力したＭＳ４の状態により測定可能
状態を検出して測定開始ビットステータス信号ＳＡをサ
ンプルクロック発生回路１８に出力する。上記ステータ
ス信号ＳＡにより起動したサンプルクロック発生回路１
８は基準クロックＣＬＫ１より３ｄｅｇ間隔のＭ系列ク
ロックＣＭ１と１周期遅れたＭ系列クロックＣＭ２を生
成しＭ系列クロックＣＭ１を２重センシング回路２７
に、Ｍ系列クロックＣＭ２をＮビットシフトレジスタ回
路１９に出力する。

【００３２】２重センシング回路２７はＭ系列パルス信
号ＭＳをＭ系列クロックＣＭ１に同期して保持した出力
とＭ系列パルス信号ＭＳとの論理積の結果であるＭＳ０
を出力し、Ｎビットシフトレジスタ回路１９に出力す
る。Ｎビットシフトレジスタ回路１９はＭＳ０の状態を
Ｍ系列クロックＣＭ２に同期してシフトを行い、Ｎビッ
トのＭ系列パラレルデータＭＳ１をＭコード記憶素子２
１と初期Ｎビット検出回路２０へ出力する。Ｍ系列パラ
レルデータＭＳ１と回転方向ステータス信号ＳＵＤを入
力したＭコード記憶素子２１は、上記パラレルデータＭ
Ｓ１とステータス信号ＳＵＤに対応した絶対位置データ
ＭＳ２に変換し、ＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ回路２６に出
力する。また、初期Ｎビット検出回路２０は、測定開始
時に入力したＭ系列パラレルデータＭＳ１の状態がＮビ
ット揃った有効データであるか判定し、初期Ｎビット検
出ステータスＳＢをＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ回路２６へ
出力する。

【００３３】ＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ回路２６は入力し
た絶対位置データＭＳ２の値を基準にさらに計測分解能
を向上するため、回転方向ステータス信号ＳＵＤが時計
回転を示す時クロックＣＬＫ１に同期してＵＰ方向に補
正し、逆に回転方向ステータス信号ＳＵＤが反時計回転
を示すときクロックＣＬＫ１に同期してＤＯＷＮ方向に
補正して補正絶対位置データＭＳ３が出力する。また、
回転ディスク３の回転方向が反転したことによりＭ系列
パラレルデータＭＳ１の値が無効（Ｎビット揃っていな
い状態）となったときは、パラレルデータＭＳ１の値が
有効（Ｎビット揃った状態）となり適切な絶対位置デー
タＭＳ２が得られるまでの間、回転方向ステータス信号
ＳＵＤとクロックＣＬＫ１の補正により連続的に補正絶
対位置データＭＳ３を出力することができる。こうして
得た補正絶対位置データＭＳ３は計算機インタフェース
回路２４に出力する。

【００３４】回転量監視回路Ａ２９は、回転方向ステー
タス信号ＳＵＤとクロックＣＬＫ１により相対位置計測
により相対位置データを得て、ＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ
回路２６が出力する絶対位置データＭＳ３と比較する。
相対位置データと絶対位置データＭＳ３が一致しない場
合は誤計測と判定し、この情報ＳＣを計算機インタフェ
ース回路２４に出力する。上記ＭＳ３とＳＣを入力した
計算機インタフェース回路２４は計算機１２の管理のも
と、絶対位置データ及び異常検出ステータス信号を計算
機バスＰＢ経由で計算機１２に出力する。

【００３５】実施の形態３．上記実施の形態２では、位
置測定回路１１内に回転量監視回路Ａ２９を設け、相対
位置計測値と絶対位置計測値ＭＳ３を比較し、その判定
結果をＳＣとして計算機インタフェース回路２４に出力
しているが、本実施の形態３では、回転量監視回路Ａ２
９の代わりに図６に示す位置測定回路１１内に回転量監
視回路Ｂ３０を設け、今回得たＭＳ３の測定データと前
回得たＭＳ３のデータを比較し測定周期内にとり得る値
を越えていないか確認し、その判定結果をＳＤとして計
算機インタフェース回路２４に出力することにより、上
記実施の形態２と同様な動作が期待できる。

【００３６】

【発明の効果】以上の説明から、ＵＰ／ＤＯＷＮカウン
タ回路を用いてＳＵＤの状態によりＣＬＫ１で補正する
ことにより、回転ディスクの回転方向が反転した場合で
も、Ｍ系列データを順次取り込みＭコードとして有効な
データ数が揃うまでの間、補正を続けるので連続的に位
置検出を行う効果がある。

【００３７】また、二重カウント防止回路により回転デ
ィスクの回転方向が反転した場合に生じる折り返し誤差
を防止する効果がある。

【００３８】位置測定回路内の計算機インタフェース回
路に初期Ｎビット検出ステータス信号を計算機に出力す
る機能を有するため、有効なデータだけを検出できる効
果がある。

【００３９】また、位置測定回路内に２重センシング回
路を設けることにより、光エンコーダを構成している光
デバイス、フォトセンサ、固定ディスクに設けられたス
リット、回転ディスクに刻まれたＭ系列パターンスケー
ルの取付誤差、加工誤差により生じたズレた波形が位置
測定回路に入力されたときでも適切なデータを検出でき
るので適切な位置検出ができる効果がある。

【００４０】位置測定回路内に起動時誤動作防止回路を
設けることにより、装置が起動した時の光エンコーダを
構成している光デバイス、フォトセンサ、固定ディスク
に設けられたスリット、回転ディスクに刻まれたＭ系列
パターンスケールの位置に起因する誤検出を抑制できる
ため、適切な位置検出ができる効果がある。

【００４１】また、位置測定回路内に回転量監視回路を
設け、相対位置測定によるデータと計測データを比較し
て誤測定を検出できる効果がある。

【００４２】さらに、位置測定回路内に回転量監視回路
を設け、測定データを保持し、次に測定するデータと比
較して誤測定を検出できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による実施の形態１の位置測定回路
の詳細構成図である。

【図２】この発明による実施の形態１の位置測定回路
の各部の波形を示す図である。

【図３】この発明による実施の形態２の位置測定回路
の詳細構成図である。

【図４】光エンコーダから出力されるＡ相パルス信
号、Ｂ相パルス信号及び光エンコーダの構成品による取
付誤差、加工誤差を含んだＭ系列パルス信号の波形の一
例を示す図である。

【図５】光エンコーダ１０の構成品による取付誤差、
加工誤差を含んだＭＳの波形が位置測定回路１１に入力
された時の２重センシング回路の動作を説明するための
波形図である。

【図６】この発明による実施の形態３の位置測定回路
の詳細構成図である。

【図７】Ｍ系列コードを利用した光エンコーダの一例
を示す図である。

【図８】相対位置検出方式の光エンコーダの一例を示
す図である。

【図９】絶対位置検出装置の概略構成図である。

【図１０】従来の絶対位置検出装置の位置測定回路の
詳細構成図である。

【図１１】Ｍ系列コードを利用した位置検出の原理を
説明するための図である。

【図１２】光エンコーダから出力されるＡ相パルス信
号、Ｂ相パルス信号及びＭ系列パルス信号の波形の一例
を示す図である。

【図１３】従来装置の位置測定回路の各部の波形を示
す図である。

【符号の説明】

１光デバイス、２固定ディスク、３回転ディス
ク、４フォトセンサ、５スリット、６Ｍ系列パタ
ーンスケール、７Ａ相スリット、８Ｂ相スリット、
９インクリメンタルスケール、１０光エンコーダ、
１１位置測定回路、１２計算機、１３絶対位置計
測装置、１４４逓倍回路、１５回転方向検出回路、
１６基準クロック生成回路、１７測定開始ビット検
出回路、１８サンプルクロック発生回路、１９Ｎビ
ットシフトレジスタ回路、２０初期Ｎビット検出回
路、２１Ｍコード記憶素子、２２補正用ＵＰ／ＤＯ
ＷＮカウンタ回路、２３加算回路、２４計算機イン
タフェース回路、２５２重カウント防止クロック生成
回路、２６ＵＰ／ＤＯＷＮカウンタ回路、２７２重
センシング回路、２８起動時誤動作回路、２９回転
量監視回路Ａ、３０回転量監視回路Ｂ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 // Ｇ０１Ｃ 22/00 Ｇ０１Ｃ 22/00 Ｅ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転盤等に取り付けられＡ相パルス信
号、Ｂ相パルス信号、Ｍ系列パルス信号を発生する光エ
ンコーダと、上記Ａ相パルス信号、Ｂ相パルス信号、Ｍ
系列パルス信号を元に絶対位置データに変換する位置測
定回路と、この位置測定回路を制御する計算機で構成さ
れた絶対位置検出装置において、上記位置測定回路内
に、Ａ相パルス信号及びＢ相パルス信号の位相差から４
倍の分解能の時計回転クロックと反時計回転クロックを
発生する４逓倍回路と、時計回転クロックと反時計回転
クロックを入力し回転方向ステータス信号を出力する回
転方向検出回路と、上記時計回転クロックと反時計回転
クロックの論理和により基準クロックを発生するクロッ
ク発生回路と、上記Ｍ系列パルス信号を入力し測定開始
ビットステータス信号を出力する測定開始ビット検出回
路と、上記基準クロックと測定開始ビットステータス信
号からＭ系列パルス信号のサンプリングに適したＭ系列
クロックを発生するサンプルクロック発生回路と、上記
Ｍ系列パルス信号をＭ系列クロックのタイミングでシリ
アルデータからＮビットのパラレルデータに変換したＭ
系列パラレルデータを出力するＮビットシフトレジスタ
回路と、測定開始後にＭ系列パラレルデータの有効（Ｎ
ビット揃った）となったことを検知し初期Ｎビット検出
ステータス信号を出力する初期Ｎビット検出回路と、Ｍ
系列パラレルデータおよび回転方向ステータス信号を入
力し絶対位置データを出力するＭコード記憶素子と、絶
対位置データと回転方向ステータス信号と基準クロック
を入力し、絶対位置データを相対的に補正した補正絶対
位置データを出力するＵＰ／ＤＯＷＮカウンタと、上記
補正絶対位置データを入力し、計算機に出力する計算機
インタフェース回路とを具備したことを特徴とする絶対
位置検出装置。
【請求項２】上記位置測定回路内に回転ディスクの回
転方向が反転した時の折り返し誤差により発生するカウ
ントミスを防止するための２重カウント防止クロック発
生回路を設けたことを特徴とする請求項１記載の絶対位
置検出装置。
【請求項３】上記位置測定回路内に測定開始後、測定
データが有効（Ｍ系列パラレルデータがＮビット揃っ
た）であることを計算機に出力する計算機インタフェー
ス回路を備えたことを特徴とする請求項１記載の絶対位
置検出装置。
【請求項４】上記位置測定回路内に光エンコーダの構
成品の取付誤差、加工誤差によりＭ系列パルス信号の位
相がズレても、適切なデータを検出できる２重センシン
グ回路を備えたことを特徴とする請求項１記載の絶対位
置検出装置。
【請求項５】上記位置測定回路内に起動時にＭ系列パ
ルスの有意状態を検出した場合に、そのデータを無効に
するための起動時誤動作防止回路を備えたことを特徴と
する請求項１記載の絶対位置検出装置。
【請求項６】上記位置測定回路内に相対位置計測によ
る測定データと補正絶対位置と比較して誤測定を検出す
る回転量監視回路を備えたことを特徴とする請求項１記
載の絶対位置検出装置。
【請求項７】上記位置測定回路内に測定データを保持
し、次に測定するデータと比較して誤測定を検出する回
転量監視回路を備えたことを特徴とする請求項１記載の
絶対位置検出装置。