JPS58150819A - 光学式エンコ−ダ - Google Patents
光学式エンコ−ダInfo
- Publication number
- JPS58150819A JPS58150819A JP57034894A JP3489482A JPS58150819A JP S58150819 A JPS58150819 A JP S58150819A JP 57034894 A JP57034894 A JP 57034894A JP 3489482 A JP3489482 A JP 3489482A JP S58150819 A JPS58150819 A JP S58150819A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- signal
- symbol
- track
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- Pending
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- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Optical Transform (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、直線運動の位置、回転運動の角度を電気的
デジタル瀘に変換する光学式エンコーダに関するもので
ある。
デジタル瀘に変換する光学式エンコーダに関するもので
ある。
従来、この種の回転運動の角度を検知するエンコーダと
して一第１図に示すものがあった。同一において、（１
）はケーシング％（８）はケーシング（１）に軸受［１
）を介して回転自在に支持された１転軸で、この一端部
には発光ｆＩ＋１ （４）から受光装置（Ｉｓ）への光
をしゃ断する記号板（６）が装着されている。
して一第１図に示すものがあった。同一において、（１
）はケーシング％（８）はケーシング（１）に軸受［１
）を介して回転自在に支持された１転軸で、この一端部
には発光ｆＩ＋１ （４）から受光装置（Ｉｓ）への光
をしゃ断する記号板（６）が装着されている。
上紀妃看板（６）は、第２図に示すように、外径〜の円
盤であ如、外径Ｒ・と内掻稟１との巾Ｗには記号トラッ
ク帯（７）が設けられている。この記号トラック帯（７
）には、同心円状に形成された１０敗本の記号トラック
があ如、各トラックには光を透過させたｂ・、あるいは
しやＷＲさせたυする記号パターンが設けられている。
盤であ如、外径Ｒ・と内掻稟１との巾Ｗには記号トラッ
ク帯（７）が設けられている。この記号トラック帯（７
）には、同心円状に形成された１０敗本の記号トラック
があ如、各トラックには光を透過させたｂ・、あるいは
しやＷＲさせたυする記号パターンが設けられている。
各トラックにおけるｆ３号パターンは、１０数本のトラ
ックのパターンに錫って、トラフ＃を横断する方向、つ
ま９半径方向で１つの回転角度のデジタルな位置情報と
なるように一全体にわたって形成されている。この記号
板（６）への記号パターンの形成は、ガラス盤にクロム
蒸着し、フォトエツチングによシ行われている。
ックのパターンに錫って、トラフ＃を横断する方向、つ
ま９半径方向で１つの回転角度のデジタルな位置情報と
なるように一全体にわたって形成されている。この記号
板（６）への記号パターンの形成は、ガラス盤にクロム
蒸着し、フォトエツチングによシ行われている。
記号板（６）の具体的数値は、たとえば外径翼・は２０
■、内径Ｒ１は１２■、巾Ｗは８■、最外周のシラツタ
の１屑当すのパターン数は４０９６− ）ラツタ赦は１
２、トラック巾は約０．６７■、最外層トラックの円周
方向のパターン巾は１５μ臘である。
■、内径Ｒ１は１２■、巾Ｗは８■、最外周のシラツタ
の１屑当すのパターン数は４０９６− ）ラツタ赦は１
２、トラック巾は約０．６７■、最外層トラックの円周
方向のパターン巾は１５μ臘である。
第１図の受光装置（６）は、上記記号板（６）のｉｆａ
号トテトラツタ応するように半径方向に一直線上に配＊
ｇれた記号トラックと同数の受光素子からな如、各素子
からの磁気的デジタル信号は、各素子ごとに別個の外部
リード線（図示せず）から同時に取や出されて、信号処
理回路Ｃ図示せず）によ）処理される。
号トテトラツタ応するように半径方向に一直線上に配＊
ｇれた記号トラックと同数の受光素子からな如、各素子
からの磁気的デジタル信号は、各素子ごとに別個の外部
リード線（図示せず）から同時に取や出されて、信号処
理回路Ｃ図示せず）によ）処理される。
つぎに、動作について説明する。
いま、回転軸（２）が被測定物体の移−量に応じて回動
する。このとき発光装置（４）からの光は、記号ｆＥ
（６）の信号トラックの記号パターンにしたがって透過
し、あるいはしゃ断され、各受光素子によ１受光される
。ここで、たとえば、透過を１、し中断を０とし、００
１１０１０１００１Ｇ、のような信号を受光素子で受光
したと歯、これを各外−リード纏によ勢同時に取り出し
て、信号逃場回路によ如処理して、記号板（６）の回転
角度を知勢、これから被測定物の移動量を検出する。
する。このとき発光装置（４）からの光は、記号ｆＥ
（６）の信号トラックの記号パターンにしたがって透過
し、あるいはしゃ断され、各受光素子によ１受光される
。ここで、たとえば、透過を１、し中断を０とし、００
１１０１０１００１Ｇ、のような信号を受光素子で受光
したと歯、これを各外−リード纏によ勢同時に取り出し
て、信号逃場回路によ如処理して、記号板（６）の回転
角度を知勢、これから被測定物の移動量を検出する。
ところで、上記構成において、記号板（６）の記号パタ
ーンに対応して受光素子が充分な精度を維持して光を受
けるには、受光素子の組立中心線に増するそれぞれの受
光素子の馬方向への配位ｗＡＩ＆は１０μ鳳以下、受光
中心線と記号板（６）との半径方向への傾き誤差は１分
以下、回転軸（ｊ）の中心０からトラツタの偏芯量は０
．１−以下であることが要求され、これは極めて繊細で
高１１１１１な加工と組立を要するものであプ、その結
果、製品の価格を高額なものとする欠点があった。
ーンに対応して受光素子が充分な精度を維持して光を受
けるには、受光素子の組立中心線に増するそれぞれの受
光素子の馬方向への配位ｗＡＩ＆は１０μ鳳以下、受光
中心線と記号板（６）との半径方向への傾き誤差は１分
以下、回転軸（ｊ）の中心０からトラツタの偏芯量は０
．１−以下であることが要求され、これは極めて繊細で
高１１１１１な加工と組立を要するものであプ、その結
果、製品の価格を高額なものとする欠点があった。
また、受光装置からの信号を処理するには、各受光素子
からの１０数本の外部リード線を引出さなければならず
、構成が複雑となっていた。
からの１０数本の外部リード線を引出さなければならず
、構成が複雑となっていた。
ざらに、第２図の記号板（６）に１０数本の記号トラッ
クを同心円状に並設し、各トラックごとに同数の信号パ
ターンが設けられているので、最内周のトラックは半径
の半分位の所までくるため、最内周と最外周では分解能
に大きな差ができ、また、記号板（６）のパターンをこ
のような広い面積全部にわたって高精度に製作すること
は難しいという欠点があった。
クを同心円状に並設し、各トラックごとに同数の信号パ
ターンが設けられているので、最内周のトラックは半径
の半分位の所までくるため、最内周と最外周では分解能
に大きな差ができ、また、記号板（６）のパターンをこ
のような広い面積全部にわたって高精度に製作すること
は難しいという欠点があった。
この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、組立、
構造が簡単で高精度、かつ高分解能な光学式エンコーダ
ｔ−提供することｔ目的とする。
構造が簡単で高精度、かつ高分解能な光学式エンコーダ
ｔ−提供することｔ目的とする。
以下、この発明の一実施例を図面にしたがって説明する
。なお、上記従来例と同一または相当部分に同一符号を
付して説明を省略する。第６図において、１ｆｉｉ号ト
ラック帯（７）には、同心円状に設けられた１２本の信
号トラツタと、この記号トラックの最内周に設けられて
、上記信号トラツＩ倉取り出す際の基準となる基準トラ
フＩと、最外周動に設けられて、受光した信号トラフ？
の歌を確認するパリティ・シラツタとからなっている７
１１４図（４）参照）、ここで、外径λ・謬２０■、内
径１１＝１８．８ｍ、巾冒−１，２ｗｍ、各トラック巾
は１１謹である。
。なお、上記従来例と同一または相当部分に同一符号を
付して説明を省略する。第６図において、１ｆｉｉ号ト
ラック帯（７）には、同心円状に設けられた１２本の信
号トラツタと、この記号トラックの最内周に設けられて
、上記信号トラツＩ倉取り出す際の基準となる基準トラ
フＩと、最外周動に設けられて、受光した信号トラフ？
の歌を確認するパリティ・シラツタとからなっている７
１１４図（４）参照）、ここで、外径λ・謬２０■、内
径１１＝１８．８ｍ、巾冒−１，２ｗｍ、各トラック巾
は１１謹である。
受光装置は、線撮像ディバイスである電荷結会素子（Ｏ
ＯＩ））からなシ、これには７５１１の受光素子が含ま
れておル、この各受光素子が基準シラツタに対して１０
個、記号トラック、パリディトラックには５個づつトラ
ツタの進行方向に増して横断する方向、つまり、半径方
向に順に配置されてｇｊｌ、したがって、各トラツタの
パターンを透過した光を基準トラックは１０個、他は５
個の受光素子でカバーすることになカ、全部の１４のシ
ラツタでは７５個の受光素子が光を受けることになる。
ＯＩ））からなシ、これには７５１１の受光素子が含ま
れておル、この各受光素子が基準シラツタに対して１０
個、記号トラック、パリディトラックには５個づつトラ
ツタの進行方向に増して横断する方向、つまり、半径方
向に順に配置されてｇｊｌ、したがって、各トラツタの
パターンを透過した光を基準トラックは１０個、他は５
個の受光素子でカバーすることになカ、全部の１４のシ
ラツタでは７５個の受光素子が光を受けることになる。
受光装置からのＩＥ気的デジタル信号は、信号処珊−路
（図示せず）におけるインターフェース回路（Ｗ示せず
）からの２ Ｍｉｍｌのクロック・パルスによって時間
に応じて１対の外部リード線によプ順次取〕出され、上
記処理回路によって処理されるように構成されている。
（図示せず）におけるインターフェース回路（Ｗ示せず
）からの２ Ｍｉｍｌのクロック・パルスによって時間
に応じて１対の外部リード線によプ順次取〕出され、上
記処理回路によって処理されるように構成されている。
つぎに、上記構成の動作について説明する。
第４図において、第４図（４）の償輪は中心０からの半
径で・縦軸は記号板（６）の通過光量シＶ（ｒ）であ如
、最内層には基準トラック８、外へ向って２進法１ｉ３
号で上位桁よ）１２桁目、１１桁目・・・１桁目と記号
）ラックがシリアルに並んでお如、最外周にはパリディ
ドラツタＰが置かれている状態が示されている６図示の
例は位置信号が２進法で００１１０１０１００１０、パ
リティ１を意味している。いま外部からの位１信号取出
指令をインターフェース回路が受けて２Ｍ１ｉｌＩのク
ロック・パルスを００１へ送ｐ込むと、第４図（Ｂ）に
示すような８゜１）ラックｉｔめて全部で１４トラック
分７５パルスのシリアルな信号が読み出されてくる。
径で・縦軸は記号板（６）の通過光量シＶ（ｒ）であ如
、最内層には基準トラック８、外へ向って２進法１ｉ３
号で上位桁よ）１２桁目、１１桁目・・・１桁目と記号
）ラックがシリアルに並んでお如、最外周にはパリディ
ドラツタＰが置かれている状態が示されている６図示の
例は位置信号が２進法で００１１０１０１００１０、パ
リティ１を意味している。いま外部からの位１信号取出
指令をインターフェース回路が受けて２Ｍ１ｉｌＩのク
ロック・パルスを００１へ送ｐ込むと、第４図（Ｂ）に
示すような８゜１）ラックｉｔめて全部で１４トラック
分７５パルスのシリアルな信号が読み出されてくる。
つま〕・基準パターンが第４図（４）に示すように、信
号パターンに比較して２債の巾をとっであるので、＠４
＆Ｍ（至））ノ基準パターンによる基準ｒｔｈスは受光
素子１０ｍから出され、ついで各記号パターンによるパ
ルスが５個づつ出榎れ、ざらに最後にパリティによるパ
ルスが５個出６れることになる。
号パターンに比較して２債の巾をとっであるので、＠４
＆Ｍ（至））ノ基準パターンによる基準ｒｔｈスは受光
素子１０ｍから出され、ついで各記号パターンによるパ
ルスが５個づつ出榎れ、ざらに最後にパリティによるパ
ルスが５個出６れることになる。
これを、最初の１０個前後のパルスを基準パルスと判断
し、以後１２本の１ａｌ）ラツＩによるパルスをパリテ
ィ！でカウントし、偶数、奇徽かによって得られる電気
的デジタル信号が正確なものであるかを判断する。
し、以後１２本の１ａｌ）ラツＩによるパルスをパリテ
ィ！でカウントし、偶数、奇徽かによって得られる電気
的デジタル信号が正確なものであるかを判断する。
ついで、＃ｉ３号トテトラツクる信号が所定の歇だけ含
まれていると自、このパルスはＩＩ４１！ （ｏ）のよ
うに処理される。
まれていると自、このパルスはＩＩ４１！ （ｏ）のよ
うに処理される。
第４図（ｆｉの横軸は時間、縦軸は上記シリアルな信号
の高さＶｐを示している。上記インターフェース回路は
このシリアルな信号群から簡単なデータ処理を行って第
４図（０）のように信号板（６）がシラツク上の明暗で
配録している位置信号を２進法の電気信号として再生し
、ｍ−のタイミングで外部へ送）出す、第４図（０）の
グラフの横軸は時間、’＊軸はパルス列として外部へ送
り出される１電信号の１１ＥＥ％を示す、この電気信号
を受けて信号処理回路によ）、上記回転軸（８）の回転
角度を算出する。
の高さＶｐを示している。上記インターフェース回路は
このシリアルな信号群から簡単なデータ処理を行って第
４図（０）のように信号板（６）がシラツク上の明暗で
配録している位置信号を２進法の電気信号として再生し
、ｍ−のタイミングで外部へ送）出す、第４図（０）の
グラフの横軸は時間、’＊軸はパルス列として外部へ送
り出される１電信号の１１ＥＥ％を示す、この電気信号
を受けて信号処理回路によ）、上記回転軸（８）の回転
角度を算出する。
上記構成では・基準パルスが入ってから後のパルスが位
置信号とされ、パリティＰで信号の敵を線間してから情
報処理されるから位置情報が正確に処理され、また、記
号板（６）の多少の偏心があってＧ＞ラックがカバーす
る受光素子が変化しても、他の受光素子がこれ會補うの
で、続出動作には全く支障はない。
置信号とされ、パリティＰで信号の敵を線間してから情
報処理されるから位置情報が正確に処理され、また、記
号板（６）の多少の偏心があってＧ＞ラックがカバーす
る受光素子が変化しても、他の受光素子がこれ會補うの
で、続出動作には全く支障はない。
また、ＯＯＤを用いているので、狭い範囲に多数の受光
素子が配置でき、記号トラツタ帯（７）の巾１が従来の
光学式エンコーダでは考えられない程狭く動作できる。
素子が配置でき、記号トラツタ帯（７）の巾１が従来の
光学式エンコーダでは考えられない程狭く動作できる。
これにより、全てのトラックが最外周近傍に配置されて
いるため内周側の記号ノ（ターンの配録精度が向上する
。また記号借（７）の巾が狭くできるため記号板（１）
の半径方向と受光素子が整列してなす受光中心線との傾
斜誤差が同一針数誤差に対して上記従来のロータリ・エ
ンコーダの赦値例に対して約６．７倍まで許１１ａれる
。
いるため内周側の記号ノ（ターンの配録精度が向上する
。また記号借（７）の巾が狭くできるため記号板（１）
の半径方向と受光素子が整列してなす受光中心線との傾
斜誤差が同一針数誤差に対して上記従来のロータリ・エ
ンコーダの赦値例に対して約６．７倍まで許１１ａれる
。
さて、この皇紀実施例による光学式１ンｌ−ダは従来の
光学式エンコー〆とｌｉ＠ＩＩＩ＆−光源を一定輝實に
保って使用することもできる。會た、この発明による光
学式エンコーダは本質的に周期的動作もしくは間欠的動
作を行うものであるから、光源の輝度も信号を読み出す
寸前にだけ上がればよい。
光学式エンコー〆とｌｉ＠ＩＩＩ＆−光源を一定輝實に
保って使用することもできる。會た、この発明による光
学式エンコーダは本質的に周期的動作もしくは間欠的動
作を行うものであるから、光源の輝度も信号を読み出す
寸前にだけ上がればよい。
発光ダイオードやレーザーダイオードなど電気パルスに
対して輝度の立上す立下動特性が良好な尭元素子を光源
として使用すれば、信号板（６）の回転が早い場合にも
高輝度光源を瞬間的に閃光１曽、その瞬間の信号板（６
ンの位置信号をａＯカに光電荷として業種させてから取
如出すことによ勤、高いレスポンス眉波数を得ることが
できる。
対して輝度の立上す立下動特性が良好な尭元素子を光源
として使用すれば、信号板（６）の回転が早い場合にも
高輝度光源を瞬間的に閃光１曽、その瞬間の信号板（６
ンの位置信号をａＯカに光電荷として業種させてから取
如出すことによ勤、高いレスポンス眉波数を得ることが
できる。
以上の説明では受光素子として撮像デバイス形のＯＯＤ
を使用する場合について説明したが、ＯＯＤ以外にも直
纏上に多数個の受光素子を配列し、記号板（６）のｌＩ
教個の記号トラックが各トラツタ当り複数個の受光素子
をカバーするようにしてな勤、位置信号を゛電気的にシ
リアルに取り出す電荷転送素子は存在し、それらの受光
素子もまたこの尭明の光学式エンコーダに使用できるも
のである。
を使用する場合について説明したが、ＯＯＤ以外にも直
纏上に多数個の受光素子を配列し、記号板（６）のｌＩ
教個の記号トラックが各トラツタ当り複数個の受光素子
をカバーするようにしてな勤、位置信号を゛電気的にシ
リアルに取り出す電荷転送素子は存在し、それらの受光
素子もまたこの尭明の光学式エンコーダに使用できるも
のである。
なお、上記実施例では回転運動の角度を電気的に変換す
るロータリ・エンコーダについて説明したが一直線運動
は回転運動の半径が無限大の場合に相当するので、直接
運動の位置を測弯するリニアーエンコーダについても適
用できることは勿論である１重た記号の取扱い方式とし
て、記号で取扱ういわゆるアブソリ為−シ方式について
説明した〃−パルス歇としてお号を扱うインタレメンタ
ル方式についても用いることができる。
るロータリ・エンコーダについて説明したが一直線運動
は回転運動の半径が無限大の場合に相当するので、直接
運動の位置を測弯するリニアーエンコーダについても適
用できることは勿論である１重た記号の取扱い方式とし
て、記号で取扱ういわゆるアブソリ為−シ方式について
説明した〃−パルス歇としてお号を扱うインタレメンタ
ル方式についても用いることができる。
以上説明したように、この発明によれば、電荷転送形の
受光素子を用い１つの記号トラックに複数個の受光素子
を対応させることにより、組立。
受光素子を用い１つの記号トラックに複数個の受光素子
を対応させることにより、組立。
構造が簡単で、高精度が、高分解能な光学式エンニーダ
′に提供することができる。
′に提供することができる。
第１図は従来の光学式エンコーダを示す縦断面図、第２
ｖ！Ｊは第１図の記号板を示す正面図、第３図はこの発
明の一実施例による光学式エンコーダの記号板を示す平
面図−１１４図（４）〜（０）は同実施例の動作を示す
説明図で、箇４！１１（４）は記号板上に記録されてい
る位置信号と００１から読み出される電気信号との関係
を示す波形図、第４１１（鵬および（０）はインターフ
ェイス回路から取り出畜れる電気信号を示す波形図であ
る。 （４）−・発光装置、（５）−・受光装置、（６）−記
号板。 なお・図中同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人萬舒信−（外１名） 第１ｒｑ 第２１閃 第３図 第４図（Ａ） 第４図（８） 第４図（Ｃ） −〉峙司
ｖ！Ｊは第１図の記号板を示す正面図、第３図はこの発
明の一実施例による光学式エンコーダの記号板を示す平
面図−１１４図（４）〜（０）は同実施例の動作を示す
説明図で、箇４！１１（４）は記号板上に記録されてい
る位置信号と００１から読み出される電気信号との関係
を示す波形図、第４１１（鵬および（０）はインターフ
ェイス回路から取り出畜れる電気信号を示す波形図であ
る。 （４）−・発光装置、（５）−・受光装置、（６）−記
号板。 なお・図中同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人萬舒信−（外１名） 第１ｒｑ 第２１閃 第３図 第４図（Ａ） 第４図（８） 第４図（Ｃ） −〉峙司
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）発光装置と、この発光装置からの光を受光する受
光装置と、値測定物体に連動して移動し、上記発光装置
から受光装置への光をしゃ断、あるいは通過させる記号
パターンを有する記号トラックが設けられた記号板と、
上記受光装置からの電気信号を時間に応じて順次取プ出
して処理して一上紀被ｊ１定物体の移動量を検知する信
号処理回路とを具備し、上記記号トラックは、記号板の
進行方向に対して互いに平行に複数本設けられ、これら
−歇の記号トラックに設けられた記号パターンによ〕、
記号板の位置情報を表わすように構成し−１１ｌＢａＪ
ｋ光装置は、多数の受光素子を有して各記号トラツ＃＆
：Ｉｌ数の受光素子を対応させてなり、各受光素子は、
そのｇ気信号が時間に応じて順次取出し可能な電荷転送
素子からなる光学式エンコーダ。 （１）上記受光装置は、線撮像デバイス廖の電荷結合素
子からなる特ｔｅａ求の１１１１１１１１１項記−の光
学式エンコーダ。 （８）上記発光装置は、半導体発光素子からなる豐許請
求の範囲ｔＩｉ１項または１１２項記執の光学式エンコ
ーダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57034894A JPS58150819A (ja) | 1982-03-03 | 1982-03-03 | 光学式エンコ−ダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57034894A JPS58150819A (ja) | 1982-03-03 | 1982-03-03 | 光学式エンコ−ダ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58150819A true JPS58150819A (ja) | 1983-09-07 |
Family
ID=12426871
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57034894A Pending JPS58150819A (ja) | 1982-03-03 | 1982-03-03 | 光学式エンコ−ダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58150819A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6132920U (ja) * | 1984-07-31 | 1986-02-27 | トヨタ自動車株式会社 | クランク角センサ |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS576905A (en) * | 1980-06-16 | 1982-01-13 | Kensetsusho Doboku Kenkyu Shocho | Car steering control system |
| JPS576994A (en) * | 1980-06-17 | 1982-01-13 | Tokyo Optical | Coding board for encoder |
-
1982
- 1982-03-03 JP JP57034894A patent/JPS58150819A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS576905A (en) * | 1980-06-16 | 1982-01-13 | Kensetsusho Doboku Kenkyu Shocho | Car steering control system |
| JPS576994A (en) * | 1980-06-17 | 1982-01-13 | Tokyo Optical | Coding board for encoder |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6132920U (ja) * | 1984-07-31 | 1986-02-27 | トヨタ自動車株式会社 | クランク角センサ |
| JPH0329694Y2 (ja) * | 1984-07-31 | 1991-06-25 |
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