JPS61102822A - エンコ−ダ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、変位位置あるいは回転角度の絶対位置に関連
した信号を出力するアブソリュート方式のエンコーダに
関するものである。さらに詳しくは、本発明はパ１”Ｏ
＋＋の情報が周期的に配列された２梯の格子パターンを
有したコード板と、２種の格子パターンに対向配置され
たセンサとを備えたエンコーダに関するものである。

（従来の技術） 従来より、“１″″゛Ｏ°°の情報が周期的に配列した
格子パターンで構成されるコードを有するコード板と、
格子パターンを検出する複数個のセンサとを備えたりニ
ヤエンコーダあるいはロータリーエンコーダは公知であ
る。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、従来公知のエンコーダにおいては、変位
位置あるいは角度測定の最小測定限度が格子パターンの
細分化の限度によって定められ、高精度、高分解能化を
図る上で限界があった。

ここにおいて、本発明はアブソリュート方式であって、
高精度、高分解能のエンコーダを実現しようとするもの
である。

（問題点を解決するための手段） 本発明に係るエンコーダは、”　１　”　、　　″Ｏ″
の清報が周期的に配列する第１の格子パターンとこの第
１の格子パターンの’１”、”Ｏ”の情報の配列ピッチ
とは僅かに異なったピッチで“１″。

Ｉｆ　ＯＩＩの情報が周期的に配列する第２の格子パタ
ーンとを有するコード板、このコード板と相対的に移動
し前記第１および第２の格子パターンを検出するセンサ
アレイ、このセンサアレイを駆動しセンサアレイから交
番信号を得る駆動回路手段、前記センサアレイから得ら
れる交番信号および前記駆動回路手段からの基準交番信
号を入力し前記センサアレイからの交番信号の位相角お
よび層幅を測定するとともにこれらを利用して所定の演
算を行いアブソリュート方式の位置信号を出力する回路
手段を備えたことを特徴とする。

（作用） 上記のような構成のエンコーダによれば、僅かにピッチ
の異なる第１および第２の格子パターンを検出するセン
サアレイの出力が、それぞれの格子パターンに起因して
発生する周期信号のビート信号を情報として含むことを
利用して、アブソリュート方式の位置信号出力を得るこ
とができる。

（実施例） 以下本発明のエンコーダを図面を用いて詳しく説明する
。

第１図は本発明に係る装置に用いられるコード板の一例
を示す構成説明図で、（イ）は斜視口、〈口）（よ側面
図である。ここでは格子パターンを光学式としたリニア
エンコーダ用のものについて例示する。

これらの図において、コード板１には、透明。

不透明の°″１ｌＺ１″０′°の情報がピッチＰ＋で周
期的に配列する第１の格子パターン１１と、同じく透明
、不透明の’　１　”　、　　“Ｏ″の情報がピッチＰ
１とは僅かに異なるピッチＰ２で周期的に配列する第２
の格子パターン１２とが設けられている。

この例では、長さＬの範囲に、第１の格子パターンは、
“’ｉ”、”、“０”の情報がピッチＰ１でＮ個、第２
の格子パターンは、“１１１１．“０″の情報がとッチ
Ｐ２　　（ＰＩ　＞Ｐ２　＞でＮ＋１個配列するものに
ついて示す。２はピッチＰ３で配列する複数個（この例
では５個）のフォトダイオードで構成されるセンサアレ
イで、第１の格子パターン１１および第２の格子パター
ン１２に近接して設置され、両格子パターンを検出する
。

コード板１には、前面から平行光が照射され、格子パタ
ーンの透明部分を通った光（縞模様の光パターン）がセ
ンサアレイ２の受光面に照射される。ここで、例えばコ
ード板１は、測定すべき変位が与えられ、センサアレイ
２に対して矢印ａまたは矢印す方向に相対的に移動する
もので、この移動に伴って、センサ７レイ２上に照射さ
れる縞模様の光パターンが移動する。

第２図は、本発明に係る装置の電気的な接続図である。

この図において°、２はセンサアレイで複数個のシリコ
ンフォトダイオード１，２．３・・・が配列されて構成
されている。３はセンサアレイ２の各フォトダイオード
に接続されたスイッチ回路、４はスイッチ回路３の各ス
イッチを一定周期で順次オンとするスイッチ駆動回路で
ある。４０は各種タイミング信号を発生するタイミング
回路、５はスイッチ回路３を介して得られる信号を入力
し、これを増幅、フィルタリングし、波形整形する信号
処理回路で、その出力端からは、スイッチ回路３のスキ
ャン周期に対応した周期を有する交番信号Ｖ＋が得られ
る。６は前記信号処理回路５からの交番信号Ｖ＋および
タイミング回路４０からの基準交番信号Ｖｓを入力し、
基準交番信号Ｖｓと交番信号ｖ１どの位相差Ｔおよび交
番信号Ｖ、の振幅Ａを測定する位相振幅測定回路、７８
．を位相振幅測定回路６からの信号を入力し、所定の演
算を行なって絶対変位位置に関連した信号を得る３ｉｉ
算回路、８は演算結果を表示する表示手段である。

この様に構成した装置の動作を、次に第３図の波形図を
参照しながら説明する。

はじめに、コード板１に設けられている第１の格子パタ
ーン１１の透明スリットの数をｎａ、第２の格子パター
ン１２の透明スリットの数をｎｂ（ｎａ〜ｎｂ）とし、
コード板１が変位位置を測定しようとする例えばテーブ
ルに固定され、テーブルとともに移動するものとする。

今、コード板、　　１の変位位置をＸとし、スイッチ回
路３を基準波信号Ｖ５−ｓｉｎωｔでスキャンさせると
、信号処理回路５からは、格子パターン１１の透過光の
みをセンサアレイ２で受けたときの信号出力Ｖａ＝Ｖａ
ｏ　５ｉｎ（ωｔ＋ｎａ（２７ｒＸ／Ｌ））・・・（１
） と、格子パターン１２の透過光のみをセンサアレイ２で
受けたときの信号出力 Ｖｂ−Ｖｂｏ　ｓ　ｉ　ｎ　（ωｔ＋ｎｂ　（２πＸ／
Ｌ））・・・（２） を加え合せた信号出力 Ｖ＋　＝Ｖａ　＋Ｖｂ −Ｖａｏ　ｓ　ｉ　ｎ　（ωｔ＋ｎａ　（２πＸ／Ｌ）
）＋Ｖｂｏ　ｓ　ｉ　ｎ　（ωｔ＋ｎｂ　（２πＸ／Ｌ
））＝２Ｖｏ　ＣＯ５（２πＸ／２Ｌ）Ｓ　ｉ　ｎ　（
ωｔ＋　（（ｎａ＋ｎｂ）／２）（２πＸ／Ｌ））・・
・（３） が（！７られる。但しＶａｏ−Ｖｂｏ−ｖＯとする。

第３図は、波形整形した信号Ｖ＋＃よびＶｓの信号波形
を示ず。

位相振幅測定回路６は、交番信＠ｖ１と基準交番信号Ｖ
ｓの位相角の差Ｐを測定するとともに、交番信号ｖ１の
振幅Ａを測定する。ここでψおよび振幅Ａは（４）式お
よび〈５）式で表わすことができる。

ｐ−（（ｎａ＋ｎｂ）／２）（２７ｒＸ／Ｌ）・・・（
４） Ａ−２Ｖｏ　００８　（２πＸ／２Ｌ）・　（５）演算
回路７は位相振幅測定回路６から出力される振幅Ａに対
応した信号から絶対変位位置を求め、位相角の差ｐを用
いてさらにこれを内挿している。

この様な構成のエンコーダによれば、フォトダイオード
アレイが１組だけでよいめで駆動回路。

スイッチ回路、信号処理回路なども１組で済み、構成を
簡単にすることができる。

なお上記の実施例では格子パターンを光学式とした場合
を示したが、これに限らず磁気、電磁誘導、静電容量な
ど種々の物理量を利用することができる。

また、上記の実施例では格子パターンが直線状に配列す
るリニアエンコータ用のものについて示したが、第４図
に示すようにコード板４１を円板状とし、第１．第２の
格子パターン４１１，４１２を円周に沿って形成させ、
０−タリーエンコーダとしてもよい。４２はセンサアレ
イ、５１は光源、５２はレンズである。この場合、コー
ド板４１の回転角θの絶対角度位置を測定することがで
きる。

（発明の効果） 以上述べたように本発明によれば、アブソリュート方式
であって、高精度、高分解能のエンコーダを簡単な構成
で実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる装置に用いられるコード板の一
例を示す構成説明口で（イ）は斜視図、（ロ）は側面図
、第２図は本発明に係る装置の電気的接続図、第３図は
動作を説明するための波形図、第４図はコード板を円板
で構成した他の実施例を示す説明図である。 １・・・コード板、１１．１２・・・格子パターン、２
・・・センサアレイ、３・・・スイッチ回路、４・・・
スイッチ駆動回路、６・・・位相振幅測定回路、７・・
・演算回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. “１”、“０”の情報が周期的に配列する第１の格子パ
   ターンとこの第１の格子パターンの“１”、“０”の情
   報の配列ピッチとは僅かに異なったピッチで“１”、“
   ０”の情報が周期的に配列する第２の格子パターンとを
   有するコード板、このコード板と相対的に移動し前記第
   １および第２の格子パターンを検出するセンサアレイ、
   このセンサアレイを駆動しセンサアレイから交番信号を
   得る駆動回路手段、前記センサアレイから得られる交番
   信号および前記駆動回路手段からの基準交番信号を入力
   し前記センサアレイからの交番信号の位相角および振幅
   を測定するとともにこれらを利用して所定の演算を行い
   アブソリュート方式の位置信号を出力する回路手段を備
   えたエンコーダ。