JPS62135723A - Displacement detecting device - Google Patents

Displacement detecting device

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JPS62135723A
JPS62135723A JP27591685A JP27591685A JPS62135723A JP S62135723 A JPS62135723 A JP S62135723A JP 27591685 A JP27591685 A JP 27591685A JP 27591685 A JP27591685 A JP 27591685A JP S62135723 A JPS62135723 A JP S62135723A
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JP
Japan
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photodiode
circuit
output
signal
code
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JP27591685A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshiaki Arimura
有村 芳昭
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

PURPOSE:To detect with a high accuracy a displacement quantity of an object to be measured, by an absolute value, by coupling plural sensors which have been placed in a line, in a matrix shape, and encoding them. CONSTITUTION:Light beam, emitting from a light emitting diode 6 is led to one photodiode 7 placed in a position opposed to the other end side of a rotary member 4, by an optical fiber 8 build-in the rotary member 4. Subsequently, a detecting signal of the photodiode 7 is converted to a code signal peculiar to each photodiode 7, by a converting circuit being a code signal output means which has been accumulated on a semiconductor chip 5. That is to say, the photodiode 7 can be determined from a reflected binary code being one group of binary-coding signals outputted from each pattern of the converting circuit, therefore, a phase angle of a revolving shaft 2 for turning the rotary member 4 provided with the optical fiber 8 for leading a radiation light can also be determined simultaneously. Accordingly, a displacement quantity of an object to be measured can be derived with a high accuracy by an absolute value.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は測定対象物の回転若しくは直線動等の変位量を
検出する変位検出装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a displacement detection device for detecting the amount of displacement such as rotation or linear motion of an object to be measured.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

従来、例えば変位検出装置の一種であるロータリーエン
コーダ装置等には、第6図に示されるように、所定の甲
心角毎に異なる半径の位置で形成されたスリット606
(図中スクラッチで示される)および開口部605から
なるデジタルパタンを有する円板形状のコード板604
 (i−同図中一点鎖線で示されるケース601に軸受
602で保持された回転軸600に同軸に取り付け、検
出部603においてコード板604の一方に配置した光
源からデジタルパタンに光を照射して透過光を光センサ
で検出することで、回転軸6000回転角の絶対値をコ
ード化されたデジタル信号で得ている。このようなロー
タリーエンコーダ装置では、検出される回転角の分解度
を向上させるにはデジタルバタンの桁数を増加させる必
要がある。このため高分解能なロータリーエンコーダ装
置はどコード板604の直径がす1大して、装置の重量
や嵩が増しており、ロータリーエンコーダ装置の収シ付
けられる機器に設計上の負担を昧していた。また、デジ
タルバタンをコード板604において半径方向に細かく
配役することで桁数を1加させた場合には、検出部60
3において光源や光センサに高い工作精度が要求される
Conventionally, for example, in a rotary encoder device, which is a type of displacement detection device, as shown in FIG.
A disc-shaped code plate 604 having a digital pattern consisting of a hole (indicated by a scratch in the figure) and an opening 605
(i- It is attached coaxially to a rotating shaft 600 held by a bearing 602 in a case 601 shown by a dashed line in the figure, and a light source placed on one side of a code plate 604 in a detection unit 603 irradiates the digital pattern with light. By detecting the transmitted light with an optical sensor, the absolute value of the 6000 rotation angle of the rotation axis is obtained as a coded digital signal.In such a rotary encoder device, the resolution of the detected rotation angle is improved. Therefore, in a high-resolution rotary encoder device, the diameter of the code plate 604 increases by 1, which increases the weight and bulk of the device. In addition, if the number of digits is increased by 1 by finely arranging the digital buttons in the radial direction on the code plate 604, the detection unit 60
In step 3, high machining accuracy is required for the light source and optical sensor.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、被測定物の変位量を絶対
値で精度よく検出できる変位検出装置を提供することに
ある。
The present invention has been made in view of the problems of the prior art described above, and an object thereof is to provide a displacement detection device that can accurately detect the displacement amount of an object to be measured in absolute value.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

上記目的を達成するためになされた本発明は、所定間隔
を有して列設配置され、この列に沿って移動する被測定
物の位置に応じて検知信号を出力する枚数のセンサと、
このセンサをマトリクス状の行9列の導線群の各交点に
接続して、少なくとも一つの前記センサが動作した時に
前記導線群を構成する各@記導線から得られる前記検知
信号で前記4線に応じた個別の符号信号を生成し、この
生成した前記符号信号から前記センサの配置位置に対応
した個有の符号信号を生成して変位検出信号を出力する
変位検出信号出力手段とを具備したことを特徴とする変
位検出装置である。
In order to achieve the above object, the present invention includes a number of sensors that are arranged in a row at a predetermined interval and output a detection signal according to the position of an object to be measured that moves along the row;
This sensor is connected to each intersection of a group of conducting wires arranged in rows and columns of nine columns in a matrix, and when at least one of the sensors operates, the detection signal obtained from each conducting wire constituting the group of conducting wires is transmitted to the four wires. and displacement detection signal output means for generating an individual code signal corresponding to the position of the sensor, generating a unique code signal corresponding to the arrangement position of the sensor from the generated code signal, and outputting a displacement detection signal. This is a displacement detection device characterized by:

(発明の効果〕 本発明によれば、列設配置した複数のセンサをマトリク
ス状に結合して符号化することにより各前記センサの配
置位置に応じた多数桁からなる符号信号を生成して変位
検出信号を得るので、多桁数で#IIiの高い変位検出
装置を構成することができる。
(Effects of the Invention) According to the present invention, a plurality of sensors arranged in a row are combined in a matrix and encoded, thereby generating a code signal consisting of a large number of digits according to the arrangement position of each of the sensors. Since a detection signal is obtained, it is possible to construct a displacement detection device with a high #IIi number of digits.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下本発明の実施例を図面を参照しながら詳細に説明す
る。第1図乃至第6図に示された本発明の一実施例は、
本発明の変位検出装置をロータリーエンコーダ装置に適
用したものである。
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. An embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 to 6 is as follows:
The displacement detection device of the present invention is applied to a rotary encoder device.

本実施例の構成は第1図に示されるように、区面中一点
鎖線で示される偏平した円筒形状のケース1上面中央に
配置された回転軸受3が、核11i定物の回転に運動す
る回転軸2を軸心が前記上面に対して垂直であるように
保持している。そして、回転軸2の一端はケース1内に
保持されると共に、一端が回転軸2に固定され、かつ他
端がケース1内で回転軸20軸心回!llを周回する回
転部材4を支持している。ケース1の下面側内部には正
方形平面からなる平板形状の半導体チップ5が敷かれて
おシ、この半導体チップ5上の回転軸2の軸心が交わる
位置には光源である発光ダイオード6が配設されている
。そしてさらに半導体チップ5上では発光ダイオード6
を中心とする円周状に複数の光センサであるフォトダイ
オード7が回転部材4の他端側に対向する位置で所定間
隔離間して配設されている。ここで発光ダイオード6か
ら出た光は、第2図にその詳細が示されるように、回転
部材4に内・献された光ファイバ8によって回転部材4
の上記他端側に対向する位置のある一つのフォトダイオ
ード7に導びかれる。すなわち発光ダイオード6は図示
されぬ電源により常に点灯されており、被測定物の回転
に連動する回転軸2によってケース1内を周回せしめら
れる回転部材4に内Mされた光ファイバ8によってその
発光ダイオード6からの出力光は回転軸2の回転角度に
応じた或一つのフォトダイオード7に入射する。発光ダ
イオード6からの光を入射したフォトダイオード7の検
知信号は半導体チップ5上に集積された符号信号出力手
段である変換回路によって各フォトダイオード7に個有
の符号信号に変換される。
As shown in FIG. 1, the configuration of this embodiment is such that a rotary bearing 3 disposed at the center of the upper surface of a flat cylindrical case 1 indicated by a dashed line in the cross section rotates a constant core 11i. The rotating shaft 2 is held so that its axis is perpendicular to the upper surface. One end of the rotating shaft 2 is held within the case 1, one end is fixed to the rotating shaft 2, and the other end is rotated around the rotating shaft 20 within the case 1! It supports a rotating member 4 that revolves around ll. A flat semiconductor chip 5 having a square plane is laid inside the lower surface of the case 1, and a light emitting diode 6 as a light source is arranged on the semiconductor chip 5 at a position where the axes of the rotating shaft 2 intersect. It is set up. Furthermore, on the semiconductor chip 5, a light emitting diode 6
A plurality of photodiodes 7, which are optical sensors, are disposed circumferentially around the center at predetermined intervals at positions facing the other end of the rotating member 4. As shown in detail in FIG.
The photodiode 7 is guided to one photodiode 7 located opposite the other end of the photodiode 7. That is, the light-emitting diode 6 is always turned on by a power source (not shown), and the light-emitting diode 6 is illuminated by an optical fiber 8 that is inserted into a rotating member 4 that is rotated within the case 1 by a rotating shaft 2 that is linked to the rotation of the object to be measured. The output light from the rotary shaft 2 is incident on one photodiode 7 according to the rotation angle of the rotary shaft 2 . The detection signal of the photodiode 7 into which the light from the light emitting diode 6 is incident is converted into a code signal unique to each photodiode 7 by a conversion circuit which is a code signal output means integrated on the semiconductor chip 5.

以下、上記変換回路について説明する。The above conversion circuit will be explained below.

第3図に示される様に、本実施例では半導体チップ5上
図中一点鎖線30で示される円周上シて所定間隔に多数
配置されるフォトダイオード7は所定数からなる図中鍵
括弧31で領域が示される各組mO、ml 、 m2 
、 ・・、 ml−1、mlに分けられると共に、各組
mo、 m、 、 m2.・・、 rl’J−1、ff
Jを構成する複数のフォトダイオード7は第4図に示さ
れる様に半導体チップ5上において、各組mo、 ml
 、 m2 、  ・、 ml−1、ml毎K 7オト
ダイオードn。+ nl ’+ ”2 +・・・+ ”
l−1+ niとして分類される。
As shown in FIG. 3, in this embodiment, a large number of photodiodes 7 are arranged at predetermined intervals on the circumference of the semiconductor chip 5, which is indicated by a dashed line 30 in the upper figure. Each set mO, ml, m2 whose area is indicated by
, ..., ml-1, ml, and each set mo, m, , m2. ..., rl'J-1, ff
A plurality of photodiodes 7 constituting J are arranged on the semiconductor chip 5 as shown in FIG.
, m2, ·, ml-1, K 7 otodiodes n per ml. + nl '+ "2 +...+"
Classified as l-1+ ni.

需して、各組m6.m1 、m2. ・・、ITJ−1
,mlのフォトダイオード7は、第5図に示されるよう
に、同図中一点鎖線で囲まれる各組rno、 rnl 
、 m!、・・、 rni−、。
According to demand, each group m6. m1, m2. ..., ITJ-1
, ml, each set rno, rnl is surrounded by a dashed line in the figure, as shown in FIG.
, m! ,..., rni-,.

m、を、構成する夫々のフォトダイオードn。+nl+
n2+・・・+ ”I−1+ nl のうち同記号のフ
ォトダイオード7のアノード側とは反対側を共通の列の
導線である第1接続線Sに接続している。すなわち各組
m。。
Each photodiode n constituting m. +nl+
n2+...+ ``I-1+ nl The side opposite to the anode side of the photodiode 7 with the same symbol is connected to the first connection line S, which is a common column conductor. That is, each set m.

m、、m、、・、 ffJ−1mlを構成するフォトダ
イオード7のうち記号n。が割)当てられたフォトダイ
オード7のアノード側とは反対側は各組を通じて全て共
通の第1接続線Sに接続され、同様にして記号n1乃至
n1が割り当てられたフォトダイオード7のアノード側
とは反対側は各記号n、乃至ni毎に各組を通じて全て
共通の行の導線である第2接続線Pに接続されている。
m, , m, . . . Symbol n among the photodiodes 7 constituting ffJ-1ml. The side opposite to the anode side of the photodiode 7 to which symbols n1 to n1 are assigned is connected to the common first connection line S through each set, and is connected to the anode side of the photodiode 7 to which symbols n1 to n1 are assigned in the same way. The opposite side is connected to a second connection line P, which is a conductor of a common row, through each set for each symbol n to ni.

また、各組m。、 m、 、 m2 、・・。Also, each group m. , m, , m2,...

In(−1、mlを構成するフォトダイオードnO+ 
”l + ”2 +” + ’j−1+ ni  は各
組m6 、 ml 、 ml、 −、ml−1、ffJ
毎にアノード側を共通の第2接続線Pに接続している。
Photodiode nO+ constituting In(-1, ml
"l + "2 +" + 'j-1+ ni is each set m6, ml, ml, -, ml-1, ffJ
The anode side of each is connected to a common second connection line P.

このようなフォトダイオード7とそのマトリクス状の接
続状態を合わせて本実施例ではフォトダイオードマトリ
クス50と呼称する。
In this embodiment, the photodiodes 7 and their matrix-like connection state are collectively referred to as a photodiode matrix 50.

フォトダイオードマトリクス50は第6図に示される様
にフォトダイオード7のアノード側が共通に接続された
各組m。、 ml 、 m2 、 =1ml−1、m1
毎の第2接続線P夫々に直流電源Vの負極に一端を接続
した負荷抵抗Rが接続していると共に、記号″”O+n
I + 12 +・・nj−、、nj ”  のうち同
記号のフォトダイオード7のアノード側とは反対側を共
通に接続した第1接Me線S夫々には直I!ftN、匁
Vの正極に一端を接続した負荷抵抗R4が接続している
。そしてさらに各第1接伏線Sには非反転形のシュミッ
トトリガ回路A1の入力端子が夫々接続すると共に、各
第2接続線Pには反転形のシュミットトリガ回路A20
入力端子が夫々接続している。各非反転形のシュミット
トリガ回路A]の出力端子は、直流電源Vの負極に一端
を接続したa+3(aは所定の自然数)個の抵抗R2に
各シュミットトリガ回路A1毎に異なる組み合わせにな
るよう、アノード側を抵抗几2に接続したダイオード6
0を介して接続されている。また反転形のシュミットト
リガ回路A2の出力端子は、直流電源■の正極に一端を
接続したn−a−2(nはn>aの条件を満す所定の自
然数)個の抵抗R・3に各シュミットトリガ回路A2毎
に異なる組み合わせになるよう、アノード側を抵抗R・
3に接続したダイオード60を介して接続されている。
As shown in FIG. 6, the photodiode matrix 50 includes each set m in which the anode sides of the photodiodes 7 are connected in common. , ml, m2, =1ml-1, m1
A load resistor R whose one end is connected to the negative pole of the DC power supply V is connected to each of the second connection lines P, and the symbol ""O+n
I + 12 +... nj-,, nj '', the positive electrodes of direct I!ftN and momme V are connected to the first tangent Me wire S, which is commonly connected to the opposite side of the anode side of the photodiode 7 with the same symbol. A load resistor R4 whose one end is connected to Schmitt trigger circuit A20
The input terminals are connected to each other. The output terminal of each non-inverting Schmitt trigger circuit A] is connected to a+3 (a is a predetermined natural number) resistors R2, one end of which is connected to the negative pole of the DC power supply V, in a different combination for each Schmitt trigger circuit A1. , a diode 6 whose anode side is connected to the resistor 2
Connected via 0. The output terminal of the inverted Schmitt trigger circuit A2 is connected to n-a-2 (n is a predetermined natural number satisfying the condition n>a) resistors R3, one end of which is connected to the positive terminal of the DC power source (■). The anode side is connected to a resistor R so that each Schmitt trigger circuit A2 has a different combination.
It is connected via a diode 60 connected to 3.

このようにダイオード60と接続された各負荷抵抗R2
および負荷抵抗R3はダイオード60との接続端側を各
負荷抵抗几2.几3毎に配設されたインバータ61.6
2の入力端子と接続している。
Each load resistor R2 connected to the diode 60 in this way
The load resistor R3 connects the connection end with the diode 60 to each load resistor 2. Inverter 61.6 installed every 3 units
Connected to input terminal 2.

このように構成された変換回路600において、発光ダ
イオード6からの光を入射したフォトダイオード7の検
知信号が個有の符号信号に変換され出力される過程を具
体的な例を引用して説明する。
In the conversion circuit 600 configured as described above, the process in which the detection signal of the photodiode 7 into which light from the light emitting diode 6 is incident is converted into a unique code signal and output will be described with reference to a specific example. .

被測定物の回転に連動する回転軸3の回転角度に応じた
第6図中矢視Iで差し示されるフォトダイオード7に発
光ダイオード6の放射光が回転部材4に内蔵された光フ
ァイバ8を介して照射されると、放射光を受けだフォト
ダイオード7が接続している第1接続線Sと第2接読線
Pと負荷抵抗比・0と負荷抵抗R・1と直流電源Vとで
開開路ができる。この時に負荷抵抗R−0のフォトダイ
オード7との接続端側は電圧が上昇し、反転形シュミッ
ト回路A2のしきい値を越える。そして反転形シュミッ
ト回路A2の出力は琴となりダイオード60を介して出
力が零となった反転形シュミット回路A2に接続してい
る所定の負荷抵抗R3はこの反転形シュミット回路A2
に内蔵される図示せぬアースに短絡される。従って短絡
された負荷抵抗R3の電圧は降下するので、その負荷抵
抗R3に接続されたインバータ61からは符号信号であ
る2値化信号の61”が出力される。一方、放射光を受
けたフォトダイオード7によって形成された上記開開路
のために負荷抵抗R・1のフォトダイオード7との接続
端側は電圧が降下し、非反転形シュミット回路人1のし
きい値以下となる。そして非反転形シュミット回路A1
の出力は零となシ、ダイオード60を介して出力が零と
なった非反転形シュミット回路A1に接続した所定の負
荷抵抗R2はこの非反転形シュミット回路A1に内蔵さ
れる図示せぬアースに短絡される。従って短絡された負
荷抵抗比3の電圧は降下するので、その負荷抵抗に接続
されたインバータ62からは符号信号である2(直化信
号の”1”が出力される。需して、第6図中に示された
変換回路600では総数a+3個のインバータ61およ
び総数n−a−2個のインバータ62から変位検出信号
である一組の2値化信号が順に11・・0001000
0″と得られる。本実施例においては円周状に配置され
たフォトダイオード7に夫々交番2進符号(グレイコー
ド)が割g当てられ、各インバータ61.62から得ら
れる一組の2値化信号が放射光を受けたフォトダイオー
ド7KIIlり当てられた交番2進符号と同じであるよ
うに各非反転形シュミット回路AIと各負荷抵抗R2お
よび各反転形シュミット回路人2と各負荷抵抗a3とが
ダイオード60を芥して接続されている。すなわち図面
に示す様にインバータ61の各出力端子には夫々交番2
進符号の各桁である2°、2′、・・・、2”、2″+
1゜21+2が割り当てられると共に、インバータ62
の各出力端子には夫々交番2進符号の各桁である2m″
″3゜2 #+4 、2m+1 、、− 、 Qryl
、 2+1.5!順に割υ当テラれル。尚、出力は上述
のように並列出力してもかまわないがシフトレジスタや
スキャナを用いて直列伝送することもできる。
The emitted light from the light emitting diode 6 is transmitted via the optical fiber 8 built into the rotating member 4 to the photodiode 7 indicated by the arrow I in FIG. When the photodiode 7 that receives the synchrotron radiation is irradiated, an open circuit is established between the first connecting line S to which the photodiode 7 that receives the synchrotron radiation is connected, the second reading line P, the load resistance ratio 0, the load resistance R1, and the DC power supply V. An open circuit can be created. At this time, the voltage at the end of the load resistor R-0 connected to the photodiode 7 increases and exceeds the threshold of the inverted Schmitt circuit A2. The output of the inverted Schmitt circuit A2 becomes a koto, and a predetermined load resistor R3 connected to the inverted Schmitt circuit A2 whose output becomes zero via the diode 60 is connected to the inverted Schmitt circuit A2.
Short-circuited to the built-in ground (not shown). Therefore, the voltage across the short-circuited load resistor R3 drops, and the inverter 61 connected to the load resistor R3 outputs a binary signal of 61'', which is a code signal. Due to the above-mentioned open circuit formed by the diode 7, the voltage at the connection end of the load resistor R・1 to the photodiode 7 drops and becomes below the threshold value of the non-inverting Schmitt circuit 1. Schmitt circuit A1
The output of is zero, and a predetermined load resistor R2 connected to the non-inverting Schmitt circuit A1 whose output is zero via the diode 60 is connected to the ground (not shown) built in this non-inverting Schmitt circuit A1. Short circuited. Therefore, the voltage of the short-circuited load resistance ratio 3 drops, and the inverter 62 connected to the load resistance outputs the sign signal 2 (directed signal ``1''. In the conversion circuit 600 shown in the figure, a set of binary signals, which are displacement detection signals, are sequentially output from a total of a+3 inverters 61 and a total of na-2 inverters 62 to 11...0001000.
0'' is obtained. In this embodiment, an alternating binary code (Gray code) is assigned to each of the photodiodes 7 arranged circumferentially, and a set of binary values obtained from each inverter 61 and 62 is obtained. Each non-inverting Schmitt circuit AI and each load resistor R2 and each inverting Schmitt circuit 2 and each load resistor A3 are connected so that the signal is the same as the alternating binary code applied to the photodiode 7KII1 receiving the emitted light. are connected to each other through the diode 60. That is, as shown in the drawing, each output terminal of the inverter 61 has an alternating voltage of 2.
Each digit of the base code is 2°, 2', ..., 2", 2"+
1°21+2 is assigned, and the inverter 62
Each output terminal has 2m'', which is each digit of the alternating binary code.
″3゜2 #+4 , 2m+1 , - , Qryl
, 2+1.5! Allocate in order. Although the output may be output in parallel as described above, it is also possible to transmit the output in series using a shift register or a scanner.

このように本実施例のロータリーエンコーダ装置によれ
ば、変換回路600の各インバータ61.62から出力
される一組の2値化信号である交番2進符号から放射光
を照射されたフォトダイオード7を決定することができ
るので、放射光を導びく光ファイバ8を備えた回転部材
4の位置、換言すると被測定物の回転に連動して回転部
材4を周回させる回転軸20位相角も同時に決定できる
。従って本実施例のロータリーエンコーダ装置から得ら
れる一組の2値化信号であるデジタルの回転角信号から
被測定物の回転角を絶対値で精度よく得られる。
As described above, according to the rotary encoder device of this embodiment, the photodiode 7 is irradiated with radiation light from the alternating binary code, which is a set of binary signals output from each inverter 61 and 62 of the conversion circuit 600. Therefore, the position of the rotating member 4 equipped with the optical fiber 8 that guides the emitted light, in other words, the phase angle of the rotating shaft 20 that rotates the rotating member 4 in conjunction with the rotation of the object to be measured can also be determined at the same time. can. Therefore, the rotation angle of the object to be measured can be accurately obtained in absolute value from the digital rotation angle signal, which is a set of binary signals obtained from the rotary encoder device of this embodiment.

また本実施例で用いられた変換回路600では、半導体
チップ5上で円周状に配置されたフォトダイオード7を
用いてフォトダイオードマトリクス50を構成し、かつ
各第1接続線Sおよび第2接、続線Pに2値化信号の出
力手段を設けておυ、全てのフォトダイオード7に2値
化信号の出力手段を配設した場合に比べ格段に変換回路
を簡素化できる。このことは、回転角度の測定精度の向
上に伴ない明らかとなる。例えば、4096個のフォト
トランジスタ7を半導体チップ5上に円周状で等間隔に
配置して、各フォトトランジスタ7に割す当てられた1
2桁の交番2進符号を出力させた場合では、夫々のフォ
トトランジスタ7に12桁分の2値化信号の出力手段を
配置すると、4096種類の12桁からなる2値化信号
を出力させる手段、すなわち本実施例では非反転形シュ
ミット回路人1若しくは反転形シュミット回路A2と1
2個の負荷抵抗R2,R3の間に接続されるダイオード
60の接続パターンを必要とする。これに対して409
6個のフォトダイオード7で64本の第1接続線Sと6
4本の第2接続線Pからなるフォトダイオードマトリク
ス50を構成すると共に、第1接続線S側に対応する負
荷抵抗R2’i6個配設し、12桁の交番2進符号の下
6桁分の2値化信号がインバータ61から出力される様
に非反転形のシュミット回路AIと負荷抵抗R2との間
を各第1接続線S毎に異なる64種類の接続パターンで
ダイオード60を用いて接続し、一方第2接続線P側に
対応する負荷抵抗TL3は6個配設し、12桁の又番2
進符号の上6術分の2値化毎号がインバータ62から出
力される様に反転形のシュミット回路入2と負荷抵抗R
3との間を各第2接続線P毎に異なる64種類の接続パ
ターンでダイオード60を用いて接続した場合、128
個の6格分の2値化信号を出力する2値化信号の出力手
段を配置すればよいことになる。つまシ、一般的に表わ
すと、フォトダイオードマトリクス50を構成するフォ
トダイオード7の数がmXn(mとnは1よシ大きい自
然数)個である場合、2値化信号を出力する手段はmx
n個からm+n個に減らすことができる。
Further, in the conversion circuit 600 used in this embodiment, the photodiode matrix 50 is configured using the photodiodes 7 arranged circumferentially on the semiconductor chip 5, and each of the first connection lines S and the second connection line By providing output means for a binary signal on the continuous line P, the conversion circuit can be significantly simplified compared to the case where all photodiodes 7 are provided with output means for a binary signal. This becomes clear as the measurement accuracy of the rotation angle improves. For example, 4096 phototransistors 7 are arranged circumferentially at equal intervals on the semiconductor chip 5, and 1
In the case where a 2-digit alternating binary code is output, if means for outputting a 12-digit binary signal is arranged in each phototransistor 7, a means for outputting a 12-digit binary signal of 4096 types is provided. That is, in this embodiment, the non-inverting Schmitt circuit A2 or the inverting Schmitt circuit A2 and 1
A connection pattern of a diode 60 connected between two load resistors R2 and R3 is required. 409 for this
6 photodiodes 7 and 64 first connection lines S and 6
A photodiode matrix 50 consisting of four second connection lines P is configured, and six load resistors R2'i corresponding to the first connection line S are arranged, and the lower six digits of the 12-digit alternating binary code are The non-inverting Schmitt circuit AI and the load resistor R2 are connected using diodes 60 in 64 different connection patterns for each first connection line S so that a binary signal of is output from the inverter 61. On the other hand, six load resistors TL3 corresponding to the second connection line P side are arranged, and a 12-digit number 2 is provided.
An inverted Schmitt circuit input 2 and a load resistor R are connected so that each binarized number of the upper six numbers of the decimal code is output from the inverter 62.
3 using the diode 60 in 64 different connection patterns for each second connection line P, 128
It is sufficient to arrange a binarized signal output means that outputs a binarized signal for six cases. Generally speaking, when the number of photodiodes 7 constituting the photodiode matrix 50 is mXn (m and n are natural numbers larger than 1), the means for outputting the binarized signal is mXn.
The number can be reduced from n to m+n.

以上に記載された本発明の実施例は前述した記載内容に
限定されることなく本発明が有する技術思想の範囲内で
種々の変更が加えられる。
The embodiments of the present invention described above are not limited to the contents described above, and various changes may be made within the scope of the technical idea of the present invention.

例えば、デジタルの回転角信号として各インバータ61
.62から出力される一組の2値化信号は各フォトダイ
オード7に割シ当てられた交番2進符号であるが、反転
形若しくは非反転形のシュミット回路AI、A2と各負
荷抵抗R2’、R3の間に接続されるダイオード60の
配置を変更することでバイナリ−コードでの出力や対数
での出力が可能である。また本実施例の構成を用いてリ
ニアエンコーダ装置を構成することができる。
For example, as a digital rotation angle signal, each inverter 61
.. A set of binary signals outputted from 62 is an alternating binary code assigned to each photodiode 7, and is composed of inverting or non-inverting Schmitt circuits AI, A2 and each load resistor R2', By changing the arrangement of the diode 60 connected between R3, it is possible to output in binary code or logarithm. Furthermore, a linear encoder device can be constructed using the configuration of this embodiment.

尚、半導体チップ5上に設けられる発光ダイオード6や
フォトダイオード7等の変換回路600は、集積回路を
作成する通常の製造プロセスに従って配置される。また
フォトダイオードマトリクス50を構成する各フォトダ
イオード7の状態は第7図に示される装置で検査するこ
とができる。(図面中フォトダイオードは省略する。)
これは、出力される角度信号が各インバータ61.62
においてすべてO”となる場合を利用したもので、その
構成は一組の2値化信号として交番2進符号で示される
角度信号がすべて“0″となる場合に導通状態にあるフ
ォトダイオード7に接続される第1接続線S・1および
第2接続線P・】に接続された各シュミット回路の信号
を夫々反転するインバータ703゜704と、その他の
各第1接続線Sおよび各第2接続線Pに接続された各シ
ュミット回路の信号を第1接続線Sと第2接続線P毎に
入力されるOR回路704,705とからなり、また、
OR回路704の出力とインバータ703の出力の論理
積をとるAND回路706とOR回路705の出力とイ
ンバータ704の出力の論理積をとるAND回路707
とを備え、さらに2つのAND回路706,707の出
力の論理積を取るAND回路708からなる。このよう
な構成において、交番2進符号で示される角度信号がす
べて0″となった場合、第1接続線S・1に非反転形シ
ュミット回路A】を介して接続されたインバータ704
および第2接続線P弓に反転形シュミット回路人2を介
して接続されたインバータ703からは夫々″1″の出
力信号が得られる。またこの場合、その他の各第1接続
線Sの非反転シュミット回路A1を介して入力された信
号の論理和を取るOR回路705からは′0”の出力信
号が得られ、そして七の他の各第2接続線Pの反転形シ
ュミット回路A2を介して入力された信号の論理和を収
るOR回路704からは0″の信号が得られる。したが
って、AND回路706,707の出力信号は夫々″′
0′°となり、その結果AND回路708からは0”の
信号が得られる。ところが、フォトダイオードマトリク
ス50を構成するフォトダイオード7に不良品が混入し
、入射光なしに導通状態でおる場合にはOR回路704
.705から1”の信号が出力され、副回路708から
は1”の信号が出力される。通常角度信号をすべてIO
″にするフォトダイオード7はダミーであるか不導通状
態でかまわないので、フォトダイオードマトリクス5(
lなすフォトダイオード7はすべてAND回路708か
らの出力信号の状態から一度に検査できる。さらにつけ
加えるならば、フォトダイオードマトリクス50をなす
フォトダイオード7は分類される各組毎に略同数である
ことが望ましいが、仮に数の調されない組が存在したと
してもダイオード60の接続状態を考直することで、フ
ォトダイオードマトリクス50を適用することによる効
果を享受することができる。
Note that the conversion circuit 600 such as the light emitting diode 6 and photodiode 7 provided on the semiconductor chip 5 is arranged according to a normal manufacturing process for creating an integrated circuit. Further, the condition of each photodiode 7 constituting the photodiode matrix 50 can be inspected using the apparatus shown in FIG. (The photodiode is omitted in the drawing.)
This means that the angle signal output from each inverter 61.62
This configuration utilizes the case where all the angle signals are "0" as a set of binary signals, which are indicated by alternating binary codes, and the photodiode 7 is in a conductive state when all the angle signals are "0". Inverters 703 and 704 that respectively invert the signals of the respective Schmitt circuits connected to the first connecting line S.1 and the second connecting line P. It consists of OR circuits 704 and 705 into which the signals of each Schmitt circuit connected to the line P are input for each first connection line S and second connection line P, and
An AND circuit 706 that takes the logical product of the output of the OR circuit 704 and the output of the inverter 703, and an AND circuit 707 that takes the logical product of the output of the OR circuit 705 and the output of the inverter 704.
It further includes an AND circuit 708 which takes the AND of the outputs of the two AND circuits 706 and 707. In such a configuration, when the angle signals indicated by the alternating binary codes are all 0'', the inverter 704 connected to the first connection line S.1 via the non-inverting Schmitt circuit A]
An output signal of "1" is obtained from the inverter 703 connected to the second connection line P via the inverted Schmitt circuit 2. In this case, an output signal of '0' is obtained from the OR circuit 705 which takes the logical sum of the signals input via the non-inverting Schmitt circuit A1 of each of the other first connection lines S, and A signal of 0'' is obtained from the OR circuit 704 which performs the logical sum of the signals input via the inverted Schmitt circuit A2 of each second connection line P. Therefore, the output signals of AND circuits 706 and 707 are
0'°, and as a result, a 0'' signal is obtained from the AND circuit 708. However, if a defective photodiode 7 is mixed into the photodiode 7 constituting the photodiode matrix 50 and remains in a conductive state without incident light, OR circuit 704
.. 705 outputs a 1'' signal, and the subcircuit 708 outputs a 1'' signal. All normal angle signals are IO
Since the photodiode 7 to be set to `` may be a dummy or be in a non-conducting state, the photodiode matrix 5 (
All of the photodiodes 7 can be inspected at once based on the state of the output signal from the AND circuit 708. In addition, it is desirable that the number of photodiodes 7 forming the photodiode matrix 50 be approximately the same for each classified group, but even if there is a group whose number is not adjusted, the connection state of the diodes 60 should be reconsidered. By doing so, it is possible to enjoy the effects of applying the photodiode matrix 50.

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

第1図は本発明の変位検出装置を適用した一実施例のロ
ータリーエンコーダ装置の構成を示す透視斜視図、第2
図は同実施例の構造を示す断面図、第3図乃至第4図は
同実施例の要部を説明するための正面図、第5図は同実
施例におけるフォトダイオードマトリクスを示す回路図
、第6図は同実施例の変換回路を示す回路図、第7図は
同実施例のフォトダイオードマトリクスの状態を検食す
る装置の回路図、第8図は従来例のロータリーエンコー
ダの構成を示す透視斜視図である。 1・・ケース      2・・回転軸卓 4 回転部材     5 ・半導テップ6・・発光ダ
イオード  7・・フォトダイオード8・・光ファイバ 代理人 弁理士  則 近 恩 佑 同      竹  花  喜久男 6発危7°イオード 第  1  図 第2図 D 第5図 七つ Ru 第  7  図
FIG. 1 is a transparent perspective view showing the configuration of a rotary encoder device according to an embodiment to which the displacement detection device of the present invention is applied, and FIG.
The figure is a sectional view showing the structure of the same embodiment, FIGS. 3 and 4 are front views for explaining the main parts of the same embodiment, and FIG. 5 is a circuit diagram showing the photodiode matrix in the same embodiment. Fig. 6 is a circuit diagram showing the conversion circuit of the same embodiment, Fig. 7 is a circuit diagram of a device for inspecting the state of the photodiode matrix of the same embodiment, and Fig. 8 shows the configuration of a conventional rotary encoder. FIG. 1... Case 2... Rotating shaft table 4 Rotating member 5 - Semiconductor tip 6... Light emitting diode 7... Photo diode 8... Optical fiber agent Patent attorney Nori Chikaon Yudo Kikuo Takehana 6 shots 7 degrees Iode 1 Figure 2D Figure 5 Seven Ru Figure 7

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 所定間隔を有して列設配置され、この列に沿って移動す
る被測定物の位置に応じて検知信号を出力する複数のセ
ンサと、このセンサをマトリクス状の行、列の導線群の
各交点に接続して、少なくとも一つの前記センサが動作
した時に前記導線群を構成する各前記導線から得られる
前記検知信号で前記導線に応じた個別の符号信号を生成
し、この生成した前記符号信号から前記センサの配置位
置に対応した個有の符号信号を生成して変位検出信号を
出力する変位検出信号出力手段とを具備したことを特徴
とする変位検出装置。
A plurality of sensors are arranged in rows at predetermined intervals and output detection signals according to the position of the object moving along the rows, and these sensors are arranged in rows and columns in a matrix. connected to the intersection, and generating an individual code signal corresponding to the conductor using the detection signal obtained from each of the conductors constituting the conductor group when at least one of the sensors operates, and the generated code signal A displacement detection device comprising displacement detection signal output means for generating a unique code signal corresponding to the arrangement position of the sensor and outputting a displacement detection signal.
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