JPS63235822A - Optical encoder - Google Patents

Optical encoder

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JPS63235822A
JPS63235822A JP7007887A JP7007887A JPS63235822A JP S63235822 A JPS63235822 A JP S63235822A JP 7007887 A JP7007887 A JP 7007887A JP 7007887 A JP7007887 A JP 7007887A JP S63235822 A JPS63235822 A JP S63235822A
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light
light receiving
light source
code plate
photoelectric conversion
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Toshitsugu Ueda
敏嗣 植田
Fusao Kosaka
幸坂 扶佐夫
Toshio Iino
俊雄 飯野
Hiroshi Nakayama
博史 中山
Kunio Kazami
邦夫 風見
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Abstract

PURPOSE:To detect phase data without performing switching operation, by providing a light source, a light source driver and a light receiving array. CONSTITUTION:A light source 33 is arranged in opposed relation to a light receiving array 10 and a light source 34 is arranged in opposed relation to a light receiving array 11. A light source driver 36 applies a signal (sinomegat+1) to the light source 33 and applies a signal (cosomegat+1) to the light source 34 and the luminous intensities of the light sources 33, 34 are modulated in amplitude on the basis of sinomegat and cosomegat. An adder 13 adds the outputs of photoelectric converter elements A1, B4 and an adder 14 adds the outputs of photoelectric converter elements A3, B2. Further, a subtractor 18 introduces the outputs of the adders 13, 14 to subtract the same and a subtractor 19 introduces the outputs of adders 15, 16 to subtract the same. High band-pass filters 20, 21 take out only the high frequency components of the signals introduced from the subtractors 18, 19 and comparators 23, 24 compare the signals from the filters 20, 21, for example, with 0V potential to output signals. By this method, the position data contained in the signals of the filters 20, 21 can be detected.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、スリットが一定間隔で多数調設けられlこコ
ード板へ光源から光を照射し、スリットを通過してくる
光を光電変換素子で受光して、コード板の位置に応じた
信号を出力する光学式エンコーダに関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention has a plurality of slits provided at regular intervals, irradiates light from a light source onto a code plate, and converts the light passing through the slits into a photoelectric conversion element. The present invention relates to an optical encoder that receives light and outputs a signal according to the position of a code plate.

(従来の技術) 第9図と第10図を用いて、従来の光学式エンコーダを
説明する。第9図は光学式エンコーダの位置情報0を検
出する要部を示した図、第10図はフォトダイオードが
41子の場合の出力信舅を示した図である。第9図にお
いて、光源2から光をコード板1へ照rJJ!iる。こ
のコード板1は光を通過させるスリット1bと光を遮断
する遮光部1aとが交互に配置された板である。光源2
から照射する光が散乱光であるとすれば、例えば光°1
変換索“tのアレイ3(以下、受光アレイ3と記す・・
・なお光電変換素子として例えばフォトダイオードを用
いることができる)には、第9図中に承りような正弦波
状に照度が分布する光が加えられる。この受光アレイ3
に照射された正弦波状の光の位相θは、コード板の位置
(又は角度)に応じて定まり、コード板が移動するとθ
の値も変化する。第9図及び本発明に係る光学式エンコ
ーダは、受光アレイ3に照射された正弦波状の光の位相
θを検出し、この位相θをもってコード板の位置(又は
角度)の測定に代えるものである。各フォトダイオード
Ll +〜1−:4の出力を1.〜■4とすると、■1
〜■4は次式で表される。
(Prior Art) A conventional optical encoder will be explained using FIGS. 9 and 10. FIG. 9 is a diagram showing the main part of the optical encoder for detecting position information 0, and FIG. 10 is a diagram showing the output signal when there are 41 photodiodes. In FIG. 9, light is emitted from the light source 2 to the code plate 1. iru. This code plate 1 is a plate in which slits 1b for passing light and light shielding parts 1a for blocking light are arranged alternately. light source 2
If the light emitted from the is scattered light, for example, the light
Conversion line "t array 3 (hereinafter referred to as light receiving array 3...
(For example, a photodiode can be used as the photoelectric conversion element.) Light whose illumination intensity is distributed in a sinusoidal waveform as shown in FIG. 9 is applied to the photoelectric conversion element. This light receiving array 3
The phase θ of the sinusoidal light irradiated on the code plate is determined depending on the position (or angle) of the code plate, and as the code plate moves, θ
The value of also changes. The optical encoder according to FIG. 9 and the present invention detects the phase θ of the sinusoidal light irradiated onto the light receiving array 3, and uses this phase θ to measure the position (or angle) of the code plate. . Each photodiode Ll + to 1-: output from 4 to 1. ~■4, then ■1
~■4 is expressed by the following formula.

(、−(cosθ+1 ) a          (
1)12− (cos  (θ+π/2)+1)a  
  (2)13 =  (cos  (θ+π)  +
 1 )  a        (3)14−  (C
O3(θ+3 π/ 2 >  + 1 )  a  
  (4)θ:コード板1の位置に応じて変化する変数
即ちコード板の位置を表す信号 a:光源2の光強度 このような各フォトダイオードH+”−84をスイッf
一手段SWI〜sw4を用いて角速度ωでスキャンする
と、(+)〜(4)式で与えられるナンブル値の時系列
となり第10図の破線で示ず正弦波状の出力V。
(, −(cosθ+1) a (
1) 12- (cos (θ+π/2)+1)a
(2) 13 = (cos (θ+π) +
1) a (3) 14- (C
O3(θ+3 π/2 > + 1) a
(4) θ: A variable that changes depending on the position of the code plate 1, that is, a signal representing the position of the code plate a: Light intensity of the light source 2
When scanning at an angular velocity ω using one means SWI to sw4, a time series of number values given by equations (+) to (4) is obtained, which is a sinusoidal output V shown by the broken line in FIG.

が帰還抵抗Rを有した増幅器Uoの出力としく冑られる
。もっとも第10図の破線で示すような滑かな正弦波を
得るにはフートダイオードの数をもっと増加させる必要
がある。第10図の正弦波の初期もン損は上記θと一致
するため、出力信号Voの位相と、スキャンニングの位
相を比較することにより一]−ド板1の位置情報θを知
ることができる。
is seen as the output of amplifier Uo with feedback resistor R. However, in order to obtain a smooth sine wave as shown by the broken line in FIG. 10, it is necessary to increase the number of foot diodes. Since the initial damping loss of the sine wave in FIG. 10 matches the above θ, the positional information θ of the board 1 can be found by comparing the phase of the output signal Vo and the scanning phase. .

(発明が解決しようとする問題点) 第9図で説明した光学式エンコーダの利点は、コード板
1の位置情報θがsin (ωt+θ)の形(第10図
の波形)で得られるため、高精度な検出ができることで
ある。
(Problems to be Solved by the Invention) The advantage of the optical encoder explained in FIG. 9 is that the positional information θ of the code plate 1 can be obtained in the form of sin (ωt+θ) (waveform in FIG. 10), so It is possible to perform accurate detection.

しかし、次に記載する欠点も合せて持つ。However, it also has the following drawbacks.

■ 受光アレイにより、位置情報θを離散化するので、
位相を正確に再現する目的でフォトダイオードの数を増
やさねばならない。
■ Since the position information θ is discretized by the light receiving array,
In order to accurately reproduce the phase, the number of photodiodes must be increased.

■ 位相情報θは第10図のようにナンブル値として得
られるので、各サンプル間の補間を行なうため高次のフ
ィルタが必要である。
(2) Since the phase information θ is obtained as a number value as shown in FIG. 10, a high-order filter is required to perform interpolation between each sample.

■ スイッチsw1〜sw4によるスキャン時に生じる
スイッチングノイズの影響が大きい。
(2) The influence of switching noise generated during scanning by switches sw1 to sw4 is large.

■ 光学式エンコーダでは、コード板1の位置があたか
も静止していると見なせる程のスピードでスイッチsw
l〜814をスキャンすることが必要である。従って、
スイッチsw1〜sw4のスイッチング速度で制限を受
けるのでコード板の位置が高速に変化する場合は測定で
きない。
■ With an optical encoder, the switch s
It is necessary to scan l~814. Therefore,
Since the switching speed of the switches sw1 to sw4 is limited, measurement cannot be performed when the position of the code plate changes rapidly.

■ スイッチング回路、信号処理回路等の回路規模が大
きい。
■ The circuit scale of switching circuits, signal processing circuits, etc. is large.

本発明の目的は、スイッチ動作を行なわずして位相情報
θを検出することができる光学式エンコーダを提供する
ことである。
An object of the present invention is to provide an optical encoder that can detect phase information θ without performing a switch operation.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は、上記問題点を解決するためにスリットと遮光
部が交互に繰返し設けられたコード板と、 2つの光源と、 前12一方の光源の光強度をsinωtで振幅変調し、
他方の光源の光強度をCOSωtで振幅変調する光源ド
ライバと、 一゛1−ド板の裏側に生じる光強腹分布の一周期を4等
分するように配列さ゛れた4個の光電変換素子を1.1
ら、コード板を挟んで2つの光源と対向して配置された
2つの受光アレイであって、かつ、2つの受光アレイに
照射される光の強度分布の位相差が90°の整数倍とな
るように配置された第1及び第2の受光アレイと、 前記光強度分布の位相が互いに9σ異なる第1の受光ア
レイ(10)と第2の受光アレイ(11)の光電変換素
子同士の出力を導入し、コード板の位置に応じた13号
を演算出力する回路手段(13,14゜18、20)と
、 を備えるようにしたものである。
In order to solve the above problems, the present invention includes: a code plate in which slits and light shielding parts are alternately provided; two light sources; and the light intensity of one of the light sources is amplitude modulated by sinωt.
A light source driver that amplitude modulates the light intensity of the other light source by COSωt, and four photoelectric conversion elements arranged so as to equally divide one period of the optical strong antinode distribution generated on the back side of the first board plate. 1.1
Two light receiving arrays are arranged facing two light sources with a code plate in between, and the phase difference in the intensity distribution of the light irradiated to the two light receiving arrays is an integral multiple of 90°. The outputs of the photoelectric conversion elements of the first and second light receiving arrays arranged as shown in FIG. circuit means (13, 14, 18, 20) for calculating and outputting No. 13 according to the position of the code plate.

〔実施例〕〔Example〕

以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。 Hereinafter, the present invention will be explained in detail using the drawings.

第1図は本発明に係る光学式エンコーダの電気回路の一
実施例を示した図である。第2図と第3図は本発明の特
徴の1つである2つの受光アレイに照射される光の強度
分布の位相差が90’のm数18となるように配置する
ための位置関係を説明する図である。第4図は第1同各
部の信号のタイムヂャート、第5図は本gi発明の装置
をロータリエンコーダに適用した時のコード板と光源と
受光アレイとの位置関係を示した図である。第6図は木
釘1允明の装置をリニアエンコーダに適用した時のコー
ド板と光源と受光アレイとの位置関係を示した図である
。第7図は第3図の場合より受光アレイ10と11の間
の距離を(d/4)だけ短くした場合を示した図である
。第8図は本発明の光電変換素子の配列状態を説明する
ための図である。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of an electrical circuit of an optical encoder according to the present invention. Figures 2 and 3 show the positional relationship for arranging two light receiving arrays so that the phase difference of the intensity distribution of the light irradiated to the two light receiving arrays is 90', which is one of the features of the present invention, and the number of meters is 18. FIG. FIG. 4 is a time chart of the signals of each part of the first embodiment, and FIG. 5 is a diagram showing the positional relationship among the code plate, light source, and light receiving array when the device of the present invention is applied to a rotary encoder. FIG. 6 is a diagram showing the positional relationship between the code plate, the light source, and the light receiving array when the device of Kokugi Ichiaki is applied to a linear encoder. FIG. 7 is a diagram showing a case where the distance between light receiving arrays 10 and 11 is shortened by (d/4) compared to the case of FIG. 3. FIG. 8 is a diagram for explaining the arrangement of photoelectric conversion elements of the present invention.

第2図において1はコード板であり、図のようにスリッ
ト1hと遮光部1aが交互に一定fffl隔dで繰返し
配列されたものである。このコード板1の形状は、直線
の板状(第6図参照)でも、円盤状(第5図参照)でも
良い。なおコード板が円盤状の場合には、一般に検出さ
れる位置情報θはコード板の回転角度を表す。そして、
図示していない2゛つの光源から散乱光でかつ光強度が
変調された光α、βがコード板1へ照射されており、第
9図′crJ!明したと同様にコード板1の裏側(光源
と反対側)には、第2図のKで示づような正弦波状の光
強度分布が生じる。
In FIG. 2, reference numeral 1 denotes a code plate, and as shown in the figure, slits 1h and light shielding parts 1a are repeatedly arranged alternately at constant fffl intervals d. The shape of the code plate 1 may be a straight plate (see FIG. 6) or a disk (see FIG. 5). Note that when the code plate is disc-shaped, generally detected position information θ represents the rotation angle of the code plate. and,
Scattered light α and β whose light intensity is modulated are irradiated onto the code plate 1 from two light sources (not shown), and FIG. 9'crJ! As described above, a sinusoidal light intensity distribution as shown by K in FIG. 2 is generated on the back side of the code plate 1 (on the opposite side from the light source).

第2図に示した正弦波状の光強度分布は、コード板の位
置(又は角度)の移動につれてその位相0が変化する。
The phase 0 of the sinusoidal light intensity distribution shown in FIG. 2 changes as the position (or angle) of the code plate moves.

この位相θの値は、上述したようにコード板の位置く又
は角度)に対応するので本発明ではこの第2図に示した
正弦波状の光強度分布の位相θを測定することでコード
板の位置(又は角度)の測定に代えている。
The value of this phase θ corresponds to the position or angle of the code plate as described above, so in the present invention, the value of the code plate is measured by measuring the phase θ of the sinusoidal light intensity distribution shown in FIG. Instead of measuring position (or angle).

本発明では受光アレイ10. jlをそれぞれ4個の光
電変換素子Δ1〜A4とB!〜B 4とで栴成する。そ
して、この4門の光電変換素子をコード板の裏側に生じ
る光強度分布の一周+i1Jを4等分するように配置す
る。なお、gnS図と第6図に示すように受光アレイ1
0は光源33の光を受光し、受光アレイ11は光源34
の光を受光するようにベアとなって配置されている。そ
して、光源33(34)の光が迷光となって受光アレイ
11(10)に照射されないように、受光アレイ10.
11は互いに適当な距離を保って配置されるか、又は適
当な迷光遮断手段(図示Vず)が施される。
In the present invention, the light receiving array 10. jl are respectively four photoelectric conversion elements Δ1 to A4 and B! 〜B4. These four photoelectric conversion elements are arranged so as to equally divide one round +i1J of the light intensity distribution generated on the back side of the code plate. In addition, as shown in the gnS diagram and FIG.
0 receives the light from the light source 33, and the light receiving array 11 receives the light from the light source 34.
They are arranged in a bare pattern to receive the light of. Then, the light receiving array 10.
11 are arranged at a suitable distance from each other, or are provided with suitable stray light blocking means (not shown).

ここで、第2図と第3図と第8図を用いて、特許請求の
範囲に記載した「コード板の大側に生じる光強度分布の
一周明を4等分するように4個の光電変換索子を配置す
ることJとはどのようなことか、及び12つの受光アレ
イに照射される光の強度分布の位相差が9σのV!数イ
8となるように配置する」条件を説明する。
Here, using FIG. 2, FIG. 3, and FIG. What does it mean to arrange the conversion element J?Explain the conditions for arranging it so that the phase difference of the intensity distribution of the light irradiated to the 12 light receiving arrays is 9σ V! Equation 8. do.

まず、「コード板の裏側に生じる光強度分布の一周期を
4等分するように4個の光電変換素子を配置することJ
の意味を第8図を参照して説明する。本発明の受光アレ
イは4個の光電変摸索Tを1Iiiえており、俊述する
ように隣合う光電変換素子から出力される電気信シ)の
位相差を90°にすることが必要である。第8図で示す
ようにスリット1bを通過した正弦波状の光強度分布の
周期T+ 、 T2は、コード板1と受光アレイとの距
離で変化づる。即ら、コード板1から距離11に光電変
換索子1〕+1〜PI4を配置した時は、光の強度分布
1り1の周Illは丁1であり、距11ff l 2に
配置した場合の光強度分布に2の周期はT2である。従
って、コード板1から距111111 +に受光アレイ
31を配置する場合は、周期T+を4等分するように、
また距離12に配置する場合は、周期−「2を4等分す
るJ、うに各光電変換索子を配置する。従って、1周1
91の光強度分布に等間隔で4個の光電変換素子が配置
されているから、隣合う光電変換素子の出力信1は互い
に90°位相が異なる。
First, it is necessary to arrange four photoelectric conversion elements so that one period of the light intensity distribution generated on the back side of the code plate is divided into four equal parts.
The meaning of is explained with reference to FIG. The light-receiving array of the present invention has four photoelectric converters T, and as described briefly, it is necessary to set the phase difference between the electric signals outputted from adjacent photoelectric conversion elements to 90°. As shown in FIG. 8, the periods T+ and T2 of the sinusoidal light intensity distribution passing through the slit 1b vary depending on the distance between the code plate 1 and the light receiving array. That is, when the photoelectric conversion cables 1]+1 to PI4 are placed at a distance of 11 from the code plate 1, the circumference of the light intensity distribution 1/1 is 1, and when placed at a distance of 11ff/2, The period of 2 in the light intensity distribution is T2. Therefore, when placing the light receiving array 31 at a distance of 111111+ from the code plate 1, the period T+ is divided into four equal parts.
In addition, when placing them at a distance of 12, each photoelectric conversion cord is placed at a distance of 12 times, which divides the period - 2 into 4 equal parts.
Since the four photoelectric conversion elements are arranged at equal intervals in the light intensity distribution 91, the output signals 1 of adjacent photoelectric conversion elements have a phase difference of 90° from each other.

次に12つの受光アレイに照射される光の強度分O1の
位相差が90’の整数倍となるように配置する」条件を
第2図と第3図を用いて説明する。
Next, the conditions for arranging the 12 light-receiving arrays so that the phase difference of the intensity O1 of light irradiated on them is an integral multiple of 90' will be explained using FIGS. 2 and 3.

本発明では第2図のように受光アレイ10と11は離し
て配置され、受光アレイ1()の中間点0.と、受光ア
レイ11の中間点0□とのrt; Mがn・(d/4)
であれば」−記の条件が満たされる。ここでnは正の整
数であり、dは11す記したスリット周期である。2つ
の受光アレイ10と11の中間点同士の距離が n・(
d/4)であれば2つの受光アレイに照射される光の強
度分布の位相差が90°の整数倍となる理由を説明する
In the present invention, the light receiving arrays 10 and 11 are arranged apart from each other as shown in FIG. rt between and the midpoint 0□ of the light receiving array 11; M is n・(d/4)
If so, then the following conditions are met. Here, n is a positive integer, and d is the slit period indicated by 11. The distance between the midpoints of the two light receiving arrays 10 and 11 is n・(
d/4), the reason why the phase difference between the intensity distributions of the light irradiated to the two light receiving arrays is an integral multiple of 90° will be explained.

なお、ここでは分り易くするため、コード板1と受光ア
レイ10.11との距離を近接させ、v42図のように
コード板1のスリット1bの配列層111 dと正弦波
状の光強度分布にの位相が同一である場合で説明する。
In order to make it easier to understand, the distance between the code plate 1 and the light receiving array 10.11 is made close to each other, and the arrangement layer 111d of the slits 1b of the code plate 1 and the sinusoidal light intensity distribution are A case will be explained in which the phases are the same.

このような場合、スリット周期d(第2図参照)の間に
4個の光電変換索子(A+〜A4とB1〜B4 )を等
開隔に配置しているので、隣合せた光電変換素子の間の
電気信号の位相差は9σとなる。(1ら、スリット1b
の配列層lidの<1/4)の距離は、光強度の正弦波
状の位相で見ると9σに相当ジ′る。そして、光電変換
素子の電気信号はこの光強度と同期しているので、(d
/4 ) 1lffれた光電変換素子の電気信号の位相
差は9σとなる。従って、2つの受光アレイ10゜11
からは第3図に示ずような位相関係の電気信号が411
られる。第3図は第2図から受光アレイ10゜11部を
1友出し、対応するコード板1のスリット配列の位相と
、各光電変換素子の電気信号出力の関係を示した図であ
る。この第3図で示すように受光アレイ10/)%ら得
られる電気信号の位相(第3図(i)の波形〉と6、受
光アレイ11から得られる電気信))の位相(第3図の
(11)波形)とは、90°の整敗倍異なっている。第
3図では、位相差が180°の場合の例を示したもので
ある。
In such a case, since the four photoelectric conversion elements (A+ to A4 and B1 to B4) are arranged at equal intervals during the slit period d (see Figure 2), the adjacent photoelectric conversion elements The phase difference between the electrical signals is 9σ. (1 et al., slit 1b
The distance of <1/4 of the array layer lid is equivalent to 9σ when viewed in terms of the sinusoidal phase of the light intensity. Since the electrical signal of the photoelectric conversion element is synchronized with this light intensity, (d
/4) The phase difference between the electrical signals of the photoelectric conversion element that is 1lff is 9σ. Therefore, two light receiving arrays 10°11
From 411, electrical signals with a phase relationship as shown in Fig. 3 are generated.
It will be done. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the phase of the slit arrangement of the corresponding code plate 1 and the electrical signal output of each photoelectric conversion element, with one part of the light receiving array 10.degree. 11 taken out from FIG. 2. As shown in FIG. 3, the phase of the electrical signal obtained from the light receiving array 10/)% (the waveform in FIG. 3 (i) and the electrical signal obtained from the light receiving array 11) (see FIG. (11) waveform) is different by a factor of 90 degrees. FIG. 3 shows an example where the phase difference is 180°.

一方、後で詳しく説明するが本発明においては2つの受
光アレイ10.11を構成する各光電変換素子の中から
、上記説明した電気信号の位相が互いに90°異なるも
の同士を取出してこの信号に′t4算を加える必要があ
る。
On the other hand, as will be explained in detail later, in the present invention, the above-described electrical signals whose phases differ by 90 degrees from each other are extracted from the respective photoelectric conversion elements constituting the two light receiving arrays 10 and 11, and converted into these signals. 't4 calculation must be added.

第3図を用いて説明すると、受光アレイ10の光電変換
素子A1と受光アレイ11の光電変換素子B4とは90
°の位相差があるので、この八1と84とをベアとして
取出している。同様にA2と83のベア、A3と82の
ベア、A4と81のベアが取出される。
To explain using FIG. 3, the photoelectric conversion element A1 of the light receiving array 10 and the photoelectric conversion element B4 of the light receiving array 11 are 90
Since there is a phase difference of .degree., these 81 and 84 are taken out as bare. Similarly, bears A2 and 83, bears A3 and 82, and bears A4 and 81 are taken out.

ここで、上述のように距W1(d/4)は9αに相当す
るので、2つの受光アレイ10と11の中間点01.0
2同士の距離がn・(d/4 ”)であれば必ず90°
位相が異なった信号が1!7られる。
Here, since the distance W1 (d/4) corresponds to 9α as described above, the midpoint between the two light receiving arrays 10 and 11 is 01.0
If the distance between the two is n・(d/4”), it is always 90°
Signals with different phases are multiplied by 1!7.

以下、本発明でコード板の位置に応じた信号を得られる
旨を説明する。
Hereinafter, it will be explained that according to the present invention, a signal can be obtained according to the position of the code plate.

受光アレイ10に照射される光源33からの光αは、s
inωtで変調されているので、゛光αの光強度をaと
寸ればaは(5)式で表される。
The light α from the light source 33 that is irradiated onto the light receiving array 10 is s
Since it is modulated by inωt, a can be expressed by equation (5) if the light intensity of the light α is defined as a.

a−sin ωt + 1             
(5>同様に受光アレイ11に照射される光源34から
の光βは、 COSωLで変調されているので、光βの
光強度をbとすればbは(6)式で表される。
a-sin ωt + 1
(5> Similarly, the light β from the light source 34 that illuminates the light receiving array 11 is modulated by COSωL, so if the light intensity of the light β is b, then b is expressed by equation (6).

b=cosωt + 1             (
6)t:時間 ω:変調角速度 コと’C”光αの(sinωt+1)における11 +
 I I+としたのは、光源33(例えば発光ダイオー
ド)の光を発生しない期間がほんの一瞬だけとなるよう
に、叩も光源33に加える信号(sinωt+1〉がマ
イナスとならないようにするため直流分(+1)を加え
たものである。光βも同様である。
b=cosωt + 1 (
6) t: Time ω: Modulation angular velocity ko and 'C' light α at (sinωt+1) 11 +
The reason why I+ is selected is to prevent the signal (sin ωt+1) applied to the light source 33 from becoming negative so that the period during which the light source 33 (e.g., a light emitting diode) does not emit light is only for a moment. +1).The same applies to the light β.

今、受光アレイ10と11の間の関係が第2図及び第3
図のようになっている(即ら、光電変換素子Δ1と84
.A2と83.A3と8g、Aaと81の位相差が90
°)として説明する。
Now, the relationship between the light receiving arrays 10 and 11 is shown in FIGS.
As shown in the figure (that is, photoelectric conversion elements Δ1 and 84
.. A2 and 83. The phase difference between A3 and 8g, Aa and 81 is 90
°).

各光電変換索子A+〜A4 、B+〜B4から出力され
る電気信号出力をこの素子番号と同じと16と、各光電
変換素子の電気信号出島は、次式で表される。
If the electric signal output from each photoelectric conversion element A+ to A4 and B+ to B4 is the same as this element number, 16, then the electric signal output of each photoelectric conversion element is expressed by the following equation.

Δ 、  =(sin  O+ 1  )  a   
                  (7)A2 =
 (Sin  (θ+π/2) +1 ) a−(CO
SO+1 ) a           (8)Δ3−
(sin(θ+π) +1 ) a−(−sino+1
 ) a          (9)A4 −  (s
in  <θ+3π/2)  +1 1  a=(−C
OS  θ+1 ) a              
OωB+−(−sin  θ+1)  b      
         (I+)82 = (−cosθ+
1)b        (12)33−  (sin 
 θ+1)b              (13)(
34=(CO8θ+1)b             
 (14)上述のように位相差が90’である光電変換
素子A1と8a、A2とB3 、A3と32、A4とB
Δ, = (sin O+ 1) a
(7) A2 =
(Sin (θ+π/2) +1) a−(CO
SO+1) a (8)Δ3-
(sin(θ+π) +1) a-(-sino+1
) a (9) A4 − (s
in <θ+3π/2) +1 1 a=(-C
OS θ+1) a
OωB+-(-sin θ+1) b
(I+)82 = (-cosθ+
1)b (12)33- (sin
θ+1)b (13)(
34=(CO8θ+1)b
(14) Photoelectric conversion elements A1 and 8a, A2 and B3, A3 and 32, A4 and B with a phase difference of 90' as described above
.

を取出して、これを加算すると各加算結果01〜04は
次式で表される。なお、この際a、bには(5)式と(
6)式を代入する。
When 01 to 04 are extracted and added, each addition result 01 to 04 is expressed by the following formula. In addition, in this case, a and b are expressed by equation (5) and (
6) Substitute the expression.

Cl −八+ +8.−cos  (ωを一θ)+(s
inθ+COSθ+sin ωt+cos ωt )−
2)・・・(15) C2−A2 +3.−5in  (ωを十〇)+(si
nθ+COSθ+sin ωt+cos ωt+2)・
・・(1G) O3−A3 +82−−cos  (ωを一θ)4(−
sinθ−COSθ+sin ωt+cos ωt+2
)・・・〈17) Ca  −A4 +B+  −−3in  (ωt+θ
)4(−3inθ−CO8θ十sin ωt+cos 
ωt+2)・・・ (18) ここで、Cl−04に対して次式の減算を行なうど、G
、どG2が151られる。
Cl -8+ +8. -cos (ω is one θ) + (s
inθ+COSθ+sin ωt+cos ωt)−
2)...(15) C2-A2 +3. -5in (ω is 10) + (si
nθ+COSθ+sin ωt+cos ωt+2)・
...(1G) O3-A3 +82--cos (ω is one θ) 4(-
sin θ−COS θ+sin ωt+cos ωt+2
)...〈17) Ca −A4 +B+ −−3in (ωt+θ
)4(-3inθ-CO8θten sin ωt+cos
ωt+2)... (18) Here, by subtracting the following formula for Cl-04, G
, G2 is 151.

G+=C+Cコ 一2cos(ωt−θ) +27:5i11  (θ+π/4)   ・(1(1
)G2−02  Cm −2sin(ωを十〇) 一ト 騨 sin   (θ +−π /2>    
 −(20)ここで、本発明ではコード板1の位置が幼
く速さと比較して極めて速く光源に加える変調信号の角
速度ωを速くする。即ら、斧θ(ω となようにし、高
周波成分のみを取出すと、(19)式のG+(よ(21
)式のMlとなり、(20)式のG2は〈22)式のM
2となる。
G+=C+C cos(ωt-θ) +27:5i11 (θ+π/4) ・(1(1
)G2-02 Cm -2sin (ω is 10) sin (θ +-π /2>
-(20) Here, in the present invention, since the position of the code plate 1 is small, the angular velocity ω of the modulation signal applied to the light source is extremely fast compared to the speed. That is, if we set the ax θ(ω) and extract only the high frequency component, then G+(y(21) in equation (19)
), and G2 in equation (20) becomes M in equation (22).
It becomes 2.

M+ = 2cos  (ωを一θ)        
  (21)M2−2sin  (ωを十〇)    
      (22)以上のように、コード板1の位相
角θを含んだ信号M1.M2を得ることができ、その後
、このθをIEノる手段は当業者であれば容易にできる
。このように、第2図と第3図で説明したような受光ア
レイ10.11から得られる電気信置に(15)〜(2
2)式に示すような演算を加えることにより、コード板
の位相角θを得ることができる。
M+ = 2cos (ω is one θ)
(21) M2-2sin (ω is 10)
(22) As described above, the signal M1. which includes the phase angle θ of the code plate 1. Those skilled in the art can easily obtain M2 and then calculate θ by IE. In this way, the electric signals obtained from the light receiving array 10.11 as explained in FIG. 2 and FIG.
2) By adding the calculation shown in equation 2, the phase angle θ of the code plate can be obtained.

以下、第1図を参照して本発明の具体的構成と動作を説
明する。
Hereinafter, the specific configuration and operation of the present invention will be explained with reference to FIG.

第1図において10.11は第2図とff13図で説明
したような受光アレイである。13〜1Gは加算器であ
り、加算器13は光電変換素子A+とB4の出力を加σ
し、加n器14は光電変換索子A3と82の出力へ加算
し、加算器15は光電変換素子A2と133の出力を加
算し、加算器16は光電変換素子A4と8+を加算する
。なお、各加Ff器13〜16は第1図に示すように例
えば増幅器【ノ1〜U4と抵抗r1〜r4で容易に構成
することができる。18.19は減律鼎であり、減算器
18は加算器13と14の出力を導入してこれを減算す
る。また、減算器19は加暉器15と16の出力を導入
してこれを減算する。
In FIG. 1, 10.11 is a light receiving array as explained in FIG. 2 and ff13. 13 to 1G are adders, and the adder 13 adds the outputs of the photoelectric conversion elements A+ and B4.
The adder 14 adds the outputs of the photoelectric conversion elements A3 and 82, the adder 15 adds the outputs of the photoelectric conversion elements A2 and 133, and the adder 16 adds the outputs of the photoelectric conversion elements A4 and 8+. Note that each of the Ff amplifiers 13 to 16 can be easily constructed of, for example, amplifiers 1 to U4 and resistors r1 to r4, as shown in FIG. 18 and 19 are subtractions, and the subtracter 18 introduces the outputs of the adders 13 and 14 and subtracts them. Further, the subtracter 19 introduces the outputs of the agitators 15 and 16 and subtracts them.

減算器18と19は第1図に示すように例えば増幅4 
U 5 * U 6と抵抗r5〜r12で容易に構成す
ることができる。20.21は高域通過フィルタ(以下
、LI Pフィルタと2寸)であり、減算器18と19
から導入した信号の高周波成分のみを取出すもの(・あ
る。23.24はコンパレータであり、HPフィルタ2
0.21から導入した信号と、例えばQv電位とを比較
することにより、導入した信号を矩形波イへ号に変換し
て出力するものである。26.27はカウンタであり、
後述する光源ドライバからスタートパルスを導入すると
ともにコンパレータ23.24の出力be入し、スター
トパルスの発生時点からシンパレータ23.24の出力
信号の立下りエツジまぐの時間を計測するものである。
The subtracters 18 and 19 are, for example, amplifiers 4 as shown in FIG.
It can be easily configured with U5*U6 and resistors r5 to r12. 20 and 21 are high-pass filters (hereinafter referred to as LI P filters), and subtractors 18 and 19
23 and 24 are comparators, which extract only the high frequency components of the signal introduced from the HP filter 2.
By comparing the signal introduced from 0.21 with, for example, the Qv potential, the introduced signal is converted into a rectangular wave A and output. 26.27 is a counter,
A start pulse is introduced from a light source driver, which will be described later, and the output be of comparators 23 and 24 is input, and the falling edge time of the output signal of the shimparators 23 and 24 is measured from the time when the start pulse is generated.

29.30はラッチ回路であり、カウンタ26.27の
出力を導入し、これをラッチして出力するものである。
Reference numeral 29.30 denotes a latch circuit, which inputs the output of the counter 26.27, latches it, and outputs it.

31はプロLッサであり、ラッチ回路29.30を介し
て導入したカウンタ26.27の出力に演篩を加えて、
コード板1の位置に応じた信号を出力するものである。
31 is a processor which adds a sieve to the outputs of counters 26 and 27 introduced via latch circuits 29 and 30,
It outputs a signal according to the position of the code plate 1.

33゜34は光源であり、例えば発光ダイオードで構成
される。この光源33は第5図と第6図に示すように受
光アレイ10と対向して配置され、光源34は受光アレ
イ11と対向して配置される。36は光源ドライバであ
り光源33へ(sinωt・ト1)なる信号を加え、光
源34へは(COSωt+1)なる信号を加え、光源3
3.34の光強度をsinωを及びCOSωtで振幅変
調さぼるものである。更に、この光源ドライバ36は例
えば上記光源33.34へ加える信号のω1−0.2π
、・・・、 2nπににおいて生ずるスタートパルスを
カウンタ26.27に加える。37はn振器であり、光
源ドライバ36にsinωを又はCOSωtのどちらか
一方又は両方の信号を加えるものである。
Reference numerals 33 and 34 denote light sources, which are composed of, for example, light emitting diodes. This light source 33 is arranged facing the light receiving array 10 as shown in FIGS. 5 and 6, and the light source 34 is arranged facing the light receiving array 11. 36 is a light source driver that applies a signal (sinωt・t1) to the light source 33, a signal (COSωt+1) to the light source 34, and
The light intensity of 3.34 is amplitude modulated by sinω and COSωt. Furthermore, this light source driver 36 is configured to, for example,
, . . . The start pulse occurring at 2nπ is added to the counter 26.27. 37 is an n oscillator, which applies one or both of sin ω and COS ωt signals to the light source driver 36.

以上のように構成された第1図の回路動作を第4図を参
照しながら説明する。なお、第4図は第1回合部のタイ
ムチャートである。
The operation of the circuit shown in FIG. 1 configured as above will be explained with reference to FIG. 4. Note that FIG. 4 is a time chart of the first joint portion.

光源33.34には光源ドライバ3Gから変調信号が加
えられるので、光源33からは前記(5)式で表される
光強度の光αがコード板1へ照射され、光源34からは
前記(6)式で表される光強度の光βがコード板1へ照
射される。
Since a modulation signal is applied to the light sources 33 and 34 from the light source driver 3G, the light source 33 irradiates the code plate 1 with light α having the light intensity expressed by the above equation (5), and the light source 34 irradiates the code plate 1 with the light α having the light intensity expressed by the above equation (5). ) The code plate 1 is irradiated with light β having a light intensity expressed by the equation.

コード板1を挟んで光源33.34と対向するうに受光
アレイ10.11が配置される。第2図と第3図ぐ詳し
く説明したように2つの受光アレイ01.11の中間点
01ど02の距離はn・(d/4)となっている。そし
て、例えば受光アレイ10.11の配置が第2図、第3
図であるどすれば、受光アレイ16、11を構成する光
電変換索子A1〜A4及び81〜B4からは、前記(7
)〜(14)式で示す電気信号が出力される。
A light receiving array 10.11 is arranged to face the light sources 33.34 with the code plate 1 in between. As explained in detail in FIGS. 2 and 3, the distance between the midpoints 01 and 02 of the two light receiving arrays 01.11 is n·(d/4). For example, the arrangement of the light receiving array 10.11 is as shown in FIGS.
In the figure, from the photoelectric conversion cables A1 to A4 and 81 to B4 constituting the light receiving arrays 16 and 11, the (7
) to (14) are output.

そして、上述したように位相差が90°である光電変換
素子A+と[34、A2とBz 、A3と82、A4と
81の出力はそれぞれ加算器13〜1Gに加えられるの
で、各加痒器13の出力をCI、加輝器14の出力を0
3+加鋒器15の出力を021加算器16の出力をC4
とすれば、このC1〜C4は上述しり(15)〜(18
)式で示される信号どなる。
As mentioned above, the outputs of the photoelectric conversion elements A+ and [34, A2 and Bz, A3 and 82, and A4 and 81, which have a phase difference of 90°, are added to the adders 13 to 1G, respectively, so that each pruritus The output of brightener 13 is CI, and the output of brightener 14 is 0.
3+The output of the adder 15 is 021 The output of the adder 16 is C4
Then, these C1 to C4 are as described above (15) to (18
) The signal shown by the formula is roaring.

減算器18では加輝器13と14の出力C+ 、C3を
導入しくCI  03>の演算をして信@GIを出力し
、減算器19では加痒器15と16の出力C2,C4を
導入しく02  C4)の演算をして信号G2を出力し
ている。従って、減算器18の出力G7、M算器19の
出力G2は、上述した(19)式、  (20)式で示
す信号となる。
The subtracter 18 introduces the outputs C+ and C3 of the adders 13 and 14 and performs the calculation CI 03> and outputs the signal @GI, and the subtracter 19 introduces the outputs C2 and C4 of the adders 15 and 16. 02C4) and outputs the signal G2. Therefore, the output G7 of the subtracter 18 and the output G2 of the M calculator 19 become the signals shown by the above-mentioned equations (19) and (20).

また、上述したようにコード板1の位置が動く速さと比
較して極めて速く光源に加える変調信号の角速痕ωを速
(しているので、fθ(ωである。
Furthermore, as described above, the angular velocity trace ω of the modulation signal applied to the light source is extremely fast compared to the speed at which the position of the code plate 1 moves, so fθ(ω).

そして、HPフィルタ20.21にて、(19)式、(
20)式に示ず高周波成分のみを取出すから、トIPフ
ィルタ20の出力M+、HPフィルタ21の出力M2は
上述した(21)式、(22)式で示す信号となる。
Then, in HP filter 20.21, equation (19), (
Since only the high frequency component is extracted without being shown in equation 20), the output M+ of the IP filter 20 and the output M2 of the HP filter 21 become signals shown in the above equations (21) and (22).

この11Pフィルタ20.21の出力波形を第4図(1
)に実線で示す。即ら、HPフィルタ20.21の出力
M1.M2は、時間tの経過とともに第4図(1)の実
線のように推移する信号である。なお、第4図では、発
明を分り易くするため、(21)式、(22)式の右辺
の係数“2′°を°1″として描い°Cある。
The output waveform of this 11P filter 20.21 is shown in Figure 4 (1
) is shown with a solid line. That is, the output M1. of the HP filter 20.21. M2 is a signal that changes as shown by the solid line in FIG. 4 (1) as time t passes. In FIG. 4, in order to make the invention easier to understand, the coefficients on the right sides of equations (21) and (22) are depicted with "2'° being 1".

第4図(1)の点線は、光源33.34から照射される
光強度の変調波形(sinωtとcosωt)rあり、
θ−〇の信号である。第4図(1)の点線の波形は光源
ドライバ36から光源33.34に加える変調信号と見
なすこともできる。このよ・うに光源33.34に加え
る変調信号も時間tの経過とともに第4図(1)のよう
に推移する13号である。
The dotted line in FIG. 4 (1) shows the modulation waveforms (sinωt and cosωt) of the light intensity emitted from the light sources 33 and 34,
It is a signal of θ−〇. The dotted line waveform in FIG. 4(1) can also be regarded as a modulation signal applied from the light source driver 36 to the light sources 33 and 34. In this way, the modulation signal applied to the light sources 33 and 34 is also No. 13, which changes as time t passes as shown in FIG. 4(1).

そして、1」1〕フィルタ20.21の出力信号に含ま
れる“θ′°はコード板1の位V!l(又は回転角度)
応じた値をとるbのであり、本発明はこの“θ′。
1) θ′° included in the output signal of the filter 20.21 is the code plate 1 digit V!l (or rotation angle)
b takes a value corresponding to "θ'."

に対応した信号を出力する装置である。This is a device that outputs a signal corresponding to the

上述したように光源ドライバ36は、例えばωし=0,
2π、・・・、2nπににおいで生ずるスタートパルス
をカウンタ26.27に加える(第4図(11)を参照
)。また、コンパレータ23.24は1−IPフィルタ
20、21の出力M1.M2をアース電位と比較してい
るので、その出力波形は第4図(ioと、(酌のように
なる。カウンタ26はスタートパルスの立上がり1ツジ
e計数を開始し、コンパレータ23出力の立下りエツジ
で計数を終了する。従って、第4図個)に示す期間T1
に応じた刊!数値が得られる。カウンタ21はスタート
パルスの立上がりエツジで計数を開始し、コンパレータ
24の立下りエツジで11数を終了する・従って、第4
図(V)に示す期間゛「2に応じた計数値が得られる。
As described above, the light source driver 36 has, for example, ω=0,
The start pulses generated by the odor at 2π, . Further, comparators 23 and 24 output M1. Since M2 is compared with the ground potential, its output waveform will be as shown in Figure 4 (io) and (. Counting ends at the edge. Therefore, the period T1 shown in Figure 4)
Published accordingly! A numerical value is obtained. The counter 21 starts counting at the rising edge of the start pulse and finishes counting 11 at the falling edge of the comparator 24. Therefore, the fourth
A count value corresponding to the period ``2'' shown in Figure (V) is obtained.

この期間T1.T2は第4図の+++ 、 (V) 、
 (VDから明らかな、ように次式で表される。
This period T1. T2 is +++, (V), in Figure 4.
(It is clear from VD that it is expressed by the following formula.

丁1−(π/2)→−θ           (23
)「2−π−θ                  
(24)このカウンタ26.27の出力下+ * T 
2をラッチ回路29.30を介してブロセッ纏131は
読込み、次式の演痒を行なう。
D1-(π/2)→-θ (23
) “2−π−θ
(24) Below the output of this counter 26.27 + * T
2 is read into the processor 131 via the latch circuits 29 and 30, and the following equation is performed.

T+  T2−20  (π/2)       (2
5)このようにプロセッサ31から、コード板1の位置
(又は回転角11りに応じた値の信号θが得られる。
T+ T2-20 (π/2) (2
5) In this way, the signal θ having a value corresponding to the position (or rotation angle 11) of the code plate 1 is obtained from the processor 31.

なお、ここでは O≦θ≦2πの範囲rあり、0〜πの
間でθが求まる。従って、0〜・πの範囲にJ3けるθ
を求めることが出来るので、公知技術を用いて容易に本
発明を回転ム1に適応することができる。
Here, there is a range r of O≦θ≦2π, and θ is found between 0 and π. Therefore, θ in J3 in the range of 0 to ・π
can be obtained, the present invention can be easily applied to the rotary motor 1 using known techniques.

なお、“θ”は(23) 、  (24)式のT1.T
2からで6求めることができる。即ち、2つの同一構成
な回路(13,14,18,20,23,26,29か
らなる第1の回路と、15.16.21.24.27.
30からなる第2の回路)のどちらか一方を備えるだ【
プでθ″を求めることができる。この際、各受光アレイ
10.11は4個の光電変換素子のうち1個置きの位置
にある光電変換素子を除去し、211111の光電変換
素子で構成することができる。この理由は第1図の構成
から明らかである。即ち、前記第1の回路(13,14
,18,20,23,26,29)には受光アレイ10
の2個の光電変換素子A1.A3が、及び受光アレイ1
1の2個の光電変換素子B4.82が加えられているだ
けの構成から明らかである。
Note that "θ" is T1 in equations (23) and (24). T
You can find 6 from 2. That is, two circuits having the same configuration (a first circuit consisting of 13, 14, 18, 20, 23, 26, 29, and 15.16.21.24.27.
A second circuit consisting of 30 circuits) is provided.
θ'' can be found by The reason for this is clear from the configuration of FIG. 1. That is, the first circuit (13, 14
, 18, 20, 23, 26, 29) have a light receiving array 10.
Two photoelectric conversion elements A1. A3 and light receiving array 1
This is clear from the configuration in which only two photoelectric conversion elements B4.82 of 1 are added.

しかしながら、第1図のように第1と第2の回路を2つ
備えた方が更に良い特性を得ることがでる。その連山は
、2つの対称な回路の出力をプロヒッサ31にて減口す
るので、コード板の偏心の影響や、光源の光強度の変動
分がキャンセルされるからである。
However, better characteristics can be obtained by providing two circuits, the first and second circuits, as shown in FIG. This is because the outputs of the two symmetrical circuits are reduced by the prohisser 31, so that the effects of eccentricity of the code plate and fluctuations in the light intensity of the light source are canceled.

説明がISO後するが、第5図と第6図の説明を行なう
。第5図は本発明を利用したロータリエンコーグを示ず
図であり、同図の(1)は(11)をP方向から見た図
である。コード板1を例えばモータの回転シャフト40
に取付け、第2図等ぐ説明した光源33゜34と受光ア
レイ10.11を図のようにベアで配置する。なお、こ
の際この2つのベア(光源33と受光アレイ10のベア
と光源34と受光アレイ11のベア)は、シャフト40
を対称軸として対称な位置に配置することが望ましい。
The explanation will be given after the ISO, but FIGS. 5 and 6 will be explained below. FIG. 5 is a diagram without showing a rotary encoder using the present invention, and (1) in the figure is a diagram of (11) viewed from the P direction. For example, the code plate 1 is connected to the rotating shaft 40 of a motor.
The light sources 33 and 34 and the light receiving arrays 10 and 11 explained in FIG. 2 are arranged bare as shown in the figure. At this time, these two bears (the bear of the light source 33 and the light receiving array 10, and the bear of the light source 34 and the light receiving array 11) are connected to the shaft 40.
It is desirable to arrange them at symmetrical positions with respect to the axis of symmetry.

その理由は、コード板1の偏心の影響を主11ンヒルこ
とができ、また2つの光源の輝度のアンバランスを軽減
することができ、従って高精度でコード板の位相角θを
測定づることができるからである。本発明に係る装置は
コード板1の位相角θを測定できる装置であるから第5
図においてもモータの回転数を測定することがぐきる。
The reason for this is that the influence of the eccentricity of the code plate 1 can be reduced, and the unbalance of the brightness of the two light sources can be reduced, so that the phase angle θ of the code plate can be measured with high precision. Because you can. Since the device according to the present invention is a device that can measure the phase angle θ of the code plate 1, the fifth
The figure also shows that the rotation speed of the motor can be measured.

しかも、モータの回転数が非常に高くても、第7因に示
した従来装置のようにスイッチSWを必要としないので
、高い回転数であっても容易に測定することができる。
Moreover, even if the rotational speed of the motor is very high, unlike the conventional device shown in the seventh factor, there is no need for a switch SW, so even a high rotational speed can be easily measured.

第6図はりニアエン=1−ダの例を示す図であり、コー
ド板1が矢印方向に移動するようになっているが、第6
図ではこのコード板の移動間を測定することができる。
Fig. 6 is a diagram showing an example of a beam near end = 1-da, in which the code plate 1 moves in the direction of the arrow;
In the figure, it is possible to measure the movement of this code plate.

なお、上述では2つの受光アレイの中間点同士の距離が
n・(d/4)であれば必ず9σの位相差イを一号が得
られると説明した。そして第2図と第3図の例では光電
変換素子A!と84.A2と01、A3と8□、A4と
81のイO相差が90°であった。ここで第3図の場合
より受光アレイ10と11の間の距離を(d/4)だけ
短く配置した場合を第7図に示し、この場合でも本発明
が成立する旨を説明する。
It has been explained above that if the distance between the midpoints of the two light receiving arrays is n·(d/4), a phase difference of 9σ is always obtained. In the examples of FIGS. 2 and 3, photoelectric conversion element A! and 84. The iO phase difference between A2 and 01, A3 and 8□, and A4 and 81 was 90°. Here, FIG. 7 shows a case where the distance between the light receiving arrays 10 and 11 is shortened by (d/4) from the case of FIG. 3, and it will be explained that the present invention is applicable even in this case.

第7図の(1)図より受光アレイ10を構成づる各光電
変換水r△1〜A4の出力は前記(7)〜CΦ式と変わ
らない。一方、新しい位置に配置した受光アレイ11を
構成する各光電変換素子を8+ ′〜B4−どするど、
この[3+−〜B4−の電気信号出力は、第7図の(1
1)に示す曲線のようになるから(2G)〜(29)式
のようになる。
From the diagram (1) in FIG. 7, the outputs of the photoelectric conversion waters rΔ1 to A4 constituting the light receiving array 10 are the same as the formulas (7) to CΦ described above. On the other hand, each photoelectric conversion element constituting the light receiving array 11 placed at a new position is moved from 8+' to B4-, etc.
The electrical signal output of [3+- to B4- is (1
Since the curve is as shown in 1), the equations (2G) to (29) are obtained.

[3+ ′−(cosO+1)b         (
26)B、 −−(−sinθ+1)b       
 (27)Q3= −(−CO8θ+1)b     
   (28)8m  −−(sin  θ+1)b 
           (29)従って、第7図のよう
に2つの受光アレイを配置した場合には、A1と[31
−、A2とB4−9A3と83′、Aaと82−のベア
を加算器13〜16へ加えるようにすれば、前記(15
)〜(18)式と同一の信号が得られるので、以下同様
な動作により°“θ″を測定することができる。
[3+ ′-(cosO+1)b (
26) B, --(-sinθ+1)b
(27) Q3= −(−CO8θ+1)b
(28)8m --(sin θ+1)b
(29) Therefore, when two light receiving arrays are arranged as shown in Fig. 7, A1 and [31
-, A2 and B4-9 A3 and 83', Aa and 82- are added to the adders 13 to 16, then the (15
) to (18), the same operation as below can be used to measure .degree. ".theta.".

〔本発明の効果〕[Effects of the present invention]

以上述べたように、本発明によれば2つの光源の光強度
をsinωtとCOSωtなる9σの位相関係で賑幅変
調し、コード板を通過した光を光電変換素子にて適切な
位相関係を持って検出しているため、 ■ 光電変換素子の数が少なくてすみ、構成が簡単であ
る。
As described above, according to the present invention, the light intensity of two light sources is width modulated with a 9σ phase relationship of sinωt and COSωt, and the light that has passed through the code plate is modulated with an appropriate phase relationship by the photoelectric conversion element. (1) The number of photoelectric conversion elements is small and the configuration is simple.

■ 従来装置では必要とした各シンプル間の補間をする
高次のフィルタを本発明は必要としない。
(2) The present invention does not require a high-order filter that performs interpolation between simple filters, which is required in conventional devices.

■ 従来装置のスイッチ手段sw1〜sw4を用いてい
ないので、測定対象のコード板の移動速度が高くても応
じることができる。
(2) Since the switch means sw1 to sw4 of the conventional device are not used, it is possible to respond to a high moving speed of the code plate to be measured.

GI)位相情報θの取出しが容易である。GI) It is easy to extract phase information θ.

等の効果が得られる。Effects such as this can be obtained.

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

第1図は本発明に係る光学式エンコーダの電気回路の一
実施例を示した図、第2図と第3図は本発明の特徴の1
つである2つの受光アレイに照射される光の強度分布の
位相差が90°の整数倍となるように配置りるための位
置関係を説明する図、第4図は第1同各部の信号のタイ
ムチャート、第七3図は本願発明の装置をロータリ1ン
コーダに適用した時のコード板と光源と受光アレイとの
位置関係を示した図、第6図は本願発明の装置をリニア
1ンコーダに適用した時のコード板と光源と受光アレイ
との位″li関係を示した図、第7図は第3図の場合よ
り受光アレイ10と11の間の距離を〈(」/4)たり
短くした場合を示した図、fJ18図は本発明の光電変
換素子の配列状態を説明するための図、第9図は従来手
段の構成例を示した図、第10図は受光アレイをサンプ
リングして得られる出力4、’r性を示す図である。 1・・・コード板、1o、 ii・・・受光アレイ、A
t〜Δ4、B、〜B4・・・光電変換素子、13〜16
・・・加算器、18、19・・・減鋒器、20.21・
・・1−I Pフィルタ、23.24・・・]ンバレー
タ、26.27・・・カウンタ、31・・・プOセッリ
・、33.34・・・光源、36・・・光源ドライバ・
第4図 第5図 尾6図 第8図 光
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the electrical circuit of an optical encoder according to the present invention, and FIGS. 2 and 3 are one of the features of the present invention.
Figure 4 is a diagram explaining the positional relationship for arranging the two light receiving arrays so that the phase difference in the intensity distribution of the light irradiated on them is an integral multiple of 90°. Fig. 73 is a diagram showing the positional relationship between the code plate, light source, and light receiving array when the device of the present invention is applied to a rotary 1 encoder, and Fig. 6 is a diagram showing the positional relationship between the code plate, the light source, and the light receiving array when the device of the present invention is applied to a linear 1 encoder. Figure 7 shows the positional relationship between the code plate, the light source, and the light receiving array when applied to the light receiving array. Figure fJ18 is a diagram showing the arrangement of the photoelectric conversion elements of the present invention, Figure 9 is a diagram showing an example of the configuration of the conventional means, and Figure 10 is a diagram showing a sampled light receiving array. FIG. 1... Code plate, 1o, ii... Light receiving array, A
t~Δ4, B, ~B4...photoelectric conversion element, 13~16
...Adder, 18, 19...Flat reducer, 20.21.
...1-I P filter, 23.24... ] umbalator, 26.27... counter, 31... filter, 33.34... light source, 36... light source driver...
Figure 4 Figure 5 Tail 6 Figure 8 Light

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)スリットと遮光部が交互に繰返し設けられたコー
ド板と、 2つの光源と、 前記一方の光源の光強度をsinωtで振幅変調し、他
方の光源の光強度をcosωtで振幅変調する光源ドラ
イバと、 コード板の裏側に生じる光強度分布の一周期を4等分す
るように配列された4個の光電変換素子を持ち、コード
板を挟んで2つの光源と対向して配置された2つの受光
アレイであつて、かつ、2つの受光アレイに照射される
光の強度分布の位相差が90°の整数倍となるように配
置された第1及び第2の受光アレイと、 前記光強度分布の位相が互いに90°異なる第1の受光
アレイ(10)と第2の受光アレイ(11)の光電変換
素子同士の出力を導入し、コード板の位置に応じた信号
を演算出力する回路手段(13、14、18、20)と
、 を備えた光学式エンコーダ。
(1) A code plate in which slits and light shielding parts are alternately provided, two light sources, and a light source that amplitude modulates the light intensity of one of the light sources by sinωt and amplitude modulates the light intensity of the other light source by cosωt. It has a driver and four photoelectric conversion elements arranged so as to equally divide one period of the light intensity distribution generated on the back side of the code plate, and is placed facing two light sources with the code plate in between. first and second light receiving arrays, each of which is arranged such that the phase difference between the intensity distributions of the light irradiated to the two light receiving arrays is an integral multiple of 90°; and the light intensity Circuit means for introducing the outputs of the photoelectric conversion elements of the first light receiving array (10) and the second light receiving array (11) whose distribution phases are different from each other by 90 degrees, and calculating and outputting a signal according to the position of the code plate. (13, 14, 18, 20) and an optical encoder.
(2)前記各受光アレイを構成する4個の光電変換素子
のうち1個置きの位置にある光電変換素子を除去し、2
個の光電変換素子で構成された第1及び第2の受光アレ
イとしたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
光学式エンコーダ。
(2) removing the photoelectric conversion elements located at every other position among the four photoelectric conversion elements constituting each of the light receiving arrays;
2. The optical encoder according to claim 1, wherein the first and second light receiving arrays each include a photoelectric conversion element.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55155209A (en) * 1979-05-23 1980-12-03 Mitsui Seiki Kogyo Kk Processing circuit for displacement signal
JPS5694216A (en) * 1979-12-20 1981-07-30 Zeiss Jena Veb Carl Carrier frequency scanning and interporation device
JPS5885114A (en) * 1981-11-16 1983-05-21 Tamagawa Seiki Kk Optical type resolver signal generator

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