JPS636418A - エンコ−ダ - Google Patents

エンコ−ダ

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JPS636418A
JPS636418A JP14977586A JP14977586A JPS636418A JP S636418 A JPS636418 A JP S636418A JP 14977586 A JP14977586 A JP 14977586A JP 14977586 A JP14977586 A JP 14977586A JP S636418 A JPS636418 A JP S636418A
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JP
Japan
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code plate
encoder
eccentricity
detection means
error components
Prior art date
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Pending
Application number
JP14977586A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Nakayama
博史 中山
Fusao Kosaka
幸坂 扶佐夫
Toshio Iino
俊雄 飯野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
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Publication of JPS636418A publication Critical patent/JPS636418A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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、例えば、円周方向に透光スリットなどのマー
ク手段が設けられたコード板の動きを、このマーク手段
の配列ピッチに対して一定の位相差をもって配列された
受光素子群などの検出手段により検出し、マーク手段の
配列ピッチより小さな回転角を内挿して求めるようにし
たエンコーダに関するものである。
〔従来の技術〕
上記のような内挿形のエンコーダの一例としては、本願
出願人が特願昭58−13951号としてすてに出願し
た装置がある。これは、マーク手段として透光スリット
が設けられたコード板の動きを、この透光スリットの配
列ピッチに対して一定の位相差をもって配列された受光
素子群(イメージセンサ)を使用して検出することを特
徴としたもので、コード板の回転角度を基準信号の位相
シフト量に変換して、高精度に測定することができるも
のである。
第2図はこのような構成を有するエンコーダの一例を示
す構成図である。図において、1はコード板、2はコー
ド板1上に所定のピッチで設けられた透光スリット、3
は光源、3oは光源3がら照射された光ビームを平行ビ
ームに変換するためのレンズ、4は透光スリット2を通
過した光(スリット像)を受光するイメージセンサで、
ここでは、動作を簡単に説明するために、4個の受光素
子41〜44を7レイ状に配列したものを例示している
SWl〜SW4は受光素子41〜44からの信号を一定
のタイミングで順次取り出すスイッチ、5は各スイッチ
SW1〜SW4を介して印加される信号を増幅する増幅
器、6は増幅器5の出力信号から基本波成分を抽出する
バンドパスフィルタである・第3図はコード板1に形成
された透光スリット2とイメージセンサ4における受光
素子41〜44との配列関係を示す図である。図に示す
ように、4つの受光素子41〜44を1つのグループと
仮定し、このグループのピッチをイメージセンサ4にお
ける基本ピッチとすれば、この基本ピッチは透光スリッ
ト2の配列ピッチPと等しく形成されている。
すなわち、受光素子41−44は透光スリット2の配列
ピッチに対して、順次90°づつ位相がずれるように配
列されている。
以下、上記のように構成されたエンコーダの動作を、第
4図の波形図を参照しながら説明する。
光源3からの光は、レンズ30により平行ビームに変換
され、コード板1の透光スリット2を通過して、イメー
ジセンサ4の受光素子41−44上に透光スリット2の
像を結像させる。イメージセンサ4においては、スイッ
チSW1〜SW4が第4図(a)〜(d)に示すような
タイミングで順次オンオフされ(オン時間をTとする)
、受光素子41〜44からの信号を順次増幅器5に印加
している。この結果、増幅器5の出力信号C1は、第4
図(e)に示すように、スイッチSWI〜SW4がそれ
ぞれオンとなる時間ごとにその大きさが変化する階段波
形となる。したがって、このような階段波形をバンドパ
スフィルタ6に加えると、第4図(f)に示すような正
弦波信号c、〔基本波成分〕を得ることができる。
ここで、この正弦波信号C6の基本波周波数は、スイッ
チSW1〜SW4を順次駆動する繰り返し周波数と一致
しており、また、コード板1が測定すべき回転角に応じ
て回転すると、受光素子41〜44上に結像するスリッ
ト像も移動するので、バンドパスフィルタ6から得られ
る正弦波信号C1の位相は、スリット像の移動量すなわ
ちコード板1の回転角に応じて、例えば、図中に破線で
示すように、小だけシフトすることになる。いま、コー
ド板1が透光スリット2の配列ピッチ2分だけ回転する
と、正弦波信号C1の位相シフト量6は2ダだけ変化す
る。したがって、この位相のシフト最小を測定すれば、
コード板1の回転角度を高精度に検出することができる
(発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、上記のように複数の受光素子41〜44
に発生する電圧の差を利用して、コード板1の回転角を
内挿するようにしたエンコーダにおいては、光源3から
照射される光ビームの強度が均一でないと、受光素子4
1〜44によって各出力電圧のレベルに差を生じ、高精
度の角度検出が行なえなくなってしまう。
例えば、光源3から照射される光ビームが均一であると
すると、透光スリット2を介して受光素子41〜44に
入射する光は、どれも等しい強さとなるので、コード板
1の回転に応じて受光素子41〜44から得られる出力
電圧C1〜c4は、第5図に示す如く、互に90゛の位
相差を有する三角波となる。
しかしながら、光ビームが均一ではなく、場所によって
その強さが興なる場合には、出力電圧C1〜c4は第6
図に示す如く、不揃いなものとなり、コード板1の回転
角と正弦波信号C,の位相シフト量φとが正確に対応せ
ず、検出結果に誤差を生じてしまう、しかも、このよう
な出力電圧の不揃いを、光源3などの光学系や可変砥抗
器などの電気的手段によりa整することは容易ではない
。また、各素子の位置が正確に出ていなかったり、受光
素子41〜44の感度が不揃いであったりした場合にも
、同様な誤差を生じてしまう。
なお、従来より、コード板1の偏心による誤差を補償す
る方法としては、第7図に示す如く、2つのイメージセ
ンサ4. 、4. (検出手段)をコード板1に対して
180°ずれた位置関係に配置し、これらのイメージセ
ンサ4. 、4.における出力の和を求める方法が提案
されているが、このような方法では、上記のような光学
系に起因する誤差までも補償することはできない。
本発明は、上記のような従来装置の欠点をなくし、コー
ド板の偏心による誤差や光ビームの不均一などの光学系
に起因する誤差を除去し、高精度の検出を行なうことの
できるエンコーダを簡単な構成により実現することを目
的としたものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明のエンコーダは、円周方向に透光スリットなどの
マーク手段が設けられたコード板の回転角を受光素子群
などの検出手段により検出するようにしたエンコーダに
おいて、2つの検出手段を前記コード板に対して180
°ずれた位置関係に配置するとともに、これらの検出手
段間の位置関係をさらに前記マーク手段の配列ピッチの
172ピッチ分だけずらし、これらの検出手段における
出力信号の和から前記コード板の回転角を検出するよう
にしたものである。
(作 用〕 このように、2つの検出手段をコード板に対して180
°ずれた位置関係に配置するとともに、これらの検出手
段間の位置関係をさらにマーク手段の配列ピッチの17
2ピッチ分だけずらすようにすると、コード板の偏心に
よる誤差成分や光学系に起因する誤差成分が2つの検出
手段の出力信号中にそれぞれ位相が反転して現われるよ
うになり、これらの検出手段における出力信号の和から
コード板の回転角を検出するようにすれば、コード板の
偏心や光学系に起因する誤差を除去して、高精度の検出
を行なうことができる。
(実施例〕 第1図は本発明のエンコーダの一実施例を示す構成図で
ある。図において、前記第2130および第7図と同様
のものは同一符号を付して示す。2つのイメージセンサ
4. 、4.はコード板1に対して180゛ずれた位置
関係に配置されるとともに、その位置関係をさらに透光
スリット2の配列ピッチの172ピッチ分(α)だけず
らされている、すなわち、透光スリット2の数をNとす
れば、α露2ダ/2N となる。
ここで、コード板1の偏心によりイメージセンサ4. 
、4.の出力信号中に混入する誤差信号は、コード板1
の1回転を周期として現われることになり、また、光ビ
ームの不均一などの光学系に起因する誤差信号は、透光
スリット2の1ピツチを周期として現われることになる
このため、偏心による誤差成分の振幅をδ、光学系に起
因する誤差成分の振幅を6とすると、コード板1の回転
角θに対してイメージセンサ4.の出力信号に含まれる
誤差信号E、は、 E、+lllδ 5jnfl + t  5inNθイ
メージセンサ4.の出力信号に含まれる誤差信号E、は
、 E、職a 5in(θ十臂+α) + a 5in(N (θ+ダ+α))諒−65jn(
1!+α〕 + a 5in(Nθ+(N+1)w)Nを偶数とする
と、 E、諺−δ5in(# + a)  −(5inNθと
表わすことができる。
また、これらの誤差信号E、 、 E、の和を求めると
、E、+E、m &  sfθ+s  5inN&−a
 5in(θ+α)gsinNθ 寓& (sin# −5rn(θ+α))−δ((1−
cosα)sinl? −cos# sinα)となる
。ここで、透光スリット2の数が多く、αくく2fであ
れば、 E、 + E、−〇 となる。
したがって、イメージセンサ4. 、4.を第1図の如
く配置すると、コード板1の偏心による誤差成分や光学
系に起因する誤差成分(Eo、E、)は2つのイメージ
センサ4. 、4.の出力信号中にそれぞれ位相が反転
した状態で現われるようになり、これらの出力信号の和
からコード板1の回転角を検出するようにすれば、互い
の誤差成分を打ち消して、高精度の検出を行なうことが
できる。
なお、上記の説明においては、マーク手段として透光ス
リット2を設けるとともに、検出手段としてイメージセ
ンサ4. 、4.を使用した光学式のエンコーダを例示
したが、エンコーダの構成はこれに限られるものではな
く、例えば、静電式や磁気式のエンコーダにおいても同
様な動作を行なわせることができる。また、イメージセ
ンサ4. 、4.を1/2ピッチ分ずらす方向は、進み
、遅れどちらでも可能である。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明のエンコーダでは、円周方
向に透光スリットなどのマーク手段が設けられたコード
板の回転角を受光素子群などの検出手段により検出する
ようにしたエンコーダにおいて、2つの検出手段を前記
コード板に対して180°ずれた位置関係に配置すると
ともに、これらの検出手段間の位置関係をさらに前記マ
ーク手段の配列ピッチの172ピッチ分だけずらし、こ
れらの検出手段における出力信号の和から前記コード板
の回転角を検出するようにしているので、コード板の偏
心による誤差成分や光学系に起因する誤差成分を2つの
検出手段にそれぞれ位相が反転した状態で作用させるこ
とができ、コード板の偏心や光学系に起因する誤差を除
去し、高精度の検出を行なうことのできるエンコーダを
簡単な構成により実現することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のエンコーダの一実施例を示す構成図、
第2図〜第7図は従来のエンコーダの一例を示す構成図
および信号波形図である。 1・・・コード板、2・・・透光スリット(マーク手段
)、3・・・光源、30・・・レンズ、4.4..4゜
・・・イメージセンサ〔検出手段〕、41〜44・・・
受光素子、SWI〜SW4  ・・・スイッチ、5・・
・増幅器、6・・・バンドパスフィルタ。 第1図 第2図 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 円周方向に透光スリットなどのマーク手段が設けられた
    コード板の回転角を受光素子群などの検出手段により検
    出するようにしたエンコーダにおいて、2つの検出手段
    を前記コード板に対して180°ずれた位置関係に配置
    するとともに、これらの検出手段間の位置関係をさらに
    前記マーク手段の配列ピッチの1/2ピッチ分だけずら
    し、これらの検出手段における出力信号の和から前記コ
    ード板の回転角を検出するようにしてなるエンコーダ。
JP14977586A 1986-06-27 1986-06-27 エンコ−ダ Pending JPS636418A (ja)

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JP14977586A JPS636418A (ja) 1986-06-27 1986-06-27 エンコ−ダ

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