JP2002039797A - エンコーダ - Google Patents

エンコーダ

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JP2002039797A JP2000286433A JP2000286433A JP2002039797A JP 2002039797 A JP2002039797 A JP 2002039797A JP 2000286433 A JP2000286433 A JP 2000286433A JP 2000286433 A JP2000286433 A JP 2000286433A JP 2002039797 A JP2002039797 A JP 2002039797A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 １つのセンサユニットにより多数の光信号を
個別に同時検出できるようにし、システム構成に起因す
る故障源の数を低減することを可能とするエンコーダを
提供する。 【解決手段】 １つのコードマークのグループ（第１グ
ループ）からなる少なくとも１つのコードトラックと、
それと重なり合った少なくとも１つのコードマークを有
する支持部材からなり、これらのコードマークが信号を
発生するセンサユニットにより走査されるようになって
いる直線型エンコーダまたは回転型エンコーダであっ
て、前記少なくとも１つのコードマークは前記第１グル
ープとは異なる光学濃度を有し、前記コードマークはコ
ードトラック内で重なり合っていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも１つの
コードトラック内に配置された第１グループのコードマ
ークを有する支持部材からなり、コードマークのグルー
プがデジタル信号を発生する少なくとも１つのセンサユ
ニットにより走査されるようになっている回転型エンコ
ーダまたは直線型エンコーダのようなエンコーダに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】上述の種類の回転型エンコーダまたは直
線型エンコーダは、米国特許第５５０８０８８号（出願
人による基本特許）により知られている。この公知の装
置においては、回転型エンコーダは回転軸に固定されて
回転軸の周囲を回転し、回転型エンコーダの下端部に投
光部とよび受光部（光学センサー）を含むセンサユニッ
トを配置して、投光部から出た光線を回転している回転
型エンコーダのコード部（コードマーク）に入射させ、
透過光または反射光（反射式回転型エンコーダ）を受光
部に記録して、インパルスを出力するよう構成されてい
る。この公知のエンコーダの実施例の１つとして、回転
型エンコーダにおいて、異なるコードマークを有してい
る３つのコードトラックが互いに対して同心で配置され
たものが開示されているが、これらの３つのコードトラ
ックを走査するためには、３つのセンサユニットが必要
とされている。
【０００３】これは、１つの回転型エンコーダの複数の
コードトラックを走査するために、複数のセンサユニッ
トが半径方向に並べて配置されることを意味しており、
これにより走査装置全体の寸法諸元がかなり増大してし
まうことになる。センサユニットが複数ある場合は、回
路構成がより複雑なものとなり、振動時の故障発生頻度
も増大する。多数の構成部品点数と、複雑なソフトウェ
アは、故障源を増やす原因ともなる。
【０００４】このようなエンコーダにおける問題は、プ
リンタ、スキャナ、コピー機の改良発展に際し、かなり
の障害となっている。実際に、支持部材の劣化により、
支持部材を構成する材料に曇りを来したり、また特にイ
ンクジェット式プリンタなどの開放型システムでは汚れ
の問題も生じている。いずれの場合においても、センサ
がこれらの不具合地点を符号マーキングとして識別して
しまうと、エラー表示につながることとなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、回転型およ
び直線型エンコーダにおける上記従来の問題点を解消す
るためになされたものであり、その目的は、頑丈な構造
を有すると同時に、システム構成に起因する故障源の数
が低減され、さらに簡単な材料独自の対策ならびに回路
構成技術上の対策によって、１つのセンサユニットによ
り多数の光信号を個別に同時検出できるようにしたエン
コーダを提供することにある。
【０００６】本発明の他の目的は、ポテンショメータシ
ステムなどにおける連続的な信号増幅を実現すること、
また操舵角センサなどの形状をとっている各種位置測定
装置を、経済的な条件で技術的に簡単に製造することを
可能とするエンコーダを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明によるエンコーダは、１つのコードマークの
グループからなる少なくとも１つのコードトラックと、
それと重なり合った少なくとも１つのコードマークを有
する支持部材からなり、これらのコードマークが信号を
発生するセンサユニットにより走査されるようになって
いる直線型エンコーダまたは回転型エンコーダであっ
て、前記少なくとも１つのコードマークは前記第１グル
ープとは異なる光学濃度を有し、前記コードマークはコ
ードトラック内で重なり合っていることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】２つもしくはそれ以上のコードマ
ークのグループは、それぞれのグループのコードマーク
の光学濃度がグループ毎に異なっている場合には、１つ
のセンサユニットによって、互いに独立して検出できる
ことが見出された。ここで用いられる「光学濃度」と
は、グレースケール（グレーレベルまたは灰色度）のほ
ぼ１００％（濃い灰色）からほぼ０％（完全透明、完全
反射性）までの明暗段階を意味するものである。絶対位
置決めは、バーコードを介してではなく、好適にも灰色
度の変化を通じて行われるようになっており、また、そ
の際には、灰色度の変化によって、灰色が薄くなるにつ
れてより強い信号が、濃くなるにつれてより弱い信号
が、あるいは、灰色が薄くなるにつれてより強い信号
が、濃くなるにつれてより弱い信号が、センサにより発
生するようになっている。
【０００９】１つのコードトラック内の異なるコードマ
ークのグループの検出は、デュアルチャネル式またはマ
ルチチャネル式のセンサユニットを用いて同時に走査す
ることが可能である。各コードマークのグループはま
た、互いに重なり合っていてもよい。すなわち、センサ
ユニットにより光学濃度の明らかな変化が判別され、こ
れに対応して変化するセンサユニットの電圧が検出され
さえすれば十分である。電圧の変化としては、例えば１
００μＶで十分であることが実証された。計測装置の感
度に応じて、これ以外の値の電圧差を使用してもかまわ
ない。
【００１０】適切なセンサユニットは、ＬＥＤまたはそ
の他の光源と、フォトトランジスタ式またはその他の感
光性の走査機構から構成される。初期位置および／また
は終位置制御、または較正のためには、これらのセンサ
ユニットの信号が、回転型エンコーダまたは直線型エン
コーダの全てのセグメント領域にわたり、一定間隔また
は任意の間隔で検出されればよい。
【００１１】本発明によるエンコーダは、１つのコード
マークのグループ（第１グループ）からなる少なくとも
１つのコードトラックと、それと重なり合った少なくと
も１つのコードマークを有する支持部材からなり、これ
らのコードマークが信号を発生するセンサユニットによ
り走査されるようになっている直線型エンコーダまたは
回転型エンコーダであって、前記少なくとも１つのコー
ドマークは前記第１グループとは異なる光学濃度を有
し、前記コードマークはコードトラック内で重なり合っ
ていることを特徴とするものであり、コードマークが重
なり合う具体的態様は、例えば以下のとおりである。
【００１２】すでに第１のコードマークに対して使用さ
れているコードトラック内に、第２のコードマークを適
用することによりグレーレベルを変化させる態様で、第
１のコードマークと第２のコードマークとの重なり合い
部分が生じる。
【００１３】コードトラック内のフリースペース（図２
において、黒色または灰色のコードマーク（第１のコー
ドマーク）はあるピッチで間隔を置いて形成されている
が、この第１のコードマーク間の白く抜けた部分）（ま
たはウインドウ部）にコードマーク（第２のコードマー
ク）を適用することによりグレーレベルを変化させる態
様で、第２のコードマークは第１のコードマークと重な
り合う。
【００１４】２グループのコードマークが、それらが干
渉するよう配置された場合は、干渉している各コードマ
ークの境界で重なり合う個所が生じる。
【００１５】以下に、本発明によるエンコーダの好まし
い実施形態を列挙する。 （１）請求項１において、複数のコードマークからなる
前記第１グループおよび前記その他の各グループが、同
一のセンサ・エミッタユニットにより走査されることを
特徴とするエンコーダ。
【００１６】（２）請求項１または上記（１）におい
て、前記第１グループの各符号マーキングが、前記その
他の各グループの符号マーキングと、前記コードトラッ
ク内で重なり合っていることを特徴とするエンコーダ。
【００１７】（３）請求項１および上記（１）〜（２）
のいずれかにおいて、前記センサユニットが、ＬＥＤま
たはその他の光源と、少なくとも１つのフォトトランジ
スタまたはその他の１つの感光式走査機構とにより構成
されることを特徴とするエンコーダ。
【００１８】（４）請求項１および上記（１）〜（３）
のいずれかにおいて、前記センサユニットにおいて、光
信号のデュアルチャネル方式またはマルチチャネル方式
による評価が行われることを特徴とするエンコーダ。
【００１９】（５）請求項１および上記（１）〜（４）
のいずれかにおいて、複数のコードマークからなる前記
第１グループが、所定の光学濃度を有しており、複数の
コードマークからなる前記その他の各グループが、前記
第１グループの光学濃度とは異なった光学濃度を有し、
前記コードマークが、制御信号または位置信号を発生す
るための検出可能な濃淡段階を有していることを特徴と
するエンコーダ。
【００２０】（６）請求項１および上記（１）〜（５）
のいずれかにおいて、複数のコードマークからなる前記
各グループが、それ ぞれの光学濃度において、予め明
確に規定されていることを特徴とするエンコーダ。
【００２１】（７）請求項１および上記（１）〜（６）
のいずれかにおいて、前記光学濃度が、遮光性からほぼ
完全な透明性までが概ね網羅されている明暗段階の範囲
を走査し得る様々なグレーレベルに対応したものである
ことを特徴とするエンコーダ。
【００２２】（８）請求項１および上記（１）〜（７）
のいずれかにおいて、直線型エンコーダまたは回転型エ
ンコーダの前記支持部材が反射材料からなり、前記各コ
ードマークが反射率においてそれぞれ異なることを特徴
とするエンコーダ。
【００２３】（９）請求項１および上記（１）〜（８）
のいずれかにおいて、第１グループの前記各コードマー
クが、互いに対して等間隔を有しているとともに、第２
グループおよび後続の各グループの前記コードマーク
が、前記コードトラック上の全体にわたり任意の間隔で
配置され、各種機能の制御するための複数のセグメント
が、前記直線型エンコーダまたは回転型エンコーダ上に
形成されることを特徴とするエンコーダ。
【００２４】（１０）請求項１および上記（１）〜
（９）のいずれかにおいて、前記第２グループおよび後
続の各グループの前記コードマークが、初期位置および
／または終位置制御、較正、または絶対位置調整のため
に使用されることを特徴とするエンコーダ。
【００２５】また、本発明の回転型エンコーダまたは直
線型エンコーダを用いる位置決め機構は、少なくとも１
つのコードトラック内に第１グループのコードマークを
有する支持部材で構成され、該コードマークが少なくと
も１つの信号を発生するセンサユニットにより走査され
るようになっている位置決め機構であって、センサユニ
ットに、センサ信号を制御信号または調整信号に変換す
る信号演算処理部が接続されていることを特徴とする。
【００２６】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。こ
れらの実施例は本発明の一実施形態を示すものであり、
本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２７】図１には、濃い灰色と明るい灰色に着色さ
れた複数のコードマークをそなえた回転型エンコーダの
セグメントが示されている。これらの灰色は、回転型エ
ンコーダの劣化または汚れが走査信号に誤りを来すこと
がないように、濃淡がはっきり区別されるようになって
いる。図１の細部を示す図２の回転型エンコードのセグ
メントの、領域ａ−ｂ、領域ｂ−ｃから発生される走査
信号は、図３および図４の電圧−周波数グラフに記録さ
れる。
【００２８】図３〜４から明らかであるように、領域ａ
−ｂでは、コードマークが黒いため、より高い信号電圧
に対応して振幅が大きくなっており、一方、領域ｂ−ｃ
では、バーコードの色がそれほど濃くないため、低下し
た信号電圧に対応した振幅が検出されている。反射式回
転型エンコーダについても、これと同様である。
【００２９】つぎに、１つの例をとり、位置決め測定時
の原理を説明する。位置測定装置は、高精度が維持され
るよう、増分スケールの無接点方式による光電式走査が
可能なものでなければならない。各コードマークのピッ
チは、位相を多重化する回路またはポテンショメータ回
路を使用することにより、適切な回路設計で変えること
ができる。コードマークのピッチが、明暗が交替して連
続する同じ大きさのフィールドからなる場合は、各ピッ
チを横切って行われるフォトトランジスタによる走査
は、明るいフィールドと暗いフィールドの２つの長さの
合計に相当する波長を有する正弦波信号電圧を生じる。
例えば、図５は、図３〜４の振幅合成図である。さら
に、既存のピッチはさらに分割されることができ、それ
によりポテンショメータ回路を作り上げることも可能で
ある。
【００３０】標準回転型エンコーダでは、信号の強さが
一定の大きさにとどまっている。例えば、ヒューレット
・パッカード型アナログセンサ(Agilent技術)-Q9846+00
07においては、較正用のインパルスが、付加的なコード
トラックを必要とすることなしに発生するようになって
いる。これから得られるアナログ信号は、プリンタ、ス
キャナ、またはコピー機において、用紙の送り、行間接
続または絶対位置決めに使用することができる。
【００３１】また、本発明によれば、コードマークの第
１グループから送出される既存の信号に加えて、さらに
第２の変数、例えばコードマークの灰色度（グレーレベ
ル）の変化が導入されるようになっている。灰色度は透
光性または光学濃度を決定し、これにより信号振幅が決
定される。絶対位置決め用として、各回転角度を識別す
ることができ、ポテンショメータのように、中間段階を
識別することもできる。
【００３２】灰色度を適切に区別することによって、任
意の中間ステップを符号化することができる。これによ
り、回転型エンコーダまたは直線型エンコーダの各セグ
メントを、その他の諸機能と結び付けることが可能にな
る。第１グループのコードマークの各信号が、灰色度か
ら独立したある一定の周期を有していれば有利ではある
が、これは必ずしも必要ではない。透光性の差異に基づ
いたこの種の制御方式は、また、フォトインタラプタま
たはその他のアナログ信号発生用の装置のためのスリッ
トマーク（マークコード）が備えられた回転型エンコー
ダまたは直線型エンコーダに適用することも可能であ
る。
【００３３】
【発明の効果】本発明によれば、簡単な構成により、１
つのセンサユニットにより多数の光信号を個別に同時検
出できるようにし、システム構成に起因する故障源の数
を低減することを可能とするエンコーダが提供される。
【００３４】当該エンコーダにより、ポテンショメータ
システムなどにおける連続的な信号増幅を実現すること
ができ、また操舵角センサなどの形状をとっている各種
位置測定装置を、経済的な条件で技術的に簡単に製造す
ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】異なるグループのコードマーク（１８０°の領
域（領域ａ−ｂ）に配置された黒色のコードマークのグ
ループおよび１８０°の領域（領域ｂ−ｃ）に配置され
た灰色のコードマークのグループ）をそなえた回転型エ
ンコーダのセグメントを示す図である。
【図２】図１の細部を示す図である。
【図３】第１グループ（黒色のコードマークの領域ａ−
ｂ）のコードマークの走査時において、センサユニット
から送出される走査信号を示す図である。
【図４】第２グループ（灰色のコードマークの領域ｂ−
ｃ）のコードマークの走査時において、センサユニット
から送出される走査信号を示す図である。
【図５】図３および図４の走査信号を合成した図であ
る。
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA02 AA39 DD02 FF16 FF17 FF18 GG07 JJ18 2F103 BA44 CA01 CA02 CA03 CA06 DA01 DA12 DA13 EA02 EA12 EA15 EB06 EB12

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 １つのコードマークのグループからなる
    少なくとも１つのコードトラックと、それと重なり合っ
    た少なくとも１つのコードマークを有する支持部材から
    なり、これらのコードマークが信号を発生するセンサユ
    ニットにより走査されるようになっている直線型エンコ
    ーダまたは回転型エンコーダであって、前記少なくとも
    １つのコードマークは前記第１グループとは異なる光学
    濃度を有し、前記コードマークはコードトラック内で重
    なり合っていることを特徴とするエンコーダ。
JP2000286433A 2000-06-20 2000-09-21 エンコーダ Pending JP2002039797A (ja)

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DE10029380A DE10029380A1 (de) 2000-06-20 2000-06-20 Taktlineal oder Taktscheibe
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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000286433A Pending JP2002039797A (ja) 2000-06-20 2000-09-21 エンコーダ

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US (1) US6822219B1 (ja)
EP (1) EP1167928A3 (ja)
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CA (1) CA2350877C (ja)
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