JP2671563B2 - Optical absolute encoder - Google Patents
Optical absolute encoderInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光学式アブソリュートエンコーダに関する
ものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an optical absolute encoder.
従来のこの種の光学式アブソリュートエンコーダは、
多数の遮光部および透過部をトラックの長手方向に交互
に連設した符号板をその長手方向に移動させて、前記多
数の透過部を透過した夫々の透過光を受光する検出器の
検出信号により絶対値を検出するものであり、同エンコ
ーダの一種を第４図に示す。This type of conventional optical absolute encoder
A code plate in which a large number of light-shielding parts and transmission parts are alternately arranged in the longitudinal direction of the track is moved in the longitudinal direction, and a detection signal of a detector that receives each transmitted light transmitted through the plurality of transmission parts is detected. An absolute value is detected, and one type of the encoder is shown in FIG.
第４図に於いて、符号板51には、略平行に位置する夫
々のトラックの長手方向に沿って、ピッチが異なる遮光
部（斜面部）と透過部（白抜部）とを交互に連設したア
ブソリュートパターン51aと、ピッチが等しい遮光部お
よび透過部を交互に連設したインクリメンタルパターン
51bとが形成されており、同符号板51は前記トラックの
長手方向に沿って移動自在に配設されている。検出器53
には、アブソリュートパターン51aの各透過部を通った
夫々の平行光を受光するための８個の受光素子52a〜52h
と、インクリメンタルパターン51bの各透過部を通った
夫々の平行光を受光するための単一の受光素子52iが備
えられている。図中右端の受光素子52aから左端の受光
素子52hの方に向けて、２個毎に各組（52aと52b、52cと
52d、52eと52f、52gと52h）を構成し、符号板51に光を
照射して同符号板51を図中の左方に移動させると、前記
８個の受光素子52a〜52hが下記の通りに夫々の信号を出
力する。In FIG. 4, the code plate 51 has light-shielding portions (slopes) and transmissive portions (white portions), which have different pitches, alternately connected to each other along the longitudinal direction of the tracks located substantially parallel to each other. Incremental pattern in which the absolute pattern 51a provided and light-shielding parts and transmissive parts with the same pitch are alternately arranged.
51b are formed, and the same reference sign plate 51 is movably arranged along the longitudinal direction of the track. Detector 53
Includes eight light receiving elements 52a to 52h for receiving the respective parallel lights that have passed through the respective transmission parts of the absolute pattern 51a.
And a single light receiving element 52i for receiving the respective parallel lights that have passed through the respective transmission parts of the incremental pattern 51b. In the figure, from the light receiving element 52a at the right end to the light receiving element 52h at the left end, each pair (52a, 52b, and 52c) is set every two.
52d, 52e and 52f, 52g and 52h), and the code plate 51 is irradiated with light to move the code plate 51 to the left in the figure, the eight light receiving elements 52a to 52h are Output each signal on the street.
各組の一方の受光素子52a、52c、52e、52gが第１の検
出信号を各組毎に出力し、８個の受光素子52a〜52hに位
置されている夫々の受光面は、同図の如くアブソリュー
トパターン51aに位置する透過部の最小ピッチＡの1/2に
相当するピッチで形成されているために、前記第１の検
出信号に対して前記ピッチＡの1/2に相当する位相差を
もって各組の他方の受光素子52b、52d、52f、52hが第２
の検出信号を各組毎に出力する。すなわち、図中右側に
位置する一組の受光素子52aと52bは、一方の受光素子52
aが第１の検出信号を出力すると共に、その信号に対し
て前記ピッチＡの1/2に相当する位相差をもって他方の
受光素子52bが第２の検出信号を出力し、別の一組の受
光面52c、52dにも、一方の受光素子52cが第１の検出信
号を出力すると共に、その信号に対して前記ピッチＡの
1/2に相当する位相差をもって他方の受光面52dが第２の
検出信号を出力する。また各組の受光面52eと52f、52g
と52hにも、それぞれ上述と同様に第１の検出信号と、
同信号に対して前記ピッチＡの1/2に相当する位相差を
もった第２の検出信号を出力する。One of the light receiving elements 52a, 52c, 52e, 52g of each group outputs the first detection signal for each group, and the respective light receiving surfaces of the eight light receiving elements 52a to 52h are shown in FIG. As described above, since the transmissive portions located in the absolute pattern 51a are formed at the pitch corresponding to 1/2 of the minimum pitch A, the phase difference corresponding to 1/2 of the pitch A with respect to the first detection signal. And the other light receiving element 52b, 52d, 52f, 52h of each set has a second
The detection signal of is output for each set. That is, the pair of light receiving elements 52a and 52b located on the right side of the drawing is
a outputs the first detection signal, and the other light receiving element 52b outputs the second detection signal with a phase difference corresponding to 1/2 of the pitch A with respect to the signal, and another set of One of the light receiving elements 52c outputs the first detection signal to the light receiving surfaces 52c and 52d, and the pitch A of the first detection signal is output with respect to the signal.
The other light receiving surface 52d outputs a second detection signal with a phase difference corresponding to 1/2. In addition, the light receiving surfaces 52e, 52f and 52g of each group
And 52h also have the first detection signal as described above,
A second detection signal having a phase difference corresponding to 1/2 of the pitch A is output with respect to the same signal.
前記符号板51上のインクリメンタルパターン51bの各
透過部および遮光部とは、図示の如く単一の受光素子52
iの受光面のピッチと等しく、最小読取り単位ピッチＡ
の1/2に等しいピッチで形成されているために、単一の
受光素子52iが、同パターン51bの一つの透過部に対応す
る受光信号と一つの遮光部に対応する非受光信号とから
成る二値信号を単位ピッチＡ毎に生じる。As shown in the drawing, each light transmitting portion and light shielding portion of the incremental pattern 51b on the code plate 51 is a single light receiving element 52.
It is equal to the pitch of the light receiving surface of i, and the minimum reading unit pitch A
Since a single light receiving element 52i is formed with a pitch equal to ½ of the above, a single light receiving element 52i is composed of a light receiving signal corresponding to one transmitting portion of the pattern 51b and a non-light receiving signal corresponding to one light shielding portion. A binary signal is generated for each unit pitch A.
信号処理回路54は、第１および第２の増幅整形回路54
a、54bと信号選択回路54cとを備えており、第１の増幅
整形回路54aは、前記各組の受光素子より出力される第
１および第２の検出信号をそれぞれ増幅して、これらの
信号を矩形波のパルス列より成る第１信号と同パルス列
中の最小単位パルスのパルス幅の1/2に相当する位相差
をもつ同パルス列の第２信号とに各組毎に整形する。第
２の増幅整形回路54bは、前記単一の受光素子52iより出
力される前記二値信号を増幅して、この信号を前記パル
ス幅に等しい繰返し周期の二値信号に整形する。信号選
択回路54cは、第２の増幅整形回路54bによる前記繰返し
周期の二値信号に応答して、その二値信号が一方の値を
とっているときは、第１の増幅整形回路54aによる前記
各組の第１信号を信号処理回路54cの各出力端子55a〜55
dに出力し、また前記二値信号が他方の値をとってると
きは、第１の増幅整形回路54aによる前記各組の第２信
号を出力端子55a〜55dに出力する。以上の構成であるか
ら、出力端子55a〜55dの夫々の前記第１信号または第２
信号により絶対値を検出することができる。The signal processing circuit 54 includes a first and second amplification and shaping circuit 54.
The first amplification and shaping circuit 54a includes a and 54b and a signal selection circuit 54c. The first amplification and shaping circuit 54a amplifies the first and second detection signals output from the light receiving elements of each set, respectively, and outputs these signals. Is shaped for each set into a first signal composed of a pulse train of a rectangular wave and a second signal of the same pulse train having a phase difference corresponding to 1/2 of the pulse width of the minimum unit pulse in the same pulse train. The second amplification and shaping circuit 54b amplifies the binary signal output from the single light receiving element 52i, and shapes this signal into a binary signal having a repetition period equal to the pulse width. The signal selection circuit 54c responds to the binary signal of the repeating period by the second amplification and shaping circuit 54b, and when the binary signal has one value, the first amplification and shaping circuit 54a outputs the signal. Output signals 55a to 55 of the signal processing circuit 54c from the first signal of each set.
When the binary signal has the other value, the second signal of each set by the first amplification and shaping circuit 54a is output to the output terminals 55a to 55d. With the above configuration, the first signal or the second signal of each of the output terminals 55a to 55d
The absolute value can be detected by the signal.
第４図に示す従来の光学式アブソリュートエンコーダ
に於いて、前記８個の受光素子52a〜52hに位置されてい
る夫々の受光面のピッチは、同図中のアブソリュートパ
ターン51aに位置する透過部の単位ピッチＡの1/2に形成
されているが、そのために次の通りの問題点が出てしま
う。In the conventional optical absolute encoder shown in FIG. 4, the pitches of the respective light receiving surfaces located in the eight light receiving elements 52a to 52h are the same as those of the transmissive portion located in the absolute pattern 51a in FIG. Although it is formed at 1/2 of the unit pitch A, this causes the following problems.
すなわち、単位ピッチＡで形成された透過部を通った
平行光の、前記夫々の受光面の位置を含む一面に位置さ
れる光領域が、前記受光面の夫々に完全に一致すること
ができず、夫々の受光面は前述の光領域の半分しか受光
することができないために、前記８個の受光素子より出
力される各信号のS/N比が向上できないという問題点が
出てしまう。That is, the light regions of the parallel light passing through the transmissive portions formed at the unit pitch A and located on one surface including the positions of the respective light receiving surfaces cannot completely match the respective light receiving surfaces. Since each light receiving surface can receive only half of the above-mentioned light area, there is a problem that the S / N ratio of each signal output from the eight light receiving elements cannot be improved.
また、受光素子の本体と共に、前記各組の一方および
他方の受光面は第４図の如く連設されているが、エンコ
ーダの分解能を上げるために、前記一方および他方の受
光面のピッチをさらに小さく形成しようとしても、製作
上むずかしく、そのために分解能を上げることができな
いという問題点が生じる。Further, together with the main body of the light-receiving element, one and the other light-receiving surfaces of each set are continuously provided as shown in FIG. 4. However, in order to improve the resolution of the encoder, the pitch of the one and the other light-receiving surfaces is further increased. Even if it is attempted to make it small, it is difficult to manufacture, and there arises a problem that the resolution cannot be increased.
従って、本発明はこれらの問題点を解決し、検出信号
のS/Nを向上させるようにした高分解能の光学式アブソ
リュートエンコーダを得ることを目的とする。Therefore, an object of the present invention is to solve these problems and to obtain a high resolution optical absolute encoder which improves the S / N of the detection signal.
前記問題点を解決するために、本発明は、 前記複数組の受光素子の各受光面を、前記アブソリュ
ートパターンに位置する前記単位ピッチの透過部の領域
とほぼ等しい領域に形成し、同パターンのトラックの長
手方向に沿って受光素子の本体と共に各組の一方および
他方の前記受光面を分離し、所定の間隔距離をもって離
間配置したことを技術的要点としている。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention forms each light-receiving surface of the plurality of sets of light-receiving elements in a region substantially equal to a region of the transmissive portion of the unit pitch located in the absolute pattern, and The technical point is that the one and the other light receiving surfaces of each set are separated along with the main body of the light receiving element along the longitudinal direction of the track, and are separated by a predetermined distance.
前記アブソリュートパターンに位置する前記最小読取
り単位ピッチの透過部を通った平行光の、前記受光面の
位置を含む一面に位置される光領域が、上述の形状で形
成された受光素子の受光面に完全に一致することがで
き、受光素子より出力された検出信号のS/N比を向上さ
せることができる。また、前記受光面の形成に伴って、
受光素子の本体と共に各組の一方および他方の受光面
を、アブソリュートパターンのトラックの長手方向に沿
って分離し、所定の間隔距離をもって離間配置したため
に、エンコーダの分解能を高めることができる。従っ
て、出力信号のS/N比を向上させた高分解能の光学式ア
ブソリュートエンコーダを得ることができる。The light region of the parallel light passing through the transmission part of the minimum reading unit pitch located in the absolute pattern, which is located on one surface including the position of the light receiving surface, is formed on the light receiving surface of the light receiving element formed in the above-described shape. They can be perfectly matched, and the S / N ratio of the detection signal output from the light receiving element can be improved. Further, with the formation of the light receiving surface,
Since the one and the other light receiving surfaces of each set are separated along the longitudinal direction of the tracks of the absolute pattern and are arranged with a predetermined distance, the resolution of the encoder can be increased. Therefore, it is possible to obtain a high resolution optical absolute encoder with an improved S / N ratio of the output signal.
本発明の実施例を、第１図ないし第３図に基づいて説
明する。An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
第１図は、本発明の実施例に係る光学式アブソリュー
トエンコーダの概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an optical absolute encoder according to an embodiment of the present invention.
同図に於いて、このアブソリュートエンコーダは、符
号板（スケール）１と検出部２と信号処理回路３とによ
り構成されている。In the figure, this absolute encoder is composed of a code plate (scale) 1, a detection unit 2, and a signal processing circuit 3.
符号板（スケール）１は透明基板からなり、その表面
には、金属の蒸着などによる遮光部（斜線部）と透明部
（白抜部）とで、「０、１」のビットを形成したアブソ
リュートパターン４と、スケール全長分を32等分して各
分割領域を遮光部と透明部とに交互に繰り返して形成し
たインクリメンタルパターン５が並行に併設されてい
る。The code plate (scale) 1 is made of a transparent substrate, and on the surface thereof, a light-shielding portion (shaded portion) and a transparent portion (white portion) formed by vapor deposition of metal, etc., an absolute bit formed with "0, 1" bits. A pattern 4 and an incremental pattern 5 in which the total length of the scale is equally divided into 32 and each divided area is alternately repeated in a light-shielding portion and a transparent portion are provided in parallel.
前記アブソリュートパターン４は、スケール全長分を
16の最小読取り単位ピッチＡで分割して、目盛数を16と
した４ビット（ｎ＝４）のアブソリュートコードであ
り、図中の左方から右方へ順に、連続した４つの「０」
ビットからなる透過部と、単一の「１」ビットからなる
遮光部と、単一の「０」ビットからなる透過部と、連続
した２つの「１」ビットからなる遮光部と、連続した２
つの「０」ビットからなる透過部と、連続した４つの
「１」ビットからなる遮光部と、単一の「０」ビットか
らなる透過部と、単一の「１」ビットからなる遮光部と
を配列した全周期配列のアブソリュートコードは、 「0000101100111101」となる。The absolute pattern 4 covers the entire length of the scale.
It is a 4-bit (n = 4) absolute code that is divided by 16 minimum reading unit pitches A and has 16 graduations. It has four consecutive "0" s from left to right in the figure.
A transparent part consisting of bits, a light-shielding part consisting of a single "1" bit, a transparent part consisting of a single "0" bit, a light-shielding part consisting of two consecutive "1" bits, and two continuous parts.
A transparent part consisting of four "0" bits, a light-blocking part consisting of four consecutive "1" bits, a transparent part consisting of a single "0" bit, and a light-blocking part consisting of a single "1" bit. The absolute code of the full-cycle array in which is arranged is "0000101100111101".
インクリメンタルパターン５は、信号選択用の二値信
号を得るためのパターンであり、このパターン５上に
は、全長に互って丁度アブソリュートパターンの最小読
取り単位ピッチＡの1/2に相当する長さ寸法の32個の区
画が交互に透明・遮光を変えて配列されており、全長を
32分割したインクリメンタルパターンとなっている。ま
た同パターン５の各透過部および遮光部は、アブソリュ
ートパターン４の透過部および遮光部に対して前記ピッ
チＡの1/4に相当する位相差を付けて配列されている。The incremental pattern 5 is a pattern for obtaining a binary signal for signal selection, and on this pattern 5, a length corresponding to 1/2 of the minimum reading unit pitch A of the absolute pattern along the entire length is obtained. The 32 sections of the size are arranged alternately with transparent and light-shielding, and the total length is
It is an incremental pattern divided into 32 parts. The transmissive portions and the light shielding portions of the pattern 5 are arranged with a phase difference corresponding to 1/4 of the pitch A with respect to the transmissive portions and the light shielding portions of the absolute pattern 4.
検出部２は、左右４個ずつの受光素子6a〜9a、6b〜9b
と、単一の受光素子10とを備え、左右４個ずつの受光素
子には、同素子の本体と共に夫々の受光面6a1〜9a1、6b
1〜9b1が、前記パターン４のトラックの長手方向に沿っ
て並設されている。これらの受光面6a1〜9a1、6b1〜9b1
は前記パターン４に位置する最小読取り単位ピッチＡの
透過部の領域とほぼ等しい領域で形成されており、その
ために前記パターン４上の単位ピッチＡの透過部を通っ
た平行光の、前記受光面の位置を含む一面に位置される
光領域を、前記受光面6a1〜9a1、6b1〜9b1の夫々に一致
させることができ、それによって各受光素子の出力信号
のS/N比が２倍に向上することができる。The detection unit 2 includes four light receiving elements 6a to 9a, 6b to 9b on the left and right.
And a single light-receiving element 10, and four light-receiving elements on each of the left and right sides, together with the body of the element, each light-receiving surface 6a 1 to 9a 1 , 6b.
1 to 9b 1 are juxtaposed along the longitudinal direction of the track of the pattern 4. These light-receiving surfaces 6a 1 to 9a 1 and 6b 1 to 9b 1
Is formed in a region substantially equal to the region of the transmissive portion of the minimum read unit pitch A located in the pattern 4, and therefore the light receiving surface of the parallel light passing through the transmissive portion of the unit pitch A on the pattern 4 is formed. The light area located on one surface including the position can be made to coincide with each of the light receiving surfaces 6a 1 to 9a 1 and 6b 1 to 9b 1 , whereby the S / N ratio of the output signal of each light receiving element can be increased. It can be doubled.
また、左右４個ずつの受光素子6a〜9a、6b〜9bに位置
されている夫々の受光面6a1〜9a1、9b1〜9b1は、同素子
の本体と共に二個一組として、図中右端の受光面6a1を
左端から４番目の受光面6b1と一組に、右端から２番目
の受光素子7a1を左端から３番目の受光面7b1と一組に、
また右端から３番目の受光面8a1を左端から２番目の受
光面8b1と一組に、さらに右端から４番目の受光面9a1を
左端の受光面9b1と一組に、夫々構成し、また各組の一
方および他方の受光面は、分離されて図示の如く単位ピ
ッチＡ以上の間隔距離Ｂをもって離間配置されているた
めに、分解能を高めることができる。尚、上述の間隔距
離Ｂは、単位ピッチＡに（４＋1/2）を乗算した値に等
しく設定されている。Further, left and right four portions of the light receiving element 6A～9a, each of the light receiving surface 6a 1 ~9a 1 which is located in 6b~9b, 9b 1 ~9b 1 as two pair with the body of the device, FIG. The light receiving surface 6a 1 at the right end of the middle is combined with the fourth light receiving surface 6b 1 from the left end, and the second light receiving element 7a 1 from the right end is combined with the third light receiving surface 7b 1 from the left end.
In addition, the third light receiving surface 8a 1 from the right end is combined with the second light receiving surface 8b 1 from the left end, and the fourth light receiving surface 9a 1 from the right end is combined with the light receiving surface 9b 1 at the left end. Further, since the one and the other light receiving surfaces of each set are separated and are spaced apart from each other with a distance B equal to or greater than the unit pitch A as shown in the drawing, the resolution can be improved. The above-mentioned distance B is set equal to the value obtained by multiplying the unit pitch A by (4 + 1/2).
前記単一の受光素子10に位置する受光面10aとインク
リメンタルパターン５の各透過部および遮光部とは、前
記ピッチＡの1/2に等しいピッチで形成されているため
に、受光素子10が、同パターン５の一つの透過部および
遮光部にそれぞれ対応する受光・非受光信号からなる二
値信号を、前記ピッチＡ毎に生じる。Since the light-receiving surface 10a located on the single light-receiving element 10 and the transmissive portions and light-shielding portions of the incremental pattern 5 are formed at a pitch equal to 1/2 of the pitch A, the light-receiving element 10 is A binary signal composed of a light-receiving signal and a non-light-receiving signal respectively corresponding to one transmitting portion and one light-shielding portion of the pattern 5 is generated for each pitch A.
第２図は、第１図中の信号処理回路３の内部構成を示
す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing the internal configuration of the signal processing circuit 3 in FIG.
同図に於いて、受光素子6a〜9a、6b〜9bの各検出出力
は、夫々の増幅器11a〜14a、11b〜14bで増幅されたのち
コンパレータ15a〜18a、15b〜18bによって波形整形され
て矩形波からなるパルス列19a〜22a、19b〜22bとなり、
これらのパルス列は、信号選択手段を構成する夫々のト
ライステートバッファ回路23a〜26a、23b〜26bに入力さ
れる。In the figure, the respective detection outputs of the light receiving elements 6a to 9a and 6b to 9b are amplified by the respective amplifiers 11a to 14a and 11b to 14b, and then waveform-shaped by the comparators 15a to 18a and 15b to 18b to be rectangular. Pulse trains 19a-22a, 19b-22b composed of waves,
These pulse trains are input to the respective tri-state buffer circuits 23a to 26a and 23b to 26b which constitute the signal selecting means.
前記単一の受光素子10からの検出出力は、増幅器27と
コンパレータ28を介して方形波に整形されて方形波の二
値信号29とし、この信号29は夫々のトライステートバッ
ファ回路23a〜26a、23b〜26bの制御入力端子に入力され
る。コンパレータ28からの二値信号29が低レベルのとき
は、夫々のトライステートバックァ回路23a、24a、25
a、26aが前記各組の一方の受光素子6a、7a、8a、9aによ
る検出信号に基づいてパルス列19a、20a、21a、22aを夫
々の出力端子31、32、33、34に出力し、またコンパレー
タ28からの二値信号29が高レベルのときは、夫々のトラ
イステートバッファ回路23b、24b、25b、26bが前記各組
の他方の受光素子6b、7b、8b、9bによる検出信号に基づ
いてパルス列19b、20b、21b、22bを夫々の出力端子31、
32、33、34に出力する。The detection output from the single light receiving element 10 is a square wave binary signal 29 which is shaped into a square wave through an amplifier 27 and a comparator 28, and this signal 29 is a tri-state buffer circuit 23a to 26a, respectively. It is input to the control input terminals of 23b to 26b. When the binary signal 29 from the comparator 28 is at low level, the respective tri-state bucker circuits 23a, 24a, 25
a, 26a outputs the pulse train 19a, 20a, 21a, 22a to the respective output terminals 31, 32, 33, 34 based on the detection signal by the one light receiving element 6a, 7a, 8a, 9a of each set, When the binary signal 29 from the comparator 28 is at a high level, each tri-state buffer circuit 23b, 24b, 25b, 26b is based on the detection signal by the other light receiving element 6b, 7b, 8b, 9b of each set. The pulse trains 19b, 20b, 21b, 22b are connected to respective output terminals 31,
Output to 32, 33, 34.
第３図は、第１図中の符号板を左方に移動させたとき
に、前記各コンパレータの出力波形と最終出力信号との
関係を示す波形図であり、第１図中のアブソリュートパ
ターン４およびインクリメンタルパターン５の透過部に
対して「Ｌ」とし、遮光部に対して「Ｈ」としている。FIG. 3 is a waveform diagram showing the relationship between the output waveforms of the respective comparators and the final output signal when the code plate in FIG. 1 is moved to the left. Absolute pattern 4 in FIG. Also, “L” is set for the transmissive portion of the incremental pattern 5, and “H” is set for the light shielding portion.
第１図に示す一組の受光素子6a、6bの夫々の出力信号
に応じて、前述の増幅整形された第３図中の一方のパル
ス列19aと、他方のパルス列19bとの間には、位相差ψを
有しており、この位相差ψは、パルス列中の最小読取り
単位パルスのパルス幅λに（４＋1/2）を乗算した値に
等しく、また第１図中の別の一組の受光素子7aと7bの方
にも夫々の出力信号に応じて、前述の増幅整形されたパ
ルス列20aと20bとの間に、前記乗算値に等しい位相差ψ
を有している。更に、前記各組の受光素子8aと8bおよび
9aと9bにも夫々の出力信号に応じて、増幅整形されたパ
ルス列21aと21bおよび22aと22bの間に、前述と同様の位
相差ψを有している。Depending on the output signal of each of the pair of light receiving elements 6a and 6b shown in FIG. 1, the position between one pulse train 19a and the other pulse train 19b in FIG. The phase difference ψ is equal to the value obtained by multiplying the pulse width λ of the minimum reading unit pulse in the pulse train by (4 + 1/2), and the phase difference ψ is different from that of another set of received light in FIG. According to the respective output signals of the elements 7a and 7b, between the above-mentioned amplified and shaped pulse trains 20a and 20b, a phase difference ψ equal to the multiplication value is obtained.
have. Further, the light receiving elements 8a and 8b of each set and
9a and 9b also have the same phase difference ψ as described above between the pulse trains 21a and 21b and 22a and 22b that have been amplified and shaped according to the respective output signals.
従って、前記各組の受光素子6a〜9a、6b〜9b、第２図
中の増幅器11a〜14a、11b〜14bおよびコンパレータ15a
〜18a、15b〜18bはアブソリュート信号用の検出手段を
構成し、この検出手段は、各組の一方の受光素子の出力
信号に応じて矩形波からなるパルス列の第１信号を各組
毎に生じ、また各組の他方の受光素子の出力信号に応じ
て前記第１信号に対して位相差をもつ同パルス列の第２
信号を各組毎に生じる。Therefore, the light receiving elements 6a to 9a and 6b to 9b of each set, the amplifiers 11a to 14a and 11b to 14b and the comparator 15a in FIG.
.About.18a, 15b to 18b constitute a detecting means for the absolute signal, and this detecting means generates a first signal of a pulse train consisting of a rectangular wave for each group according to an output signal of one light receiving element of each group. A second pulse of the same pulse train having a phase difference with respect to the first signal according to the output signal of the other light receiving element of each set.
A signal is generated for each set.
また第２図中に示す単一の受光素子10は、増幅器27と
コンパレータ28と共にインクリメンタル信号の検出手段
を構成し、この検出手段は、受光素子10の出力信号に応
じて第３図中のパルス幅λにほぼ等しい繰返し周期の二
値信号を、前記単位パルスに対して同パルス幅λの1/4
に相当する位相差をもって出力する。The single light receiving element 10 shown in FIG. 2 constitutes an incremental signal detecting means together with the amplifier 27 and the comparator 28, and this detecting means responds to the output signal of the light receiving element 10 to generate the pulse shown in FIG. A binary signal with a repetition period almost equal to the width λ is supplied to the unit pulse by 1/4 of the same pulse width λ.
Output with a phase difference corresponding to.
第３図中の下方に示す選択記号ａ、ｂの一方ａは、前
述の二値信号29が低レベルのときに第２図中の各コンパ
レータ15a、16a、17a、18aから出力される夫々のパルス
列19a、20a、21a、22aが最終出力として選択され、逆に
前記選択記号の他方ｂは、二値信号30が高レベルのとき
に各コンパレータ15b、16b、17b、18bから出力される夫
々のパルス列19b、20b、21b、22bが最終出力として選択
されることを意味し、また最終出力については、選択さ
れたパルス列の並列コードを16進数で表わしている。One of the selection symbols a and b shown in the lower part of FIG. 3 indicates one of the comparators 15a, 16a, 17a and 18a shown in FIG. 2 when the above-mentioned binary signal 29 is at a low level. The pulse train 19a, 20a, 21a, 22a is selected as the final output, and conversely the other b of the selection symbols is the respective output from each comparator 15b, 16b, 17b, 18b when the binary signal 30 is at a high level. This means that the pulse train 19b, 20b, 21b, 22b is selected as the final output, and for the final output, the parallel code of the selected pulse train is represented in hexadecimal.
前記アブソリュート信号とインクリメンタル信号との
位相関係は、受光素子6a、7a、8a、9aの検出出力による
夫々のパルス列19a、20a、21a、22aの立ち上がりと立ち
下がりのタイミングが、前記二値信号30の高レベル時の
パルス幅の略中央の時点になるように、また受光素子6
b、7b、8b、9bの検出出力による夫々のパルス列19b、20
b、21b、22bの立ち上がりと立ち下がりのタイミング
が、前記二値信号30の低レベルのパルス幅の略中央の時
点になるようにしており、それによって選択された方の
出力信号には、前記パルス列の矩形波の立上がり・立下
がり付近の不確定部分が含まれないようになり、誤った
内容での読取りを防ぐことができる。The phase relationship between the absolute signal and the incremental signal is that the rising and falling timing of each pulse train 19a, 20a, 21a, 22a by the detection output of the light receiving elements 6a, 7a, 8a, 9a, the binary signal 30. At the time of approximately the center of the pulse width at high level,
The respective pulse trains 19b, 20 from the detection outputs of b, 7b, 8b, 9b
The rising and falling timings of b, 21b, and 22b are set to be substantially at the center of the low-level pulse width of the binary signal 30, and the output signal selected by the The uncertain portion near the rising and falling edges of the rectangular wave of the pulse train is not included, and reading with incorrect contents can be prevented.
本実施例のアブソリュートパターンは、前述したよう
にＮ＝４ビットの全周期配列と呼ばれる16分割のもので
あり、第１図中の符号板１をその長手方向に移動させた
ときに、各組の一方の受光素子6a〜9aによる検出信号に
よって第２図中の各出力端子31、32、33、34から同じ
「０、１」の組合せのコード信号が前述の全周期以内に
生じないように、また各組の他方の受光素子6b〜9bによ
る検出信号によって各出力端子31〜34から同じ「０、
１」の組合せのコード信号が全周期以内に生じないよう
にしており、従って、出力端子31を「20」、32を
「21」、33を「22」、34を「23」に割り当てると、前記
符号板１をインクリメンタルパターン５の一つの透過部
または遮光部のピッチ毎に移動させたときに、選択され
た二値信号の一方および他方に、異なる４ビットのアブ
ソリュート信号が得られ、第３図中の下方には夫々のア
ブソリュート信号に対応して数値化された16進数が添え
書きされている。The absolute pattern of this embodiment is a 16-division array called an N = 4 bit full-cycle array as described above, and when the code plate 1 in FIG. The detection signal from one of the light receiving elements 6a to 9a prevents the code signals of the same "0, 1" combination from the output terminals 31, 32, 33 and 34 in FIG. 2 within the entire period described above. , The same "0," from each output terminal 31-34 by the detection signal from the other light receiving element 6b-9b of each set.
The code signal of the combination of "1" does not occur within the entire cycle. Therefore, output terminal 31 is "2 0 ", 32 is "2 1 ", 33 is "2 2 ", 34 is "2 3 ". When the code plate 1 is moved for each pitch of one transmission part or light shielding part of the incremental pattern 5, different 4-bit absolute signals are obtained for one and the other of the selected binary signals. In the lower part of FIG. 3, a hexadecimal number digitized corresponding to each absolute signal is added.
以上の実施例によれば、第１図中の右側に、各組の一
方の受光素子がその受光面と共に連設されており、また
同図中の左側に各組の他方の受光素子がその受光面と共
に連設されているが、これは、前記二値信号の何れによ
り各組の選択された信号パルスに立上がり・立下がりを
生じないようにし、且つ二値信号の選択された一方の記
号と数値とからなる最終信号が前述の全周期以内に記号
および数値の同じ信号で二度も出ないようにするためで
ある。すなわち、本実施例では、前記各組の受光素子の
受光面を夫々、アブソリュートパターン４に位置する前
記単位ピッチＡの透過部の領域とほぼ等しい領域で形成
し、これらの受光面と共に前記各組の一方および他方の
受光素子を分離して、前述の立上がり・立下がりの発生
や同じ最終信号の再度発生を防止させるべく、インクリ
メンタルパターン４とその検出用の受光素子10との組合
せに対して、アブソリュートパターン５と前記各組の受
光素子との組合わせの配置を設定し、その結果、第１図
中の配置にすることにより、第３図の波形図を見れば分
かる通り、前述の発生防止が実現可能である。According to the above-described embodiment, one light receiving element of each set is connected to the right side in FIG. 1 together with its light receiving surface, and the other light receiving element of each set is connected to the left side in FIG. It is connected together with the light-receiving surface so that it does not cause rising or falling of the selected signal pulse of each set by any of the binary signals, and one of the selected symbols of the binary signal. This is to prevent the final signal composed of the numerical value and the numerical value from appearing twice with the same symbol and numerical value within the entire period described above. That is, in the present embodiment, the light-receiving surfaces of the light-receiving elements of each of the sets are formed in areas substantially equal to the areas of the transmissive portions of the unit pitch A located in the absolute pattern 4, and the light-receiving surfaces of each of the groups are formed together. For the combination of the incremental pattern 4 and the light receiving element 10 for detecting the same in order to prevent the occurrence of the rising and falling edges and the occurrence of the same final signal again by separating the one and the other light receiving elements, As a result of setting the arrangement of the combination of the absolute pattern 5 and the light receiving elements of each of the above-mentioned groups and, as a result, the arrangement shown in FIG. 1, the occurrence prevention described above can be seen from the waveform diagram of FIG. Is feasible.
以上の本発明によれば、前記アブソリュートパターン
に対向する前記受光素子の各受光面が、同パターンに位
置する前記単位ピッチの透過部の領域とほぼ等しい領域
で形成されたために、同透過部を通って前記受光面の位
置を含む一面に位置された平行光の領域が、上述の受光
素子の受光面に完全に一致することができ、同素子より
出力された検出信号のS/N比が２倍に向上することがで
きる。また、前記受光面の形成に伴って、受光素子の本
体と共に各組の一方および他方の受光面を、アブソリュ
ートパターンのトラックの長手方向に沿って分離し、所
定の間隔距離をもって離間配置したために、エンコーダ
の分解能を高めることができる。According to the above invention, since each light-receiving surface of the light-receiving element facing the absolute pattern is formed in a region substantially equal to the region of the transmissive portion of the unit pitch located in the pattern, the transmissive portion is formed. The area of the parallel light positioned on one surface including the position of the light receiving surface can completely match the light receiving surface of the above-described light receiving element, and the S / N ratio of the detection signal output from the same element is It can be doubled. Further, along with the formation of the light receiving surface, one and the other light receiving surface of each set together with the main body of the light receiving element are separated along the longitudinal direction of the track of the absolute pattern, and are arranged at a predetermined distance. The resolution of the encoder can be increased.
従って、S/N比を向上させた高分解能の光学式アブソ
リュートエンコーダを得ることができる。Therefore, it is possible to obtain a high resolution optical absolute encoder with an improved S / N ratio.
第１図は、本発明の実施例に係る光学式アブソリュート
エンコーダの概略構成図である。 第２図は、第１図中の信号処理回路３の内部構成を示す
回路図である。 第３図は、動作説明のための波形を示すタイミングチャ
ート線図である。 第４図は、従来に係る光学式アブソリュートエンコーダ
の概略構成図である。 〔主要部分の符号の説明〕 １……符号板、３……信号処理回路 ４……アブソリュートパターン ５……インクリメンタルパターン 6a〜9a、6b〜9b……各組の受光素子 10……単一の受光素子 11a〜14a、11b〜14b……増幅器 15a〜18a、15b〜18b……コンパレータ 23a〜26a、23b〜26b……トライステートバッファ回路 27……増幅器、28……コンパレータ 31〜34……出力端子FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an optical absolute encoder according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a circuit diagram showing the internal configuration of the signal processing circuit 3 in FIG. FIG. 3 is a timing chart diagram showing waveforms for explaining the operation. FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a conventional optical absolute encoder. [Description of symbols of main part] 1 ... Code plate, 3 ... Signal processing circuit 4 ... Absolute pattern 5 ... Incremental pattern 6a to 9a, 6b to 9b ... Photodetector of each set 10 ... Single Light receiving elements 11a to 14a, 11b to 14b ...... Amplifiers 15a to 18a, 15b to 18b ...... Comparator 23a to 26a, 23b to 26b ...... Tristate buffer circuit 27 ...... Amplifier, 28 ...... Comparator 31 to 34 ...... Output Terminal
Claims (1)
の前記ピッチの透過部および遮光部をトラックの長手方
向に交互に連設したアブソリュートパターンと、前記ト
ラックの長手方向に略平行に位置する方向に、前記単位
ピッチの1/2に等しいピッチの透過部および遮光部を交
互に連設したインクリメンタルパターンとを有し、前記
トラックの長手方向に移動自在に設けた符号板と、 前記アブソリュートパターンの前記透過部を通った平行
光を受光する受光素子を二個一組とする複数組の受光素
子を同パターンのトラックの長手方向に沿って並設し、
各組の一方の受光素子の出力信号に応じて矩形波からな
るパルス列の第１信号を各組毎に生じ、前記各組の他方
の受光素子の出力信号に応じて前記第１信号に対して位
相差を有する前記パルス列の第２信号を各組毎に生じる
アブソリュート信号用の検出手段と、 前記インクリメンタルパターンの前記透過部を通った平
行光を受光する単一の受光素子を有し、該素子の出力信
号に応じて、前記パルス列中の、前記単位ピッチに相当
する最小読取り単位パルスのパルス幅にほぼ等しい繰返
し周期の二値信号を、前記単位パルスに対して前記繰返
し周期のほぼ1/4の位相差で生じるインクリメンタル信
号用の検出手段と、 該検出手段の前記二値信号に応答して、二値信号が一方
の値をとっているときは前記アブソリュート信号用の検
出手段から前記第１信号だけを各組毎に取り出し、前記
二値信号が他方の値をとってるときは前記第２信号だけ
を各組毎に取り出す信号選択手段と、 を備えた光学式アブソリュートエンコーダに於いて、 前記複数組の受光素子の各受光面を、前記アブソリュー
トパターンに位置する前記単位ピッチの透過部の領域と
ほぼ等しい領域に形成し、同パターンのトラックの長手
方向に沿って受光素子の本体と共に各組の一方および他
方の前記受光面を分離し、所定の間隔距離をもって離間
配置したことを特徴とする光学式アブソリュートエンコ
ーダ。1. An absolute pattern in which transmissive portions and light-shielding portions having a minimum reading unit pitch and a plurality of consecutive pitches are alternately arranged in a longitudinal direction of a track, and an absolute pattern in a direction substantially parallel to the longitudinal direction of the track. , A code plate having an incremental pattern in which transmissive portions and light-shielding portions having a pitch equal to 1/2 of the unit pitch are alternately arranged in series, the code plate being movably provided in the longitudinal direction of the track, and the absolute pattern A plurality of sets of light receiving elements, each of which is a set of two light receiving elements for receiving parallel light that has passed through the transmitting portion, are arranged in parallel along the longitudinal direction of the tracks of the same pattern,
A first signal of a pulse train composed of a rectangular wave is generated for each set according to the output signal of one light receiving element of each set, and the first signal is generated with respect to the first signal according to the output signal of the other light receiving element of each set. An absolute signal detecting unit that generates a second signal of the pulse train having a phase difference for each set, and a single light receiving element that receives parallel light that has passed through the transmitting portion of the incremental pattern, In accordance with the output signal of the pulse train, a binary signal having a repetition period substantially equal to the pulse width of the minimum read unit pulse corresponding to the unit pitch is supplied to the unit pulse to approximately 1/4 of the repetition period. Detecting means for the incremental signal generated by the phase difference of, and in response to the binary signal of the detecting means, when the binary signal has one of the values, the detecting means for the absolute signal from the detecting means In an optical absolute encoder having a signal selecting means for extracting only one signal for each group and for extracting only the second signal for each group when the binary signal has the other value, Each light-receiving surface of the plurality of sets of light-receiving elements is formed in a region substantially equal to the region of the transmissive portion of the unit pitch located in the absolute pattern, and is formed along with the main body of the light-receiving element along the longitudinal direction of the tracks of the same pattern. An optical absolute encoder, characterized in that the light-receiving surfaces of one and the other of the pair are separated and are arranged at a predetermined distance.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14654090A JP2671563B2 (en) | 1990-06-05 | 1990-06-05 | Optical absolute encoder |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0440321A JPH0440321A (en) | 1992-02-10 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|---|
| US20050252123A1 (en) | 2004-05-14 | 2005-11-17 | Karen Colonias | Construction connector anchor cage system |
-
1990
- 1990-06-05 JP JP14654090A patent/JP2671563B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0440321A (en) | 1992-02-10 |
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