JP5964162B2 - エンコーダ - Google Patents
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Description
付随する図面は図解のためだけに示されたものであり、本発明を制限するためのものではない。
まず、実施の形態1にかかるエンコーダ100について説明する。エンコーダ100は、N相正弦波に対して演算を行い、3次高調波成分を含まない2相正弦波を得ることができるリニアエンコーダとして構成される。図1は、実施の形態1にかかるエンコーダ100の構成を模式的に示すブロック図である。エンコーダ100は、受光部101及び演算部102を有する。エンコーダ100は、スケール10に照射された光の反射光を受光することにより、N相正弦波を取得する。以下では、N=8、すなわち8相正弦波を用いる場合を例として説明する。
次に、実施の形態2にかかるエンコーダ200について説明する。エンコーダ200は、実施の形態1にかかるエンコーダ100の変形例である。図5は、実施の形態2にかかるエンコーダ200の構成を模式的に示すブロック図である。エンコーダ200は、エンコーダ100の受光部101及び演算部102を、それぞれ受光部201及び演算部202に置換した構成を有する。
次に、実施の形態3にかかるエンコーダについて説明する。実施の形態3にかかるエンコーダは、実施の形態1にかかるエンコーダ100の受光部101を他の構成に変形したものである。演算部102については、エンコーダ100と同様であるので、説明を省略する。以下、受光部の構成に着目して説明する。
次に、実施の形態4にかかるエンコーダについて説明する。実施の形態4にかかるエンコーダは、実施の形態2にかかるエンコーダの受光部201を他の構成に変形したものである。以下、受光部の構成に着目して説明する。図12は、実施の形態4にかかる受光部の構成例である受光部401の構成を模式的に示すブロック図である。受光部401は、8つの受光素子411〜418が配置された領域410が2次元的に配置される。
次に、実施の形態5にかかるエンコーダについて説明する。実施の形態5では、実施の形態1〜4にかかるエンコーダにおいて、高次高調波の除去態様を詳細に説明する。上述の実施の形態では、N相正弦波が基本波及び3次高調波を含む例(上述の式(3))について説明したが、N相正弦波は任意の次数の高調波を含む形式に一般化することができる。h次(hは、正の整数)までの高調波を含むN相正弦波は、以下の式(20)で表すことができる。なお、Cnはn次の波の振幅、θnはn次の波の初期位相である。
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上述の実施の形態では、リニアエンコーダについて説明したが、適宜ロータリエンコーダなどの別の種類のエンコーダとして構成することが可能である。
21〜24、41、42 減算器
31〜34 加算器
10 スケール
100、200 エンコーダ
101、201、201a、201b、301、401、401a、401b、401c 受光部
102、202 演算部
110、210、210a、210b、310、410、410a、410b、410c 領域
111〜118、211〜218、211a〜218a、211b〜218b、311〜318、411〜418、411a〜418a、411b〜418b、411c〜418c 受光素子
AMP 増幅器
L31、L32、L41、L42 列
R1〜R3 抵抗
Claims (19)
- スケールからの信号を読み取り、基本波のそれぞれの位相が2π/N(Nは、5以上の整数)ずつ異なるN相正弦波信号を出力する検知部と、
前記N相正弦波信号のそれぞれに応じてA相及びB相からなる2相正弦波信号を出力する演算部と、を備え、
mを0≦m≦N−1の整数、iを虚数単位、S2πm/Nを前記N相正弦波のm番目の相の正弦波信号として、前記A相及びB相は、以下の式(I)で表され、
前記N相正弦波信号に含まれるn(nは、1≦n≦Nの整数)次の波の振幅をC n 、高次高調波の最大次数をh(hは、正の整数)、前記スケールの繰り返し周期に相当する距離をL、前記n次の波の初期位相をθ n 、ノイズをDとして、
前記N相正弦波のm番目の相の正弦波信号S 2πm/N は、以下の式(II)で表され、
前記式(II)においてN>h+2を満たす、
エンコーダ。
- 前記N相正弦波信号は、第1〜第8の正弦波信号からなる8相正弦波信号であり、
前記第1〜8の正弦波信号は、それぞれm=0〜7の場合に対応する、
請求項1に記載のエンコーダ。 - 前記演算部は、
第1の信号から第2の信号を減算した信号を出力する第1の減算器と、
第3の信号から第2の信号を減算した信号を出力する第2の減算器と、
第3の信号から第4の信号を減算した信号を出力する第3の減算器と、
第1の信号から第4の信号を減算した信号を出力する第4の減算器と、
前記第1の正弦波信号と前記第1の減算器の出力信号とを加算する第1の加算器と、
前記第3の正弦波信号と前記第2の減算器の出力信号とを加算する第2の加算器と、
前記第5の正弦波信号と前記第3の減算器の出力信号とを加算する第3の加算器と、
前記第7の正弦波信号と前記第4の減算器の出力信号とを加算する第4の加算器と、
前記第1の加算器の出力信号から前記第3の加算器の出力信号を減算した信号を前記A相として出力する第5の減算器と、
前記第2の加算器の出力信号から前記第4の加算器の出力信号を減算した信号を前記B相として出力する第6の減算器と、を備える、
請求項2に記載のエンコーダ。 - 前記第1〜8の正弦波信号のそれぞれの振幅は同じであり、
前記第1の信号は、前記第2の正弦波信号を√2/2倍した信号であり、
前記第2の信号は、前記第4の正弦波信号を√2/2倍した信号であり、
前記第3の信号は、前記第6の正弦波信号を√2/2倍した信号であり、
前記第4の信号は、前記第8の正弦波信号を√2/2倍した信号である、
請求項3に記載のエンコーダ。 - 前記演算部は、
前記第2の正弦波信号を√2/2倍した信号を前記第1の信号として出力する第1の増幅器と、
前記第4の正弦波信号を√2/2倍した信号を前記第2の信号として出力する第2の増幅器と、
前記第6の正弦波信号を√2/2倍した信号を前記第3の信号として出力する第3の増幅器と、
前記第8の正弦波信号を√2/2倍した信号を前記第4の信号として出力する第4の増幅器と、を更に備える、
請求項4に記載のエンコーダ。 - 前記第2、4、6及び8の正弦波信号の振幅は、前記第1、3、5及び7の正弦波信号の振幅の√2/2倍であり、
前記第1の信号は、前記第2の正弦波信号であり、
前記第2の信号は、前記第4の正弦波信号であり、
前記第3の信号は、前記第6の正弦波信号であり、
前記第4の信号は、前記第8の正弦波信号である、
請求項3に記載のエンコーダ。 - 前記検知部は、
前記検知部の移動方向である第1の方向の長さが、前記スケールの1周期の長さと等しい1又は複数の検知領域を備え、
前記検知領域は、
前記スケールからの信号に応じて、それぞれ前記第1〜8の正弦波信号を出力する第1〜8の検知素子を備える、
請求項4又は5に記載のエンコーダ。 - 前記第1〜8の検知素子は、それぞれ前記第1〜8の検知素子の面積に応じた振幅を有する前記第1〜8の正弦波信号を出力し、
前記第1〜8の検知素子は、等しい面積を有する、
請求項7に記載のエンコーダ。 - 前記第1〜8の検知素子は、同一の矩形形状である、
請求項8に記載のエンコーダ。 - 前記第1〜8の検知素子は、前記第1の方向に並んで配置される、
請求項7乃至9のいずれか一項に記載のエンコーダ。 - 前記検知領域は、
前記第1、3、5及び7の検知素子が前記第1の方向に並んで配置された第1の列と、
前記第2、4、7及び8の検知素子が前記第1の方向に並んで配置され、前記第1の方向と直交する第2の方向で、前記第1の列と隣接する第2の列と、を備え、
前記第1の列と前記第2の列とは、前記第1〜8の検知素子の前記第1の方向の幅の1/2だけずれて配置される、
請求項10に記載のエンコーダ。 - 前記検知部は、
前記検知部の移動方向である第1の方向の長さが、前記スケールの1周期の長さと等しい1又は複数の検知領域を備え、
前記検知領域は、
前記スケールからの信号に応じて、それぞれ前記第1〜8の正弦波信号を出力する第1〜8の検知素子を備える、
請求項6に記載のエンコーダ。 - 前記第1〜8の検知素子は、それぞれ前記第1〜8の検知素子の面積に応じた振幅を有する前記第1〜8の正弦波信号を出力し、
前記第2、4、6及び8の検知素子の面積は、前記第1、3、5及び7の検知素子の面積の√2/2倍である、
請求項12に記載のエンコーダ。 - 前記第1〜8の検知素子は、前記第1の方向に並んで配置される、
請求項13に記載のエンコーダ。 - 前記第2、4、6及び8の検知素子の前記第1の方向の幅は、前記第1、3、5及び7の検知素子の前記第1の方向の幅の√2/2倍であり、
前記第1〜8の検知素子の前記第1の方向と直行する第2の方向の高さは等しい、
請求項14に記載のエンコーダ。 - 前記第2、4、6及び8の検知素子の前記第1の方向と直交する第2の方向の高さは、前記第1、3、5及び7の検知素子の前記第2の方向の高さの√2/2倍であり、
前記第1〜8の検知素子の前記第1の方向の幅は等しい、
請求項14に記載のエンコーダ。 - 前記検知領域は、
前記第1、3、5及び7の検知素子が前記第1の方向に並んで配置された第1の列と、
前記第2、4、7及び8の検知素子が前記第1の方向に並んで配置され、前記第2の方向で、前記第1の列と隣接する第2の列と、を備え、
前記第1の列と前記第2の列とは、前記第1〜8の検知素子の前記第1の方向の幅の1/2だけずれて配置される、
請求項16に記載のエンコーダ。 - 前記第1〜8の検知素子は、それぞれ前記スケールで反射される光を光電変換した信号を前記第1〜8の正弦波信号として出力する受光素子である、
請求項7乃至17のいずれか一項に記載のエンコーダ。 - 前記第1〜8の検知素子は、それぞれ静電容量方式又は電磁誘導方式により、前記第1〜8の正弦波信号を出力する、
請求項7乃至17のいずれか一項に記載のエンコーダ。
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