JPH02201118A - アブソリュートエンコーダ用符号板 - Google Patents

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】 ［ｌ産業上の利用分野］ この発明はアブソリュートエンコーダ用符号板に関する
ものである。

［従来の技術］ 特開昭５４−１１８２５９号公報には、二列以上の磁化
パターンのトラックをもつ符号板と、磁気抵抗効果素子
（Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ　Ｅｌｅｍｅｎｔ
；以下ＭＲ素子という）を利用した検出器とを組合せた
磁気式のアブソリュートエンコーダが示されている。

一般にこの種のアブソリュートエンコーダでは２Ｈの分
解能を得るにはアブソリュートパターンとして最低Ｎ木
のトラックが必要であり、符号板が円盤型であれば、複
数のトラックが同心円状に配列される。例えばＮ＝４の
場合、円盤型符号板には四本の円形トラックが同心円状
に設けられ、これらトラックに６１１化の方向による二
進符号のアブソリュートパターンが形成される。夫々の
トラックにはＭＲ素子からなるセンサが割当られ、符号
板がその中心口りに前記センサと相対的に回転するのに
伴って、符号板の任意の回転位置にて得られる各センサ
の出力の組合せが絶対的な符号板の回転位置を与えるコ
ード信号になるようにしである。

一方、特開昭５７−１７５２１１号公報または実開昭６
０−１５２！！１６号公報には、「０」信号と「１」信
号に対応する二・種の最小読取単位、つまり、磁気を持
つ最小読取単位と磁気を持たない最小読取単位とを所定
の配列で１トラック上に並べてなる符号板と、この符号
板と相対移動可能でトラック長さ方向に配置された複数
の検出器からなる読取ヘッドとからなり、各検出器から
出力される信号列を二進コードどして絶対位置を検出す
る磁気式または光学式のアブソリュートエンコーダが示
されている。

［発明が解決しようとする課題］ 前述の従来のアブソリュートエンコーダ用符号板では、
特に磁気式の場合、第２図に示すように二種の最小読取
単位は全体が信号確定部となっており、そのため一方が
他方に悪影響を与え、これがノイズとなって、結局、読
取精度が低下するという問題点があった。

［課題を解決するための手段］ そこで本発明は、そのような符号板において二種の最小
読取単位の少なくとも一方について、その信号確定部を
単位全体ではなく単位の一部としたものである。

［作用］ 本発明において、信号確定部とは、その単位が「０」信
号を表わすのか’　Ｉ　Ｊ　ｉＢ号を表わすのかを確定
する領域（範囲）を指している。例えば磁気式を例にと
って解り易く説明すると、実ｒＪ＆例に対応する第１図
に示すように、一定ピツチで並んでいる複数の最小読取
単位のうちの「１」信号を表わす一方の単位の中にはそ
の一部のみに着磁領域（斜線部分）があるのに対し、「
０」信号を表わす他方の単位には着磁部分が全く存在し
ない。

この一方の単位中の部分的な着６１１領域部分こそがそ
の単位を「ｌ」信号として確定させる信号確定部である
。

これに対して、従来の符号板では、第２図に示すように
、「１」信号を表わす一方の単位の全領域が着磁部分に
よって占められ、単位全体がイ３号確定部になっていた
。

尚、本発明の符号板では、単位の一部領域にしか信号確
定部がないことから、その単位の読取に際しては前記一
部領域の着磁部分内で読取を行なう必要がある。従って
、同種の読取単位については各単位で信号確定部が異な
る位置にあることは好ましくなく、どの読取単位につい
ても、単位の領域中のほぼ中央位置に信号確定部が存在
することが望ましい。

また、本発明の符号板では読取単位をその信号確定部で
読取ることになるため、読取に際してタイミングをとる
ためのクロック信号が別途必要になる。このクロック信
号としては、別の時計を用いて入手する手法もあるが、
本発明の符号板上またはそれに並設した別の符号板上に
、アブソリュートパターンに沿って同一単位ピッチ、つ
まり長さの等しい読取単位からなるインクリメンタルパ
ターンを設け、これを別の検出器で読取ってクロック信
号を人手するのがよい、この場合、一般にクロック信号
は同期性が多少バラつくので、このバラつきの範囲を符
号板と読取ヘッドとの相対速度から計算して単位ごとの
読取位置のトラック長さ方向の変動範囲を予め求め、こ
の変動範囲を包含するように前記信号確定部の最小長さ
範囲を前記変動範囲以上に広くすることが好ましい。

同一または併設の符号板上に１トラック形式のアブソリ
ュートパターンに沿ってインクリメンタルパターンのト
ラックを添設し、このインクリメンタルトラックを利用
して作ったクロック信号をストローブ信号としてラッチ
回路を動作させることにより、各検出器の出力パルスを
最適タイミングで同時に読取ってアブソリュート出力を
得る方式（特願昭６３−１７０７８２）　、または同様
な符号板を用いてインクリメンタルパターンから作った
クロック信号により各検出器からの直列データ形式のア
ブソリュート信号を最適タイミングでシフトレジスタな
どに取りこんで直列・並列データ変換を行うことによっ
てアブソリュート出力を得る方式（特願昭６３−１７１
９２２）が先に提案されている。これらはいずれも本発
明の符号板の応用例として使用可能である。−例として
、前者の方式の概要を第１２図に示す。

この第１２図（ａ）の例はスケール目盛数が２４＝１６
　（Ｎ＝４）パルスの光学式の例で、円盤型符号板ＩＣ
Ｍに１トラックのアブソリュートパターンのトラック１
０２とインクリメンタルトラック１０３が製作されてい
る。トラック１０２のアブソリュートパターンは、 ｒｏｏｏｏｌ　１０１０１１１１００１Ｊになっている
。　　　＋０４−１〜１０４．−４は、トラック１０２
の読取用の光センサ−（検出器の一例）であり、これよ
り４ビツトの二進コードからなるアブソリュート信号を
得る。インクリメンタルトラック１０３は別の光センサ
−１０５によって読取られる。尚、１０６は符号板ｌの
回転軸心である。

′ｆＪ１２図（ｂ）は、これらセンサーによる読取結果
を処理する出力回路の例を示したもので、センサー１０
５からのインクリメンタル信号と、センサー１０４−１
〜１０４−４からのアブソリュート信号とを、各々パル
ス整形回路１１０．１１０−Ｊ〜１１０−４で矩形波に
波形整形し、その後、アブソリュート信号はそのままラ
ッチ回路１１４へ人力し、インクリメンタルパルスはワ
ンショット回路１１２へ人力してその立上りと立下りの
両方の時点でクロックパルスを発生させ、これをラッチ
回路＋１４のストローブ信号として使用する。この場合
、前記クロックパルスはアブソリュー）・信号を構成す
る単位パルスのパルス幅の略中央の時点にて立上るよう
にしである。ラッチ回路１１４はクロックパルスが到来
する度にその時のアブソリュート信号のパルスの高低レ
ベル（このレベルの高と低が「０，１」信号の一方及び
他方に相当する）を読取り、次のクロックが入るまでそ
の値をラッチして、出力端子１１６−１〜＋１６−４に
出力し続ける。

このようなラッチ方式によって前述のエンコーダ出力の
誤り発生は回避されたが、先の提案に係る特願昭６３−
１７０７８２の方式においては、符号板のアブソリュー
トパターン中の最小読取単位の４３号内容をｒＯ，かｒ
ｌＪかに確定するための信号確定部が、第２図に示すよ
うに最小読取単位の長さ寸法人（トラック長手方向の寸
法）と同じに形成されているので、例えば磁気式では信
号確定部となる着用部を正確な長さ寸法精度で形成しな
ければならない。

また光学式の場合、仮に一方の最小読取単位を例λば符
号板にあけた抜孔で表わすとき、その単１ｊが連続して
いると符号板の機減的強度が低下するので補強の必要が
生じてしまう。

更に、いずれの方式でも、符号板のアブソリュートパタ
ーン中に、最長で、その単位ピッチλのＮ倍までの長さ
の連続単位を形成しなければならないので、アブソリュ
ートコードのビット数Ｎが多くなるほど、高い寸法精度
で形成する必要がある。

ところが、本発明の如く、信号確定部を読取単位の領域
中の一部に形成すると、これらの必要性は解消するので
、アブソリュートエンコーダの組み立てと調整が容易に
なる。

本発明の符号板を用いたアブソリュートエンコーダては
、例えば本発明の符号板に対してトラックの長手方向に
相対移動可能な複数の検出器を設け、これら各検出器に
よってアブソリュート信号のパルスの高低レベルを読取
る際に、最小読取単位の長さえより短い信号確定部だけ
を、別のクロックパルス信号に同期させて、対応するパ
ルスの幅内の時点で読取るのである。

本発明の符号板を用いたアブソリュートエンコーダでは
、符号板のトラックのアブソリュートパターンが各検出
器で読取られると、各検出器から取り出されるパルス列
は前記アブソリュートパターンの一定の単位ピッチに従
うデジタルコード配列に対応したシリアルデータとなっ
ており、従って該パルス列を構成する単位パルスの高低
レベルを前記単位毎に別のクロックパルス信号に同期し
て読取る。これにより前記クロック信号に基づいて前記
パルス列の各単位パルスの立上り・立下りから離れた安
定な時点で各検出器出力の読取りが行なわれるので、エ
ンコーダ出力に誤りが発生するのを極めて少なくするこ
とが可能となる。

そして本発明では、アブソリュートパターン中の最小読
取単位がｒＯ」あるか「１」であるかを確定する信号確
定部を、前記単位の長さえより小さく形成したので、隣
接する信号確定部との間に間隔をあけられることになる
。

尚、好ましくは前記クロックパルスはアブソリュートパ
ターンを形成した符号板に一緒に設けられたインクリメ
ンタルパターンの読取り結果から得るものとするが、こ
れは軸で連結された別の符号板のインクリメンタルパタ
ーンから得るようにしてもよく、この場合は前記軸のね
じれも考慮に入れて前記信号確定部のトラック長さ方向
の寸法を決定する。

本発明の実施例を図面と共に説明すれば以下の通りであ
る。

［実施例］ 第３図（ａ）（＋））は、ＭＲ素子を用いた磁気式アブ
ソリュートエンコーダの場合の本発明の一実施例を示す
ものであり、同図（ａ）は円盤型符号板の模式平面図、
同図（ｂ）は前記円盤型符号板に５ｌｉ１１されたアブ
ソリュートパターン信号を読取るＭＲ素子のセンサを示
す模式平面図である。

第３図（ａ）において、符号板１にはその回転軸心３を
中心とする三木の円形のトラック２ａ。

２ｂ、２ｃが同心円状に設定されている。

ここでトラック２ａ、２ｂはアブソリュ−）・パターン
を有するトラックであり、この実施例では相補的なダブ
ルトラックを用いて検出器の読み取りのＳ／Ｎ比を向上
した場合を例示しているが、勿論、−木のアブソリュー
トパターントラックによるものでありてもよい。

第１の円形トラック２ａ上には、円周を１６分割（１目
盛単位がπ／８ラジアンに相当）した１６目１（Ｎ＝４
ヒ゛ット）のアブソリュートパターンが、矢印で示した
磁化方向の着磁部（信号確定部に相当）Ｍを有する目盛
単位（最小読取単位）からなる着磁目盛６ａ〜６ｄと着
磁部Ｍを有していない目盛単位（最小読取単位）からな
る未着磁目盛７ａ〜７ｄとによフて形成されている。尚
、着磁部Ｍの実際の様子は、ここでは第３図（ｅ）の如
くなっている。

第３図（ａ）の第１の円形トラック２ａにおいて１２時
位置から時計方向へ順に目盛構成を説明すると、未着磁
目盛７ａは連続した四つの「０」目盛、着磁目盛６ａは
連続した二つの「１」目盛、未着磁目盛７ｂは阜−の「
０」目盛、着磁目盛６ｂは車−のｒＩノ目盛、未着磁目
盛７ｃは単一の「０」目盛、着磁目盛６ｃは連続した四
つの「１」目盛、未着磁目盛７ｄは連続した二つの「０
」目盛、モして着磁目盛６ｄは単一のｒＩＪ目盛と現す
ことができ、従ってこのパターンのアブソリュートコー
ドは、 ｒｏｏｏｏｌ　１０１０１１１１００１Ｊということに
なる。

第２の円形トラック２ｂ上にも、円周を１６分割（ｌ目
盛単位がπ／８ラジアンに相当）した１６目盛（Ｎ＝４
ビット）のアブソリュートパターンが前述と同様の着磁
目盛６ｅ〜６ｈと未着磁口１１７ｅ〜７ｈによって形成
されているが、このアブソリュートパターンは第１のト
ラックのアブソリュートパターンの丁度反転パターンに
なフており、従ってこのパターンのアブソリュートフー
ドは、 ｒｌｌｌｌｏｏｌｏｌｏｏｏｏｌｌｏＪということにな
る。

前記各着磁目盛６ａ〜６ｈを構成する目盛単位のそれぞ
れは１目盛の長さ寸法（角度範囲）λをもち、そのほぼ
中央部にトラック長手方向に寸法αくλを有する着磁部
Ｍを夫々有している。

ここで、λはｌ目盛単位の長さ寸法であると共に目盛単
位の配列ピッチであり、第３図（ａ）ではＮ＝４である
から、λは符号板ｌの円形トラック上では角度範囲にし
て、 ３６０／１６＝２２．５度（π／８ラジアン）に相当す
る。

着磁部Ｍは信号確定部であり、そのトラック長手方向の
寸法αは、１目盛単位の寸法λ未満にされると共に、後
述のように着磁部Ｍの寸法αに相当するアブソリュート
信号の単位パルス幅のなかに同期信号としてのクロック
信号が必ず現れるように、クロック信号との相対誤差を
カバーするに足りるだけの寸法とされている。

一番内側の第３のトラック２Ｃは前述のクロック信号を
得るためのインクリメンタルパターンを有するものであ
り、このトラック２Ｃ上には、Ｔ度１目盛の長さ寸法（
角度範囲）λに相当する１６個の着磁区画Ｎ、Ｓが交互
に杯性を変えて配列され、全周を１６分割したインクリ
メンタルパターンとなっている。

検出器ＩＯは、第３図（ｂ）に示すように符号板１の各
アブソリュートパターントラック２ａ、２ｂ毎にＮ＝４
個ずつのＭＲ素子センサｌｌａ〜１４ａ及びｌｌｂ〜＋
４ｂを有すると共に、インクリメンタルパターントラッ
ク２Ｃの読取り用に一つのＭＲ素子センサ３０を有して
いる。この検出器１０は、￥％３図（ｂ）に９８ｍで示
したように符号板１と対置され、回転軸心３を中心とす
る両者間の相対回転に伴ない、センサｌｌａ〜１４ａが
第１の円形トラック２ａの着磁目盛によるアブソリュー
トパターンを読取ると同時にセンサｌｌｂ〜１４ｂが第
２の円形トラック２ｂの反転アブソリュートパターンを
読取り、そのときの同期したクロック信号を得るべくセ
ンサ３０が第３の円形トラック２Ｃ上のインクリメンタ
ルパターンを読取るものである。

アブソリュートパターンの読取に関して、同一トラック
上での各ＭＲ素子センサ間の配置間隔は前記単位寸法λ
またはその整数１Ｑであればよく、第３図（ｂ）ではこ
の間隔は丁度λにしである。

但し、整数倍の場合、アブソリュートパターンは前記と
は異なったものとなる０例えば１０目盛のアブソリュー
トエンコーダの場合、間隔がλのときは第８図（ｄ）、
間隔が２λの場合は第９図のようなアブソリュートパタ
ーンになる。

個々のＭＲ１子センサについて、アブソリュートパター
ン読取用のセンサｌｌａ、＋Ｉｂの構成をインクリメン
タルパターン読取用のセンサ３０との関連構成と共に第
４図に示す。尚、アブソリュートパターン読取用の他の
センサ１２ａ、、ｂ〜１４ａ、ｂの構成は、前記両セン
サｌｌａ、１１ｂの構成と同様であるので説明を省略す
る。

第４図に示すように、第１のトラック２ａのためのＭＲ
素子センサｌｌａを構成するＭＲ素子Ｉ５ａと、第２の
トラック２ｂのためのＭＲ素子センサＩｌｂを構成する
ＭＲ素子１５ｂとは、符号板のトラック平面と並行な面
内でトラック２ａ。

２ｂに直交する方向に一列に並んでいる。第３のトラッ
ク２ｃのためのＭＲ素子センサ３０は、トラック長手方
向にλ／２の間隔をあけた二本の細いＭＲ素子１５ｃ、
１５ｄからなる。この場合、センサＩｌａ、ｌｌｂのＭ
Ｒ素子同士がトラック長手方向に関し位置ずれなく揃え
られているが、これは第３図（ａ）に示すように、両ト
ラック２ａ、２ｂが周方向に位相差零で併設されている
からであり、これらトラック同士が成る位相差で周方向
にずれて設けられている場合には、センサ】ｌａとｌｌ
ｂのＭＲ素子１５ａ、１５ｂの配置も対応する位相差で
ずらせばよい。

前記アブソリュートパターン読取用のＭＲ素子１５ａ、
１５ｂは、第４図に示すように、１５ａと抵抗３２ａ、
１５ｂと抵抗３２ｂがそれぞれ組にされて直列接続され
、両直列接続バスで電流の向きが互いに逆になるように
直流電源端子１７゜２０間でブリッジ回路を形成し、そ
の信号出力端子１８．１９間に検出出力を生じるように
構成しである。第４図には例として両トラックの着磁目
盛６ａ、６ｆが添置されている。

また、インクリメンタルパターン読取用のセンサ３０の
ＭＲ素子１５ｃ、１５ｄは、第４図に示すように前記直
流電源端子１７．２０間で直列接続されており、同様に
前記直流電源端子間にて直列接続された固定抵抗３２ｃ
、３２ｄと共にブリッジ回路を構成し、各直列接続バス
の中間接続点を信号出力端子３３．３４に接続している
。ＭＲ素子は、それに水平磁場がかかると磁界の極性に
拘らずその強度に応じて自身の電気抵抗値を低下させる
。従って検出器１０と符号板ｌどの相対移動によって第
４図のアブソリュートパターン読取用のセンサの出力端
子１８．１９に生じる信号は次のようになる。

例えばＭＲ素子１５ａに着磁目盛からの水平磁場がかか
ると、ＭＲ素子１５ａの抵抗値が小さくなるから出力端
子１８の電位が上昇し、ＭＲ素子１５ｂに磁場がかかる
と出力端子１８の電位が低下する。出力端子１９の電位
は固定抵抗３２ａ。

３２ｂによって直流電源端子１７．２０間の中間の所定
電位に固定されている。両トラックのパターンは相補的
であり、また両センサ共にＭＲ素子同士がトラック畏さ
方向にずれていないので、これら両者の場合、出力端子
１８と１９との間に生じる電圧は振幅波形が丁度上下対
称となり、両出力間の位相のずれはλを３６０度とする
と９０度の位相差に相当する。

また、インクリメンタルパターン読取用のセンサ３０の
出力端子３３．３４に生じる信号は次の通りである。す
なわち、一方のＭＲ素子１５ｃに水平磁場がかかると、
その抵抗値が小ざくなるから、出力端子３３の電位が上
昇し、他方のＭＲ素子＋５６に水平磁場がかかると、そ
の抵抗値が小さくなるから、出力端子３３の電位が低下
する。

一方、出力端子３４の電位は、固定抵抗３２Ｃ１３２ｄ
によって直流電源端子１７．２０間の中間の所定電位に
固定されている。

両ＭＲ素子１５ｃ、１５ｄ間の間隔寸法は、インクリメ
ンタルパターンの各着磁目盛単位の長さ寸法λの丁度半
分のλ／２であるから、ＭＲ素子１５ｃ、１５ｄの一方
が最大抵抗値のとぎに他方は最低抵抗値となり、従って
符号板１と検出器１０との相対８動によって出力端子３
３．３４間にはインクリメンタルパターンの］・ラック
２ｃに沿った水平磁場分布に対応して変化する信号出力
が得られる。

第５図には前記検出器１０の検出出力を処理するための
信号処理回路の一例が示され、第６図には符号板１のト
ラック２ａ、２ｂに形成された相補的なアブソリュート
パターンおよびトラック２Ｃに形成されたインクリメン
タルパターンの各着磁区画によるトランクに沿った水平
磁場パターンと前記信号処理回路の各８波形の例が示さ
れている。

検出器１０において、アブソリュートパターン読取用の
ＭＲ素子センサＩｌａ、ｌｌｂの一方の出力端子１８は
信号処理回路２１の入力端子２２に接続されており、他
方の出力端子１９は入力端子２３に接続されている。他
のアブソリュートパターン読取用のＭＲ素子センサ１２
ａ、ｔ２ｂ〜１４ａ、１４ｂについても同様であるので
、ここではＭＲ素子センサｌｌａ、ｌｌｂの組について
のみ説明する。

符号板１のトラック２ａに形成されたアブソリュートパ
ターンの着磁目盛による磁場パターンは第６図（ａ）に
示す通りであり、これと相補的なトラック２ｂに形成さ
れた反、転パターンの着磁目盛による磁場パターンは第
６図（ｂ）に示す通りである。これを各々ＭＲ素子から
なるセンサ１１ａ、ｊｌｂで相対走査すると、出力端子
１８には′ｓ６図（ｄ）１．：示すような脈流パルス状
の信号が現われ、もう一方の出力端子には第６図（ｅ）
に示すようなほぼ一定レベルの電圧信号が生じる。

両出力端子１８．１９に現われるイス号を信号処理回路
２１の差動アンプ２４に入力して差動増幅すると、差動
アンプ２４の出力端には第６図（ｆ）に示す通りのほぼ
矩形波状の信号が得られる。この信号のパルス立上りと
立下がりは、パルス幅に関係なく一定の急峻なものとな
る。そこでこの信号をコンパレータ２５によって成る一
定の比較レベルで矩形波に変換すると、コンパレータ２
５の出力端には第６図（ｇ）に示すような矩形波信号が
得られる。この矩形波信号は読取手段の一部としてのラ
ッチ回路２９の入力端に入力され、同様にしてセンサ１
２ａと１２ｂの組、センサ１３ａとｊ３ｂの組、センサ
１４ａと１４ｂの組のそれぞれからの検出信号による矩
形波信号も夫々ラッチ回路の対応する入力端Ｃ入力され
る。

一方、符号板１のトラック２Ｃに形成されたインクリメ
ンタルパターンの水平磁場パターンは第６図（Ｃ）に示
す通りであり、これをλ／２の間隔をあけた二本のＭＲ
素子１５ｃ、１５ｄからなるセンサ３０で相対走査する
と、センサ３０の出内端子３３．３４間には水平磁場パ
ターンに対応した波形の脈流パルス状の信号が現われる
から、これを信号処理回路２１内の増幅回路２６とシュ
ミットトリガ回路２７で矩形波に波形整形したのち、モ
ノマルチ回路２８に入力する。モノマルチ回路２８は、
前記矩形波の立上りと立下りの両方で第６図（ｈ）に示
すような前記クロック（８号としてのストローブパルス
を出力し、これをラッチ回路２９に学えている。

この場合、第６図（ｇ）（ｈ）に示すように、前記スト
ローブパルスは、アブソリュートパターンの読取結果で
ある矩形波信号の最小目盛構成単位のパルス幅のほぼ中
央の時点に同期して生じるようになっており、これによ
って、各コンパレータ２５からの矩形波４３号の高低レ
ベルの読取のタイミングをラッチ回路２９で前記ストロ
ーブパルス時点に揃え、第６図（ｇ）に示す矩形波の立
上り・立下りから離れたパルス幅のほぼ中はどの安定し
た時点で各矩形波信号を同時１ｓｒＡ取るようにし、誤
った内容での読取を防いでいる。読取った結果の二進数
を第６図（ｆ）に示す。

本実施例においては、このような読取タイミングの選定
は、アブソリュートパターンのトラック２ａ、２ｂとそ
の検出器１１　ａ、　　ｂ　〜１４ａ、　ｂとの組合せ
に対して、インクリメンタルパターンのトラック２Ｃと
その検出器３０との組合せの配置上の位相差を適当に選
定することで実現している。

ラッチ回路２９は、前述のようなりロック信号としての
ストローブパルスの到来の度に各入力端の矩形波信号の
高低レベルをラッチしてその出力端子２７ａ〜２７ｄに
出力する。このようにして四つの出力端子２７ａ〜２７
ｄから前記符号板１のπ／８ラジアンの回転角度毎に’
０．１」（７）ｍ合せの異なる４桁の２進コ一ド信号が
得られるようになっている。

前記四組の各センサからの検出信号によフて前記信号処
理回路２５の出力端子２５ａ、２５ｂ。

２５ｃ、２５ｄに現われる矩形波信号を、第３図（ａ）
（ｂ）に対応させて図示すると第７図に示す（ａ）（ｂ
）（ｃ）（ｄ）の通りである。尚、Ｓ７図の（８）はシ
ュミットトリガ回路２７から出力されているインクリメ
ンタルパターンの読取結果に対応する矩形波信号であり
、この信号の立上りと立下りの双方で読取タイミングを
与えるストローブパルスが発生される。この場合、固定
された検出器１０に対し、符号板１が第３図（ｂ）に矢
印で示すように反時計方向に回転しているものとする。

この実施例では、前述のようにＮ＝４であるからアブソ
リューｉ・コードは２Ｎ＝１６目盛であり、第３図（ｂ
）に示すように、符号板１の円周方向へ各々間隔λで並
べた四組のＭＲ素子センサ１ｌａ−ｊｌｂ、１２ａ−１
２ｂ、１３ａ−１３ｂ、および１４ａ−１４ｂによる検
出信号によって出力端子２７ａ〜２７ｄから符号板１の
一回転に亙って同じｒｏ、ＩＪの組合せのコード信号が
生じないように、トラック２上のアブソリュートパター
ンの配列（アブソリュートコード）が定められ、これは
前述した通り、 ｒｏｏｏｏｌ　１０１０１１１１００１Ｊである。

従って出力端子２７ａを２°　２７ｂを２１２７ｃを２
’　　２７ｄを２３に割り当てると、相対回転角度π／
８ラジアン毎に異なる内容の４目盛のアブソリュート信
号が得られ、第７図にはそれぞれのアブソリュート信号
に対応する十六進数が（ｆ）として添え書きされている
。これから解るように、第７図の矩形波信号をそのまま
数値化すれば１６の十六進数となり、またこれは符号板
１を一回転した場合に一箇所として同じ数値となってお
らず、従ってアブソリュートエンコーダが構成されてい
ることが解る。

アブソリュートパターンの配列の決定は次のようにして
行なう。

即ち、目盛数が少ないときは順次試行錯誤的に行なって
もよいが、目盛数が多くなるとコンピュータで演算させ
る必要がある。

前述の４目盛の場合で説明すると、例えば各目盛が「０
」の場合は必ず存在するから、先ず４つの「０」の連続
ｒｏ、０．Ｏ，ＯＪを考える。モして「０」が５つ連続
すると同じ組合せが生じてしまうことになるから、「０
」が４つ続いた後には必ず「１」がくると考える。この
ようにして順次「０」か「１」かを追加していき、４つ
ずつの区切りで１目盛ずつシフトしたときに同じ内容の
組合せが生じないようにすればよい。

このようにしてコンピュータに演算させた結果を第８図
（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示す。

第８図（ａ）は３２目盛、即ちＮ＝５ビットの場合のア
ブソリュートコード、第８図（ｂ）は６４目盛、即ちＮ
＝６ビツトの場合のアブソリュートコード、第８図（Ｃ
）は２５６目盛、即ちＮ＝８ビットの場合のアブソリュ
ートコード、そして第８図（Ｃ）は１０２４目盛、即ち
Ｎ＝ＩＯビットの場合のアブソリュートコードである。

第８図（ｂ）（ｃ）（ｄ）のアブソリュートコドは、行
の末尾の目盛がその次（下）の行の先頭の目盛につなが
って一連のものとして構成される。

これら第８図のアブソリュートコードをロータリーエン
コーダに用いる場合には、最下行の最後の目盛が’ｆｉ
、ｘ行の先頭の目盛につながって無端状に連続するよう
にする。

第８図の例ではＭＲ素子センサをアブソリュートパター
ンの１目盛相当分の間隔（λ）で連続配置する場合のコ
ード配列を示したが、パターンが細かくなってセンサの
寸法上の制限によりＩ目盛間隔での連続配置が物理的に
困ψ１ｔになる場合は、アブソリュートパターンのコー
ド配列を工夫することによって、例えばコード配列の１
目盛置ぎに２人の間隔でＭＲ素子センサを配置すること
かできる。そのような−例として第９図にＮ＝１０の場
合のアブソリュートコードを示す。この場合はＮ＝１０
であるから１０個のＭＲ素子センサが１目盛首ぎ、つま
り間隔２λで配置される。

勿論、他の間隔についても同様にアブソリュートコード
を適宜定めることは可能であり、−数的にはλの整数倍
の間隔についてアブソリュー］・コードを作ることがで
きる。

このようなアブソリュートコードによれはｌトラックで
アブソリュートパターンが実現できるので、所謂インク
リメンタル型のエンコーダと大きさが殆ど変わらないア
ブソリュートエンコーダを得ることが可能である。

以上は磁気式アブソリュートエンコーダの例であるが、
第１０図〜第１１図は光学式アブソリュートエンコーダ
の実施例を示している。

第１０図（ａ）において、符号板４には不透明部分だけ
で形成された「０」目盛単位と、透明部分子を含む「１
」目盛単位とからなる前述と同様のアブソリュートパタ
ーンを設けたトラック５ａと、−周分を１６等分して各
分割領域を不透明部分と透明部分とに交互に繰り返して
インクリメンタルパターンとしたトラック５ｂとが併設
されている。このアブソリュートパターンのトラック５
ａにおける透明部Ｔは信号確定部であり、そのトラック
長さ方向の寸法αが目盛単位の寸法えより小さいことは
前述の磁気式の場合と同様である。

符号板４には、第１０図（ｂ）に示すように符号板を挟
んで対向する光源８１ａ〜８４ａと光電センサ８１ｂ〜
８４ｂの組および光源８０ａと光電センサ８０ｂの組が
検出器として組み合され、これら検出器と符号板４とは
回転軸心９を中心とする相対回転を行なう。

この検出器は、トラック５ａを読取るために間隔λでト
ラック長手方向に配列された四つの光電センサ８１ａ、
８２ａ、８３ａ、８４ａと、トラック５ｂを読取るため
の単一の光電センサ８０ｂからなり、これらの相対配置
関係については前述の６ｆ１気式アブソリュートエンコ
ーダの実施例の場合と同様に、光電センサ８１ｂ〜８４
ｂが互いにλの間隔でトラック５ａに沿って配列され、
これらに対して角度位置でλ／２だけずれた位置にて光
電センサ８０ｂがトラック５ｂに対設されている。

第１１図には前記各光電センサ８０ｂ〜８４ｂの検出出
力を処理するための信号処理回路の一例が示されている
。第１１図の信号処理回路では、これら各光電センサの
検出出力をパルス整形回路９０〜９４で整形処理し、夫
々磁気式と同じように第７図に示すような矩形波信号を
得ている。第７図において（ａ）〜（ｄ）は夫々整形回
路９１〜９４の出力を、また（ｅ）は整形回路９０の出
力波形に対応する。第７図に示したように、インクリメ
ンタルパターンの読取結果に対応する光電センサａｏｂ
の検出信号から得られた矩形波信号（ｅ）の立上りと立
下りのタイミングは、矩形波信′＋（ａ）〜（ｄ）の最
小目盛単位のパルス幅の略中央となっている。この矩形
波信号（ｅ）はモノマルチ回路９５にトリガ信号として
人力され、モノマルチ回路９５は前記トリガパルスの立
上りと立下りの双方でパルス出力を生じる。９６はラッ
チ回路であり、パルス整形回路９１〜９４から出力され
る矩形波信号（ａ）〜（ｄ）を、前記モノマルチ回路９
５から出力されるパルス（ストローブパルス）の到来時
点でラッチして出力端子９７８〜９７ｄに取り出すよう
になっている。これによって各出力端子９７ａ〜９７ｄ
に前述と同様な４目盛の二進コード信号が得られること
は述べるまでもない。

尚、以上に述べた実施例では、回転角位置を読取るため
のロータリーエンコーダを主に説明したが、本発明は直
線位置を読み取るためのリニアエンコーダにも通用でき
、その場合には、長尺板状の符号板に前述のようなアブ
ソリュートパターンを直線状に形成すればよい。

またクロック信号（ストローブパルス）を得るために符
号板にインクリメンタルパターンのトラックを併設した
場合を例に挙げたが、符号板と検出器の相対移動が常に
一定速度で行なわれるようなエンコーダの場合には、信
号処理回路中に〜定周波数のクロックパルス発振器をも
たせることにより、インクリメンタルパターンのトラッ
クとその検出系を省くことができる。

［発明の効果］ 以上に述べたように、本発明によれば、符号板のアブソ
リュートパターン中の信号確定部が最小読取単位より小
さく形成されているから、隣接する読取単位の影響が少
なくなって読取精度が向上する。また符号板のアブソリ
ュートパターンの形成と、エンコーダの組み立ておよび
調整が容易になる。つまり、読取結果の矩形波信号を、
その最小読取単位相当分よりも小さいパルス幅の中で別
のクロック信号に基づいて読取るので、個々の検出器か
らの検出信号のパルス高低レベルを安定した時点で同時
に取りこむことができ、出力に誤りの生じる恐れのない
高分解能のアブソリュートエンコーダを得ることができ
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の符号板の一例を示す概略部分平面図、
第２図は従来例の概略部分平面図、第３図（ａ）は磁気
式アブソリュートエンコーダ用の未発明の一実施例に係
る符号板の模式平面図、同図（ｂ）は前記符号板の着磁
部によるアブソリュートパターンを読取るＭＲ素子セン
サからなる検出器を示す模式平面図、同図（Ｃ）は着磁
部Ｍの説明図、第４図は個々のＭＲ素子センサの構成を
示す説明図、第５図は前記検出器の出力信号を処理する
ための信号処理回路の一例を示す回路図、第６図（ａ）
〜（ｉ）は符号板のトラックに形成されたアブソリュー
トパターンおよびインクリメンタルパターンの着磁目盛
による水平磁場パターンと前記信号処理回路の各部波形
を示す線図、第７図（ａ）〜（ｆ）は本発明の符号板を
用いたアブソリュートエンコーダの最終出力波形を示す
線図、第８図（ａ）〜（ｄ）は異なる目盛数のアブソリ
ュート信号を得るためのアブソリュートパターンを決定
するアブソリュートコードのいくつかの例を示す説明図
、第９図はアブソリュートコードの別の例を示す説明図
、第１０図（ａ）は本発明の別の実施例に係る光学式ア
ブソリュートエンコーダ用符号板を示す模式平面図、同
図（ｂ）は前図の矢印六方向からみた正面図、第１１図
は前図の光電センサの出力信号をｌＡ埋するための信号
処理回路の一例を示す回路図、第１２図（ａ）は従来例
に係る光学式アブソリュートエンコーダ用符号板の模式
平面図、同図（ｂ）はその信号処理回路を示す回路図で
ある。 （主要部分の符号の説明） １：符号板 ２ａ、２ｂ：）ラック（アブソリュート）２Ｃニドラツ
ク（インクリメンタル） ３：回転軸心 ６８〜６ｈ：着磁目盛 ７８〜７ｈ：未着磁目盛 １０：検出器 １１　ａ、　　ｂ　〜１４ａ、　　ｂ　：　ＭＲ素子セ
ンサ１５ａ　〜ｄ：ＭＲ素子 １７：＋側電源端子 １．８．１９＋出力端子（アブソリュート）２０ニー側
電源端子 ２１：信号処理回路 ２４６差動アンプ ２５：コンパレータ ２８：モノマルチ回路 ２９：ラッチ回路 ３０：ＭＲ素子センサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 「０」信号と「１」信号に対応する二種の最小読取単位
   を所定の配列で１トラック上に並べてなるアブソリュー
   トエンコーダ用符号板において、前記最小読取単位の少
   なくとも一方が、前記単位の長さより短い信号確定部を
   有するものであることを特徴とするアブソリュートエン
   コーダ用符号板。