JPH0267916A - アブソリュートエンコーダ - Google Patents
アブソリュートエンコーダInfo
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- JPH0267916A JPH0267916A JP63220035A JP22003588A JPH0267916A JP H0267916 A JPH0267916 A JP H0267916A JP 63220035 A JP63220035 A JP 63220035A JP 22003588 A JP22003588 A JP 22003588A JP H0267916 A JPH0267916 A JP H0267916A
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- Japan
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- data
- phase
- pitch signal
- track
- angle
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- Pending
Links
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 34
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
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- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
- H03M1/12—Analogue/digital converters
- H03M1/22—Analogue/digital converters pattern-reading type
- H03M1/24—Analogue/digital converters pattern-reading type using relatively movable reader and disc or strip
- H03M1/28—Analogue/digital converters pattern-reading type using relatively movable reader and disc or strip with non-weighted coding
- H03M1/287—Analogue/digital converters pattern-reading type using relatively movable reader and disc or strip with non-weighted coding using gradually changing slit width or pitch within one track; using plural tracks having slightly different pitches, e.g. of the Vernier or nonius type
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
- G01D5/245—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using a variable number of pulses in a train
- G01D5/2454—Encoders incorporating incremental and absolute signals
- G01D5/2455—Encoders incorporating incremental and absolute signals with incremental and absolute tracks on the same encoder
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
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。
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」
この発明は、回転体の回転角度を検出するロータリエン
コーダあるいは移動体の移動ｍを検出するりニアエンコ
ーダに係り、特に基準位置からの絶対変位の検出が可能
なアブソリュートエンコーダに関する。
コーダあるいは移動体の移動ｍを検出するりニアエンコ
ーダに係り、特に基準位置からの絶対変位の検出が可能
なアブソリュートエンコーダに関する。
「従来の技術」
第１の従来例として第４図に示すインクリメンタル型ロ
ータリエンコーダについて説明する。この図において、
１はピッチ信号トラックであり、回転体と連動して回転
する磁気記録媒体の所定の円軌道に沿って設けられてい
る。そして、このピッチ信号トラック１には、一定波長
λの正弦波状磁気情報がピッチ信号として操り返し記録
されている。２ａおよび２ｂは磁気センサであり、ガラ
ス基板上に磁気抵抗素子が形成されてなる。ここで、磁
気抵抗素子は、磁界中に置かれた場合、その磁界の強さ
に応じて開存抵抗が変化する現象、いわゆる磁気抵抗効
果が生じる素子材料によって構成されており、この磁気
抵抗効果を利用して、ピッチ信号トラック！上に記録さ
れた正弦波状磁気情報が読み取られる。また、磁気セン
サ２ａおよび２ｂは、互いに（ｋ±ｌ／４）λ（ｋは整
数）離間してピッチ信号トラック１に対向配置されてい
る。そして、ピッチ信号トラックｌは、磁気センサ２ａ
および２ｂに対して、Ｍ方向（矢印Ｍ）に移動自在にな
っている。そして、磁気センサ２ａおよび２ｂの磁気抵
抗素子パターンはピッチ信号トラックｌから受ける磁界
によって抵抗値が変化し、この結果、磁気センサ２ａお
よび２ｂからはピッチ信号トラック１との位置関係に応
じたレベルの信号が得られる。
ータリエンコーダについて説明する。この図において、
１はピッチ信号トラックであり、回転体と連動して回転
する磁気記録媒体の所定の円軌道に沿って設けられてい
る。そして、このピッチ信号トラック１には、一定波長
λの正弦波状磁気情報がピッチ信号として操り返し記録
されている。２ａおよび２ｂは磁気センサであり、ガラ
ス基板上に磁気抵抗素子が形成されてなる。ここで、磁
気抵抗素子は、磁界中に置かれた場合、その磁界の強さ
に応じて開存抵抗が変化する現象、いわゆる磁気抵抗効
果が生じる素子材料によって構成されており、この磁気
抵抗効果を利用して、ピッチ信号トラック！上に記録さ
れた正弦波状磁気情報が読み取られる。また、磁気セン
サ２ａおよび２ｂは、互いに（ｋ±ｌ／４）λ（ｋは整
数）離間してピッチ信号トラック１に対向配置されてい
る。そして、ピッチ信号トラックｌは、磁気センサ２ａ
および２ｂに対して、Ｍ方向（矢印Ｍ）に移動自在にな
っている。そして、磁気センサ２ａおよび２ｂの磁気抵
抗素子パターンはピッチ信号トラックｌから受ける磁界
によって抵抗値が変化し、この結果、磁気センサ２ａお
よび２ｂからはピッチ信号トラック１との位置関係に応
じたレベルの信号が得られる。
すなわち、ピッチ信号トラックｉ上の正弦波状磁気情報
１周期の区間をθ＝０〜２πとすると、磁気センサ２ａ
からはｓｉｎθ、磁気センサ２ｂからはＣｏ５０のレベ
ル信号が得られる。そして、ピッチ信号トラックｌが磁
気センサ２ａおよび２ｂに対して移動すると、それに伴
って磁気センサ２ａおよび２ｂから位相がπ／２ずれた
２相の検出信号ｓｉｎθ（Ａ相）およびｃｏｓＯ（ｎ相
）が得られる。
１周期の区間をθ＝０〜２πとすると、磁気センサ２ａ
からはｓｉｎθ、磁気センサ２ｂからはＣｏ５０のレベ
ル信号が得られる。そして、ピッチ信号トラックｌが磁
気センサ２ａおよび２ｂに対して移動すると、それに伴
って磁気センサ２ａおよび２ｂから位相がπ／２ずれた
２相の検出信号ｓｉｎθ（Ａ相）およびｃｏｓＯ（ｎ相
）が得られる。
次に、３は分割回路であり、Ａ／Ｄ変換器３ａおよび３
ｂと、角度算出部３Ｃとからなる。Ａ／Ｄ変換器３ａで
は、Ａ相検出信号（ｓｉｎθ）がＡ／Ｄ変換され、デジ
タルデータＤａが出力される。また、Δ／Ｄ変換鼎３ｂ
では、Ｂ相検出信号（ｃｏｓＯ）／Ｊ（Ａ／Ｄ変換され
、デジタルデータＤｂが出力される。
ｂと、角度算出部３Ｃとからなる。Ａ／Ｄ変換器３ａで
は、Ａ相検出信号（ｓｉｎθ）がＡ／Ｄ変換され、デジ
タルデータＤａが出力される。また、Δ／Ｄ変換鼎３ｂ
では、Ｂ相検出信号（ｃｏｓＯ）／Ｊ（Ａ／Ｄ変換され
、デジタルデータＤｂが出力される。
そして、角度算出部３ｃでは、これらデジタルデータＤ
ａおよびＤｂから、角度データ０が算出されて出力され
る。ここで、角度データＯは、ピッチ信号トラックｌの
１磁化区間内における磁気センサ２ａあるいは２ｂの位
置を示す。
ａおよびＤｂから、角度データ０が算出されて出力され
る。ここで、角度データＯは、ピッチ信号トラックｌの
１磁化区間内における磁気センサ２ａあるいは２ｂの位
置を示す。
次に、４は磁極計数回路であり、波形整形回路４１．４
２および４３と、方向判別回路４４と、カウンタ４５と
からなる。波形整形回路４１および４２では、各々Ａ相
およびＢ相の検出信号が、波形整形されて出力される。
２および４３と、方向判別回路４４と、カウンタ４５と
からなる。波形整形回路４１および４２では、各々Ａ相
およびＢ相の検出信号が、波形整形されて出力される。
この場合、波形整形回路４１．４２の出力信号Ｐ、、Ｐ
＊は、第５図に示すように、お互いに位相がπ／２ずれ
た矩形波となり、また、磁気記録媒体の回転方向が正方
向の場合は、パルスＰ、が進み、負方向の場合は、パル
スＰ、が進むようになっている。そして、方向判別回路
４４では、例えば、パルスＰ１の立ち上がり時にパルス
１）、のレベルが“！−ビか“Ｌ″かによって方向が判
別される。この方向判別回路４４の出力信号Ｓｖは、カ
ウンタ４５のアップダウン切り換え端子Ｕ／Ｄに供給さ
れる。そして、カウンタ４５では、信号Ｓｖによってア
ップかダウンに切り換えられながら、パルスＰ、がカウ
ントされる。この例では、磁気記録媒体が正方向に回転
している時にアップカウント、負方向に回転している時
にダウンカウントが行われるようになっている。また、
図示してない原点検出用センサが原点位置を通過する毎
に、その原点位置において原点信号Ｓｚが検出され、こ
れが波形整形回路４３を介した後に原点パルスＰｚとな
りカウンタ４５のリセット端子Ｒに供給されるようにな
っている。この結果、カウンタ４５は、原点検出用セン
サが原点位置に達する毎にリセットされる。従って、カ
ウンタ４５のカウント値Ｎは、磁気センサ２ａ、２ｂの
現在位置と原点位置との間において、磁気センサ２ａ、
２ｂが通過−したピッチ信号トラック１上の磁化区間の
敗（磁極数）に対応する値となる。そして、このカウン
タ４５のカウント値Ｎと、角度算出部３ｃの角度データ
θとが、アブソリュート位置データＤｏｕＬとして出力
される。
＊は、第５図に示すように、お互いに位相がπ／２ずれ
た矩形波となり、また、磁気記録媒体の回転方向が正方
向の場合は、パルスＰ、が進み、負方向の場合は、パル
スＰ、が進むようになっている。そして、方向判別回路
４４では、例えば、パルスＰ１の立ち上がり時にパルス
１）、のレベルが“！−ビか“Ｌ″かによって方向が判
別される。この方向判別回路４４の出力信号Ｓｖは、カ
ウンタ４５のアップダウン切り換え端子Ｕ／Ｄに供給さ
れる。そして、カウンタ４５では、信号Ｓｖによってア
ップかダウンに切り換えられながら、パルスＰ、がカウ
ントされる。この例では、磁気記録媒体が正方向に回転
している時にアップカウント、負方向に回転している時
にダウンカウントが行われるようになっている。また、
図示してない原点検出用センサが原点位置を通過する毎
に、その原点位置において原点信号Ｓｚが検出され、こ
れが波形整形回路４３を介した後に原点パルスＰｚとな
りカウンタ４５のリセット端子Ｒに供給されるようにな
っている。この結果、カウンタ４５は、原点検出用セン
サが原点位置に達する毎にリセットされる。従って、カ
ウンタ４５のカウント値Ｎは、磁気センサ２ａ、２ｂの
現在位置と原点位置との間において、磁気センサ２ａ、
２ｂが通過−したピッチ信号トラック１上の磁化区間の
敗（磁極数）に対応する値となる。そして、このカウン
タ４５のカウント値Ｎと、角度算出部３ｃの角度データ
θとが、アブソリュート位置データＤｏｕＬとして出力
される。
次に、第２の従来例として、第６図に示す光学式アブソ
リエート型ロータリエンコーダについて説明する。第６
図（ａ）はこのロータリエンコーダの構成を示す平面図
であり、第６図（ｂ）は正断面図である。！０は円板で
あり、シャフトｔａｂを介して回転体（図示仕ず）に取
り付けられており、回転体と連動して回転するようにな
っている。この円板ｌＯには、同心円状のトラックし１
〜し、にスリットｌＯａを形成することにより、基準位
置（０°）からの回転角度を示す角度情報が記録されて
いる。すなわち、トラックＬ、−Ｌ、は、各々角度情報
の第１〜第４ビツトに対応しており、スリット１０ａが
ある場合はデータ“！”に、スリット１０ａがない場合
はデータ“０”に対応している。そして、これらのトラ
ックし、〜し。上の４ビツトの角度情報によって、基ω
位置からの角度が２２゜５°の精度で得られるようにな
っている。また、角度情報の各ビットは、角度が変化し
た場合に、同時に２ビツト以上のデータが変化しないよ
うに記録されており、角度情報検出時におけるジッタの
発生防止がなされている。
リエート型ロータリエンコーダについて説明する。第６
図（ａ）はこのロータリエンコーダの構成を示す平面図
であり、第６図（ｂ）は正断面図である。！０は円板で
あり、シャフトｔａｂを介して回転体（図示仕ず）に取
り付けられており、回転体と連動して回転するようにな
っている。この円板ｌＯには、同心円状のトラックし１
〜し、にスリットｌＯａを形成することにより、基準位
置（０°）からの回転角度を示す角度情報が記録されて
いる。すなわち、トラックＬ、−Ｌ、は、各々角度情報
の第１〜第４ビツトに対応しており、スリット１０ａが
ある場合はデータ“！”に、スリット１０ａがない場合
はデータ“０”に対応している。そして、これらのトラ
ックし、〜し。上の４ビツトの角度情報によって、基ω
位置からの角度が２２゜５°の精度で得られるようにな
っている。また、角度情報の各ビットは、角度が変化し
た場合に、同時に２ビツト以上のデータが変化しないよ
うに記録されており、角度情報検出時におけるジッタの
発生防止がなされている。
１−１は光源であり、円板１０に対向配置され、トラッ
クし、〜Ｌ４に向けて先ｔＩＡ１−１１〜１−１４を放
つ。
クし、〜Ｌ４に向けて先ｔＩＡ１−１１〜１−１４を放
つ。
これらの光線Ｊ−１１−８４は、その進路にスリット１
０ａがあった場合は、円板ＩＯに遮られろことなく直進
する。そして、こららの光線は、アノードが接地され、
カソードが抵抗Ｒ，〜Ｒ４を介して７［源Ｖ’ｃｃに接
続された４個のフォトダイオードＰＤ ｌ” Ｐ Ｄ
４に各々供給される。フォトダイオードＰＤ、〜ＰＤ４
のカソードは、コンパレータＡ１〜Ａ４の反転入力に接
続される。また、コンパレータＡｌ〜Ａ４の非反転入力
は、一端が電源Ｖｃｃに接続され、他端が接地された可
変抵抗ｖｎ、−ｖＲ４の摺動子に各々接続される。この
可変抵抗ＶＲ２〜ＶＲ，の摺動子の位置を調整すること
により、コンパレータΔ！〜Ａ４の非反転入力レベル、
すなわち、判定基準レベルかり、す整される。
０ａがあった場合は、円板ＩＯに遮られろことなく直進
する。そして、こららの光線は、アノードが接地され、
カソードが抵抗Ｒ，〜Ｒ４を介して７［源Ｖ’ｃｃに接
続された４個のフォトダイオードＰＤ ｌ” Ｐ Ｄ
４に各々供給される。フォトダイオードＰＤ、〜ＰＤ４
のカソードは、コンパレータＡ１〜Ａ４の反転入力に接
続される。また、コンパレータＡｌ〜Ａ４の非反転入力
は、一端が電源Ｖｃｃに接続され、他端が接地された可
変抵抗ｖｎ、−ｖＲ４の摺動子に各々接続される。この
可変抵抗ＶＲ２〜ＶＲ，の摺動子の位置を調整すること
により、コンパレータΔ！〜Ａ４の非反転入力レベル、
すなわち、判定基準レベルかり、す整される。
次に、この光学式アブソリュート型ロークリエンコーダ
の動作を説明する。回転体が回転すると、これと連動し
て円板！０が回転する。この時、光源１！から放たれた
光線ＨＩ〜Ｉｆ ４は、その進路上にスリットｌＱａが
あればそれを通過してフォトグーオードＰＤ、〜ＰＤ、
に供給され、スリットｌＯａがなければ円板１０によっ
て遮られる。この結果、フォトダイオードＰＤ、〜ＰＤ
、の内、光の供給を受けたものは１１１流か流れ、その
カソード電位か低下する。また、フォトダイオードＰ
Ｄ ＋〜ＰＤ、の内、光が供給されなかったものは電流
が流れず、そのカソード電位は高いままである。そして
、４個のフォトダイオードＦＤ、〜Ｐ Ｄ ４のカソー
ド電位は、コンパレークＡｔ−Ａ４によってレベル判定
され、角度データＤＩ−Ｄ４として各々出力される。第
７図は、円板！０が基壁位置（０°）から時計上りに一
回転しｔこ場合における角度データＤ１〜Ｄ、を示した
図である。このようにして、このロークリエンコーダで
は、回転角度に応じた角度データが検出される。
の動作を説明する。回転体が回転すると、これと連動し
て円板！０が回転する。この時、光源１！から放たれた
光線ＨＩ〜Ｉｆ ４は、その進路上にスリットｌＱａが
あればそれを通過してフォトグーオードＰＤ、〜ＰＤ、
に供給され、スリットｌＯａがなければ円板１０によっ
て遮られる。この結果、フォトダイオードＰＤ、〜ＰＤ
、の内、光の供給を受けたものは１１１流か流れ、その
カソード電位か低下する。また、フォトダイオードＰ
Ｄ ＋〜ＰＤ、の内、光が供給されなかったものは電流
が流れず、そのカソード電位は高いままである。そして
、４個のフォトダイオードＦＤ、〜Ｐ Ｄ ４のカソー
ド電位は、コンパレークＡｔ−Ａ４によってレベル判定
され、角度データＤＩ−Ｄ４として各々出力される。第
７図は、円板！０が基壁位置（０°）から時計上りに一
回転しｔこ場合における角度データＤ１〜Ｄ、を示した
図である。このようにして、このロークリエンコーダで
は、回転角度に応じた角度データが検出される。
「発明が解決しようとする課題」
ところで、上述して従来のインクリメンタル型ロータリ
エンコーダにおいては、 ■原点位置１こおいて、原点信号Ｓｚが検出されるまで
の間は、カウンタ４５が初期化されないので、アブソリ
ュート位置データＤｏｕｔが不定となってしまう。
エンコーダにおいては、 ■原点位置１こおいて、原点信号Ｓｚが検出されるまで
の間は、カウンタ４５が初期化されないので、アブソリ
ュート位置データＤｏｕｔが不定となってしまう。
■ロータリエンコーダ用電源の瞬断等が発生すると、カ
ウンタ４５のデータが破壊されるので、電源のバックア
ップを行う必要がある。
ウンタ４５のデータが破壊されるので、電源のバックア
ップを行う必要がある。
という問題があった。また、上述の従来の光学式アブソ
リュート型ロータリエンコーダにおいては、回転角度の
分解能、すなわち、アブソリュート位置データのビット
数を上げるためには、それに応じてトラック数およびセ
ンサの数を増やさなければならないという問題があった
。
リュート型ロータリエンコーダにおいては、回転角度の
分解能、すなわち、アブソリュート位置データのビット
数を上げるためには、それに応じてトラック数およびセ
ンサの数を増やさなければならないという問題があった
。
この発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、少な
いトラック数であり、かつ、アブソリュート位置データ
の得られるアブソリュートエンコーダを提供することを
目的としている。
いトラック数であり、かつ、アブソリュート位置データ
の得られるアブソリュートエンコーダを提供することを
目的としている。
「課題を解決するための手段」
この発明は、記録媒体上の所定の軌道に沿った少なくと
も２本のトラックであって、各トラックには、始点から
終点まで、互いに共通の素因数を持たない繰り返し数で
ピッチ信号を記録してなるピッチ信号トラックと、前記
ピッチ信号トラックの各トラックに対向配置され、各ピ
ッチ信号を検出するセンサと、前記センサによって検出
された複数のピッチ信号レベルをＡ／Ｄ変換して複数の
ピッチ信号レベルデータを出力するＡ１０変換器と、前
記痕敗のピッチ信号レベルデータを、前記ピッチ信号ト
ラックの始点から前記センサの所在位置までの変位を示
すアブソリュート位置データに変換して出力するアブソ
リュート位置データ変換テーブルとを具備することを特
徴としている。
も２本のトラックであって、各トラックには、始点から
終点まで、互いに共通の素因数を持たない繰り返し数で
ピッチ信号を記録してなるピッチ信号トラックと、前記
ピッチ信号トラックの各トラックに対向配置され、各ピ
ッチ信号を検出するセンサと、前記センサによって検出
された複数のピッチ信号レベルをＡ／Ｄ変換して複数の
ピッチ信号レベルデータを出力するＡ１０変換器と、前
記痕敗のピッチ信号レベルデータを、前記ピッチ信号ト
ラックの始点から前記センサの所在位置までの変位を示
すアブソリュート位置データに変換して出力するアブソ
リュート位置データ変換テーブルとを具備することを特
徴としている。
１作用」
上記構成によれば、記録媒体が変位すると、センサによ
って、変位に応じた位相差を有する複数のピッチ信号が
検出される。そして、これらの複数のピッチ信号レベル
はＡ／Ｄ変換器によって複数のピッチ信号レベルデータ
に変換される。そして、これらの複数のピッチ信号レベ
ルデータは、アブソリュート位置データ変換テーブルに
よって、アブソリュート位置データに変換される。
って、変位に応じた位相差を有する複数のピッチ信号が
検出される。そして、これらの複数のピッチ信号レベル
はＡ／Ｄ変換器によって複数のピッチ信号レベルデータ
に変換される。そして、これらの複数のピッチ信号レベ
ルデータは、アブソリュート位置データ変換テーブルに
よって、アブソリュート位置データに変換される。
「実施例」
以下、図面を参照して本発明の一実施例について説明す
る。
る。
第１図はこの発明の第１の実施例によるアブソリュート
エンコーダの構成図である。この図において、１１１１
２は各々ピッチ信号トラックであって、回転体と連動し
て回転する磁気記録媒体の同心円状の２本の軌道に沿っ
て設けられている。この図においては、基準位置を出発
しく始点１ａ）、トラックを１回転して再び基準位置に
戻る（終点Ｉｂ）までの、ピッチ信号トラック１１およ
び１２におけるピッチ信号の記録状聾が示されている。
エンコーダの構成図である。この図において、１１１１
２は各々ピッチ信号トラックであって、回転体と連動し
て回転する磁気記録媒体の同心円状の２本の軌道に沿っ
て設けられている。この図においては、基準位置を出発
しく始点１ａ）、トラックを１回転して再び基準位置に
戻る（終点Ｉｂ）までの、ピッチ信号トラック１１およ
び１２におけるピッチ信号の記録状聾が示されている。
ここで、トラック１１には、波長λ、の正弦波状磁気情
報が始点１ａから終点１ｂまでＮ１回繰り返し記録され
ている。また、トラック１２には、波長λ、の正弦波状
磁気情報が始点１ａから終点１１＋までＮ、回繰り返し
記録されている。そして、これらのトラック１１におけ
る磁気情報の繰り返し回数Ｎ、とトラック１２における
磁気情報の繰り返し回数Ｎ、は、互いに共通の素因数を
持たない関係にある。
報が始点１ａから終点１ｂまでＮ１回繰り返し記録され
ている。また、トラック１２には、波長λ、の正弦波状
磁気情報が始点１ａから終点１１＋までＮ、回繰り返し
記録されている。そして、これらのトラック１１におけ
る磁気情報の繰り返し回数Ｎ、とトラック１２における
磁気情報の繰り返し回数Ｎ、は、互いに共通の素因数を
持たない関係にある。
２ ａ、、 ２ ｂ、は、トラック２に記録された磁気
情報を検出するための磁気センサであり、各々（ｋ±ｌ
／４）１．１間してトラック１１に対向配置されている
。また、２ａｔ、２ｂ、は、トラックＩ２に記録された
磁気情報を検出するための磁気センサであり、各々（ｋ
±ｌ／４）λ、離間してトラック！２に対向配置されて
いる。そして、磁気センサ２ａ、および２ｂ、からはピ
ッチ信号トラック１１との位置関係に応じたレベルの信
号が得られる。すなわち、ピッチ信号トラック！１上の
正弦波状磁気情報１周期の区間を０１＝θ〜２πとする
と、磁気センサ２ａ、からはｓｉｎθい磁気センサ２ｂ
、からはＣａＳＯ３のレベル信号が得られる。そして、
ピッチ信号トラック１１が磁気センサ２ａ＋および２ｂ
、に対して移動すると、それに伴って磁気センサ２ａ＋
および２ｂ＋から位相がπ／２ずれた２相の検出信号ｓ
ｉｎθ、（Ａ１相）およびｃｏｓθ１（Ｂ、相）が得ら
れる。同様に、ピッチ信号トラック１２上の正弦波状磁
気情報１周期の区間をθ、＝０〜２πとした場合に、磁
気センサ２ａ、および２ｂｔからは、そのセンサ位置に
応じて、検出信号ｓｉｎθ！（Ａ、相）およびｃｏｓ
０２（Ｂ、相）が得られる。
情報を検出するための磁気センサであり、各々（ｋ±ｌ
／４）１．１間してトラック１１に対向配置されている
。また、２ａｔ、２ｂ、は、トラックＩ２に記録された
磁気情報を検出するための磁気センサであり、各々（ｋ
±ｌ／４）λ、離間してトラック！２に対向配置されて
いる。そして、磁気センサ２ａ、および２ｂ、からはピ
ッチ信号トラック１１との位置関係に応じたレベルの信
号が得られる。すなわち、ピッチ信号トラック！１上の
正弦波状磁気情報１周期の区間を０１＝θ〜２πとする
と、磁気センサ２ａ、からはｓｉｎθい磁気センサ２ｂ
、からはＣａＳＯ３のレベル信号が得られる。そして、
ピッチ信号トラック１１が磁気センサ２ａ＋および２ｂ
、に対して移動すると、それに伴って磁気センサ２ａ＋
および２ｂ＋から位相がπ／２ずれた２相の検出信号ｓ
ｉｎθ、（Ａ１相）およびｃｏｓθ１（Ｂ、相）が得ら
れる。同様に、ピッチ信号トラック１２上の正弦波状磁
気情報１周期の区間をθ、＝０〜２πとした場合に、磁
気センサ２ａ、および２ｂｔからは、そのセンサ位置に
応じて、検出信号ｓｉｎθ！（Ａ、相）およびｃｏｓ
０２（Ｂ、相）が得られる。
３！は分割回路であり、Ａ／Ｄ変換器３１ａおよび３１
ｂと、角度算出部３１ｃとからなる。この分割回路３１
は、磁気センサ２ａ＋および２ｂ、から出力されたＡ１
相およびＢ、相の検出信号を、Ａ／Ｄ変換器３１ ａお
よび３１ｂによってデジタルデータＤａ＋およびＤｂ、
に変換し、角度算出部３１ｃによってこれらのデジタル
データＤａｔおよびＤｌ＋ｔを角度データθ、に変換し
て出力する。分割回路３２も分割回路３１と同一構成で
あり、磁気センサ２ａ１および２ｂｔから出力されたＡ
、相およびＢ！相の検出信号を角度データθ、に変換し
て出力する。
ｂと、角度算出部３１ｃとからなる。この分割回路３１
は、磁気センサ２ａ＋および２ｂ、から出力されたＡ１
相およびＢ、相の検出信号を、Ａ／Ｄ変換器３１ ａお
よび３１ｂによってデジタルデータＤａ＋およびＤｂ、
に変換し、角度算出部３１ｃによってこれらのデジタル
データＤａｔおよびＤｌ＋ｔを角度データθ、に変換し
て出力する。分割回路３２も分割回路３１と同一構成で
あり、磁気センサ２ａ１および２ｂｔから出力されたＡ
、相およびＢ！相の検出信号を角度データθ、に変換し
て出力する。
５は、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）によって構成され
るアブソリュート位置データ変換テーブルであり、角度
データ０１およびθ、を、これと対応するアブソリュー
ト位置データＤｏｕ目こ変換して出力する。
るアブソリュート位置データ変換テーブルであり、角度
データ０１およびθ、を、これと対応するアブソリュー
ト位置データＤｏｕ目こ変換して出力する。
次に、このアブソリュートエンコーダの動作を説明する
。第１図において、磁気記録媒体（図示せず）が回転す
ると、その回転角に応じて、磁気センサ２ａ＋および２
ｂ、からＡ、相およびＢ、相の検出信号が、磁気センサ
２ａ、および２ｂ、からＡ、相およびＢ、相の検出信号
が得られる。
。第１図において、磁気記録媒体（図示せず）が回転す
ると、その回転角に応じて、磁気センサ２ａ＋および２
ｂ、からＡ、相およびＢ、相の検出信号が、磁気センサ
２ａ、および２ｂ、からＡ、相およびＢ、相の検出信号
が得られる。
そして、ＡＩ相、Ｂ、相、Ａ、相およびＢｔ相の検出信
号は、Ａ／Ｄ変換１％ ３１ ａ、３１ｂ、３２ａおよ
び３２ｂによって、各々デジタルデータＤａ、、Ｄｂ、
、ＤａｍおよびＤｂ、にＡ／Ｄ変換される。そして、デ
ジタルデータＤａ＋およびＤｂ、は、角度算出部３１ｃ
によってそれらに対応する角度データＯ７に変換され、
デジタルデータＤａ、およびＤｂｔは、角度算出部３２
ｃによってそれらに対応する角度データθ、に変換され
る。ここで、角度データθは、ピッチ信号トラック！１
の１磁化区間内における磁気センサ２ａ＋の位置を示し
、角度データ０麦は、ピッチ信号トラックＩ２の１磁化
区間内における磁気センサ２ａｔの位置を示す。そして
、これらの角度デー、り０１および０．は、アブソリュ
ート位置データ変換テーブル５によって、アブソリコー
ト位置データＤ ｏｕｔに変換される。以下、どのよう
にしてこの変換が行われるかを説明する。
号は、Ａ／Ｄ変換１％ ３１ ａ、３１ｂ、３２ａおよ
び３２ｂによって、各々デジタルデータＤａ、、Ｄｂ、
、ＤａｍおよびＤｂ、にＡ／Ｄ変換される。そして、デ
ジタルデータＤａ＋およびＤｂ、は、角度算出部３１ｃ
によってそれらに対応する角度データＯ７に変換され、
デジタルデータＤａ、およびＤｂｔは、角度算出部３２
ｃによってそれらに対応する角度データθ、に変換され
る。ここで、角度データθは、ピッチ信号トラック！１
の１磁化区間内における磁気センサ２ａ＋の位置を示し
、角度データ０麦は、ピッチ信号トラックＩ２の１磁化
区間内における磁気センサ２ａｔの位置を示す。そして
、これらの角度デー、り０１および０．は、アブソリュ
ート位置データ変換テーブル５によって、アブソリコー
ト位置データＤ ｏｕｔに変換される。以下、どのよう
にしてこの変換が行われるかを説明する。
第２図は、磁気記録媒体が基単位置から１回転した場合
、すなわち、磁気センサ２ａ＋および２ａｍのセンサ位
置がトラックの始点１ａから終点１ｂまで移動した場合
におけるＡ、相およびＡｔＩの検出信号の波形図である
。ここで、磁気記録媒体！回転当たりの八、相検出信号
における正弦波の繰り返し回数Ｎ、と、Ａ、相検出信号
における正弦波の緑り返し日数Ｎ、とは、互いに共通の
素因数を持たない、このため、センサ位置がトラックの
始点ｌａから終点ｌｂまで進むと、それに伴ってＡ１相
検出信号とＡ、相検出信号とは、−様に位相がず・れて
行き、終点１ｂに達した時点で始点１ａにおける位相関
係に戻ることとなる。従って、Ａ、相検出信号とＡ、相
検出信号との間の１つの位相関係は、トラックの始点１
ａから終点１ｂまでにおいて、ただ１回のみ現れること
となる。
、すなわち、磁気センサ２ａ＋および２ａｍのセンサ位
置がトラックの始点１ａから終点１ｂまで移動した場合
におけるＡ、相およびＡｔＩの検出信号の波形図である
。ここで、磁気記録媒体！回転当たりの八、相検出信号
における正弦波の繰り返し回数Ｎ、と、Ａ、相検出信号
における正弦波の緑り返し日数Ｎ、とは、互いに共通の
素因数を持たない、このため、センサ位置がトラックの
始点ｌａから終点ｌｂまで進むと、それに伴ってＡ１相
検出信号とＡ、相検出信号とは、−様に位相がず・れて
行き、終点１ｂに達した時点で始点１ａにおける位相関
係に戻ることとなる。従って、Ａ、相検出信号とＡ、相
検出信号との間の１つの位相関係は、トラックの始点１
ａから終点１ｂまでにおいて、ただ１回のみ現れること
となる。
このことをさらに詳述する。例えば、センサ位置Ｐにお
いて検出されたＡ、相検出信号から角度算出部３１ｃに
よって角度データθ＋ｐ７＞＜算出され、また、同時に
検出されたＡ、相検出信号から角度算出部３２ｃによっ
て角度データθ、ｐｌ）＜算出されたとする。ここで、
トラックの始点１ａから終点１ｂまでの間に、角度デー
タθ＋ｐ＃’ｆＱられるようなセンサ位置はＮ１箇所、
角度データθ！ｐが得られるセンサ位置はＮ、箇所存在
する。しかし、角度データ０．ｐが得られ、かつ、角度
データθ、ｐが得られるようなセンサ位置はトラックの
始点１ａから終点１ｂまでの間にＰ点ただ１箇所しか存
在しない。すなわち、角度データθ１および角度データ
θ、が確定すれば、トラックにおける始点！ａからのセ
ンサ位置は一義的に決まる。
いて検出されたＡ、相検出信号から角度算出部３１ｃに
よって角度データθ＋ｐ７＞＜算出され、また、同時に
検出されたＡ、相検出信号から角度算出部３２ｃによっ
て角度データθ、ｐｌ）＜算出されたとする。ここで、
トラックの始点１ａから終点１ｂまでの間に、角度デー
タθ＋ｐ＃’ｆＱられるようなセンサ位置はＮ１箇所、
角度データθ！ｐが得られるセンサ位置はＮ、箇所存在
する。しかし、角度データ０．ｐが得られ、かつ、角度
データθ、ｐが得られるようなセンサ位置はトラックの
始点１ａから終点１ｂまでの間にＰ点ただ１箇所しか存
在しない。すなわち、角度データθ１および角度データ
θ、が確定すれば、トラックにおける始点！ａからのセ
ンサ位置は一義的に決まる。
第１図のアブソリュート位置データ変換テーブル５には
、トラックの始点１ａから終点１ｂまでの各位置のアブ
ソリュート位置データに対するトラック１１における角
度データθ１およびトラック１２における角度データθ
、が記憶されている。従って、トラック１１における角
度データ０１およびトラック１２における角度データＯ
２を指定することにより、アブソリュート位置データ変
換テーブル５から、トラックにおける始点！ａから見た
センサ（１ｉｔ２を示すアブソリュート位置データＤｏ
ｕｔを得ることができる。
、トラックの始点１ａから終点１ｂまでの各位置のアブ
ソリュート位置データに対するトラック１１における角
度データθ１およびトラック１２における角度データθ
、が記憶されている。従って、トラック１１における角
度データ０１およびトラック１２における角度データＯ
２を指定することにより、アブソリュート位置データ変
換テーブル５から、トラックにおける始点！ａから見た
センサ（１ｉｔ２を示すアブソリュート位置データＤｏ
ｕｔを得ることができる。
なお、この実施例においては、角度算出部３１Ｃおよび
３２ｃが出ツノする角度データθ１およびＯ２をアブソ
リュート位置データに変換するようにしたが、Ａ／Ｄ変
換器３１ａおよび３２ａが出力するデジタルデータＤａ
＋およびＤａｍを直接アブソリュート位置データＤｏｕ
ｔに変換するようにすることも勿論可能である。
３２ｃが出ツノする角度データθ１およびＯ２をアブソ
リュート位置データに変換するようにしたが、Ａ／Ｄ変
換器３１ａおよび３２ａが出力するデジタルデータＤａ
＋およびＤａｍを直接アブソリュート位置データＤｏｕ
ｔに変換するようにすることも勿論可能である。
次に、この発明の第２の実施例によるアブソリュートエ
ンコーダを説明する。これは、アブソリュート位置デー
タとしては、低い分解能でも構、わなく、インクリメン
タル位置データについては高い分解能が要求されるよう
な場合に、適用されるものである。このアブソリュート
エンコーダには、第１の実施例において説明したような
アブソリュート位置検出用のピッチ信号トラック２本と
、高い分解能のピッチ信号が得られるインクリメンタル
信号トラック！木とが設けられている。第３図は、アブ
ソリュート位置検出用ピッチ信号トラックから検出され
たＡｔｆ［Ｉ検出信号およびＡｔ相検出信号と、インク
リメンタル信号トラックから検出されたＡ、相検出信号
とを示す波形図である。トラックの始点１ａから終点！
ｂまでセンサ位置が変わる間に、Ａ＋相検出信号は波長
λえの正弦波かＮ１回、Ａ、相検出信号は波長λ、の正
弦波がＮｔ回、Ａ、相検出信号は波長λ、の正弦波がＮ
３回繰り返される。ここで、整数Ｎ、とＮ、とは互いに
共通の素因数を持たない。そして、第１の実施例と同様
の手段によって、Ａｔ相およびＡ、相検出信号からアブ
ソリュート位置データが算出される。一方、Ａ、相検出
信号から高い分解能のインクリメンタル位置データが得
られる。
ンコーダを説明する。これは、アブソリュート位置デー
タとしては、低い分解能でも構、わなく、インクリメン
タル位置データについては高い分解能が要求されるよう
な場合に、適用されるものである。このアブソリュート
エンコーダには、第１の実施例において説明したような
アブソリュート位置検出用のピッチ信号トラック２本と
、高い分解能のピッチ信号が得られるインクリメンタル
信号トラック！木とが設けられている。第３図は、アブ
ソリュート位置検出用ピッチ信号トラックから検出され
たＡｔｆ［Ｉ検出信号およびＡｔ相検出信号と、インク
リメンタル信号トラックから検出されたＡ、相検出信号
とを示す波形図である。トラックの始点１ａから終点！
ｂまでセンサ位置が変わる間に、Ａ＋相検出信号は波長
λえの正弦波かＮ１回、Ａ、相検出信号は波長λ、の正
弦波がＮｔ回、Ａ、相検出信号は波長λ、の正弦波がＮ
３回繰り返される。ここで、整数Ｎ、とＮ、とは互いに
共通の素因数を持たない。そして、第１の実施例と同様
の手段によって、Ａｔ相およびＡ、相検出信号からアブ
ソリュート位置データが算出される。一方、Ａ、相検出
信号から高い分解能のインクリメンタル位置データが得
られる。
「発明の効果」
以上説明したように、この発明によれば、記録媒体上の
所定の軌道に沿った少なくとも２本のトラックであって
、各トラックには、始点から終点まで、互いに共通の素
因数を持たない繰り返し数でピッチ信号を記録してなる
ピッチ信号トラックと、前記ピッチ信号トラックの各ト
ラックに対向配置され、各ピッチ信号を検出するセンサ
と、０り記複数のピッチ信号レベルをＡ／Ｄ変換して複
数のピッチ信号レベルデータを出力するＡ／Ｄ変換器と
、前記複数のピッチ信号レベルデータを、面一ピッチ信
号トラックの始点から前記センサの所在位置までの変位
を示すアブソリュート位置データに変換して出力するア
ブソリュート位置データ変換テーブルとを設けたので、
少ないトラック数であり、かつ、アブソリュート位置検
出の可能なアブソリュートエンコーダを実現することが
できる。
所定の軌道に沿った少なくとも２本のトラックであって
、各トラックには、始点から終点まで、互いに共通の素
因数を持たない繰り返し数でピッチ信号を記録してなる
ピッチ信号トラックと、前記ピッチ信号トラックの各ト
ラックに対向配置され、各ピッチ信号を検出するセンサ
と、０り記複数のピッチ信号レベルをＡ／Ｄ変換して複
数のピッチ信号レベルデータを出力するＡ／Ｄ変換器と
、前記複数のピッチ信号レベルデータを、面一ピッチ信
号トラックの始点から前記センサの所在位置までの変位
を示すアブソリュート位置データに変換して出力するア
ブソリュート位置データ変換テーブルとを設けたので、
少ないトラック数であり、かつ、アブソリュート位置検
出の可能なアブソリュートエンコーダを実現することが
できる。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の第１の実施例によるアブソリュート
エンコーダの構成図、第２図は同実施例における検出信
号の波形図、第３図は第２．の実施例によるアブソリュ
ートエンコーダにおける検出信号の波形図、第４図は従
来のロークリエンコーダの構成図、第５図は第４図にお
ける波形整形回路４１および４２の出力信号の波形図、
第６図は従来の光学式アブソリュート型ロークリエンコ
ーダの＋ｌが成を示す図であり、第６図（ａ）が平面図
、第６図（ｂ）が正断面図、第７図は第６図の光学式ア
ブソリュート型ロータリエンコーダにおける角度データ
の波形図である。 １１．１２・・・・・・ピッチ信号トラック、２ａ＋、
２ｂ、、２ａ２．２ｂ、・・・・・・磁気センサ、５・
・・・・・アブソリュート位置データ変換テーブル。
エンコーダの構成図、第２図は同実施例における検出信
号の波形図、第３図は第２．の実施例によるアブソリュ
ートエンコーダにおける検出信号の波形図、第４図は従
来のロークリエンコーダの構成図、第５図は第４図にお
ける波形整形回路４１および４２の出力信号の波形図、
第６図は従来の光学式アブソリュート型ロークリエンコ
ーダの＋ｌが成を示す図であり、第６図（ａ）が平面図
、第６図（ｂ）が正断面図、第７図は第６図の光学式ア
ブソリュート型ロータリエンコーダにおける角度データ
の波形図である。 １１．１２・・・・・・ピッチ信号トラック、２ａ＋、
２ｂ、、２ａ２．２ｂ、・・・・・・磁気センサ、５・
・・・・・アブソリュート位置データ変換テーブル。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 記録媒体上の所定の軌道に沿った少なくとも２本のトラ
ックであって、各トラックには、始点から終点まで、互
いに共通の素因数を持たない繰り返し数でピッチ信号を
記録してなるピッチ信号トラックと、 前記ピッチ信号トラックの各トラックに対向配置され、
各ピッチ信号を検出するセンサと、前記センサによって
検出された複数のピッチ信号レベルをＡ／Ｄ変換して複
数のピッチ信号レベルデータを出力するＡ／Ｄ変換器と
、 前記複数のピッチ信号レベルデータを、前記ピッチ信号
トラックの始点から前記センサの所在位置までの変位を
示すアブソリュート位置データに変換して出力するアブ
ソリュート位置データ変換テーブルと を具備することを特徴とするアブソリュートエンコーダ
。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63220035A JPH0267916A (ja) | 1988-09-02 | 1988-09-02 | アブソリュートエンコーダ |
| US07/402,218 US5012238A (en) | 1988-09-02 | 1989-09-01 | Absolute encoder |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63220035A JPH0267916A (ja) | 1988-09-02 | 1988-09-02 | アブソリュートエンコーダ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0267916A true JPH0267916A (ja) | 1990-03-07 |
Family
ID=16744904
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63220035A Pending JPH0267916A (ja) | 1988-09-02 | 1988-09-02 | アブソリュートエンコーダ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5012238A (ja) |
| JP (1) | JPH0267916A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4300028A1 (ja) * | 1992-01-06 | 1993-07-08 | Murata Manufacturing Co |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4114419C2 (de) * | 1991-05-03 | 1993-11-18 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Positionsmeßeinrichtung |
| US5506579A (en) * | 1991-06-06 | 1996-04-09 | Trj & Company | Absolute encoder using multiphase analog signals |
| WO1995005707A1 (en) * | 1991-06-06 | 1995-02-23 | Trj & Company | Absolute encoder using multiphase analog signals |
| DE4212952C2 (de) * | 1991-08-03 | 1994-06-09 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Längen- oder Winkelmeßeinrichtung |
| US5841274A (en) * | 1997-01-29 | 1998-11-24 | Mitutoyo Corporation | Induced current absolute position transducer using a code-track-type scale and read head |
| KR19990032844A (ko) * | 1997-10-21 | 1999-05-15 | 윤종용 | 로터리 엔코더 |
| US6326908B1 (en) * | 1998-09-04 | 2001-12-04 | Trilogy Systems Corp | Precision position encoder using coarse position indicator |
| DE19855358A1 (de) * | 1998-12-01 | 2000-06-08 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung und Verfahren zur Ermittlung einer Wegstrecke |
| JP3858593B2 (ja) * | 1999-02-26 | 2006-12-13 | 三菱電機株式会社 | 絶対値エンコーダ装置 |
| JP2001012967A (ja) * | 1999-04-28 | 2001-01-19 | Asahi Optical Co Ltd | エンコーダおよび磁気式エンコーダを搭載した測量機 |
| US6396052B1 (en) | 2000-04-07 | 2002-05-28 | Lexmark International, Inc. | High precision analog encoder system |
| US7271746B2 (en) * | 2003-10-17 | 2007-09-18 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Encoding data generation method and device |
| US7875844B2 (en) * | 2008-09-02 | 2011-01-25 | Delta Electronics, Inc. | Absolute-type encoder and method for detecting absolute position |
| EP3104129A1 (en) * | 2015-06-11 | 2016-12-14 | Vishay MCB Industrie | Positional encoder |
| CN110494716B (zh) * | 2017-04-13 | 2022-04-15 | 索尼公司 | 位置检测装置和位置检测方法 |
| US10775203B2 (en) * | 2018-08-17 | 2020-09-15 | Aeolus Robotics Corporation Limited | Optical encoder and method of operating the same for converting image of a portion of a pattern of codes into waveforms |
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Citations (1)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR920010015B1 (ko) * | 1986-05-01 | 1992-11-10 | 야마하 가부시끼가이샤 | 엔코우더용 변위 검출장치 |
-
1988
- 1988-09-02 JP JP63220035A patent/JPH0267916A/ja active Pending
-
1989
- 1989-09-01 US US07/402,218 patent/US5012238A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS6275318A (ja) * | 1985-09-30 | 1987-04-07 | Toshiba Corp | 変位符合化装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| DE4300028C2 (de) * | 1992-01-06 | 2002-01-17 | Murata Manufacturing Co | Bewegungserkenner |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5012238A (en) | 1991-04-30 |
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