JPH0382915A - 光学式エンコーダ - Google Patents
光学式エンコーダInfo
- Publication number
- JPH0382915A JPH0382915A JP22004189A JP22004189A JPH0382915A JP H0382915 A JPH0382915 A JP H0382915A JP 22004189 A JP22004189 A JP 22004189A JP 22004189 A JP22004189 A JP 22004189A JP H0382915 A JPH0382915 A JP H0382915A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- phase
- code plate
- scanning
- circumferential direction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 15
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 12
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Optical Transform (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〉
本発明は符号板に形成された透光部を挟んで発光素子と
受光素子を対向配置し、受光素子の光検出信号から符号
板の絶対位置を検出する光学式エンコーダの改良に関す
るものである。
受光素子を対向配置し、受光素子の光検出信号から符号
板の絶対位置を検出する光学式エンコーダの改良に関す
るものである。
〈従来の技術〉
従来、アブソリュート型の光学式エンコーダとしては、
例えば第３図に示す構成のものがあった。
例えば第３図に示す構成のものがあった。
図で、１は各列毎に長さが異なる透光部２１〜２１０か
形成されたグレーコード符号板である。
形成されたグレーコード符号板である。
透光部２．〜２１゜の具体的形状を第４図に示す。
第４図で、黒い部分か透光部であり、符号板の最も外囲
の列にある透光部２．の長さが最も短く、この長さに対
して内側の列へいくほど２倍、４倍８倍・・・と透光部
が長くなっていく。
の列にある透光部２．の長さが最も短く、この長さに対
して内側の列へいくほど２倍、４倍８倍・・・と透光部
が長くなっていく。
第３図へもどり、３．〜３＋ｏは各列の透光部２．〜２
．。に対向して配置されたＬ Ｅ Ｄ、４１〜４＋ｏは
透光部２．〜２１ｏを挟んでＬＥＤ３、〜３＋ｏと対向
して配置されたフＸ１１〜タイオド、５は各フォトダイ
オード４１〜４＋ｏの検出信号か経由するインタエイス
（以下、Ｔ／Ｆとする）である。
．。に対向して配置されたＬ Ｅ Ｄ、４１〜４＋ｏは
透光部２．〜２１ｏを挟んでＬＥＤ３、〜３＋ｏと対向
して配置されたフＸ１１〜タイオド、５は各フォトダイ
オード４１〜４＋ｏの検出信号か経由するインタエイス
（以下、Ｔ／Ｆとする）である。
このような光学式エンコーダでは、グレーコド符号板を
用いているため、フォトタイオード４１〜４．。の検出
信号から得た１０ピッｊ−信号が絶対回転位置の検出信
号になる。
用いているため、フォトタイオード４１〜４．。の検出
信号から得た１０ピッｊ−信号が絶対回転位置の検出信
号になる。
〈発明か解決しようとする課題〉
しかし、このような構成のエンコーダでは、図のように
１０ピツ）−分解能の検出信号を得ようとすると、ＬＥ
Ｄとフォ）〜タイオードを１０個ずつ設けなければなら
ず、Ｉ／Ｆへの信号線も１０本必要になる。このため、
光学系の複雑化とコストアップをまねくという問題点が
あった。
１０ピツ）−分解能の検出信号を得ようとすると、ＬＥ
Ｄとフォ）〜タイオードを１０個ずつ設けなければなら
ず、Ｉ／Ｆへの信号線も１０本必要になる。このため、
光学系の複雑化とコストアップをまねくという問題点が
あった。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたも
のであり、光学系やＴ／Ｆの構成を複雑にすることなく
、高分解能で絶対位置を検出できる光学式エンコーダを
実現することを目的とする。
のであり、光学系やＴ／Ｆの構成を複雑にすることなく
、高分解能で絶対位置を検出できる光学式エンコーダを
実現することを目的とする。
く課題を解決するための手段〉
本発明は、
円板形状の符号板に形成された透光部を挟んで発光素子
と受光素子を対向配置し、受光素子の光検出信号から前
記符号板の絶対位置を検出する光学式エンコーダにおい
て、 前記透光部は符号板の円周方向に沿って帯状に形成され
たものが４本設けられていて、それぞれの透光部の幅は
円周方向に沿って正弦波状に変化し、正弦波の位相は４
本の透光部で９０”ずつずれた形状になっているととも
に、 前記受光素子は符号板の径方向に４種類配列されていて
、 これら４種類の受光素子を４相の走査クロックで走査す
る走査手段と、 走査した４種類の受光素子の検出信号を加算して位相が
符号板の変位により変調された位相変調信号を算出する
加算手段と、 この位相変調信号と前記４相の走査クロックのうち基準
となる走査クロックとの位相差を計測して符号板の絶対
位置を検出する位相差カウンタ、を具備したことを特徴
とする光学式エンコーダである。
と受光素子を対向配置し、受光素子の光検出信号から前
記符号板の絶対位置を検出する光学式エンコーダにおい
て、 前記透光部は符号板の円周方向に沿って帯状に形成され
たものが４本設けられていて、それぞれの透光部の幅は
円周方向に沿って正弦波状に変化し、正弦波の位相は４
本の透光部で９０”ずつずれた形状になっているととも
に、 前記受光素子は符号板の径方向に４種類配列されていて
、 これら４種類の受光素子を４相の走査クロックで走査す
る走査手段と、 走査した４種類の受光素子の検出信号を加算して位相が
符号板の変位により変調された位相変調信号を算出する
加算手段と、 この位相変調信号と前記４相の走査クロックのうち基準
となる走査クロックとの位相差を計測して符号板の絶対
位置を検出する位相差カウンタ、を具備したことを特徴
とする光学式エンコーダである。
く作用〉
このような本発明では、円板形状の符号板の円周方向に
沿って帯状に形成された透光部を４本設け、それぞれの
透光部の幅は円周方向に沿って正弦波状に変化させ、正
弦波の位相は４木の透光部で９０°すつすれた形状にし
、４本の透光部の通過光の検出信号から得た位相変調信
号と基準信号の位相差から絶対位置を検出する。
沿って帯状に形成された透光部を４本設け、それぞれの
透光部の幅は円周方向に沿って正弦波状に変化させ、正
弦波の位相は４木の透光部で９０°すつすれた形状にし
、４本の透光部の通過光の検出信号から得た位相変調信
号と基準信号の位相差から絶対位置を検出する。
〈実施例〉
以下、図面を用いて本発明を説明する。
第１図は本発明の一実施例の構成図である。
図で、１０は円板形状の符号板、１１．〜１１４は符号
板１０の円周方向に沿って帯状に４列形成された透光部
である１図では透光部を斜線で示している。各透光部の
幅は円周方向に沿って正弦波状に変化し、１周したとこ
ろで正弦波の位相が３６０°変化する。各列では正弦波
の位相が９０’ずれている。例えば、各透光部１１１１
１２．１．１３．１１４で、幅が最小になる位置はそれ
ぞれＰ＋ 、Ｐ２ 、Ｐ３ 、Ｐ４になる。
板１０の円周方向に沿って帯状に４列形成された透光部
である１図では透光部を斜線で示している。各透光部の
幅は円周方向に沿って正弦波状に変化し、１周したとこ
ろで正弦波の位相が３６０°変化する。各列では正弦波
の位相が９０’ずれている。例えば、各透光部１１１１
１２．１．１３．１１４で、幅が最小になる位置はそれ
ぞれＰ＋ 、Ｐ２ 、Ｐ３ 、Ｐ４になる。
透光部１．１．＋ 、１１２．１１３．１１．ａの幅ｄ
＋ 、ｄ２．ｄ３．ｄａと回転位置θの関係は次式で与
えられる。
＋ 、ｄ２．ｄ３．ｄａと回転位置θの関係は次式で与
えられる。
ｄ＋ ＝ （ｄｏ ／２） Ｘ （１−ｆ−ｓ ｉ ｎ
θ）ｄ２−（ｄｏ ／２＞ Ｘｆｌ＋５ｊｎ（θ＋９０”）） ｄ３−（ｄｏ ／２） ｘ（１＋５ｉｎ（θ＋１８０’）） ｄａ −（ｄｏ ／ ２ ） ×（１＋５ｉｎ（θ＋２７０°）） ｄｏ：定数 これらの式では、Ｐ、かθ＝０６の基準位置になってい
る。
θ）ｄ２−（ｄｏ ／２＞ Ｘｆｌ＋５ｊｎ（θ＋９０”）） ｄ３−（ｄｏ ／２） ｘ（１＋５ｉｎ（θ＋１８０’）） ｄａ −（ｄｏ ／ ２ ） ×（１＋５ｉｎ（θ＋２７０°）） ｄｏ：定数 これらの式では、Ｐ、かθ＝０６の基準位置になってい
る。
このような符号板１０はＯを中心にして回転可能になっ
ている。検出対象物がモータである場合は、モータのロ
ータと結合される。
ている。検出対象物がモータである場合は、モータのロ
ータと結合される。
１２１〜１２４はフォトダイオードであり、符号板■０
の径方向に沿って配列され、固定部（図示せず）に固定
されている。図には示されていないか、透光部１１．〜
１１４を挟んでフォトタイオード１２．〜１２４と対向
する位置に１つの光源が設置されている。
の径方向に沿って配列され、固定部（図示せず）に固定
されている。図には示されていないか、透光部１１．〜
１１４を挟んでフォトタイオード１２．〜１２４と対向
する位置に１つの光源が設置されている。
１３、〜１３４はフォトタイオード１２ｔ 〜１２４の
光検出信号を走査するスイッチ、１４は走査をするだめ
の４相クロツクＡ〜Ｄを各スイッチに与える走査クロッ
ク発生器、１５は走査により得た４つの信号を加算する
アンプ、１６はアンプ１５の低周波成分を抽出するロー
パスフィルタ（以下、ＬＰＦとする）、１７はＬＰＦ１
６の出力を波形整形するコンパレータ、１８はコンバー
タ１７の出力と走査クロック発生器１４の走査クロック
Ａの位相差を計測する位相差カウンタ、１９は位相差を
計測するためのクロックを発生する計測クロック発生器
である。
光検出信号を走査するスイッチ、１４は走査をするだめ
の４相クロツクＡ〜Ｄを各スイッチに与える走査クロッ
ク発生器、１５は走査により得た４つの信号を加算する
アンプ、１６はアンプ１５の低周波成分を抽出するロー
パスフィルタ（以下、ＬＰＦとする）、１７はＬＰＦ１
６の出力を波形整形するコンパレータ、１８はコンバー
タ１７の出力と走査クロック発生器１４の走査クロック
Ａの位相差を計測する位相差カウンタ、１９は位相差を
計測するためのクロックを発生する計測クロック発生器
である。
このように構成した光学式エンコーダの動作を説明する
。
。
走査クロック発生器１４は、第２図のタイムチャートに
示す４相の走査クロックＡ〜Ｄによりスイッチ１３．〜
１３．を順次に開閉し、フォトダイオード１２．〜１２
４の出力を走査する。
示す４相の走査クロックＡ〜Ｄによりスイッチ１３．〜
１３．を順次に開閉し、フォトダイオード１２．〜１２
４の出力を走査する。
このような走査によって取り出されたフォトダイオード
１２＋ 、１２２．１２３．１．２ａの出力Ｖ’＋ 、
Ｖ２ 、Ｖ３ 、Ｖａは次のとおりになる。
１２＋ 、１２２．１２３．１．２ａの出力Ｖ’＋ 、
Ｖ２ 、Ｖ３ 、Ｖａは次のとおりになる。
Ｋ ＋ ａ ＋ ＋ ａ２ ’定数
これらの式において、右辺の積で、左開の項は透光部の
機械的形状に関連した項であり、右側の項は走査により
得られた矩形波をフーリエ変換したもので、各式の位相
ずれは各フォトダイオード出力の走査タイミングのずれ
によるものである。
機械的形状に関連した項であり、右側の項は走査により
得られた矩形波をフーリエ変換したもので、各式の位相
ずれは各フォトダイオード出力の走査タイミングのずれ
によるものである。
これら４つの出力はアンプ１５により加算され、高周波
成分をＬ Ｐ Ｆ １６で除去すると、次式のとおりに
なる。
成分をＬ Ｐ Ｆ １６で除去すると、次式のとおりに
なる。
Ｖ＋＋Ｖ２＋Ｖａ＋Ｖ＋＝’に−ｄｂｙ哀（ｔ１ｇ十θ
７）この式では、フーリエ変換した式の２次以上の項は
十分中さいものとして省略している。
７）この式では、フーリエ変換した式の２次以上の項は
十分中さいものとして省略している。
この加算信号の位相ωｔ＋θと走査クロックＡの位相ω
ｔの差が位相差カウンタ１８でとられ、符号板１０の回
転角θが計測される。これによって、絶対回転位置が検
出される。
ｔの差が位相差カウンタ１８でとられ、符号板１０の回
転角θが計測される。これによって、絶対回転位置が検
出される。
なお、実施例では光学式エンコーダは符号板が回転する
ロータリー型のものを例示したが、符号板が直線変位す
るリニア型のものであってもよい。
ロータリー型のものを例示したが、符号板が直線変位す
るリニア型のものであってもよい。
また、透光部の本数は４本以外の任意の数ｎ（ｎは整数
）であってもよい。この場合は、各透光部の幅を定める
正弦波の位相は３６０°／ｎずつずらす。
）であってもよい。この場合は、各透光部の幅を定める
正弦波の位相は３６０°／ｎずつずらす。
〈効果〉
このような本発明によれは次の効果が得られる。
本発明にかかるエンコーダでは、検出信号の分解能は係
数クロック発生器１つのクロック周波数で決まる。これ
によって、光学系やＩ／Ｆの構成を複雑にすることなく
、高分解能で絶対位置を検出できる。
数クロック発生器１つのクロック周波数で決まる。これ
によって、光学系やＩ／Ｆの構成を複雑にすることなく
、高分解能で絶対位置を検出できる。
第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図は０
４相の走査クロックのタイムヂャーＩ〜、第３図及び第
４図は従来における光学式エンコーダの組成例を示した
図である。 １ｏ・・・符号板、１１．〜】１４・・・透光部、１２
１〜１２４・・・フォ１ヘダイオード、１３１〜ｉ３ｎ
・・・スイッチ、】４・・・走査クロック発生器、１５
・・・アンプ、１８・・・位相差カウンタ、１９・・計
数クロック発生器。
４図は従来における光学式エンコーダの組成例を示した
図である。 １ｏ・・・符号板、１１．〜】１４・・・透光部、１２
１〜１２４・・・フォ１ヘダイオード、１３１〜ｉ３ｎ
・・・スイッチ、】４・・・走査クロック発生器、１５
・・・アンプ、１８・・・位相差カウンタ、１９・・計
数クロック発生器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 円板形状の符号板に形成された透光部を挟んで発光素子
と受光素子を対向配置し、受光素子の光検出信号から前
記符号板の絶対位置を検出する光学式エンコーダにおい
て、 前記透光部は符号板の円周方向に沿って帯状に形成され
たものが４本設けられていて、それぞれの透光部の幅は
円周方向に沿って正弦波状に変化し、正弦波の位相は４
本の透光部で９０°ずつずれた形状になっているととも
に、 前記受光素子は符号板の径方向に４種類配列されていて
、 これら４種類の受光素子を４相の走査クロックで走査す
る走査手段と、 走査した４種類の受光素子の検出信号を加算して位相が
符号板の変位により変調された位相変調信号を算出する
加算手段と、 この位相変調信号と前記４相の走査クロックのうち基準
となる走査クロックとの位相差を計測して符号板の絶対
位置を検出する位相差カウンタ、を具備したことを特徴
とする光学式エンコーダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22004189A JPH0382915A (ja) | 1989-08-25 | 1989-08-25 | 光学式エンコーダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22004189A JPH0382915A (ja) | 1989-08-25 | 1989-08-25 | 光学式エンコーダ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0382915A true JPH0382915A (ja) | 1991-04-08 |
Family
ID=16745001
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22004189A Pending JPH0382915A (ja) | 1989-08-25 | 1989-08-25 | 光学式エンコーダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0382915A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0765039A2 (en) * | 1995-09-24 | 1997-03-26 | Kabushiki Kaisha Topcon | Rotary encoder |
-
1989
- 1989-08-25 JP JP22004189A patent/JPH0382915A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0765039A2 (en) * | 1995-09-24 | 1997-03-26 | Kabushiki Kaisha Topcon | Rotary encoder |
| EP0765039A3 (en) * | 1995-09-24 | 2001-07-11 | Kabushiki Kaisha Topcon | Rotary encoder |
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