JPH0518364B2 - - Google Patents
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- JPH0518364B2 JPH0518364B2 JP60273857A JP27385785A JPH0518364B2 JP H0518364 B2 JPH0518364 B2 JP H0518364B2 JP 60273857 A JP60273857 A JP 60273857A JP 27385785 A JP27385785 A JP 27385785A JP H0518364 B2 JPH0518364 B2 JP H0518364B2
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Classifications
-
- 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
- G01D5/24404—Interpolation using high frequency signals
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Optical Transform (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、二物体間の相対移動量を測定する測
長装置に係り、特に分解能の向上を図つた測長装
置に関するものである。
長装置に係り、特に分解能の向上を図つた測長装
置に関するものである。
工作機械等において、被加工物(ワーク)に対
する工具の相対移動量を正確に測定することは、
精密加工を行う上できわめて重要である。また、
工作機械に限らず、工業用記録器等では、入力信
号に応じて、記録媒体に対する記録ヘツドの動き
を正確に制御するには、両者間の相対移動量を精
密に測定する必要がある。
する工具の相対移動量を正確に測定することは、
精密加工を行う上できわめて重要である。また、
工作機械に限らず、工業用記録器等では、入力信
号に応じて、記録媒体に対する記録ヘツドの動き
を正確に制御するには、両者間の相対移動量を精
密に測定する必要がある。
そこで従来より、相対移動する二物体間の移動
量を測定する手段として、各種方式が提案され、
実用化されている。
量を測定する手段として、各種方式が提案され、
実用化されている。
その一つとして、光学格子を2枚重ね合せるこ
とにより得られるモアレ縞を利用した測長装置が
ある。すなわち、第7図に示すように、透光部と
非透光部が所定のピツチで配列されてなる光学格
子102を有する主スケール101と、同一ピツ
チの光学格子104が形成されたインデツクスス
ケール103とを微少間隙、かつ光学格子どうし
が微少角度をもつて交差するよう対面させる。そ
して、両スケール101,103を挟んで一方の
側に光源105を配設して、両スケール101,
103を照射するとモアレ縞が形成される。この
モアレ縞を、光源105とは反対の側に設けられ
たフオトセル106により読みとる。
とにより得られるモアレ縞を利用した測長装置が
ある。すなわち、第7図に示すように、透光部と
非透光部が所定のピツチで配列されてなる光学格
子102を有する主スケール101と、同一ピツ
チの光学格子104が形成されたインデツクスス
ケール103とを微少間隙、かつ光学格子どうし
が微少角度をもつて交差するよう対面させる。そ
して、両スケール101,103を挟んで一方の
側に光源105を配設して、両スケール101,
103を照射するとモアレ縞が形成される。この
モアレ縞を、光源105とは反対の側に設けられ
たフオトセル106により読みとる。
ところでこの場合、両スケール101,102
の相対的な移動に伴い、前記モアレ縞自体も移動
する。しかもモアレ縞の移動方向は、両スケール
101,102の相対移動方向によつて異なる。
そこで、前記フオトセル106により、発現した
モアレ縞を90゜位相の異なる位置から読取り(こ
の90゜位相の異なる二つの信号を、A相信号及び
B相信号という)、モアレ縞の移動方向とその移
動個数を計数することにより、両スケール10
1,103の相対移動量を知ることができる。す
なわち第8図に示すように、フオトセル106か
ら得られるA相信号及びB相信号を、増幅器10
7A,107Bに導入し、しかる後波形整形回路
108A,108Bで波形整形して方向弁別回路
109に導入する。そしてこの方向弁別回路10
9でモアレ縞の移動方向を検出し、両スケール1
01,103の左行あるいは右行に応じてアツプ
カウントパルスUP又はダウンカウントパルス
DOWNを作り、カウンタ110で計数すればよ
い。
の相対的な移動に伴い、前記モアレ縞自体も移動
する。しかもモアレ縞の移動方向は、両スケール
101,102の相対移動方向によつて異なる。
そこで、前記フオトセル106により、発現した
モアレ縞を90゜位相の異なる位置から読取り(こ
の90゜位相の異なる二つの信号を、A相信号及び
B相信号という)、モアレ縞の移動方向とその移
動個数を計数することにより、両スケール10
1,103の相対移動量を知ることができる。す
なわち第8図に示すように、フオトセル106か
ら得られるA相信号及びB相信号を、増幅器10
7A,107Bに導入し、しかる後波形整形回路
108A,108Bで波形整形して方向弁別回路
109に導入する。そしてこの方向弁別回路10
9でモアレ縞の移動方向を検出し、両スケール1
01,103の左行あるいは右行に応じてアツプ
カウントパルスUP又はダウンカウントパルス
DOWNを作り、カウンタ110で計数すればよ
い。
上述した測長手段は、二枚の光学スケールを用
いたものであるが、そのほか磁気格子を用いた測
長方式、あるいは電磁誘導方式の測長方式等が知
られている。
いたものであるが、そのほか磁気格子を用いた測
長方式、あるいは電磁誘導方式の測長方式等が知
られている。
ところで、上述した光学スケールによる測長方
式で、測定の分解能を上げようとすれば、光学格
子102,104のピツチを細かくすればよい。
式で、測定の分解能を上げようとすれば、光学格
子102,104のピツチを細かくすればよい。
しかしながら、光学格子102,104のピツ
チの狭小化には限界があり、一般にはフオトエツ
チング法を用いて数μm程度が実用的な限界であ
る。
チの狭小化には限界があり、一般にはフオトエツ
チング法を用いて数μm程度が実用的な限界であ
る。
そこで、この種の測長装置で分解能を高めよう
とすると、A相信号、B相信号を互いに加減算
し、多相信号を作る、いわゆる内挿方法がとられ
る。
とすると、A相信号、B相信号を互いに加減算
し、多相信号を作る、いわゆる内挿方法がとられ
る。
そしてこの内挿方法によりモアレ縞の1ピツチ
を電気的に8分割、あるいは16分割し、分解能の
向上に努めている。
を電気的に8分割、あるいは16分割し、分解能の
向上に努めている。
しかしながら、この内挿方法は、基本的にはA
相、B相信号の電圧レベルを各位相で分割してい
るものであり、分割数に制限がある。すなわち一
般に1〜2V程度の波高値を有するA、B相信号
のレベルを、例えば100分割して弁別するのは、
実際上困難である。
相、B相信号の電圧レベルを各位相で分割してい
るものであり、分割数に制限がある。すなわち一
般に1〜2V程度の波高値を有するA、B相信号
のレベルを、例えば100分割して弁別するのは、
実際上困難である。
一方近時、各種産業機械の分野において、より
高精度の測長能力が求められており、例えば、
0.1μm程度の分解能(両スケール101,103
が0.1μm相対的に移動すると、1個のアツプ又は
ダウンカウントパルスが発生する)が要求される
ようになつてきている。これを、上述した光学格
子ピツチの狭小化や、電気的内挿方法によつて実
現し、実用的なレベルのスケールを作ることは、
非常に困難である、という問題点があつた。
高精度の測長能力が求められており、例えば、
0.1μm程度の分解能(両スケール101,103
が0.1μm相対的に移動すると、1個のアツプ又は
ダウンカウントパルスが発生する)が要求される
ようになつてきている。これを、上述した光学格
子ピツチの狭小化や、電気的内挿方法によつて実
現し、実用的なレベルのスケールを作ることは、
非常に困難である、という問題点があつた。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもの
であり、二つのスケールによつて形成されるモア
レ縞を90゜位相の異なるA相信号及びB相信号と
して検出し、このA相信号とB相信号を所定周期
の搬送波により周波数変調信号に変換し、スケー
ルの相対移動にともない変化する位相の偏位量を
デジタル的に読出して、より分解能の高い測長装
置を得ようとするものである。
であり、二つのスケールによつて形成されるモア
レ縞を90゜位相の異なるA相信号及びB相信号と
して検出し、このA相信号とB相信号を所定周期
の搬送波により周波数変調信号に変換し、スケー
ルの相対移動にともない変化する位相の偏位量を
デジタル的に読出して、より分解能の高い測長装
置を得ようとするものである。
したがつて、本発明では、所定周期の基準クロ
ツクを発生するクロツク発振器ならびにこのクロ
ツク発振器の出力信号を分周する分周器によつ
て、スケール部のA相信号およB相信号よりも十
分高い周波数をもち互いに振幅と周波数の等しい
2組の搬送波信号を形成する搬送波発生部と、こ
の搬送波発生部から出力される搬送波信号の一方
を前記スケール部から出力される出力信号の一方
で平衡変調する第1の変調回路ならびに搬送波信
号の他方を前記搬送波信号の一方と90゜位相の異
なる状態で前記出力信号の他方で平衡変調する第
2の変調回路を有し、平衡変調後加算して位相変
調することにより前記被測定物の移動量を位相分
として含む被変調信号を形成する変調加算部と、
この変調加算部から得られる被変調信号の一周期
中に含まれる前記基準クロツクを計数するパルス
カウンタならびにパルスカウンタの計数値を基準
値と比較する比較部とからなる計数部を有する構
成である。
ツクを発生するクロツク発振器ならびにこのクロ
ツク発振器の出力信号を分周する分周器によつ
て、スケール部のA相信号およB相信号よりも十
分高い周波数をもち互いに振幅と周波数の等しい
2組の搬送波信号を形成する搬送波発生部と、こ
の搬送波発生部から出力される搬送波信号の一方
を前記スケール部から出力される出力信号の一方
で平衡変調する第1の変調回路ならびに搬送波信
号の他方を前記搬送波信号の一方と90゜位相の異
なる状態で前記出力信号の他方で平衡変調する第
2の変調回路を有し、平衡変調後加算して位相変
調することにより前記被測定物の移動量を位相分
として含む被変調信号を形成する変調加算部と、
この変調加算部から得られる被変調信号の一周期
中に含まれる前記基準クロツクを計数するパルス
カウンタならびにパルスカウンタの計数値を基準
値と比較する比較部とからなる計数部を有する構
成である。
さらに、他の構成として、クロツク発振器なら
びにこのクロツク発振器の出力信号を分周する分
周器によつて、スケール部のA相信号およびB相
信号よりも高い周波数をもつ一組の搬送波信号に
よつて形成され、搬送波信号を前記A相信号およ
びB相信号を混合加算して得られた信号によつて
平衡変調する変調回路を有し、位相変調すること
により被測定物の移動量を位相分として含む被変
調信号を形成する変調加算部を有する構成であ
る。
びにこのクロツク発振器の出力信号を分周する分
周器によつて、スケール部のA相信号およびB相
信号よりも高い周波数をもつ一組の搬送波信号に
よつて形成され、搬送波信号を前記A相信号およ
びB相信号を混合加算して得られた信号によつて
平衡変調する変調回路を有し、位相変調すること
により被測定物の移動量を位相分として含む被変
調信号を形成する変調加算部を有する構成であ
る。
等しいピツチの光学格子が形成された二枚のス
ケールを微少角度をもつて対面させた場合に生ず
るモアレ縞のピツチP、両スケールの相対移動量
(以下偏位量という)をxとした場合、A相信号
及びB相信号はその振幅をe0として、それぞれ以
下のようになる。
ケールを微少角度をもつて対面させた場合に生ず
るモアレ縞のピツチP、両スケールの相対移動量
(以下偏位量という)をxとした場合、A相信号
及びB相信号はその振幅をe0として、それぞれ以
下のようになる。
A=e0sin(2π・x/P) ………(1)
B=e0cos(2π×x/P) ………(2)
このA相信号及びB相信号を振幅がe1で、角周
波数ωt(2π・x/P≪ωt)の搬送波e1sinωt及び
e1cosωtでそれぞれ平衡変調して加算した被変調
信号Sは、以下のようになる。
波数ωt(2π・x/P≪ωt)の搬送波e1sinωt及び
e1cosωtでそれぞれ平衡変調して加算した被変調
信号Sは、以下のようになる。
S=e0e1sin(2π・x/P)sinωt
+e0e1cos(2π・x/P)cosωt
=e0e1/2{cos(ωt−2π・x/P)
−cos(ωt+2π・x/P)
+cos(ωt−2π・x/P)
+cos(ωt+2π・x/P)}
=Kcos(ωt−2π・x/P) ………(3)
(ただし、K=e0e1/2)
すなわち、A相信号及びB相信号を、角周波数
ωtの搬送波で平衡変調して加算することにより、
偏位量xが被変調信号Sの位相分となり、偏位量
xに応じて、(3)式で表わされる被変調波の位相が
ずれてくることになる。
ωtの搬送波で平衡変調して加算することにより、
偏位量xが被変調信号Sの位相分となり、偏位量
xに応じて、(3)式で表わされる被変調波の位相が
ずれてくることになる。
ところ、いま周波数f0の基準クロツクを1/N
分周して、搬送波を作るものとすれば、搬送波の
一周期中にはN個の基準クロツクが含まれること
になる。したがつて、偏位量xが0であれ(3)式中
の位相分は0となり、被変調信号Sの一周期中に
おけるクロツク数はNである。
分周して、搬送波を作るものとすれば、搬送波の
一周期中にはN個の基準クロツクが含まれること
になる。したがつて、偏位量xが0であれ(3)式中
の位相分は0となり、被変調信号Sの一周期中に
おけるクロツク数はNである。
しかしながら、両スケールが相対的に移動する
と(3)式における位相分が0でなくなり、被変調信
号Sの位相にずれが生ずる。この場合、〔従来の
技術〕で前述したように、モアレ縞の移動方向
は、二つのスケールの相対的移動方向により異な
るものである。したがつて、スケールの移動方向
により、(3)式中の位相分2π・x/Pも正・負の
値をとる。
と(3)式における位相分が0でなくなり、被変調信
号Sの位相にずれが生ずる。この場合、〔従来の
技術〕で前述したように、モアレ縞の移動方向
は、二つのスケールの相対的移動方向により異な
るものである。したがつて、スケールの移動方向
により、(3)式中の位相分2π・x/Pも正・負の
値をとる。
しかしていま、(3)式に示す被変調信号Sの一周
期における基準クロツクを計数し、その数が(N
±α)であれば、この±α個の基準クロツクを計
数することにより、偏位量xを知ることができ
る。
期における基準クロツクを計数し、その数が(N
±α)であれば、この±α個の基準クロツクを計
数することにより、偏位量xを知ることができ
る。
すなわち、偏位量xがモアレ縞のピツチPだけ
移動すると、(3)式中の位相分2π・x/Pは2π(一
周期)だけずれることになる。一方この一周期の
間に基準クロツクはN個発生しているので、基準
クロツク一個当りの偏位量はP/Nとなる。した
がつて、被変調信号S一周期当りの基準クロツク
数のN個からのずれ数±αを計数することによ
り、偏位量xは、以下のようになる。
移動すると、(3)式中の位相分2π・x/Pは2π(一
周期)だけずれることになる。一方この一周期の
間に基準クロツクはN個発生しているので、基準
クロツク一個当りの偏位量はP/Nとなる。した
がつて、被変調信号S一周期当りの基準クロツク
数のN個からのずれ数±αを計数することによ
り、偏位量xは、以下のようになる。
x=±P/N・α ………(4)
このように本発明では、スケール部からのA
相、B相信号を変調・加算することにより、搬送
波を一種の周波数変調して、相対移動量の情報を
被変調波の位相分として取り出すようにしている
ものである。この場合、測定の分解能は、基準ク
ロツクの分周率によつて決まる。
相、B相信号を変調・加算することにより、搬送
波を一種の周波数変調して、相対移動量の情報を
被変調波の位相分として取り出すようにしている
ものである。この場合、測定の分解能は、基準ク
ロツクの分周率によつて決まる。
したがつて、この分周率を大きくとることによ
り、高分解能の測長動作が可能となる。
り、高分解能の測長動作が可能となる。
一方、本発明では、上述した基準クロツクのず
れ数±αを、偏位量xが0の場合の基準クロツク
数N個と比較し、その差分として計数するように
している。このように±αをデジタル的に処理す
ることにより、より正確な測長動作が可能となる
ものである。
れ数±αを、偏位量xが0の場合の基準クロツク
数N個と比較し、その差分として計数するように
している。このように±αをデジタル的に処理す
ることにより、より正確な測長動作が可能となる
ものである。
第1図は、本発明による測長装置の全体構成を
示すブロツク図である。
示すブロツク図である。
ここで1,2はスケール部であり、それぞれ同
一ピツチの光学格子が形成されたメインスケール
及びインデツクススケール2からなる。このスケ
ール1,2を挟んで光源5とフオトセル等の光電
変換部6A,6Bが配設されている。そして、こ
の光電変換部6A及び6BからA相信号及びB相
信号が取出され、増幅器7A及び7Bにより増幅
されることになる。
一ピツチの光学格子が形成されたメインスケール
及びインデツクススケール2からなる。このスケ
ール1,2を挟んで光源5とフオトセル等の光電
変換部6A,6Bが配設されている。そして、こ
の光電変換部6A及び6BからA相信号及びB相
信号が取出され、増幅器7A及び7Bにより増幅
されることになる。
増幅されたA相信号及びB相信号は、変調加算
部8に入力される。
部8に入力される。
この変調加算部8は、本発明の要旨となる部分
であり、クロツク発振器9と分周器10からなる
搬送波発生部からの入力が与えられる。すなわ
ち、変調加算部8は、周波数f0の基準クロツクを
発生するクロツク発振器9の出力を1/Nの分周
器10を介して分周させたクロツクを搬送波とし
て取り込み、平衡変調するものである。
であり、クロツク発振器9と分周器10からなる
搬送波発生部からの入力が与えられる。すなわ
ち、変調加算部8は、周波数f0の基準クロツクを
発生するクロツク発振器9の出力を1/Nの分周
器10を介して分周させたクロツクを搬送波とし
て取り込み、平衡変調するものである。
この変調加算部8の具体例を第2図に示す。ま
ず、平衡変調をするため、位相が反対の信号を得
べく、与えられたA相信号は、演算増幅器OP1
及びOP2に導入され、それぞれ正相信号及び逆
相信号に変換される。抵抗ネツトワークRT1を
介して、同電圧の信号に調整され変調回路AM1
に入力される。
ず、平衡変調をするため、位相が反対の信号を得
べく、与えられたA相信号は、演算増幅器OP1
及びOP2に導入され、それぞれ正相信号及び逆
相信号に変換される。抵抗ネツトワークRT1を
介して、同電圧の信号に調整され変調回路AM1
に入力される。
なお、演算増幅器1,2に付随する抵抗Rは、
演算増幅器OP1,2の入力抵抗及び帰還抵抗で
ある。
演算増幅器OP1,2の入力抵抗及び帰還抵抗で
ある。
また、第2図に示す実施例で、A相信号の正・
逆相信号を多分割しているのは、被変調信号に含
まれる高調波の成分を小さくするためである。す
なわち、A相信号(e0sin2π・x/P)を矩形波
の搬送波で平衡変調した場合、一般に奇数次の高
調波成分が含まれる。しかしながら、これを第2
図の実施例のように、搬送波の一周期を8分割し
て平衡変調した場合、3,5次の高調波成分が抑
圧されて、7,9……の高調波成分のみとなる。
したがつて、後述するローパスフイルタで高調波
除去が容易になる、という利点がある。
逆相信号を多分割しているのは、被変調信号に含
まれる高調波の成分を小さくするためである。す
なわち、A相信号(e0sin2π・x/P)を矩形波
の搬送波で平衡変調した場合、一般に奇数次の高
調波成分が含まれる。しかしながら、これを第2
図の実施例のように、搬送波の一周期を8分割し
て平衡変調した場合、3,5次の高調波成分が抑
圧されて、7,9……の高調波成分のみとなる。
したがつて、後述するローパスフイルタで高調波
除去が容易になる、という利点がある。
この際、搬送波を8分割した時の平衡変調信号
は、A相信号の1、1/√2、0、−1√2、−1
倍となるので、この電圧を作るために、前述した
抵抗回路網RTを設ける必要が生じてくるのであ
る。
は、A相信号の1、1/√2、0、−1√2、−1
倍となるので、この電圧を作るために、前述した
抵抗回路網RTを設ける必要が生じてくるのであ
る。
一方、変調回路AM1は、その入力端子0〜7
に、抵抗回路網RT1を介したA相信号及びその
逆相信号が入力されるとともに、入力端子C1〜
C3に、基準クロツクを1/Nに分周して得た搬
送波が入力される。この変調回路AM1は、入力
端子0〜7に生ずるA相信号をスイツチング動作
によつて順次切換え、出力端子t0に導出するもの
であり、例えば、アナログマルチプレクサにより
構成される。そして、スイツチング動作の切換え
を入力端子C1〜C3に入力される搬送波によつ
て行う。この場合、本実施例では、搬送波及びそ
の2倍、4倍の周期をもちパルスを入力端子C1
〜C3にそれぞれ導入し、8進バイナリーカウン
タ動作によつて、各入力端子0〜7への入力信号
のスイツチングを行つている。すなわち、第3図
bに示す搬送波に対して、同図c,dに示す周期
をもつパルスを入力端子C1〜C3に導入し、同
図eに示すように0〜7までの8進数をデコード
する。そして、この8進信号により、第3図aに
示すようにA相信号をそれぞれスイツチングし
て、平衡変調波を得ているものである。
に、抵抗回路網RT1を介したA相信号及びその
逆相信号が入力されるとともに、入力端子C1〜
C3に、基準クロツクを1/Nに分周して得た搬
送波が入力される。この変調回路AM1は、入力
端子0〜7に生ずるA相信号をスイツチング動作
によつて順次切換え、出力端子t0に導出するもの
であり、例えば、アナログマルチプレクサにより
構成される。そして、スイツチング動作の切換え
を入力端子C1〜C3に入力される搬送波によつ
て行う。この場合、本実施例では、搬送波及びそ
の2倍、4倍の周期をもちパルスを入力端子C1
〜C3にそれぞれ導入し、8進バイナリーカウン
タ動作によつて、各入力端子0〜7への入力信号
のスイツチングを行つている。すなわち、第3図
bに示す搬送波に対して、同図c,dに示す周期
をもつパルスを入力端子C1〜C3に導入し、同
図eに示すように0〜7までの8進数をデコード
する。そして、この8進信号により、第3図aに
示すようにA相信号をそれぞれスイツチングし
て、平衡変調波を得ているものである。
したがつて、出力端子t0には、前述した(3)式中
に含まれるe0e1sin(2π・x/P)sinωtの被変調
波信号Sが得られる。ところで、この被変調波信
号S自体には、前述したように高調波成分が含ま
れているので、ローパルスフイルタLP1により、
高調波成分を除去する。
に含まれるe0e1sin(2π・x/P)sinωtの被変調
波信号Sが得られる。ところで、この被変調波信
号S自体には、前述したように高調波成分が含ま
れているので、ローパルスフイルタLP1により、
高調波成分を除去する。
同様に、B相信号も演算増幅器OP3,OP4、
抵抗R及び抵抗回路網RT2を介して変調回路
AM2に入力される。ただし、この場合、変調回
路AM2の各入力端子0〜7には、変調回路AM
1に入力される信号と90゜異なつた位相の信号を
入力するようにしている。
抵抗R及び抵抗回路網RT2を介して変調回路
AM2に入力される。ただし、この場合、変調回
路AM2の各入力端子0〜7には、変調回路AM
1に入力される信号と90゜異なつた位相の信号を
入力するようにしている。
一方、入力端子C1〜C3に入力される信号
は、変調回路AM1に入力される信号と同じ信号
である。しかしながら、入力端子0〜7には、変
調回路AM1と比較して、B相信号に対して、搬
送波の成分が90°異なる位相になるように入力さ
れているので、この変調回路AM2では、実質的
にe0e1cos(2π・x/P)cosωtの変調動作が行わ
れることになる。すなわち、この変調回路AM2
の出力端子t0には、前述した(3)式に含まれる
e0e1cos(2π・x/P)cosωtの被変調波が得られ
る。
は、変調回路AM1に入力される信号と同じ信号
である。しかしながら、入力端子0〜7には、変
調回路AM1と比較して、B相信号に対して、搬
送波の成分が90°異なる位相になるように入力さ
れているので、この変調回路AM2では、実質的
にe0e1cos(2π・x/P)cosωtの変調動作が行わ
れることになる。すなわち、この変調回路AM2
の出力端子t0には、前述した(3)式に含まれる
e0e1cos(2π・x/P)cosωtの被変調波が得られ
る。
さらに、この被変調波をローパスフイルタLP
2に導入して高調波成分を除去する。
2に導入して高調波成分を除去する。
そして、このようにして得られる被変調波を加
算回路ADにより加算すれば、前述した(3)式に示
す被変調信号S=Kcos(ωt−2π・x/P)が得
られる。なお、第2図で、ERは演算増幅器の動
作基準電源を示している。
算回路ADにより加算すれば、前述した(3)式に示
す被変調信号S=Kcos(ωt−2π・x/P)が得
られる。なお、第2図で、ERは演算増幅器の動
作基準電源を示している。
ところで、第2図に示した変調加算部8は、あ
らかじめそれぞれのA相信号、B相信号により搬
送波を変調した後、加算するようにしている。し
たがつて、抵抗回路網、変調回路及びローパスフ
イルタがそれぞれ2個ずつ必要となつている。特
に、ローパスフイルタは、高価であり、また回路
自体も大掛りとなり、これを2個設けることは得
策ではない。そこで、A相信号及びB相信号を抵
抗回路網によつて混合・分割し、しかる後変調、
ろ波すれば、抵抗回路網、変調回路及びローパス
フイルタを1個で済ませることが可能となる。
らかじめそれぞれのA相信号、B相信号により搬
送波を変調した後、加算するようにしている。し
たがつて、抵抗回路網、変調回路及びローパスフ
イルタがそれぞれ2個ずつ必要となつている。特
に、ローパスフイルタは、高価であり、また回路
自体も大掛りとなり、これを2個設けることは得
策ではない。そこで、A相信号及びB相信号を抵
抗回路網によつて混合・分割し、しかる後変調、
ろ波すれば、抵抗回路網、変調回路及びローパス
フイルタを1個で済ませることが可能となる。
この場合の実施例を第4図に示す。すなわち、
A相信号、相信号(A相信号の逆相信号、以下
同じ)、B相信号、相信号を抵抗回路網RTに
より混合加算し、位相が反対で同電圧の混合信号
を作る。そしてこの混合信号を変調回路AMに導
入し、入力端子C1〜C3に入力されるパルス信
号(第3図b〜d)によりスイツチング、すなわ
ち平衡変調して、ローパスフイルタLPを通せば、
第2図に示した回路で処理された信号と同じ信号
が得られることになる。
A相信号、相信号(A相信号の逆相信号、以下
同じ)、B相信号、相信号を抵抗回路網RTに
より混合加算し、位相が反対で同電圧の混合信号
を作る。そしてこの混合信号を変調回路AMに導
入し、入力端子C1〜C3に入力されるパルス信
号(第3図b〜d)によりスイツチング、すなわ
ち平衡変調して、ローパスフイルタLPを通せば、
第2図に示した回路で処理された信号と同じ信号
が得られることになる。
このようにして、第1図に示す変調加算回路8
の出力には、前述した(3)式に示す被変調信号S、
すなわちスケール1,2の偏位量xを位相分とし
て含む被変調信号が得られることになる。
の出力には、前述した(3)式に示す被変調信号S、
すなわちスケール1,2の偏位量xを位相分とし
て含む被変調信号が得られることになる。
上述した動作を、第5図のタイミング図によ
り、詳細に説明する。
り、詳細に説明する。
まず、増幅器7A,7Bには、第5図a,bに
示すようなA相信号及びB相信号が出力されてい
る。そして、第5図a,bで、期間T1は、スケ
ール1に対してスケール2が相対的に左行し、期
間T2では、停止、また期間T3は右行した場合を
示している。
示すようなA相信号及びB相信号が出力されてい
る。そして、第5図a,bで、期間T1は、スケ
ール1に対してスケール2が相対的に左行し、期
間T2では、停止、また期間T3は右行した場合を
示している。
一方、第1図に示すクロツク発振器9からは、
第5図cに示すように一定周期(周波数f0)の基
準クロツクが発生しており、この基準クロツクを
分周器10で1/N分周して搬送波として変調加
算部8に入力している。
第5図cに示すように一定周期(周波数f0)の基
準クロツクが発生しており、この基準クロツクを
分周器10で1/N分周して搬送波として変調加
算部8に入力している。
ここで、高分解能を得るためには、基準クロツ
クの周波数f0を大きくとり、かつ分周数Nを大き
くすればよい。しかしながら、回路上の制約等も
あり、周波数f0は数KHz〜数MHz、また分周数は
数10〜数100にとるのが適当である。しかしなが
ら、第5図では、説明の便宜上、N=8の場合を
例にとつてある。
クの周波数f0を大きくとり、かつ分周数Nを大き
くすればよい。しかしながら、回路上の制約等も
あり、周波数f0は数KHz〜数MHz、また分周数は
数10〜数100にとるのが適当である。しかしなが
ら、第5図では、説明の便宜上、N=8の場合を
例にとつてある。
しかして、基準クロツクを1/N分周した搬送
波をA,B相信号で変調加算すると(3)式に示すよ
うに、振幅K(=e0e1/2)が一定で位相分が偏
位量xに応じた被変調信号Sが生ずる。この被変
調信号Sを、スケールの停止区間T2について拡
大して示せば、周期がTω、振幅がKとなる第5
図dに示す波形となる。
波をA,B相信号で変調加算すると(3)式に示すよ
うに、振幅K(=e0e1/2)が一定で位相分が偏
位量xに応じた被変調信号Sが生ずる。この被変
調信号Sを、スケールの停止区間T2について拡
大して示せば、周期がTω、振幅がKとなる第5
図dに示す波形となる。
そして、停止区間T2では、偏位量x=0なの
で(3)式において位相分は0となり、S=K
{cosωt−1/7cos7ωt−1/9cos9ωt……}で表
わせる。すなわち、被変調波の1周期中には、8
個の基本クロツクが含まれることになる。
で(3)式において位相分は0となり、S=K
{cosωt−1/7cos7ωt−1/9cos9ωt……}で表
わせる。すなわち、被変調波の1周期中には、8
個の基本クロツクが含まれることになる。
同様に、左行区間T1及び右行期間T3では偏位
量xに応じた分だけ周波数変調されて、その一周
期中に含まれる基本クロツク数が8個からずれた
被変調信号Sが得られる。
量xに応じた分だけ周波数変調されて、その一周
期中に含まれる基本クロツク数が8個からずれた
被変調信号Sが得られる。
このようにして基本クロツク成分を含む被変調
波をローパスフイルタに通して、高調波成分を除
去すれば、第5図eに示すようになる。
波をローパスフイルタに通して、高調波成分を除
去すれば、第5図eに示すようになる。
しかして、第1図に示す変調加算部8からは、
第5図eに示すように被変調信号Sが得られる。
そして、この信号を、第1図に示す波形成形部1
1に導入し、第5図fに示すように、周期をTω
とする矩形波に変換して、次段の計数部に送出す
る。
第5図eに示すように被変調信号Sが得られる。
そして、この信号を、第1図に示す波形成形部1
1に導入し、第5図fに示すように、周期をTω
とする矩形波に変換して、次段の計数部に送出す
る。
この計数部は、パルスカウンタ12、比較カウ
ンタ13、比較器14及び補正パルス発生器15
からなる。そして、このパルスカウンタ12に
は、クロツク発振器9から出力されるクロツクが
入力されており、このパルスカウンタ12以降の
計数部の動作について、第6図のタイミング図に
より説明する。
ンタ13、比較器14及び補正パルス発生器15
からなる。そして、このパルスカウンタ12に
は、クロツク発振器9から出力されるクロツクが
入力されており、このパルスカウンタ12以降の
計数部の動作について、第6図のタイミング図に
より説明する。
第6図aは、クロツク発振器9から出力される
基準クロツクを示している。そしていま、区間
T4をスケール部1,2の停止区間、区間T5を右
移動区間、区間T6を左移動区間とする。
基準クロツクを示している。そしていま、区間
T4をスケール部1,2の停止区間、区間T5を右
移動区間、区間T6を左移動区間とする。
パルスカウンタ12は、波形成形部11から与
えられる信号の一周期を検出し、この一周期間に
含まれる基準クロツクを計数する。具体的には、
第6図bに示す波形成形部11の出力の立上りを
検出し、基準クロツクの計数を開始する。そし
て、停止区間T4で、第6図cに示すように8個
の基準クロツクが計数されると、第6図bに示す
ように波形成形部11の出力波形が再び立上る。
パルスカウンタ12は、この立上り部分で、それ
までの計数値を第1図に示す比較カウンタ13に
転送(第6図d)し、自らの計数値をリセツトす
る(第6図b)。このパルスカウンタ12のリセ
ツトは、比較カウンタ13への転送タイミングの
終了に同期させて、内部でリセツト信号を作るよ
うにしてもよいし、あるいは比較カウンタ13側
からリセツト信号をもらつてもよい。
えられる信号の一周期を検出し、この一周期間に
含まれる基準クロツクを計数する。具体的には、
第6図bに示す波形成形部11の出力の立上りを
検出し、基準クロツクの計数を開始する。そし
て、停止区間T4で、第6図cに示すように8個
の基準クロツクが計数されると、第6図bに示す
ように波形成形部11の出力波形が再び立上る。
パルスカウンタ12は、この立上り部分で、それ
までの計数値を第1図に示す比較カウンタ13に
転送(第6図d)し、自らの計数値をリセツトす
る(第6図b)。このパルスカウンタ12のリセ
ツトは、比較カウンタ13への転送タイミングの
終了に同期させて、内部でリセツト信号を作るよ
うにしてもよいし、あるいは比較カウンタ13側
からリセツト信号をもらつてもよい。
一方、比較カウンタ13は、計数値のプリセツ
ト可能な可逆カウンタからなり、プリセツト端子
STにパルスカウンタ12の計数値が与えられ、
これをプリセツトする。第6図に示す実施例で
は、同図dに示すように計数値8がプリセツトさ
れる。
ト可能な可逆カウンタからなり、プリセツト端子
STにパルスカウンタ12の計数値が与えられ、
これをプリセツトする。第6図に示す実施例で
は、同図dに示すように計数値8がプリセツトさ
れる。
次に、この比較カウンタ13の計数値Dは、比
較器14に与えられる。比較器14には、設定部
16の出力として基準値Nがあらかじめ設定され
ている。すなわち、基準クロツクの分周数N(x
=0、すなわちスケール部1,2の停止時におけ
る被変調波の一周期中に含まれる基準クロツク
数)が、基準値として、比較器14にあらかじめ
設定されている。そして、この基準値Nと計数値
Dが比較される。いま、前述したように基準クロ
ツクの分周数N=8としてあるので、停止区間
T4ではN=Dとなり、比較器14の出力端子t1,
t2には出力が生じない。
較器14に与えられる。比較器14には、設定部
16の出力として基準値Nがあらかじめ設定され
ている。すなわち、基準クロツクの分周数N(x
=0、すなわちスケール部1,2の停止時におけ
る被変調波の一周期中に含まれる基準クロツク
数)が、基準値として、比較器14にあらかじめ
設定されている。そして、この基準値Nと計数値
Dが比較される。いま、前述したように基準クロ
ツクの分周数N=8としてあるので、停止区間
T4ではN=Dとなり、比較器14の出力端子t1,
t2には出力が生じない。
一方、右移動区間T5では、第6図bに示す波
形成形部11の立上りから次の立上りまで、パル
スカウンタ12は、10個の基準クロツクを計数す
る(第6図c)。そして、この計数値D=10が比
較カウンタ13に転送され、第6図dに示すよう
に更新保持される。したがつて、比較器14での
基準値との比較結果も一致せずD>Nとなる。
形成形部11の立上りから次の立上りまで、パル
スカウンタ12は、10個の基準クロツクを計数す
る(第6図c)。そして、この計数値D=10が比
較カウンタ13に転送され、第6図dに示すよう
に更新保持される。したがつて、比較器14での
基準値との比較結果も一致せずD>Nとなる。
この場合、比較器14の出力端子t1に、第6図
eに示すように出力が生ずる。
eに示すように出力が生ずる。
ところで、補正パルス発生器15には、クロツ
ク発振器9からの基準クロツクが入力されてい
る。そして、いまスケールの右移動を正方向への
移動とすれば、比較器14の出力端子t1の出力を
受けて、補正パルス発生器15は、順次入力され
てくる基準クロツクを、第6図gに示すようにア
ツプカウント端子UPに出力する。この第6図g
に示すアツプカウントパルスは、図示しないカウ
ンタ部へ送られ、スケール1,2が相対的に右移
動したものとして、計数値のカウントアツプをす
る。
ク発振器9からの基準クロツクが入力されてい
る。そして、いまスケールの右移動を正方向への
移動とすれば、比較器14の出力端子t1の出力を
受けて、補正パルス発生器15は、順次入力され
てくる基準クロツクを、第6図gに示すようにア
ツプカウント端子UPに出力する。この第6図g
に示すアツプカウントパルスは、図示しないカウ
ンタ部へ送られ、スケール1,2が相対的に右移
動したものとして、計数値のカウントアツプをす
る。
この場合、前述したように基準クロツク1個
は、モアレ縞のピツチをN分割したものであり、
またモアレ縞自体は、スケール1,2の光学格子
を拡大したものである。したがつて、補正パルス
発生器15から出力される基準クロツク1個は、
光学格子のピツチをN等分した移動距離に相当す
る。
は、モアレ縞のピツチをN分割したものであり、
またモアレ縞自体は、スケール1,2の光学格子
を拡大したものである。したがつて、補正パルス
発生器15から出力される基準クロツク1個は、
光学格子のピツチをN等分した移動距離に相当す
る。
上述した実施例では、N=8であるので、いま
スケール1,2の光学格子のピツチを40μmとす
れば、補正パルス発生器15のアツプカウント端
子UPに1個の基準パルスが発生する毎に、スケ
ールが右方向に5μm(40μm/8)移動したことに
なる。この測定の分解能は、分周数Nを大きくと
ることにより、さらに細かくすることが可能であ
り、例えバN=200に設定すれば、40μmピツチの
スケールで0.2μmの分解能を実現できることにな
る。
スケール1,2の光学格子のピツチを40μmとす
れば、補正パルス発生器15のアツプカウント端
子UPに1個の基準パルスが発生する毎に、スケ
ールが右方向に5μm(40μm/8)移動したことに
なる。この測定の分解能は、分周数Nを大きくと
ることにより、さらに細かくすることが可能であ
り、例えバN=200に設定すれば、40μmピツチの
スケールで0.2μmの分解能を実現できることにな
る。
一方、補正パルス発生器15のアツプカウント
端子UPに出力された基準クロツクは、比較カウ
ンタ13のダウンカウント端子DNに与えられ
る。そして、比較カウンタ13は、第6図dに示
すように、この基準クロツクをダウンカウントす
る。したがつて、この比較カウンタ13のダウン
カウント入力端子DNに2個の基準クロツクが入
力されると、第6図dに示すように比較カウンタ
13の計数値Dは8となる。この結果、比較器1
4内でもD=Nとなり、出力端子t1の出力が消失
し、補正パルス発生器15からの基準クロツクの
出力が停止する。
端子UPに出力された基準クロツクは、比較カウ
ンタ13のダウンカウント端子DNに与えられ
る。そして、比較カウンタ13は、第6図dに示
すように、この基準クロツクをダウンカウントす
る。したがつて、この比較カウンタ13のダウン
カウント入力端子DNに2個の基準クロツクが入
力されると、第6図dに示すように比較カウンタ
13の計数値Dは8となる。この結果、比較器1
4内でもD=Nとなり、出力端子t1の出力が消失
し、補正パルス発生器15からの基準クロツクの
出力が停止する。
また、次の左移動区間T6では、波形成形部1
1の一周期中に第6図cに示すように6個の基準
クロツクがパルスカウンタ12によつて計数され
る。そして、この計数値6が比較カウンタ13に
転送される(第6図d)。さらに、この比較カウ
ンタ13の計数値Dが比較器14で基準値Nと比
較される。その結果N>Dであるので、比較器1
4の出力端子t2に出力が生ずる(第6図f)。補
正パルス発生器15は、この出力端子t2の出力を
受けて、ダウンカウント端子DNに、第6図hに
示す基準クロツクを出力させ、これを図示しない
カウンタ部に送出してスケール部の左移動を計測
する。
1の一周期中に第6図cに示すように6個の基準
クロツクがパルスカウンタ12によつて計数され
る。そして、この計数値6が比較カウンタ13に
転送される(第6図d)。さらに、この比較カウ
ンタ13の計数値Dが比較器14で基準値Nと比
較される。その結果N>Dであるので、比較器1
4の出力端子t2に出力が生ずる(第6図f)。補
正パルス発生器15は、この出力端子t2の出力を
受けて、ダウンカウント端子DNに、第6図hに
示す基準クロツクを出力させ、これを図示しない
カウンタ部に送出してスケール部の左移動を計測
する。
同時に、この基準クロツクは、比較カウンタ1
3のアツプカウント入力端子UPに入力され、第
6図dに示すようにその計数値Dをアツプさせて
いく。そして2個の基準クロツクが入力される
と、D=8となり、比較器14でD=Nの条件が
成立し、この比較器14の出力端子t2の出力が消
失する。
3のアツプカウント入力端子UPに入力され、第
6図dに示すようにその計数値Dをアツプさせて
いく。そして2個の基準クロツクが入力される
と、D=8となり、比較器14でD=Nの条件が
成立し、この比較器14の出力端子t2の出力が消
失する。
このようにして、パルスカウンタ12で計数し
た、波形成形部11の出力の一周期中における基
準クロツク数を、比較カウンタ13を介して比較
器14に導入する。そして、この基準クロツク数
を基準値Nと比較し、その差(前述した(4)式中に
おけるαに相当)を計数する。そして上述した動
作を、前記波形成形部11の出力の各周期毎に行
うことにより、スケール部での移動量が測定でき
ることになる。
た、波形成形部11の出力の一周期中における基
準クロツク数を、比較カウンタ13を介して比較
器14に導入する。そして、この基準クロツク数
を基準値Nと比較し、その差(前述した(4)式中に
おけるαに相当)を計数する。そして上述した動
作を、前記波形成形部11の出力の各周期毎に行
うことにより、スケール部での移動量が測定でき
ることになる。
また、本実施例では、パルスカウンタ12の計
数値を一旦比較カウンタ13に転送し、比較器1
4で基準値Nとの不一致が生じた場合は、両者が
一致するまで比較カウンタ13をアツプあるいは
ダウンカウント作動させるようにしている。そし
て、この比較カウンタ13のアツプ・ダウンカウ
ント用の基準クロツク数をもつて、測長用のパル
スとしているものである。
数値を一旦比較カウンタ13に転送し、比較器1
4で基準値Nとの不一致が生じた場合は、両者が
一致するまで比較カウンタ13をアツプあるいは
ダウンカウント作動させるようにしている。そし
て、この比較カウンタ13のアツプ・ダウンカウ
ント用の基準クロツク数をもつて、測長用のパル
スとしているものである。
したがつて、すべてデジタル的に処理されるこ
とになり、正確な測長動作が可能になるものであ
る。
とになり、正確な測長動作が可能になるものであ
る。
なお、第1図において17は、この測長装置が
得られる信号を使用する装置、例えばNC装置等
の信号処理形態に応じて設けられ、補正パルス発
生器15から出力される比較カウンタ13のアツ
プ・ダウンカウント用基準クロツク(測長用基準
クロツク)を受けて90゜位相差の異なるA相信号、
B相信号を作る波形変換部である。
得られる信号を使用する装置、例えばNC装置等
の信号処理形態に応じて設けられ、補正パルス発
生器15から出力される比較カウンタ13のアツ
プ・ダウンカウント用基準クロツク(測長用基準
クロツク)を受けて90゜位相差の異なるA相信号、
B相信号を作る波形変換部である。
本発明による測長装置は、スケール部から得ら
れた90゜位相の異なるA相信号及びB相信号を、
基準クロツクを1/Nに分周した周期をもつ2組
の搬送波で、2組の搬送波の位相が90゜異なる状
態でおのおの平衡変調し、かつ加算するようにし
ている。また他の構成として、A相信号、B相信
号を混合加算した後、基準クロツクを1/Nに分
周した周期をもつ1組の搬送波で平衡変調してい
る。その結果得られた被変調信号は、スケール部
の移動距離に応じて周波数変調された信号とな
り、移動距離が位相分として分かれることにな
る。
れた90゜位相の異なるA相信号及びB相信号を、
基準クロツクを1/Nに分周した周期をもつ2組
の搬送波で、2組の搬送波の位相が90゜異なる状
態でおのおの平衡変調し、かつ加算するようにし
ている。また他の構成として、A相信号、B相信
号を混合加算した後、基準クロツクを1/Nに分
周した周期をもつ1組の搬送波で平衡変調してい
る。その結果得られた被変調信号は、スケール部
の移動距離に応じて周波数変調された信号とな
り、移動距離が位相分として分かれることにな
る。
しかして、この被変調信号の一周期中に含まれ
る基準クロツク数を、基準値N(スケール部が停
止している場合の基準クロツク数)と比較し、そ
の差をとれば被変調波の位相分が得られるので、
これにより移動距離が計数できる。
る基準クロツク数を、基準値N(スケール部が停
止している場合の基準クロツク数)と比較し、そ
の差をとれば被変調波の位相分が得られるので、
これにより移動距離が計数できる。
したがつて、測長分解能を上げるには、基準ク
ロツクの周波数を高くし、かつ分周数Nを大きく
とればよい。例えば、基準クロツクの周波数f0=
8Mzとし、分周数N=200と設定すれば、スケー
ル部の光学格子のピツチを加工しやすい200μm
と大きく設定しても、1μmの測長分解能が得ら
れることになる。
ロツクの周波数を高くし、かつ分周数Nを大きく
とればよい。例えば、基準クロツクの周波数f0=
8Mzとし、分周数N=200と設定すれば、スケー
ル部の光学格子のピツチを加工しやすい200μm
と大きく設定しても、1μmの測長分解能が得ら
れることになる。
また、従来技術によつて形成可能である20μm
ピツチの光学格子スケールを用いれば、0.1μmの
分解能が実現できる、というきわめてすぐれた効
果を発揮するものである。
ピツチの光学格子スケールを用いれば、0.1μmの
分解能が実現できる、というきわめてすぐれた効
果を発揮するものである。
さらに本発明の測長装置では、クロツク発生器
の発振周波数f0と分周器での分周率を変えること
により、必要とする分解農の設定をきわめて容易
に行える利点もある。
の発振周波数f0と分周器での分周率を変えること
により、必要とする分解農の設定をきわめて容易
に行える利点もある。
第1図は、本発明による測長装置の一実施例を
示すブロツク図、第2図、第4図は、同実施例に
おける要部のそれぞれ異なる回路構成を示す図、
第3図、第5図、第6図は、同実施例の動作を説
明するためのタイミング図、第7図は、この種測
長装置におけるスケール部を説明するための図、
第8図は、従来の測長装置を説明するためのブロ
ツク図である。 1……メインスケール、2……インデツクスス
ケール、8……変調加算部、9……クロツク発振
器、10……分周器、12……パルスカウンタ、
13……比較カウンタ、14……比較器、15…
…補正パルス発生器。
示すブロツク図、第2図、第4図は、同実施例に
おける要部のそれぞれ異なる回路構成を示す図、
第3図、第5図、第6図は、同実施例の動作を説
明するためのタイミング図、第7図は、この種測
長装置におけるスケール部を説明するための図、
第8図は、従来の測長装置を説明するためのブロ
ツク図である。 1……メインスケール、2……インデツクスス
ケール、8……変調加算部、9……クロツク発振
器、10……分周器、12……パルスカウンタ、
13……比較カウンタ、14……比較器、15…
…補正パルス発生器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 被測定物が単位長移動する毎に一個の信号を
発生するスケール部から出力される90゜位相の異
なる二つの出力信号を計数し、前記被測定物の移
動量と移動方向を検出する測長装置において、 所定周期の基準クロツクを発生するクロツク発
振器ならびにこのクロツク発振器の出力クロツク
信号を分周する分周器によつて、前記スケール部
の出力信号よりも高い周波数をもち互いに振幅と
周波数の等しい2組の搬送波信号を形成する搬送
波発生部と、この搬送波発生部から出力される搬
送波信号の一方を前記スケール部から出力される
出力信号の一方で平衡変調する第1の変調回路、
ならびに搬送波信号の他方を前記搬送波信号の一
方と90°位相の異なる状態で前記出力信号の他方
で平衡変調する第2の変調回路を有し、平衡変調
後加算して位相変調することにより前記被測定物
の移動量を位相分として含む被変調信号を形成す
る変調加算部と、この変調加算部から得られる被
変調信号の一周期中に含まれる前記基準クロツク
を計数するパルスカウンタならびにパルスカウン
タの計数値を基準値と比較する比較部とからなる
計数部を有することを特徴とする測長装置。 2 被測定物が単位長移動する毎に一個の信号を
発生するスケール部から出力される90゜位相の異
なる二つの出力信号を計数し、前記被測定物の移
動量と移動方向を検出する測長装置において、 所定周期の基準クロツクを発生するクロツク発
振器ならびにクロツク発振器の出力クロツク信号
を分周する分周器によつて、前記スケール部の出
力信号よりも高い周波数をもつ一組の搬送波信号
を形成する搬送波発生部と、この搬送波発生部か
ら出力される搬送波信号を前記二つの出力信号を
混合加算して得られた信号によつて平衡変調する
変調回路を有し、位相変調することにより前記被
測定物の移動量を位相分として含む被変調信号を
形成する変調加算部と、この変調加算部から得ら
れる被変調信号の一周期中に含まれる前記基準ク
ロツクを計数するパルスカウンタならびにパルス
カウンタの計数値を基準値と比較する比較部とか
らなる計数部を有することを特徴とする測長装
置。 3 前記比較部は、前記パルスカウンタの計数値
がプリセツトされる可逆カウンタからなる比較カ
ウンタと、この比較カウンタの計数値とあらかじ
め設定された基準値とを比較する比較器と、この
比較器の比較結果に応じて前記比較カウンタに前
記基準クロツクをアツプカウント用又はダウンカ
ウント用パルスとして送出する補正パルス発生器
とからなる特許請求の範囲第1項または第2項記
載の測長装置。 4 前記基準値が、前記分周器の分周数である特
許請求の範囲第3項記載の測長装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60273857A JPS62132104A (ja) | 1985-12-04 | 1985-12-04 | 測長装置 |
DE3640413A DE3640413C2 (de) | 1985-12-04 | 1986-11-26 | Meßanordnung |
US06/936,327 US4785181A (en) | 1985-12-04 | 1986-12-01 | Measuring device for determining extent and direction of relative movement between two objects having modulation section |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60273857A JPS62132104A (ja) | 1985-12-04 | 1985-12-04 | 測長装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62132104A JPS62132104A (ja) | 1987-06-15 |
JPH0518364B2 true JPH0518364B2 (ja) | 1993-03-11 |
Family
ID=17533519
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60273857A Granted JPS62132104A (ja) | 1985-12-04 | 1985-12-04 | 測長装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4785181A (ja) |
JP (1) | JPS62132104A (ja) |
DE (1) | DE3640413C2 (ja) |
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-
1985
- 1985-12-04 JP JP60273857A patent/JPS62132104A/ja active Granted
-
1986
- 1986-11-26 DE DE3640413A patent/DE3640413C2/de not_active Expired - Fee Related
- 1986-12-01 US US06/936,327 patent/US4785181A/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS62132104A (ja) | 1987-06-15 |
DE3640413A1 (de) | 1987-06-11 |
DE3640413C2 (de) | 1995-06-22 |
US4785181A (en) | 1988-11-15 |
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Legal Events
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