JPH0254115A - エンコーダ - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、コード板の回転角に応じて位相が差動的に変
化する２つの位相信号を発生するとともに、この位相信
号における位相変化量を測定して、前記コード板の回転
角を算出するようにしたエンコーダに関するものである
。

〔従来の技術〕

このようなエンコーダの一例としては、本願出願人が特
願昭６２−７００７８号としてすでに出願している装置
がある。

第３図はこのエンコーダの一例を示す構成図である０図
において、１は一定のピッチでスリットが形成されたコ
ード板、２，３はそれぞれ４つの受光素子Ａ１〜Ａ４．
Ｂｌ〜Ｂ４を有する受光アレイ、４．５はコード板１を
介してこれらの受光アレイ２，３と対向配置された光源
、６は光源４゜５を駆動する光源ドライバである。また
、図中に示した波形は、コード板１を通過した光の強度
分布を正弦波に近似して示したものである。

受光素子Ａ１〜Ａ４．８１〜Ｂ４は、それぞれこの光強
度分布を４等分した幅を有しており、第４図に示すよう
に、光強度の分布を基準として、９０゛の整数倍にあた
る位相差を持つように配置されている。すなわち、光強
度分布の１周期をｄとすれば、空間的にｎ−ｄ／４の間
隔をおいて配置されている。ｎは整数である。また、光
源４゜５が出射する光の強度は、光源ドライバ６により
（ｓ　ｉ　ｎωｔ＋１　）および（ＣＯ５ωｔ±１）で
振幅変調されている。

７〜１２は受光素子Ａ１〜Ａ４．Ｂｌ〜Ｂ４の各出力か
ら所定の位相関係にある出力同志を加減算する加算器お
よび減算器である。１３．１４はこの加減算回路による
演算出力Ｇｌ、Ｇ２から変調周波数（ω）に応じた周波
数成分の信号を抽出するハイパスフィルタ、１５．１６
はコンパレータである。

このように構成されたエンコーダの回転検出部では、受
光素子Ａ１〜Ａ４．Ｂｌ〜Ｂ４の出力１１１〜ｉ１４．
ｉ２１〜［２４は、コード板１の回転角をθとすれば、 １１　＝　ｓｉｎθ＋１）（ｓｉｎωｔ　＋１）１２　
＝　ｃｏｓθ＋１）（Ｓｉｎωｔ　＋１）１３＝　　−
５ｉｎｏ＋１）（Ｓｉｎωｔ　＋　１）１４　＝（−Ｃ
Ｏ３Ｑ＋１）（Ｓｉｎωｔ　＋　１）２１＝　　−５ｉ
ｎθ＋１）ｉｃｏｓωｔ　＋１）２２＝　　−ＣＯ８θ
＋１）（ｃｏｓｗｔ＋１）２３　＝　ｓｉｎθ＋１）（
ＣＯ３（１）　ｔ　＋　ｔ）２４　＝　ｃｏｓθ＋１）
（ｃｏｓｗｔ＋１）のようになっており、減算器１１．
１２（加減算回路）から得られる出力Ｇｌ、Ｇ２は、Ｇ
　１　＝　２ｃｏｓ（ωｔ−θ） ＋２ｓｉｎθ＋２　ｃｏｓθ Ｇ　２　＝　２５ｉｎ（ωｔ　　＋θ）＋２　ｓｉｎθ
＋２　ｃｏｓθ のようになる。ここで、光源４．５の変調角周波数ωは
、コード板１の回転速度ｄθ／ｄｔに比べて高い値（ｄ
θ／ｄｔ＜ω）となるように選ばれているので、ハイパ
スフィルタ１３．１４の出力からは、 Ｍ　１　＝　２ｃｏｓ（ωを一θ） Ｍ　２　＝　２５ｉｎ（ωｔ＋θ） なる信号（位相信号）が得られる。

この式に示されるように、出力信号Ｍｌ、Ｍ２には、コ
ード板１の回転角θに応じた位相情報が含まれており、
この位相変化分を測定すれば、コード板１の回転角θを
算出することができる。

１７．１８は光源ドライバ６から発生されるスタートパ
ルスＳＧを基準にして、コンパレータ出力Ｐｉ、Ｐ２の
位相遅れ量を測定（計数）するカウンタ、１９．２０は
カウンタ１７．１８の出力ＴＩ、Ｔ２をラッチするう、
ツチ回路、２１はカウンタ１７，１８の出力’Ｉ’ｌ、
Ｔ２からコード板１の回転角θを算出するシグナルプロ
セッサである。

すなわち、スタートパルスＳＧを ５Ｇ＝２ｃｏｓ（ωｔ） として、スタートパルスＳＧの立上りでカウントを開始
し、゛コンパレータ出力Ｐｉ、Ｐ２の立下がりでカウン
トを終了させると、カウンタ１７，１８の出力Ｔｌ、Ｔ
２はそれぞれ、 Ｔ１−　（π／２）＋θ Ｔ２＝π−θ となる、したがって、これをシグナルプロセッサ２１に
より減算すると、 Ｔｌ−７２＝２０−　（π／２） が得られ、コード板１の回転角θを０≦θく２πの範囲
で求めることができる。このとき、２πはスリットの１
ピツチに相当するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような構成のエンコーダでは、ハイ
パスフィルタ１３．１４を使用して、減算器１１．１２
の出力Ｇｌ、Ｇ２からそれぞれキャリヤ周波数ωを含ま
ない項（直流分）を消去するようにしているので、コー
ド板１の速い回転速度（ｄθ／ｄｔ）まで測定を可能に
するためには、高次のハイパスフィルタを設ける必要が
あり、回路規模が大きくなってしまう。

本発明は、上記のような従来装置の欠点をなくし、高次
のハイパスフィルタを設けることなく、コード板の速い
回転速度まで測定することのできるエンコーダを簡単な
構成により実現することを目的としたものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のエンコーダは、前記第３図のごときエンコーダ
において、加減算回路内の演算信号の中からその加減算
回路の出力に含まれる直流分の変動に応じた信号を抽出
するローパスフィルタを付加し、このローパスフィルタ
の出力を加減算回路の出力から減算するようにしたもの
である。

〔作　用〕

このように、ローパスフィルタを使用すると、加減算回
路の出力に含まれる直流分の変動に応じた信号を抽出す
ることができ、この出力を加減算回路の出力から減算す
ることにより、コード板の回転に伴なう直流分の変動を
予め除去して、高次のハイパスフィルタを使用すること
なく、位相信号を抽出することができる。

また、従来２つ使用していた高次のハイパスフィルタを
１つのローパスフィルタと２つの低次のハイパスフィル
タとに置き換えることができるので、使用するローパス
フィルタは高次のものではあるが、全体の構成を簡素化
することができる。

〔実施例〕

第１図は本発明のエンコーダの一実施例を示す構成図で
ある０図において、前記第３図と同様のものは、同一符
号を付して示す、２２はローパスフィルタ、２３．２４
はローパスフィルタ２２の出力し１を加減算回路の出力
Ｇｌ、Ｇ２から減算する減算器である。ローパスフィル
タ２２には加算器７の出力Ｃ１が導入されている。

すなわち、加算器７の出力Ｃ１は受光素子Ａ１とＢ４の
出力ｉｌｌ、ｉ２４を加算したものであるので、 Ｃ１＝（（ｓｉｎθ＋１）ｓｉｎωｔ ＋（ＣＯＳθ±１　）ｃｏｓωｔ） ＋　（ｓｉｎθ＋ＣＯＳθ＋２） であり、ローパスフィルタ２２を介した出力し１は、 Ｌ　１　＝　２　（Ｓｉｎθ十ＣＯＳθ＋２）となる、
なお、この式では、ローパスフィルタ２２のゲインを２
とし′ている。ここで、この出力し１は加減算回路の出
力Ｇｌ、Ｇ２に含まれる直流成分に対応したものである
。

したがって、この出力し１を加減算回路（減算器１１．
１２）の出力Ｇｌ、Ｇ２から減算すると、その出力Ｇｌ
−，Ｇ２−は、 Ｇ　１−　＝　２ｃｏｓ（ωを一θ）−４Ｇ２−＝２３
ｉｎ（ωｔ＋θ）−４ となり、コード板１の回転に伴なう直流分の変動（ｓｉ
ｎθ十ＣＯＳθの項）が除去されている。このため、ハ
イパスフィルタ１３．１４は変動のない直流分をカット
するだけとなるので、高次のフィルタを必要としない、
また、コード板１の速い回転速度まで測定を可能にする
ためには、高次のローパスフィルタ２２を使用する必要
があるが、従来使用していた２つの高次のハイパスフィ
ルタ（１３，１４）を１つのローパスフィルタ２２と２
つの低次のハイパスフィルタ１３．１４とに置き換える
ことができるので、全体の構成を簡素化することができ
る。

なお、上記の説明においては、ローパスフィルタ２２に
導入する信号として、加算器７の出力Ｃ１を利用した場
合を例示したが、この信号はＣ１に限られるものではな
い。例えば、Ｃ１と同様に、（ｓｉｎθ十ＣＯＳθ）に
相当する信号成分を含むものであれば、加算器８の出力
Ｃ２を利用することもできる。また、受光アレイ２．３
が、第２図に示すように、ダミーの受光素子Ｅ１〜Ｅ４
を有するものであれば、この出力を利用することもでき
る。

さらに、上記の説明においては、その光強度が（ｓｉｎ
ωｔ　十１　）および（ｃｏｓｗｔ　＋１　）で振幅変
調された光源４．５と所定の位相関係に配置された受光
アレイ２．３とにより、コード板１に設けられた１つの
スリット列の変位（コード板１の回転角θ）を測定する
場合を例示したが、このときのスリット数をＮとして、
コード板１にもう１つの（Ｎ−１）のスリット列を設け
るとともに、同様の測定系によりその変位を同時に測定
するように構成すれば、コード板１の回転角θを１周に
渡ってアブソリュートに測定することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明のエンコーダでは、前記第
３図のごときエンコーダにおいて、加減算回路内の演算
信号の中からその加減算回路の出力に含まれる直流分の
変動に応じた信号を抽出するローパスフィルタを付加し
、このローパスフィルタの出力を加減算回路の出力から
減算するようにしているので、このローパスフィルタの
出力により加減算回路の出力からコード板の回転に伴な
う直流分の変動を予め除去することができ、高次のハイ
パスフィルタを設けることなく位相信号を抽出して、コ
ード板の速い回転速度まで測定することのできるエンコ
ーダを簡単な構成により実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明のエンコーダの一実施例を
示す構成図、第３図および第４図は本願出願人が特願昭
６２−７００７８号として出願しているエンコーダの一
例を示す構成図である。 １・・・・・・コード板、２．３・・・・・・受光アレ
イ、４゜５・・・・・・光源、６・・・・・・光源ドラ
イバ、７〜１０・・・・・・加算器、１１，１２，２３
．２４・・・・・・減算器、１３．１４・・・・・・ハ
イパスフィルタ、１５．１６・・・・・・コンパレータ
、１７．１８・・・・・・カウンタ、１９゜２０・・・
・・・ラッチ回路、２１・・・・・・シグナルプロセッ
サ、２２・・・・・・ローパスフィルタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. コード板の回転角に応じて位相が差動的に変化する２つ
   の位相信号を発生するとともにこの位相信号における位
   相変化量を測定して前記コード板の回転角を算出するよ
   うにしたエンコーダにおいて、その光強度が（ｓｉｎω
   ｔ＋１）および（ｃｏｓｗｔ＋１）で振幅変調された第
   １および第２の光源と、この光源より出射された光を前
   記コード板を介して独立に受光するとともにそれぞれ光
   強度分布の１周期を４等分した幅を有する４つの受光素
   子よりなりその光強度の分布を基準として９０°の整数
   倍にあたる位相差を持つように配置された２つの受光ア
   レイと、これら２つの受光アレイを構成する各受光素子
   の出力から所定の位相関係にある出力同志を加減算する
   加減算回路と、この加減算回路の出力から前記第１およ
   び第２の光源の変調周波数に応じた周波数成分の位相信
   号を抽出するハイパスフィルタと、前記加減算回路内の
   演算信号の中からその加減算回路の出力に含まれる直流
   分の変動に応じた信号を抽出するローパスフィルタとを
   具備し、このローパスフィルタの出力を前記加減算回路
   の出力から減算するようにしてなるエンコーダ。