JPH03287013A - 符号板、および該符号板を用いたアブソリュートエンコーダ - 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、アブソリュート・エンコータに用いられる符
号板、および該符号板を用いた１トラック型アブソソユ
ート・エンコーダに関し、詳しくはアブソリエート・パ
ターン・トラックのパターン構造、および該トラックか
らの最小読取単位の検出方法に関する。

［従来の技術］ 回転体の回転に伴う角度位置座標値や、直線移動体の移
動に伴う位置座標値を検出する計測器の１つとして、種
々のアブソリュート・エンコーダが知られる。−数的に
、アブソリュート・エンコーダは、アブソリュート・ト
ラックを形成した符号板と、このトラックに対して相対
移動可能な検出部とて構成され、その一方が被測定物に
固定され、被測定物の運動に伴う両者の相対移動を「符
号板に対する検出部の位置座標値に対応した数値コード
」として出力する。

ここで、アブソリュート・トラックは、座標スケールを
数値コードの連なりに置換え、連なりの各数値を種々の
物理的性質−透明度、反射率、磁化の向き等−の差を持
たせた最小読取単位で表現したものである。一方、検出
部には、この物理的性質を検出する検出器−フオドセン
サ、磁気ヘット等−が設けられ、検出器か検出した物理
的性質が元の数値に変換され、この数値から元の数値コ
ードが組立てられる。この数値コードは、このときの符
号板に対する検出部の位置座標値に対応しており、その
各絶対位置を判別している。

このようなアブソリュート・エンコーダとしては、従来
、所定ビット数本のアブソリュート・トラックから、二
進数をそれぞれ１個ずつ読出して「所定ビット数桁の二
進数序数の数値コード」を組立てる多トラック型アブソ
リュート・エンコーダが一般的であった。しかし、近年
、トラック・パターンを工夫して、１本のトラック上の
複数個の最小読取単位を用いて数値コードを表現するよ
うにした１トラック型アブソリュート・エンコーダが盛
んに開発、報告されている。この１トラック型アブソリ
ュート・エンコーダでは、その数値コードは、符号板と
検出部のそれぞれの絶対位置を相互に判別するだけのも
ので、多トラック型アブソリュート・エンコーダのよう
な規則的な順序を持たないが、アブソリュート・トラッ
クが１木で済むため、センサ配置や符号板制作に関して
種々の利点が有る。

このような１トラック型のアブソリュート・エンコーダ
の一例として特開平１−１５２３１４号公報には、「ｎ
ビットの全周期系列の数列を光学的な明暗パターンで表
わしたアブソリュート・トラックを符号板上に形成し、
このトラック上のｎ個の連続した最小読取単位を、検出
部に設けたｎ個のセンサで並列に同時検出して数値コー
ドを組立てる」形式の１トラック型アブソリュート・エ
ンコーダが紹介されている。

ここで採用されているアブソリュート・トラックは、全
周期系列と呼ばれる、二進数の数列を表わしたものて、
例えば、−周期１６個の最小読取単位を持つ場合、数列
： ００００１１０１０１１１１００１ １↑１↑　・・・−移動方向 に従って、透明、不透明の最小読取単位が配列されてい
る。ここで、右端の０１の後は、最初のＯＯ・・・に戻
るとする。一方、検出部には、透明、不透明を判別する
センサが４個設けられ、矢印↑て示すトラック上の連続
した４個の最小読取単位から４ビツト・コードを読取る
。すなわち、この００００が検出される絶対位置を第１
の絶対位置として、検出部が矢印一方向に移動すると、
第１の絶対位置　：０ＯＯＯ 第２の絶対位置　：０ＯＯ１ 第３の絶対位置　：０Ｏ１０ 第４の絶対位置　：０１００ 第５の絶対位置　　１００１ 第６の絶対位置　：０Ｏ１１ 第７の絶対位置　・０１１１ 第８の絶対位置　：１１１１ 第９の絶対位置　：１１１０ 第１０の絶対位置　：１１０１ 第１１の絶対位置　：１０１０ 第１２の絶対位置　：０Ｉ０１ 第１３の絶対位置　：１０１１ 第１４の絶対位置　：０１１０ 第１５の絶対位置　　１１００ 第１６の絶対位置　：　１０００ 第１の絶対位置　：０ＯＯＯ という具合に、１６個のそれぞれ異なる数値コードが読
取られる。従って、逆に、読取った数値コードから、符
号板に対する検出部の絶対位置が判別される。

第３図は、この１トラック型アブソリュート・エンコー
ダにおける、１周１６個の最小読取単位の透明、不透明
を検出するセンサとして、フィトセンサを採用した検出
回路の例を示す。このとき検出部Ｂには、４ビツトの数
値コードを組立てるために４組の検出回路が設けられる
か、ここでは１組のみが示される。また、最小読取単位
か透明な場合は、数値０としてＯＶの出力、不透明な場
合には、数値！としてＶｃｃレヘルの出力を得るように
している。

第３図において、検出部Ｂは、符号板Ａを挟んで構成さ
れる。検出部Ｂには、アブソリュート・トラックＴ±の
最小読取単位ｔを照明するように光源りか、また符号板
Ａを挟んで光源りと対向するようにフォトセンサＳか配
置される。フォトセンサＳのエミッタ側は接地レヘルｏ
ｖに、コレクタ側は抵抗Ｒを介して電源レヘルＶＣＣに
それぞれ接続され、コレクタ側の電圧が出力端子。の出
力レベルとなっている。

このように構成された検出回路で、第３図に示されるよ
うに、アブソリュート・トラックＴ上の透明な最小読取
単位ｔを検出している場合、光源Ｌからの照明光は、符
号板Ａを素通りしてフ＝ｉ　トセンサＳに入射する。こ
れにより、フすトセンサＳが導通状態となり、コレクタ
電圧、すなわち出力端子Ｑの電圧は、はぼＯＶとなる。

一方、不透明な最小読取単位ｔを検出する場合には、光
源りからの照明光は、符号板Ａに遮断されてフォトセン
サＳに到達しない。これにより、フォトセンサＳが絶縁
状態となり、コレクタ電圧、すなわち出力端子Ｑの電圧
は、Ｖｃｃまで上昇する。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、第３図の１トラック型アブソリュート・エン
コーダにおいて、符号板Ａの透明な最小読取単位の１つ
に、異物Ｗが付着していたとすると、光源りからの照明
光の一部分が異物Ｗに遮断されてフォトセンサＳの受光
量が減少、フォトセンサＳが導通、絶縁の中間状態とな
って、出力端子Ｑの出力は不定となってしまう。

また、仮に、異物Ｗが無くても、１トラック型アブソリ
ュート・エンコーダの小型化、高分解能化に伴って、ア
ブソリュート・トラックの最小読取単位が細密化される
と、センサ同士の配置間隔やセンサ受光面積が減少する
ため、■センサ受光面積の低下によるＳＮ比の低下、■
相互干渉、■絶縁の問題、■隣接最小読取単位からの回
折光の影響、等を無視できなくなり、出力端子Ｑにおけ
る出力の安定性、信頼性を損なわせた。

そこで、本願出願人は、先に、この出力の安定性、信頼
性を回復、向上させる１方法として、特願昭６３−１５
１１９９号において、２本のアブソリュート・トラック
を用いるアブソリュート・エンコーダを紹介している。

ここで、符号板には、例えば、上述のような全周期系に
従って最小読取単位を配列した第１アブソリユート・ト
ラック。

００００１１０１０１１１１００１ と、第１アブソリユート・トラックの各最小読取単位を
、それぞれ逆の物理的性質を付与した最小読取単位に置
換えた逆転パターンの第２アブソリユート・トラック： １１１１００１０１００００１１０ とか並列に配置されている。

一方、検出部では、第１、第２アブソリユート・トラッ
ク： 第１＝　　　００００１１０１０１１１１００１・・・
−移動方向 第２＝　　１１１１００１０１００００１１０の対応す
る（上下の）２つの最小読取単位を同時検出して差動出
力を形成し、この差動出力を所定ビット数個組合せるこ
とにより数値コードを得ている。つまり、この例で言え
ば、上の数値から下の数値を引算した答えか負の場合に
はＯ１正の場合には１と判定して、数値コードｏｏｏｏ
を読取っている。

この形式のアブソリュート・エンコーダにおいては、２
つの最小読取単位からの情報を用いて数値コードの各桁
の１．０を判別するから、第３図の従来例のものよりも
読取られた数値コードの安定性、信頼性が高く、外部ノ
イズにも強いと言える。

しかし、この形式のアブソリュート・エンコーダにおい
ては、２木で済むとは言え、複数のトラックが必要てあ
り、この複数のトラックの各最小読取単位や、これらを
検出するための各センサ間ては、厳密な同期、位置決め
が必須である。これは、１トラック型アブソリュート・
エンコーダの小型化、高分解能化に伴い、アブソリュー
ト・トラックの最小読取単位か細密化されると容易なこ
とではない。

すなわち、ここては、第３図の従来例のアブソリュート
・エンコーダの問題は、完全には解決されていないので
ある。

本発明は、符号板上のアブソリュート・トラック本数を
増すことなく、しかも、読取られた数値コードの安定性
、信頼性が高い１トラック型アブソリュート・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］ 本発明の請求項第１項の符号板は、物理的性質の異なる
２つの最小読取単位を０，１で表わすとき、トラック上
に０、１からなる所定パターンが形成された１トラック
型アブソリユート・エンコータ用符号板において、 前記単位をトラック長手方向に二分割し、その方の区画
には元の符号と同じ物理的性質を付与し、他方の区画に
は元の符号と反対の物理的性質を付与したものである。

本発明の請求項第２項の１トラック型アブソリュート・
エンコーダは、最小読取単位長さんの１トラック型アブ
ソリュート・パターン・トラックを形成した符号板（Ａ
）　と、 ピッチ長さλで配列した所定ビット数の基本センサ群を
有し、符号板（Ａ）に対して相対移動可能な検出部（Ｂ
）　　とからなる１トラック型アブソリュート・エンコ
ーダにおいて、 前記符号板（＾）を請求項Ｎ１項記載の符号板で構成し
、 前記基本センサ群を構成する各基本センサを、１／２λ
ピッチ離れた１対のセンサで構成し、各該基本センサに
ついて、該１対のセンサの出力の差をとる差動増幅器（
増幅率１を含む）を設け、 各該差動増幅器の出力を以って絶対位置を検出するよう
にしたものである。

本発明の請求項第３項の１トラック型アブソリュート・
エンコーダは、請求項第１項の符号板（Ａ＋　　と、 ４　ｎ　＋　２　個（ｎは２以上の自然数）のセンサが
１／４λピッチで配列され、そのうち ■１番目から数えて奇数番の２ｎ個のセンサについて順
に１対となし、この１対を基本センサとして、各基本セ
ンサについて、１対のセンサの出力の差をとる差動増幅
器（増幅率１を含む）を設け、ｎ個の基本センサと差動
増幅器とからなる１群を第】センサ群とし、 ■２番目から数えて偶数番の２ｎ個のセンサについて順
に１対となし、この１対を基本センサとして、各基本セ
ンサについて、１対のセンサの出力の差をとる差動増幅
器（増幅率１を含む）を設け、ｎ個の基本センサと差動
増幅器とからなる１群を第２センサ群とし、 ■３番目から数えて奇数番の２ｎ個のセンサについて順
に１対となし、この１対を基本センサとして、各基本セ
ンサについて、１対のセンサの出力の差をとる差動増幅
器（増幅率１を含む）を設け、ｎ個の基本センサと差動
増幅器とからなる１群を第３センサ群とし、 ■４番目から数えて偶数番の２ｎ個のセンサについて順
に１対となし、この１対を基本センサとして、各基本セ
ンサについて、１対のセンサの出力の差をとる差動増幅
器（増幅率１を含む）を設け、ｎ個の基本センサと差動
増幅器とからなる１群を第４センサ群とする、符号板（
Ａ）　　に対して相対移動可能な検出部（Ｂ）と、 からなる、ｎビットの１トラック型アブソリュート・エ
ンコーダにおいて、 前記トラックを１／４λ進むごとに、第１、第２、第３
、第４の４種のコントロール信号を発生するコントロー
ル信号発生手段と、 言亥第１、第２、第３、第４の４種のコントロール信号
に対応して、前記第１、第２、第３、第４センサ群を選
択する選択手段と、 を設けたものである。

本発明の請求項第４項の１トラック型アブソリュート・
エンコーダは、請求項第３項の１トラック型アブソリユ
ート・エンコータにおいて、前記：７ントｃｌ−小信号
発生手段が、 前記アブソリュート・トラックと平行に符号板（Ａ）上
に設けられた同位相でピッチかλのインクリメンタル・
トラックと、 該インクリメンタル・トラックに対し位相差が１７８λ
あり、互いに１／４λピッチ蹄れて検出部（Ｂ）　に設
けられた２つのセンサと、からなるものである。

本発明の請求項第５項の】トラック型アブソリュート・
エンコータは、請求項第３項の１トラック型アブソリユ
ート・エンコータＣおいて、前記コントロール信号発生
手段が、 前記アブソリュート・トラックと平行に符号板（Ａ）上
に設けられた、位相差が１／８λあってピッチがλのイ
ンクリメンタル・トラックと、該インクリメンタル・ト
ラックに対し同位相であり、互いに１／４λピッチ離れ
て検出ＫＳ（Ｂ）＆：設けられた２つのセンサと、 からなるものである。

［作用］ 本発明の請求項第１項の符号板は、従来例の符号板と同
様、全周期系列等の数列を最小読取単位の配列で表現し
たアブソリュート・トラックを有し、アブソリュート・
トラック上の連続した所定ビット数個の最小読取単位を
検出し、数値に戻して各絶対ｉｉ置を判別する数値コー
ドを組立てるためのものである。

しかし、ここで、最小読取単位は、第３図の従来例の場
合と異なり、トラック長手方向に２分割された２つの区
画からなり、２つの区画にはそれぞれ逆の数値に対応す
る物理的性質が付与されている。例えば、全周期系列： ００００１１０１０１１１１００１ に対して、０をＯ−１，１を１−Ｏで表現した場合、各
数値０．１は順次、０−１．０−１．０−１、０−１、
１−０、１−０、０−１、１−０１０−１　　、　ｌ−
０、１−０，１−０、１−０、〇　−１、Ｏ−１，１−
０のように置換えられ、従ってアブソリュート・トラッ
ク上には、数列＝０１０１０１０１１０１００１＋００
１１０１０１０１００１０１１０ に対応させた物理的性質のパターンが形成されている。

従って、この符号板を用いて、１個の最小読取単位を、
その２個の区画の物理的性質を検出して１個の数値に変
換するようにすれば、前述の２木のアブソリュート・ト
ラックを用いるアブソリュート・エンコーダと同様、読
取り数値コードの安定性、信頼性が確保される。

また、この符号板に対して、検出部に、最小読取単位長
さλのピッチで所定ビット数個のセンサが配置されてい
る場合には、最小読取単位２分割線上をセンサが通過す
るタイミングで、はぼ同時に、全部のセンサ出力が反転
することになる。従って、逆に、全部のセンサ出力の反
転時期を検知するようにすれば、最小読取単位２分割線
上をセンサか通過する時期を捕えたクロックパルスが得
られる。これは、アブソリュート・エンコーダの制御、
例えば、トラック読取りタイミングの制御に好都合なも
のである。

本発明の請求項第２項の１トラック型アブソリュート・
エンコーダは、請求項第１項記載の符号板を採用した１
トラック型アブソリュート・エンコーダの例を示す。こ
こでは、１対（２個）のセンサが最小読取単位を２分割
する線をまたいだ状態で、この線の両側の区画の物理的
性質をそれぞれ検出する。また、この最小読取単位の判
別（Ｏか１かの〉は、差！ＩＩＩ増幅器で求めた１対の
センサの出力差により決定される。このような１対のセ
ンサと差動増幅器の組合せを、アブソリュート・トラッ
ク上の連続した所定ビット数個の最小読取単位に対応さ
せて、所定ビット数組、検出部に配置することにより、
絶対位置を判別する数値コードを組立てている。例えば
、上記の数列；０１０１０１０１１０１００１１００１
１０１０１０１００１０１１０ が形成された符号板に対しては、検出部に、０１０１０
１０１１０１００１１００１１・・・・・・Ｔ↑↑１↑
↑↑１ ■■■■■■■■　・・・−移動方向 という具合Ｉ、：２個×４組＝８個のセンサが配置され
、各組に設けた差動増幅器で■−■の屓算を行って、そ
の答えか負の場合には０、正の場合には１と判定するこ
とにより、計４個の差動増幅器の出カニ ０１０１０１０１　　　　・・・ Ｔ　　　↑　　　↑　　　１　１　１　１　１■−■　
　■−■　　■−■　　■−■負＝０　負＝０　負＝Ｏ
負＝Ｏ から、数値コードｏｏｏｏを組立てる。

本発明の請求項第３項の１トラック型アブソリュート・
エンコーダも、請求項第１項の符号板を採用した１トラ
ック型アブソリュート・エンコーダの例を示す。ここで
も、１対のセンサが最小読取単位内の２区画の物理的性
質を検出する。また所定ビット数組の！対のセンサを用
いて、アブソリエート・トラック上の所定ビット数個の
最小読取単位を読取り、絶対位置を判別する数値コード
を組立てる。

ところで、このような１対のセンサが最小読取単位内の
２区画の物理的性質を検出するアブソリュート・エンコ
ーダでは、■１対のセンサが最小読取単位内の２区画の
物理的性質を検出する際には、必ず、１対のセンサが最
小読取単位を２分割する線をまたいでいる必要がある。

また、■その前後で物理的性質が異なる最小読取単位の
境界や最小読取単位を２分割する線の近傍では、センサ
出力が不安定となるため、ここを検出しているセンサの
出力は採用できない。

従って、これらの問題を解決して、「■電源投入時を含
めた連続的、かつ安定的なアブソリュト・トラックの読
取りを行う」ために、検出部に配列させた４ｎ千２個の
センサの中から、符号板に対して適切な位相位置にある
所定ビット数の２倍の個数のセンサを選択している。す
なわち、１／４λピッチで配列させた４ｎ＋２個のセン
サの中から、最小読取単位の境界や最小読取単位の２分
割線の近傍を検出せず、しかも、この２分割線をまたい
たｒ相互間隔１／２λの１対のセンサＪをｎｉ１選択し
、これＣより、アブソリエート・トラック上で連続した
ｎ個の最小読取単位を読取るようにしている。

具体的には、４ｎ千２個のセンサを、「１対のセンサの
間隔を１／２λ、各対のピッチをλとしたセンサ群Ｊで
あって、「それぞれのセンサ群の検出位置がアブソリュ
ート・トラック上で１／４λずつずれている」第１、第
２、第３、第４センサ群に割振り、コントロール信号発
生手段から出力される第１、第２、第３、第４コントロ
ール信号に対応させ、選択手段により、それぞれ第１、
第２、第３．第４センサ群を選択する。

ここで、第１、第２、第３、第４コントロール信号は、
それぞれ、第１、第２、第３、第４センサ群について、
その各センサが、上述の「最小読取単位の境界や最小読
取単位の２分割線の近傍を検出せず、しかも、２分割線
をまたいでいる」ような状態−符号板と検出部の相対位
置関係−であることを指示する信号である。例えば、上
記の数１１４ ０１０１０１０１１０１００１２００１１０１０１０１
００１０１１０ が形成された符号板に対して、検出部に４ｎ＋２＝４ｘ
４＋２＝１８個 のセンサを配置して、これらをＡ〜Ｄ４つのセンサ群に
割振ると、中央１４個をＡ−Ｃ，Ｂ−Ｄで共用して、 ０＊１１０＊１１０＊１１０＊１１１＊Ｏ１１＊１↑１
↑１↑１１↑Ｔｉ丁Ｔ丁↑↑↑丁Ａ、Ｂ、＾１ＢＩＡ２
Ｂ２Ａ２Ｂ２Ａ３Ｂ３＾３Ｂ３ＡａＢａＡａＢａＣ，Ｄ
、Ｃ，Ｄ、Ｃ２Ｄ２Ｃ２Ｄ２Ｃ３Ｄ３Ｃ３Ｄ３Ｃ４Ｄ４
Ｃ，４Ｄ４となる。ここで、Ａ−Ｄに添付した番号は、
数値コードの桁数に対応させたもので、例えば、センサ
Ｂ１を挟むセンサ＾１−八、の差動出力により、数値コ
ードの１桁目の数値Ｏを判別する。また、記号１は最小
読取単位の境界部、記号＊は最小読取単位２分割線の近
傍であることを示し、両者とも検出されるへきてない領
域である。

このような、符号板と検出部の位相位置関係においては
、センサ＾ｌ　　Ａｌ、＾、−＾２、＾、−＾８、Ａ４
Ａ４か選択され、その各差動出力により、数値コード０
００ｏか組立てられる。

次に、符号板と検出部の位相位置関係か１７４λずれて
、 ０＊ｌ　　ｌｏ＊１１０＊ｌ　　ＩＯ＊］　　ｌ　　１
＊ＯＩ　　＋＊−１１１＋　　↑　１　↑　１１　↑　
１１１　↑　↑　↑　１１Ａ、ＢＩＡＩ８１Ａ２Ｂ２Ａ
２Ｂ２Ａ３Ｂ３Ａ３Ｂ’＋Ａ４ＢＪＪ＜Ｃ，ＤＩＣ，Ｄ
、Ｃ２Ｄ２Ｃ２ＣｈＣ３Ｄ３Ｃ３Ｄ、Ｃ４０，Ｃ４０４
となると、センサＤ＋　　Ｄ＋、Ｉｔ、−Ｉｔ２、Ｃ３
Ｃ３、Ｃ４−Ｃ４が選択され、その各差動出力により、
数値コド０００１が組立てられる。

さらに、符号板と検出部の位相位置関係が１／４λずれ
て、 ０＊１１０＊１１０＊１１ｏ＊ｉ　　Ｉ　１＊ＯＩ　１
＊−４４丁　ｔｔｔｔｔｔ　　１　丁　丁　丁　Ｔ　丁
　Ｔ　丁　↑　↑　丁ＡＩＢＩ＾１８１＾２Ｂ２Ａ２Ｂ
２＾３Ｂ３Ａ３Ｂ３Ａ４Ｂ４Ａ４Ｂ４ＣＩＤＩＣＩＤＩ
Ｃ２Ｄ２Ｃ２Ｄ２Ｃ３Ｄ３Ｃ！Ｄ３Ｃ４Ｄ４Ｃ４Ｄ４と
なると、センサＣ１−Ｃ１、Ｃ２Ｃ：２、Ｃ３Ｃ３、ｃ
、−Ｃ４が選択され、その各差動出力により、数値コー
）’０００１が組立てられる。

さらに、符号板と検出部の位相位置関係が１／４λずれ
て、 ０＊１１０＊１１０＊１１０＊１１１＊０１＊→−−１
１１１↑　１　↑　↑　↑　１　↑　↑　１　↑　１　
↑　↑　１＾ＩＢＩＡＩＢｌ＾２Ｂ２Ａ２Ｂ２Ａ３Ｂ３
ＡＪ３八４Ｂ４Ａ４Ｂ４ＣＩＤＩＣＩＤＩＣ２Ｄ２Ｃ２
Ｄ２Ｃ３Ｄ３Ｃ３０３Ｃ４０４ｃ４Ｄ４となると、セン
サＢ＋　　Ｌ、８２−８２、Ｂｓ　　Ｂ３、Ｂａ−８４
が選択され、その各差動出力により、数値コードｏｏｏ
　ｉが組立てられる。

さらに、符号板と検出部の位相位置関係が１／４λずれ
て、 ０＊１１０＊１１０＊１１０＊１１１＊０　１＊→→−
４−１↑　↑　↑　↑　↑　↑　１　↑　↑　↑　↑　
１　↑　↑　↑　１　↑ＡＩＢ＋Ａ＋Ｂ＋＾２Ｂ２Ａ２
Ｂ２Ａ３Ｂ３＾３ａ３Ｌａ４１’１４Ｂ４ＣＩＤＩＣＩ
ＤＩＣ２Ｄ２Ｃ２Ｄ２Ｃ３Ｄ３Ｃ３Ｄ３Ｃ４０４Ｃ４Ｄ
４と１（ると、センサＡ、−Ａい八２−＾２、Ａ３−Ａ
３、Ａ４−Ａ４が再度選択され、その各差動出力により
、数値コード０００１が組立てられる。

このようにして、符号板と検出部の相対位置が１／４λ
すれるごとに、センサ群をＤ−Ｃ−Ｂ−Ａ−Ｄ−Ｃ−Ｂ
−Ａの順に切替え、また逆方向の相対移動に対しては、
Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ａ−・・・の順に同様に切替えること
により、「最小読取単位の境界や最小読取単位の２分割
線の近傍を検出せず、しかも、この２分割線をまたいて
いる」適切なセンサによる、連続的な切れ目の無い、ア
ブソリュート・トラック読取りか遂行される。

本発明の請求項第４項、第５項のの１トラック型アブソ
リュート・エンコーダは、いずれもコントロール信号発
生手段の例を示す。ここては、符号板に、ピッチ大のイ
ンクリメンタル・トラックがアブソリュート・トラック
と並列に設けられ、検出部には、インクリメンタル・ト
ラック検出用として、相互間隔１７４λの１対のセンサ
が設けられている。このように構成したコントロール信
号発生手段においては、そのセンサの出力の組合せが４
種類、符号板と検出部の相対位置が１／４λずれるごと
に順番に得られる。例えば、上記の数列 ０１０１０１０１１０１００１１００１１０１０１０１
００１０１１０ からなるアブソリュート・トラックの一部：○＊１１Ｏ
＊１１０＊１０＊１１＊０１＊に対しては、インクリメ
ンタル・トラック：０１１１０１１１０１１１０１１１
０１１１０１１丁　・・・−移動方向 が並設され、これに対し、検出部には、矢印１↑のよう
に１対のセンサが配置される。この１対のセンサの出力
の組合せは、符号板と検出部の相対位置が１／４λずれ
るごとに、１−０．０−０、ｏ−ｉ、１−１．１−０、
というふうに４種類の異なった組合せとなる。

従って、選択手段では、１対のセンサの出力の組合せの
１個に対して、センサ群Ａ〜Ｄの１組がそれぞれ割当て
られるように構成する。

［発明の実施例コ 本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は、本発明の第１実施例の１トラック型アブソリ
ュート・エンコーダの模式的な平面図である。これは、
符号板Ａに形成されたアブソリュト・トラックＴを、検
出部Ｂに設けた４対のセンサＳ１、Ｓ２て読取る１トラ
ック型アブソリュート・エンコーダである。

第１図において、符号板Ａには、白部をＯ，斜線部を１
として、目印ムから時計回りに、全周期系列 ００００１１０１０１１１１００１ に対し、その０を０−１．１を１−〇で表現した数列 ０１０１０１０１１０１００１１００１１０１０１０１
００１０１１０ のパターンからなるアブソリュート・トラックＴが形成
されている。すなわち、長さλの各最小読取単位は、ト
ラック長手方向に２分割され、時計進行逆方向の区画ｔ
２に元の数値、他方の区画ｔ１に逆の数値が割当てられ
ている。

一方、検出部Ｂには、間隔をほぼ１７２λとした１対の
センサＳ１、Ｓ２が４組、全部の組が同時に、連続４個
の最小読取単位を、それぞれ最小読取単位を２分割する
線をまたいで検出できるように配置されている。また各
１対のセンサＳ１、Ｓ２には、差動増幅器Ｍが設けられ
、差動増幅器Ｍは、センサＳ１の出力からセンサＳ２の
出力を引算して、その答えが負の場合にＯ１正の場合に
は１を、出力端子Ｑ１〜Ｑ４に出力する。

このように構成された１トラック型アブソリュート・エ
ンコーダでは、符号板Ａと検出部Ｂの相対移動に伴い、
１対のセンサＳ１、Ｓ２が最小読取単位を２分割する線
をまたいだタイミングにおいて、順次、アブソリュート
・トラックの読取りを行う。これにより、出力端子Ｑ１
〜Ｑ４からは全周期系列。

００００１１０１０１１１１００１ から得られる数値コードと同一順序、同一内容の各数値
コードが出力される。

第２図は、本発明の第１実施例の１トラック型アブソリ
ュート・エンコーダの部分的な側面図である。これは、
１対のセンサＳ１、Ｓ２が最小読取単位を検出している
状態−最小読取単位２分割線をまたいでいる−を示し、
差動増幅器Ｍを含む検出回路を説明するためのものであ
る。

第２図において、検出部Ｂは、符号板Ａを挟んで構成さ
れる。検出部Ｂには、アブソリュート・トラックＴ上の
最小読取単位を構成する２個の領域ｔ１、ｔ２をそれぞ
れ照明するように、光源Ｌ】、Ｌ２か、また符号板Ａを
挟んて光源Ｌ１．Ｌ２と対向するように、フォトセンサ
Ｓ１、Ｓ２が配置される。フォトセンサＳ１、Ｓ２のエ
ミッタ側は接地レベルＯｖに、コレクタ側は抵抗Ｒ１、
Ｒ２を介して電源レベルＶｃｃにそれぞれ接続されてい
る。また、差動増幅器Ｍの＋側入力端子にはフォトセン
サＳｌのコレクタ電圧が、−側入力端子にはフォトセン
サＳ２のコレクタ電圧が人力されている。従って、差動
増幅器Ｍは、フォトセンサＳ１のコレクタ電圧から、フ
ォトセンサＳ２のコレクタ電圧を引算して、その答えが
負の場合には接地レベルＯｖ、正の場合には電源レベル
Ｖｃｃの出力電圧を出力端子Ｑに出力する。

このように構成された検出回路で、第２図に示されるよ
うに、最小読取単位の領域ｔ１、ｔ２を検出している場
合、光源Ｌ１からの凹明光は、透明な領域ｔｌを素通り
してフォトセンサＳ１に入射するが、光源Ｌ２からの照
明光は、不透明な領域ｔ２て遮断される。これにより、
フォトセンサＳ１が導通状態、フォトセンサＳ２か絶縁
状態となり、フォトセンサＳ１のコレクタ電圧かほぼＯ
Ｖ、フォトセンサＳ２のコレクタ電圧かＶｃｃに上昇す
る。従って、差動増幅器Ｍは、引算の答えが負となるた
め、接地レベルＯｖを出力端子Ｑに出力する。

ところで、この１トラック型アブソリュート・エンコー
ダにおいて、第２図に示すように、透明な領域ｔ１に異
物Ｗが付着していた場合、第１図の１トラック型アブソ
リュート・エンコーダの場合と同様、フォトセンサＳｌ
（第２図ではＳ）の受光量は減少する。しかし、仮に受
光量が９９％減少して、フォトセンサＳ１のコレクタ電
圧かＶＣＣ近くまて上昇する最悪の事態においても、フ
ォトセンサＳ２のコレクタ電圧がＶｃｃに上昇しておれ
ば、差動増幅器Ｍは、引算の答えか負となるため、接地
レベルＯｖを出力端子Ｑに出力する。

すなわち、この１トラック型アブソリュート・エンコー
ダでは、前述の２木のアブソリュートトラックを有する
アブソリュート・エンコータと同様、１対のセンサから
の２つの情報を用いて数値コードの各桁の１、Ｏを判別
するから、第３図の従来例のものよりも読取られた数値
コー］・の安定性、信頼性か高い。

第４図は、本発明の第２実施例の１トラック型アブソリ
ユート・リニア・エンコーダの部分的な平面図である。

これは、センサ３−１〜３−１０から４組のセンサ群を
構成して、符号板Ａに形成されたアブソリュート・トラ
ック１を検出するために、この４組のセンサ群を、符号
板Ａと検出部Ｂの１７４凡の相対移動ごとに、順番に切
替える形式の１トラック型アブソリユート・リニア・工
ンコーダである。また、４組のセンサ群を順番に切替え
るタイミングを制御するためのコントロール信号発生手
段として、インクリメンタル・トラック２と、１対のセ
ンサ４ａ、４ｂを用いている第４図において、符号板Ａ
には、白部をＯ１斜線部を１として、数列： ＋１００１ の１を１−０．０を０−１に置換えた数列：＋１０１１
０＋０１１０１１１０ のパターンに形成したアブソリュート・トラック１と、
数列： １０１１０１１０１１０１１０ のパターンに形成したインクリメンタル・パターン２と
か並列に形成されている。

一方、検出部Ｂには、最小読取単位の長さをλとして、
アブソリュート・トラック１検出用にピッチ１／４λで
配列させた１０個のセンサ３−１〜３−１０と、インク
リメンタル・パターン２検出用の間隔１７４大の１対の
センサ４ａ、４ｂとが設けられている。この１０個のセ
ンサ３−１〜３−１０は、第１センサ群： （３−１，３−３）（３−５，３−７〉と、第２センサ
群： （３−２，３−４）（３−６，３−８）と、第３センサ
群・ （３−３，３−５）（３−７，３−９）と、第４センサ
群： （３−４，３−６）（３−８，３−１０）とに割振られ
る。ここで、括弧０て囲んだ２個のセンサにより、１個
の最小読取単位の読取りが行われ、絶対位置を表わす合
計２ビツトの数値コードが組立てられる。

第５図は、本発明の第２実施例の１トラック型アブソリ
ユート・リニア・エンコーダの検出回路を示す。

第５図において、信号選択回路ＭＳは、センサ４ａ、４
ｂの出力の組合せに応じて、第１〜第４センサ群のうち
から、選択センサ４ａ、４ｂの出力の組合せに応じた１
組を選択するとともに、選択されたセンサ群の出力から
作成した、絶対位置を示す２ビツトの出力を行う。

すなわち、信号選択回路ＭＳは、第４図のように選択セ
ンサ４ａ、４ｂの出力の組合せが０１の場合には、第１
センサ群： （３−１，３−３）（３−５，３−７）を選択して、３
−３の出力から３−１の出力を弓算し、その答えが負で
あることから、出力Ｑ】にＯを、また、３−７の出力か
ら３−５の出力を弓算し、その答えが正であることから
、出力Ｑ２に１を出力する。従って、ここで組立てられ
る数値コードＱ２、Ｑｌは、１０である。

次に、第４図の符号板Ａと検出部Ｂの相対位置から、検
出部Ｂが右方向に１／８λ以上ずれると選択センサ４ａ
、４ｂの出力の組合せは００となる。このとき、信号選
択回路ＭＳは、第１センサ群を第２センサ群： （３−２，３−４）（３−６，３−８）に切替えて、第
４図の場合と同じ最小読取単位を読取る。すなわち、３
−４の出力から３−２の出力を引算し、その答えが負で
あることから、出力ＱｌにＯを、また、３−７の出力か
ら３−５の出力を引算し、その答えが正であることから
、出力Ｑ２に１を出力する。従って、ここでも組立てら
れる数値コードＱ２、ＱＩは、！０である。

また、さらに検出部Ｂが右方向に移動して、第４図の符
号板Ａと検出部Ｂの相対位置から、検出部Ｂが右方向に
（１／　４　＋１　／　８　）λ以上ずれると選択セン
サ４ａ、４ｂの出力の組合せは０１となる。このとき、
信号選択回路ＭＳは、第２センサ群を第３センサ群： （３−３，３−５）（３〜７．３−９）に切替えて、第
４図の場合と同じ最小読取４Ｌ位を読取る。すなわち、
３−５の出力から３−３の出力を引算し、その答えが負
であることから、出力Ｑ１にＯを、また、３−９の出力
から３−７の出力を引算し、その答えが正であることか
ら、出力Ｑ２に１を出力する。従って、ここでも組立て
られる数値コードＱ２、Ｑｌは、１０である。

また、さらじ検出部Ｂが右方向に移動して、第４図の符
号板Ａと検出部Ｂの相対位置から、検出部Ｂが右方向に
（２／　４　＋　１　／　８　）λ以上ずれると選択セ
ンサ４ａ、４ｂの出力の組合せは１１となる。このとき
、信号選択回路ＭＳは、第３センサ群を第４センサ群： （３−４，３−６）（３−８，３−１０）に切替えて、
第４図の場合と同じ最小読取単位を読取る。すなわち、
３−５の出力から３−４の出力を引算し、その答えが負
であることから、出力Ｑ１に０を、また、３−１０の出
力から３−８の出力を引算し、その答えが正であること
から、出力Ｑ２に１を出力する。従って、ここでも組立
てられる数値コードＱ２、Ｑｌは、１０である。

また、さらに検出部Ｂが右方向に移動して、第４図の符
号板Ａと検出部Ｂの相対位置から、検出部Ｂが右方向に
（３／４＋１／８）λ以上ずれると選択センサ４ａ、４
ｂの出力の組合せは第４図の場合と同様０１となる。従
って、信号選択回路ＭＳは、再度、第１センサ群： （３−１，３−３）（３−５，３−７）を選択する。こ
のとき、く３−１．３−３）は第４図の場合には検出さ
れていなかった隣接最小読取単位を検出し、（３−５，
３−７）は、第４図の場合に（３−１，３−３）が検出
していた最小読取単位を検出することとなる。すなわち
、信号選択回路ＭＳは、３−３の出力から３−１の出力
を引算し、その答えが負であることから、出力Ｑ１に０
を、また、３−７の出力から３−５の出力を引算し、そ
の答えが負であることから、出力Ｑ２にＯを出力する。

従って、ここでは、組立てられる数値コードＱ２、Ｑｌ
は、００となる。

第２実施例の１トラック型・アブソリュート・リニア・
エンコーダでは、このように、第１〜第４センサ群を順
に切替えて、連続的に切れ目無くアブソリュート・トラ
ックＴの読取りを行うのである。

［発明の効果］ 本発明の請求項第１項の符号板は、１本のアブソリュー
ト・トラックしか必要としないので、トラック間で同期
を必要とする２本のアブソリュート・トラックを形成し
た符号板よりも制作が容易である。

本発明の請求項第２項の１トラック型アブソリュート・
エンコーダては、前述の２本のアブソリュート・トラッ
クを用いるアブソリュート・エンコーダの場合のような
、２木のアブソリュート・トラックを検出するセンサ間
での同期が不要であるにもかかわらず、前述の２木のア
ブソリュートトラックを用いるアブソリュート・エンコ
ーダの場合と同様な、出力の安定性と信頼性が得られる
６ 本発明の請求項第３項の１トラック型アブソリュート・
エンコーダでは、符号板と検出部の１／４凡の相対移動
ごとに、４組のセンサ群を順番に切替えて、連続的て切
れ目の無い、しかも、最小読取単位の境界や最小読取単
位２分割線近傍の検出が不安定になり易い領域を避けた
アブソリュート・トラックの読取りが行われるから、出
力の安定性と信頼性がさらに高まり、また、電源投入時
にも誤り無く、即座に、絶対位置が判明する。

本発明の請求項第４項、第５項の１トラック型アブソリ
ュート・エンコーダでは、全体構造をあまり複雑化しな
いで、インクリメンタル・トラックと２個のセンサとい
う比較的簡単な方性で、符号板と検出部の１／４λの相
対移動に応した正確なコントロール信号が得られる。ま
た、４組のセンサ群は、この２個のセンサの出力の組合
せに１対１対応しているから、例えはラッチ回路で１つ
ずつ送る場合に比べると、ノイズに強く、間違いか無い
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例の１トラック型アブソリ
ュート・エンコーダの模式的な平面図である。 第２図は、本発明の第１実施例の１トラック型アブソリ
ュート・エンコーダの部分的な側面図である。 第３図は、従来例の１トラック型アブソリュート・エン
コーダの部分的な側面図である。 第４図は、本発明の第２実施例の１トラック型アブソリ
ュート・リニア・エンコーダの部分的な平面図である。 ′ｓ５図は、本発明の第２実施例の１トラック型アブソ
リユート・リニア・エンコーダの検出回路を示す。 ［主要部分の符号の説明］ Ａ・・・符号板　　　　　　Ｂ・・・検出部Ｍ・・・差
動増幅器 Ｔ・・・アブソリュート・トラック ｔ１、ｔ２・・・最小読取単位を分割した領域Ｓｌ、Ｓ
２・・・フォトセンサ Ｑ１〜Ｑ４・・・出力端子

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）物理的性質の異なる２つの最小読取単位を０、１
   で表わすとき、トラック上に０、１からなる所定パター
   ンが形成された１トラック型アブソリュート・エンコー
   ダ用符号板において、 前記単位をトラック長手方向に二分割し、その一方の区
   画には元の符号と同じ物理的性質を付与し、他方の区画
   には元の符号と反対の物理的性質を付与したことを特徴
   とする符号板。
2. （２）最小読取単位長さλの１トラック型アブソリュー
   ト・パターン・トラックを形成した符号板（Ａ）と、 ピッチ長さλで配列した所定ビット数の基本センサ群を
   有し、符号板（Ａ）に対して相対移動可能な検出部（Ｂ
   ）とからなる１トラック型アブソリュート・エンコーダ
   において、 前記符号板（Ａ）を請求項第１項記載の符号板で構成し
   、 前記基本センサ群を構成する各基本センサを、１／２λ
   ピッチ離れた１対のセンサで構成し、各基本センサにつ
   いて、その１対のセンサの出力の差をとる差動増幅器（
   増幅率１を含む）を設け、 各差動増幅器の出力により数値コードを組立てて絶対位
   置を検出することを特徴とするアブソリュート・エンコ
   ーダ。
3. （３）請求項第１項の符号板（Ａ）と、 ４ｎ＋２個（ｎは２以上の自然数）のセンサが１／４λ
   ピッチで配列され、そのうち ［１］１番目から数えて奇数番の２ｎ個のセンサについ
   て順に１対となし、この１対を基本センサとして、各基
   本センサについて、その１対のセンサの出力の差をとる
   差動増幅器（増幅率１を含む）を設け、ｎ個の基本セン
   サとｎ個の差動増幅器とからなる１群を第１センサ群と
   し、 ［２］２番目から数えて偶数番の２ｎ個のセンサについ
   て順に１対となし、この１対を基本センサとして、各基
   本センサについて、その１対のセンサの出力の差をとる
   差動増幅器（増幅率１を含む）を設け、ｎ個の基本セン
   サとｎ個の差動増幅器とからなる１群を第２センサ群と
   し、 ［３］３番目から数えて奇数番の２ｎ個のセンサについ
   て順に１対となし、この１対を基本センサとして、各基
   本センサについて、その１対のセンサの出力の差をとる
   差動増幅器（増幅率１を含む）を設け、ｎ個の基本セン
   サとｎ個の差動増幅器とからなる１群を第３センサ群と
   し、 ［４］４番目から数えて偶数番の２ｎ個のセンサについ
   て順に１対となし、この１対を基本センサとして、各基
   本センサについて、その１対のセンサの出力の差をとる
   差動増幅器（増幅率１を含む）を設け、ｎ個の基本セン
   サとｎ個の差動増幅器とからなる１群を第４センサ群と
   する、符号板（Ａ）に対して相対移動可能な検出部（Ｂ
   ）と、 からなる、ｎビットの１トラック型アブソリュート・エ
   ンコーダにおいて、 前記トラックを１／４λ進むごとに、第１、第２、第３
   、第４の４種のコントロール信号を発生するコントロー
   ル信号発生手段と、 該第１、第２、第３、第４の４種のコントロール信号に
   対応して、前記第１、第２、第３、第４センサ群を選択
   する選択手段と、 を設けたことを特徴とするアブソリュート・エンコーダ
   。
4. （４）前記コントロール信号発生手段は、 前記アブソリュート・トラックと平行に符号板（Ａ）上
   に設けられた同位相でピッチがλのインクリメンタル・
   トラックと、 該インクリメンタル・トラックに対し位相差が１／８λ
   あり、互いに１／４λピッチ離れて検出部（Ｂ）に設け
   られた２つのセンサと、 からなることを特徴とする請求項第３項のアブソリュー
   ト・エンコーダ。
5. （５）前記コントロール信号発生手段は、 前記アブソリュート・トラックと平行に符号板（Ａ）上
   に設けられた、位相差が１／８λあつてピッチがλのイ
   ンクリメンタル・トラックと、該インクリメンタル・ト
   ラックに対し同位相であり、互いに１／４λピッチ離れ
   て検出部（Ｂ）に設けられた２つのセンサと、 からなることを特徴とする請求項第３項のアブソリュー
   ト・エンコーダ。