JPH04259Y2 - - Google Patents

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JPH04259Y2
JPH04259Y2 JP5287586U JP5287586U JPH04259Y2 JP H04259 Y2 JPH04259 Y2 JP H04259Y2 JP 5287586 U JP5287586 U JP 5287586U JP 5287586 U JP5287586 U JP 5287586U JP H04259 Y2 JPH04259 Y2 JP H04259Y2
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【考案の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この考案は、高分解能な矩形近似パターンを定
価格で実現した光学式エンコーダに関するもので
ある。
[従来の技術] 一般に、モータ速度制御用あるいはレーダの角
度位置検出用などの高分解能エンコーダにおいて
は、符号板の分割数以上の分解能を得るための出
力信号が要求されている。こうした光学式エンコ
ーダは、正弦波出力信号又は三角波出力信号を利
用した内挿法により実現されている。
第7図a,bは一般的なロータリエンコーダ及
びリニアエンコーダからなる光学式エンコーダの
構成を示す側面図であり、図において、1は光
源、2は光源1に対向配置された回転符号板、3
は回転符号板2に対向配置された固定スリツト、
4は回転符号板2及び固定スリツト3を介した光
源1からの光を受けて出力信号に変換する受光素
子、5は受光素子4からの出力信号を増幅する増
幅器、6は回転符号板2の回転軸となり回転位置
が検出される回転入力軸である。又、7は直線位
置が検出される直線移動物、8は直線移動物7と
一体のリニア符号板である。
通常、第7図a,bに示す光学式エンコーダを
用いて第8図a,bに示すような出力信号の対を
発生させている。即ち、第8図aは、回転入力軸
6の回転角又は直線移動物7の移動距離などの変
位量Sに対し、電圧Eが三角波で変動する三角波
出力信号9及ぶ10であり、第8図bは、変位量
Sに対し電圧Eが正弦波で変動する正弦波出力信
号11及び12である。そして、これら各一対の
アナログ波形の出力信号9及び10,11及び1
2をデジタル処理することにより、変位量Sの絶
対位置及び変位方向が分かるようになつている。
第9図a,bはそれぞれ第8図a,bに示した
各出力信号を得るための従来の光学式エンコーダ
の回転符号板の矩形近似パターンを示す平面図で
あり、図示しないがリニア符号板の場合も同様の
パターン形状である。又、第9図cは第9図a,
bの各回転符号板に対向配置される固定スリツト
を示す平面図である。
図において、2Aは第8図aの三角波出力信号
9,10を得るための回転符号板2Bは第8図b
の正弦波出力信号11,12を得るための回転符
号板である。13及び15は回転符号板2A及び
2Bの透明部、14及び16は回転符号板2A及
び2Bのパターンを形成する不透明部、3Aは回
転符号板2A及び2Bに対向して第8図a,bの
各出力信号を得るための一対の透明部17を有す
る固定スリツトである。
Pは不透明部14,16で形成された矩形近似
パターンのピツチ、Wは矩形近似パターンの最小
線幅である。そして、符号板のパターンのピツチ
Pに対して、固定スリツト3Aの透明部17の間
隔はP/4(あるいは、P/2の整数倍+P/4)
となつている。
尚、第9図a〜cに示した例とは反対に、回転
符号板にピツチPの透明部スリツトを設け、固定
スリツトに矩形近似パターン形状の透明部を形成
しても第8図のような出力信号が得られることは
言うまでもない。
従来の光学式エンコーダは上記のように構成さ
れ、例えば矩形近似パターンのピツチPが0.05mm
の場合、10分割で近似するとパターン即ち不透明
部14及び16の最小線幅Wは5μmとなる。
[考案が解決しようとする問題点] 従来の光学式エンコーダは以上のように、より
正確な三角波出力信号又は正弦波出力信号を得る
ために矩形近似を細かくしていくと、変位方向の
最小線幅Wが極めて細くなるので、このような符
号板を製造するためには高解像力且つ高精度な装
置が必要となり、又、描画に要する時間も多くか
かり製造コストが非常に高価なものになるという
問題点があつた。
この考案は上記のような問題点を解決するため
になされたもので、高分解能な矩形近似パターン
を定価格で実現した光学式エンコーダを得ること
を目的としたものである。
[問題点を解決するための手段] この考案に係る光学式エンコーダは、アナログ
波形近似パターンを、線幅の等しい複数の矩形セ
グメントを可動符号板の変位方向にずらせて組み
合わせた矩形近似パターンで構成したものであ
る。
[作用] この考案においては、矩形セグメントの線幅を
変えることなく、各矩形セグメントのずれ量即ち
近似パターンの分割数を変えることによつてアナ
ログ波形の近似分解能が設定される。
[実施例] 以下、この考案の一実施例を図について説明す
る。第1図a,bはこの考案の一実施例に係る回
転符号板の矩形近似パターンを示す平面図であ
り、リニア符号板の場合も同様のパターン形状で
ある。又、固定スリツトは第9図cに示したもの
と同様である。18及び20は回転符号板2C及
び2Dの透明部、19及び21は回転符号板2C
及び2Dのパターンを形成する不透明部である。
WDは各不透明部19及び21からなる矩形近似
パターンを構成する1つ1つのセグメントの線幅
であり、この線幅WDはパターンのピツチPの1/
2であるから、例えばピツチPが50μmの場合、
線幅WDは25μmとなる。
次に第2図乃至第5図を参照しながら、第1図
に示したこの考案の一実施例の動作について説明
する。
第2図は第1図aの三角波の矩形近似パターン
を拡大して示した説明図、第3図は第2図に示し
た三角波パターンの形成手順を説明するためのフ
ローチヤート図である。第2図は矩形近似パター
ンがN分割(N=8)の場合を示し、各セグメン
トについて、半径方向のトラツク幅をM、位相即
ち角度方向のずれ量をP/N、半径位置をr1,r2
…ro、角度位置をθ1,θ2…θoとする。
まず、回転符号板2Cの回転中心からパターン
の中心までの距離即ちトラツク中心半径R、パタ
ーンの半径方向の長さ即ちトラツク幅V、ピツチ
即ち周期角P、周期角Pの等分割数N、をそれぞ
れ入力し、各セグメント端部の角度位置θkを、 θk=(P/N)k−P/2N (但し、k=1、2…N/2) から計算する(ステツプS1)。ここで、(P/
2N)を減算するのは、各ピツチ毎に、パターン
端部にセグメントずれ量の1/2のずれ量があるた
めである。
次に、各角度位置θkに対し、 f(θk)=(2V/P)θk の値を計算し、各セグメントの中心半径位置rk
を rk=R−V/2+f(θk) から計算して決定する(ステツプS2)。
次に、各セグメントのトラツク幅Mを入力する
か、又は、 Mk=2[f(θ1)−(R−V/2)] から計算で自動的に決定する(ステツプS3)。
この場合、三角波パターンであるから、各セグメ
ントのトラツク幅M(Mk)は全て同一である。
最後に、各ピツチP毎に描画に必要な、線幅即
ち角度幅WD(=P/2)、中心半径位置rk及びセ
グメントのトラツク幅Mを、回転符号板2Cの全
周にわたつて決定する(ステツプS4)。
こうして回転符号板2C上に形成された第2図
の矩形近似パターン及び第9図cに示した固定ス
リツト3Aを用いて、第7図aのように光検出を
行えば、第8図aに示した変化量の等しい段階的
な三角波出力信号9及び10が得られる。
又、第4図は第1図bの正弦波の矩形近似パタ
ーンを拡大して示した説明図、第5図は第4図に
示した正弦波パターンの形成手順を説明するため
のフローチヤート図である。第4図は矩形近似パ
ターンがN分割(N=8)の場合を示し、各セグ
メントについて、半径方向のトラツク幅をM1
M2…Mo、角度方向のずれ量tをP/N、半径方
向をr1,r2…ro、角度位置をθ1,θ2…θoとする。
まず、回転符号板2Dの回転中心からパターン
の中心までの距離即ちトラツク中心半径R、パタ
ーンの半径方向の長さ即ちトラツク幅V、ピツチ
即ち周期角P、周期角Pの等分割数N、をそれぞ
れ入力し、各セグメント端部の角度位置θkを、 θk=(P/N)k (但し、k=1、2、…、(N/2−1)) から計算する(ステツプS5)。
次に、各角度位置θkに対し、 f(θk)=(V/2)sin(θk−π/4)+V/
2 の値を計算し、各セグメントの中心半径位置rk
を rk=R−V/2+f(θk) から計算して決定する(ステツプS6)。
次に、各セグメントのトラツク幅Mkを入力す
るか、又は、 M1=2[r1−(R−V/2)] MK=2[rk−(ΣMi)−(R−V/2)] (但し、i=1〜k−1、k=2、3、…、
n) から計算で自動的に決定する(ステツプS7)。
最後に、各ピツチP毎に描画に必要な、線幅即
ち角度幅WD(=P/2)、中心半径位置rk及びセ
グメントのトラツク幅Mkを、回転符号板2Dの
全周にわたつて決定する(ステツプS8)。
こうして回転符号板2D上に形成された第4図
の矩形近似パターン及び第9図cに示した固定ス
リツト3Aを用いて、第7図aのように光検出を
行えば、第8図bに示した正弦波出力信号11及
び12が得られる。
尚、上記実施例では矩形近似パターンを回転符
号板2C及び2Dに形成したが、固定スリツトに
形成しても同様の効果が得られることは言うまで
もない。第6図aは回転符号板2EにピツチPの
間隔で連続的に透明部22を設けた場合を示す平
面図、第6図b,cは固定スリツト3B,3Cに
それぞれ三角波パターン、正弦波パターンをそれ
ぞれ形成した場合を示す平面図である。この場
合、各パターンは、固定スリツト3B,3Cの透
明部23,25により形成され、その周囲は不透
明部24,26となつている。又、各パターンの
ピツチは、回転符号板2Eの透明部22のピツチ
Pに対して5P/4とすればよい。
第6図b,cに示した各固定スリツト3B,3
Cに第6図aに示した回転符号板2Eを対向させ
れば、第8図a,bに示した三角波出力信号9,
10、又は、正弦波出力信号11,12が得られ
ることは明らかである。通常、固定スリツト3B
及び3Cは、受光素子4(第7図参照)を支持す
る必要があるため外形部は不透明部24及び26
となり、矩形近似パターンは透明部23,25に
矩形近似パターンが形成されている。従つて、各
出力信号は前述の第1図の実施例とは反転する
が、信号処理上何ら支障とはならない。
第6図の実施例によれば、固定スリツト3B及
び3Cに形成される各パターンが全周には必要で
なく一部のみにあればよいから、回転符号板2E
と固定スリツト3B又は3Cとを合わせた製造費
が更に定価格となる。
更に、上記実施例のように矩形近似パターンが
回転符号板2に形成された場合、各矩形セグメン
トの形は実際には角度幅の等しい扇形セグメント
であり、以上の説明において矩形近似パターン及
び矩形セグメントがそれぞれ扇形近似パターン及
び扇形セグメントの意味を含んでいることは明ら
かである。
[考案の効果] 以上のようにこの考案によれば、アナログ波形
近似パターンを、線幅の等しい複数の矩形セグメ
ントを可動符号板の変位方向にずらせて組み合わ
せた矩形近似パターンで構成し、矩形セグメント
の線幅を変えることなく、各矩形セグメントのず
れ量即ち近似パターンの分割数を変えることによ
つてアナログ波形の近似分解能が設定できるよう
にしたので、微少矩形の加工が不要となり、高精
度でしかも製造コストの安い光学式エンコーダが
得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図a,bはこの考案の一実施例による光学
式エンコーダのそれぞれ三角波用及び正弦波用の
パターンが形成された回転符号板を示す平面図、
第2図は第1図aの矩形近似パターンを拡大して
示す説明図、第3図は第2図のパターンを形成す
る手順を説明するためのフローチヤート図、第4
図は第1図bのパターンを拡大して示す説明図、
第5図は第4図のパターンを形成する手順を説明
するためのフローチヤート図、第6図a〜cはこ
の考案の他の実施例による回転符号板、三角波用
のパターンが形成された固定スリツト及び正弦波
用のパターンが形成された固定スリツトをそれぞ
れ示す平面図、第7図a,bは一般の光学式エン
コーダの構造を示す回転式及び直線移動式の各エ
ンコーダの側面図、第8図a,bは三角波出力信
号及び正弦波出力信号をそれぞれ示す波形図、第
9図a,bは従来の光学式エンコーダの回転符号
板のそれぞれ三角波用及び正弦波用のパターンを
示す平面図、第9図cは一般的な固定スリツトを
示す平面図である。 1……光源、2,2C,2D,2E……回転符
号板、3,3A,3B,3C……固定スリツト、
4……受光素子、8……リニア符号板、17,2
3,25……固定スリツトの透明部、19,21
……回転符号板の不透明部、22……回転符号板
の透明部、P……ピツチ、WD……線幅、t……
ずれ量、尚、図中、同一符号は同一又は相当部分
を示す。

Claims (1)

  1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 光源と、可動符号板及び固定スリツトを介し
    て前記光源からの光を受ける受光素子とを備
    え、前記可動符号板又は前記固定スリツトの一
    方に形成されたアナログ波形近似パターンに基
    づいて、前記受光素子がアナログ波形の出力信
    号を得る光学式エンコーダにおいて、前記アナ
    ログ波形近似パターンを、線幅の等しい複数の
    矩形セグメントを前記可動符号板の変位方向に
    ずらせて組み合わせた矩形近似パターンで構成
    したことを特徴とする光学式エンコーダ。 (2) 矩形近似パターンは、可動符号板にピツチP
    で等間隔に形成された複数の不透明部からな
    り、固定スリツトには、前記ピツチPの1/2の
    整数倍に対してP/4ずれた間隔を有する一対
    の透明部が形成されたことを特徴とする実用新
    案登録請求の範囲第1項記載の光学式エンコー
    ダ。 (3) 一対の透明部の間隔が、P/4であることを
    特徴とする実用新案登録請求の範囲第2項記載
    の光学式エンコーダ。 (4) 矩形近似パターンは、固定スリツトに形成さ
    れた一対の透明部からなり、可動符号板には、
    複数の透明部がピツチPで等間隔に形成され、
    前記矩形近似パターンのピツチは前記間隔Pの
    1/2の整数倍に対してP/4ずれていることを
    特徴とする実用新案登録請求の範囲第1項記載
    の光学式エンコーダ。 (5) 一対の透明部のピツチが、5P/4であるこ
    とを特徴とする実用新案登録請求の範囲第4項
    記載の光学式エンコーダ。 (6) 矩形セグメントの変位方向の線幅は、可動符
    号板上の透明部又は不透明部のピツチPの1/2
    であることを特徴とする実用新案登録請求の範
    囲第2項乃至第5項のいずれかに記載の光学式
    エンコーダ。 (7) 1つの矩形近似パターン内の各矩形セグメン
    トのずれ量は、可動符号板上の透明部又は不透
    明部のピツチP及び前記矩形近似パターンの分
    割数即ち前記矩形セグメントの数Nに対して、
    P/Nであることを特徴とする実用新案登録請
    求の範囲第2項乃至第6項のいずれかに記載の
    光学式エンコーダ。 (8) 可動符号板が、回転符号板であることを特徴
    とする実用新案登録請求の範囲第1項乃至第7
    項のいずれかに記載の光学式エンコーダ。 (9) 可動符号板が、リニア符号板であることを特
    徴とする実用新案登録請求の範囲第1項乃至第
    7項のいずれかに記載の光学式エンコーダ。 (10) アナログ波形が、三角波であることを特徴と
    する実用新案登録請求の範囲第1項乃至第9項
    のいずれかに記載の光学式エンコーダ。 (11) アナログ波形が、正弦波であることを特徴と
    する実用新案登録請求の範囲第1項乃至第9項
    のいずれかに記載の光学式エンコーダ。
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