JPS6341493B2 - - Google Patents
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- JPS6341493B2 JPS6341493B2 JP5165882A JP5165882A JPS6341493B2 JP S6341493 B2 JPS6341493 B2 JP S6341493B2 JP 5165882 A JP5165882 A JP 5165882A JP 5165882 A JP5165882 A JP 5165882A JP S6341493 B2 JPS6341493 B2 JP S6341493B2
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 29
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 claims description 7
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
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
- G01D5/26—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 characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/32—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 characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
- G01D5/34—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 characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
- G01D5/36—Forming the light into pulses
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Optical Transform (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は光学的な定点検出装置に関し、特に光
電式エンコーダの原点位置を精度よく検出するた
めに、その原点位置にランダムな明暗の格子を設
けた原点検出装置に関する。
電式エンコーダの原点位置を精度よく検出するた
めに、その原点位置にランダムな明暗の格子を設
けた原点検出装置に関する。
従来より光電式エンコーダ、特にインクリメン
タル形のエンコーダにおいてはスケール上に一定
ピツチで設けられた明暗の格子数を、測定対象物
の移動や回転に伴つて計数している。この明暗の
格子は直接スケール上の絶対的な位置を表わすも
のではないので、何らかの方法で、スケール上の
定点、例えば原点を検出している。この原点検出
の一例としてスケール上のランダムパターンを設
けた方法が知られている。
タル形のエンコーダにおいてはスケール上に一定
ピツチで設けられた明暗の格子数を、測定対象物
の移動や回転に伴つて計数している。この明暗の
格子は直接スケール上の絶対的な位置を表わすも
のではないので、何らかの方法で、スケール上の
定点、例えば原点を検出している。この原点検出
の一例としてスケール上のランダムパターンを設
けた方法が知られている。
ランダムパターンとは明暗の格子を乱数的に測
長又は測角方向に配列したもので、格子の明部、
暗部の幅もランダムに形成されている。このよう
なランダムパターンを光電検出すると、第１図に
示すような光電信号が得られる。この光電信号の
波形は被測定物が等速度で移動した場合を示し、
時間t1からt2まで光電信号は零から徐々に増加す
る。そして時間t2において、先鋭なパルスとな
り、時間t2からt3までは徐々に減少する。
長又は測角方向に配列したもので、格子の明部、
暗部の幅もランダムに形成されている。このよう
なランダムパターンを光電検出すると、第１図に
示すような光電信号が得られる。この光電信号の
波形は被測定物が等速度で移動した場合を示し、
時間t1からt2まで光電信号は零から徐々に増加す
る。そして時間t2において、先鋭なパルスとな
り、時間t2からt3までは徐々に減少する。
このとき、光電信号の先鋭なパルス部分を有効
部Ａ、その他のノイズ部分を非有効部Ｂとする
と、一般に有効部Ａの波高値（電位零から）に対
して非有効部Ｂの波高値は約1/2である。そこで
この光電信号から有効部Ａのみを所定の基準レベ
ルで２値化すれば、スケール上の原点位置は正確
に検出できる。例えば光電信号を有効部Ａの半分
のレベルで２値化したとき、得られる矩形波信号
の幅はちようどスケール上の最小目盛間隔と等し
くなるように定められている。
部Ａ、その他のノイズ部分を非有効部Ｂとする
と、一般に有効部Ａの波高値（電位零から）に対
して非有効部Ｂの波高値は約1/2である。そこで
この光電信号から有効部Ａのみを所定の基準レベ
ルで２値化すれば、スケール上の原点位置は正確
に検出できる。例えば光電信号を有効部Ａの半分
のレベルで２値化したとき、得られる矩形波信号
の幅はちようどスケール上の最小目盛間隔と等し
くなるように定められている。
ところがランダムパターンが何らかの原因でよ
ごれていたり、ランダムパターンの照明光量が変
動したりすると、ノイズの影響を受けやすく、有
効部Ａと非有効部Ｂとの割合が変化してしまう。
このため、２値化された信号の矩形波の幅が広く
なつて、原点位置の検出に誤差が生じるという欠
点があつた。
ごれていたり、ランダムパターンの照明光量が変
動したりすると、ノイズの影響を受けやすく、有
効部Ａと非有効部Ｂとの割合が変化してしまう。
このため、２値化された信号の矩形波の幅が広く
なつて、原点位置の検出に誤差が生じるという欠
点があつた。
そこで本発明は、有効部Ａの非有効部Ｂに対す
る割合を増大した光電信号を発生する光学式定点
検出装置を得ることを目的とする。
る割合を増大した光電信号を発生する光学式定点
検出装置を得ることを目的とする。
このため本発明においては、スケール上のラン
ダムパターン以外の部分で、光電検出用の装置が
対向する部分に光電信号の有効部Ａと非有効部Ｂ
との波高値の比、例えば約1/2（50％）と等しい
透過率の光学フイルターを設けることによつて、
上記目的を達成するものである。
ダムパターン以外の部分で、光電検出用の装置が
対向する部分に光電信号の有効部Ａと非有効部Ｂ
との波高値の比、例えば約1/2（50％）と等しい
透過率の光学フイルターを設けることによつて、
上記目的を達成するものである。
次に本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。第２図は光電式エンコーダとしてロータリー
エンコーダを示す斜視図である。
る。第２図は光電式エンコーダとしてロータリー
エンコーダを示す斜視図である。
測定対象物と連結された軸１０にはガラス材を
円板状に加工した主スケール１１が同軸に固着さ
れている。この主スケール１１上には、軸１０と
同心状に検出トラツクが定められ、検出トラツク
上の所定位置、例えば１ケ所にランダムパターン
１１ａが設けられる。されに検出トラツク上のラ
ンダムパターン１１ａ以外の部分には、光透過率
が約50％のフイルター部１１ｂが設けられる。一
方、主スケール１１の下方にはガラス材でできた
読取板１２が配置されており、主スケール１１の
検出トラツクと対向する位置にランダムパターン
１２ａが設けられている。また読取板１２には、
単に光を透過するだけの窓１２ｂが設けられてい
る。そして、主スケール１１の上方には光源とし
ての発光ダイオード１３（以下LED１３と呼ぶ
ことにする。）が配置されており、LED１３から
の光束は主スケール１１の検出トラツクを介し
て、読取板１２に達する。この際LED１３の一
部の光束は、主スケール１１の検出トラツク周辺
の透明部分を介して窓１２ｂに達する。
円板状に加工した主スケール１１が同軸に固着さ
れている。この主スケール１１上には、軸１０と
同心状に検出トラツクが定められ、検出トラツク
上の所定位置、例えば１ケ所にランダムパターン
１１ａが設けられる。されに検出トラツク上のラ
ンダムパターン１１ａ以外の部分には、光透過率
が約50％のフイルター部１１ｂが設けられる。一
方、主スケール１１の下方にはガラス材でできた
読取板１２が配置されており、主スケール１１の
検出トラツクと対向する位置にランダムパターン
１２ａが設けられている。また読取板１２には、
単に光を透過するだけの窓１２ｂが設けられてい
る。そして、主スケール１１の上方には光源とし
ての発光ダイオード１３（以下LED１３と呼ぶ
ことにする。）が配置されており、LED１３から
の光束は主スケール１１の検出トラツクを介し
て、読取板１２に達する。この際LED１３の一
部の光束は、主スケール１１の検出トラツク周辺
の透明部分を介して窓１２ｂに達する。
さて、読取板１２の下方には受光素子１４，１
５が配置されており、受光素子１４は主スケール
１１の検出トラツクとランダムパターン１２ａと
を通過した光量を光電検出し、受光素子１５は主
スケール１１の透明部分と窓１２ｂとを通過した
光量を光電検出する。差動増幅回路１６は、受光
素子１４，１５の両光電信号の差を演算して、原
点信号を出力する。尚以上の説明において読取板
１２，LED１３、受光素子１４，１５及び差動
増幅回路１６は読取手段を構成する。
５が配置されており、受光素子１４は主スケール
１１の検出トラツクとランダムパターン１２ａと
を通過した光量を光電検出し、受光素子１５は主
スケール１１の透明部分と窓１２ｂとを通過した
光量を光電検出する。差動増幅回路１６は、受光
素子１４，１５の両光電信号の差を演算して、原
点信号を出力する。尚以上の説明において読取板
１２，LED１３、受光素子１４，１５及び差動
増幅回路１６は読取手段を構成する。
また不図示ではあるが、主スケール１１には検
出トラツクと同心状に回転量や角度を計測するた
めの目盛帯が設けられている。さらに、この目盛
帯と対向して目盛を読み取る光電検出部も設けら
れている。
出トラツクと同心状に回転量や角度を計測するた
めの目盛帯が設けられている。さらに、この目盛
帯と対向して目盛を読み取る光電検出部も設けら
れている。
次に主スケール１１のフイルター部１１ｂにつ
いて第３図に基づいて説明する。本実施例ではフ
イルター部１１ｂの透過率を約50％にするため
に、検出トラツク上に環状の透過部R1と遮光部
R2とを交互に同心円状に配列したスリツトパタ
ーンを設ける。このスリツトパターンは透過部
R1と遮光部R2との各幅を同一にして、検出トラ
ツクの幅方向に関しては、光の透過率を50％とし
たものである。
いて第３図に基づいて説明する。本実施例ではフ
イルター部１１ｂの透過率を約50％にするため
に、検出トラツク上に環状の透過部R1と遮光部
R2とを交互に同心円状に配列したスリツトパタ
ーンを設ける。このスリツトパターンは透過部
R1と遮光部R2との各幅を同一にして、検出トラ
ツクの幅方向に関しては、光の透過率を50％とし
たものである。
また、第４図は差動増幅回路１６の具体的な回
路接続図である。受光素子１４，１５は共にフオ
トダイオードであり、並列に逆接続されて演算増
幅器２０の反転入力と非反転入力との間に接続さ
れる。演算増幅器２０の出力と反転入力との間に
は帰環抵抗Rfが接続される。尚、非反転入力に
は、オフセツトレベルの調整や出力信号のレベル
シフトのために、電圧Vsが印加される。
路接続図である。受光素子１４，１５は共にフオ
トダイオードであり、並列に逆接続されて演算増
幅器２０の反転入力と非反転入力との間に接続さ
れる。演算増幅器２０の出力と反転入力との間に
は帰環抵抗Rfが接続される。尚、非反転入力に
は、オフセツトレベルの調整や出力信号のレベル
シフトのために、電圧Vsが印加される。
以上の如き構成において、その動作を第５図を
参照して説明する。第５図は差動増幅回路１６の
出力信号の波形図である。尚第５図において時間
ｔは横軸に定め、主スケール１１は等速度で回転
しているものとする。
参照して説明する。第５図は差動増幅回路１６の
出力信号の波形図である。尚第５図において時間
ｔは横軸に定め、主スケール１１は等速度で回転
しているものとする。
主スケール１１の回転に伴つて、時間t1までは
読取板１２のランダムパターン１２ａとフイルタ
ー部１１ｂとが対向しているため、出力信号はほ
ぼ一定値となる。これは１つのランダムパターン
全面については透過率が約50％のフイルターとし
て機能するからである。すなわち、ランダムパタ
ーン１２ａの明暗の格子縞に対してフイルター部
１１ｂの格子縞はほぼ直交するように形成されて
いるから、LED１３からの照明光量はフイルタ
ー部１１ｂで50％減少し、さらにランダムパター
ン１２ａで約50％減少する。従つて、LED１３
の照明光量のうち約25％が受光素子１４に達す
る。さらに主スケール１１が回転した時間t1から
ランダムパターン１１ａとランダムパターン１２
ａとが重り始めると、出力信号はわずかに減少す
る。このように出力信号が定常的な一定値から減
少するのは、フイルター１１ｂとランダムパター
ン１１ａとの両者がランダムパターン１２ａと重
るからである。
読取板１２のランダムパターン１２ａとフイルタ
ー部１１ｂとが対向しているため、出力信号はほ
ぼ一定値となる。これは１つのランダムパターン
全面については透過率が約50％のフイルターとし
て機能するからである。すなわち、ランダムパタ
ーン１２ａの明暗の格子縞に対してフイルター部
１１ｂの格子縞はほぼ直交するように形成されて
いるから、LED１３からの照明光量はフイルタ
ー部１１ｂで50％減少し、さらにランダムパター
ン１２ａで約50％減少する。従つて、LED１３
の照明光量のうち約25％が受光素子１４に達す
る。さらに主スケール１１が回転した時間t1から
ランダムパターン１１ａとランダムパターン１２
ａとが重り始めると、出力信号はわずかに減少す
る。このように出力信号が定常的な一定値から減
少するのは、フイルター１１ｂとランダムパター
ン１１ａとの両者がランダムパターン１２ａと重
るからである。
その後時間t2においてランダムパターン１１ａ
とランダムパターン１２ａとの明暗の格子縞が完
全に一致して、出力信号は鋭いピークとなる。こ
のとき、LED１３の照明光量のうち約50％が受
光素子１４に達する。さらに時間t2からt3にかけ
て出力信号は一度わずかに減少した後、時間t3以
降は再び一定値になる。ここで、出力信号の定常
的な一定値からのピーク部分を有効部A′とし、
その一定値からわずかに減少した部分を非有効部
B′とする。このように主スケール１１の検出ト
ラツク上のランダムパターン１１ａ以外の部分に
50％のフイルター部１１ｂを設けることによつ
て、有効部A′と非有効部B′との比はおよそ４：
１になる。
とランダムパターン１２ａとの明暗の格子縞が完
全に一致して、出力信号は鋭いピークとなる。こ
のとき、LED１３の照明光量のうち約50％が受
光素子１４に達する。さらに時間t2からt3にかけ
て出力信号は一度わずかに減少した後、時間t3以
降は再び一定値になる。ここで、出力信号の定常
的な一定値からのピーク部分を有効部A′とし、
その一定値からわずかに減少した部分を非有効部
B′とする。このように主スケール１１の検出ト
ラツク上のランダムパターン１１ａ以外の部分に
50％のフイルター部１１ｂを設けることによつ
て、有効部A′と非有効部B′との比はおよそ４：
１になる。
尚、この際受光素子１５はLED１３の照明光
量の変動によつて、受光素子１４の光電信号が変
動するのを相殺して、差動増幅回路１６の出力信
号が安定になるように動く。以上の如く本実施例
によれば、原点検出に必要な有効部A′を非有効
部B′よりもかなり大きくできる。このためノイ
ズの影響を受けにくく、極めて安定な原点検出が
行なわれる。また、フイルター部１１ｂはランダ
ムパターン１１ａと同一の検出トラツク上に設け
るのみであるから、特別に他のトラツクや、受光
素子等を必要とせず、きわめて簡単な構成で有効
部A′と非有効分B′との比を大きくすることがで
きる。
量の変動によつて、受光素子１４の光電信号が変
動するのを相殺して、差動増幅回路１６の出力信
号が安定になるように動く。以上の如く本実施例
によれば、原点検出に必要な有効部A′を非有効
部B′よりもかなり大きくできる。このためノイ
ズの影響を受けにくく、極めて安定な原点検出が
行なわれる。また、フイルター部１１ｂはランダ
ムパターン１１ａと同一の検出トラツク上に設け
るのみであるから、特別に他のトラツクや、受光
素子等を必要とせず、きわめて簡単な構成で有効
部A′と非有効分B′との比を大きくすることがで
きる。
以上、本発明の実施例において受光素子１５は
単に照明光のレフアレンス検出として働くもので
ある。そこで窓１２ｂと受光素子１５との間に進
退自在な調整ネジを設けることによつて、有効部
A′と非有効部B′との比を変えず、差動増幅回路
１６の出力信号をレベルシフトさせることができ
る。
単に照明光のレフアレンス検出として働くもので
ある。そこで窓１２ｂと受光素子１５との間に進
退自在な調整ネジを設けることによつて、有効部
A′と非有効部B′との比を変えず、差動増幅回路
１６の出力信号をレベルシフトさせることができ
る。
また、主スケール１１のフイルター部１１ｂと
して、ニユートラル・デンシテイ（ND）フイル
ターや色フイルター等を蒸着によつて設けても同
様の効果が得られる。さらに本発明はロータリー
エンコーダだけではなく、リニアエンコーダにも
何ら変更を処さずに使えるばかりか、その他、一
般の光学式の定位置検出にも使用し得るものであ
る。
して、ニユートラル・デンシテイ（ND）フイル
ターや色フイルター等を蒸着によつて設けても同
様の効果が得られる。さらに本発明はロータリー
エンコーダだけではなく、リニアエンコーダにも
何ら変更を処さずに使えるばかりか、その他、一
般の光学式の定位置検出にも使用し得るものであ
る。
以上説明したように本発明によれば、主スケー
ルのランダムパターン以外の部分に、光透過率が
有効部と非有効部との比に略等しいフイルターを
設けたので、極めて簡単な構成で定点検出用の信
号の有効部が大きくなり、ノイズの影響を受けに
くくなるという効果が生じる。
ルのランダムパターン以外の部分に、光透過率が
有効部と非有効部との比に略等しいフイルターを
設けたので、極めて簡単な構成で定点検出用の信
号の有効部が大きくなり、ノイズの影響を受けに
くくなるという効果が生じる。
第１図は従来の原点信号の波形図、第２図は本
発明の実施例を示すロータリーエンコーダの斜視
図、第３図は主スケール１１上のランダムパター
ン１１ａとフイルター部１１ｂの一部拡大図、第
４図は差動増幅回路１６の具体的な接続図、第５
図は差動増幅回路１６の出力信号の波形図であ
る。 主要部分の符号の説明、１１……主スケール、
１１ａ，１２ａ……ランダムパターン、１１ｂ…
…フイルター部。
発明の実施例を示すロータリーエンコーダの斜視
図、第３図は主スケール１１上のランダムパター
ン１１ａとフイルター部１１ｂの一部拡大図、第
４図は差動増幅回路１６の具体的な接続図、第５
図は差動増幅回路１６の出力信号の波形図であ
る。 主要部分の符号の説明、１１……主スケール、
１１ａ，１２ａ……ランダムパターン、１１ｂ…
…フイルター部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 光透過部と遮光部との縞を乱数配列したラン
ダムパターンを所定の位置に設けた主スケール
と；該主スケールと対向して相対移動可能に設け
られると共に、前記ランダムパターンを光電的に
読み取つて検出信号を発生する読取手段とを備え
た定点検出装置において、前記主スケール上のラ
ンダムパターン以外の前記読取手段と対向可能な
部分に、前記検出信号の有効部と非有効部との比
に応じた透過率の光学フイルターを設けたことを
特徴とする光学式定点検出装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、
前記光学フイルターは前記主スケールと読取手段
の相対移動方向とほぼ直交する方向に、光透過部
と遮光部とを一定の間隔で交互に配列した明暗ス
リツトパターンであることを特徴とする光学定点
検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5165882A JPS58168914A (ja) | 1982-03-30 | 1982-03-30 | 光学式定点検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5165882A JPS58168914A (ja) | 1982-03-30 | 1982-03-30 | 光学式定点検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58168914A JPS58168914A (ja) | 1983-10-05 |
| JPS6341493B2 true JPS6341493B2 (ja) | 1988-08-17 |
Family
ID=12892970
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5165882A Granted JPS58168914A (ja) | 1982-03-30 | 1982-03-30 | 光学式定点検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58168914A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0365687U (ja) * | 1989-10-27 | 1991-06-26 | ||
| JPH049290U (ja) * | 1990-05-11 | 1992-01-27 | ||
| EP2650654A1 (en) | 2012-04-11 | 2013-10-16 | Mitutoyo Corporation | Encoder |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60183818U (ja) * | 1984-05-16 | 1985-12-06 | 東洋電装株式会社 | 回転エンコ−ダ |
| US5168364A (en) * | 1988-11-30 | 1992-12-01 | Canon Kabushiki Kaisha | Image sensing apparatus |
-
1982
- 1982-03-30 JP JP5165882A patent/JPS58168914A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0365687U (ja) * | 1989-10-27 | 1991-06-26 | ||
| JPH049290U (ja) * | 1990-05-11 | 1992-01-27 | ||
| EP2650654A1 (en) | 2012-04-11 | 2013-10-16 | Mitutoyo Corporation | Encoder |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58168914A (ja) | 1983-10-05 |
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