JP3198539B2

JP3198539B2 - 変位量検出装置

Info

Publication number: JP3198539B2
Application number: JP17967691A
Authority: JP
Inventors: 捷利壬生
Original assignee: ソニー・プレシジョン・テクノロジー株式会社
Priority date: 1991-07-19
Filing date: 1991-07-19
Publication date: 2001-08-13
Anticipated expiration: 2016-08-13
Also published as: JPH0526657A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は金属加工機械、精密測定
機器に用いられる例えば磁気スケール等の変位量検出装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気スケールに用いられる従来の位相検
出型の変位量検出装置は例えば図８に示す如くである。
即ち図８において、１はスケール部で、波長λの磁気目
盛が記録されたスケール１ａ及び２個の検出ヘッド１
ｂ、１ｃで構成されている。このスケール部１の検出ヘ
ッド１ｂ、１ｃより得られるスケール信号はスケール信
号検出回路２に導かれ、このスケール信号検出回路２に
おいて変位量に応じて位相の変化する信号ｅ_PMを出力す
る。この位相変調信号ｅ_PMは

【０００３】

【数１】

【０００４】となる。但しω_c＝２π×ｆ_c（ｆ_c：キ
ャリア周波数）、Ｘは相対変位量（移動量）を示す。こ
の位相変調信号ｅ_PMは波形整形された後に内挿回路３に
供給される。この内挿回路３はキャリア周波数ｆ_cに対
してｎｆ_Cなる周波数を持つクロックパルスを用いて、
分解能λ／ｎの移動方向に応じたパルス信号（以下ＵＰ
信号又はＤｏｗｎ信号という）を出力する如くなされ、
このＵＰ信号又はＤｏｗｎ信号をカウンタでカウントす
ることにより変位量を得る様にしている。

【０００５】斯かる磁気スケールにおいては高精度な検
出を行うためスケール信号検出回路２に図９に示す如き
種々の調整手段が設けられていた。即ち検出ヘッド１ｂ
及び１ｃの帯磁によって直流バイアスの相違が発生し、
この帯磁現象は検出時の位置誤差となり電気的な補償が
必要であり、またこれら検出ヘッド１ｂ及び１ｃの製造
上のバラツキ等により、出力レベルの相違及び検出ヘッ
ド１ｂ、１ｃ間の位相差の誤差が生じ製品毎に調整する
必要があった。

【０００６】この図９に於いては一方の検出ヘッド１ｂ
の出力信号をこの一方の検出ヘッド１ｂの帯磁による直
流バイアスを調整する直流バイアス調整器２ａ及びこの
出力信号のレベルを調整する可変利得増幅器２ｂの直列
回路を介して加算増幅器２ｆに供給すると共に他方の検
出ヘッド１ｃの出力信号をこの他方の検出ヘッド１ｃの
帯磁による直流バイアスを調整する直流バイアス調整器
２ｃ及びこの出力信号のレベルを調整する可変利得増幅
器２ｄの直列回路と位相調整が可能な９０°移相器２ｅ
とを介して加算増幅器２ｆに供給し、この加算増幅器２
ｆの出力信号をバンドパスフィルタ２ｇ及び増幅器２ｈ
を介して位相変調信号ｅ_PMとして、内挿回路３に供給す
る。また図９に於いて２ｊは検出ヘッド１ｂ及び１ｃに
励磁信号Ｅ_Xｓｉｎ（ω_C／２）ｔを供給する励磁増幅
器である。

【０００７】斯る図９に於いては製造時等において直流
バイアス調整器２ａ及び２ｃにより一方及び他方の検出
ヘッド１ｂ及び１ｃの帯磁による直流バイアスを零にす
る如くこの直流バイアス調整器２ａ及び２ｃを調整し、
また可変利得増幅器２ｂ及び２ｄによりこの検出ヘッド
１ｂ及び１ｃの出力信号のレベルが同じになる様にこの
可変利得増幅器２ｂ及び２ｄの利得を調整し、また検出
ヘッド１ｂ及び１ｃの夫々の出力信号の位相差が９０°
（λ／４）となる如く、この９０°移相器の位相を調整
していた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この調
整状態は例えば時間経過あるいは取り付け状態の変化等
により微妙に変化することがあり、特に高精度な検出が
必要とされる場合においては定期的なこの調整が望まれ
ると共にこの調整作業を人手により行っているので調整
作業に熟練を要し、且つこの調整にバラツキを生じる不
都合があった。本発明は斯る点に鑑み常にバラツキのな
い安定な調整かできるようにすることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によると、例えば
図１に示す如く、１対の検出ヘッドと、周期λの目盛を
有するスケールと、上記検出ヘッドと上記スケールの間
の相対的移動によって変化する位相変調信号を出力する
スケール信号検出回路と、を有し、上記位相変調信号に
よって変位量を検出するように構成された変位量検出装
置において、上記位相変調信号に発生するリップル成分
の発生要因を特定し該発生要因の大きさを検出し上記リ
ップル成分を除去するためのリップル成分除去手段を設
け、該リップル成分除去手段は、上記リップル成分信号
の波形を検出することによって上記リップル成分の発生
要因である上記検出ヘッドの直流バイアス、上記検出ヘ
ッド間の出力レベルの差及び上記検出ヘッドの出力信号
間の位相差の偏倚を特定し、上記リップル成分信号の極
値が生ずる２つの特異点における上記リップル成分信号
の偏差を演算し、該偏差の符号によって上記リップル成
分の発生要因の方向を検出し、上記偏差の大きさによっ
て上記リップル成分の発生要因の大きさを検出するよう
に構成されている。

【００１０】

【作用】本発明に依れば位相変調信号のリップル成分を
検出し、このリップル成分により調整要素例えば直流バ
イアス調整器等を特定し、このリップル成分が最小にな
るようにこの調整要素を調整するので、常にバラツキの
ない安定な調整ができる。

【００１１】

【実施例】以下、図１，図２を参照しながら本発明変位
量検出装置の一実施例につき説明しよう。この図１，図
２に於いて、図８，図９に対応する部分には同一符号を
付し、その詳細説明は省略する。本例の図１に於いても
スケール部１は波長λの磁気目盛が記録されたスケール
１ａと２個の検出ヘッド１ｂ及び１ｃとより構成され、
このスケール部１の検出ヘッド１ｂ及び１ｃより得られ
るスケール信号はスケール信号検出回路２に導かれ、こ
のスケール信号検出回路２に於いて変位量に応じて位相
の変化する数１に示す如き位相変調信号ｅ_PMが得られ
る。このスケール信号検出回路２の出力側に得られる位
相変調信号ｅ_PMを波形整形した後に内挿回路３に供給す
る。この内挿回路３はキャリア周波数ｆ_Cに対してｎｆ
_Cなる周波数を持つクロックパルスを用いて分解能λ／
ｎの移動方向に応じたパルス信号を出力する如くなさ
れ、このＵＰ信号又はＤｏｗｎ信号をカウンタでカウン
トすることにより変位量を得る様にしている。ここでλ
＝２００μｍ，ｎ＝２００とすると、１μｍ毎のＵＰ信
号又はＤｏｗｎ信号が得られることとなる。

【００１２】本例に於いては内挿回路３よりのＵＰ信号
及びＤｏｗｎ信号を例えば１／５（ｍ＝５）とする逓減
回路４を介してマイクロコンピュータ５に供給し、また
この内挿回路３に得られるλ信号をこのマイクロコンピ
ュータ５に供給する。この逓減回路４は高分解能なＵＰ
信号又はＤｏｗｎ信号を低減する為の回路であり、マイ
クロコンピュータ５の処理の簡略化の為、使用したもの
である。即ち変位量検出回路の一般的な要求としては高
い分解能が必要であるが、各パラメータのずれによって
生ずるリップル成分の高調波の次数は２次であり、サン
プリング定理からもこれほどの分解能が不要なことによ
る。

【００１３】また本例に於いてはスケール信号検出回路
２の出力側に得られる位相変調信号ｅ_PMをこのエンベロ
ープ成分を検出するリップル検出回路６に供給する。こ
のリップル検出回路６は例えば自乗検波器等で構成でき
る。このリップル検出回路６の出力側に得られる位相変
調信号ｅ_PMのリップル信号Ｅ_Pは検出ヘッド１ｂ及び１
ｃの直流バイアスのずれ、検出ヘッド１ｂ及び１ｃの出
力レベルのずれ、検出ヘッド１ｂ及び１ｃの夫々の出力
信号間の位相９０°よりのずれに応じた固有のパターン
を持っている。即ち検出ヘッド１ｂ及び１ｃの直流バイ
アスがずれているときのリップル信号のパターンはこの
リップル信号の周期がスケールの記録波長λに対し１周
期であり、検出ヘッド１ｂ及び１ｃの出力レベルのずれ
ているときのリップル信号のパターンと検出ヘッド１ｂ
及び１ｃの夫々の出力信号間の位相９０°よりのずれて
いるときのリップル信号のパターンとはリップル信号の
周期が記録波長λに対し共に２周期であるが、この出力
レベルのずれているときのリップル信号のパターンと位
相９０°よりずれているときのリップル信号のパターン
とはリップル信号のパターンに９０°の位相差があるも
のである。

【００１４】このリップル検出回路６の出力側に得られ
るリップル信号Ｅ_Pをサンプルホールド機能を有するア
ナログ−ディジタル変換器７に供給し、このアナログ−
ディジタル変換器７に於いてはマイクロコンピュータ５
からの指令に従ってサンプリングホールド毎にディジタ
ル化されたリップル信号Ｅ_P（Ｄ）をマイクロコンピュ
ータ５に供給する。

【００１５】このマイクロコンピュータ５に於いてはリ
ップル信号Ｅ_P（Ｄ）のパターンにより、調整すべき要
素例えば検出ヘッド１ｂ及び１ｃの直流バイアスがずれ
ているのか、検出ヘッド１ｂ及び１ｃの夫々の出力信号
のレベルがずれているのか、検出ヘッド１ｂ及び１ｃの
夫々の出力信号間の位相が９０°よりずれているかを判
断し、この判断に従って調整信号を生成する如くする。
図１において５ａは調整指令信号入力端子を示し、この
調整指令信号入力端子５ａに調整指令信号が供給された
ときこのマイクロコンピュータ５より調整信号が電子ボ
リウム制御回路８を介してスケール信号検出回路２の所
定の調整を行う電子ボリウムに供給される如くなされ
る。この調整指令信号は例えば電源が投入される度毎に
発生する等必要に応じて発生する如くする。

【００１６】本例によるスケール信号検出回路２は図２
に示す如く構成する。この図２に於いては一方の検出ヘ
ッド１ｂの出力信号をこの一方の検出ヘッド１ｂの帯磁
による直流バイアスを調整する電子ボリウムＥＲ₁より
成る直流バイアス調整器２ａｎ及び前置増幅器２ｂｎの
直列回路を介して一方及び他方の検出ヘッド１ｂ及び１
ｃの出力信号のレベル差を調整する電子ボリウムＥＲ₃
を有する加算増幅器２ｆｎの一方の入力端子に供給する
と共に他方の検出ヘッド１ｃの出力信号をこの他方の検
出ヘッド１ｃの帯磁による直流バイアスを調整する電子
ボリウムＥＲ₂より成る直流バイアス調整器２ｃｎ及び
前置増幅器２ｄｎの直列回路と電子ボリウムＥＲ₅によ
り位相調整が可能な９０°移相器２ｅｎとを介して加算
増幅器２ｆｎの他方の入力端子に供給し、この加算増幅
器２ｆｎの出力信号をバンドパスフィルタ２ｇｎ及び出
力レベル調整用の電子ボリウムＥＲ₄を有する増幅器２
ｈｎを介して位相変調信号ｅ_PMとして、内挿回路３に供
給する。この電子ボリウムＥＲ₁，ＥＲ₂，ＥＲ₃，Ｅ
Ｒ₄及びＥＲ₅としてはディジタル信号により制御され
る周知のものを使用する。

【００１７】例えば電子ボリウムＥＲ₄を有する増幅器
２ｈｎを例えば図３Ａに示す如き構成とする。即ち入力
端子１０を抵抗器Ｒｉを介して演算増幅器１１の反転入
力端子−に接続すると共にこの演算増幅器１１の非反転
入力端子＋を接地し、演算増幅器１１の反転入力端子一
を抵抗器Ｒｆを構成する電子ボリウムＥＲ₄を介して出
力端子１２に接続する。この電子ボリウムＥＲ₄として
は図３Ｂに示す如く入力端１４及び出力端１５間に抵抗
値Ｒの抵抗器１６ａ、抵抗値２Ｒの抵抗器１６ｂ、抵抗
値４Ｒの抵抗器１６ｃ、抵抗値８Ｒの抵抗器１６ｄ及び
抵抗値Ｒの抵抗器１６ｅの５個の抵抗器を直列に接続
し、之等抵抗器１６ａ，１６ｂ，１６ｃ及び１６ｄの夫
々に並列に夫々スイッチ１７ａ，１７ｂ，１７ｃ及び１
７ｄを設け、このスイッチ１７ａ，１７ｂ，１７ｃ及び
１７ｄを制御用ディジタル信号入力端子１３よりの４ビ
ットのディジタル信号によりオン・オフを制御する如く
する。この場合抵抗値Ｒから１６Ｒまでの１６段階の抵
抗値を切換えて得ることができ、この図３Ａの増幅器２
ｈｎの増幅率を１６段階に可変できる。

【００１８】また励磁信号Ｅ_Xｓｉｎ（ω_C／２）ｔを
励磁増幅器２ｊｎを介して検出ヘッド１ｂ及び１ｃに夫
々供給する。

【００１９】斯かる本例においては調整指令信号入力端
子５ａに調整指令信号が供給されたときにマイクロコン
ピュータ５は自動調整動作が起動される。この調整指令
信号が供給されると、マイクロコンピュータ５はλ信号
を基準にして、１波長内におけるリップル信号のパター
ンを測定し、内部のメモリに蓄える。この作業を、数波
長に亘って続けることによりリップル信号の成分が規格
値を満たしているかどうかを判断し、必要に応じて自動
調整動作を起動する。この自動調整動作は図４の手順に
従って行われる。尚、λ信号は、周期λの開始点を示す
信号であり、例えば周期λ毎にパルスを発生するパルス
信号である。

【００２０】先ず最初にマイクロコンピュータ５は検出
ヘッド１ｂの出力信号の直流バイアスから調整を開始す
る（ステップ１００）。この直流バイアスの調整は図５
のフローチャートに示す如く先ず検出ヘッド１ｂの出力
信号に直流バイアスのずれがあるかどうか判断される。
この直流バイアスのずれに伴うリップル信号のパターン
は波長λに対して１周期の成分を有する正弦波状であ
る。この検出ヘッド１ｂの出力信号の直流バイアスにず
れがあると、１周期内の波長λ／４及び３λ／４付近の
位置に極大点又は極小点が現れる。尚、極大点と極小点
の間の距離はλ／２であるが、極値の現れる位置は必ず
しも正確に波長λ／４、３λ／４の位置ではなく、回路
条件によって変化する。リップル信号の振幅は直流バイ
アスのずれの大きさを表し、極大及び極小が現れる順序
即ち波形は直流バイアスの方向、即ち、帯磁の方向を示
す。例えば、リップル信号の波長λ／４付近の位置に極
大点が現れ波長３λ／４付近の位置に極小点が現れる場
合には、直流バイアスの方向はプラス側であり、リップ
ル信号の波長λ／４付近の位置に極小点が現れ波長３λ
／４付近の位置に極大点が現れる場合には、直流バイア
スの方向はマイナス側である。尚、極大と極小が現れる
順序、即ち波形と直流バイアスの方向の関係は、回路条
件によって変化し、ここに記載した例と逆であってよ
い。この検出ヘッド１ｂの出力信号の直流バイアスにず
れがなく規格値のときはこの調整は終了する。

【００２１】リップル信号内の極大又は極小点が現れる
波長λ／４付近の位置を第１の特異点Ｂ１１とし、波長
３λ／４付近の位置を第２の特異点Ｂ１２とする。直流
バイアスにずれがある場合には、２つの特異点Ｂ１１，
Ｂ１２の電圧値Ｅ（Ｂ１１）、Ｅ（Ｂ１１）の差ΔＥ
（Ｂ）を求める。 ΔＥ（Ｂ）＝Ｅ（Ｂ１１）−Ｅ（Ｂ１１）この電圧差ΔＥ（Ｂ）の大きさは直流バイアスの大きさ
を示し、符号は直流バイアスの方向を示している。例え
ば、ΔＥ（Ｂ）≧０のとき、直流バイアスはプラス側に
帯磁しており、ΔＥ（Ｂ）＜０のとき、直流バイアスは
マイナス側に帯磁している。上述のように、ΔＥ（Ｂ）
の符号と直流バイアスの方向の関係は回路条件によって
異なる。例えば、ΔＥ（Ｂ）の符号と直流バイアスの方
向の関係はここに記載した例と逆であってよい。そこで
マイクロコンピュータ５はこの電圧差ΔＥ（Ｂ）の大き
さ及び符号に応じて電子ボリウムＥＲ１を調節し、この
ΔＥ（Ｂ）の値が規格値（最小）になるまで調整し、こ
のΔＥ（Ｂ）の値が規格値に達したときにこの調整を終
了する。

【００２２】次にマイクロコンピュータ５は検出ヘッド
１ｃの出力信号の直流バイアスを調整する（ステップＳ
１０１）。この検出ヘッド１ｃの出力信号の直流バイア
スの調整は図５の検出ヘッド１ｂの出力信号の直流バイ
アス調整と同様に行われ、この直流バイアスにずれがな
いとき及び電子ボリウムＥＲ２を調整し２つ特異点Ｂ１
１，Ｂ１２の電圧値Ｅ（Ｂ１１）、Ｅ（Ｂ１１）の差Δ
Ｅ（Ｂ）が規格値（最小）になったときにこの調整を終
了する。

【００２３】次にマイクロコンピュータ５は検出ヘッド
１ｂ及び１ｃの出力信号のレベル差の調整を行う（ステ
ップＳ１０２）。この検出ヘッド１ｂ及び１ｃの夫々の
出力信号の出力レベル差の調整は図６のフローチャート
に示す如く先ず、之等出力信号に出力レベル差があるか
どうかを判断する。之等出力信号にレベル差がないとき
にはこの調整は終了する。

【００２４】２つの検出ヘッド１ｂ、１ｃの出力信号に
レベル差があるときはこのリップル信号のパターンは波
長λに対して２周期の成分を有する正弦波状である。２
つの検出ヘッド１ｂ、１ｃの出力信号にレベル差がある
と、１周期内の波長λ／８、３λ／８、５λ／８及び７
λ／８付近の位置に極大点又は極小点が現れる。リップ
ル信号の振幅は２つの出力信号のレベル差の大きさを表
し、極大及び極小が現れる順序即ち波形はレベル差の方
向、即ち、どちらの検出ヘッドの出力信号のレベルがよ
り大きいかを示す。例えば、リップル信号の波長λ／８
及び５λ／８付近の位置に極大点が現れ波長３λ／８及
び７λ／８付近の位置に極小点が現れる場合には、第１
の検出ヘッド１ｂの出力信号のレベルのほうが第２の検
出ヘッド１ｃの出力信号のレベルより大きい。リップル
信号の波長λ／８及び５λ／８付近の位置に極小点が現
れ波長３λ／８及び７λ／８付近の位置に極大点が現れ
る場合には、第１の検出ヘッド１ｂの出力信号のレベル
のほうが第２の検出ヘッド１ｃの出力信号のレベルより
小さい。極値はλ／４毎に現れるが、極値が現れる位置
は必ずしも正確にｎλ／８（ｎは整数）ではなく、回路
条件によって変化する。リップル信号内の極大又は極小
点が現れる波長λ／８付近の位置を第１の特異点Ｇ１と
し、波長３λ／８付近の位置を特異点Ｇ２とし、５λ／
８付近の位置を第３の特異点Ｇ３とし、波長７λ／８付
近の位置を第４の特異点Ｇ４とする。２つの検出ヘッド
の出力信号のレベルの間に差がある場合には、第１及び
第２の特異点Ｇ１，Ｇ２の電圧値Ｅ（Ｇ１）、Ｅ（Ｇ
２）の差ΔＥ（Ｇ）を求める。第３及び第４の特異点Ｇ
３、Ｇ４の電圧値Ｅ（Ｇ３）、Ｅ（Ｇ４）の差ΔＥ
（Ｇ）を求めてもよい。電圧差ΔＥ（Ｇ）の大きさ及び
符号に応じてマイクロコンピュータ５は電子ボリウムＥ
Ｒ３を調整し、この電圧差ΔＥ（Ｇ）が規定値（最小）
に到達したときに、この調整を終了する。

【００２５】続いてマイクロコンピュータ５は出力レベ
ルの調整を行う（ステップＳ１０３）。これはリップル
信号を含む出力電圧の平均値を検出しこの出力電圧の平
均値を規定の出力レベルに達するように電子ボリウムＥ
Ｒ₄を調整する。

【００２６】次に検出ヘッド１ｂ及び１ｃの夫々の出力
信号間の位相差（λ／４）のずれを調整する（ステップ
Ｓ１０４）。この検出ヘッド１ｂ及び１ｃの夫々の出力
信号間の位相差（λ／４）即ち９０°よりのずれの調整
は図７のフローチャートに示す如く、先ず之等出力信号
間の位相差（λ／４）よりのずれがあるかどうかを判断
する。これら出力信号間の位相差が９０°でずれがない
ときにはこの調整は終了する。

【００２７】２つの検出ヘッド１ｂ、１ｃの出力信号の
間の位相差が９０度よりずれているときはこのリップル
信号のパターンは波長λに対して２周期の成分を有する
余弦波状である。２つの検出ヘッド１ｂ、１ｃの出力信
号の間の位相差が９０度よりずれると、１周期内の波長
０、λ／４、λ／２、３λ／４及びλ付近の位置に極大
点又は極小点が現れる。リップル信号の振幅は２つの出
力信号の間の位相差の９０度からのずれの大きさを表
し、極大及び極小が現れる順序即ち波形は位相差の９０
度からのずれ方向、即ち、ずれが正か又は負かを表す。
例えば、リップル信号の波長０、λ／２及びλ付近の位
置に極大点が現れ波長λ／４及び３λ／４付近の位置に
極小点が現れる場合には、位相差の９０度からのずれが
正である。リップル信号の波長０、λ／２及びλ付近の
位置に極小点が現れ波長λ／４及び３λ／４付近の位置
に極大点が現れる場合には、位相差の９０度からのずれ
が負である。極値はλ／４毎に現れるが、極値が現れる
位置は必ずしも正確に２ｎλ／８（ｎは整数）ではな
く、回路条件によって変化する。リップル信号内にて極
大又は極小点が現れる波長０付近の位置を第１の特異点
Ｐ１とし、波長λ／４付近の位置を第２の特異点Ｐ２と
し、波長λ／２付近の位置を第３の特異点Ｐ３とし、波
長３λ／４付近の位置を第４の特異点Ｐ４とし、波長λ
付近の位置を第５の特異点Ｐ５とする。２つの検出ヘッ
ドの出力信号の位相差の９０度からのずれがある場合に
は、第１及び第２の特異点Ｐ１，Ｐ２の電圧値Ｅ（Ｐ
１）、Ｅ（Ｐ２）の差ΔＥ（Ｐ）を求める。第３及び第
４の特異点Ｐ３、Ｐ４の電圧値Ｅ（Ｐ３）、Ｅ（Ｐ４）
の差ΔＥ（Ｐ）を求めてもよい。電圧差ΔＥ（Ｐ）の大
きさ及び符号に応じてマイクロコンピュータ５は電子ボ
リウムＥＲ５を調整し、この電圧差ΔＥ（Ｐ）が規定値
（最小）に到達したときに、この調整を終了する。

【００２８】本例は上述の如く位相変調信号のリップル
を検出し、このリップル信号のパターンにより、検出ヘ
ッド１ｂ及び１ｃの夫々の出力信号の直流バイアスの調
整、之等出力信号間のレベル差の調整、之等出力信号間
の位相差（λ／４）のずれの調整を行い、このリップル
信号のパターンが規格値（最小）達するまで自動的に行
っているので、常にバラツキのない安定な調整ができ、
常に高精度な変位量の検出が出来る利益がある。

【００２９】尚、上述実施例では位相変調信号ｅ_PMのリ
ップル信号のパターンの極大点，極小点をマイクロコン
ピュータ５により判断しているが、この場合調整項目に
応じて夫々の電子ボリウムＥＲ₁，ＥＲ₂，ＥＲ₃及び
ＥＲ₅を夫々最小から最大に変化してこの極大点及び極
小点を検出するようにし、その後上述の調整をするよう
にすれば上述の極大点及び極小点の検出が容易となる利
益がある。

【００３０】またこの位相変調信号ｅ_PMのリップル信号
のパターンの極大点及び極小点は波長λを基準とし、こ
のλが決まっていれば、調整項目に応じて予め極大点及
び極小点の発生位置が決まるので、この極大点及び極小
点の発生位置を予めマイクロコンピュータ５のメモリに
記憶しておき調整項目に応じて、このメモリよりの信号
により極大点及び極小点を決定する様にすれば、この極
大点及び極小点の判断に要する時間だけ上述調整を早く
することができる利益がある。

【００３１】また本発明は上述実施例に限ることなく本
発明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成が採り
得ることは勿論である。

【００３２】

【発明の効果】本発明によると、位相変調信号に複数の
誤差が重畳的に含まれる場合でも、誤差要因を個別的に
特定することができるから、誤差要因に応じて誤差を除
去することができる利点がある。本発明によると、位相
変調信号に複数の誤差が重畳的に含まれる場合でも、位
相変調信号を出力するスケール信号検出回路に調整信号
を供給するだけで、誤差を個別的に除去することができ
るからできる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明変位量検出装置の一実施例を示す構成図
である。

【図２】図１のスケール信号検出回路の例を示す構成図
である。

【図３】電子ボリウムの例を示す結線図である。

【図４】本発明の説明に供する線図である。

【図５】本発明の説明に供する線図である。

【図６】本発明の説明に供する線図である。

【図７】本発明の説明に供する線図である。

【図８】従来の変位量検出装置の例を示す構成図であ
る。

【図９】従来のスケール信号検出回路の例を示す構成図
である。

【符号の説明】

１スケール部２スケール信号検出回路２ａｎ，２ｃｎ直流バイアス調整器２ｅｎ９０°移相器２ｆｎ加算増幅器２ｈｎ増幅器３内挿回路５マイクロコンピュータ６リップル検出回路８電子ボリウム制御回路

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 7/00 G01D 5/245

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】１対の検出ヘッドと、周期λの目盛を有
するスケールと、上記検出ヘッドと上記スケールの間の
相対的変位によって位相が変化する位相変調信号を出力
するスケール信号検出回路と、上記位相変調信号を入力
し所定のクロックパルスを用いて上記位相変調信号の位
相の変化量に対応するパルス信号を出力する内挿回路
と、を有し、該内挿回路の出力より上記相対的変位を検
出するように構成された変位量検出装置において、上記位相変調信号を入力しそのエンベロープであるリッ
プル信号を生成するリップル検出回路と、該リップル検
出回路より出力されたアナログ信号をデジタル信号に変
換するＡＤ変換器と、上記内挿回路より出力された上記
検出ヘッドと上記スケールの間の相対的変位に対応した
パルス信号と上記周期λの始点を指示するλ信号及び上
記ＡＤ変換器の出力とを入力し上記位相変調信号に重畳
的に含まれる誤差の要因である上記検出ヘッドの直流バ
イアス、上記検出ヘッド間の出力レベルの差及び上記検
出ヘッドの出力信号間の位相差の偏倚を検出する演算手
段と、を有し、該演算手段は、上記リップル信号におけ
る上記誤差の要因の各々に固有な周期と位相を有する正
弦波成分の極大点と極小点を示す２つの特異点の間の振
幅の偏差を求めることにより上記誤差の大きさと極性を
求め、上記λ信号を使用して上記リップル信号における
上記２つの特異点の位置を検出するように構成されてい
ることを特徴とする変位量検出装置。
【請求項２】請求項１記載の変位量検出装置におい
て、上記スケール信号検出回路は上記誤差を除去するた
めの電子ボリウムを有し、該電子ボリウムは上記演算手
段より供給された上記偏差の大きさと極性を指示する調
整信号によって調整されるように構成されていることを
特徴とする変位量検出装置。
【請求項３】１対の検出ヘッドと、周期λの目盛を有
するスケールと、上記検出ヘッドと上記スケールの間の
相対的変位によって位相が変化する位相変調信号を出力
するスケール信号検出回路と、上記位相変調信号を入力
し所定のクロックパルスを用いて上記位相変調信号の位
相の変化量に対応するパルス信号を出力する内挿回路
と、を有し、該内挿回路の出力より上記相対的変位を検
出するように構成された変位量検出装置において、上記位相変調信号を入力しそのエンベロープであるリッ
プル信号を生成するリップル検出回路と該リップル検出
回路より出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換
するＡＤ変換器と上記位相変調信号に重畳的に含まれる
誤差の要因である上記検出ヘッドの直流バイアス、上記
検出ヘッド間の出力レベルの差及び上記検出ヘッドの出
力信号間の位相差の偏倚を検出する演算手段とを設け、
上記スケール信号検出回路は上記誤差を除去するための
複数の電子ボリウムを有し、上記演算手段は外部からの
調整指令信号により上記複数の電子ボリウムのうち上記
１対の検出ヘッドの一方の直流バイアスに起因した誤差
を除去するための電子ボリウムに対して上記リップル信
号の振幅が最大に変化するように調整信号を供給し、上
記リップル信号の最大変化点の１つを基準点として、上
記リップル信号において上記誤差の要因の各々に固有な
２つの特異点の間の振幅の偏差及び極性を求め、該偏差
の大きさ及び極性に基づいて上記電子ボリウムを順次調
整するように構成されていることを特徴とする変位量検
出装置。
【請求項４】１対の検出ヘッドと、周期λの目盛を有
するスケールと、上記検出ヘッドと上記スケールの間の
相対的変位によって位相が変化する位相変調信号を出力
するスケール信号検出回路と、上記位相変調信号を入力
し所定のクロックパルスを用いて上記位相変調信号の位
相の変化量に対応するパルス信号を出力する内挿回路
と、を有し、該内挿回路の出力より上記相対的変位を検
出するように構成された変位量検出装置において、上記位相変調信号を入力しそのエンベロープであるリッ
プル信号を生成するリップル検出回路と該リップル検出
回路より出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換
するＡＤ変換器と上記位相変調信号に重畳的に含まれる
誤差の要因である上記検出ヘッドの直流バイアス、上記
検出ヘッド間の出力レベルの差及び上記検出ヘッドの出
力信号間の位相差の偏倚を検出する演算手段とを設け、
上記スケール信号検出回路は上記誤差を除去するための
複数の電子ボリウムを有し、上記演算手段は外部からの
調整指令信号により上記複数の電子ボリウムに順次上記
リップル信号の振幅が最大に変化するように調整信号を
供給し、上記リップル信号の２つの最大変化点を上記誤
差の各々に固有な特異点として検出し、上記リップル信
号における上記２つの特異点の位置と振幅の偏差及び極
性を上記演算手段にフィードバックし、上記リップル信
号の振幅が減少するように上記複数の電子ボリウムを順
次調整するように構成されていることを特徴とする変位
量検出装置。