JP2001264119A - ロータリエンコーダおよびその偏心補正方法 - Google Patents
ロータリエンコーダおよびその偏心補正方法Info
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- JP2001264119A JP2001264119A JP2000073384A JP2000073384A JP2001264119A JP 2001264119 A JP2001264119 A JP 2001264119A JP 2000073384 A JP2000073384 A JP 2000073384A JP 2000073384 A JP2000073384 A JP 2000073384A JP 2001264119 A JP2001264119 A JP 2001264119A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ディスクの偏心が回転毎に変化しても正しく偏
心量を補正でき、偏心の形状にかかわらず簡単な方法で
補正処理できるロータリエンコーダを提供する。 【解決手段】回転ディスク１の回転角度を検出するため
のメインスリットパターンと回転ディスクの偏心を検出
するための複数本の同心円状の補助スリット４のパター
ンが形成された回転ディスク１と、メインスリットパタ
ーンをよみとるメインセンサ３と、メインセンサ３に対
して９０度の位置に配置され、補助スリットパターンを
検出する補助センサ５とを備え、補助センサ５からの信
号で、前記メインセンサ３の角度検出信号を補正する補
正手段とからなることを特徴とするロータリエンコー
ダ。
心量を補正でき、偏心の形状にかかわらず簡単な方法で
補正処理できるロータリエンコーダを提供する。 【解決手段】回転ディスク１の回転角度を検出するため
のメインスリットパターンと回転ディスクの偏心を検出
するための複数本の同心円状の補助スリット４のパター
ンが形成された回転ディスク１と、メインスリットパタ
ーンをよみとるメインセンサ３と、メインセンサ３に対
して９０度の位置に配置され、補助スリットパターンを
検出する補助センサ５とを備え、補助センサ５からの信
号で、前記メインセンサ３の角度検出信号を補正する補
正手段とからなることを特徴とするロータリエンコー
ダ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ロータリエンコー
ダの偏心補正に関する。
ダの偏心補正に関する。
【０００２】
【従来の技術】ロータリエンコーダに用いられる回転デ
ィスクは回転中心のズレによる偏心誤差成分をもつ。
従来この偏心誤差成分を除去する方法として、例えば、
特開平１０−２２７６５８がある。従来のエンコーダシ
ステムの図を図８に示す。図８において、コードホイー
ル１２０は第１、第２のトラックを有するディスクの形
態をとり、各トラックは一連の増分マークを備えてい
る。第１のセンサ１３０が第１のトラック１２４に付け
られたマーク１２５を識別する。第２のセンサ１４０は
第２のトラック１２２に付けられたマーク１２３を識別
し、通常第２のトラックのマークの分解能は第１のトラ
ックの分解能より高くしてある。カウンタ１５６はコー
ドホイールの所定の角移動の間に第２のセンサにより識
別されるマークの数を定量化し、この角移動は通常第１
のセンサが隣接したマークを識別する間の動きに対応さ
せている。プロセッサ１６０は、定量化されたマークの
数を、マークの所定量（偏心誤差のないコードホイール
を仮定して）と比較することにより精度を決定し、これ
に基づいて角度を調整することにより偏心による誤差を
補正していた。
ィスクは回転中心のズレによる偏心誤差成分をもつ。
従来この偏心誤差成分を除去する方法として、例えば、
特開平１０−２２７６５８がある。従来のエンコーダシ
ステムの図を図８に示す。図８において、コードホイー
ル１２０は第１、第２のトラックを有するディスクの形
態をとり、各トラックは一連の増分マークを備えてい
る。第１のセンサ１３０が第１のトラック１２４に付け
られたマーク１２５を識別する。第２のセンサ１４０は
第２のトラック１２２に付けられたマーク１２３を識別
し、通常第２のトラックのマークの分解能は第１のトラ
ックの分解能より高くしてある。カウンタ１５６はコー
ドホイールの所定の角移動の間に第２のセンサにより識
別されるマークの数を定量化し、この角移動は通常第１
のセンサが隣接したマークを識別する間の動きに対応さ
せている。プロセッサ１６０は、定量化されたマークの
数を、マークの所定量（偏心誤差のないコードホイール
を仮定して）と比較することにより精度を決定し、これ
に基づいて角度を調整することにより偏心による誤差を
補正していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の偏心
補正では、ディスクの偏心を最初のセットアップ時に求
め、これに基づいて角度位置を調節しているため、最初
に求めた偏心誤差と以後の回転における偏心量がが異な
る場合、角度位置の調整誤差が発生した。回転ディスク
を回転体に取り付ける場合のベアリングの隙間による偏
心は、このような問題を引き起こす原因となる。また、
偏心が複雑な形をしている場合、その補正も複雑になる
という問題があった。本発明はディスクの偏心が回転毎
に変化しても正しく偏心量を補正でき、偏心の形状にか
かわらず簡単な方法で補正処理できるロータリエンコー
ダを提供することを目的とする。
補正では、ディスクの偏心を最初のセットアップ時に求
め、これに基づいて角度位置を調節しているため、最初
に求めた偏心誤差と以後の回転における偏心量がが異な
る場合、角度位置の調整誤差が発生した。回転ディスク
を回転体に取り付ける場合のベアリングの隙間による偏
心は、このような問題を引き起こす原因となる。また、
偏心が複雑な形をしている場合、その補正も複雑になる
という問題があった。本発明はディスクの偏心が回転毎
に変化しても正しく偏心量を補正でき、偏心の形状にか
かわらず簡単な方法で補正処理できるロータリエンコー
ダを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、請求項１記載の発明は回転ディスクの回転角度を検
出するためのメインスリットパターンと前記回転ディス
クの偏心を検出するための複数本の同心円状の補助スリ
ットパターンが形成された前記回転ディスクと、前記メ
インスリットパターンをよみとるメインセンサと、前記
メインセンサに対して９０度の位置に配置され、前記補
助スリットパターンを検出する補助センサとを備え前記
補助センサからの信号で、前記メインセンサの角度検出
信号を補正する補正手段とからなるものである。また請
求項２記載の発明の前記補正手段は、クロック信号を第
１の搬送波生成部と内挿信号生成部へ与える発振器と、
発振器からのクロック信号を分周した分周信号を第１の
変調回路部へ出力するとともに前記分周信号のうち最も
周期の長い分周信号を位相の基準信号（φ０）として前
記内挿信号生成部へ出力する第１の搬送波生成部と、補
助センサから検出される互いに９０°位相の異なる２相
信号（ａ１、ｂ１）と前記第１搬送波生成部から出力さ
れる前記分周信号とを入力して第２の搬送波生成部へ位
相変調信号（φ１）を出力する第１の変調回路部と、前
記第１の変調回路部から出力される前記位相変調信号
（φ１）を入力して第２の変調回路部へ前記位相変調信
号（φ１）と同期した搬送波を作成し、前記搬送波を第
２の変調回路部へ出力する第２の搬送波生成部と、前記
第２の搬送波生成部からの出される前記搬送波をメイン
センサから出力される信号（ａ２、ｂ２）で位相変調
し、前記位相変調信号（φ２）を前記内挿信号生成部へ
出力する第２変調回路部と、前記第２の変調回路部から
出力される前記位相変調信号（φ２）と、前記基準信号
（φ０）と前記クロック信号とに基づいて内挿信号を作
成する内挿信号生成部とからなるものである。また請求
項３記載の発明は、前記回転ディスクの前記メインスリ
ットパターンのスリットピッチと前記補助スリットパタ
ーンのスリットピッチを等しくしたものである。また請
求項４記載の発明は、クロック信号を第１の搬送波生成
部と内挿信号生成部へ与え、発振器からのクロック信号
を分周した分周信号を第１の変調回路部へ出力するとと
もに前記分周信号のうち最も周期の長い分周信号を位相
の基準信号（φ０）として前記内挿信号生成部へ出力
し、補助センサから検出される互いに９０°位相の異な
る２相信号（ａ１、ｂ１）と第１搬送波生成部から出力
される前記分周信号とを入力して第２の搬送波生成部へ
位相変調信号（φ１）を出力し、第１の変調回路部から
出力される前記位相変調信号（φ１）を入力して第２の
変調回路部へ前記位相変調信号（φ１）と同期した搬送
波を作成して第２の変調回路部へ出力し、第２の搬送波
生成部からの出される前記搬送をメインセンサから出力
される信号（ａ２、ｂ２）で位相変調し、前記位相変調
信号（φ２）を前記内挿信号生成部へ出力し、前記第２
の変調回路部から出力される前記位相変調信号（φ２）
と、前記基準信号（φ０）と前記クロック信号とに基づ
いて内挿信号を作成するものである。
め、請求項１記載の発明は回転ディスクの回転角度を検
出するためのメインスリットパターンと前記回転ディス
クの偏心を検出するための複数本の同心円状の補助スリ
ットパターンが形成された前記回転ディスクと、前記メ
インスリットパターンをよみとるメインセンサと、前記
メインセンサに対して９０度の位置に配置され、前記補
助スリットパターンを検出する補助センサとを備え前記
補助センサからの信号で、前記メインセンサの角度検出
信号を補正する補正手段とからなるものである。また請
求項２記載の発明の前記補正手段は、クロック信号を第
１の搬送波生成部と内挿信号生成部へ与える発振器と、
発振器からのクロック信号を分周した分周信号を第１の
変調回路部へ出力するとともに前記分周信号のうち最も
周期の長い分周信号を位相の基準信号（φ０）として前
記内挿信号生成部へ出力する第１の搬送波生成部と、補
助センサから検出される互いに９０°位相の異なる２相
信号（ａ１、ｂ１）と前記第１搬送波生成部から出力さ
れる前記分周信号とを入力して第２の搬送波生成部へ位
相変調信号（φ１）を出力する第１の変調回路部と、前
記第１の変調回路部から出力される前記位相変調信号
（φ１）を入力して第２の変調回路部へ前記位相変調信
号（φ１）と同期した搬送波を作成し、前記搬送波を第
２の変調回路部へ出力する第２の搬送波生成部と、前記
第２の搬送波生成部からの出される前記搬送波をメイン
センサから出力される信号（ａ２、ｂ２）で位相変調
し、前記位相変調信号（φ２）を前記内挿信号生成部へ
出力する第２変調回路部と、前記第２の変調回路部から
出力される前記位相変調信号（φ２）と、前記基準信号
（φ０）と前記クロック信号とに基づいて内挿信号を作
成する内挿信号生成部とからなるものである。また請求
項３記載の発明は、前記回転ディスクの前記メインスリ
ットパターンのスリットピッチと前記補助スリットパタ
ーンのスリットピッチを等しくしたものである。また請
求項４記載の発明は、クロック信号を第１の搬送波生成
部と内挿信号生成部へ与え、発振器からのクロック信号
を分周した分周信号を第１の変調回路部へ出力するとと
もに前記分周信号のうち最も周期の長い分周信号を位相
の基準信号（φ０）として前記内挿信号生成部へ出力
し、補助センサから検出される互いに９０°位相の異な
る２相信号（ａ１、ｂ１）と第１搬送波生成部から出力
される前記分周信号とを入力して第２の搬送波生成部へ
位相変調信号（φ１）を出力し、第１の変調回路部から
出力される前記位相変調信号（φ１）を入力して第２の
変調回路部へ前記位相変調信号（φ１）と同期した搬送
波を作成して第２の変調回路部へ出力し、第２の搬送波
生成部からの出される前記搬送をメインセンサから出力
される信号（ａ２、ｂ２）で位相変調し、前記位相変調
信号（φ２）を前記内挿信号生成部へ出力し、前記第２
の変調回路部から出力される前記位相変調信号（φ２）
と、前記基準信号（φ０）と前記クロック信号とに基づ
いて内挿信号を作成するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図に基づ
いて説明する。図１に本発明のロータリエンコーダの偏
心補正を説明する回路ブロック図を示す。回転ディスク
１にはメインスリットパターン２と補助スリットパター
ン４が形成され、それぞれメインセンサ３および補助セ
ンサ５で検出する。メインセンサ３で検出された２相の
信号ａ２、ｂ２は第２の変調回路部１０へ、補助センサ
５からの２相の信号ａ１、ｂ１は第１の変調回路部８へ
入力される。第１の変調回路部８では第１の搬送波生成
部７からの搬送波Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３を補助センサ
からの信号ａ１、ｂ１で位相変調する。位相変調された
信号φ１は第２の搬送波生成部９でφ１と同期した搬送
波Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２３となり、さらに、この搬送波
はメインセンサ３から信号で位相変調され、被変調波φ
２が生成される。内挿信号生成部１１ではφ２と基準信
号φ０間の位相をクロックでカウントし、デジタル化し
た内挿信号φｄを得ている。次に、偏心補正の方法につ
いて具体的に説明する。発振器６の信号は第１の搬送波
生成部７および内挿信号生成部１１へ入力される。第１
の搬送波生成部７は分周期とバイナリカウンタで構成さ
れ、発振器６からの信号を分周し、３ビットからなる８
進の信号ｃ１１、ｃ１２、ｃ１３を出力する。この信号
は第１の変調回路部８に入力されるとともに、このうち
最も周期の長い信号ｃ１３は位相の基準信号φ０として
内挿信号生成部１１にも入力される。補助センサ５は同
心円上に形成された複数本のスリットパターンから成る
補助スリット４の信号を検出する。回転ディスクに偏心
が無い場合、補助センサ５からの信号は変化せず一定値
をとるが、偏心があるとＸ方向の変位に比例して位相が
変化する２相の正弦波状の信号を出力する。なお、Ｙ方
向の変位に対してはメインスリットの信号の位相も変化
しないのでＸ方向の変位のみ検出すれば良いことにな
る。補助スリットのスリットピッチは、メインスリット
のスリットピッチに合わせている。ここで第１の変調回
路部８の構成および動作について説明する。ブロック図
を図２に示す。第１の変調回路部８は多相変換部、マル
チプレクサ、ＬＰＦ、コンパレータから構成されてい
る。多相変換部は補助センサ５からの９０度の位相差を
もつ正弦波状の２相の信号ａ１、ｂ１を４５度ずつ位相
の異なる８相の信号（ｓ１〜ｓ８）に変換し、マルチプ
レクサに入力する。この８相の信号は第１の搬送波発生
部７の出力信号ｃ１１、ｃ１２、ｃ１３でつくられた８
進の信号で順次サンプリングされマルチプレクサからの
出力信号ｄ（被変調信号）は１周期が８ステップの疑似
正弦波状の階段状の信号となる。この被変調信号はＬＰ
Ｆにより基本波が取り出され、ＬＰＦの出力信号ｅは正
弦波状の信号になる。搬送波に対する被変調信号の基本
波の位相は、補助センサからの２相の信号ａ１、ｂ１の
位相に対応して変化する信号になる。さらに、図３およ
び図４を使って位相変化の様子を詳細に説明する。図３
は多相変換部の出力信号ｓ１〜ｓ８を示しており、補助
センサからの信号ａ１、ｂ１を基に作られる。ｓ１〜ｓ
８はディスクのＸ方向の変位に対してａ１、ｂ１と同様
に正弦波状に変化する。補助スリットパターンの１ピッ
チに相当するＸ方向の変位に対して３６０度位相が変化
する。図４は第１の変調回路部の各部の信号波形を示
す。図４（ａ）は回転ディスクのＸ方向の位置が図３の
ｑ点に、図４（ｂ）は図３のｒ点にある場合の信号波形
を示している。ｑ、ｒ間の補助センサからの信号の位相
差は９０度で、すなわち本例では１／４スリットピッチ
に相当する変位が発生した場合について示している。図
４においてマルチプレクサ出力点の信号ｄは、期間ｄ
１、ｄ２、……ｄ８に対してそれぞれｓ１、ｓ２、……
ｄ８をサンプリングした信号で、１周期８ステップの階
段状の波形になる。この信号はＬＰＦで高調波成分が除
去され、正弦波状の信号ｅになる。さらにコンパレータ
で矩形波信号φ１に変換される。ｑ点でのｓ１信号のレ
ベルとｒ点でのｓ３信号のレベルは等しく、ｓ１信号は
期間ｄ１で、ｓ３信号は期間ｄ３でサンプリングされる
ため、サンプリングされた波形はｑ、ｒ間で基準信号φ
０の周期を３６０度として９０度だけ位相がシフトした
形となる。従って、図４（ａ）における矩形波信号の位
相をθ１、図４（ｂ）における矩形波信号の位相をθ２
とすると（θ２−θ１）は基準信号φ０の周期を３６０
度として９０度の位相差を持ち、これはｑ点、ｒ点間の
補助センサからの信号の位相差に等しい。すなわち、補
助センサからの信号の位相変化と等しい位相変化が現れ
る矩形波信号φ１が得られる。第２の搬送波生成部９は
第１の位相変調回路部の出力φ１に同期した搬送波ｃ２
１、ｃ２２、ｃ２３をつくる。第２の搬送波発生部９の
ブロック図を図９に示す。第２の搬送波発生部９は、内
部にバイナリカウンタを持つＰＬＬ回路で、３ビットで
構成される８進の信号ｃ２１、ｃ２２、ｃ２３を出力し
ている。８進の信号は第２の変調回路部１０のマルチプ
レクサに入力される。第２の変調回路部１０では第２の
搬送波生成部９からの出力信号をメインセンサからの信
号で位相変調する。メインセンサは放射状に等ピッチに
形成されたメインスリット３から回転方向の変位（角度
変位）を検出し、スリットピッチの周期と等しい周期の
２相の正弦波状の信号ａ２、ｂ２を出力する。第２の変
調回路部は第１の変調回路部と同様な構成で、動作原理
は第１の変調回路部と同様であるので詳細な動作説明は
省略する。メインセンサからの検出信号はディスクの角
度変位と、ディスクの偏心によるＸ方向の変位を含んだ
信号となるが、搬送波もディスクの偏心によるＸ方向の
変位に対する位相情報を持っており、ディスク偏心によ
る位相分はキャンセルされ、被変調信号φ２はこの補正
動作により回転ディスクの角度変位のみを検出する信号
になる。図５、図６を使って角度検出信号の補正動作に
ついて具体的に説明する。回転ディスク１が電気的な角
度変位でθ１回転したとき、ディスクの中心がｏ１から
ｏ２までΔｌ変化し、そのＸ方向の距離をΔｘとする。
もし、本発明による補正動作を行わない場合（例えば、
図７に示すような構成で角度検出を行う場合）、第２の
変調回路部の出力信号φ２は図６（ａ）に示すようにデ
ィスク回転による位相変化θ１にディスク偏心による位
相変化Δθをプラスしたθ１＋Δθだけ変化し、Δθの
誤差が含まれることになる。本発明の場合、第１の変調
回路部の出力φ１がディスク偏心による位相変化Δθを
もち、これを基にして作られた信号を第２の変調回路部
の搬送波として使用しており、図６（ｂ）に示すよう
に、基準信号φ０に対する位相は（θ１＋Δθ）−Δθ
＝θ１となり、正しく角度変位を検出できる。
いて説明する。図１に本発明のロータリエンコーダの偏
心補正を説明する回路ブロック図を示す。回転ディスク
１にはメインスリットパターン２と補助スリットパター
ン４が形成され、それぞれメインセンサ３および補助セ
ンサ５で検出する。メインセンサ３で検出された２相の
信号ａ２、ｂ２は第２の変調回路部１０へ、補助センサ
５からの２相の信号ａ１、ｂ１は第１の変調回路部８へ
入力される。第１の変調回路部８では第１の搬送波生成
部７からの搬送波Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３を補助センサ
からの信号ａ１、ｂ１で位相変調する。位相変調された
信号φ１は第２の搬送波生成部９でφ１と同期した搬送
波Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２３となり、さらに、この搬送波
はメインセンサ３から信号で位相変調され、被変調波φ
２が生成される。内挿信号生成部１１ではφ２と基準信
号φ０間の位相をクロックでカウントし、デジタル化し
た内挿信号φｄを得ている。次に、偏心補正の方法につ
いて具体的に説明する。発振器６の信号は第１の搬送波
生成部７および内挿信号生成部１１へ入力される。第１
の搬送波生成部７は分周期とバイナリカウンタで構成さ
れ、発振器６からの信号を分周し、３ビットからなる８
進の信号ｃ１１、ｃ１２、ｃ１３を出力する。この信号
は第１の変調回路部８に入力されるとともに、このうち
最も周期の長い信号ｃ１３は位相の基準信号φ０として
内挿信号生成部１１にも入力される。補助センサ５は同
心円上に形成された複数本のスリットパターンから成る
補助スリット４の信号を検出する。回転ディスクに偏心
が無い場合、補助センサ５からの信号は変化せず一定値
をとるが、偏心があるとＸ方向の変位に比例して位相が
変化する２相の正弦波状の信号を出力する。なお、Ｙ方
向の変位に対してはメインスリットの信号の位相も変化
しないのでＸ方向の変位のみ検出すれば良いことにな
る。補助スリットのスリットピッチは、メインスリット
のスリットピッチに合わせている。ここで第１の変調回
路部８の構成および動作について説明する。ブロック図
を図２に示す。第１の変調回路部８は多相変換部、マル
チプレクサ、ＬＰＦ、コンパレータから構成されてい
る。多相変換部は補助センサ５からの９０度の位相差を
もつ正弦波状の２相の信号ａ１、ｂ１を４５度ずつ位相
の異なる８相の信号（ｓ１〜ｓ８）に変換し、マルチプ
レクサに入力する。この８相の信号は第１の搬送波発生
部７の出力信号ｃ１１、ｃ１２、ｃ１３でつくられた８
進の信号で順次サンプリングされマルチプレクサからの
出力信号ｄ（被変調信号）は１周期が８ステップの疑似
正弦波状の階段状の信号となる。この被変調信号はＬＰ
Ｆにより基本波が取り出され、ＬＰＦの出力信号ｅは正
弦波状の信号になる。搬送波に対する被変調信号の基本
波の位相は、補助センサからの２相の信号ａ１、ｂ１の
位相に対応して変化する信号になる。さらに、図３およ
び図４を使って位相変化の様子を詳細に説明する。図３
は多相変換部の出力信号ｓ１〜ｓ８を示しており、補助
センサからの信号ａ１、ｂ１を基に作られる。ｓ１〜ｓ
８はディスクのＸ方向の変位に対してａ１、ｂ１と同様
に正弦波状に変化する。補助スリットパターンの１ピッ
チに相当するＸ方向の変位に対して３６０度位相が変化
する。図４は第１の変調回路部の各部の信号波形を示
す。図４（ａ）は回転ディスクのＸ方向の位置が図３の
ｑ点に、図４（ｂ）は図３のｒ点にある場合の信号波形
を示している。ｑ、ｒ間の補助センサからの信号の位相
差は９０度で、すなわち本例では１／４スリットピッチ
に相当する変位が発生した場合について示している。図
４においてマルチプレクサ出力点の信号ｄは、期間ｄ
１、ｄ２、……ｄ８に対してそれぞれｓ１、ｓ２、……
ｄ８をサンプリングした信号で、１周期８ステップの階
段状の波形になる。この信号はＬＰＦで高調波成分が除
去され、正弦波状の信号ｅになる。さらにコンパレータ
で矩形波信号φ１に変換される。ｑ点でのｓ１信号のレ
ベルとｒ点でのｓ３信号のレベルは等しく、ｓ１信号は
期間ｄ１で、ｓ３信号は期間ｄ３でサンプリングされる
ため、サンプリングされた波形はｑ、ｒ間で基準信号φ
０の周期を３６０度として９０度だけ位相がシフトした
形となる。従って、図４（ａ）における矩形波信号の位
相をθ１、図４（ｂ）における矩形波信号の位相をθ２
とすると（θ２−θ１）は基準信号φ０の周期を３６０
度として９０度の位相差を持ち、これはｑ点、ｒ点間の
補助センサからの信号の位相差に等しい。すなわち、補
助センサからの信号の位相変化と等しい位相変化が現れ
る矩形波信号φ１が得られる。第２の搬送波生成部９は
第１の位相変調回路部の出力φ１に同期した搬送波ｃ２
１、ｃ２２、ｃ２３をつくる。第２の搬送波発生部９の
ブロック図を図９に示す。第２の搬送波発生部９は、内
部にバイナリカウンタを持つＰＬＬ回路で、３ビットで
構成される８進の信号ｃ２１、ｃ２２、ｃ２３を出力し
ている。８進の信号は第２の変調回路部１０のマルチプ
レクサに入力される。第２の変調回路部１０では第２の
搬送波生成部９からの出力信号をメインセンサからの信
号で位相変調する。メインセンサは放射状に等ピッチに
形成されたメインスリット３から回転方向の変位（角度
変位）を検出し、スリットピッチの周期と等しい周期の
２相の正弦波状の信号ａ２、ｂ２を出力する。第２の変
調回路部は第１の変調回路部と同様な構成で、動作原理
は第１の変調回路部と同様であるので詳細な動作説明は
省略する。メインセンサからの検出信号はディスクの角
度変位と、ディスクの偏心によるＸ方向の変位を含んだ
信号となるが、搬送波もディスクの偏心によるＸ方向の
変位に対する位相情報を持っており、ディスク偏心によ
る位相分はキャンセルされ、被変調信号φ２はこの補正
動作により回転ディスクの角度変位のみを検出する信号
になる。図５、図６を使って角度検出信号の補正動作に
ついて具体的に説明する。回転ディスク１が電気的な角
度変位でθ１回転したとき、ディスクの中心がｏ１から
ｏ２までΔｌ変化し、そのＸ方向の距離をΔｘとする。
もし、本発明による補正動作を行わない場合（例えば、
図７に示すような構成で角度検出を行う場合）、第２の
変調回路部の出力信号φ２は図６（ａ）に示すようにデ
ィスク回転による位相変化θ１にディスク偏心による位
相変化Δθをプラスしたθ１＋Δθだけ変化し、Δθの
誤差が含まれることになる。本発明の場合、第１の変調
回路部の出力φ１がディスク偏心による位相変化Δθを
もち、これを基にして作られた信号を第２の変調回路部
の搬送波として使用しており、図６（ｂ）に示すよう
に、基準信号φ０に対する位相は（θ１＋Δθ）−Δθ
＝θ１となり、正しく角度変位を検出できる。
【０００６】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、メ
インセンサに対して９０度の位置に配置され補助センサ
からの信号で、前記メインセンサの角度検出信号をリア
ルタイムで補正している。従って、あらかじめ偏心誤差
を記憶しこれに基づいて修正するという動作を必要とせ
ず、回転毎に偏心量が変化するような誤差に対しても正
しく補正でき検出精度が向上する。また、補助センサか
らの信号で直接補正しているので偏心が複雑な形をして
いても、補正のための信号処理が複雑になるという問題
がないため、処理回路のコストを低減できる。
インセンサに対して９０度の位置に配置され補助センサ
からの信号で、前記メインセンサの角度検出信号をリア
ルタイムで補正している。従って、あらかじめ偏心誤差
を記憶しこれに基づいて修正するという動作を必要とせ
ず、回転毎に偏心量が変化するような誤差に対しても正
しく補正でき検出精度が向上する。また、補助センサか
らの信号で直接補正しているので偏心が複雑な形をして
いても、補正のための信号処理が複雑になるという問題
がないため、処理回路のコストを低減できる。
【図１】本発明の実施例を示すブロック図
【図２】第１の変調回路部のブロック図
【図３】多相変換部の出力信号を示す図
【図４】第１の変調回路部の各部の信号波形図
【図５】角度検出信号の補正動作を説明する図
【図６】角度検出信号の補正動作を説明する図
【図７】補正動作を行わない場合のブロック図
【図８】従来のエンコーダシステムを示すブロック図
【図９】第２の搬送波生成部のブロック図
１ 回転ディスク ２ メインスリット ３ メインセンサ ４ 補助スリット ５ 補助センサ ６ 発振器 ７ 第１の搬送波生成部 ８ 第１の変調回路部 ９ 第２の搬送波生成部 １０ 第２の変調回路部 １１ 内挿信号生成部 １２０ ディスク １２２ 第２のトラック １２３ 第２の増分マーク １２４ 第１のトラック １２５ 第１の増分マーク １３０ 第１のセンサ １４０ 第２のセンサ １５６ カウンタ １６０ マイクロプロセッサ ａ１、ｂ１ 補助センサ出力信号 ａ２、ｂ２ メインセンサ出力信号 ｃ１１、ｃ１２、ｃ１３ 第１の搬送波生成部出力信号 ｃ２１、ｃ２２、ｃ２３ 第２の搬送波生成部出力信号 ｃｋ クロック φ０ 基準信号 φ１ 第１の変調回路部出力信号 φ２ 第２の変調回路部出力信号 φｄ 内挿回路部出力信号
Claims (4)
- 【請求項１】 回転ディスクの回転角度を検出するため
のメインスリットパターンと前記回転ディスクの偏心を
検出するための複数本の同心円状の補助スリットパター
ンが形成された前記回転ディスクと、前記メインスリッ
トパターンをよみとるメインセンサと、前記メインセン
サに対して９０度の位置に配置され、前記補助スリット
パターンを検出する補助センサとを備え、前記補助セン
サからの信号で、前記メインセンサの角度検出信号を補
正する補正手段とからなることを特徴とするロータリエ
ンコーダ。 - 【請求項２】 前記補正手段は、 クロック信号を第１の搬送波生成部と内挿信号生成部へ
与える発振器と、 発振器からのクロック信号を分周した分周信号を第１の
変調回路部へ出力するとともに前記分周信号のうち最も
周期の長い分周信号を位相の基準信号（φ０）として前
記内挿信号生成部へ出力する第１の搬送波生成部と、 補助センサから検出される互いに９０°位相の異なる２
相信号（ａ１、ｂ１）と前記第１搬送波生成部から出力
される前記分周信号とを入力して第２の搬送波生成部へ
位相変調信号（φ１）を出力する第１の変調回路部と、 前記第１の変調回路部から出力される前記位相変調信号
（φ１）を入力して第２の変調回路部へ前記位相変調信
号（φ１）と同期した搬送波を作成し、前記搬送波を第
２の変調回路部へ出力する第２の搬送波生成部と、 前記第２の搬送波生成部からの出される前記搬送波をメ
インセンサから出力される信号（ａ２、ｂ２）で位相変
調し、前記位相変調信号（φ２）を前記内挿信号生成部
へ出力する第２変調回路部と、 前記第２の変調回路部から出力される前記位相変調信号
（φ２）と、前記基準信号（φ０）と前記クロック信号
とに基づいて内挿信号を作成する内挿信号生成部とから
なることを特徴とする請求項１記載のロータリエンコー
ダ。 - 【請求項３】 前記回転ディスクの前記メインスリット
パターンのスリットピッチと前記補助スリットパターン
のスリットピッチを等しくしたことを特徴とする請求項
１または請求項２記載のロータリエンコーダ。 - 【請求項４】 クロック信号を第１の搬送波生成部と内
挿信号生成部へ与え、 発振器からのクロック信号を分周した分周信号を第１の
変調回路部へ出力するとともに前記分周信号のうち最も
周期の長い分周信号を位相の基準信号（φ０）として前
記内挿信号生成部へ出力し、 補助センサから検出される互いに９０°位相の異なる２
相信号（ａ１、ｂ１）と第１搬送波生成部から出力され
る前記分周信号とを入力して第２の搬送波生成部へ位相
変調信号（φ１）を出力し、 第１の変調回路部から出力される前記位相変調信号（φ
１）を入力して第２の変調回路部へ前記位相変調信号
（φ１）と同期した搬送波を作成して第２の変調回路部
へ出力し、 第２の搬送波生成部からの出される前記搬送波をメイン
センサから出力される信号（ａ２、ｂ２）で位相変調
し、前記位相変調信号（φ２）を前記内挿信号生成部へ
出力し、 前記第２の変調回路部から出力される前記位相変調信号
（φ２）と、前記基準信号（φ０）と前記クロック信号
とに基づいて内挿信号を作成することを特徴とするロー
タリエンコーダの偏心補正方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000073384A JP4433240B2 (ja) | 2000-03-16 | 2000-03-16 | ロータリエンコーダおよびその偏心補正方法 |
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| JP2000073384A JP4433240B2 (ja) | 2000-03-16 | 2000-03-16 | ロータリエンコーダおよびその偏心補正方法 |
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|---|---|
| JP2001264119A true JP2001264119A (ja) | 2001-09-26 |
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| DE102008043556A1 (de) | 2008-11-07 | 2010-05-12 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Positionsmesseinrichtung und Verfahren zum Betrieb einer Positionsmesseinrichtung |
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| US8056250B2 (en) | 2008-09-08 | 2011-11-15 | Ricoh Company, Ltd. | Rotary disk eccentricity measurement method, rotary encoder, and rotary member control device |
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| US8138468B2 (en) | 2008-11-20 | 2012-03-20 | Ricoh Company, Ltd. | Rotary disk eccentricity measurement method, rotary encoder, and image forming apparatus including the rotary encoder |
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| US9250103B2 (en) | 2012-08-07 | 2016-02-02 | Fujitsu Limited | Optical rotary encoder with correction method reducing variation of a distance between a rotation body and a light receiving unit |
| CN110632609A (zh) * | 2018-06-22 | 2019-12-31 | 三菱物捷仕株式会社 | 移动体的位置偏移量检测系统 |
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|---|---|---|---|---|
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- 2000-03-16 JP JP2000073384A patent/JP4433240B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| US8138468B2 (en) | 2008-11-20 | 2012-03-20 | Ricoh Company, Ltd. | Rotary disk eccentricity measurement method, rotary encoder, and image forming apparatus including the rotary encoder |
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