JP2002090183A - 多回転型絶対値エンコーダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 回転数の計数ミスを判別可能として、主電源
ＯＦＦ時等における許容回転速度をその限度近くに設定
し、消費電流の増加を伴わずに速くすることが可能な多
回転型絶対値エンコーダを提供する。 【解決手段】 少なくとも３種類以上の異なる位置情報
を与える符号板２と、この符号板の位置情報を検出する
検出手段１と、この検出手段に検出タイミングを与える
タイミング発生手段８と、検出手段から得られた信号に
よりカウントを行うカウント手段７ａ，７ｂと、検出手
段から得られた符号板の位置データから、位置データの
エラーを検出するデータエラー検出手段９ａ，９ｂと有
し、少なくともカウント手段とデータエラー検出手段と
が２組以上あり、いずれかのデータエラー検出手段が検
出した位置データーのエラー信号により、エラーの検出
されなかったカウント手段のカウント値に補正するデー
タ補正手段を有する構成の多回転型絶対値エンコーダと
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は高精度の位置検出等
に使用されるロータリーエンコーダに関し、詳しくは、
回転数を計数するための位置データのエラーを検出する
ことにより、回転数の計数ミスを判別可能な多回転型絶
対値エンコーダに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のロータリーエンコーダとして、例
えば図１０に示す構成のものが知られている。図はロー
タリーエンコーダの回転数を計数するための基本的な構
成部分を抽出して、ブロック図に表したものである。そ
の他エンコーダとして必要な機能についてはここでは省
略している。

【０００３】図において、ロータリーエンコーダは、符
号板の位置情報を検出するための検出手段１と、前記位
置情報を有する符号板２と、前記検出手段により検出さ
れた符号板の位置データ信号の波形を整形する波形整形
手段３と、この波形整形手段３から得られた位置データ
信号を所定のクロックに同期させて処理するデータ処理
手段４と、このデータ処理手段４から出力される位置デ
ータ信号の立ち上がり（ＨＰ）、立ち下がり（ＬＰ）の
エッジを検出するエッジ検出手段５と、エッジ検出手段
から出力される立ち上がり信号（ＨＰ）、立ち下がり信
号（ＬＰ）を選択処理して＋カウント信号（ＵＰ）、−
カウント信号（ＤＯＷＮ）を発生する選択手段６と、前
記＋カウント信号（ＵＰ）、−カウント信号（ＤＯＷ
Ｎ）の入力により、アップカウントまたはダウンカウン
トを行うカウント手段７と、前記検出手段に検出タイミ
ングを与えたり、データ処理手段４、エッジ検出手段５
に同期のためのクロックを供給するタイミング発生手段
８を有する。

【０００４】また、符号板２は、例えば図９に示すよう
な構造となっている。すなわち、正面から見ると、大小
の径が異なり、かつ１８０°の切り欠きを有する２枚の
円板を、切り欠きの位置を９０°ずらして組み合わせた
ような形状をしている。そして、図の斜線で示した部分
がこの切り欠き、つまりスリット部分に相当し、この２
つのスリットの組み合わせにより、それぞれＡ領域（θ
Ａ°）、Ｂ領域（θＢ°）、Ｃ領域（θＣ°）、Ｄ領域
（θＤ°）に分けられる。また、それぞれのスリットの
状態は検出手段１の検出素子であるフォトセンサＳＡ、
ＳＢにより検出される。

【０００５】次に、このような構成のエンコーダの動作
について説明する。符号板２が回転すると、その検出速
度により符号板のスリットに対応した位置データ信号で
あるパルス信号が、それぞれのフォトセンサＳＡ，ＳＢ
に発生する。このパルス信号は波形整形手段３によりノ
イズ等が除去され、論理回路に入力できるよう略矩形状
のパルス波形ＤＡ１、ＤＢ１に整形される。

【０００６】この整形された位置データ信号ＤＡ１，Ｄ
Ｂ１は、スリットの検出タイミング信号に同期して動作
するデータ処理手段４に入力される。このデータ処理手
段４は符号板２のスリットを検出する検出手段１の動作
と同期したクロックＣＫ１によりデータ信号をサンプリ
ングし、それぞれのデータ信号ＤＡ１、ＤＢ１の入力状
態を保持するようになっている。

【０００７】データ処理手段４により処理された位置デ
ータ信号の一方ＤＡ２は、エッジ検出手段５に入力され
る。このエッジ検出手段５は入力された信号の立ち上が
り（ＨＰ）、立ち下がり（ＬＰ）エッジを検出し、これ
に応じた信号ＨＰ，ＬＰを出力する。エッジ検出手段５
の出力は、選択手段６に入力される。この選択手段６に
は前記データ処理手段４により処理された他方の信号Ｄ
Ｂ２が入力されていて、前記エッジ検出手段５の出力と
からエンコーダの回転方向が判断され、この回転方向Ｃ
Ｗ／ＣＣＷに応じたＵＰ出力、ＤＯＷＮ出力を１回転毎
に１パルス出力する。

【０００８】すなわち、前記符号板２は９０°位相がず
れた１８０°のスリットになっているため、回転方向に
よって出力される位置データ信号ＤＡ１，ＤＢ１の位相
が異なり、前記立ち上がり（ＨＰ）、立ち下がり（Ｌ
Ｐ）エッジにより２つの信号の前後関係が把握でき、こ
れにより回転方向の判断が可能となっている。

【０００９】このようにして、タイミング発生手段８か
ら供給されるタイミング信号に従い、所定の周期で符号
板２のスリットを検出して位置検出信号とし、これを２
つの信号の位相関係からＵＰ／ＤＯＷＮの信号に変換し
て、カウント手段７にて回転数を計数するものである。

【００１０】ところで、このような回転数を計数するエ
ンコーダでは、主電源ＯＦＦの時でも電池により計数回
路をバックアップして、エンコーダの回転数を計数する
必要がある。しかしながら、計数回路を主電源がＯＮの
時と同じように動作させるとすると、電池の消費電流が
多くなり、電池の寿命が低下し実用的でない。このた
め、上記の如く検出手段１において、スリット検出用の
発光素子ＬＥＤをタイミング発生手段８によりパルス点
灯させ、これと同期してサンプリングすることにより電
池の消費電流を下げている。

【００１１】しかし、このようなパルス点灯により回転
数を検出する方式では、前記発光素子ＬＥＤの点灯周期
により、主電源ＯＦＦ時の応答速度が決められてしま
う。このため、電池の寿命を考慮して平均消費電流を下
げるべく、点灯周期を遅くすると応答回転数を上げられ
なくなってしまう。また、この応答回転数はかなりの余
裕を持って設定されているが、安全率等を考慮するとそ
の限度近くに設定するのが困難であるという問題があっ
た。

【００１２】さらに、仮に応答速度以上の回転速度で、
エンコーダが回転した場合、回転数の計数値に誤りを生
じることがあるが、電源再投入時にこのような計数ミス
の有無の判断ができず、誤ったデータのまま再起動する
と、エンコーダのデータを利用している機器にまで障害
が及んだり、エンコーダとしての基本的な機能を損なう
恐れがあった。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、回転
数の計数ミスを判別可能として、主電源ＯＦＦ時等にお
ける許容回転速度をその限度近くに設定し、消費電流の
増加を伴わずに応答速度を速くすることが可能な多回転
型絶対値エンコーダを提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的は以下の構成に
より達成される。 （１） 少なくとも３種類以上の異なる位置情報を与え
る符号板と、 この符号板の位置情報を検出する検出手
段と、この検出手段に検出タイミングを与えるタイミン
グ発生手段と、前記検出手段から得られた信号によりカ
ウントを行うカウント手段と、前記検出手段から得られ
た符号板の位置データから、位置データのエラーを検出
するデータエラー検出手段と有し、少なくとも前記カウ
ント手段とデータエラー検出手段とが２組以上あり、い
ずれかのデータエラー検出手段が検出した位置データー
のエラー信号により、該当するカウント手段のカウント
値をエラーの検出されなかったカウント手段のカウント
値に補正するデータ補正手段を有する多回転型絶対値エ
ンコーダ。 （２） 前記いずれかのデータエラー検出手段が検出し
た位置データーのエラー信号により、エラーの検出され
なかったカウント手段のカウント値を出力するデータ切
り換え手段を有する多回転型絶対値エンコーダ。 （３） 前記データ補正手段は、位置情報の領域を限定
して補正を行う上記（１）または（２）の多回転型絶対
値エンコーダ。 （４） 前記データエラー検出手段のすべてがエラーを
検出したときにのみエラー信号を出力する上記（１）〜
（３）のいずれかの多回転型絶対値エンコーダ。 （５） 前記データエラー検出手段のいずれかがエラー
を検出したときにエラー信号を出力する上記（１）〜
（３）のいずれかの多回転型絶対値エンコーダ。

【００１５】

【作用】カウント手段７により回転数を計数（応答回転
速度Ｎｒ）するには、図９に示すような符号板２の回転
に対して、スリットＴＡ，ＴＢの各領域Ａ〜Ｄが、検出
素子ＳＡ、ＳＢの位置を通過するときに、発光素子ＬＥ
Ｄのパルス点灯が１回以上あることが必要である。すな
わち、各領域Ａ〜ＤはスリットＴＡ，ＴＢの有無の組み
合わせにより決まるため、各領域Ａ〜Ｄ内でのスリット
の検出が必要となる。そして、検出した各スリットに対
応した検出素子の信号ＳＡ，ＳＢをデータ処理手段４に
より所定のクロックに同期した位相差２信号に変換する
ことにより、回転方向と、回転数の測定が可能となる。

【００１６】ここで、各領域の検出とエラーとの関係に
ついて検証してみる。図７は、各領域の検出とエラーと
の関係を示したタイミングチャートである。

【００１７】図において、連続した領域（◎）ＤＡ，Ａ
Ｂ，ＢＣ，ＣＤが検出されているときには、エラーは生
じない。ところが、動作速度が上がるか、検出速度が遅
くなると、１つの領域を飛び越して次の領域（○）Ａ
Ｃ，ＢＤを検出してしまい、エラーとなる。さらに、動
作速度が上がるか、検出速度が遅くなると、２つの領域
を飛び越して次の領域（●）ＤＣ，ＡＤ，ＢＡ，ＣＢを
検出してしまう。しかし、これは、逆回転のときには隣
接する領域となるので、エラーか否かの判断はできず不
定の状態となる。

【００１８】図８はこのようなエンコーダ（図１０の
例）の各部の動作を示したタイミングチャートで、各領
域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに対応して、スリットＴＡ，ＴＢが変
化している。発光素子ＬＥＤの点灯信号ＬＥＤＯＮは、
一定の周期で出力されるが、スリットＴＡ，ＴＢの各領
域Ａ〜Ｄのいずれの領域においても点灯している必要が
ある。データ処理手段の同期をとるために与えられるク
ロックＣＫ１も、ＬＥＤの点灯信号ＬＥＤＯＮと同期し
て出力される。また、エッジ検出手段５の同期を取るク
ロックＣＫ２は、前記クロックＣＫ１とも同期して所定
周期で連続して出力されている。そして、符号板２の回
転により、検出手段１の検出素子ＳＡ，ＳＢの出力を波
形整形手段にて整形した信号ＤＡ１，ＤＢ１は、通常の
状態では、データ処理手段４により符号板２のスリット
と一致した位相差２信号ＤＡ２，ＤＢ２となる。

【００１９】ここで、回転数をカウントする計数回路の
応答速度Ｎｒ（ｒ／ｍｉｎ）は次式で求められる。 Ｎｒ＝６０／Ｔｓ×Ｐｒ （Ｐｒ＝３６０°／θｒ） Ｔｓ：発光素子ＬＥＤの点灯周期（Ｓ） θｒ：θＡ〜θＤの最小角度（°） Ｐｒ：θｒに対する１回転あたりの分割数 注）ＴＡ，ＴＢのパターンとＬＥＤＯＮ信号とは非同期
の信号である。

【００２０】そして、図示例のように、応答速度Ｎｒを
越えてエンコーダが回転すると、符号板２の回転に対し
て、スリットＴＡ，ＴＢの各領域Ａ〜Ｄが検出素子Ｓ
Ａ，ＳＢを通過するときに、発光素子ＬＥＤの点灯が間
に合わず次の領域まで通過してしまう（領域Ａ⇔Ｃ、Ｂ
⇔Ｄ）。このような場合、スリットＴＡ，ＴＢの各領域
を判別できないこととなり、データ処理手段４の出力
の、１パルス／回転の２信号の変化の位置に位相差が無
くなり、カウント手段７のカウントに誤りが生じる。図
から明らかなように、データ処理手段４の出力信号ＤＡ
２，ＤＢ２が同相となっていることがわかる。そして、
この２つの信号ＤＡ２、ＤＢ２の同相状態を検出して保
持すると、エラー信号ＥＲＲが得られる。

【００２１】また、回転数を計数する回路の、計数ミス
が検出される応答速度Ｎｍ（ｒ／ｍｉｎ）は次式で与え
られる。 Ｎｍ＝６０／Ｔｓ×Ｐｍ （Ｐｍ＝３６０°／θＭ） Ｔｓ：発光素子ＬＥＤの点灯周期 θＭ：θＡ＋θＢ，θＢ＋θＣ，θＣ＋θＤ，θＤ＋θ
Ａの最小角度（°） Ｐｍ：θＭに対する１回転あたりの分割数

【００２２】以上のように、データ処理手段４から出力
される２信号の同時タイミング動作を検出することで、
符号板２の位置データの検出ミス、つまり計数ミスを検
出することが可能となる。そして、検出手段−波形整形
手段からカウント手段に至る回転計測系統を２組以上有
することにより、エラーの生じた側のカウント値を他方
の正常なカウント値で補正することができる。従って、
発光素子ＬＥＤの点灯周期を速くしなくとも、許容回転
速度をその限界近くに設定でき、許容回転速度を上げる
ことができる。

【００２３】

【実施例】次に、本発明の代表的実施例について図に沿
って説明する。図１は本発明のエンコーダの回転を測定
・計数する部分の基本構成を示すブロック図である。そ
の他の構成要素はここでは省略している。

【００２４】図において、本発明のロータリーエンコー
ダは、所定の符号データを有する符号板２と、この符号
板２の符号データを検出するための検出手段１と、波形
整形手段３ａ，３ｂと、データ処理手段４ａ，４ｂと、
エッジ検出手段５ａ，５ｂと、選択手段６ａ，６ｂと、
カウント手段７ａ，７ｂとを有する。また、データエラ
ー検出手段９ａ，９ｂと、領域確認手段１１と、データ
補正手段１２ａ，１２ｂと、エラー出力手段１３とを有
し、さらにデータ処理手段４、エッジ検出手段５、およ
びデータエラー検出手段９にタイミング信号を与えるタ
イミング発生手段８を有する。

【００２５】そして、前記波形整形手段３ａ，３ｂ、デ
ータ処理手段４ａ，４ｂ、エッジ検出手段５ａ，５ｂ、
選択手段６ａ，６ｂ、カウント手段７ａ，７ｂ、および
データエラー検出手段９ａ，９ｂを、少なくとも２組以
上有している（図示例では２組）。

【００２６】検出手段１は、符号板のスリットにより与
えられる位置情報を検出する。この検出手段１は、図示
例のように、主に発光素子ＬＥＤと、この発光素子ＬＥ
Ｄからの光を検出する受光素子ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤ
により構成されている。符号板２は、少なくとも３種類
以上の位置情報を与えるものであり、この例ではスリッ
トを用いて位置情報を形成している。また、図示例で
は、透過型のスリットを用いているが、反射型でもよ
く、磁気式に置換することもできる。

【００２７】波形整形手段３ａ，３ｂは、前記検出手段
により検出された符号板２の、位置データ信号、つまり
受光素子ＳＡ，ＳＢの出力信号の波形を、論理回路によ
る処理に適した信号波形、信号レベルに整形する。この
波形整形手段３ａ，３ｂは、波形を整形したり信号レベ
ルを調整するための周知の回路、素子により容易に構成
することができる。

【００２８】データ処理手段４ａ，４ｂは、波形整形手
段３ａ，３ｂから得られた位置データ信号を、タイミン
グ発生手段８から得られる所定のクロックＣＫ１に同期
させて処理する。つまり、位置データ信号ＤＡ１，ＤＢ
１，ＤＣ１，ＤＤ１を、クロックＣＫ１に同期したパル
スとして出力する。このデータ処理手段４ａ，４ｂは、
例えばＤ形フリップフロップ等により構成することがで
きる。

【００２９】エッジ検出手段５ａ，５ｂは、前記データ
処置手段４ａ，４ｂから出力される位相差２信号である
位置データ信号の、立ち上がり（ＨＰ）、立ち下がり
（ＬＰ）エッジを検出する。また、エッジ検出手段５
ａ，５ｂからは、立ち上がり信号、立ち下がり信号が出
力される。選択手段６ａ，６ｂは、これを選択処理して
＋カウント信号、−カウント信号を発生する。この選択
手段６ａ，６ｂは、ゲート素子（回路）の組み合わせに
より構成することができる。前記＋カウント信号、−カ
ウント信号は、カウント手段７ａ，７ｂに入力される。
このカウント手段７ａ，７ｂは、＋カウント信号、−カ
ウント信号により、アップカウントまたはダウンカウン
トを行うもので、周知のカウンター素子あるいは回路、
ゲート素子やフリップフロップの組み合わせ、プロセッ
サ等により構成することができる。

【００３０】タイミング発生手段８は、前記検出手段１
に検出タイミングである発光素子ＬＥＤの点灯信号ＬＥ
ＤＯＮを与えたり、データ処理手段４ａ，４ｂ、エッジ
検出手段５ａ，５ｂ、データエラー検出手段９ａ，９ｂ
に同期のためのクロックＣＫ１，ＣＫ２，ＣＫ３を供給
する。このタイミング発生手段８は、発振回路および分
周器、あるいはプロセッサ等により構成できる。

【００３１】データエラー検出手段９ａ，９ｂは、デー
タ処理手段４の出力である２信号ＤＡ２，ＤＢ２の変化
の位置の位相関係を監視し、この２つの信号ＤＡ２，Ｄ
Ｂ２が同位相で変化したときは、検出エラーであると判
断し、エラー信号ＥＲＲを出力する。

【００３２】このようなデータエラー検出手段９ａ，９
ｂの詳細な構成例を図２に示す。図中データ処理手段４
は、この例では２つのＤ型フリップフロップＦＦ４１，
ＦＦ４２により構成され、入力信号をクロックＣＫ１に
同期して保持するように動作する。データエラー検出手
段９（９ａ，９ｂ）は、２つの入力信号ＤＡ２，ＤＢ２
をそれぞれ、２段のフリップフロップＦＦ５１，５３、
ＦＦ５２，５４によりクロックＣＫ３に同期して信号を
抽出し、遅延させ、フリップフロップＦＦ５３，５４の
前後の信号の排他的論理和をゲートＥＸＯＲ５１，５２
により求めて、信号の立ち上がり、立ち下がりを抽出す
る。そして、その論理積をゲートＡＮＤ５１により求め
て同位相の位置での変化のみエラーとしてフリップフロ
ップＦＦ５５，ＦＦ５６，ＦＦ５７，ＦＦ５８により構
成されるシフトレジスタに取り込み、信号を順次遅延さ
せる。そして、これらのフリップフロップＦＦ５５，Ｆ
Ｆ５６，ＦＦ５７，ＦＦ５８の各出力をそれぞれ取り出
し、その論理積をＡＮＤ５２、ＡＮＤ５３により求める
ことで、エラー信号ＥＲ１（ＥＲ２）、またはＬ０１
（Ｌ０２）を出力している。

【００３３】なお、フリップフロップＦＦ５５，ＦＦ５
６，ＦＦ５７，ＦＦ５８のクロックＣＫ端子にはクロッ
ク信号ＣＫが入力され、このクロック信号に同期したシ
フトレジスタとして動作する。そして、クロック信号Ｃ
Ｋに同期して遅延した各出力の論理積を求めることで、
所望のパルス幅の出力信号を得ている。このような回路
のタイミングチャートを図３に示す。図３から明らかな
ように、ＡＮＤ５１の出力からクロック信号ＣＫに同期
して遅延し、かつ所定の信号幅のエラー信号ＥＲ１（Ｅ
Ｒ２）、またはＬ０１（Ｌ０２）を出力していることが
わかる。

【００３４】本発明では、前記波形整形手段３ａ，３
ｂ、データ処理手段４ａ，４ｂ、エッジ検出手段５ａ，
５ｂ、選択手段６ａ，６ｂ、カウント手段７ａ，７ｂ、
およびデータエラー検出手段９ａ，９ｂを２組以上有し
ているので、いずれかの組のデータエラー検出手段９
ａ，９ｂでエラーが検出されると、エラーの検出されな
い組のカウント手段の計数値を、エラーの検出された組
のカウント手段の計数値に補正することができる。この
ため、エンコーダーの動作速度を計数ミスが生じるぎり
ぎりの速度まで速めても信頼性が維持でき、低消費電力
のまま動作速度を向上させることができる。

【００３５】補正動作は以下のようにして行うことがで
きる。カウント手段７ａのデータ入力端子Ｄ１には、デ
ータバスを介してレジスタＧ２の出力Ｑ２が接続されて
いる。このレジスタＧ２の入力Ｄ２には、カウント手段
７ｂのデータ出力Ｑ２が接続されている。一方、カウン
ト手段７ｂのデータ入力端子Ｄ２には、データバスを介
してレジスタＧ１の出力Ｑ１が接続されている。このレ
ジスタＧ１の入力Ｄ１には、カウント手段７ａのデータ
出力Ｑ１が接続されている。

【００３６】そして、カウント手段７ａのプリセット入
力Ｌ１には、データエラー検出手段９ａの第２のエラー
出力Ｌ０１が接続され、カウント手段７ｂのプリセット
入力Ｌ２には、データエラー検出手段９ｂの第２のエラ
ー出力Ｌ０２が接続されている。このため、いずれかの
データエラー検出手段９ａ，９ｂの第２のエラー出力Ｌ
０１，Ｌ０２がアクティブになると、これに対応したカ
ウント手段７ａ，７ｂのプリセット入力がアクティブと
なり、それぞれのデータ入力端子Ｄ１，Ｄ２からデータ
が読み込まれプリセットされる。このとき、それぞれの
データ入力端子Ｄ１，Ｄ２には、他方のカウント手段７
ｂ，７ａのデータ出力Ｑ２，Ｑ１が入力されているの
で、結果として他方のカウント手段７ｂ，７ａの計数値
に補正されることとなる。

【００３７】また、各データエラー検出手段９ａ，９ｂ
の第１のエラー出力ＥＲ１，ＥＲ２は、エラー出力手段
１３の入力端子Ｉ１，Ｉ２に接続されている。このエラ
ー出力手段１３は、後述するように、その出力Ｏを、各
入力Ｉ１，Ｉ２の論理積ＡＮＤとするか、論理和ＯＲと
するかにより、補正優先とするか、エラー出力を優先と
するかを選択することができる。

【００３８】また、エラー出力手段１３の出力Ｏを、論
理積ＡＮＤ条件で出力して補正優先とした場合でも、論
理和ＯＲ条件の信号も出力して、エラーが生じた警告信
号としてもよい。

【００３９】次に、具体的に計数ミスの生じるタイミン
グと、エンコーダの動作について説明する。

【００４０】上記のように、２組以上の回転計測手段を
用いる場合、３信号と４信号の動作が考えられる。

【００４１】先ず３信号の動作について検討する。図４
は、回転計測のための３信号（位置信号＝スリット）
と、各領域の検出とエラーとの関係を示したタイミング
チャートである。

【００４２】図において、３信号による位置検出を行っ
ているため、用いるスリット位置情報は、ＴＡ，ＴＢ，
ＴＣ＝ＴＡおよびＴＤの３種類である。従って、このス
リットで定義される領域は、図示例のように、第１の組
のＡ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１と、第２の組のＡ２，Ｂ２，
Ｃ２，Ｄ２となり、各領域の大きさは一定ではない。

【００４３】各速度毎に領域の検出とエラーとの関係を
検討する。 （１）連続した領域（◎）を検出する場合 Ｄ１−Ａ１およびＤ２−Ａ２，Ａ１−Ａ１およびＡ２−
Ｂ２等が検出されているときには、エラーは生じない。

【００４４】（２）１つの領域を飛び越して次の領域
（○）を検出する場合 Ｄ１−Ａ１およびＤ２−Ｂ２のように、エラーと未検出
とが混在する。このため、エラーが検出された側の組の
カウント手段のカウント値を、エラーが検出されなかっ
た組のカウント値に補正する（書き換える）ことによ
り、この速度での動作を補償することができる。ここ
で、データ補正を行うことで回転を計測可能な応答速度
Ｎｒ3 （ｒ／ｍｉｎ）は次式で求められる。 Ｎｒ3 ＝６０／Ｔｓ3 ×Ｐｒ3（Ｐｒ3 ＝３６０°／θ
ｒ3） Ｔｓ3 ：発光素子ＬＥＤの点灯周期（Ｓ） θｒ3 ：θA1，θB2，θC1，θD2，θB1＋θC2，θD1＋
θB2の最小角度（°）

【００４５】また、従来のエンコーダと比較すると（理
想値にて計算）、 θｒ／θｒ3 ＝９０°／１２０°＝０．７５ となり、約２５％応答速度が改善されることがわかる。

【００４６】（３）２つの領域を飛び越して次の領域
（●）を検出する場合 Ｄ１−Ｂ１およびＤ２−Ｂ２のように、全ての領域でエ
ラーが検出される。このため、全てのカウント手段で計
数ミスが発生する。ここで、計数ミスが発生する応答速
度Ｎm3 （ｒ／ｍｉｎ）は次式で求められる。 Ｎm3 ＝６０／Ｔｓ3 ×Ｐm3（Ｐm3 ＝３６０°／θm3） Ｔｓ3 ：発光素子ＬＥＤの点灯周期（Ｓ） θm3 ：θA1＋θB1，θB1＋θC1，θC1＋θD1，θD1＋
θA1の最小角度（°）、 θA2＋θB2，θB2＋θC2，θC2＋θD2，θD2＋θA2の最
小角度（°）

【００４７】また、従来のエンコーダと比較すると（理
想値にて計算）、 θm／θm3 ＝１８０°／１８０°＝１ となり、従来と変わらないことがわかる。

【００４８】（４）３つの領域を飛び越して次の領域
（□）を検出する場合 エラーの検出と、逆回転のときには隣接する領域となる
不定の状態とが混在するため、回転を計数するカウント
手段と、データエラー検出手段共に応答することができ
ない。従って、この状態での使用は動作が保証できな
い。

【００４９】次に、４信号の動作について検討する。図
５は、回転計測のための４信号（位置信号＝スリット）
と、各領域の検出とエラーとの関係を示したタイミング
チャートである。

【００５０】図において、４信号による位置検出を行っ
ているため、用いるスリット位置情報は、ＴＡ，ＴＢ，
ＴＣ，およびＴＤの４種類である。従って、このスリッ
トで定義される領域は、図示例のように、第１の組のＡ
１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１と、第２の組のＡ２，Ｂ２，Ｃ
２，Ｄ２となり、各領域の大きさは一定となるが、第１
組と第２組の１回転の領域にズレが生じる。

【００５１】ここでは、カウント手段を優先として、エ
ラー出力を全ての組でエラーが生じたときのみとし、そ
れ以外のときは補正する場合と、データエラー検出手段
を優先して、いずれかの組でエラーが生じたときにはエ
ラー出力を行う場合とで動作が異なる。従って、以下に
場合を分けて説明する。

【００５２】［カウント手段優先］ （１）連続した領域（◎）を検出する場合 Ｄ１−Ａ１およびＤ２−Ａ２，Ａ１−Ｂ１およびＤ２−
Ａ２等が検出されているときには、エラーは生じない。

【００５３】（２）いずれか１つの領域を飛び越して次
の領域（○）を検出する場合 Ｄ１−Ｂ１およびＤ２−Ａ２のように、エラーと未検出
とが混在する。このため、エラーが検出された側の組の
カウント手段のカウント値を、エラーが検出されなかっ
た組のカウント値に補正する（書き換える）ことによ
り、この速度での動作を補償することができる。ここ
で、データ補正を行うことで回転を計測可能な応答速度
Ｎｒ41（ｒ／ｍｉｎ）は次式で求められる。 Ｎｒ41＝６０／Ｔｓ4 ×Ｐｒ41（Ｐｒ41＝３６０°／θ
ｒ41） Ｔｓ4 ：発光素子ＬＥＤの点灯周期（Ｓ） θr 41：θA1＋θA2，θA2＋θB1，θB1＋θB2，θB2＋
θC1、θC1＋θC2，θC2＋θD1，θD1＋θD2，θD2＋θ
A1の最小角度（°） （ただし信号の重複領域は除く）

【００５４】また、従来のエンコーダと比較すると（理
想値にて計算）、 θｒ／θｒ41＝９０°／１３５°＝０．６７ となり、約３３％応答速度が改善されることがわかる。

【００５５】（３）いずれも１つの領域を飛び越して次
の領域（●）を検出する場合 Ｄ１−Ｂ１およびＤ２−Ｂ２のように、全ての領域でエ
ラーが検出される。このため、全てのカウント手段で計
数ミスが発生する。ここで、計数ミスが発生する応答速
度Ｎm41（ｒ／ｍｉｎ）は次式で求められる。 Ｎm41＝６０／Ｔｓ4 ×Ｐm41（Ｐm41＝３６０°／θm4
1） Ｔｓ4 ：発光素子ＬＥＤの点灯周期（Ｓ） θm41：θA1＋θB1，θB1＋θC1，θC1＋θD1，θD1＋
θA1の最小角度（°）、 θA2＋θB2，θB2＋θC2，θC2＋θD2，θD2＋θA2の最
小角度（°）

【００５６】また、従来のエンコーダと比較すると（理
想値にて計算）、 θm／θm41 ＝１８０°／１８０°＝１ となり、従来と変わらないことがわかる。

【００５７】（４）いずれか２つの領域を飛び越して次
の領域（□）を検出する場合 エラーの検出と、逆回転のときには隣接する領域となる
不定の状態とが混在するため、回転を計数するカウント
手段と、データエラー検出手段共に応答することができ
ない。従って、この状態での使用は動作が保証できな
い。

【００５８】（５）いずれも２つの領域を飛び越して次
の領域（◇）を検出する場合 全ての領域で逆回転のときには隣接する領域となる不定
の状態となるため、回転を計数するカウント手段と、デ
ータエラー検出手段共に応答することができない。従っ
て、この状態での使用は動作が保証できない。

【００５９】［データエラー検出手段優先］ （１）連続した領域（◎）を検出する場合 Ｄ１−Ａ１およびＤ２−Ａ２，Ａ１−Ｂ１およびＤ２−
Ａ２等が検出されているときには、エラーは生じない。

【００６０】ここで、回転を計測可能な応答速度Ｎｒ42
（ｒ／ｍｉｎ）は次式で求められる。 Ｎｒ42＝６０／Ｔｓ4 ×Ｐｒ42（Ｐｒ42＝３６０°／θ
ｒ42） Ｔｓ4 ：発光素子ＬＥＤの点灯周期（Ｓ） θr 42：θA1，θB1，θC1，θD1，θA2，θB2，θC2，
θD2の最小角度（°）

【００６１】また、従来のエンコーダと比較すると（理
想値にて計算）、 θｒ／θｒ42＝９０°／９０°＝１ となり、従来と変わらないことがわかる。

【００６２】（２）いずれか１つの領域を飛び越して次
の領域（○）を検出する場合 Ｄ１−Ｂ１およびＤ２−Ａ２のように、エラーと未検出
とが混在する。このため、エラーが検出された側のエラ
ー信号を出力して計数ミスとする。

【００６３】（３）いずれも１つの領域を飛び越して次
の領域（●）を検出する場合 Ｄ１−Ｂ１およびＤ２−Ｂ２のように、全ての領域でエ
ラーが検出される。このため、エラー信号を出力して計
数ミスとする。

【００６４】（４）いずれか２つの領域を飛び越して次
の領域（□）を検出する場合 エラーの検出と、逆回転のときには隣接する領域となる
不定の状態とが混在するため、計数ミスとする。

【００６５】ここで、計数ミスが発生する応答速度Ｎm4
2（ｒ／ｍｉｎ）は次式で求められる。 Ｎm42＝６０／Ｔｓ4 ×Ｐm42（Ｐm42＝３６０°／θm4
2） Ｔｓ4 ：発光素子ＬＥＤの点灯周期（Ｓ） θm42：θA1＋θB1＋θB2，θB1＋θC1＋θC2，θC1＋
θD1＋θD2，θD1＋θA1＋θA2，θA2＋θB2＋θC1，θ
B2＋θC2＋θD1，θC2＋θD2＋θA1，θD2＋θA2＋θB1
の最小角度（°） （ただし信号の重複領域は除く）

【００６６】また、従来のエンコーダと比較すると（理
想値にて計算）、 θm／θm42 ＝１８０°／２７０°＝０．６７ となり、約３３％改善されることがわかる。

【００６７】（５）いずれも２つの領域を飛び越して次
の領域（◇）を検出する場合 全ての領域で逆回転のときには隣接する領域となる不定
の状態となるため、回転を計数するカウント手段と、デ
ータエラー検出手段共に応答することができない。従っ
て、この状態での使用は動作が保証できない。

【００６８】なお、図４，図５に示すように、１回転の
領域中、＋１（インクリメント）、−１（デクリメン
ト）を行う計数ポイント（１ヶ所ｘ、または２ヶ所ｘ，
ｙ）がある。特に、４信号を用いた場合、一方の計数ポ
イントｘと、他方の計数ポイントｙとの間にはズレがあ
る。このため、計数ポイントｘ，ｙ間の領域（Ａ１とＤ
２の重複領域）にて補正を行う場合、領域確認手段１１
によりこの領域を検出し、図１に示すように領域確認手
段１１からの出力Ｏを、それぞれのレジスタ１２ａ，１
２ｂのインクリメント端子＋１、またはデクリメント端
子−１に接続し、それぞれのレジスタ１２ａ，１２ｂの
内容をインクリメント、またはデクリメントする必要が
ある。

【００６９】また、この計数ポイント付近で補正を行う
と、データエラー検出からデータ補正のタイミングとエ
ンコーダ軸の位置の移動により補正値にズレが生じる場
合がある。例えば、図４の領域Ｄ１でデータエラーを検
出して、データ補正を行う前に、エンコーダ軸が領域Ａ
１に移動していた場合、補正データが−１ずれてしま
う。このため、計数ポイントｘおよびｙ付近（図４の場
合Ｄ１およびＡ１の領域、図５の場合Ｄ１およびＡ１、
Ｄ２およびＡ２の領域、または前記タイミングを考慮し
て補正値にズレが生じない余分な領域）を避けてデータ
の補正をするとよい。

【００７０】さらに、図６に示すように、データ切り換
え手段１４を設けてもよい。このデータ切り換え手段１
４のデータ入力ＤＡ，ＤＢには、データバスを介してそ
れぞれのカウント手段７ａ，７ｂの出力Ｑ１，Ｑ２が入
力される。また、前記データエラー検出手段９ａ，９ｂ
からの第１のエラー信号ＥＲ１，ＥＲ２が入力される。
そして、このエラー信号ＥＲ１，ＥＲ２により、エラー
が生じた側のカウント手段７ａ，７ｂのデータの出力を
禁止し、他方のカウント手段７ａ，７ｂのデータを出力
するようになっている。なお、通常出力する側は、優先
順位等により初期設定時などで決めておけばよい。この
データ切り換え手段は、通常のスイッチング素子、ゲー
ト素子、データセレクター等を、単独もしくは組み合わ
せることにより構成することができる。

【００７１】このように、スリットから得られる３信
号、４信号ＤＡ２，ＤＢ２，ＤＣ２，ＤＤ２のうち、２
つの信号が同位相の位置で変化した時に、スリットの検
出ミスであると判断して、エラー信号を送出するための
データエラー検出手段を設け、このエラー信号により一
方の組のカウント値を他方の組のカウント値で補正した
ので、エンコーダの主電源がＯＦＦの時でも回転数の検
出ミスが判別でき、許容回転速度をその限度近くまで設
定でき、消費電流の増大を伴わずに速くできる。また、
万一エラーとなってもその状態が把握できるので、回転
数の計測ミスが生じた場合には、再度原点出し等の初期
化操作を行えば良く、重大な故障を併発する恐れもな
い。

【００７２】また、この実施例では光学式の位置検出手
段について述べたが、これに限定するものではなく、磁
気的に検出する方式や、機械式接点を介して検出するも
のにも本発明は適用可能である。

【００７３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、回転数の
計数ミスを判別可能として、主電源ＯＦＦ時等における
許容回転速度をその限度近くに設定し、消費電流の増加
を伴わずに速くすることが可能な多回転型絶対値エンコ
ーダを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるエンコーダの回転数を計数する
部分の基本構成を示すブロック図である。

【図２】データエラー検出手段の詳細な構成を示した図
である。

【図３】図１および図２に示す回路の動作を示すタイミ
ングチャートである。

【図４】３信号における、スリットの領域とエラーとの
関係を示すタイミングチャートである。

【図５】４信号における、スリットの領域とエラーとの
関係を示すタイミングチャートである。

【図６】データ切り換え手段を有するエンコーダの基本
構成を示すブロック図である。

【図７】従来のエンコーダのスリットの領域とエラーと
の関係を示すタイミングチャートである。

【図８】図９の各部の動作を示すタイミングチャートで
ある。

【図９】符号板の外観構成を示す正面図である。

【図１０】従来のエンコーダの回転数を計数する部分の
基本構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ 検出手段 ２ 符号板 ３ａ，３ｂ 波形整形手段 ４ａ，４ｂ データ処理手段 ５ａ，５ｂ エッジ検出手段 ６ａ，６ｂ 選択手段 ７ａ，７ｂ カウント手段 ８ タイミング発生手段 ９ａ，９ｂ データエラー検出手段 １１ 領域確認手段 １２ａ，１２ｂ レジスタ ＬＥＤ 発光素子 ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤ 検出素子

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも３種類以上の異なる位置情報
   を与える符号板と、 この符号板の位置情報を検出する検出手段と、この検出
   手段に検出タイミングを与えるタイミング発生手段と、 前記検出手段から得られた信号によりカウントを行うカ
   ウント手段と、 前記検出手段から得られた符号板の位置データから、位
   置データのエラーを検出するデータエラー検出手段と有
   し、 少なくとも前記カウント手段とデータエラー検出手段と
   が２組以上あり、 いずれかのデータエラー検出手段が検出した位置データ
   ーのエラー信号により、該当するカウント手段のカウン
   ト値をエラーの検出されなかったカウント手段のカウン
   ト値に補正するデータ補正手段を有する多回転型絶対値
   エンコーダ。
2. 【請求項２】 前記いずれかのデータエラー検出手段が
   検出した位置データーのエラー信号により、 エラーの検出されなかったカウント手段のカウント値を
   出力するデータ切り換え手段を有する多回転型絶対値エ
   ンコーダ。
3. 【請求項３】 前記データ補正手段は、位置情報の領域
   を限定して補正を行う請求項１または２の多回転型絶対
   値エンコーダ。
4. 【請求項４】 前記データエラー検出手段のすべてがエ
   ラーを検出したときにのみエラー信号を出力する請求項
   １〜３のいずれかの多回転型絶対値エンコーダ。
5. 【請求項５】 前記データエラー検出手段のいずれかが
   エラーを検出したときにエラー信号を出力する請求項１
   〜３のいずれかの多回転型絶対値エンコーダ。