JP2002257595A - 回転変位量を検出する装置及び方法、補正装置及び方法、並びに、ディスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高精度に回転変位量を検出する装置及び方
法、補正装置及び方法、並びに、ディスクを提供する。 【解決手段】 ディスクの円周角に対応してマークを構
成し、当該マーク検出により、対象物体の回転状態を検
出するロータリエンコーダシステムは、ディスクの半径
方向に形成された溝と、出射光位置を固定した光ビーム
による光の回折現象から得られる溝横断信号から偏心量
を検出し、前記偏心量をディスクの回転軸ずれによる円
周角に対応するマークの位置ずれ量に換算して回転角を
補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、測定体の変位量を
検出する検出装置に係り、特に、回転体の回転変位量
（例えば、回転角や回転速度など）を光学的に検出する
検出装置及び方法、並びに、当該検出結果に含まれる誤
差を補正する補正装置及び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年のオートメーション化や製品の小型
化の進むにつれて従来よりもはるかに細かい作業を自動
化する需要が存在している。このため、位置制御や速度
制御をより高精度に行う必要が生じ、位置や速度をより
高精度に検出するセンサの需要が高まっている。このう
ちロータリエンコーダは、回転角や回転速度などの回転
変位量を検出するセンサとして従来から使用されてい
る。ロータリエンコーダは、半径方向に所定の角度間隔
でマークが複数形成されたディスクを回転してマークを
発光素子と受光素子からなる検出器により検出し、検出
器が検出したマークの個数を計数することによって回転
変位量を求めるセンサである。

【０００３】ロータリエンコーダは、その出力形式から
インクリメンタル型とアブソリュート型に大別すること
ができる。インクリメンタル型の検出器は回転変位量に
比例した連続パルス列を出力するため、出力パルスを計
数することによって回転変位量を求める処理装置が必要
である。一方、アブソリュート型の検出器は回転変位量
をデジタル値で出力するので、回転変位量は既に絶対表
現として出力される。

【０００４】ロータリエンコーダのディスクにはミクロ
ン精度以上でマークを作成することができるので、検出
目的に見合った密度（即ち、分解能）でマークを作成す
ることによって回転変位量の検出精度を上げることがで
きる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、より高精度な
制御技術が要求されるにつれてディスクの僅かな偏心量
が制御誤差に与える影響を無視できなくなってきた。高
精度かつ高い分解能でディスクにマークが作成されて
も、ディスクを回転軸に取り付ける際に、中心孔と回転
軸との間に埃が入るなどしてディスクは偏心してしま
う。かかる状態でロータリエンコーダを動作させた場
合、ディスクに記録されている回転変位量を検出マーク
の検出位置が変化するので、検出結果に誤差が生じ、そ
れに基づく制御にも誤差を生じてしまう。つまり、検出
マークを高精度で作成しても実際に得られる検出信号は
高精度とならず誤差を含んでしまう。

【０００６】かかる問題を解決するために、回転軸を高
精度に回転しておき、その軸に取り付けたロータリエン
コーダの出力信号の微妙な揺れ及び歪みを低減するよう
に偏心を調整することが考えられる。これには回転軸の
高精度な回転が必要であるが、一般に、エンコーダを使
用する機器では、回転軸の回転精度をエンコーダに求め
ているために高精度の回転は困難である。一方、偏心量
なくディスクを回転軸に取り付けることができれば最良
の方法であるが、取り付け評価は困難である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、この
ような従来の課題を解決する新規かつ有用な回転変位量
を検出する装置及び方法、補正装置及び方法、並びに、
ディスクを提供することを概括的な目的とする。

【０００８】より特定的には、本発明は、高精度に回転
変位量を検出する装置及び方法、補正装置及び方法、並
びに、ディスクを提供することを例示的目的とする。

【０００９】上記目的を達成するために、本発明の一側
面としての検出装置は、回転軸に取り付けられて当該回
転軸と共に回転するディスクであって、前記回転軸の回
転変位量を検出するために設けられ、前記所定の角度間
隔で前記ディスクの円周方向に配置され、光学的に検出
可能な複数のマークからなる第１のパターン部と、前記
ディスクの偏心量を検出するために、前記ディスクの円
周方向に平行に整列している複数の溝として光学的に検
出可能な第２のパターン部とを有する。かかるディスク
は、回転軸の回転変位量を検出するロータリエンコーダ
として機能するだけでなく、ディスクの偏心量を検出す
る機能も有する。前記第１のパターン部の前記マーク
は、赤外光を受光すると発光する蛍光塗料により描画さ
れてもよい。これにより、ディスク表面の塵や埃等の汚
れに左右されずに前記マークは検出可能となり、回転変
位量を安定して検出することができる。前記第２のパタ
ーン部は、前記ディスク上において前記第１のパターン
部の外側に配置されてもよい。これにより、回転変位量
を検出する光学系を長焦点に構成して、ディスクに直接
に接触しないで第１のパターン部を検出することができ
る。

【００１０】本発明の別の側面としての検出装置は、回
転軸に取り付けられて当該回転軸と共に回転するディス
クに所定の角度間隔で前記ディスクの円周方向に配置さ
れた複数のマークからなる第１のパターン部を光学的に
検出する第１の光ヘッドと、前記第１の光ヘッドによる
検出結果に基づき前記回転軸の回転変位量を表す第１の
データを生成する第１の処理部と、前記ディスク上に設
けられた第２のパターン部を光学的に検出する第２の光
ヘッドであって、前記第２のパターン部は前記ディスク
の円周方向に平行に整列している複数の溝として光学的
に検出される第２の光ヘッドと、前記第２の光ヘッドに
よる検出結果に基づき前記ディスクの偏心量を表す第２
のデータを生成する第２の処理部と、前記第１のデータ
が前記偏心量がゼロの場合の前記回転変位量を表すよう
に、前記第２のデータに基づいて前記第１のデータを補
正する第３の処理部とを有する。この複数の溝は同心円
状にもしくはスパイラル状に配置されている。かかる検
出装置は、偏心による誤差を含んで検出された回転変位
量を、偏心データに基づいて、偏心を含まない回転変位
量に補正することができる。前記検出装置は前記第２の
データを格納するメモリを更に有し、前記第１及び第２
の光ヘッドは同一の光ヘッドであってもよい。一の光ヘ
ッドが回転変位量の検出と偏心量の検出を兼ねるので、
２つの光ヘッドを設ける場合に比べて、部品点数が削減
され構成が簡素化し装置が小型化する。

【００１１】本発明の更に別の側面としての補正装置
は、回転軸に取り付けられて当該回転軸と共に回転する
ディスクであって、所定の角度間隔で前記ディスクの円
周方向に配置された複数のマークを有するディスクに設
けられ、前記ディスクの円周方向に平行に整列している
複数の溝として光学的に検出可能なパターン部を光学的
に検出する光ヘッドと、前記マークを光学的に検出する
ことによって生成される前記回転軸の回転変位量を表す
第１のデータが前記ディスクの偏心量がゼロの場合の前
記回転軸の回転変位量を表すように、前記第１のデータ
を補正するために、当該光ヘッドによる検出結果に基づ
き前記偏心量を表す第２のデータを生成する処理部とを
有する。かかる補正装置は、第１のデータを補正するた
めの第２のデータを生成する。前記処理部は、前記光ヘ
ッドが横断した溝の数を計数するカウンタを有すること
ができる。これにより、回転軸に取り付けられたディス
クの偏心量を定量的に得ることができる。また、前記処
理部は、前記カウンタによって計数された前記溝の数と
前記溝の間隔との積から前記第２のデータを生成しても
よい。これにより、誤差の含んだ回転変位量を補正する
データを偏心量として得ることができる。

【００１２】本発明の更に別の側面としての検出方法
は、回転軸に取り付けられて当該回転軸と共に回転する
ディスクに所定の角度間隔で前記ディスクの円周方向に
配置された複数のマークからなる第１のパターン部を光
学的に検出することによって、前記回転軸の回転変位量
を表す第１のデータを生成するステップと、前記ディス
クの円周方向に平行に整列している複数の溝として光学
的に検出可能な第２のパターン部を光学的に検出するこ
とによって、前記ディスクの偏心量を表す第２のデータ
を生成するステップと、前記第１のデータが前記偏心量
がゼロの場合の前記回転変位量を表すように、前記第２
のデータに基づいて前記第１のデータを補正するステッ
プとを有する。かかる検出方法は上述の検出装置と同様
の作用を奏する。

【００１３】本発明の更に別の側面としての補正方法
は、回転軸に取り付けられて当該回転軸と共に回転する
ディスクであって、所定の角度間隔で前記ディスクの円
周方向に配置された複数のマークを有するディスクに設
けられ、前記ディスクの円周方向に平行に整列している
複数の溝として光学的に検出可能なパターン部を光学的
に検出するステップと、前記マークを光学的に検出する
ことによって生成される前記回転軸の回転変位量を表す
第１のデータが前記ディスクの偏心量がゼロの場合の前
記回転軸の回転変位量を表すように前記第１のデータを
補正するために、前記検出結果に基づき前記偏心量を表
す第２のデータを生成するステップとを有する。かかる
補正方法は上述の補正装置と同様の作用を奏する。

【００１４】本発明の更なる目的又はその他の特徴は添
付図面を参照して説明される好ましい実施例において明
らかにされるであろう。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の例示的一態様である検出装置（以下、ロータリエン
コーダシステム）１について説明する。図１に示すよう
に、ロータリエンコーダシステム１は回転軸Ｔに取り付
けられるディスク１００、光ヘッド２００及び３００、
及び、処理部４００乃至６００を有する。ここで、図１
は、本発明のエンコーダシステム１を概略的に示すブロ
ック図である。本実施例では、ディスク１００の半径方
向に延びる同一直線上に光ヘッド２００及び３００は整
列しているが、かかる形態は例示的であり、光ヘッド２
００及び３００はディスク１００の中心から見て所定角
度だけずれていてもよい。光ヘッド２００及び３００は
それぞれ処理部４００及び５００と電気的に接続され、
処理部４００及び５００は処理部６００と電気的に接続
されている。光ヘッド３００と処理部５００及び６００
は一の補正装置と観念されてもよい。

【００１６】ロータリエンコーダシステム１は回転軸Ｔ
と共に回転するディスク１００の回転変位量を検出し、
回転軸Ｔの回転変位量を表すデータを生成する。ロータ
リエンコーダ１の（又はこれに接続された）図示しない
制御部は、かかるデータに基づいて容易に回転軸Ｔの回
転変位量と同一の回転軸Ｔに接続された図示しない回転
体の回転を制御することができる。ロータリエンコーダ
システム１はディスク１００が偏心している場合には偏
心量データを生成し、偏心量データに基づいて回転変位
量データを補正して出力することができる。ロータリエ
ンコーダシステム１は偏心量を補正することができるの
で、ディスク１００の中心が回転の中心と完全に一致し
ていない場合でも精度よく回転変位量を測定することが
できる。

【００１７】図２を参照するに、ディスク１００は円盤
形状を有する薄板であり、例えば、透明な（即ち、光を
透過する）ポリカーボネート樹脂を射出成形することに
よって形成される。しかし、ディスク１００の材料はこ
れに限定されず、周知のいかなる部材、例えば、ガラス
やステンレス等により形成されてもよい。ディスク１０
０は光ヘッド２００及び３００と協同し、回転軸Ｔ及び
ディスク１００の回転変位量及びディスク１００の偏心
量を検出する。ここで、図２は、ディスク１００の概略
平面図である。なお、図２は、説明の便宜上ディスクの
一部を部分的に誇張して示している。ディスク１００
は、当該ディスク１００の中心に設けられた中心孔１１
０と、中心孔１１０より外側に設けられた回転角検出用
のマークパターン部１２０と、パターン部１２０の外側
に設けられた偏心量検出用の溝パターン部１３０とを有
する。但し、本発明は、パターン部１３０をパターン部
１２０の内側に配置する構成を排除するものではなく、
かかる点においてディスク１００の設計の自由度を上げ
ている。パターン部１３０をパターン部１２０の外側に
設けることによって、回転変位量を検出するヘッド３０
０を含む光学系を長焦点に構成して、ディスク１００に
直接に接触しないでパターン部１２０を検出することが
できる。

【００１８】中心孔１１０はディスク１００の中心に位
置し、かかるディスク１００を回転軸Ｔに固定する。パ
ターン部１２０はディスク１００の中心に関して同心円
状に配置された複数の同一形状のマーク１２２を有す
る。各マーク１２０はディスク１００の半径方向に延
び、同一形状を有する。パターン部１２０は光ヘッド２
００と協同し、回転軸Ｔに取り付けられたディスク１０
０の回転変位量を検出する機能を有する。なお、本実施
例のパターン部１２０は複数のマーク１２２を一段のみ
有しているが、ディスク１００の回転変位量の検出精度
を高めるために、例えば、同心円状に複数段のマークを
有してもよい。パターン部１２０は従来のロータリエン
コーダが使用するマーク等の形状も適用することができ
る。

【００１９】マーク１２２はディスク１００の中心孔１
１０から一定の角度間隔で円周方向に配置される。マー
ク１２２は光を透過するディスク１００に設けられた反
射部として形成される。代替的に、ディスク１００を光
が透過しないアルミニウム等の材料から構成し、又は、
ポリカーボネート樹脂に反射膜を全面に形成することに
よって光が透過しない構成にし、マーク１２２をディス
ク１００を貫通して光を透過するスリット又は反射膜に
設けられて光を透過する溝として構成してもよい。マー
ク１２２は、例えば、長方形のスリットであって、その
円周方向の幅は隣接するマーク１２２ａまでの距離の半
分に設定される。一方、マーク１２２の半径方向の長さ
は特別に限定を有するものではないが、偏心が生じた場
合でも回転角検出用光ヘッド２００の検出範囲から外れ
ない程度に決定される。また、マーク１２２を設ける角
度間隔は所望する分解能から決定される。マークの角度
間隔が小さくなればなるほど分解能が高くなる。ディス
ク１００が回転すると、マーク１２２とマーク１２２の
ない領域１２３が光ヘッド２００によって交互に検出さ
れ、この結果、光ヘッド２００はマーク１２２の有無を
光学的に検出可能にすることができる。

【００２０】マーク１２２は非可視光である。例えば赤
外線を受けて励起し、別の波長に変換発光する蛍光塗料
を塗布してもよい。かかる蛍光塗料よりマーク１２２を
形成した場合、光ヘッド２００から射出された赤外光は
表面の汚れを透過し、微細なパターン部１２０へのゴミ
や汚れを懸念することなくマーク１２２を検知すること
ができる。従って、ディスク１００と光ヘッド２００と
の距離が離れている場合であっても、ディスク１００へ
の防塵対策はカバー等必要最低限で足りるし、ディスク
１００を剥き出した状態で検出を行うような劣悪な設置
環境でも高精度な回転変位量の検出が可能となる。蛍光
塗料は、バインダと混合した紫外線硬化インクからなる
蛍光体材料から構成される。

【００２１】パターン部１３０は回転軸Ｔに取り付けら
れたディスク１００の偏心量を検出するための領域であ
り、パターン部１２０の外側に半径方向に所定の幅を有
する。かかる幅はディスク１００に偏心が生じた場合で
あっても、光ヘッド３００がパターン部１３０から外れ
ない範囲で決定される。パターン部１３０は同心円状又
はスパイラル状に形成された溝１３２（１）乃至（Ｎ）
を有する。なお説明の便宜上、溝１３２は溝１３２
（１）乃至（Ｎ）を総括するものとする。

【００２２】溝１３２は、光ヘッド３００から見ると、
例えば、図４に示すように、ディスク１００の円周方向
に間隔ｄ（光ヘッドからの出射ビーム幅と関係した大き
さであり、１．２μｍ）で平行に整列している。この間
隔ｄで偏心量の精度が決まる。ここで、図４は、光ヘッ
ド３００から見たパターン部１３０の概略平面図（同図
（ａ））と概略断面図（同図（ｂ））である。溝１３２
はディスク１００の形成時、溝１３２とは反対の凹凸を
有するスタンパを使用して射出成形することによって容
易に精度よく形成することができる。溝１３２を光ヘッ
ド３００が検知することにより、ディスク１００の偏心
量を検出する。

【００２３】光ヘッド２００は、回転変位量を検出する
ために設けられ、発光部２１０と受光部２２０とを有
し、パターン部１２０に対向して配置される。本実施例
の光ヘッド２００は反射型光センサを使用するため、発
光部２１０と受光部２２０がディスク１００に対して同
じ側に設けられる。発光部２１０は、発光ダイオード
（ＬＥＤ）やレーザダイオード（ＬＤ）などにより光を
発する。受光部２２０は、発光部２１０より射出された
光のパターン部１２０による反射光を感知するフォトト
ランジスタ、フォトＩＣなどを使用する。上述したよう
に、本発明は、光ヘッド２００が透過型光センサから構
成されることを排除するものではない。光ヘッド２００
が透過型である場合、発光部２１０と受光部２２０はデ
ィスク１００を介して対称な位置に設けられる。反射型
光センサを使用する光ヘッド２００は、一般に、ロータ
リエンコーダシステム１の小型化に寄与する。光ヘッド
２００はパターン部１２０と協同し、マーク１２２を光
学的に検出する。光ヘッド２００はマーク１２２の有無
を表す光信号を電気信号に変換して処理部４００に送
る。

【００２４】光ヘッド３００は、偏心量を検出するため
に設けられ、発光部３１０と受光部３２０とを有し、パ
ターン部１３０に対向して配置される。本実施例の光ヘ
ッド３００は反射型光センサを使用するため、発光部３
１０と受光部３２０がディスク１００に対して同じ側に
設けられるが、本発明は透過型光センサの使用を妨げる
ものではないことは光ヘッド２００と同様である。光ヘ
ッド３００は溝１３２を光学的に検出し、溝１３２の有
無を表す光信号を電気信号に変換して処理部５００に送
る。

【００２５】発光部３１０は、図４に示すように、例示
的に、レーザダイオード３１２と集光用のレンズ３１４
とを有する。受光部３２０は、発光部３１０より射出さ
れた光のパターン部１３０による反射光を感知する。受
光部３２０は、１次回折光を集光するためのレンズ３２
２と、パターン部１３０からの回折反射光を検知する２
次元光センサ３２４と、差動増幅器３２６とを有する。
溝１３０は回折光を生成する回折格子として機能し、レ
ンズ３２２は反射回折光を２次元センサ３２４に集光す
る。２次元センサ３２４は反射光の０次光と±１次回折
光が重なり合う部分の強度を感知し、差動増幅器３２６
がその差をとることにより電気信号３３０を生成する。
図５に信号３３０の波形を示す。

【００２６】図３を参照するに、処理部４００は受光部
２２０に電気接続されたコンパレータ４１０と、コンパ
レータ４１０に電気接続されたカウンタ４２０とを有す
る。ここで、図３は、図１に示すロータリエンコーダ１
の回路系を示す概略ブロック図である。処理部４００
は、ディスク１００の回転変位量に対応した電気信号４
３０を生成し、かかる信号４３０を処理部６００に送信
する。コンパレータ４１０は、受光部２２０から送られ
る電気信号を、当該電気信号に含まれるノイズを除去す
るために所定の閾値を比較し、閾値以下の信号をオフ
（Ｌ：Ｌｏｗ）、閾値以上の信号をオン（Ｈ：Ｈｉｇ
ｈ）とした信号を生成する。コンパレータ４１０は、例
えば、ＯＰアンプ（オペアンプ）を使用して構成するこ
とができるが、これに限定されるものではない。カウン
タ４２０は、図示しないＵｐ入力端子、Ｄｏｗｎ入力端
子、Ｃｌｅａｒ端子を有し、コンパレータ４１０からの
出力としての山の数を計数し、２値化された電気信号４
３０として処理部６００へ出力する。コンパレータ４１
０によりカウンタ４２０はノイズを誤って計数すること
がなくなる。電気信号４３０を図６（ａ）に示す。

【００２７】同様に図３を参照するに、処理部５００
は、受光部３２０に電気接続されたコンパレータ５１０
と、コンパレータ５１０に電気接続されたカウンタ５２
０とを有する。処理部５００はディスク１００の偏心量
に対応した電気信号５３０を生成し、かかる信号５３０
を処理部６００に送信する。コンパレータ５１０は、受
光部３２０より送られる電気信号を、当該電気信号に含
まれるノイズを除去するために所定の閾値を比較する。
コンパレータ５１０はカウンタ５２０に対し閾値以下の
信号をオフ（Ｌ：Ｌｏｗ）、閾値以上の信号をオン
（Ｈ：Ｈｉｇｈ）とした信号を生成する。カウンタ５２
０は図示しないＵｐ入力端子、Ｄｏｗｎ入力端子、Ｃｌ
ｅａｒ端子を有し、コンパレータ５１０からの出力とし
ての山の数を計数し、２進化された電気信号５３０とし
て処理部６００へ出力する。コンパレータ５１０により
カウンタ５２０はノイズを誤って計数することがなくな
る。電気信号５３０の波形を図６（ｂ）に示す。

【００２８】同様に図３を参照するに、処理部６００は
加算器６１０を有し、偏心量を含んだ信号４３０から偏
心量を表す信号５３０を差分を取り、回転変位量に含ま
れる偏心量からもたらされる誤差を補正し、補正された
信号４３０としての電気信号６３０を生成する。電気信
号６３０の波形を図６（ｃ）に示す。

【００２９】なお、ロータリエンコーダメモリ１は図示
しないメモリを有して信号５３０のデータを記録しても
よい。メモリを有する場合は、光ヘッド２００が光ヘッ
ド３００を兼ねてもよい。

【００３０】以下、ロータリエンコーダシステム１を利
用した回転変位量の検出動作について説明する。まず、
ディスク１００を回転軸Ｔに取り付けるが、このときデ
ィスク１００は微小な偏心量で偏心して回転軸Ｔに取り
付けられる。次いで、回転軸Ｔを図１において右回りに
等速度で回転させる。

【００３１】光ヘッド２００の発光部２１０がパターン
部１２０に向けて光を射出する。発光部２１０から射出
された光はマーク１２２で反射され、マーク１２２のな
い領域１２３でディスク１００を透過する。反射光は受
光素子２２０によって受光され、電気信号に変換されて
処理部４００に送られる。ディスク１００が等速回転を
する際、受光素子２２０で感知した光の強弱を縦軸、経
過時間を横軸にした電気信号に変換すると波形は略正弦
波を示す。次いで、コンパレータ４１０が受光素子２１
０で電気的波形に変換された回転変位量の波形を所定の
閾値と比較する。コンパレータ４１０は回転変位量の波
形が閾値以上の値をもつ間をＨｉｇｈ、閾値以下の値の
もつ間をＬｏｗとして、回転変位量の電気信号をパルス
波形に変換する。つまり、出力されるパルス波形は光ヘ
ッド２００がマーク１２２のない領域１２３を検知して
いる間はＬｏｗになり、マーク１２２を検知している間
はＨｉｇｈとなる。カウンタ４２０はコンパレータ４１
０でパルス波形に変換された回転変位量、例えば、Ｈｉ
ｇｈの回数をカウントする。カウンタ４２０はかかるカ
ウントが行なわれるたびにカウントした総計を信号４３
０として処理部６００に送信する。

【００３２】光ヘッド３００の発光部３１０のレーザダ
イオード３１２は光を射出し、レンズ３１４が溝１３２
に集光する。偏心したディスク１００が回転すると、光
ヘッド３００から見てパターン部１３０の溝１３２は偏
心量に応じて上下動を繰り返す。ディスク１００が一回
転すると光ヘッド３００が検出する偏心量はゼロにな
る。溝１３２で反射された０次回折光と±１次回折光
は、受光部３２０のレンズ３２２によって集光され、２
次元センサ３２４によって検出される。０次回折光と±
１次回折光が重なる領域において、溝１３２に応じた光
の強弱が生まれる。差動増幅器３２４が、かかる領域の
強度の差をとることによって図５に示す偏心信号３３０
が生成される。偏心信号３３０は溝１３２の中心及び山
中央部で０となるような正弦波の波形となる。偏心信号
３３０はコンパレータ５１０に送られて所定の閾値と比
較される。偏心信号３３０の波形において、この閾値以
上の値をとっている間をオン（Ｈｉｇｈ）、閾値以下の
値の間をオフ（Ｌｏｗ）として、偏心信号をパルス波形
に変換する。つまり、出力されるパルス波形は、光ヘッ
ド３００が溝１３２を検知している間はオンになり、検
知していない間はオフとなる。カウンタ５２０は、光ヘ
ッド３００が検出した溝１３２の数を計数し、信号５３
０を生成する。

【００３３】なお、信号５３０を図示しないメモリに格
納すれば、補正を行う際に、毎回偏心量を測定しなくて
も一度偏心量を測定すれば、その偏心量を使用すること
ができる。従って、この場合は光ヘッドの数を一つにす
ることができる。

【００３４】計数されたマーク１２２の数とマーク１２
２間隔との積をとることによってロータリエンコーダシ
ステム１の図示しない制御部は回転角を算出することが
できるが、ディスク１００が偏心している場合は算出さ
れた回転角は誤差を含む。このため、処理部６００は、
信号４３０から信号５３０を引いて補正された回転変位
量を表す信号６３０を生成する。

【００３５】信号６３０に基づいて、ロータリエンコー
ダ１の（又はこれに接続された）図示しない制御部は、
図６（ｃ）の縦軸を距離に変換することによって容易に
回転軸Ｔの回転速度を求めることができ、回転軸Ｔに接
続された図示しない回転体の回転を制御することができ
る。

【００３６】これまではインクリメンタル型のディスク
を使用した場合について説明してきたが、コンパレータ
４００から直接に回転角の絶対角度が得られるアブソリ
ュート型ロータリエンコーダを使用しても、カウンタ５
００と、処理部６００の間に角度変換装置を設置するこ
とで回転角の補正が可能となる。

【００３７】光ヘッド２００及び３００がディスク１０
０の中心から見て所定角度ずれている場合は光ヘッド３
００のデータを同時期に得られた光ヘッド２００のデー
タを補正するデータとして使用することはできない。そ
こでこの場合は、例えばメモリを使用した遅延回路を用
いて、擬似的に回転角検出位置と偏心検出位置を合わせ
るようにする。

【００３８】以上、本発明の好ましい実施例を説明した
が、本発明はその要旨の範囲内で様々な変形や変更が可
能である。例えば、ディスク１００は中心孔１１０を必
ずしも有しなくてよい。

【００３９】

【発明の効果】本発明の回転変位量を検出する装置及び
方法、補正装置及び方法、並びに、ディスクは、回転軸
の回転変位量を検出するロータリエンコーダとして機能
するだけでなく、回転軸とディスクの中心孔との偏心量
を検出する機能も有するので、回転角変位量を自己補正
して高精度な検出が可能なロータリエンコーダシステム
を構成することが可能となる。また、表面汚れに強い赤
外光による検出機能を構成することで劣悪な設置環境に
左右されずに回転変位量の検出が可能となり、更に、汚
れに強い利点を生かして検出系と光学系を切り離したセ
パレートシステムを構築することが可能となり設置の自
由度が増す。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のロータリエンコーダシステムの概略
図である。

【図２】 図１のロータリエンコーダシステムにおける
ディスクのブロック図である。

【図３】 図１のロータリエンコーダシステムに使用さ
れる回路図である。

【図４】 図１のロータリエンコーダシステムにおける
ディスクの偏心量の検出を説明する図である。

【図５】 図１に示す偏心量を検出する光ヘッドの波形
図である。

【図６】 図３に示す回路から生成される波形図であ
る。

【符号の説明】

１ ロータリエンコーダシステム １００ ディスク １２０ パターン部 １２２ マーク １３０ パターン部 １３２ 溝 ２００ 光ヘッド ３００ 光ヘッド ４００ 処理部 ５００ 処理部 ６００ 処理部

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸に取り付けられて当該回転軸と共
   に回転するディスクであって、 前記回転軸の回転変位量を検出するために設けられ、前
   記所定の角度間隔で前記ディスクの円周方向に配置さ
   れ、光学的に検出可能な複数のマークからなる第１のパ
   ターン部と、 前記ディスクの偏心量を検出するために、前記ディスク
   の円周方向に平行に整列している複数の溝として光学的
   に検出可能な第２のパターン部とを有するディスク。
2. 【請求項２】 前記第１のパターン部の前記マークは、
   非可視光を受光すると発光する蛍光塗料により描画され
   る請求項１記載のディスク。
3. 【請求項３】 前記第２のパターン部は、前記ディスク
   上において前記第１のパターン部の外側に配置される請
   求項１記載のディスク。
4. 【請求項４】 回転軸に取り付けられて当該回転軸と共
   に回転するディスクに所定の角度間隔で前記ディスクの
   円周方向に配置された複数のマークからなる第１のパタ
   ーン部を光学的に検出する第１の光ヘッドと、 前記第１の光ヘッドによる検出結果に基づき前記回転軸
   の回転変位量を表す第１のデータを生成する第１の処理
   部と、 前記ディスク上に設けられた第２のパターン部を光学的
   に検出する第２の光ヘッドであって、前記第２のパター
   ン部は前記ディスクの円周方向に平行に整列している複
   数の溝として光学的に検出される第２の光ヘッドと、 前記第２の光ヘッドによる検出結果に基づき前記ディス
   クの偏心量を表す第２のデータを生成する第２の処理部
   と、 前記第１のデータが前記偏心量がゼロの場合の前記回転
   変位量を表すように、前記第２のデータに基づいて前記
   第１のデータを補正する第３の処理部とを有する検出装
   置。
5. 【請求項５】 前記検出装置は前記第２のデータ又は第
   ２のデータにより得られる２次データを格納するメモリ
   を更に有し、 前記第１及び第２の光ヘッドは同一の光ヘッドである請
   求項４記載の検出装置。
6. 【請求項６】 回転軸に取り付けられて当該回転軸と共
   に回転するディスクであって、所定の角度間隔で前記デ
   ィスクの円周方向に配置された複数のマークを有するデ
   ィスクに設けられ、前記ディスクの円周方向に平行に整
   列している複数の溝として光学的に検出可能なパターン
   部を光学的に検出する光ヘッドと、 前記マークを光学的に検出することによって生成される
   前記回転軸の回転変位量を表す第１のデータが前記ディ
   スクの偏心量がゼロの場合の前記回転軸の回転変位量を
   表すように、前記第１のデータを補正するために、当該
   光ヘッドによる検出結果に基づき前記偏心量を表す第２
   のデータを生成する処理部とを有する補正装置。
7. 【請求項７】 前記処理部は、前記光ヘッドが横断した
   溝の数を計数するカウンタを有する請求項６記載の補正
   装置。
8. 【請求項８】 前記処理部は、前記カウンタによって計
   数された前記溝の数と前記溝の間隔との積から前記第２
   のデータを生成する請求項６記載の補正装置。
9. 【請求項９】 回転軸に取り付けられて当該回転軸と共
   に回転するディスクに所定の角度間隔で前記ディスクの
   円周方向に配置された複数のマークからなる第１のパタ
   ーン部を光学的に検出することによって、前記回転軸の
   回転変位量を表す第１のデータを生成するステップと、 前記ディスクの円周方向に平行に整列している複数の溝
   として光学的に検出可能な第２のパターン部を光学的に
   検出することによって、前記ディスクの偏心量を表す第
   ２のデータを生成するステップと、 前記第１のデータが前記偏心量がゼロの場合の前記回転
   変位量を表すように、前記第２のデータに基づいて前記
   第１のデータを補正するステップとを有する検出方法。
10. 【請求項１０】 回転軸に取り付けられて当該回転軸と
    共に回転するディスクであって、所定の角度間隔で前記
    ディスクの円周方向に配置された複数のマークを有する
    ディスクに設けられ、前記ディスクの円周方向に平行に
    整列している複数の溝として光学的に検出可能なパター
    ン部を光学的に検出するステップと、 前記マークを光学的に検出することによって生成される
    前記回転軸の回転変位量を表す第１のデータが前記ディ
    スクの偏心量がゼロの場合の前記回転軸の回転変位量を
    表すように前記第１のデータを補正するために、前記検
    出結果に基づき前記偏心量を表す第２のデータを生成す
    るステップとを有する補正方法。