JP2003035569A - Optical encoder - Google Patents

Optical encoder

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JP2003035569A
JP2003035569A JP2001224091A JP2001224091A JP2003035569A JP 2003035569 A JP2003035569 A JP 2003035569A JP 2001224091 A JP2001224091 A JP 2001224091A JP 2001224091 A JP2001224091 A JP 2001224091A JP 2003035569 A JP2003035569 A JP 2003035569A
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JP
Japan
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data
optical encoder
correction
sine wave
light
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Application number
JP2001224091A
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Japanese (ja)
Inventor
Yuji Matsuzoe
雄二 松添
Nobuhiko Tsuji
伸彦 辻
Tomoharu Nakayama
智晴 中山
Yasumitsu Nagasaka
泰光 長坂
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical encoder with high accuracy by reducing the influence of waveform distortion. SOLUTION: A waveform calculating section 901 creates correction data, which corrects waveform distortion, by using sine wave voltage signals 181-481 with four phases having a phase difference of 90 degree being output from current/voltage conversion circuits 101-104 and registers the correction data in a memory means 701 beforehand. When detecting the angle, a correction value calculating means 115 creates lower corrected data, which is digital data of lower bits, by using the correction data, and an interpolating means 113 creates lower data. Finally, angle data created by combining upper data and the lower data is output from the optical encoder.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、回転体の角度や直
線移動体の位置を検出する機能を有し、特に、半導体検
査装置・製造装置・工作機械などに用いられて高精度な
位置決め・速度制御を実現するために用いられる光学式
エンコーダに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention has a function of detecting the angle of a rotating body and the position of a linear moving body, and is particularly used for semiconductor inspection equipment, manufacturing equipment, machine tools, etc. The present invention relates to an optical encoder used for realizing speed control.

【0002】[0002]

【従来の技術】光学式エンコーダには、光学式ロータリ
エンコーダおよび光学式リニアエンコーダなどが存在し
ている。これらのうち、光学式ロータリエンコーダにつ
いて図を用いて説明する。図11は、従来技術の光学式
エンコーダの構成図である。従来技術による一般的な光
学式エンコーダ999の受発光素子側半断面は図11で
示されるようになっている。
2. Description of the Related Art Optical encoders include optical rotary encoders and optical linear encoders. Of these, the optical rotary encoder will be described with reference to the drawings. FIG. 11 is a configuration diagram of a conventional optical encoder. A half cross section of a general optical encoder 999 according to the prior art on the side of a light emitting / receiving element is shown in FIG.

【0003】これは、ケース1にベアリング3、4を介
して取付られた中空軸5と、該中空軸5に取付けられた
外周部に光を一定周期で透過させるスリットを有するス
リット板6と、該スリット板6のスリットを照明できる
位置にケース1の内部に配置された発光素子の一具体例
であるLED2と、該スリット板6を挟みLED2と対
向して配置された受光素子7と、該受光素子7および電
子部品9を実装し、ケース1に取り付けられた回路基板
8から構成される。
This is a hollow shaft 5 mounted on the case 1 via bearings 3 and 4, and a slit plate 6 having a slit for transmitting light at a constant period on the outer peripheral part mounted on the hollow shaft 5, An LED 2 which is a specific example of a light emitting element disposed inside the case 1 at a position where a slit of the slit plate 6 can be illuminated, a light receiving element 7 which is disposed so as to face the LED 2 with the slit plate 6 interposed therebetween, The light receiving element 7 and the electronic component 9 are mounted, and the circuit board 8 is attached to the case 1.

【0004】図12は従来技術の光学式エンコーダの受
光素子7の構成図である。例えば、この図の下側はエン
コーダの中心方向201であり、上側は外周方向202
である。また、左右方向203、204はスリット板6
の回転方向すなわち周方向である。図12に示す受光素
子内の斜線領域は、スリット板6を透過した光を検出す
る受光セル11〜16、21〜26、31〜36、41
〜46であり、この領域に光が到達すると光電変換によ
り光電流信号を発生させる。
FIG. 12 is a block diagram of a light receiving element 7 of a conventional optical encoder. For example, the lower side of this figure is the center direction 201 of the encoder, and the upper side is the outer peripheral direction 202.
Is. Further, the left and right directions 203 and 204 are the slit plates 6
Rotation direction, that is, the circumferential direction. The shaded area in the light receiving element shown in FIG. 12 is the light receiving cells 11 to 16, 21 to 26, 31 to 36, 41 for detecting the light transmitted through the slit plate 6.
When the light reaches this region, a photoelectric current signal is generated by photoelectric conversion.

【0005】これらの受光セル11〜16、21〜2
6、31〜36、41〜46は、例えば、図中の左下側
6個の受光セル11〜16から構成されるA群18、右
下側6個の受光セル21〜26からなるB群28、左上
側6個の受光セル31〜36からなるC群38、右上側
6個の受光セル41〜46からなるD群48より構成さ
れる。
These light receiving cells 11-16, 21-2
6, 31 to 36, 41 to 46 are, for example, an A group 18 including six light receiving cells 11 to 16 on the lower left side and a B group 28 including six light receiving cells 21 to 26 on the lower right side in the figure. , A group C composed of six light-receiving cells 31 to 36 on the upper left side, and a group D composed of six light-receiving cells 41 to 46 on the upper right side.

【0006】例えば、この光学式エンコーダのスリット
板6の外周部にあるスリットの数が2個とすると、A
群18、B群28、C群38、D群48の中の各受光セ
ルのピッチ51は、機械角で(360 / 2)°と
なる。一方、図12に示すように受光セルの1ピッチ5
1を電気角で360°とした場合、例えば、A群18と
B群28の位相差52は(90+360×α)°、例え
ば、A群18とC群38の位相差53は(180+360
×β)°、例えば、A群18とD群48の位相差(52+
53)は(270+360×γ)°となる。ここで、α、
β、γは適当な整数である。
[0006] For example, when the number of slits in the outer peripheral portion of the slit plate 6 of the optical encoder is 2 8, A
Pitch 51 of the respective light receiving cells in the group 18, B group 28, C group 38, D group 48 becomes a mechanical angle (360/2 8) °. On the other hand, as shown in FIG.
When 1 is 360 ° in electrical angle, for example, the phase difference 52 between the A group 18 and the B group 28 is (90 + 360 × α) °, and the phase difference 53 between the A group 18 and the C group 38 is (180 +360
× β) °, for example, the phase difference (52+
53) is (270 + 360 × γ) °. Where α,
β and γ are appropriate integers.

【0007】図12ではα、β、γをそれぞれ“1”と
しているので、A群18とB群28の位相差52を90
°、A群18とC群38の位相差53を180°、A群
18とD群48の位相差を270°、となる。
In FIG. 12, since α, β, and γ are set to "1", the phase difference 52 between the A group 18 and the B group 28 is 90.
The phase difference 53 between the A group 18 and the C group 38 is 180 °, and the phase difference between the A group 18 and the D group 48 is 270 °.

【0008】図13に従来技術の光学式エンコーダの各
受光セルアレイ(A群18、B群28、C群38、D群
48)を含む受光素子とその周辺回路図を示す。この図
から、各受光セルアレイ(A群18、B群28、C群3
8、D群48)のカソード側には電源(Vcc)が接続
されており、逆バイアス接続となっている。これらの各
A群18、B群28、C群38、D群48はそれぞれ電
気的に並列接続となっている。
FIG. 13 shows a light receiving element including each light receiving cell array (A group 18, B group 28, C group 38, D group 48) of a conventional optical encoder and its peripheral circuit diagram. From this figure, each light receiving cell array (A group 18, B group 28, C group 3
8, the power source (Vcc) is connected to the cathode side of the D group 48), which is a reverse bias connection. These A group 18, B group 28, C group 38, and D group 48 are electrically connected in parallel.

【0009】受光セルアレイのA群18のアノード側に
は、電流電圧変換回路の一具体例である電流電圧変換用
抵抗19およびマイクロコンピュータ100が接続され
ており、電流電圧変換用抵抗19のもう片端は接地され
ている。同様にB群28、C群38、D群48の各受光
セル群もA群18と同様な回路構成となっており、電流
電圧変換用抵抗29,39,49およびマイクロコンピ
ュータ100に接続されており、電流電圧変換用抵抗2
9,39,49のもう片端は接地されている。
To the anode side of the group A 18 of the light receiving cell array, a current-voltage converting resistor 19 and a microcomputer 100, which are one specific example of a current-voltage converting circuit, are connected, and the other end of the current-voltage converting resistor 19 is connected. Is grounded. Similarly, each of the light receiving cell groups of the B group 28, the C group 38, and the D group 48 has the same circuit configuration as that of the A group 18, and is connected to the current-voltage converting resistors 29, 39, 49 and the microcomputer 100. Cage, current-voltage conversion resistor 2
The other ends of 9, 39 and 49 are grounded.

【0010】次に、光学式エンコーダの動作について説
明する。図11に示すようにLED2からの光線はスリ
ット板6の外周部に配置された交互に光を透過・遮光さ
せるスリットを透過したのち、受光素子7に到達する。
受光素子7に到達した光線は、各受光セル内で光量に比
例した光電流信号に変換される。この光電流信号は、電
流電圧変換用抵抗19、29、39および49で電圧信
号に変換された後、例えば、マイクロコンピュータ10
0に取込まれる。
Next, the operation of the optical encoder will be described. As shown in FIG. 11, the light beam from the LED 2 reaches the light receiving element 7 after passing through the slits arranged on the outer peripheral portion of the slit plate 6 for alternately transmitting and blocking light.
The light beam reaching the light receiving element 7 is converted into a photocurrent signal proportional to the light amount in each light receiving cell. This photocurrent signal is converted into a voltage signal by the current-voltage converting resistors 19, 29, 39 and 49, and then, for example, the microcomputer 10
Taken to zero.

【0011】図14にマイクロコンピュータ100に取
り込まれた理想的な電圧信号波形図を示す。この図の縦
軸500は電圧値を示し、横軸501はスリット円板の
回転角度を示す。また、A相信号181は受光セルアレ
イA群18からの光電流を正弦波電圧信号に変換したも
のである。同様に、B相信号281、C相信号381、
D相信号481はぞれぞれ、受光セルアレイのB群2
8、C群38、D群48からの光電流信号を正弦波電圧
信号に変換したものである。これらの正弦波電圧信号は
以下の次式であらわすことができる。
FIG. 14 shows an ideal voltage signal waveform diagram taken in by the microcomputer 100. The vertical axis 500 in this figure represents the voltage value, and the horizontal axis 501 represents the rotation angle of the slit disk. The A-phase signal 181 is obtained by converting the photocurrent from the light receiving cell array A group 18 into a sine wave voltage signal. Similarly, B-phase signal 281, C-phase signal 381,
Each of the D-phase signals 481 is group B 2 of the light receiving cell array.
8, the photocurrent signals from the C group 38 and the D group 48 are converted into sine wave voltage signals. These sinusoidal voltage signals can be expressed by the following equations.

【0012】[0012]

【数1】 [Equation 1]

【0013】ここで、VA、VA、VA、VA
は、受光素子7の各受光セルアレイA群18、B群2
8、C群38、D群48からの電流信号が正弦波電圧信
号に変換されてマイクロコンピュータ100に取り込ま
れる信号であり、XはA、B、C、D相信号のオフセッ
ト50、Yは信号振幅51を示す。また、各信号はスリ
ット板6が1周期移動した(あるスリットから隣接する
次のスリットに移動するまで)場合に得られる正弦波を
電気角の360°と定義すると、それぞれ4相で90°
位相差の信号が得られることになる。θは、あるタイミ
ングにおけるエンコーダの回転角を電気角で示したもの
であり、θの360°の変化は、スリットの1ピッチ分
の移動量に相当する。
Here, VA A , VA B , VA C , VA D
Is a light receiving cell array A group 18 or B group 2 of the light receiving element 7.
8, the current signals from the C group 38 and the D group 48 are signals that are converted into a sine wave voltage signal and taken into the microcomputer 100, where X is an offset 50 of the A, B, C and D phase signals, and Y is a signal. Amplitude 51 is shown. Further, for each signal, if a sine wave obtained when the slit plate 6 moves for one cycle (until it moves from one slit to the next adjacent slit) is defined as an electrical angle of 360 °, each signal has 90 degrees in four phases.
A phase difference signal will be obtained. θ represents the rotation angle of the encoder at a certain timing by an electrical angle, and the change of θ by 360 ° corresponds to the movement amount of one pitch of the slit.

【0014】マイクロコンピュータ100に取込まれた
正弦波電圧信号から、例えば、図13に示すようにマイ
クロコンピュータ100に内蔵されたA/D変換手段1
12を介してオフセット除去演算手段109にて、基本
オフセットXを減算し、オフセット成分を除去する。す
なわち、VA〜VAは次式の通りになる。
From the sine wave voltage signal taken in by the microcomputer 100, for example, as shown in FIG. 13, the A / D conversion means 1 built in the microcomputer 100.
The offset removal calculation means 109 via 12 subtracts the basic offset X to remove the offset component. That is, VA A to VA D are as follows.

【0015】[0015]

【数2】 [Equation 2]

【0016】オフセット除去演算手段109からのオフ
セット除去正弦波デジタルデータ122は、内挿手段1
13にて内挿倍処理された後、下位データ124を得
る。ここで、内挿手段113は、例えば、次式のような
演算を行う。
The offset-removing sine wave digital data 122 from the offset-removing calculating means 109 is the interpolation means 1.
After being subjected to the interpolation multiplication processing in 13, the lower data 124 is obtained. Here, the interpolating means 113 performs, for example, the following calculation.

【0017】[0017]

【数3】 [Equation 3]

【0018】この演算処理は、スリット1ピッチに相当
する正弦波信号を電気的に分割する処理を表している。
一方、マイクロコンピュータ100内のコンパレータ1
10を介して得られた方形波である2値信号121は、
マイクロコンピュータ100内のカウンタ手段111に
てカウントし、上位データ123を得る。
This calculation process represents a process of electrically dividing a sine wave signal corresponding to one slit pitch.
On the other hand, the comparator 1 in the microcomputer 100
The binary signal 121, which is a square wave obtained via
The higher-order data 123 is obtained by counting with the counter means 111 in the microcomputer 100.

【0019】以上、スリットの数をカウントすることに
よって得られる上位データと、1つの正弦波を電気的に
分割することによって得られる下位データを組み合わせ
て、角度データを得て、高分解能と高精度な光学式ロー
タリエンコーダとしている。
As described above, the upper data obtained by counting the number of slits and the lower data obtained by electrically dividing one sine wave are combined to obtain angle data to obtain high resolution and high accuracy. It is used as an optical rotary encoder.

【0020】[0020]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光学式
ロータリエンコーダの角度検出精度は、下位データの内
挿倍精度によって決定され、その内挿倍精度は波形の歪
みに依存する。実際のエンコーダの電流電圧変換回路か
らの出力信号は、 1) 光学式エンコーダの組立誤差、 2) 受光素子7の感度バラツキ、 3) LED2の照明むら等の影響 により、波形歪みを持つこととなる。
However, the angle detection accuracy of the optical rotary encoder is determined by the interpolation double precision of the lower data, and the interpolation double precision depends on the distortion of the waveform. The output signal from the current-voltage conversion circuit of the actual encoder will have a waveform distortion due to 1) optical encoder assembly error, 2) sensitivity variation of the light receiving element 7, 3) uneven illumination of the LED 2, etc. .

【0021】図15はマイクロコンピュータに取り込ま
れた実際の電圧信号波形図である。図15は、説明を簡
略化するためVA381の波形のみが波形歪みを持つ
として記載しているが、実際には、すべての信号におい
て波形ひずみを持つものである。マイクロコンピュータ
100に取込まれる前のアナログ電圧信号として式で示
すと、次式のようになる。
FIG. 15 is an actual voltage signal waveform diagram taken in by the microcomputer. 15, only the waveforms of VA C 381 for simplicity of explanation are described as having a waveform distortion, in practice, are those having the waveform distortion in all signals. The analog voltage signal before being taken in by the microcomputer 100 is expressed by the following expression.

【0022】[0022]

【数4】 [Equation 4]

【0023】ここで、ΔX、ΔX、ΔX、ΔX
は各信号のオフセット誤差60、ΔY、ΔY、ΔY
、ΔYは各信号の振幅誤差61、Δθ、Δθ
Δθ は各信号の位相差誤差62である。オフセット誤
差および振幅誤差は基準オフセットXおよび基準振幅の
Yとの差(誤差)であり、位相差誤差は基準位相差90
°からの差(誤差)である。このようなオフセット誤
差、振幅誤差および位相差誤差が大きくなると、内挿倍
誤差が大きくなり角度検出精度が悪化するという問題点
があった。さらに、このような問題は光学式ロータリエ
ンコーダに限定されるものではなく、光学式リニアエン
コーダでも起こりうるものである。
Where ΔXA, ΔXB, ΔXC, ΔXD
Is the offset error of each signal 60, ΔYA, ΔYB, ΔY
C, ΔYDIs the amplitude error 61, Δθ of each signalB, ΔθC,
Δθ DIs the phase difference error 62 of each signal. Wrong offset
The difference and the amplitude error of the reference offset X and the reference amplitude
The difference (error) from Y, and the phase difference error is 90
It is the difference (error) from °. Such an offset error
If the difference, amplitude error, and phase difference error increase, the interpolation
The problem that the error increases and the angle detection accuracy deteriorates
was there. In addition, such problems are caused by optical rotary
The encoder is not limited to optical encoders.
It can happen even in a coder.

【0024】本発明は、上記したような問題点を解決す
るものであり、その目的は、従来技術における波形歪み
の影響を低減し、高精度な光学式エンコーダを提供する
ことにある。
The present invention is intended to solve the above-mentioned problems, and an object thereof is to provide a highly accurate optical encoder which reduces the influence of waveform distortion in the prior art.

【0025】[0025]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項1の発明は、2次元平面上に配置された受光
セルを略直交する不感帯により4群に分割してなるA
群,B群,C群およびD群という受光セルアレイを有
し、これら4群の受光セルアレイから出力される光電流
信号がそれぞれ異なる位相を有する周期信号となるよう
に4群の受光セルアレイが配置される受光素子と、前記
受光素子と対向する位置に配置され、前記受光素子へ向
けて照射光を発光する発光素子と、前記発光素子からの
照射光を透過および遮光するためのスリット列からなる
検出用トラックを有するスリット板と、前記受光素子の
各受光セルアレイから出力される正弦波電流信号を正弦
波電圧信号に変換する電流電圧変換回路と、前記電流電
圧変換回路から出力される正弦波電圧信号を用いて波形
歪みを補正する補正データを生成保存する補正データ生
成手段と、前記電流電圧変換回路から出力される正弦波
電圧信号を用いて上位ビットのデジタルデータである上
位データを生成する上位データ生成手段と、前記電流電
圧変換回路から出力される正弦波電圧信号に加えて前記
補正データ生成手段が保存する補正データを用いて下位
ビットのデジタルデータである下位データを生成する下
位データ生成手段と、これら上位データおよび下位デー
タを組合わせた角度データを出力することを特徴とす
る。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 is formed by dividing the light-receiving cells arranged on a two-dimensional plane into four groups by substantially orthogonal dead zones.
Group B, group C, group C, and group D, and four groups of light receiving cell arrays are arranged so that the photocurrent signals output from these four groups of light receiving cell arrays are periodic signals having different phases. A light-receiving element, a light-emitting element which is arranged at a position facing the light-receiving element and which emits irradiation light toward the light-receiving element, and a slit array for transmitting and blocking irradiation light from the light-emitting element. Slit plate having a track for use, a current-voltage conversion circuit for converting a sine-wave current signal output from each light-receiving cell array of the light-receiving element into a sine-wave voltage signal, and a sine-wave voltage signal output from the current-voltage conversion circuit The correction data generating means for generating and storing the correction data for correcting the waveform distortion is used, and the sine wave voltage signal output from the current-voltage conversion circuit is used to Higher-order data generation means for generating higher-order data, which is digital data of bits, and digital data of lower-order bits, using the correction data stored by the correction-data generation means in addition to the sine wave voltage signal output from the current-voltage conversion circuit. It is characterized in that lower data generating means for generating lower data, which is data, and angle data combining these upper data and lower data are output.

【0026】また、請求項2の発明は、請求項1に記載
の光学式エンコーダにおいて、前記補正データ生成手段
は、前記電流電圧変換回路から出力される正弦波電圧信
号をA/D変換して正弦波デジタルデータを出力するA
/D変換手段と、前記A/D変換手段からの正弦波デジ
タルデータを用いて振幅補正データ、オフセット補正デ
ータおよび位相差補正データからなる補正データを算出
する波形演算手段と、前記波形演算手段で算出された補
正データを登録するメモリ手段と、を備えることを特徴
とする。
According to a second aspect of the present invention, in the optical encoder according to the first aspect, the correction data generating means A / D-converts the sine wave voltage signal output from the current-voltage conversion circuit. Outputs sine wave digital data A
The A / D conversion means, the waveform calculation means for calculating correction data including the amplitude correction data, the offset correction data and the phase difference correction data using the sine wave digital data from the A / D conversion means, and the waveform calculation means. Memory means for registering the calculated correction data.

【0027】また、請求項3の発明は、請求項1または
請求項2に記載の光学式エンコーダにおいて、前記上位
データ生成手段は、前記電流電圧変換回路から出力され
る正弦波電圧信号を2値化して2値信号を出力するコン
パレータ手段と、前記コンパレータ手段で算出された2
値信号に基づいて計数して上位データを生成するカウン
タ手段と、を備えることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the optical encoder according to the first or the second aspect, the higher-order data generating means binary-codes the sine wave voltage signal output from the current-voltage conversion circuit. Comparator means for converting into a binary signal and outputting the binary signal, and 2 calculated by the comparator means
Counter means for counting and generating upper data based on the value signal.

【0028】また、請求項4の発明は、請求項1〜請求
項3の何れか一項に記載の光学式エンコーダにおいて、
前記下位データ生成手段は、前記電流電圧変換回路から
出力される正弦波電圧信号をA/D変換して正弦波デジ
タルデータを出力するA/D変換手段と、前記A/D変
換手段からの正弦波デジタルデータのオフセット成分を
除去してオフセット除去正弦波デジタルデータを出力す
るオフセット除去演算手段と、前記オフセット除去演算
手段からのオフセット除去正弦波デジタルデータおよび
前記補正データ生成手段からの補正データを用いて、振
幅誤差、オフセット誤差および位相差誤差を除去した補
正下位データを生成する補正値演算手段と、前記補正下
位データを下位ビットのデジタルデータとする下位デー
タを算出する内挿手段と、を備えることを特徴とする。
The invention according to claim 4 is the optical encoder according to any one of claims 1 to 3, wherein:
The lower data generation means includes A / D conversion means for A / D converting a sine wave voltage signal output from the current-voltage conversion circuit to output sine wave digital data, and a sine wave from the A / D conversion means. Using offset removal calculation means for removing offset component of wave digital data and outputting offset removal sine wave digital data, offset removal sine wave digital data from the offset removal calculation means and correction data from the correction data generation means Correction value calculation means for generating corrected lower-order data from which the amplitude error, offset error and phase difference error have been removed, and interpolation means for calculating lower-order data using the corrected lower-order data as digital data of lower-order bits. It is characterized by

【0029】また、請求項5の発明は、2次元平面上に
配置された受光セルを略直交する不感帯により4群に分
割してなるA群,B群,C群およびD群という受光セル
アレイを有し、これら4群の受光セルアレイから出力さ
れる光電流信号がそれぞれ異なる位相を有する周期信号
となるように4群の受光セルアレイが配置される受光素
子と、前記受光素子と対向する位置に配置され、前記受
光素子へ向けて照射光を発光する発光素子と、前記発光
素子からの照射光を透過および遮光するためのスリット
列からなる検出用トラックを有するスリット板と、前記
受光素子の各受光セルアレイから出力される正弦波電流
信号を正弦波電圧信号に変換する電流電圧変換回路と、
前記電流電圧変換回路から出力される正弦波電圧信号の
うち180゜の位相差がある2相の正弦波電圧信号を差
分して差動正弦波電圧信号を出力する差動演算回路と、
前記差動演算回路から出力される差動正弦波電圧信号を
用いて波形歪みを補正する補正データを生成保存する補
正データ生成手段と、前記差動演算回路から出力される
差動正弦波電圧信号を用いて上位ビットのデジタルデー
タである上位データを生成する上位データ生成手段と、
前記差動演算回路から出力される差動正弦波電圧信号に
加えて前記補正データ生成手段が保存する補正データを
用いて下位ビットのデジタルデータである下位データを
生成する下位データ生成手段と、これら上位データおよ
び下位データを組合わせた角度データを出力することを
特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a light receiving cell array called A group, B group, C group and D group, which is formed by dividing the light receiving cells arranged on a two-dimensional plane into four groups by substantially insensitive zones. Light receiving elements in which the four groups of light receiving cell arrays are arranged such that the photocurrent signals output from the four groups of light receiving cell arrays are periodic signals having different phases, and are arranged at positions facing the light receiving elements. A light emitting element that emits irradiation light toward the light receiving element, a slit plate having a detection track formed of a slit row for transmitting and blocking the irradiation light from the light emitting element, and each light receiving element of the light receiving element. A current-voltage conversion circuit that converts a sine wave current signal output from the cell array into a sine wave voltage signal,
A differential operation circuit that outputs a differential sine wave voltage signal by making a difference between two phase sine wave voltage signals having a phase difference of 180 ° among the sine wave voltage signals output from the current-voltage conversion circuit;
Correction data generating means for generating and storing correction data for correcting waveform distortion using the differential sine wave voltage signal output from the differential operation circuit, and a differential sine wave voltage signal output from the differential operation circuit Upper data generation means for generating higher data which is digital data of higher bits using
Lower-order data generation means for generating lower-order data, which is digital data of lower-order bits, by using the correction data stored by the correction data generation means in addition to the differential sine wave voltage signal output from the differential operation circuit, and these. It is characterized by outputting angle data that is a combination of upper data and lower data.

【0030】また、請求項6の発明は、請求項5に記載
の光学式エンコーダにおいて、前記補正データ生成手段
は、前記差動演算回路から出力される差動正弦波電圧信
号をA/D変換して差動正弦波デジタルデータを出力す
るA/D変換手段と、前記A/D変換手段からの差動正
弦波デジタルデータを用いて振幅補正データ、オフセッ
ト補正データおよび位相差補正データからなる補正デー
タを算出する波形演算手段と、前記波形演算手段で算出
された補正データを登録するメモリ手段と、を備えるこ
とを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, in the optical encoder according to the fifth aspect, the correction data generating means A / D converts the differential sine wave voltage signal output from the differential operation circuit. A / D converting means for outputting differential sine wave digital data and correction using the differential sine wave digital data from the A / D converting means, which is composed of amplitude correction data, offset correction data and phase difference correction data. It is characterized by comprising a waveform calculating means for calculating data and a memory means for registering the correction data calculated by the waveform calculating means.

【0031】また、請求項7の発明は、請求項5または
請求項6に記載の光学式エンコーダにおいて、前記上位
データ生成手段は、前記差動演算回路から出力される差
動正弦波電圧信号を2値化して2値信号を出力するコン
パレータ手段と、前記コンパレータ手段で算出された2
値信号に基づいて計数して上位データを生成するカウン
タ手段と、を備えることを特徴とする。
The invention of claim 7 is the optical encoder according to claim 5 or 6, wherein the higher-order data generating means outputs the differential sine wave voltage signal output from the differential operation circuit. Comparator means for binarizing and outputting a binary signal, and 2 calculated by the comparator means
Counter means for counting and generating upper data based on the value signal.

【0032】また、請求項8の発明は、請求項5〜請求
項7の何れか一項に記載の光学式エンコーダにおいて、
前記下位データ生成手段は、前記差動演算回路から出力
される差動正弦波電圧信号をA/D変換して差動正弦波
デジタルデータを出力するA/D変換手段と、前記A/
D変換手段からの差動正弦波デジタルデータおよび前記
補正データ生成手段からの補正データを用いて、振幅誤
差、オフセット誤差および位相差誤差を除去した補正下
位データを生成する補正値演算手段と、前記補正下位デ
ータを下位ビットのデジタルデータとする下位データを
算出する内挿手段と、を備えることを特徴とする。
The invention of claim 8 is the optical encoder according to any one of claims 5 to 7, wherein:
The lower-order data generation means includes A / D conversion means for A / D converting the differential sine wave voltage signal output from the differential operation circuit to output differential sine wave digital data, and the A / D conversion means.
Correction value calculating means for generating corrected lower-order data from which amplitude error, offset error and phase difference error are removed using the differential sine wave digital data from the D conversion means and the correction data from the correction data generating means; Interpolation means for calculating lower data that uses the corrected lower data as digital data of lower bits.

【0033】また、請求項9の発明は、請求項5〜請求
項8の何れか一項に記載の光学式エンコーダにおいて、
前記振幅補正データ、オフセット補正データおよび位相
差補正データからなる補正データを算出する場合、所定
区間ある差動正弦波デジタルデータをn個の範囲に分割
することで補正データをn個算出し、前記メモリ手段の
n個の領域に書き込むことを特徴とする。
Further, the invention of claim 9 is the optical encoder according to any one of claims 5 to 8, wherein:
When calculating the correction data composed of the amplitude correction data, the offset correction data, and the phase difference correction data, n pieces of correction data are calculated by dividing the differential sine wave digital data in a predetermined section into n ranges, It is characterized in that data is written in n areas of the memory means.

【0034】また、請求項10の発明は、請求項1〜請
求項9の何れか一項に記載の光学式エンコーダにおい
て、前記波形演算手段は外部のコンピュータであること
を特徴とする。
The invention according to claim 10 is the optical encoder according to any one of claims 1 to 9, wherein the waveform calculating means is an external computer.

【0035】また、請求項11の発明は、請求項1〜請
求項10の何れか一項に記載の光学式エンコーダにおい
て、通常検出を行う通常検出モードおよび補正値演算を
行う補正値演算モードを切り替える切換手段を備えるこ
とを特徴とする。
According to the invention of claim 11, in the optical encoder according to any one of claims 1 to 10, there are provided a normal detection mode for performing normal detection and a correction value calculation mode for performing correction value calculation. It is characterized in that a switching means for switching is provided.

【0036】また、請求項12の発明は、請求項1〜請
求項11の何れか一項に記載の光学式エンコーダにおい
て、前記スリット板は、検出用トラックが略円状に配置
される円板状のスリット板であって、スリット板を挟ん
で対向して配置される前記発光素子および受光素子によ
り、回動するスリット板の回転方向の変移量を検出する
ロータリエンコーダとしたことを特徴とする。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the optical encoder according to any one of the first to eleventh aspects, the slit plate is a disc having detection tracks arranged in a substantially circular shape. A slit-shaped slit plate, wherein the light-emitting element and the light-receiving element are arranged so as to face each other with the slit plate interposed therebetween, and the rotary encoder detects a shift amount of the rotating slit plate in the rotation direction. .

【0037】また、請求項13の発明は、請求項1〜請
求項11の何れか一項に記載の光学式エンコーダにおい
て、前記スリット板は、検出用トラックが略直線状に配
置される略長方形状のスリット板であって、固定された
スリット板に沿って発光素子および受光素子が対向しな
がらともに直線方向に移動して直線方向の変移量を検出
するリニアエンコーダとしたことを特徴とする。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the optical encoder according to any one of the first to eleventh aspects, the slit plate has a substantially rectangular shape in which detection tracks are arranged in a substantially linear shape. The slit-shaped slit plate is a linear encoder that detects a shift amount in the linear direction by moving both the light-emitting element and the light-receiving element in the linear direction while facing each other along the fixed slit plate.

【0038】[0038]

【作用】上記構成により、受光素子から得られた実際の
正弦波信号と理想的な正弦波信号とを比較することによ
り波形歪み(振幅、オフセット、位相差)を算出し、受
光素子から得られた実際の正弦波信号から波形歪みを除
去して理想的な正弦波信号を得る補正をプログラム処理
により行い、この理想的な正弦波信号を用いることで光
学式ロータリエンコーダの角度検出精度および光学式リ
ニアエンコーダの位置検出精度を向上させる。
With the above configuration, the waveform distortion (amplitude, offset, phase difference) is calculated by comparing the actual sine wave signal obtained from the light receiving element with the ideal sine wave signal, and the waveform distortion is obtained from the light receiving element. Corrected by removing the waveform distortion from the actual sine wave signal to obtain an ideal sine wave signal by program processing, and using this ideal sine wave signal, the angle detection accuracy and optical Improves the position detection accuracy of the linear encoder.

【0039】[0039]

【発明の実施の形態】[第1実施形態]本発明の請求項
1〜4,11,12に係る第1実施形態の光学式エンコ
ーダについて説明する。ここに図1は本実施形態の光学
式エンコーダの構成図、図2は本実施形態の光学式エン
コーダの受光素子の構成図である。この図1,2で示す
光学式エンコーダの構造・受光素子7のレイアウト・受
光素子7から出力される光電流信号や動作については、
従来例と同様であるので詳細な説明は省略する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION [First Embodiment] An optical encoder according to the first embodiment of the first to fourth, eleventh and twelfth aspects of the present invention will be described. FIG. 1 is a block diagram of the optical encoder of the present embodiment, and FIG. 2 is a block diagram of the light receiving element of the optical encoder of the present embodiment. Regarding the structure of the optical encoder shown in FIGS. 1 and 2, the layout of the light receiving element 7, the photocurrent signal and the operation output from the light receiving element 7,
Since it is the same as the conventional example, detailed description will be omitted.

【0040】図3は本実施形態の光学式エンコーダとそ
の周辺機器のブロック図である。マイクロコンピュータ
100は補正値演算モードと通常検出モードとを切替え
ることができるディップスイッチなどの切換手段を有し
ている。補正値演算モードとは光学式エンコーダ使用前
や工場出荷前に予め補正値の演算を行う場合のモードで
あり、通常検出モードとは補正値の取得終了後に通常の
角度検出用センサとして用いる場合のモードである。以
下は、補正値演算モードで実施するものとして説明す
る。
FIG. 3 is a block diagram of the optical encoder of this embodiment and its peripheral equipment. The microcomputer 100 has a switching means such as a DIP switch capable of switching between the correction value calculation mode and the normal detection mode. The correction value calculation mode is a mode when the correction value is calculated in advance before using the optical encoder or before factory shipment, and the normal detection mode is when the correction value calculation mode is used as a normal angle detection sensor after the correction value is acquired. Mode. The following will be described as being performed in the correction value calculation mode.

【0041】スリット板6の回転に伴い、受光セル11
〜16、21〜26、31〜36、41〜46は光電流
を出力し、それぞれ90°位相が異なる4相の正弦波電
流信号が出力される。図3でも示すように、これら正弦
波電流信号は、例えば、オペアンプなどから構成される
電流電圧変換回路101〜104により、スリット1ピ
ッチ分(1周期)の移動で360゜に相当する正弦波電
圧信号181,281,381,481(図14参照)
に変換され、マイクロコンピュータ100に取込まれ
る。これら正弦波電圧信号181,281,381,4
81は、4相で90°の位相差を有している。
As the slit plate 6 rotates, the light receiving cell 11
16 to 21, 21 to 26, 31 to 36, and 41 to 46 output photocurrents, and four-phase sinusoidal current signals having different 90 ° phases are output. As shown in FIG. 3, these sinusoidal current signals are converted into sinusoidal voltage signals corresponding to 360 ° by moving one slit pitch (one cycle) by the current-voltage conversion circuits 101 to 104 composed of operational amplifiers. Signals 181,281,381,481 (see FIG. 14)
Is converted into the image data and is taken into the microcomputer 100. These sinusoidal voltage signals 181,281,381,4
81 has a phase difference of 90 ° in four phases.

【0042】しかし、発明が解決しようとする課題でも
記述した通り、マイクロコンピュータ100に取込まれ
た4相分の正弦波電圧信号181,281,381,4
81は、オフセット誤差60(ΔX、ΔX、Δ
、ΔX)、振幅誤差61(ΔY、ΔY、ΔY
、ΔY)、位相差誤差62(Δθ、Δθ、Δθ
)が含まれ精度低下の大きな要因となっている(図1
5参照)。そこで、波形歪みの主な要因であるオフセッ
ト誤差、振幅誤差および位相差誤差を除去するための補
正値を取得する。まず、電流電圧変換回路101〜10
4からの4相で90°の位相差の正弦波電圧信号18
1,281,381,481を、図3で示すように、光
学式エンコーダ999内部のA/D変換手段112を介
して波形演算手段901に取込む。
However, as described in the problem to be solved by the invention, four-phase sinusoidal voltage signals 181, 281, 381, 4 taken into the microcomputer 100 are included.
81 is the offset error 60 (ΔX A , ΔX B , Δ
X C , ΔX D ), amplitude error 61 (ΔY A , ΔY B , ΔY
C , ΔY D ), phase difference error 62 (Δθ B , Δθ C , Δθ
D ) is included, which is a major factor in the deterioration of accuracy (Fig. 1
5). Therefore, a correction value for removing the offset error, the amplitude error, and the phase difference error, which are the main factors of the waveform distortion, is acquired. First, the current-voltage conversion circuits 101 to 10
Four-phase sinusoidal voltage signal 18 with a phase difference of 90 ° in 4 phases
As shown in FIG. 3, the signals 1,281,381,481 are taken into the waveform calculation means 901 through the A / D conversion means 112 inside the optical encoder 999.

【0043】例えば、スリット板6のスリットの数が2
個(256個)の場合、一回転あたり4×2個(1
024個)の正弦波を出力する。これらは、1)光学式
エンコーダの組立誤差、2)受光素子7の感度バラツ
キ、3)LED2の照明むら等の影響により、振幅値
(Y+ΔYA1−A256、Y+ΔYB1−B256
Y+ΔYC1−C 256、Y+ΔYD1−D256)、
オフセット値(X+ΔXA1−A256、X+ΔX
B1−B256、X+ΔXC1−C256、X+ΔX
D1−D256)および位相差(90゜+Δθ
B1−B256、90゜+ΔθC1−C256、90゜
+ΔθD1−D256)のそれぞれに、誤差成分が含ま
れる。
For example, the number of slits in the slit plate 6 is two.
In case of 8 pieces (256 pieces), 4 × 2 8 pieces (1 piece per rotation)
024) sine waves are output. These are amplitude values (Y + ΔY A1-A256 , Y + ΔY B1-B256 ) due to influences of 1) assembly error of the optical encoder, 2) sensitivity variation of the light receiving element 7, 3) uneven illumination of the LED 2 ,
Y + ΔY C1-C 256 , Y + ΔY D1-D256 ),
Offset value (X + ΔX A1-A256 , X + ΔX
B1-B256 , X + ΔX C1-C256 , X + ΔX
D1-D256 ) and phase difference (90 ° + Δθ
B1-B256 , 90 ° + Δθ C1-C256 , 90 ° + Δθ D1-D256 ) includes an error component.

【0044】次に波形演算手段901に取込まれた4×
個の正弦波から、4×2個の振幅値、オフセット
値および位相差を演算する。そして、基準振幅Yおよび
基準オフセットXを除去した振幅誤差(ΔY
A1−A256、ΔYB1−B256、ΔY
C1−C256、ΔYD1−D256)、オフセット誤
差(ΔXA1−A2 56、ΔXB1−B256、ΔX
C1−C256、ΔXD1−D256)を演算する。ま
た同様に3×2個の位相差から基準位相差90°を除
去した位相差誤差(ΔθB1−B256、Δθ
C1−C256、ΔθD1−D256)を演算する。
Next, the 4 × data taken in by the waveform calculation means 901.
From 2 8 sine waves, 4 × 2 8 amplitude values, offset values and phase differences are calculated. Then, the amplitude error (ΔY
A1-A256 , ΔY B1-B256 , ΔY
C1-C256 , ΔY D1-D256 ), offset error (ΔX A1-A2 56 , ΔX B1-B256 , ΔX
C1-C256 , ΔX D1-D256 ) is calculated. Similarly, a phase difference error (Δθ B1-B256 , Δθ) obtained by removing the reference phase difference 90 ° from the 3 × 2 8 phase differences.
C1-C256 and Δθ D1-D256 ) are calculated.

【0045】これら振幅誤差(ΔYA1−A256、Δ
B1−B256、ΔYC1−C2 56、ΔY
D1−D256)、オフセット誤差(ΔX
A1−A256、ΔXB1 −B256、ΔX
C1−C256、ΔXD1−D256)および位相差誤
差(ΔθB1−B256、ΔθC1−C256、Δθ
D1−D256)の平均値を計算し、その計算結果を、
それぞれ振幅平均誤差(ΔYA_mean 、ΔY
B_m ean 、ΔYC_mean 、ΔY
D_mean )、オフセット平均誤差(ΔX
A_mean 、ΔXB_mean 、ΔX
C_mean 、ΔXD_me an )、位相差平均誤
差(ΔθB_mean 、ΔθC_mean 、Δθ
_mean )を得る。
These amplitude errors (ΔY A1-A256 , Δ
Y B1-B256 , ΔY C1-C2 56 , ΔY
D1-D256 ), offset error (ΔX
A1-A256 , ΔX B1- B256 , ΔX
C1-C256 , ΔX D1-D256 ) and phase difference error (Δθ B1-B256 , Δθ C1-C256 , Δθ
D1-D256 ) average value is calculated, and the calculation result is
Amplitude average error (ΔY A_mean , ΔY
B_m ean, ΔY C_mean, ΔY
D_mean ), offset average error (ΔX
A_mean , ΔX B_mean , ΔX
C_mean, ΔX D_me an), the phase difference mean error (Δθ B_mean, Δθ C_mean, Δθ D
_Mean ).

【0046】これらの振幅平均誤差、オフセット平均誤
差、位相差平均誤差を、例えばメモリ手段701に、振
幅補正値(ΔYA_correct 、ΔY
B_corre ct 、ΔYC_correct 、Δ
D_correct )、オフセット補正値(ΔX
A_correct 、ΔXB_correct 、Δ
C_co rrect 、Δ
D_correct )、位相差補正値(Δθ
B_corr ect 、ΔθC_correct 、Δ
θD_correct )として書き込む。実際はデジ
タルデータである振幅補正データ、オフセット補正デー
タ、位相差補正データとして書き込まれる。補正値演算
モードではこのような処理が行われる。
These amplitude average error, offset average error, and phase difference average error are stored in, for example, the memory means 701 as amplitude correction values (ΔY A_correct , ΔY).
B_corre ct, ΔY C_correct, Δ
Y D_correct ), offset correction value (ΔX
A_correct , ΔX B_correct , Δ
X C_co rrect, Δ
X D_correct ), phase difference correction value (Δθ
B_corr ect, Δθ C_correct, Δ
write as θ D — correct ). Actually, they are written as amplitude correction data, offset correction data, and phase difference correction data which are digital data. Such processing is performed in the correction value calculation mode.

【0047】続いて通常の角度検出である通常検出モー
ドについて説明する。通常検出モードではマイクロコン
ピュータ100は以下のような処理を行う。まず上位デ
ータの取得について説明する。従来例でも述べたよう
に、マイクロコンピュータ100内に取込まれた正弦波
電圧信号181,281,381,481は、例えば、
図3に示すようにマイクロコンピュータ100内のコン
パレータ手段110を介して方形波状の2値信号121
に変換される。そして、この2値信号121をマイクロ
コンピュータ100内のカウンタ手段111にて正弦波
の数をカウントし、このカウント値をデジタルデータと
して表したものを上位データ122として出力する。
Next, the normal detection mode for normal angle detection will be described. In the normal detection mode, the microcomputer 100 performs the following processing. First, the acquisition of upper data will be described. As described in the conventional example, the sinusoidal voltage signals 181, 281, 381, 481 captured in the microcomputer 100 are, for example,
As shown in FIG. 3, a square wave binary signal 121 is passed through the comparator means 110 in the microcomputer 100.
Is converted to. Then, the binary signal 121 is counted by the counter means 111 in the microcomputer 100 to count the number of sine waves, and the count value represented as digital data is output as the upper data 122.

【0048】続いて下位データの取得について説明す
る。マイクロコンピュータ100内に取込まれた正弦波
電圧信号181,281,381,481は、A/D変
換手段112を介して正弦波デジタルデータに変換され
る。更に、オフセット除去演算手段109で基本オフセ
ットXを除算して、オフセット成分を除去したオフセッ
ト除去正弦波デジタルデータを得る。なお、ここで述べ
たA/D変換手段112は、前述した波形演算手段90
1に接続されたA/D変換手段112と共通としても良
い。
Next, the acquisition of lower data will be described. The sine wave voltage signals 181, 281, 381, 481 taken in the microcomputer 100 are converted into sine wave digital data via the A / D conversion means 112. Further, the basic offset X is divided by the offset removal calculation means 109 to obtain offset-removed sine wave digital data from which the offset component has been removed. The A / D conversion unit 112 described here is the same as the waveform calculation unit 90 described above.
It may be common to the A / D conversion means 112 connected to 1.

【0049】通常、マイクロコンピュータ100内のオ
フセット除去演算手段109の出力オフセット除去正弦
波デジタルデータ123は、以下のような数式の信号を
デジタルデータとしたでものある。
In general, the output offset removal sine wave digital data 123 of the offset removal calculation means 109 in the microcomputer 100 may be a signal of the following formula as digital data.

【0050】[0050]

【数5】 [Equation 5]

【0051】続いて、マイクロコンピュータ100内部
の補正値演算手段115にて、メモリ701内の振幅補
正データ、オフセット補正データ、位相差補正データか
らなる補正データを用いて波形歪みの影響を低減させる
ように演算し、下記のような信号をデジタルデータで表
したものである補正下位データ126を生成する。
Then, the correction value calculation means 115 in the microcomputer 100 reduces the influence of the waveform distortion by using the correction data composed of the amplitude correction data, the offset correction data and the phase difference correction data in the memory 701. And the corrected lower data 126, which is a digital signal representing the following signal, is generated.

【0052】[0052]

【数6】 [Equation 6]

【0053】内挿手段113はこの補正下位データ12
6を下位ビットのデジタルデータに変換して下位データ
124を出力する。そして、上位データ122と下位デ
ータ125を組み合わせた角度データ206を出力す
る。以上、説明したように本実施形態の光学式エンコー
ダは、スリットの数をカウントすることによって得られ
る上位データと、1つの正弦波を電気的に分割すること
によって得られる補正下位データを組み合わせて高分解
能であって高精度な光学式エンコーダを得る。
The interpolation means 113 uses this corrected lower data 12
6 is converted to lower bit digital data and lower data 124 is output. And the angle data 206 which combined the upper data 122 and the lower data 125 is output. As described above, the optical encoder according to the present embodiment combines the high-order data obtained by counting the number of slits and the correction low-order data obtained by electrically dividing one sine wave into a high-order data. An optical encoder with high resolution and high resolution is obtained.

【0054】以上、第1実施形態について説明した。本
実施形態の光学式エンコーダはロータリ式のエンコーダ
であるものとして説明したが、本発明の請求項13に係
る実施形態として、検出用トラックが略直線状に配置さ
れる略長方形状のスリット板を固定し、このスリット板
に沿って発光素子および受光素子が対向しながらともに
直線方向に移動して直線方向の変移量を検出するような
光学式リニアエンコーダに、図3で説明したブロック構
成と補正値演算機能を持たせても良い。この場合も、光
学式ロータリエンコーダと同様に高分解能であって高精
度な光学式エンコーダとすることができる。
The first embodiment has been described above. Although the optical encoder of this embodiment has been described as being a rotary encoder, as an embodiment according to claim 13 of the present invention, a substantially rectangular slit plate in which the detection tracks are arranged in a substantially straight line is provided. An optical linear encoder that is fixed and moves along the slit plate along the linear direction while the light emitting element and the light receiving element are opposed to each other to detect the amount of displacement in the linear direction. It may have a value calculation function. In this case as well, an optical encoder having high resolution and high accuracy can be provided as in the optical rotary encoder.

【0055】[第2実施形態]続いて本発明の請求項5
〜8,11,12に係る第2実施形態について説明す
る。第2実施形態の光学式エンコーダとその周辺機器の
ブロック図を図4に示す。本実施形態では、第1実施形
態の構成に加えて、電流電圧変換回路101,102,
103,104に差動演算回路131,132を接続し
ている。さらにこのような措置に伴って、マイクロコン
ピュータ100内の手段が若干相違している。これ以外
は、エンコーダの構造・受光素子レイアウト・受光素子
の動作については従来例と同様であるので詳細な説明は
省略する。
[Second Embodiment] Next, claim 5 of the present invention
The second embodiment according to 8 to 11, 12 will be described. FIG. 4 shows a block diagram of the optical encoder and its peripherals according to the second embodiment. In the present embodiment, in addition to the configuration of the first embodiment, current-voltage conversion circuits 101, 102,
Differential operation circuits 131 and 132 are connected to 103 and 104. Further, the means in the microcomputer 100 is slightly different due to such measures. Except for this, the structure of the encoder, the layout of the light receiving elements, and the operation of the light receiving elements are the same as those of the conventional example, and thus detailed description thereof will be omitted.

【0056】続いて、本実施形態の補正値演算モードに
ついて説明する。補正値演算モードでは、第1実施形態
と同様に、波形歪みの主な要因となるオフセット誤差、
振幅誤差および位相差誤差を除去するための補正値の取
得するモードである。従来例および第1実施形態でも述
べた通り、スリット板6の回転に伴い、受光素子7から
4相で90°位相差の光電流信号が出力される。この光
電流信号は、4個の電流電圧変換回路101〜104を
介して、スリット1ピッチの周期に相当する4相で90
°位相差の正弦波電圧信号181,281,381,4
81として出力される。
Next, the correction value calculation mode of this embodiment will be described. In the correction value calculation mode, as in the first embodiment, an offset error that is a main factor of waveform distortion,
This is a mode for obtaining a correction value for removing an amplitude error and a phase difference error. As described in the conventional example and the first embodiment, as the slit plate 6 rotates, the photocurrent signal with a 90 ° phase difference in four phases is output from the light receiving element 7. This photocurrent signal is passed through the four current-voltage conversion circuits 101 to 104, and the 90-phase photocurrent signal is generated in four phases corresponding to the cycle of one slit pitch.
° Sine wave voltage signals 181,281,381,4 with phase difference
It is output as 81.

【0057】次に、電流電圧変換回路101〜104か
ら得られた4相で90°位相差の正弦波電圧信号18
1,281,381,481のうち、それぞれ180°
位相差の関係にある信号、すなわち正弦波電圧信号18
1と381とが、また、正弦波電圧信号281と481
とが差動演算回路131,132に入力される。差動演
算回路131,132は差動演算を行って差動正弦波電
圧信号581,681を出力する。
Next, the four-phase sine wave voltage signal 18 having a 90 ° phase difference obtained from the current-voltage conversion circuits 101 to 104.
180 degrees out of 1,281,381,481
A signal having a phase difference, that is, a sine wave voltage signal 18
1 and 381 are also sinusoidal voltage signals 281 and 481.
And are input to the differential operation circuits 131 and 132. The differential operation circuits 131 and 132 perform a differential operation and output differential sine wave voltage signals 581 and 681.

【0058】続いて、差動演算回路131,132から
の2相で90°位相差の電圧信号581,681を、例
えば、光学式エンコーダ999内部のA/D変換手段1
12を介して波形演算手段902に取込む。例えば、ス
リット板6のスリットの数が2個(256個)の場
合、スリット板6が一回転するにあたり2×2個(5
12個)の正弦波が出力される。これらは、波形演算手
段902にてそれぞれの正弦波に対応した振幅補正デー
タ、オフセット補正データおよび位相差補正データから
なる補正データを出力する。
Subsequently, the voltage signals 581 and 681 with a two-phase and 90 ° phase difference from the differential operation circuits 131 and 132 are converted into A / D conversion means 1 in the optical encoder 999, for example.
It is taken into the waveform calculation means 902 via 12. For example, when the number of slits in the slit plate 6 is 2 8 (256), 2 × 2 8 (5
12) sine waves are output. The waveform calculation means 902 outputs correction data composed of amplitude correction data, offset correction data, and phase difference correction data corresponding to each sine wave.

【0059】ここで、オフセットについてであるが、差
動演算回路131,132においてオフセット成分が除
去されているのでオフセット誤差(ΔX
AC1−AC256、ΔXBD1−BD256)のみが
得られるため、第1実施形態で用いられたオフセットを
除去する手段を不要としている。
Regarding the offset, since the offset component is removed in the differential operation circuits 131 and 132, the offset error (ΔX
Since only AC1 to AC256 and ΔX BD1 to BD256 ) are obtained, the means for removing the offset used in the first embodiment is unnecessary.

【0060】次に、波形演算手段902で2×2個の
振幅から基準振幅Yを除去した振幅誤差(ΔY
AC1−AC256 、ΔYBD1−BD256)と、
個の正弦波の位相差から基準位相差90°を除去し
た位相差誤差(Δθ1−256)をそれぞれ演算する。
これら振幅誤差(ΔYAC1−AC256 、ΔY
BD1−BD256)、オフセット誤差(ΔX
AC1−AC256 、ΔXBD1−BD256)およ
び位相差誤差(Δθ1−256)の平均値を計算し、そ
の計算結果をそれぞれ振幅平均誤差(ΔY
AC_mean 、ΔYBD_mean)、オフセット
平均誤差(ΔXAC_mean 、Δ
BD_mean)、位相差平均誤差(Δθmean
を算出する。
Next, the amplitude error (ΔY) obtained by removing the reference amplitude Y from the 2 × 2 8 amplitudes by the waveform calculation means 902.
AC1-AC256 , ΔY BD1-BD256 ),
2 eight sine wave phase retardation to remove the reference phase difference 90 ° from difference error of ([Delta] [theta] 1-256) for calculating, respectively.
These amplitude errors (ΔY AC1-AC256 , ΔY
BD1-BD256 ), offset error (ΔX
AC1-AC256 , ΔX BD1-BD256 ) and the phase difference error (Δθ 1-256 ) are averaged, and the calculation results are respectively calculated as the amplitude average error (ΔY).
AC_mean , ΔY BD_mean ), offset average error (ΔX AC_mean , Δ
X BD — mean ), phase difference average error (Δθ mean )
To calculate.

【0061】これらの振幅平均誤差、オフセット平均誤
差、位相差平均誤差を、例えばマイクロコンピュータ1
00内のメモリ702に、振幅補正値(ΔY
AC_corr ect 、Δ
BD_correct)、オフセット補正値(ΔX
AC_cor rect 、Δ
BD_correct )、位相差補正値(Δθ
correc )として書き込む。実際にはデジタル
データである振幅補正データ、オフセット補正データ、
位相差補正データからなる補正データが書き込まれる。
補正値演算モードではこのような補正データが算出され
る。
These amplitude average error, offset average error, and phase difference average error are calculated, for example, by the microcomputer 1.
The amplitude correction value (ΔY
AC_corr ect, Δ
Y BD_correct ), offset correction value (ΔX
AC_cor rect , Δ
X BD_correct ), phase difference correction value (Δθ
correc t ). Amplitude correction data, offset correction data, which are actually digital data,
The correction data composed of the phase difference correction data is written.
In the correction value calculation mode, such correction data is calculated.

【0062】続いて通常検出モードについて説明する。
まず上位データの生成について説明する。従来例および
第1実施形態でも述べたように、マイクロコンピュータ
100内に取込まれた差動正弦波電圧信号581、68
1は、例えば図4に示すようにマイクロコンピュータ1
00内のコンパレータ110に取り込まれ、方形波であ
る2値信号121が出力される。そして、この2値信号
をマイクロコンピュータ100内のカウンタ手段111
にて正弦波の数としてカウントすることによって上位デ
ータ122を得る。
Next, the normal detection mode will be described.
First, generation of upper data will be described. As described in the conventional example and the first embodiment, the differential sine wave voltage signals 581 and 68 taken in the microcomputer 100.
1 is a microcomputer 1 as shown in FIG.
The binary signal 121, which is a square wave, is output to the comparator 110 in 00. Then, the binary signal is transferred to the counter means 111 in the microcomputer 100.
The upper data 122 is obtained by counting as the number of sine waves at.

【0063】続いて下位データの生成について説明す
る。マイクロコンピュータ100内に取込まれた差動正
弦波電圧信号は、A/D変換手段112によりA/D変
換されて差動正弦波デジタルデータを得る。なお、ここ
で述べたA/D変換手段112は、第1実施形態と同様
に波形演算手段902に接続されるA/D変換手段11
2と同じとしても良い。
Next, generation of lower data will be described. The differential sine wave voltage signal taken into the microcomputer 100 is A / D converted by the A / D conversion means 112 to obtain differential sine wave digital data. The A / D conversion means 112 described here is connected to the waveform calculation means 902 as in the first embodiment.
It may be the same as 2.

【0064】通常、A/D変換手段112から出力され
る差動正弦波デジタルデータ123は、以下のような数
式で表される信号をデジタルデータにしたものである。
Normally, the differential sine wave digital data 123 output from the A / D conversion means 112 is digital data of a signal represented by the following mathematical formula.

【0065】[0065]

【数7】 [Equation 7]

【0066】このような差動正弦波デジタルデータ12
3は、マイクロコンピュータ100内部の補正値演算手
段115に入力される。この補正値演算手段115はメ
モリ702内の振幅補正データ、オフセット補正デー
タ、位相差補正データを取り込んで演算し、波形歪みの
影響を低減させた下記のような補正下位データ126を
出力する。
Such differential sine wave digital data 12
3 is input to the correction value calculation means 115 inside the microcomputer 100. The correction value calculation means 115 fetches the amplitude correction data, the offset correction data, and the phase difference correction data in the memory 702 and calculates them, and outputs the following correction lower data 126 in which the influence of the waveform distortion is reduced.

【0067】[0067]

【数8】 [Equation 8]

【0068】そして、内挿手段113はこの補正下位デ
ータを内挿倍処理した後、下位データ124を出力す
る。このようにして得られた上位データに下位データを
組み合わせて角度データを得る。以上説明したように、
スリットの数をカウントすることによって得られる上位
データと、1つの正弦波を電気的に分割することによっ
て得られる下位データとを組み合わせて高分解能であり
高精度な光学式エンコーダを得る。
Then, the interpolation means 113 outputs the lower data 124 after performing the interpolation multiplication processing on the corrected lower data. The upper data thus obtained is combined with the lower data to obtain angle data. As explained above,
An upper-level data obtained by counting the number of slits and lower-level data obtained by electrically dividing one sine wave are combined to obtain a high-resolution and high-precision optical encoder.

【0069】以上、第2実施形態について説明した。本
実施形態の光学式エンコーダはロータリ式のエンコーダ
であるものとして説明したが、本発明の請求項13に係
る実施形態として、検出用トラックが略直線状に配置さ
れる略長方形状のスリット板を固定し、このスリット板
に沿って発光素子および受光素子が対向しながらともに
直線方向に移動して直線方向の変移量を検出するような
光学式リニアエンコーダに、図4で説明したブロック構
成と補正値演算機能を持たせても良い。この場合も、光
学式ロータリエンコーダと同様に高分解能であって高精
度な光学式エンコーダとすることができる。
The second embodiment has been described above. Although the optical encoder of this embodiment has been described as being a rotary encoder, as an embodiment according to claim 13 of the present invention, a substantially rectangular slit plate in which the detection tracks are arranged in a substantially straight line is provided. An optical linear encoder that is fixed and moves along the slit plate in a linear direction while the light emitting element and the light receiving element are facing each other to detect the amount of displacement in the linear direction. It may have a value calculation function. In this case as well, an optical encoder having high resolution and high accuracy can be provided as in the optical rotary encoder.

【0070】[第3実施形態]続いて、本発明の請求項
9,11,12に係る第3実施形態の光学式エンコーダ
について説明する。第3実施形態の光学式エンコーダと
その周辺機器のブロック図を図5に示す。本実施形態で
は、第2実施形態の構成と殆ど同じであるものの、補正
データの算出手法を異ならせため、コンピュータ100
内で複数種類の補正データを算出する波形演算手段90
3、複数種類の補正データを書き込むための複数領域を
設けたメモリ手段703、および、複数種類の補正デー
タを扱う補正値演算手段119を有している点が相違し
ている。本実施形態ではn=4として補正データを得る
ようにした実施形態である。これ以外は、光学式エンコ
ーダの構造・受光素子レイアウト・受光素子の動作につ
いては従来例と同様であるので詳細な説明は省略する。
[Third Embodiment] Next, an optical encoder according to a third embodiment of the invention will be described. FIG. 5 shows a block diagram of the optical encoder and its peripherals according to the third embodiment. In the present embodiment, although the configuration is almost the same as that of the second embodiment, since the calculation method of the correction data is different, the computer 100
Waveform calculation means 90 for calculating a plurality of types of correction data within
3, a memory means 703 having a plurality of areas for writing a plurality of types of correction data, and a correction value calculation means 119 for handling a plurality of types of correction data are different. In this embodiment, the correction data is obtained with n = 4. Other than this, the structure of the optical encoder, the light receiving element layout, and the operation of the light receiving element are the same as those of the conventional example, and therefore detailed description thereof will be omitted.

【0071】まず、本実施形態の補正値演算モードにつ
いて説明する。補正値演算モードでは、第2実施形態と
同様に、波形歪みの主な要因となるオフセット誤差、振
幅誤差および位相差誤差を除去するための補正値の取得
するモードである。なお、2×2個の正弦波信号から
2×2個の振幅誤差、オフセット誤差および位相差誤
差の算出方法は、第1実施形態と同じであるため詳細な
説明は省略する。
First, the correction value calculation mode of this embodiment will be described. Similar to the second embodiment, the correction value calculation mode is a mode for acquiring a correction value for removing an offset error, an amplitude error and a phase difference error, which are main factors of waveform distortion. Incidentally, 2 × 2 8 pieces of sine wave signal from the 2 × 2 8 pieces of amplitude error, the method of calculating the offset error and the phase difference error is detailed is the same as the first embodiment description is omitted.

【0072】例えば、光学式エンコーダのスリット板6
の1回転で得られる正弦波の中で、最初の1番目〜64
番目までの正弦波の振幅誤差、オフセット誤差および位
相差誤差のそれぞれの平均値を、第1振幅平均誤差(Δ
AC_correct_1_64 、ΔY
BD_cor rect_1_64)、第1オフセット平
均誤差(ΔXAC_correct 、ΔX
BD_corre ct )、第1位相差平均誤差Δθ
correct_1_64)、として計算する。ここ
で、1番目の正弦波とは、例えば、光学式エンコーダの
スリット板6が回転し、あるスリットから隣接する次の
スリットへ移動するまでに得られる正弦波である。
For example, the slit plate 6 of the optical encoder
Of the sine wave obtained in one rotation of, the first 1 to 64
The average value of each of the amplitude error, the offset error, and the phase difference error of the sine wave up to the first is calculated as the first amplitude average error (Δ
Y AC_correct_1_64 , ΔY
BD_cor rect_1_64 ), first offset average error (ΔX AC_correct , ΔX
BD_corre ct), a first phase difference average error Δθ
correct — 1 — 64 ). Here, the first sine wave is, for example, a sine wave obtained until the slit plate 6 of the optical encoder rotates and moves from one slit to the next adjacent slit.

【0073】同様に、65〜128番目までの正弦波の
振幅誤差、オフセット誤差および位相差誤差のそれぞれ
の平均値をそれぞれ第2振幅平均誤差、第2オフセット
平均誤差、第2位相差平均誤差と称し、129〜192
番目までの正弦波の振幅誤差、オフセット誤差および位
相差誤差のそれぞれの平均値をそれぞれ第3振幅平均誤
差、第3オフセット平均誤差、第3位相差平均誤差と称
し、193〜256番目までの正弦波の振幅誤差、オフ
セット誤差および位相差誤差のそれぞれの平均値をそれ
ぞれ第4振幅平均誤差、第4オフセット平均誤差、第4
位相差平均誤差と称す。
Similarly, the average values of the amplitude error, the offset error, and the phase difference error of the 65th to 128th sine waves are referred to as the second amplitude average error, the second offset average error, and the second phase difference average error, respectively. 129-192
The average values of the amplitude error, the offset error, and the phase difference error of the sine wave up to the th are referred to as the third amplitude average error, the third offset average error, and the third phase difference average error, respectively. The average values of the amplitude error, the offset error, and the phase difference error of the wave are respectively the fourth amplitude average error, the fourth offset average error, and the fourth
It is called the phase difference average error.

【0074】そして、第1〜第4までの各平均誤差を補
正値として、図5に示すメモリ703内に書き込む。た
だし、 第1振幅、オフセットおよび位相差補正値は、メモリ領
域115内に、 第2振幅、オフセットおよび位相差補正値は、メモリ領
域116内に、 第3振幅、オフセットおよび位相差補正値は、メモリ領
域117内に、 第4振幅、オフセットおよび位相差補正値は、メモリ領
域118内に、 それぞれ書き込む。なお、メモリ手段703には実際に
はデジタルデータとして書き込まれる。
Then, each of the first to fourth average errors is written as a correction value in the memory 703 shown in FIG. However, the first amplitude, offset and phase difference correction values are stored in the memory area 115, the second amplitude, offset and phase difference correction values are stored in the memory area 116, and the third amplitude, offset and phase difference correction values are stored in the memory area 115. The fourth amplitude, the offset, and the phase difference correction value are written in the memory area 117, respectively. Note that the memory means 703 is actually written as digital data.

【0075】そして、通常検出モード時において、第2
実施形態で実施した補正と同じ要領で補正を行うのであ
るが、光学式エンコーダの機械角0〜90°すなわち正
弦波が1〜64番目の場合には、第1振幅、オフセッ
ト、位相差補値を用いて、例えばマイクロコンピュータ
100内のA/D変換手段112から出力される差動正
弦波デジタルデータ123を補正する。また、同様に機
械角が90〜180°場合、180〜270°の場合、
270〜360°の場合には、それぞれ、第2、第3、
第4の振幅、オフセット、位相差補正データを用いて補
正演算を実施することとなる。
Then, in the normal detection mode, the second
The correction is performed in the same manner as the correction performed in the embodiment, but when the mechanical angle of the optical encoder is 0 to 90 °, that is, when the sine wave is the 1st to 64th, the first amplitude, offset, and phase difference complementary value Is used to correct the differential sine wave digital data 123 output from the A / D conversion means 112 in the microcomputer 100, for example. Similarly, when the mechanical angle is 90 to 180 °, 180 to 270 °,
In the case of 270 to 360 °, the second, third, and
The correction calculation is performed using the fourth amplitude, offset, and phase difference correction data.

【0076】このように光学式エンコーダの機械角、す
なわち検出している角度に応じて4個の補正データの中
から選択して角度演算を行う。なお、通常検出モードに
おける角度演算は第2実施形態と同様であるので省略す
る。この補正下位データ126が内挿手段113に入力
されて下位データ124が出力される。そして、上位デ
ータ122と下位データ124と組み合わせて角度デー
タ206が出力される。このように構成することでさら
に高分解能かつ高精度な光学式エンコーダを得ることが
可能となる。
As described above, the angle calculation is performed by selecting from the four correction data according to the mechanical angle of the optical encoder, that is, the detected angle. Note that the angle calculation in the normal detection mode is the same as that in the second embodiment, and will be omitted. The corrected lower data 126 is input to the interpolation means 113, and the lower data 124 is output. Then, the angle data 206 is output in combination with the upper data 122 and the lower data 124. With such a configuration, it is possible to obtain an optical encoder with higher resolution and higher accuracy.

【0077】以上、第3実施形態について説明した。本
実施形態の光学式エンコーダはロータリ式のエンコーダ
であるものとして説明したが、本発明の請求項13に係
る実施形態として、検出用トラックが略直線状に配置さ
れる略長方形状のスリット板を固定し、このスリット板
に沿って発光素子および受光素子が対向しながらともに
直線方向に移動して直線方向の変移量を検出するような
光学式リニアエンコーダに、図5で説明したブロック構
成と補正値演算機能を持たせても良い。この場合も、光
学式ロータリエンコーダと同様に高分解能であって高精
度な光学式エンコーダとすることができる。
The third embodiment has been described above. Although the optical encoder of this embodiment has been described as being a rotary encoder, as an embodiment according to claim 13 of the present invention, a substantially rectangular slit plate in which the detection tracks are arranged in a substantially straight line is provided. An optical linear encoder that is fixed and moves along the slit plate along the linear direction while the light emitting element and the light receiving element are opposed to each other to detect the amount of displacement in the linear direction. It may have a value calculation function. In this case as well, an optical encoder having high resolution and high accuracy can be provided as in the optical rotary encoder.

【0078】[第4実施形態]続いて、本発明の請求項
9,11,12に係る第4実施形態の光学式エンコーダ
について説明する。第4実施形態の光学式エンコーダと
その周辺機器のブロック図を図6に示す。本実施形態で
は、第3実施形態の構成と殆ど同じであるものの、補正
データの算出手法を異ならせため、コンピュータ100
内で複数補正データを算出する波形演算手段904、複
数種類の補正データを書き込むための複数領域を設けた
メモリ手段704を有している点が相違している。本実
施形態ではn=256として補正データを得るようにし
た実施形態である。これ以外は、光学式エンコーダの構
造・受光素子レイアウト・受光素子の動作については従
来例と同様であるので詳細な説明は省略する。
[Fourth Embodiment] An optical encoder according to the fourth embodiment of the present invention will be described below. FIG. 6 shows a block diagram of an optical encoder and its peripherals according to the fourth embodiment. In the present embodiment, although the configuration is almost the same as that of the third embodiment, the computer 100 is different because the correction data calculation method is different.
They are different in that they have a waveform calculation means 904 for calculating a plurality of correction data and a memory means 704 provided with a plurality of areas for writing a plurality of types of correction data. In the present embodiment, the correction data is obtained with n = 256. Other than this, the structure of the optical encoder, the light receiving element layout, and the operation of the light receiving element are the same as those of the conventional example, and therefore detailed description thereof will be omitted.

【0079】まず、本実施形態の補正値演算モードにつ
いて説明する。補正値演算モードでは、第3実施形態と
同様に、波形歪みの主な要因となるオフセット誤差、振
幅誤差および位相差誤差を除去するための補正値の取得
するモードである。なお、2×2個の正弦波信号から
2×2個の振幅誤差、オフセット誤差および位相差誤
差の算出方法は、第2実施形態、第3実施形態と同じで
あるので省略する。
First, the correction value calculation mode of this embodiment will be described. Similar to the third embodiment, the correction value calculation mode is a mode for acquiring a correction value for removing an offset error, an amplitude error and a phase difference error, which are main factors of waveform distortion. Incidentally, 2 × 2 8 pieces of sine wave signal from the 2 × 2 8 pieces of amplitude error, the method of calculating the offset error and the phase difference error, the second embodiment is the same as the third embodiment will be omitted.

【0080】第3実施形態で述べた方法によって得られ
たそれぞれの誤差は補正値として、メモリ手段704に
書き込まれる。ただし、 第1振幅、オフセットおよび位相差補正値は、メモリ領
域115内に、 第2振幅、オフセットおよび位相差補正値は、メモリ領
域116内に、 以下同様にして 第255振幅、オフセットおよび位相差補正値は、メモ
リ領域140内に、 第256振幅、オフセットおよび位相差補正値は、メモ
リ領域141内に、 それぞれ書き込む。なお、メモリ手段704には実際に
はデジタルデータとして書き込まれる。
Each error obtained by the method described in the third embodiment is written in the memory means 704 as a correction value. However, the first amplitude, offset, and phase difference correction values are stored in the memory area 115, the second amplitude, offset, and phase difference correction values are stored in the memory area 116, and so on. The correction value is written in the memory area 140, and the 256th amplitude, offset, and phase difference correction values are written in the memory area 141, respectively. Note that the memory means 704 is actually written as digital data.

【0081】このように256個の正弦波についての補
正データがそれぞれ個別に書き込まれ、上位データで得
られた機械角より、X番目の正弦波であるかを検索し、
この正弦波の番号に対応する補正値をメモリ手段704
の指定された領域から読み込む。
In this way, the correction data for the 256 sine waves are individually written, and it is searched whether the Xth sine wave is obtained from the mechanical angle obtained by the upper data.
The correction value corresponding to this sine wave number is stored in the memory means 704.
Read from the specified area of.

【0082】そして、通常検出モードでは、第3実施形
態で実施した補正と同じ要領で、正弦波が1番目の場合
には、メモリ領域115に書き込まれた第1振幅、オフ
セット、位相差補値を用いて、例えばマイクロコンピュ
ータ100内のA/D変換手段112から出力される差
動正弦波デジタルデータ123を補正するというよう
に、この指定されたメモリ領域内の第X振幅誤差、第X
オフセット誤差、第X位相差誤差を補正値として、得ら
れた正弦波信号に対して補正値演算手段119で補正
し、補正下位データ126を出力する。
In the normal detection mode, in the same manner as the correction performed in the third embodiment, when the sine wave is the first, the first amplitude, offset, and phase difference complementary values written in the memory area 115 are obtained. Is used to correct the differential sine wave digital data 123 output from the A / D conversion means 112 in the microcomputer 100, for example, the X-th amplitude error and the X-th amplitude error in this designated memory area.
The offset value and the X-th phase difference error are used as correction values, the obtained sine wave signal is corrected by the correction value calculation means 119, and the corrected lower data 126 is output.

【0083】この補正下位データ126が内挿手段11
3に入力されて下位データ124が出力される。そし
て、上位データ122と下位データ124と組み合わせ
て角度データ206が出力される。このような構成とす
ることで、さらに高分解能でありかつ高精度な光学式エ
ンコーダを得ることが可能となる。
The corrected lower data 126 is used as the interpolation means 11
3 and the lower data 124 is output. Then, the angle data 206 is output in combination with the upper data 122 and the lower data 124. With such a configuration, it is possible to obtain an optical encoder with higher resolution and higher accuracy.

【0084】以上、第4実施形態について説明した。本
実施形態の光学式エンコーダはロータリ式のエンコーダ
であるものとして説明したが、本発明の請求項13に係
る実施形態として、検出用トラックが略直線状に配置さ
れる略長方形状のスリット板を固定し、このスリット板
に沿って発光素子および受光素子が対向しながらともに
直線方向に移動して直線方向の変移量を検出するような
光学式リニアエンコーダに、図6で説明したブロック構
成と補正値演算機能を持たせても良い。この場合も、光
学式ロータリエンコーダと同様に高分解能であって高精
度な光学式エンコーダとすることができる。
The fourth embodiment has been described above. Although the optical encoder of this embodiment has been described as being a rotary encoder, as an embodiment according to claim 13 of the present invention, a substantially rectangular slit plate in which the detection tracks are arranged in a substantially straight line is provided. An optical linear encoder that is fixed and moves along the slit plate along the linear direction while the light emitting element and the light receiving element are facing each other to detect the amount of displacement in the linear direction. It may have a value calculation function. In this case as well, an optical encoder having high resolution and high accuracy can be provided as in the optical rotary encoder.

【0085】[第5実施形態]本発明の請求項10に係
る第5実施形態について図7を用いて説明する。図7は
第5実施形態の光学式エンコーダとその周辺機器のブロ
ック図である。第5実施形態では、第1実施形態の構成
を変更したものであり、第1実施形態では光学式エンコ
ーダ999の内部に一体に設けられていた波形演算手段
901に代えて、本実施形態では外部に設置されたコン
ピュータ209を用いるものである。これは、補正値演
算モードによる補正データの登録は製造時など工場出荷
前に予め行うようにして、光学式ロータリエンコーダを
使用する者が調整作業をしなくともよいようにするため
である。
[Fifth Embodiment] The fifth embodiment according to claim 10 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a block diagram of an optical encoder and its peripheral devices according to the fifth embodiment. In the fifth embodiment, the configuration of the first embodiment is modified. Instead of the waveform calculation means 901 that is integrally provided inside the optical encoder 999 in the first embodiment, the external structure is used in the present embodiment. The computer 209 installed in the computer is used. This is because the registration of the correction data in the correction value calculation mode is performed in advance before shipment from the factory, such as during manufacturing, so that the person who uses the optical rotary encoder does not have to perform the adjustment work.

【0086】例えば、光学式エンコーダ999に設けら
れた外部端子にA/D変換手段210とコンピュータ2
09とを図7で示すように接続し、第1実施形態で説明
したような補正データの取得作業を行い、メモリ手段7
11に補正データを書き込んでおくようにする。この場
合、光学式エンコーダ999の使用時には直ちに第1実
施形態で説明したような角度検出を行うようになされて
いるため、補正作業を行うことなく高分解能かつ高精度
で使用することができるようになる。なお、これ以外は
第1実施形態と同様であり、重複する説明を省略する。
For example, the A / D conversion means 210 and the computer 2 are connected to external terminals provided on the optical encoder 999.
09 is connected as shown in FIG. 7 to perform the correction data acquisition operation as described in the first embodiment, and the memory means 7
The correction data is written in 11. In this case, since the angle detection as described in the first embodiment is performed immediately when the optical encoder 999 is used, it is possible to use the optical encoder 999 with high resolution and high accuracy without performing correction work. Become. Note that the other points are the same as those in the first embodiment, and the duplicated description will be omitted.

【0087】以上、第5実施形態について説明した。本
実施形態の光学式エンコーダはロータリ式のエンコーダ
であるものとして説明したが、本発明の請求項13に係
る実施形態として、検出用トラックが略直線状に配置さ
れる略長方形状のスリット板を固定し、このスリット板
に沿って発光素子および受光素子が対向しながらともに
直線方向に移動して直線方向の変移量を検出するような
光学式リニアエンコーダに、図7で説明したブロック構
成と補正値演算機能を持たせても良い。この場合も、光
学式ロータリエンコーダと同様に高分解能であって高精
度な光学式エンコーダとすることができる。
The fifth embodiment has been described above. Although the optical encoder of this embodiment has been described as being a rotary encoder, as an embodiment according to claim 13 of the present invention, a substantially rectangular slit plate in which the detection tracks are arranged in a substantially straight line is provided. An optical linear encoder that is fixed and moves in a straight line direction while the light emitting element and the light receiving element are facing each other along this slit plate to detect the displacement amount in the straight line direction, and the block configuration and correction described in FIG. It may have a value calculation function. In this case as well, an optical encoder having high resolution and high accuracy can be provided as in the optical rotary encoder.

【0088】[第6実施形態]本発明の請求項10に係
る第6実施形態について図8を用いて説明する。図8は
第6実施形態の光学式エンコーダとその周辺機器のブロ
ック図である。第6実施形態では、第2実施形態の構成
を変更したものであり、第2実施形態では光学式エンコ
ーダ999の内部に一体に設けられていた波形演算手段
902に代えて、本実施形態では外部に設置されたコン
ピュータ209を用いるものである。
[Sixth Embodiment] The sixth embodiment according to claim 10 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a block diagram of an optical encoder and its peripheral devices according to the sixth embodiment. In the sixth embodiment, the configuration of the second embodiment is modified. Instead of the waveform calculation means 902 that is integrally provided inside the optical encoder 999 in the second embodiment, an external device is used in the present embodiment. The computer 209 installed in the computer is used.

【0089】例えば、光学式エンコーダ999に設けら
れた外部端子にA/D変換手段210とコンピュータ2
09とを図8で示すように接続し、第2実施形態で説明
したような補正データの取得作業を行い、メモリ手段7
12に補正データを書き込んでおくようにする。この場
合、光学式エンコーダ999の使用時には直ちに第2実
施形態で説明したような角度検出を行うようになされて
いるため、補正作業を行うことなく高分解能かつ高精度
で使用することができるようになる。なお、これ以外は
第2実施形態と同様であり、重複する説明を省略する。
For example, the A / D converter 210 and the computer 2 are connected to the external terminals provided on the optical encoder 999.
09 is connected as shown in FIG. 8 to perform the correction data acquisition operation as described in the second embodiment.
The correction data is written in 12. In this case, since the angle detection as described in the second embodiment is performed immediately when the optical encoder 999 is used, it is possible to use the optical encoder 999 with high resolution and high accuracy without performing correction work. Become. In addition, except for this, the second embodiment is similar to the second embodiment, and a duplicate description will be omitted.

【0090】以上、第6実施形態について説明した。本
実施形態の光学式エンコーダはロータリ式のエンコーダ
であるものとして説明したが、本発明の請求項13に係
る実施形態として、検出用トラックが略直線状に配置さ
れる略長方形状のスリット板を固定し、このスリット板
に沿って発光素子および受光素子が対向しながらともに
直線方向に移動して直線方向の変移量を検出するような
光学式リニアエンコーダに、図8で説明したブロック構
成と補正値演算機能を持たせても良い。この場合も、光
学式ロータリエンコーダと同様に高分解能であって高精
度な光学式エンコーダとすることができる。
The sixth embodiment has been described above. Although the optical encoder of this embodiment has been described as being a rotary encoder, as an embodiment according to claim 13 of the present invention, a substantially rectangular slit plate in which the detection tracks are arranged in a substantially straight line is provided. An optical linear encoder that is fixed and moves along the slit plate along the linear direction while the light emitting element and the light receiving element are facing each other to detect the displacement amount in the linear direction. It may have a value calculation function. In this case as well, an optical encoder having high resolution and high accuracy can be provided as in the optical rotary encoder.

【0091】[第7実施形態]本発明の請求項10に係
る第7実施形態について図9を用いて説明する。図9は
第7実施形態の光学式エンコーダとその周辺機器のブロ
ック図である。第7実施形態では、第3実施形態の構成
を変更したものであり、第3実施形態では光学式エンコ
ーダ999の内部に一体に設けられていた波形演算手段
903に代えて、本実施形態では外部に設置されたコン
ピュータ209を用いるものである。
[Seventh Embodiment] The seventh embodiment according to claim 10 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a block diagram of an optical encoder and its peripherals according to the seventh embodiment. The seventh embodiment is a modification of the configuration of the third embodiment. Instead of the waveform calculation means 903 that is integrally provided inside the optical encoder 999 in the third embodiment, an external device is used in the present embodiment. The computer 209 installed in the computer is used.

【0092】例えば、光学式エンコーダ999に設けら
れた外部端子にA/D変換手段210とコンピュータ2
09とを図9で示すように接続し、第3実施形態で説明
したような補正データの取得作業を行い、メモリ手段7
13に4種類の補正データを書き込んでおくようにす
る。この場合、光学式エンコーダ999の使用時には直
ちに第3実施形態で説明したような角度検出を行うよう
になされているため、補正作業を行うことなく高分解能
かつ高精度で使用することができるようになる。なお、
これ以外は第3実施形態と同様であり、重複する説明を
省略する。
For example, the A / D conversion means 210 and the computer 2 are connected to external terminals provided on the optical encoder 999.
09 is connected as shown in FIG. 9 to perform the correction data acquisition operation as described in the third embodiment, and the memory means 7 is connected.
Four kinds of correction data are written in the area 13. In this case, since the angle detection as described in the third embodiment is performed immediately when the optical encoder 999 is used, it is possible to use the optical encoder 999 with high resolution and high accuracy without performing correction work. Become. In addition,
Except for this, the third embodiment is the same as the third embodiment, and a duplicate description will be omitted.

【0093】以上、第7実施形態について説明した。本
実施形態の光学式エンコーダはロータリ式のエンコーダ
であるものとして説明したが、本発明の請求項13に係
る実施形態として、検出用トラックが略直線状に配置さ
れる略長方形状のスリット板を固定し、このスリット板
に沿って発光素子および受光素子が対向しながらともに
直線方向に移動して直線方向の変移量を検出するような
光学式リニアエンコーダに、図9で説明したブロック構
成と補正値演算機能を持たせても良い。この場合も、光
学式ロータリエンコーダと同様に高分解能であって高精
度な光学式エンコーダとすることができる。
The seventh embodiment has been described above. Although the optical encoder of this embodiment has been described as being a rotary encoder, as an embodiment according to claim 13 of the present invention, a substantially rectangular slit plate in which the detection tracks are arranged in a substantially straight line is provided. An optical linear encoder that is fixed and moves along the slit plate along the linear direction while the light emitting element and the light receiving element are facing each other to detect the amount of displacement in the linear direction, and the block configuration and correction described in FIG. It may have a value calculation function. In this case as well, an optical encoder having high resolution and high accuracy can be provided as in the optical rotary encoder.

【0094】[第8実施形態]本発明の請求項10に係
る第8実施形態について図10を用いて説明する。図1
0は第8実施形態の光学式エンコーダとその周辺機器の
ブロック図である。第8実施形態では第4実施形態の構
成を変更したものであり、第4実施形態では光学式エン
コーダ999の内部に一体に設けられていた波形演算手
段904に代えて、本実施形態では外部に設置されたコ
ンピュータ209を用いるものである。
[Eighth Embodiment] An eighth embodiment according to claim 10 of the present invention will be described with reference to FIG. Figure 1
Reference numeral 0 is a block diagram of the optical encoder and its peripheral devices according to the eighth embodiment. In the eighth embodiment, the configuration of the fourth embodiment is modified. In the fourth embodiment, instead of the waveform calculation means 904 that is integrally provided inside the optical encoder 999, in the present embodiment, it is externally provided. The computer 209 installed is used.

【0095】例えば、光学式エンコーダ999に設けら
れた外部端子にA/D変換手段210とコンピュータ2
09とを図10で示すように接続し、第4実施形態で説
明したような補正データの取得作業を行い、メモリ手段
714に256種類の補正データを書き込んでおくよう
にする。この場合、光学式エンコーダ999の使用時に
は直ちに第4実施形態で説明したような角度検出を行う
ようになされているため、補正作業を行うことなく高分
解能かつ高精度で使用することができるようになる。な
お、これ以外は第4実施形態と同様であり、重複する説
明を省略する。
For example, the A / D conversion means 210 and the computer 2 are connected to external terminals provided on the optical encoder 999.
09 is connected as shown in FIG. 10, the correction data acquisition work as described in the fourth embodiment is performed, and 256 kinds of correction data are written in the memory means 714. In this case, since the angle detection as described in the fourth embodiment is performed immediately when the optical encoder 999 is used, it can be used with high resolution and high accuracy without performing the correction work. Become. Note that the other points are the same as those in the fourth embodiment, and the duplicated description will be omitted.

【0096】以上、第8実施形態について説明した。本
実施形態の光学式エンコーダはロータリ式のエンコーダ
であるものとして説明したが、本発明の請求項13に係
る実施形態として、検出用トラックが略直線状に配置さ
れる略長方形状のスリット板を固定し、このスリット板
に沿って発光素子および受光素子が対向しながらともに
直線方向に移動して直線方向の変移量を検出するような
光学式リニアエンコーダに、図10で説明したブロック
構成と補正値演算機能を持たせても良い。この場合も、
光学式ロータリエンコーダと同様に高分解能であって高
精度な光学式エンコーダとすることができる。
The eighth embodiment has been described above. Although the optical encoder of this embodiment has been described as being a rotary encoder, as an embodiment according to claim 13 of the present invention, a substantially rectangular slit plate in which the detection tracks are arranged in a substantially straight line is provided. The optical linear encoder that is fixed and moves along the slit plate along the linear direction while the light emitting element and the light receiving element are opposed to each other to detect the amount of shift in the linear direction, and the block configuration and correction described in FIG. It may have a value calculation function. Also in this case,
As with the optical rotary encoder, the optical encoder can have high resolution and high accuracy.

【0097】[0097]

【発明の効果】本発明によれば、波形歪みの影響を低減
し、高精度な光学式エンコーダを提供することができ
る。
According to the present invention, it is possible to provide a highly accurate optical encoder that reduces the influence of waveform distortion.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施形態の光学式エンコーダの構
成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of an optical encoder according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1実施形態の光学式エンコーダ受光
素子の構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram of an optical encoder light receiving element according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1実施形態の光学式エンコーダとそ
の周辺機器のブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram of an optical encoder and its peripheral devices according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第2実施形態の光学式エンコーダとそ
の周辺機器のブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram of an optical encoder and its peripheral devices according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3実施形態の光学式エンコーダとそ
の周辺機器のブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram of an optical encoder and its peripheral devices according to a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第4実施形態の光学式エンコーダとそ
の周辺機器のブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram of an optical encoder and its peripheral devices according to a fourth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第5実施形態の光学式エンコーダとそ
の周辺機器のブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram of an optical encoder and its peripheral devices according to a fifth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第6実施形態の光学式エンコーダとそ
の周辺機器のブロック図である。
FIG. 8 is a block diagram of an optical encoder and its peripheral devices according to a sixth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第7実施形態の光学式エンコーダとそ
の周辺機器のブロック図である。
FIG. 9 is a block diagram of an optical encoder and its peripheral devices according to a seventh embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第8実施形態の光学式エンコーダと
その周辺機器のブロック図である。
FIG. 10 is a block diagram of an optical encoder and its peripheral devices according to an eighth embodiment of the present invention.

【図11】従来技術の光学式エンコーダの構成図であ
る。
FIG. 11 is a configuration diagram of a conventional optical encoder.

【図12】従来技術の光学式エンコーダの受光素子の構
成図である。
FIG. 12 is a configuration diagram of a light receiving element of a conventional optical encoder.

【図13】従来技術の光学式エンコーダの受光素子とそ
の周辺回路図である。
FIG. 13 is a light receiving element of a conventional optical encoder and its peripheral circuit diagram.

【図14】マイクロコンピュータに取り込まれた理想的
な電圧信号波形図である。
FIG. 14 is an ideal voltage signal waveform diagram taken in by a microcomputer.

【図15】マイクロコンピュータに取り込まれた実際の
電圧信号波形図である。
FIG. 15 is an actual voltage signal waveform diagram taken in by the microcomputer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ケース 2 LED 3,4 ベアリング 5 中空軸 6 スリット板 7 受光素子 8 回路基板 9 電子部品 11〜16 受光セル 21〜26 受光セル 31〜36 受光セル 41〜46 受光セル 18 A群 28 B群 38 C群 48 D群 100 マイクロコンピュー
タ 101,102,103,104 電流電圧変換回路 109 オフセット除去演算
手段 110 コンパレータ手段 111 カウンタ手段 112 A/D変換手段 113 内挿手段 115 補正値演算手段 131,132 差動演算回路 209 A/D変換手段 210 コンピュータ 701,702,703,704 メモリ手段 711,712,713,714 メモリ手段 901,902,903,904 波形演算手段 999 光学式エンコーダ
1 Case 2 LED 3,4 Bearing 5 Hollow shaft 6 Slit plate 7 Light receiving element 8 Circuit board 9 Electronic components 11-16 Light receiving cells 21-26 Light receiving cells 31-36 Light receiving cells 41-46 Light receiving cells 18 Group A 28 Group B 38 C group 48 D group 100 Microcomputers 101, 102, 103, 104 Current-voltage conversion circuit 109 Offset removal calculation means 110 Comparator means 111 Counter means 112 A / D conversion means 113 Interpolation means 115 Correction value calculation means 131, 132 Differential Arithmetic circuit 209 A / D conversion means 210 Computer 701,702,703,704 Memory means 711,712,713,714 Memory means 901,902,903,904 Waveform operation means 999 Optical encoder

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中山 智晴 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 (72)発明者 長坂 泰光 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 Fターム(参考) 2F103 BA07 BA08 CA01 DA01 DA12 DA13 EA12 EA15 EB02 EB06 EB15 EB16 EB33 ED11 ED21 ED27 FA06 FA07    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Tomoharu Nakayama             1-1 Tanabe Nitta, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa             Within Fuji Electric Co., Ltd. (72) Inventor Yasumitsu Nagasaka             1-1 Tanabe Nitta, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa             Within Fuji Electric Co., Ltd. F-term (reference) 2F103 BA07 BA08 CA01 DA01 DA12                       DA13 EA12 EA15 EB02 EB06                       EB15 EB16 EB33 ED11 ED21                       ED27 FA06 FA07

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】2次元平面上に配置された受光セルを略直
交する不感帯により4群に分割してなるA群,B群,C
群およびD群という受光セルアレイを有し、これら4群
の受光セルアレイから出力される光電流信号がそれぞれ
異なる位相を有する周期信号となるように4群の受光セ
ルアレイが配置される受光素子と、 前記受光素子と対向する位置に配置され、前記受光素子
へ向けて照射光を発光する発光素子と、 前記発光素子からの照射光を透過および遮光するための
スリット列からなる検出用トラックを有するスリット板
と、 前記受光素子の各受光セルアレイから出力される正弦波
電流信号を正弦波電圧信号に変換する電流電圧変換回路
と、 前記電流電圧変換回路から出力される正弦波電圧信号を
用いて波形歪みを補正する補正データを生成保存する補
正データ生成手段と、 前記電流電圧変換回路から出力される正弦波電圧信号を
用いて上位ビットのデジタルデータである上位データを
生成する上位データ生成手段と、 前記電流電圧変換回路から出力される正弦波電圧信号に
加えて前記補正データ生成手段が保存する補正データを
用いて下位ビットのデジタルデータである下位データを
生成する下位データ生成手段と、 これら上位データおよび下位データを組合わせた角度デ
ータを出力することを特徴とする光学式エンコーダ。
1. A group, B group, and C formed by dividing a light receiving cell arranged on a two-dimensional plane into four groups by a substantially orthogonal dead zone.
A light receiving element having four light receiving cell arrays, a group D and a group D, and the four groups of light receiving cell arrays being arranged such that the photocurrent signals output from the four groups of light receiving cell arrays are periodic signals having different phases, and A slit plate having a light-emitting element arranged at a position facing the light-receiving element, which emits irradiation light toward the light-receiving element, and a detection track including a slit row for transmitting and blocking irradiation light from the light-emitting element. A current-voltage conversion circuit that converts a sine-wave current signal output from each light-receiving cell array of the light-receiving element into a sine-wave voltage signal; and a waveform distortion using the sine-wave voltage signal output from the current-voltage conversion circuit. Correction data generation means for generating and storing correction data for correction, and a high-order bit using a sine wave voltage signal output from the current-voltage conversion circuit Higher-order data generation means for generating higher-order data that is digital data, and correction data stored by the correction-data generation means in addition to the sine wave voltage signal output from the current-voltage conversion circuit are used to generate lower-order digital data. An optical encoder characterized by outputting a lower data generating means for generating a certain lower data and angle data obtained by combining the upper data and the lower data.
【請求項2】請求項1に記載の光学式エンコーダにおい
て、 前記補正データ生成手段は、 前記電流電圧変換回路から出力される正弦波電圧信号を
A/D変換して正弦波デジタルデータを出力するA/D
変換手段と、 前記A/D変換手段からの正弦波デジタルデータを用い
て振幅補正データ、オフセット補正データおよび位相差
補正データからなる補正データを算出する波形演算手段
と、 前記波形演算手段で算出された補正データを登録するメ
モリ手段と、 を備えることを特徴とする光学式エンコーダ。
2. The optical encoder according to claim 1, wherein the correction data generation unit A / D converts the sine wave voltage signal output from the current-voltage conversion circuit to output sine wave digital data. A / D
Conversion means, waveform calculation means for calculating correction data composed of amplitude correction data, offset correction data and phase difference correction data using the sine wave digital data from the A / D conversion means, and the waveform calculation means. An optical encoder comprising: a memory unit that registers the corrected data.
【請求項3】請求項1または請求項2に記載の光学式エ
ンコーダにおいて、 前記上位データ生成手段は、 前記電流電圧変換回路から出力される正弦波電圧信号を
2値化して2値信号を出力するコンパレータ手段と、 前記コンパレータ手段で算出された2値信号に基づいて
計数して上位データを生成するカウンタ手段と、 を備えることを特徴とする光学式エンコーダ。
3. The optical encoder according to claim 1, wherein the higher-order data generation unit binarizes the sine wave voltage signal output from the current-voltage conversion circuit and outputs a binary signal. An optical encoder, comprising: a comparator unit that performs the above operation; and a counter unit that counts based on the binary signal calculated by the comparator unit to generate upper data.
【請求項4】請求項1〜請求項3の何れか一項に記載の
光学式エンコーダにおいて、 前記下位データ生成手段は、 前記電流電圧変換回路から出力される正弦波電圧信号を
A/D変換して正弦波デジタルデータを出力するA/D
変換手段と、 前記A/D変換手段からの正弦波デジタルデータのオフ
セット成分を除去してオフセット除去正弦波デジタルデ
ータを出力するオフセット除去演算手段と、 前記オフセット除去演算手段からのオフセット除去正弦
波デジタルデータおよび前記補正データ生成手段からの
補正データを用いて、振幅誤差、オフセット誤差および
位相差誤差を除去した補正下位データを生成する補正値
演算手段と、 前記補正下位データを下位ビットのデジタルデータとす
る下位データを算出する内挿手段と、 を備えることを特徴とする光学式エンコーダ。
4. The optical encoder according to claim 1, wherein the lower data generation means A / D converts the sine wave voltage signal output from the current-voltage conversion circuit. A / D that outputs sine wave digital data
Conversion means, offset removal calculation means for removing offset components of the sine wave digital data from the A / D conversion means and outputting offset removal sine wave digital data, and offset removal sine wave digital from the offset removal calculation means Correction value calculation means for generating correction lower-order data from which amplitude error, offset error, and phase difference error are removed by using the data and the correction data from the correction-data generation means; and the correction lower-order data is digital data of lower-order bits. An optical encoder, comprising:
【請求項5】2次元平面上に配置された受光セルを略直
交する不感帯により4群に分割してなるA群,B群,C
群およびD群という受光セルアレイを有し、これら4群
の受光セルアレイから出力される光電流信号がそれぞれ
異なる位相を有する周期信号となるように4群の受光セ
ルアレイが配置される受光素子と、 前記受光素子と対向する位置に配置され、前記受光素子
へ向けて照射光を発光する発光素子と、 前記発光素子からの照射光を透過および遮光するための
スリット列からなる検出用トラックを有するスリット板
と、 前記受光素子の各受光セルアレイから出力される正弦波
電流信号を正弦波電圧信号に変換する電流電圧変換回路
と、 前記電流電圧変換回路から出力される正弦波電圧信号の
うち180゜の位相差がある2相の正弦波電圧信号を差
分して差動正弦波電圧信号を出力する差動演算回路と、 前記差動演算回路から出力される差動正弦波電圧信号を
用いて波形歪みを補正する補正データを生成保存する補
正データ生成手段と、 前記差動演算回路から出力される差動正弦波電圧信号を
用いて上位ビットのデジタルデータである上位データを
生成する上位データ生成手段と、 前記差動演算回路から出力される差動正弦波電圧信号に
加えて前記補正データ生成手段が保存する補正データを
用いて下位ビットのデジタルデータである下位データを
生成する下位データ生成手段と、 これら上位データおよび下位データを組合わせた角度デ
ータを出力することを特徴とする光学式エンコーダ。
5. A group, a group B, and a group C, each of which is formed by dividing a light receiving cell arranged on a two-dimensional plane into four groups by a substantially orthogonal dead zone.
A light receiving element having four light receiving cell arrays, a group D and a group D, and the four groups of light receiving cell arrays being arranged such that the photocurrent signals output from the four groups of light receiving cell arrays are periodic signals having different phases, and A slit plate having a light-emitting element arranged at a position facing the light-receiving element, which emits irradiation light toward the light-receiving element, and a detection track including a slit row for transmitting and blocking irradiation light from the light-emitting element. A current-voltage conversion circuit for converting a sine-wave current signal output from each light-receiving cell array of the light-receiving element into a sine-wave voltage signal; and a position of 180 ° of the sine-wave voltage signal output from the current-voltage conversion circuit. A differential operation circuit that outputs a differential sine wave voltage signal by differentiating two-phase sine wave voltage signals having a phase difference, and a differential positive output from the differential operation circuit. Correction data generating means for generating and storing correction data for correcting waveform distortion using a wave voltage signal, and upper data that is digital data of upper bits using the differential sine wave voltage signal output from the differential operation circuit And a lower data, which is digital data of lower bits, using the correction data stored by the correction data generation unit in addition to the differential sine wave voltage signal output from the differential operation circuit. An optical encoder characterized in that it outputs a lower data generation means for generating and angle data that combines these upper data and lower data.
【請求項6】請求項5に記載の光学式エンコーダにおい
て、 前記補正データ生成手段は、 前記差動演算回路から出力される差動正弦波電圧信号を
A/D変換して差動正弦波デジタルデータを出力するA
/D変換手段と、 前記A/D変換手段からの差動正弦波デジタルデータを
用いて振幅補正データ、オフセット補正データおよび位
相差補正データからなる補正データを算出する波形演算
手段と、 前記波形演算手段で算出された補正データを登録するメ
モリ手段と、 を備えることを特徴とする光学式エンコーダ。
6. The optical encoder according to claim 5, wherein the correction data generating unit performs A / D conversion on the differential sine wave voltage signal output from the differential operation circuit to perform a differential sine wave digital signal. Output data A
A / D conversion means, a waveform calculation means for calculating correction data composed of amplitude correction data, offset correction data and phase difference correction data using the differential sine wave digital data from the A / D conversion means, and the waveform calculation An optical encoder comprising: a memory unit that registers the correction data calculated by the unit.
【請求項7】請求項5または請求項6に記載の光学式エ
ンコーダにおいて、 前記上位データ生成手段は、 前記差動演算回路から出力される差動正弦波電圧信号を
2値化して2値信号を出力するコンパレータ手段と、 前記コンパレータ手段で算出された2値信号に基づいて
計数して上位データを生成するカウンタ手段と、 を備えることを特徴とする光学式エンコーダ。
7. The optical encoder according to claim 5, wherein the higher-order data generation means binarizes the differential sine wave voltage signal output from the differential operation circuit. An optical encoder, comprising: a comparator unit that outputs a signal and a counter unit that counts based on the binary signal calculated by the comparator unit to generate upper data.
【請求項8】請求項5〜請求項7の何れか一項に記載の
光学式エンコーダにおいて、 前記下位データ生成手段は、 前記差動演算回路から出力される差動正弦波電圧信号を
A/D変換して差動正弦波デジタルデータを出力するA
/D変換手段と、 前記A/D変換手段からの差動正弦波デジタルデータお
よび前記補正データ生成手段からの補正データを用い
て、振幅誤差、オフセット誤差および位相差誤差を除去
した補正下位データを生成する補正値演算手段と、 前記補正下位データを下位ビットのデジタルデータとす
る下位データを算出する内挿手段と、 を備えることを特徴とする光学式エンコーダ。
8. The optical encoder according to any one of claims 5 to 7, wherein the lower-order data generation means outputs the differential sine wave voltage signal output from the differential operation circuit to A / A to D-convert and output differential sine wave digital data
Using the / D conversion means, the differential sine wave digital data from the A / D conversion means and the correction data from the correction data generation means, correction lower data from which amplitude error, offset error and phase difference error are removed is obtained. An optical encoder comprising: a correction value calculation unit that generates the correction value; and an interpolation unit that calculates lower data that uses the corrected lower data as digital data of lower bits.
【請求項9】請求項5〜請求項8の何れか一項に記載の
光学式エンコーダにおいて、 前記振幅補正データ、オフセット補正データおよび位相
差補正データからなる補正データを算出する場合、所定
区間ある差動正弦波デジタルデータをn個の範囲に分割
することで補正データをn個算出し、前記メモリ手段の
n個の領域に書き込むことを特徴とする光学式エンコー
ダ。
9. The optical encoder according to claim 5, wherein when the correction data including the amplitude correction data, the offset correction data, and the phase difference correction data is calculated, there is a predetermined section. An optical encoder characterized by calculating n correction data by dividing differential sine wave digital data into n ranges and writing the correction data in n areas of the memory means.
【請求項10】請求項1〜請求項9の何れか一項に記載
の光学式エンコーダにおいて、 前記波形演算手段は外部のコンピュータであることを特
徴とする光学式エンコーダ。
10. The optical encoder according to claim 1, wherein the waveform calculation means is an external computer.
【請求項11】請求項1〜請求項10の何れか一項に記
載の光学式エンコーダにおいて、 通常検出を行う通常検出モードおよび補正値演算を行う
補正値演算モードを切り替える切換手段を備えることを
特徴とする光学式エンコーダ。
11. The optical encoder according to claim 1, further comprising switching means for switching between a normal detection mode for performing normal detection and a correction value calculation mode for performing correction value calculation. Characteristic optical encoder.
【請求項12】請求項1〜請求項11の何れか一項に記
載の光学式エンコーダにおいて、 前記スリット板は、検出用トラックが略円状に配置され
る円板状のスリット板であって、 スリット板を挟んで対向して配置される前記発光素子お
よび受光素子により、回動するスリット板の回転方向の
変移量を検出するロータリエンコーダとしたことを特徴
とする光学式エンコーダ。
12. The optical encoder according to claim 1, wherein the slit plate is a disc-shaped slit plate in which detection tracks are arranged in a substantially circular shape. An optical encoder characterized by being a rotary encoder that detects a displacement amount of a rotating slit plate in a rotation direction by the light emitting element and the light receiving element that are arranged to face each other with a slit plate interposed therebetween.
【請求項13】請求項1〜請求項11の何れか一項に記
載の光学式エンコーダにおいて、 前記スリット板は、検出用トラックが略直線状に配置さ
れる略長方形状のスリット板であって、 固定されたスリット板に沿って発光素子および受光素子
が対向しながらともに直線方向に移動して直線方向の変
移量を検出するリニアエンコーダとしたことを特徴とす
る光学式エンコーダ。
13. The optical encoder according to any one of claims 1 to 11, wherein the slit plate is a substantially rectangular slit plate in which detection tracks are arranged in a substantially straight line. An optical encoder characterized in that the light-emitting element and the light-receiving element face each other along a fixed slit plate while moving in a linear direction to detect a displacement amount in the linear direction.
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