JP2007198942A - ロータリエンコーダ - Google Patents

Abstract

【課題】 特別の設備を必要とすることなく、作業員の負担が少なく簡単で安価で高精度に水平エンコーダにも鉛直エンコーダにも自己校正ができるロータリエンコーダを提供する。
【解決手段】 角度コード（１１）が付された回転円盤（１）と、角度コードを照射する光源と、角度コードを読み取るＣＣＤリニアセンサ（３）と、該ＣＣＤリニアセンサで読み取った角度コードから読取値ｆ（θ）を得る演算部を備えるロータリエンコーダにおいて、回転円盤を所定角度回転させる度に、回転円盤の回転角をθとし、該θからの角度をφとするとき、ＣＣＤリニアセンサ上の読取範囲内の読取値ｆ（θ＋φ）とｆ（θ）との差ｇ（θ，φ）の変化から、この差ｇ（θ，φ）をフーリエ級数として求め、その結果から０〜３６０°までの読取値ｆ（θ）の自己校正を行う。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ロータリエンコーダ、さらに詳細には、測定値を自己校正できるようにした測量機等に用いられるインクリメンタルエンコーダ及びアブソリュートエンコーダに関する。

測量機には、水平角と鉛直角を測定するために、ロータリエンコーダが備えられている。ロータリエンコーダとは、望遠鏡とともに回転する回転円盤及びこの回転円盤の周方向に沿って付された目盛を読む検出器によって、水平角と鉛直角を測定するものである。

ロータリエンコーダには、インクリメンタルエンコーダとアブソリュートエンコーダとがある。インクリメンタルエンコーダは、等間隔で等幅の目盛（スリット）が付された回転円盤を備える。このインクリメンタルエンコーダは、光源から出射された光を回転円盤に照射して受光器で目盛の数に応じた明暗を検出して、回転円盤の回転角を測定するものである。

アブソリュートエンコーダは、例えば図１に示したように、０を意味する細線（スリット）と１を意味する太線（スリット）とからなっていて、角度を示す例えば角度コード１１を形成するスリットを周縁に沿って付した回転円盤１を備える。このアブソリュートエンコーダは、ＣＰＵ６によって発光制御される光源（ＬＥＤ）２から出射された光を回転円盤１に照射し、角度コード１１をＣＣＤリニアセンサ３で検出する。ＣＣＤリニアセンサ３の出力はＡ／Ｄ変換器５を経てＣＰＵ６に入力される。ＣＰＵ６は、角度コード１１を解読し、適当な内挿処理をすることによって、回転円盤１の絶対角を算出して、表示部７に表示するものである（下記特許文献１参照）。

ところで、従来の測量機に用いられるロータリエンコーダでは、回転円盤１を偏心無く回転軸に取り付けることや、目盛や角度コードを完全に等間隔に付すことが困難であるため、測定値に誤差を生じていた。このような誤差を取り除くために、ＩＳＯ・ＪＳＩＭＡ規格の対回測定による自己校正を行っていた。この自己校正は、測量機の周囲にコリメータを配置して、測量機を適宜角度回転させながらコリメータを視準して、目盛又は角度コードの誤差を測定するものである。

特開２００２−１３９４９号

しかしながら、前述の対回測定による自己校正では、人手による視準が必要であるうえ、１時間程度の時間が必要であるため、作業員の負担が大きいという問題があった。また、不慣れな作業員では、視準誤差が大きくなることもあって、自己校正の精度が不足するという問題もあった。さらに、数個のコリメータを必要とする設備に費用がかかるという問題もあった。その上、鉛直エンコーダに対しては、自己校正を行い難いという問題もあった。

本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであって、特別の設備を必要とすることなく、作業員の負担が少なく簡単で安価で高精度に水平エンコーダにも鉛直エンコーダにも自己校正ができるロータリエンコーダを提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、角度コードが付された回転円盤と、前記角度コードを照射する光源と、前記角度コードを読み取る検出器と、該検出器で読み取った角度コードから読取値ｆ（θ）を得る演算部を備えるロータリエンコーダにおいて、前記演算部は、前記回転円盤を所定角度回転させる度に、前記回転円盤の回転角をθとし、該回転角θから検出器上の読取範囲内の任意の角度をφとするとき、前記検出器上の読取範囲内の読取値ｆ（θ＋φ）及びｆ（θ）を得て、前記回転円盤を１回転させたときの前記読取値ｆ（θ＋φ）とｆ（θ）との差ｇ（θ，φ）の変化から、前記読取値ｆ（θ）を自己校正することを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記読取値ｆ（θ＋φ）及びｆ（θ）を取得する回転円盤の回転位置は、３６０°を略等分割する位置でかつ隣り合う回転位置では前記検出器の読取範囲が重なっている位置とし、１回転にわたる前記読取値ｆ（θ＋φ）とｆ（θ）との差ｇ（θ，φ）の平均ｇ_ｍ（φ）と、各々の回転位置での前記差ｇ（θ，φ）と前記平均ｇ_ｍ（φ）との偏差ｈ（θ，φ）を取り、隣り合う回転角度位置で読取範囲が重なった部分で前記偏差ｈ（θ，φ）を重ねながら連ねることにより、０〜３６０°までの読取値ｆ（θ）の自己校正を行うことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記読取値ｆ（θ＋φ）及びｆ（θ）を取得する回転円盤の回転位置を、３６０°を略等分割する位置とし、前記読取値ｆ（θ＋φ）とｆ（θ）との差ｇ（θ，φ）の変化から、前記差ｇ（θ，φ）をフーリエ級数として求め、その結果から０〜３６０°までの読取値ｆ（θ）の自己校正を行うことを特徴とする。

請求項４に係る発明では、請求項３に係る発明において、前記フーリエ級数は１つ以上の任意の高調波を求めたことを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項１、２、３又は４に係る発明において、前記任意の角度φは、１箇所以上の任意位置を用いることを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項１、２、３、４又は５に係る発明において、前記読取値ｆ（θ＋φ）、ｆ（θ）は多数回の読取値を平均して得ることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、本発明は、回転円盤を所定角度回転させる度に、前記回転円盤の回転角をθとし、該回転角θから検出器上の読取範囲内の任意の角度をφとするとき、前記検出器上の読取範囲内の読取値ｆ（θ＋φ）及びｆ（θ）が得られるものとし、前記回転円盤を１回転させたときの前記読取値ｆ（θ＋φ）とｆ（θ）との差ｇ（θ，φ）の変化から、前記読取値ｆ（θ）を自己校正するものであるから、特別の設備を必要とすることなく、しかも作業員の負担が少なく簡単で安価で高精度に、水平エンコーダと鉛直エンコーダの自己校正ができるとともに、高精度な測角値を得ることができる。

請求項２に係る発明によれば、本発明は、さらに、回転円盤の回転位置を、３６０°を略等分割する位置でかつ隣り合う回転位置では前記検出器の読取範囲が重なっている位置とし、１回転にわたる前記読取値ｆ（θ＋φ）とｆ（θ）との差ｇ（θ，φ）の平均ｇ_ｍ（φ）と、各々の前記差ｇ（θ，φ）と前記平均ｇ_ｍ（φ）との偏差ｈ（θ，φ）を取り、隣り合う回転角度位置で読取範囲が重なった部分で前記偏差ｈ（θ，φ）を重ねながら連ねることにより、０〜３６０°までの読取値ｆ（θ）の自己校正するものであるから、いっそう迅速に自己校正ができる。

請求項３に係る発明によれば、本発明は、前記読取値ｆ（θ＋φ）及びｆ（θ）を取得する回転円盤の回転位置を、３６０°を略等分割する位置とし、前記読取値ｆ（θ＋φ）とｆ（θ）との差ｇ（θ，φ）の変化から、前記差ｇ（θ，φ）をフーリエ級数として求め、その結果から０〜３６０°までの読取値ｆ（θ）の自己校正を行うものであるから、いっそう高精度な自己校正ができるとともに、高精度な測角値を得ることができる。

請求項４に係る発明によれば、さらに、前記フーリエ級数は１つ以上の任意の高調波まで求めたから、校正に要する時間をさほど増すことなく、校正精度を向上させることができる。

請求項５に係る発明によれば、さらに、前記任意の角度φは１箇所以上の任意位置を用いるから、いっそう校正精度を向上させることができる。

請求項６に係る発明によれば、さらに、前記読取値は多数回の読取値を平均して得るから、ノイズ等の影響を軽減することができ、さらに高精度に自己校正ができる。

以下に図面に基づいて、本発明について詳細に説明する。まず、図２〜図４に基づいて、本発明の第１実施例を説明する。図２は、本実施例のアブソリュートエンコーダ（以下、単にエンコーダと記載する。）における回転円盤とＣＣＤリニアセンサとの位置関係を示す平面図である。図３は、このエンコーダの自己校正の方法を説明するための図である。図４は、このエンコーダの自己校正の手順を示すフローチャートである。このエンコーダは、以下に述べる自己校正機能を有する点を除くと、図１に示した従来のものと同じ構成を有している。このため、このエンコーダの構成についての説明は省略する。そこで、このエンコーダの自己校正機能について詳細に説明する。

図２の平面図において、ＣＣＤリニアセンサ３に対して回転円盤１の中心Ｏから引いた垂線の足をＡとする。また、ＣＣＤリニアセンサ３上の適当な点をＢとする。ＣＰＵ６は、ＣＣＤリニアセンサ３でＡ点及びＢ点直下の回転円盤1に付された角度コード１１をそれぞれ読み、内挿処理を行ってＡ点及びＢ点でのそれぞれ角度の読取値ｆ（θ）及びｆ（θ＋φ）を求めることができる。ただし、Ａ点の０°方向Ｍからなす真の角度をθ、角ＡＯＢの真の角度をφとする。

ところで、読取値ｆ（θ）とｆ（θ＋φ）は、３６０°を周期とする周期関数であるから、フーリエ級数を用いると次式で表すことができる。
ｆ（θ）＝θ＋Σ_n=1 ^Ｍ/2Ａ_ｎ*ｓｉｎ（ｎθ＋α_ｎ） （１）
ｆ（θ＋φ）＝（θ＋φ）＋Σ_n=1 ^Ｍ/2Ａ_ｎ*ｓｉｎ｛ｎ（θ＋φ）＋α_ｎ｝ （２）
ただし、ｎは高調波の次数を表す自然数（１、２、３、・・・・Ｍ／２）であり、Ａｎは第ｎ高調波の振幅、αｎは第ｎ高調波の初期位相であり、Ｍは目盛数でって偶数である。

そこで、Ａ点及びＢ点それぞれの読取値ｆ（θ）及びｆ（θ＋φ）の比較をして、次式で示される両者の差ｇ（θ，φ）を求めてみる。
ｇ（θ，φ）＝ｆ（θ＋φ）−ｆ（θ） （３）
この差ｇ（θ，φ）は（１）（２）式から次式のように表せる。
ｇ（θ，φ）＝ｆ（θ＋φ）−ｆ（θ）
＝（θ＋φ）＋Σ_n=1 ^Ｍ/2Ａ_ｎ*ｓｉｎ｛ｎ（θ＋φ）＋α_ｎ｝
−θ＋Σ_n=1 ^Ｍ/2Ａ_ｎ*ｓｉｎ（ｎθ＋α_ｎ） （４）
さらに計算を続けると、ｇ（θ，φ）は最終的には次式のようになる。
ｇ（θ，φ）
＝φ＋Σ_n=1 ^Ｍ/2Ａ_ｎ*ｓｉｎ（ｎθ／２）*ｃｏｓ｛ｎ（θ＋φ／２）＋α_ｎ｝
＝Ｂ_０＋Σ_n=1 ^Ｍ/2Ｂ_ｎ*ｓｉｎ（ｎθ＋β_ｎ） （５）
ただし、
φ＝Ｂ_０ （６）
Ａ_ｎ＝Ｂ_ｎ／ｓｉｎ（ｎφ／２） （７）
α_ｎ＝βｎ−ｎφ／２＋π／２ （８）
である。このように、ｇ（θ，φ）も、３６０°を周期とするフーリエ級数で表すことができる。

そこで、図３の（Ａ）に示したように、３６０°をＮ等分した所定角度（例えば５°）だけ回転円盤１を回転させた回転角θ_ｊの位置で、Ａ点とＢ点での読取値ｆ（θ_ｊ）、ｆ（θ_ｊ＋φ）を得ると、（３）式に示された所定角度θ_ｊ毎のｇ（θ_ｊ，φ）が、図３の（Ｂ）に示したように求まる。ただし、ｊ＝０、１、２、３・・・・・Ｎ−１である。所定角度θ_ｊ毎のｇ（θ_ｊ，φ）が求まれば、（５）式におけるフーリエ級数の各係数Ｂ_０、Ｂ_ｎ、β_ｎを周知の方法で算出することができる。こうして、Ｂ_０、Ｂ_ｎ、β_ｎが求まれば、さらに（６）（７）（８）式を用いて、φ、Ａ_ｎ、α_ｎも求めることができる。こうして、Ａ_ｎ、α_ｎが分かれば、真の角度θを（１）を変形した次式から求めることができる。
θ＝ｆ（θ）−Σ_n=1 ^Ｍ/2Ａ_ｎ*ｓｉｎ（ｎθ＋α_ｎ）＝ｆ（θ）−Ｅ（θ） （９）

ここで、Ｅ（θ）＝Σ_n=1 ^Ｍ/2Ａ_ｎ*ｓｉｎ（ｎθ＋α_ｎ）は誤差関数である。ここで、誤差関数Ｅ（θ）のフーリエ級数においては、必要以上に高次の高調波まで求める必要はなく、対向検出のロータリエンコーダでは、偏心誤差が消去されているので、第２高調波（ｎ＝２）を求めれば充分であることが多い。第３高調波以上を求めても、計算量や記憶容量が増すだけで、校正精度はさほど向上しない場合がほとんどである。

さらに高い校正精度を実現するためには、ノイズ等の影響を除去する必要がある。このため、測角時にはＣＣＤリニアセンサ３からのデータ取得を多数回行って平均を採ることによって、読取値ｆ（θ＋φ）、ｆ（θ）を求める。以上の説明から明らかなように、本実施例によれば、特に熟練した技術者や高価な設備を必要とすることなく、測角値の誤差関数Ｅ（θ）が求まり、さらに高い校正精度を実現できる。

以上の自己校正は、通常はＣＰＵ６に行わせる。この自己校正の手順を図４に示す。

まず、自己校正プログラムをスタートさせると、ステップＳ１に進んで、ＣＣＤリニアセンサ３上の２点Ａ、Ｂ直下の読取値ｆ（θ_ｊ）、ｆ（θ_ｊ＋φ）を取得する。この読取を所定回数行ってから、ステップＳ２に進んで、読取値ｆ（θ_ｊ＋φ）、ｆ（θ_ｊ）の平均を算出する。さらに、ステップＳ３に進んで、２つの読取値ｆ（θ_ｊ＋φ）、ｆ（θ_ｊ）の差ｇ（θ_ｊ，φ）＝ｆ（θ_ｊ＋φ）−ｆ（θ_ｊ）を算出して記憶する。

次にステップＳ４に進んで、予定の全データを取得したかどうか、すなわち所定角度θｊ毎のｇ（θ_ｊ，φ）を取得したかどうか調べる。例えば、θを５°間隔で３６０°にわたってｇ（θ_ｊ，φ）を取得したかどうか調べる。予定の全データ取得がされていなければ、ステップＳ５に進み、回転円盤１を手動によって所定角度回転させて（ステッピングモータ等による自動化も可能）、ステップＳ１に戻る。以下、ステップＳ１〜Ｓ５を繰り返して、所定角度θ_ｊ毎のｇ（θ_ｊ，φ）を求めて記憶する。

ステップＳ４で所定回数のデータ取得を済ませたと判断したときには、ステップＳ６に進んで、所定角度θ_ｊ毎のｇ（θ_ｊ，φ）から、（５）式に示したｇ（θ，φ）のフーリエ級数の係数、すなわちＢ_０、Ｂ_ｎ、β_ｎを算出する。さらにステップＳ７に進んで、このＢ_０、Ｂ_ｎ、β_ｎから、読取値ｆ（θ）の誤差関数Ｅ（θ）のフーリエ級数の係数、すなわちＡ_ｎ、α_ｎを算出する。さらにステップＳ８に進んで、このＡ_ｎ、α_ｎを求めて記憶する。これで、以後の測定において、読取値ｆ（θ）から真の角度θを（９）式を用いて正確に求めることができる。

次に、図２、図５及び図６に基づいて、本発明の第２の実施例について説明する。図２に示したように、回転円盤１の回転角θの位置で、ＣＣＤリニアセンサ３上の読取範囲内において、θを固定してφの値を変えていくと、読取値ｆ（θ＋φ）の変化が求まる。読取値ｆ（θ＋φ）とｆ（θ）とは、前記（１）式と（２）式と同様に、次式で表される。
ｆ（θ）＝θ＋Σ_n=1 ^∞Ａ_ｎ*ｓｉｎ（ｎθ＋α_ｎ）＝θ+Ｅ（θ） （１１）
ｆ（θ＋φ）＝（θ＋φ）＋Σ_n=1 ^∞Ａ_ｎ*ｓｉｎ｛ｎ（θ＋φ）＋α_ｎ｝
＝（θ＋φ）＋Ｅ（θ＋φ） （１２）
ただし、Ｅ（θ）は誤差関数である。

ここで、次式で示される両読取値ｆ（θ＋φ）、ｆ（θ）の差ｇ（θ，φ）を算出する。
ｇ（θ，φ）＝ｆ（θ＋φ）−ｆ（θ） （１３）
（１３）式に（１１）式及び（１２）式を代入すると、次式のようになる。
ｇ（θ，φ）＝φ＋Ｅ（θ＋φ）−Ｅ（θ） （１４）
さて、図５の（Ａ）に示したように、３６０°をＮ等分した所定角度（例えば５°）だけ回転円盤１を回転させた回転角θ_ｊの位置で、Ｂ点を移動させながら、すなわちφを変えながらＣＣＤリニアセンサ３上の読取範囲内で、Ｂ点での読取値ｆ（θ_ｊ＋φ）を求める。ただし、隣り合う回転位置θ_j-1、θ_j、θ_j+1では、ｆ（θ_j-1，φ’）、ｆ（θ_j，φ）及びｆ（θ_j+1，φ”）の読取範囲が重なるようにされており、また、ｊ＝０、１、２、３・・・・・Ｎ−１である。こうして、所定角度θ_ｊ毎に（１３）式に示されたｇ（θ_ｊ，φ）が求め、このｇ（θ_ｊ，φ）の平均ｇ_ｍ（φ）をとると、次式のようになる。
ｇ_ｍ（φ）＝｛Σ_ｊ＝0 ^Ｎ-1ｇ（θ_ｊ，φ）｝／Ｎ≒φ （１５）

そこで、さらに次式（１６）で定義されるｈ（θ_ｊ，φ）を計算する。
ｈ（θ_ｊ，φ）＝ｇ（θ_ｊ，φ）−ｇ_ｍ（φ） （１６）
（１６）式に（１４）式及び（１５）式を代入すると、次式のようになる。
ｈ（θ_ｊ，φ）≒Ｅ（θ_ｊ＋φ）−Ｅ（θ_ｊ） （１７）
ここで、θ_ｊの位置を基点にしたとしてＥ（θ_ｊ）を定数と考えて、Ｅ（θ_ｊ）をＣ_ｊとおくと、（１７）式は次式のように書ける。
ｈ（θ_ｊ，φ）≒Ｅ（θ_ｊ＋φ）−Ｃ_ｊ （１８）

このＣ_ｊは未知数ではあるが、隣り合う回転位置θ_j-1、θ_jでは読取範囲が重なるようにされているため、重なる範囲では、ｈ（θ_j-1，φ’）とｈ（θ_j，φ）とは一致しなければならない。図５の（Ｂ）に示した両者間のオフセット調整量ΔＣ_jは、次式で表される。
ΔＣ_j＝Ｃ_j−Ｃ_j-1 （１９）
である。このオフセット調整量ΔＣ_jを用いて調整されたｈ（θ_j，φ）をｈ’（θ_j，φ）とすれば、ｈ’（θ_j，φ）は、次式のようになる。
ｈ’（θ_j，φ）＝ｈ（θ_j，φ）＋ΔＣ_j （２０）

以下、各角度θ_j毎にオフセット調整量ΔＣ_jを算出していき、（２０）式に（１８）式及び（１９）式を代入すると、次式が得られる。
ｈ’（θ_j，φ）＝Ｅ（θ_j＋φ）＋Ｃ_j-1 （２１）
これから、任意のθに対して、次式が得られる。
ｈ’（θ，０）＝Ｅ（θ）＋Ｃ_j-1 （２２）

このｈ’（θ，０）には、オフセット量Ｃ_j-1が含まれているが、通常、Ｃ_j-1を無視して、ｈ’（θ，０）は、誤差関数Ｅ（θ）に略等しいとしてよい。そこで、誤差関数として（１６）式から求まるｈ（θ_ｊ，φ）を求め、オフセット調整量ΔＣ_jを加えて調整されたｈ’（θ，０）が求まると、真の角度θは次式から求まる。
θ＝ｆ（θ）−ｈ’（θ，０） （２３）

次に、この自己校正の手順を図６に示す。
まず、自己校正プログラムをスタートさせると、ステップＳ１１に進んで、ＣＣＤリニアセンサ３上の多数の点の直下の読取値ｆ（θ_ｊ＋φ）、ｆ（θ_ｊ）をφを変えながら取得する。この読取を所定回数行ってから、ステップＳ１２に進んで、読取値ｆ（θ_ｊ＋φ）、ｆ（θ_ｊ）の平均を算出する。さらに、ステップＳ１３に進んで、２つの読取値の差、ｇ（θ_ｊ，φ）＝ｆ（θ_ｊ＋φ）−ｆ（θ_ｊ）を算出する。

次にステップＳ１４に進んで、予定の所定角度毎の全データを取得したかどうか、すなわち所定角度毎のθ_jに応じたｇ（θ_ｊ，φ）を取得したかどうか調べる。例えば、θを５°間隔で３６０°にわたって予定のｇ（θｊ，φ）を取得したかどうか調べる。予定の全データ取得がされていなければ、ステップＳ１５に進み、回転円盤１を手動によって所定角度回転させて（ステッピングモータ等による自動化も可能）、ステップＳ１に戻る。以下、ステップＳ１〜Ｓ５を繰り返して、所定角度θ_j毎のｇ（θ_ｊ，φ）を求めて記憶する。

ステップＳ１４で予定の全データ取得を済ませたと判断したときには、ステップＳ１６に進んで、ｇ（θ_ｊ，φ）の平均ｇ_ｍ（φ）を算出する（（１５）式参照）。次にステップＳ１７に進んで、ｈ（θ_ｊ，φ）＝ｇ（θ_ｊ，φ）−ｇ_ｍ（φ）を算出する（（１６）式参照）。次にステップＳ１８に進んで、ｈ（θ_j-1，φ’）とｈ（θ_ｊ，φ）とのオフセット調整量ΔＣ_jを算出する（（１９）式参照）。次にステップＳ１９に進んで、ｈ（θ_ｊ，０）にオフセット調整量ΔＣ_jを加えて、誤差関数ｈ’（θ，０）を求めて記憶する。

これで、以後の測定においては、読取値ｆ（θ）から真の角度θを（２３）式を用いて正確に求めることができる。本実施例の場合は、少ない計算量で誤差関数ｈ’（θ_j，０）を求めることができるので、自己校正に要する時間を短縮することができる。

ところで、前記実施例は、種々の変形が可能である。例えば、前記第１実施例のように、必ず回転円盤１へのＣＣＤリニアセンサ３に対して回転円盤１の中心Ｏから引いた垂線の足ＡとＣＣＤリニアセンサ３上の点Ｂの直下の読取値ｆ（θ）、ｆ（θ＋φ）を求める必要はなく、ＣＣＤリニアセンサ３上の任意に定められた複数の位置の読取値を求めてもよい。また、図２でＣＣＤリニアセンサ３上に第３の点を選び、前記（２）式で、φ＝φ_３とおいた（２’）式を作成して、前記（１）式と（２）式、及び前記（１）式と（２’）式に係るそれぞれの読取値を求め、それらから別々に誤差関数Ｅ（θ）を求めて平均をとってもよい。さらに、前記（２）式で、φ＝φ_ｎ（ｎ＝１、２、３、・・・・）とおいた（２”）式を作成して、前記（１）式と（２”）式それぞれの読取値を求め、それらから誤差関数Ｅ（θ）を求めて平均をとってもよい。

本発明及び従来のロータリエンコーダのブロック図である。 本発明のロータリエンコーダにおいて、回転円盤とＣＣＤリニアセンサとの位置関係を示す平面図である。 本発明の第１実施例に係るロータリエンコーダにおいて、自己校正の方法を説明する図である。 前記ロータリエンコーダにおいて、自己校正の手順を示すフローチャートである。 本発明の第２実施例に係るロータリエンコーダにおいて、自己校正の方法を説明する図である。 前記第２実施例に係るロータリエンコーダにおいて、自己校正の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 回転円盤
２ 光源
３ ＣＣＤリニアセンサ（検出器）
６ ＣＰＵ（演算部）
１１ 角度コード
θ、φ 角度
ｆ（θ）、ｆ（θ＋φ） 読取値
ｇ（θ,φ）＝ｆ（θ＋φ）−ｆ（θ）
ｇ_ｍ(φ)＝ｇ（θ,φ）の平均
ｈ（θ,φ）＝ｇ（θ,φ）−ｇ_ｍ(φ)

Claims (6)

1. 角度コードが付された回転円盤と、前記角度コードを照射する光源と、前記角度コードを読み取る検出器と、該検出器で読み取った角度コードから読取値ｆ（θ）を得る演算部を備えるロータリエンコーダにおいて、
   前記演算部は、前記回転円盤を所定角度回転させる度に、前記回転円盤の回転角をθとし、該回転角θから検出器上の読取範囲内の任意の角度をφとするとき、前記検出器上の読取範囲内の読取値ｆ（θ＋φ）及びｆ（θ）を得て、前記回転円盤を１回転させたときの前記読取値ｆ（θ＋φ）とｆ（θ）との差ｇ（θ，φ）の変化から、前記読取値ｆ（θ）を自己校正することを特徴とするロータリエンコーダ。
2. 前記読取値ｆ（θ＋φ）及びｆ（θ）を取得する回転円盤の回転位置は、３６０°を略等分割する位置でかつ隣り合う回転位置では前記検出器の読取範囲が重なっている位置とし、１回転にわたる前記読取値ｆ（θ＋φ）とｆ（θ）との差ｇ（θ，φ）の平均ｇ_ｍ（φ）と、各々の回転位置での前記差ｇ（θ，φ）と前記平均ｇ_ｍ（φ）との偏差ｈ（θ，φ）を取り、隣り合う回転角度位置で読取範囲が重なった部分で前記偏差ｈ（θ，φ）を重ねながら連ねることにより、０〜３６０°までの読取値ｆ（θ）の自己校正を行うことを特徴とする請求項１に記載のロータリエンコーダ。
3. 前記読取値ｆ（θ＋φ）及びｆ（θ）を取得する回転円盤の回転位置は、３６０°を略等分割する位置とし、前記読取値ｆ（θ＋φ）とｆ（θ）との差ｇ（θ，φ）の変化から、前記差ｇ（θ，φ）をフーリエ級数として求め、その結果から０〜３６０°までの読取値ｆ（θ）の自己校正を行うことを特徴とする請求項１に記載のロータリエンコーダ。
4. 前記フーリエ級数は１つ以上の任意の高調波を求めたことを特徴とする請求項３に記載のロータリエンコーダ。
5. 前記任意の角度φは、１箇所以上の任意位置を用いることを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載のロータリエンコーダ。
6. 前記読取値ｆ（θ＋φ）、ｆ（θ）は多数回の読取値を平均して得ることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５に記載のロータリエンコーダ。

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