JP2016014688A - Rotary encoder - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotary encoder that is advantageous in view of measurement accuracy.SOLUTION: A rotary encoder comprises: a cylindrical element including a cylindrical surface on which a plurality of marks are cyclically arrayed along the circumferential direction and rotating around the axis of the cylindrical surface as an axis of rotation; a detector including a light source for emitting light toward the cylindrical surface and a plurality of photoelectric conversion elements, the detector detecting a prescribed number of marks among the plurality of marks with the light emitted from the light source by using the plurality of photoelectric conversion elements; and a signal processing unit for obtaining the rotation angle of the cylindrical element on the basis of the output of the detector. The detector outputs a cyclic signal having a plurality of unequal cycles and corresponding to the prescribed number of marks. The signal processing unit obtains the rotation angle on the basis of the cyclic signal and data having a plurality of unequal cycles obtained on the basis of the geometric arrangement of the light source, cylindrical surface, and detector and a reference phase.

Description

本発明は、ロータリーエンコーダに関する。   The present invention relates to a rotary encoder.

従来、角度を計測する目的で、インクリメンタルロータリーエンコーダやアブソリュートロータリーエンコーダが用いられる。インクリメンタルエンコーダは一定周期のスリットを放射状にディスクに記録し、そのスリットの相対回転移動を光学的または磁気的に読み取り、原点検出機構と組合せて絶対角度を算出するものである。なお近年はスリットのピッチを80ミクロン程度にまで高精細化し、更に電気分割器にて1ピッチ内の位相を10000分割程度で内挿する高分解能な製品も多数ある。また通常はスリットを1本ずつ読み取るのではなく、複数本を光学的に平均して読み取るため、ごみ、傷、欠陥やスリット自身のパターンのバラツキ誤差が平均化されて、高精度である。しかし最初に原点を検出しないと絶対角度情報が得られないため、特に工作機械やロボット分野への応用は限られていた。   Conventionally, an incremental rotary encoder or an absolute rotary encoder is used for the purpose of measuring an angle. Incremental encoders record slits with a constant period in a radial pattern on a disk, read the relative rotational movement of the slits optically or magnetically, and calculate an absolute angle in combination with an origin detection mechanism. In recent years, there are many high-resolution products in which the slit pitch is highly refined to about 80 microns, and the phase within one pitch is interpolated by about 10,000 divisions with an electric divider. Normally, the slits are not read one by one, but a plurality of slits are optically averaged, so that dust, scratches, defects, and variations in the pattern of the slits themselves are averaged, resulting in high accuracy. However, since absolute angle information cannot be obtained unless the origin is detected first, the application to the field of machine tools and robots has been particularly limited.

アブソリュートエンコーダは、バイナリーパターンとして各種考案されていて、バイナリーパターンを複数のトラックに記録する所謂グレイコード方式と1トラックに乱数符号を記録する方式がある。しかし、グレイコード方式では異なるトラックの情報の検出の同期が取付誤差により困難になりやすく、分解能はあまり高くない。そこでバイナリー符号1,0を、透過率の大小や、スリット幅の太細や、等間隔に配置したスリットやピットの有無などで表現し、それを循環符号パターンとして、1トラックに記録する方式が提案されている。循環符号パターンとは、1周に1、0をランダムに配置し、隣接するM個のパターンに注目したとき、全周にて同じ配列の箇所が絶対に無いパターンを言う。特許文献1には、循環符号の一種のM系列コードを用いたアブソリュートエンコーダが開示されている。特許文献1記載のアブソリュートエンコーダは、アブソリュートコードパターンの透過部分と非透過部分との比率を変調する方式で、符号の切り替わり部(エッジ部)の位置を高精細な画素の受光素子アレイにて内挿することで分解能を向上させようとしている。   Various types of absolute encoders have been devised as binary patterns, and there are a so-called gray code method for recording binary patterns on a plurality of tracks and a method for recording random numbers on one track. However, in the Gray code method, synchronization of detection of information on different tracks tends to be difficult due to mounting errors, and the resolution is not so high. Therefore, there is a method in which binary codes 1 and 0 are expressed by the size of transmittance, the width of slits, the presence or absence of slits or pits arranged at equal intervals, and the like as a cyclic code pattern and recorded on one track. Proposed. A cyclic code pattern refers to a pattern in which 1 and 0 are randomly arranged in one circle, and when there are M patterns adjacent to each other, there is absolutely no part of the same arrangement in the entire circle. Patent Document 1 discloses an absolute encoder that uses a kind of M-sequence code of a cyclic code. The absolute encoder described in Patent Document 1 is a method of modulating the ratio of the transmissive portion and the non-transmissive portion of the absolute code pattern, and the position of the code switching portion (edge portion) is set in the light receiving element array of high-definition pixels. It tries to improve the resolution by inserting.

特許文献2には、等間隔に周期的に配列した反射スリットを部分的に除去したアブソリュートコードを使用するするアブソリュートエンコーダが開示されている。特許文献2記載のアブソリュートエンコーダは、アブソリュートコードを記録したスケールを受光素子アレイで撮像した実際の画像情報と予め計算した参照デーブルデータとをパターンマッチング(相関演算)して絶対位置を計測する。   Patent Document 2 discloses an absolute encoder that uses an absolute code in which reflection slits periodically arranged at equal intervals are partially removed. The absolute encoder described in Patent Document 2 measures the absolute position by pattern matching (correlation calculation) with actual image information obtained by imaging a scale on which an absolute code is recorded with a light receiving element array and pre-calculated reference table data.

しかし、以上のような1トラック方式のアブソリュートエンコーダを円筒面にスケールが形成されたロータリーエンコーダに適用する場合、特有の問題が発生する。第1の問題は、円筒面に形成されたマークに光束を照明しマークで反射した光を受光素子アレイで検出する際に、円筒面と投受光ユニット(ヘッド部)との間隔dが変化することにより投影倍率が変動することである。この第1の問題に関し、特許文献3には、間隔の大きさを検出するセンサを設置することで、円筒面とヘッド部とを適正な間隔dで取り付けることが開示されている。   However, when the one-track type absolute encoder as described above is applied to a rotary encoder having a cylindrical surface, a specific problem occurs. The first problem is that the distance d between the cylindrical surface and the light projecting / receiving unit (head unit) changes when the light beam is illuminated on the mark formed on the cylindrical surface and the light reflected by the mark is detected by the light receiving element array. As a result, the projection magnification varies. Regarding this first problem, Patent Document 3 discloses that a cylindrical surface and a head portion are attached at an appropriate interval d by installing a sensor for detecting the size of the interval.

第2の問題は、周期歪みが発生することである。周期歪みは、特に円筒面の半径Rが小さい場合、円筒面の正面に照明される光束に比較して円筒面の周辺部に照明される光束が直線状の受光素子アレイ上に投影される際に拡大倍率が大きくなってしまう現象である。周期歪みが存在すると、受光素子アレイ上の明暗パターンの周期が周辺部ほど伸びてしまう。特許文献3には、
周期歪みに関しては何ら示唆がない。
The second problem is that periodic distortion occurs. The periodic distortion is caused when the light beam illuminating the peripheral portion of the cylindrical surface is projected onto the linear light receiving element array as compared with the light beam illuminating the front surface of the cylindrical surface, particularly when the radius R of the cylindrical surface is small. This is a phenomenon that enlargement magnification becomes large. When periodic distortion exists, the period of the light and dark pattern on the light receiving element array extends toward the periphery. In Patent Document 3,
There is no suggestion regarding periodic distortion.

1トラック方式のアブソリュートロータリーエンコーダの場合、受光素子アレイの中央部も周辺部も高精度に投影パターンの強度、位相情報を正しく検出しないとコードの誤りや位相の検出(内挿)誤差が生じる。そこで従来は近似的に平面と見なされる比較的大きなR(50mm程度)の円筒面にスケールが形成された製品のみが実用化されている。   In the case of a one-track type absolute rotary encoder, a code error or phase detection (interpolation) error occurs if the intensity and phase information of the projection pattern are not detected accurately at the center and the periphery of the light receiving element array. Therefore, conventionally, only products in which a scale is formed on a cylindrical surface of a relatively large R (about 50 mm) that is regarded as a flat surface have been put into practical use.

特開昭60−89713号公報JP 60-89713 A 特表2004−529344号公報JP-T-2004-529344 特表2008−539409号公報Special table 2008-539409 gazette

したがって、円筒面にスケールが形成されたアブソリュートロータリーエンコーダの場合、円筒面とヘッド部との間隔の変化によるマークの投影倍率の変化、周期歪の影響をキャンセルして円筒面の小型化にも対応可能とすることが求められる。また、円筒面とヘッド部を分離した所謂モジュール型エンコーダにおいては、取り付け誤差への寛容性があることや、取り付け状態が適正であることの情報を出力する機能も具備することも実用化には重要である。したがって、そのような機能を内蔵するアブソリュートロータリーエンコーダが望まれる。   Therefore, in the case of an absolute rotary encoder with a scale on the cylindrical surface, the change in mark projection magnification due to the change in the distance between the cylindrical surface and the head and cancellation of the influence of periodic distortion can be used to reduce the size of the cylindrical surface. It is required to be possible. In addition, a so-called modular encoder with a separate cylindrical surface and head part has a tolerance for mounting errors and also has a function of outputting information that the mounting state is appropriate for practical use. is important. Therefore, an absolute rotary encoder incorporating such a function is desired.

本発明は、計測精度の点で有利なロータリーエンコーダを提供することを例示的目的とする。   An object of the present invention is to provide a rotary encoder that is advantageous in terms of measurement accuracy.

本発明は、ロータリーエンコーダであって、複数のマークが周方向に沿って周期をもって配列された円筒面を含み、該円筒面の軸を回転軸として回転する円筒体と、前記円筒面に向けて光を射出する光源と、複数の光電変換素子を含み、該複数の光電変換素子によって前記複数のマークの中の所定の数のマークを前記光源から射出された光で検出する検出器と、前記検出器の出力に基づいて前記円筒体の回転角度を得る信号処理部と、を備え、前記検出器は、不均一な複数の周期をもった、前記所定の数のマークに対応する周期信号を出力し、前記信号処理部は、前記周期信号と、前記光源と前記円筒面と前記検出器との幾何学的配置に基づいて得られる不均一な複数の周期および基準位相をもったデータとに基づいて、前記回転角度を得る、ことを特徴とする。   The present invention is a rotary encoder, comprising a cylindrical surface in which a plurality of marks are arranged with a period along the circumferential direction, a cylindrical body that rotates about the axis of the cylindrical surface as a rotation axis, and toward the cylindrical surface A light source that emits light; a plurality of photoelectric conversion elements; a detector that detects a predetermined number of marks among the plurality of marks by the light emitted from the light source by the plurality of photoelectric conversion elements; A signal processing unit that obtains a rotation angle of the cylindrical body based on an output of the detector, and the detector outputs a periodic signal corresponding to the predetermined number of marks having a plurality of non-uniform periods. The signal processing unit outputs the periodic signal and data having a plurality of non-uniform periods and a reference phase obtained based on a geometric arrangement of the light source, the cylindrical surface, and the detector. Get the rotation angle based on It is characterized in.

本発明によれば、例えば、計測精度の点で有利なロータリーエンコーダを提供することができる。   According to the present invention, for example, a rotary encoder that is advantageous in terms of measurement accuracy can be provided.

アブソリュートロータリーエンコーダの上面図及び側面図である。It is the top view and side view of an absolute rotary encoder. アブソリュートロータリーエンコーダの信号処理のフローを説明する図である。It is a figure explaining the flow of signal processing of an absolute rotary encoder. 円筒面の半径と受光素子アレイ上の投影位相との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the radius of a cylindrical surface, and the projection phase on a light receiving element array. アブソリュートコードの整数部の決定を説明する図である。It is a figure explaining determination of the integer part of an absolute code.

以下に、本発明の実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。図1は、複数のマークが円筒面に形成された円筒体を有するアブソリュートロータリーエンコーダの構成を説明する図であり、図2は、その信号処理のフローを説明する図である。図1に示すように、半径Rの円筒面に間隔dをおいてヘッド部HEADが配置されている。ヘッド部Headには、円筒面に向けて光を射出する光源(点光源LED)と円筒面に配列されたマークで反射された光を検出する検出器(受光素子アレイPDA)とが設置されている。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an absolute rotary encoder having a cylindrical body in which a plurality of marks are formed on a cylindrical surface, and FIG. 2 is a diagram illustrating a flow of signal processing. As shown in FIG. 1, a head portion HEAD is disposed on a cylindrical surface having a radius R with a distance d. A light source (point light source LED) that emits light toward the cylindrical surface and a detector (light receiving element array PDA) that detects the light reflected by the marks arranged on the cylindrical surface are installed in the head section Head. Yes.

円筒体は、円筒面の中心軸(回転軸)Oを回転中心としてヘッド部Headに対して回転する。円筒面には、非反射スリットが等間隔で放射状に配置され、非反射スリットの間に反射スリット又は半反射スリットが一定の周期で周方向に配列されている。この反射スリット及び半反射スリットが、受光素子アレイPDAによって検出される複数のマークを構成している。もちろん、円筒面に、反射スリットを等間隔で放射状に配置し、反射スリットの間に非反射スリット又は半反射スリットを一定の周期、間隙で周方向に配列し、非反射スリット及び半反射スリットで複数のマークを構成することもできる。半反射スリットは、反射スリットに薄膜の付設、反射スリットのサイズの縮小、ハッチングパターン等による部分遮断などにより実現できるが、反射光量を減少できるのであればどの手法を用いても構わない。図1ではマークを構成する反射スリット、半反射スリットを模式的に太い線で示している。図1では詳細は記述しないが、スリットの反射光量の大小が受光素子アレイPDAの周期信号の振幅の大小に対応している。   The cylindrical body rotates relative to the head part Head with the central axis (rotating axis) O of the cylindrical surface as the center of rotation. Non-reflective slits are arranged radially at equal intervals on the cylindrical surface, and reflective slits or semi-reflective slits are arranged in the circumferential direction at regular intervals between the non-reflective slits. The reflection slit and the semi-reflection slit constitute a plurality of marks detected by the light receiving element array PDA. Of course, the reflective slits are arranged radially at equal intervals on the cylindrical surface, and non-reflective slits or semi-reflective slits are arranged between the reflective slits in the circumferential direction with a constant period and gap. A plurality of marks can also be configured. The semi-reflective slit can be realized by attaching a thin film to the reflective slit, reducing the size of the reflective slit, partially blocking with a hatching pattern, etc., but any method can be used as long as the amount of reflected light can be reduced. In FIG. 1, the reflective slit and the semi-reflective slit constituting the mark are schematically shown by thick lines. Although details are not described in FIG. 1, the amount of reflected light of the slit corresponds to the amplitude of the periodic signal of the light receiving element array PDA.

この実施形態では反射スリット及び半反射スリットの2種類(複数種類)のスリットが2種類(複数種類)のマークを構成し、2種類のマークが複数配列されてMビットのアブソリュートコードを形成している。この実施形態では、2種類のマークは形状が同じで反射率が互いに異なり、かつ、2種類のマークのそれぞれはマーク内において一様の反射率を有している。受光素子アレイPDAは、マークの周期よりも小さいピッチで配置された複数の光電変換素子を含む。複数の光電変換素子は、円筒面に形成された複数のマークの中の所定の数のマーク(反射スリット及び半反射スリット)を検出する。受光素子アレイPDAへの入射光の明暗分布は図2のGRPH0のようになる。受光素子アレイPDAの各光電変換素子から明暗に応じた複数のマークの信号が電気信号として出力される。本実施形態では、受光素子アレイPDAから出力される複数の電気信号は一旦レジスタに収容され、それを外部から印加されたクロック信号をトリガにしてシリアル転送される。   In this embodiment, two types (plural types) of slits, ie, reflective slits and semi-reflective slits, constitute two types (plural types) of marks, and a plurality of two types of marks are arranged to form an M-bit absolute code. Yes. In this embodiment, the two types of marks have the same shape and different reflectances, and each of the two types of marks has a uniform reflectance within the mark. The light receiving element array PDA includes a plurality of photoelectric conversion elements arranged at a pitch smaller than the mark period. The plurality of photoelectric conversion elements detect a predetermined number of marks (reflection slits and semi-reflection slits) among the plurality of marks formed on the cylindrical surface. The brightness distribution of incident light to the light receiving element array PDA is as shown in GRPH0 in FIG. A plurality of mark signals corresponding to light and dark are output as electrical signals from the photoelectric conversion elements of the light receiving element array PDA. In the present embodiment, a plurality of electrical signals output from the light receiving element array PDA are once stored in a register and serially transferred using the externally applied clock signal as a trigger.

シリアル転送された信号波形GRPH1は、受光素子アレイPDAに入射する光量分布を示すGRPH0と同じである。信号波形GRPH1は、中央部の周期が狭く周辺部が広がった正弦波波形がアブソリュートコードによってその振幅が変調されたものとして示されている。しかし、実際の波形は、円筒面と受光素子アレイPDAとの間隔の変動により三角波になったり台形状になったりして正弦波に歪が加わっている。この受光素子アレイPDAからの出力波形は、以降、受光素子アレイPDAの有効チャンネル数に対応した「波形データ」として扱い、以降の算出部(信号処理部)CULCにて次々と「波形データ」が変換されるとする。   The serially transferred signal waveform GRPH1 is the same as GRPH0 indicating the light amount distribution incident on the light receiving element array PDA. The signal waveform GRPH1 is shown as the amplitude of a sinusoidal waveform having a narrow center portion and a wide peripheral portion modulated by an absolute code. However, the actual waveform has a triangular wave or a trapezoidal shape due to a change in the interval between the cylindrical surface and the light receiving element array PDA, and the sine wave is distorted. The output waveform from the light receiving element array PDA is handled as “waveform data” corresponding to the number of effective channels of the light receiving element array PDA, and the “waveform data” is successively generated by the subsequent calculation unit (signal processing unit) CULC. Suppose that it is converted.

円筒体の絶対回転角度を算出する算出部CULCにおける信号処理を図2にて説明する。算出部CULCは、受光素子アレイPDAの出力するシリアル転送波形GRPH1に基づいて受光素子アレイPDAの位置における円筒体の絶対回転角度を算出する。受光素子アレイPDAには、円筒面のスリットからの反射光が明暗パターンとして投影される。しかし、光源LEDと円筒面と受光素子アレイPDAとの幾何学的配置に起因して、円筒面における所定の数のマークの領域が受光素子アレイPDAに歪んで投影される。その結果、受光素子アレイPDAの中央部から周辺部に行くに従って明暗パターンの間隔が伸びていく。また、受光素子アレイPDAの各光電変換素子から出力される明暗の位相がずれていく。すなわち、受光素子アレイPDAによって検出された所定のマークの信号は、周期が不均一にされている。   Signal processing in the calculation unit CULC for calculating the absolute rotation angle of the cylindrical body will be described with reference to FIG. The calculation unit CULC calculates the absolute rotation angle of the cylindrical body at the position of the light receiving element array PDA based on the serial transfer waveform GRPH1 output from the light receiving element array PDA. Reflected light from the slit on the cylindrical surface is projected on the light receiving element array PDA as a bright and dark pattern. However, due to the geometric arrangement of the light source LED, the cylindrical surface, and the light receiving element array PDA, a predetermined number of mark areas on the cylindrical surface are distorted and projected onto the light receiving element array PDA. As a result, the interval between the light and dark patterns increases from the center to the periphery of the light receiving element array PDA. In addition, the light and dark phases output from the photoelectric conversion elements of the light receiving element array PDA shift. That is, the signal of the predetermined mark detected by the light receiving element array PDA has a non-uniform cycle.

この受光素子アレイPDA上に投影されるパターンの不均一性を示す位相のずれ(補正データ)は、光源LEDと円筒面と受光素子アレイPDAとの幾何学的配置に関するパラメータを用いて予め演算することができる。そして、算出部CULCは、この位相ずれデータを用いて周期の不均一性を低減するように各光電変換素子からの出力を補正する。幾何学的配置に関するパラメータは、円筒面の半径R、円筒面と点光源及び受光素子アレイとの間の間隔d、光電変換素子番号N(中央部を0として±で表現する)、受光素子アレイのピッチPT、円筒面に形成されたスリットの本数/周Uを含む。今、N番目の光電変換素子に入射する明暗パターンの基準位相φを関数φ(N)で表現することとする。円筒面に形成されたスリットがヘッド部Headから見たときの正面に位置する状態にあるとき、そのスリットの明暗パターンの基準位相をゼロと定義する。すなわち位相ゼロでは光電変換素子番号No.0に入射した反射光量が極大になる。   The phase shift (correction data) indicating the non-uniformity of the pattern projected on the light receiving element array PDA is calculated in advance using parameters relating to the geometric arrangement of the light source LED, the cylindrical surface, and the light receiving element array PDA. be able to. Then, the calculation unit CULC corrects the output from each photoelectric conversion element so as to reduce the non-uniformity of the period using the phase shift data. Parameters regarding the geometrical arrangement are: radius R of the cylindrical surface, distance d between the cylindrical surface and the point light source and the light receiving element array, photoelectric conversion element number N (expressed as ± with 0 as the center), light receiving element array Pitch PT, and the number of slits / circumference U formed on the cylindrical surface. Now, the reference phase φ of the light / dark pattern incident on the Nth photoelectric conversion element is expressed by a function φ (N). When the slit formed on the cylindrical surface is positioned in front when viewed from the head part Head, the reference phase of the light / dark pattern of the slit is defined as zero. That is, at phase zero, the photoelectric conversion element number No. The amount of reflected light incident on 0 is maximized.

例えば、図3(a)のように、PT=0.0125mm、R=6.25mm、d=3mm、U=512とする。そうすると、円筒面におけるスリットの周上のピッチは約0.077mmである。このとき光電変換素子番号に対応するパターンの基準位相φは、図3(a)のようになる。なお、横軸は光電変換素子番号、縦軸は位相φを表す。グラフは直線ではなく曲がっている。この計算例の円筒面におけるスリット本数は、U=512=2^9で、9ビットなので、9周期分の領域の明暗パターンを正しく受光すればよい。しかし、位相を計算する都合で前後の明暗パターンの情報も必要なため更に±1周期分の領域のデータを用いる。そうすると、図3(a)の縦軸でφ=±5.5の領域の基準位相の値を、図2のレジスタRGST(SIN+)に保持する。またレジスタRGST(SIN-)には、この基準位相に半周期即ち+0.5加算した値を保持する。レジスタRGST(cos+)には、この基準位相に1/4周期即ち+0.25加算した値を保持する。レジスタRGST(cos-)には、この基準位相に3/4周期即ち+0.75加算した値を保持する。   For example, as shown in FIG. 3A, PT = 0.0125 mm, R = 6.25 mm, d = 3 mm, and U = 512. Then, the pitch on the circumference of the slit in the cylindrical surface is about 0.077 mm. At this time, the reference phase φ of the pattern corresponding to the photoelectric conversion element number is as shown in FIG. The horizontal axis represents the photoelectric conversion element number, and the vertical axis represents the phase φ. The graph is bent rather than straight. The number of slits on the cylindrical surface in this calculation example is U = 512 = 2 = 9 and 9 bits, so it is only necessary to correctly receive the light / dark pattern in the region of 9 cycles. However, for the convenience of calculating the phase, information on the front and rear light / dark patterns is also necessary, so that data of a region for ± 1 period is further used. Then, the reference phase value in the region of φ = ± 5.5 on the vertical axis in FIG. 3A is held in the register RGST (SIN +) in FIG. The register RGST (SIN−) holds a value obtained by adding a half period, that is, +0.5 to this reference phase. The register RGST (cos +) holds a value obtained by adding ¼ period, that is, +0.25 to this reference phase. The register RGST (cos−) holds a value obtained by adding 3/4 period, that is, +0.75 to this reference phase.

別の例では、図3(b)に示されるように、PT=0.0125mm、R=25mm、d=3mm、U=2048とする。そうすると、円筒面におけるスリットのピッチは前と同じ約0.077mmである。このとき光電変換素子番号に対応するパターンの基準位相φは、図3(b)のようになる。なお、横軸は光電変換素子番号、縦軸は位相φを表す。グラフは直線に近いが僅かに曲がっている。また傾きが図3(a)と違っている。この計算例の円筒面におけるスリット本数は、U=2048=2^11で、11ビットなので、11周期分の明暗パターンを正しく受光すればよいが、位相を計算する都合で前後の情報も必要なため更に±1周期分の領域のデータを用いるとする。そうすると、図3(b)の縦軸でφ=±6.5の領域の基準位相の値を 図2のレジスタRGST(SIN+)に保持する。またレジスタRGST(SIN-)には、この基準位相に+0.5加算した値を保持し、レジスタRGST(cos+)には、この基準位相に+0.25加算した値を保持し、レジスタRGST(cos-)には、この基準位相に+0.75加算した値を保持する。   In another example, as shown in FIG. 3B, PT = 0.0125 mm, R = 25 mm, d = 3 mm, and U = 2048. Then, the slit pitch on the cylindrical surface is about 0.077 mm as before. At this time, the reference phase φ of the pattern corresponding to the photoelectric conversion element number is as shown in FIG. The horizontal axis represents the photoelectric conversion element number, and the vertical axis represents the phase φ. The graph is close to a straight line but slightly bent. The inclination is different from that shown in FIG. The number of slits on the cylindrical surface in this calculation example is U = 2048 = 2 ^ 11 and 11 bits, so it is sufficient to receive light and dark patterns for 11 periods correctly, but information on the front and back is also necessary for the convenience of calculating the phase. Therefore, it is assumed that data of a region for ± 1 period is further used. Then, the reference phase value in the region of φ = ± 6.5 on the vertical axis in FIG. 3B is held in the register RGST (SIN +) in FIG. A value obtained by adding +0.5 to the reference phase is held in the register RGST (SIN−), and a value obtained by adding +0.25 to the reference phase is held in the register RGST (cos +). -) Holds a value obtained by adding +0.75 to the reference phase.

演算ユニットAVEは、各光電変換素子およびその周辺の相対位相が(−π〜+π)の一周期にわたる領域の光電変換素子の和信号を演算しGRPH2のような波形に変換し、波形の最大値Maxと最小値Minを記憶しておく。更に、コンパレータCOMは、演算ユニットAVEによって演算されたGRPH2の波形を中間強度にて量子化(2値化)してGRPH3のようなデータ列に変換する。このデータ列は、アブソリュートコードの仮の整数部となる。算出部CULCは、第1の仮のアブソリュートコードをマークの周期を最小単位とする第1角度データに変換する。   The arithmetic unit AVE calculates the sum signal of the photoelectric conversion elements in the region where the relative phase of each photoelectric conversion element and its surroundings spans one cycle (-π to + π), converts it to a waveform like GRPH2, and the maximum value of the waveform Memorize Max and Min value Min. Further, the comparator COM quantizes (binarizes) the waveform of GRPH2 calculated by the arithmetic unit AVE with an intermediate intensity and converts it into a data string such as GRPH3. This data string is a temporary integer part of the absolute code. The calculation unit CULC converts the first temporary absolute code into first angle data having a mark period as a minimum unit.

更に、演算ユニットGAINにて、GRPH4のようなゲイン補正データを生成し、受光素子アレイPDAから得られたGRPH1の波形データにGRPH4のゲイン補正データ乗算器MULT0で乗算する。この乗算によって、アブソリュートコードの振幅変調の影響が除去されて振幅が規格化されたGRPH5のような波形データを生成する。   Further, gain correction data such as GRPH4 is generated by the arithmetic unit GAIN, and the waveform data of GRPH1 obtained from the light receiving element array PDA is multiplied by the gain correction data multiplier MULT0 of GRPH4. By this multiplication, waveform data such as GRPH5 in which the influence of the amplitude modulation of the absolute code is removed and the amplitude is normalized is generated.

このGRPH5の波形データは、4つの信号に分配される。乗算器MULT1は、分配された信号の中の1番目とレジスタRGST(SIN-)に保持された波形データ{(1−sin2πφ)/2}とを乗算する。乗算器MULT2は、分配された信号の中の2番目とレジスタRGST(cos-)に保持された波形データ{(1−cos2πφ)/2}とを乗算する。乗算器MULT3は、分配された信号の中の3番目とレジスタRGST(sin+)に保持された波形データ{(1+sin2πφ)/2}とを乗算する。乗算器MULT4は、分配された信号の中の4番目とレジスタRGST(cos+)に保持された波形データ{(1+cos2πφ)/2}とを乗算する。加算器SUM1〜SUM4は、各要素の出力値の総和を演算することで、所謂インクリメンタルエンコーダにおける互いに90°の位相差を有するA(+)、B(+)、A(-)、B(-)の4相の位相信号(電圧)を生成する。   The waveform data of GRPH5 is distributed to four signals. Multiplier MULT1 multiplies the first of the distributed signals by the waveform data {(1-sin2πφ) / 2} held in register RGST (SIN−). The multiplier MULT2 multiplies the second of the distributed signals by the waveform data {(1-cos2πφ) / 2} held in the register RGST (cos−). The multiplier MULT3 multiplies the third of the distributed signals by the waveform data {(1 + sin2πφ) / 2} held in the register RGST (sin +). The multiplier MULT4 multiplies the fourth of the distributed signals by the waveform data {(1 + cos2πφ) / 2} held in the register RGST (cos +). The adders SUM1 to SUM4 calculate the sum of the output values of the respective elements, so that A (+), B (+), A (-), B (- ) Four-phase signal (voltage).

アークタンジェント演算器ATANは、総和信号A(+)とA(-)との差信号、及び、総和信号B(+)とB(-)との差信号を用いてアークタンジェント演算ATN(または、除算によるテーブル参照)する。そうすると、算出部CULCは、所謂インクリメンタルエンコーダと同等の分解能を有する周期信号の位相PHSを算出することができる。なお、φ はシリアル転送波形が明暗1周期分移動する位相を2πで割った値に相当する。この位相PHSの情報は、受光素子アレイPDA自体から出力される元の正弦波信号が三角波に近くなっていたり台形になっていたりしても、非常に高精度であり通常1000分割以上に位相の内挿が可能である。例えばアークタンジェントした値をKビットのレジスタRGST7に収容すれば、内挿部である周期信号の位相PHSをKビットで表現できる。算出部CULCは、振幅が規格化された周期信号の少なくとも1つの位相PHSの情報から、マークの周期を分割した区分の長さの分解能で第1角度データよりも最小単位が小さい第2角度データを算出する。   The arc tangent calculator ATAN uses the difference signal between the sum signals A (+) and A (-) and the difference signal between the sum signals B (+) and B (-) to calculate the arc tangent calculation ATN (or Refer to the table by division). Then, the calculation unit CULC can calculate the phase PHS of the periodic signal having the same resolution as a so-called incremental encoder. Note that φ corresponds to a value obtained by dividing the phase in which the serial transfer waveform moves by one period of light and dark by 2π. This phase PHS information is very accurate even if the original sine wave signal output from the light receiving element array PDA itself is close to a triangular wave or trapezoidal, and the phase is usually more than 1000 divisions. Interpolation is possible. For example, if the arctangent value is accommodated in the K-bit register RGST7, the phase PHS of the periodic signal that is the interpolation unit can be expressed in K bits. The calculation unit CULC calculates the second angle data having a minimum unit smaller than the first angle data with the resolution of the length of the division into which the mark period is divided from the information of at least one phase PHS of the periodic signal whose amplitude is normalized. Is calculated.

GRPH3の仮の整数部からアブソリュートコードのMビットの整数部を生成する方法を説明する。まず周期信号の位相PHSを10進数表示の小数点以下の値に換算した値をθとし、0≦θ<1の領域の値を有するとする。図4は、円筒面に形成されたスリットが一方向に回転移動していきθの値が0.25刻みで変動した場合の7ビット分の(明暗7周期分)の領域を示す。図4の6つのθの値における2つのグラフは、それぞれ受光素子アレイ出力波形のグラフ(図2のGRPH1に相当)と仮の整数部のグラフ(図2のGRPH3に相当)である。そして、θの値に相当する基準位相の光電変換素子を選定しそこからデータを抜き出した値をその下部に0または1の数値を記している。   A method for generating the M-bit integer part of the absolute code from the temporary integer part of GRPH3 will be described. First, it is assumed that the value obtained by converting the phase PHS of the periodic signal into a value after the decimal point in decimal notation is θ and has a value in the region of 0 ≦ θ <1. FIG. 4 shows an area of 7 bits (for 7 periods of light and dark) when the slit formed on the cylindrical surface rotates in one direction and the value of θ fluctuates in increments of 0.25. The two graphs for the six values of θ in FIG. 4 are a light receiving element array output waveform graph (corresponding to GRPH1 in FIG. 2) and a temporary integer part graph (corresponding to GRPH3 in FIG. 2). Then, a photoelectric conversion element having a reference phase corresponding to the value of θ is selected, and a value obtained by extracting data from the photoelectric conversion element is described below with a numerical value of 0 or 1.

図4の(C)、(D)に示されるように、0≦θ<0.5の場合は、7ビットのデータの前後を捨ててコード「01001」を採用する。また、図4の(E)に示されるように、0.5≦θ<1の場合は、7ビットのデータの前2つを捨ててコード「01001」を採用する。   As shown in FIGS. 4C and 4D, when 0 ≦ θ <0.5, the code “01001” is adopted by discarding the front and rear of the 7-bit data. Further, as shown in FIG. 4E, when 0.5 ≦ θ <1, the code “01001” is adopted by discarding the previous two bits of 7-bit data.

図4の(A)、(B)は(C)より反対向きに移動した場合に相当する。そのため、0.5≦θ<1の場合なので、7ビットのデータの前2つを捨ててコード「10011」を採用する。なお、(C)の位相をゼロとするとマイナス側なので1つ前のコードになることで正しい。このような取得ルールは1例であるが、内挿部の位相θにより、仮の整数部から規定のルールに従いデータを抜き出して配列させることで、アブソリュートコードのMビットの真の整数部が決定できる。   (A) and (B) in FIG. 4 correspond to the case of moving in the opposite direction from (C). Therefore, since 0.5 ≦ θ <1, the code “10011” is adopted by discarding the previous two bits of 7-bit data. If the phase of (C) is zero, it is the negative side, so it is correct to use the previous code. Such an acquisition rule is an example, but the true integer part of the M-bit of the absolute code is determined by extracting the data from the temporary integer part according to the prescribed rule and arranging it according to the phase θ of the interpolation part. it can.

最終的に出力するMビットの整数部は円筒面に形成されたスリットに記録された循環符号のままでも良いが、望ましくは一般的な2進符号に変換する。算出部CULCは、以上のように得られたMビットの整数部M-CODEとKビットの内挿部K-CODEとを合成して円筒体の絶対回転角度を表すデータを生成し、シリアル信号として出力する。   Although the integer part of M bits to be finally output may be the cyclic code recorded in the slit formed on the cylindrical surface, it is preferably converted into a general binary code. The calculation unit CULC combines the M-bit integer part M-CODE and the K-bit interpolation part K-CODE obtained as described above to generate data representing the absolute rotation angle of the cylindrical body, and generates a serial signal. Output as.

以上の動作は、周期の不均一性の補正データの演算の基礎とされたヘッド部HEADと円筒面の幾何学的配置が設計時の基準値とおりである場合に成立する。しかし実際は、ヘッド部HEADと円筒面との間隔d(相対位置)は、設計時の基準値とおりではなく誤差が発生している。このヘッド部HEADと円筒面との間隔dの誤差が許容範囲内か否かは、算出部CULCにより補正された所定の数のマークの信号を用いて判定することができる。本実施形態では、誤差が許容範囲内か否かを判定するために用いられる、補正されたマークの信号として、図2のレジスタRGST6に保存された、4相インクリメンタルエンコーダ相当の4相信号(A+,B+,A-,B-)の二乗和を使用する。例えば4相信号(A+,B+,A-,B-)の二乗和の値が規定の値以上になると発光ダイオード(LED)が連続点灯し、規定の値より僅かに下回ると点滅し、更に少ないと点灯しないなどの方法で、誤差の程度を表示することが可能である。もちろん出力端子より二乗和の値を直接出力しても良い。   The above operation is established when the geometrical arrangement of the head portion HEAD and the cylindrical surface, which is the basis for the calculation of the correction data for the non-uniformity of the period, is the same as the reference value at the time of design. However, in actuality, the distance d (relative position) between the head portion HEAD and the cylindrical surface is not the same as the reference value at the time of design, and an error occurs. Whether or not the error of the distance d between the head portion HEAD and the cylindrical surface is within an allowable range can be determined using signals of a predetermined number of marks corrected by the calculation unit CULC. In the present embodiment, as a corrected mark signal used to determine whether or not the error is within an allowable range, a four-phase signal (A + corresponding to a four-phase incremental encoder) stored in the register RGST6 in FIG. , B +, A-, B-). For example, when the sum of squares of four-phase signals (A +, B +, A-, B-) exceeds a specified value, the light-emitting diode (LED) lights continuously, flashes slightly below the specified value, and even less It is possible to display the degree of error by a method such as not lighting up. Of course, the sum of squares may be directly output from the output terminal.

誤差の程度が大きい場合、算出部CULCは、間隔の値の変更、変更された間隔の値を用いた周期の不均一性の値の修正、修正された不均一性の値を用いたマークの信号の補正を、誤差が許容範囲内となるまで繰り返し実行する。具体的には、間隔dの値を変化させてレジスタRGST(SIN-)、RGST(COS-)、RGST(SIN+)、RGST(COS+)の波形データを変更し、その結果としても二乗和の値を確認し、二乗和の値が極大になるようなdに変更する。そうすることで、自動的に最適な状態で信号の検出が出来るようになる。即ち、ヘッド部Headと円筒面との配置時に両者の間隔に配置誤差があっても、安定して動作することが可能になり結果として配置誤差に対して寛容性の高い、アブソリュートロータリーエンコーダを実現できる。   When the degree of error is large, the calculation unit CULC changes the interval value, corrects the non-uniformity value of the period using the changed interval value, and changes the mark value using the corrected non-uniformity value. The signal correction is repeatedly performed until the error is within the allowable range. Specifically, the value of the interval d is changed to change the waveform data in the registers RGST (SIN-), RGST (COS-), RGST (SIN +), RGST (COS +), and the result is the sum of squares value. And change to d so that the value of the sum of squares is maximized. By doing so, the signal can be automatically detected in an optimum state. In other words, even if there is a placement error between the head section and the cylindrical surface, stable operation is possible, resulting in an absolute rotary encoder that is highly tolerant of placement errors. it can.

本実施形態では、マークの領域が検出器に歪んで投影されることに起因するマークの周期の不均一性の影響をキャンセルできるので、大径から小径に至る所望の径の円筒面を有するアブソリュートロータリーエンコーダの計測精度を向上できる。 また、円筒面とヘッド部との間隔が適正であるかどうかの情報が得られるので、ヘッド部を円筒面に対して適正な位置に容易に修正することが可能になる。   In this embodiment, since the influence of the non-uniformity of the mark period caused by distorted projection of the mark area on the detector can be canceled, an absolute having a cylindrical surface with a desired diameter from a large diameter to a small diameter The measurement accuracy of the rotary encoder can be improved. Further, since information about whether or not the distance between the cylindrical surface and the head portion is appropriate is obtained, the head portion can be easily corrected to an appropriate position with respect to the cylindrical surface.

〔他の実施形態〕
本発明は、上記の実施形態の構成にとらわれず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。上記の実施形態では、スリットは円筒面の外側面に形成されていて、ヘッド部Headが円筒面の外側に配置されていた。しかし、円筒面の内面にスリットを形成し、ヘッド部Headを円筒面の内側に配置しても良い。この場合、中上記の実施形態とは逆に、周辺部に行くに従って徐々に明暗周期が狭まるようになる。そのため各受光素子から出力される位相が不等間隔にずれているように構成されている。それの対応は上記の実施形態と同様の方法で解決される。
[Other Embodiments]
The present invention is not limited to the configuration of the embodiment described above, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist. In the above embodiment, the slit is formed on the outer surface of the cylindrical surface, and the head part Head is disposed on the outer surface of the cylindrical surface. However, a slit may be formed on the inner surface of the cylindrical surface, and the head part Head may be disposed inside the cylindrical surface. In this case, contrary to the above-described embodiment, the light-dark cycle gradually narrows toward the periphery. Therefore, the phase output from each light receiving element is configured to be shifted at unequal intervals. The correspondence is solved by the same method as the above embodiment.

上記の実施形態では、非反射スリットを等間隔で配置し、その間に反射スリット又は半反射スリットを配置することでアブソリュートコードの埋め込みを行っている。しかし、逆に、全反射スリットを等間隔で配置し、その間に非反射スリット又は半反射スリットを配置することでアブソリュートコードの埋め込みを行っても良い。その場合の光量分布は、GRPH0の波形を上下反転させたものになり、それに応じて2値化処理等を変更すれば同様に構成が可能である。   In the above embodiment, the absolute code is embedded by disposing the non-reflective slits at equal intervals and disposing the reflective slit or the semi-reflective slit therebetween. However, conversely, the absolute code may be embedded by arranging the total reflection slits at equal intervals and arranging a non-reflection slit or a semi-reflection slit between them. In this case, the light quantity distribution is obtained by inverting the waveform of GRPH0 upside down, and can be similarly configured by changing the binarization processing or the like accordingly.

上記の実施形態では、反射光量を100%と50%の2値とした。しかし、反射光量をその他の値、例えば100%及び70%にしたり、2値以上、例えば、100%、75%、50%及び25%の4値にした循環コードを用いても良い。その場合は1スリットあたり2ビット以上の情報を埋め込める。さらに、受光素子アレイPDAは、アブソリュートコードのビット数以上の明暗数のパターンを受光素子数にして、信号を取り込み演算しても良い。その場合は、周期信号の所謂「インクリメンタルエンコーダの格子の平均化効果」が増大し、更なる高精度化が得られる。また適切な信号処理により部分的な読込みエラーの影響を軽減する(冗長性が増す)方法も適用できる。   In the above embodiment, the amount of reflected light is binary of 100% and 50%. However, it is also possible to use a cyclic code in which the amount of reflected light is set to other values, for example, 100% and 70%, or two values or more, for example, four values of 100%, 75%, 50% and 25%. In that case, information of 2 bits or more per 1 slit can be embedded. Further, the light receiving element array PDA may acquire and calculate a signal with a pattern having a light and dark number equal to or greater than the number of bits of the absolute code as the number of light receiving elements. In that case, the so-called “incremental effect of the grating of the incremental encoder” of the periodic signal is increased, and further high accuracy can be obtained. In addition, a method of reducing the influence of partial read errors (adding redundancy) by appropriate signal processing can be applied.

上記の実施形態では、光源(発光素子)LEDと円筒面との間隔dと円筒面と受光素子アレイPDAとの間隔dを等しく構成したが、その条件からずれても本発明の構成は成立する。但し、投影倍率が変わることに留意が必要である。また、本発明は、円筒面に形成したマークを透過した光を受光するように構成した透過型エンコーダに変形が可能である。その場合は、円筒面の内部及び外部に発光素子LED及び受光素子アレイPDAをそれぞれ別々に配置すればよい。但し、投影倍率が変わることに留意が必要である。   In the above-described embodiment, the distance d between the light source (light emitting element) LED and the cylindrical surface and the distance d between the cylindrical surface and the light receiving element array PDA are configured to be equal. . However, it should be noted that the projection magnification changes. Further, the present invention can be modified to a transmissive encoder configured to receive light transmitted through a mark formed on a cylindrical surface. In that case, the light emitting element LED and the light receiving element array PDA may be separately arranged inside and outside the cylindrical surface. However, it should be noted that the projection magnification changes.

本実施形態では、図2に示されるように、算出部CULCは、4つのレジスタに基準位相波形を保持し、それを受光素子アレイPDAから得た周期信号(振幅規格化済み)と乗算することで、インクリメンタルエンコーダと同等な4相位相差信号を生成した。しかし、同等の機能を他のアルゴリズムやフローで実現させても良い。例えば、受光素子アレイからの信号を並列アナログ回路で加減乗算処理する方法、シリアルアナログ回路で加減乗算処理又はフィルタリング処理する方法、受光素子アレイの信号を直ちにAD変換し、デジタル情報としてFPGA等にて演算処理する方法がある。本実施形態では、発散光を直接円筒面のスリットに照明したが、コリメートして平行光を照明する方法、シリンダーレンズで一方向のみコリメートする方法など投影光学系の変形が可能である。   In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the calculation unit CULC holds the reference phase waveform in four registers, and multiplies it by the periodic signal (amplitude normalized) obtained from the light receiving element array PDA. Thus, a four-phase phase difference signal equivalent to the incremental encoder was generated. However, an equivalent function may be realized by another algorithm or flow. For example, a method of adding / subtracting / multiplying a signal from the light receiving element array with a parallel analog circuit, a method of adding / subtracting / multiplying / filtering with a serial analog circuit, a signal of the light receiving element array is immediately AD converted, and digital information is obtained by an FPGA or the like There is a method of arithmetic processing. In the present embodiment, the diverging light is directly illuminated onto the slit of the cylindrical surface, but the projection optical system can be modified such as a method of collimating and illuminating parallel light, or a method of collimating only in one direction with a cylinder lens.

LED:光源。PDA:検出器。CULC:信号処理部。   LED: Light source. PDA: Detector. CULC: Signal processor.

Claims (11)

ロータリーエンコーダであって、
複数のマークが周方向に沿って周期をもって配列された円筒面を含み、該円筒面の軸を回転軸として回転する円筒体と、
前記円筒面に向けて光を射出する光源と、
複数の光電変換素子を含み、該複数の光電変換素子によって前記複数のマークの中の所定の数のマークを前記光源から射出された光で検出する検出器と、
前記検出器の出力に基づいて前記円筒体の回転角度を得る信号処理部と、
を備え、
前記検出器は、不均一な複数の周期をもった、前記所定の数のマークに対応する周期信号を出力し、
前記信号処理部は、前記周期信号と、前記光源と前記円筒面と前記検出器との幾何学的配置に基づいて得られる不均一な複数の周期および基準位相をもったデータとに基づいて、前記回転角度を得る、
ことを特徴とするロータリーエンコーダ。
A rotary encoder,
A cylindrical body that includes a cylindrical surface in which a plurality of marks are arranged with a period along the circumferential direction, and that rotates about the axis of the cylindrical surface;
A light source that emits light toward the cylindrical surface;
A detector that includes a plurality of photoelectric conversion elements, and detects a predetermined number of marks among the plurality of marks by the light emitted from the light source by the plurality of photoelectric conversion elements;
A signal processing unit for obtaining a rotation angle of the cylindrical body based on the output of the detector;
With
The detector outputs a periodic signal corresponding to the predetermined number of marks having a plurality of non-uniform periods;
The signal processing unit is based on the periodic signal and data having a plurality of non-uniform periods and a reference phase obtained based on a geometric arrangement of the light source, the cylindrical surface, and the detector. Obtaining the rotation angle,
A rotary encoder characterized by that.
前記信号処理部は、前記周期信号と前記データとの間の乗算を行う乗算器と、該乗算器の出力値の総和を得る加算器とを含み、前記総和に基づいて、前記回転角度を得る、ことを特徴とする請求項1に記載のロータリーエンコーダ。   The signal processing unit includes a multiplier that performs multiplication between the periodic signal and the data, and an adder that obtains a sum of output values of the multiplier, and obtains the rotation angle based on the sum. The rotary encoder according to claim 1. 前記信号処理部は、前記基準位相の互いに異なる複数の前記データに関する複数の前記総和から互いに位相の異なる複数の位相信号を得、該複数の位相信号に基づいて前記回転角度を得る、ことを特徴とする請求項2に記載のロータリーエンコーダ。   The signal processing unit obtains a plurality of phase signals having different phases from a plurality of the sums of the plurality of data having different reference phases, and obtains the rotation angle based on the plurality of phase signals. The rotary encoder according to claim 2. 前記光源は点光源である、ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のうちいずれか1項に記載のロータリーエンコーダ。   The rotary encoder according to any one of claims 1 to 3, wherein the light source is a point light source. 前記複数のマークは、複数種類のマークを含み、前記周期および間隙をもって前記周方向に沿って配列され、
前記信号処理部は、
前記複数の周期それぞれに関して前記周期信号の振幅を量子化することによって前記所定の数のデータで構成されるデータ列を生成し、該データ列に基づいて第1角度データを得、
前記周期信号と前記データとに基づいて、前記複数の周期のうち少なくとも1つに関する前記周期信号の位相を得、該位相に基づいて、前記第1角度データの分解能より分解能の高い第2角度データを得、
前記第1角度データと前記第2角度データとに基づいて、前記円筒体の絶対回転角度を表すデータを生成する、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のうちいずれか1項に記載のロータリーエンコーダ。
The plurality of marks includes a plurality of types of marks, and is arranged along the circumferential direction with the period and the gap,
The signal processing unit
Generating a data string composed of the predetermined number of data by quantizing the amplitude of the periodic signal for each of the plurality of periods, and obtaining first angle data based on the data string;
Based on the periodic signal and the data, a phase of the periodic signal related to at least one of the plurality of periods is obtained, and based on the phase, second angle data having a resolution higher than the resolution of the first angle data. And
Based on the first angle data and the second angle data, data representing an absolute rotation angle of the cylindrical body is generated.
The rotary encoder according to any one of claims 1 to 4, wherein the rotary encoder is provided.
前記量子化の前に、前記複数の光電変換素子のそれぞれとその周辺の、前記複数の周期のうちの対応する一周期にわたる光電変換素子に関して前記周期信号の和を得る、ことを特徴とする請求項5に記載のロータリーエンコーダ。   Before the quantization, the sum of the periodic signals is obtained with respect to each of the plurality of photoelectric conversion elements and the surrounding photoelectric conversion elements over one corresponding period among the plurality of periods. Item 6. The rotary encoder according to Item 5. 前記データは、前記幾何学的配置に基づいて予め得られて保持されている、ことを特徴とする請求項1乃至請求項6のうちいずれか1項に記載のロータリーエンコーダ。   The rotary encoder according to any one of claims 1 to 6, wherein the data is obtained and held in advance based on the geometric arrangement. 前記信号処理部は、前記周期信号と前記データとに基づいて、前記幾何学的配置のその基準値からの誤差が許容範囲内にあるか判定する、ことを特徴とする請求項7に記載のロータリーエンコーダ。   8. The signal processing unit according to claim 7, wherein the signal processing unit determines whether an error from the reference value of the geometric arrangement is within an allowable range based on the periodic signal and the data. Rotary encoder. 前記信号処理部は、前記誤差が前記許容範囲内にないと判定した場合、前記基準値の変更と、該変更のなされた該基準値に基づく前記データの変更とを、前記誤差が前記許容範囲内になるように実行する、ことを特徴とする請求項7に記載のロータリーエンコーダ。   If the signal processing unit determines that the error is not within the allowable range, the signal processing unit changes the reference value and changes the data based on the changed reference value. The rotary encoder according to claim 7, wherein the rotary encoder is executed so as to be within. 前記複数の光電変換素子は、前記光源から射出されて前記所定の数のマークで反射した光を検出する、ことを特徴とする請求項1乃至請求項9のうちいずれか1項に記載のロータリーエンコーダ。   The rotary according to any one of claims 1 to 9, wherein the plurality of photoelectric conversion elements detect light emitted from the light source and reflected by the predetermined number of marks. Encoder. 前記複数の光電変換素子は、前記光源から射出されて前記所定の数のマークを透過した光を検出する、ことを特徴とする請求項1乃至請求項9のうちいずれか1項に記載のロータリーエンコーダ。   The rotary according to claim 1, wherein the plurality of photoelectric conversion elements detect light emitted from the light source and transmitted through the predetermined number of marks. Encoder.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107017886A (en) * 2017-03-09 2017-08-04 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 A kind of four reading head digital signal decoders of steel ring encoder

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001526401A (en) * 1997-12-18 2001-12-18 ペトリ・アーゲー Adaptive steering absolute angle sensor
JP2002521684A (en) * 1998-07-24 2002-07-16 ビショップ イノヴェーション リミテッド Angle encoder
JP2006030189A (en) * 2004-07-16 2006-02-02 Dr Johannes Heidenhain Gmbh Encoder
JP2006226987A (en) * 2005-01-18 2006-08-31 Mitsutoyo Corp Photoelectric encoder and scale therefor
JP2009150879A (en) * 2007-12-19 2009-07-09 Dr Johannes Heidenhain Gmbh Position measuring device and method for measuring absolute position
JP5832088B2 (en) * 2010-12-15 2015-12-16 キヤノン株式会社 Rotary encoder

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001526401A (en) * 1997-12-18 2001-12-18 ペトリ・アーゲー Adaptive steering absolute angle sensor
JP2002521684A (en) * 1998-07-24 2002-07-16 ビショップ イノヴェーション リミテッド Angle encoder
JP2006030189A (en) * 2004-07-16 2006-02-02 Dr Johannes Heidenhain Gmbh Encoder
JP2006226987A (en) * 2005-01-18 2006-08-31 Mitsutoyo Corp Photoelectric encoder and scale therefor
JP2009150879A (en) * 2007-12-19 2009-07-09 Dr Johannes Heidenhain Gmbh Position measuring device and method for measuring absolute position
JP5832088B2 (en) * 2010-12-15 2015-12-16 キヤノン株式会社 Rotary encoder

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107017886A (en) * 2017-03-09 2017-08-04 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 A kind of four reading head digital signal decoders of steel ring encoder
CN107017886B (en) * 2017-03-09 2020-08-11 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Four-reading-head digital signal decoder of steel ring encoder

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