JP7107806B2 - ロータリエンコーダ - Google Patents

Description

本発明は、ロータリエンコーダに関し、より詳細には、自己校正可能なロータリエンコーダに関する。

測量機に用いられるロータリエンコーダは、望遠鏡とともに回転する回転円盤、およびこの回転円盤の周方向に沿って付された目盛または角度コードを示すスリットを読む検出器を用いて、水平角と鉛直角とを測定する。

ロータリエンコーダの測定値に誤差を生じる主要な原因として、回転円盤の回転軸への取り付けが偏心していることや、目盛や角度コードを完全に等間隔に付されていないこと等が挙げられる。

このような誤差を取り除くために、特許文献１は、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）を自己校正可能なロータリエンコーダを開示している。

特許第４８２４４１５号明細書

しかし、特許文献１のロータリエンコーダでは、回転円盤の回転時に、光源に対して、近づいたり遠ざかったりするようにぶれること（以下、「面ぶれ」という。）で生じる誤差は考慮されておらず、特に、高精度の測定が求められる測量機用ロータリエンコーダでは、校正精度が十分でない場合があるという問題があった。

本発明は、係る事情を鑑みてなされたものであり、回転円盤の面ぶれに起因する誤差を考慮して高精度に自己校正することができるロータリエンコーダを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の１つの態様に係るロータリエンコーダは、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であって、前記光源は、複数の発光素子を備え、第１の発光素子は前記回転角θに相当する位置に配置され、第２の発光素子は、前記第１の発光素子から所定距離ｘ_Ｌ離間して配置され、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、前記第１の発光素子を用いた場合の前記検出器上の読取範囲内の読取値ｆ_I（θ＋φ）及びｆ_I（θ）と、前記第２の発光素子を用いた場合の前記検出器上の読取値ｆ_ＩＩ（θ＋φ）を得て、前記読取値ｆ_ＩＩ（θ＋φ）と前記読取値ｆ_I(θ+φ)との差ｈ(θ+φ)に基づいて、角度θ＋φにおける面ぶれによる読取値の誤差Δφ_Ｉを算出し、前記読取値の誤差Δφ_Ｉを反映して前記読取値ｆ_I(θ+φ)とｆ_I(θ)との差ｇ_I（θ，φ）を求め、前記差ｇ_I（θ，φ）の変化から前記読取値ｆ_I(θ)を自己校正することを特徴とする。

上記態様において、前記光源は、前記第１の発光素子に関して前記第２の発光素子と対称な位置に配置された第３の発光素子を備え、前記演算部は、前記第１の発光素子を用いた場合の前記検出器上の読取範囲内の読取値ｆ_Ｉ（θ－φ）および前記第３の発光素子を用いた場合の前記検出器上の読取値ｆ_ＩＩＩ（θ－φ）を得て、前記読取値ｆ_ＩＩＩ（θ－φ）と前記読取値ｆ_I(θ－φ)との差ｈ(θ－φ)に基づいて、角度θ－φにおける面ぶれによる読取値の誤差Δ（－φ_Ｉ）を算出し、前記読取値の誤差Δ（－φ_Ｉ）を反映して前記読取値ｆ_I(θ－φ)とｆ_I(θ)との差ｇ_I（θ，－φ）を求め、前記差ｇ_I（θ，φ）および前記差ｇ_I（θ，－φ）の変化を平均化して、前記読取値ｆ_I(θ)を自己校正することも好ましい。

上記の態様によれば、回転円盤の面ぶれに起因する誤差を考慮して高精度に自己校正することができるロータリエンコーダを提供することを目的とすることができる。

本発明の第１の実施の形態に係るロータリエンコーダの構成ブロック図である。 （ａ）は、同形態に係るロータリエンコーダの検出器付近の平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＩＩＢ－ＩＩＢ線に沿う断面図である。 同形態のロータリエンコーダにおいて、面ぶれに起因する誤差の計算方法を説明する図であり、第１の発光素子を発光した場合の、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＩＩIＢ－ＩIＩＢ線に沿う断面図である。 同形態のロータリエンコーダにおいて、面ぶれに起因する誤差の計算方法を説明する図であり、第２の発光素子を発光した場合の、図３（ｂ）と同様の断面図である。 同形態のロータリエンコーダにおける、自己校正の手順を示すフローチャートである。 （ａ）は、本発明の第２の実施の形態に係るロータリエンコーダの検出器付近の平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＶＩＢ－ＶＩＢ線に沿う断面図である。 同形態のロータリエンコーダにおける、自己校正の手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。また、各実施の形態において、同一の構成には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

（第１の実施の形態）
１． ロータリエンコーダの構成
実施の形態に係るロータリエンコーダ（以下、単に「エンコーダ」という）１００は、いわゆるアブソリュートエンコーダである。エンコーダ１００は、回転軸（図示せず）に固設された回転円盤２と、回転軸の軸受（図示せず）に固設された光源３と、光源３からの光を、回転円盤２を介して受光する検出器４と、変換部５と、演算部６と表示部７とを備える。

回転円盤２は、ドーナツ状の円盤であり、周縁部に、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）とからなる角度を示す角度コードを形成するスリット２１が設けられている。

光源３は、第１の発光素子３１と第２の発光素子３２とを備え、発光素子は、例えばＬＥＤである。発光素子３１，３２は、回転円盤２のスリット２１と対向するように、所定距離Ｈ_ＤL離間して配置されている（図２（ｂ））。また、第１の発光素子３１と第２の発光素子３２とは、回転円盤の直径と直交する方向に所定距離ｘ_Ｌ離間して配置されている。

検出器４は、例えばＣＣＤリニアセンサであり、回転円盤２に関して、光源３と反対側に、所定距離Ｈ_ＤＣ離間して光源３と対向するように配置されている（図２（ｂ））。

変換部５は、Ａ／Ｄ変換器であり、検出器４からの検出信号をデジタル信号に変換して、演算部６に出力する。

演算部６は、ＣＰＵにＲＯＭ，ＲＡＭ等を実装したマイクロコントローラであり、光源３の発光を制御し、変換部５から入力された検出信号から角度コードを解読し、公知の内挿処理を行うことにより角度を算出し、液晶ディスプレイ等の表示部７に出力する。

図２に示すように、検出器４は、回転円盤２の直径に対して直交する位置に、スリット２１と対向するように配置されている。検出器４に対して回転円盤２の中心Ｏから引いた垂線の足をＡとする。また検出器４の検出範囲に入る、回転円盤２の適当な点をＢとする。Ｍは角度コードが０°を示す方向であり、Ａ点のＭ方向からなす真の角度をθ、角ＡＯＢの真の角度をφとする。従ってＡ点の位置が角度θの位置であり、Ｂ点の位置が角度θ＋φの位置である。

この時、第１の発光素子３１は、点Ａと対応する位置に配置されており、第２の発光素子３２は、第１の発光素子３１から、検出器４が延びる方向に、所定距離ｘ_Ｌだけ離間して配置されている。

図２（ｂ）に示すように、面ぶれを考慮しない場合、第１の発光素子３１から出射され、点Ａに入射した光は検出器４の読取位置Ａ_ＣＩに入射する。また、点Ｂに入射した光は検出器４の読取位置Ｂ_ＣＩに入射する。演算部６は、読取位置置Ａ_ＣＩおよびＢ_ＣＩで、Ａ点およびＢ点における角度コードをそれぞれ読み、内挿処理を行ってＡ点およびＢ点でのそれぞれの角度の読取値ｆ_Ｉ（θ）およびｆ_Ｉ（θ＋φ）を求めることができる。通常の角度測定においては、Ａ点における角度の読取値ｆ_Ｉ（θ）が測定値となる。

読取値ｆ_Ｉ（θ）およびｆ_Ｉ（θ＋φ）は、３６０°を周期とする周期関数であるので、フーリエ級数を用いてそれぞれ式１、式２のように表すことができる。
ｆ_Ｉ（θ）＝θ＋ΣＡ_i＊ｓｉｎ（ｉθ＋α_ｉ） （１）
ｆ_Ｉ（θ＋φ）＝（θ+φ）＋ΣＡ_ｉ＊ｓｉｎ｛ｉ（θ＋φ）＋α_ｉ ｝ （２）
（ここで、ｉは高調波の次数を表す自然数（１，２，３，・・・Ｍ／２）、Ａ_ｉは、第ｉ高調波の振幅、α_ｉは、第ｉ高調波の初期位相であり、Ｍは目盛数であり偶数である。）

また、図２（ｂ）に示すように、面ぶれを考慮しない場合、第２の発光素子３２から出射され、Ｂ点に入射した光は、検出器４の読取位置Ｂ_ＣＩＩに入射する。演算部６は、検出器４で、Ｂ点の角度コードを読み、内挿処理を行って、Ｂ点での角度の読取値ｆ_ＩＩ（θ＋φ）を求める。読取値ｆ_ＩＩ（θ＋φ）の詳細については後述する。

２． 面ぶれ誤差の計算
次に、角度の読取値における面ぶれの影響を、図３を参照して説明する。面ぶれとは、回転円盤２が回転により、光源３に対して、近づいたり遠ざかったりするように変位することである。図３では、光源に近づく方向の面ぶれが生じた場合について検討する。

面ぶれΔＨが生じると、角度θ＋φを検出するために第１の発光素子３１から出射された光の回転円盤２への入射位置は、Ｂ点から距離Δｘ_ＤＩだけずれた、Ｂ´点となる。したがって、読取位置Ｂ_ＣＩでは、Ｂ点ではなく、Ｂ´点の角度コードが読み取られる。このため、読取値ｆ_Ｉ（θ＋φ）は、（θ＋φ）+Δφ_Ｉとなる（図３（ａ））。すなわち－Δφ_Ｉが、回転円盤の面ぶれによって生ずる誤差である。

角度θ+φの位置での、面ぶれ誤差Δφ_Ｉは以下の通り計算できる。
図３（ｂ）より、面ぶれΔＨ、面ぶれΔＨによる入射位置のずれΔｘ_ＤＩ、第１の発光素子３１から検出器４までの距離Ｈ_ＬＣ、および読取位置Ａ_ＣＩＢ_ＣＩ間の距離ｘ_ＣＩの関係は式３の通りである。
ｘ_ＣＩ/Ｈ_ＬＣ＝Δｘ_ＤＩ／ΔＨ （３）

したがって、入射位置のずれΔｘ_ＤＩ、は、式４で表せる。
Δｘ_ＤＩ＝ΔＨ／Ｈ_ＬＣ・ｘ_ＣＩ （４）

また、図３（ａ）より、角度φの正接は、ＡＢ間の距離ｘ_Ｄと、回転円盤の中心Ｏから点Ａに引いた垂線の長さｌを用いて、式５で表せる。
tanφ＝ｘ_Ｄ／ｌ （５）

また、（φ+Δφ_Ｉ）の正接は、入射位置のずれΔｘ_ＤＩを用いて式６のように表される。
ｔａｎ（φ+Δφ_Ｉ）＝（ｘ_Ｄ-Δｘ_ＤＩ）／ｌ （６）

したがって、Δφ_Ｉが十分に小さければ、式７の通り近似できる。
Δφ_Ｉ≒－（Δｘ_ＤＩ）／ｌ＝－（ΔＨ／Ｈ_ＬＣ）（ｘ_ＣＩ／ｌ） （７）

ここで、面ぶれも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て式８の通り表される。
Δφ_Ｉ＝Σ（ΔＨ_ｉ／Ｈ_ＬＣ）（ｘ_ＣＩ／ｌ）＊ｓｉｎ{ｉ（θ＋φ）+β_ｉ} （８）

これを式１に追加して、面ぶれを考慮した、Ｂ点（角度θ＋φ）での測角値ｆ_Ｉ（θ+φ）は、式９の通り表せる。
ｆ_Ｉ（θ＋φ）＝θ＋φ＋ΣＡ_ｉ＊ｓｉｎ｛ｉ（θ＋φ）＋α_ｉ｝＋Σ（ΔＨ_ｉ／Ｈ_ＬＣ）（ｘ_ＣＩ／ｌ）＊ｓｉｎ{ｉ（θ＋φ）+β_ｉ} （９）

なお、φ＝０の場合は、ｘ_ＣＩ＝０であり、式１０の通り面ぶれによる誤差は生じない。すなわち面ぶれによる誤差は、角度θの測定自体には影響を及ぼさない。
ｆ_Ｉ（θ）＝θ＋ΣＡ_ｉ＊ｓｉｎ（ｉθ＋α_ｉ） （１０）

次に、第２の発光素子３２を発光させ、点Ｂ_ＣＩＩでの角度の読取値ｆ_ＩＩ（θ＋φ）を求める場合の面ぶれΔＨの影響について検討する。第２の発光素子３２から出射された光の回転円盤２への入射位置は、Ｂ点から距離Δｘ_ＤＩＩずれた、Ｂ”点となる。

θ+φの位置における、第１の発光素子３１と第２の発光素子３２間の距離ｘ_Ｌ，読取位置Ａ_ＣＩＢ_ＣIＩ間の距離（角度読取位置）ｘ_ＣＩＩ，第２の発光素子３２から検出器４までの距離Ｈ_ＬＣ、面ぶれΔＨによる入射位置のずれΔｘ_ＤＩI、および面ぶれΔＨの関係は、図４より、式１１で表せる。
（ｘ_Ｌ-ｘ_ＣＩＩ）／Ｈ_ＬＣ＝－Δｘ_ＤＩＩ／ΔＨ （１１）

したがって、入射位置のずれΔｘ_ＤＩＩは、式１２で表せる。
Δｘ_ＤＩＩ＝（ΔＨ／Ｈ_ＬＣ）（ｘ_ＣＩＩ-ｘ_Ｌ） （１２）

よって、第１の発光素子３１を発光させた場合と同様、θ＋φの位置における点Ｂ_ＣＩＩでの角度の読取値ｆ_ＩＩ（θ＋φ）は、式１３で表せる。
ｆ_ＩＩ（θ＋φ）＝θ＋φ＋ΣＡ_ｉ＊ｓｉｎ｛ｉ（θ＋φ）＋α_ｉ｝＋Σ（ΔＨ_ｉ／Ｈ_ＬＣ）（ｘ_ＣＩＩ－ｘ_L）／ｌ＊ｓｉｎ{ｉ（θ＋φ）+β_ｉ} （１３）

したがって、第２の発光素子３２による読取値ｆ_ＩＩ（θ＋φ）と第１の発光素子３１による読取値ｆ_Ｉ（θ＋φ）との差ｈ（θ＋φ）は式１４の通り表せる。
ｈ（θ＋φ）＝ｆ_ＩＩ（θ＋φ）－ｆ_Ｉ（θ＋φ）
＝Σ（ΔＨ_ｉ／Ｈ_ＬＣ）（ｘ_ＣＩＩ－ｘ_ＣＩ－ｘ_Ｌ）/ｌ*ｓｉｎ｛ｉ（θ＋φ）＋β_ｉ｝ （１４）

式８より、Σ（ΔＨ_ｉ／Ｈ_ＬＣ）＊｛ｓｉｎ{ｉ（θ＋φ）+β_ｉ}＝Δφ_Ｉ／（ｘ_ＣＩ／ｌ）であるから、θ＋φの位置における、面ぶれによる角度読取値の誤差Δφ_Ｉは、式１５で表せる。
Δφ_Ｉ＝ｘ_ＣＩ/（ｘ_ＣＩＩ－ｘ_ＣＩ－ｘ_Ｌ）＊ｈ（θ＋φ） （１５）
以上により、誤差の影響を考慮した角度読取値が、ｆ_Ｉ（θ＋φ）－Δφ_Ｉで求められる。

ここで、第１の発光素子３１と第２の発光素子３２の間の距離ｘ_Ｌは既知であり、読取位置Ａ_ＣＩＢ_ＣＩ間の距離（角度読取位置）ｘ_ＣＩ、読取位置Ａ_ＣＩＢ_ＣＩＩ間の距離（角度読取位置）ｘ_ＣＩＩも取得可能であるので、角度θ＋φの位置における面ぶれによる角度読取値の誤差Δφ_Ｉを求めることができる。

３． 自己校正の方法
本実施の形態に係る、エンコーダ１００の自己校正の方法は、θ＋φの位置における読取値ｆ_Ｉ（θ＋φ）の取得に際して、面ぶれによる角度読取値の誤差Δφ_Ｉを考慮する点を除き、特許文献１に記載された方法と同様であり、概略は以下のとおりである。

まず、読取値ｆ_Ｉ（θ＋φ）とｆ_Ｉ（θ）の差ｇ_Ｉ（θ，φ）は、式１、式２から、特許文献１に記載された方法により、式１６のようにフーリエ級数で表せる。
ｇ_Ｉ（θ，φ）＝φ＋ΣＡ_ｉ*ｓｉｎ（ｉθ/２）＊ｃｏｓ｛i（θ＋φ／２）＋α_ｉ｝
＝Ｂ_０+ΣＢ_ｉ*ｓｉｎ｛ｉθ＋γ_ｉ｝ （１６）
ただし、
φ＝Ｂ_ｏ （１７）
Ａ_ｉ＝Ｂ_ｉ*ｓｉｎ（_ｉφ／２） （１８）
α_ｉ＝γ_ｉ-_ｉφ／２＋π／２ （１９）
である。

そこで、３６０°をＮ等分し所定角度（例えば、５°）ずつ回転円盤２を回転させた回転角θｊの位置で、Ａ点とＢ点での読取値ｆ_Ｉ（θ_ｊ），ｆ_Ｉ（θ_ｊ+φ）を取得する。ここで、ｊ＝１，２，３，・・・Ｎ－１である。所定角度θ_ｊごとにｇ_Ｉ（θ_ｊ，φ）＝ｆ_Ｉ（θ_ｊ+φ）－ｆ_Ｉ（θ_ｊ）を算出すると、周知の方法により式１６のフーリエ級数の各係数Ｂ_ｏ，Ｂ_ｉ，γ_ｉが算出でき、式１７,式１８，式１９によりφ，Ａ_ｉ，α_ｉが算出できる。したがって、真の角度θは、式１を変形した式２０から求めることができる。
θ＝ｆ（θ）－ΣＡ_ｉ＊ｓｉｎ（ｉθ＋α_ｉ）＝ｆ（θ）－Ｅ(θ) （２０）
なお、Ｅ(θ)は誤差関数でありＥ(θ)＝ΣＡ_ｉ＊ｓｉｎ（ｉθ＋α_ｉ）である。

４． 自己校正の手順
次に、本実施の形態に係るエンコーダ１００による自己校正の手順を、図５を参照しながら説明する。以下の自動校正の処理は、通常は、演算部６が行う。

自己校正が開始すると、ステップＳ１０１で、第１の発光素子３１を発光させ、検出器４上の読取位置Ａ_ＣＩ，Ｂ_ＣＩの読取値ｆ_Ｉ（θ_ｊ）、ｆ_Ｉ（θ_ｊ＋φ），およびＡ_ＣＩＢ_ＣＩ間の距離（角度読取位置）ｘ _ＣＩ を取得し、これを所定回数行う。測定後、第１の発光素子３１の発光を停止する。

次に、ステップＳ１０２で、第２の発光素子３２を発光させ、検出器４上の読取位置Ｂ_ＣＩＩの読取値ｆ_ＩＩ（θ_ｊ＋φ）およびＡ_ＣＩＢ_ＣＩＩ間の距離（角度読取位置）ｘ_ｃＩＩを取得し、これを所定回数行う。測定後、第２の発光素子３２の発光を停止する。

次に、ステップＳ１０３で、読取値ｆ_Ｉ（θ_ｊ）、ｆ_Ｉ（θ_ｊ＋φ），ｆ_ＩＩ（θ_ｊ＋φ）およびＡ_ＣＩＢ_ＣＩ間の距離（角度読取位置）ｘ_ＣＩ，Ａ_ＣＩＢ_ＣＩＩ間の距離（角度読取位置）ｘ_ｃＩＩの平均を算出する。

次に、ステップＳ１０４で、θ＋φでの読取値ｆ_ＩＩ（θ_ｊ＋φ），ｆ_Ｉ（θ_ｊ＋φ）の差ｈ（θ_ｊ＋φ）＝ｆ_ＩＩ（θ_ｊ＋φ）－ｆ_Ｉ（θ_ｊ＋φ）を算出して記憶する。

次に、ステップＳ１０５で、式１５により、θ＋φの位置における、面ぶれによる角度読取値の誤差Δφ_Ｉを算出して記憶する。

次に、ステップＳ１０６で、面ぶれの影響を考慮した読取値ｆ_Ｉ（θ_ｊ＋φ）-Δφ_Ｉと読取値ｆ_Ｉ（θ）の差ｇ_Ｉ（θ_ｊ，φ）を算出して記憶する。

次に、ステップＳ１０７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θ_ｊ毎のｇ（θ_ｊ，φ）を取得したかどうかを判断する。例えば、θを５°間隔で３６０°にわたってｇ_Ｉ（θ_ｊ，φ）を取得したかどうかを判断する。

予定の全データ取得がされていない場合（Ｎｏ）、ステップＳ１０７に進み、回転円盤２を手動または自動で所定角度回転させて、ステップＳ１０１に戻る。以下、ステップＳ１０１～Ｓ１０７を繰り返し、所定角度θ_ｊ毎のｇ_Ｉ（θ_ｊ，φ）を求めて記憶する。

ステップＳ１０９で所定回数のデータ取得が完了している場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ１０８に進んで、所定角度θ_ｊ毎のｇ_Ｉ（θ_ｊ，φ）から、式１６に示すｇ_Ｉ（θ，φ）のフーリエ級数の係数Ｂ_０、Ｂ_ｎ、γ_ｎを算出する。

次に、ステップＳ１１０で、係数Ｂ_０、Ｂ_ｎ、γ_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Ａ_ｎ、α_ｎを算出する。

次に、ステップＳ１１１で、ステップＳ１１０で得られた係数から誤差関数Ｅ（θ）を求め、これに記憶し処理を終了する。

このようにエンコーダ１００を自動校正することにより、以後の測定において、読取値ｆ（θ）から真の角度θを、式１を用いて正確に求めることができる。

本実施の形態に係るエンコーダ１００によれば、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とするときに、回転角θを測定するための第１の発光素子の他に、第２の発光素子を所定距離離間して配置したことにより、角度θ＋φの位置における第１の発光素子３１を用いた角度読取値ｆ_Ｉ（θ＋φ）、第２の発光素子３２を用いた角度読取値ｆ_ＩＩ（θ＋φ）、およびそれぞれの検出器４における角度読取位置を測定することが可能になる。これらの測定値および、既知の発光素子間の距離を用いれば、角度θ＋φにおける、角度θ＋φの位置における面ぶれによる角度読取値の誤差Δφ_Ｉを求めることができる。

従って、面ぶれによる角度読取値の誤差Δφ_Ｉを考慮した読取値ｆ_Ｉ（θ_ｊ＋φ）-Δφ_Ｉを用いて、誤差関数を算出し、これにより自己校正を行うことができるので、高精度な自己校正が可能となる。

（第２の実施の形態）
図６は第２の実施の形態に係る、エンコーダ１００ａを示す。エンコーダ１００ａは、第１の実施の形態に係るエンコーダ１００と略同様の構成を有するが、光源３ａが、さらに第３の発光素子３３を有する点で異なる。第３の発光素子３３は、第１の発光素子３１、すなわち回転円盤２の中心Ｏから点Ａに下ろした垂線に関して、第２の発光素子３２と対称に配置されている。

第３の発光素子３３は、点Ａから、点Ｂと反対方向に角度φ離れた位置、すなわち、角度θ－φの位置の角度を読取るために用いられる。角度θ－φにおける面ぶれによる角度読取値の誤差Δ（－φ_Ｉ）も、Δφ_Ｉと同様の手法で算出される。

次に、本実施の形態に係るエンコーダ１００aによる自己校正の手順を、図７を参照しながら説明する。基本的な処理は、第１の実施の形態に係る手順と同様であるので、同じ処理については引用して説明を省略する。

自己校正を開始すると、ステップＳ２０１では、ステップＳ１０１の処理に加えて、角度読取値ｆ_Ｉ（θ_ｊ－φ）およびＡ_ＣＩＣ_ＣＩ間の距離（角度読取位置）ｘ_ＣＩ’を取得し、これを所定回数行う。測定後、第１の発光素子３１の発光を停止する。

次に、ステップＳ２０２で、ステップＳ１０２と同様に第２の発光素子による測定を行う。

次に、ステップＳ２０３で、第３の発光素子３３を発光させ、検出器４上の読取位置Ｃ_ＣＩIＩの読取値ｆ_ＩＩＩ（θ_ｊ －φ）およびＡ_ＣＩＣ_ＣＩＩＩ間の距離（角度読取位置）ｘ_ｃＩＩＩを取得し、これを所定回数行う。測定後、第３の発光素子３３の発光を停止する。

次に、ステップＳ２０４で、ステップＳ２０１～Ｓ２０３で取得した、角度読取値ｆ_Ｉ（θ_ｊ），ｆ_Ｉ（θ_ｊ＋φ），ｆ_Ｉ（θ_ｊ－φ），ｆ_II（θ_ｊ＋φ），ｆ_III（θ_ｊ－φ）および角度読取位置ｘ_ｃI, ｘ_ＣＩ’の平均を算出する。

次に、ステップＳ２０５では、ステップＳ１０４と同様に、ｈ（θ_ｊ＋φ），ｈ（θ_ｊ－φ）を算出して記憶する。

次に、ステップＳ２０６で、ステップＳ１０５と同様に、θ＋φ，θ－φの位置それぞれの、面ぶれによる角度読取値の誤差Δφ_Ｉ，Δ（－φ_Ｉ）を算出して記憶する。

次に、ステップＳ２０７で、ステップＳ１０６と同様に、ｇ_Ｉ（θ_ｊ，φ），ｇ_Ｉ（θ_ｊ，－φ）を算出して記憶する。

その後ステップＳ１０７～Ｓ１１０と同様にしてステップＳ２０８～ステップＳ２１１の処理を進め、θ＋φ、θ-φそれぞれから求められるｆ_Ｉ（θ）の誤差関数を算出する。

そしてステップＳ２１２で誤差関数を平均化し、ステップＳ２１３で、誤差関数を記憶して処理を終了する。

本実施の形態によれば、角度θ＋φおよびθ-φでの読取値における読取誤差を平均化できるので、さらに高い校正精度を実現できる。

以上、本発明の好ましい実施の形態について述べたが、上記の実施の形態は本発明の一例であり、これらを当業者の知識に基づいて組み合わせることが可能であり、そのような形態も本発明の範囲に含まれる。

２ 回転円盤
３，３ａ 光源
３１ 第１の発光素子
３２ 第２の発光素子
３３ 第３の発光素子
４ 検出器
６ 演算部
１００，１００ａ ロータリエンコーダ

Claims (2)

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であって、
   前記光源は、複数の発光素子を備え、第１の発光素子は前記回転角θに相当する位置に配置され、第２の発光素子は、前記第１の発光素子から所定距離ｘ_Ｌ離間して配置され、
   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、前記第１の発光素子を用いた場合の前記検出器上の読取範囲内の読取値ｆ_I（θ＋φ）及びｆ_I（θ）と、前記第２の発光素子を用いた場合の前記検出器上の読取値ｆ_ＩＩ（θ＋φ）を得て、前記読取値ｆ_ＩＩ（θ＋φ）と前記読取値ｆ_I(θ+φ)との差ｈ(θ+φ)に基づいて、角度θ＋φにおける面ぶれによる読取値の誤差Δφ_Ｉを算出し、前記読取値の誤差Δφ_Ｉを反映して前記読取値ｆ_I(θ+φ)とｆ_I(θ)との差ｇ_I（θ，φ）を求め、前記差ｇ_I（θ，φ）の変化から前記読取値ｆ_I(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. 前記光源は、前記第１の発光素子に関して前記第２の発光素子と対称な位置に配置された第３の発光素子を備え、
   前記演算部は、前記第１の発光素子を用いた場合の前記検出器上の読取範囲内の読取値ｆ_Ｉ（θ－φ）および前記第３の発光素子を用いた場合の前記検出器上の読取値ｆ_ＩＩＩ（θ－φ）を得て、前記読取値ｆ_ＩＩＩ（θ－φ）と前記読取値ｆ_I(θ－φ)との差ｈ(θ－φ)に基づいて、角度θ－φにおける面ぶれによる読取値の誤差Δ（－φ_Ｉ）を算出し、前記読取値の誤差Δ（－φ_Ｉ）を反映して前記読取値ｆ_I(θ－φ)とｆ_I(θ)との差ｇ_I（θ，－φ）を求め、前記差ｇ_I（θ，φ）および前記差ｇ_I（θ，－φ）の変化を平均化して、前記読取値ｆ_I(θ)を自己校正する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。

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