JPH0626885A - 光学式エンコーダにおけるエンコーダ信号の歪除去方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は光学式エンコーダにおけるエンコー
ダ信号の歪除去方法に関し、特に、エンコーダ信号のｎ
次成分を除去し、高分解能化できるエンコーダ信号を得
ることを特徴とする。 【構成】 本発明による光学式エンコーダにおけるエン
コーダ信号の歪除去方法は、歪をもつ第１信号Ａとπ／
ｎだけ位相がずれた第２信号の和をとり、ｎ次成分を除
去する構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光学式エンコーダにお
けるエンコーダ信号の歪除去方法に関し、特に、エンコ
ーダ信号のｎ次成分を除去し、高分解能化できるエンコ
ーダ信号を得るための新規な改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、用いられていたこの種のエンコー
ダ信号の分解能を上げる方法として、図３で示す等間隔
のスリット１を経て得られたアナログ信号であるエンコ
ーダ信号の電気分割が用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のエンコーダ信号
の場合、得られたアナログ信号を疑似正弦波信号とみな
して分割するので、エンコーダ信号が理想的な正弦波信
号に近ければ高精度な分割ができるが、実際には図４及
び図５の波形図で示す様々な歪が含まれているので、高
精度な分割には限界があった。すなわち、エンコーダ信
号は周期的な信号なのでフーリエ展開することができ、
エンコーダ信号Ａは次の数１の(1)式にて表すことがで
きる。この(1)式の第１項が真の信号分であり、第２項
の高次成分が歪を表している。この第２項は無限大まで
和をとっているが、実際には２次及び３次成分が歪の大
部分を占めているので、(1)式を書き直すと、Ａ≒ａ₁ s
inθ＋ａ₂ sin(2θ)＋ａ₃ sin(3θ)となり、この２次及
び３次成分を取除く必要があった。

【０００４】

【数１】

【０００５】本発明は、以上のような課題を解決するた
めになされたもので、特に、エンコーダ信号のｎ次成分
を除去し、高分解能化できるエンコーダ信号を得ること
ができる光学式エンコーダにおけるエンコーダ信号の歪
除去方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による光学式エン
コーダにおけるエンコーダ信号の歪除去方法は、スリッ
トを介して得られるエンコーダ信号を電気分割して分解
能を上げるようにした光学式エンコーダにおいて、歪を
もつ第１信号〔Ａ＝ａ₁ sin θ＋ａ_n sin(nθ)〕に対
し、前記スリットを不等間隔として得られたπ／ｎだけ
位相のずれた第２信号〔Ａ’＝ａ₁ sin(θ＋π／ｎ)＋
ａ_n sin｛n(θ＋π／ｎ)｝＝ａ₁ sin(θ＋π／ｎ)−ａ_n
sin(ｎθ)〕を用意し、前記各信号Ａ，Ａ’の和〔Ａ
＋Ａ’＝ａ₁sinθ＋ａ₁ sin(θ＋π／ｎ)＝２ａ₁ cos
(π／２ｎ)sin(θ＋π／２ｎ)〕によりｎ次成分を除去
する方法である。

【０００７】

【作用】本発明による光学式エンコーダにおけるエンコ
ーダ信号の歪除去方法においては、歪をもつ第１信号
〔Ａ＝ａ₁ sin θ＋ａ_n sin(nθ)〕に対し、π／ｎだけ
位相のずれた第２信号〔Ａ’＝ａ₁ sin(θ＋π／ｎ)＋
ａ_n sin｛n(θ＋π／ｎ)｝＝ａ₁ sin(θ＋π／ｎ)−ａ_n
sin(ｎθ)〕を用意し、これらの信号Ａ，Ａ’の和を
とることにより、Ａ＋Ａ’＝ａ₁ sinθ＋ａ₁ sin(θ＋
π／ｎ)＝２ａ₁ cos(π／２ｎ)sin(θ＋θ／２ｎ)とな
り、ｎ次成分を除去することができる。

【０００８】

【実施例】以下、図面と共に本発明による光学式エンコ
ーダにおけるエンコーダ信号の歪除去方法の好適な実施
例について詳細に説明する。図１はエンコーダ信号を得
るためのグレーティングにおけるスリット構造を示して
おり、スリット１は複数のスリット部Ｓ₁，Ｓ₂，Ｓ₃，
Ｓ₄が不等間隔（Ｐ／６，Ｐ／４，５／１２Ｐ）で設け
られ、Ｓ₁（Ｓ₃）に対してＳ₂（Ｓ₄）は位相がπ／３だ
けずれる位置に設けられていると共に、Ｓ₁（Ｓ₂）に対
してＳ₃（Ｓ₄）は位置π／２だけずれる位置に設けられ
ている。

【０００９】従って、図３で示す従来の等間隔スリット
１から生成されるエンコーダ信号はａ₁ sinθ＋歪であ
るのに対し、図１で示す不等間隔スリット１から生成さ
れるエンコーダ信号は次の数２の(2)式となる。

【００１０】

【数２】

【００１１】次に、前述のπ／ｎだけ位置のずれた信号
からｎ次成分（ｎ＞２）の歪を除去する方法について説
明する。まず、図３のスリット１で得た歪を持つ第１信
号ＡはＡ＝ａ₁ sinθ＋ａ_n sin(nθ)であり、次に、π
／ｎだけ位相のずれた第２信号Ａ’を用意する。この第
２信号Ａ’＝ａ₁ sin(θ＋π／ｎ)＋ａ_n sin｛n(θ＋π
／ｎ)｝＝ａ₁ sin(θ＋π／ｎ)−ａ_n sin(ｎθ)であ
る。

【００１２】次に、前述の各信号ＡとＡ’との和ををと
ると、Ａ＋Ａ’＝ａ₁ sinθ＋ａ₁ sin(θ＋π／ｎ)＝２
ａ₁ cos(π／２ｎ)sin(θ＋π／２ｎ)となり、この各信
号Ａ，Ａ’の和によりｎ次成分（ｎ＞２）を除去して１
次成分のみの歪のないアナログ信号からなるエンコーダ
信号を得ることができる。なお、前述の図１におけるス
リット１の特徴は、π／２，π／３・・・π／ｎだけず
れた第２信号を作り、この第２信号の振幅（ａ_n）は全
て等しく、前述の和（Ａ＋Ａ’）の演算は図示しない光
学式エンコーダの受光素子上で行われるもので、その結
果得られたエンコーダ信号は、歪が極めて少ない理想的
な正弦波信号に近づけることができ、この正弦波信号を
電気分割することによって高分解能化されたエンコーダ
信号とすることができる。

【００１３】また、２次成分のみを除去する場合、２次
成分をもつエンコーダ信号である第１信号ＡはＡ＝ａ₁
sinθ＋ａ_n sin２θに対し、π／２だけ位相がずれた第
２信号Ａ’を用意する。 Ａ’＝ａ₁ sin(θ＋π/2)＋ａ₂ sin2(θ＋π/2)＝ａ₁ s
in(θ＋π/2)−ａ_n sin 2θ。 ここで前記各信号Ａ，Ａ’の和を求めると、 Ａ＋Ａ’＝ａ₁ sinθ＋ａ₁ sin(θ＋π/2) ＝ａ₁ sin(θ＋π/4−π/4)＋ａ₁ sin(θ＋π/4＋π/4) ＝ａ₁{sin(θ＋π/4)cos(−π/4)＋cos(θ＋π/4)sin(−π/4) ＋sin(θ＋π/4)cosπ/4＋cos(θ＋π/4)sinπ/4} ＝２ａ₁ sin(θ＋π/4)cosπ/4 ＝ａ₁２^2/1sin(θ＋π/4) 従って、２×奇数次成分を除去することができる。

【００１４】さらに、３次成分のみを除去する場合、３
次成分をもつエンコーダ信号である第１信号ＡはＡ＝ａ
₁ sinθ＋ａ₃ sin３θに対し、π／３だけ位相がずれた
第２信号Ａ’を用意する。 Ａ’＝ａ₁ sin(θ＋π/3)＋ａ₃ sin3(θ＋π/3)＝ａ₁ s
in(θ＋π/3)−ａ₃ sin3θ。 ここで前記各信号Ａ,Ａ’の和を求めると、 Ａ＋Ａ’＝ａ₁ sinθ＋ａ₁ sin(θ＋π/3) ＝ａ₁ {sin(θ＋π/6)cos(−π/6)＋cos(θ＋π/6)sin(−π/６) ＋sin(θ＋π/6)cos(π/6)＋cos(θ＋π/6)sin(π/6)} ＝２ａ₁ cos(π/6)sin(θ＋π/6) ＝ａ₁3^2/1sin(θ＋π/6) 従って、３×奇数次成分を除去することができる。

【００１５】

【発明の効果】本発明による光学式エンコーダにおける
エンコーダ信号の歪除去方法は、以上のように構成され
ているため、次のような効果を得ることができる。すな
わち、歪を含む第１信号とπ／ｎだけ位相ずれを有する
第２信号の和をとることによりｎ次成分を完全に除去す
ることができ、得られたほぼ完全な正弦波よりなるエン
コーダ信号を電気分割し、高分解能化を達成することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光学式エンコーダにおけるエンコ
ーダ信号の歪除去方法に用いるスリットを示す構成図で
ある。

【図２】低歪状態のエンコーダ信号を示す波形図であ
る。

【図３】従来方法に用いるスリットを示す構成図であ
る。

【図４】従来の高歪状態のエンコーダ信号を示す波形図
である。

【図５】図４のエンコーダ信号をフーリエ成分に分解し
て示す波形図である。

【符号の説明】

１ スリット １０ エンコーダ信号

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スリットを介して得られるエンコーダ信
   号を電気分割して分解能を上げるようにした光学式エン
   コーダにおいて、歪をもつ第１信号〔Ａ＝ａ₁ sin θ＋
   ａ_n sin(nθ)〕に対し、前記スリットを不等間隔として
   得られたπ／ｎだけ位相のずれた第２信号〔Ａ’＝ａ₁
   sin(θ＋π／ｎ)＋ａ_n sin｛n(θ＋π／ｎ)｝＝ａ₁ sin
   (θ＋π／ｎ)−ａ_n sin(ｎθ)〕を用意し、前記各信号
   Ａ，Ａ’の和〔Ａ＋Ａ’＝ａ₁ sinθ＋ａ₁ sin(θ＋π
   ／ｎ)＝２ａ₁ cos(π／２ｎ)sin(θ＋π／２ｎ)〕によ
   りｎ次成分を除去することを特徴とする光学式エンコー
   ダにおけるエンコーダ信号の歪除去方法。