JPH0222511A - ロータリーエンコーダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （ａ）産業上の利用分野 この発明は回転角を光学的に検出するロータリーエンコ
ーダに関する。

（ｂｌ従来の技術 従来、被測定物である回転子の回転角を検出する装置と
してロータリーエンコーダが用いられている。従来の一
般的なロータリーエンコーダは光学的パターンを形成し
た回転円板を用い、この回転円板の近傍に光学的パター
ンを読み取る光学センサを配置している。そして、被測
定物である回転子の回転角を絶対量として検出する場合
は、回転円板の光学的パターンとして、その絶対角度を
表す、または絶対角度に対応するディジタルコードをパ
ターン化している。

（Ｃ）発明が解決しようとする課題 ところが、このように回転円板の絶対角度を検出する従
来のロータリーエンコーダにおいては、ガラスや透明樹
脂などからなる透明板に不透明材料によるコードパター
ンが形成され、透過光の有無を検出することによってコ
ードを読み取るように構成されている。このため、ガラ
ス板や透明樹脂板などの透明材によって光の屈折および
散乱が生じ、読み取りミスが生じるおそれがあった。ま
た、パターン形成工程が複雑であり、製造コストがかか
るという問題もあった。

そこで、金属板などの不透明材に対してスリットを形成
することによってコードパターンを形成することが考え
られるが、以下に述べる問題があった。

第８図は各角度とそのコードとの関係を示している０図
示のとおり角度（０〜３５９度）について、１００の位
を２ビツト、１０の位を４ビツト１の位を４ビツトとす
るＢＣＤコードで表している。ここでビットｌの箇所に
スリットを形成する場合を考えると、例えば１００＠〜
１９９＠について１００の位の２°ビツトが連続して１
すなわちスリットが形成され、２００°〜２９９＠につ
いては１００の位の２′ビツトにスリットが形成されく
さらに３００°〜３５９”には１００の位の２ビツトに
全て連続したスリットが形成される。このように円周方
向に連続したスリットが形成されるため、スリットを境
界にして回転円板の内周側と外周側とが物理的に分離さ
れてしまうこととなる。

この発明の目的は、絶対角度を表すコードをスリットの
有無によってパターン化し、しかもスリットの形成され
ていない箇所を互いに連結した状態で用いることのでき
るロータリーエンコーダを提供することにある。

（ｄ１課題を解決するための手段 この発明は、回転円板に、その絶対角度を表すコードを
光学的パターンとして形成したコード板と、前記コード
を読み取る光学センサからなるロータリーエンコーダに
おいて、 前記コード板としてスリットによるコードを形成した非
透明板を用い、そのスリットが角度方向に一定角度以上
連続しないパターンとなるように、特定角度のコードを
他の角度のコードと異なる方法でコード化するとともに
、 前記光学センサの出力データから角度データを生成する
角度データ生成手段を設けたことを特徴としている。

（ｅ）作用 この発明のロータリーエンコーダでは、回転円板に絶対
角度を表すコードをスリットにより形成するが、特定角
度のコードを他の角度のコードとは異なる方法でコード
化することによって、その特定角度のコードがスリット
の角度方向の連続性を阻止する。

第１図はこの発明を適用したロータリーエンコーダに用
いられるコード板のコード例を示している。この例は第
８図に示した例と対応させている、ここで１の位が０で
ある角度を特定角度とし、他の角度とは異なった方法で
コード化している。

図中フラグは２種類のコード化方法を区別するビットで
ある。また、１００の位を３ビツト、１０の位を４ビツ
ト、１の位を４ビツトでそれぞれ表している。特定角度
のコードは、特定範囲のビットシフトおよび特定ビット
の補数化によってコード変換を行っている。第８図に示
した例と対比すれば明らかなように、特に１００の位の
スリットが１０度ごとに分離されている。この発明に係
る角度データ生成手段はこれらのコードを読み取る光学
センサの出力データから角度データを生成するが、第１
図に示した例では、フラグピントが１であるコードを前
述のコード変換の逆変換を行うことによって、他の角度
のコードと同様にして角度データを求める。

（ｆ）実施例 第２図はこの発明の実施例であるロータリーエンコーダ
に用いられるコード板、第３図はそのコード板に形成さ
れているコードパターンの一部を示す図、第４図は角度
とコードの関係を示す図である。

第２図においてＡで示す領域はコード板の径方向に対し
て傾斜した線状スリットからなる斜行スリットの形成領
域であり、１度未満の分解能・を得るために用いる。ま
た、Ｂで示す領域は絶対角度を１度の分解能で表すディ
ジタルコードのスリット形成領域である。なお、図中の
θ〜３５の数字は角度の１０の位を参考のために示して
いる。

第３図は第２図に示したコードを直線状に展開して表し
ている。図示のとおりディジタルコードを１２ビツトで
表し、最上位ビットをフラグビットとして、１００の位
を３ビツト、工Ｏの位を４ビツト、１の位を４ビツトで
それぞれコード化している。図中ハツチングで示す部分
はビット１に対応し、スリットが形成されている。光学
センサが例えばＰｉ（３５６度）の位置にあるとき００
１１０１０１０１１０が読み取られ、また光学センサが
Ｐ２（３５０度）の位置にあるとき、１０００００００
０１０１が読み取られる。領域Ａに形成されている斜行
スリットは１度の幅にわたって光学センサに対して傾斜
している。したがって領域Ａにおける光学センサの受光
位置によって１度未満の分解能で相対的角度を検出する
ことができる。

第４図に示すように１２ピントのコードをＸ０〜Ｘ＋Ｏ
表せば、フラグＸ　Ｉ　ＩがＯであるときは、図示のと
おり角度をＢＣＤコードとしてコード化されている。Ｘ
１１が１であるときＸ０〜Ｘ＋Ｏは次のようにコード化
されている。第４図においてカッコ内に示すように例え
ば角度３５０度であれば、ＢＣＤコードは０１１０１０
１００００であるが、Ｘ。

およびＸ８の補数をＸ、。およびＸ、にシフトするとと
もに、Ｘ４〜欠、をＸ０〜Ｘ、にシフトさせている。こ
のようなコード化を１０度毎に行うことによって、第１
図に示したようにスリットが角度方向に一定角度以上連
続しないパターンとなる第５図は以上のように構成され
たコード板を用いて、その絶対角度を求める制御部のブ
ロック図、第６図はその処理手順を示すフローチャート
である。第５図において１は１０２４ドツトのＣＣＤラ
インセンサ、２はその受光蓄積時間制御および読み出し
シフト制御を行う読み取りコントローラである。波形整
形回路３は読み取られたシリアルの映像信号を波形整形
する。ＣＰＵ５はＩ１０インターフェイス４を介して読
み取りコントローラ２に対して読み取り指示信号を出力
し、また波形整形回路３の出力信号をＲＡＭ７の所定領
域に記憶する。ＲＯＭ６にはＣＰＵ５の実行すべきプロ
グラムが予め書き込まれている。

ＣＰＵ５は第６図に示す手順で実行する。ここで８０〜
Ｂｌ＋は１変車位の分解能で角度を表すＢＣＤコードを
作成するバッファ、Ｘ０〜Ｘ１１は波形整形された読み
取りコントローラの出力信号から１２ビツトのコードを
作成し記憶するバッファＡ０〜Ａ、はコード板のＡ％Ｊ
Ｊ域のデータから１度未満の分解能で角度データを求め
る４ビツトのバッファである。これらのバッファを用い
て次の手順で角度データが求められる。まず、バッファ
Ｂ。〜ＢＩＩをクリアする（ｎｌ）。その後、読取コン
トローラ２に対し読取指示信号を出力し、得られた１ラ
イン分のデータを読み込む（ｎ２）。読み込んだデータ
のうちＢ領域のデータから１２ビツトのコードをＸ０〜
Ｘ１１に作成する（ｎ３）。

つづいてフラグビットＸｌｌの状態を判別する（ｎ４）
、フラグビットがＯであれば、バッファＸの下位１０ビ
ツトをバッファＢの下位１０ビツトに移す（ｎ５）。こ
れによりバッファＢに１変車位のＢＣＤコードが得られ
る。その後ｎ２で読み込んだデータのうちＡ　？、］域
のデータから１度未満の分解能で４ビツトの角度データ
をバッファＡに求める（ｎ８）。具体的にはＡ　９ｉ域
の数１００ビツト（ドツト）分のデータのうちビット１
の位置を４ビツトにエンコードすることによって行う。

ｎ４の判別にてフラグビットが１であれば、Ｘｌｏ＋Ｘ
９を共にピント反転してＢｌ、Ｂｌに移す（ｎ６）。つ
づいてＸ０〜Ｘ３をそのままＢ４〜Ｂ７に移す（ｎｌ）
。その後、フラグビットが０の場合と同様にＡ領域デー
タより１度未満の４ビツトデータをＡ０〜Ａ、に作成す
る（ｎ８）。

上述の実施例はＣＣＤラインセンサからの出力信号を一
旦メモリに読み取った後、マイクロプロセッサにて処理
を行う例であったが、これらの処理をランダムロジック
によって行うことも可能である。第７図にその場合の例
を示す。第７図においてバッファＸ１２は、読取コント
ローラ２がＣＣＤラインセンサｌの出力信号を読み取り
、波形整形回路３によって波形整形された信号を所定の
タイミングで順次シリアルに入力する。コード変換回路
１３はバッファ１２に１ライン分のデータの内Ｂ領域の
１２ビツトのデータが入力された時点でコード変換を行
い、レジスタＢに１変車位の１２ビツトの角度データを
書き込む。コード変換回路１３の論理回路は次のとおり
である。

Ｂｏ＝Ｘ百・Ｘｏ Ｂ＋　　＝Ｘ＋＋　−Ｘｔ Ｂｔ＝Ｘ＋＋−Ｘｚ Ｂ３　　”Ｘｌｌ・　Ｘ３ Ｂａ　　−Ｘｌｌ　−Ｘａ　　＋Ｘ＋＋　−Ｘ。

Ｂｓ　　”Ｘｌｌ・Ｘ＠　　＋　Ｘ　、・　ＸＩＢ、セ
Ｘ、・Ｘ＆　　＋　Ｘｔｒ・　Ｘ２Ｂフ　津Ｘｌｌ−Ｘ
、　＋Ｘｌｌ−Ｘ３Ｂ、。＝＝０ カウンタ１６はタイミング信号発生回路１１から出力さ
れる信号によってカウント動作を行う回路であり、タイ
ミング信号発生回路１１からＡ領域タイミング信号が発
生されてい墨ときリセット解除を行い、クロック信号を
カウントする。ラフラッチする。したがってラッチ回路
１５にはＣＣＤラインセンサの出力信号のうちＡ領域の
斜行スリットの開口位置に相当する値がラッチされる。

以上の構成によってレジスタＢに分解能１度の角度デー
タが求められ、ラッチ回路１５に分解能１度未満の角度
データが求められる。

（沿発明の効果 以上のようにこの発明によれば、コードが角度方向に一
定角度以上連続しないパターンとなるため、コード板と
してスリットによるコードを形成した非透明板を用いて
もコード板がスリットによって分離されることがない、
したがってコード板としてガラス板や透明樹脂板などの
透明材を用いた場合に比較して、光の屈折および散乱が
なく、コードパターンの読取精度を高めることができる
。また、コードパターンを容易に形成することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るコード板のコード化例を示す図
、第２図はこの発明の実施例であるロータリーエンコー
ダに用いられるコード板の平面図、第３図は同コード板
の一部展開図である。第４図は同コード円板に形成され
ているコードとそのコード化の例を示す図である。第５
図はロータリーエンコーダの制御部のブロック図、第６
図はその処理手順を示すフローチャートである。第７図
は他の実施例に係るロータリーエンコーダの制御部のブ
ロック図である。第８図は従来のロータリーエンコーダ
に用いられているコード板のコード化例を示す図である
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転円板に、その絶対角度を表すコードを光学的
   パターンとして形成したコード板と、前記コードを読み
   取る光学センサからなるロータリーエンコーダにおいて
   、 前記コード板としてスリットによるコードを形成した非
   透明板を用い、そのスリットが角度方向に一定角度以上
   連続しないパターンとなるように、特定角度のコードを
   他の角度のコードと異なる方法でコード化するとともに
   、 前記光学センサの出力データから角度データを生成する
   角度データ生成手段を設けたことを特徴とするロータリ
   ーエンコーダ。