JPH0439019B2 - - Google Patents
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- JPH0439019B2 JPH0439019B2 JP14977886A JP14977886A JPH0439019B2 JP H0439019 B2 JPH0439019 B2 JP H0439019B2 JP 14977886 A JP14977886 A JP 14977886A JP 14977886 A JP14977886 A JP 14977886A JP H0439019 B2 JPH0439019 B2 JP H0439019B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- slits
- slit
- detection means
- determined
- determining
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Optical Transform (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、コード板の円周方向に数の異なる２
組のスリツト列を設けるとともに、このスリツト
列の動きをフオトダイオードアレイなどの検出手
段により検出し、２つの出力信号の位相差とどち
らか一方の出力信号の位相とからアブソリユート
な回転角を求めるようにしたアブソリユートエン
コーダにおいて、高い検出精度を得るために最適
なスリツト数を決定するスリツト数決定方法に関
するものである。
組のスリツト列を設けるとともに、このスリツト
列の動きをフオトダイオードアレイなどの検出手
段により検出し、２つの出力信号の位相差とどち
らか一方の出力信号の位相とからアブソリユート
な回転角を求めるようにしたアブソリユートエン
コーダにおいて、高い検出精度を得るために最適
なスリツト数を決定するスリツト数決定方法に関
するものである。
一般に、エンコーダを設計する際、コード板に
設けるスリツトの数は、回転角の検出精度（分解
能）などを左右する大きなポイントとなる。例え
ば、インクリメンタル形のエンコーダにおいて
は、スリツト数が多いほど高い分解能が得られ、
検出精度が向上する。
設けるスリツトの数は、回転角の検出精度（分解
能）などを左右する大きなポイントとなる。例え
ば、インクリメンタル形のエンコーダにおいて
は、スリツト数が多いほど高い分解能が得られ、
検出精度が向上する。
しかしながら、前記したようなアブソリユート
形のエンコーダにおいては、スリツトの数は目標
とする精度からばかりではなく、出力信号の位相
を読み取る精度をも考慮して決定しなければなら
ない。すなわち、スリツト数を多くすれば、最終
的な分解能は向上するが、２つの出力信号から形
成する位相差信号を高い精度で読み取ることが要
求され、信号処理が困難になつてしまう。
形のエンコーダにおいては、スリツトの数は目標
とする精度からばかりではなく、出力信号の位相
を読み取る精度をも考慮して決定しなければなら
ない。すなわち、スリツト数を多くすれば、最終
的な分解能は向上するが、２つの出力信号から形
成する位相差信号を高い精度で読み取ることが要
求され、信号処理が困難になつてしまう。
このため、従来はスリツト数を決定する明確な
方法は確立されておらず、試作を繰り返しながら
適当と思われるスリツト数を模索していた。
方法は確立されておらず、試作を繰り返しながら
適当と思われるスリツト数を模索していた。
本発明は、上記のような従来方法の欠点をなく
し、目標とする精度を得るにあたつて、位相検出
に許される誤差をより大きくすることのできる最
適のスリツト数を容易に決定するスリツト数決定
方法を提供することを目的としたものである。
し、目標とする精度を得るにあたつて、位相検出
に許される誤差をより大きくすることのできる最
適のスリツト数を容易に決定するスリツト数決定
方法を提供することを目的としたものである。
本発明のアブソリユートエンコーダのスリツト
数決定方法は、コード板の円周方向に数の異なる
２組のスリツト列を設けるとともにこのスリツト
列の動きをフオトダイオードアレイなどの検出手
段により検出し２つの出力信号の位相差からアブ
ソリユートな回転角を求めるようにしたアブソリ
ユートエンコーダにおいて、目標とする精度を±
１／Ｎとすれば、 n0＝√／２ なる式より最適スリツト数n0を求め、この最適ス
リツト数n0に近い整数値にスリツト数を定めるよ
うにしたものである。
数決定方法は、コード板の円周方向に数の異なる
２組のスリツト列を設けるとともにこのスリツト
列の動きをフオトダイオードアレイなどの検出手
段により検出し２つの出力信号の位相差からアブ
ソリユートな回転角を求めるようにしたアブソリ
ユートエンコーダにおいて、目標とする精度を±
１／Ｎとすれば、 n0＝√／２ なる式より最適スリツト数n0を求め、この最適ス
リツト数n0に近い整数値にスリツト数を定めるよ
うにしたものである。
このように、最適のスリツト数を数式を用いて
表わすようにすると、目標とする精度に応じて容
易にスリツト数を決定することができる。また、
この式により求められるスリツト数は、検出手段
の許容誤差を最も緩和することのできるスリツト
数であるので、実現が容易である。
表わすようにすると、目標とする精度に応じて容
易にスリツト数を決定することができる。また、
この式により求められるスリツト数は、検出手段
の許容誤差を最も緩和することのできるスリツト
数であるので、実現が容易である。
以下、図面を用いて、本発明のアブソリユート
エンコーダのスリツト数決定方法を説明する。
エンコーダのスリツト数決定方法を説明する。
第１図は本発明のスリツト数決定方法を適用す
るアブソリユートエンコーダの一実施例を示す構
成図である。図において、１は回転軸、２は回転
軸１に固定されたコード板、２1，２2はコード板
２に設けられた２つのスリツト列、３はコード板
２に光を照射する光源、４はスリツト列２1，２2
を通過した光（スリツト像）を受光するフオトダ
イオードアレイである。ここで、スリツト列２1
，２2にはそれぞれ１個ｎ個および（ｎ−１）個
のスリツトが設けられている。
るアブソリユートエンコーダの一実施例を示す構
成図である。図において、１は回転軸、２は回転
軸１に固定されたコード板、２1，２2はコード板
２に設けられた２つのスリツト列、３はコード板
２に光を照射する光源、４はスリツト列２1，２2
を通過した光（スリツト像）を受光するフオトダ
イオードアレイである。ここで、スリツト列２1
，２2にはそれぞれ１個ｎ個および（ｎ−１）個
のスリツトが設けられている。
第２図はスリツト列２1，２2およびフオトダイ
オードアレイ４部分の拡大図である。
オードアレイ４部分の拡大図である。
このように構成されたアブソリユートエンコー
ダにおいては、スリツトの位置に応じた光の明暗
は、フオトダイオードアレイ４を角周波数ωで電
気的に走査することによつて、それぞれ交流の位
相信号Va，Vbに変換される。また、このフオト
ダイオードアレイ４の出力信号Va，Vbの位相
は、コード板２がスリツトの１ピツチ分回転する
と、2πだけ変化する。したがつて、コード板２
が１回転すると、出力信号Va，Vbの位相φa，
φbは、それぞれ｛2π×ｎ｝と｛2π×（ｎ−１）｝
だけ変化する。そこで、２つの位相差（φa−φb）
から回転角度の絶対値θが分かる。以上の関係を
式で表わすと、 Va＝sin（ωt＋φa） (1) Vb＝sin（ωt＋φb） (2) また、φa＝nθ、φb＝（ｎ−１）θであるので、
Va，Vbの位相差φabは、 φab＝φa−φb＝θ (3) となる。
ダにおいては、スリツトの位置に応じた光の明暗
は、フオトダイオードアレイ４を角周波数ωで電
気的に走査することによつて、それぞれ交流の位
相信号Va，Vbに変換される。また、このフオト
ダイオードアレイ４の出力信号Va，Vbの位相
は、コード板２がスリツトの１ピツチ分回転する
と、2πだけ変化する。したがつて、コード板２
が１回転すると、出力信号Va，Vbの位相φa，
φbは、それぞれ｛2π×ｎ｝と｛2π×（ｎ−１）｝
だけ変化する。そこで、２つの位相差（φa−φb）
から回転角度の絶対値θが分かる。以上の関係を
式で表わすと、 Va＝sin（ωt＋φa） (1) Vb＝sin（ωt＋φb） (2) また、φa＝nθ、φb＝（ｎ−１）θであるので、
Va，Vbの位相差φabは、 φab＝φa−φb＝θ (3) となる。
第３図に出力信号Va，Vbを使用した回転角θ
の算出方法を示す。図に示されるように、コード
板２の１回転につき、出力信号Vaの位相φaは０
から2πの間をｎ回変化し、出力信号Va，Vbの位
相差φabは１回変化する。したがつて、位相差
φabにより出力信号Vaの区間ｉを求め、その区
間内を出力信号Va（φa）により内挿して測定す
れば、 θ＝2πi／ｎ＋φa／ｎ (4) となり、回転角θをφaと等しい精度で測定する
ことができる。
の算出方法を示す。図に示されるように、コード
板２の１回転につき、出力信号Vaの位相φaは０
から2πの間をｎ回変化し、出力信号Va，Vbの位
相差φabは１回変化する。したがつて、位相差
φabにより出力信号Vaの区間ｉを求め、その区
間内を出力信号Va（φa）により内挿して測定す
れば、 θ＝2πi／ｎ＋φa／ｎ (4) となり、回転角θをφaと等しい精度で測定する
ことができる。
さて、上記において、区間ｉを正しく求めるた
めには、φabの測定時に生じる誤差εabは次の条
件を満たさなければならない。
めには、φabの測定時に生じる誤差εabは次の条
件を満たさなければならない。
εab＝εa＋εb＝2εa＜2π／2n (5)
∴εa＜2π／4n (6)
ここで、εaはφaの測定誤差（＝εb）すなわち、
φabはφaとφbの位相差であるから、その誤差εab
はそれぞれの誤差の和となり、これがφaの半区
間を起えてはならない。
φabはφaとφbの位相差であるから、その誤差εab
はそれぞれの誤差の和となり、これがφaの半区
間を起えてはならない。
また、(4)式における測定値θの誤差はεa／ｎ
であるので、目標精度±１／Ｎを達成するために
は、φaの誤差εaは次式を満足する必要がある。
であるので、目標精度±１／Ｎを達成するために
は、φaの誤差εaは次式を満足する必要がある。
εa／ｎ＜2π／Ｎ (7)
∴εa＜2πn／Ｎ (8)
このように、目標とする精度±１／Ｎが与えら
れた時、スリツト数ｎは検出手段の許容誤差εa
にも影響を与えるので、スリツト数ｎは検出手段
に求められる許容誤差εaが実現可能な値となる
ように定められなければならない。
れた時、スリツト数ｎは検出手段の許容誤差εa
にも影響を与えるので、スリツト数ｎは検出手段
に求められる許容誤差εaが実現可能な値となる
ように定められなければならない。
第４図は前記(6)式および(8)式に示される許容誤
差εaの領域を表わしたもので、図中に斜線を施
した部分が両式をともに満足する領域である。図
から明らかなように、２つのグラフの交点（n0、
εa0）が許容誤差εaを最も大きくする点であり、
この値n0にスリツト数を選ぶことが、装置の設計
上最も好ましい選択ということになる。
差εaの領域を表わしたもので、図中に斜線を施
した部分が両式をともに満足する領域である。図
から明らかなように、２つのグラフの交点（n0、
εa0）が許容誤差εaを最も大きくする点であり、
この値n0にスリツト数を選ぶことが、装置の設計
上最も好ましい選択ということになる。
したがつて、第４図より最適なスリツト数n0を
求めると、 2πn0／Ｎ＝2π／４・n0 ∴n0＝√／２ (9) となる。なお、この式で求めたn0の値は一般に整
数ではないので、n0付近の整数値をスリツト数と
して採用する。また、この場合には、スリツト数
の変更に伴つて許容誤差εaの値は小さくなるが、
変更後の許容誤差εaが実現可能な値であれば問
題はない。
求めると、 2πn0／Ｎ＝2π／４・n0 ∴n0＝√／２ (9) となる。なお、この式で求めたn0の値は一般に整
数ではないので、n0付近の整数値をスリツト数と
して採用する。また、この場合には、スリツト数
の変更に伴つて許容誤差εaの値は小さくなるが、
変更後の許容誤差εaが実現可能な値であれば問
題はない。
ここで、実際の設計例を示す。例えば、目標精
度を±１／4000とした場合、(9)式よりn0は n0＝31.622…… となる。したがつて、スリツト数ｎとして32を採
用しても良いが、この場合、コード板の作りやす
さを考えると、スリツト列のピツチが10°となる
ｎ＝36を採用する方が好ましい。また、この時に
検出手段に求められる許容誤差εaは±5°というこ
とになり、充分に実現可能な値である。
度を±１／4000とした場合、(9)式よりn0は n0＝31.622…… となる。したがつて、スリツト数ｎとして32を採
用しても良いが、この場合、コード板の作りやす
さを考えると、スリツト列のピツチが10°となる
ｎ＝36を採用する方が好ましい。また、この時に
検出手段に求められる許容誤差εaは±5°というこ
とになり、充分に実現可能な値である。
このように、(9)式を用いてスリツト数n0を求め
るようにすると、スリツト数決定の目標が明確で
あり、目的とする分解能に応じて容易にスリツト
数を決定することができる。また、この式により
求められるスリツト数n0は、検出手段の許容誤差
εaを最も緩和することのできるスリツト数であ
るので、検出手段などの実現が容易となる。
るようにすると、スリツト数決定の目標が明確で
あり、目的とする分解能に応じて容易にスリツト
数を決定することができる。また、この式により
求められるスリツト数n0は、検出手段の許容誤差
εaを最も緩和することのできるスリツト数であ
るので、検出手段などの実現が容易となる。
なお、上記の説明においては、目的とする分解
能から検出手段の許容誤差を最大にすることので
きる最適のスリツト数を求める場合を例示した
が、検出手段におけるおおよその精度（許容誤
差）が予め与えられた場合には、これをもとにし
て、最高の分解能を得ることのできるスリツト数
を求めることもできる。
能から検出手段の許容誤差を最大にすることので
きる最適のスリツト数を求める場合を例示した
が、検出手段におけるおおよその精度（許容誤
差）が予め与えられた場合には、これをもとにし
て、最高の分解能を得ることのできるスリツト数
を求めることもできる。
以上説明したように、本発明のアブソリユート
エンコーダのスリツト数決定方法では、コード板
の円周方向に数の異なる２組のスリツト列を設け
るとともにこのスリツト列の動きをフオトダイオ
ードアレイなどの検出手段により検出し２つの出
力信号の位相差とどちらか一方の出力信号の位相
とからアブソリユートな回転角を求めるようにし
たアブソリユートエンコーダにおいて、目標とす
る精度を±１／Ｎとすれば、 n0＝√／２ なる式より最適スリツト数n0を求め、この最適ス
リツト数n0に近い整数値にスリツト数を定めるよ
うにしているので、スリツト数決定の目標が明確
であり、目標とする精度を得るにあたつて、検出
手段に求められる許容誤差をより大きくすること
のできる最適のスリツト数を容易に決定するスリ
ツト数決定方法を提供することができる。
エンコーダのスリツト数決定方法では、コード板
の円周方向に数の異なる２組のスリツト列を設け
るとともにこのスリツト列の動きをフオトダイオ
ードアレイなどの検出手段により検出し２つの出
力信号の位相差とどちらか一方の出力信号の位相
とからアブソリユートな回転角を求めるようにし
たアブソリユートエンコーダにおいて、目標とす
る精度を±１／Ｎとすれば、 n0＝√／２ なる式より最適スリツト数n0を求め、この最適ス
リツト数n0に近い整数値にスリツト数を定めるよ
うにしているので、スリツト数決定の目標が明確
であり、目標とする精度を得るにあたつて、検出
手段に求められる許容誤差をより大きくすること
のできる最適のスリツト数を容易に決定するスリ
ツト数決定方法を提供することができる。
第１図〜第３図は本発明のアブソリユートエン
コーダのスリツト数決定方法を適用するアブソリ
ユートエンコーダの一実施例を示す構成図および
その動作説明図、第４図は本発明のアブソリユー
トエンコーダのスリツト数決定方法の概念を示す
説明図である。 １……回転軸、２……コード板、２1，２2……
スリツト列、３……光源、４……フオトダイオー
ドアレイ（検出手段）。
コーダのスリツト数決定方法を適用するアブソリ
ユートエンコーダの一実施例を示す構成図および
その動作説明図、第４図は本発明のアブソリユー
トエンコーダのスリツト数決定方法の概念を示す
説明図である。 １……回転軸、２……コード板、２1，２2……
スリツト列、３……光源、４……フオトダイオー
ドアレイ（検出手段）。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ コード板の円周方向に数の異なる２組のスリ
ツト列を設けるとともにこのスリツト列の動きを
フオトダイオードアレイなどの検出手段により検
出し２つの出力信号の位相差とどちらか一方の出
力信号の位相とからアブソリユートな回転角を求
めるようにしたアブソリユートエンコーダにおい
て、目標とする精度を±１／Ｎとすれば、 n0＝√／２ なる式より最適スリツト数n0を求め、この最適
スリツト数n0に近い整数値にスリツト数を定める
ようにしてなるアブソリユートエンコーダのスリ
ツト数決定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14977886A JPS636415A (ja) | 1986-06-27 | 1986-06-27 | アブソリユ−トエンコ−ダのスリツト数決定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14977886A JPS636415A (ja) | 1986-06-27 | 1986-06-27 | アブソリユ−トエンコ−ダのスリツト数決定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS636415A JPS636415A (ja) | 1988-01-12 |
| JPH0439019B2 true JPH0439019B2 (ja) | 1992-06-26 |
Family
ID=15482516
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14977886A Granted JPS636415A (ja) | 1986-06-27 | 1986-06-27 | アブソリユ−トエンコ−ダのスリツト数決定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS636415A (ja) |
-
1986
- 1986-06-27 JP JP14977886A patent/JPS636415A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS636415A (ja) | 1988-01-12 |
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