JP2895476B1 - 光学式エンコーダの固定スリット構造 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 従来の光学式エンコーダの固定スリット構造
においては、アナログエンコーダ信号の高次成分を除去
するために、各スリット部の間隔を不等として用いてい
たため、固定スリットの形状の小型化が困難であると共
に、光にムラがあると高次成分除去が困難となってい
た。 【解決手段】 本発明による光学式エンコーダの固定ス
リット構造は、スリット部(1A・・・)を複数に分割して分
割スリット部(S₁〜S₄)を形成し、各分割スリット部(S₁
〜S₄)をアナログエンコーダ信号の高次成分が除去され
るように互いにずらせて配置した構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学式エンコーダ
の固定スリット構造に関し、特に、スリット部の数が少
なく小型化された構成においても受光素子から得られる
アナログエンコーダ信号の高次成分を除去することがで
きるようにす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光学式エ
ンコーダの固定スリット構造としては、例えば、図４に
示される特開平６−２６８８５号公報に開示されたエン
コーダ信号の歪除去方法を挙げることができる。すなわ
ち、図４に示されるように、固定スリット１の各スリッ
トＳ₁〜Ｓ₄は互いに回転円板の回転方向において不等間
隔（Ｐ／６，Ｐ／４，５／１２Ｐで設けられ、Ｓ
₁（Ｓ₃）に対してＳ₂（Ｓ₄）は位相がπ／３だけずれ、
Ｓ₁（Ｓ₂）に対してＳ₃（Ｓ₄）は位相がπ／２だけずれ
る位置に設けられている。図４で示す不等間隔固定スリ
ット１から生成されるエンコーダ信号は次の数１の１式
となる。

【０００３】

【数１】

【０００４】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＋ｎ／ｎ）｝＝ａ₁ ｓｉｎ（θ＋π／
ｎ）−ａ_n ｓｉｎ（ｎθ）である。次に、前述の各信号
ＡとＡ’との和をとると、Ａ＋Ａ’＝ａ₁ ｓｉｎθ＋ａ
₁ｓｉｎ（θ＋π／ｎ）＝２ ａ₁ ｃｏｓ（π／２ｎ）ｓ
ｉｎ（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４における固定スリット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
に近付けることができ、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。

【０００５】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
sin(θ＋π／2）−a_n sin2θ。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)sinπ／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。

【０００６】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 si
n(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。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。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の光学式エンコー
ダにおけるエンコーダ信号の歪除去方法は、以上のよう
に構成されていたため、次のような課題が存在してい
た。すなわち、図４の従来構成においては、各スリット
部に一様に光が照射されていることが条件で、スリット
部の数が多い方が有利である。しかしながら、最近のよ
うにエンコーダの小型化により受光素子が小型化される
と固定スリットのスリット部の数が少なくならざるを得
ず、各スリット部毎の光の強度のムラの影響が大きくな
り、受光素子から得られるアナログエンコーダ信号の高
次成分を除去する効果が小さくなると云う課題が存在し
ていた。

【０００８】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、スリット部の数が少なく小
型化された構成においても受光素子から得られるアナロ
グエンコーダ信号の高次成分を除去することができるよ
うにした光学式エンコーダの固定スリット構造を提供す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による光学式エン
コーダの固定スリット構造は、回転円板のパターンを通
過した光を固定スリットのスリット部を介して受光素子
に案内することによりアナログエンコーダ信号を得るよ
うにした光学式エンコーダの固定スリット構造におい
て、前記スリット部を回転円板の半径方向に沿って複数
に分割して分割スリット部を形成し、前記各分割スリッ
ト部を前記アナログエンコーダ信号の高次成分が除去さ
れるように前記回転円板の回転角度に沿って互いにずら
せて配置し、前記各スリット部は互いに等間隔で配置さ
れている構成であり、また、前記各分割スリット部は４
個よりなり、互いにＰ／６，Ｐ／４，５／１２Ｐ（Ｐは
各スリット部のピッチ）ずれている構成であり、さら
に、前記スリット部は前記半径方向にて２分された第
１、第２スリット片よりなり、各スリット片は４個の前
記分割スリット部よりなる構成である。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明による光
学式エンコーダの固定スリット構造の好適な実施の形態
について説明する。なお、従来と同一又は同等部分につ
いては同一符号を用いて説明する。図１において符号１
で示されるものは固定スリットであり、この固定スリッ
ト１は第１、第２スリット部１Ａ，１Ｂ（数は任意）よ
りなり、各スリット部１Ａ，１Ｂは図示しない周知の回
転円板の半径方向Ａに沿って４個の互いに連続した状態
でかつ分割した分割スリット部Ｓ₁〜Ｓ₄より構成され、
各分割スリット部Ｓ₁〜Ｓ₄は、前記回転円板の回転方向
Ｂに沿って異なる回転角度位置となるように配設され、
Ｓ₁とＳ₂はＰ／１６、Ｓ₂とＳ₃はＰ／４、Ｓ₃とＳ₄は５
／１２Ｐ（Ｐは各スリット部１Ａ，１Ｂ間のピッチ）だ
け各々ずれて形成されている。

【００１１】すなわち、前記各分割スリット部Ｓ₁〜Ｓ₄
は、図４で示した従来構成のスリットＳ₁〜Ｓ₄と原理上
同じ構成となり、従来例で説明した周知の原理により、
アナログエンコーダ信号の高次成分を除去することがで
きる。

【００１２】また、図２で示す他の形態においては、図
１のスリット部１Ａが回転円板の径方向において２分さ
れた第１、第２スリット片３０，３１よりなり、各スリ
ット片３０，３１は図１と同様の分割された分割スリッ
ト部Ｓ₁〜Ｓ₄にて構成されていると共に、各分割スリッ
ト部Ｓ₁〜Ｓ₄の回転方向Ｂにおける各間隔は図１と同様
に形成されている。さらに、図３で示す他の形態におい
ては、図２と同様にスリット部１Ａが各々分割スリット
部Ｓ₁〜Ｓ₄よりなる第１、第２スリット片３０，３１と
から構成され、かつ、各スリット片３０，３１がくの字
型に形成されている。なお、アナログエンコーダ信号の
出力原理は図２と同様である。

【００１３】

【発明の効果】本発明による光学式エンコーダの固定ス
リット構造は、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、固定スリッ
トのスリット部が分割された複数の分割スリット部で形
成されているため、従来よりも少ない数のスリット部で
も不要な高次成分を除去したより正弦波に近いアナログ
エンコーダ信号を得ることができ、小型の固定スリット
を用いた小型で高分解能かつ高精度なエンコーダを得る
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の固定スリット
構造を示す構成図である。

【図２】図１の他の形態を示す構成図である。

【図３】図２の他の形態を示す構成図である。

【図４】従来構成を示す構成図である。

【符号の説明】

１ 固定スリット １Ａ・・・ スリット部 Ｓ₁〜Ｓ₄ 分割スリット部 ３０，３１ 第１、第２スリット片

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野 泰史 長野県飯田市大休1879番地 多摩川精機 株式会社内 (56)参考文献 特開 平10−90008（ＪＰ，Ａ) 実開 昭49−21053（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01D 5/00 - 5/62 H03M 1/24

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転円板のパターンを通過した光を固定
   スリット(1)のスリット部(1A・・・)を介して受光素子に案
   内することによりアナログエンコーダ信号を得るように
   した光学式エンコーダの固定スリット構造において、前
   記スリット部(1A・・・)を回転円板の半径方向に沿って複
   数に分割して分割スリット部(S₁〜S₄)を形成し、前記各
   分割スリット部(S₁〜S₄)を、前記アナログエンコーダ信
   号の高次成分が除去されるように前記回転円板の回転角
   度に沿って互いにずらせて配置し、前記各スリット部(1
   A・・・)は互いに等間隔で配置されている構成としたこと
   を特徴とする光学式エンコーダの固定スリット構造。
2. 【請求項２】 前記各分割スリット部(S₁〜S₄)は４個よ
   りなり、互いにＰ／６，Ｐ／４，５／１２Ｐ（Ｐは各ス
   リット部の間隔）ずれていることを特徴とする請求項１
   記載の光学式エンコーダの固定スリット構造。
3. 【請求項３】 前記スリット部(1A・・・)は前記半径方向
   にて２分された第１、第２スリット片(30,31)よりな
   り、各スリット片(30,31)は４個の前記分割スリット部
   (S₁〜S₄)よりなることを特徴とする請求項１記載の光学
   式エンコーダの固定スリット構造。