(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも３種類以上の異なる位置情報を与える符号板と、この符号板の位置情報を検出する検出手段と、この検出手段に検出タイミングを与えるタイミング発生手段と、
前記検出手段から得られた信号によりカウントを行うカウント手段と、
前記検出手段から得られた符号板の位置データから、位置データのエラーを検出するデータエラー検出手段と有し、
少なくとも前記カウント手段とデータエラー検出手段とが２組以上あり、
いずれかのデータエラー検出手段が検出した位置データーのエラー信号により、該当するカウント手段のカウント値をエラーの検出されなかったカウント手段のカウント値に補正するデータ補正手段を有し、
前記データエラー検出手段は、前記検出手段から得られた符号板の位置データを示す信号が同位相で変化したときに検出エラーとして位置データのエラーを検出する多回転型絶対値エンコーダ。
【請求項２】
前記いずれかのデータエラー検出手段が検出した位置データーのエラー信号により、
エラーの検出されなかったカウント手段のカウント値を出力するデータ切り換え手段を有する請求項１の多回転型絶対値エンコーダ。
【請求項３】
前記データ補正手段は、位置情報の領域を限定して補正を行う請求項１または２の多回転型絶対値エンコーダ。
【請求項４】
前記データエラー検出手段のすべてがエラーを検出したときにのみエラー信号を出力する請求項１〜３のいずれかの多回転型絶対値エンコーダ。
【請求項５】
前記データエラー検出手段のいずれかがエラーを検出したときにエラー信号を出力する請求項１〜３のいずれかの多回転型絶対値エンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高精度の位置検出等に使用されるロータリーエンコーダに関し、詳しくは、回転数を計数するための位置データのエラーを検出することにより、回転数の計数ミスを判別可能な多回転型絶対値エンコーダに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のロータリーエンコーダとして、例えば図１０に示す構成のものが知られている。図はロータリーエンコーダの回転数を計数するための基本的な構成部分を抽出して、ブロック図に表したものである。その他エンコーダとして必要な機能についてはここでは省略している。
【０００３】
図において、ロータリーエンコーダは、符号板の位置情報を検出するための検出手段１と、前記位置情報を有する符号板２と、前記検出手段により検出された符号板の位置データ信号の波形を整形する波形整形手段３と、この波形整形手段３から得られた位置データ信号を所定のクロックに同期させて処理するデータ処理手段４と、このデータ処理手段４から出力される位置データ信号の立ち上がり（ＨＰ）、立ち下がり（ＬＰ）のエッジを検出するエッジ検出手段５と、エッジ検出手段から出力される立ち上がり信号（ＨＰ）、立ち下がり信号（ＬＰ）を選択処理して＋カウント信号（ＵＰ）、−カウント信号（ＤＯＷＮ）を発生する選択手段６と、前記＋カウント信号（ＵＰ）、−カウント信号（ＤＯＷＮ）の入力により、アップカウントまたはダウンカウントを行うカウント手段７と、前記検出手段に検出タイミングを与えたり、データ処理手段４、エッジ検出手段５に同期のためのクロックを供給するタイミング発生手段８を有する。
【０００４】
また、符号板２は、例えば図９に示すような構造となっている。すなわち、正面から見ると、大小の径が異なり、かつ１８０°の切り欠きを有する２枚の円板を、切り欠きの位置を９０°ずらして組み合わせたような形状をしている。そして、図の斜線で示した部分がこの切り欠き、つまりスリット部分に相当し、この２つのスリットの組み合わせにより、それぞれＡ領域（θＡ°）、Ｂ領域（θＢ°）、Ｃ領域（θＣ°）、Ｄ領域（θＤ°）に分けられる。また、それぞれのスリットの状態は検出手段１の検出素子であるフォトセンサＳＡ、ＳＢにより検出される。
【０００５】
次に、このような構成のエンコーダの動作について説明する。符号板２が回転すると、その検出速度により符号板のスリットに対応した位置データ信号であるパルス信号が、それぞれのフォトセンサＳＡ，ＳＢに発生する。このパルス信号は波形整形手段３によりノイズ等が除去され、論理回路に入力できるよう略矩形状のパルス波形ＤＡ１、ＤＢ１に整形される。
【０００６】
この整形された位置データ信号ＤＡ１，ＤＢ１は、スリットの検出タイミング信号に同期して動作するデータ処理手段４に入力される。このデータ処理手段４は符号板２のスリットを検出する検出手段１の動作と同期したクロックＣＫ１によりデータ信号をサンプリングし、それぞれのデータ信号ＤＡ１、ＤＢ１の入力状態を保持するようになっている。
【０００７】
データ処理手段４により処理された位置データ信号の一方ＤＡ２は、エッジ検出手段５に入力される。このエッジ検出手段５は入力された信号の立ち上がり（ＨＰ）、立ち下がり（ＬＰ）エッジを検出し、これに応じた信号ＨＰ，ＬＰを出力する。エッジ検出手段５の出力は、選択手段６に入力される。この選択手段６には前記データ処理手段４により処理された他方の信号ＤＢ２が入力されていて、前記エッジ検出手段５の出力とからエンコーダの回転方向が判断され、この回転方向ＣＷ／ＣＣＷに応じたＵＰ出力、ＤＯＷＮ出力を１回転毎に１パルス出力する。
【０００８】
すなわち、前記符号板２は９０°位相がずれた１８０°のスリットになっているため、回転方向によって出力される位置データ信号ＤＡ１，ＤＢ１の位相が異なり、前記立ち上がり（ＨＰ）、立ち下がり（ＬＰ）エッジにより２つの信号の前後関係が把握でき、これにより回転方向の判断が可能となっている。
【０００９】
このようにして、タイミング発生手段８から供給されるタイミング信号に従い、所定の周期で符号板２のスリットを検出して位置検出信号とし、これを２つの信号の位相関係からＵＰ／ＤＯＷＮの信号に変換して、カウント手段７にて回転数を計数するものである。
【００１０】
ところで、このような回転数を計数するエンコーダでは、主電源ＯＦＦの時でも電池により計数回路をバックアップして、エンコーダの回転数を計数する必要がある。しかしながら、計数回路を主電源がＯＮの時と同じように動作させるとすると、電池の消費電流が多くなり、電池の寿命が低下し実用的でない。このため、上記の如く検出手段１において、スリット検出用の発光素子ＬＥＤをタイミング発生手段８によりパルス点灯させ、これと同期してサンプリングすることにより電池の消費電流を下げている。
【００１１】
しかし、このようなパルス点灯により回転数を検出する方式では、前記発光素子ＬＥＤの点灯周期により、主電源ＯＦＦ時の応答速度が決められてしまう。このため、電池の寿命を考慮して平均消費電流を下げるべく、点灯周期を遅くすると応答回転数を上げられなくなってしまう。また、この応答回転数はかなりの余裕を持って設定されているが、安全率等を考慮するとその限度近くに設定するのが困難であるという問題があった。
【００１２】
さらに、仮に応答速度以上の回転速度で、エンコーダが回転した場合、回転数の計数値に誤りを生じることがあるが、電源再投入時にこのような計数ミスの有無の判断ができず、誤ったデータのまま再起動すると、エンコーダのデータを利用している機器にまで障害が及んだり、エンコーダとしての基本的な機能を損なう恐れがあった。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、回転数の計数ミスを判別可能として、主電源ＯＦＦ時等における許容回転速度をその限度近くに設定し、消費電流の増加を伴わずに応答速度を速くすることが可能な多回転型絶対値エンコーダを提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的は以下の構成により達成される。
（１）  少なくとも３種類以上の異なる位置情報を与える符号板と、この符号板の位置情報を検出する検出手段と、この検出手段に検出タイミングを与えるタイミング発生手段と、
前記検出手段から得られた信号によりカウントを行うカウント手段と、
前記検出手段から得られた符号板の位置データから、位置データのエラーを検出するデータエラー検出手段と有し、
少なくとも前記カウント手段とデータエラー検出手段とが２組以上あり、
いずれかのデータエラー検出手段が検出した位置データーのエラー信号により、該当するカウント手段のカウント値をエラーの検出されなかったカウント手段のカウント値に補正するデータ補正手段を有し、
前記データエラー検出手段は、前記検出手段から得られた符号板の位置データを示す信号が同位相で変化したときに検出エラーとして位置データのエラーを検出する多回転型絶対値エンコーダ。
（２）  前記いずれかのデータエラー検出手段が検出した位置データーのエラー信号により、
エラーの検出されなかったカウント手段のカウント値を出力するデータ切り換え手段を有する上記（１）の多回転型絶対値エンコーダ。
（３）  前記データ補正手段は、位置情報の領域を限定して補正を行う上記（１）または（２）の多回転型絶対値エンコーダ。
（４）  前記データエラー検出手段のすべてがエラーを検出したときにのみエラー信号を出力する上記（１）〜（３）のいずれかの多回転型絶対値エンコーダ。
（５）  前記データエラー検出手段のいずれかがエラーを検出したときにエラー信号を出力する上記（１）〜（３）のいずれかの多回転型絶対値エンコーダ。
【００１５】
【作用】
カウント手段７により回転数を計数（応答回転速度Ｎｒ）するには、図９に示すような符号板２の回転に対して、スリットＴＡ，ＴＢの各領域Ａ〜Ｄが、検出素子ＳＡ、ＳＢの位置を通過するときに、発光素子ＬＥＤのパルス点灯が１回以上あることが必要である。すなわち、各領域Ａ〜ＤはスリットＴＡ，ＴＢの有無の組み合わせにより決まるため、各領域Ａ〜Ｄ内でのスリットの検出が必要となる。そして、検出した各スリットに対応した検出素子の信号ＳＡ，ＳＢをデータ処理手段４により所定のクロックに同期した位相差２信号に変換することにより、回転方向と、回転数の測定が可能となる。
【００１６】
ここで、各領域の検出とエラーとの関係について検証してみる。図７は、各領域の検出とエラーとの関係を示したタイミングチャートである。
【００１７】
図において、連続した領域（◎）ＤＡ，ＡＢ，ＢＣ，ＣＤが検出されているときには、エラーは生じない。ところが、動作速度が上がるか、検出速度が遅くなると、１つの領域を飛び越して次の領域（○）ＡＣ，ＢＤを検出してしまい、エラーとなる。さらに、動作速度が上がるか、検出速度が遅くなると、２つの領域を飛び越して次の領域（●）ＤＣ，ＡＤ，ＢＡ，ＣＢを検出してしまう。しかし、これは、逆回転のときには隣接する領域となるので、エラーか否かの判断はできず不定の状態となる。
【００１８】
図８はこのようなエンコーダ（図１０の例）の各部の動作を示したタイミングチャートで、各領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに対応して、スリットＴＡ，ＴＢが変化している。発光素子ＬＥＤの点灯信号ＬＥＤＯＮは、一定の周期で出力されるが、スリットＴＡ，ＴＢの各領域Ａ〜Ｄのいずれの領域においても点灯している必要がある。データ処理手段の同期をとるために与えられるクロックＣＫ１も、ＬＥＤの点灯信号ＬＥＤＯＮと同期して出力される。また、エッジ検出手段５の同期を取るクロックＣＫ２は、前記クロックＣＫ１とも同期して所定周期で連続して出力されている。そして、符号板２の回転により、検出手段１の検出素子ＳＡ，ＳＢの出力を波形整形手段にて整形した信号ＤＡ１，ＤＢ１は、通常の状態では、データ処理手段４により符号板２のスリットと一致した位相差２信号ＤＡ２，ＤＢ２となる。
【００１９】
ここで、回転数をカウントする計数回路の応答速度Ｎｒ（ｒ／ｍｉｎ）は次式で求められる。
Ｎｒ＝６０／Ｔｓ×Ｐｒ （Ｐｒ＝３６０°／θｒ）
Ｔｓ：発光素子ＬＥＤの点灯周期（Ｓ）
θｒ：θＡ〜θＤの最小角度（°）
Ｐｒ：θｒに対する１回転あたりの分割数
注）ＴＡ，ＴＢのパターンとＬＥＤＯＮ信号とは非同期の信号である。
【００２０】
そして、図示例のように、応答速度Ｎｒを越えてエンコーダが回転すると、符号板２の回転に対して、スリットＴＡ，ＴＢの各領域Ａ〜Ｄが検出素子ＳＡ，ＳＢを通過するときに、発光素子ＬＥＤの点灯が間に合わず次の領域まで通過してしまう（領域Ａ⇔Ｃ、Ｂ⇔Ｄ）。このような場合、スリットＴＡ，ＴＢの各領域を判別できないこととなり、データ処理手段４の出力の、１パルス／回転の２信号の変化の位置に位相差が無くなり、カウント手段７のカウントに誤りが生じる。図から明らかなように、データ処理手段４の出力信号ＤＡ２，ＤＢ２が同相となっていることがわかる。そして、この２つの信号ＤＡ２、ＤＢ２の同相状態を検出して保持すると、エラー信号ＥＲＲが得られる。
【００２１】
また、回転数を計数する回路の、計数ミスが検出される応答速度Ｎｍ（ｒ／ｍｉｎ）は次式で与えられる。
Ｎｍ＝６０／Ｔｓ×Ｐｍ （Ｐｍ＝３６０°／θＭ）
Ｔｓ：発光素子ＬＥＤの点灯周期
θＭ：θＡ＋θＢ，θＢ＋θＣ，θＣ＋θＤ，θＤ＋θＡの最小角度（°）
Ｐｍ：θＭに対する１回転あたりの分割数
【００２２】
以上のように、データ処理手段４から出力される２信号の同時タイミング動作を検出することで、符号板２の位置データの検出ミス、つまり計数ミスを検出することが可能となる。そして、検出手段−波形整形手段からカウント手段に至る回転計測系統を２組以上有することにより、エラーの生じた側のカウント値を他方の正常なカウント値で補正することができる。従って、発光素子ＬＥＤの点灯周期を速くしなくとも、許容回転速度をその限界近くに設定でき、許容回転速度を上げることができる。
【００２３】
【実施例】
次に、本発明の代表的実施例について図に沿って説明する。図１は本発明のエンコーダの回転を測定・計数する部分の基本構成を示すブロック図である。その他の構成要素はここでは省略している。
【００２４】
図において、本発明のロータリーエンコーダは、所定の符号データを有する符号板２と、この符号板２の符号データを検出するための検出手段１と、波形整形手段３ａ，３ｂと、データ処理手段４ａ，４ｂと、エッジ検出手段５ａ，５ｂと、選択手段６ａ，６ｂと、カウント手段７ａ，７ｂとを有する。また、データエラー検出手段９ａ，９ｂと、領域確認手段１１と、データ補正手段１２ａ，１２ｂと、エラー出力手段１３とを有し、さらにデータ処理手段４、エッジ検出手段５、およびデータエラー検出手段９にタイミング信号を与えるタイミング発生手段８を有する。
【００２５】
そして、前記波形整形手段３ａ，３ｂ、データ処理手段４ａ，４ｂ、エッジ検出手段５ａ，５ｂ、選択手段６ａ，６ｂ、カウント手段７ａ，７ｂ、およびデータエラー検出手段９ａ，９ｂを、少なくとも２組以上有している（図示例では２組）。
【００２６】
検出手段１は、符号板のスリットにより与えられる位置情報を検出する。この検出手段１は、図示例のように、主に発光素子ＬＥＤと、この発光素子ＬＥＤからの光を検出する受光素子ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤにより構成されている。符号板２は、少なくとも３種類以上の位置情報を与えるものであり、この例ではスリットを用いて位置情報を形成している。また、図示例では、透過型のスリットを用いているが、反射型でもよく、磁気式に置換することもできる。
【００２７】
波形整形手段３ａ，３ｂは、前記検出手段により検出された符号板２の、位置データ信号、つまり受光素子ＳＡ，ＳＢの出力信号の波形を、論理回路による処理に適した信号波形、信号レベルに整形する。この波形整形手段３ａ，３ｂは、波形を整形したり信号レベルを調整するための周知の回路、素子により容易に構成することができる。
【００２８】
データ処理手段４ａ，４ｂは、波形整形手段３ａ，３ｂから得られた位置データ信号を、タイミング発生手段８から得られる所定のクロックＣＫ１に同期させて処理する。つまり、位置データ信号ＤＡ１，ＤＢ１，ＤＣ１，ＤＤ１を、クロックＣＫ１に同期したパルスとして出力する。このデータ処理手段４ａ，４ｂは、例えばＤ形フリップフロップ等により構成することができる。
【００２９】
エッジ検出手段５ａ，５ｂは、前記データ処置手段４ａ，４ｂから出力される位相差２信号である位置データ信号の、立ち上がり（ＨＰ）、立ち下がり（ＬＰ）エッジを検出する。また、エッジ検出手段５ａ，５ｂからは、立ち上がり信号、立ち下がり信号が出力される。選択手段６ａ，６ｂは、これを選択処理して＋カウント信号、−カウント信号を発生する。この選択手段６ａ，６ｂは、ゲート素子（回路）の組み合わせにより構成することができる。前記＋カウント信号、−カウント信号は、カウント手段７ａ，７ｂに入力される。このカウント手段７ａ，７ｂは、＋カウント信号、−カウント信号により、アップカウントまたはダウンカウントを行うもので、周知のカウンター素子あるいは回路、ゲート素子やフリップフロップの組み合わせ、プロセッサ等により構成することができる。
【００３０】
タイミング発生手段８は、前記検出手段１に検出タイミングである発光素子ＬＥＤの点灯信号ＬＥＤＯＮを与えたり、データ処理手段４ａ，４ｂ、エッジ検出手段５ａ，５ｂ、データエラー検出手段９ａ，９ｂに同期のためのクロックＣＫ１，ＣＫ２，ＣＫ３を供給する。このタイミング発生手段８は、発振回路および分周器、あるいはプロセッサ等により構成できる。
【００３１】
データエラー検出手段９ａ，９ｂは、データ処理手段４の出力である２信号ＤＡ２，ＤＢ２の変化の位置の位相関係を監視し、この２つの信号ＤＡ２，ＤＢ２が同位相で変化したときは、検出エラーであると判断し、エラー信号ＥＲＲを出力する。
【００３２】
このようなデータエラー検出手段９ａ，９ｂの詳細な構成例を図２に示す。図中データ処理手段４は、この例では２つのＤ型フリップフロップＦＦ４１，ＦＦ４２により構成され、入力信号をクロックＣＫ１に同期して保持するように動作する。データエラー検出手段９（９ａ，９ｂ）は、２つの入力信号ＤＡ２，ＤＢ２をそれぞれ、２段のフリップフロップＦＦ５１，５３、ＦＦ５２，５４によりクロックＣＫ３に同期して信号を抽出し、遅延させ、フリップフロップＦＦ５３，５４の前後の信号の排他的論理和をゲートＥＸＯＲ５１，５２により求めて、信号の立ち上がり、立ち下がりを抽出する。そして、その論理積をゲートＡＮＤ５１により求めて同位相の位置での変化のみエラーとしてフリップフロップＦＦ５５，ＦＦ５６，ＦＦ５７，ＦＦ５８により構成されるシフトレジスタに取り込み、信号を順次遅延させる。そして、これらのフリップフロップＦＦ５５，ＦＦ５６，ＦＦ５７，ＦＦ５８の各出力をそれぞれ取り出し、その論理積をＡＮＤ５２、ＡＮＤ５３により求めることで、エラー信号ＥＲ１（ＥＲ２）、またはＬ０１（Ｌ０２）を出力している。
【００３３】
なお、フリップフロップＦＦ５５，ＦＦ５６，ＦＦ５７，ＦＦ５８のクロックＣＫ端子にはクロック信号ＣＫが入力され、このクロック信号に同期したシフトレジスタとして動作する。そして、クロック信号ＣＫに同期して遅延した各出力の論理積を求めることで、所望のパルス幅の出力信号を得ている。このような回路のタイミングチャートを図３に示す。図３から明らかなように、ＡＮＤ５１の出力からクロック信号ＣＫに同期して遅延し、かつ所定の信号幅のエラー信号ＥＲ１（ＥＲ２）、またはＬ０１（Ｌ０２）を出力していることがわかる。
【００３４】
本発明では、前記波形整形手段３ａ，３ｂ、データ処理手段４ａ，４ｂ、エッジ検出手段５ａ，５ｂ、選択手段６ａ，６ｂ、カウント手段７ａ，７ｂ、およびデータエラー検出手段９ａ，９ｂを２組以上有しているので、いずれかの組のデータエラー検出手段９ａ，９ｂでエラーが検出されると、エラーの検出されない組のカウント手段の計数値を、エラーの検出された組のカウント手段の計数値に補正することができる。このため、エンコーダーの動作速度を計数ミスが生じるぎりぎりの速度まで速めても信頼性が維持でき、低消費電力のまま動作速度を向上させることができる。
【００３５】
補正動作は以下のようにして行うことができる。
カウント手段７ａのデータ入力端子Ｄ１には、データバスを介してレジスタＧ２の出力Ｑ２が接続されている。このレジスタＧ２の入力Ｄ２には、カウント手段７ｂのデータ出力Ｑ２が接続されている。一方、カウント手段７ｂのデータ入力端子Ｄ２には、データバスを介してレジスタＧ１の出力Ｑ１が接続されている。このレジスタＧ１の入力Ｄ１には、カウント手段７ａのデータ出力Ｑ１が接続されている。
【００３６】
そして、カウント手段７ａのプリセット入力Ｌ１には、データエラー検出手段９ａの第２のエラー出力Ｌ０１が接続され、カウント手段７ｂのプリセット入力Ｌ２には、データエラー検出手段９ｂの第２のエラー出力Ｌ０２が接続されている。このため、いずれかのデータエラー検出手段９ａ，９ｂの第２のエラー出力Ｌ０１，Ｌ０２がアクティブになると、これに対応したカウント手段７ａ，７ｂのプリセット入力がアクティブとなり、それぞれのデータ入力端子Ｄ１，Ｄ２からデータが読み込まれプリセットされる。このとき、それぞれのデータ入力端子Ｄ１，Ｄ２には、他方のカウント手段７ｂ，７ａのデータ出力Ｑ２，Ｑ１が入力されているので、結果として他方のカウント手段７ｂ，７ａの計数値に補正されることとなる。
【００３７】
また、各データエラー検出手段９ａ，９ｂの第１のエラー出力ＥＲ１，ＥＲ２は、エラー出力手段１３の入力端子Ｉ１，Ｉ２に接続されている。このエラー出力手段１３は、後述するように、その出力Ｏを、各入力Ｉ１，Ｉ２の論理積ＡＮＤとするか、論理和ＯＲとするかにより、補正優先とするか、エラー出力を優先とするかを選択することができる。
【００３８】
また、エラー出力手段１３の出力Ｏを、論理積ＡＮＤ条件で出力して補正優先とした場合でも、論理和ＯＲ条件の信号も出力して、エラーが生じた警告信号としてもよい。
【００３９】
次に、具体的に計数ミスの生じるタイミングと、エンコーダの動作について説明する。
【００４０】
上記のように、２組以上の回転計測手段を用いる場合、３信号と４信号の動作が考えられる。
【００４１】
先ず３信号の動作について検討する。図４は、回転計測のための３信号（位置信号＝スリット）と、各領域の検出とエラーとの関係を示したタイミングチャートである。
【００４２】
図において、３信号による位置検出を行っているため、用いるスリット位置情報は、ＴＡ，ＴＢ，ＴＣ＝ＴＡおよびＴＤの３種類である。従って、このスリットで定義される領域は、図示例のように、第１の組のＡ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１と、第２の組のＡ２，Ｂ２，Ｃ２，Ｄ２となり、各領域の大きさは一定ではない。
【００４３】
各速度毎に領域の検出とエラーとの関係を検討する。
（１）連続した領域（◎）を検出する場合
Ｄ１−Ａ１およびＤ２−Ａ２，Ａ１−Ａ１およびＡ２−Ｂ２等が検出されているときには、エラーは生じない。
【００４４】
（２）１つの領域を飛び越して次の領域（○）を検出する場合
Ｄ１−Ａ１およびＤ２−Ｂ２のように、エラーと未検出とが混在する。このため、エラーが検出された側の組のカウント手段のカウント値を、エラーが検出されなかった組のカウント値に補正する（書き換える）ことにより、この速度での動作を補償することができる。
ここで、データ補正を行うことで回転を計測可能な応答速度Ｎｒ3 （ｒ／ｍｉｎ）は次式で求められる。
Ｎｒ3 ＝６０／Ｔｓ3 ×Ｐｒ3（Ｐｒ3 ＝３６０°／θｒ3）
Ｔｓ3 ：発光素子ＬＥＤの点灯周期（Ｓ）
θｒ3 ：θA1，θB2，θC1，θD2，θB1＋θC2，θD1＋θB2の最小角度（°）
【００４５】
また、従来のエンコーダと比較すると（理想値にて計算）、
θｒ／θｒ3 ＝９０°／１２０°＝０．７５
となり、約２５％応答速度が改善されることがわかる。
【００４６】
（３）２つの領域を飛び越して次の領域（●）を検出する場合
Ｄ１−Ｂ１およびＤ２−Ｂ２のように、全ての領域でエラーが検出される。このため、全てのカウント手段で計数ミスが発生する。
ここで、計数ミスが発生する応答速度Ｎm3 （ｒ／ｍｉｎ）は次式で求められる。
Ｎm3 ＝６０／Ｔｓ3 ×Ｐm3（Ｐm3 ＝３６０°／θm3）
Ｔｓ3 ：発光素子ＬＥＤの点灯周期（Ｓ）
θm3 ：θA1＋θB1，θB1＋θC1，θC1＋θD1，θD1＋θA1の最小角度（°）、
θA2＋θB2，θB2＋θC2，θC2＋θD2，θD2＋θA2の最小角度（°）
【００４７】
また、従来のエンコーダと比較すると（理想値にて計算）、
θm／θm3 ＝１８０°／１８０°＝１
となり、従来と変わらないことがわかる。
【００４８】
（４）３つの領域を飛び越して次の領域（□）を検出する場合
エラーの検出と、逆回転のときには隣接する領域となる不定の状態とが混在するため、回転を計数するカウント手段と、データエラー検出手段共に応答することができない。従って、この状態での使用は動作が保証できない。
【００４９】
次に、４信号の動作について検討する。図５は、回転計測のための４信号（位置信号＝スリット）と、各領域の検出とエラーとの関係を示したタイミングチャートである。
【００５０】
図において、４信号による位置検出を行っているため、用いるスリット位置情報は、ＴＡ，ＴＢ，ＴＣ，およびＴＤの４種類である。従って、このスリットで定義される領域は、図示例のように、第１の組のＡ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１と、第２の組のＡ２，Ｂ２，Ｃ２，Ｄ２となり、各領域の大きさは一定となるが、第１組と第２組の１回転の領域にズレが生じる。
【００５１】
ここでは、カウント手段を優先として、エラー出力を全ての組でエラーが生じたときのみとし、それ以外のときは補正する場合と、データエラー検出手段を優先して、いずれかの組でエラーが生じたときにはエラー出力を行う場合とで動作が異なる。従って、以下に場合を分けて説明する。
【００５２】
［カウント手段優先］
（１）連続した領域（◎）を検出する場合
Ｄ１−Ａ１およびＤ２−Ａ２，Ａ１−Ｂ１およびＤ２−Ａ２等が検出されているときには、エラーは生じない。
【００５３】
（２）いずれか１つの領域を飛び越して次の領域（○）を検出する場合
Ｄ１−Ｂ１およびＤ２−Ａ２のように、エラーと未検出とが混在する。このため、エラーが検出された側の組のカウント手段のカウント値を、エラーが検出されなかった組のカウント値に補正する（書き換える）ことにより、この速度での動作を補償することができる。
ここで、データ補正を行うことで回転を計測可能な応答速度Ｎｒ41（ｒ／ｍｉｎ）は次式で求められる。
Ｎｒ41＝６０／Ｔｓ4 ×Ｐｒ41（Ｐｒ41＝３６０°／θｒ41）
Ｔｓ4 ：発光素子ＬＥＤの点灯周期（Ｓ）
θr 41：θA1＋θA2，θA2＋θB1，θB1＋θB2，θB2＋θC1、
θC1＋θC2，θC2＋θD1，θD1＋θD2，θD2＋θA1の最小角度（°）
（ただし信号の重複領域は除く）
【００５４】
また、従来のエンコーダと比較すると（理想値にて計算）、
θｒ／θｒ41＝９０°／１３５°＝０．６７
となり、約３３％応答速度が改善されることがわかる。
【００５５】
（３）いずれも１つの領域を飛び越して次の領域（●）を検出する場合
Ｄ１−Ｂ１およびＤ２−Ｂ２のように、全ての領域でエラーが検出される。このため、全てのカウント手段で計数ミスが発生する。
ここで、計数ミスが発生する応答速度Ｎm41（ｒ／ｍｉｎ）は次式で求められる。
Ｎm41＝６０／Ｔｓ4 ×Ｐm41（Ｐm41＝３６０°／θm41）
Ｔｓ4 ：発光素子ＬＥＤの点灯周期（Ｓ）
θm41：θA1＋θB1，θB1＋θC1，θC1＋θD1，θD1＋θA1の最小角度（°）、
θA2＋θB2，θB2＋θC2，θC2＋θD2，θD2＋θA2の最小角度（°）
【００５６】
また、従来のエンコーダと比較すると（理想値にて計算）、
θm／θm41 ＝１８０°／１８０°＝１
となり、従来と変わらないことがわかる。
【００５７】
（４）いずれか２つの領域を飛び越して次の領域（□）を検出する場合
エラーの検出と、逆回転のときには隣接する領域となる不定の状態とが混在するため、回転を計数するカウント手段と、データエラー検出手段共に応答することができない。従って、この状態での使用は動作が保証できない。
【００５８】
（５）いずれも２つの領域を飛び越して次の領域（◇）を検出する場合
全ての領域で逆回転のときには隣接する領域となる不定の状態となるため、回転を計数するカウント手段と、データエラー検出手段共に応答することができない。従って、この状態での使用は動作が保証できない。
【００５９】
［データエラー検出手段優先］
（１）連続した領域（◎）を検出する場合
Ｄ１−Ａ１およびＤ２−Ａ２，Ａ１−Ｂ１およびＤ２−Ａ２等が検出されているときには、エラーは生じない。
【００６０】
ここで、回転を計測可能な応答速度Ｎｒ42（ｒ／ｍｉｎ）は次式で求められる。
Ｎｒ42＝６０／Ｔｓ4 ×Ｐｒ42（Ｐｒ42＝３６０°／θｒ42）
Ｔｓ4 ：発光素子ＬＥＤの点灯周期（Ｓ）
θr 42：θA1，θB1，θC1，θD1，θA2，θB2，θC2，θD2の最小角度（°）
【００６１】
また、従来のエンコーダと比較すると（理想値にて計算）、
θｒ／θｒ42＝９０°／９０°＝１
となり、従来と変わらないことがわかる。
【００６２】
（２）いずれか１つの領域を飛び越して次の領域（○）を検出する場合
Ｄ１−Ｂ１およびＤ２−Ａ２のように、エラーと未検出とが混在する。このため、エラーが検出された側のエラー信号を出力して計数ミスとする。
【００６３】
（３）いずれも１つの領域を飛び越して次の領域（●）を検出する場合
Ｄ１−Ｂ１およびＤ２−Ｂ２のように、全ての領域でエラーが検出される。このため、エラー信号を出力して計数ミスとする。
【００６４】
（４）いずれか２つの領域を飛び越して次の領域（□）を検出する場合
エラーの検出と、逆回転のときには隣接する領域となる不定の状態とが混在するため、計数ミスとする。
【００６５】
ここで、計数ミスが発生する応答速度Ｎm42（ｒ／ｍｉｎ）は次式で求められる。
Ｎm42＝６０／Ｔｓ4 ×Ｐm42（Ｐm42＝３６０°／θm42）
Ｔｓ4 ：発光素子ＬＥＤの点灯周期（Ｓ）
θm42：θA1＋θB1＋θB2，θB1＋θC1＋θC2，θC1＋θD1＋θD2，θD1＋θA1＋θA2，θA2＋θB2＋θC1，θB2＋θC2＋θD1，θC2＋θD2＋θA1，θD2＋θA2＋θB1の最小角度（°）
（ただし信号の重複領域は除く）
【００６６】
また、従来のエンコーダと比較すると（理想値にて計算）、
θm／θm42 ＝１８０°／２７０°＝０．６７
となり、約３３％改善されることがわかる。
【００６７】
（５）いずれも２つの領域を飛び越して次の領域（◇）を検出する場合
全ての領域で逆回転のときには隣接する領域となる不定の状態となるため、回転を計数するカウント手段と、データエラー検出手段共に応答することができない。従って、この状態での使用は動作が保証できない。
【００６８】
なお、図４，図５に示すように、１回転の領域中、＋１（インクリメント）、−１（デクリメント）を行う計数ポイント（１ヶ所ｘ、または２ヶ所ｘ，ｙ）がある。特に、４信号を用いた場合、一方の計数ポイントｘと、他方の計数ポイントｙとの間にはズレがある。このため、計数ポイントｘ，ｙ間の領域（Ａ１とＤ２の重複領域）にて補正を行う場合、領域確認手段１１によりこの領域を検出し、図１に示すように領域確認手段１１からの出力Ｏを、それぞれのレジスタ１２ａ，１２ｂのインクリメント端子＋１、またはデクリメント端子−１に接続し、それぞれのレジスタ１２ａ，１２ｂの内容をインクリメント、またはデクリメントする必要がある。
【００６９】
また、この計数ポイント付近で補正を行うと、データエラー検出からデータ補正のタイミングとエンコーダ軸の位置の移動により補正値にズレが生じる場合がある。例えば、図４の領域Ｄ１でデータエラーを検出して、データ補正を行う前に、エンコーダ軸が領域Ａ１に移動していた場合、補正データが−１ずれてしまう。このため、計数ポイントｘおよびｙ付近（図４の場合Ｄ１およびＡ１の領域、図５の場合Ｄ１およびＡ１、Ｄ２およびＡ２の領域、または前記タイミングを考慮して補正値にズレが生じない余分な領域）を避けてデータの補正をするとよい。
【００７０】
さらに、図６に示すように、データ切り換え手段１４を設けてもよい。このデータ切り換え手段１４のデータ入力ＤＡ，ＤＢには、データバスを介してそれぞれのカウント手段７ａ，７ｂの出力Ｑ１，Ｑ２が入力される。また、前記データエラー検出手段９ａ，９ｂからの第１のエラー信号ＥＲ１，ＥＲ２が入力される。そして、このエラー信号ＥＲ１，ＥＲ２により、エラーが生じた側のカウント手段７ａ，７ｂのデータの出力を禁止し、他方のカウント手段７ａ，７ｂのデータを出力するようになっている。なお、通常出力する側は、優先順位等により初期設定時などで決めておけばよい。このデータ切り換え手段は、通常のスイッチング素子、ゲート素子、データセレクター等を、単独もしくは組み合わせることにより構成することができる。
【００７１】
このように、スリットから得られる３信号、４信号ＤＡ２，ＤＢ２，ＤＣ２，ＤＤ２のうち、２つの信号が同位相の位置で変化した時に、スリットの検出ミスであると判断して、エラー信号を送出するためのデータエラー検出手段を設け、このエラー信号により一方の組のカウント値を他方の組のカウント値で補正したので、エンコーダの主電源がＯＦＦの時でも回転数の検出ミスが判別でき、許容回転速度をその限度近くまで設定でき、消費電流の増大を伴わずに速くできる。また、万一エラーとなってもその状態が把握できるので、回転数の計測ミスが生じた場合には、再度原点出し等の初期化操作を行えば良く、重大な故障を併発する恐れもない。
【００７２】
また、この実施例では光学式の位置検出手段について述べたが、これに限定するものではなく、磁気的に検出する方式や、機械式接点を介して検出するものにも本発明は適用可能である。
【００７３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、回転数の計数ミスを判別可能として、主電源ＯＦＦ時等における許容回転速度をその限度近くに設定し、消費電流の増加を伴わずに速くすることが可能な多回転型絶対値エンコーダを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるエンコーダの回転数を計数する部分の基本構成を示すブロック図である。
【図２】データエラー検出手段の詳細な構成を示した図である。
【図３】図１および図２に示す回路の動作を示すタイミングチャートである。
【図４】３信号における、スリットの領域とエラーとの関係を示すタイミングチャートである。
【図５】４信号における、スリットの領域とエラーとの関係を示すタイミングチャートである。
【図６】データ切り換え手段を有するエンコーダの基本構成を示すブロック図である。
【図７】従来のエンコーダのスリットの領域とエラーとの関係を示すタイミングチャートである。
【図８】図９の各部の動作を示すタイミングチャートである。
【図９】符号板の外観構成を示す正面図である。
【図１０】従来のエンコーダの回転数を計数する部分の基本構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  検出手段
２  符号板
３ａ，３ｂ  波形整形手段
４ａ，４ｂ  データ処理手段
５ａ，５ｂ  エッジ検出手段
６ａ，６ｂ  選択手段
７ａ，７ｂ  カウント手段
８  タイミング発生手段
９ａ，９ｂ  データエラー検出手段
１１  領域確認手段
１２ａ，１２ｂ  レジスタ
ＬＥＤ  発光素子
ＳＡ，ＳＢ，ＳＣ，ＳＤ  検出素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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