正弦波（sin/cos）エンコーダディスクの内挿誤差はどこから生じる？信号品質を見る4つの指標
正弦波（sin/cos）信号の直流オフセット、振幅差、90°からの位相ずれ、高調波ひずみは、各信号周期内で周期的な内挿誤差を生じさせます。本記事では、各項目の概算方法、ディスク側の影響要因、リサジュー図形による信号の確認方法を説明します。
2026-10-05 · 廊坊晶正光電技術有限公司
正弦波（sin/cos）読取りヘッドは位相差90°の2つの信号を出力し、内挿回路はこの2信号から位相を算出して、1信号周期をさらに数百～数千に分割します。理想的な信号は、2信号の振幅が等しく、直流オフセットがなく、正確に直交し、波形が純粋な正弦波です。いずれか1項目でもずれると、各信号周期内で周期的な内挿誤差が生じます。
1. 4つの指標とそれによる誤差
| 指標 | 1信号周期内の誤差の発生回数 | 誤差の振幅（偏差が小さい場合、電気角） |
|---|---|---|
| 直流オフセット（相対振幅 ε） | 1回 | 約 ε rad |
| 振幅差（相対差 δ） | 2回 | 約 δ/2 rad |
| 90°からの位相ずれ（φ） | 2回 | 約 φ/2 rad |
| 3次高調波 | 4回 | 高調波含有量に応じて増加 |
2. 計算例：2048本のエンコーダディスク
2048本の場合、1信号周期は 360° ÷ 2048 ≈ 632.8″ です。電気角1 radは 632.8″ ÷ 2π ≈ 100.7″ に相当します：
- 直流オフセット1%：誤差は約0.01 rad、すなわち約1.0″
- 振幅差2%：誤差は約0.01 rad、すなわち約1.0″
- 位相ずれ1°（約0.0175 rad）：誤差は約0.0087 rad、すなわち約0.9″
内挿倍数が高いほど、これらの誤差は目立ちます。多くの内挿ICは自動ゲイン補正とオフセット補正を備えており、前の2項目を低減できますが、ディスク自体のパターン品質が基礎であることに変わりはありません。
3. ディスク側の影響要因
- 目盛線のデューティ比とエッジ品質：波形がどれだけ正弦波に近いかを決め、高調波に影響
- 格子ピッチの均一性：1周全体の目盛誤差に影響
- 光学濃度または反射率のコントラスト：信号振幅とS/N比を決定。反射型エンコーダディスクの高反射部と低反射部のコントラストを参照
- 偏心：1回転に1回の角度誤差を生じるほか、信号振幅が回転角に応じて変動する原因にもなる
- ディスクと読取りヘッドのギャップと傾き：振幅と2信号の一致性に影響
4. リサジュー図形による信号の確認
sin・cosの2信号をオシロスコープのXYモードに入力し、ディスクを回転させます。理想的な信号では真円になります。円の中心が原点からずれていれば直流オフセット、横長または縦長の楕円になれば振幅差、楕円が傾いていれば90°からの位相ずれ、円周が多角形状であれば高調波が大きいことを示します。受入時には、振幅、オフセット、位相差、高調波含有量を記録できます。
見積依頼時には、信号周期数、読取りヘッドまたは内挿ICの型番、デューティ比とエッジ品質に関する要件を明記してください。
本記事は廊坊晶正光電技術有限公司 技術部がまとめたものです。晶正光電はガラスエンコーダディスク、反射型金属エンコーダディスク、PCエンコーダディスク、カスタムエンコーダディスクを製造しています。公式サイト www.encoderdisk.cn、電話 0316-8933331。