JP2000146623A - 光学式アブソリュートエンコーダ - Google Patents
光学式アブソリュートエンコーダInfo
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- JP2000146623A JP2000146623A JP10327757A JP32775798A JP2000146623A JP 2000146623 A JP2000146623 A JP 2000146623A JP 10327757 A JP10327757 A JP 10327757A JP 32775798 A JP32775798 A JP 32775798A JP 2000146623 A JP2000146623 A JP 2000146623A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電流電圧信号変換用抵抗を大きくすることな
く十分な光電流を出力させる。 【解決手段】 Ｍ系列光学式アブソリュートエンコーダ
において、受光部５６Ａは、Ｍ系列トラック３００と対
向する位置に配置され、かつ、それぞれが複数個のフォ
トダイオード２１〜２４及び２５〜２８からなる２つの
Ｍ系列検出用受光素子群１１０，１１１と、Ｍ系列信号
選択用トラック３０１と対向する位置に配置され、か
つ、それぞれが複数個のフォトダイオード２９〜３１及
び３２〜３４からなる２つのＭ系列信号選択用受光素子
群１１２，１１３と、前記Ｍ系列検出用受光素子群１１
０，１１１を構成するフォトダイオード２１〜２８を流
れる光電流をそれぞれ増幅するトランジスタ６１〜６８
とを備える。
く十分な光電流を出力させる。 【解決手段】 Ｍ系列光学式アブソリュートエンコーダ
において、受光部５６Ａは、Ｍ系列トラック３００と対
向する位置に配置され、かつ、それぞれが複数個のフォ
トダイオード２１〜２４及び２５〜２８からなる２つの
Ｍ系列検出用受光素子群１１０，１１１と、Ｍ系列信号
選択用トラック３０１と対向する位置に配置され、か
つ、それぞれが複数個のフォトダイオード２９〜３１及
び３２〜３４からなる２つのＭ系列信号選択用受光素子
群１１２，１１３と、前記Ｍ系列検出用受光素子群１１
０，１１１を構成するフォトダイオード２１〜２８を流
れる光電流をそれぞれ増幅するトランジスタ６１〜６８
とを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転体の回転角度
を絶対量として検出するための光学式アブソリュートエ
ンコーダに関する。特に本発明は、回転スリット板にい
わゆるＭ系列トラックを有するＭ系列型の光学式アブソ
リュートエンコーダに関するものである。
を絶対量として検出するための光学式アブソリュートエ
ンコーダに関する。特に本発明は、回転スリット板にい
わゆるＭ系列トラックを有するＭ系列型の光学式アブソ
リュートエンコーダに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】Ｍ系列とは、図６に示すように、１回転
あたり２Ｎ（図６の場合、Ｎ＝４）個の１，０情報（コ
ード）の組み合わせからなる簡単な規則によって作られ
る確定的系列である。このＭ系列は、外観上、不規則な
系列にも見えるが、この系列の特定位置から連続するＮ
個の１，０コードは、この系列内で１つしか存在しない
ため、この系列は２Ｎ個の重複しない情報を持ってい
る。本明細書におけるエンコーダのＭ系列トラック（回
転角度検出用トラック）とは、このＭ系列の「１」を光
線の透過部、「０」を遮光部とする２Ｎ個の明暗格子を
回転スリット板の外周部に設けたものである。
あたり２Ｎ（図６の場合、Ｎ＝４）個の１，０情報（コ
ード）の組み合わせからなる簡単な規則によって作られ
る確定的系列である。このＭ系列は、外観上、不規則な
系列にも見えるが、この系列の特定位置から連続するＮ
個の１，０コードは、この系列内で１つしか存在しない
ため、この系列は２Ｎ個の重複しない情報を持ってい
る。本明細書におけるエンコーダのＭ系列トラック（回
転角度検出用トラック）とは、このＭ系列の「１」を光
線の透過部、「０」を遮光部とする２Ｎ個の明暗格子を
回転スリット板の外周部に設けたものである。
【０００３】従来のＭ系列型光学式アブソリュートエン
コーダの一例として、前述のＮ＝４とした４ｂｉｔアブ
ソリュートエンコーダについて説明する。このエンコー
ダは、図７に示すように、回転体としてのモータ軸１１
に取付けられ、かつ、外周部に例えば４ｂｉｔのＭ系列
を持つＭ系列トラック１２及び光量補正用トラック１３
を有する回転スリット板１４と、図８に示すように、回
転スリット板１４のＭ系列トラック１２及び光量補正用
トラック１３を介して回転スリット板１４の表裏に対向
配置された照明用のＬＥＤ１５及び受光素子アレイ１６
とを備えている。なお、受光素子アレイ１６の出力は、
回転角度検出及び光量補正等を行うＣＰＵに送られるよ
うになっている。
コーダの一例として、前述のＮ＝４とした４ｂｉｔアブ
ソリュートエンコーダについて説明する。このエンコー
ダは、図７に示すように、回転体としてのモータ軸１１
に取付けられ、かつ、外周部に例えば４ｂｉｔのＭ系列
を持つＭ系列トラック１２及び光量補正用トラック１３
を有する回転スリット板１４と、図８に示すように、回
転スリット板１４のＭ系列トラック１２及び光量補正用
トラック１３を介して回転スリット板１４の表裏に対向
配置された照明用のＬＥＤ１５及び受光素子アレイ１６
とを備えている。なお、受光素子アレイ１６の出力は、
回転角度検出及び光量補正等を行うＣＰＵに送られるよ
うになっている。
【０００４】ここで、光量補正用トラック１３は回転ス
リット板１４の全周にわたって光を透過させるトラック
であり、このトラック１３を透過したＬＥＤ１５の透過
光を受光素子アレイ１６の光量補正用受光素子Ｌ（後述
する）により受光してＬＥＤ１５の発光光量を補正する
ために使用される。
リット板１４の全周にわたって光を透過させるトラック
であり、このトラック１３を透過したＬＥＤ１５の透過
光を受光素子アレイ１６の光量補正用受光素子Ｌ（後述
する）により受光してＬＥＤ１５の発光光量を補正する
ために使用される。
【０００５】受光素子アレイ１６は、図９に示すよう
に、ＬＥＤ１５の照明領域内において、モータ軸１１の
中心β（０，０）を原点とする半径Ｒ１１からＲ１２の
範囲であってＹ軸の両側の±θ１０の範囲に配置された
同一幅の４個の受光素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄと、半径Ｒ１３
からＲ１４の範囲内であってＹ軸の両側の±θ１１の範
囲に配置された１個の受光素子Lとから構成されてい
る。前記４個の受光素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、４ｂｉｔＭ
系列の回転角度検出用受光素子（以下、必要に応じてＭ
系列用受光素子という）であり、単一の受光素子Ｌは光
量補正用受光素子である。
に、ＬＥＤ１５の照明領域内において、モータ軸１１の
中心β（０，０）を原点とする半径Ｒ１１からＲ１２の
範囲であってＹ軸の両側の±θ１０の範囲に配置された
同一幅の４個の受光素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄと、半径Ｒ１３
からＲ１４の範囲内であってＹ軸の両側の±θ１１の範
囲に配置された１個の受光素子Lとから構成されてい
る。前記４個の受光素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、４ｂｉｔＭ
系列の回転角度検出用受光素子（以下、必要に応じてＭ
系列用受光素子という）であり、単一の受光素子Ｌは光
量補正用受光素子である。
【０００６】Ｍ系列用受光素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、図１
０の回路図に示すごとく、電源端子Ｖccと個々の出力端
子Ａ’，Ｂ’，Ｃ’，Ｄ’との間に接続されたホトダイ
オードまたはホトトランジスタである。これらの出力端
子Ａ’，Ｂ’，Ｃ’，Ｄ’には、図１１に示す負荷抵抗
Ｒ１が接続されており、受光素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄからの
光電流信号を電圧信号に変換してＣＰＵ１７に取込んで
いる。なお、ＣＰＵ１７にはデータバス１８を介してメ
モり１９が接続されており、このメモリ１９には、回転
角度とＭ系列用受光素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの受光出力のコ
ードとを対応させた後述の角度−受光出力テーブルが格
納されている。
０の回路図に示すごとく、電源端子Ｖccと個々の出力端
子Ａ’，Ｂ’，Ｃ’，Ｄ’との間に接続されたホトダイ
オードまたはホトトランジスタである。これらの出力端
子Ａ’，Ｂ’，Ｃ’，Ｄ’には、図１１に示す負荷抵抗
Ｒ１が接続されており、受光素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄからの
光電流信号を電圧信号に変換してＣＰＵ１７に取込んで
いる。なお、ＣＰＵ１７にはデータバス１８を介してメ
モり１９が接続されており、このメモリ１９には、回転
角度とＭ系列用受光素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの受光出力のコ
ードとを対応させた後述の角度−受光出力テーブルが格
納されている。
【０００７】同様にして、図１０に示す光量補正用受光
素子Ｌも、電源端子Ｖccと出力端子Ｌ’との間に接続さ
れたホトダイオードまたはホトトランジスタである。こ
の出力端子Ｌ’にも図１１のように負荷抵抗Ｒ２が接続
されており、光電流信号を電圧信号に変換してＣＰＵ１
７に取込んでいる。
素子Ｌも、電源端子Ｖccと出力端子Ｌ’との間に接続さ
れたホトダイオードまたはホトトランジスタである。こ
の出力端子Ｌ’にも図１１のように負荷抵抗Ｒ２が接続
されており、光電流信号を電圧信号に変換してＣＰＵ１
７に取込んでいる。
【０００８】次に、従来技術の動作原理について説明す
る。まず、ＬＥＤ１５から照射された光線は、回転スリ
ット板１４のＭ系列トラック１２の透過部及び光量補正
用トラック１３を介して受光素子アレイ１６に到達す
る。Ｍ系列トラック１２を透過した光線は、Ｍ系列用受
光素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに到達し、光量補正用トラック１
３を透過した光線は光量補正用受光素子Lに到達する。
る。まず、ＬＥＤ１５から照射された光線は、回転スリ
ット板１４のＭ系列トラック１２の透過部及び光量補正
用トラック１３を介して受光素子アレイ１６に到達す
る。Ｍ系列トラック１２を透過した光線は、Ｍ系列用受
光素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに到達し、光量補正用トラック１
３を透過した光線は光量補正用受光素子Lに到達する。
【０００９】Ｍ系列用受光素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄによる回
転角度の検出原理を、図１２を用いて説明する。この図
１２は、Ｍ系列用受光素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの出力と回転
体の回転角度との関係を示すものである。例えば、モー
タ軸（回転スリット板１４の回転軸）の回転角度が０度
の場合、受光素子ＡがＭ系列トラック１２の透過部を検
出しているとすると、その出力を１とする。よって、図
１２の０．０度（番号０）とＡとの交点のコードを１と
する。また、受光素子ＢがＭ系列トラック１２の遮光部
を検出しているとすると、その出力を０とする。よっ
て、０．０度（番号０）とＢとの交点のコードを０とす
る。同様に、受光素子Ｃ，ＤがＭ系列トラック１２の透
過部を検出しているとすると、それらの出力は１である
ため、０．０度（番号０）とＣ，Ｄとの交点のコードを
１とする。すなわち、回転角度検出用受光素子Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄの出力コードは、４ｂｉｔの「１０１１」とな
る。
転角度の検出原理を、図１２を用いて説明する。この図
１２は、Ｍ系列用受光素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの出力と回転
体の回転角度との関係を示すものである。例えば、モー
タ軸（回転スリット板１４の回転軸）の回転角度が０度
の場合、受光素子ＡがＭ系列トラック１２の透過部を検
出しているとすると、その出力を１とする。よって、図
１２の０．０度（番号０）とＡとの交点のコードを１と
する。また、受光素子ＢがＭ系列トラック１２の遮光部
を検出しているとすると、その出力を０とする。よっ
て、０．０度（番号０）とＢとの交点のコードを０とす
る。同様に、受光素子Ｃ，ＤがＭ系列トラック１２の透
過部を検出しているとすると、それらの出力は１である
ため、０．０度（番号０）とＣ，Ｄとの交点のコードを
１とする。すなわち、回転角度検出用受光素子Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄの出力コードは、４ｂｉｔの「１０１１」とな
る。
【００１０】このような回転角度とＭ系列用受光素子
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの出力コードとの関係はテーブル（便宜
上、角度−受光出力テーブルという）として前記メモリ
１９に予め格納されている。ＣＰＵ１７は、受光素子
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの出力コードを監視しており、例えば出
力コードが「１０１１」の場合は上記テーブルを参照し
て回転角度が０度であると判断する。また、モータの回
転により回転スリット板１４が回転して各受光素子Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｄの出力コードが「０１０１」になると、図１
２のテーブルからモータが２２．５度回転したことが判
明する。
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの出力コードとの関係はテーブル（便宜
上、角度−受光出力テーブルという）として前記メモリ
１９に予め格納されている。ＣＰＵ１７は、受光素子
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの出力コードを監視しており、例えば出
力コードが「１０１１」の場合は上記テーブルを参照し
て回転角度が０度であると判断する。また、モータの回
転により回転スリット板１４が回転して各受光素子Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｄの出力コードが「０１０１」になると、図１
２のテーブルからモータが２２．５度回転したことが判
明する。
【００１１】しかしながら、このような光学系では、モ
ータの運転状況に起因する発熱や寿命等の影響でＬＥＤ
１５により安定光量で受光素子アレイ１６（回転スリッ
ト板１４）を照明することができないため、Ｍ系列のコ
ードを正しく検出することができない場合がある。そこ
で、従来のＭ系列型光学式アブソリュートエンコーダで
は、回転スリット板１４に光量補正用トラック１３を別
途設けると共に、このトラック１３を介して照射される
ＬＥＤ１５の発光光量の変化分を光量補正用受光素子Ｌ
により常時検出し、ＬＥＤ１５に流す順電流をＣＰＵ１
７により制御している。
ータの運転状況に起因する発熱や寿命等の影響でＬＥＤ
１５により安定光量で受光素子アレイ１６（回転スリッ
ト板１４）を照明することができないため、Ｍ系列のコ
ードを正しく検出することができない場合がある。そこ
で、従来のＭ系列型光学式アブソリュートエンコーダで
は、回転スリット板１４に光量補正用トラック１３を別
途設けると共に、このトラック１３を介して照射される
ＬＥＤ１５の発光光量の変化分を光量補正用受光素子Ｌ
により常時検出し、ＬＥＤ１５に流す順電流をＣＰＵ１
７により制御している。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかるに上記従来技術
では、図９に示したようにＬＥＤ１５の照明領域内に光
量補正用受光素子Ｌを別途配置する必要があるため、Ｍ
系列用受光素子の配置スペースが少なくなり、必然的に
これらの受光素子の受光面積が小さくなる。従って、Ｍ
系列用受光素子から得られる光電流も小さくなるので、
この光電流信号を電圧信号としてＣＰＵに取込むために
は、図１１に示した負荷抵抗Ｒ１を大きな値にしなけれ
ばならない。しかしながら、負荷抵抗Ｒ１が大きくなる
と、Ｍ系列用受光素子の応答速度が遅くなるという新た
な問題を生じていた。
では、図９に示したようにＬＥＤ１５の照明領域内に光
量補正用受光素子Ｌを別途配置する必要があるため、Ｍ
系列用受光素子の配置スペースが少なくなり、必然的に
これらの受光素子の受光面積が小さくなる。従って、Ｍ
系列用受光素子から得られる光電流も小さくなるので、
この光電流信号を電圧信号としてＣＰＵに取込むために
は、図１１に示した負荷抵抗Ｒ１を大きな値にしなけれ
ばならない。しかしながら、負荷抵抗Ｒ１が大きくなる
と、Ｍ系列用受光素子の応答速度が遅くなるという新た
な問題を生じていた。
【００１３】そこで本発明は、負荷抵抗の増加を伴わず
に回転角度検出用の受光素子から十分に大きな光電流信
号を得るようにした光学式アブソリュートエンコーダを
提供しようとするものである。
に回転角度検出用の受光素子から十分に大きな光電流信
号を得るようにした光学式アブソリュートエンコーダを
提供しようとするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、発光手段と、この発光手段
から照射された光線の透過部及び遮光部からなる回転角
度検出用トラックを有し、かつ、回転角度の検出対象で
ある回転体の軸を中心として回転する回転スリット板
と、前記発光手段から照射されて前記透過部を透過した
光線を受光する受光手段と、この受光手段の受光出力に
基づいて回転体の回転角度を演算する演算処理手段とを
備えるとともに、前記受光手段が、回転体の回転方向に
沿って配置された複数の回転角度検出用受光素子と、前
記発光手段の発光光量を補正するための光量補正用受光
素子とを有する光学式アブソリュートエンコーダにおい
て、前記回転角度検出用受光素子及び光量補正用受光素
子は、前記回転スリット板の透過部を透過した光線の照
明領域内において回転体の回転方向に沿って順次並置さ
れることを特徴としている。
め、請求項１記載の発明は、発光手段と、この発光手段
から照射された光線の透過部及び遮光部からなる回転角
度検出用トラックを有し、かつ、回転角度の検出対象で
ある回転体の軸を中心として回転する回転スリット板
と、前記発光手段から照射されて前記透過部を透過した
光線を受光する受光手段と、この受光手段の受光出力に
基づいて回転体の回転角度を演算する演算処理手段とを
備えるとともに、前記受光手段が、回転体の回転方向に
沿って配置された複数の回転角度検出用受光素子と、前
記発光手段の発光光量を補正するための光量補正用受光
素子とを有する光学式アブソリュートエンコーダにおい
て、前記回転角度検出用受光素子及び光量補正用受光素
子は、前記回転スリット板の透過部を透過した光線の照
明領域内において回転体の回転方向に沿って順次並置さ
れることを特徴としている。
【００１５】請求項２記載の発明は、請求項１記載の光
学式アブソリュートエンコーダにおいて、前記回転角度
検出用受光素子及び光量補正用受光素子は、回転体の軸
を中心としたほぼ扇形の領域内に並置されるものであ
る。
学式アブソリュートエンコーダにおいて、前記回転角度
検出用受光素子及び光量補正用受光素子は、回転体の軸
を中心としたほぼ扇形の領域内に並置されるものであ
る。
【００１６】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の光学式アブソリュートエンコーダにおいて、回転
体の各回転角度を前記回転角度検出用受光素子の受光出
力のコードに対応させたテーブルを予め作成して記憶し
ておき、前記演算処理手段は、測定された前記コードに
対応する回転角度を前記テーブルに基づいて求めるもの
である。
記載の光学式アブソリュートエンコーダにおいて、回転
体の各回転角度を前記回転角度検出用受光素子の受光出
力のコードに対応させたテーブルを予め作成して記憶し
ておき、前記演算処理手段は、測定された前記コードに
対応する回転角度を前記テーブルに基づいて求めるもの
である。
【００１７】請求項４記載の発明は、請求項１，２また
は３記載の光学式アブソリュートエンコーダにおいて、
回転体の各回転角度を複数の前記光量補正用受光素子の
受光出力の和である基準光量相当値に対応させたテーブ
ルを予め作成して記憶しておき、前記演算処理手段は、
測定された前記受光出力の和を前記基準光量相当値と比
較してその結果に応じ前記発光手段の発光光量を調整す
るものである。
は３記載の光学式アブソリュートエンコーダにおいて、
回転体の各回転角度を複数の前記光量補正用受光素子の
受光出力の和である基準光量相当値に対応させたテーブ
ルを予め作成して記憶しておき、前記演算処理手段は、
測定された前記受光出力の和を前記基準光量相当値と比
較してその結果に応じ前記発光手段の発光光量を調整す
るものである。
【００１８】請求項５記載の発明は、請求項１，２，３
または４記載の光学式アブソリュートエンコーダにおい
て、前記回転角度検出用受光素子及び光量補正用受光素
子には受光出力を得るための負荷抵抗がそれぞれ個別に
接続され、これらの負荷抵抗により変換された電圧が前
記演算処理手段にそれぞれ入力されるものである。
または４記載の光学式アブソリュートエンコーダにおい
て、前記回転角度検出用受光素子及び光量補正用受光素
子には受光出力を得るための負荷抵抗がそれぞれ個別に
接続され、これらの負荷抵抗により変換された電圧が前
記演算処理手段にそれぞれ入力されるものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、図に沿って本発明の実施形
態を説明する。なお、この実施形態も４ｂｉｔのＭ系列
型光学式アブソリュートエンコーダに関するものであ
り、従来技術と同一の構成要素には同一の参照符号を付
すこととする。
態を説明する。なお、この実施形態も４ｂｉｔのＭ系列
型光学式アブソリュートエンコーダに関するものであ
り、従来技術と同一の構成要素には同一の参照符号を付
すこととする。
【００２０】図１はエンコーダの主要部の構成を示す斜
視図であり、この実施形態では回転スリット板２２及び
受光素子アレイ２０の構成が従来技術と大きく異なって
いる。まず、回転スリット板２２は、Ｍ系列トラック
（回転角度検出用トラック）１２のみを有し、図７に示
したような別個独立の光量補正用トラック１３を有しな
い構造である。つまり、この実施形態では、Ｍ系列トラ
ック１２が光量補正用トラック１３を兼用している。
視図であり、この実施形態では回転スリット板２２及び
受光素子アレイ２０の構成が従来技術と大きく異なって
いる。まず、回転スリット板２２は、Ｍ系列トラック
（回転角度検出用トラック）１２のみを有し、図７に示
したような別個独立の光量補正用トラック１３を有しな
い構造である。つまり、この実施形態では、Ｍ系列トラ
ック１２が光量補正用トラック１３を兼用している。
【００２１】次に、受光素子アレイ２０の構成を説明す
ると、図２はＬＥＤ１５の照明領域内の受光素子アレイ
２０の主要部を示しており、モータ軸１１の中心α
（０，０）を原点とする半径Ｒ１からＲ２までの範囲で
あってＹ軸の両側の±θ１の範囲内に、回転角度検出用
受光素子としてのＭ系列用受光素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄと光
量補正用受光素子Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４とが扇状に配
置されている。これらの８個の受光素子の配置は、図２
の左側から、Ｌ１，Ｌ２，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｌ３，Ｌ４
の順番である。
ると、図２はＬＥＤ１５の照明領域内の受光素子アレイ
２０の主要部を示しており、モータ軸１１の中心α
（０，０）を原点とする半径Ｒ１からＲ２までの範囲で
あってＹ軸の両側の±θ１の範囲内に、回転角度検出用
受光素子としてのＭ系列用受光素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄと光
量補正用受光素子Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４とが扇状に配
置されている。これらの８個の受光素子の配置は、図２
の左側から、Ｌ１，Ｌ２，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｌ３，Ｌ４
の順番である。
【００２２】図３は本実施形態の主要部の回路図であ
り、ホトダイオードまたはホトトランジスタからなるＭ
系列用受光素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの接続は、従来の図１０
と同様である。一方、同じくホトダイオードまたはホト
トランジスタからなる光量補正用受光素子Ｌ１，Ｌ２，
Ｌ３，Ｌ４は、電源端子Ｖccと出力端子Ｌ’との間に互
いに並列接続されている。
り、ホトダイオードまたはホトトランジスタからなるＭ
系列用受光素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの接続は、従来の図１０
と同様である。一方、同じくホトダイオードまたはホト
トランジスタからなる光量補正用受光素子Ｌ１，Ｌ２，
Ｌ３，Ｌ４は、電源端子Ｖccと出力端子Ｌ’との間に互
いに並列接続されている。
【００２３】また、図４に示すごとく、Ｍ系列用受光素
子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの出力端子Ａ’，Ｂ’，Ｃ’，Ｄ’に
は負荷抵抗Ｒ３が接続され、光量補正用受光素子Ｌの出
力端子Ｌ’には負荷抵抗Ｒ２が接続されている。これら
の負荷抵抗Ｒ３，Ｒ２により各受光素子Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄ，Ｌからの光電流信号が電圧信号に変換され、ＣＰＵ
１７に電圧信号として入力されるようになっている。
子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの出力端子Ａ’，Ｂ’，Ｃ’，Ｄ’に
は負荷抵抗Ｒ３が接続され、光量補正用受光素子Ｌの出
力端子Ｌ’には負荷抵抗Ｒ２が接続されている。これら
の負荷抵抗Ｒ３，Ｒ２により各受光素子Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄ，Ｌからの光電流信号が電圧信号に変換され、ＣＰＵ
１７に電圧信号として入力されるようになっている。
【００２４】次に、この実施形態の動作原理を説明す
る。まず、ＬＥＤ１５から照射された光線は、回転スリ
ット板２２のＭ系列トラック１２の透過部を介して、Ｍ
系列用受光素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ及び光量補正用受光素子
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４に到達する。
る。まず、ＬＥＤ１５から照射された光線は、回転スリ
ット板２２のＭ系列トラック１２の透過部を介して、Ｍ
系列用受光素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ及び光量補正用受光素子
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４に到達する。
【００２５】図５は、各受光素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ及びＬ
１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の出力、受光素子Ｌ１，Ｌ２，Ｌ
３，Ｌ４の出力の和と、回転角度との関係を示すテーブ
ルである。例えば、モータ軸の回転角度が０度の場合、
受光素子ＡがＭ系列トラック１２の透過部を検出してい
ると、その出力は１となり、図５の０．０度（番号０）
とＡとの交点のコードは１となる。また、受光素子Ｂが
Ｍ系列トラックの遮光部を検出していると、その出力は
０となり、０．０度（番号０）とＢとの交点のコードは
０となる。同様にして、受光素子Ｃ，ＤがＭ系列トラッ
ク１２の透過部を検出しているとそれらの出力は１であ
るから、回転角度検出用受光素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの出力
コードは、４ｂｉｔの「１０１１」となる。
１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の出力、受光素子Ｌ１，Ｌ２，Ｌ
３，Ｌ４の出力の和と、回転角度との関係を示すテーブ
ルである。例えば、モータ軸の回転角度が０度の場合、
受光素子ＡがＭ系列トラック１２の透過部を検出してい
ると、その出力は１となり、図５の０．０度（番号０）
とＡとの交点のコードは１となる。また、受光素子Ｂが
Ｍ系列トラックの遮光部を検出していると、その出力は
０となり、０．０度（番号０）とＢとの交点のコードは
０となる。同様にして、受光素子Ｃ，ＤがＭ系列トラッ
ク１２の透過部を検出しているとそれらの出力は１であ
るから、回転角度検出用受光素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの出力
コードは、４ｂｉｔの「１０１１」となる。
【００２６】同様にして、回転角度が０度の場合に、受
光素子Ｌ１のみがＭ系列トラック１２の透過部を検出し
ていると、その出力は１であり、他の受光素子Ｌ２，Ｌ
３，Ｌ４の出力はすべて０となる。このため、図５にお
ける０．０度（番号０）とＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４との
交点のコードは「１０００」となる。
光素子Ｌ１のみがＭ系列トラック１２の透過部を検出し
ていると、その出力は１であり、他の受光素子Ｌ２，Ｌ
３，Ｌ４の出力はすべて０となる。このため、図５にお
ける０．０度（番号０）とＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４との
交点のコードは「１０００」となる。
【００２７】このような回転角度とＭ系列用受光素子
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ及び光量補正用受光素子Ｌ１，Ｌ２，Ｌ
３，Ｌ４の各出力、並びに、光量補正用受光素子Ｌ１，
Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の出力の和との関係は、角度−受光出
力テーブルとして前記メモリ２１に予め格納されてい
る。ここで、光量補正用受光素子Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ
４の出力の和は、前述の回転角度０度の例で言えば１＋
０＋０＋０＝１である。この出力の和は、それぞれの回
転角度における基準光量相当値としての意味を持つ。
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ及び光量補正用受光素子Ｌ１，Ｌ２，Ｌ
３，Ｌ４の各出力、並びに、光量補正用受光素子Ｌ１，
Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の出力の和との関係は、角度−受光出
力テーブルとして前記メモリ２１に予め格納されてい
る。ここで、光量補正用受光素子Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ
４の出力の和は、前述の回転角度０度の例で言えば１＋
０＋０＋０＝１である。この出力の和は、それぞれの回
転角度における基準光量相当値としての意味を持つ。
【００２８】ＣＰＵ１７は、受光素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの
出力コードを監視しており、例えば「１０１１」の場合
には上記テーブルを参照して回転体の回転角度が０度で
あると判断する。また、このときの光量補正用受光素子
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の出力の和は、図５のテーブル
によれば１であるから、基準光量相当値が１であること
が判明する。従って、実際に受光素子Ｌ１，Ｌ２，Ｌ
３，Ｌ４により測定した受光量相当値が例えば０．９で
ある場合、上記の基準光量相当値よりも小さく、ＬＥＤ
１５の発光光量が不足しているので、ＣＰＵ１７はＬＥ
Ｄ１５の順電流が大きくなるように制御を行う。また、
受光素子Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４により測定した受光量
相当値が例えば１．１である場合、上記の基準光量相当
値よりも大きく、ＬＥＤ１５の発光光量が過剰であるの
で、ＣＰＵ１７はＬＥＤ１５の順電流が小さくなるよう
に制御を行う。
出力コードを監視しており、例えば「１０１１」の場合
には上記テーブルを参照して回転体の回転角度が０度で
あると判断する。また、このときの光量補正用受光素子
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の出力の和は、図５のテーブル
によれば１であるから、基準光量相当値が１であること
が判明する。従って、実際に受光素子Ｌ１，Ｌ２，Ｌ
３，Ｌ４により測定した受光量相当値が例えば０．９で
ある場合、上記の基準光量相当値よりも小さく、ＬＥＤ
１５の発光光量が不足しているので、ＣＰＵ１７はＬＥ
Ｄ１５の順電流が大きくなるように制御を行う。また、
受光素子Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４により測定した受光量
相当値が例えば１．１である場合、上記の基準光量相当
値よりも大きく、ＬＥＤ１５の発光光量が過剰であるの
で、ＣＰＵ１７はＬＥＤ１５の順電流が小さくなるよう
に制御を行う。
【００２９】更に、モータが回転して回転スリット板２
２が２２．５度回転すると、Ｍ系列コードは左方向に１
つシフトするため、Ｍ系列用受光素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの
出力コードは「０１０１」となり、ＣＰＵ１７は図５の
テーブルから回転角度が２２．５度であると判断する。
このとき、光量補正用受光素子Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４
の出力はそれぞれ１，１，１，０であるため、その和で
ある基準光量相当値は３となる。
２が２２．５度回転すると、Ｍ系列コードは左方向に１
つシフトするため、Ｍ系列用受光素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの
出力コードは「０１０１」となり、ＣＰＵ１７は図５の
テーブルから回転角度が２２．５度であると判断する。
このとき、光量補正用受光素子Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４
の出力はそれぞれ１，１，１，０であるため、その和で
ある基準光量相当値は３となる。
【００３０】従って、実際に光量補正用受光素子Ｌ１，
Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４により測定した受光量相当値が例えば
２．７である場合、上記の基準光量相当値よりも小さ
く、ＬＥＤ１５の発光光量が不足しているので、ＣＰＵ
１７はＬＥＤ１５の順電流が大きくなるように制御を行
う。また、光量補正用受光素子Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４
により測定した受光量相当値が例えば３．１である場
合、上記の基準光量相当値よりも大きく、ＬＥＤ１５の
発光光量が過剰であるので、ＣＰＵ１７はＬＥＤ１５の
順電流が小さくなるように制御を行うものである。
Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４により測定した受光量相当値が例えば
２．７である場合、上記の基準光量相当値よりも小さ
く、ＬＥＤ１５の発光光量が不足しているので、ＣＰＵ
１７はＬＥＤ１５の順電流が大きくなるように制御を行
う。また、光量補正用受光素子Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４
により測定した受光量相当値が例えば３．１である場
合、上記の基準光量相当値よりも大きく、ＬＥＤ１５の
発光光量が過剰であるので、ＣＰＵ１７はＬＥＤ１５の
順電流が小さくなるように制御を行うものである。
【００３１】この実施形態によれば、回転スリット板２
２がＭ系列トラック１２のみを有し、従来必要であった
光量補正用トラックが不要になるので、回転スリット板
の構造が簡素化され、その小形軽量化が可能になる。な
お、Ｍ系列のｂｉｔ数は、上記実施形態における４に限
定されないことは言うまでもない。
２がＭ系列トラック１２のみを有し、従来必要であった
光量補正用トラックが不要になるので、回転スリット板
の構造が簡素化され、その小形軽量化が可能になる。な
お、Ｍ系列のｂｉｔ数は、上記実施形態における４に限
定されないことは言うまでもない。
【００３２】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、回転スリ
ット板の回転角度検出用トラックの透過光を用いて回転
角度の検出と発光手段の光量補正とを行うようにし、従
来のように受光素子アレイ上の照明領域内に回転角度検
出用受光素子とは分離独立して光量補正用受光素子を配
置する必要がなくなったため、従来と同一の照明領域内
に配置される回転角度検出用受光素子の受光面積を、例
えば２倍程度に大きくすることができる。これにより、
従来よりも大きな光電流を得ることができ、ＣＰＵに受
光信号を取込むための負荷抵抗を小さくすることが可能
になって受光素子の応答速度も向上する。更に、回転ス
リット板の小形軽量化が可能である等の効果を有する。
ット板の回転角度検出用トラックの透過光を用いて回転
角度の検出と発光手段の光量補正とを行うようにし、従
来のように受光素子アレイ上の照明領域内に回転角度検
出用受光素子とは分離独立して光量補正用受光素子を配
置する必要がなくなったため、従来と同一の照明領域内
に配置される回転角度検出用受光素子の受光面積を、例
えば２倍程度に大きくすることができる。これにより、
従来よりも大きな光電流を得ることができ、ＣＰＵに受
光信号を取込むための負荷抵抗を小さくすることが可能
になって受光素子の応答速度も向上する。更に、回転ス
リット板の小形軽量化が可能である等の効果を有する。
【図１】本発明の一実施形態の主要部の構成を示す斜視
図である。
図である。
【図２】本発明の一実施形態における受光素子の配置説
明図である。
明図である。
【図３】本発明の一実施形態における主要な回路図であ
る。
る。
【図４】本発明の一実施形態における主要な回路図であ
る。
る。
【図５】本発明の一実施形態における角度−受光出力テ
ーブルの説明図である。
ーブルの説明図である。
【図６】Ｍ系列の説明図である。
【図７】従来技術の回転スリット板の説明図である。
【図８】従来技術の主要部の構成を示す斜視図である。
【図９】従来技術における受光素子の配置説明図であ
る。
る。
【図１０】従来技術の主要な回路図である。
【図１１】従来技術の主要な回路図である。
【図１２】従来技術における角度−受光出力テーブルの
説明図である。
説明図である。
１１ モータ軸 １２ Ｍ系列トラック（回転角度検出用トラック） １５ ＬＥＤ １７ ＣＰＵ １８ データバス ２０ 受光素子アレイ ２１ メモリ ２２ 回転スリット板 Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ Ｍ系列用受光素子（回転角度検出用受
光素子） Ａ’，Ｂ’，Ｃ’，Ｄ’，Ｌ’ 出力端子 Ｖcc 電源端子 Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４ 光量補正用受光素子 Ｒ２，Ｒ３ 負荷抵抗
光素子） Ａ’，Ｂ’，Ｃ’，Ｄ’，Ｌ’ 出力端子 Ｖcc 電源端子 Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４ 光量補正用受光素子 Ｒ２，Ｒ３ 負荷抵抗
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA39 BB02 BB03 DD05 EE03 FF19 FF66 GG07 GG12 JJ05 JJ09 MM04 NN02 QQ04 QQ23 RR10 UU02 UU05 2F077 AA11 AA43 NN02 NN30 PP19 QQ02 QQ15 RR03 RR17 TT06 TT32 TT66 UU13 2F103 BA28 BA44 CA02 DA06 DA13 EA12 EB06 EB12 EB15 EB16 EB33 ED12
Claims (5)
- 【請求項１】 発光手段と、 この発光手段から照射された光線の透過部及び遮光部か
らなる回転角度検出用トラックを有し、かつ、回転角度
の検出対象である回転体の軸を中心として回転する回転
スリット板と、 前記発光手段から照射されて前記透過部を透過した光線
を受光する受光手段と、 この受光手段の受光出力に基づいて回転体の回転角度を
演算する演算処理手段とを備えるとともに、 前記受光手段が、回転体の回転方向に沿って配置された
複数の回転角度検出用受光素子と、前記発光手段の発光
光量を補正するための光量補正用受光素子とを有する光
学式アブソリュートエンコーダにおいて、 前記回転角度検出用受光素子及び光量補正用受光素子
は、前記回転スリット板の透過部を透過した光線の照明
領域内において回転体の回転方向に沿って順次並置され
ることを特徴とする光学式アブソリュートエンコーダ。 - 【請求項２】 請求項１記載の光学式アブソリュートエ
ンコーダにおいて、 前記回転角度検出用受光素子及び光量補正用受光素子
は、回転体の軸を中心としたほぼ扇形の領域内に並置さ
れることを特徴とする光学式アブソリュートエンコー
ダ。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の光学式アブソリ
ュートエンコーダにおいて、 回転体の各回転角度を前記回転角度検出用受光素子の受
光出力のコードに対応させたテーブルを予め作成して記
憶しておき、前記演算処理手段は、測定された前記コー
ドに対応する回転角度を前記テーブルに基づいて求める
ことを特徴とする光学式アブソリュートエンコーダ。 - 【請求項４】 請求項１，２または３記載の光学式アブ
ソリュートエンコーダにおいて、 回転体の各回転角度を複数の前記光量補正用受光素子の
受光出力の和である基準光量相当値に対応させたテーブ
ルを予め作成して記憶しておき、前記演算処理手段は、
測定された前記受光出力の和を前記基準光量相当値と比
較してその結果に応じ前記発光手段の発光光量を調整す
ることを特徴とする光学式アブソリュートエンコーダ。 - 【請求項５】 請求項１，２，３または４記載の光学式
アブソリュートエンコーダにおいて、 前記回転角度検出用受光素子及び光量補正用受光素子に
は受光出力を得るための負荷抵抗がそれぞれ個別に接続
され、これらの負荷抵抗により変換された電圧が前記演
算処理手段にそれぞれ入力されることを特徴とする光学
式アブソリュートエンコーダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32775798A JP3649005B2 (ja) | 1998-11-18 | 1998-11-18 | 光学式アブソリュートエンコーダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32775798A JP3649005B2 (ja) | 1998-11-18 | 1998-11-18 | 光学式アブソリュートエンコーダ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000146623A true JP2000146623A (ja) | 2000-05-26 |
| JP3649005B2 JP3649005B2 (ja) | 2005-05-18 |
Family
ID=18202658
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32775798A Expired - Fee Related JP3649005B2 (ja) | 1998-11-18 | 1998-11-18 | 光学式アブソリュートエンコーダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3649005B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002013949A (ja) * | 2000-06-27 | 2002-01-18 | Sokkia Co Ltd | アブソリュート式エンコーダ |
| JP2007259517A (ja) * | 2006-03-20 | 2007-10-04 | Ricoh Co Ltd | 回転体駆動制御装置、画像形成装置および位置ずれ補正方法 |
| US7714272B2 (en) | 2006-09-28 | 2010-05-11 | Stanley Electric Co., Ltd. | Optical absolute rotary encoder |
| JP2010539506A (ja) * | 2007-09-20 | 2010-12-16 | ルノー・エス・アー・エス | 逐次読み取り式絶対位置センサ |
| JP2013096990A (ja) * | 2011-10-28 | 2013-05-20 | Dspace Digital Signal Processing & Control Engineering Gmbh | 回転角度を検出する方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111332504B (zh) * | 2020-03-12 | 2021-08-27 | 北京理工大学 | 卫星的低速驱动装置及使用其的快速定位方法 |
-
1998
- 1998-11-18 JP JP32775798A patent/JP3649005B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002013949A (ja) * | 2000-06-27 | 2002-01-18 | Sokkia Co Ltd | アブソリュート式エンコーダ |
| JP2007259517A (ja) * | 2006-03-20 | 2007-10-04 | Ricoh Co Ltd | 回転体駆動制御装置、画像形成装置および位置ずれ補正方法 |
| US7714272B2 (en) | 2006-09-28 | 2010-05-11 | Stanley Electric Co., Ltd. | Optical absolute rotary encoder |
| JP2010539506A (ja) * | 2007-09-20 | 2010-12-16 | ルノー・エス・アー・エス | 逐次読み取り式絶対位置センサ |
| JP2013096990A (ja) * | 2011-10-28 | 2013-05-20 | Dspace Digital Signal Processing & Control Engineering Gmbh | 回転角度を検出する方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3649005B2 (ja) | 2005-05-18 |
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