JP2009103607A - Optical encoder and electronic equipment provided therewith - Google Patents

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JP2009103607A JP2007276324A JP2007276324A JP2009103607A JP 2009103607 A JP2009103607 A JP 2009103607A JP 2007276324 A JP2007276324 A JP 2007276324A JP 2007276324 A JP2007276324 A JP 2007276324A JP 2009103607 A JP2009103607 A JP 2009103607A
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Takeshi Murata
武士 村田
Norikazu Okada
教和 岡田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical encoder having a simple signal processing circuit, capable of preventing positioning precision from getting worse when rotated at a low speed, and capable of reducing a mounting area to be constituted compactly. <P>SOLUTION: This optical encoder is provided with a light emitting element and a light-receiving element 10. The light-receiving element 10 is brought into a light incident or nonincident state, when a moving body passes at a prescribed moving frequency with respect to the light-receiving element 10. A prescribed multiplication frequency generating part 12 outputs a multiplication signal D1 having a prescribed multiplication of frequency with respect to the moving frequency. Frequency detecting parts 13, 14 obtain a theoretical value expressing which frequency area the moving frequency is located in out of a high or low frequency area with respect to a blocking frequency, using an output D3 of a filter 14 having the prescribed blocking frequency. A frequency switching part 15 outputs the multiplication signal D1 as an output signal D4, when the moving frequency is located in the low frequency area, and outputs a signal having 1/n (n is 2 or more of natural number) of frequency with respect to the frequency of the multiplication signal D1, when the moving frequency is located in the high frequency area. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

この発明は、発光素子と受光素子を用いて移動体の位置、移動速度、移動方向等を検出する光学式エンコーダに関する。   The present invention relates to an optical encoder that detects a position, a moving speed, a moving direction, and the like of a moving body using a light emitting element and a light receiving element.

また、この発明は、そのような光学式エンコーダを備えた電子機器に関する。このような電子機器としては、例えば複写機、プリンタなどの印刷機器、FA(ファクトリ・オートメーション)機器が挙げられる。   The present invention also relates to an electronic apparatus provided with such an optical encoder. Examples of such electronic devices include printing devices such as copying machines and printers, and FA (factory automation) devices.

印刷機器に用いられるような、発光素子と受光素子を用いて移動体の位置等を検出する光学式エンコーダでは、移動体を駆動するモータの動作速度に追従した周波数で出力を行う。一般に、モータ及びその制御系の特性は低周波動作時に不安定であるが、高周波動作時に安定する。   An optical encoder that uses a light emitting element and a light receiving element to detect the position of a moving body, such as that used in printing equipment, outputs at a frequency that follows the operating speed of a motor that drives the moving body. In general, the characteristics of the motor and its control system are unstable during low-frequency operation, but are stable during high-frequency operation.

そこで、従来、この種の光学式エンコーダとしては、例えば、特許文献1(実開平4−96018号公報)に記載されたものが提案されている。同文献の光学式エンコーダ(「インクリメンタルエンコーダ」と呼ばれている。)では、回転板の周上に、同心的にピッチの異なる光透過スリットを複数トラック形成し、各トラック毎に発光素子と受光素子の対を配置している。動作時には、計数したパルスと設定したパルス数による基準値を比較し、この結果によって処理すべき回転パルスが検出されているトラックを選択する。そして、回転軸の高速回転時、不必要なときにはいわば低分解能の出力を供給し、低速回転時、或は、必要なときには高分解能の出力を供給する。これにより、出力信号の処理、計数回路の構成(高速回転時に要求が厳しくなる)が簡易になるとともに、低速回転時に位置決め精度を落とさないことができる。   Therefore, conventionally, as this type of optical encoder, for example, one described in Patent Document 1 (Japanese Utility Model Publication No. 4-96018) has been proposed. In the optical encoder (referred to as “incremental encoder”) of the same document, a plurality of concentric light transmission slits are formed on the circumference of the rotating plate, and a light emitting element and a light receiving element are received for each track. A pair of elements is arranged. During operation, the counted pulse is compared with a reference value based on the set number of pulses, and a track in which a rotation pulse to be processed is detected is selected based on the result. When the rotating shaft is rotated at a high speed, a low-resolution output is supplied when it is unnecessary, and at a low-speed rotation or when necessary, a high-resolution output is supplied. This simplifies the processing of the output signal and the configuration of the counting circuit (the requirement becomes severe during high-speed rotation), and the positioning accuracy can be maintained during low-speed rotation.

なお、特許文献2(実開平1−57817号公報)には、固有周波数の周波数信号と物理量による周波数変動分を含む周波数信号とが入力に与えられた排他的論理和回路と、この排他的論理和回路の出力より高周波成分を除去し周波数変動分を通過させるローパスフィルタと、このローパスフィルタを通過した周波数信号を波形成形して出力する手段とを備えた周波数引算回路が記載されている。この周波数引算回路によれば、短い測定時間で精度良く周波数の引算が行え、微小な周波数変動分も高精度に検出できる。   Patent Document 2 (Japanese Utility Model Laid-Open No. 1-57817) discloses an exclusive OR circuit in which a frequency signal of a natural frequency and a frequency signal including a frequency variation due to a physical quantity are input to the input, and this exclusive logic. There is described a frequency subtracting circuit including a low-pass filter that removes a high-frequency component from the output of the sum circuit and allows a frequency fluctuation to pass, and means for shaping a waveform of the frequency signal that has passed through the low-pass filter and outputting the waveform. According to this frequency subtraction circuit, the frequency can be accurately subtracted in a short measurement time, and a minute frequency fluctuation can be detected with high accuracy.

また、特許文献3(特開2002−81963号公報)には、フォトディテクタの出力信号から増幅器等を介して得られた正弦波状のA相信号、B相信号を、さらにローパスフィルタを通過させて出力する計測信号生成回路が記載されている。この計測信号生成回路では、この回路にローパスフィルタの遮断周波数以上の信号が混入したとき、ノイズ信号として除去される。
実開平4−96018号公報 実開平1−57817号公報 特開2002−81963号公報
In Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-81963), sinusoidal A-phase signals and B-phase signals obtained from an output signal of a photodetector through an amplifier or the like are further passed through a low-pass filter and output. A measurement signal generation circuit is described. In this measurement signal generation circuit, when a signal having a cutoff frequency of the low-pass filter is mixed in this circuit, it is removed as a noise signal.
Japanese Utility Model Publication No. 4-96018 Japanese Utility Model Publication No. 1-57817 JP 2002-81963 A

しかしながら、特許文献1の光学式エンコーダでは、回転板の周上に光透過スリットを複数トラック形成し、各トラック毎に発光素子と受光素子の対を配置しているため、実装面積が大きくなり、大型化するという問題がある。また、発光素子と受光素子の対同士の間のミスアライメントによって、出力信号が悪影響を受ける。   However, in the optical encoder of Patent Document 1, a plurality of light transmission slits are formed on the periphery of the rotating plate, and a pair of light emitting element and light receiving element is arranged for each track, so that the mounting area becomes large, There is a problem of increasing the size. Further, the output signal is adversely affected by misalignment between the pair of the light emitting element and the light receiving element.

なお、特許文献2、3における、信号の高周波成分をローパスフィルタによってノイズとして除去する技術は、そのままでは光学式エンコーダの出力信号には適用できない。高速動作時に、ローパスフィルタによって本来の信号がノイズとして除去されてしまうからである。   Note that the techniques in Patent Documents 2 and 3 for removing high-frequency components of signals as noise using a low-pass filter cannot be applied as they are to the output signal of an optical encoder. This is because the original signal is removed as noise by the low-pass filter during high-speed operation.

そこで、この発明の課題は、信号処理回路が簡易で、低速回転時に位置決め精度を落とさないことができ、しかも実装面積を小さくして小型に構成できる光学式エンコーダを提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an optical encoder that has a simple signal processing circuit, that does not lose positioning accuracy during low-speed rotation, and that can be configured compactly with a small mounting area.

また、この発明の課題は、そのような光学式エンコーダを備えた電子機器を提供することにある。   Moreover, the subject of this invention is providing the electronic device provided with such an optical encoder.

上記課題を解決するため、この発明の光学式エンコーダは、
発光素子と、
上記発光素子からの光が到達し得る領域に配置された受光素子とを備え、
上記光が上記受光素子に対して入射する状態、しない状態をつくる光オン部および光オフ部を一方向に関して交互に有する移動体が、上記受光素子に対応する所定の位置を上記一方向に沿って所定の移動周波数で通過するとき、上記受光素子の出力は、その受光素子に対して上記発光素子からの光が入射し又は入射しないのに応じた値をとり、
上記受光素子の出力を受けて、上記移動体の周波数に対して所逓倍の周波数をもつ逓倍信号を出力する所逓倍周波数生成部と、
上記所逓倍周波数生成部または上記受光素子の出力を受けて、その出力のうち所定の遮断周波数よりも高低いずれか一方の周波成分に対して他方の周波成分を減衰させて通過させるフィルタを含み、このフィルタの出力を用いて上記移動周波数が上記遮断周波数に対して高低いずれの周波数域にあるかを表す論理値を得る周波数域検知部と、
上記周波数域検知部が得た上記論理値に応じて、上記移動周波数が上記遮断周波数よりも低い周波数域にあるとき、上記所逓倍周波数生成部が出力した逓倍信号の周波数と同じ周波数をもつ信号を出力する一方、上記移動周波数が上記遮断周波数よりも高い周波数域にあるとき、上記逓倍信号の周波数に対して1/n(nは2以上の自然数とする。)の周波数をもつ信号を出力する周波数切替部とを備えたことを特徴とする。
In order to solve the above problems, an optical encoder of the present invention is
A light emitting element;
A light receiving element disposed in a region where light from the light emitting element can reach,
A moving body that alternately has a light-on portion and a light-off portion that create a state in which the light is incident on the light receiving element and a state in which the light is not incident in one direction has a predetermined position corresponding to the light receiving element along the one direction. When the light passes through at a predetermined moving frequency, the output of the light receiving element takes a value corresponding to whether light from the light emitting element is incident or not incident on the light receiving element,
A frequency multiplication unit that receives the output of the light receiving element and outputs a multiplied signal having a frequency multiplied by the frequency of the moving body;
A filter that receives the output of the frequency multiplication unit or the light receiving element and attenuates and passes the other frequency component with respect to either one of the outputs higher or lower than a predetermined cutoff frequency, A frequency range detector that obtains a logical value indicating whether the moving frequency is higher or lower than the cut-off frequency using the output of the filter;
A signal having the same frequency as the frequency of the multiplied signal output from the multiplied frequency generation unit when the moving frequency is in a frequency range lower than the cut-off frequency according to the logical value obtained by the frequency range detection unit. On the other hand, when the moving frequency is higher than the cut-off frequency, a signal having a frequency of 1 / n (n is a natural number of 2 or more) with respect to the frequency of the multiplied signal is output. And a frequency switching unit.

ここで移動体の光オン部と光オフ部が設けられている「一方向」とは、直線的な一方向に限られるものではない。例えば移動体が円板状であるとき、その外周に沿った周方向であっても良い。   Here, the “one direction” in which the light-on part and the light-off part of the moving body are provided is not limited to one linear direction. For example, when the moving body has a disk shape, the circumferential direction along the outer periphery thereof may be used.

この発明の光学式エンコーダでは、周波数域検知部は、上記所逓倍周波数生成部または上記受光素子の出力を受けて、その出力のうち所定の遮断周波数よりも高低いずれか一方の周波成分に対して他方の周波成分を減衰させて通過させるフィルタを含み、このフィルタの出力を用いて上記移動周波数が上記遮断周波数に対して高低いずれの周波数域にあるかを表す論理値を得る。例えば、上記フィルタがローパスフィルタである場合、上記移動周波数が上記遮断周波数よりも低い周波数域にあるとき、上記ローパスフィルタを通過する信号の大きさ(振幅)が高レベルとなることに対応して、論理値1を得る。一方、上記移動周波数が上記遮断周波数よりも高い周波数域にあるとき、上記ローパスフィルタを通過する信号の大きさ(振幅)が低レベルとなることに対応して、論理値0を得る。周波数切替部は、上記周波数域検知部が得た上記論理値に応じて、上記移動周波数が上記遮断周波数よりも低い周波数域にあるとき(上の例では上記論理値が1のとき)、上記所逓倍周波数生成部が出力した逓倍信号の周波数と同じ周波数の信号を出力する。一方、周波数切替部は、上記移動周波数が上記遮断周波数よりも高い周波数域にあるとき(上の例では上記論理値が0のとき)、上記逓倍信号の周波数に対して1/n(nは2以上の自然数)の周波数をもつ信号を出力する。   In the optical encoder according to the present invention, the frequency range detection unit receives the output of the multiplied frequency generation unit or the light receiving element, and outputs a frequency component that is higher or lower than a predetermined cutoff frequency among the outputs. A filter that attenuates and passes the other frequency component is included, and a logical value indicating whether the moving frequency is in a high or low frequency range with respect to the cut-off frequency is obtained using the output of the filter. For example, when the filter is a low-pass filter, the magnitude (amplitude) of the signal passing through the low-pass filter becomes high when the moving frequency is in a frequency range lower than the cutoff frequency. To obtain a logical value of 1. On the other hand, when the moving frequency is in a frequency range higher than the cut-off frequency, a logical value 0 is obtained corresponding to the magnitude (amplitude) of the signal passing through the low-pass filter being low. When the moving frequency is in a frequency range lower than the cut-off frequency according to the logical value obtained by the frequency range detection unit (when the logical value is 1 in the above example), the frequency switching unit A signal having the same frequency as the frequency of the multiplied signal output from the multiplied frequency generation unit is output. On the other hand, when the moving frequency is in a frequency range higher than the cut-off frequency (in the above example, when the logical value is 0), the frequency switching unit 1 / n (n is the frequency of the multiplied signal). A signal having a frequency of 2 or a natural number) is output.

この結果、この光学式エンコーダでは、上記移動周波数が遮断周波数よりも低い周波数域にあるとき高分解能となり、上記移動周波数が上記遮断周波数よりも高い周波数域にあるとき低分解能となる。したがって、移動体の低速時に位置決め精度を落とさないことができるとともに、上記所逓倍周波数生成部、上記周波数域検知部および上記周波数切替部を含む信号処理回路の構成(移動体の高速時に要求が厳しくなる)が簡易になる。しかも、上記受光素子は、複数トラックに設ける必要はなく、移動体の光オン部と光オフ部が通過する一方向に沿った1トラックに設けられていれば足りる。したがって、この光学式エンコーダでは、実装面積を小さくして小型に構成できる。   As a result, this optical encoder has a high resolution when the moving frequency is in a frequency range lower than the cutoff frequency, and has a low resolution when the moving frequency is in a frequency range higher than the cutoff frequency. Accordingly, the positioning accuracy can be maintained at a low speed of the moving body, and the configuration of the signal processing circuit including the above-described multiplied frequency generation section, the frequency range detection section, and the frequency switching section (the demand is severe at the high speed of the moving body). Become simple). In addition, the light receiving element does not need to be provided in a plurality of tracks, and may be provided in one track along one direction through which the light-on part and the light-off part of the moving body pass. Therefore, this optical encoder can be made compact by reducing the mounting area.

一実施形態の光学式エンコーダでは、
上記周波数域検知部は、互いに異なる遮断周波数をもつ複数のフィルタを含み、上記移動周波数が上記複数の遮断周波数で区分されたいずれの周波数域にあるかを表す論理値を得、
上記周波数切替部は、上記周波数域検知部が得た上記論理値に応じて、上記移動周波数が最も低い周波数域にあるとき、上記所逓倍周波数生成部が出力した逓倍信号の周波数と同じ周波数の信号を出力する一方、上記移動周波数が含まれる周波数域が上記最も低い周波数域から高くなるにつれて、順次上記nの値を大きくして上記1/nの周波数をもつ信号を出力することを特徴とする。
In one embodiment of the optical encoder,
The frequency range detection unit includes a plurality of filters having different cutoff frequencies, and obtains a logical value indicating which frequency range the moving frequency is divided by the plurality of cutoff frequencies,
The frequency switching unit has the same frequency as the frequency of the multiplied signal output from the multiplied frequency generation unit when the moving frequency is in the lowest frequency range according to the logical value obtained by the frequency range detection unit. While outputting a signal, the value of n is sequentially increased to output a signal having the frequency of 1 / n as the frequency range including the moving frequency increases from the lowest frequency range. To do.

この一実施形態の光学式エンコーダでは、複数の遮断周波数で区分された各周波数域毎に、分解能を設定できる。つまり、上記移動周波数が最も低い周波数域にあるとき最も高い分解能となる。そして、上記移動周波数が含まれる周波数域が上記最も低い周波数域から高くなるにつれて、順次低い分解能となる。したがって、各種のモータ及び制御系の要求に合わせた精度で動作が可能となり、信頼性が高まる。   In the optical encoder of this embodiment, the resolution can be set for each frequency region divided by a plurality of cutoff frequencies. That is, the highest resolution is obtained when the moving frequency is in the lowest frequency range. As the frequency range including the moving frequency increases from the lowest frequency range, the resolution gradually decreases. Therefore, it becomes possible to operate with accuracy according to the requirements of various motors and control systems, and reliability is improved.

一実施形態の光学式エンコーダでは、
上記受光素子は上記発光素子からの光が到達し得る領域に上記一方向に沿って並べて複数配置され、上記各受光素子は上記移動体の上記一方向の移動に伴って互いに位相が異なる信号を出力し、
上記所逓倍周波数生成部、上記周波数域検知部および上記周波数切替部は、上記各受光素子毎に設けられていることを特徴とする。
In one embodiment of the optical encoder,
A plurality of the light receiving elements are arranged side by side along the one direction in a region where the light from the light emitting element can reach, and each of the light receiving elements outputs a signal having a phase different from each other as the moving body moves in the one direction. Output,
The frequency multiplication unit, the frequency band detection unit, and the frequency switching unit are provided for each light receiving element.

この一実施形態の光学式エンコーダでは、上記各受光素子が互いに位相が異なる信号を出力する。この結果、上記各受光素子毎に設けられた各周波数切替部が、互いに位相が異なる信号を出力する。したがって、それらの互いに位相が異なる信号によって、上記移動体の移動方向の検出ができ、有益である。   In the optical encoder of this embodiment, the light receiving elements output signals having different phases. As a result, each frequency switching unit provided for each light receiving element outputs signals having different phases. Therefore, the movement direction of the moving body can be detected by the signals having different phases from each other, which is useful.

なお、複数の受光素子は、一つの受光チップの表面を区画して形成された複数の受光領域であっても良い。   The plurality of light receiving elements may be a plurality of light receiving regions formed by partitioning the surface of one light receiving chip.

一実施形態の光学式エンコーダでは、
上記周波数域検知部は、
上記所逓倍周波数生成部の出力を受けて、その出力の位相を180°だけ異ならせる位相反転部と、
上記フィルタの特性と同じ特性をもち、上記位相反転部の出力を受けて、その出力に対して上記遮断周波数よりも高低いずれか一方の周波成分に対して他方の周波成分を減衰させて通過させるもう一つのフィルタとを含み、
上記二つのフィルタの出力が表す論理値同士の論理和を、上記移動周波数が所定の遮断周波数に対して高低いずれの周波数域にあるかを表す上記論理値とすることを特徴とする。
In one embodiment of the optical encoder,
The frequency range detector is
A phase inversion unit that receives the output of the frequency multiplication frequency generation unit and changes the phase of the output by 180 °;
It has the same characteristics as the filter, receives the output of the phase inverting unit, attenuates the other frequency component of the output with respect to one of the frequency components higher or lower than the cut-off frequency, and passes it. Including another filter,
The logical sum of the logical values represented by the outputs of the two filters is the logical value representing whether the moving frequency is in a high or low frequency range with respect to a predetermined cutoff frequency.

この一実施形態の光学式エンコーダでは、上記二つのフィルタは互いに同じ特性をもつ。したがって、例えば、上記二つのフィルタがローパスフィルタである場合、上記二つのフィルタの出力が表す論理値同士の論理和は、上記移動周波数が上記遮断周波数よりも低い周波数域にあるとき、上記二つのフィルタの出力の大きさ(振幅)が交互に相補的に高レベルになることに対応して、論理値1となる。一方、上記二つのフィルタの出力が表す論理値同士の論理和は、上記移動周波数が上記遮断周波数よりも高い周波数域にあるとき、上記二つのフィルタの出力の大きさ(振幅)がいずれも低レベルになることに対応して、論理値0となる。このように、上記移動周波数が上記遮断周波数に対して高低いずれの周波数域にあるかを表す論理値が得られる。   In the optical encoder of this embodiment, the two filters have the same characteristics. Therefore, for example, when the two filters are low-pass filters, the logical sum of the logical values represented by the outputs of the two filters is calculated when the moving frequency is in a frequency range lower than the cutoff frequency. Corresponding to the fact that the magnitude (amplitude) of the output of the filter alternately and complementarily becomes a high level, the logical value becomes 1. On the other hand, the logical sum of the logical values represented by the outputs of the two filters is such that the magnitude (amplitude) of the outputs of the two filters is low when the moving frequency is in a frequency range higher than the cutoff frequency. Corresponding to the level, the logical value becomes zero. Thus, a logical value indicating whether the moving frequency is higher or lower than the cut-off frequency is obtained.

一実施形態の光学式エンコーダでは、
上記周波数域検知部は、上記受光素子の出力と、上記受光素子の出力を受けた上記フィルタの出力とを受けて差動増幅する差動増幅部を備え、この差動増幅部の出力を用いて上記移動周波数が所定の遮断周波数に対して高低いずれの周波数域にあるかを表す上記論理値を得ることを特徴とする。
In one embodiment of the optical encoder,
The frequency band detection unit includes a differential amplification unit that differentially amplifies the output of the light receiving element and the output of the filter that receives the output of the light receiving element, and uses the output of the differential amplification unit Thus, the logical value indicating whether the moving frequency is in a high or low frequency range with respect to a predetermined cut-off frequency is obtained.

この一実施形態の光学式エンコーダでは、上記周波数域検知部の上記差動増幅部は、上記受光素子の出力と、上記受光素子の出力を受けた上記フィルタの出力とを受けて差動増幅する。例えば、上記フィルタがローパスフィルタである場合、上記移動周波数が上記遮断周波数よりも低い周波数域にあるとき、上記差動増幅部に対する二つの入力は実質的に同一波形の信号であるため、上記差動増幅部の出力の大きさは低レベルとなって、論理値0となる。一方、上記移動周波数が上記遮断周波数よりも高い周波数域にあるとき、上記受光素子の出力に対して上記ローパスフィルタの出力の大きさが低下して上記差動増幅部に対する二つの入力の差分が大きくなるため、上記差動増幅部の出力の大きさは高レベルとなって、論理値1となる。このように、上記移動周波数が上記遮断周波数に対して高低いずれの周波数域にあるかを表す論理値が得られる(なお、この例では、先に述べた例に対して論理値が逆になるが、それを前提として上記周波数切替部が上記とは逆の切替動作をすれば良い。)。この光学式エンコーダでは、上記受光素子の出力と、上記受光素子の出力を受けた上記フィルタの出力とを用いているので、アナログ信号による制御を行うことになる。この結果、上記フィルタ回路が有するCR定数を小さくすることができる。したがって、この光学式エンコーダを1チップで構成する場合、チップサイズの縮小が図れ、有益である。   In the optical encoder according to this embodiment, the differential amplification unit of the frequency band detection unit receives the output of the light receiving element and the output of the filter that has received the output of the light receiving element to perform differential amplification. . For example, when the filter is a low-pass filter, when the moving frequency is in a frequency range lower than the cut-off frequency, two inputs to the differential amplifying unit are signals having substantially the same waveform. The magnitude of the output of the dynamic amplification unit becomes a low level and becomes a logical value 0. On the other hand, when the moving frequency is higher than the cut-off frequency, the output of the low-pass filter is reduced with respect to the output of the light receiving element, and the difference between the two inputs to the differential amplifier is Therefore, the magnitude of the output of the differential amplification unit becomes a high level and becomes a logical value 1. In this way, a logical value indicating whether the moving frequency is higher or lower than the cut-off frequency is obtained (in this example, the logical value is opposite to the above-described example). However, on the premise of this, the frequency switching unit may perform a switching operation opposite to the above. In this optical encoder, since the output of the light receiving element and the output of the filter receiving the output of the light receiving element are used, control by analog signals is performed. As a result, the CR constant of the filter circuit can be reduced. Therefore, when this optical encoder is composed of one chip, the chip size can be reduced, which is beneficial.

一実施形態の光学式エンコーダでは、上記差動増幅器は、出力レベルが立ち上がるときの入力差に対して出力レベルが立ち下がるときの入力差が小さいヒステリシス特性を有することを特徴とする。   In the optical encoder according to an embodiment, the differential amplifier has a hysteresis characteristic in which an input difference when the output level falls is smaller than an input difference when the output level rises.

この一実施形態の光学式エンコーダでは、上記差動増幅器は、出力レベルが立ち上がるときの入力差に対して出力レベルが立ち下がるときの入力差が小さいヒステリシス特性を有する。したがって、上記移動周波数が変化して上記周波数切替部が出力の周波数を切り換える際に、チャタリング等の不具合が生じることがない。   In the optical encoder of this embodiment, the differential amplifier has a hysteresis characteristic in which the input difference when the output level falls is smaller than the input difference when the output level rises. Therefore, problems such as chattering do not occur when the moving frequency changes and the frequency switching unit switches the output frequency.

一実施形態の光学式エンコーダでは、上記フィルタの遮断周波数が可変であることを特徴とする。   An optical encoder according to an embodiment is characterized in that the cutoff frequency of the filter is variable.

この一実施形態の光学式エンコーダでは、上記フィルタの遮断周波数が可変であるから、上記移動周波数のための周波数域を任意に設定できる。この結果、各種のモータ及び制御系の要求に合わせた周波数で上記周波数切替部が周波数を切り替えることができる。したがって、光学式エンコーダの使い勝手が良くなり、有益である。   In the optical encoder of this embodiment, since the cutoff frequency of the filter is variable, the frequency range for the moving frequency can be arbitrarily set. As a result, the frequency switching unit can switch the frequency at a frequency that meets the requirements of various motors and control systems. Therefore, the usability of the optical encoder is improved, which is beneficial.

この発明の電子機器は、上記光学式エンコーダを備えた電子機器である。   An electronic apparatus according to the present invention is an electronic apparatus including the optical encoder.

この発明の電子機器は、光学式エンコーダが移動体の低速時に位置決め精度を落とさないので、移動体の移動開始または停止時の制御の精度が高まる。また、光学式エンコーダが小型に構成されるので、この電子機器も小型に構成される。   In the electronic apparatus according to the present invention, since the optical encoder does not deteriorate the positioning accuracy when the moving body is at a low speed, the accuracy of the control when the moving body starts or stops is increased. Further, since the optical encoder is configured in a small size, the electronic apparatus is also configured in a small size.

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments.

図12は一実施形態の光透過型の光電式エンコーダの断面を示している。この光電式エンコーダでは、略中央に溝147を有するケース145内の一方の側(図12において上側)に発光部142が収容され、他方の側(図12において下側)に受光部144が収容されている。これにより、発光部142と受光部144とが対向している。発光部142は、リードフレーム148のヘッダ部148aに発光素子としての半導体発光チップ141を搭載し、それを透明樹脂152で封じて構成されている。受光部144は、リードフレーム149のヘッダ部149aに、半導体受光チップ110を搭載し、それを透明樹脂154で封じて構成されている。半導体受光チップ110は、受光素子(入射光を受けて光電変換する領域)と、その受光素子の出力を処理する信号処理回路とを含んでいる(詳しくは後述する。)。半導体発光チップ141と半導体受光チップ110に含まれた受光素子とを結ぶ光軸150上における発光部142の前には、発光部142の照射光を平行化するためのコリメーティングレンズ146が配置されている。溝147内には、光オン部としての複数のスリット(集合的に符号Xで表す。)が設けられた円板状の移動体40が挿入されている。   FIG. 12 shows a cross section of a light transmission type photoelectric encoder according to an embodiment. In this photoelectric encoder, the light emitting portion 142 is accommodated on one side (upper side in FIG. 12) of the case 145 having the groove 147 at the substantially center, and the light receiving portion 144 is accommodated on the other side (lower side in FIG. 12). Has been. Thereby, the light emission part 142 and the light-receiving part 144 have opposed. The light emitting part 142 is configured by mounting a semiconductor light emitting chip 141 as a light emitting element on a header part 148 a of a lead frame 148 and sealing it with a transparent resin 152. The light receiving portion 144 is configured by mounting the semiconductor light receiving chip 110 on the header portion 149 a of the lead frame 149 and sealing it with a transparent resin 154. The semiconductor light receiving chip 110 includes a light receiving element (a region that receives and photoelectrically converts incident light) and a signal processing circuit that processes an output of the light receiving element (details will be described later). In front of the light emitting unit 142 on the optical axis 150 connecting the semiconductor light emitting chip 141 and the light receiving element included in the semiconductor light receiving chip 110, a collimating lens 146 for collimating the light emitted from the light emitting unit 142 is disposed. Has been. In the groove 147, a disc-shaped moving body 40 provided with a plurality of slits (collectively represented by the symbol X) as light-on portions is inserted.

動作時には、この移動体40は、光軸150に平行な図示しない中心軸の周りに一定速度で回転される。リードフレーム148を通して発光チップ141に通電がなされ、発光チップ141が発光し、コリメーティングレンズ146を介して光軸150に沿って光が出射される。   In operation, the moving body 40 is rotated at a constant speed around a central axis (not shown) parallel to the optical axis 150. The light emitting chip 141 is energized through the lead frame 148, the light emitting chip 141 emits light, and light is emitted along the optical axis 150 through the collimating lens 146.

図1Bの上段には、移動体40のスリットX1,X2,…が設けられた部分を、板面に対して垂直に見たところを模式的に示している。スリットX1,X2,…の間の板材が存在する部分は、受光チップ110に含まれた受光素子10(図1Bの下段に模式的に示す。この例ではフォトダイオードPDからなる。)に光を入射させない光オフ部Y1,Y2,…を構成している。なお、図1Bでは、移動体40の回転方向Kは近似的に直線として表されている。移動体40は、回転方向Kに沿って、スリットX1,X2,…と光オフ部Y1,Y2,…とを一定ピッチPで交互に有している。スリットX1,X2,…と光オフ部Y1,Y2,…とは回転方向Kに関して同じ1/2ピッチ(つまり、P/2)の寸法をもっている。   The upper part of FIG. 1B schematically shows a portion of the moving body 40 provided with the slits X1, X2,... Perpendicular to the plate surface. The portion where the plate material between the slits X1, X2,... Exists is light to the light receiving element 10 (schematically shown in the lower part of FIG. 1B, which is composed of the photodiode PD in this example) included in the light receiving chip 110. Light off portions Y1, Y2,... That are not incident are configured. In FIG. 1B, the rotation direction K of the moving body 40 is approximately represented as a straight line. The moving body 40 has slits X1, X2,... And light-off portions Y1, Y2,. The slits X1, X2,... And the light-off portions Y1, Y2,... Have the same ½ pitch (that is, P / 2) dimension in the rotation direction K.

受光素子10は、移動体40のスリットX1,X2,…を通して入射した光を光電変換して、入射光量に応じた信号を出力する。移動体40のスリットX1,X2,…が受光素子10に対応する位置を通過する周波数を移動周波数fとする。受光素子10の出力は、次に述べる信号処理回路によって処理される。   The light receiving element 10 photoelectrically converts light incident through the slits X1, X2,... Of the moving body 40 and outputs a signal corresponding to the amount of incident light. A frequency at which the slits X1, X2,... Of the moving body 40 pass through a position corresponding to the light receiving element 10 is defined as a moving frequency f. The output of the light receiving element 10 is processed by a signal processing circuit described below.

図1Aは、受光素子10の出力を処理する信号処理回路1の構成を例示している。   FIG. 1A illustrates the configuration of the signal processing circuit 1 that processes the output of the light receiving element 10.

この信号処理回路1は、受光素子10のアナログ出力をデジタル信号に変換するAD変換部11と、所逓倍周波数生成部12と、分配部13と、フィルタとしてのローパスフィルタ(図中、「LPF」と表す。)14と、周波数切替部としての論理回路部15と、論理回路部15の出力D4を増幅して出力する出力部16とを備えている。   The signal processing circuit 1 includes an AD conversion unit 11 that converts an analog output of the light receiving element 10 into a digital signal, a multiplied frequency generation unit 12, a distribution unit 13, and a low-pass filter as a filter ("LPF" in the figure). 14), a logic circuit unit 15 as a frequency switching unit, and an output unit 16 that amplifies and outputs the output D4 of the logic circuit unit 15.

所逓倍周波数生成部12は、受光素子10の出力をAD変換部11を介して受けて、移動周波数fに対して所逓倍の周波数をもつ逓倍信号D1を出力する。この例では、図2(A1),(B1)に示すように、所逓倍周波数生成部12が出力する逓倍信号D1は移動周波数fに対して2倍の周波数2fをもつ。また、AD変換部11の出力D2は移動周波数fと同じ周波数fをもつ。なお、図2中の上段(図2(A1)〜(A3))は移動体40が高速動作しているとき(高速時)の信号波形を示し、図2中の下段(図2(B1)〜(B3))は移動体40が低速動作しているとき(低速時)の信号波形を示している。図2中の横軸は時間、縦軸は信号の大きさ(振幅)の高低レベルを表している(後述する図7、図9において同様。)。Tは移動体40の1周期分の時間に相当する。   The multiplied frequency generator 12 receives the output of the light receiving element 10 through the AD converter 11 and outputs a multiplied signal D1 having a frequency multiplied by the moving frequency f. In this example, as shown in FIGS. 2A1 and 2B1, the multiplied signal D1 output from the multiplied frequency generator 12 has a frequency 2f that is twice the moving frequency f. The output D2 of the AD conversion unit 11 has the same frequency f as the moving frequency f. 2 (FIG. 2 (A1) to (A3)) shows signal waveforms when the moving body 40 is operating at high speed (at high speed), and the lower stage in FIG. 2 (FIG. 2 (B1)). (B3)) shows signal waveforms when the moving body 40 is operating at low speed (at low speed). The horizontal axis in FIG. 2 represents time, and the vertical axis represents the level of signal magnitude (amplitude) (the same applies to FIGS. 7 and 9 described later). T corresponds to the time of one cycle of the moving body 40.

この例では、図1A中に示す分配部13とローパスフィルタ14とが周波数域検知部を構成している。   In this example, the distribution unit 13 and the low-pass filter 14 shown in FIG. 1A constitute a frequency band detection unit.

分配部13は、所逓倍周波数生成部12の出力D1を二つに分岐する。   The distribution unit 13 branches the output D1 of the multiplied frequency generation unit 12 into two.

ローパスフィルタ14は、このフィルタを構成するCR回路の時定数によって定まる所定の遮断周波数(これをfcと表す。)をもつ。そして、このローパスフィルタ14は、分配部13によって分岐された一方の出力D1を受けて、その出力D1のうち上記遮断周波数fcよりも低い周波成分に対して高い周波成分を減衰させて通過させる。このローパスフィルタ14を通過した出力をD3と呼ぶ。このローパスフィルタ14の出力D3は、図2(A2),(B2)に示すように、上述の時定数に応じて対数関数的に立ち上がる波形を示す。したがって、この出力D3が所定の閾値(図2(A2),(B2)中に破線で示す。)を超えるか超えないかに応じて、移動周波数fが遮断周波数fcに対して高低いずれの周波数域にあるかを表す論理値が得られる。つまり、この例のように、フィルタ14がローパスフィルタ14である場合、移動周波数fが遮断周波数fcよりも低い周波数域にあるとき(低速時)、図2(B2)に示すように、ローパスフィルタ14を通過する信号の大きさ(振幅)が高レベルとなることに対応して、論理値1が得られる。一方、移動周波数fが遮断周波数fcよりも高い周波数域にあるとき(高速時)、図2(A2)に示すように、ローパスフィルタ14を通過する信号の大きさ(振幅)が低レベルとなることに対応して、論理値0が得られる。   The low-pass filter 14 has a predetermined cutoff frequency (denoted as fc) determined by the time constant of the CR circuit constituting the filter. The low-pass filter 14 receives one output D1 branched by the distribution unit 13, and attenuates and passes a high frequency component with respect to a frequency component lower than the cutoff frequency fc in the output D1. The output that has passed through the low-pass filter 14 is referred to as D3. As shown in FIGS. 2A2 and 2B2, the output D3 of the low-pass filter 14 shows a waveform that rises logarithmically according to the time constant described above. Therefore, depending on whether the output D3 exceeds or does not exceed a predetermined threshold value (shown by a broken line in FIGS. 2A2 and 2B2), the frequency range of the moving frequency f is higher or lower than the cutoff frequency fc. A logical value indicating whether or not That is, when the filter 14 is a low-pass filter 14 as in this example, when the moving frequency f is in a frequency range lower than the cut-off frequency fc (at low speed), as shown in FIG. 2 (B2), the low-pass filter In response to the magnitude (amplitude) of the signal passing through 14 becoming a high level, a logical value 1 is obtained. On the other hand, when the moving frequency f is higher than the cut-off frequency fc (at high speed), the magnitude (amplitude) of the signal passing through the low-pass filter 14 is low as shown in FIG. 2 (A2). Correspondingly, a logical value of 0 is obtained.

図1A中に示す論理回路部15は、得られた論理値に応じて、移動周波数fが遮断周波数fcよりも低い周波数域にあるとき(上の例では論理値が1のとき)、図2(B3)に示すように、所逓倍周波数生成部12が出力した逓倍信号D1の周波数2fと同じ周波数2fをもつ信号D4を出力する。一方、論理回路部15は、移動周波数fが遮断周波数fcよりも高い周波数域にあるとき(上の例では論理値が0のとき)、図2(A3)に示すように、逓倍信号D1の周波数2fに対して1/2の周波数fをもつ信号D4を出力する。つまり、移動周波数fが遮断周波数fcよりも低い周波数域にあるとき信号D4=D1である。一方、移動周波数fが遮断周波数fcよりも高い周波数域にあるとき信号D4=D2である。   The logic circuit unit 15 shown in FIG. 1A has a frequency that is lower than the cut-off frequency fc according to the obtained logic value (when the logic value is 1 in the above example), FIG. As shown in (B3), a signal D4 having the same frequency 2f as the frequency 2f of the multiplied signal D1 output by the multiplied frequency generator 12 is output. On the other hand, when the moving frequency f is in a frequency range higher than the cutoff frequency fc (when the logical value is 0 in the above example), the logic circuit unit 15 generates the multiplication signal D1 as shown in FIG. 2 (A3). A signal D4 having a frequency f that is ½ of the frequency 2f is output. That is, when the moving frequency f is in a frequency range lower than the cut-off frequency fc, the signal D4 = D1. On the other hand, when the moving frequency f is higher than the cutoff frequency fc, the signal D4 = D2.

論理回路部15が出力した信号D4は、出力部16によって周波数を維持したまま増幅されて、出力される。   The signal D4 output from the logic circuit unit 15 is amplified and output by the output unit 16 while maintaining the frequency.

この結果、この光学式エンコーダでは、移動周波数fが遮断周波数fcよりも低い周波数域にあるとき高分解能となり、移動周波数fが遮断周波数fcよりも高い周波数域にあるとき低分解能となる。したがって、移動体40の低速時に位置決め精度を落とさないことができるとともに、所逓倍周波数生成部12、周波数域検知部および論理回路部15を含む信号処理回路の構成(移動体40の高速時に要求が厳しくなる)が簡易になる。しかも、受光素子10は、複数トラックに設ける必要はなく、移動体40のスリットX1,X2,…が通過する一方向Kに沿った1トラックに設けられていれば足りる。したがって、この光学式エンコーダでは、実装面積を小さくして小型に構成できる。   As a result, in this optical encoder, the resolution is high when the moving frequency f is in a frequency range lower than the cutoff frequency fc, and the resolution is low when the moving frequency f is in a frequency range higher than the cutoff frequency fc. Therefore, the positioning accuracy can be kept low when the moving body 40 is low speed, and the configuration of the signal processing circuit including the multiplied frequency generation section 12, the frequency band detection section, and the logic circuit section 15 (required when the moving body 40 is high speed). It becomes simpler. In addition, the light receiving element 10 does not have to be provided on a plurality of tracks, and may be provided on one track along one direction K through which the slits X1, X2,. Therefore, this optical encoder can be made compact by reducing the mounting area.

図3は、受光素子10の出力を処理する信号処理回路の変形例(符号1Aで表す。)を示している。   FIG. 3 shows a modification (denoted by reference numeral 1A) of the signal processing circuit that processes the output of the light receiving element 10.

この信号処理回路1Aは、図1Aのものに対して、2種類の所逓倍周波数生成部としての第1逓倍周波数生成部12Aおよび第2逓倍周波数生成部12Bを備えている。また、信号処理回路1Aは、周波数域検知部として、これらの逓倍周波数生成部12A,12Bの出力D11,D12をそれぞれ二つに分岐する分配部13A,13Bと、2種類のフィルタとしてのローパスフィルタ14A,14Bとを備えている。なお、特に断らない限り、図3中で図1A中の符号と同じ符号が付された要素は同じ要素を示している(他の図でも同様。)。   This signal processing circuit 1A is provided with a first multiplied frequency generating unit 12A and a second multiplied frequency generating unit 12B as two types of multiplied frequency generating units, compared to the one shown in FIG. 1A. In addition, the signal processing circuit 1A includes a distribution unit 13A, 13B that branches the outputs D11, D12 of the multiplied frequency generation units 12A, 12B in two as a frequency range detection unit, and a low-pass filter as two types of filters. 14A, 14B. Unless otherwise specified, elements denoted by the same reference numerals in FIG. 3 as those in FIG. 1A indicate the same elements (the same applies to other drawings).

第1逓倍周波数生成部12Aが出力する逓倍信号D11は移動周波数fに対して4倍の周波数4fをもつ。第2逓倍周波数生成部12Bが出力する逓倍信号D12は移動周波数fに対して2倍の周波数2fをもつ。また、AD変換部11の出力D2は移動周波数fと同じ周波数fをもつ。   The multiplied signal D11 output from the first multiplied frequency generator 12A has a frequency 4f that is four times the moving frequency f. The multiplied signal D12 output from the second multiplied frequency generator 12B has a frequency 2f that is twice the moving frequency f. The output D2 of the AD conversion unit 11 has the same frequency f as the moving frequency f.

ローパスフィルタ14A,14Bは、互いに異なる遮断周波数fc1,fc2(fc1<fc2)をもつ。そして、これらのローパスフィルタ14A,14Bは、それぞれ、分配部13A,13Bによって分岐された一方の出力D11,D12を受けて、その出力D11,D12のうち上記遮断周波数fc1,fc2よりも低い周波成分に対して高い周波成分を減衰させて通過させる。このローパスフィルタ14A,14Bを通過した出力をD14,D15と呼ぶ。これらの出力D14,D15は、それぞれ図1Aの出力D3例と同様に、移動周波数fが遮断周波数fc1,fc2に対して高低いずれの周波数域にあるかを表す。この結果、図4中に示すように、移動周波数fが複数の遮断周波数fc1,fc2で区分されたいずれの周波数域(「低速」「中速」「高速」)にあるかを表す論理値が得られる。ここで、「低速」は移動周波数fが遮断周波数fc1よりも低い周波数域を表し、「中速」は移動周波数fが遮断周波数fc1とfc2との間の周波数域を表し、また、「高速」は移動周波数fが遮断周波数fc2よりも高い周波数域を表す。出力D14が表す論理値は、「低速」時に1、「中速」および「高速」時に0となる。出力D15が表す論理値は、「低速」および「中速」時に1、「高速」時に0となる。   The low-pass filters 14A and 14B have cutoff frequencies fc1 and fc2 (fc1 <fc2) different from each other. The low-pass filters 14A and 14B receive one of the outputs D11 and D12 branched by the distributing units 13A and 13B, respectively, and the frequency components lower than the cutoff frequencies fc1 and fc2 among the outputs D11 and D12. A high frequency component is attenuated and passed. The outputs that have passed through the low-pass filters 14A and 14B are called D14 and D15. These outputs D14 and D15 indicate whether the moving frequency f is higher or lower than the cutoff frequencies fc1 and fc2, respectively, similarly to the output D3 example of FIG. 1A. As a result, as shown in FIG. 4, a logical value indicating which frequency range (“low speed”, “medium speed”, and “high speed”) in which the moving frequency f is divided by a plurality of cutoff frequencies fc1 and fc2 is obtained. can get. Here, “low speed” represents a frequency range in which the moving frequency f is lower than the cutoff frequency fc1, “medium speed” represents a frequency range in which the moving frequency f is between the cutoff frequencies fc1 and fc2, and “high speed”. Represents a frequency range in which the moving frequency f is higher than the cutoff frequency fc2. The logical value represented by the output D14 is 1 at “low speed” and 0 at “medium speed” and “high speed”. The logical value represented by the output D15 is 1 at “low speed” and “medium speed”, and 0 at “high speed”.

図3中に示す論理回路部15Aは、得られた論理値に応じて、「低速」時には、第1逓倍周波数生成部12Aが出力した逓倍信号D11の周波数4fと同じ周波数4fをもつ信号D16を出力する。「中速」時には、第2逓倍周波数生成部12Bが出力した逓倍信号D12の周波数2fと同じ周波数2f(これは「低速」時の周波数4fの1/2に相当する)をもつ信号D16を出力する。また、「高速」時には、AD変換部11の出力D13の周波数fと同じ周波数f(これは「低速」時の周波数4fの1/4に相当する)をもつ信号D16を出力する。つまり、「低速」時には信号D16=D11である。「中速」時にはD16=D12である。「高速」時にはD16=D13である。このように、移動周波数fが含まれる周波数域が最も低い周波数域から高くなるにつれて、順次nの値を大きくして1/nの周波数をもつ信号を出力する。   The logic circuit unit 15A shown in FIG. 3 outputs a signal D16 having the same frequency 4f as the frequency 4f of the multiplied signal D11 output from the first multiplied frequency generation unit 12A at the “low speed” according to the obtained logical value. Output. At "medium speed", a signal D16 having the same frequency 2f as the frequency 2f of the multiplied signal D12 output from the second multiplied frequency generator 12B (this corresponds to 1/2 of the frequency 4f at "low speed") is output. To do. Further, at the time of “high speed”, a signal D16 having the same frequency f as the frequency f of the output D13 of the AD converter 11 (this corresponds to ¼ of the frequency 4f at the time of “low speed”) is output. That is, at the time of “low speed”, the signal D16 = D11. At “medium speed”, D16 = D12. At “high speed”, D16 = D13. In this way, as the frequency range including the moving frequency f increases from the lowest frequency range, the value of n is sequentially increased and a signal having a frequency of 1 / n is output.

論理回路部15Aが出力した信号D16は、出力部16によって周波数を維持したまま増幅されて、出力される。   The signal D16 output from the logic circuit unit 15A is amplified and output by the output unit 16 while maintaining the frequency.

この光学式エンコーダでは、複数の遮断周波数fc1,fc2で区分された各周波数域毎に、分解能を設定できる。つまり、移動周波数fが最も低い周波数域にあるとき最も高い分解能となる。そして、移動周波数fが含まれる周波数域が最も低い周波数域から高くなるにつれて、順次低い分解能となる。したがって、各種のモータ及び制御系の要求に合わせた精度で動作が可能となり、信頼性が高まる。   In this optical encoder, the resolution can be set for each frequency region divided by a plurality of cutoff frequencies fc1 and fc2. That is, the highest resolution is obtained when the moving frequency f is in the lowest frequency range. As the frequency range including the moving frequency f increases from the lowest frequency range, the resolution gradually decreases. Therefore, it becomes possible to operate with accuracy according to the requirements of various motors and control systems, and reliability is improved.

図5に示す例では、光学式エンコーダは、発光素子からの光が到達し得る領域(この例では受光チップの表面領域)に、移動体の回転方向Kに沿って並べて配置された複数の受光素子PD1,PD2を備えている。各受光素子PD1,PD2は移動体40の回転方向Kの移動に伴って互いに位相が異なる信号を出力する。この光学式エンコーダでは、図1A中に示した信号処理回路1と同じ信号処理回路1−1,1−2が各受光素子PD1,PD2毎に設けられている。   In the example shown in FIG. 5, the optical encoder has a plurality of light receiving elements arranged side by side along the rotation direction K of the moving body in an area where light from the light emitting element can reach (in this example, the surface area of the light receiving chip). Elements PD1 and PD2 are provided. Each of the light receiving elements PD1 and PD2 outputs signals having phases different from each other as the moving body 40 moves in the rotation direction K. In this optical encoder, the same signal processing circuits 1-1 and 1-2 as the signal processing circuit 1 shown in FIG. 1A are provided for the respective light receiving elements PD1 and PD2.

この光学式エンコーダでは、各受光素子PD1,PD2毎に設けられた各信号処理回路1−1,1−2が、互いに位相が異なる信号を出力する。したがって、それらの互いに位相が異なる信号によって、移動体40の移動方向を検出でき、有益である。   In this optical encoder, the signal processing circuits 1-1 and 1-2 provided for the respective light receiving elements PD1 and PD2 output signals having different phases. Therefore, the moving direction of the moving body 40 can be detected by these signals having different phases, which is beneficial.

この図5の例では、図1Aに示した受光素子と信号処理回路とを2組備えているが、当然ながら3組以上備えても良い。例えば受光素子と信号処理回路とを4組備えて、互いに位相が異なる4系統の信号を出力しても良い。   In the example of FIG. 5, two sets of the light receiving element and the signal processing circuit shown in FIG. 1A are provided, but of course, three or more sets may be provided. For example, four sets of light receiving elements and signal processing circuits may be provided to output four systems of signals having different phases.

なお、複数の出力信号間の位相差は、信号処理回路内で正弦関数によりsinθ→sin2θ等の乗算、加算の演算を行うことでも形成可能である。   The phase difference between the plurality of output signals can also be formed by performing multiplication and addition operations such as sin θ → sin 2θ using a sine function in the signal processing circuit.

図6は、受光素子10の出力を処理する信号処理回路の別の変形例(符号1Cで表す。)を示している。   FIG. 6 shows another modification (denoted by reference numeral 1C) of the signal processing circuit that processes the output of the light receiving element 10.

この信号処理回路1Cは、図1Aのものに対して、周波数域検知部として、所逓倍周波数生成部12の出力D21を三つに分岐する分配部13Cと、位相反転部としての180°反転相生成部17と、互いに同じ特性をもつ並行な二つの入出力経路を有するローパスフィルタ14Cとを備えている。   This signal processing circuit 1C is different from that shown in FIG. 1A in that it serves as a frequency region detection unit, a distribution unit 13C that branches the output D21 of the multiplied frequency generation unit 12 in three, and a 180 ° inversion phase as a phase inversion unit. The generator 17 and a low-pass filter 14C having two parallel input / output paths having the same characteristics are provided.

図7(A1),(B1)に示すように、所逓倍周波数生成部12の出力D21と、AD変換部11の出力D22は、それぞれ図2(A1),(B1)に示した出力D1,D2と同じである。   As shown in FIGS. 7A1 and 7B1, the output D21 of the multiplied frequency generator 12 and the output D22 of the AD converter 11 are the outputs D1 and D1 shown in FIGS. 2A1 and 2B1, respectively. Same as D2.

図6中に示す180°反転相生成部17は、分配部13Cによって分岐された一つの出力D21を受けて、その出力D21の位相を180°だけ異ならせて出力する。   The 180 ° inversion phase generation unit 17 shown in FIG. 6 receives one output D21 branched by the distribution unit 13C, and outputs the output D21 with a phase difference of 180 °.

ローパスフィルタ14Cの一つの入出力経路(図6中の下側の入出力経路)は、図1A中のローパスフィルタ14と同様に、分配部13Cによって分岐された一つの出力D21を受けて、その出力D21のうち上記遮断周波数fcよりも低い周波成分に対して高い周波成分を減衰させて通過させる。この出力をD24と呼ぶ。ローパスフィルタ14Cのもう一つの入出力経路(図6中の上側の入出力経路)は、180°反転相生成部17の出力を受けて、その出力のうち上記遮断周波数fcよりも低い周波成分に対して高い周波成分を減衰させて通過させる。この出力をD23と呼ぶ。   One input / output path (lower input / output path in FIG. 6) of the low-pass filter 14C receives one output D21 branched by the distributing unit 13C in the same manner as the low-pass filter 14 in FIG. 1A. A high frequency component is attenuated and passed through a frequency component lower than the cutoff frequency fc in the output D21. This output is called D24. Another input / output path (upper input / output path in FIG. 6) of the low-pass filter 14C receives the output of the 180 ° inversion phase generation unit 17 and outputs a frequency component lower than the cutoff frequency fc in the output. On the other hand, a high frequency component is attenuated and passed. This output is called D23.

この例では、ローパスフィルタ14Cの二つの出力D23,D24が表す論理値同士の論理和(これをD25と呼ぶ。)を、移動周波数fが所定の遮断周波数fcに対して高低いずれの周波数域にあるかを表す論理値とする。   In this example, a logical sum of the logical values represented by the two outputs D23 and D24 of the low-pass filter 14C (referred to as D25) is set so that the moving frequency f is higher or lower than the predetermined cutoff frequency fc. A logical value indicating whether or not there is.

移動周波数fが遮断周波数fcよりも低い周波数域にあるとき(低速時)、図7(B2)に示すように、二つの出力D23,D24の大きさ(振幅)が交互に相補的に高レベルになることに対応して、図7(B3)に示すように、論理和D25として論理値1が得られる。一方、移動周波数fが遮断周波数fcよりも高い周波数域にあるとき(高速時)、図7(A2)に示すように、二つの出力D23,D24の大きさ(振幅)がいずれも低レベルになることに対応して、図7(A3)に示すように、論理和D25として論理値0が得られる。   When the moving frequency f is in a frequency range lower than the cut-off frequency fc (at low speed), as shown in FIG. 7B2, the magnitudes (amplitudes) of the two outputs D23 and D24 are alternately complementary to a high level. In response to this, as shown in FIG. 7B3, a logical value 1 is obtained as the logical sum D25. On the other hand, when the moving frequency f is higher than the cut-off frequency fc (at high speed), the magnitudes (amplitudes) of the two outputs D23 and D24 are both low as shown in FIG. Corresponding to this, as shown in FIG. 7A3, a logical value 0 is obtained as the logical sum D25.

この例では、この論理和D25をとる演算は図6中に示す論理回路部15Cによって行われる。論理回路部15Cは、得られた論理値に応じて、移動周波数fが遮断周波数fcよりも低い周波数域にあるとき(上の例では論理値が1のとき)、図7(B4)に示すように、所逓倍周波数生成部12が出力した逓倍信号D21の周波数2fと同じ周波数2fをもつ信号D26を出力する。一方、論理回路部15Cは、移動周波数fが遮断周波数fcよりも高い周波数域にあるとき(上の例では論理値が0のとき)、図7(A4)に示すように、逓倍信号D21の周波数2fに対して1/2の周波数fをもつ信号D26を出力する。つまり、移動周波数fが遮断周波数fcよりも低い周波数域にあるとき信号D26=D21である。一方、移動周波数fが遮断周波数fcよりも高い周波数域にあるとき信号D26=D22である。   In this example, the operation of taking the logical sum D25 is performed by the logic circuit unit 15C shown in FIG. When the moving frequency f is in a frequency range lower than the cutoff frequency fc according to the obtained logical value (when the logical value is 1 in the above example), the logic circuit unit 15C is shown in FIG. 7 (B4). As described above, the signal D26 having the same frequency 2f as the frequency 2f of the multiplied signal D21 output by the multiplied frequency generator 12 is output. On the other hand, when the moving frequency f is in a frequency range higher than the cut-off frequency fc (when the logical value is 0 in the above example), the logic circuit unit 15C has the multiplication signal D21 as shown in FIG. 7 (A4). A signal D26 having a frequency f that is ½ of the frequency 2f is output. That is, the signal D26 = D21 when the moving frequency f is in a frequency range lower than the cut-off frequency fc. On the other hand, when the moving frequency f is in a higher frequency range than the cutoff frequency fc, the signal D26 = D22.

論理回路部15Cが出力した信号D26は、出力部16によって周波数を維持したまま増幅されて、出力される。   The signal D26 output from the logic circuit unit 15C is amplified and output by the output unit 16 while maintaining the frequency.

この図6の例によれば、図1Aのものと同じ作用効果が得られる。しかも、周波数域検知部の構成が簡易になり、有益である。   According to the example of FIG. 6, the same effect as that of FIG. 1A can be obtained. In addition, the configuration of the frequency range detection unit is simplified, which is beneficial.

図8は、受光素子10の出力を処理する信号処理回路のさらに別の変形例(符号1Dで表す。)を示している。   FIG. 8 shows still another modified example (denoted by reference numeral 1D) of the signal processing circuit that processes the output of the light receiving element 10.

この信号処理回路1Dは、図1Aのものに対して、周波数域検知部として、受光素子10のアナログ出力D33を受けるローパスフィルタ14Dと、受光素子10の出力D33とローパスフィルタ14Dの出力D34とを受けて差動増幅する差動増幅部18とを備えている。この差動増幅部18の出力をD35と呼ぶ。   The signal processing circuit 1D includes a low-pass filter 14D that receives an analog output D33 of the light receiving element 10, and an output D33 of the light receiving element 10 and an output D34 of the low-pass filter 14D as a frequency range detection unit with respect to that of FIG. 1A. And a differential amplifying unit 18 that differentially amplifies the received signal. The output of this differential amplifier 18 is referred to as D35.

図9(A1),(B1)に示すように、所逓倍周波数生成部12の出力D31と、AD変換部11の出力D32は、それぞれ図2(A1),(B1)に示した出力D1,D2と同じである。   As shown in FIGS. 9A1 and 9B1, the output D31 of the multiplied frequency generator 12 and the output D32 of the AD converter 11 are the outputs D1 and D1 shown in FIGS. 2A1 and 2B1, respectively. Same as D2.

ローパスフィルタ14Dは、受光素子10のアナログ出力D33のうち遮断周波数fcよりも低い周波成分に対して高い周波成分を減衰させて通過させ、出力D34とする。移動周波数fが遮断周波数fcよりも低い周波数域にあるとき(低速時)、図9(B2)に示すように、ローパスフィルタ14Dの出力D34は受光素子10のアナログ出力D33と略同じ大きさ(振幅)をもつ。したがって、図9(B3)に示すように、差動増幅部18の出力D35(=D33−D34)として論理値0が得られる。一方、移動周波数fが遮断周波数fcよりも高い周波数域にあるとき(高速時)、図9(A2)に示すように、ローパスフィルタ14Dの出力D34は受光素子10のアナログ出力D33に比して小さくなる。したがって、図9(A3)に示すように、差動増幅部18の出力D35(=D33−D34)として論理値1が得られる。   The low-pass filter 14D attenuates the high frequency component of the analog output D33 of the light receiving element 10 with respect to the frequency component lower than the cut-off frequency fc and passes the attenuated component as an output D34. When the moving frequency f is in a frequency range lower than the cut-off frequency fc (at low speed), the output D34 of the low-pass filter 14D is approximately the same size as the analog output D33 of the light receiving element 10 (as shown in FIG. 9B2). Amplitude). Therefore, as shown in FIG. 9 (B3), a logical value 0 is obtained as the output D35 (= D33-D34) of the differential amplifier 18. On the other hand, when the moving frequency f is higher than the cutoff frequency fc (at high speed), the output D34 of the low-pass filter 14D is compared with the analog output D33 of the light receiving element 10 as shown in FIG. Get smaller. Therefore, as shown in FIG. 9A3, a logical value 1 is obtained as the output D35 (= D33−D34) of the differential amplifier 18.

この例では、図1Aの例に対して得られた論理値が逆になっているが、それを前提として図8中に示す論理回路部15Dが動作する。論理回路部15Dは、得られた論理値に応じて、移動周波数fが遮断周波数fcよりも低い周波数域にあるとき(上の例では論理値が0のとき)、図9(B4)に示すように、所逓倍周波数生成部12が出力した逓倍信号D31の周波数2fと同じ周波数2fをもつ信号D36を出力する。一方、論理回路部15Dは、移動周波数fが遮断周波数fcよりも高い周波数域にあるとき(上の例では論理値が1のとき)、図9(A4)に示すように、逓倍信号D31の周波数2fに対して1/2の周波数fをもつ信号D36を出力する。つまり、移動周波数fが遮断周波数fcよりも低い周波数域にあるとき信号D36=D31である。一方、移動周波数fが遮断周波数fcよりも高い周波数域にあるとき信号D36=D32である。   In this example, the logical values obtained for the example of FIG. 1A are reversed, but the logic circuit unit 15D shown in FIG. When the moving frequency f is in a frequency range lower than the cutoff frequency fc according to the obtained logical value (when the logical value is 0 in the above example), the logic circuit unit 15D is shown in FIG. 9 (B4). Thus, the signal D36 having the same frequency 2f as the frequency 2f of the multiplied signal D31 output from the multiplied frequency generator 12 is output. On the other hand, when the moving frequency f is higher than the cut-off frequency fc (when the logical value is 1 in the above example), the logic circuit unit 15D has the multiplication signal D31 as shown in FIG. 9 (A4). A signal D36 having a frequency f that is ½ of the frequency 2f is output. That is, the signal D36 = D31 when the moving frequency f is in a frequency range lower than the cutoff frequency fc. On the other hand, when the moving frequency f is higher than the cutoff frequency fc, the signal D36 = D32.

論理回路部15Dが出力した信号D36は、出力部16によって周波数を維持したまま増幅されて、出力される。   The signal D36 output from the logic circuit unit 15D is amplified and output by the output unit 16 while maintaining the frequency.

この図8の例によれば、図1Aのものと同じ作用効果が得られる。しかも、この光学式エンコーダでは、受光素子10の出力と、受光素子10の出力を受けたローパスフィルタ14Dの出力とを用いているので、アナログ信号による制御を行うことになる。この結果、ローパスフィルタ14Dが有するCR定数を小さくすることができる。したがって、この光学式エンコーダの受光素子10と信号処理回路1Dを1チップで構成する場合、チップサイズの縮小が図れ、有益である。   According to the example of FIG. 8, the same effect as that of FIG. 1A can be obtained. In addition, since this optical encoder uses the output of the light receiving element 10 and the output of the low-pass filter 14D that has received the output of the light receiving element 10, control by analog signals is performed. As a result, the CR constant of the low-pass filter 14D can be reduced. Therefore, when the light receiving element 10 of this optical encoder and the signal processing circuit 1D are configured by one chip, it is beneficial to reduce the chip size.

図10に示す信号処理回路1Eは、図8に示した信号処理回路1Dに対して、差動増幅部(符号18Aで示す。)がヒステリシス特性を有する点のみが異なっている。このヒステリシス特性は、出力レベルが立ち上がるときの入力差に対して出力レベルが立ち下がるときの入力差が小さい、というものである。したがって、移動周波数fが変化して論理回路部15Dが出力の周波数を切り換える際に、チャタリング等の不具合が生じることがない。   A signal processing circuit 1E shown in FIG. 10 differs from the signal processing circuit 1D shown in FIG. 8 only in that a differential amplifier (indicated by reference numeral 18A) has hysteresis characteristics. This hysteresis characteristic is such that the input difference when the output level falls is smaller than the input difference when the output level rises. Therefore, when the moving frequency f changes and the logic circuit unit 15D switches the output frequency, problems such as chattering do not occur.

図11に示す信号処理回路1Fは、図1Aに示した信号処理回路1に対して、ローパスフィルタ(符号14Aで表す。)の遮断周波数fcが可変である点のみが異なっている。ローパスフィルタ14Aは、可変抵抗14eと、可変容量14fとを備えて、これらの要素14e,14fが作るCR定数に応じて遮断周波数fcが可変されるようになっている。このように、ローパスフィルタ14Aの遮断周波数fcが可変になっていれば、移動周波数fのための周波数域を任意に設定できる。この結果、各種のモータ及び制御系の要求に合わせた周波数で論理回路部15が周波数を切り替えることができる。したがって、光学式エンコーダの使い勝手が良くなり、有益である。   The signal processing circuit 1F shown in FIG. 11 differs from the signal processing circuit 1 shown in FIG. 1A only in that the cutoff frequency fc of the low-pass filter (represented by reference numeral 14A) is variable. The low-pass filter 14A includes a variable resistor 14e and a variable capacitor 14f, and the cutoff frequency fc is variable according to the CR constant created by these elements 14e and 14f. Thus, if the cut-off frequency fc of the low-pass filter 14A is variable, the frequency range for the moving frequency f can be set arbitrarily. As a result, the logic circuit unit 15 can switch the frequency at a frequency that meets the requirements of various motors and control systems. Therefore, the usability of the optical encoder is improved, which is beneficial.

上述の各例では、周波数域検知部がフィルタとしてローパスフィルタを有する場合について述べたが、これに限られるものではない。ローパスフィルタに代えて、ハイパスフィルタを用いても良い。ハイパスフィルタを用いる場合は、ローパスフィルタを用いる場合に比して、周波数域検知部として得られる論理値が逆になる。したがって、ハイパスフィルタを用いる場合は、ローパスフィルタを用いる場合に対して、論理回路部が逆の切替動作をすれば良い。   In each of the above-described examples, the case where the frequency range detection unit has a low-pass filter as a filter has been described, but the present invention is not limited to this. A high pass filter may be used instead of the low pass filter. When the high pass filter is used, the logical value obtained as the frequency range detection unit is reversed as compared with the case where the low pass filter is used. Therefore, when the high pass filter is used, the logic circuit unit may perform the reverse switching operation as compared with the case where the low pass filter is used.

上述の光電式エンコーダを備えた電子機器では、光電式エンコーダが移動体40のスリットX1,X2,…と光オフ部Y1,Y2,…の通過を精度良く検出する。したがって、その検出結果を用いて、適切な動作をすることができる。   In the electronic apparatus provided with the above-described photoelectric encoder, the photoelectric encoder accurately detects the passage of the slits X1, X2,... And the light off portions Y1, Y2,. Therefore, an appropriate operation can be performed using the detection result.

なお、この実施形態では光透過型の光電式エンコーダに関して説明したが、当然ながら、それに限られるものではない。この発明は、光反射型の光電式エンコーダに関しても、同様に適用される。ただし、光反射型では、光透過型とは逆に、移動体のスリットが受光素子に対して光を入射させない光オフ部に相当し、スリット間の板材からなる部分(光を反射する部分)が受光素子に対して光を入射させる光オン部に相当する。   In this embodiment, the light transmission type photoelectric encoder has been described. However, the present invention is not limited to this. The present invention is similarly applied to a light reflection type photoelectric encoder. However, in the light reflection type, contrary to the light transmission type, the slit of the moving body corresponds to a light-off portion where light does not enter the light receiving element, and a portion made of a plate material between the slits (a portion that reflects light) Corresponds to a light-on portion where light is incident on the light receiving element.

また、上述の各例では、移動体が低周波動作している時に高分解能とし、移動体が高周波動作している時に低分解能としたが、これに限られるものではなく、分解能の高低を逆にしても良い。   In each of the above examples, the resolution is high when the moving body is operating at a low frequency, and the resolution is low when the moving body is operating at a high frequency. However, the present invention is not limited to this. Anyway.

この発明の一実施形態の光電式エンコーダを構成する受光素子と信号処理回路を示す図である。It is a figure which shows the light receiving element and signal processing circuit which comprise the photoelectric encoder of one Embodiment of this invention. 上記光電式エンコーダの移動体と受光素子の配置を示す図である。It is a figure which shows arrangement | positioning of the moving body and light receiving element of the said photoelectric encoder. 図1Aの光電式エンコーダの信号処理回路における各部の信号波形を示す図である。It is a figure which shows the signal waveform of each part in the signal processing circuit of the photoelectric encoder of FIG. 1A. 図1Aの光電式エンコーダを構成する信号処理回路の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the signal processing circuit which comprises the photoelectric encoder of FIG. 1A. 図3の信号処理回路の制御信号が表す論理値と出力信号との対応関係を示す図である。It is a figure which shows the correspondence of the logical value which the control signal of the signal processing circuit of FIG. 3 represents, and an output signal. 図1Aに示した受光素子と信号処理回路とを2組備えた光電式エンコーダの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the photoelectric encoder provided with two sets of the light receiving element and signal processing circuit which were shown to FIG. 1A. 図1Aの光電式エンコーダを構成する信号処理回路の別の変形例を示す図である。It is a figure which shows another modification of the signal processing circuit which comprises the photoelectric encoder of FIG. 1A. 図6の光電式エンコーダの信号処理回路における各部の信号波形を示す図である。It is a figure which shows the signal waveform of each part in the signal processing circuit of the photoelectric encoder of FIG. 図1Aの光電式エンコーダを構成する信号処理回路のさらに別の変形例を示す図である。It is a figure which shows another modification of the signal processing circuit which comprises the photoelectric encoder of FIG. 1A. 図8の光電式エンコーダの信号処理回路における各部の信号波形を示す図である。It is a figure which shows the signal waveform of each part in the signal processing circuit of the photoelectric encoder of FIG. 図8の光電式エンコーダを構成する信号処理回路の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the signal processing circuit which comprises the photoelectric encoder of FIG. 図1Aの光電式エンコーダを構成する信号処理回路のさらに別の変形例を示す図である。It is a figure which shows another modification of the signal processing circuit which comprises the photoelectric encoder of FIG. 1A. この発明の一実施形態の光透過形の光電式エンコーダの断面を示す図である。It is a figure which shows the cross section of the light transmission type photoelectric encoder of one Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1,1A,1−1,1−2,1C,1D,1E,1F 信号処理回路
10 受光素子
1, 1A, 1-1, 1-2, 1C, 1D, 1E, 1F Signal processing circuit 10 Light receiving element

Claims (8)

発光素子と、
上記発光素子からの光が到達し得る領域に配置された受光素子とを備え、
上記光が上記受光素子に対して入射する状態、しない状態をつくる光オン部および光オフ部を一方向に関して交互に有する移動体が、上記受光素子に対応する所定の位置を上記一方向に沿って所定の移動周波数で通過するとき、上記受光素子の出力は、その受光素子に対して上記発光素子からの光が入射し又は入射しないのに応じた値をとり、
上記受光素子の出力を受けて、上記移動体の周波数に対して所逓倍の周波数をもつ逓倍信号を出力する所逓倍周波数生成部と、
上記所逓倍周波数生成部または上記受光素子の出力を受けて、その出力のうち所定の遮断周波数よりも高低いずれか一方の周波成分に対して他方の周波成分を減衰させて通過させるフィルタを含み、このフィルタの出力を用いて上記移動周波数が上記遮断周波数に対して高低いずれの周波数域にあるかを表す論理値を得る周波数域検知部と、
上記周波数域検知部が得た上記論理値に応じて、上記移動周波数が上記遮断周波数よりも低い周波数域にあるとき、上記所逓倍周波数生成部が出力した逓倍信号の周波数と同じ周波数をもつ信号を出力する一方、上記移動周波数が上記遮断周波数よりも高い周波数域にあるとき、上記逓倍信号の周波数に対して1/n(nは2以上の自然数とする。)の周波数をもつ信号を出力する周波数切替部とを備えたことを特徴とする光学式エンコーダ。
A light emitting element;
A light receiving element disposed in a region where light from the light emitting element can reach,
A moving body that alternately has a light-on portion and a light-off portion that create a state in which the light is incident on the light receiving element and a state in which the light is not incident in one direction has a predetermined position corresponding to the light receiving element along the one direction When the light passes through at a predetermined moving frequency, the output of the light receiving element takes a value corresponding to whether light from the light emitting element is incident or not incident on the light receiving element,
A frequency multiplication unit that receives the output of the light receiving element and outputs a multiplied signal having a frequency multiplied by the frequency of the moving body;
A filter that receives the output of the frequency multiplication unit or the light receiving element and attenuates and passes the other frequency component with respect to either one of the outputs higher or lower than a predetermined cutoff frequency, A frequency range detector that obtains a logical value indicating whether the moving frequency is higher or lower than the cut-off frequency using the output of the filter;
A signal having the same frequency as the frequency of the multiplied signal output from the multiplied frequency generation unit when the moving frequency is in a frequency range lower than the cut-off frequency according to the logical value obtained by the frequency range detection unit. On the other hand, when the moving frequency is higher than the cut-off frequency, a signal having a frequency of 1 / n (n is a natural number of 2 or more) with respect to the frequency of the multiplied signal is output. An optical encoder comprising: a frequency switching unit that performs the same.
請求項1に記載の光学式エンコーダにおいて、
上記周波数域検知部は、互いに異なる遮断周波数をもつ複数のフィルタを含み、上記移動周波数が上記複数の遮断周波数で区分されたいずれの周波数域にあるかを表す論理値を得、
上記周波数切替部は、上記周波数域検知部が得た上記論理値に応じて、上記移動周波数が最も低い周波数域にあるとき、上記所逓倍周波数生成部が出力した逓倍信号の周波数と同じ周波数の信号を出力する一方、上記移動周波数が含まれる周波数域が上記最も低い周波数域から高くなるにつれて、順次上記nの値を大きくして上記1/nの周波数をもつ信号を出力することを特徴とする光学式エンコーダ。
The optical encoder according to claim 1,
The frequency range detection unit includes a plurality of filters having different cutoff frequencies, and obtains a logical value indicating which frequency range the moving frequency is divided by the plurality of cutoff frequencies,
The frequency switching unit has the same frequency as the frequency of the multiplied signal output from the multiplied frequency generation unit when the moving frequency is in the lowest frequency range according to the logical value obtained by the frequency range detection unit. While outputting a signal, the value of n is sequentially increased to output a signal having the frequency of 1 / n as the frequency range including the moving frequency increases from the lowest frequency range. An optical encoder.
請求項1または2に記載の光学式エンコーダにおいて、
上記受光素子は上記発光素子からの光が到達し得る領域に上記一方向に沿って並べて複数配置され、上記各受光素子は上記移動体の上記一方向の移動に伴って互いに位相が異なる信号を出力し、
上記所逓倍周波数生成部、上記周波数域検知部および上記周波数切替部は、上記各受光素子毎に設けられていることを特徴とする光学式エンコーダ。
The optical encoder according to claim 1 or 2,
A plurality of the light receiving elements are arranged side by side along the one direction in a region where the light from the light emitting element can reach, and each of the light receiving elements outputs a signal having a phase different from each other as the moving body moves in the one direction. Output,
The optical encoder, wherein the multiplied frequency generation unit, the frequency range detection unit, and the frequency switching unit are provided for each of the light receiving elements.
請求項1に記載の光学式エンコーダにおいて、
上記周波数域検知部は、
上記所逓倍周波数生成部の出力を受けて、その出力の位相を180°だけ異ならせる位相反転部と、
上記フィルタの特性と同じ特性をもち、上記位相反転部の出力を受けて、その出力に対して上記遮断周波数よりも高低いずれか一方の周波成分に対して他方の周波成分を減衰させて通過させるもう一つのフィルタとを含み、
上記二つのフィルタの出力が表す論理値同士の論理和を、上記移動周波数が所定の遮断周波数に対して高低いずれの周波数域にあるかを表す上記論理値とすることを特徴とする光学式エンコーダ。
The optical encoder according to claim 1,
The frequency range detector is
A phase inversion unit that receives the output of the frequency multiplication frequency generation unit and changes the phase of the output by 180 °;
It has the same characteristics as the filter, receives the output of the phase inverting unit, attenuates the other frequency component of the output with respect to one of the frequency components higher or lower than the cut-off frequency, and passes it. Including another filter,
An optical encoder characterized in that a logical sum of logical values represented by outputs of the two filters is the logical value indicating whether the moving frequency is in a high or low frequency range with respect to a predetermined cutoff frequency. .
請求項1に記載の光学式エンコーダにおいて、
上記周波数域検知部は、上記受光素子の出力と、上記受光素子の出力を受けた上記フィルタの出力とを受けて差動増幅する差動増幅部を備え、この差動増幅部の出力を用いて上記移動周波数が所定の遮断周波数に対して高低いずれの周波数域にあるかを表す上記論理値を得ることを特徴とする光学式エンコーダ。
The optical encoder according to claim 1,
The frequency band detection unit includes a differential amplification unit that differentially amplifies the output of the light receiving element and the output of the filter that receives the output of the light receiving element, and uses the output of the differential amplification unit An optical encoder characterized in that the logical value indicating whether the moving frequency is in a high or low frequency range with respect to a predetermined cutoff frequency is obtained.
請求項5に記載の光学式エンコーダにおいて、
上記差動増幅器は、出力レベルが立ち上がるときの入力差に対して出力レベルが立ち下がるときの入力差が小さいヒステリシス特性を有することを特徴とする光学式エンコーダ。
The optical encoder according to claim 5, wherein
The differential amplifier has an hysteresis characteristic in which an input difference when the output level falls is smaller than an input difference when the output level rises.
請求項1に記載の光学式エンコーダにおいて、
上記フィルタの遮断周波数が可変であることを特徴とする光学式エンコーダ。
The optical encoder according to claim 1,
An optical encoder characterized in that the cutoff frequency of the filter is variable.
請求項1から7までのいずれか一つに記載の光学式エンコーダを備えた電子機器。   The electronic device provided with the optical encoder as described in any one of Claim 1-7.
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