JP4474188B2

JP4474188B2 - 光学式エンコーダ

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Publication number: JP4474188B2
Application number: JP2004108687A
Authority: JP
Inventors: 正彦井垣; 暁生熱田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-04-01
Filing date: 2004-04-01
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2024-04-01
Also published as: JP2005291980A

Description

本発明は、変位測定や角度測定に用いられ絶対位置検出を可能とする光学式エンコーダに関するものである。

光学式エンコーダは基本的に、第１の光学格子が形成されたメインスケールと、これに対向して配置され第２の光学格子が形成されたインデックススケールと、メインスケールに光を照射する光源と、メインスケールの第１の光学格子を透過又は反射し、更にインデックススケールの第２の光学格子から戻ってくる光を受光する受光素子とを備えた構成とされている。

この種の光学式エンコーダにおいて、インデックススケールを兼ねて受光素子アレイを用いる方式は、既に例えば特許文献１において提案されている。また、本出願人も同様の構成の特許文献２の光学式エンコーダを出願している。

特公平６−５６３０４号公報特開２００３−１６１６４５号公報

このエンコーダはインクリメンタル型と云われ、スケールの移動に対しパルスの増減によりその移動量を検出することが可能である。インクリメンタル型の問題点として、絶対位置が不明なため、絶対位置を検出するセンサが別途に必要になるという問題がある。

図４０はこれらのインクリメンタル式のエンコーダにおける絶対位置を検出する光学式エンコーダの一例を示す斜視図である。ＬＥＤ等の光源１と平行光束に変換するためのコリメータレンズ２、メインスケール３、インデックススケール４、及び複数の受光素子を有する受光部５から成る透過型の光学式エンコーダとして構成されている。

図４１はメインスケール３の平面図であり、複数のスリットがＳ１、Ｓ２、・・・、Ｓ１５、・・・として等間隔に配列され、スリットＨが原点信号を発生する目的で標識開口部として設けられている。

図４２はインデックススケール４の平面図を示し、インクリメンタルＡ、Ｂ相信号発生のために設けられた開口パターンを示し、それぞれ３個ずつのスリット状の開口部を有する窓Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４は、空間的に９０度位相をずらして配置されている。また、窓ＷＨはメインスケール３の原点標識開口部Ｈに対応している。

図４３は受光部５を示し、フォトダイオードＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４はそれぞれ窓Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４のスリットを透過してきた光を受光するために設けられている。また、フォトダイオードＰＨはメインスケール３の原点標識開口部Ｈに対応し、メインスケール３とインデックススケール４の双方の開口位置が合致したときに光源１からの光が透過し受光部５で受光される。

図４４は状態ａ、ｂ、ｃ、ｄにおいて、インデックススケール４に対してメインスケール３が相対的に１／４ピッチずつずれながら移動してゆく状態を表している。インデックススケール４の開口部とメインスケール３のスリットＳの重なりが状態ａ〜ｄで徐々に変化し、その変化の結果を受光部５で検出している。図４５は図４４に示す状態ａ、ｂ、ｃ、ｄでのフォトダイオードＰ１〜Ｐ４、ＰＨの出力を示している。

しかし、上述のような従来構成では、原点標識開口部Ｈの検出のために特別に受光素子が必要で、そのために素子が大型化する。また、この原点検出方法では原点信号発生のための受光素子を設ける必要があり、また光源１の光軸を回転軸としたメインスケール３のアジマスずれにより、インクリメンタル相との位相関係が崩れてしまう問題もある。

本発明の目的は、上述の問題点を解消し、メインスケール又はその付帯部材に不連続部分を設けてメインスケールの絶対位置をも検出し得る光学式エンコーダを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る光学式エンコーダは、光反射部分を連続して配置し、入射した光の一部を後方側に透過するメインスケールと、該メインスケールに対して相対的に回転すると共に、前記光反射部分のピッチに関係付けして配設した複数のフォトダイオードを有する受光部と、前記メインスケールを介して前記受光部に光を照射する発光部とを有し、前記メインスケールの光反射部分で反射して前記受光部に入射する前記発光部からの光に基づいて前記メインスケールの前記受光部に対する相対的な回転方向位置を検出する光学式エンコーダにおいて、前記メインスケールの前記後方側に、前記メインスケールと共に前記受光部に対し相対的に回転し、回転方向に対して光学的に不連続な部分を有する反射板を設け、前記メインスケールを透過し前記反射板で反射して前記受光部に入射する前記発光部からの光による光量の変化に基づいて前記メインスケールの前記受光部に対する相対的な回転の原点位置を検出し、前記検出された相対的な回転方向位置と前記原点位置とに基づいて、前記メインスケール又は前記受光部の絶対位置を求めることを特徴とする。

本発明に係る光学式エンコーダによれば、メインスケール又はその付帯部材に不連続部分を設けたので、安価なコストで絶対位置の検出が可能となる。また、原点検出受光素子が不要となり、極めて小型のエンコーダデバイスが得られる。

本発明を図１〜図３９に図示の実施例に基づいて詳細に説明する。

図１は光学式エンコーダの実施例１の斜視図であり、光源１１の下方に、コリメータレンズ１２、メインスケール１３、インデックススケール１４、複数のフォトダイオードＰを並列した受光部１５が順次に配列されている。そして、メインスケール１３が他の光学部材に対して矢印方向に相対的に移動可能とされている。

図２はメインスケール１３の平面図を示し、メインスケール１３上に等間隔に矩形状のスリットＳ１、・・・・、Ｓ１０、・・が配列されている。ただし、スリットＳ１５のみは光線不透過領域とされ、原点検出のための特異点とされている。

図３はインデックススケール１４の平面図を示し、このインデックススケール１４にはメインスケール１３のスリットＳの長さよりも短い長さの３個の矩形状の開口部を１組とした４組の窓Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４が形成されている。各開口部はメインスケール１３のスリットＳと同方向に配列されており、窓Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４はメインスケール１３のスリットＳのピッチをｐとした場合に、（１／４）ｐだけ位相を順次にずらせて開口部の長手方向に沿って配置されている。

この配置により、メインスケール１３の変位に応じて９０度ずつ位相がずれた信号を発生させることが可能となる。そして、受光部１５の４個のフォトダイオードＰ１〜Ｐ４の配列方向は、メインスケール１３のスリットＳ及びインデックススケール１４の開口部の長手方向とされている。

光源１１からの発散光束は、コリメータレンズ１２によって平行光束に変換され、メインスケール１３を照射する。図４はメインスケール１３とインデックススケール１４の重なり具合を光源１１側から見た平面図である。メインスケール１３のスリットＳを透過した光束はインデックススケール１４に到達し、一部の光束はインデックススケール１４の窓Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４を透過しそれぞれ受光部１５のフォトダイオードＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４に入射する。インデックススケール１４を通過する光量は、メインスケール１３の変位に応じて変化する。

図５は欠落スリットＳ１５を設けたメインスケール１３がインデックススケール１４と相対的に変位してゆく状態ａ〜ｄを示している。

図６はメインスケール１３のスリットＳを透過した光束によって、インデックススケール１４上に形成される光強度分布図である。欠落スリットＳ１５の部分と透過した光束においては光強度分布周期が崩れている。

図７は処理回路の構成図を示し、受光部１５のフォトダイオードＰ１〜Ｐ４から得られた受光量に見合う電流は、電流電圧回路２１において電圧に変換され、変換信号を差動増幅器２２に差動入力し、エンコーダ信号Ａ、Ｂが得られる。また、フォトダイオードＰ１〜Ｐ４の和信号Ｃが、和算回路２３から出力される。

図８は電流電圧回路２１の４つの出力信号を示し、インデックススケール１４の窓Ｗの配置により、出力信号は窓Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４に対応したフォトダイオードＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４の出力位相差の関係を示している。差動増幅器２２の出力（Ｐ１−Ｐ３）、（Ｐ２−Ｐ４）の結果、図９に示すように波形の９０度位相差の信号Ａ、Ｂが得られる。また、和信号Ｃはメインスケール１３の移動に依存せずに一定した値を示している。

図１０はメインスケール１３の欠落スリットＳ１５の部分がインデックススケール１４と重なった場合のフォトダイオードＰ１の出力を表し、特に図１０では窓Ｗ１の部分に注目してその出力の関係を示している。本来、スリットＳとして存在しているはずの欠落スリットＳ１５からの光量が、フォトダイオードＰ１に届かないため、窓Ｗ１では３つの開口部のうちの２個分の光しか透過せず、信号の平均電圧レベルはスリット１本分が欠落となることに相当する光量１／３だけ減少し、信号振幅及びＤＣレベルが低い値になり、その値は正規の値の２／３になる。

図１１はスリットＳ１５がインデックススケール１４を通過するときの４個のフォトダイオードＰ１〜Ｐ４の出力信号の位相関係を示している。欠落スリットＳ１５がそれぞれの窓Ｗ１〜Ｗ４にかかるタイミングが９０度の位相差でずれるために、フォトダイオードＰ１〜Ｐ４からはこのような出力波形が得られる。

図１２はフォトダイオードＰ１〜Ｐ４の４個の信号を全て重ねて表した波形図であり、図１３はそのときの差動増幅器２２の出力Ａ、Ｂと和算回路２３の出力である和信号Ｃの変化の様子を表している。

図１３に示すように、欠落スリットＳ１５の影響を受けて、受光光量の和信号Ｃは出力波形周期にして約３周期分、インデックススケール１４の開口部の本数分に渡って約２／３に低下し、同時に差動増幅器２２の出力信号Ａ、Ｂの振幅も減少することになる。この和信号Ｃの変化点は、原点信号として用いることが可能である。

しかし、更に改善された方法として、図１４の信号処理回路に示すような変形例とすれば、差動増幅器２２の出力信号Ａ、Ｂの振幅の減少を回避しながら、上記の変化点を検出することができる。

即ち、和算回路２３による出力をフィードバック回路２４で基準電圧と比較して、光源１１の発光量が所定の光量レベルになるようにフィードバックする。光源１１を流れる電流値を、オフセット除去回路２５が設けられた電流検出回路２６により、電圧信号Ｄとして検出する。なお、電流検出回路２６はメインスケール１３の欠落スリットＳ１５が通過する電流変化を大きく捉えるために、光量のバイアス分を除去して変化部分を拡大するためにゲインを上げる構成とされている。

この図１４の回路構成では、欠落スリットＳ１５がフォトダイオードＰ１〜Ｐ４を通過したときには、受光部１５で得られる光量が少なくなるために、フィードバック回路２４により光源１１を流れる電流を大きくして、受光部１５での光量を一定にするように動作する。このような回路構成によって、欠落スリットＳ１５が存在しても信号振幅が変わらない安定したエンコーダ信号Ａ、Ｂが得られることになる。

図１５は受光部１５がスリット８波分の幅を持っている場合に、メインスケール１３の欠落スリットＳ１５が通過したときの電流検出回路２６で得られる信号Ｄと、差動増幅器２２から得られるエンコーダ信号Ａ、Ｂを示している。信号Ａ、Ｂの振幅は殆ど変化なく、信号Ｄはメインスケール１３による欠落スリットＳ１５の特異点つまり原点位置で変化している。従って、例えば図１６に示すようにコンパレータにより適宜に信号Ｄを基準電圧Ｌと比較することで、矩形波信号を得て原点信号として用いることが可能となる。

図１７は実施例２のメインスケール１３の平面図である。実施例１に対して、本実施例２では欠落スリットＳは１個所ではなく、スリットＳ１５以外にスリットＳ１８、Ｓ２１、Ｓ２４と、２個おきに欠落スリットＳが設けられている。

フォトダイオードＰ１〜Ｐ４から図１８に示すような信号が得られ、原点信号ではなく或る広い領域を定義する場合に有効である。この場合には、出力信号周期にして約１０周期分のゾーン定義が可能となる。

図１９は実施例３によるメインスケール１３による欠落点の設け方として、連続したスリットＳ１５、Ｓ１６が欠落スリットとされている。インデックススケール１４の窓Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４は図２で示したように３個の開口部を組にして１つの窓Ｗと対応している。従って、欠落スリットＳ１５、Ｓ１６が連続して欠落しても、残りの１個の窓Ｗで光を受光することが可能なため、インクリメンタル相の信号Ａ、Ｂは歯抜けになることはない。

図２０、図２１はそれぞれ１個のフォトダイオードＰの出力、４個のフォトダイオードＰ１〜Ｐ４の出力を示し、３個の窓Ｗのうちの２個分を覆うような状態では出力は正規の値の１／３まで落ち込むが、図１４の信号処理回路を適用することで、図２２に示すように信号Ａ、Ｂの信号振幅を安定に保ちながら、光源１１の電流の変化点を捉え、電流検出回路２６の出力信号Ｄを原点信号として使用できる。

実施例１ではインデックススケール１４と受光部１５を別個にして用いたが、実施例４では図２３に示すようにインデックススケール１４と受光部１５が一体的に集積されたフォトダイオードアレイ１６が用いられている。

図２４はフォトダイオードアレイ１６の配列を示し、フォトダイオードＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４が受光エレメントとして０゜、９０゜、１８０゜、２７０゜の関係になるように繰り返して規則正しく並べられ、実施例１と同様の受光信号が得られ、このフォトダイオードアレイ１６を用いることで更に高精度な原点検知が可能となる。実施例１では、光源１１からの照射光量を効率的に受光することが困難であるが、このフォトダイオードアレイ１６では、光源光軸のほぼ中央に受光部１５を配置することができる。

図２５は実施例５による透過型ロータリエンコーダ用のメインスケール３１を示している。このメインスケール３１は放射方向に多数個のスリットＳが設けられているが、図２６に示すように１つの欠落スリットＳ’を設けて原点信号としている。基本的な動作は実施例１と同様なので説明は省略する。

図２７は実施例２、実施例３の欠落スリットの配列をメインスケール３１に適用したものであり、１８０゜ずつの２つの領域α、βに分けられ、領域βにおいては領域αに対してスリットＳが１つおきに間引かれている。

図２８は電流検出回路２６からの信号Ｄを基とする矩形波の波形を示し、領域αとβとで信号Ｄのレベルが明瞭に識別でき、領域α、βを区別することができる。

ロータリ式エンコーダでは、例えばモータ駆動制御用の出力信号としてＵＶＷ信号（コミュテーション信号）を生成する必要があるが、その場合にも図２９に示すようにスリットＳの密度を領域α、β、γにおいて変えることにより、３種類の異なるゾーン定義が可能となり、ＵＶＷ信号の置き換えが可能である。そして、この場合には図３０に示すような信号Ｄが得られる。

図３１は実施例６を示し、移動体であるメインスケール４１の形状を、反射型のマイクロルーフミラーアレイとした直線移動式エンコーダの光学系の構成図であり、このような構成を採用することにより、光の利用効率を向上させることができる。このマイクロルーフミラーアレイを用いた構成については、特許文献４に開示されている。なお、受光部４２に対し相対的にかつ直線状にＸ方向に移動するメインスケール４１の反射部には、反射部のＸ方向への連続性を損う非反射部による欠落部４１ａが部分的に設けられている。

特開２００２−３２３３４７号公報

この光学式エンコーダは、メインスケール４１、複数のフォトダイオードＰを並列した受光部４２、光源４３から成り、光源４３で発光した光が、細かい間隔の反射部と非反射部を持つメインスケール４１で反射して、受光部４２上に明暗の分布を与える。

この構成は、特にメインスケール４１がマイクロルーフミラーアレイを用いた構成でなく、単に反射部と非反射部を持つ構成であれば、信号レベルは異なるものの、同様な光の明暗の分布が受光部４２上に形成され、エンコーダ信号Ａ、Ｂを得ることが可能である。

図３２は複数のフォトダイオードＰを配列した受光部４２の構成と入力光の明暗パターンの説明図であり、フォトダイオードＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４はそれぞれ０゜、９０゜、１８０゜、２７０゜の関係になるように繰り返して配置されている。入力光の明暗パターンが欠落部４１ａによって部分的に欠落しても、他のフォトダイオードＰの存在のために、ほぼフォトダイオードＰの残っている割合での信号振幅が得られる。

この実施例６の構成では図１４の回路構成が使用でき、図３３はフォトダイオードＰがスリット８波分の幅を持っている場合のときの信号出力である。この図３３から分かるようにメインスケール４１の欠落部４１ａが１つの場合に、最初に受光部４２に欠落部４１ａがかかったときに光量が減少するので、フィードバック回路２４では電流を増加する。従って、電流検出回路２６の信号Ｄは約１／８の割合で増加する。そして、その状態が受光部４２に欠落部４１ａがかかっている間続き、受光部４２から外れると元の信号レベルに低下する。

このような構成にすることで、エンコーダ信号Ａ、Ｂに変化を与えることなく、メインスケール４１の欠落部４１ａが通過したことを信号Ｄにより検出することができる。

ここで、メインスケール４１の欠落部４１ａは１つのときの実施例を示したが、欠落部４１ａが連続した２つであれば電流変化も２倍になり、電流検出回路２６の信号Ｄのレベルの変化も大きくなる。これを利用することにより、信号Ｄのレベルにより何個の欠落部４１ａが受光部４２上を通過しているかが分かるので、メインスケール４１に特殊なパターンを構成することにより絶対位置の検出にも利用できる。

図３４は実施例７の回転型の光学式エンコーダにおける透過型のメインスケール５１等の光学的な構成図を示している。メインスケール５１には不連続部分を設けずに、メインスケール５１の受光部５２、光源５３とは反対側に、メインスケール５１を透過した光を反射して、受光部５２に戻す効果を有する反射板５４が設けられている。この反射板５４は保持部材５５に張り付けられ、メインスケール５１と共に共通の回転軸５６により回転するようにされている。

図３５は反射板５４の反射部５４ａと非反射部５４ｂのパターンを示し、反射部５４ａと非反射部５４ｂが丁度半分半分の半月状の形状とされ、非反射部５４ｂが回転方向に対する不連続部分となっている。

光源５３から出射した光は光路Ｌ１を経てメインスケール５１に至り、メインスケール５１で反射して受光部５２に戻って位置パルスのエンコーダ信号Ａ、Ｂを発生させる。また、光源５３で発光した光の一部はメインスケール５１を光路Ｌ２のように通過し、反射板５４の反射部５４ａで反射してメインスケール５１を経て受光部５２に戻る。

この光路Ｌ２による光はエンコーダ信号Ａ、Ｂとは異なり、絶対位置を得るための信号Ｄを発生するためのものであり、メインスケール５１の反射パターンとは関係のないＤＣ光である。従って、受光部５２はメインスケール５１の裏側に反射部５４ａがあるときは、ＤＣ光が入ってきたかのような動作となり、光源５３の光量を絞る方向に動作する。

図３６はこの実施例７の構成において、図１４に示す回路からの信号Ａ、Ｂ、Ｄを示し、反射板５４の反射部５４ａが受光部５２上に至ると、反射してきた光の影響で、光源５３の電流を減らす挙動となる。従って、この変化により実施例１と同様に、絶対位置に対応した位置情報が得られる。

本実施例７では、メインスケール５１に加工を加えることなく、つまりメインスケール５１には不連続部分を設けることなく、非反射部５４ｂを有する反射板５４をメインスケール５１の裏側に配置するだけで、絶対位置情報が得られる利点がある。また、反射板５４の反射部５４ａと非反射部５４ｂのパターンを変えて信号Ｄのハイレベルとローレベルの区間を変更したり、反射板５４の反射率を変えることにより、ハイレベルとローレベルの差を変化させることも可能である。

図３７は温度環境に対応していないときの電流検出回路２６の信号Ｄを示し、温度環境が変わることによって、光源１１を流れる電流のオフセットが大きく上下する。光源１１で同じ発光量を得るためには、電流は高温では少なく、低温では増やす必要がある。また、受光部１５の温度特性としては、高温で検出電圧が上がり、低温で検出電圧が下がる傾向にある。

その他にも、温度によって特性変化する部材が存在するが、図３７はこれらの各部材の温度特性を合成した特性を基にしたエンコーダ信号Ａ、Ｂ及び電流検出回路２６の信号Ｄの波形図である。この温度特性は高温で同じ光量を得るためには電流値が下がり、低温では電流値が上がる傾向となっている。このとき、信号Ｄを基準電圧Ｌと比較する場合に、信号Ｄの立上部は基準電圧Ｌと交叉する位置は温度によって大きくずれて、絶対位置の検出に誤差が介入されるという問題がある。

図３８はこの温度特性を改善するための回路構成図を示し、基本構成は図１４と同様であるが、本実施例８では光源１１に直列に接続されている抵抗Ｒが、正の温度特性を持つ感温抵抗とされている。これにより、高温時に電流が減少しても抵抗Ｒの値は増えるため、電流検出回路２６からの信号Ｄが上昇し、それぞれが打ち消し合うことになる。

従って、抵抗Ｒの温度係数と受光部１５の電流変化の温度特性を組み合わせることにより、温度変化があっても図３９に示すように信号Ｄが大きく変わることがなく、基準電圧Ｌと交叉する位置である原点検出を正確に求めることが可能となる。

本実施例８では、抵抗Ｒを感温抵抗にする手段を用いたが、オフセット除去回路２５の部分に温度補償回路を設けるようにすることも可能である。

実施例１の光学式エンコーダの斜視図である。メインスケールの平面図である。インデックススケールの平面図である。メインスケールとインデックススケールの重なり具合の平面図である。インデックススケールとメインスケールの重なり状態の説明図である。インデックススケール上の光強度分布の説明図である。処理回路の構成図である。欠落部分のない領域での電流電圧回路の出力波形図である。差動増幅器の出力波形Ａ、Ｂと和算回路の信号Ｃの波形図である。スリット欠落部分が通過したときの状態における電流電圧回路の１つの出力信号波形図である。スリット欠落部分が通過したときの電流電圧回路の４つの出力信号波形図である。スリット欠落部分が通過したときの電流電圧回路の４つの出力を重ね合わせた信号波形図である。スリット欠落部分が通過したときの差動増幅器の出力波形Ａ、Ｂと和算回路の信号Ｃの波形図である。処理回路の変形例の構成図である。スリット欠落部分が通過したときの差動増幅器の出力波形Ａ、Ｂと和算回路の信号Ｃの波形図である。信号Ｄから得られる原点信号の波形図である。実施例２のメインスケールの平面図である。スリット欠落部分が透過したときの電流電圧回路の４つの出力信号波形図である。実施例３のメインスケールの平面図である。スリット欠落部分が通過したときの電流電圧回路の１つの出力信号波形図である。スリット欠落部分が通過したときの電流電圧回路の４つの出力を重ね合わせた信号波形図である。スリット欠落部分が通過したときの差動増幅器の出力波形Ａ、Ｂと電流電圧回路の信号Ｄの波形図である。実施例４の光学エンコーダの斜視図である。実施例４のフォトダイオードアレイの平面図である。実施例５のロータリ式のメインスケールの平面図である。実施例５の欠落部分を設けたロータリ式のメインスケールの平面図である。実施例５の欠落部分をゾーン的に設けたメインスケールの平面図である。信号Ｄから得られる原点信号の波形図である。実施例５の欠落部分をゾーン的に設けたメインスケールの平面図である。信号Ｄから得られる原点信号の波形図である。実施例６の光学式エンコーダの構成図である。フォトダイオードアレイのパターンと検出される光の明暗パターンとの関係の説明図である。差動増幅器の出力Ａ、Ｂと電流検出回路の出力Ｄの波形図である。実施例７の光学式エンコーダの構成図である。実施例７の反射板の平面図である。差動増幅器の出力Ａ、Ｂと電流検出回路の出力Ｄの波形図である。温度補償を実施しないときの差動増幅器の出力Ａ、Ｂと電流検出回路の出力Ｄの波形図である。実施例８の回路構成図である。温度補償を実施したときの差動増幅器の出力Ａ、Ｂと電流検出回路の出力Ｄの波形図である。従来の光学式エンコーダの斜視図である。従来のメインスケールの平面図である。従来のインデックススケールの平面図である。従来の受光部の平面図である。従来の光学式エンコーダの動作説明図である。従来のフォトダイオードの出力信号の波形図である。

符号の説明

１１、４３、５３光源
１２コリメータレンズ
１３、３１、４１、５１メインスケール
１４インデックススケール
１５、４２、５２受光部
１６フォトダイオードアレイ
２１電流電圧回路
２２差動増幅器
２３和算回路
２４フィードバック回路
２５オフセット除去回路
２６電流検出回路
５４反射板
５５保持部材
５６回転軸
Ｐフォトダイオード
Ｓスリット
Ｗ窓

Claims

光反射部分を連続して配置し、入射した光の一部を後方側に透過するメインスケールと、
該メインスケールに対して相対的に回転すると共に、前記光反射部分のピッチに関係付けして配設した複数のフォトダイオードを有する受光部と、
前記メインスケールを介して前記受光部に光を照射する発光部とを有し、
前記メインスケールの光反射部分で反射して前記受光部に入射する前記発光部からの光に基づいて前記メインスケールの前記受光部に対する相対的な回転方向位置を検出する光学式エンコーダにおいて、
前記メインスケールの前記後方側に、前記メインスケールと共に前記受光部に対し相対的に回転し、回転方向に対して光学的に不連続な部分を有する反射板を設け、
前記メインスケールを透過し前記反射板で反射して前記受光部に入射する前記発光部からの光による光量の変化に基づいて前記メインスケールの前記受光部に対する相対的な回転の原点位置を検出し、
前記検出された相対的な回転方向位置と前記原点位置とに基づいて、前記メインスケール又は前記受光部の絶対位置を求めることを特徴とする光学式エンコーダ。
前記受光部で受光する光信号の光量の変化を補償するために前記発光部の発光量を制御するフィードバック回路を有し、該フィードバック回路の電流値の変化に基づいて前記原点位置を検出することを特徴とする請求項１に記載の光学式エンコーダ。