JPH05256665A - エンコーダー - Google Patents
エンコーダーInfo
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- JPH05256665A JPH05256665A JP8976492A JP8976492A JPH05256665A JP H05256665 A JPH05256665 A JP H05256665A JP 8976492 A JP8976492 A JP 8976492A JP 8976492 A JP8976492 A JP 8976492A JP H05256665 A JPH05256665 A JP H05256665A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 温度変化や経時変化等外部変動要因に影響さ
れずに移動体の移動情報を高精度に検出することができ
るトルボット干渉を利用したエンコーダーを得ること。 【構成】 一定周期の格子より成る光学スケールを設け
た移動体の該光学スケールに光照射手段からの光束を照
射し、該光学スケールで光変調された光束を複数の受光
素子を有する受光手段で受光し、該受光手段からの信号
を用いて該移動体の移動情報を検出する際、制御手段に
より該受光手段の複数の受光素子からの出力信号の和信
号を検出し、該和信号に基づいて該光照射手段からの光
束の発光光量を制御したこと。
れずに移動体の移動情報を高精度に検出することができ
るトルボット干渉を利用したエンコーダーを得ること。 【構成】 一定周期の格子より成る光学スケールを設け
た移動体の該光学スケールに光照射手段からの光束を照
射し、該光学スケールで光変調された光束を複数の受光
素子を有する受光手段で受光し、該受光手段からの信号
を用いて該移動体の移動情報を検出する際、制御手段に
より該受光手段の複数の受光素子からの出力信号の和信
号を検出し、該和信号に基づいて該光照射手段からの光
束の発光光量を制御したこと。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はエンコーダーに関し、特
に円筒状物体の外周面又は内周面上に又は平板面上に凹
凸形状の透光性の格子を複数個、周期的に設けた光学ス
ケールを有する移動体に光束を入射させ、該光学スケー
ルを介した光束を利用することにより該移動体の移動情
報を検出するようにしたロータリーエンコーダーやリニ
アーエンコーダー等のエンコーダに関するものである。
に円筒状物体の外周面又は内周面上に又は平板面上に凹
凸形状の透光性の格子を複数個、周期的に設けた光学ス
ケールを有する移動体に光束を入射させ、該光学スケー
ルを介した光束を利用することにより該移動体の移動情
報を検出するようにしたロータリーエンコーダーやリニ
アーエンコーダー等のエンコーダに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来よりフロッピーディスクの駆動等の
コンピューター機器、プリンター等の事務機器、あるい
はＮＣ工作機械、更にはＶＴＲのキャプステンモーター
や回転ドラム等の回転機構の回転速度や回転速度の変動
量又は直線移動物体の変動量を検出する為の手段として
光電的なロータリーエンコーダーやリニアーエンコーダ
ーが利用されてきている。
コンピューター機器、プリンター等の事務機器、あるい
はＮＣ工作機械、更にはＶＴＲのキャプステンモーター
や回転ドラム等の回転機構の回転速度や回転速度の変動
量又は直線移動物体の変動量を検出する為の手段として
光電的なロータリーエンコーダーやリニアーエンコーダ
ーが利用されてきている。
【０００３】図１２は特開昭６１−１０７１６号公報や
特開平１−１７６９１４号公報で提案されている所謂ト
ルボット干渉を利用したロータリーエンコーダーの要部
概略図である。
特開平１−１７６９１４号公報で提案されている所謂ト
ルボット干渉を利用したロータリーエンコーダーの要部
概略図である。
【０００４】同図において１は半導体レーザであり、波
長λの可干渉性光束を発する。２は半導体レーザ１から
の発散光束を平行光束に変換するコリメーターレンズ系
であり、半導体レーザ１とコリメーターレンズ系２とで
光照射手段ＬＲが構成されている。３は円筒状の内周面
に複数のＶ溝を周期的に設けた透光性の格子部を有した
光学スケールであり、矢印に示す方向に回転している。
長λの可干渉性光束を発する。２は半導体レーザ１から
の発散光束を平行光束に変換するコリメーターレンズ系
であり、半導体レーザ１とコリメーターレンズ系２とで
光照射手段ＬＲが構成されている。３は円筒状の内周面
に複数のＶ溝を周期的に設けた透光性の格子部を有した
光学スケールであり、矢印に示す方向に回転している。
【０００５】光学スケール３は透光性の光学材料より成
っている。光学スケール３を挟んで光照射手段ＬＲと対
向する位置には、受光手段４を構成する３つのフォトデ
ィテクタ４ａ，４ｂ，４ｃが配置されている。そして各
フォトディテクタの出力は信号処理回路５に接続されて
いる。信号処理回路５はパルスのカウント回路、回転方
向の判別回路、信号内挿処理回路等を有している。
っている。光学スケール３を挟んで光照射手段ＬＲと対
向する位置には、受光手段４を構成する３つのフォトデ
ィテクタ４ａ，４ｂ，４ｃが配置されている。そして各
フォトディテクタの出力は信号処理回路５に接続されて
いる。信号処理回路５はパルスのカウント回路、回転方
向の判別回路、信号内挿処理回路等を有している。
【０００６】同図のロータリーエンコーダーは光照射手
段ＬＲからの光束を光学スケール３の一領域３ａに入射
させ、該光学スケール３で光変調（回折）した光束を更
に光学スケール３の他の領域３ｂに入射させて光変調
（偏向）させている。そして光学スケール３から射出し
た複数（３つ）の光束を受光手段４で受光し、該受光手
段４からの出力信号を利用して光学スケール３の回転情
報を検出している。
段ＬＲからの光束を光学スケール３の一領域３ａに入射
させ、該光学スケール３で光変調（回折）した光束を更
に光学スケール３の他の領域３ｂに入射させて光変調
（偏向）させている。そして光学スケール３から射出し
た複数（３つ）の光束を受光手段４で受光し、該受光手
段４からの出力信号を利用して光学スケール３の回転情
報を検出している。
【０００７】一般に半導体レーザ１はケース内に収納さ
れ、その同一ケース内には、レーザチップの裏面からの
発光量をモニタするフォトダイオードＰＤが内蔵されて
いて、このフォトダイオードからの出力電流によってレ
ーザ発光出力を制御する回路（ＡＰＣ回路）を設けてい
る。これにより温度変動や経時変化等による発光出力の
変動を制御している。
れ、その同一ケース内には、レーザチップの裏面からの
発光量をモニタするフォトダイオードＰＤが内蔵されて
いて、このフォトダイオードからの出力電流によってレ
ーザ発光出力を制御する回路（ＡＰＣ回路）を設けてい
る。これにより温度変動や経時変化等による発光出力の
変動を制御している。
【０００８】図１３はこのような機能を有したレーザ駆
動回路の概略図である。同図ではモニタＰＤのモニタ電
流Ｉｍは、半導体レーザ１からの出力ＰL と定数をＫと
したときＩｍ＝ＫＰL なる関係がある。演算増幅器ＩＣ
１の非反転入力に発生する電圧Ｖ1 はＶ1 ＝Ｒ1 Ｉｍ＝
ＫＲ1 ＰL となる。Ｖ1 ＞ＥR であればトランジスタＱ
１はオン状態になり、トランジスタＱ２のエミッタを通
して半導体レーザＬＤを動作させる電流ＩL を減らし、
発光出力Ｐ2 を減ずる働きをする。逆にＶ1 ＜ＥR であ
れば、発光出力ＰL を増大する働きをする。
動回路の概略図である。同図ではモニタＰＤのモニタ電
流Ｉｍは、半導体レーザ１からの出力ＰL と定数をＫと
したときＩｍ＝ＫＰL なる関係がある。演算増幅器ＩＣ
１の非反転入力に発生する電圧Ｖ1 はＶ1 ＝Ｒ1 Ｉｍ＝
ＫＲ1 ＰL となる。Ｖ1 ＞ＥR であればトランジスタＱ
１はオン状態になり、トランジスタＱ２のエミッタを通
して半導体レーザＬＤを動作させる電流ＩL を減らし、
発光出力Ｐ2 を減ずる働きをする。逆にＶ1 ＜ＥR であ
れば、発光出力ＰL を増大する働きをする。
【０００９】従ってＶ1 ＝ＫＲ1 ＰL ＝ＥR 即ちＰL ＝
ＥR ／（ＫＲ1 ）の状態で平衡に達する。このとき各定
数Ｋ，Ｒ1 ，ＥR は温度依存性、経時変化性共に十分小
さい為、これにより発光出力ＰL を一定値に保ってい
る。
ＥR ／（ＫＲ1 ）の状態で平衡に達する。このとき各定
数Ｋ，Ｒ1 ，ＥR は温度依存性、経時変化性共に十分小
さい為、これにより発光出力ＰL を一定値に保ってい
る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従来のロータリーエン
コーダーでは使用環境の温度変化等による半導体レーザ
ーからの出力光量の変動を制御することができるが、例
えば光学系や受光手段（フォトディテクター）等の経時
変化や温度変化等に対しては制御することができないと
いう問題点があった。
コーダーでは使用環境の温度変化等による半導体レーザ
ーからの出力光量の変動を制御することができるが、例
えば光学系や受光手段（フォトディテクター）等の経時
変化や温度変化等に対しては制御することができないと
いう問題点があった。
【００１１】本発明は光照射手段からの光束で光学スケ
ールを介した光束を直接受光手段で検出し、該受光手段
からの信号を利用することにより、外部変動要因に影響
されずに光照射手段からの光束の発光光量を適切に制御
し、移動体の移動情報を高精度に検出することができる
エンコーダーの提供を目的とする。
ールを介した光束を直接受光手段で検出し、該受光手段
からの信号を利用することにより、外部変動要因に影響
されずに光照射手段からの光束の発光光量を適切に制御
し、移動体の移動情報を高精度に検出することができる
エンコーダーの提供を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明のエンコーダー
は、一定周期の格子より成る光学スケールを設けた移動
体の該光学スケールのうちの第１スケールに光照射手段
からの光束を照射し、該第１スケールで光変調された光
束を該光学スケールのうちの第２スケールに入射させ、
該第２スケールで光変調された光束を複数の受光手段を
有する受光手段で受光し、該受光手段からの信号を用い
て該移動体の移動情報を検出する際、制御手段により該
受光手段の複数の受光素子からの出力信号の和信号を検
出し、該和信号に基づいて該光照射手段からの光束の発
光光量を制御したことを特徴としている。
は、一定周期の格子より成る光学スケールを設けた移動
体の該光学スケールのうちの第１スケールに光照射手段
からの光束を照射し、該第１スケールで光変調された光
束を該光学スケールのうちの第２スケールに入射させ、
該第２スケールで光変調された光束を複数の受光手段を
有する受光手段で受光し、該受光手段からの信号を用い
て該移動体の移動情報を検出する際、制御手段により該
受光手段の複数の受光素子からの出力信号の和信号を検
出し、該和信号に基づいて該光照射手段からの光束の発
光光量を制御したことを特徴としている。
【００１３】特に、前記制御手段は前記光照射手段から
の光束の出力光量が予め設定した値以上にならないよう
にした保護回路を有していることを特徴としている。
の光束の出力光量が予め設定した値以上にならないよう
にした保護回路を有していることを特徴としている。
【００１４】
【実施例】図１は本発明の実施例１の要部概略図、図
２、図３は各々図１の一部分の説明図である。
２、図３は各々図１の一部分の説明図である。
【００１５】図中ＬＲは光照射手段であり、半導体レー
ザ１とコリメーターレンズ２とを有している。３は光学
スケールであり、円筒部材３ｃの内周面又は外周面に一
定周期で複数の格子（格子部）３ｄを設けた構成より成
っている。光学スケール３は透光性の光学材料より成
り、回転体（不図示）の一部として設けられており、回
転体と一体的に回転軸Ｐを中心に回転している。
ザ１とコリメーターレンズ２とを有している。３は光学
スケールであり、円筒部材３ｃの内周面又は外周面に一
定周期で複数の格子（格子部）３ｄを設けた構成より成
っている。光学スケール３は透光性の光学材料より成
り、回転体（不図示）の一部として設けられており、回
転体と一体的に回転軸Ｐを中心に回転している。
【００１６】格子３ｄは図１、図３に示すように光学ス
ケール３の矢印３ｆで示す回転方向に対して垂直方向
（回転軸６ａ方向）に長い互いに逆方向に傾けた２つの
傾斜面を有するＶ溝（Ｖ溝部）と円筒状に基づく僅かに
曲率を有した略平面に近い曲面部（以下、「平面部」と
称する）より成っている。
ケール３の矢印３ｆで示す回転方向に対して垂直方向
（回転軸６ａ方向）に長い互いに逆方向に傾けた２つの
傾斜面を有するＶ溝（Ｖ溝部）と円筒状に基づく僅かに
曲率を有した略平面に近い曲面部（以下、「平面部」と
称する）より成っている。
【００１７】図３（Ａ），（Ｂ）は光学スケール３の格
子の詳細図であり、Ｖ溝部３０ｂ−１，３０ｂ−２と平
面部３０ａが交互に配列されて格子を形成している。円
筒部材３ｃの内側面にＶ溝を等間隔にｎ個、円周方向に
ピッチＰ（ｒａｄ）で等間隔に配列（ｎ×Ｐ＝２πｒａ
ｄ）している。Ｖ溝幅は１／２・Ｐ（ｒａｄ）、又Ｖ溝
を形成する２つの平面部は各々１／４・Ｐ（ｒａｄ）の
幅を有し、各々の傾斜面はＶ溝の底部と中心とを結ぶ直
線に対し各々臨界角以上、本実施例ではθ＝４５°で傾
いている。
子の詳細図であり、Ｖ溝部３０ｂ−１，３０ｂ−２と平
面部３０ａが交互に配列されて格子を形成している。円
筒部材３ｃの内側面にＶ溝を等間隔にｎ個、円周方向に
ピッチＰ（ｒａｄ）で等間隔に配列（ｎ×Ｐ＝２πｒａ
ｄ）している。Ｖ溝幅は１／２・Ｐ（ｒａｄ）、又Ｖ溝
を形成する２つの平面部は各々１／４・Ｐ（ｒａｄ）の
幅を有し、各々の傾斜面はＶ溝の底部と中心とを結ぶ直
線に対し各々臨界角以上、本実施例ではθ＝４５°で傾
いている。
【００１８】光学スケール３の第１スケール（第１領
域）３ａと第２スケール（第２領域）３ｂの光軸に沿っ
た間隔ｄ（光学スケール内側の直径）は、本実施例では
格子ピッチがＰ、波長がλとして ｄ＝Ｎ・Ｐ2 ／λ （Ｎは自然数） Ｐ＝πｄ／ｎ （ｎはスリット（Ｖ溝）の総数） を満たすように設定されている。
域）３ａと第２スケール（第２領域）３ｂの光軸に沿っ
た間隔ｄ（光学スケール内側の直径）は、本実施例では
格子ピッチがＰ、波長がλとして ｄ＝Ｎ・Ｐ2 ／λ （Ｎは自然数） Ｐ＝πｄ／ｎ （ｎはスリット（Ｖ溝）の総数） を満たすように設定されている。
【００１９】このように光学スケール３の直径ｄを設定
することにより、光学スケール３の中空部に結像光学系
を設けることなく、光学スケール３の側面の第１領域３
ａの格子の像を直接第２領域３ｂの格子へ投影してい
る。ここで投影される格子像はフーリエ像と呼ばれるも
のであり、光回折現象に伴う格子の自己結像作用により
生じる。
することにより、光学スケール３の中空部に結像光学系
を設けることなく、光学スケール３の側面の第１領域３
ａの格子の像を直接第２領域３ｂの格子へ投影してい
る。ここで投影される格子像はフーリエ像と呼ばれるも
のであり、光回折現象に伴う格子の自己結像作用により
生じる。
【００２０】尚、本実施例では光学スケール３の材質を
プラスチックとし、射出成型若しくは圧縮成型等の製法
によって容易に作成することができるようにしている。
プラスチックとし、射出成型若しくは圧縮成型等の製法
によって容易に作成することができるようにしている。
【００２１】４は受光手段であり、光学スケール３で光
変調され射出した３つの光束を各々受光する為の３つの
フォトディテクタ（受光素子）４ａ，４ｂ，４ｃを有し
ている。５は信号処理回路であり、図２に示すような各
要素を有しており、受光手段４からの信号を用いて光学
スケール３の回転情報を検出すると共に、駆動回路６を
介して光照射手段ＬＲからの光束の発光光量を制御して
いる。
変調され射出した３つの光束を各々受光する為の３つの
フォトディテクタ（受光素子）４ａ，４ｂ，４ｃを有し
ている。５は信号処理回路であり、図２に示すような各
要素を有しており、受光手段４からの信号を用いて光学
スケール３の回転情報を検出すると共に、駆動回路６を
介して光照射手段ＬＲからの光束の発光光量を制御して
いる。
【００２２】７は増幅部であり、受光手段４の各受光素
子４ａ，４ｂ，４ｃからの信号を増幅している。８は加
算回路であり、増幅部７からの信号より和信号を得てい
る。９は制御信号及び警報発生回路であり、加算回路８
からの信号に基づいて制御信号Ｖ0 をつくり、かつ必要
に応じて警報情報を発生している。
子４ａ，４ｂ，４ｃからの信号を増幅している。８は加
算回路であり、増幅部７からの信号より和信号を得てい
る。９は制御信号及び警報発生回路であり、加算回路８
からの信号に基づいて制御信号Ｖ0 をつくり、かつ必要
に応じて警報情報を発生している。
【００２３】次に本実施例におけるエンコーダーとして
の光学スケール３（回転体）の回転情報の検出方法につ
いて説明する。
の光学スケール３（回転体）の回転情報の検出方法につ
いて説明する。
【００２４】半導体レーザ１からの光束はコリメータレ
ンズ系２の位置を調整して収束光に変換され、この収束
光束を光学スケール３の第１スケール（第１領域）３ａ
に入射させる。ここで収束光とした理由は、光学スケー
ル３の側面部は外側面と内側面の曲率差により凹レンズ
相当の屈折力を有する為であり、凹レンズ作用によって
光学スケール３内に進入した光は略平行光になる。
ンズ系２の位置を調整して収束光に変換され、この収束
光束を光学スケール３の第１スケール（第１領域）３ａ
に入射させる。ここで収束光とした理由は、光学スケー
ル３の側面部は外側面と内側面の曲率差により凹レンズ
相当の屈折力を有する為であり、凹レンズ作用によって
光学スケール３内に進入した光は略平行光になる。
【００２５】この収束光束は、第１領域３ａの格子３ｄ
において図３（Ａ）に示すように、格子部３０ａに到達
した光線は格子部３０ａを通過して円筒内に進む。又、
格子部３０ｂ−１面に到達した光線は、傾斜面が臨界角
以上に設定されているので、図に示したように全反射し
て３０ｂ−２面に向けられ、３０ｂ−２面でも全反射す
ることになるので、結局３０ｂ−１面へ到達した光線は
光学スケール３の円筒部材の内部に進入することなく、
略入射方向に戻されることになる。同様に３０ｂ−２面
に到達した光線も全反射を繰り返して戻される。
において図３（Ａ）に示すように、格子部３０ａに到達
した光線は格子部３０ａを通過して円筒内に進む。又、
格子部３０ｂ−１面に到達した光線は、傾斜面が臨界角
以上に設定されているので、図に示したように全反射し
て３０ｂ−２面に向けられ、３０ｂ−２面でも全反射す
ることになるので、結局３０ｂ−１面へ到達した光線は
光学スケール３の円筒部材の内部に進入することなく、
略入射方向に戻されることになる。同様に３０ｂ−２面
に到達した光線も全反射を繰り返して戻される。
【００２６】従って、第１領域３ａにおいてＶ溝を形成
する２つの傾斜面３０ｂ−１、３０ｂ−２の範囲に到達
する光束は、円筒部材内に進入することなく反射され、
格子部３０ａに到達した光線のみが円筒部材の内部に進
むことになる。即ち、第１領域３ａにおいてＶ溝型の格
子３ｄは透過型の振幅回折格子と同様の作用を有する。
する２つの傾斜面３０ｂ−１、３０ｂ−２の範囲に到達
する光束は、円筒部材内に進入することなく反射され、
格子部３０ａに到達した光線のみが円筒部材の内部に進
むことになる。即ち、第１領域３ａにおいてＶ溝型の格
子３ｄは透過型の振幅回折格子と同様の作用を有する。
【００２７】この第１領域３ａの格子３ｄで光束は回折
され、格子の作用により０次、±１次、、±２次・・・
の回折光が生じ、０次光及び±１次光の２つ若しくは３
つの光束同士の干渉の結果、第１領域３ａの格子のフー
リエ像が光学スケール３の内部に結像される。フーリエ
像は格子面より後方に距離Ｌを基本としてその整数倍の
位置に繰り返し結像される。
され、格子の作用により０次、±１次、、±２次・・・
の回折光が生じ、０次光及び±１次光の２つ若しくは３
つの光束同士の干渉の結果、第１領域３ａの格子のフー
リエ像が光学スケール３の内部に結像される。フーリエ
像は格子面より後方に距離Ｌを基本としてその整数倍の
位置に繰り返し結像される。
【００２８】本実施例においては３番目（Ｎ＝３）のフ
ーリエ像が第２領域３ｂの格子面上に結像されるよう
に、光源波長λ、格子ピッチＰ、コリメーターレンズ系
２の位置が設定されている。このフーリエ像の明暗ピッ
チは第１領域３ａ及び第２領域３ｂの格子３ｄであるＶ
溝のピッチＰと等しくなる。
ーリエ像が第２領域３ｂの格子面上に結像されるよう
に、光源波長λ、格子ピッチＰ、コリメーターレンズ系
２の位置が設定されている。このフーリエ像の明暗ピッ
チは第１領域３ａ及び第２領域３ｂの格子３ｄであるＶ
溝のピッチＰと等しくなる。
【００２９】第２領域３ｂにおいて面３０ａに入射した
光束は図３（Ｂ）に示すように略垂直入射するため直線
透過してフォトディテクタ（受光素子）４ｃに到達す
る。又、Ｖ溝面を形成する２つの傾斜面３０ｂ−１及び
３０ｂ−２に到達した光線は、各々の面に略４５°の入
射角をもって入射するためそれぞれ異なる方向に大きく
屈折して各々フォトディテクタ４ａ及び４ｂに到達す
る。
光束は図３（Ｂ）に示すように略垂直入射するため直線
透過してフォトディテクタ（受光素子）４ｃに到達す
る。又、Ｖ溝面を形成する２つの傾斜面３０ｂ−１及び
３０ｂ−２に到達した光線は、各々の面に略４５°の入
射角をもって入射するためそれぞれ異なる方向に大きく
屈折して各々フォトディテクタ４ａ及び４ｂに到達す
る。
【００３０】このように第２領域３ｂにおいては、入射
光束に対して異なる方向に傾斜した２つの傾斜面、及び
Ｖ溝とＶ溝の間の平面の合計３種の傾き方向の異なる面
により、光束は３つの方向に別れて進み、各々の面に対
応した位置に設けられた各フォトディテクタ４ａ，４
ｂ，４ｃに到達する。即ち第２領域３ｂにおいてＶ溝格
子は光波波面分割素子として機能する。
光束に対して異なる方向に傾斜した２つの傾斜面、及び
Ｖ溝とＶ溝の間の平面の合計３種の傾き方向の異なる面
により、光束は３つの方向に別れて進み、各々の面に対
応した位置に設けられた各フォトディテクタ４ａ，４
ｂ，４ｃに到達する。即ち第２領域３ｂにおいてＶ溝格
子は光波波面分割素子として機能する。
【００３１】ここで光学スケール３が回転すると各フォ
トディテクタ４ａ，４ｂ，４ｃで検出される光量が変化
する。格子の位置とフーリエ像の位置の相対的変位に応
じ、各フォトディテクタに入射する光量バランスが変化
し、その結果、光学スケール３が反時計廻りに回転した
とすると、図４（Ａ）に示すような光学スケール３の回
転に伴う光量変化が得られる。
トディテクタ４ａ，４ｂ，４ｃで検出される光量が変化
する。格子の位置とフーリエ像の位置の相対的変位に応
じ、各フォトディテクタに入射する光量バランスが変化
し、その結果、光学スケール３が反時計廻りに回転した
とすると、図４（Ａ）に示すような光学スケール３の回
転に伴う光量変化が得られる。
【００３２】ここで横軸は光学スケール３の回転量、縦
軸は受光光量である。信号ａ，ｂ，ｃはそれぞれフォト
ディテクタ４ａ，４ｂ，４ｃに対応している。尚、逆に
光学スケール３が時計廻りに回転した場合はａは４ｂ、
ｂは４ａ、ｃは４ｃの出力となる。この違いによって回
転方向を判別することができる。
軸は受光光量である。信号ａ，ｂ，ｃはそれぞれフォト
ディテクタ４ａ，４ｂ，４ｃに対応している。尚、逆に
光学スケール３が時計廻りに回転した場合はａは４ｂ、
ｂは４ａ、ｃは４ｃの出力となる。この違いによって回
転方向を判別することができる。
【００３３】尚、図４（Ａ）はフーリエ像のコントラス
トが非常に高く理想に近い場合の理論的な光量変化の様
子を示したものであり、実際にはフーリエ像のコントラ
ストがもっと低い為、図４（Ｂ）のように各光量は略正
弦波状に変化する。これらの信号を基に光学スケール３
（回転体）の回転角度や回転量あるいは回転速度や回転
加速度等の回転情報を得ている。
トが非常に高く理想に近い場合の理論的な光量変化の様
子を示したものであり、実際にはフーリエ像のコントラ
ストがもっと低い為、図４（Ｂ）のように各光量は略正
弦波状に変化する。これらの信号を基に光学スケール３
（回転体）の回転角度や回転量あるいは回転速度や回転
加速度等の回転情報を得ている。
【００３４】次に本実施例において受光手段４からの信
号を用いて信号処理回路５により駆動回路６を介して光
照射手段ＬＲからの光束の発光光量の制御方法について
説明する。本実施例では信号処理回路５と駆動回路６は
制御手段の一要素を構成している。
号を用いて信号処理回路５により駆動回路６を介して光
照射手段ＬＲからの光束の発光光量の制御方法について
説明する。本実施例では信号処理回路５と駆動回路６は
制御手段の一要素を構成している。
【００３５】図５は図１の信号処理回路５の一要素を構
成する増幅部７と加算回路８の一実施例の回路図であ
る。
成する増幅部７と加算回路８の一実施例の回路図であ
る。
【００３６】図６は図１の信号処理回路５の一要素を構
成する制御信号及び警報発生回路９の一実施例の回路図
である。
成する制御信号及び警報発生回路９の一実施例の回路図
である。
【００３７】図７は受光手段４の各受光素子４ａ，４
ｂ，４ｃからの出力電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃを増幅部７で
増幅し、電圧に変換した値Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃとこれらの
値を加算回路８で加算した和信号Ｖｓｕｍの原理的な波
形Ｖｓｕｍ１を示している。実際には和信号Ｖｓｕｍは
各受光素子の受光面積の制限により和信号Ｖｓｕｍ２の
ような交流成分を有した波形となる。
ｂ，４ｃからの出力電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃを増幅部７で
増幅し、電圧に変換した値Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃとこれらの
値を加算回路８で加算した和信号Ｖｓｕｍの原理的な波
形Ｖｓｕｍ１を示している。実際には和信号Ｖｓｕｍは
各受光素子の受光面積の制限により和信号Ｖｓｕｍ２の
ような交流成分を有した波形となる。
【００３８】尚、このときの交流成分が大きいときには
ローパスフィルター等で除去するようにしている。
ローパスフィルター等で除去するようにしている。
【００３９】本実施例では図５で示す回路で和信号Ｖｓ
ｕｍをつくる場合、出力値Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃと和信号Ｖ
ｓｕｍの正負は逆になるが図７では簡単の為にそれは無
視して示してある。
ｕｍをつくる場合、出力値Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃと和信号Ｖ
ｓｕｍの正負は逆になるが図７では簡単の為にそれは無
視して示してある。
【００４０】図６の様に和信号Ｖｓｕｍから光照射手段
ＬＲからの光束の発光光量を制御する光源制御信号Ｖ0
をつくり、図１３の様な駆動回路のトランジスターＱ１
のコレクタＰに電圧Ｖ0 を印加すれば、Ｖｓｕｍ＜Ｅ1
あるいはＶｓｕｍ＞Ｅ2 のとき電圧Ｖ0 はローレベルと
なり、半導体レーザ１の駆動電流ＩL を遮断することが
できる。本実施例ではこのとき、発光ダイオードＬＥＤ
を点灯させ異常を警報している。
ＬＲからの光束の発光光量を制御する光源制御信号Ｖ0
をつくり、図１３の様な駆動回路のトランジスターＱ１
のコレクタＰに電圧Ｖ0 を印加すれば、Ｖｓｕｍ＜Ｅ1
あるいはＶｓｕｍ＞Ｅ2 のとき電圧Ｖ0 はローレベルと
なり、半導体レーザ１の駆動電流ＩL を遮断することが
できる。本実施例ではこのとき、発光ダイオードＬＥＤ
を点灯させ異常を警報している。
【００４１】即ち、光学系その他の要素に異常状態が発
生しても、電圧値Ｅ1 ，Ｅ2 を適切な電圧値に選んで、
これにより光源を遮断して保護し、又周辺の装置に対し
ても悪影響を与えないようにしている。ここでＩＣ２，
ＩＣ３はオープンコレクタ型の電圧比較器である。
生しても、電圧値Ｅ1 ，Ｅ2 を適切な電圧値に選んで、
これにより光源を遮断して保護し、又周辺の装置に対し
ても悪影響を与えないようにしている。ここでＩＣ２，
ＩＣ３はオープンコレクタ型の電圧比較器である。
【００４２】図８は本発明の実施例２の要部概略図であ
る。本実施例では制御手段の一要素としてコンピュータ
等の外部制御装置８１を用いて、これにより光照射手段
ＬＲからの光束の発光光量を駆動回路６を介して制御し
ており、その他の構成は図１の実施例１と同じである。
る。本実施例では制御手段の一要素としてコンピュータ
等の外部制御装置８１を用いて、これにより光照射手段
ＬＲからの光束の発光光量を駆動回路６を介して制御し
ており、その他の構成は図１の実施例１と同じである。
【００４３】本実施例では外部制御装置８１内の演算部
８３は信号処理回路５からの和信号ＶｓｕｍをＡ／Ｄコ
ンバーター８２でＡ／Ｄ変換された信号とＡ相、Ｂ相出
力信号とを総合的に判断し、Ｄ／Ａコンバータ８４を介
して、駆動回路６に制御信号Ｖ0 を送っている。
８３は信号処理回路５からの和信号ＶｓｕｍをＡ／Ｄコ
ンバーター８２でＡ／Ｄ変換された信号とＡ相、Ｂ相出
力信号とを総合的に判断し、Ｄ／Ａコンバータ８４を介
して、駆動回路６に制御信号Ｖ0 を送っている。
【００４４】図９はこのとき制御ルーチンのフローチャ
ートの一例である。本実施例ではＡ相、Ｂ相原点信号と
和信号を読み込みＡ相，Ｂ相信号が異常であった時に和
信号を参照する。和信号が予め設定した値の範囲を越え
ていた場合には、光照射手段ＬＲの光源１の出力光量を
増減させ、Ａ相、Ｂ相信号が正常になるか、和信号の値
が設定した範囲内に入るまでこのループを繰り返す。
ートの一例である。本実施例ではＡ相、Ｂ相原点信号と
和信号を読み込みＡ相，Ｂ相信号が異常であった時に和
信号を参照する。和信号が予め設定した値の範囲を越え
ていた場合には、光照射手段ＬＲの光源１の出力光量を
増減させ、Ａ相、Ｂ相信号が正常になるか、和信号の値
が設定した範囲内に入るまでこのループを繰り返す。
【００４５】本実施例ではこの様な構成をとることによ
り、更に複雑な判定、処理を行うものも当然可能であ
り、様々な異常状態に対応することが可能になる。
り、更に複雑な判定、処理を行うものも当然可能であ
り、様々な異常状態に対応することが可能になる。
【００４６】尚、本発明においてエンコーダの外部にお
いて和信号から光源制御信号をつくるのに図１０、図１
１に示すようなアナログ制御の手法を用いてもよい。
いて和信号から光源制御信号をつくるのに図１０、図１
１に示すようなアナログ制御の手法を用いてもよい。
【００４７】図１１は図１０の制御信号作成回路８６の
回路図であり、信号処理回路５からの和信号Ｖｓｕｍを
用いて光照射手段ＬＲからの光束の発光光量を制御する
為の制御信号Ｖ0 を作成し、駆動回路６に入力してい
る。
回路図であり、信号処理回路５からの和信号Ｖｓｕｍを
用いて光照射手段ＬＲからの光束の発光光量を制御する
為の制御信号Ｖ0 を作成し、駆動回路６に入力してい
る。
【００４８】同図では制御信号作成回路８６により制御
信号Ｖ0 をつくる際の基準電圧Ｅ1，Ｅ2 を指令演算部
８５からの指令ＶX により変化させることにより光源１
からの発光光量を制御する幅を変化させている。
信号Ｖ0 をつくる際の基準電圧Ｅ1，Ｅ2 を指令演算部
８５からの指令ＶX により変化させることにより光源１
からの発光光量を制御する幅を変化させている。
【００４９】
【発明の効果】本発明によれば以上のように光照射手段
からの光束で光学スケールを介した光束を直接、受光手
段で検出し、該受光手段からの信号を利用することによ
り、光学系や受光手段等の異常を検出すると共に外部変
動要因に影響されずに光照射手段からの光束の発光光量
を適切に制御し、移動体の移動情報を高精度に検出する
ことができるエンコーダーを達成している。
からの光束で光学スケールを介した光束を直接、受光手
段で検出し、該受光手段からの信号を利用することによ
り、光学系や受光手段等の異常を検出すると共に外部変
動要因に影響されずに光照射手段からの光束の発光光量
を適切に制御し、移動体の移動情報を高精度に検出する
ことができるエンコーダーを達成している。
【図１】 本発明の実施例１の要部概略図
【図２】 図１の一部分の説明図
【図３】 図１の一部分の説明図
【図４】 図１の受光手段からの出力信号波形の説明
図
図
【図５】 図１の信号処理回路の一部分の回路説明図
【図６】 図１の信号処理回路の一部分の回路説明図
【図７】 図１の信号処理回路の加算回路からの出力
信号波形の説明図
信号波形の説明図
【図８】 本発明の実施例２の要部概略図
【図９】 本発明の実施例２の制御ルーチンのフロー
チャート
チャート
【図１０】 本発明の実施例２の一部を変更したときの
要部概略図
要部概略図
【図１１】 図１０の制御信号作成回路の説明図
【図１２】 従来のトルボット干渉を利用したロータリ
ーエンコーダーの要部概略図
ーエンコーダーの要部概略図
【図１３】 図１２の駆動回路の説明図
ＬＲ 光照射手段 １ 半導体レーザー ２ コリメーターレンズ ３ 光学スケール ３ａ 第１スケール ３ｂ 第２スケール ３ｃ 円筒部材 ３ｄ 格子 ４ 受光手段 ４ａ，４ｂ，４ｃ 受光素子 ５ 信号処理回路 ６ 駆動回路 ７ 増幅部 ８ 加算回路
Claims (2)
- 【請求項１】 一定周期の格子より成る光学スケールを
設けた移動体の該光学スケールのうちの第１スケールに
光照射手段からの光束を照射し、該第１スケールで光変
調された光束を該光学スケールのうちの第２スケールに
入射させ、該第２スケールで光変調された光束を複数の
受光素子を有する受光手段で受光し、該受光手段からの
信号を用いて該移動体の移動情報を検出する際、制御手
段により該受光手段の複数の受光素子からの出力信号の
和信号を検出し、該和信号に基づいて該光照射手段から
の光束の発光光量を制御したことを特徴とするエンコー
ダー。 - 【請求項２】 前記制御手段は前記光照射手段からの光
束の出力光量が予め設定した値以上にならないようにし
た保護回路を有していることを特徴とする請求項１のエ
ンコーダー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8976492A JPH05256665A (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | エンコーダー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8976492A JPH05256665A (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | エンコーダー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05256665A true JPH05256665A (ja) | 1993-10-05 |
Family
ID=13979777
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8976492A Pending JPH05256665A (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | エンコーダー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05256665A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007147625A (ja) * | 2005-11-28 | 2007-06-14 | Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte Ltd | 汚染検出を有する光学エンコーダ |
| US7235776B2 (en) | 2003-08-27 | 2007-06-26 | Johannes Heidenhain Gmbh | Method and device for regulating a light source of a position-measuring unit |
-
1992
- 1992-03-13 JP JP8976492A patent/JPH05256665A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7235776B2 (en) | 2003-08-27 | 2007-06-26 | Johannes Heidenhain Gmbh | Method and device for regulating a light source of a position-measuring unit |
| JP2007147625A (ja) * | 2005-11-28 | 2007-06-14 | Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte Ltd | 汚染検出を有する光学エンコーダ |
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