JPH0584819U - Optical displacement detector - Google Patents

Optical displacement detector

Info

Publication number
JPH0584819U
JPH0584819U JP3045992U JP3045992U JPH0584819U JP H0584819 U JPH0584819 U JP H0584819U JP 3045992 U JP3045992 U JP 3045992U JP 3045992 U JP3045992 U JP 3045992U JP H0584819 U JPH0584819 U JP H0584819U
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phase
light
output
voltage
grating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3045992U
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
真吾 黒木
俊朗 堀川
渡 石橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitutoyo Corp
Original Assignee
Mitutoyo Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitutoyo Corp filed Critical Mitutoyo Corp
Priority to JP3045992U priority Critical patent/JPH0584819U/en
Publication of JPH0584819U publication Critical patent/JPH0584819U/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

(57)【要約】 【構成】 受光素子120から出力された正弦波電圧の
振幅が常に一定となるように、発光素子118の発光電
流を制御する発光電流制御手段を備え、前記発光電流制
御手段が、A相とπ位相ずれたA'相及びB相とπ位相
ずれたB'相を得る差動増幅回路170と、A相,A'
相、B相,B'相の各差相振幅増幅出力を半波整流した
合計出力を基準電圧と比較して差電流を求め、その差電
圧に反比例して発光素子118の発光電流を増減制御す
る発光電流制御回路200と、を有することを特徴とす
る光学式変位検出装置。 【効果】 本考案にかかる光学式変位検出装置によれ
ば、受光素子120からの電圧波形の振幅を一定とする
ように、受光素子120への発光電流供給量を制御する
こととしたので、エンコーダの小型、低コスト化が図れ
るとともに、回路構成が簡単で変位量検出精度を向上さ
せることが可能となる。
(57) [Summary] [Structure] A light emitting current control means for controlling the light emitting current of the light emitting element 118 is provided so that the amplitude of the sine wave voltage output from the light receiving element 120 is always constant. Is a differential amplifier circuit 170 for obtaining an A ′ phase that is π-phase-shifted from the A-phase and a B ′ phase that is π-phase-shifted from the B-phase, and A-phase and A ′.
Phase, B-phase, and B′-phase differential phase amplitude amplified outputs are compared by half-wave rectification with a reference voltage to obtain a difference current, and the emission current of the light emitting element 118 is inversely proportional to the difference voltage. And a light emission current control circuit 200 for performing the optical displacement detection device. According to the optical displacement detection device of the present invention, the light emission current supply amount to the light receiving element 120 is controlled so that the amplitude of the voltage waveform from the light receiving element 120 is constant, and thus the encoder It is possible to reduce the size and cost, and the circuit configuration is simple, and the displacement amount detection accuracy can be improved.

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the device]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】[Industrial applications]

本考案は光学式変位検出装置、特にその光源へ流れる電流の制御機構の改良に 関する。 The present invention relates to an optical displacement detection device, and more particularly, to improvement of a control mechanism of a current flowing to a light source thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】[Prior Art]

各種測定器、工作機械、更に最近は各種情報機械などにも相対移動する二つの 部材の変位量を検出するため各種変位検出装置が用いられており、非接触で変位 量検出が可能なところから光学式変位検出装置が汎用されている。 該光学式変位検出装置は、相対移動する2つの部材のそれぞれに設けられた格 子と、該格子の重なりあいを検出するための発光素子及び受光素子よりなる。 このような従来の光学式変位検出装置としては、通常の2枚の格子の重なりあ いを検出するエンコーダのほか、図13に示すような3枚の格子の重なりあいの 変化より変位量を検出する、いわゆる3格子システムが周知である(Journal of the optical society of America,1965年、vol.55、No.4、PP373−3 81)。 Various measuring devices, machine tools, and more recently various information machines use various displacement detectors to detect the amount of displacement of two members that move relative to each other. Optical displacement detection devices are widely used. The optical displacement detection device includes a plate provided on each of the two members that move relative to each other, and a light emitting element and a light receiving element for detecting the overlapping of the gratings. As such a conventional optical displacement detection device, in addition to the usual encoder for detecting the overlap of two gratings, the displacement amount is detected by the change in the overlapping of three gratings as shown in FIG. The so-called three-lattice system is well known (Journal of the optical society of America, 1965, vol.55, No.4, PP373-381).

【0003】 前記図13において、エンコーダ10は、平行配置された発光側格子12,検 出格子14と、両格子12,14の間に相対移動可能に平行配置された基準格子 16と、前記発光側格子12の図中左側に配置された発光素子18と、前記検出 格子14の図中右側に配置された受光素子20と、を含む。 そして、発光素子18から出射された光は発光側格子12,基準格子16,検 出格子14を介して受光素子20に至り、該受光素子20は各格子12,14, 16で制限された照射光を光電変換し、更にプリアンプ22により増幅して検出 信号sを得る。In FIG. 13, the encoder 10 includes a light emitting side grating 12 and a detection grating 14 arranged in parallel, a reference grating 16 arranged in parallel between the two gratings 12 and 14 so as to be relatively movable, and the light emitting. It includes a light emitting element 18 arranged on the left side of the side grating 12 in the figure, and a light receiving element 20 arranged on the right side of the detection grating 14 in the figure. Then, the light emitted from the light emitting element 18 reaches the light receiving element 20 via the light emitting side grating 12, the reference grating 16, and the detection grating 14, and the light receiving element 20 is irradiated by the respective gratings 12, 14, 16 limited. The light is photoelectrically converted and further amplified by the preamplifier 22 to obtain a detection signal s.

【0004】 ここで、基準格子16が発光側格子12,検出格子14に対し例えば矢印x方 向に相対移動すると、発光素子18からの照射光の格子12,16,14により 遮蔽される光量が徐々に変化し、検出信号sは略正弦波として出力される。 そして、前記基準格子16のピッチP1と検出信号sの波長が対応し、該検出 信号sの波数及びその分割値より前記基準格子16の相対移動量を測定するもの である。 図14にはこのような3格子システムの反射式リニアエンコーダの縦断面図が 示されており、また図15には図14I−I線での断面図が示されている。なお 、前記図13と対応する部分には同一符号を付して説明を省略する。 同図に示すリニアエンコーダ10は反射式であり、インデックススケール30 及びメインスケール32を有する。Here, when the reference grating 16 moves relative to the light-emitting side grating 12 and the detection grating 14 in the direction of arrow x, for example, the amount of light radiated from the light-emitting element 18 which is blocked by the gratings 12, 16, and 14 is increased. It gradually changes, and the detection signal s is output as a substantially sine wave. The pitch P1 of the reference grating 16 and the wavelength of the detection signal s correspond to each other, and the relative movement amount of the reference grating 16 is measured from the wave number of the detection signal s and its division value. FIG. 14 shows a vertical sectional view of such a reflective linear encoder of the three-grating system, and FIG. 15 shows a sectional view taken along the line I-I of FIG. The parts corresponding to those in FIG. 13 are designated by the same reference numerals and the description thereof is omitted. The linear encoder 10 shown in the figure is of a reflective type and has an index scale 30 and a main scale 32.

【0005】 そして、インデックススケール30の図14中上面には、一個の発光素子18 及び四個の受光素子20a,20b,20c,20dからなる検出部34が配置 されている。そして、前記発光素子18及び各受光素子20のリード線は、プリ ント基板24に固定されている。さらに、インデックススケール30には、前記 発光素子18及び各受光素子20を囲んで枠36が設けられている。 また、前記インデックススケール30と対向配置されたメインスケール32に は、基準格子16が設けられており、該基準格子16には図16に示すように縦 縞状目盛が形成されている。On the upper surface of the index scale 30 in FIG. 14, a detection unit 34 including one light emitting element 18 and four light receiving elements 20a, 20b, 20c, 20d is arranged. The lead wires of the light emitting element 18 and each light receiving element 20 are fixed to the print substrate 24. Further, the index scale 30 is provided with a frame 36 surrounding the light emitting element 18 and each light receiving element 20. Further, a reference grid 16 is provided on the main scale 32 arranged to face the index scale 30, and the reference grid 16 is formed with vertical striped scales as shown in FIG.

【0006】 一方、前記インデックススケール30には、図17に示すように、前記発光素 子18に対応する発光側格子12、及び前記受光素子20に対応する検出格子1 4a,14b,14c,14dが設けられており、各格子には縦縞状目盛が形成 されている。 そして、前記検出格子14a…14dの縦縞状目盛のピッチは位相が互に90 度づつずれて形成されており、各受光素子20a…20dからは、それぞれπ/ 2づつ位相のずれたa相、b相、a'相、b'相の信号を得ることができる。さら に、a相−a'相により差動振幅増幅したA相出力を、b相−b'相により同じく 差動振幅増幅されたB相出力を得ることができる。そして、前記A相出力及びB 相出力のπ/2位相のズレ方向等よりスケールの相対移動方向の弁別及び電気的 に検出信号の分割を行ない、分解能の高い変位量検出を行なっている。 ところで、前記発光素子には一般に長寿命で安定性のよい発光ダイオードなど が用いられているが、該発光ダイオード等は点灯時間とともに劣化が生じ徐々に 発光効率が低下する。また、温度変化によっても発光効率に変動を生じる。On the other hand, as shown in FIG. 17, the index scale 30 includes a light emitting side grating 12 corresponding to the light emitting element 18 and detection gratings 14 a, 14 b, 14 c, 14 d corresponding to the light receiving element 20. Are provided, and vertical stripe-shaped scales are formed on each grid. The pitches of the vertical striped scales of the detection gratings 14a ... 14d are formed so that their phases are shifted by 90 degrees from each other, and from each of the light receiving elements 20a ... 20d, an a phase whose phase is shifted by π / 2, respectively. The b-phase, a'phase, and b'phase signals can be obtained. Furthermore, it is possible to obtain the A-phase output which is differentially amplified by the a-phase-a 'phase and the B-phase output which is also differentially-amplified by the b-phase-b' phase. Then, discrimination of the relative movement direction of the scale from the shift direction of the π / 2 phase of the A-phase output and the B-phase output and the like, and the division of the detection signal electrically are performed to detect the displacement amount with high resolution. By the way, a light-emitting diode or the like having a long life and good stability is generally used for the light-emitting element, and the light-emitting diode or the like deteriorates with lighting time, and the light emission efficiency gradually decreases. Further, the luminous efficiency also varies depending on the temperature change.

【0007】 この結果、検出信号sに影響を与え変位検出精度を低下させてしまうこともあ る。このため、従来においては前記受光素子20a…20dで受光された光に応 じて出力される電流の和が発光素子18の発光量に比例することから、前記受光 素子20a…20dの出力に基づく電流の和を測定し、該電流が一定となるよう に発光素子18の発光電流をフィードバック制御し、発光量を一定に維持するよ うにしていた(特開昭61−137012,特開平2−98630等)。As a result, the detection signal s may be affected and the displacement detection accuracy may be reduced. Therefore, in the prior art, the sum of the currents output in response to the light received by the light receiving elements 20a ... 20d is proportional to the amount of light emitted from the light emitting element 18, and therefore, based on the output of the light receiving elements 20a. The sum of the currents is measured, and the light emission current of the light emitting element 18 is feedback-controlled so that the currents are constant, so that the light emission amount is kept constant (JP-A-61-137012, JP-A-2-1372). 98630).

【0008】[0008]

【考案が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the device]

ところで、前記発光素子の経時劣化及び温度変化の他にメインスケールの移動 速度の変化、あるいはメインスケールに対するインデックススケールないし検出 部の取付け姿勢の変化も検出信号sに影響を与え変位検出精度を低下させてしま う。 すなわち、例えばメインスケールとインデックススケールの相対移動速度が高 くなると、受光素子などの応答特性より波形がなまり、変位検出精度に影響を与 えてしまうのである。 By the way, in addition to the deterioration with time of the light emitting element and the temperature change, a change in the moving speed of the main scale, or a change in the mounting position of the index scale or the detecting part with respect to the main scale also affects the detection signal s, which lowers the displacement detection accuracy. Let's do it. That is, for example, when the relative moving speed of the main scale and the index scale becomes high, the waveform becomes blunt due to the response characteristics of the light receiving element and the like, which affects the displacement detection accuracy.

【0009】 ところが、前述したような移動速度の変化、及び取付け姿勢の変化が生じた場 合には、前記受光素子からの差動出力(正弦波出力)、即ち正弦波の振幅が変化 するだけで、受光素子からの出力信号の和はほとんど変化しない。 従って、前述した従来のエンコーダでは、前記移動速度の変化、及び取付け姿 勢の変化には対応できず、変位検出精度を低下させてしまうことがあるという課 題があった。 本考案は前記従来技術の課題に鑑みなされたものであり、その目的はメインス ケールの移動速度の変化、あるいはメインスケールに対する検出器の取付け姿勢 の変化等に対しても、受光素子からの差動出力(正弦波出力)を常に一定に維持 し得る光学式変位検出装置を提供することにある。However, when the change in the moving speed and the change in the mounting posture occur as described above, only the differential output (sine wave output) from the light receiving element, that is, the amplitude of the sine wave changes. Therefore, the sum of the output signals from the light receiving elements hardly changes. Therefore, the conventional encoder described above has a problem that it cannot cope with the change in the moving speed and the change in the mounting attitude, and the displacement detection accuracy may be deteriorated. The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and its purpose is to obtain a differential signal from the light receiving element even when the moving speed of the main scale changes or the mounting posture of the detector with respect to the main scale changes. An object of the present invention is to provide an optical displacement detection device capable of constantly maintaining the output (sine wave output) constant.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

前記目的を達成するために本考案にかかる光学式変位検出装置は、メインスケ ール、インデックススケール、発光素子、受光素子に加え、発光電流制御手段を 備える。 ここで、メインスケールには、所定の基準格子が形成されている。 インデックススケールには、検出格子が形成され、前記メインスケールに対し 相対移動可能に並列配置される。 発光素子は、前記基準格子に光を照射する。 受光素子は、前記基準格子及び検出格子により制限された光を受光してメイン スケールとインデックススケールの相対移動量を略正弦波として出力する。 発光電流制御手段は、前記各受光素子から出力された正弦波電圧の振幅が常に 一定となるように、前記発光素子の発光電流を制御する。 In order to achieve the above object, an optical displacement detection device according to the present invention comprises a main scale, an index scale, a light emitting element, a light receiving element, and an emission current control means. Here, a predetermined reference grid is formed on the main scale. A detection grating is formed on the index scale and is arranged in parallel so as to be movable relative to the main scale. The light emitting element irradiates the reference grating with light. The light receiving element receives the light limited by the reference grating and the detection grating and outputs the relative movement amount of the main scale and the index scale as a substantially sine wave. The light emission current control means controls the light emission current of the light emitting elements so that the amplitude of the sine wave voltage output from each of the light receiving elements is always constant.

【0011】 なお、インデックススケールにはそれぞれπ/2位相づつずれた四の検出格子 と、各検出格子ごとに設置された四の受光素子を含み、π位相ずれた受光素子二 組の出力よりそれぞれπ/2位相ずれた差動振幅増幅出力を得ており、発光電流 制御手段は、前記A相とπ位相ずれたA’相及び前記B相とπ位相ずれたB’相 を得る差動増幅回路と、前記A相,A’相、B相、B’相の各差動振幅増幅出力 を半波整流した合計出力を基準電圧と比較して差電流を求め、その差電圧に反比 例して発光素子の発光電流を増減制御する発光電流制御回路と、を有することが 好適である。It should be noted that the index scale includes four detection gratings each shifted by π / 2 phase and four light receiving elements installed for each detection grating. A differential amplitude amplification output with a π / 2 phase shift is obtained, and the light emission current control means obtains an A ′ phase with a π phase shift with the A phase and a B ′ phase with a π phase shift with the B phase. The circuit and the total output obtained by half-wave rectifying the differential amplitude amplified outputs of the A phase, A'phase, B phase, and B'phase are compared with a reference voltage to obtain a difference current, which is inversely proportional to the difference voltage. And a light emission current control circuit for increasing / decreasing the light emission current of the light emitting element.

【0012】 また、本考案において、受光素子から出力される略正弦波信号の出力レベルの 変動分を補償して一定レベルの前記略正弦波信号を出力する出力補償手段を備え ることも好適である。 この場合、インデックススケ−ルはそれぞれπ/2位相づつずれた四の検出格 子と、各検出格子ごとに設置された四の受光素子を含み、π位相ずれた受光素子 二組の出力よりそれぞれπ/2位相ずれたA相及びB相の差動振幅増幅出力を得 ており、出力補償手段は前記四の受光素子の出力信号の加算信号を得る加算回路 と、前記加算回路の加算出力と基準信号との差分信号を得る差動増幅回路と、前 記差動増幅回路の出力に応じてその増幅度が出力レベル一定となるように変化す る前記A相又はB相の信号を増幅して外部へ出力する出力回路と、を備えること が好適である。Further, in the present invention, it is also preferable to include an output compensating means for compensating a variation of the output level of the substantially sine wave signal output from the light receiving element and outputting the substantially sine wave signal of a constant level. is there. In this case, the index scale includes four detection elements that are each shifted by π / 2 phase and four light receiving elements that are installed for each detection grating. The A-phase and B-phase differential amplitude amplified outputs having a π / 2 phase shift are obtained, and the output compensating means obtains an addition signal of the output signals of the four light-receiving elements; and an addition output of the addition circuit. A differential amplifier circuit that obtains a differential signal from the reference signal, and amplifies the A-phase or B-phase signal that changes according to the output of the differential amplifier circuit so that the amplification level becomes constant. And an output circuit for outputting the data to the outside.

【0013】[0013]

【作用】[Action]

本考案にかかる光学式変位検出装置は、前述した手段を有するので、発光素子 から出射された測定光はメインスケールの基準格子により一部遮蔽され、さらに インデックススケールの検出格子により一部制限されて受光素子に至る。そして 、前記基準格子及び検出格子により制限される光量はメインスケール及びインデ ックススケールの相対位置変化に応じて変化し、各受光素子は両スケールの相対 移動量を略正弦波として出力する。 ここで、例えばインデックススケールには4相がそれぞれπ/2位相づつずれ た二対の検出格子が形成されているので、それぞれの検出格子に対応した受光素 子からはπ/2位相づつずれた略正弦波が出力される。 Since the optical displacement detection device according to the present invention has the above-described means, the measurement light emitted from the light emitting element is partially shielded by the reference grid of the main scale and further limited by the detection grid of the index scale. It reaches the light receiving element. The light quantity limited by the reference grating and the detection grating changes according to the relative position change of the main scale and the index scale, and each light receiving element outputs the relative movement amount of both scales as a substantially sine wave. Here, for example, the index scale is formed with two pairs of detection gratings, each of which has four phases shifted by π / 2 phases. Therefore, it is shifted by π / 2 phases from the light receiving element corresponding to each detection grating. A substantially sine wave is output.

【0014】 そして、本考案においては、前記各受光素子から出力され正弦波電圧の振幅が 常に基準電圧と一致するように発光電流制御手段により発光素子への発光電流を 制御するので、受光素子から出力される正弦波電圧の振幅のみが変化する、メイ ンスケールの移動速度の変化や検出器の取付け姿勢の変化等に対しても、発光素 子の光量変化を適切に補償することができ、変位量検出を高精度に維持すること が可能となる。 また、受光素子から出力される略正弦波信号の出力レベルの変動分を補償して 一定レベルの前記略正弦波信号を出力することによっても略同等の作用を得るこ とができる。Further, in the present invention, the light emitting current control means controls the light emitting current to the light emitting element so that the amplitude of the sine wave voltage output from each of the light receiving elements always matches the reference voltage. Even when only the amplitude of the sine wave voltage that is output changes, such as changes in the moving speed of the main scale and changes in the mounting posture of the detector, changes in the light intensity of the light emitting element can be compensated appropriately. It is possible to maintain the displacement detection with high accuracy. Further, it is possible to obtain substantially the same effect by compensating for the variation of the output level of the substantially sine wave signal output from the light receiving element and outputting the substantially sine wave signal of a constant level.

【0015】[0015]

【実施例】【Example】

以下、図面に基づき本考案の好適な実施例を説明する。 図1には本考案の一実施例にかかる光学式変位検出装置としてのリニアエンコ ーダの回路構成が示されており、前記従来技術と対応する部分には符号100を 加えて示し説明を省略する。 同図に示すように、本実施例にかかるリニアエンコーダは3格子システムを採 用しており、発光素子118と受光素子120a,120b,…120dの間に は発光側格子112、基準格子116、及び前記各受光素子120a,120b ,…120dにそれぞれ対応した検出格子114a,114b,…114dが配 置されている。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a circuit configuration of a linear encoder as an optical displacement detection device according to an embodiment of the present invention. A portion corresponding to the above-mentioned prior art is denoted by reference numeral 100 and its description is omitted. .. As shown in the figure, the linear encoder according to the present embodiment employs a three-grating system, and the light-emitting side grating 112, the reference grating 116, and the light-receiving element 120a, 120b, ... , And the detection gratings 114a, 114b, ... 114d corresponding to the respective light receiving elements 120a, 120b ,.

【0016】 ここで、検出格子114a,114bは互にπ位相ずれた格子が形成され、検 出格子114c,114dにも互にπ位相のずれた格子が形成され、前記検出格 子114aと114cはπ/2位相をずらして構成している。このため検出格子 114a,114c,114b,114dはそれぞれπ/2づつ位相がずれてい ることとなり、基準格子116の相対移動により前記受光素子120a,120 c,120b,120dにはそれぞれπ/2づつ位相のずれた略正弦波の検出信 号が得られる。 ここで、受光素子120は、本実施例においてフォトトランジスターよりなり 、それぞれのベースに照射された光量に比例して電源100より電流が導通され る。 そして、受光素子120aを例にとると、電源100より該受光素子120a に導通された電流I1は受光素子120aによりa相信号を形成して電流電圧変 換回路140aにて電圧に変換される。Here, the detection gratings 114a and 114b are formed with gratings shifted from each other by π phase, and the detection gratings 114c and 114d are also formed with gratings shifted from each other by π phase, so that the detection gratings 114a and 114c are formed. Are configured by shifting the π / 2 phase. Therefore, the detection gratings 114a, 114c, 114b, 114d are out of phase with each other by π / 2, and the relative movement of the reference grating 116 causes the light receiving elements 120a, 120c, 120b, 120d by π / 2 each. A detection signal of a substantially sinusoidal wave with a phase shift can be obtained. Here, the light receiving element 120 is formed of a phototransistor in this embodiment, and a current is conducted from the power supply 100 in proportion to the amount of light applied to each base. Taking the light receiving element 120a as an example, the current I 1 conducted from the power source 100 to the light receiving element 120a forms an a-phase signal by the light receiving element 120a and is converted into a voltage by the current-voltage conversion circuit 140a. ..

【0017】 前記電流電圧変換回路140aはオペアンプ142、該オペアンプ142と並 列に接続された雑音防止コンデンサー144と可変抵抗146の並列回路、及び 抵抗148よりなる。そして、前記オペアンプ142の反転入力端子に前記受光 素子120aが接続され、非反転入力端子には基準電圧Vrefが前記抵抗148 を介して印加される。 また、同様にして受光素子120b,120c,120dに電源100より導 通された各電流I2、I3、I4はそれぞれa'相信号、b相信号、b'相信号を形 成して、前記電流電圧変換回路140aと同一構成の電流電圧変換回路140b ,140c,140dによりそれぞれ電圧に変換される。 そして、基準格子116の相対移動により電流電圧変換回路140a…140 bからそれぞれ出力されるP1,P2,P3,P4点の電圧波形は、前述したように 図2に示すそれぞれπ/2づつ位相がずれた略正弦波となる。The current-voltage conversion circuit 140a is composed of an operational amplifier 142, a parallel circuit of a noise prevention capacitor 144 and a variable resistor 146 connected in parallel with the operational amplifier 142, and a resistor 148. Then, the light receiving element 120a is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 142, and the reference voltage Vref is applied to the non-inverting input terminal via the resistor 148. Similarly, the respective currents I 2 , I 3 , I 4 conducted from the power source 100 to the light receiving elements 120b, 120c, 120d form an a'phase signal, a b phase signal, and a b'phase signal, respectively. Are converted into voltages by current-voltage conversion circuits 140b, 140c, 140d having the same configuration as the current-voltage conversion circuit 140a. The voltage waveforms at the points P 1 , P 2 , P 3 , P 4 output from the current-voltage conversion circuits 140a ... 140b by the relative movement of the reference grid 116 are respectively π / shown in FIG. 2 as described above. It becomes a substantially sine wave whose phase is shifted by two.

【0018】 次に、前記a相信号及びa'相信号は差動増幅回路150aによりa相−a'相 信号を作成し、DC分(図2に示すVSDC)が取除かれ差動振幅増幅されたA相 を出力する。すなわち、前記差動増幅回路150aは、オペアンプ152と抵抗 154,156,158,160よりなり、該オペアンプ152の反転入力端子 には、前記電流電圧変換回路140aにより電圧に変換されたa相信号が抵抗1 54を介して入力される。また、オペアンプ152の非反転入力端子には、前記 電流電圧変換回路140bにより電圧に変換されたa'相信号が抵抗156を介 して入力される。さらに、前記抵抗158はオペアンプ152と並列に接続され 、抵抗160はオペアンプ152の非反転入力端子と基準電圧Vrefとを接続す る。 そして、a相信号はそのπ位相のずれたa'相信号を基準としてオペアン プ152により差動振幅増幅されA相出力を形成するのである。 なお、同様にして前記b相信号及びb'相信号は差動増幅回路150bにより b相−b'相信号を作成し、DC分が取除かれ差動振幅増幅されたB相出力を形 成する。Next, the a-phase signal and the a′-phase signal are made into an a-phase-a′-phase signal by the differential amplifier circuit 150a, and the DC component (V SDC shown in FIG. 2) is removed to obtain the differential amplitude. Output the amplified phase A. That is, the differential amplifier circuit 150a is composed of an operational amplifier 152 and resistors 154, 156, 158, 160, and the inverting input terminal of the operational amplifier 152 receives an a-phase signal converted into a voltage by the current-voltage conversion circuit 140a. It is input via the resistor 154. Further, the non-inverting input terminal of the operational amplifier 152 is input with the a′-phase signal converted into the voltage by the current-voltage conversion circuit 140b via the resistor 156. Further, the resistor 158 is connected in parallel with the operational amplifier 152, and the resistor 160 connects the non-inverting input terminal of the operational amplifier 152 and the reference voltage Vref. Then, the a-phase signal is differentially amplitude-amplified by the operational amplifier 152 with reference to the a'-phase signal whose π phase is shifted to form an A-phase output. In the same manner, the b-phase signal and the b′-phase signal are made into the b-phase−b′-phase signal by the differential amplifier circuit 150b, and the DC component is removed to form the B-phase output which is differentially amplified. To do.

【0019】 図3には以上のようにして差動増幅回路150a,150bからA相及びB相 として出力されるP5,P6点の電圧波形が示されている。前述したようにA相及 びB相出力はπ/2位相ずれており、該A相及びB相の電圧をコンパレータで直 接2相の方形波として取り出すか、或いはA相及びB相を内挿して分解能を高め て取り出すことにより位置信号として使用し、基準格子116(メインスケール )の相対移動方向の弁別が可能となる。 ところで、発光ダイオード等からなる発光素子118は温度変化あるいは経時 変化によりその発光効率に変動を生じ、とくに発光ダイオードを高温下で長時間 使用した場合には著しく大きな発光効率の低下がみとめられる。そして、前記発 光効率の低下により、A相及びB相の電圧波形の振幅が減少する。 また、フォトトランジスター等からなる受光素子120は、PN接合による分 布容量を持っており、さらに前記図1に示す雑防コンデンサー144の容量は耐 ノイズ特性との兼合で通常100pF以上は必要である。そして、これらの容量 により、A相及びB相の電圧波形は周波数が大きくなると、即ち基準格子116 の移動速度が速くなると、図4に示すように振幅(Vpp)が減少する。FIG. 3 shows voltage waveforms at points P 5 and P 6 output as the A phase and the B phase from the differential amplifier circuits 150a and 150b as described above. As described above, the A-phase and B-phase outputs are out of phase by π / 2, and the A-phase and B-phase voltages are directly extracted by the comparator as a two-phase square wave, or the A-phase and B-phase are internally generated. It is used as a position signal by inserting it and improving the resolution, and it is possible to discriminate the reference grating 116 (main scale) in the relative movement direction. By the way, the light emitting element 118 including a light emitting diode or the like has a change in the light emitting efficiency due to a temperature change or a change with time, and a particularly large decrease in the light emitting efficiency can be observed when the light emitting diode is used at a high temperature for a long time. Then, due to the decrease in the light emitting efficiency, the amplitudes of the voltage waveforms of the A phase and the B phase decrease. Further, the light receiving element 120 including a phototransistor has a distribution capacitance by a PN junction, and the capacitance of the anti-noise capacitor 144 shown in FIG. 1 is usually required to be 100 pF or more in consideration of noise resistance. is there. Due to these capacitances, the amplitude (Vpp) of the A-phase and B-phase voltage waveforms decreases as the frequency increases, that is, when the moving speed of the reference grating 116 increases.

【0020】 さらに、図5に示すリニアエンコーダの上面図において、メインスケール13 2に対して検出部134が角度Δθ傾いて取付けられたり、或いはメインスケー ル132が移動中に角度Δθ傾いてしまった場合にもA相及びB相の電圧波形の 振幅(図3に示すVpp)は減少する。即ち、例えば前記図13に示す基準格子1 6のピッチP1=20μm程度のリニアエンコーダでは、前記角度θ≒0.1゜ で前記振幅は約90%に減少する。従って、検出器136のメインスケール13 2に対する取付けが、角度θ≦0.1となっていなければ、前記振幅が角度θの 大きさに敏感に反応し、該振幅が大幅に減少することとなる。 そして、前述したA相及びB相の電圧波形の振幅の減少が、メインスケール1 30の相対移動量の検出精度を悪化させてしまう。 本考案は前記発光素子118の発光特性変化、基準格子116(メインスケー ル132)の移動速度の変化、及び検出器136の取付け姿勢の変化を補償する ものであり、本実施例においては発光電流制御手段として差動増幅回路170及 び発光電流制御回路200を備えている。Further, in the top view of the linear encoder shown in FIG. 5, the detection unit 134 is attached to the main scale 132 at an angle Δθ, or the main scale 132 is inclined at an angle Δθ during movement. Also in this case, the amplitude of the A-phase and B-phase voltage waveforms (Vpp shown in FIG. 3) decreases. That is, for example, in the linear encoder having the pitch P 1 = 20 μm of the reference grating 16 shown in FIG. 13, the amplitude is reduced to about 90% at the angle θ≈0.1 °. Therefore, unless the detector 136 is attached to the main scale 132 so that the angle θ ≦ 0.1, the amplitude is sensitive to the magnitude of the angle θ, and the amplitude is greatly reduced. .. Then, the decrease in the amplitudes of the voltage waveforms of the A phase and the B phase described above deteriorates the detection accuracy of the relative movement amount of the main scale 130. The present invention compensates for changes in the light emission characteristics of the light emitting element 118, changes in the moving speed of the reference grating 116 (main scale 132), and changes in the mounting attitude of the detector 136. A differential amplifier circuit 170 and a light emission current control circuit 200 are provided as control means.

【0021】 そして、前記差動増幅回路170aは、前記差動増幅回路150と同様にオぺ アンプ172と抵抗174,176,178,180よりなり、該オペアンプ1 72の反転入力端子には、前記電流電圧変換回路140bにより電圧に変換され たa'相信号が抵抗174を介して入力される。また、オペアンプ172の非反 転入力端子には、前記電流電圧変換回路140aにより電圧に変換されたa相信 号が抵抗176を介して入力される。さらに、前記抵抗178はオペアンプ17 2と並列に接続され、抵抗180はオペアンプ172の非反転入力端子と基準電 圧Vrefとを接続する。そして、前記差動増幅回路170aによりDC分が取除 かれるとともに差動振幅増幅され、且つ前記差動増幅回路150aからのa相− a'相信号(A相出力)とπ位相ずれたa'相−a相信号(A’相出力)が作成さ れる。The differential amplifier circuit 170 a includes an operational amplifier 172 and resistors 174, 176, 178 and 180, like the differential amplifier circuit 150. The operational amplifier 172 has an inverting input terminal connected to the differential amplifier circuit 170 a. The a'phase signal converted into a voltage by the current-voltage conversion circuit 140b is input via the resistor 174. Further, the non-inverting input terminal of the operational amplifier 172 is input with the a-phase signal converted into the voltage by the current-voltage conversion circuit 140a via the resistor 176. Further, the resistor 178 is connected in parallel with the operational amplifier 172, and the resistor 180 connects the non-inverting input terminal of the operational amplifier 172 and the reference voltage Vref. Then, the differential amplification circuit 170a removes the DC component and differentially amplifies the amplitude, and a'is shifted from the a phase-a 'phase signal (A phase output) from the differential amplification circuit 150a by π phase. A phase-a phase signal (A 'phase output) is created.

【0022】 また、同様にして差動増幅回路170bにより前記電流電圧変換回路140c ,140dから出力されたb相及びb'相に基づき、前記差動増幅回路150b からのb相−b'相信号(B相出力)とπ位相ずれたb'相−b相信号(B’相出 力)が作成される。 図6には、前述した差動増幅回路150a,150bから出力されたP5,P6 点におけるA相出力,B相出力及び前記差動増幅回路170a,170bから出 力されたP7,P8点におけるA’相出力,B’相出力のそれぞれの電圧波形が示 されている。 そして、本実施例において発光電流制御回路200は、前記A相,B相,A’ 相、B’相出力をそれぞれ半波整流し、その合計出力に基づき、前記図6に示す 振幅値(Vpp)が一定となるように発光素子118の発光電流を制御する。Similarly, based on the b phase and the b ′ phase output from the current-voltage conversion circuits 140c and 140d by the differential amplifier circuit 170b, the b phase−b ′ phase signal from the differential amplifier circuit 150b. A b'phase-b phase signal (B 'phase output) that is out of phase with (B phase output) is created. FIG. 6 shows A-phase output and B-phase output at points P 5 and P 6 output from the differential amplifier circuits 150a and 150b, and P 7 and P output from the differential amplifier circuits 170a and 170b. The voltage waveforms of A'phase output and B'phase output at 8 points are shown. Then, in the present embodiment, the light emission current control circuit 200 half-wave rectifies the outputs of the A phase, B phase, A ′ phase, and B ′ phase, and based on the total output, the amplitude value (Vpp The light emitting current of the light emitting element 118 is controlled so that the value of () is constant.

【0023】 ここで、前記発光電流制御回路200は、検波用ダイオード210a,210 b,210c,210dと、電圧調整回路212と、差動増幅回路214と、基 準電圧比較増幅回路216と、を含んでいる。 そして、前記検波用ダイオード210aは、前記差動増幅回路150aの出力 端と基準電源218とを抵抗220とコンデンサー222の並列回路及び抵抗2 24を介して接続されている。同様に検波用ダイオード210a,210b,2 10dもそれぞれ差動増幅回路150b及び差動増幅回路170a,170bの 出力端と前記電源218とを接続している。 図7には、前記検波用ダイオード210a…210dへ出力されるP9点にお ける電圧(V9)が示されており、該電圧は整流された電圧となる。 そして、前記抵抗220と抵抗224の抵抗値を 抵抗220≫抵抗224 とすると、同図に示す電圧V9Here, the light emission current control circuit 200 includes detection diodes 210 a, 210 b, 210 c, 210 d, a voltage adjustment circuit 212, a differential amplification circuit 214, and a reference voltage comparison and amplification circuit 216. Contains. The detection diode 210a is connected to the output terminal of the differential amplifier circuit 150a and the reference power source 218 via a parallel circuit of a resistor 220 and a capacitor 222 and a resistor 224. Similarly, the detection diodes 210a, 210b, 210d also connect the output terminals of the differential amplifier circuit 150b and the differential amplifier circuits 170a, 170b to the power supply 218, respectively. FIG. 7 shows the voltage (V 9 ) at point P 9 output to the detection diodes 210a ... 210d, and the voltage becomes a rectified voltage. Then, assuming that the resistance values of the resistors 220 and 224 are: resistor 220 >> resistor 224, the voltage V 9 shown in FIG.

【数1】 V9≒Vref−(Vpp/2−DVF)(DVF:検波用ダイオードの順方向電圧) となる。従って、前記電圧V9が一定の電圧となるように発光素子118への発 光電流を制御すれば、受光素子120a…120dから出力される電圧波形(V pp)を一定とすることが可能となる。 ここで、前記電源218は抵抗220とコンデンサー222の並列回路、及び 抵抗224を介して電圧調整回路212に接続されている。## EQU00001 ## V 9 .apprxeq.Vref- (Vpp / 2-D VF ) (D VF : forward voltage of the detection diode). Therefore, if the light emitting current to the light emitting element 118 is controlled so that the voltage V 9 becomes a constant voltage, the voltage waveform (V pp) output from the light receiving elements 120a ... 120d can be made constant. Become. Here, the power source 218 is connected to the voltage adjusting circuit 212 via a parallel circuit of a resistor 220 and a capacitor 222, and a resistor 224.

【0024】 前記電圧調整回路212は、ダイオード226及び該ダイオード226と逆極 性のダイオード228の並列回路と、オペアンプ230とよりなる。そして、ダ イオード226、228は、前記検波用ダイオード210a…210dの順方向 電圧(DVF)を温度変化等に対して補償し、一定に保つように働く。また、オペ アンプ230は、該オペアンプ230の出力端が反転入力端子に、前記ダイオー ド226、228の並列回路が非反転入力端子に接続されており、P10点とP11 点の電圧が等しくなるように作動する。 そして、前記オペアンプ230の出力端は、差動増幅回路214に接続され、 前記P11点と所定電圧との電圧差を増幅する。すなわち、前記差動増幅回路21 4は、抵抗232,234,236,238及びオペアンプ240よりなり、抵 抗232は、前記オプアンプ230の出力端とオプアンプ240の反転入力端子 とを接続し、また、抵抗234はオペアンプ240と並列に接続されている。さ らに、抵抗236と抵抗238は分圧抵抗として直列に接続され、抵抗236の 他端は基準電圧電源(Vref)に接続され、抵抗238の他端は接地されており 、両分圧抵抗の接続点はオペアンプ240の非反転入力端子に接続されている。The voltage adjustment circuit 212 includes an operational amplifier 230 and a diode 226 and a parallel circuit of the diode 226 and a diode 228 having an opposite polarity. Then, the diodes 226 and 228 serve to compensate the forward voltage (D VF ) of the detection diodes 210a ... Further, in the operational amplifier 230, the output terminal of the operational amplifier 230 is connected to the inverting input terminal and the parallel circuit of the diodes 226 and 228 is connected to the non-inverting input terminal, so that the voltages at the points P 10 and P 11 are equal. To work. The output terminal of the operational amplifier 230 is connected to the differential amplifier circuit 214 and amplifies the voltage difference between the point P 11 and a predetermined voltage. That is, the differential amplifier circuit 214 includes resistors 232, 234, 236, 238 and an operational amplifier 240, and a resistor 232 connects the output terminal of the op-amp 230 and the inverting input terminal of the op-amp 240, and The resistor 234 is connected in parallel with the operational amplifier 240. Further, the resistor 236 and the resistor 238 are connected in series as a voltage dividing resistor, the other end of the resistor 236 is connected to the reference voltage power supply (V ref ), and the other end of the resistor 238 is grounded. The connection point of the resistor is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 240.

【0025】 そして、前記オペアンプ240は、その反転入力端子P12点の電圧が、分圧抵 抗236,238により調整されたP13点の所定電圧との電圧差を増幅する。 従って、前記P12点の電圧とP13点の電圧差が増幅されてオペアンプ240の 出力端であるP14点に出力される。 そして、オペアンプ240の出力端P14点の電圧は、基準電圧比較増幅回路2 16に入力され、該基準電圧比較増幅回路216において基準電圧と比較し、前 記P14点の電圧と基準電圧の差を増幅する。すなわち、前記基準電圧比較増幅回 路216は、抵抗242,244,246,248,250と、コンデンサー2 52,254,256と、オペアンプ258とからなる。そして、抵抗242は 、オペアンプ258の反転入力端子に接続され、抵抗244と、コンデンサー2 52,254との並列回路がオペアンプ258と並列に接続されている。さらに 、抵抗246は、分圧抵抗248,250、及びコンデンサー256とオペアン プ258の非反転入力端子とを接続し、抵抗250の他端は電源260に接続さ れ、抵抗248とコンデンサー256の他端は接地されている。Then, the operational amplifier 240 amplifies the voltage difference between the voltage at the inverting input terminal P 12 point and the predetermined voltage at the P 13 point adjusted by the voltage dividing resistors 236 and 238. Therefore, the voltage difference between the point P 12 and the point P 13 is amplified and output to the point P 14 which is the output terminal of the operational amplifier 240. Then, the voltage at the output terminal P 14 of the operational amplifier 240 is input to the reference voltage comparison / amplification circuit 216, compared with the reference voltage in the reference voltage comparison / amplification circuit 216, and the voltage at the P 14 point and the reference voltage Amplify the difference. That is, the reference voltage comparison / amplification circuit 216 includes resistors 242, 244, 246, 248, 250, capacitors 252, 254, 256, and an operational amplifier 258. The resistor 242 is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 258, and the parallel circuit of the resistor 244 and the capacitors 252 and 254 is connected in parallel with the operational amplifier 258. Further, the resistor 246 connects the voltage dividing resistors 248, 250 and the capacitor 256 to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 258, the other end of the resistor 250 is connected to the power supply 260, and the resistor 248 and the capacitor 256 are connected to each other. The end is grounded.

【0026】 そして、前記基準電圧比較増幅回路216において、分圧抵抗248,250 の接続点であるP15点の電圧が基準電圧となり、P14点の電圧がオペアンプ25 8で増幅され、該オペアンプ258の出力端から出力される。 さらに、前記オペアンプ258の出力端P16点の電圧は抵抗262を介してト ランジスタ264のベースに印加される。そして、前記トランジスタ264のコ レクタには抵抗266を介して発光素子118が接続されており、エミッタは抵 抗268を介して接地されている。 ここで、前記抵抗262とトランジスタ264の接続点は抵抗270を介して 接地されており、抵抗262と抵抗270の抵抗値を 抵抗270≫抵抗262 とすると、トランジスタ264のhfeが通常100以上であるので、P16点の電 圧と、抵抗262とトランジスタ264の接続点であるP17点の電圧は P16点の電圧≒P17点の電圧 となる。In the reference voltage comparison / amplification circuit 216, the voltage at the point P 15 that is the connection point of the voltage dividing resistors 248 and 250 becomes the reference voltage, and the voltage at the point P 14 is amplified by the operational amplifier 258, and the operational amplifier 258 It is output from the output terminal of 258. Further, the voltage at the output terminal P 16 of the operational amplifier 258 is applied to the base of the transistor 264 via the resistor 262. The light emitting element 118 is connected to the collector of the transistor 264 via the resistor 266, and the emitter is grounded via the resistor 268. Here, the connection point between the resistor 262 and the transistor 264 is grounded via the resistor 270, and assuming that the resistance values of the resistor 262 and the resistor 270 are resistor 270 >> resistor 262, h fe of the transistor 264 is usually 100 or more. since the voltage of the P 16 points, the voltage of the P 17 point is a connection point of the resistors 262 and transistor 264 becomes the voltage of the voltage ≒ P 17 points P 16 points.

【0027】 従って、前記差動増幅回路150a,150b及び差動増幅回路170a,1 70bから出力されるP5点,P6点,P7点,P8点における電圧の振幅(Vpp) が最適の状態であれば、P9点の電圧が回路212,214を介して所定電圧( P15電圧)となるようにすれば、P16点の電圧も基準電圧となり、トランジスタ 264のベースには該基準電圧が印加される。また、前記P5点,P6点,P7点 ,P8点における電圧の振幅(Vpp)が増大しP9点の電圧が小さくなると、P16 点の電圧が大きくなり、従ってトランジスタ264のコレクタ、エミッタ間に導 通する電流は増加する。このため、発光素子118の発光量が増加し、受光素子 120の受光量も増加するため、P5点,P6点,P7点,P8点における電圧の振 幅(Vpp)が増大し、P9点の電圧は一定に保たれる。Therefore, the amplitudes (Vpp) of the voltages output from the differential amplifier circuits 150a and 150b and the differential amplifier circuits 170a and 170b at points P 5 , P 6 , P 7 , and P 8 are optimal. In this state, if the voltage at the point P 9 is set to the predetermined voltage (P 15 voltage) via the circuits 212 and 214, the voltage at the point P 16 also becomes the reference voltage, and the base of the transistor 264 has the voltage. A reference voltage is applied. Further, if the amplitude (Vpp) of the voltage at the points P 5 , P 6 , P 7 , and P 8 increases and the voltage at the point P 9 decreases, the voltage at the point P 16 increases, and therefore the voltage of transistor 264 increases. The current conducted between the collector and emitter increases. Therefore, the amount of light emitted from the light emitting element 118 increases and the amount of light received from the light receiving element 120 also increases, so that the voltage amplitude (Vpp) at points P 5 , P 6 , P 7 , and P 8 increases. , P 9 voltage is kept constant.

【0028】 以上のように、本実施例にかかるリニアエンコーダによれば、4個の受光素子 からのπ/2位相づつずれた4相の出力電圧の振幅を一定とすることができるの で、温度変化や経時劣化による発光素子の発光効率変化の他に、メインスケール の移動速度の変化、及び検出器の取付け姿勢の変化に対しても変位量検出精度を 高水準に維持することができる。 即ち、実験によると本実施例にかかるリニアエンコーダによれば、従来と比較 し、メインスケールの移動速度が2倍、検出器の取付け姿勢の誤差が3倍まで許 容し、対応することが可能となった。As described above, according to the linear encoder according to the present embodiment, the amplitudes of the four-phase output voltages shifted from each other by π / 2 phases from the four light-receiving elements can be made constant. The displacement detection accuracy can be maintained at a high level with respect to changes in the luminous efficiency of the light emitting element due to temperature changes and deterioration over time, changes in the moving speed of the main scale, and changes in the mounting orientation of the detector. That is, according to the experiment, the linear encoder according to the present embodiment allows the moving speed of the main scale to double and the error in the mounting posture of the detector to triple, compared with the conventional encoder, and it is possible to cope with it. Became.

【0029】 なお、本実施例においては、発光電流制御回路200におけるダイオード21 0の向きを発光電流制御回路200側から導通するように設置し、負電圧を一定 となるようにしたが、図8に示すようにダイオード310の向きを受光素子の出 力側から導通するように設置し、図7に示すようにP9'点の正電圧を一定となる ようにすることも可能である。 また、本実施例においては、発光素子118と発光側格子112とを別体に構 成したが、これに限られるものではなく、発光素子118と発光側格子112と を一体化したアレイ状光源とすることも好適である。 また、検出格子114と受光素子120についても一体化し、アレイ状受光素 子とすることも好適である。In the present embodiment, the diode 210 in the light emission current control circuit 200 is installed so that it is conducted from the light emission current control circuit 200 side so that the negative voltage is constant. It is also possible to install the diode 310 so that the direction of the diode 310 is conductive from the output side of the light receiving element, as shown in FIG. 7, so that the positive voltage at the point P 9 'is constant as shown in FIG. Further, although the light emitting element 118 and the light emitting side grating 112 are separately configured in the present embodiment, the present invention is not limited to this, and the light emitting element 118 and the light emitting side grating 112 are integrated into an array light source. It is also preferable that It is also preferable that the detection grating 114 and the light receiving element 120 are also integrated to form an arrayed light receiving element.

【0030】 図9には本考案に係る光学式変位検出装置の他の実施例が示されており、以下 、同図を参照しつつこの実施例について説明する。尚、図1に示された実施例と 対応する構成部分には同一の符号を付し、その説明を省略し、以下異なる点を中 心に説明する。 この実施例は、図1に示された実施例がいわゆるフィ−ドバックル−プ制御に 基づいて発光素子18の発光電流を制御する構成であったのに対して、いわゆる オ−プンル−プ制御によりA相およびB相の出力が一定になるようにしたもので ある点で図1に示された実施例と異なる。FIG. 9 shows another embodiment of the optical displacement detection device according to the present invention, and this embodiment will be described below with reference to the same drawing. The components corresponding to those of the embodiment shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, the description thereof will be omitted, and different points will be mainly described below. In contrast to the embodiment shown in FIG. 1 in which the light emitting current of the light emitting element 18 is controlled based on the so-called feedback loop control, this embodiment is based on the so-called open loop control. It differs from the embodiment shown in FIG. 1 in that the outputs of the A phase and the B phase are made constant.

【0031】 すなわち、図9に示された実施例においては、電流電圧変換器140a〜14 0dの各出力信号を加算する加算器400、この加算器400の出力電圧と基準 電圧との差分を増幅する差動増幅回路402及び出力調整回路404を含んでな るものである。尚、この図9に示された実施例においては、図1に示された実施 例における電圧調整回路212、差動増幅回路214、基準電圧比較増幅回路2 16及びトランジスタ264を中心として構成された出力回路は設けられていな いが、この実施例における差動増幅回路402は、機能的には図1の基準電圧比 較増幅回路216に略同等なものである。That is, in the embodiment shown in FIG. 9, the adder 400 that adds the output signals of the current-voltage converters 140a to 140d, and the difference between the output voltage of the adder 400 and the reference voltage is amplified. The differential amplifier circuit 402 and the output adjusting circuit 404 are included. In the embodiment shown in FIG. 9, the voltage adjusting circuit 212, the differential amplifying circuit 214, the reference voltage comparing and amplifying circuit 216 and the transistor 264 in the embodiment shown in FIG. Although no output circuit is provided, the differential amplifier circuit 402 in this embodiment is functionally substantially equivalent to the reference voltage comparison amplifier circuit 216 in FIG.

【0032】 加算器400は、オペアンプ406と、このオペアンプ406の反転入力と電 流電圧変換器140a〜140dの出力点P1〜P4とを接続する抵抗407〜 410と、オペアンプ406の反転入力と出力とを接続する抵抗411と、第1 の基準電圧Vref(1)反転入力に入力する入力抵抗としての抵抗412とを有して なる。そして、この加算器400の出力には、電流電圧変換器140a〜140 dの各出力電圧の和としての電圧が得られるようになっている。ここで、電流電 圧変換器140a〜140dの各出力電圧の和は、交流分が略相殺されるので略 直流電圧となる。図10にはP1〜P4の電圧レベル及び第1の基準電圧Vref( 1) との相対関係を示す波形図が示されている。尚、加算器400の出力が直流信 号となるためには、少なくともa相及びa′相又はb相及びb′相のいずれか2 相があればよく、必ずしも4相を必要としない。The adder 400 includes an operational amplifier 406, resistors 407 to 410 connecting the inverting input of the operational amplifier 406 and the output points P1 to P4 of the current-voltage converters 140a to 140d, and the inverting input and output of the operational amplifier 406. And a resistor 411 for connecting to the first reference voltage Vref (1)It has a resistor 412 as an input resistor input to the inverting input. Then, at the output of the adder 400, a voltage as a sum of the output voltages of the current-voltage converters 140a to 140d is obtained. Here, the sum of the output voltages of the current-voltage converters 140a to 140d becomes a substantially DC voltage because the AC component is substantially canceled. FIG. 10 shows the voltage levels P1 to P4 and the first reference voltage V.ref( 1) A waveform diagram showing the relative relationship with is shown. In order for the output of the adder 400 to be a DC signal, at least two phases of the a phase and the a'phase or the b phase and the b'phase are sufficient, and the four phases are not necessarily required.

【0033】 この加算器400において、抵抗407乃至410の抵抗値が全て等しいとし てその値をRcまた、4相の直流電圧レベルをVSDCそして、抵抗412を介して オペアンプ406の非反転入力に印加される基準電圧をVref(1)と、それぞれ定 めると、加算器400の出力点P5における電圧V5は、下記する数2によって表 される。In the adder 400, assuming that the resistance values of the resistors 407 to 410 are all equal, the values are R c , the four-phase DC voltage level is V SDC, and the non-inverting input of the operational amplifier 406 is input via the resistor 412. The voltage V 5 at the output point P 5 of the adder 400 can be expressed by the following equation 2 when the reference voltage applied to V ref (1) is determined.

【数2】 V5=Vref(1)+4RFB・VSDC/RC 尚、ここで、RFBは、抵抗411の抵抗値である。 次に、差動増幅回路402は、オペアンプ413と、このオペアンプ413の 反転入力と出力との間に接続されるいわゆる帰還抵抗としての抵抗414と、反 転入力に第2基準電圧Vref(2)を印加するための抵抗415と、上述した加算器 400の出力とオペアンプ413の非反転入力との間に接続される抵抗416と 、オペアンプ413の非反転入力に第1基準電圧Vref(1)を印加するための抵抗 417と、前述した抵抗414と並列接続されるコンデンサ418,419と、 を有してなる。そして、この差動増幅器402の出力には、先の加算器400の 出力電圧V5と第2基準電圧Vref(2)との差電圧が所定の増幅度だけ増幅されて 出力されるようになっている。[Number 2] V 5 = V ref (1) + 4R FB · V SDC / R C Note that, R FB is the resistance value of the resistor 411. Next, the differential amplifier circuit 402 includes an operational amplifier 413, a resistor 414 as a so-called feedback resistor connected between the inverting input and the output of the operational amplifier 413, and a second reference voltage V ref (2 ) , A resistor 416 connected between the output of the adder 400 and the non-inverting input of the operational amplifier 413, and the first reference voltage V ref (1 ) For applying a voltage ) and capacitors 418 and 419 connected in parallel with the above-mentioned resistor 414. Then, the differential voltage between the output voltage V 5 of the adder 400 and the second reference voltage V ref (2) is amplified by a predetermined amplification degree and output to the output of the differential amplifier 402. Is becoming

【0034】 出力調整回路404は、第1及び第2の電界効果トランジスタ(以下、それぞ れ「第1FET」、「第2FET」と言う。)420,421と、第2FET4 21のゲ−トと差動増幅回路170aの出力点P6との間においてP6側がアノ− ドとなるように接続されたダイオ−ド422と、このダイオ−ド422のカソ− ドとア−スとの間に接続された抵抗423と、第3及び第4の電界効果トランジ スタ(以下、それぞれ「第3FET」、「第4FET」と言う。)424,42 5と、第4FET425のゲ−トと差動増幅回路170bの出力点P7との間に おいてP7側がアノ−ドとなるように接続されたダイオ−ド426と、このダイ オ−ド426のカソ−ドとア−ス間に接続された抵抗427と、アノ−ドが前述 した差動増幅器402の出力点P10に、カソ−ドが第1及び第3のFET420 ,424に接続されたダイオ−ド428と、このダイオ−ド428のカソ−ドと ア−ス間に接続された抵抗429とを有してなるものである。ここで、第1及び 第3FET420,424のソ−スには第1基準電圧Vref(1)が印加されように なっている。また、第1及び第2FET420,421のドレイン相互間並びに 第3及び第4FET424,425のドレイン相互間は、それぞれ接続されてい る。そして第1及び第2FET420,421のドレイン相互の接続点P11は、 抵抗431を介して非反転増幅回路430aの非反転入力に、また、第3及び第 4FET424,425のドレイン相互の接続点は抵抗432を介して非反転増 幅回路430bの非反転入力に、それぞれ接続されている。The output adjustment circuit 404 includes first and second field effect transistors (hereinafter, referred to as “first FET” and “second FET”, respectively) 420 and 421, and a gate of the second FET 421. P 6 side Ano between the output point P 6 of the differential amplifier circuit 170a - and de 422, this diode - - diodes connected as a de between the scan - cathode of de 422 - de and a The connected resistor 423, the third and fourth field effect transistors (hereinafter referred to as "third FET" and "fourth FET", respectively) 424, 425, the gate of the fourth FET 425, and differential amplification. Between the output point P 7 of the circuit 170b, a diode 426 connected so that the P 7 side becomes an anode, and between the cathode and the ground of this diode 426. The resistor 427 and the anode are described above. The output point P 10 of the differential amplifier 402, cathode - a de 428, this diode - - De is diode connected to the first and third FET 420, 424 cathode of de 428 - De and A - connected between the scan And a resistor 429 that has been set. Here, the first reference voltage V ref (1) is applied to the sources of the first and third FETs 420 and 424. The drains of the first and second FETs 420 and 421 and the drains of the third and fourth FETs 424 and 425 are connected to each other. The connection point P 11 between the drains of the first and second FETs 420 and 421 is connected to the non-inverting input of the non-inverting amplifier circuit 430a via the resistor 431, and the connection point between the drains of the third and fourth FETs 424 and 425 is It is connected to the non-inverting input of the non-inverting widening circuit 430b through the resistor 432.

【0035】 そして、この出力調整回路404は、非反転増幅回路430a,430bと共 に、出力回路を構成するようになっている。 上述の構成において、第2FET421のゲ−ト電圧は、ダイオ−ド422と 抵抗423との作用によりソ−ス電圧よりもダイオ−ド422の順方向電圧(約 0.6V)分だけ常にマイナス側にバイアスされることとなる。この回路動作は 、第4FET425のゲ−ト電圧についても基本的に同様であり、その説明は省 略することとする。The output adjusting circuit 404 constitutes an output circuit together with the non-inverting amplifier circuits 430a and 430b. In the above structure, the gate voltage of the second FET 421 is always on the negative side by the forward voltage (about 0.6 V) of the diode 422 than the source voltage by the action of the diode 422 and the resistor 423. Will be biased to. This circuit operation is basically the same for the gate voltage of the fourth FET 425, and the description thereof will be omitted.

【0036】 また、第1FET420のゲ−ト電圧は、ダイオ−ド428と抵抗429との 作用により、P10の電圧V10よりダイオ−ド428の順方向電圧(約0.6V) 分だけマイナス側にバイアスされるようになっている。したがって、第1FET 420のソ−ス電圧は、第1基準電圧Vref(1)に保持されているので、P10の電 圧V10をこの第1基準電圧Vref(1)に保持することによって、第1FET420 のゲ−ト電圧はソ−ス電圧よりダイオ−ド428の順方向電圧分だけマイナス側 にバイアスされるようになり、第2FET421のゲ−ト・ソ−ス間の電圧の関 係と同じになることが解る。尚、第3FET424についても全く同様なことが 言え、これについては、説明を省略する。The gate voltage of the first FET 420 is minus the forward voltage (about 0.6V) of the diode 428 from the voltage V 10 of P 10 by the action of the diode 428 and the resistor 429. It is biased to the side. Thus, source of the FET 41 420 - scan voltage so held by the first reference voltage V ref (1), holding the voltage V 10 of P 10 to the first reference voltage V ref (1) As a result, the gate voltage of the first FET 420 is biased to the minus side by the forward voltage of the diode 428 from the source voltage, and the gate-source voltage relationship of the second FET 421 is affected. It turns out that it will be the same as the staff. The same applies to the third FET 424, and a description thereof will be omitted.

【0037】 かかる観点にたって、今、回路解析を簡単にするために、先ず、第1及び第2 FET420,421の特性には、ばらつきがなく全く同一とする。また、第1 FET420は等価的に抵抗と考えられ、その抵抗値をRF1と、また、第2のF ET421も等価的に抵抗と考えられるので、その抵抗値をRF2と、それぞれ定 めると、先の特性一致の前提条件より、RF1=RF2となる。そして、この二つの 抵抗値をあらためてRF=RF1=RF2と定義する。 そして、第1FET420のドレインと第2FET421のドレインの接続点 であるP11の電圧V11を求めてみると、下記数3によって求められる。From this point of view, first, in order to simplify the circuit analysis, first, the characteristics of the first and second FETs 420 and 421 are the same without variations. Further, the first FET 420 is considered to be equivalently a resistor, and its resistance value is defined as R F1 , and the second F ET421 is also considered to be equivalently a resistance, so its resistance value is defined as R F2. Then, R F1 = R F2 from the above precondition for the characteristic matching. Then, these two resistance values are defined again as R F = R F1 = R F2 . Then, when the voltage V 11 of P 11 , which is the connection point between the drain of the first FET 420 and the drain of the second FET 421, is obtained, it is obtained by the following equation 3.

【数3】 V11=RF1・V6/(RF1+RF2)−RF・V6/2RF=0.5V6 ここで、V6は、差動増幅器170aの出力電圧である。また、第1FET4 20は可変抵抗と、第2FET421は固定抵抗と、それぞれ考えることができ るので、数3において、RF2は固定値となり、RF1及びV6は変数と考えられる 。したがって、例えばV6が減少した場合、この減少分を補うだけRF1を大きく することによってV11は一定に保たれ、その結果、前述したように第1FET4 20のゲ−ト電圧は常時ソ−ス電圧よりダイオ−ド428の順方向電圧分だけマ イナス側にバイアスされることとなる。尚、P6及びP7における信号は,図11 に示されたようにπ/2の位相差を有する略正弦波であり、基本的には図1に示 された実施例と同一である(図3参照)。Equation 3] V 11 = R F1 · V 6 / (R F1 + R F2) = 0.5V 6 wherein -R F · V 6 / 2R F , V 6 is the output voltage of the differential amplifier 170a. Further, since the first FET 420 can be considered as a variable resistance and the second FET 421 can be considered as a fixed resistance, R F2 becomes a fixed value and R F1 and V 6 can be considered as variables in Formula 3. Therefore, for example, when V 6 decreases, V 11 is kept constant by increasing R F1 to compensate for the decrease, and as a result, as described above, the gate voltage of the first FET 4 20 always remains at the source voltage. The forward voltage of the diode 428 is biased to the negative side from the negative voltage. The signals at P 6 and P 7 are substantially sine waves having a phase difference of π / 2 as shown in FIG. 11, and are basically the same as those in the embodiment shown in FIG. 1 ( (See FIG. 3).

【0038】 かかる作用を実現するために、本実施例においは、V6が減少すると、P1〜P 4の各点における直流レベルも減少することに着目して、この直流レベルの減少 分を加算器400によって検出し、この検出結果としての加算器400の出力電 圧を差動増幅回路402において第2の基準電圧Vref(2)と比較し、その差分を P10に出力することによって第1FET420のゲ−ト電圧を変化させる(すな わち、V6の減少分を補償しうるだけRF1を変化させることに等価である)こと によって、V11が略一定に保たれるようになっている。本実施例においては、例 えば、電圧V6が20%減少した場合に、RF1が約1.67倍の抵抗値となるよ うに差動増幅回路402の抵抗413〜417の値が設定されている。したがっ て、V11=1.67RF1×0.8V6/(1.67RF1+RF2)となり、この値 は略0.5V6となるので、V11が略一定に保たれることとなる。尚、第3及び 第4のFET424,425についても、この第1及び第2FET420,42 1における作用と全く同一なので、ここでの説明は省略する。In order to realize such an action, in the present embodiment, V6Decreases, P1~ P  Paying attention to the fact that the DC level at each point of 4 also decreases, the decrease in the DC level is detected by the adder 400, and the output voltage of the adder 400 as the detection result is detected by the differential amplifier circuit 402. 2 reference voltage Vref (2)And the difference is PTenBy changing the gate voltage of the first FET 420 (ie, V6R can only compensate for the decrease inF1Is equivalent to changing11Is kept almost constant. In this embodiment, for example, the voltage V6Is reduced by 20%, RF1The resistances 413 to 417 of the differential amplifier circuit 402 are set so that the resistance value is about 1.67 times. Therefore, V11= 1.67RF1× 0.8V6/(1.67RF1+ RF2), This value is about 0.5V6Therefore, V11Will be kept substantially constant. Note that the third and fourth FETs 424 and 425 have exactly the same operations as those of the first and second FETs 420 and 421, so description thereof will be omitted here.

【0039】 以上述べたように、図9に示された実施例においては、メインスケ−ルの移動 速度の変化や検出器の取付け姿勢の変化等に起因して受光素子120a〜dの出 力が変動する結果、P1〜P4における電圧が変化しても、この変化分に相当する 分だけ第1FET420及び第3FET424の等価抵抗を変化させることによ り、非反転増幅回路430a,430bの入力電圧が一定、すなわち出力電圧が 一定に保持されるようにしたので、いわゆるフィ−ドバック回路を要することな く、簡易な構成で、常に一定レベルの出力信号を得ることのできる光学式変器検 出装置を提供することとなるものである。As described above, in the embodiment shown in FIG. 9, the outputs of the light receiving elements 120a to 120d are caused by the change of the moving speed of the main scale and the change of the mounting posture of the detector. Even if the voltage at P 1 to P 4 changes as a result of the change, by changing the equivalent resistance of the first FET 420 and the third FET 424 by the amount corresponding to this change, the inputs of the non-inverting amplifier circuits 430a and 430b are changed. Since the voltage is kept constant, that is, the output voltage is kept constant, an optical transformer tester that can always obtain a constant level output signal with a simple configuration without the need for a so-called feedback circuit is provided. The output device is to be provided.

【0040】 尚、図9に示された実施例において、第2FET421及び第4FET425 は、等価的に固定抵抗として扱うことができるので、FETに代えて実際に抵抗 に置き換えてもよい。 図12には図9に示された実施例のさらに他の実施例が示されており、以下、 同図を参照しつつ図9に示された実施例と異なる点を中心にしてこの実施例につ いて説明する。In the embodiment shown in FIG. 9, the second FET 421 and the fourth FET 425 can be equivalently treated as fixed resistances, and therefore may be actually replaced by resistances instead of FETs. FIG. 12 shows still another embodiment of the embodiment shown in FIG. 9, and hereinafter, this embodiment will be focused on the points different from the embodiment shown in FIG. 9 with reference to FIG. I will explain about this.

【0041】 この実施例は、FETの直列接続したもの(図9において第1及び第2FET 420,421並びに第3及び第4FET424,425の部分)を、反転増幅 回路530a,530bに設けて、この回路530a,530bの増幅度を変え るようにしたものである。 すなわち、図12において、反転増幅回路530a,530bには、この回路 の増幅度を変化させるべくFETが設けられている。具体的構成について、反転 増幅回路530aを参照しつつ説明すると、同回路530aにおいて、第1FE T520と第2FET521とはドレイン相互間が接続される一方、第1FET 520のソ−スには第1基準電圧Vref(1)が印加されるようになっている。また 、第2FET521のソ−スはオペアンプ552の出力に接続されている。In this embodiment, FETs connected in series (portions of the first and second FETs 420 and 421 and the third and fourth FETs 424 and 425 in FIG. 9) are provided in the inverting amplifier circuits 530a and 530b. The amplification degree of the circuits 530a and 530b is changed. That is, in FIG. 12, the inverting amplifier circuits 530a and 530b are provided with FETs for changing the amplification degree of the circuits. The specific configuration will be described with reference to the inverting amplifier circuit 530a. In the same circuit 530a, the first FET 520 and the second FET 521 are connected between the drains, while the source of the first FET 520 is the first reference. The voltage V ref (1) is applied. The source of the second FET 521 is connected to the output of the operational amplifier 552.

【0042】 さらに、第1FET520と第2FET521のドレイン相互の接続点と、オ ペアンプ552の反転入力との間には帰還抵抗としての抵抗558が接続されて いる。そして、第2FET521のソ−スとゲ−トとの間にはソ−ス側がアノ− ドとなるようにダイオ−ド560が接続される共に、ゲ−トは抵抗562を介し て接地電位に保持されている。尚、第1FET520のゲ−トは、ダイオ−ド5 28を介して差動増幅回路502の出力に接続されてる。 上記構成における、反転増幅回路530aの作動について考えてみると次のよ うになる。Further, a resistor 558 as a feedback resistor is connected between the connection point between the drains of the first FET 520 and the second FET 521 and the inverting input of the operational amplifier 552. A diode 560 is connected between the source and the gate of the second FET 521 so that the source side becomes an anode, and the gate is connected to the ground potential via the resistor 562. Is held. The gate of the first FET 520 is connected to the output of the differential amplifier circuit 502 via the diode 528. The operation of the inverting amplifier circuit 530a in the above configuration will be considered as follows.

【0043】 先ず、第1FET520が可変抵抗と、第2FET521が固定抵抗と、それ ぞれ考えられる点では、図9に示された実施例と同一である。今、第1FET5 20の等価抵抗値をRfaと、第2FET521の等価抵抗値をRfbと、抵抗55 8の抵抗値をRaと、可変抵抗器564の抵抗値をRvと、それぞれ定義し且つ 、Rv>Rfa,Rfb)を満たすように設定されているとすると、反転増幅回路53 0aの出力電圧Vout は下記数4により求められる。First, the first FET 520 and the second FET 521 may be considered as variable resistors and fixed resistors, respectively, which are the same as those of the embodiment shown in FIG. Now, the equivalent resistance value of the first FET 520 is defined as R fa , the equivalent resistance value of the second FET 521 is defined as R fb , the resistance value of the resistor 558 is defined as Ra, and the resistance value of the variable resistor 564 is defined as Rv. , R v > R fa , R fb ) is satisfied, the output voltage V out of the inverting amplifier circuit 530a is calculated by the following formula 4.

【数4】 Vout =Ra(1+Rfb/Rfa)・Vin/Rv ここで、Vinは可変抵抗器564を介してオペアンプ552の反転入力に印加さ れる電圧である。 そして、RfaがP16の電圧V16の減少分を補うように変化されてVout が一定 となる点においては、図9に示された実施例と同一である。 尚、反転増幅回路530aの出力電圧も上述したのと全く同様にして一定に保 たれるようになっている。V out = R a (1 + R fb / R fa ) · V in / R v Here, V in is the voltage applied to the inverting input of the operational amplifier 552 through the variable resistor 564. Further, R fa is changed so as to compensate for the decrease in the voltage V 16 of P 16 and Vout becomes constant, which is the same as the embodiment shown in FIG. The output voltage of the inverting amplifier circuit 530a is also kept constant in the same manner as described above.

【0044】 尚、図12に示された実施例において、第2FET521及び第4FET52 5は、等価的に固定抵抗として扱うことができるので、FETに代えて実際に抵 抗に置き換えてもよい。 また、本実施例においてはアナログ的に発光電流制御を行なうこととしたが、 例えばデジタル的に受光素子の正弦波電圧振幅を測定し、発光電流制御すること も可能である。 さらに、本実施例においては3格子システムのリニアエンコーダについて説明 したが、むろん通常の2格子システムのエンコーダでも、またロータリーエンコ ーダ等の変位検出器であっても全く同様に適用し得る。Note that, in the embodiment shown in FIG. 12, the second FET 521 and the fourth FET 525 can be equivalently treated as fixed resistances, so they may be actually replaced by resistors instead of FETs. In the present embodiment, the light emission current control is performed in an analog manner, but it is also possible to digitally measure the sine wave voltage amplitude of the light receiving element and control the light emission current. Further, although the linear encoder of the three-grating system has been described in the present embodiment, it is needless to say that the encoder of the normal two-grating system or a displacement detector such as a rotary encoder can be applied in the same manner.

【0045】[0045]

【考案の効果】[Effect of the device]

以上、説明したように、請求項1及び2記載の考案に係る光学式変位検出装置 によれば、受光素子からの電圧波形の振幅を一定にするように、発光素子への発 光電流供給量を制御することとしたので、エンコ−ダの小型化、低コスト化が図 れるとともに、回路構成が簡単で変位量検出精度を向上させることが可能となる 。 また、請求項3及び4記載の考案に係る光学式変位検出装置によれば、受光 素子の出力変動を補償して最終の出力レベルが一定となるように出力段の増幅度 を変化させるように構成することにより、従来と異なりフィ−ドバック回路を用 いることなくレベルが略一定の出力信号を得ることができるので、簡易な構成で しかも信頼性の高い光学式変位検出装置を提供することができる。 As described above, according to the optical displacement detection device according to the first and second aspects of the invention, the amount of the light emitting current supplied to the light emitting element is controlled so that the amplitude of the voltage waveform from the light receiving element is constant. Since the encoder is controlled, the size and cost of the encoder can be reduced, and the circuit configuration is simple and the displacement detection accuracy can be improved. Further, according to the optical displacement detection device according to the third and fourth aspects of the present invention, the amplification degree of the output stage is changed so that the output fluctuation of the light receiving element is compensated and the final output level becomes constant. With this configuration, an output signal with a substantially constant level can be obtained without using a feedback circuit, unlike the prior art, so it is possible to provide an optical displacement detection device with a simple configuration and high reliability. it can.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本考案の一実施例にかかるリニアエンコーダの
回路構成の説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram of a circuit configuration of a linear encoder according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示したP1,P2,P3,P4点の電圧波形
の説明図である。
2 is an explanatory diagram of voltage waveforms at points P 1 , P 2 , P 3 , and P 4 shown in FIG.

【図3】図1に示したP5,P6点の電圧波形の説明図で
ある。
FIG. 3 is an explanatory diagram of voltage waveforms at points P 5 and P 6 shown in FIG.

【図4】基準格子の移動速度と電圧波形の振幅の関係の
説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a relationship between a moving speed of a reference grid and an amplitude of a voltage waveform.

【図5】検出器の取付け姿勢変化の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a mounting posture change of the detector.

【図6】図1に示すP5,P6,P7,P8点の電圧波形の
説明図である。
6 is an explanatory diagram of voltage waveforms at points P 5 , P 6 , P 7 , and P 8 shown in FIG. 1.

【図7】図1に示すP5,P6,P7,P8点の整流された
電圧の説明図である。
7 is an explanatory diagram of rectified voltages at points P 5 , P 6 , P 7 , and P 8 shown in FIG. 1. FIG.

【図8】本考案の他の実施例にかかるリニアエンコーダ
の回路構成の説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram of a circuit configuration of a linear encoder according to another embodiment of the present invention.

【図9】本考案の他の実施例に係るリニアエンコ−ダの
回路構成の説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram of a circuit configuration of a linear encoder according to another embodiment of the present invention.

【図10】図9に示すP1,P2,P3,P4点の電圧波形
図である。
10 is a voltage waveform diagram of points P 1 , P 2 , P 3 , and P 4 shown in FIG. 9.

【図11】図9に示すP6,P7点の電圧波形図である。11 is a voltage waveform diagram of points P 6 and P 7 shown in FIG. 9.

【図12】本考案の他の実施例に係るリニアエンコ−ダ
の回路構成の説明図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram of a circuit configuration of a linear encoder according to another embodiment of the present invention.

【図13】一般的な3格子システムのデンコーダの概念
説明図である。
FIG. 13 is a conceptual explanatory diagram of a dencoder of a general 3-grid system.

【図14】図13に示したエンコーダの具体的構成の説
明図である。
14 is an explanatory diagram of a specific configuration of the encoder shown in FIG.

【図15】図14I−I線での断面の説明図である。FIG. 15 is an explanatory diagram of a cross section taken along line I-I of FIG.

【図16】図14に示したエンコーダのメインスケール
の説明図である。
16 is an explanatory diagram of a main scale of the encoder shown in FIG.

【図17】図14に示したエンコーダのインデックスス
ケールの説明図である。
FIG. 17 is an explanatory diagram of an index scale of the encoder shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

12,112 … 発光側格子 14,114 … 検出格子 16,116 … 基準格子 18,118 … 発光素子 20,120 … 受光素子 30,130 … インデックススケール 32,132 … メインスケール 140 … 電流電圧変換回路 150 … 差動増幅回路 170 … 差動増幅回路 200 … 発光電流制御回路 400…加算器 402…差動増幅回路 404…出力調整回路 12, 112 ... Light-emission-side grating 14, 114 ... Detection grating 16, 116 ... Reference grating 18, 118 ... Light-emitting element 20, 120 ... Light-receiving element 30, 130 ... Index scale 32, 132 ... Main scale 140 ... Current-voltage conversion circuit 150 Differential amplifier circuit 170 Differential amplifier circuit 200 Light emission current control circuit 400 Adder 402 Differential amplifier circuit 404 Output adjustment circuit

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】 所定の基準格子が形成されているメイン
スケールと、 検出格子が形成され、前記メインスケールに対し相対移
動可能に並列配置されるインデックススケールと、 前記基準格子に光を照射する発光素子と、 前記基準格子及び検出格子により制限された光を受光し
てメインスケールとインデックススケールの相対移動量
を略正弦波として出力する受光素子と、 を含む光学式変位検出装置において、 前記各受光素子から出力された正弦波電圧の振幅が常に
一定となるように、前記発光素子の発光電流を制御する
発光電流制御手段を備えることを特徴とする光学式変位
検出装置。
1. A main scale on which a predetermined reference grating is formed, an index scale on which a detection grating is formed and which is arranged in parallel so as to be movable relative to the main scale, and light emission for irradiating the reference grating with light. An optical displacement detecting device including: an element; and a light receiving element that receives light limited by the reference grating and the detection grating and outputs a relative movement amount of the main scale and the index scale as a substantially sine wave. An optical displacement detection device comprising light emission current control means for controlling the light emission current of the light emitting element so that the amplitude of the sine wave voltage output from the element is always constant.
【請求項2】 請求項1記載の装置において、インデッ
クススケールはそれぞれπ/2位相づつずれた四の検出
格子と、各検出格子ごとに設置された四の受光素子を含
み、π位相ずれた受光素子二組の出力よりそれぞれπ/
2位相ずれたA相及びB相の差動振幅増幅出力を得てお
り、 発光電流制御手段は、前記A相とπ位相ずれたA’相及
び前記B相とπ位相ずれたB’相を得る差動増幅回路
と、前記A相,A’相、B相、B’相の各差動振幅増幅
出力を半波整流した合計出力を基準電圧と比較して差電
流を求め、その差電圧に反比例して発光素子の発光電流
を増減制御する発光電流制御回路と、を有することを特
徴とする光学式変位検出装置。
2. The apparatus according to claim 1, wherein the index scale includes four detection gratings each shifted by π / 2 phase, and four light receiving elements installed for each detection grating, and the light reception is shifted by π phase. Π / each from the output of two sets of elements
Two phase-shifted A-phase and B-phase differential amplitude amplified outputs are obtained, and the light-emission current control means outputs an A ′ phase that is π-phase-shifted from the A-phase and a B′-phase that is π-phase-shifted from the B-phase. The obtained differential amplifier circuit and the total output obtained by half-wave rectifying the differential amplitude amplified outputs of the A phase, A'phase, B phase, and B'phase are compared with a reference voltage to obtain a difference current, and the difference voltage And a light emission current control circuit that controls the light emission current of the light emitting element in inverse proportion to the optical displacement detection device.
【請求項3】 所定の基準格子が形成されているメイン
スケ−ルと、 検出格子が形成され、前記メインスケ−ルに対し相対移
動可能に並列配置されたインデックススケ−ルと、 前記基準格子に光を照射する発光素子と、 前記基準格子及び検出格子により制限された光を受光し
てメインスケ−ルとインデックススケ−ルの相対移動量
を略正弦波として出力する受光素子と、 を含む光学式変位検出装置において、 前記受光素子から出力される略正弦波信号の出力レベル
の変動分を補償して一定レベルの前記略正弦波信号を出
力する出力補償手段を備えることを特徴とする光学式変
位検出装置。
3. A main scale on which a predetermined reference grating is formed, an index scale on which a detection grating is formed and which is arranged in parallel so as to be movable relative to the main scale, and an optical scale on the reference grating. An optical displacement including a light-emitting element for irradiating the light and a light-receiving element for receiving the light limited by the reference grating and the detection grating and outputting the relative movement amount of the main scale and the index scale as a substantially sine wave. In the detection device, the optical displacement detection is provided with an output compensating means for compensating for a variation of the output level of the substantially sine wave signal output from the light receiving element and outputting the substantially sine wave signal of a constant level. apparatus.
【請求項4】 請求項3記載の装置において、インデッ
クススケ−ルはそれぞれπ/2位相づつずれた四の検出
格子と、各検出格子ごとに設置された四の受光素子を含
み、π位相ずれた受光素子二組の出力よりそれぞれπ/
2位相ずれたA相及びB相の差動振幅増幅出力を得てお
り、 出力補償手段は前記四の受光素子の出力信号の加算信号
を得る加算回路と、前記加算回路の加算出力と基準信号
との差分信号を得る差動増幅回路と、前記差動増幅回路
の出力に応じてその増幅度が出力レベル一定となるよう
に変化する前記A相又はB相の信号を増幅して外部へ出
力する出力回路と、 を備えることを特徴とする光学式変位検出装置。
4. The apparatus according to claim 3, wherein the index scale includes four detection gratings each shifted by π / 2 phase and four light receiving elements installed for each detection grating, and the index scale is shifted. From the output of two pairs of light receiving elements
The A-phase and B-phase differential amplitude amplified outputs with two phases shifted are obtained, and the output compensating means obtains an addition signal of the output signals of the four light receiving elements, an addition output of the addition circuit, and a reference signal A differential amplifier circuit that obtains a differential signal between the differential amplifier circuit and the differential amplifier circuit, and amplifies the A-phase or B-phase signal that changes so that the amplification level becomes constant according to the output of the differential amplifier circuit and outputs the amplified signal to the outside. An optical displacement detecting device, comprising:
JP3045992U 1992-02-28 1992-04-09 Optical displacement detector Pending JPH0584819U (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3045992U JPH0584819U (en) 1992-02-28 1992-04-09 Optical displacement detector

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4-19168 1992-02-28
JP1916892 1992-02-28
JP3045992U JPH0584819U (en) 1992-02-28 1992-04-09 Optical displacement detector

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0584819U true JPH0584819U (en) 1993-11-16

Family

ID=26355998

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3045992U Pending JPH0584819U (en) 1992-02-28 1992-04-09 Optical displacement detector

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0584819U (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018084462A (en) * 2016-11-22 2018-05-31 株式会社ミツトヨ Encoder and signal processing circuit
JP2020106337A (en) * 2018-12-26 2020-07-09 富士通コンポーネント株式会社 Measurement instrument

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018084462A (en) * 2016-11-22 2018-05-31 株式会社ミツトヨ Encoder and signal processing circuit
JP2020106337A (en) * 2018-12-26 2020-07-09 富士通コンポーネント株式会社 Measurement instrument

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7132647B2 (en) Optical encoder
US4677377A (en) Position-detecting sensor for detecting position of a moving object utilizing magnetism
JP4913841B2 (en) Optical encoder with code wheel misalignment correction and automatic gain control
US8618467B2 (en) Absolute encoder that detects an absolute position of an object
JPH0145849B2 (en)
US8890045B2 (en) Optical encoder with a current regulating circuit for a light emitter
US7019282B2 (en) Optical encoder
JPH0376428B2 (en)
JPS60205216A (en) Position detection apparatus using moire fringes
JPH0584819U (en) Optical displacement detector
JPH0868667A (en) Optical encoder
JP2003161645A (en) Optical encoder
US7087888B2 (en) Electrical division circuit for an optical encoder
JPH06103193B2 (en) Photoelectric encoder
FI81705C (en) Bias coupling for diode detector
JP2005070032A (en) Method and device for regulating light source in position measuring instrument
GB2288015A (en) An optical encoder with an improved photodiode array
JPH0194217A (en) Encoder equipped with automatic amplitude correcting function
JPH0914997A (en) Photoelectric encoder
JPS6156912A (en) Optoelectric rotary encoder
JP4350368B2 (en) Photoelectric encoder
JP2005156367A (en) Optical encoder
CN115931018A (en) Photoelectric module, photoelectric encoder, servo motor and servo system
JPH04355305A (en) Light position detector
JPH0989594A (en) Photoelectric encoder