JPH063162A - 光電式アブソリュート・エンコーダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光量変動やアナログスイッチのノイズに影響
されない安定した絶対位置検出ができる。 【構成】 この光電式アブソリュート・エンコーダは、
符号板に照射される光源の光量を常時検出する光量検出
用の２個のセンサ７，８と、これらの光量検出用のセン
サ７，８のアナログ出力を交互に選択するアナログスイ
ッチ１３ｂと、読取用のセンサ３〜６のアナログ出力を
順次選択するアナログスイッチ１３ａ及びアナログスイ
ッチ１３ｂの両方に順次信号を供給し、両スイッチ１３
ａ，１３ｂの切換タイミングを一致させる順次信号発生
手段１２と、センサ３〜６のアナログ出力と光量検出用
のセンサ７，８のアナログ出力との差をとりコンパレー
タ１０に出力する差動増幅回路９とを備えている。光源
の光量が変動したり、アナログスイッチ１３ａのノイズ
が生じたとしても、コンパレータ１０に入力されるアナ
ログ信号レベルは変化しないので、アブソリュートパタ
ーンに忠実なデジタル出力が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光電式アブソリュー
ト・エンコーダに関し、特に安定した検出ができる光電
式アブソリュート・エンコーダに関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来の光電式１トラック型アブソ
リュートエンコーダの検出部を示す電気回路図、図５は
同エンコーダの円板型の符号板の上面を示す概念図、図
６は同エンコーダの全体構成図である。

【０００３】図５に示すように、符号板２１には、
「０」「１」の所定数列からなる１トラック型アブソリ
ュートパターンのトラック２２が形成されている。白い
区画（最小読取単位）は、実際は透明部で符号「０」を
示す。斜線を引いた区画（最小読取単位）は、実際は黒
い遮光部で符号「１」を示す。図５には所定ビット数ｎ
＝４個のセンサ２３〜２６の位置が点線で示してある。

【０００４】符号板２１の中心には回転軸２７の上端が
接合されており、この回転軸２７の回転に従って符号板
２１が回転する。それにより、検出部の絶対位置が変化
する。

【０００５】図６に示すように、符号板２１の下方にフ
ォトダイオードからなるセンサ２３〜２６が最小読取単
位のピッチλに相当するピッチで配置されており、符号
板２１の上方に各センサ２３〜２６に光を照射する光源
（発光ダイオード）３６とコリメートレンズ３５が配置
され、平行光を符号板２１に照射している。

【０００６】電源がオンになると、センサ２３〜２６
は、それぞれ対向する単位が「０」か「１」かをパラレ
ルに検出する。「０」の単位に位置したセンサの出力は
高く、「１」の単位に位置したセンサの出力は低い。

【０００７】これらのセンサ２３〜２６の出力は、アナ
ログスイッチ３３によって、順次択一的に選択され、時
間差をもってシリアルに出力される。

【０００８】アナログスイッチ３３には順次信号の入力
端子があり、ここに順次信号が入力すると、それに従い
センサ２３〜２６を順次択一的に選択し、出力させる。
そのため順次信号発生手段３２がアナログスイッチ３３
に接続されており、ここから順次信号がアナログスイッ
チ３３に送信される。

【０００９】アナログスイッチ３３の出力は、各センサ
のアナログ出力を忠実に再現しており、増幅器２９で増
幅された後コンパレータ２８でハイレベル・ローレベル
のデジタル出力に変換される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の光電
式１トラック型アブソリュート・エンコーダには、光源
３６の光量変動によりセンサの２３〜２６のアナログ出
力のレベル変動が生じると、コンパレータ２８において
正確にハイレベル・ローレベルに変換されず、ひいては
絶対位置検出不良という問題が生じ、同様にアナログス
イッチ３３の切換ノイズがセンサ２３〜２６のアナログ
出力にのったときにも誤動作を招いていた。

【００１１】この発明はこのような事情に鑑みてなされ
たもので、その課題は光量変動やアナログスイッチのノ
イズに影響されない安定した絶対位置検出ができる光電
式アブソリュート・エンコーダを提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めこの発明の光電式アブソリュート・エンコーダは、光
学的性質の異なる２種類の最小読取単位を所定の順序で
並べてなるアブソリュートパターンが形成された符号板
と、前記アブソリュートパターンの最小読取単位を検出
する所定ビット数の複数の読取センサを有し、前記符号
板に対して相対移動可能なセンサ部と、前記各読取セン
サのアナログ出力を順次選択する第１のアナログスイッ
チと、この第１アナログスイッチのアナログ出力をデジ
タル出力に変換するコンパレータとを備えた光電式アブ
ソリュート・エンコーダにおいて、前記符号板に照射さ
れる光源の光量を常時検出する複数の光量検出用センサ
と、これらの光量検出用センサのアナログ出力を選択す
る第２のアナログスイッチと、この第２のアナログスイ
ッチと前記第１のアナログスイッチとに順次信号を供給
し、両スイッチの切替選択タイミングを一致させる順次
信号発生手段と、前記読取センサのアナログ出力と前記
光量検出用センサのアナログ出力との差をとり前記コン
パレータに出力する差動手段とを備えている。

【００１３】

【作用】前記両アナログスイッチは同期して切換動作
し、差動手段は読取センサのアナログ出力と光量検査用
センサのアナログ出力との差をとり、コンパレータに出
力するので、光源の光量変動によるアナログ出力やアナ
ログスイッチのノイズが打ち消され、アブソリュートパ
ターンに忠実なデジタル出力が得られる。

【００１４】

【実施例】以下この発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１５】図１はこの発明の一実施例に係る光電式１
トラック型アブソリュート・エンコーダの検出部を示す
電気回路図、図２は同エンコーダの符号板の上面を示す
概念図、図３は同エンコーダの全体構成図である。

【００１６】図２に示すように、円板状の符号板１に
は、光学的性質（例えば光透過率や反射率）の異なる２
種類の最小読取単位を円周方向に沿って所定の順序で並
べてなるアブソリュートパターンのトラック２が形成さ
れている。白い区画（最小読取単位）は透明部で符号
「０」を示し、斜線を引いた区画（最小読取単位）は遮
光部で符号「１」を示す。また、符号板１の中心には回
転軸１５が接合され、この回転軸１５の回転により符号
板１が回転する。

【００１７】図３に示すように、符号板１の上方には例
えば発光ダイオードなどの光源１６が配置され、この光
源１６と符号板１との間には光源１６からの光を平行光
にするコリメートレンズ１７が配置されている。

【００１８】符号板１の下方には、フォトダイオードを
用いた４個のセンサ（読取センサ）３〜６と、２個のセ
ンサ（光量検出用センサ）７，８とが配置されている。
センサ３〜６はピッチλで配置され、図２に示すよう
に、符号板１のトラック２と対向している。センサ３〜
６は対向する最小読取単位が「０」か「１」かをパラレ
ルに検出する。また、センサ７，８は図２に示すように
符号板１のトラック２の内側の透明部と対向し、常時受
光して光量を検出する。

【００１９】図１に示すように、センサ３〜６はアナロ
グスイッチ（第１のアナログスイッチ）１３ａに、セン
サ７，８はアナログスイッチ（第２のアナログスイッ
チ）１３ｂにそれぞれ接続され、アナログスイッチ１３
ａはセンサ３〜６のアナログ出力を順次択一的に選択
し、アナログスイッチ１３ｂはセンサ７，８のアナログ
出力を交互に選択する。両アナログスイッチ１３ａ，１
３ｂはそれぞれ順次信号発生手段１２に接続され、この
順次信号発生手段１２からアナログスイッチ１３ａ，１
３ｂに同じタイミングで順次信号が送出される。アナロ
グスイッチ１３ａ，１３ｂは差動回路１４の差動増幅器
（差動手段）９に接続され、差動増幅器９はコンパレー
タ１０に接続されている。

【００２０】次に、この光電式１トラック型アブソリュ
ート・エンコーダの動作を説明する。

【００２１】光源１６からの光はコリメートレンズ１７
で平行光になり、符号板１に照射される。センサ３〜６
はそれぞれ最小読取単位が「０」か「１」かをパラレル
に検出する。一方、センサ７，８は常時受光して光量を
検出する。

【００２２】順次信号発生手段１２は同じタイミングで
順次信号を送出し、順次信号を受けたアナログスイッチ
１３ａ，１３ｂは同期して切替動作する。

【００２３】差動回路１４の差動増幅回路９に２つのア
ナログ信号が入力すると、差動増幅回路９は２つのアナ
ログ信号の差をとる。その結果、光源１６の光量が変動
したり、アナログスイッチ１３ａのノイズが生じたとし
ても、光量変動分やノイズ分のアナログ出力はキャンセ
ルされ、差動増幅回路９のアナログ出力レベルは変化し
ない。すなわち、センサ３〜６のアナログ出力をＡ、セ
ンサ７，８のアナログ出力をＢ、光量変動によるアナロ
グ出力をＳとすると、 差動出力Ｃ＝（Ａ＋Ｓ）−（Ｂ＋Ｓ） となるので、光量変動によるアナログ出力Ｓをキャンセ
ルすることができる。

【００２４】同様に、アナログスイッチのノイズ分をＮ
とすると、そのノイズ分Ｎも、 差動出力Ｃ＝（Ａ＋Ｎ）−（Ｂ＋Ｎ） となるので、キャンセルすることができる。

【００２５】コンパレータ１０は差動増幅器９からのア
ナログ信号の大きさに応じてハイレベル・ローレベルの
デジタル信号に変換し、出力端子１１に出力する。

【００２６】コンパレータ１０に入力されるアナログ信
号レベルは変化しないので、トラック２のアブソリュー
トパターンに忠実なデジタル出力が得られ、安定した絶
対位置検出ができる。

【００２７】なお、前述の実施例においては、円板状の
符号板１を用いたが、長尺状又は円筒状の符号板でもよ
いし、また光量検出用のセンサ７，８を２個用いたが、
３個以上でもよい。更に、前述の実施例においては、本
願発明を１トラック型アブソリュート・エンコーダに適
用した場合について述べたが、多トラック型アブソリュ
ート・エンコーダに本願発明を適用してもよい。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明の光電式ア
ブソリュート・エンコーダによれば、光源の光量が変動
したり、アナログスイッチのノイズが生じたとしても、
コンパレータに入力されるアナログ信号レベルは変化し
ないので、アブソリュートパターンに忠実なデジタル出
力が得られ、安定した絶対位置検出ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明の一実施例に係る光電式１トラ
ック型アブソリュート・エンコーダの検出部を示す電気
回路図である。

【図２】図２はこの発明の一実施例に係る光電式１トラ
ック型アブソリュート・エンコーダの符号板の上面を示
す概念図である。

【図３】図３はこの発明の一実施例に係る光電式１トラ
ック型アブソリュート・エンコーダの全体構成図であ
る。

【図４】図４は従来の光電式１トラック型アブソリュー
ト・エンコーダの検出部を示す電気回路図である。

【図５】図５は従来の光電式１トラック型アブソリュー
ト・エンコーダの符号板の上面を示す概念図である。

【図６】図６は従来の光電式１トラック型アブソリュー
ト・エンコーダの全体構成図である。

【符号の説明】

１ 符号板 ３〜６ センサ（読取センサ） ７，８ センサ（光量検出用センサ） ９ 差動増幅回路（差動手段） １０ コンパレータ １２ 順次信号発生手段 １３ａ アナログスイッチ（第１のアナログスイッチ） １３ｂ アナログスイッチ（第２のアナログスイッチ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学的性質の異なる２種類の最小読取単
   位を所定の順序で並べてなるアブソリュートパターンが
   形成された符号板と、 前記アブソリュートパターンの最小読取単位を検出する
   所定ビット数の複数の読取センサを有し、前記符号板に
   対して相対移動可能なセンサ部と、 前記各読取センサのアナログ出力を順次選択する第１の
   アナログスイッチと、 この第１のアナログスイッチのアナログ出力をデジタル
   出力に変換するコンパレータとを備えた光電式アブソリ
   ュートエンコーダにおいて、 前記符号板に照射される光源の光量を常時検出する複数
   の光量検出用センサと、 これらの光量検出用センサのアナログ出力を選択する第
   ２のアナログスイッチと、 この第２のアナログスイッチと前記第１のアナログスイ
   ッチとに順次信号を供給し、両スイッチの切替選択タイ
   ミングを一致させる順次信号発生手段と、 前記読取センサのアナログ出力と前記光量検出用センサ
   のアナログ出力との差をとり前記コンパレータに出力す
   る差動手段とを備えていることを特徴とする光電式アブ
   ソリュートエンコーダ。