JPH0783612A - 光学式変位センサ - Google Patents
光学式変位センサInfo
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- JPH0783612A JPH0783612A JP5254991A JP25499193A JPH0783612A JP H0783612 A JPH0783612 A JP H0783612A JP 5254991 A JP5254991 A JP 5254991A JP 25499193 A JP25499193 A JP 25499193A JP H0783612 A JPH0783612 A JP H0783612A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光学的手段によって相対変位物体の変位に応
じた光量変化を生じさせる変位センサにおいて、スケー
ルの回折効率が変動した場合にも常に振幅やオフセット
電圧の安定した信号を得ること。 【構成】 発光素子１からの光を位相変調された複数の
光束に分割する回折格子３Ｂ、３Ｃ、２１と、前記複数
の光束をそれぞれ受光する複数の受光素子４Ｂ、４Ｃ
と、この複数の受光素子４Ｂ、４Ｃの出力を加算して直
流成分のみを出力する加算器８と、この加算器８の出力
に基づいて前記発光素子１の光量に一定に制御する光量
制御回路７とを具備したこと。
じた光量変化を生じさせる変位センサにおいて、スケー
ルの回折効率が変動した場合にも常に振幅やオフセット
電圧の安定した信号を得ること。 【構成】 発光素子１からの光を位相変調された複数の
光束に分割する回折格子３Ｂ、３Ｃ、２１と、前記複数
の光束をそれぞれ受光する複数の受光素子４Ｂ、４Ｃ
と、この複数の受光素子４Ｂ、４Ｃの出力を加算して直
流成分のみを出力する加算器８と、この加算器８の出力
に基づいて前記発光素子１の光量に一定に制御する光量
制御回路７とを具備したこと。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光学的手段によって光
を物体に照射して高精度に該物体の変位や移動速度を検
出するエンコーダ等の光学式変位センサに関するもので
ある。
を物体に照射して高精度に該物体の変位や移動速度を検
出するエンコーダ等の光学式変位センサに関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の光学式変位センサとし
て、たとえば、光学式エンコーダ、レーザー干渉計など
がＮＣ工作機械、ＯＡ機器、ロボット、精密製造装置等
の分野で広く利用されている。こうした光学式変位セン
サを、本出願人は、特願平３−３３８５９号として特許
出願している。図１５はこの特許出願に基く光学式変位
センサを適用したリニアエンコーダの構成を示す斜視図
である。
て、たとえば、光学式エンコーダ、レーザー干渉計など
がＮＣ工作機械、ＯＡ機器、ロボット、精密製造装置等
の分野で広く利用されている。こうした光学式変位セン
サを、本出願人は、特願平３−３３８５９号として特許
出願している。図１５はこの特許出願に基く光学式変位
センサを適用したリニアエンコーダの構成を示す斜視図
である。
【０００３】図１５において、半導体レーザや発光ダイ
オード等の発光素子１から放射された光は、レンズ２で
光束が変換されたのち第１の光学機能素子としての回折
格子３Ａに入射される。
オード等の発光素子１から放射された光は、レンズ２で
光束が変換されたのち第１の光学機能素子としての回折
格子３Ａに入射される。
【０００４】温度変化や光源の劣化によって信号の振幅
が変化するのを避けるため、モニタ用のフォトダイオー
ド６および光量制御回路７を用いて光源駆動電流にフィ
ードバックをかけ、発光素子１の出力光量が一定になる
ようにしている。
が変化するのを避けるため、モニタ用のフォトダイオー
ド６および光量制御回路７を用いて光源駆動電流にフィ
ードバックをかけ、発光素子１の出力光量が一定になる
ようにしている。
【０００５】上記回折格子３Ａに入射された光束は透過
回折され、０次回折光Ｒ0 、＋１次回折光Ｒ+1、−１次
回折光Ｒ-1の３つを含む複数本の光束に分割されて、ス
ケール上に形成された回折格子２１に照射される。な
お、回折格子３Ａ、３Ｂ（３Ｂ１、３Ｂ２）、３Ｃ（３
Ｃ１、３Ｃ２）とスケール上の回折格子２１は、同一ピ
ッチ（たとえば１．６μｍ）に設定されている。
回折され、０次回折光Ｒ0 、＋１次回折光Ｒ+1、−１次
回折光Ｒ-1の３つを含む複数本の光束に分割されて、ス
ケール上に形成された回折格子２１に照射される。な
お、回折格子３Ａ、３Ｂ（３Ｂ１、３Ｂ２）、３Ｃ（３
Ｃ１、３Ｃ２）とスケール上の回折格子２１は、同一ピ
ッチ（たとえば１．６μｍ）に設定されている。
【０００６】このうち直進した０次回折光Ｒ0 は、回折
格子２１上の点Ｐ１で反射回折され、＋１次回折光Ｒ0
+1 、−１次回折光Ｒ0 -1 等に分割されてそれぞれ位相
変調される。スケールが相対移動すると、＋１次回折光
Ｒ0 +1 の位相は＋２πｘ／Ｐだけずれ、−１次回折光Ｒ
0 -1 の位相は−２πｘ／Ｐだけずれる。ｘは回折格子２
１の移動量、Ｐは回折格子のピッチである。
格子２１上の点Ｐ１で反射回折され、＋１次回折光Ｒ0
+1 、−１次回折光Ｒ0 -1 等に分割されてそれぞれ位相
変調される。スケールが相対移動すると、＋１次回折光
Ｒ0 +1 の位相は＋２πｘ／Ｐだけずれ、−１次回折光Ｒ
0 -1 の位相は−２πｘ／Ｐだけずれる。ｘは回折格子２
１の移動量、Ｐは回折格子のピッチである。
【０００７】上記＋１次回折光Ｒ0 +1 は、第二の光学機
能素子としての回折格子３Ｂ１、３Ｂ２にて再度透過回
折されて０次回折光Ｒ0 +1 0、−１次回折光Ｒ0 +1 -1およ
びその他の光束に分割され、このうち、−１次回折光Ｒ
0 +1 -1 は回折格子面と垂直に取り出され、この波面の位
相は＋２πｘ／Ｐとなる。また、−１次回折光Ｒ
0 -1は、第二の光学機能素子としての回折格子３Ｃ１、
３Ｃ２で透過回折され、０次回折光Ｒ0 -1 0、＋１次回折
光Ｒ0 -1 +1 等に分割され、このうち＋１次回折光Ｒ0 -1
+1 は回折格子面と垂直に取り出され、この時の波面の
位相は−２πｘ／Ｐとなる。
能素子としての回折格子３Ｂ１、３Ｂ２にて再度透過回
折されて０次回折光Ｒ0 +1 0、−１次回折光Ｒ0 +1 -1およ
びその他の光束に分割され、このうち、−１次回折光Ｒ
0 +1 -1 は回折格子面と垂直に取り出され、この波面の位
相は＋２πｘ／Ｐとなる。また、−１次回折光Ｒ
0 -1は、第二の光学機能素子としての回折格子３Ｃ１、
３Ｃ２で透過回折され、０次回折光Ｒ0 -1 0、＋１次回折
光Ｒ0 -1 +1 等に分割され、このうち＋１次回折光Ｒ0 -1
+1 は回折格子面と垂直に取り出され、この時の波面の
位相は−２πｘ／Ｐとなる。
【０００８】ここで、回折格子３Ｃ１を回折格子３Ｂ１
に対して格子配列の位相関係をＰ／４だけずらしておけ
ば、＋１次回折光Ｒ0 -1 +1 は波面の位相がさらに−２π
（Ｐ／４）／Ｐ＝−π／２だけずれて−２πｘ／Ｐ−π
／２になる。また、回折格子３Ｂ２と回折格子３Ｃ２は
回折格子３Ｂ１、３Ｃ１に対して格子配列を、それぞれ
Ｐ／２だけずらしておくと、各波面の位相は次のように
なる。
に対して格子配列の位相関係をＰ／４だけずらしておけ
ば、＋１次回折光Ｒ0 -1 +1 は波面の位相がさらに−２π
（Ｐ／４）／Ｐ＝−π／２だけずれて−２πｘ／Ｐ−π
／２になる。また、回折格子３Ｂ２と回折格子３Ｃ２は
回折格子３Ｂ１、３Ｃ１に対して格子配列を、それぞれ
Ｐ／２だけずらしておくと、各波面の位相は次のように
なる。
【０００９】３Ｂ１ ： −２πｘ／Ｐ ３Ｂ２ ： −２πｘ／Ｐ−π ３Ｃ１ ： −２πｘ／Ｐ−π／２ ３Ｃ２ ： −２πｘ／Ｐ−３π／２ 一方、回折格子３Ａで＋１次回折した光束Ｒ+1は、スケ
ール上の回折格子２１上の点Ｐ２にて反射回折されて、
−１次回折光Ｒ+1 -1、０次回折光Ｒ+1 0 およびその他の
光束に分割されそれぞれ位相変調される。このうち、−
１次回折光Ｒ+1 -1の位相は−２πｘ／Ｐだけずれて回折
格子３Ｂ１、３Ｂ２に入射し、そこでそのまま直進した
０次回折光Ｒ+1 -1 0 の波面の位相は−２πｘ／Ｐであ
る。
ール上の回折格子２１上の点Ｐ２にて反射回折されて、
−１次回折光Ｒ+1 -1、０次回折光Ｒ+1 0 およびその他の
光束に分割されそれぞれ位相変調される。このうち、−
１次回折光Ｒ+1 -1の位相は−２πｘ／Ｐだけずれて回折
格子３Ｂ１、３Ｂ２に入射し、そこでそのまま直進した
０次回折光Ｒ+1 -1 0 の波面の位相は−２πｘ／Ｐであ
る。
【００１０】また、回折格子３Ａで−１次回折した光束
Ｒ-1は、スケール上の回折格子２１上の点Ｐ３で反射回
折されて、＋１次回折光Ｒ-1 +1、０次回折光Ｒ-1 0 およ
びその他の光束に分割され、それぞれ位相変調される。
このうち、＋１次回折光Ｒ-1 +1の位相は＋２πｘ／Ｐだ
けずれて回折格子３Ｃ１、３Ｃ２に入射し、そこでその
まま直進した０次回折光Ｒ-1 +1 0 の波面の位相は＋２π
ｘ／Ｐである。
Ｒ-1は、スケール上の回折格子２１上の点Ｐ３で反射回
折されて、＋１次回折光Ｒ-1 +1、０次回折光Ｒ-1 0 およ
びその他の光束に分割され、それぞれ位相変調される。
このうち、＋１次回折光Ｒ-1 +1の位相は＋２πｘ／Ｐだ
けずれて回折格子３Ｃ１、３Ｃ２に入射し、そこでその
まま直進した０次回折光Ｒ-1 +1 0 の波面の位相は＋２π
ｘ／Ｐである。
【００１１】回折格子３Ｂ１、３Ｂ２で光路を重ね合わ
された光束Ｒ+1 -1 0 と光束Ｒ0 +1 -1は、干渉光束となっ
て受光素子４Ｂ１、４Ｂ２に入射する。このとき受光素
子４Ｂ１、４Ｂ２に入射する光の干渉位相は、それぞ
れ、 （＋２πｘ／Ｐ）−（−２πｘ／Ｐ）＝４πｘ／Ｐ （−２πｘ／Ｐ−π）−（＋２πｘ／Ｐ）＝−４πｘ／
Ｐ−π となり、スケール上の回折格子２１が１／２ピッチ移動
するごとに１周期の明暗信号を発生する。受光素子４Ｂ
２には受光素子４Ｂ１の位相を反転させた信号を得るこ
とができる。回折格子のピッチが１．６μｍならば、１
周期０．８μｍの正弦波信号が得られる。
された光束Ｒ+1 -1 0 と光束Ｒ0 +1 -1は、干渉光束となっ
て受光素子４Ｂ１、４Ｂ２に入射する。このとき受光素
子４Ｂ１、４Ｂ２に入射する光の干渉位相は、それぞ
れ、 （＋２πｘ／Ｐ）−（−２πｘ／Ｐ）＝４πｘ／Ｐ （−２πｘ／Ｐ−π）−（＋２πｘ／Ｐ）＝−４πｘ／
Ｐ−π となり、スケール上の回折格子２１が１／２ピッチ移動
するごとに１周期の明暗信号を発生する。受光素子４Ｂ
２には受光素子４Ｂ１の位相を反転させた信号を得るこ
とができる。回折格子のピッチが１．６μｍならば、１
周期０．８μｍの正弦波信号が得られる。
【００１２】回折格子３Ｃ１、３Ｃ２で光路を重ね合わ
された光束Ｒ-1 +1 0 と光束Ｒ0 -1 +1は、干渉光束となっ
て、受光素子４Ｃ１、４Ｃ２に入射する。このとき４Ｃ
１、４Ｃ２に入射する光の干渉位相は、それぞれ、 （−２πｘ／Ｐ−π／２）−（＋２πｘ／Ｐ）＝−４π
ｘ／Ｐ−π／２ （−２πｘ／Ｐ−３π／２）−（＋２πｘ／Ｐ）＝−４
πｘ／Ｐ−３π／２ となり、スケール上の回折格子２１が１／２ピッチ移動
するごとに１周期の明暗信号を発生し、受光素子４Ｂ
１、４Ｂ２とは明暗のタイミングが各々１／４周期だけ
ずれる。すなわち、２信号の差を求める差動回路５Ｂ、
５Ｃを通した図のＡ点およびＢ点には、通常Ａ相信号、
Ｂ相信号とよばれるエンコーダ信号を得ることができ
る。
された光束Ｒ-1 +1 0 と光束Ｒ0 -1 +1は、干渉光束となっ
て、受光素子４Ｃ１、４Ｃ２に入射する。このとき４Ｃ
１、４Ｃ２に入射する光の干渉位相は、それぞれ、 （−２πｘ／Ｐ−π／２）−（＋２πｘ／Ｐ）＝−４π
ｘ／Ｐ−π／２ （−２πｘ／Ｐ−３π／２）−（＋２πｘ／Ｐ）＝−４
πｘ／Ｐ−３π／２ となり、スケール上の回折格子２１が１／２ピッチ移動
するごとに１周期の明暗信号を発生し、受光素子４Ｂ
１、４Ｂ２とは明暗のタイミングが各々１／４周期だけ
ずれる。すなわち、２信号の差を求める差動回路５Ｂ、
５Ｃを通した図のＡ点およびＢ点には、通常Ａ相信号、
Ｂ相信号とよばれるエンコーダ信号を得ることができ
る。
【００１３】以上のようにして、スケールの変位に伴
い、受光素子４Ｂ１、４Ｂ２、４Ｃ１、４Ｃ２から１／
４周期ずつずれた周期信号が得られる。これをもとに、
公知の信号処理回路（図示せず）を用いて、センサ部と
スケールとの相対的な変位状態を検出することができ
る。
い、受光素子４Ｂ１、４Ｂ２、４Ｃ１、４Ｃ２から１／
４周期ずつずれた周期信号が得られる。これをもとに、
公知の信号処理回路（図示せず）を用いて、センサ部と
スケールとの相対的な変位状態を検出することができ
る。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の光学式変位センサを適用したリニアエンコーダで
は、スケールの回折効率（１次回折光と０次光との比
率）が該スケールの位置によって変動すると、信号の振
幅に変動が生じてしまうという問題点があった。つま
り、スケールの回折格子が微細になると、スケール全長
にわたり回折効率を一定に保つことが製造上むずかしく
なるため、精度の高い信号を得ようとすると、上記の問
題点が無視できなくなる。
来の光学式変位センサを適用したリニアエンコーダで
は、スケールの回折効率（１次回折光と０次光との比
率）が該スケールの位置によって変動すると、信号の振
幅に変動が生じてしまうという問題点があった。つま
り、スケールの回折格子が微細になると、スケール全長
にわたり回折効率を一定に保つことが製造上むずかしく
なるため、精度の高い信号を得ようとすると、上記の問
題点が無視できなくなる。
【００１５】本発明は上記のような従来の問題点を解消
した光学式変位センサを得ることを目的とする。
した光学式変位センサを得ることを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は、光学的手段に
よって相対変位物体の変位に応じた光量変化を生じさせ
る変位センサにおいて、発光素子からの光を位相変調さ
れた複数の光束に分割し合成する干渉光束作成手段と、
前記干渉光束を受光する複数の受光素子と、この複数の
受光素子の出力を加算して直流成分だけを出力する加算
回路と、この加算回路の出力に基づいて前記発光素子の
光量を一定に制御する光量制御回路とを具備したことに
より、スケールの回折効率が変動した場合にも常に振幅
やオフセット電圧の安定した信号を得ることができる。
よって相対変位物体の変位に応じた光量変化を生じさせ
る変位センサにおいて、発光素子からの光を位相変調さ
れた複数の光束に分割し合成する干渉光束作成手段と、
前記干渉光束を受光する複数の受光素子と、この複数の
受光素子の出力を加算して直流成分だけを出力する加算
回路と、この加算回路の出力に基づいて前記発光素子の
光量を一定に制御する光量制御回路とを具備したことに
より、スケールの回折効率が変動した場合にも常に振幅
やオフセット電圧の安定した信号を得ることができる。
【００１７】また、光学的手段によって相対変位物体の
変位に応じた光量変化を生じさせる変位センサにおい
て、発光素子からの光を位相変調された複数の光束に分
割し合成する干渉光束作成手段と、前記干渉光束を受光
する複数の受光素子と、前記受光素子からの出力に基づ
いて前記発光素子の光量を制御する光量制御回路とを備
え、この光量制御回路に切換手段の切換えにより、前記
受光素子からの出力に代えて前記発光素子に最大定格を
越えることのない通電を行なう光量設定手段を具備した
ことにより、調整時に発光素子の劣化や破壊が起こらな
いようにするとともに、スケールとヘッドの位置関係を
設定しやすくすることができる。
変位に応じた光量変化を生じさせる変位センサにおい
て、発光素子からの光を位相変調された複数の光束に分
割し合成する干渉光束作成手段と、前記干渉光束を受光
する複数の受光素子と、前記受光素子からの出力に基づ
いて前記発光素子の光量を制御する光量制御回路とを備
え、この光量制御回路に切換手段の切換えにより、前記
受光素子からの出力に代えて前記発光素子に最大定格を
越えることのない通電を行なう光量設定手段を具備した
ことにより、調整時に発光素子の劣化や破壊が起こらな
いようにするとともに、スケールとヘッドの位置関係を
設定しやすくすることができる。
【００１８】
【実施例】図１は本発明の実施例１による光学式変位セ
ンサの構成を示す分解斜視図であり、前記図１５に示す
従来例と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略
する。図において、各受光素子（たとえばフォトダイオ
ード）で得られた信号は、電圧変換回路９Ｂ（９Ｂ１、
９Ｂ２）、９Ｃ（９Ｃ１、９Ｃ２）において電圧に変換
されたのち、加算器８で加算され、この加算信号をもと
に光量制御回路７で光源駆動電流を制御する。上記電圧
変換回路９Ｂ１、９Ｂ２、９Ｃ１、９Ｃ２の出力はそれ
ぞれ差動回路５Ｂ、５Ｃを通してＡ相信号、Ｂ相信号と
して取り出される。
ンサの構成を示す分解斜視図であり、前記図１５に示す
従来例と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略
する。図において、各受光素子（たとえばフォトダイオ
ード）で得られた信号は、電圧変換回路９Ｂ（９Ｂ１、
９Ｂ２）、９Ｃ（９Ｃ１、９Ｃ２）において電圧に変換
されたのち、加算器８で加算され、この加算信号をもと
に光量制御回路７で光源駆動電流を制御する。上記電圧
変換回路９Ｂ１、９Ｂ２、９Ｃ１、９Ｃ２の出力はそれ
ぞれ差動回路５Ｂ、５Ｃを通してＡ相信号、Ｂ相信号と
して取り出される。
【００１９】この構成において、スケールを一定速度で
移動させた場合の各部の波形は図２のようになる。すな
わち、９Ｂ１出力、９Ｃ１出力は１／４周期ずれた正弦
波となり、９Ｂ１出力と９Ｂ２出力あるいは９Ｃ１出力
と９Ｃ２出力はそれぞれ反転信号となっている。したが
って、これら４出力波形を加算した結果（加算器８の出
力）は光量に応じた直流成分のみとなる。この図では、
電圧変換回路９Ｂ，９Ｃは、受光素子４Ｂ，４Ｃへの入
射光量が大きいほど負側に大きく振れるように構成され
ている場合の例を示している。
移動させた場合の各部の波形は図２のようになる。すな
わち、９Ｂ１出力、９Ｃ１出力は１／４周期ずれた正弦
波となり、９Ｂ１出力と９Ｂ２出力あるいは９Ｃ１出力
と９Ｃ２出力はそれぞれ反転信号となっている。したが
って、これら４出力波形を加算した結果（加算器８の出
力）は光量に応じた直流成分のみとなる。この図では、
電圧変換回路９Ｂ，９Ｃは、受光素子４Ｂ，４Ｃへの入
射光量が大きいほど負側に大きく振れるように構成され
ている場合の例を示している。
【００２０】この加算器８の出力を入力する光量制御回
路７では、加算器８の出力（絶対値）が大きくなったと
きは光源駆動電流を減少させるように、逆に加算器８の
出力（絶対値）が小さくなったときは光源駆動電流を増
加させるように制御する。これにより、スケールの回折
効率が変動した場合にも常に一定の振幅やオフセット電
圧が得られるように光量を自動的に制御することができ
る。
路７では、加算器８の出力（絶対値）が大きくなったと
きは光源駆動電流を減少させるように、逆に加算器８の
出力（絶対値）が小さくなったときは光源駆動電流を増
加させるように制御する。これにより、スケールの回折
効率が変動した場合にも常に一定の振幅やオフセット電
圧が得られるように光量を自動的に制御することができ
る。
【００２１】図３は具体的な信号処理回路例を示すもの
で、電圧変換回路９Ｂ１は、演算増幅器ＩＣ１、抵抗Ｒ
１、キャパシタＣ１で構成される。フォトダイオード４
Ｂ１の光電流と抵抗Ｒ１の値とを乗算して得られる値に
負符号を付した電圧値がＩＣ１の出力に得られる。キャ
パシタＣ１は、回路の安定度確保および帯域制限のため
に付加されている。抵抗Ｒ３〜Ｒ７およびＩＣ３で差動
回路５Ｂが形成され、電圧変換回路９Ｂの出力に基づい
てＡ相信号が導出される。他の電圧変換回路９Ｃおよび
差動回路５Ｃも同様の構成である。
で、電圧変換回路９Ｂ１は、演算増幅器ＩＣ１、抵抗Ｒ
１、キャパシタＣ１で構成される。フォトダイオード４
Ｂ１の光電流と抵抗Ｒ１の値とを乗算して得られる値に
負符号を付した電圧値がＩＣ１の出力に得られる。キャ
パシタＣ１は、回路の安定度確保および帯域制限のため
に付加されている。抵抗Ｒ３〜Ｒ７およびＩＣ３で差動
回路５Ｂが形成され、電圧変換回路９Ｂの出力に基づい
てＡ相信号が導出される。他の電圧変換回路９Ｃおよび
差動回路５Ｃも同様の構成である。
【００２２】一方、抵抗Ｒ２１〜Ｒ２６及びＩＣ２１で
加算器８が構成され、各受光素子で得られた信号の和
（符号は負）が、電圧変換回路９Ｂ１、９Ｂ２、９Ｃ
１、９Ｃ２を介して得られる。この和成分は、基準電圧
Ｖｒｅｆ、ＩＣ２２、トランジスタＱ２１、抵抗Ｒ２７
で構成された光源制御回路７に入力される。Ｒ２７には
直列に発光素子１が接続されている。
加算器８が構成され、各受光素子で得られた信号の和
（符号は負）が、電圧変換回路９Ｂ１、９Ｂ２、９Ｃ
１、９Ｃ２を介して得られる。この和成分は、基準電圧
Ｖｒｅｆ、ＩＣ２２、トランジスタＱ２１、抵抗Ｒ２７
で構成された光源制御回路７に入力される。Ｒ２７には
直列に発光素子１が接続されている。
【００２３】ここで、各受光素子への入射光量が増加し
た場合を想定すると、ＩＣ２１の出力電圧は負側に大き
くなる。すると、ＩＣ２２の出力、トランジスタＱ２１
のエミッタは負方向に振れて光源１の駆動電流を減少さ
せる。逆に、光量が減少すると、光源１の駆動電流を増
加させる方向に動作する。
た場合を想定すると、ＩＣ２１の出力電圧は負側に大き
くなる。すると、ＩＣ２２の出力、トランジスタＱ２１
のエミッタは負方向に振れて光源１の駆動電流を減少さ
せる。逆に、光量が減少すると、光源１の駆動電流を増
加させる方向に動作する。
【００２４】このようにして、ＩＣ２１の出力電圧が常
に基準電圧Ｖｒｅｆに等しくなるように光源駆動電流が
制御されるので、出力振幅やオフセット電圧は、スケー
ルの回折効率の変動の影響を受けず非常に安定する。こ
うして信号の品質が良くすると、得られた信号を用いて
電気的に分解能を高める（多分割する）ことができるの
で、変位センサの分解能をさらに向上させることができ
る。
に基準電圧Ｖｒｅｆに等しくなるように光源駆動電流が
制御されるので、出力振幅やオフセット電圧は、スケー
ルの回折効率の変動の影響を受けず非常に安定する。こ
うして信号の品質が良くすると、得られた信号を用いて
電気的に分解能を高める（多分割する）ことができるの
で、変位センサの分解能をさらに向上させることができ
る。
【００２５】実施例２．図４は実施例２の構成を示す分
解斜視図であり、前記図１と同一部分には同一符号を付
して重複説明を省略する。本実施例２は特定の干渉光束
（この例では、Ｒ0 -1 +1 とＲ-1 +1 0 との干渉光束）のみ
を用い、この光束領域内を４つに分割して位相差信号を
得るように構成したところが実施例１と相違している。
このため、回折格子３Ｃ内を、１／４周期の位相差を持
たせた３Ｃ１、３Ｃ３、およびこれらとそれぞれ半周期
の位相差を持たせた３Ｃ２、３Ｃ４に分割し、対応する
受光素子４Ｃも４Ｃ１〜４Ｃ４に分割している。
解斜視図であり、前記図１と同一部分には同一符号を付
して重複説明を省略する。本実施例２は特定の干渉光束
（この例では、Ｒ0 -1 +1 とＲ-1 +1 0 との干渉光束）のみ
を用い、この光束領域内を４つに分割して位相差信号を
得るように構成したところが実施例１と相違している。
このため、回折格子３Ｃ内を、１／４周期の位相差を持
たせた３Ｃ１、３Ｃ３、およびこれらとそれぞれ半周期
の位相差を持たせた３Ｃ２、３Ｃ４に分割し、対応する
受光素子４Ｃも４Ｃ１〜４Ｃ４に分割している。
【００２６】この場合、３Ｃ３、３Ｃ４、４Ｃ３、４Ｃ
４、９Ｃ３、９Ｃ４が、図１の３Ｂ１、３Ｂ２、４Ｂ
１、４Ｂ２、９Ｂ１、９Ｂ２に相当し、５Ｃ１、５Ｃ２
が、図１の５Ｃ、５Ｂに相当するだけで、動作は全く同
様である。
４、９Ｃ３、９Ｃ４が、図１の３Ｂ１、３Ｂ２、４Ｂ
１、４Ｂ２、９Ｂ１、９Ｂ２に相当し、５Ｃ１、５Ｃ２
が、図１の５Ｃ、５Ｂに相当するだけで、動作は全く同
様である。
【００２７】本実施例２では、特定の干渉光束のみを用
い、この干渉光束が常に一定強度になるようフィードバ
ック動作が行なわれるので、信号の振幅やオフセット電
圧が安定するという効果をより一層顕著に得ることがで
きる。
い、この干渉光束が常に一定強度になるようフィードバ
ック動作が行なわれるので、信号の振幅やオフセット電
圧が安定するという効果をより一層顕著に得ることがで
きる。
【００２８】実施例３．図５は実施例３の構成を示す分
解斜視図であり、前記図１と同一部分には同一符号を付
して重複説明を省略する。本実施例３は上記実施例２に
おける位相分割数を３に変更し、各相間に１／３周期の
位相差を持たせたもので、回折格子３Ｃおよび受光素子
４Ｃを、等光量が得られるように３つの領域に分割して
いる。この場合、各電圧変換回路９Ｃ１、９Ｃ２、９Ｃ
３の出力は図６に示すような波形となり、これらを加算
した信号は直流成分（図示せず）のみとなる。したがっ
て上記実施例２と同様の効果を得ることができる。
解斜視図であり、前記図１と同一部分には同一符号を付
して重複説明を省略する。本実施例３は上記実施例２に
おける位相分割数を３に変更し、各相間に１／３周期の
位相差を持たせたもので、回折格子３Ｃおよび受光素子
４Ｃを、等光量が得られるように３つの領域に分割して
いる。この場合、各電圧変換回路９Ｃ１、９Ｃ２、９Ｃ
３の出力は図６に示すような波形となり、これらを加算
した信号は直流成分（図示せず）のみとなる。したがっ
て上記実施例２と同様の効果を得ることができる。
【００２９】なお、上記各実施例では各受光素子で得ら
れた信号すべてを加算した例を示しているが、たとえ
ば、図４の例では９Ｃ１出力と９Ｃ２出力のみを加算し
た信号を用いてフィードバックを施しても同様な効果を
得ることができる。このように、加算すれば原理上直流
成分だけになる特定の信号の和に応じて、発光素子の光
出力を制御するように構成すればよい。
れた信号すべてを加算した例を示しているが、たとえ
ば、図４の例では９Ｃ１出力と９Ｃ２出力のみを加算し
た信号を用いてフィードバックを施しても同様な効果を
得ることができる。このように、加算すれば原理上直流
成分だけになる特定の信号の和に応じて、発光素子の光
出力を制御するように構成すればよい。
【００３０】また、以上の説明では回折光の干渉を用い
たリニアエンコーダを例に取り上げたが、変位を検出す
るための光学手段は本明細書記載の方法に限定されず、
本発明はロータリーエンコーダ等いかなる光学手段の変
位センサにも適用することができる。
たリニアエンコーダを例に取り上げたが、変位を検出す
るための光学手段は本明細書記載の方法に限定されず、
本発明はロータリーエンコーダ等いかなる光学手段の変
位センサにも適用することができる。
【００３１】上記各実施例によれば、通常動作時には振
幅やオフセット電圧の安定した信号を得ることができる
が、製造工程での調整時や、各種装置への取り付け時に
は、スケールとヘッドとの位置関係が最良でない状況が
発生する。換言すれば、最適状態へ設定するための調整
途上には、受光素子に十分な光量が入射されていない状
況が生じることになる。この場合、複数の受光素子の出
力を加算する加算器８の出力が所定のレベルになるよう
に回路が動作するので、発光素子１に大きな電流が供給
されることになり、場合によっては発光素子１の最大定
格を越え、発光素子１が劣化または破壊に至るおそれが
ある。しかも、加算器８の出力が所定のレベルになって
いるということは、スケールとヘッドの位置関係を最適
に設定することが難しいことになる。
幅やオフセット電圧の安定した信号を得ることができる
が、製造工程での調整時や、各種装置への取り付け時に
は、スケールとヘッドとの位置関係が最良でない状況が
発生する。換言すれば、最適状態へ設定するための調整
途上には、受光素子に十分な光量が入射されていない状
況が生じることになる。この場合、複数の受光素子の出
力を加算する加算器８の出力が所定のレベルになるよう
に回路が動作するので、発光素子１に大きな電流が供給
されることになり、場合によっては発光素子１の最大定
格を越え、発光素子１が劣化または破壊に至るおそれが
ある。しかも、加算器８の出力が所定のレベルになって
いるということは、スケールとヘッドの位置関係を最適
に設定することが難しいことになる。
【００３２】実施例４．図７は上記の問題点を解消した
本発明による光学式変位センサの光源制御回路７と加算
器８の回路構成図であり、前記図３と同一部分には同一
符号を付して重複説明を省略する。図７において、トラ
ンジスタＱ２１のベースは、切換手段としてのスイッチ
Ｓ２１によって、調整時に接点ａ側に、最適調整後には
接点ｂ側に切り換えられる。スイッチＳ２１が接点ａ側
にあるときはトランジスタＱ２１のベースは正の基準電
圧Ｖｒ２に固定されるため、発光素子１にはトランジス
タＱ１、抵抗Ｒ２７による光量設定手段を介して、最大
定格を越えることのない所定の固定電流が流れることに
なる。
本発明による光学式変位センサの光源制御回路７と加算
器８の回路構成図であり、前記図３と同一部分には同一
符号を付して重複説明を省略する。図７において、トラ
ンジスタＱ２１のベースは、切換手段としてのスイッチ
Ｓ２１によって、調整時に接点ａ側に、最適調整後には
接点ｂ側に切り換えられる。スイッチＳ２１が接点ａ側
にあるときはトランジスタＱ２１のベースは正の基準電
圧Ｖｒ２に固定されるため、発光素子１にはトランジス
タＱ１、抵抗Ｒ２７による光量設定手段を介して、最大
定格を越えることのない所定の固定電流が流れることに
なる。
【００３３】このように構成することによって、スケー
ルとヘッドとの位置関係が最適でない状況下では、スイ
ッチＳ２１を接点ａ側に接続してフィードバックループ
を断ち発光素子１を受光状況にかかわらない方法で駆動
することができ、スケールとヘッドの最適位置関係を見
付けることが可能である。
ルとヘッドとの位置関係が最適でない状況下では、スイ
ッチＳ２１を接点ａ側に接続してフィードバックループ
を断ち発光素子１を受光状況にかかわらない方法で駆動
することができ、スケールとヘッドの最適位置関係を見
付けることが可能である。
【００３４】また、最適に調整したのち、一旦供給電源
をＯＦＦしてスイッチＳ２１を切り換えて電源を投入す
ると正規の動作をするので、発光素子１の劣化や破壊の
おそれもなくすことができる。
をＯＦＦしてスイッチＳ２１を切り換えて電源を投入す
ると正規の動作をするので、発光素子１の劣化や破壊の
おそれもなくすことができる。
【００３５】実施例５．図８は本発明の実施例５を示す
回路構成図であり、前記実施例４と同一部分には同一符
号を付して重複説明を省略する。本実施例５は実施例４
とは調整時の発光素子駆動電流の供給方法が異なってい
る。調整時にスイッチＳ２１を接点ａ側に設定すると、
正電源ＶＣＣから抵抗Ｒ２９、Ｒ２７による光量設定手
段を通して発光素子１に電流が供給される。この場合も
スイッチＳ２１が接点ａ側にあるときは所定の電流以上
に流れることはなく、上記実施例４と同様の効果を得る
ことができる。
回路構成図であり、前記実施例４と同一部分には同一符
号を付して重複説明を省略する。本実施例５は実施例４
とは調整時の発光素子駆動電流の供給方法が異なってい
る。調整時にスイッチＳ２１を接点ａ側に設定すると、
正電源ＶＣＣから抵抗Ｒ２９、Ｒ２７による光量設定手
段を通して発光素子１に電流が供給される。この場合も
スイッチＳ２１が接点ａ側にあるときは所定の電流以上
に流れることはなく、上記実施例４と同様の効果を得る
ことができる。
【００３６】なお、本実施例５では抵抗Ｒ２８およびキ
ャパシタＣ２１が追加されているが、これは、使用時に
おいて電源投入時に発光素子１に流れる電流の立ち上が
りを緩やかにするもので、電源電圧の急激な変化やパル
スノイズがあっても発光素子１にサージ電流が流れない
ようにして該発光素子を保護する役割を持たせている。
ャパシタＣ２１が追加されているが、これは、使用時に
おいて電源投入時に発光素子１に流れる電流の立ち上が
りを緩やかにするもので、電源電圧の急激な変化やパル
スノイズがあっても発光素子１にサージ電流が流れない
ようにして該発光素子を保護する役割を持たせている。
【００３７】実施例６．図９は本発明の実施例６を示す
回路構成図であり、本実施例６は実施例４、５とは調整
時の発光素子駆動電流の供給方法がさらに異なってい
る。調整時にスイッチＳ２１を接点ａ側に設定すると、
Ｄ２１、Ｄ２２、Ｒ２９、Ｒ３０、Ｑ２２で構成された
光量設定手段としての定電流回路によって受光素子１が
駆動される。
回路構成図であり、本実施例６は実施例４、５とは調整
時の発光素子駆動電流の供給方法がさらに異なってい
る。調整時にスイッチＳ２１を接点ａ側に設定すると、
Ｄ２１、Ｄ２２、Ｒ２９、Ｒ３０、Ｑ２２で構成された
光量設定手段としての定電流回路によって受光素子１が
駆動される。
【００３８】実施例７．上記の実施例４乃至６では、電
源を投入したままスイッチＳ２１を切り換えることを想
定していない（切り換えると、発光素子１に一時的に過
大電流が流れることがある）が、図１０に示す実施例７
は、電源を投入したままスイッチＳ２１を切り換えても
発光素子に過大電流が流れることがないようにしたもの
である。
源を投入したままスイッチＳ２１を切り換えることを想
定していない（切り換えると、発光素子１に一時的に過
大電流が流れることがある）が、図１０に示す実施例７
は、電源を投入したままスイッチＳ２１を切り換えても
発光素子に過大電流が流れることがないようにしたもの
である。
【００３９】本実施例７は、調整時の発光素子駆動電流
の供給方法は上記実施例５と同じであるが、トランジス
タＱ２３、抵抗３１、Ｒ３２、およびダイオードＤ２３
が追加されている点が異なっており、図１１は本実施例
７の動作を説明するための波形図を示す。
の供給方法は上記実施例５と同じであるが、トランジス
タＱ２３、抵抗３１、Ｒ３２、およびダイオードＤ２３
が追加されている点が異なっており、図１１は本実施例
７の動作を説明するための波形図を示す。
【００４０】まず、調整時にスイッチＳ２を接点ａ側に
設定すると、正電源ＶＣＣから抵抗Ｒ２９、Ｒ２７によ
る光量設定手段を通して発光素子１に電流が供給され
る。この駆動電流は、通常動作時より小さめの所定値に
設定されており、この通電状態でスケールとヘッドの位
置関係を最適に設定することができる。
設定すると、正電源ＶＣＣから抵抗Ｒ２９、Ｒ２７によ
る光量設定手段を通して発光素子１に電流が供給され
る。この駆動電流は、通常動作時より小さめの所定値に
設定されており、この通電状態でスケールとヘッドの位
置関係を最適に設定することができる。
【００４１】この時、ａ点とｄ点は接続されているの
で、同じ電圧値になっている。トランジスタＱ２３は導
通してＩＣ２１の反転入力端子を正電圧側に引き上げる
ので、ＩＣ２１の出力電圧は負に大きくなり（飽和す
る）、基準電圧Ｖｒ１よりさらに負値となる。
で、同じ電圧値になっている。トランジスタＱ２３は導
通してＩＣ２１の反転入力端子を正電圧側に引き上げる
ので、ＩＣ２１の出力電圧は負に大きくなり（飽和す
る）、基準電圧Ｖｒ１よりさらに負値となる。
【００４２】従って、ＩＣ２２の出力電圧ｅも負に大き
く振れる（飽和する）が、この場合、ダイオードＤ２３
が導通するので、トランジスタＱ２１のベースｃは、Ｄ
２３の順方向電圧（ＰＮ接合一個）分の負電圧に留ま
る。トランジスタＱ２１のエミッタ電圧は、抵抗Ｒ３２
（大きめの値でよい）が存在するので、ほぼ０Ｖになっ
ている。
く振れる（飽和する）が、この場合、ダイオードＤ２３
が導通するので、トランジスタＱ２１のベースｃは、Ｄ
２３の順方向電圧（ＰＮ接合一個）分の負電圧に留ま
る。トランジスタＱ２１のエミッタ電圧は、抵抗Ｒ３２
（大きめの値でよい）が存在するので、ほぼ０Ｖになっ
ている。
【００４３】調整を終えて、電源を投入したままスイッ
チＳ２１を接点ｂ側に切り換えた場合、抵抗Ｒ２９には
電流が流れなくなるので、ａ点は直ちにＶＣＣまで上昇
する。トランジスタＱ２３はＯＦＦし、コレクタは高イ
ンピーダンス状態になる。スイッチを切り換えた瞬間は
ｂ点はほぼ０Ｖであるため、発光素子１に電流は流れな
い。
チＳ２１を接点ｂ側に切り換えた場合、抵抗Ｒ２９には
電流が流れなくなるので、ａ点は直ちにＶＣＣまで上昇
する。トランジスタＱ２３はＯＦＦし、コレクタは高イ
ンピーダンス状態になる。スイッチを切り換えた瞬間は
ｂ点はほぼ０Ｖであるため、発光素子１に電流は流れな
い。
【００４４】したがって、まだ受光光量が０であり、Ｉ
Ｃ２１の出力は０Ｖであるため、ＩＣ２２の出力ｅは正
に飽和する。これによって、抵抗Ｒ２８を通してコンデ
ンサＣ２１を充電し始めるので、トランジスタＱ２１の
ベースｃの電位は徐々に上昇する。これにつれてエミッ
タｂの電位も上昇を始め、発光素子１に駆動電流が流れ
始める。光量が増加してきてＩＣ２１の出力が負に振れ
Ｖｒ１に近づくと、ＩＣ２２の出力ｅが下降を始め、フ
ィードバックによって所定の光量で安定する。
Ｃ２１の出力は０Ｖであるため、ＩＣ２２の出力ｅは正
に飽和する。これによって、抵抗Ｒ２８を通してコンデ
ンサＣ２１を充電し始めるので、トランジスタＱ２１の
ベースｃの電位は徐々に上昇する。これにつれてエミッ
タｂの電位も上昇を始め、発光素子１に駆動電流が流れ
始める。光量が増加してきてＩＣ２１の出力が負に振れ
Ｖｒ１に近づくと、ＩＣ２２の出力ｅが下降を始め、フ
ィードバックによって所定の光量で安定する。
【００４５】なお、負の電源電圧ＶＥＥの絶対値が小さ
いなどの理由により、ＩＣ２２の出力の負側の飽和電圧
でもトランジスタＱ２１のベース・エミッタ間逆電圧Ｖ
EBの定格を越えないような場合には、ダイオードＤ２３
は不要である。
いなどの理由により、ＩＣ２２の出力の負側の飽和電圧
でもトランジスタＱ２１のベース・エミッタ間逆電圧Ｖ
EBの定格を越えないような場合には、ダイオードＤ２３
は不要である。
【００４６】このように本実施例７の構成を用いれば、
製造工程での調整時や装置への取り付け時には所定の電
流値で発光素子を駆動して最適状態に設定することがで
きるとともに、調整終了後に電源を投入したままスイッ
チＳ２１を接点ｂ側に切り換えても発光素子１に過大電
流が流れることがなく、発光素子１の劣化や破壊が起こ
る心配がない。
製造工程での調整時や装置への取り付け時には所定の電
流値で発光素子を駆動して最適状態に設定することがで
きるとともに、調整終了後に電源を投入したままスイッ
チＳ２１を接点ｂ側に切り換えても発光素子１に過大電
流が流れることがなく、発光素子１の劣化や破壊が起こ
る心配がない。
【００４７】なお、逆にスイッチＳ２１を接点ｂ側から
接点ａ側に切り換えた場合には、制限抵抗Ｒ２９が直列
に挿入されるので、過電流が発生する心配はない。
接点ａ側に切り換えた場合には、制限抵抗Ｒ２９が直列
に挿入されるので、過電流が発生する心配はない。
【００４８】実施例８．図１２は電源を投入したままス
イッチＳ２１を切り換えても発光素子に過大電流が流れ
ないように構成した実施例８を示す回路構成図である。
イッチＳ２１を切り換えても発光素子に過大電流が流れ
ないように構成した実施例８を示す回路構成図である。
【００４９】本実施例８では、調整時（スイッチ２１を
接点ａ側）にはトランジスタＱ２４を導通させ、トラン
ジスタＱ２１のベースを０Ｖ近くに引き込んで該トラン
ジスタをほぼ非導通とし、エミッタｂの電位をほぼ０Ｖ
にしている。スイッチを接点ｂ側に切り換えると、トラ
ンジスタＱ２４が非導通となり、上記実施例７と同様に
動作し、所定の光量で安定する。
接点ａ側）にはトランジスタＱ２４を導通させ、トラン
ジスタＱ２１のベースを０Ｖ近くに引き込んで該トラン
ジスタをほぼ非導通とし、エミッタｂの電位をほぼ０Ｖ
にしている。スイッチを接点ｂ側に切り換えると、トラ
ンジスタＱ２４が非導通となり、上記実施例７と同様に
動作し、所定の光量で安定する。
【００５０】この場合も所定の電流以上に流れることは
なく、上記実施例７と同様の効果を得ることができる。
なく、上記実施例７と同様の効果を得ることができる。
【００５１】実施例９．図１３は電源を投入したままス
イッチＳ２１を切り換えても発光素子１に過大電流が流
れないように構成した実施例９を示す回路構成図であ
る。
イッチＳ２１を切り換えても発光素子１に過大電流が流
れないように構成した実施例９を示す回路構成図であ
る。
【００５２】本実施例９では、調整時（スイッチ２１を
接点ａ側）にはトランジスタＱ２５を導通させ、演算増
幅器ＩＣ２２の非反転入力端子を基準電圧Ｖｒ１より低
い電圧に引き込み、この演算増幅器の出力を負にしてト
ランジスタＱ２１を非導通として、エミッタｂの電位を
ほぼ０Ｖにしている。スイッチ２１を接点ｂ側に切り換
えるとＱ２４が非導通となり、上記実施例７と同様に動
作し、所定の光量で安定する。
接点ａ側）にはトランジスタＱ２５を導通させ、演算増
幅器ＩＣ２２の非反転入力端子を基準電圧Ｖｒ１より低
い電圧に引き込み、この演算増幅器の出力を負にしてト
ランジスタＱ２１を非導通として、エミッタｂの電位を
ほぼ０Ｖにしている。スイッチ２１を接点ｂ側に切り換
えるとＱ２４が非導通となり、上記実施例７と同様に動
作し、所定の光量で安定する。
【００５３】この場合も所定の電流以上に流れることは
なく、製造工程での調整時や装置への取り付け時の調整
が可能で、調整後に電源を投入したままスイッチＳ２１
を切り換えても発光素子に過大電流が流れることがな
く、発光素子の劣化や破壊が起こる心配がない。
なく、製造工程での調整時や装置への取り付け時の調整
が可能で、調整後に電源を投入したままスイッチＳ２１
を切り換えても発光素子に過大電流が流れることがな
く、発光素子の劣化や破壊が起こる心配がない。
【００５４】実施例１０．図１４は前記図９に示す実施
例６に、トランジスタＱ２３、抵抗３１、ダイオードＤ
２３を追加し、電源を投入したままスイッチＳ２１を切
り換えても発光素子１に過大電流が流れないような対策
を施した実施例である。
例６に、トランジスタＱ２３、抵抗３１、ダイオードＤ
２３を追加し、電源を投入したままスイッチＳ２１を切
り換えても発光素子１に過大電流が流れないような対策
を施した実施例である。
【００５５】本実施例１０では、調整時（スイッチ２１
を接点ａ側）にはトランジスタＱ２３を導通させ、演算
増幅器ＩＣ２１の反転入力端子を非反転入力端子より高
い電圧に引き上げ、これによって演算増幅器ＩＣ２１の
出力を負に飽和させる。このため、演算増幅器ＩＣ２２
の出力も負になり、トランジスタＱ２１は非導通とな
り、エミッタｂの電位はほぼ０Ｖになる。ここで、ダイ
オードＤ２３はトランジスタＱ２１のベース・エミッタ
間逆電圧ＶEBの定格オーバー防止用である。
を接点ａ側）にはトランジスタＱ２３を導通させ、演算
増幅器ＩＣ２１の反転入力端子を非反転入力端子より高
い電圧に引き上げ、これによって演算増幅器ＩＣ２１の
出力を負に飽和させる。このため、演算増幅器ＩＣ２２
の出力も負になり、トランジスタＱ２１は非導通とな
り、エミッタｂの電位はほぼ０Ｖになる。ここで、ダイ
オードＤ２３はトランジスタＱ２１のベース・エミッタ
間逆電圧ＶEBの定格オーバー防止用である。
【００５６】スイッチ２１を接点ｂ側に切り換えると、
トランジスタＱ２１のエミッタｂの電位は０Ｖから徐々
に上昇し、フィードバックによって所定の光量で安定す
る。発光素子１はこれに応じた電流で駆動される。した
がって、スイッチ２１の切り換えによる過電流で発光素
子１が劣化したり破壊したりするおそれはない。
トランジスタＱ２１のエミッタｂの電位は０Ｖから徐々
に上昇し、フィードバックによって所定の光量で安定す
る。発光素子１はこれに応じた電流で駆動される。した
がって、スイッチ２１の切り換えによる過電流で発光素
子１が劣化したり破壊したりするおそれはない。
【００５７】なお、逆にスイッチＳ２１を接点ｂから接
点ａに切り換えた場合には、定電流回路によって電流が
制限されるので、過電流が発生する心配はない。
点ａに切り換えた場合には、定電流回路によって電流が
制限されるので、過電流が発生する心配はない。
【００５８】
【発明の効果】以上のように、請求項１乃至６の発明に
よれば、複数の受光素子の出力を加算して得た直流成分
のみで発光素子の光量を一定に制御するように構成した
ので、常に振幅やオフセット電圧の安定した品質の良い
信号を得ることができる。そして、信号の品質が良くな
ると、得られた信号を用いて電気的に分解能を高めるこ
とが容易にでき、変位センサの分解能をさらに向上させ
ることができる。
よれば、複数の受光素子の出力を加算して得た直流成分
のみで発光素子の光量を一定に制御するように構成した
ので、常に振幅やオフセット電圧の安定した品質の良い
信号を得ることができる。そして、信号の品質が良くな
ると、得られた信号を用いて電気的に分解能を高めるこ
とが容易にでき、変位センサの分解能をさらに向上させ
ることができる。
【００５９】また、請求項７の発明によれば、受光素子
からの出力に基づいて発光素子の光量を制御する光量制
御回路を、切換手段の切換えによって、上記受光素子か
らの出力に代えて、上記発光素子に最大定格を越えるこ
とのない光量設定を行なうように構成したので、製造工
程や装置への組み込みの際にスケールとヘッドの位置関
係を最適に調整することができるとともに、発光素子に
過電流が流れて劣化したり破壊が起きたりすることがな
い光学式変位センサを実現することができる。
からの出力に基づいて発光素子の光量を制御する光量制
御回路を、切換手段の切換えによって、上記受光素子か
らの出力に代えて、上記発光素子に最大定格を越えるこ
とのない光量設定を行なうように構成したので、製造工
程や装置への組み込みの際にスケールとヘッドの位置関
係を最適に調整することができるとともに、発光素子に
過電流が流れて劣化したり破壊が起きたりすることがな
い光学式変位センサを実現することができる。
【図１】 本発明の光学式変位センサの実施例１を示す
構成図
構成図
【図２】 実施例１を説明するための信号波形図
【図３】 図１の光学式変位センサの信号処理回路を示
す回路図
す回路図
【図４】 本発明の光学式変位センサの実施例２を示す
構成図
構成図
【図５】 本発明の光学式変位センサの実施例３を示す
構成図
構成図
【図６】 実施例３を説明するための信号波形図
【図７】 本発明の光学式変位センサの実施例４を示す
回路図
回路図
【図８】 本発明の光学式変位センサの実施例５を示す
回路図
回路図
【図９】 本発明の光学式変位センサの実施例６を示す
回路図
回路図
【図１０】 本発明の光学式変位センサの実施例７を示
す回路図
す回路図
【図１１】 図１０の動作を説明するための信号波形図
【図１２】 本発明の光学式変位センサの実施例８を示
す回路図
す回路図
【図１３】 本発明の光学式変位センサの実施例９を示
す回路図
す回路図
【図１４】 本発明の光学式変位センサの実施例１０を
示す回路図
示す回路図
【図１５】 従来の光学式変位センサを示す構成図
【符号の説明】 １ 発光素子 ３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ 回折格子 ４Ｂ、４Ｃ、 受光素子 ７ 光量制御回路 ８ 加算器 ２１ スケール上の回折格子 Ｓ２１ スイッチ（切換手段） Ｑ２１ トランジスタ（光量設定手段） Ｒ２７ 抵抗（光量設定手段）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近藤 浩史 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内
Claims (7)
- 【請求項１】 光学的手段によって相対変位物体の変位
に応じた光量変化を生じさせる変位センサにおいて、発
光素子からの光を位相変調された複数の光束に分割し合
成する干渉光束作成手段と、前記干渉光束を受光する複
数の受光素子と、この複数の受光素子の出力を加算して
直流成分だけを出力する加算回路と、この加算回路の出
力に基づいて前記発光素子の光量を制御する光量制御回
路とを具備したことを特徴とする光学式変位センサ。 - 【請求項２】 前記干渉光束作成手段は、相対変位物体
に取り付けられ回折格子が形成されたスケールと、前記
発光素子で生成された光を複数の光束に分割して出射さ
せるための第一の光学機能素子と、上記出射された光束
が上記スケールに照射されて変調を受けた光を合成し干
渉光束を得るための第二の光学機能素子とを有すること
を特徴とする請求項１の光学式変位センサ。 - 【請求項３】 上記第二の光学機能素子は、上記干渉光
束のうち特定の光束領域内を特定ピッチずらして分割配
置され、上記分割配置された第二の光学機能素子に対応
して上記受光素子群が配置されていることを特徴とする
請求項２の光学式変位センサ。 - 【請求項４】 上記複数の受光素子で得られた光量の和
が一定になるように上記発光素子の光出力を制御するよ
うに構成されていることを特徴とする請求項１、請求項
２または請求項３の光学式変位センサ。 - 【請求項５】 上記第二の光学機能素子および上記受光
素子群は、互いに１／４周期の位相差を有する信号が得
られるように分割配置されていることを特徴とする請求
項２または請求項３の光学式変位センサ。 - 【請求項６】 上記第二の光学機能素子および上記受光
素子群は、互いに１／３周期の位相差を有する信号が得
られるように分割配置されていることを特徴とする請求
項２または請求項３の光学式変位センサ。 - 【請求項７】 光学的手段によって相対変位物体の変位
に応じた光量変化を生じさせる変位センサにおいて、発
光素子からの光を位相変調された複数の光束に分割し合
成する干渉光束作成手段と、前記干渉光束を受光する複
数の受光素子と、前記受光素子からの出力に基づいて前
記発光素子の光量を制御する光量制御回路とを備え、こ
の光量制御回路に切換手段の切換えにより、前記受光素
子からの出力に代えて前記発光素子に最大定格を越える
ことのない通電を行なう光量設定手段を具備したことを
特徴とする光学式変位センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5254991A JPH0783612A (ja) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | 光学式変位センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5254991A JPH0783612A (ja) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | 光学式変位センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0783612A true JPH0783612A (ja) | 1995-03-28 |
Family
ID=17272696
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5254991A Pending JPH0783612A (ja) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | 光学式変位センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0783612A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5956140A (en) * | 1995-02-21 | 1999-09-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Displacement detection apparatus and drive control apparatus using the same constructed to prevent collision between gratings |
| JP2001174287A (ja) * | 1999-12-21 | 2001-06-29 | Olympus Optical Co Ltd | 光学式エンコーダー |
| JP2005326231A (ja) * | 2004-05-13 | 2005-11-24 | Sendai Nikon:Kk | 光電式エンコーダ |
| WO2006064687A1 (ja) * | 2004-12-14 | 2006-06-22 | Ntn Corporation | 回転検出装置およびこれを備えた軸受 |
| JP2006170720A (ja) * | 2004-12-14 | 2006-06-29 | Ntn Corp | 回転検出装置および回転検出装置付き軸受 |
| US7235776B2 (en) | 2003-08-27 | 2007-06-26 | Johannes Heidenhain Gmbh | Method and device for regulating a light source of a position-measuring unit |
| WO2011043354A1 (ja) * | 2009-10-05 | 2011-04-14 | 太陽誘電株式会社 | 変位計測方法及び変位計測装置 |
| JP2015184098A (ja) * | 2014-03-24 | 2015-10-22 | 三菱電機株式会社 | 光学式エンコーダ |
| US9573569B2 (en) | 2009-10-05 | 2017-02-21 | Taiyo Yuden Co., Ltd. | Regenerative brake device and motor-assisted vehicle provided with the same |
| JP2020148742A (ja) * | 2019-03-15 | 2020-09-17 | 富士電機株式会社 | エンコーダ、処理装置、処理方法 |
-
1993
- 1993-09-17 JP JP5254991A patent/JPH0783612A/ja active Pending
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5956140A (en) * | 1995-02-21 | 1999-09-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Displacement detection apparatus and drive control apparatus using the same constructed to prevent collision between gratings |
| JP2001174287A (ja) * | 1999-12-21 | 2001-06-29 | Olympus Optical Co Ltd | 光学式エンコーダー |
| US7235776B2 (en) | 2003-08-27 | 2007-06-26 | Johannes Heidenhain Gmbh | Method and device for regulating a light source of a position-measuring unit |
| JP2005326231A (ja) * | 2004-05-13 | 2005-11-24 | Sendai Nikon:Kk | 光電式エンコーダ |
| JP4506271B2 (ja) * | 2004-05-13 | 2010-07-21 | 株式会社ニコン | 光電式エンコーダ |
| US8283913B2 (en) | 2004-12-14 | 2012-10-09 | Ntn Corporation | Magnetic array sensor circuit having offset variation reduction circuit |
| WO2006064687A1 (ja) * | 2004-12-14 | 2006-06-22 | Ntn Corporation | 回転検出装置およびこれを備えた軸受 |
| JP2006170720A (ja) * | 2004-12-14 | 2006-06-29 | Ntn Corp | 回転検出装置および回転検出装置付き軸受 |
| JP4553714B2 (ja) * | 2004-12-14 | 2010-09-29 | Ｎｔｎ株式会社 | 回転検出装置および回転検出装置付き軸受 |
| US7948231B2 (en) | 2004-12-14 | 2011-05-24 | Ntn Corporation | Rotation detecting apparatus having magnetic sensor array and bearing provided with same |
| WO2011043354A1 (ja) * | 2009-10-05 | 2011-04-14 | 太陽誘電株式会社 | 変位計測方法及び変位計測装置 |
| JPWO2011043354A1 (ja) * | 2009-10-05 | 2013-03-04 | 太陽誘電株式会社 | 変位計測方法及び変位計測装置 |
| US8730483B2 (en) | 2009-10-05 | 2014-05-20 | Taiyo Yuden Co., Ltd. | Interferometric measurement of displacement in axial direction of a grating |
| JP5586619B2 (ja) * | 2009-10-05 | 2014-09-10 | 太陽誘電株式会社 | 変位計測方法及び変位計測装置 |
| US9573569B2 (en) | 2009-10-05 | 2017-02-21 | Taiyo Yuden Co., Ltd. | Regenerative brake device and motor-assisted vehicle provided with the same |
| JP2015184098A (ja) * | 2014-03-24 | 2015-10-22 | 三菱電機株式会社 | 光学式エンコーダ |
| JP2020148742A (ja) * | 2019-03-15 | 2020-09-17 | 富士電機株式会社 | エンコーダ、処理装置、処理方法 |
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