JPH0914997A - 光電式エンコーダ - Google Patents
光電式エンコーダInfo
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- JPH0914997A JPH0914997A JP18618895A JP18618895A JPH0914997A JP H0914997 A JPH0914997 A JP H0914997A JP 18618895 A JP18618895 A JP 18618895A JP 18618895 A JP18618895 A JP 18618895A JP H0914997 A JPH0914997 A JP H0914997A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 出力振幅を無調整で一定レベルに制御する。
【構成】 エンコーダ出力Ａ，Ｂの振幅に相当する値の
目標値Ｋは、予めＣＰＵ１１内のＲＯＭに記憶される。
ＣＰＵ１１は、エンコーダ出力Ａ，Ｂからその振幅に相
当する値を計算し、この値と目標値Ｋとが一致するよう
に、基準値Ｖｒｅｆを変化させる。電流制御回路７は、
受光信号ａ，＿ａ，ｂ，＿ｂの直流成分を算出し、この
直流成分と基準値Ｖｒｅｆとが一致するようにＬＥＤ１
の電流値Ｉｆを制御する。
目標値Ｋは、予めＣＰＵ１１内のＲＯＭに記憶される。
ＣＰＵ１１は、エンコーダ出力Ａ，Ｂからその振幅に相
当する値を計算し、この値と目標値Ｋとが一致するよう
に、基準値Ｖｒｅｆを変化させる。電流制御回路７は、
受光信号ａ，＿ａ，ｂ，＿ｂの直流成分を算出し、この
直流成分と基準値Ｖｒｅｆとが一致するようにＬＥＤ１
の電流値Ｉｆを制御する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、回転体や直線移動体の
位置及び速度等を検出するための正弦波信号を出力する
光電式エンコーダに関する。
位置及び速度等を検出するための正弦波信号を出力する
光電式エンコーダに関する。
【０００２】
【従来の技術】正弦波出力型のエンコーダは、パルスエ
ンコーダに比べ、エンコーダ出力の１周期の間の変位や
速度を連続量として求めることができるという利点があ
る。この種のエンコーダで正しい検出値を得るために
は、正弦波状の出力信号の振幅値が予め設定された値に
正確に制御されていることが必要である。
ンコーダに比べ、エンコーダ出力の１周期の間の変位や
速度を連続量として求めることができるという利点があ
る。この種のエンコーダで正しい検出値を得るために
は、正弦波状の出力信号の振幅値が予め設定された値に
正確に制御されていることが必要である。
【０００３】変位検出に発光ダイオード（ＬＥＤ）とフ
ォトセンサ（ＰＤ）とを使用した光電式のエンコーダの
場合、ＬＥＤの周囲の温度や経年変化によってＬＥＤ出
力が変化する。これにより、エンコーダ出力の振幅値が
変動する。また、エンコーダの周波数特性によってもエ
ンコーダ出力の振幅値の直線性が悪化することが知られ
ている。
ォトセンサ（ＰＤ）とを使用した光電式のエンコーダの
場合、ＬＥＤの周囲の温度や経年変化によってＬＥＤ出
力が変化する。これにより、エンコーダ出力の振幅値が
変動する。また、エンコーダの周波数特性によってもエ
ンコーダ出力の振幅値の直線性が悪化することが知られ
ている。
【０００４】従来、このようなエンコーダ出力の振幅値
の変動を抑制したものとして、例えば特開昭６１−１３
７０２号に示すエンコーダが知られている。このエンコ
ーダでは、２つのＰＤから出力される直流分を含んだ１
８０°位相が異なる２相の検出出力の差分値をエンコー
ダ出力として出力すると共に、２相検出出力を加算して
直流成分を得る。そして、この直流成分が予め設定した
値と等しくなるように、ＬＥＤの電流値を制御するもの
である。
の変動を抑制したものとして、例えば特開昭６１−１３
７０２号に示すエンコーダが知られている。このエンコ
ーダでは、２つのＰＤから出力される直流分を含んだ１
８０°位相が異なる２相の検出出力の差分値をエンコー
ダ出力として出力すると共に、２相検出出力を加算して
直流成分を得る。そして、この直流成分が予め設定した
値と等しくなるように、ＬＥＤの電流値を制御するもの
である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の光電式エンコーダでは、ＬＥＤ，ＰＤ等の素子
のばらつき、組立時の機械的、光学的ばらつきなどがあ
るために、エンコーダ出力の振幅値とＰＤの直流レベル
との関係が装置毎に異なっている。このため、予め所望
とする振幅値を得るために必要な直流成分の基準レベル
を、装置毎にボリューム等によって調整しなければなら
ない。このため、工場出荷時や現場でのサービス時の手
間がかかりコストが上昇するという問題点がある。
た従来の光電式エンコーダでは、ＬＥＤ，ＰＤ等の素子
のばらつき、組立時の機械的、光学的ばらつきなどがあ
るために、エンコーダ出力の振幅値とＰＤの直流レベル
との関係が装置毎に異なっている。このため、予め所望
とする振幅値を得るために必要な直流成分の基準レベル
を、装置毎にボリューム等によって調整しなければなら
ない。このため、工場出荷時や現場でのサービス時の手
間がかかりコストが上昇するという問題点がある。
【０００６】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたもので、出力振幅を無調整で一定レベルに
制御することができる光電式エンコーダを提供すること
を目的とする。
めになされたもので、出力振幅を無調整で一定レベルに
制御することができる光電式エンコーダを提供すること
を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係る光電式エン
コーダは、発光手段と、この発光手段から出力される光
を受光する複数の受光手段と、前記発光手段と前記受光
手段との間に配置され被検出対象の変位に応じて前記発
光手段から前記受光手段に受光される光を断続して前記
受光手段から少なくとも１８０°位相の異なる２相の正
弦波を含む受光信号を出力させるスリット部材と、前記
受光手段から出力される受光信号から正弦波成分を抽出
しこれをエンコーダ出力として出力する第１の演算手段
と、前記受光手段から出力される受光信号から直流成分
を抽出すると共にこの直流成分が所定の基準値と等しく
なるように前記発光手段の電流値を制御する電流制御手
段と、前記第１の演算手段から出力されるエンコーダ出
力の振幅に相当する値の目標値を記憶した記憶手段と、
前記第１の演算手段から出力されるエンコーダ出力から
その振幅に相当する値を算出すると共に、この値と前記
記憶手段に記憶された目標値とが一致するように前記基
準値を変更する第２の演算手段とを備えたことを特徴と
する。
コーダは、発光手段と、この発光手段から出力される光
を受光する複数の受光手段と、前記発光手段と前記受光
手段との間に配置され被検出対象の変位に応じて前記発
光手段から前記受光手段に受光される光を断続して前記
受光手段から少なくとも１８０°位相の異なる２相の正
弦波を含む受光信号を出力させるスリット部材と、前記
受光手段から出力される受光信号から正弦波成分を抽出
しこれをエンコーダ出力として出力する第１の演算手段
と、前記受光手段から出力される受光信号から直流成分
を抽出すると共にこの直流成分が所定の基準値と等しく
なるように前記発光手段の電流値を制御する電流制御手
段と、前記第１の演算手段から出力されるエンコーダ出
力の振幅に相当する値の目標値を記憶した記憶手段と、
前記第１の演算手段から出力されるエンコーダ出力から
その振幅に相当する値を算出すると共に、この値と前記
記憶手段に記憶された目標値とが一致するように前記基
準値を変更する第２の演算手段とを備えたことを特徴と
する。
【０００８】なお、前記受光手段は、前記発光手段から
出力される光を受光するフォトセンサアレイからなり、
前記発光手段と前記受光手段との間で前記受光手段に対
してスケールを相対的に移動させると共にこの移動に応
じて前記発光手段から受光される光を変化させて少なく
とも１８０°位相の異なる２相の正弦波を含む受光信号
を出力するものでもよい。
出力される光を受光するフォトセンサアレイからなり、
前記発光手段と前記受光手段との間で前記受光手段に対
してスケールを相対的に移動させると共にこの移動に応
じて前記発光手段から受光される光を変化させて少なく
とも１８０°位相の異なる２相の正弦波を含む受光信号
を出力するものでもよい。
【０００９】本発明の好ましい態様は、これらの受光手
段が、９０°毎位相が異なる４相の受光信号を出力する
ものであり、前記第１の演算手段が、前記４相の受光信
号から９０°位相が異なる２相の正弦波信号をエンコー
ダ出力として出力するものであり、前記第２の演算手段
が、前記２相のエンコーダ出力からベクトル演算によっ
て前記エンコーダ出力の振幅に相当する値を算出するも
のであることを特徴とする。
段が、９０°毎位相が異なる４相の受光信号を出力する
ものであり、前記第１の演算手段が、前記４相の受光信
号から９０°位相が異なる２相の正弦波信号をエンコー
ダ出力として出力するものであり、前記第２の演算手段
が、前記２相のエンコーダ出力からベクトル演算によっ
て前記エンコーダ出力の振幅に相当する値を算出するも
のであることを特徴とする。
【００１０】
【作用】本発明によれば、エンコーダ出力の振幅に相当
する値の目標値を予め記憶手段に記憶しておき、第２の
演算手段でエンコーダ出力からその振幅に相当する値を
計算し、この値と記憶手段に記憶された値とが一致する
ように、基準値を変化させる。そして、電流制御手段で
求められる受光信号の直流成分と上記基準値とが一致す
るように発光手段の電流値を制御するようにしている。
このため、素子や機械的なばらつきによってエンコーダ
毎に出力振幅に対する基準値の関係が異なっていても、
エンコーダ出力の振幅値に相当する値は、常に記憶手段
に記憶された目標値に一致するように基準値が修正され
るので、無調整で常に一定の出力振幅を得ることができ
る。
する値の目標値を予め記憶手段に記憶しておき、第２の
演算手段でエンコーダ出力からその振幅に相当する値を
計算し、この値と記憶手段に記憶された値とが一致する
ように、基準値を変化させる。そして、電流制御手段で
求められる受光信号の直流成分と上記基準値とが一致す
るように発光手段の電流値を制御するようにしている。
このため、素子や機械的なばらつきによってエンコーダ
毎に出力振幅に対する基準値の関係が異なっていても、
エンコーダ出力の振幅値に相当する値は、常に記憶手段
に記憶された目標値に一致するように基準値が修正され
るので、無調整で常に一定の出力振幅を得ることができ
る。
【００１１】なお、受光信号を９０°毎に位相が異なる
４相の受光信号とし、これら４相の受光信号から９０°
位相が異なる２相のエンコーダ出力を得ると共に、この
２相のエンコーダ出力からベクトル演算によってエンコ
ーダ出力の振幅に相当する値を算出するようにすれば、
出力の振幅に相当する値も連続量として求められること
ができ、よりきめ細かい制御を行うことができる。
４相の受光信号とし、これら４相の受光信号から９０°
位相が異なる２相のエンコーダ出力を得ると共に、この
２相のエンコーダ出力からベクトル演算によってエンコ
ーダ出力の振幅に相当する値を算出するようにすれば、
出力の振幅に相当する値も連続量として求められること
ができ、よりきめ細かい制御を行うことができる。
【００１２】
【実施例】以下、添付の図面を参照して本発明の実施例
について説明する。
について説明する。
【００１３】図１は、本発明の実施例に係る光電式サイ
ン波エンコーダの回路図である。発光ダイオード（ＬＥ
Ｄ）１は、電流値Ｉｆに応じた光を出力する。この光は
ＬＥＤ１と対向配置されたフォトダイオード（ＰＤ）２
1 ，２2 ，２3 ，２4 で受光される。ＬＥＤ１とＰＤ２
1 ，２2 ，２3 ，２4 との間には、所定パターンのスリ
ットがそれぞれ形成された固定部材３と移動部材４とが
配置され、移動部材４が被検出物に固定されることによ
り、ＬＥＤ１とＰＤ２1 ，２2 ，２3 ，２4 との間で被
検出物の変位に応じた光の断続がなされ、４相出力が得
られるように構成される。ＰＤ２1 ，２2 ，２3 ，２4
の出力は、それぞれ電流電圧変換器５1 ，５2 ，５3 ，
５4 で電圧値に変換されて４相の受光信号ａ，＿ａ，
ｂ，＿ｂとなる。
ン波エンコーダの回路図である。発光ダイオード（ＬＥ
Ｄ）１は、電流値Ｉｆに応じた光を出力する。この光は
ＬＥＤ１と対向配置されたフォトダイオード（ＰＤ）２
1 ，２2 ，２3 ，２4 で受光される。ＬＥＤ１とＰＤ２
1 ，２2 ，２3 ，２4 との間には、所定パターンのスリ
ットがそれぞれ形成された固定部材３と移動部材４とが
配置され、移動部材４が被検出物に固定されることによ
り、ＬＥＤ１とＰＤ２1 ，２2 ，２3 ，２4 との間で被
検出物の変位に応じた光の断続がなされ、４相出力が得
られるように構成される。ＰＤ２1 ，２2 ，２3 ，２4
の出力は、それぞれ電流電圧変換器５1 ，５2 ，５3 ，
５4 で電圧値に変換されて４相の受光信号ａ，＿ａ，
ｂ，＿ｂとなる。
【００１４】これら受光信号ａ，＿ａ，ｂ，＿ｂは、図
２（ａ）に示すように、直流成分Ｖｄｃにそれぞれ基準
位相から０°，１８０°，９０°，２７０°の位相差を
持つ正弦波が重畳された信号となる。これらの受光信号
のうち、信号ａ，＿ａ及び信号ｂ，＿ｂは、それぞれ第
１の演算手段である加減算増幅器６1 ，６2 に供給され
る。加減算増幅器６1 ，６2 は、それぞれ２信号の差分
を演算して図２（ｃ）に示すような９０°の位相差を持
つ２相のエンコーダ出力Ａ，Ｂを出力する。
２（ａ）に示すように、直流成分Ｖｄｃにそれぞれ基準
位相から０°，１８０°，９０°，２７０°の位相差を
持つ正弦波が重畳された信号となる。これらの受光信号
のうち、信号ａ，＿ａ及び信号ｂ，＿ｂは、それぞれ第
１の演算手段である加減算増幅器６1 ，６2 に供給され
る。加減算増幅器６1 ，６2 は、それぞれ２信号の差分
を演算して図２（ｃ）に示すような９０°の位相差を持
つ２相のエンコーダ出力Ａ，Ｂを出力する。
【００１５】また、受光信号ａ，＿ａ，ｂ，＿ｂは、電
流制御回路７にも供給されている。この電流制御回路７
は、受光信号ａ，＿ａ，ｂ，＿ｂを加減算増幅器８で加
算して、図２（ｂ）に示すような直流成分４Ｖｄｃを得
た後、基準値Ｖｒｅｆと比較して、その差分値に応じて
電流増幅器９でＬＥＤ１の電流値Ｉｆを制御する。
流制御回路７にも供給されている。この電流制御回路７
は、受光信号ａ，＿ａ，ｂ，＿ｂを加減算増幅器８で加
算して、図２（ｂ）に示すような直流成分４Ｖｄｃを得
た後、基準値Ｖｒｅｆと比較して、その差分値に応じて
電流増幅器９でＬＥＤ１の電流値Ｉｆを制御する。
【００１６】一方、エンコーダ出力Ａ，Ｂは、Ａ／Ｄコ
ンバータ（ＡＤＣ）１０に供給され、ここでＡ／Ｄ変換
されて出力データＤＡ，ＤＢとなり、第２の演算手段で
あるＣＰＵ１１に供給される。ＣＰＵ１１は、エンコー
ダ出力Ａ，Ｂからベクトル演算によって、両者の振幅値
に相当する値ＤＡ2 ＋ＤＢ2 を演算し、この値とその目
標値Ｋとの差を０にするような基準データＤｒｅｆを出
力する。即ち、ＣＰＵ１１は、図３に示すように、互い
に直交するベクトルＡ，Ｂの合成ベクトルＡ＋Ｂの大き
さに相当する値Ａ2 ＋Ｂ2 を演算する。目標値Ｋは、例
えばＣＰＵ１１の図示しないＲＯＭの中のプログラム中
に記述された定数である。また、ＤＡ2＋ＤＢ2 と目標
値Ｋとの差を０にする基準データＤｒｅｆは、その標準
的な値が予め不揮発性メモリ、例えはＥＥＰＲＯＭ１２
に記憶されている。そして、出荷時に１回だけこの基準
データＤｒｅｆの調整を行い、これをＥＥＰＲＯＭ１２
に格納し、以後、通常状態では使用しない。この基準デ
ータＤｒｅｆは、Ｄ／Ａコンバータ（ＤＡＣ）１３でＤ
／Ａ変換され、アナログの基準値Ｖｒｅｆとなって電流
制御回路７の加減算増幅器８に供給される。
ンバータ（ＡＤＣ）１０に供給され、ここでＡ／Ｄ変換
されて出力データＤＡ，ＤＢとなり、第２の演算手段で
あるＣＰＵ１１に供給される。ＣＰＵ１１は、エンコー
ダ出力Ａ，Ｂからベクトル演算によって、両者の振幅値
に相当する値ＤＡ2 ＋ＤＢ2 を演算し、この値とその目
標値Ｋとの差を０にするような基準データＤｒｅｆを出
力する。即ち、ＣＰＵ１１は、図３に示すように、互い
に直交するベクトルＡ，Ｂの合成ベクトルＡ＋Ｂの大き
さに相当する値Ａ2 ＋Ｂ2 を演算する。目標値Ｋは、例
えばＣＰＵ１１の図示しないＲＯＭの中のプログラム中
に記述された定数である。また、ＤＡ2＋ＤＢ2 と目標
値Ｋとの差を０にする基準データＤｒｅｆは、その標準
的な値が予め不揮発性メモリ、例えはＥＥＰＲＯＭ１２
に記憶されている。そして、出荷時に１回だけこの基準
データＤｒｅｆの調整を行い、これをＥＥＰＲＯＭ１２
に格納し、以後、通常状態では使用しない。この基準デ
ータＤｒｅｆは、Ｄ／Ａコンバータ（ＤＡＣ）１３でＤ
／Ａ変換され、アナログの基準値Ｖｒｅｆとなって電流
制御回路７の加減算増幅器８に供給される。
【００１７】図４は、ＣＰＵ１１の動作を示すフローチ
ャートである。ＣＰＵ１１は、出力データＤＡ，ＤＢを
サンプリング（Ｓ１）する毎に、Ｋｉｎ＝ＤＡ2 ＋ＤＢ
2 を計算し（Ｓ２）、この値ＫｉｎがＫにほぼ等しい場
合には（Ｓ３）、基準データＤｒｅｆをＥＥＰＲＯＭ１
２に格納して（Ｓ４）処理を終了する。Ｋｉｎ＞Ｋの場
合には（Ｓ５）、基準データＤｒｅｆからΔＤｒｅｆを
減算し（Ｓ６）、Ｋｉｎ＜Ｋの場合には（Ｓ５）、基準
データＤｒｅｆにΔＤｒｅｆを加算する（Ｓ７）。
ャートである。ＣＰＵ１１は、出力データＤＡ，ＤＢを
サンプリング（Ｓ１）する毎に、Ｋｉｎ＝ＤＡ2 ＋ＤＢ
2 を計算し（Ｓ２）、この値ＫｉｎがＫにほぼ等しい場
合には（Ｓ３）、基準データＤｒｅｆをＥＥＰＲＯＭ１
２に格納して（Ｓ４）処理を終了する。Ｋｉｎ＞Ｋの場
合には（Ｓ５）、基準データＤｒｅｆからΔＤｒｅｆを
減算し（Ｓ６）、Ｋｉｎ＜Ｋの場合には（Ｓ５）、基準
データＤｒｅｆにΔＤｒｅｆを加算する（Ｓ７）。
【００１８】以上の処理を繰り返すことにより、ＣＰＵ
１１は、振幅相当値Ａ2 ＋Ｂ2 と目標値Ｋとが適合する
ように基準値Ｖｒｅｆを調整し、以後は一度電源を切っ
ても、不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ１２）に格納され
たＤｒｅｆの値を電源再投入の際に与えることにより、
調整された基準値ＶｒｅｆでＬＥＤ１の電流値Ｉｆが制
御されるので、無調整化が図れ、経時的な変動に対して
も常にエンコーダ出力Ａ，Ｂの振幅値を一定にするよう
に制御が行われることになる。なお、上述したように、
この調整処理は、ＣＰＵ１１とプログラムにより実施可
能な他に、ハードロジックにより実施することもでき
る。この場合には、クロック回路を設けて図４のルーチ
ンを回すことができる。
１１は、振幅相当値Ａ2 ＋Ｂ2 と目標値Ｋとが適合する
ように基準値Ｖｒｅｆを調整し、以後は一度電源を切っ
ても、不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ１２）に格納され
たＤｒｅｆの値を電源再投入の際に与えることにより、
調整された基準値ＶｒｅｆでＬＥＤ１の電流値Ｉｆが制
御されるので、無調整化が図れ、経時的な変動に対して
も常にエンコーダ出力Ａ，Ｂの振幅値を一定にするよう
に制御が行われることになる。なお、上述したように、
この調整処理は、ＣＰＵ１１とプログラムにより実施可
能な他に、ハードロジックにより実施することもでき
る。この場合には、クロック回路を設けて図４のルーチ
ンを回すことができる。
【００１９】以上の実施例において、電流制御回路７
は、例えば図５に示すように構成することができる。受
光信号ａ，＿ａ，ｂ，＿ｂは、抵抗２１を介して演算増
幅器２２及び帰還抵抗２３からなる反転増幅器２４の反
転入力端子に入力される。反転増幅器２４は、受光信号
ａ，＿ａ，ｂ，＿ｂの加算値である直流成分４Ｖｄｃを
出力する。この直流成分４Ｖｄｃは、抵抗２５を介して
演算増幅器２６、帰還抵抗２７及びノイズ吸収用キャパ
シタ２８からなる反転増幅器２９の反転入力端子に入力
される。反転増幅器２９の非反転入力端子には、基準値
Ｖｒｅｆが供給される。反転増幅器２９は、直流成分４
Ｖｄｃが基準値Ｖｒｅｆと一致するように出力トランジ
スタ３０のベース電流を調整し、ＬＥＤ１の電流値Ｉｆ
を調整する。この回路では、反転増幅器２４，２９が図
１の加減算増幅器８に相当し、出力トランジスタ３０と
エミッタ抵抗３１とが同じく電流増幅器９に相当する。
は、例えば図５に示すように構成することができる。受
光信号ａ，＿ａ，ｂ，＿ｂは、抵抗２１を介して演算増
幅器２２及び帰還抵抗２３からなる反転増幅器２４の反
転入力端子に入力される。反転増幅器２４は、受光信号
ａ，＿ａ，ｂ，＿ｂの加算値である直流成分４Ｖｄｃを
出力する。この直流成分４Ｖｄｃは、抵抗２５を介して
演算増幅器２６、帰還抵抗２７及びノイズ吸収用キャパ
シタ２８からなる反転増幅器２９の反転入力端子に入力
される。反転増幅器２９の非反転入力端子には、基準値
Ｖｒｅｆが供給される。反転増幅器２９は、直流成分４
Ｖｄｃが基準値Ｖｒｅｆと一致するように出力トランジ
スタ３０のベース電流を調整し、ＬＥＤ１の電流値Ｉｆ
を調整する。この回路では、反転増幅器２４，２９が図
１の加減算増幅器８に相当し、出力トランジスタ３０と
エミッタ抵抗３１とが同じく電流増幅器９に相当する。
【００２０】図６及び図７は、ＤＡＣ１３を、ＰＷＭ信
号からアナログ電圧を得る一段ＣＲによるローパスフィ
ルタで構成した例である。このＤＡＣ１３は、入出力端
に接続された抵抗４１と出力端と接地端との間に並列接
続されたキャパシタ４２及び抵抗４３から構成される。
この回路では、入力される基準データＤｒｅｆがパルス
信号となるため、Ｐｒｅｆと表記している。抵抗４１，
４３の抵抗値をそれぞれＲ１，Ｒ２、キャパシタ４２の
容量をＣとすると、回路の伝達関数Ｇは、下記数１のよ
うに表せる。
号からアナログ電圧を得る一段ＣＲによるローパスフィ
ルタで構成した例である。このＤＡＣ１３は、入出力端
に接続された抵抗４１と出力端と接地端との間に並列接
続されたキャパシタ４２及び抵抗４３から構成される。
この回路では、入力される基準データＤｒｅｆがパルス
信号となるため、Ｐｒｅｆと表記している。抵抗４１，
４３の抵抗値をそれぞれＲ１，Ｒ２、キャパシタ４２の
容量をＣとすると、回路の伝達関数Ｇは、下記数１のよ
うに表せる。
【００２１】
【数１】Ｇ＝Ｒ２／（ｓＣ・Ｒ１・Ｒ２＋Ｒ１＋Ｒ２）
【００２２】低周波成分のみを考え、図７に示すよう
に、ＰＷＭ信号のハイレベル及びローレベルの期間をそ
れぞれｔｈ，ｔｌ、パルス高さをＶとすると、基準値Ｖ
ｒｅｆは下記数２のように求められる。
に、ＰＷＭ信号のハイレベル及びローレベルの期間をそ
れぞれｔｈ，ｔｌ、パルス高さをＶとすると、基準値Ｖ
ｒｅｆは下記数２のように求められる。
【００２３】
【数２】Ｖｒｅｆ＝［ｔｈ／（ｔｈ＋ｔｌ）］・［Ｒ２
／（Ｒ１＋Ｒ２）］・Ｖ
／（Ｒ１＋Ｒ２）］・Ｖ
【００２４】したがって、パルス幅をＣＰＵ１１によっ
て制御することにより、図７中点線で示すように、基準
値Ｖｒｅｆを０から［Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）］・Ｖまで
変化させることができる。
て制御することにより、図７中点線で示すように、基準
値Ｖｒｅｆを０から［Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）］・Ｖまで
変化させることができる。
【００２５】なお、上記実施例は、基準値Ｖｒｅｆの初
期設定において特に大きな効果を有するが、ＡＤＣ１
０，ＣＰＵ１１及びＤＡＣ１３が高速化可能であれば、
ダイナミックなフィードバック制御も可能になる。ま
た、本発明は、受光信号が１８０°位相の異なる２相信
号でも一定の効果が得られるが、上記実施例のように、
受光信号が４相信号であり、エンコーダ出力Ａ，Ｂが２
相信号であると、どの時点においてもエンコーダ出力の
振幅値を得ることができ、連続的な制御が可能になる。
期設定において特に大きな効果を有するが、ＡＤＣ１
０，ＣＰＵ１１及びＤＡＣ１３が高速化可能であれば、
ダイナミックなフィードバック制御も可能になる。ま
た、本発明は、受光信号が１８０°位相の異なる２相信
号でも一定の効果が得られるが、上記実施例のように、
受光信号が４相信号であり、エンコーダ出力Ａ，Ｂが２
相信号であると、どの時点においてもエンコーダ出力の
振幅値を得ることができ、連続的な制御が可能になる。
【００２６】図８は、受光手段がフォトダイオードアレ
イで構成された実施例を示す図で、同図（ａ）はスケー
ル部の平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のII−II線によ
る断面図である。 例えばディジタルノギス等の固定側
に固定されるメインスケール５１は、透光性のガラス基
板５２の図中下面に所定ピッチの光学格子５３を形成し
てなる。このメインスケール５１に対して移動するスラ
イダ側には、インデックススケール５４が配置されてい
る。インデックススケール５４は、ガラス等の絶縁基板
５５の上面に複数のフォトダイオード５６を例えば光学
格子５３の１／２のピッチでアレイ状に配置してなり、
個々のフォトダイオード５６の間が絶縁体５７で分離さ
れたものである。これらフォトダイオード５６と絶縁体
５７の上面は、透光性の共通電極５８で覆われ、フォト
ダイオード５６と絶縁基板５５との間は金属配線層５９
が配置されている。そして、金属配線層５９を介して外
部に信号を取り出せるようになっている。
イで構成された実施例を示す図で、同図（ａ）はスケー
ル部の平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のII−II線によ
る断面図である。 例えばディジタルノギス等の固定側
に固定されるメインスケール５１は、透光性のガラス基
板５２の図中下面に所定ピッチの光学格子５３を形成し
てなる。このメインスケール５１に対して移動するスラ
イダ側には、インデックススケール５４が配置されてい
る。インデックススケール５４は、ガラス等の絶縁基板
５５の上面に複数のフォトダイオード５６を例えば光学
格子５３の１／２のピッチでアレイ状に配置してなり、
個々のフォトダイオード５６の間が絶縁体５７で分離さ
れたものである。これらフォトダイオード５６と絶縁体
５７の上面は、透光性の共通電極５８で覆われ、フォト
ダイオード５６と絶縁基板５５との間は金属配線層５９
が配置されている。そして、金属配線層５９を介して外
部に信号を取り出せるようになっている。
【００２７】これらの受光手段は、４つの受光素子群６
１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄを構成し、それらの平面
的位置関係が図８（ａ）に示されている。即ち、前記光
学格子と同一ピッチの第１の受光素子群６１ａ（Ａ相）
に対し、第２の受光素子群６１ｂ（＿Ａ相）は、その空
間的位相が１８０°異なっており、同じく第３の受光素
子群６１ｃ（Ｂ相）は９０°、第４の受光素子群６１ｄ
（＿Ｂ相）は２７０°それぞれ異なったものとなってい
る。
１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄを構成し、それらの平面
的位置関係が図８（ａ）に示されている。即ち、前記光
学格子と同一ピッチの第１の受光素子群６１ａ（Ａ相）
に対し、第２の受光素子群６１ｂ（＿Ａ相）は、その空
間的位相が１８０°異なっており、同じく第３の受光素
子群６１ｃ（Ｂ相）は９０°、第４の受光素子群６１ｄ
（＿Ｂ相）は２７０°それぞれ異なったものとなってい
る。
【００２８】この受光手段のメインスケール５１のイン
デックススケール５４と反対側からＬＥＤ６２の光をレ
ンズ６３を介してインデックススケール５４に導くこと
により、メインスケール５１とインデックススケール５
４の相対位置に応じた位相の４相信号が受光素子群６１
ａ〜６１ｄの各端子６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６４ｄか
ら得られることになる。
デックススケール５４と反対側からＬＥＤ６２の光をレ
ンズ６３を介してインデックススケール５４に導くこと
により、メインスケール５１とインデックススケール５
４の相対位置に応じた位相の４相信号が受光素子群６１
ａ〜６１ｄの各端子６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６４ｄか
ら得られることになる。
【００２９】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、エ
ンコーダ出力の振幅に相当する値の目標値を予め記憶手
段に記憶しておき、第２の演算手段でエンコーダ出力か
らその振幅に相当する値を計算し、この値と記憶手段に
記憶された値とが一致するように、基準値を変化させる
と共に、電流制御手段で求められる受光信号の直流成分
と上記基準値とが一致するように発光手段の電流値を制
御するので、無調整で常に一定の出力振幅を得ることが
できるという効果を奏する。
ンコーダ出力の振幅に相当する値の目標値を予め記憶手
段に記憶しておき、第２の演算手段でエンコーダ出力か
らその振幅に相当する値を計算し、この値と記憶手段に
記憶された値とが一致するように、基準値を変化させる
と共に、電流制御手段で求められる受光信号の直流成分
と上記基準値とが一致するように発光手段の電流値を制
御するので、無調整で常に一定の出力振幅を得ることが
できるという効果を奏する。
【図１】 本発明の一実施例に係る光電式サイン波エン
コーダの回路図である。
コーダの回路図である。
【図２】 同エンコーダにおける各部の波形図である。
【図３】 同エンコーダにおける出力振幅値の算出方法
を説明するための図である。
を説明するための図である。
【図４】 同エンコーダにおけるＣＰＵのフローチャー
トである。
トである。
【図５】 同エンコーダにおける電流制御回路の詳細回
路図である。
路図である。
【図６】 同エンコーダにおけるＤＡＣの詳細回路図で
ある。
ある。
【図７】 同ＤＡＣの入出力波形図である。
【図８】 本発明の他の実施例に係る受光手段の構成を
示す図である。
示す図である。
１，６２…発光ダイオード（ＬＥＤ）、２1 ，２2 ，２
3，２4 ，５６…フォトダイオード（ＰＤ）、３…固定
部材、４…移動部材、５1，５2 ，５3 ，５4 …電流電
圧変換器、６1 ，６2 ，８…加減算増幅器、７…電流制
御回路、９…電流増幅器、１０…Ａ／Ｄコンバータ、１
１…ＣＰＵ、１２…ＥＥＰＲＯＭ、１３…Ｄ／Ａコンバ
ータ、５１…メインスケール、５４…インデックススケ
ール。
3，２4 ，５６…フォトダイオード（ＰＤ）、３…固定
部材、４…移動部材、５1，５2 ，５3 ，５4 …電流電
圧変換器、６1 ，６2 ，８…加減算増幅器、７…電流制
御回路、９…電流増幅器、１０…Ａ／Ｄコンバータ、１
１…ＣＰＵ、１２…ＥＥＰＲＯＭ、１３…Ｄ／Ａコンバ
ータ、５１…メインスケール、５４…インデックススケ
ール。
Claims (3)
- 【請求項１】 発光手段と、 この発光手段から出力される光を受光する複数の受光手
段と、 前記発光手段と前記受光手段との間に配置され被検出対
象の変位に応じて前記発光手段から前記受光手段に受光
される光を断続して前記受光手段から少なくとも１８０
°位相の異なる２相の正弦波を含む受光信号を出力させ
るスリット部材と、 前記受光手段から出力される受光信号から正弦波成分を
抽出しこれをエンコーダ出力として出力する第１の演算
手段と、 前記受光手段から出力される受光信号から直流成分を抽
出すると共にこの直流成分が所定の基準値と等しくなる
ように前記発光手段の電流値を制御する電流制御手段
と、 前記第１の演算手段から出力されるエンコーダ出力の振
幅に相当する値の目標値を記憶した記憶手段と、 前記第１の演算手段から出力されるエンコーダ出力から
その振幅に相当する値を算出すると共に、この値と前記
記憶手段に記憶された目標値とが一致するように前記基
準値を変更する第２の演算手段とを備えたことを特徴と
する光電式エンコーダ。 - 【請求項２】 発光手段と、 この発光手段から出力される光を受光するフォトセンサ
アレイからなる受光手段と、 前記発光手段と前記受光手段との間に配置され前記受光
手段に対して相対的に移動すると共にこの移動に応じて
前記発光手段から前記受光手段に受光される光を変化さ
せて少なくとも１８０°位相の異なる２相の正弦波を含
む受光信号を前記受光手段から出力させるスケールと、 前記受光手段から出力される受光信号から正弦波成分を
抽出しこれをエンコーダ出力として出力する第１の演算
手段と、 前記受光手段から出力される受光信号から直流成分を抽
出すると共にこの直流成分が所定の基準値と等しくなる
ように前記発光手段の電流値を制御する電流制御手段
と、 前記第１の演算手段から出力されるエンコーダ出力の振
幅に相当する値の目標値を記憶した記憶手段と、 前記第１の演算手段から出力されるエンコーダ出力から
その振幅に相当する値を算出すると共に、この値と前記
記憶手段に記憶された目標値とが一致するように前記基
準値を変更する第２の演算手段とを備えたことを特徴と
する光電式エンコーダ。 - 【請求項３】 前記受光手段は、９０°毎位相が異なる
４相の受光信号を出力するものであり、 前記第１の演算手段は、前記４相の受光信号から９０°
位相が異なる２相の正弦波信号をエンコーダ出力として
出力するものであり、 前記第２の演算手段は、前記２相のエンコーダ出力から
ベクトル演算によって前記エンコーダ出力の振幅に相当
する値を算出するものであることを特徴とする請求項１
又は２記載の光電式エンコーダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18618895A JPH0914997A (ja) | 1995-06-29 | 1995-06-29 | 光電式エンコーダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18618895A JPH0914997A (ja) | 1995-06-29 | 1995-06-29 | 光電式エンコーダ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0914997A true JPH0914997A (ja) | 1997-01-17 |
Family
ID=16183937
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18618895A Pending JPH0914997A (ja) | 1995-06-29 | 1995-06-29 | 光電式エンコーダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0914997A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001227987A (ja) * | 2000-02-17 | 2001-08-24 | Dr Johannes Heidenhain Gmbh | 位置測定装置及び位置測定装置を作動させる方法 |
| JP2005221472A (ja) * | 2004-02-09 | 2005-08-18 | Olympus Corp | 静電型エンコーダ及び静電型変位測定方法 |
| JP2006153753A (ja) * | 2004-11-30 | 2006-06-15 | Olympus Corp | エンコーダ |
| JP2011095145A (ja) * | 2009-10-30 | 2011-05-12 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 回転角度センサ及びそれを用いた振幅算出方法 |
-
1995
- 1995-06-29 JP JP18618895A patent/JPH0914997A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001227987A (ja) * | 2000-02-17 | 2001-08-24 | Dr Johannes Heidenhain Gmbh | 位置測定装置及び位置測定装置を作動させる方法 |
| JP2005221472A (ja) * | 2004-02-09 | 2005-08-18 | Olympus Corp | 静電型エンコーダ及び静電型変位測定方法 |
| JP2006153753A (ja) * | 2004-11-30 | 2006-06-15 | Olympus Corp | エンコーダ |
| JP2011095145A (ja) * | 2009-10-30 | 2011-05-12 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 回転角度センサ及びそれを用いた振幅算出方法 |
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