JPS61130815A

JPS61130815A - 光学式エンコ−ダ−

Info

Publication number: JPS61130815A
Application number: JP25339984A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Shigemori; 俊宏重森
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1984-11-30
Filing date: 1984-11-30
Publication date: 1986-06-18

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）コノ発明は、光学式エンコーダーに関する。

（従来技術）光学式エンコーダーは良く知られている。例えば第３図
（ｉ）は、従来から知られているロータＩＪ一式の光学
式エンコーダーの機械的部分の要部を示している。以下
、この例に即して光学式エンコーダーのあらましと１本
発明によシ解決しようとする問題点とにつきのべる。

第３図（１）において、スケール１００は、遮光性の円
板であって軸１０１を回転軸として回動するようになっ
ておυ、多数のスＩＪ　、　）　１１０が、外周部に沿
って等間隔に穿設されている。

このスケール１００を介して発光素子１０２と、受光素
子１０６とが対向するように配備され、さらに。

スケール１００と受光素子１０６との間には、漏光性の
マスク１０４が介設されている。マスク１０４には、ス
ケール１００のスリット１１０と対応する複数のスリッ
）　１０５が穿設されている。

従って、発光素子１０２を発光させておいて、スケール
１００を回転させると、受光素子１０６の受光量はスケ
ール１００のスリ、ト１１０ト、マスク１０４のスＩＪ
　、）　１０５の重なり具合の周期的な変動に応じて変
化する。

受光素子１０６の出力は第３図値）に示すように。

増幅器１０８へと印加され、増幅されると、第３図値）
の曲線３−１の如くになる。曲線３−１は、正弦曲線で
あるが、受光素子１０６の出力は一般に正弦波状もしく
は三角波状である。

増幅器１０８の出力は、さらに増＠器１１２に印加され
電源１１１　Ｋよシバイアスをかけられる。すると、増
幅器１１２から、第３図■の曲線３−２の如き出力が得
られるので、これを、０レベルを基準トスルコンパレー
ター１１４に印加すると、コンパレーター１１４からは
、第３図（７）に実線で示す如き、パルス幅Ａの連続パ
ルスを得ることができる。

以上が、光学式エンコーダーのあらましである。

さて、本発明により解決しようとする問題点とは、以下
の如きものである。

光学式エンコーダーにおりで、一般に光源として用いら
れる発光素子の発光量は、経時的な変化が大きい。従っ
て１発光素子の発光量が当初の設定値どおりの値を保持
している間は問題ないが。

発光量が上記設定値よシ大きくなると、増幅器１０８の
出力は、第３図（社）の曲線３−３の如きものともなる
し１発光量が設定値よシも小さくなると。

上記出力は第３図００曲線３−５の如きものともなる。

増幅器１０８の出力が、曲線３−３（第３図（［））　
　　　’の如（であると、増幅器１１２の出力は、第３
９鉛の曲＠３−４の如きものとなシ、コ／バレーター１
１４から得られる連続パルスのパルス幅は、第３図（ト
）に示す幅Ｂとなる。逆に、増幅器１０８の出力が第３
図°■の曲線３−５の如くであると、増幅器１１２の出
力は同図ωの曲に３−６の如（になり、コンパレーター
１１４からの連続パルスのパルス幅は同図（イ）の幅Ｃ
となる。

このように１発光素子１０２の発光量が、経時変化によ
り変動すると、コンパレーター１１４のデユーティ比が
変動することとなり、こうなると、エンコーダーはもは
や正しく機能しないこととなる。

（目　　的）本発明は、上述のごとき事情に鑑みてなされたものであ
って、その目的とするところは、第１に。

発光素子の発光量の経時的な変動に拘らず、常忙パルス
幅の等しい信号を得ることのできる光学式エンコーダー
の提供（以下、第１の目的という）であシ、第２に、発
光素子の経時的な変化にかかわらず、常に一定した出力
信号を得ることのできる光学式エンコーダーの提供（以
下、第２の目的という）である◎ （構　　成）以下１本発明を説明する。

この明細書においては、２種の発明が開示される。第１
の種類の発明を以下、第１の発明、第２の種類の発明を
以下、第２の発明と呼ぶ。

第１の発明は、上記第１の目的を達成するための発明で
あシ、第２の発明は上記第２の目的を達成するための発
明である。

なお、この明細書において、出力信号とは、コンパレー
ターに印加されるべき信号をいう。この出力信号は、第
１の発明では、コンパレーターの基単値たるＯレベルに
対して対称的となり、第２の発明では、さらに加えて振
幅自体も変動しない。

第１の発明においても、第２の発明においても。

単１の発光素子に対して、２個の受光素子が組合せられ
る。２個の受光素子は、いずれも同じ発光素子からの光
を受光するのであり、スケールとマスク手段とを介して
１発光−子と対向するように配備される。また１発光素
子、各受光素子、マスク手段の位置関係は、スケールと
発光素子との相対的な移動に伴い、各受光素子から互い
に位相が１８０°ずれた出力が得られるように定められ
る。

第１の発明にあっては、２つの受巻素子の各々から得ら
れる出力の差分に応じた信号が出力信号として出力され
る。

第２の発明にあっては、２つの受光素子の各々の出力の
和が常に一定となるように１発光素子への印加電流の大
きさが制御される。

以下、図面を参照しながら説明する。

第１図の（Ａ、−Ｉ）は１本発明を実施した。リニヤ型
の光学式エンコーダーの機械的部分の要部を説明図的に
示している。この機械的部分に関しては、第１．第２の
発明とも全く同じ構成となる。

符号１０は発光素子、符号１２．１４は受光素子（正確
にいうと、この図では、受光素子の受光面が描れて込る
。）、符号１６はスケール、符号１８はマスク手段とし
てのマスクを示している。

発光素子１０と、受光素子１．２．１４とは、スケール
１６．マスク１８を介して互いに対向して配備されてい
る。なお１分シやすくするために、マスク１８と受光素
子１２．　１４ｆｆ：分離して描いであるが。

実際にはマスク１８と受光素子１２．１４の受光面とは
互いに重なりあっており、またマスク】８とスケール１
８とは互いに近接しあっている。

スケール１６は、細長い遮光性の板であって、一連のス
リット１６】が等間隔に穿設されている。これらスリッ
ト１６１の配列方向をスケール】６の長手方向と称する
。

発光素子１０．受光素子１２，１４．マスク１８の位置
関係は固定的であり、これら４者とスケール１６とが、
スケール１６の長手方向へ相対的に変位しうるようにな
っている。すなわち１発光素子１０等の４者がスケール
１６に対し移動してもよいし、上記４者に対してスケー
ル１６が移動してもよく。

あるいは、これら両者が互いに移動しあってもよい。発
光素子等の４者とスケール１６との相対的移動を、簡単
に１発光素子とスケールとの相対移動という。

さて、マスク１８は漏光性の板であって、第１図（Ａ−
ｆｆ）に示すように、スリ、　）　１８１と１８２とが
２列に穿設されている。一連のスリ、ト１８１は、受光
素子１２のだめのものであって、受光素子１２は、これ
らのスリット１８１を介して光を受光する。

一方、他の一連のスリ、　ト１８２は受光素子１４のた
めのものであって、受光素子１４は、これらスリット１
８２を介して受光する。

スリット１８１　、　１８２は、スケール１６における
スリット１６１の配列ピッチと同一のビ、チで配列形成
されているが、スリ、　ト１８］と１８２とでは、配列
の位相が互いに１８００ずれている。

発光素子】０．受光素子１２，１４、マスク１８の位置
関係が上記の如く定められているため、発光素子１０の
発光時に１発光素子１０とスケール１６とが相対移動す
ると、この相対移動に伴って各受光素子１２．１４から
出力される出力は、互いに位相が１８０°ずれだものと
なる。

さて、第１の発明においては、第１図■）に示すように
、受光素子１２．１４の出力は、それぞれ増幅器１６．
１８で増幅され、ついで、各増幅器１６゜１８の出力は
、増幅器２０で差分をとられ、結局。

受光素子１２．　１４の出力の差分に応じた出力信号が
、増幅器２０から出力され、コンパレーター２２に印加
されることとなる。

さて、受光素子１２からの出力は、第２図（１）に示す
ように、発光素子１０の発光量が正常なときは。

曲線２−ＩＡの如（であるが、発光量が大きくなると曲
線２−２人の如くにもなるし、発光量が小さいと曲線２
−３Ａの如くにもなる。一方、受光素子１４の出力は、
受光素子１２の出力と位相が１８０度ずれているので、
第２図（１）の曲線２−ＩＡ、　　２−２Ａ。

２−３Ａにそれぞれ対応して、同図値）の曲線２−ＩＢ
。

２−２Ｂ、２−３Ｂとなる。発光素子１０は各受光素子
に対し共通の光源であるから、その発光量の変動にとも
なう各受光素子の出力変動は同一である。

従って、これら出力の差を増幅器２０によってもとめる
と、受光素子１２．１４の出力に応じた出力信号として
、第２図（ト）の曲線２−１０．　２−２０゜２−３０
を得る。

曲線２−１０．２−２０．２−３０は、それぞれ同図（
Ｉ）、（ｎ）ｏ、曲線２−ＬＡ、２−ＩＢ、ＩｆＢ！２
−２Ａ、２−２Ｂ、曲線２−３Ａ、２−３Ｂに対応する
。

第２図（２）から明らかなように、出力信号２−１０゜
２−２０．２−３０は、互いに振幅は異なるが、コンパ
レーター２２の基準となる０レベルに対しては対称的、
すなわち、Ｏレベル以上の振幅と０レベル以下の振幅と
が互いに等しいものとなっている。

従って上記出力信号をコンパレーター２２に印加すれば
、コンパレーター２２からは１発光素子１００発光量に
拘らず、常に一定のパルス幅の信号が得られることにな
シ、コンパレーター２２のデユーティ比は変化しない。

さて、第２の発明では、受光素子１２．１４の出力は、
第１９仲）に示すように、増幅器１６．１８でそれぞれ
増幅される。増幅器１６．１８の出力は一方において、
増幅器１７へ印加され、この増幅器１７からは、受光素
子１２．１４の出力の差分に応じた出力信号が出力され
、第１図（Ｃ）には図示されないコンパレーターに印加
される。

又、増幅器１６．１８の出力は、他方において互いに加
えられて増幅器１７へ印加される。受光素子１２．１４
の出力は、同一の信号が１位相において１８０°ずれた
ものとなっているのであるから、これら出力の和は、各
出力の平均値の２倍となシ。

この値は、発光素子１０の発光量に応じて変動する。

そこで、上記出力の和を増幅器１９で増幅し、その出力
を、増幅器２４に印加する。この増＠器２４には電源２
６から基準値が印加されているので、その出力は、上記
基準値と、増幅器２４へ帰環される増幅器１９の出力と
の差に比例するものとなる。従って、増幅器２４の出力
に応じて１発光素子１０へ印加される電流値を制御して
、受光素子１２．１４の出力の和が一定となるように、
発光素子１０の発光量を制御することができる。このと
き、増幅器１６．１８の出力の和りは、第２図（Ｖ）に
示すように一定となり、増幅器１７から出力される出力
信号は。

第２図（２）に示すように、Ｏレベルに対して対称的で
あって、かつ振幅も実質的に変動しなくなる。

（効　　果）以上、本発明によれば、新規な光学式エンコーダーを提
供できる。第１の発明によるエンコーダーでは、コンパ
レーターのデユーティ比が１発光素子の発光量に応じて
変らないような出力信号が得られるので１発光量の変動
に拘らず、適正なエンコーダー機能を確保できる。しか
し、この第１の発明では、出力信号の振幅自体は発光素
子の発光量に応じて変化するので、発光量の変動値如何
によっては誤動作の可能性もある。しかし、第２の発明
のエンコーダーでは、出力信号の振幅も実質的に変化し
ないので、このような誤動作の可能性も完全に排除され
る。

なお、実施例としてはりニヤ型のエンコーダーの例をあ
げたが１本発明（第１．第２の発明）を。

第３図に示す如きロータリー型のエンコーダーに適用し
うろことはいうまでもない。

また、マスク手段としては、実施例において。

受光素子１２．１４の受光面にとりつけられるマスク１
８を例示したが、マスク１８ヲ用いるかわりに。

各受光素子の受光面自体を１例えば、第１図（Ａ−ＩＩ
）のスリ、　）　１８１　、　１８２の配列にならって
形成してもよい。すなわち、受光素子の受光面を。

微小な受光面の配列集合面となし、各微小な受光面を、
スリブ）　１８１や１８２０個々のスリ、トと同形状と
し、その配列を、ス！Ｊ　ｙ　ト１８１又は１８２のス
リット配列と同じにするのである。このような場合には
、各受光素子の受光面を微小なスリ、ト状受光面の配列
集合面として構成すること自体がマスク手段であって、
この場合のマスク手段には何ら実体はないのであるが、
本明細書中では、かかる実体のないものもマスク手段の
範中に含めるものとし、このような場合にも、発光素子
と２個の受光素子とは、スケールとマスク手段とを介し
て対向するといい、マスク手段の位置関係を定めるとい
うものとする。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明の詳細な説明するための
図、第３図は従来の技術とその問題点を説明するための
図である。１０・・・発光素子、１２．１４・・・受光素子、１８
・・・マスク手段たるマスク、１６．　１８．　２０・
・・増幅器。２２・・・コンパレーター。第　１　図（Ａ−Ｉ）俤　４　図　（Ｃ）悌ｚ図

Claims

【特許請求の範囲】１、単一の発光素子に対し、この発光素子からの光を受
光する２個の受光素子をスケールとマスク手段とを介し
て対向させ、上記スケールと発光素子との相対移動に伴
い、各受光素子から互いに１８０度位相のずれた出力が
得られるように、上記発光素子、各受光素子、マスク手
段の位置関係を定め、各受光素子の出力の差分に応じた信号を、出力信号とし
て出力するようになしたことを特徴とする、光学式エン
コーダー。２、単一の発光素子に対し、この発光素子からの光を受
光する２個の受光素子をスケールとマスク手段とを介し
て対向させ、上記スケールと発光素子との相対移動に伴
い、各受光素子から互いに１８０度位相のずれた出力が
得られるように、上記発光素子、各受光素子、マスク手
段の位置関係を定め、上記各受光素子の出力の和が、常
に一定となるように、発光素子へ印加する電流の大きさ
を制御するようになしたことを特徴とする、光学式エン
コーダー。