WO2004074780A1

WO2004074780A1 - 位置検出ユニット

Info

Publication number: WO2004074780A1
Application number: PCT/JP2004/002047
Authority: WO
Inventors: Masaki Hisatsune
Original assignee: Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki
Priority date: 2003-02-20
Filing date: 2004-02-20
Publication date: 2004-09-02

Abstract

光源となる発光ダイオード等の発光素子（２）と発光素子（２）からの光信号を透過又は反射させて位置検出のための正弦波光信号を作り出すスリット（１）と前記正弦波光信号を電気信号に変換するフォトダイオードやフォトトランジスタ等の受光素子（３）を有し、モータの位置及び速度を検出する光学式位置検出ユニットにおいて、発光素子（２）の光軸をスリット（１）に対して角度θ傾け、反射素材を用いたスリット（１）の反射面に光源からの光を反射させるようにし、反射した光を角度−θ傾けた受光素子（３）で電気信号に変換し基準信号を得ると同時に、スリット（１）の透過面を通った光を角度θ傾けた受光素子（４）で電気信号に変換し、位相の反転した反転信号を得るようにしたものである。これにより耐ノイズ性を向上することができる。

Description

明細書

位置検出ュュット

画分野]

本発明は、一定幅の透過率の高い透過面と反射素材を用いた反射面で構成されるスリットを用い、発光素子から出て反射面で反射した光信号を受光素子で電気信号に変換し基準信号を得ると同時に、透過面を透過した光信号をもう一つの受光素子で電気信号に変換し基準信号より位相の反転した反転信号を得ることができ、 .この差動信号を用いることによりノィズに強い信号を得ることができるモータの位置及ぴ速度を検出する位置検出ュ-ットに関する。

' [背景技術]

従来からある光学式検出方法として、透過型検出方法と反射型検出方法が知られている。

図 3は、従来の方法 (透過型) を適用した位置検出ユニットのセンサ部の構成を示す図、図 4は位置検出ユニットで作られる信号である。 1はスリット、 2は発光素子、 3は受光秦子、 5は反射面、 6は透過面である。透過型検出方法は図 3に示すように、発光素子と一定幅の遮光部分、透過部分の連続パターンにより構成され、発光素子からの光をモータの位置に応じた光信号に変換するためのスリットと前記光信号を電気信号に変換する受光秦子を一直線に配釁する構成となる。、

図 3の（a ) のようなスリット位置にある場合、発光素子 2からの光は全てスリット 1に遮断され受光素子 3に光は届かないので、この時受光素子 3は電流を発生しない。図 3の ( b ) のようにスリット 1が移動して受光素子 3に光が入ってくると、受光素子 3は光量に応じた電流を発生する。そして、図 3の ( c ) の位置になった時に受光素子 3は最大電流を発生する。このため、スリット 1が一定速度で移動すると、発光素子 2からの光がスリット 1により光量が調節きれ、得られる電気信号は正弦波状になる。これを A相信号とする。モータの位置及び速度を検出するために、該受光素子 3が設けられる側と同じ側に別の図示しない受光素子を、 A相信号と位相が 9 0 ° ずれた B相信号が得られるよ'うに配置する。こうすることで、図 4に示すような A相信号と B相信号を得ることができ、この二つの信号を用いてカウンタで計測することによりモータの進む方向と大まかな位置を決定できる。また、 A相信号をコサイン信号， B相信号をサイン信号として計算することにより信号一周期內位置（通倍位置'）を知ることもできる。

図 5は、従来の方法（反 ^型）を適用した位置検出ユニットのセンサ部の構成を示す図である。反射型検出方法では図 5に示すように、透過型検出方法で用いたスリット 1の遮光面が光を反射する素材で構成されたものを用いる。このスリット 1に対して発光素子 2からの光をある入射角 0で入射させ、スリツト 1の反射面 5で反射した光を一 Θの角度を持たせた受光素子 3で電気信号に変換する構成になっているもちろん、スリット 1の透過部 6には反射率の低い素材を用いても良い。反射型検出方法では、透過型検出方法とは逆に、発光素子 2から出た光が全て透過する時に受光素子 3から全く電流が流れず、反射面（遮断面）で光が全て反射した時に受光素子 3から最大電流が流れることになる。 ' ■

反射型検出方法でも、 A相信号と B相信号を作りその二つの信号でモータの ' 進む方向と位置を決定する方法は透過型検出方法と同一である。

ところが、近年、位置検出ュニットの小型化.低価格化が進み、発光素子に幾光ダイォードを用い、受光秦子にはフォトダイォードアレイを用いてセンサ部分を構成しているが、受光素子の受光面積が大きく取れなくなり、前記フォトダイォードから出力される電流が小さくなりノイズの影響を受け易いものとなっている（例えば，特開平 6—1 4 7 9 2 5号公報）。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、耐ノイズ性を向上させることのできる位置検出ュニットを提供することを目的とする。

[発明の開示]

上記問題を解'決するために、請求項 1の本発明は、光源となる発光ダイォード等の発光素子と前記発光素子からの光信号を透過又は反射させて位置検出のための正弦波光信号を作り出すスリットと前記正弦波光信号を電気信号に変換するフォトダイオードゃフォトトランジスタ等の第 1の受光素子を有し、モ一タの位箧及ぴ速度を検出する光学式位置検出ュニットにおいて、前記発光素子の光軸を前記スリツトに対して角度 0傾け、反射素材を用いた前記スリットの反射面に前記光源からの光を反射させるようにし、反射した光を角度一 0傾けた前記第 1の受光素子で霉気信号に変換し基準信号をると同時に、前記スリットの透過面を通った光を角度 0傾けた第 2の受光素子で電気信号に変換し、位相の反転した反転信号を得るようにしたことを特徴としている。

請求項 2の本発明は、請求項 1記載の光学式位置検出ュニットにおいて、前記第 1受光素子と前記第 2受光素子からの電気信号を差動増幅するようにしたことを特徴としている。

[図面の簡単な説明]

図 1は、本発明の方法を適用する位置検出ュニットのセンサ部の構成を示す図、図 2は、本発明によって得られる信号、図 3は、挺来の方法 (透過型) を適用した位置検出ュ-ットのセンサ部の構成を示す図、図 4は位置検出ュニットで作られる信号、図 5は、従来の方法（反射型）を適用した位置検出ュニットのセンサ部の構成を示す図である。

[発明を実施するための最良の形態]

[第 1の実施の形態] .

以下、本發明の方法の具体的実施例について、図に基づいて説明する。図 1は本凝明の実施例である。一定幅の透過率の高い遠過面と反射素材を用いた反射面で構成され'るスリット 1に対して、発光ダイォード等の光秦子 2 の光軸をある角度 0をもって配置し、前記発光素子 2からの光を反射面 5で反射した光信号を角度 0傾けて配置されたフォトダイオードゃフォトトランジスタ等の受光素子 3で受光し、電気信号に変換する。それと同時に、発光素子 2からの光を透過面 6で透過した光信号を角度 Θ傾けて配置された^の受光素子 4で受光し、電気信号に変換する。'

このように構成することで、発光素子 2からの光の多くがスリットの前記反射面 5セ反射する時には受光素子 3で受ける光量が多く、受光素子 4で受ける光量が少なくなる。逆に、発光素子 2からの光の多くがスリットの透過面 6を通過する時には受光素子 3で受ける光量が少なく、受光素子 4で受ける光量が多くなる。よって、図 2の（a ) のような二つの信号を得る。ここで得られた二つの信号の作動を取ることで、図 2の（b ) のような従来と比較して振幅が 2倍の信号を得ることができ、ノイズに強い信号が実現できる。

[産業上の利用可能性]

以上のように本発明は、モータの位置及び速度を検出する位置検出ュニットとして有用である。

Claims

請求の範囲

1 . 光源となる発光ダイォード等.の発光素子と前記発光素子からの光信号を透過又は反射させて位置検出のための正弦波光信号を作り出すスリットと前記正弦波光信号を電気信号に変換するフォトダイォードゃフォトトランジスタ等の第:！の受光素子を有し、モータの位置及び速度を検出する光学式位置検出ュニットにおいて、前記発光素子の光軸を前記スリツトに対して角度 0傾け、反射素材を用いた前記スリットの反射面に前記光源からの光を反射させるようにし、反射した光を角度— 6傾けた前記第 1の受光素子で電気信号に変換し基準信号を得ると同時に、前記スリツトの透過面を通った光を角度 0傾けた第 2の受光素子で電気信号に変換し、位相の反転した反転信号を得るようにしたことを特徵とする位置検出ュュット。

2 . 請求項 1で構成される光学式位置検出ュニットにおいて、前記第 1受光素子と前記第 2受光素子からの電気信号を差動増幅するようにしたことを特徴とする位置検出ュニット。