JPH032519A - エンコーダ - Google Patents

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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、移動物体の移動量などを高精度に検出するた
めのエンコーダの改良に関するものである。

〈従来の技術〉 第４図は従来のエンコーダの構成を示している。

同一の受光面積をもつ４個のフォトダイオード１０１　
１０２．１０３，１０４が並設された受光装置１００と
、フォトダイオード１０１〜１０４の各々の幅の２倍の
幅である透光部分１０５ａと遮光部分１０５ｂとが交互
に形成されているスリット板１０５とにより構成され、
スリット板１０５は平行光源（図示せず）と受光装置１
００との間を図中左右方向へ移動する。スリット板１０
５の移動によって、フォトダイオード１０１〜１０４へ
の光の入射と遮断とが繰り返され、フォトダイオード１
０１〜１０４から信号が出力される。

第５図は４個のフォトダイオード１０１〜１０４の出力
信号からエンコーダパルス信号を生成する回路を示して
いる。フォトダイオード１０１１０３の出力信号はアン
プ１０６，１０７で各々増幅されてコンパレータ１１０
に入力され、フォトダイオード１０２，１０４の出力信
号はアンプ１０８．１０９で各々増幅されてコンパレー
タ１１１に入力される。コンパレータ１１０はアンプ１
０６．１０７の出力電圧Ｓ、、Ｓ３を比較し、電圧Ｓ１
が電圧Ｓ３より大であるとき出力端子■。Ａはハイレベ
ルになり、逆のときは端子Ｖ。Ａはローレベルになる。

同様に、コンパレータ１１１はアンプ１０８，１０９の
出力電圧Ｓ２．Ｓ４を比較し、電圧Ｓ４が電圧Ｓ２より
大であるとき出力端子■。Ｉ］はハイレベルになり、逆
のときは端子■。８はローレベルになる。

第６図はこのエンローダの信号波形を示している。いま
、スリット板１０５の透光部分１０５ａと遮光部分１０
５ｂの境目ａが第４閏中右端のフォトダイオード１０４
の端の位置Ｘ。にあるとき、フォトダイオード１０１は
全面遮光され、アンプ１０６の出力電圧Ｓ１は最低値と
なる。スリン１〜板１０５が左方向へ移動し、位置ａが
フォトダイオード１０３の端の位置Ｘｉへ移動するまで
フォトダイオード１０１は遮光されたままで、電圧ＳＩ
は最低値が続く。

スリン１へ板１０５の位置ａがフォトダイオード１０２
の端の位置ｘ２へ向って移動するに従ってフォトダイオ
ード１０１に光か当り始め、電圧ＳＩが上昇し、位置ａ
が位置Ｘ２にきたとき、フォトダイオード１０１の全面
に光が当り、電圧Ｓ１は最高値になる。スリン１〜板１
０５の位置ａが位置Ｘ２からＸ３に移動するまで同じ状
態で、位置ｘ３からＸ４へ移動するにしたかって電圧Ｓ
１は下降していき、位置Ｘ４でフォトダイオード１０１
ば全面遮光され、電圧Ｓ、は最低値となる。アンプ１０
８１０７．１０９の出力電圧Ｓｏｌ　　Ｓ３＋　　ｓ、
ｌもスリット板１０５の移動にしたがって同様の作用に
よって変化するが、フォトダイオードの位置が各々異な
るので、信号ｓ、、ｓ２．ｓ３．ｓ４の位相は各々異な
っている。

出力端子Ｖ。Ａは、電圧Ｓ、が」１昇し電圧Ｓ、が下降
し、電圧Ｓ１か電圧Ｓ３より高くなったとき、ずなわち
、スリット板１０５の位置ａが受光装置１００の位置ｘ
、とＸ２の中間にきたとき、ローレベルからハイレベル
に変わり、逆に、電圧Ｓ１か下降し、電圧Ｓ３が上昇し
、電圧Ｓ１が電圧Ｓ３より低くなったとき、ずなわち、
位置ａが位置ｘ３ｘ４の中間にきたとき、ハイレベルか
らローレベルに変わる。出力端子Ｖ。、についても同様
にして、位置ａが位置Ｘ。＋　　Ｘｌの中間にきたとき
、ハイレベルからローレベルに変わり、位置ａが位置Ｘ
２＋ｘ３の中間にきたとき、ローレベルからハイレベル
に変わる。その結果、出力端子Ｖ。Ａ＋　　ＶＯＲにお
いて、９０度位相のずれた２つのティシタル出力波形が
得られ、このパルス信号のパルスの個数を計数すること
によりスリソｌ〜板１０５の移動量を計測することがで
き、２つの信号の位相差の正負からスリット板１０５の
移動方向を検出することができる。

〈発明が解決しようとする課題〉 上記従来のエンコーダにおいては、受光面積が同一であ
る４個のフォトダイオード１０１〜１０４と、これらの
フォトダイオード１０１〜１０４の各々の出力を増幅す
る４個のアンプ１０６〜１０９を必要とするため、装置
か大型化する。このため、小型の機器に取り付けるのに
種々の困難が生じるという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目
的は、小型化しうるエンコーダの構造を提供することで
ある。

〈課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するために、本発明によるエンコーダに
おいては、受光面の面積が同一である２個の第１のフォ
トダイオードが並設され、この並設された２個の第１の
フォ１へダイオードの両側に受光面積が第１のフォトダ
イオードの１７２である第２のフォ１−ダイオードが並
設された構造の受光装置と、第１のフォトダイオードの
受光面の２倍の幅である透光部分と遮光部分とが交互に
形成された構造であり、光源と上記受光装置との間を移
動するスリット板とを備えたことを特徴としている。

〈作用〉 本発明においては、フォトダイオードの受光面積は実質
的に従来の３／４となる。また、受光面積の小さい２個
のフォトダイオードの出力信号を加算して１個のアンプ
により増幅するため、アンプの故が従来の３／４となる
。

〈実施例〉 第１図は本実施例のエンコーダの断面構造を示している
。図において、１．２，３．４はフォトダイオード、５
はスリソＩ−１反である。

４個のフォトダイオード１２，３，４ば、基材６の表面
に並設されている。内側に並設されている２個のフォト
ダイオード２．３は、ともに同じ受光面積を有している
。外側に並設されている２個のフォ１−ダイオード１，
４は、ともに同じ受光面積であるが、その面積はフォト
タイオード２．３の受光面積の１／２である。

スリット板５は、フォトダイオード２．３の受光面の２
倍の幅である透光部分５ａと遮光部分５ｂとが交互に形
成されている。このスリット板５は、フォトダイオード
１，２，３．４と図中」ニガへ配置された光源（図示せ
ず）との間のフォトダイオード１，２，３．４に近接し
た位置を左右方向へ移動する。スリット板５がフォＩ・
ダイオ−１”　１　、２　。

３．４の受光面上を移動することによって、フオＩ・ダ
イオード１，２，３．４へ光源からの光の入射と遮断を
交互に行う。

第２図は４個のフォトダイオード１〜４の出力信号から
エンコーダパルス信号を生成する回路を示している。ア
ンプ６は、フォトダイオード３の出力信号を増幅する。

アンプ７は、フォトダイオード１とフォトダイオード４
の出力を加算した信号を増幅する。アンプ８は、フォト
ダイオード２の出力信号を増幅する。

コンパレータ９は、アンプ６の出力電圧Ｓ３とアンプ７
の出力電圧Ｓ１４とを比較し、電圧ＳＩ４が電圧Ｓ３よ
り高いときにローレベルの信号を出力する。このとき、
出力端子Ｖ。Ａは、ハイレベルになる。電圧Ｓ１４が電
圧Ｓ３より低いときは、出力端子■。Ａはローレベルに
なる。コンパレータ１０は、アンプ８の出力電圧Ｓ２と
アンプ７の出力電圧ＳＩ４とを比較し、電圧Ｓ１４が電
圧Ｓ２より高いときにローレベルの信号を出力する。こ
のとき、出力端子Ｖ。Ｂは、ハイレベルになる。電圧Ｓ
ｚが電圧Ｓ２より低いときは、出力端子■。Ｂはローレ
ベルになる。

第３図はこの回路の信号波形を示している。

いま、スリット板５の透光部分５ａと遮光部分５ｂとの
境目の位置ａが受光装置１１上の位置ｙ。

にあるとき（第３図では時刻も。）、フォトダイオード
１は全面遮光され、フォトダイオード４は全面に光が当
たっている。アンプ７の出力電圧ＳＩ４は、フォトダイ
オード１，４の光電流を加算した信号を増幅しているの
で、フォトダイオード１，４の両方の全面に光が当たっ
ているときに最高値となり、フォトダイオード１．４の
両方の全面が遮光されているときに最低値となる。した
がっで、スリット板５の位置ａが受光装置１１の位置ｙ
。

にあるときば、電圧ＳＩ４は最高電圧と最低電圧の中間
値となる。スリット板５の位置ａがｙｏからｙ＋（第３
図では時刻１＋）に移動するまでは、同じ状態すなわち
フォトダイオード１が全面遮光され、フォトダイオード
４の全面に光が当たっている状態が続き、電圧ＳＩ４は
中間値の状態が続く。

スリット板５の位置ａが受光装置の位置ｙ＋（時刻１＋
）から位置ｙｚ（時刻ｔｚ）に移動するにしだがって、
フォトダイオード１は遮光されたままで、フォＩ・ダイ
オード４が遮光されていき、位置ａがｙ２に達したとき
（時刻もの、フォトダイオード４は全面が遮光され、電
圧Ｓｌｌ＋は最低値になる。スリット板５の位置ａがｙ
２からｙ３へ移動するとき、今度はフォ［・ダイオード
４が遮光されたままで、フォトダイオード１に光が当り
始め、位置ａがｙ３に達したとき（時刻ｔ３）、フォト
ダイオード１には全面に光が当たる。このとき、電圧Ｓ
１４は、中間値となる。スリット板５の位置ａがｙ３か
らｙ５に移動するまで同じ状態が続く。

スリット板５の位置ａがｙ５からｙ６へ移動するとき、
フォトダイオード１に全面光が当たったままで、フォト
ダイオード４に光が当り始め、位置ｙ６に達したとき（
時刻１＋、）、フォトダイオード４に全面光が当たる。

このときには、フォトダイオード１，４の両方に全面光
が当っており、電圧ＳＩ４は最高値となる。位置ａがｙ
６からｙ７に移動するとき、フォトダイオード４に全面
に光が当たった状態で、フォトダイオード１が遮光され
始め、位置ａがｙ７に達したとき（時刻１７）、フ第１
・ダイオード１が全面遮光される。このとき、電圧Ｓ１
４は、中間値となる。

電圧Ｓ２．Ｓ３については、従来技術の項で説明したの
と同様に、フォＩ・ダイオード２，３の全面に光が当っ
ているとき最高値となり、全面が遮光されているとき最
低値となる。したがって、出力端子■。Ａは電圧Ｓ３が
下降して中間値より低くなったとき、すなわち、スリッ
ト板５の位置ａかｙ３にきたとき、ローレベルからハイ
レベルに変わり、逆に電圧Ｓ３が上昇し、中間値より高
くなったとき、すなわちスリン１〜板５の位置ａがｙ７
に達したとき、ハイレベルからローレベルに変わる。

出力端子Ｖ。Ｂについても、同様にして、スリット板５
の位置ａがｙＩにきたとき、ハイレベルからローレベル
に変わり、ｙ、にきたときにローレベルからハイレベル
に変わる。

結果として、出力端子Ｖ。Ａ＋　　ＶＯＥには９０度位
相のずれた２つのディジタル信号波形が出力される。

すなわち、エンコーダとしての出力信号が得られたこと
になる。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、フォトダイオー
ド１個分とアンプ１個分の削減を実現することができ、
エンコーダを小型軽量化できる。

したがって、エンコーダを取り付ける機器に対する制約
を減らすことができる。また本発明によれば、アンプ部
を含む信号処理回路ＩＣ１あるいはフォトダイオード部
をも含む光学素子内蔵回路ＩＣを小型化して安価にでき
る利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の構造を示す図、第２図は本発明
実施例の回路構成を示す図、第３図は本発明実施例の信
号波形を示す図、第４図は従来例の構造を示す図、 第５図は従来例の回路構成を示す図、 第６図は従来例の信号波形を示す図である。 １．２，３．４・・・フォトダイオード５・・・スリッ
ト板 ６、７．８・・・アンプ ９．１０・・・コンパレータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　受光面の面積が同一である２個の第１のフォトダイオ
   ードが並設され、この並設された２個の第１のフォトダ
   イオードの両側に受光面積が第１のフォトダイオードの
   １／２である第２のフォトダイオードが並設された構造
   の受光装置と、上記第１のフォトダイオードの受光面の
   ２倍の幅である透光部分と遮光部分とが交互に形成され
   た構造であり、光源と上記受光装置との間を移動するス
   リット板とを備えたことを特徴とするエンコーダ。