JPH0868667A

JPH0868667A - 光学式エンコーダ装置

Info

Publication number: JPH0868667A
Application number: JP20496394A
Authority: JP
Inventors: Sohei Tanaka; 壮平田中; Kenichi Kataoka; 健一片岡; Masahiko Igaki; 正彦井垣; Masafumi Wataya; 雅文綿谷
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-08-30
Filing date: 1994-08-30
Publication date: 1996-03-12

Abstract

(57)【要約】【目的】発光素子の経時的変化が大きくても安定した
２値化信号を得る信号処理装置を有する光学式エンコー
ダ装置を提供する。【構成】受光手段６ａ、６ｂ、および６ｃから出力さ
れる第１の信号ｃａ、第２の信号ｃｂ、および第３の信
号ｃｃの和信号と、第１の基準電圧Ｖ１とを比較する比
較手段１１８と、比較手段１１８の出力信号に応じて光
照射手段の光量を制御する制御手段１２０とを有する。
第１の基準電圧Ｖ１と比較する信号として、和信号を１
／４にした信号を用いる。また、第１の信号ｃａと第２
の信号ｃｂとから第１のスケールと第２のスケールとの
相対的な変位情報を検出する際に、第１の信号ｃａおよ
び第２ｃｂの信号を２値化し、コンパレートレベルとな
る第２の基準電圧Ｖ２を第１の基準電圧Ｖ１と同じ値と
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光学式のロータリーエ
ンコーダやリニアエンコーダに関し、特に信号処理装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来からフロッピーディスクの駆動装置
等のコンピュータ機器、プリンタ等の事務機器、もしく
はＮＣ工作機器、さらにはＶＴＲのキャプスタンモータ
や回転ドラム等の回転機構の、回転速度や回転変位量、
または直線移動物体の変動量を検出するための手段とし
て、光学式のロータリーエンコーダやリニアエンコーダ
が利用されている。

【０００３】図４は従来例の光学式リニアエンコーダの
主要部概略図である。図４に示すように、従来の光学式
リニアエンコーダは、赤外発光ＬＥＤ等の発光素子１
と、光学レンズ２と、平行光束を一定の量に絞る光学ス
リット３と、一定周期のＶ溝を備える格子を有する可動
スケール４と、可動スケール４と同様にＶ溝を備える格
子を有する固定されている偏向スケール（以下、固定ス
ケールと記述する）５と、受光素子６ａ、６ｂ、６ｃ
と、信号処理回路部７とを有する構成となっている。

【０００４】図４において、発光素子１は波長λの可干
渉性光束を発し、光学レンズ２は発光素子１からの発散
光束を平行光束に変換する。光学スリット３を通った光
束は、可動スケール４において光透過部と光遮光部とを
等間隔にした周期的なピッチＰの平行光束列となって、
固定スケール５に入射する。ピッチＰに対する可動スケ
ール４と固定スケール５との位相差によって、３方向に
偏向される光束量が変化する。この３方向に分解された
光束量の変化を各受光素子６ａ、６ｂ、６ｃが捕えて電
流変換し、信号処理回路部７で位相パルス信号に変換す
る。

【０００５】図５はスケールにおける光束の偏向説明図
である。図５を用いて可動スケール４および固定スケー
ル５に入射する光束の偏向光路を説明する。図５（ａ）
の上面から入射した平行光束列は、可動スケール４のＶ
溝４ａ部に入った場合には全反射して遮光部となり、Ｖ
溝４ｂ部に入った場合にも同様に全反射して遮光部とな
る。平行光束列は４ｃ部に入った場合にのみ透過して透
過部となる。図５（ｂ）の上面から入射した平行光束列
は、固定スケール５のＶ溝５ａ部に入った場合には図中
右方向に屈折し、Ｖ溝５ｂ部に入った場合には図中左方
向に屈折する。平行光束列は５ｃ部に入った場合にの
み、そのまま直進する。このようにして、可動スケール
４を透過した平行光束列は固定スケール５によって３方
向に偏向される。

【０００６】図６ないし図９はスケールの変位量と光束
の偏向光量との説明図である。以下、図６ないし図９を
用いて、可動スケール４と固定スケール５との相対的な
位置変位量と、３方向の偏向光量との関係を説明する。
図６は変位量０の位置での光路を示しており、可動スケ
ール４を透過した平行光束列は全て固定スケール５中を
直進して受光素子６ｃのみに入る。図７は変位量が１／
４Ｐの位置での光路を示しており、可動スケール４を透
過した平行光束列の右半分が直進して受光素子６ｃに入
り、左半分が右に屈折して受光素子６ａに入る。図８は
変位量が１／２Ｐの位置での光路を示しており、可動ス
ケール４を透過した平行光束列の右半分が右に屈折して
受光素子６ａに入り、左半分が左に屈折して受光素子６
ｂに入る。図９は変位量が３／４Ｐの位置での光路を示
しており、可動スケール４を透過した平行光束列の右半
分が左方向に屈折して受光素子６ｂに入り、左半分が直
進して受光素子６ｃに入る。

【０００７】図１０はスケールの変位量に対する受光光
量の変化を示す図である。図１０を用いて、図６ないし
図９に示した可動スケール４と固定スケール５との位置
変位量に対する受光素子６ａ、６ｂ、６ｃの受光光量の
変化を説明する。図１０においては、受光素子６ａ、６
ｂ、６ｃのそれぞれの光量変化の信号処理波形である、
Ａ相信号ｃａ、Ｂ相信号ｃｂ、Ｃ相信号ｃｃを示してい
る。図１０（ａ）は理想的な直線状の波形であるが、実
際には全ての光路がこのように理想的ではなく、途中減
衰、反射、光路のオーバーラップ等が起こるので、図１
０（ｂ）に示すようにピーク値のつぶれた略正弦波形状
に変化する。

【０００８】光学式エンコーダは従来から、受光素子と
してホトダイオードを用いて光量を電流変換し、電流−
電圧変換回路の出力信号を一定の基準値でコンパレート
することで２値化信号を得ている。図１１は従来例の光
学式エンコーダの２値化信号処理回路図である。図１２
は図１１の各部の信号波形図である。図１３は図１１の
光量変動時の各部の信号波形図である。以下、図１１な
いし図１３を用いて説明する。

【０００９】図１１中の制限抵抗２０１は発光素子１に
流れる電流を決定し、供給電圧Ｖｃｃが変動しなければ
発光素子１は一定光量で発光する。可動スケールおよび
固定スケール通過後の光束列はホトダイオード等の受光
素子６ａ、６ｂ、６ｃに入り、受光光量が電流変換され
る。受光素子６ａ、６ｂ、６ｃのカソード側は共通で逆
バイアス電圧印加用抵抗２０２が接続されており、この
逆バイアス電圧が受光素子６ａ、６ｂ、６ｃの接合容量
を減少させ、周波数応答性を良くしている。受光素子６
ａに流れる電流は基準抵抗２０６を流れてオペアンプ２
０７の帰還電流となり、オペアンプ２０７の正極入力端
子（＋）電圧から基準抵抗２０６の両端電位を引いた値
がオペアンプ２０７の出力電圧となるので、基準抵抗２
０６とオペアンプ２０７と発振防止用の帰還容量２０８
とは電流−電圧変換回路を構成する。各受光素子６ｂ、
６ｃにも同様に、それぞれ基準抵抗２０９、２１２と、
オペアンプ２１０、２１３と、帰還容量２１１、２１４
とで構成される電流−電圧変換回路が接続される。各受
光素子６ａ、６ｂ、６ｃに流れる電流を電流−電圧変換
したオペアンプの出力ＣＡ、ＣＢ、ＣＣにおける信号波
形は、それぞれ図１２に示すＡ相信号ｃａ、Ｂ相信号ｃ
ｂ、Ｃ相信号ｃｃである。ここでオペアンプ２０７、２
１０、２１３の正極入力端子（＋）電圧は、抵抗２０
３、２０４、および２０５の分圧比で決定された基準電
圧Ｖ１である。オペアンプ２１５、２１６の正極入力端
子（＋）は、Ａ相信号ｃａおよびＢ相信号ｃｂの振幅中
心用の基準電圧Ｖ２である。オペアンプ２１５、２１６
は基準電圧Ｖ２で比較される回路であり、それらの出力
信号は、それぞれＴＡ、ＴＢである。

【００１０】図１２（ａ）は、図１１におけるＡ相信号
ｃａ、Ｂ相信号ｃｂ、Ｃ相信号ｃｃを、スケール位相差
に対するセンサ出力電圧波形として示している。このよ
うに光量が多いほど基準電圧Ｖ１から下がった電圧を中
心にした略正弦波振幅波形となる。図１２（ｂ）はＴ
Ａ、ＴＢの波形であり、デューティ比５０％の矩形波信
号がお互いに１／４ピッチ（９０゜）位相のずれた信号
となり、このとき、ＴＡをＡ相２値化信号、ＴＢをＢ相
２値化信号と呼ぶ。

【００１１】しかし、このようにコンパレートレベルが
一定である場合、発光光源の経時的な変化や外部温度の
変化による発光強度の変動、それに各光学スケールに付
着した塵や汚れによる透過光量の変動によって、出力信
号は図１３（ａ）に示すように、振幅中心レベルや信号
振幅が変動する。また、図１３（ｂ）に示すように、Ａ
相２値化信号ＴＡ、Ｂ相２値化信号ＴＢは、デューティ
比もしくは位相差が安定しない、または矩形波が出力さ
れないということが発生する。

【００１２】そこで従来は、可動スケール４を透過した
平行光束列の全てが３方向に分散して受光素子６ａ、６
ｂ、６ｃに入射することから、Ａ相信号ｃａ、Ｂ相信号
ｃｂ、Ｃ相信号ｃｃの平均値をとって、常にＡ相信号ｃ
ａおよびＢ相信号ｃｂの振幅中心値とすることによっ
て、上記不具合を防いでいた。図１４は従来例の光学式
エンコーダの改良された信号処理回路図である。図１５
は図１４の光量変動時の各部の信号波形図である。

【００１３】図１４の構成は、ほぼ図１１の回路と同様
である。制限抵抗３０１は発光素子１に流れる電流を決
定する。受光素子６ａ、６ｂ、６ｃのカソード側は共通
で逆バイアス電圧印加用抵抗３０２が接続されている。
基準電圧Ｖ１は、抵抗３０３および３０４の分圧比で決
定されている。オペアンプ３０６、３０９、３１２はそ
れぞれ、図１１のオペアンプ２０７、２１０、２１３に
対応し、基準抵抗３０５、３０８、３１１はそれぞれ、
図１１の基準抵抗２０６、２０９、２１２に対応し、帰
還容量３０７、３１０、３１３はそれぞれ、図１１の帰
還容量２０８、２１１、２１４に対応している。

【００１４】図１４に示すように、図１１と同様にして
受光素子６ａ、６ｂ、６ｃに流れる電流をオペアンプで
電流−電圧変換した出力ＣＡ、ＣＢ、ＣＣにおけるＡ相
信号ｃａ、Ｂ相信号ｃｂ、Ｃ相信号ｃｃを、それぞれが
同じ抵抗値を有する抵抗器３１４、３１５、３１６、３
１７で加算して、オペアンプ３１８の帰還抵抗３１９の
抵抗値を抵抗器３１４等の抵抗値の１／４とすること
で、平均値がオペアンプ３１８の出力電圧（以下、コン
パレーション電圧と記述する）ＴＳとなる。図１５
（ａ）は、図１４の回路において光量等が変動した場合
のコンパレーション電圧ＴＳのグラフである。このＴＳ
をＡ相信号ｃａおよびＢ相信号ｃｂのコンパレーション
レベルとしてコンパレータ３２０および３２１に入力す
ると、図１５（ｂ）に示すように、Ａ相２値化信号ＴＡ
およびＢ相２値化信号ＴＢはデューティ比および位相差
が安定する。

【００１５】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら図１
４に示したような改良された従来例でも、発光素子の選
択において安価な赤外発光ＬＥＤを用いた場合、経時的
変化に対する発光光量の変動量が非常に大きいために、
コンパレーション電圧ＴＳを正確に捕えるだけのダイナ
ミックレンジの広い回路設計が困難となり、測定系に寿
命ができてしまうという問題点があった。

【００１６】このような点に鑑み本発明は、発光素子の
経時的変化が大きくても安定した２値化信号を得る信号
処理装置を有する光学式エンコーダ装置を提供すること
を目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の光学式エンコーダ装置は、一定周期の格子を
有する第１のスケールに光照射手段から光束を照射し、
該第１のスケールで光変調した光束を一定周期の格子を
有する第２のスケールに入射させ、該第２のスケールで
光変調した光束を複数の受光素子を有する受光手段で受
光し、該受光手段から出力される第１の信号と第２の信
号とから、該第１のスケールと該第２のスケールとの相
対的な変位情報を検出する光学式エンコーダ装置であ
り、前記第１の信号、前記第２の信号、および前記受光
手段から出力される第３の信号の和信号と、第１の基準
電圧とを比較する比較手段と、該比較手段の出力信号に
応じて前記光照射手段の光量を制御する制御手段とを有
する。

【００１８】上記本発明の光学式エンコーダ装置は、前
記第１の基準電圧と比較する信号として、前記和信号を
１／４にした信号を用いる。

【００１９】また、上記本発明の光学式エンコーダ装置
は、前記受光手段から出力される前記第１の信号と前記
第２の信号とから、前記第１のスケールと前記第２のス
ケールとの相対的な変位情報を検出する際に、該第１の
信号および該第２の信号を２値化し、コンパレートレベ
ルとなる第２の基準電圧を前記第１の基準電圧と同じ値
とすることができる。

【００２０】さらに、上記本発明の光学式エンコーダ装
置は、前記受光手段の指向特性を補正して、前記第１、
第２、および第３の信号の振幅の比が１：１：２である
光−電圧変換回路を有することができる。

【００２１】

【作用】上記のように構成される本発明の光学式エンコ
ーダ装置は、受光手段から得られた光量情報から総透過
光量を測定して一定の透過光量となるように発光光量制
御を行うことができ、発光素子の経時的変化が大きくて
も安定した２値化信号を得ることができる。

【００２２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００２３】図１は本発明の一実施例の光学式リニアエ
ンコーダの信号処理回路図である。図２は本発明の一実
施例の光学式リニアエンコーダの主要部概略図である。
図３は図１の各部の信号波形図である。

【００２４】まず初めに、図２を用いて概略を説明す
る。図２の構成は従来例で説明した図４とほぼ同じであ
るので、主に異なる部分を説明する。発光素子１として
用いている赤外発光ＬＥＤは、本実施例では受光素子６
ａ、６ｂ、６ｃの分光感度特性に合わせて選択されたも
のである。光学レンズ２はキャンシールタイプのパッケ
ージで一体構造となったものであり、発光素子ｌからの
発散光束を平行光束に変換する。平行光束を一定の量に
絞る光学スリット３を通った光束は、Ｖ溝を備える格子
を有する可動スケール４において光透過部と光遮光部と
を等間隔にした周期的なピッチＰの平行光束列となっ
て、固定スケール５に入射する。この固定スケール５は
透光性の光学材料（例えばプラスチック）の射出成型、
圧縮成型等の製法で作成され、可動スケール４と同様に
Ｖ溝を備える格子を有する。可動スケール４と固定スケ
ール５とのピッチＰに対する位相差によって、３方向に
偏向される光束量が変化する。この３方向に分解された
光束量の変化を、同一シリコンチップ上に形成されたホ
トダイオード等の受光素子６ａ、６ｂ、６ｃが捕えて電
流変換し、信号処理回路部７において位相パルス信号に
変換する。信号処理回路部７では測定された光量に応じ
て発光素子１の電流制御信号を生成し、発光素子電力制
御部８に電流制御信号を送り、それによって発光素子電
力制御部８に接続された発光素子１の発光光量が制御さ
れる。電力供給線９、１０は信号処理回路部７および発
光素子電力制御部８に電力を供給する。光量制御信号線
１１は光量制御用オペアンプ１２０の出力信号である。
電力供給線１２、１３は発光素子１に電力を供給する。

【００２５】次に図１を用いて、信号処理回路部７およ
び発光素子電力制御部８の詳細な説明を行う。

【００２６】図１中の発光素子ｌからの光束が、図２で
示した光学レンズ２、光学スリット３、可動スケール
４、固定スケール５を通過後にホトダイオード等の受光
素子６ａ、６ｂ、６ｃに入り光量が電流変換される。受
光素子６ａ、６ｂ、６ｃのカソード側は共通で逆バイア
ス電圧印加用抵抗１０１が接続されており、この逆バイ
アスが受光素子６ａ、６ｂ、６ｃの接合容量を減少さ
せ、周波数応答性が良くなる。また３個の受光素子６
ａ、６ｂ、６ｃは同一シリコンチップ上に形成されるの
で、暗電流の差はほとんどないと考えてよい。

【００２７】受光素子６ａに流れる電流は基準抵抗１０
５を流れて受光電流−電圧変換オペアンプ（以下、オペ
アンプと記述する）１０６の帰還電流となり、オペアン
プ１０６の正極入力端子（＋）電圧から基準抵抗１０５
の両端電位を引いた値がオペアンプ１０６の出力電圧と
なるので、基準抵抗１０５とオペアンプ１０６と発振防
止用の帰還容量１０７とは電流−電圧変換回路を構成す
る。本実施例において、発光素子１の寿命を延ばすこと
を目的としてＬＥＤ電流を１０ｍＡ以下となるように設
計すると、受光素子６ａ、６ｂ、６ｃの光電流が微少電
流となるので、電圧変換用基準抵抗を数１００ＫΩと大
きな値に設定している。各受光素子６ｂ、６ｃにも同様
に、基準抵抗１０８、１１１と、受光電流−電圧変換オ
ペアンプ（以下、オペアンプと記述する）１０９、１１
２と、帰還容量１１０、１１３とで構成される電流−電
圧変換回路が接続される。ここで、オペアンプ１０６、
１０９、１１２の正極入力端子（＋）電圧は抵抗１０
２、１０３、および１０４の分圧比で決定した基準電圧
Ｖ１である。従来の技術の図１２（ａ）に示したよう
に、ＣＡ、ＣＢ、ＣＣにおけるＡ相信号ｃａ、Ｂ相信号
ｃｂ、Ｃ相信号ｃｃは、受光光量が多いほど基準電圧Ｖ
１から下がった電圧を中心とする略正弦波振幅波形とな
る。Ａ相信号ｃａ、Ｂ相信号ｃｂ、Ｃ相信号ｃｃは、式
１ないし式３で表わされる。

【００２８】ｃａ＝Ｖ１−｛Ａ＊ＳＩＮ(ωｔ)＋ＶＬ｝１ｃｂ＝Ｖ１−｛Ａ＊ＣＯＳ(ωｔ)＋ＶＬ｝２ｃｃ＝Ｖ１−［−Ａ＊｛ＳＩＮ(ωｔ)＋ＣＯＳ(ωｔ)｝＋２＊ＶＬ］３ここで、ωは周波数を、ｔは時間を、ＡはＡ相信号ｃａ
およびＢ相信号ｃｂの出力信号振幅を、ＶＬは振幅中心
のＶ１からのＤＣ変動レベルを表わしている。このとき
各信号の和信号は、式４で表わされる。

【００２９】ｃａ＋ｃｂ＋ｃｃ＝３＊Ｖ１−４＊ＶＬ４ここで、Ｖ１およびＶＬがＤＣレベルで一定値であるの
で、３信号の和信号も一定値となる。また上記和信号に
Ｖ１を加えて１／４にすると、式５となる。

【００３０】（ｃａ＋ｃｂ＋ｃｃ＋Ｖ１）／４＝（３＊Ｖ１−４＊ＶＬ＋Ｖ１）／４＝Ｖ１−ＶＬ５式５は、Ａ相信号ｃａおよびＢ相信号ｃｂの振幅中心電
圧と同じ値になる。この値を２値化する際のコンパレー
ション・レベルとして用いると、５０％デューティの矩
形波を出力することができる。

【００３１】そこで、再び図１に戻り説明を続けると、
Ａ相信号ｃａ、Ｂ相信号ｃｂ、Ｃ相信号ｃｃの信号電圧
をそれぞれ抵抗器１１４、１１５、１１６で接続し、基
準電圧Ｖ１を抵抗器１１７で接続し、抵抗器１１４ない
し１１７を同じ値にすると、接合点電位は（ｃａ＋ｃｂ
＋ｃｃ＋Ｖ１）となり、その接合点に加算および１／４
演算用オペアンプ１１８と、上記４個の抵抗器１１４な
いし１１７の１／４の値の抵抗器１１９とを接続する
と、式５に示した（Ｖ１−ＶＬ）が出力される。オペア
ンプ１１８から出力される平均化した値は、光量制御用
オペアンプ１２０において、抵抗１０２、１０３、１０
４の分圧比で決定された基準電圧Ｖ２と比較され、出力
が一定値になるように発光素子ｌを制御する電力制御用
トランジスタ１２１のべ−ス入力に信号供給される。電
力制御用トランジスタ１２１および電力制限抵抗１２２
は図２中の発光素子電力制御部８中にあり、発光素子ｌ
に光量制御した電力供給を行う。

【００３２】このように受光素子上の光量の総量が常に
一定になるように発光素子ｌの光量制御を行うことで、
経時的な発光光量変化やスケールの汚れ等によらず、Ａ
相信号ｃａおよびＢ相信号ｃｂの振幅中心用の基準電圧
はＶ２と同一の一定値となる。このため、Ａ相２値化信
号ＴＡおよびＢ相２値化信号ＴＢは、相出力用コンパレ
ータ１２３、１２４の正極入力端子（＋）電圧として基
準電圧Ｖ２を入力し、負極入力端子（−）電圧にＡ相信
号ｃａ、Ｂ相信号ｃｂを入力することで出力される。

【００３３】図３（ａ）は図１におけるＡ相信号ｃａ、
Ｂ相信号ｃｂ、Ｃ相信号ｃｃのそれぞれの光量変化の、
理想的な直線状の信号処理波形である。実際には図３
（ｂ）のようにピーク値のつぶれた略正弦波形状に変化
する。図３（ｃ）はＡ相２値化信号ＴＡ、Ｂ相２値化信
号ＴＢの波形である。図１の構成においては、図３
（ｂ）に示すように受光光量を検出した各出力信号ｃ
ａ、ｃｂ、ｃｃの振幅が一定になるように制御している
ので各部の波形が常に理想的な振幅となり、ＴＡ、ＴＢ
は図３（ｃ）に示すように位相差が安定した５０％デュ
ーティの矩形波となる。

【００３４】本発明の他の実施例を説明する。受光素子
６ａ、６ｂには約３０゜の入射角で光束が入るのに対
し、受光素子６ｃには０゜の入射角で入るので、受光素
子の指向特性によって、受光素子の相対感度が約１０％
低下する。そこで図１中の電流−電圧変換回路の基準抵
抗１０５、１０８、１１１の抵抗値を１０５：１０８：１１１＝１：０．９：１６の比になるように設定する。このようにして、基準抵抗
を流れる電流が一定になるように光量制御を行うことが
できるので、基準抵抗に一定の比を付けることができ
る。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明の構成によれば、複
数の受光手段から得られる信号を信号処理回路で適切に
処理することができ、エンコーダの相信号を生成する電
流−電圧変換回路のオペアンプ出力信号の振幅中心を一
定にするように発光素子の発光強度を制御できるので、
以下に記述する効果を有する。

【００３６】（１）光源の発光強度の経時的変動や外部
温度変動に伴う変化、および光学スケールの汚れ等によ
る光学特性の変化があっても、２値化信号処理後の波形
のデューティ比が変動しない。

【００３７】（２）発光強度制御を行うことによって、
初期の発光強度を低くして信号処理回路の電流−電圧変
換回路の倍率を大きくする設計が可能となり、発光素子
の寿命を延ばすことができる。

【００３８】（３）相信号を出力するコンパレータの比
較電圧を一定値とすることによって、デューティ比が変
動せず、安定する。

【００３９】（４）周囲温度によって発生するホトダイ
オードの暗電流の変動も光量制御手段が補正することに
よって、微少光量でも安定した相信号を出力できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の光学式エンコーダの信号処
理回路図

【図２】本発明の一実施例の光学式エンコーダの主要部
概略図

【図３】図１の各部の信号波形図

【図４】従来例のリニアエンコーダの主要部概略図

【図５】スケールにおける光束の偏向説明図

【図６】スケールの変位量と光束の偏向光量との説明図

【図７】スケールの変位量と光束の偏向光量との説明図

【図８】スケールの変位量と光束の偏向光量との説明図

【図９】スケールの変位量と光束の偏向光量との説明図

【図１０】スケールの変位量に対する受光光量の変化を
示す図

【図１１】従来例の光学式エンコーダの２値化信号処理
回路図

【図１２】図１１の各部の信号波形図

【図１３】図１１の光量変動時の各部の信号波形図

【図１４】従来例の光学式エンコーダの改良された信号
処理回路図

【図１５】図１４の光量変動時の各部の信号波形図

【符号の説明】

１発光素子２光学レンズ３光学スリット４可動スケール５固定スケール６ａＡ相用受光素子６ｂＢ相用受光素子６ｃＣ相用受光素子７信号処理回路部８発光素子電力制御部９、１０、１２、１３電力供給線１１光量制御信号線１０１逆バイアス電圧印加用抵抗１０５、１０８、１１１基準抵抗１０６、１０９、１１２受光電流−電圧変換オペア
ンプ１０７、１１０、１１３帰還容量１１８加算および１／４演算用オペアンプ１２０光量制御用オペアンプ１２１電力制御用トランジスタ１２２電力制限抵抗１２３、１２４相出力用コンパレータｃａＡ相信号ｃｂＢ相信号ｃｃＣ相信号ＴＡＡ相２値化信号ＴＢＢ相２値化信号Ｖ１基準電圧Ｖ２基準電圧

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者綿谷雅文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

【特許請求の範囲】

【請求項１】一定周期の格子を有する第１のスケール
に光照射手段から光束を照射し、該第１のスケールで光
変調した光束を一定周期の格子を有する第２のスケール
に入射させ、該第２のスケールで光変調した光束を複数
の受光素子を有する受光手段で受光し、該受光手段から
出力される第１の信号と第２の信号とから、該第１のス
ケールと該第２のスケールとの相対的な変位情報を検出
する光学式エンコーダ装置において、前記第１の信号、前記第２の信号、および前記受光手段
から出力される第３の信号の和信号と、第１の基準電圧
とを比較する比較手段と、該比較手段の出力信号に応じて前記光照射手段の光量を
制御する制御手段とを有することを特徴とする、光学式
エンコーダ装置。
【請求項２】前記第１の基準電圧と比較する信号とし
て、前記和信号を１／４にした信号を用いることを特徴
とする、請求項１に記載の光学式エンコーダ装置。
【請求項３】前記受光手段から出力される前記第１の
信号と前記第２の信号とから、前記第１のスケールと前
記第２のスケールとの相対的な変位情報を検出する際
に、該第１の信号および該第２の信号を２値化し、コンパレ
ートレベルとなる第２の基準電圧を前記第１の基準電圧
と同じ値とすることを特徴とする、請求項１または２に
記載の光学式エンコーダ装置。
【請求項４】前記受光手段の指向特性を補正して、前
記第１、第２、および第３の信号の振幅の比が１：１：
２である光−電圧変換回路を有することを特徴とする、
請求項１に記載の光学式エンコーダ装置。