JPS60174531A - 光学式エンコ−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】 〔技術分野〕 この発明は、光学的手段を用いるエンコーダに関する。

（背景技術） 一般に、エンコーダ（符号器）には、光学的手段を用い
て回転変位や直線変位などの機械的変位を検出する方法
が採られている。なぜならば、他の手段と比べて光学的
手段を用いる場合には、分解能および精度の点ですぐれ
ており、さらに、簡単にエンコーダに機構を組みこめる
ことができる点、および光学的機構自体が耐久性がある
点等においてもすぐれているからである。

従来の光学式エンコーダは、回転変位または直線変位な
どの機械的変位を、以下に述べるような仕組みで検出し
ていた。すなわち、検出されるべき機械的変位が回転変
位の場合には、２個の光源を用い、この２つの光源から
くる光を回動するスリットと固定のスリットを通して断
続させ、光信号とする。このとき、２つの光路は、変位
検出分解能角度を半分ずつずらせたものとし、２個の変
位検出回路を用いて、この２つの光路のうちのどちらの
光路が進相であるかを検知すれば、回転変位方向が判明
できる。同様に、他の機械的変位を検出する場合にも、
複数の、変位検出分解能のずれた光路および検出回路を
用いて、どの光路が進相であるかを検知すればよい。と
ころが、この従来の光学式エンコーダにおいては、機械
的変位の頂点検出のためには、もう一つの変位検出分解
能のずれた光路を用いる必要があった。したがって従来
の光学式エンコーダは、最低でも２個の変位検出回路、
もしくは必要によっては３個の変位検出回路が必要であ
り、さらにこれらの変位検出回路に加えて、増幅回路、
演算回路等の処理回路が当然必要となるので、エンコー
ダを小型化するということが困難であった。

この問題を解決するためには、上記の変位検出回路と処
理回路を、シリコン等の半導体基板上に集積回路として
一体化して設けることが考えられる。しかしながら、こ
の場合には次に述べるような致命的ともいえる問題が考
えられる。それは、小り化するためには半導体基板上に
、数多くの回路、例えば、光信号−電気信号変換素子、
微弱信号回路、スイッチング回路、電圧安定回路等、を
集積化しなければならないので、これらの回路相互の干
渉により、雑音等が発生し、エンコーダの誤動作が頻繁
に起きることであった。

〔発明の目的〕

この発明は、誤動作が起きない光学式エンコーダを提供
することをその目的とする。

（発明の開示〕 この発明にかかる光学式エンコーダは、被検出体の変位
に追随するように連動されている移動スリット板と、こ
のスリット板を挟んで対向している複数の光源および固
定スリット板と、この固定スリット板の裏側に設けられ
、前記複数の光源に対応する複数の信号発生処理回路を
有する電気回路基板とをそれぞれ備えている光学式エン
コーダにおいて、前記複数の信号発生処理回路を構成す
る回路が、複数の集積回路それぞれにふり分けられて設
けられていることを特徴とする。以下、この発明につい
て１実施例をあられす図面に基づいて詳しく説明する。

第１図にみるように、回転軸１は一方の端部（図の手前
端部）が機械的変位を検出されるべき対象物に結合され
るようになっていて（図にはあられれていない）、もう
一方の端部に円周方向にスリット２を多数有する円板３
の中心部が接合されている。２つの光源４．４が円板３
のスリット２部分に応じる回転軸１方向の位置に取付け
られていて（取付は支持状態は図では省略）、これらの
光源４．４に対向する位置に前記円板３をはさむように
して、取付は固定された（取付は支持状態は図では省略
）スリット板５が設けられていて、このスリット板５の
裏側に電気回路基板６が設りられている（取付は支持状
態は図では省略）。そして、この電気回路基板６を拡大
した第２図にみるように、この電気回路基板６上には、
それぞれのフォトダイオードが前記スリット板５のスリ
ブ）一部分を通り抜けた光を受ける位置にくるようにし
て、フォトダイオードをそれぞれ１つずつ有する２つの
集積回路７ａ、７ｂが、並んで設けられていて、この２
つの集積回路７ａ、７ｂを取り囲むように、さまざまな
リード端子等が設けられている。

次に、この集積回路７ａ、７ｂの簡略された回略図をあ
られした第３図にみるように、１つの信号発生処理回路
には光信号を電気信号に変換するフォトダイオード８ａ
が設けられ、これは、得られた電気信号をｏＮ−ｏｐｐ
信号に変換するために、帰還抵抗９ａを備えた増幅器１
０ａおよび入力電圧がある値を越える時だけ、一定の振
幅の出力電圧が生じるようにした、いわゆるシュミット
トリガ−回路ｔｉａに接続されている。同様にして、も
う１つの信号発生処理回路には、フォトダイオード８ｂ
と、帰還抵抗９ｂを備えた増幅器１０ｂおよびシュミッ
トトリガ−回路１１ｂが設けられている。そして、この
２つの信号発生処理回路には、電圧安定回路１２が接続
されている。この電圧安定回路１２は、この２つの信号
発生処理回路のそれぞれのフォトダイオード、増幅器お
よびシュミットトリガ−回路に電力を安定に供給してい
る。

この発明にかかる光学式エンコーダにおいては、ひとつ
の信号発生処理回路における、光信号を電気信号に変換
する回路、およびこの電気信号をさらに０Ｎ−ＯＦＦ信
号に変換する回路を、同一の集積回路上に設けないよう
にしている。すなわち、電気信号を０Ｎ−ＯＦＦ信号に
変換する回路を構成している各要素を、要素の種類ごと
に分類し、そして干渉を起こす要素を選別したのち、こ
の選別された要素を同一の集積回路上に設けないように
するのである。すなわち、この実施例においては、２つ
の集積回路のうちの一方に、フォト・ダイオード１個、
増幅回路２個、電圧安定回路の前段部が設けられていて
、もう一方の集積回路に、別のフォトダイオード１個、
シュミットトリガ−回路２（１１，電圧安定回路の後段
部が設けられるようにする。なぜなら、この実施例にお
いては、電気信号を０Ｎ−ＯＦＦ信号に変換する回路に
おいて、増幅回路とシュミットトリガ−回路がお互いに
干渉を起こす要素なので、別々の集積回路上に設けるよ
うにしたのである。電圧安定回路は、他の要素と干渉を
起こさない要素なので、他の要素と一緒に同一の集積回
路上に設けても構わないのである。このように干渉を起
こす構成要素を、別々の集積回路上に設けるようにすれ
ば、従来の問題となっていた干渉による雑音等の発生が
ほとんどなくなり、したがってエンコーダの誤動作とい
う問題もほとんど解消されるという効果がもたらされる
。そして、この場合において、この２つの集積回路それ
ぞれは、あらかじめダイオード。

トランジスタ、抵抗等を多数個適当に配置して設けてお
き、各素子間を継ぐアルミニウム配線だけを変えること
ができるようにした、いわゆるマスク・スライスを用い
て構成するようにしておくのがよい。

この発明にかかる光学式エンコーダにおいて、実施例で
ば）第１・ダイオードを別々の集積回路」二に設りるよ
うにしたが、同一の集積回路上に設けても構わない。た
だし、この場合においてはフォトダイオードの位置は、
光源に対応する位置に来るようにして設Ｌ）なければい
けないことは、言うまでもない。フォトダイオードを別
々の集積回路に設りると都合がよいのは、初めにフォト
ダイオードを形成したものをマスク・スライスによって
作っておけば、それをそのまま利用できるので、パター
ン設計、マスク製造に要するイニシャルコストを安くで
きるという利点があるからである。

この発明にかかる光学式エンコーダにおいて、実施例に
おいては２個の光源を用いる場合について説明したが、
３個以上の光源を用いても別に構わない。ただし、この
光源の数に応じた光信号を電気信号に変換する回路（フ
ォトダイオード）を設ける必要がある。そして、それに
応じて電気信号を０Ｎ−ＯＦＦ信号に変換する回路を、
別途設けることが必要である。

この発明にかかる光学式エンコーダは、上記実施例では
回転変位を検出する場合について説明したが、他の機械
的変位、たとえば直線変位を検出するものに適用しても
別に構わない。ただし、ごＱ場合には、その機械的変位
の特性に応じてスリットを多数有する板の形状、スリッ
トの配置の仕方、軸等連動機構の種類や取付ＧＪ方法、
光源の数およびこの数に応じた光−電気信号変換回路と
電気信号を０Ｎ−ＯＦＦ信号に変換する回路の数の調整
等、必要に応して変えなければならないことばいうまで
もない。

この発明にかかる光学式エンコーダにおいて、電気信号
を０Ｎ−ＯＦＦ信号に変換する回路には、実施例におい
ては、増幅回路、シュミットトリガ−回路だけを構成要
素としている場合について説明したが、所望の回路をこ
れらに付属させても別に構わない。

この発明にかかる光学式エンコーダにおいて、信号発生
処理回路を同一の機能を果たす回路ごとに分類して、こ
の分類された回路群を同一基板上に形成される複数の集
積回路それぞれに振り分ける場合に、この集積回路をマ
スク・スライスにより、あらかじめダイオード、トラン
ジスタ、抵抗等が設けられて形成されるようにすれば、
この集積回路の原型となる基板を大量生産することが可
能となるのでコストダウンとなり、また従来と比べてエ
ンコーダの製造に要する期間が短縮できる。また、マス
ク・スライスによれば、検出すべき対象物の機械的変位
に応じて、前記集積回路の変更および追加が比較的容易
であるという効果ももたらされる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明にかかる光学式エンコーダは、
被検出体の変位に追随するように連動されている移動ス
リット板と、このスリット板を挟んで対向している複数
の光源および固定スリット板と、この固定スリット板の
裏側に設けられ、前記複数の光源に対応する複数の信号
発生処理回路を有する電気回路基板とをそれぞれ備えて
いる光学式エンコーダにおいて、前記複数の信号発生処
理回路を構成する回路が、複数の集積回路それぞれにふ
り分けられて設けられるという構成からなる、光信号を
電気信号に変換する回路および電気信号をＯ，Ｎ−ＯＦ
　Ｆ信号に変換する回路などが集積化されているので、
エンコーダの小型・軽量化がなされる。しかも、信号発
生処理回路を構成する各要素間の干渉を減少、もしくは
防止でき、誤動作の発生がない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明にががる光学式エンコーダの１実施
例の斜視図、第２図は、この発明にかがる光学式エンコ
ーダの１実施例の電気回路基板の平面図、第３図は、こ
の電気回路基板の簡略された回路図をあられす図である
。 ■・・・回転軸　２・・・スリット　３・・・円板　４
・・・光源　５・・・スリット板　６・・・電気回路基
板　７ａ。 ７ｂ・・・集積回路　８ａ、８ｂ・・・フォトダイオー
ド９ａ、９ｂ−−−帰還抵抗　１０ａ、１０ｂ−・増幅
器　１１ａ、ｌｌｂ・・・シュミットトリガ−回路１２
・・・電圧安定回路 代理人　弁理士　松　本　武　彦 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＋１１　被検出体の変位に追随するように連動されてい
   る移動スリット板と、このスリット板を挟んで対向して
   いる複数の光源および固定スリット板と、この固定スリ
   ット板の裏側に設けられ、前記複数の光源に対応する複
   数の信号発生処理回路を有する電気回路基板とをそれぞ
   れ備えている光学式エンコーダにおいて、前記複数の信
   号発生処理回路を構成する回路が、複数の集積回路それ
   ぞれにふり分けられて設けられていることを特徴とする
   光学式エンコーダ。 （２）　信号発生処理回路が、光信号を電気信号に変換
   する回路と、この電気信号を０ｆｆ−ＯＦＦ信号に変換
   する回路とからなり、同一の集積回路上には、同一の信
   号発生処理回路上の前記電気信号を０Ｎ−ＯＦＦ信号に
   変換する回路における、異なる機能を果たす回路が設け
   られないようにして、前記信号発生処理回路を構成する
   回路が複数の集積回路それぞれにふり分けられて設けら
   れている特許請求の範囲第１項記載の光学式エンコーダ
   （３）電気信号を０Ｎ−ＯＦＦ信号に変換する回路が、
   増幅回路およびシュミットトリガ−回路で構成されてい
   る特許請求の範囲第２項記載の光学式エンコーダ。 （４）集積回路がマスク・スライスにより形成されてい
   る特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載
   の光学式エンコーダ。 （５）移動スリット板が円板状である特許請求の範囲第
   １項ないし第４項のいずれかに記載の光学式エンコーダ
   。