(57)【要約】【課題】複数のエンコーダヘッドから出力されるアナログ電圧の信号を１つの信号処理回路にて処理し、且つ、配線の省線化及び省スペース化を実現した光学式エンコーダを提供すること。【解決手段】光学式エンコーダ50を次のように構成する。複数のエンコーダヘッド11A,11Bから出力されたエンコーダ信号を処理する為に一つの信号処理回路13と、複数のエンコーダヘッド11A,11Bから一つのエンコーダヘッドを指定し、該指定に係るエンコーダヘッドの出力をオン状態に設定し、且つ、前記指定に係らないエンコーダヘッドの出力をオフ状態に設定することで、前記指定に係るエンコーダヘッドにのみ、前記信号処理回路13にエンコーダ信号を出力させる為の制御部24及びスイッチ信号線SW1,SW2と、前記複数のエンコーダヘッドにより共用され、前記エンコーダ信号を前記信号処理回路へ伝送する共通配線と、を光学式エンコーダ50に具備させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のスケールと、
前記複数のスケールのそれぞれに対応して設けられ、前記複数のスケールのそれぞれとの相対変位を検出する為の複数のエンコーダヘッドと、
前記複数のエンコーダヘッドから出力されたエンコーダ信号を処理する一つの信号処理回路と、
前記複数のエンコーダヘッドにより共用され、前記エンコーダ信号を前記信号処理回路へ伝送する共通配線と、
前記複数のエンコーダヘッドのそれぞれに対して１対１で配設され、それぞれ対応する１つのエンコーダヘッドから前記共通配線への信号出力をオン状態、または、オフ状態に設定する複数の信号出力状態切り替え部と、
前記複数のエンコーダヘッドから一つのエンコーダヘッドを指定し、該指定に係るエンコーダヘッドの信号出力をオン状態に設定し、且つ、前記指定に係らないエンコーダヘッドの信号出力をオフ状態に設定することで、前記指定に係るエンコーダヘッドにのみ、前記信号処理回路にエンコーダ信号を出力させるように、前記複数の信号出力状態切替部を制御する制御部と、
を具備することを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項２】
前記信号出力状態切り替え部は、前記エンコーダヘッド内部に設けられて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。
【請求項３】
前記信号出力状態切り替え部によりオフ状態に設定されたエンコーダヘッドは、エンコーダ信号の出力ラインが開放状態となる
ことを特徴とする請求項１に記載の光学式エンコーダ。
【請求項４】
前記信号出力状態切り替え部によりオフ状態に設定されたエンコーダヘッドは、前記共通配線へエンコーダ信号として一定電圧値を出力する
ことを特徴とする請求項１に記載の光学式エンコーダ。
【請求項５】
前記制御部は、前記信号出力状態切り替え部によるオン状態とオフ状態との切り替えに連動して、前記エンコーダヘッド内部に設けられている特定配線のオン状態とオフ状態との切り替え、または、接続状態の切り替えを行う
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学式エンコーダ。
【請求項６】
前記信号出力状態切り替え部による前記特定配線のオン状態とオフ状態との切り替えにより、前記エンコーダヘッドに含まれる光源部の駆動状態が、オン状態とオフ状態とに切り替えられる
ことを特徴とする請求項５に記載の光学式エンコーダ。
【請求項７】
前記信号出力状態切り替え部により、前記特定配線がオフ状態に切り替えられると、前記エンコーダヘッドに含まれる光検出部の電流出力ラインが接地状態に切り替えられる
ことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の光学式エンコーダ。
【請求項８】
前記信号出力状態切り替え部による前記特定配線のオン状態とオフ状態との切り替えにより、前記エンコーダヘッドに含まれる信号生成部における電流・電圧変換出力ラインのオン状態とオフ状態とが切り替えられる
ことを特徴とする請求項５乃至請求項７のうち何れか一つに記載の光学式エンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相対変位を検出する光学式エンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばマニピュレータやロボットアーム等を高精度に制御する為には、それらが有する各関節ごとに、位置センサであるエンコーダを複数個組み込む必要がある。そして、このことに起因して、装置の大型化の問題が生じる。
【０００３】
具体的には、エンコーダ信号を処理する為の信号処理回路を、単純に必要とされる個数設けると、その為のスペースを大きく取らなければならず、また、製造コストの観点からも悪影響を及ぼす。
【０００４】
このような問題を鑑みて、例えば特許文献１には次のような技術が開示されている。すなわち、特許文献１には、位置検出センサが位相差を有する複数の信号を出力するインクリメンタル型のエンコーダの信号処理回路であって、複数の位置検出センサの出力信号を取り込み、それらの出力信号の中から信号処理する信号を選択し切り換える入力処理切換手段を備えたことを特徴とするエンコーダの信号処理回路が開示されている。
【０００５】
詳細には、特許文献１には、アナログ電圧でエンコーダ信号を出力する複数のエンコーダからの出力信号を処理する、次のような信号処理回路が開示されている。すなわち、この信号処理回路は、複数の位置センサであるエンコーダからの出力信号を入力し、信号処理回路内の切替手段でタイミングを見て、処理する信号を切り替え、個々のエンコーダ信号を処理する。また、複数の位置センサであるエンコーダの信号を信号処理回路内でサンプルホールドし、切り替えて信号処理を行う、いわゆるマルチプレクサの機能を有する構成の信号処理回路も開示されている。
【０００６】
この特許文献１に開示されている技術によれば、複数のエンコーダヘッドから出力された信号を、１つの信号処理回路で処理することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−１３９９６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、例えばマニピュレータやロボットアーム等に複数のエンコーダを組み込む場合、当然ながら、電源の個数や信号伝送用の配線の数が膨大になってしまう。この為、配線を組み込むスペースが非常に大きく必要となる。更には、関節を曲げる際に配線に掛かる応力を低減する必要性や、応力に負けないトルクを有するアクチュエータを組み込ませる必要性が生じる。
【０００９】
そして、このような問題に対応する為に、特に多数のエンコーダを組み込む場合には、電源線や信号線を共通化することによる省線化・省スペース化を図ることが望ましい。なお、特許文献１に開示されている技術では、充分な省線化・省スペース化を実現できない。
【００１０】
本発明は、前記の事情に鑑みて為されたものであり、複数のエンコーダヘッドから出力されるアナログ電圧の信号を１つの信号処理回路にて処理し、且つ、配線の省線化及び省スペース化を実現した光学式エンコーダを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記の目的を達成するために、本発明の第１の態様による光学式エンコーダは、
複数のスケールと、
前記複数のスケールのそれぞれに対応して設けられ、前記複数のスケールのそれぞれとの相対変位を検出する為の複数のエンコーダヘッドと、
前記複数のエンコーダヘッドから出力されたエンコーダ信号を処理する一つの信号処理回路と、
前記複数のエンコーダヘッドにより共用され、前記エンコーダ信号を前記信号処理回路へ伝送する共通配線と、
前記複数のエンコーダヘッドのそれぞれに対して１対１で配設され、それぞれ対応する１つのエンコーダヘッドから前記共通配線への信号出力をオン状態、または、オフ状態に設定する複数の信号出力状態切り替え部と、
前記複数のエンコーダヘッドから一つのエンコーダヘッドを指定し、該指定に係るエンコーダヘッドの信号出力をオン状態に設定し、且つ、前記指定に係らないエンコーダヘッドの信号出力をオフ状態に設定することで、前記指定に係るエンコーダヘッドにのみ、前記信号処理回路にエンコーダ信号を出力させるように、前記複数の信号出力状態切替部を制御する制御部と、
を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、複数のエンコーダヘッドから出力されるアナログ電圧の信号を１つの信号処理回路にて処理し、且つ、配線の省線化及び省スペース化を実現した光学式エンコーダを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光学式エンコーダの一構成例を示す図。
【図２】本発明の第２実施形態に係る光学式エンコーダが具備するエンコーダヘッドの一構成例を示す図。
【図３】本発明の第３実施形態に係る光学式エンコーダが具備するエンコーダヘッドの一構成例を示す図。
【図４】本発明の第４実施形態に係る光学式エンコーダが具備するエンコーダヘッドの一構成例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１５】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る光学式エンコーダの一構成例を示す図である。図１に示すように、光学式エンコーダ５０は、エンコーダヘッド１１Ａと、スケール１２Ａと、エンコーダヘッド１１Ｂと、スケール１２Ｂと、信号処理回路１３と、を具備する。
【００１６】
前記エンコーダヘッド１１Ａは、光源であるＬＥＤ（Light Emitting Diode；発光ダイオード）１０１Ａと、ＬＥＤ１０１Ａを駆動する為のＬＥＤドライバ１０２Ａと、ＬＥＤ１０１Ａから射出してスケール１２Ａにより反射された光を受光するＰＤ１０３Ａと、ＰＤ（Photo Diode；フォトダイオード）１０３Ａから出力された電流をＩ／Ｖ変換してゲイン処理するＩ／Ｖ部１０４Ａと、Ｉ／Ｖ部１０４Ａからの出力をＯＮ／ＯＦＦ制御するアナログスイッチ１０５Ａと、を有する。
【００１７】
前記スケール１２Ａは、前記エンコーダヘッド１１Ａに対向して配置されている。スケール１２Ａ及びエンコーダヘッド１１Ａは、第１の可動軸の変位を検出する為の部材である。
【００１８】
前記エンコーダヘッド１１Ｂは、光源であるＬＥＤ１０１Ｂと、ＬＥＤ１０１Ｂを駆動する為のＬＥＤドライバ１０２Ｂと、ＬＥＤ１０１Ｂから射出してスケール１２Ｂにより反射された光を受光するＰＤ１０３Ｂと、ＰＤ１０３Ｂから出力された電流をＩ／Ｖ変換してゲイン処理するＩ／Ｖ部１０４Ｂと、Ｉ／Ｖ部１０４Ｂからの出力をＯＮ／ＯＦＦ制御するアナログスイッチ１０５Ｂと、を有する。
【００１９】
前記スケール１２Ｂは、前記エンコーダヘッド１１Ｂに対向して配置されている。スケール１２Ｂ及びエンコーダヘッド１１Ｂは、第２の可動軸の変位を検出する為の部材である。
【００２０】
前記信号処理回路１３は、各エンコーダヘッド１１Ａ，１１Ｂからの出力信号を入力し、それらの差分信号を取ることに基づく調整をする信号調整部２１と、高分解能のデジタル化処理に基づく逓倍処理を行う逓倍処理部２２と、逓倍処理結果から位置を算出するカウンタ部２３と、エンコーダごとの位置算出を行うための制御部２４と、を有する。この信号処理回路１３は、電源（不図示）から印加された定電圧（ＶＣＣ・ＧＮＤ）により動作し、エンコーダヘッド１１Ａ，１１Ｂから出力された信号を処理する。また、信号処理回路１３は、エンコーダヘッド用の電源ラインによる各エンコーダヘッド１１Ａ，１１Ｂへの電源供給も行っている。
【００２１】
ここで、前記制御部２４からは、各エンコーダヘッド１１Ａ，１１Ｂへ、スイッチ信号線ＳＷ１，ＳＷ２がそれぞれ接続されている。制御部２４は、スイッチ信号線ＳＷ１，ＳＷ２を介して、各エンコーダヘッド１１Ａ，１１Ｂの動作制御を行う。
【００２２】
なお、信号処理回路１３の構成については、制御部２４は必須構成要件であるが、それ以外の構成要件については、エンコーダヘッド１１Ａ，１１Ｂから出力されたエンコーダ信号を処理可能な構成であれば何ら限定されるものではない。すなわち、信号調整部２１、逓倍処理部２２、及びカウンタ部２３については、種々の部材への置き換えや変更等が可能である。例えば、信号調整部２１は設けなくとも構わないし、逓倍処理部２２の代わりに２値化処理回路を設けてもよい。また、カウンタ部２３による処理については、後段の処理部に担わせても良い。
【００２３】
以下、エンコーダヘッド１１Ａ，１１Ｂと、信号処理回路１３と、の間の配線について説明する。
【００２４】
まず、エンコーダヘッド１１Ａ，１１Ｂからの出力信号線は、それぞれ当該エンコーダヘッド１１Ａ，１１Ｂの近くで共通信号線に接続され、信号処理回路１３における信号入力部へ接続されている。
【００２５】
ここで、信号処理回路１３における信号入力部の入力端子数は、１つのエンコーダヘッドに対応する数である。同様に、電源線（電源用のＶＣＣ線とＧＮＤ線）についても、信号処理回路１３における入力部は、１つのエンコーダヘッドに対応する数のみ設けている。そして、共通の電源線から、各エンコーダヘッド１１Ａ，１１Ｂ近傍において配線を分岐させている。
【００２６】
なお、スイッチ信号線ＳＷ１，ＳＷ２のついては、エンコーダヘッド１１Ａ，１１Ｂの個数だけ配線を用意している。しかしながら、特にエンコーダヘッドの個数が多くなる場合等には、これらスイッチ信号線の配線についても、デコード配線ではなく、エンコード配線のまま使用する等により、配線数の低減を図っても勿論よい。
【００２７】
例えば、２進数によるアドレス指定では、エンコーダ数Ｎに対して、（ｌｏｇＮ／ｌｏｇ２）程度の数に配線を減らすことができる。また、所定の電圧で出力ＯＮとなるようなアナログ電圧線を用いてもよい。さらには、シリアル通信によるコマンド送信等による出力ＯＮ／ＯＦＦの指定を行えば、スイッチ信号線の配線数を１乃至２本程度にすることも可能である。
【００２８】
以下、光学式エンコーダ５０における信号処理について説明する。
【００２９】
前記ＰＤ１０３Ａ，１０３Ｂの各々からは、９０°位相差の４相の信号が出力される。このＰＤ１０３Ａ，１０３Ｂから出力された信号は、それぞれ前記Ｉ／Ｖ部１０４Ａ，１０４Ｂにより処理され、信号処理回路１３に出力される。
【００３０】
ここで、前記Ｉ／Ｖ部１０４Ａからアナログスイッチ１０５Ａを経て出力される信号は、エンコーダヘッド１１Ａとスケール１２Ａとの相対移動量に応じた周期的な検出信号である。同様に、前記Ｉ／Ｖ部１０４Ｂからアナログスイッチ１０５Ｂを経て出力される信号は、エンコーダヘッド１１Ｂとスケール１２Ｂとの相対移動量に応じた周期的な検出信号である。
【００３１】
なお、本例では、９０°位相差の４相の信号を用いているが、これ以外の位相差や異なる相数の信号を用いても勿論良い。
【００３２】
ところで、エンコーダヘッド１１Ａ，１１Ｂには、入力端子（不図示）を介して、上述したようにそれぞれスイッチ信号線ＳＷ１，ＳＷ２からの信号が入力される。この入力信号により、エンコーダヘッド１１Ａ，１１Ｂは次のように動作制御される。
【００３３】
エンコーダヘッド１１Ａについては、スイッチ信号線ＳＷ１がＯＮの時、ＬＥＤドライバ１０２Ａ及びＩ／Ｖ部１０４Ａが上述した所定の処理を実行し、且つ、アナログスイッチ１０５Ａによって、エンコーダヘッド１１Ａの出力ラインはＣＬＯＳＥ状態となる。この結果、ＬＥＤ１０１Ａが点灯し、Ｉ／Ｖ部１０４ＡがＰＤ１０３Ａからの電流出力をＩ／Ｖ変換し、且つ、Ｉ／Ｖ部１０４Ａからの出力がエンコーダヘッド１１Ａ外部へ出力される。
【００３４】
他方、スイッチ信号線ＳＷ１がＯＦＦの時、ＬＥＤドライバ１０２ＡによってＬＥＤ１０１Ａに流れる電流が零となり、Ｉ／Ｖ部１０４Ａへの電源供給が止まって動作しなくなり、且つ、アナログスイッチ１０５Ａによってエンコーダヘッド１１Ａの出力ラインはＯＰＥＮ状態となり、Ｉ／Ｖ部１０４Ａからの出力はエンコーダヘッド１１Ａ外部へ出力されない。
【００３５】
エンコーダヘッド１１Ｂについては、スイッチ信号線ＳＷ２がＯＮの時、ＬＥＤドライバ１０２Ｂ及びＩ／Ｖ部１０４Ｂが上述した所定の処理を実行し、且つ、アナログスイッチ１０５Ｂによって、エンコーダヘッド１１Ｂの出力ラインはＣＬＯＳＥ状態となる。この結果、ＬＥＤ１０１Ｂが点灯し、Ｉ／Ｖ部１０４ＢがＰＤ１０３Ｂからの電流出力をＩ／Ｖ変換し、且つ、Ｉ／Ｖ部１０４Ｂからの出力がエンコーダヘッド１１Ｂ外部へ出力される。
【００３６】
他方、スイッチ信号線ＳＷ１がＯＦＦの時、ＬＥＤドライバ１０２ＢによってＬＥＤ１０１Ｂに流れる電流が零となり、Ｉ／Ｖ部１０４Ｂへの電源供給が止まって動作しなくなり、且つ、アナログスイッチ１０５Ｂによってエンコーダヘッド１１Ｂの出力ラインはＯＰＥＮ状態となり、Ｉ／Ｖ部１０４Ｂからの出力はエンコーダヘッド１１Ｂ外部へ出力されない。
【００３７】
なお、エンコーダヘッド１１Ａ，１１ＢにおけるＩ／Ｖ部１０４Ａ，１０４Ｂによる処理、及び、信号処理回路１３における信号調整部２１による処理では、例えばゲイン補正やオフセット補正等の信号補正処理を適宜行っても勿論よい。
【００３８】
以下、信号処理回路１３における制御部２４による動作制御について詳細に説明する。
【００３９】
信号処理回路１３における制御部２４は、スイッチ信号線ＳＷ１とスイッチ信号線ＳＷ２とを交互にＯＮ／ＯＦＦする。これにより、エンコーダヘッド１１Ａとエンコーダヘッド１１Ｂとは交互に動作する。つまり、エンコーダヘッド１１Ａとエンコーダヘッド１１Ｂとは、交互にエンコーダ信号を出力する。
【００４０】
すなわち、スイッチ信号線ＳＷ１がＯＮにされている時には、対象となるエンコーダヘッド１１ＡのＬＥＤ１０１Ａが点灯し、これによりエンコーダヘッド１１Ａ内部における上述の処理によりエンコーダ信号が生成され、アナログスイッチ１０５Ａを介して信号処理回路１３へエンコーダ信号が出力される。
【００４１】
同様に、スイッチ信号線ＳＷ２がＯＮにされている時には、対象となるエンコーダヘッド１１ＢのＬＥＤ１０１Ｂが点灯し、これによりエンコーダヘッド１１Ｂ内部における上述の処理によりエンコーダ信号が生成され、アナログスイッチ１０５Ｂを介して信号処理回路１３へエンコーダ信号が出力される。
【００４２】
一方、スイッチ信号線ＳＷ１がＯＦＦにされている時には、対象となるエンコーダヘッド１１ＡのＬＥＤ１０１Ａの駆動電流が零となるために当該ＬＥＤ１０１Ａは消灯し、従ってエンコーダ信号は生成されず、Ｉ／Ｖ部１０４Ａも動作を停止し、アナログスイッチ１０５Ａによって信号処理回路１３への出力がＯＰＥＮ状態となる。
【００４３】
同様に、スイッチ信号線ＳＷ２がＯＦＦにされている時には、対象となるエンコーダヘッド１１ＢのＬＥＤ１０１Ｂの駆動電流が零となるために当該ＬＥＤ１０１Ｂは消灯し、従ってエンコーダ信号は生成されず、Ｉ／Ｖ部１０４Ｂも動作を停止し、アナログスイッチ１０５Ｂによって信号処理回路１３への出力がＯＰＥＮ状態となる。
【００４４】
なお、エンコーダ信号の出力ラインをＯＰＥＮ状態とする為には、アナログスイッチ１０５Ａ，１０５ＢをＯＦＦにすれば充分である。すなわち、ＬＥＤ１０１Ａ，１０１Ｂの駆動電流を止めたり、Ｉ／Ｖ部１０４Ａ，１０４Ｂの動作を停止させたりする為の構成・処理は、必須な構成要件ではない。
【００４５】
また、エンコーダヘッド１１Ａの動作を停止させる為に、ＬＥＤドライバ１０２ＡによってＬＥＤ１０１Ａの駆動電流を零とする代わりに、例えば、ＬＥＤドライバ１０２Ａの電源供給を止める構成を採り、ＬＥＤドライバ１０２Ａの電源供給を止めることで、エンコーダヘッド１１Ａの動作を停止させてもよい。
【００４６】
同様に、エンコーダヘッド１１Ｂの動作を停止させる為に、ＬＥＤドライバ１０２Ｂによって１０１Ｂの駆動電流を零とする代わりに、例えば、ＬＥＤドライバ１０２Ｂの電源供給を止める構成を採り、ＬＥＤドライバ１０２Ｂの電源供給を止めることで、エンコーダヘッド１１Ｂの動作を停止させてもよい。
【００４７】
ところで、信号処理回路１３は、エンコーダヘッド１１Ａとスケール１２Ａとによる位置検出に係る処理、及び、エンコーダヘッド１１Ｂとスケール１２Ｂとによる位置検出に係る処理を行う。つまり、信号処理回路１３は、複数のエンコーダヘッドから出力されたエンコーダ信号を処理する。
【００４８】
具体的には、信号調整部２１が、入力されるエンコーダ信号の差分信号を取ることに基づいて調整する。続いて、逓倍処理部２２は、高分解能のデジタル化処理に基づく逓倍処理を行う。そして、カウンタ部２３は、逓倍処理結果から位置を算出する。なお、信号調整部２１、逓倍処理部２２、及びカウンタ部２３による処理は、従来の光学式エンコーダで行われている処理と同様の処理であるので、詳細な説明は省略する。
【００４９】
本第１実施形態に係る光学式エンコーダでは、位置検出に係る処理を、制御部２４により指定されたエンコーダヘッド毎に行う。つまり、個々のエンコーダヘッドは、ＯＦＦにされた時間帯（位置検出を行うとの指定がなされていない時間帯）においては、位置検出に係る処理は中断された状態となる。このとき、最後に検出した位置情報を保持している。
【００５０】
さらに、エンコーダヘッドの変位速度と比較して、充分に短い処理時間間隔にて、各エンコーダヘッドに対応する位置検出を行う。これにより、位置検出に係る処理の中断時間帯を挟んでも、問題の無い位置検出を行うことができる。
【００５１】
なお、本例では、２つのエンコーダヘッド１１Ａ，１１Ｂに対応した位置検出について説明したが、エンコーダヘッドを３つ以上設けても勿論よい。その場合の構成については、電源や信号やスイッチに係る配線を拡張して接続すればよい。そして、エンコーダヘッドを３つ以上設ける場合には、制御部２４が、信号出力に係るエンコーダヘッドを指定する際に一度に１つずつのエンコーダヘッドを指定する。即ち、制御部２４が、複数のエンコーダヘッドから一つのエンコーダヘッドを指定し、該指定に係るエンコーダヘッドの信号出力をオン状態に設定し、且つ、指定に係らないエンコーダヘッドの信号出力をオフ状態に設定することで、指定に係るエンコーダヘッドのみから信号処理回路にエンコーダ信号を出力させることで、上述した処理と全く同様に、それぞれのエンコーダヘッドに対応した位置検出が可能となる。
【００５２】
以上説明したように、本第１実施形態によれば、複数のエンコーダヘッドから出力されるアナログ電圧の信号を１つの信号処理回路にて処理し、且つ、配線の省線化及び省スペース化を実現した光学式エンコーダを提供することができる。
【００５３】
詳細には、本第１実施形態に係る光学式エンコーダによれば、スイッチ信号線ＳＷ１，ＳＷ２、スイッチ信号線ＳＷ１，ＳＷ２に係る端子、及び、アナログスイッチ１０５Ａ，１０５Ｂを新たに設けて上述した処理を行うだけで、複数のエンコーダヘッドに対応する位置検出を１つの信号処理回路で問題無く処理でき、且つ、電源線及び信号線の共通化による省線化、及び省スペース化が実現した。
【００５４】
さらには、上述した中断時間帯のエンコーダヘッドへの電力供給の停止により、省電力化も達成した。
【００５５】
以下、本第１実施形態に係る光学式エンコーダによる効果を具体的に列挙する。
【００５６】
・ アナログスイッチを用いてエンコーダ信号の出力のＯＮ／ＯＦＦを切り替え、複数のエンコーダヘッドからの出力信号を１つの信号処理回路で処理することが可能となる。
【００５７】
・ エンコーダ信号の出力配線を共通化することで、配線数を低減することが可能となる。
【００５８】
・ １つの信号処理回路と、低減した配線数とにより、当該光学式エンコーダを組み込む装置／システムのサイズの小型化、配線が通る部分の断面積の縮小を実現することができる。
【００５９】
・ 当該光学式エンコーダを組み込む装置・システムの小型化・スリム化により、可動部を動かすための力やトルクを小さくすることができ、装置・システム全体の剛性が低くても機能させることが可能となる。
【００６０】
・ 当該光学式エンコーダが必要とするスペースが低減されるので、より多くの可動軸の位置検出をすることが可能となり、より高い精度での位置検出や位置制御が可能となる。
【００６１】
・ エンコーダヘッド毎に信号出力状態を切り替える為の信号出力状態切り替え部であるアナログスイッチを設けることで、エンコーダヘッド毎に信号出力状態を切り替えることが可能となる。
【００６２】
・ 複数のエンコーダヘッドからの信号出力を共通ラインに接続して共通配線化し、信号を取り出したいエンコーダヘッドの出力についてのみＯＮにするスイッチ構成を採ることで、省配線化が可能となる。
【００６３】
・ エンコーダヘッド毎に信号出力状態を切り替えるための専用の設定端子を設けることで、簡便にエンコーダヘッド毎に信号出力状態を切り替えることが可能となる。
【００６４】
・ スイッチ信号線ＳＷがＯＦＦの時、対応するエンコーダヘッドからのエンコーダ信号の出力ラインがＯＰＥＮ状態となる構成を採ることにより、エンコーダヘッドからのエンコーダ出力信号を、共通のエンコーダ信号線に直接接続することが可能となる。
【００６５】
・ エンコーダヘッドと共通のエンコーダ信号線との接続に特別な方法や治具が必要なく、直接接続するだけの簡便な構成である為、省スペースを実現できる。
【００６６】
・ エンコーダ信号の出力のＯＮ／ＯＦＦのスイッチング動作に連動させて、エンコーダヘッドにおけるＬＥＤの点灯／消灯を切り替えることにより、エンコーダ信号を出力しない時にはＬＥＤが消灯される。同様に、エンコーダ信号の出力のＯＮ／ＯＦＦのスイッチング動作に連動させて、Ｉ／Ｖ部の電流−電圧変換を停止する。従って、ＬＥＤ駆動電流分の消費を抑えられ、且つ、Ｉ／Ｖ変換部の消費電流を抑えられる。
【００６７】
・ エンコーダヘッド内での特定の配線についてのＯＮ／ＯＦＦ、または、接続の切り替えによる部分的な動作停止により、省電力化が実現する。
【００６８】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態に係る光学式エンコーダについて説明する。説明の重複を避ける為、第１実施形態に係る光学式エンコーダとの相違点を説明する。第１実施形態に係る光学式エンコーダとの相違点は、エンコーダヘッドの構成である。
【００６９】
なお、本第２実施形態に係る光学式エンコーダに特有のエンコーダヘッド１１の構成は、例えば第１実施形態に係る光学式エンコーダが具備する複数のエンコーダヘッド１１Ａ，１１Ｂの両者に適用してもよいし、何れか一方に適用してもよい。つまり、複数のエンコーダヘッドのうち、少なくとも何れか１つのエンコーダヘッドに適用すればよい。
【００７０】
図２は、本第２実施形態に係る光学式エンコーダが具備するエンコーダヘッドの一構成例を示す図である。図２に示すように、エンコーダヘッド１１は、光源であるＬＥＤ１０１と、ＬＥＤ１０１を駆動する為のＬＥＤドライバ１０２と、ＬＥＤ１０１から射出してスケール１２により反射された光を受光するＰＤ１０３と、ＰＤ１０３から出力された電流をＩ／Ｖ変換してゲイン処理するＩ／Ｖ部１０４と、Ｉ／Ｖ部１０４からの出力をＯＮ／ＯＦＦ制御するアナログスイッチ１０５と、ＰＤ１０３とＩ／Ｖ部１０４との間に接続されたアナログスイッチ１０６と、を有する。
【００７１】
前記アナログスイッチ１０６が、本第２実施形態に係る光学式エンコーダに特有の構成要件である。ここで、スイッチ信号線ＳＷにより伝送される信号は、アナログスイッチ１０５及びアナログスイッチ１０６にのみ入力される。
【００７２】
以下、本第２実施形態に係る光学式エンコーダに特有の処理を説明する。
【００７３】
すなわち、エンコーダヘッド１１には、入力端子（不図示）を介してスイッチ信号線ＳＷの信号が入力される。スイッチ信号線ＳＷがＯＮの時、ＬＥＤ１０１とＬＥＤドライバ１０２とＰＤ１０３とＩ／Ｖ部１０４とが上述した所定の機能を果たし、且つ、アナログスイッチ１０５によって、エンコーダヘッド１１の出力はＣＬＯＳＥ状態となる。
【００７４】
その結果、ＬＥＤ１０１が点灯し、Ｉ／Ｖ部１０４がＰＤ１０３からの電流出力をＩ／Ｖ変換し、且つ、Ｉ／Ｖ部１０４からの出力がエンコーダヘッド１１外部へ出力される。
【００７５】
一方、スイッチ信号線ＳＷがＯＦＦの時、アナログスイッチ１０６によってＰＤ１０３から出力される電流が全てＧＮＤ側へ流れ、且つ、アナログスイッチ１０５によってエンコーダヘッド１１の出力ラインはＯＰＥＮ状態となり、Ｉ／Ｖ部１０４からの出力はエンコーダヘッド１１外部へ出力されない。
【００７６】
以上説明したように、本第２実施形態によれば、第１実施形態に係る光学式エンコーダと同様の効果を奏する上に、次のような効果を奏する光学式エンコーダを提供することができる。
【００７７】
すなわち、スイッチ信号線ＳＷがＯＦＦの時に、ＰＤ１０３からの出力をＧＮＤへ流すことにより、ＰＤ１０３から発生する電流を外部へ放出することができる。このとき、ＬＥＤ１０１が点灯している場合や、ＰＤ１０３へ外光が入射する場合であっても、ＰＤ１０３から発生する電流は外部へ放出されるので、高精度な位置検出が可能となる。
【００７８】
つまり、ＬＥＤ１０１を連続点灯する場合や、外部光が入射する場合であっても、高精度な位置検出が可能となる。従って、ＬＥＤ１０１を連続点灯することで、ＬＥＤ光の安定な放出を可能としつつ、高精度な位置検出が可能となる。この結果、短時間でのエンコーダヘッドからの出力信号の読み出しが可能となり、更に位置検出の精度も高まる。
【００７９】
［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態に係る光学式エンコーダについて説明する。説明の重複を避ける為、第１実施形態に係る光学式エンコーダとの相違点を説明する。第１実施形態に係る光学式エンコーダとの相違点は、エンコーダヘッドの構成である。
【００８０】
なお、本第３実施形態に係る光学式エンコーダに特有のエンコーダヘッド１１の構成は、例えば第１実施形態に係る光学式エンコーダが具備する複数のエンコーダヘッド１１Ａ，１１Ｂの両者に適用してもよいし、何れか一方に適用してもよい。つまり、複数のエンコーダヘッドのうち、少なくとも何れか１つのエンコーダヘッドに適用すればよい。
【００８１】
図３は、本第３実施形態に係る光学式エンコーダが具備するエンコーダヘッドの一構成例を示す図である。図３に示すように、エンコーダヘッド１１は、光源であるＬＥＤ１０１と、ＬＥＤ１０１を駆動する為のＬＥＤドライバ１０２と、ＬＥＤ１０１から射出してスケール１２により反射された光を受光するＰＤ１０３と、ＰＤ１０３から出力された電流をＩ／Ｖ変換してゲイン処理するＩ／Ｖ部１０４と、Ｉ／Ｖ部１０４からの出力をＯＮ／ＯＦＦ制御するアナログスイッチ１０５と、を有する。
【００８２】
第１実施形態に係る光学式エンコーダのエンコーダヘッドとの相違点は、アナログスイッチ１０５の配置形態である。すなわち、図３に示すように、アナログスイッチ１０５は、エンコーダヘッド１１の外部に配置され、エンコーダ信号の出力についてのＯＮ／ＯＦＦ切り替えと共に、供給電圧ＶＣＣの印加についてのＯＮ／ＯＦＦ切り替えも行うよう構成されている。
【００８３】
この構成を採用することで、既存のエンコーダヘッドを利用することができる。すなわち、既存のエンコーダヘッドに対してアナログスイッチ１０５を外付けにより設けることで、本第３実施形態に係る光学式エンコーダを構成できる。
【００８４】
本第３実施形態に係る光学式エンコーダでは、アナログスイッチ１０５がエンコーダヘッド１１の外部で作用し、スイッチ信号線ＳＷがＯＦＦの時、エンコーダヘッド１１への供給電圧がＯＦＦとなり、エンコーダヘッド１１が動作を停止する。この点以外は、上述した第１実施形態に係る光学式エンコーダと同様の動作を行う。
【００８５】
以上説明したように、本第３実施形態によれば、第１実施形態に係る光学式エンコーダと同様の効果を奏する上に、次のような効果を奏する光学式エンコーダを提供することができる。
【００８６】
すなわち、エンコーダヘッド１１の外部にアナログスイッチ１０５を配設することで、既存のエンコーダヘッドとアナログスイッチ１０５とを組み合わせて省線化及び省スペース化を実現することができる。
【００８７】
さらには、スイッチ信号線ＳＷがＯＦＦの時にエンコーダヘッド１１の電源がＯＦＦとなり、非常に大きな省電力効果を得ることができる。
【００８８】
［第４実施形態］
以下、本発明の第４実施形態に係る光学式エンコーダについて説明する。説明の重複を避ける為、第１実施形態に係る光学式エンコーダとの相違点を説明する。第１実施形態に係る光学式エンコーダとの相違点は、エンコーダヘッドの構成である。
【００８９】
なお、本第４実施形態に係る光学式エンコーダに特有のエンコーダヘッド１１の構成は、例えば第１実施形態に係る光学式エンコーダが具備する複数のエンコーダヘッド１１Ａ，１１Ｂの両者に適用してもよいし、何れか一方に適用してもよい。つまり、複数のエンコーダヘッドのうち、少なくとも何れか１つのエンコーダヘッドに適用すればよい。
【００９０】
図４は、本第４実施形態に係る光学式エンコーダが具備するエンコーダヘッドの一構成例を示す図である。図４に示すように、エンコーダヘッド１１は、光源であるＬＥＤ１０１と、ＬＥＤ１０１を駆動する為のＬＥＤドライバ１０２と、ＬＥＤ１０１から射出してスケール１２により反射された光を受光するＰＤ１０３と、ＰＤ１０３から出力された電流をＩ／Ｖ変換してゲイン処理するＩ／Ｖ部１０４と、Ｉ／Ｖ部１０４からの出力をＯＮ／ＯＦＦ制御するアナログスイッチ１０５と、ＰＤ１０３とＩ／Ｖ部１０４との間に接続されたアナログスイッチ１０６と、を有する。
【００９１】
本第４実施形態に係る光学式エンコーダでは、アナログスイッチ１０５をエンコーダヘッド１１の外部へ配置し、且つ、アナログスイッチ１０６をＰＤ１０３とＩ／Ｖ部１０４との間に接続して設けている。ここで、エンコーダヘッド１１からの信号出力の１つを、アナログスイッチ１０５への入力としている。
【００９２】
なお、アナログスイッチ１０６による作用は、第２実施形態におけるアナログスイッチ１０６による作用と同様である。
【００９３】
本第４実施形態に特有の作用としては、次の通りである。
【００９４】
・スイッチ信号線ＳＷがＯＦＦの時のアナログスイッチ１０６からの出力電圧により、アナログスイッチ１０５が、エンコーダヘッド１１からの信号出力ラインについてＯＰＥＮ状態に切り替えられる。ここで、本例では、スイッチ信号線ＳＷがＯＦＦの時のアナログスイッチ１０６からの出力電圧は、電源電圧ＶＣＣ、または、ＧＮＤである。
【００９５】
・アナログスイッチ１０５はエンコーダヘッド１１の外部で作用し、且つ、スイッチ信号線ＳＷからの信号を利用せずに、アナログスイッチ１０５が動作する。
【００９６】
以上説明したように、本第４実施形態によれば、第１実施形態に係る光学式エンコーダと同様の効果を奏する上に、次のような効果を奏する光学式エンコーダを提供することができる。
【００９７】
すなわち、エンコーダヘッド１１の外部にアナログスイッチ１０５を配置し、エンコーダヘッド１１からの出力電圧によって、エンコーダヘッド１１の内部での処理状況、すなわち、アナログスイッチ１０６のＯＮ／ＯＦＦの切り替え状況を確認することができる。
【００９８】
さらに、アナログスイッチ１０６がＯＦＦの時のエンコーダヘッド１１の出力電圧でアナログスイッチ１０５を動作させることで、スイッチ信号線ＳＷの信号をアナログスイッチ１０５へ入力する必要がなくなる為、エンコーダヘッド１１近傍でのスイッチ信号線ＳＷの配線の分岐が不要となり、配線の自由度が向上する。
【００９９】
以上、第１実施形態乃至に第４実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で、種々の変形及び応用が可能なことは勿論である。
【０１００】
例えば、光学式ではなく、磁気式のエンコーダや変位センサ等について、上述した各実施形態を適用しても勿論よい。詳細には、発光部や受光部に限定した部分以外は他の磁気式等のエンコーダや変位センサについても構成・作用・効果が適用可能である。
【０１０１】
さらに、上述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示した複数の構成要件の適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示す全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。
【符号の説明】
【０１０２】
ＳＷ，ＳＷ１，ＳＷ２…スイッチ信号線、  １１，１１Ａ，１１Ｂ…エンコーダヘッド、  １２，１２Ａ，１２Ｂ…スケール、  １３…信号処理回路、  ２１…信号調整部、  ２２…逓倍処理部、  ２３…カウンタ部、  ２４…制御部、  ５０…光学式エンコーダ、  １０１，１０１Ａ，１０１Ｂ…ＬＥＤ、  １０２，１０２Ａ，１０２Ｂ…ＬＥＤドライバ、  １０３，１０３Ａ，１０３Ｂ…ＰＤ、  １０４、１０４Ａ，１０４Ｂ…Ｉ／Ｖ部、  １０５，１０５Ａ，１０５Ｂ，１０６…アナログスイッチ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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