(57)【要約】【課題】本発明は、光源からの光強度を正しく制御し、かつ、精度良い変位波信号を得ることが出来る光学式エンコーダ装置を提供する。【解決手段】本発明の光学式エンコーダ装置は、発光手段とこの発光手段から照射された光線を１：１の比率で透過・遮光する回転角度検出用トラックと透過した光線を各々９０度の位相を持って受光する受光素子群を備え、前記発光手段の発光光量を制御するための光量補正用受光素子が、前記受光素子群の周辺に配置され、回転角度検出用受光素子以外に照射される光源の斜め光成分を前記光量補正用受光素子により受光し、乱反射による正弦波信号への重畳を低減することができるように回転角度検出用受光素子の周囲に光量補正用受光素子が配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光手段と、この発光手段から照射された光線を１：１の比率で透過する透過部および遮光する遮光部を有する回転角度検出用トラックと、前記透過部を透過した光線を各々９０度の位相を持って受光する受光素子群とを備える光学式エンコーダ装置において、前記回転角度検出用トラックの透過部を透過した光線の照射領域内に、前記発光手段の発光光量を制御するための光量補正用受光素子が、前記受光素子群の周辺に配置されることを特徴とする光学式エンコーダ装置。
【請求項２】
前記受光素子群は、各々９０度の位相差を有する４組の受光素子群で配置され、前記光量補正用受光素子は、前記回転角度検出用トラックの１組の透過部と遮光部を１周期とする周期の整数倍の長さで配置されている請求項１に記載の光学式エンコーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学式エンコーダ装置に関し、特に、光源の光強度を一定にすると共に、受光手段から得られる信号への乱反射光の重畳を除去するための新規な改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４は光学式エンコーダ装置の一例を示す斜視構造図であり、回転角度検出用トラック１に対して図示矢印方向に相対移動する受光素子群２Ｅおよび２Ｆが回転角度検出用トラック１の後方に配置されている。回転角度検出用トラック１には光を透過させる部分（以下、透過部という）及び光を透過させない部分（以下、非透過部という）が所定の長さ（以下、スリットピッチという）で繰り返されているパターン部が設けられている。また、受光素子群２Ｅおよび２Ｆは、各々９０度の位相差を有するように配置されている。
【０００３】
このような構成において、発光素子３から発生した光線Ｌを回転角度検出用トラック１に照射すると、回転角度検出用トラック１を透過した光が受光素子群２Ｅおよび２Ｆに入射する。そして、受光素子群２Ｅおよび２Ｆは入射光をその光強度に応じた電気信号に変換して出力する。この電気信号は回転角度検出用トラック１と受光素子群２Ｅおよび２Ｆとの相対変化によって回転角度検出用トラック１を透過する光量が変化することにより得られるものであり、その周期がスリットピッチの変位信号である。
【０００４】
この変位信号は、本来、回転角度検出用トラック１と受光素子群２Ｅおよび２Ｆとの重なり具合により発光素子３から見た見掛け上の透過部の変化に比例した一定振幅の三角波信号となるはずであるが、実際には温度および経時変化によって変動する。
【０００５】
また、光線Ｌは斜め光成分を有するため、回転角度検出用トラック１と受光素子群２Ｅおよび２Ｆの周囲との間での光の乱反射により三角波が鈍って疑似正弦波となっている。そして、この温度および経時変化によって振幅が変動する疑似正弦波を変位信号に利用して位置検出が行われている。
【０００６】
この変位信号の振幅の不均一は、主に発光出力および受光素子群にて電気信号に変換された出力の温度および経時変化によるものであり、変位信号の歪は光の回析や反射によるものである。従って、このような変位信号を利用して求めた位置検出値は大きな誤差を伴っていた。
【０００７】
そこで、発光素子の発光出力および受光素子群の電気信号に変換された出力が温度および経時変化によって変動するのを補正するため、９０度の位相差を持つ２つの疑似正弦波信号（Ａ相信号、Ｂ相信号）の２乗和を計算し、その結果と、予め定めた量とを比較し、その結果に応じて発光素子の光強度を制御する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００８】
特許文献１には、図４に示す発光素子３で発生した光線Ｌが回転角度検出用トラック１および受光素子群２Ｅにて得られたＡ相信号、および受光素子群２Ｆにて得られたＢ相信号を信号解析器５に入力すると同時に自動振幅補正器６に入力される。自動振幅補正器６はＡ相信号の強度の２乗とＢ相信号の強度の２乗との和を計算し、その結果と、予め定めた量とを比較し、その比較結果に応じて発光素子３の発する光の強度を制御する信号を出力するように構成されたものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１−９４２１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
回転角度検出用トラックより得た透過光を相対変位する受光素子群にて検出する受光手段を有する光学式エンコーダでは、上述した従来の光学式エンコーダで得られる変位信号は、発光素子の発光出力および受光素子群にて電気信号に変換された出力が、温度および経時変化により変動する。
【００１１】
また、回転角度検出用トラックと受光素子群周辺との間での光の乱反射により歪を伴っており、その結果、このような変位信号を利用して求められた位置検出値は大きな誤差を伴っていた。
【００１２】
特許文献１では、９０度の位相差を持つ２つの正弦波信号（Ａ相信号、Ｂ相信号）の２乗和を計算し、その結果と、予め定めた量とを比較し、その比較結果に応じて発光素子の光強度を制御する方法が取られている。
【００１３】
これにより、発光素子の光強度を制御することが可能となる。しかし、発光素子からの光が回転角度検出用トラックと受光素子群周辺との間で乱反射し変位信号に重畳した場合、Ａ相信号の２乗とＢ相信号の２乗の和が一定とならず、発光素子の光強度を正しく制御できないという課題があった。
【００１４】
また、変位信号への乱反射光の重畳は、正弦波の内挿分割処理を用いた高分解能のエンコーダの高精度化できないという課題があった。
【００１５】
本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものにおいて、その目的は、変位信号の振幅変化を効果的に低減すると共に、変位信号への乱反射の重畳を低減することができる光学式エンコーダ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の目的を達成するため、第１の発明は、発光手段と、この発光手段から照射された光線を１：１の比率で透過する透過部および遮光する遮光部を有する回転角度検出用トラックと、前記透過部を透過した光線を各々９０度の位相を持って受光する受光素子群とを備える光学式エンコーダ装置において、前記発光手段の発光光量を制御するための光量補正用受光素子が、前記受光素子群の周辺に配置され、前記光量補正用受光素子は、前記回転角度検出用トラックの透過部を透過した入射光を、その強度に応じた電気信号に変換して出力し、その結果と、予め定めた量とを比較し、その比較結果に応じて発光素子の発する光の強度を制御する信号を出力するように構成されている。
【００１７】
このような構成により、前記受光素子群以外に照射される発光素子からの斜め光成分を前記光量補正用受光素子により受光し、回転角度検出用トラックと受光素子群の周囲との間の乱反射による変位信号への重畳を低減することができ、また、簡素な回路構成にて光強度の制御を行うことができる。
【００１８】
第２の発明は、前記受光素子群は、各々９０度の位相差を有する４組の受光素子群で配置され、前記光量補正用受光素子は、前記回転角度検出用トラックのスリットピッチの整数倍の長さで配置されるように構成されている。
【００１９】
このような構成により、回転角度検出用トラックを透過および遮光する光の強度の変化
の影響を受けることなく、前記光量補正用信号受光素子で電気信号に変換された出力の振幅を一定とすることができ、発光素子の光強度を正しく制御することができ、かつ、精度の良い変位信号を得ることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、受光手段により検出された変位信号の振幅低下を低減し、また、発光素子からの斜め光の影響による乱反射の重畳を効果的に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態を示す斜視構造図
【図２】本発明の一実施形態における受光素子群および光量補正用受光素子の一例の図
【図３】本発明の一実施形態における回路構成例の図
【図４】従来の斜視構造図
【図５】従来の１８０度位相差を持つ受光素子群の一例の図
【図６】従来の発光強度制御可能な回路構成例の図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を具現化した一実施形態を図１〜図３に従って説明する。
【００２３】
図１は本発明の光学式エンコーダの実施例を図４に対応させて示す斜視構造図であり、同一構成箇所は同符号を付して説明を省略する。この光学式エンコーダは、受光素子の構成が従来の光学式エンコーダと異なり、図２に示すようにピッチＰで繰り返す４組の受光素子群２Ａ、受光素子群２Ｂ、受光素子群２Ｃ、受光素子群２Ｄが配設されている。そして、受光素子群２Ｂ、受光素子群２Ｃ、受光素子群２Ｄは受光素子群２Ａを基準とすると、各々Ｐ／４、Ｐ／２、３Ｐ／４ピッチずれている。また、受光素子群２Ａ，〜２Ｄの周囲には、光量補正用受光素子４が回転角度検出用トラックのトラック幅内にて、移動方向に対し、ピッチＰ×Ｎ（整数）倍で配設されている。
【００２４】
次に上記のように構成されたエンコーダ装置の作用を説明する。
【００２５】
このような構成において、例えば回転角度検出用トラック１を透過した光の一部は受光素子群２Ａ〜２Ｄにて、各々９０度の位相差を持つ変位信号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに変換されて出力される。そして、受光素子群２Ａおよび受光素子群２Ｃで変換された変位信号Ａ、Ｃは信号解析器５にて差動増幅され、Ａ相信号として出力される。また、同様に、受光素子群２Ｂおよび受光素子群２Ｄで変換された変位信号Ｂ、Ｄは信号解析器５にて差動増幅され、Ｂ相信号として出力される。信号解析器５では、これらＡ相信号およびＢ相信号から位置信号を生成する。
【００２６】
一方、回転角度検出用トラック１を透過したその他の光は、光量補正用受光素子４で電気信号に変換され光量補正信号を出力する。
【００２７】
また、光量補正用受光素子４は回転角度検出用トラック１のスリットピッチの整数倍となるように配設されており、かつ、光量補正用受光素子の内側に配設される受光素子群２Ａ〜２Ｄは各々９０度の位相差を有するように配設されているため、光量補正用受光素子４で電気信号に変換された光強度に比例した一定振幅の信号が自動振幅補正器６に入力され、その入力信号と予め定めた量とを比較し、その比較結果に応じて発光素子３の発する光の強度を制御する信号を出力する。
【００２８】
この実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
【００２９】
受光素子群２Ａ〜２Ｄの周囲には、光量補正用受光素子４が配設されており、受光素子群２Ａ〜２Ｄの周囲で反射光を発生することは無く、反射光が変位信号に重畳することを改善できる。
【００３０】
また、光量補正用受光素子４で得られた出力信号は、回転角度検出用トラックの移動位置によらず一定振幅の振幅となるため、２乗和等の複雑な処理回路を有することなく、温度や経時変化による発光素子の光強度を制御することができる。
【００３１】
なお、上述した実施例ではロータリ型の光学式エンコーダ装置について述べたものであるが、リニア型のエンコーダ装置ついても同様の効果を呈する。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明による光学式エンコーダ装置は、ロータリ型およびリニア型に適用でき、受光手段により検出された変位信号の振幅低下を低減し、また、発光素子からの斜め光の影響による乱反射の重畳を効果的に除去することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１  回転角度検出用トラック
２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ、２Ｆ  受光素子群
３  発光素子
４  光量補正用受光素子
５  信号解析器
６  自動振幅補正器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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