(57)【要約】【課題】受光量が変動しても動作精度が優れ、かつ、特性ばらつきが少なくて安価な光電式エンコーダを提供する。【解決手段】この光電式エンコーダは、負帰還回路１２が差動増幅器７の直流出力を対数圧縮部をなすダイオード５,６の入力側に負帰還させるので、変動する受光信号自身に基づいて、受光信号の直流オフセットを低減することができる。よって、光学系のばらつき,回路系のばらつきが存在しても確実に直流オフセットを低減できる。また、フォトダイオード１,２が出力する受光信号を増幅器３,４で増幅した信号に対して負帰還回路１２から帰還電流を加えてダイオード５,６に入力する。これにより、ダイオード５,６のインピーダンスが下がるので、特に低速動作時等にカップリング容量が小さくて負帰還回路１２における交流信号の除去が十分ではない場合でも、オフセットの低減が可能となる。【選択図】図１
2008180522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、
上記発光素子からの光が到達し得る領域に一方向に並べて配置されている複数の受光素子とを備え、
上記受光素子に対応する所定の位置を通過するときに上記光が上記受光素子に入射する状態にする光オン部および上記受光素子に対応する所定の位置を通過するときに上記光が上記受光素子に入射しない状態にする光オフ部を有すると共に上記一方向に移動するときに上記光オン部と光オフ部が上記所定の位置を交互に通過する移動体の移動を検出する光電式エンコーダであって、
上記受光素子が出力する受光信号をダイオードで対数圧縮して対数圧縮信号を出力する対数圧縮部と、
上記対数圧縮部から上記対数圧縮信号が入力される差動増幅器と、
上記差動増幅器の出力側と上記対数圧縮部の入力側との間に接続されていると共に上記差動増幅器の直流出力を上記対数圧縮部の入力側に負帰還させる負帰還回路とを備えることを特徴とする光電式エンコーダ。
【請求項２】
請求項１に記載の光電式エンコーダにおいて、
上記受光素子が出力する受光信号を増幅して上記対数圧縮部に出力する受光信号増幅器を有し、
上記負帰還回路の増幅率を上記受光信号増幅器の増幅率よりも小さくしたことを特徴とする光電式エンコーダ。
【請求項３】
請求項２に記載の光電式エンコーダにおいて、
上記受光信号増幅器の電流源と上記負帰還回路の電流源は、同一の電流源で構成されていることを特徴とする光電式エンコーダ。
【請求項４】
請求項１に記載の光電式エンコーダにおいて、
上記負帰還回路は、
カップリング容量で接続された２つの入力部を有し、この２つの入力部はダーリントン接続を含んでいることを特徴とする光電式エンコーダ。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１つに記載の光電式エンコーダを備えた電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光電式エンコーダおよび電子機器に関し、一例として、受光素子を用いて移動体の移動量,移動速度,移動方向等を検出する光電式エンコーダに関し、特に、複写機,プリンターなどの印刷機器,ＦＡ(ファクトリオートメーション)機器等に用いると好適である光電式エンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光電式エンコーダの受光回路として、受光素子が出力する受光電流を電流増幅してから対数圧縮することで、出力信号の光量依存性を抑えるものが提案されている(特許文献１(特開２００６−２９４６８２号公報)参照)。
【０００３】
上記光電式エンコーダは、光学系として図８に実線で示すような移動体８０１と受光素子としてのフォトダイオード５０１,５０２を有する。移動体８０１は、発光素子(図示せず)からの光を透過する透過部８０３と光を透過しない非透過部８０２とを有し、透過部８０３と非透過部８０２とが並んでいる方向に移動可能になっている。この移動体８０１が移動することで、各フォトダイオード５０１,５０２に透過部８０３と非透過部８０２とが交互に対向して、各フォトダイオード５０１,５０２に発光素子からの光が入射する状態と発光素子からの光が入射しない状態とが移動速度に応じた周期で交互に現れる。
【０００４】
この光電式エンコーダの受光回路は、図７Ａに示すように、フォトダイオード５０１,５０２で光５１０,５２０を受光し、このフォトダイオード５０１,５０２が出力する受光信号を差動増幅器５０３,５０４で増幅し、ダイオード５０５,５０６でダイオード圧縮している。このダイオード圧縮(対数圧縮)により、受光量が低下した場合、もしくは、ＳＮ比が低下した場合でも、出力振幅を確保できる。ダイオード５０５,５０６でダイオード圧縮された信号は、差動増幅器５０７で増幅されてから、ＡＤ変換部５１３でデジタル信号に変換されて出力される。ここで、図７Ｂに示すように、この差動増幅器５０７の２つの出力信号波形７００Ａ,７００Ｂが、１８０°位相がずれている理想状態であれば、非反転相の出力信号波形７００Ａと反転相の出力信号波形７００Ｂとのクロスポイントでもってデューティ５０％を維持でき、ＡＤ変換部５１３でデューティ５０％の理想的なデジタル信号が得られる。
【０００５】
ところが、光学系のばらつき,信号処理回路定数のばらつきにより、図７Ｃに示すように、非反転相の出力信号波形７００Ａと反転相の出力信号波形７００Ｂとのクロスポイントがずれた場合には、デューティ比が悪化する。また、非反転相の出力信号波形７００Ａと反転相の出力信号波形７００Ｂとのクロスポイントが完全に無くなってしまう場合には、デジタル信号が全く得られなくなって、エンコーダ出力につながる後段回路が動作しなくなってしまう。
【０００６】
そこで、今１つの従来例では、受光信号から得られる正弦波のピーク値(最大値)とバリイ値(最小値)を読み取り、このピーク値,バリイ値をＤＣ(直流)電圧と比較して、ＤＣオフセット値を求めて、受光信号のオフセットをキャンセルすることが開示されている(特許文献２(特開２００４−３１７２６２号公報)参照)。
【０００７】
さらに、他の従来例では、差動増幅器の直流出力を入力側へ負帰還させて直流オフセットをキャンセルする差動増幅器のオフセットキャンセル回路が開示されている(特許文献３(特開昭５８−１１１４１５号公報)参照)。さらにまた、別の従来例には、発光ダイオードに流れる電流を制限する電流調整抵抗器によって、直流バイアス電圧を適切に設定することが開示されている(特許文献４(特開平８−６８６６６号公報)参照)。
【０００８】
ところで、例えば、光電式エンコーダを、インクジェットプリンタ等に用いる場合、インクミスト等により移動体が汚れると、受光量が低下してしまい、ＳＮ比が低下し、動作精度が悪化する。
【０００９】
これに対し、前述の特許文献１に記載の光電式エンコーダでは、受光電流を増幅すると共に対数圧縮することで光量依存性の改善(抑制)を図っているが、増幅によって信号処理回路部のオフセットの影響が大きくなり、特性ばらつきが増大するという課題がある。
【００１０】
また、前述の特許文献２に記載の光電式エンコーダでは、受光信号のＤＣオフセットを求める基準となるＤＣ電圧が、受光回路のばらつき,温度特性等によって変動する。そして、このＤＣ電圧の変動と光学系による受光信号のＳＮばらつきとの相関を取ることは、要因となるパラメータが異なるので、困難である。
【００１１】
また、前述の特許文献３に記載の差動増幅器のオフセットキャンセル回路では、差動増幅器の直流出力を入力側へ負帰還させているが、直流分のみを帰還させるにはＨＰＦ(ハイパスフィルタ)の容量(キャパシタ)の定数を大幅に大きくする必要がある。このため、キャパシタに起因して、高価な回路となってしまう。
【００１２】
さらに、前述の特許文献４に記載のように、電流調整抵抗器によって直流バイアス電圧を適切に設定することによってＤＣオフセット除去を図る場合には、抵抗器のトリミング工程,回路面積増加等によりコストアップを招く。
【特許文献１】特開２００６−２９４６８２号公報
【特許文献２】特開２００４−３１７２６２号公報
【特許文献３】特開昭５８−１１１４１５号公報
【特許文献４】特開平８−６８６６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
そこで、この発明の課題は、受光量が変動しても動作精度が優れ、かつ、特性ばらつきが少なくて安価な光電式エンコーダを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、この発明の光電式エンコーダは、発光素子と、
上記発光素子からの光が到達し得る領域に一方向に並べて配置されている複数の受光素子とを備え、
上記受光素子に対応する所定の位置を通過するときに上記光が上記受光素子に入射する状態にする光オン部および上記受光素子に対応する所定の位置を通過するときに上記光が上記受光素子に入射しない状態にする光オフ部を有すると共に上記一方向に移動するときに上記光オン部と光オフ部が上記所定の位置を交互に通過する移動体の移動を検出する光電式エンコーダであって、
上記受光素子が出力する受光信号をダイオードで対数圧縮して対数圧縮信号を出力する対数圧縮部と、
上記対数圧縮部から上記対数圧縮信号が入力される差動増幅器と、
上記差動増幅器の出力側と上記対数圧縮部の入力側との間に接続されていると共に上記差動増幅器の直流出力を上記対数圧縮部の入力側に負帰還させる負帰還回路とを備えることを特徴としている。
【００１５】
この発明の光電式エンコーダによれば、受光信号は、対数圧縮部を経由して差動増幅器に入力され、この差動増幅器の直流出力を負帰還回路によって対数圧縮部の入力側に負帰還させる。これにより、受光信号の直流オフセットを対数圧縮部の入力側で低減できる。
【００１６】
この発明によれば、負帰還回路が差動増幅器の直流出力を対数圧縮部の入力側に負帰還させるので、変動する受光信号自身に基づいて、受光信号の直流オフセットを低減することができ、光学系のばらつき,回路系のばらつきが存在しても確実に直流オフセットを低減できる。また、この発明では、受光素子が出力する受光信号に対して帰還電流を加えて対数圧縮部に入力することで、対数圧縮部のダイオードのインピーダンスが下がるので、負帰還回路における交流信号の除去が十分ではない場合に受光量が低下した場合でも、オフセットの低減が可能となる。また、ダイオードで受光信号を対数圧縮することにより、受光信号に対する信号処理のダイナミックレンジを広くできるので、様々な光学条件で使用することが可能となる。
【００１７】
したがって、この発明によれば、受光量が変動しても動作精度が優れ、かつ、特性ばらつきが少なくて安価である光電式エンコーダを実現できる。
【００１８】
また、一実施形態の光電式エンコーダは、上記受光素子が出力する受光信号を増幅して上記対数圧縮部に出力する受光信号増幅器を有し、上記負帰還回路の増幅率を上記受光信号増幅器の増幅率よりも小さくした。
【００１９】
この実施形態によれば、負帰還回路は差動増幅器の直流出力を対数圧縮部の入力側に負帰還させるが、負帰還回路から対数圧縮部に入力される信号を、受光信号増幅器から対数圧縮部に入力される信号よりも小さくすることができる。これによって、低速動作時に負帰還回路でＡＣ(交流)信号を完全にカットできない場合に、差動増幅器の出力信号波形が歪むことを抑制でき、負帰還回路による帰還によって差動増幅器の出力信号自体が消滅することを防止できる。
【００２０】
また、一実施形態の光電式エンコーダは、上記受光信号増幅器の電流源と上記負帰還回路の電流源は、同一の電流源で構成されている。
【００２１】
この実施形態によれば、たとえば、カレントミラー回路等を用いて、受光信号増幅器と負帰還回路とで電流源を共通にすることで、電源電圧依存,温度依存によって負帰還回路の特性が変動することを防ぐことが可能となる。
【００２２】
また、一実施形態の光電式エンコーダでは、上記負帰還回路は、カップリング容量で接続された２つの入力部を有し、この２つの入力部はダーリントン接続を含んでいる。
【００２３】
この実施形態によれば、入力部のダーリントン接続によって、負帰還回路での入力電流を電流増幅率(ｈfｅ)分の１にすることができ、負帰還回路の存在によって却って直流オフセットが増大することを防ぐことができる。また、上記２つの入力部のダーリントン接続部をカップリング容量で接続することで、インピーダンスの高い箇所で容量を導入でき、遮断周波数を低くして、ＡＣ成分の帰還による出力振幅の減衰,波形歪を防ぐことが可能となる。つまり、ダーリントン接続部にカップリング容量を接続することで、出力振幅の減衰,波形歪に対して電流増幅率(ｈｆｅ)倍の防止効果が得られる。
【００２４】
また、一実施形態の電子機器では、上記光電式エンコーダを備えたことで、光学系および回路系における直流オフセットのキャンセルが可能となり、ＳＮ低下時の特性改善が可能となる。
【発明の効果】
【００２５】
この発明の光電式エンコーダによれば、負帰還回路が差動増幅器の直流出力を対数圧縮部の入力側に負帰還させるので、変動する受光信号自身に基づいて、受光信号の直流オフセットを低減することができ、光学系のばらつき,回路系のばらつきが存在しても確実に直流オフセットを低減できる。また、この発明では、受光素子が出力する受光信号に対して帰還電流を加えて対数圧縮部に入力することで、対数圧縮部のダイオードのインピーダンスが下がるので、負帰還回路における交流信号の除去が十分ではない場合に受光量が低下した場合でも、オフセットの低減が可能となる。また、ダイオードで受光信号を対数圧縮することにより、受光信号に対する信号処理のダイナミックレンジを広くできるので、様々な光学条件で使用することが可能となって有益である。したがって、この発明によれば、受光量が変動しても動作精度が優れ、かつ、特性ばらつきが少なくて安価な光電式エンコーダを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００２７】
(第１の実施の形態)
図１に、この発明の光電式エンコーダの第１実施形態の回路系の構成を示す。なお、この第１実施形態の光電式エンコーダの光学系の構成は、図８に実線で示す従来例の構成と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００２８】
図１に示すように、この第１実施形態は、発光素子(図示せず)から移動体を通過した信号光１０,２０を受光する受光素子としてのフォトダイオード１,２と、各受光素子としてのフォトダイオード１,２に接続された受光信号増幅器３,４と、各増幅器３,４に接続された対数圧縮部としてのダイオード５,６とを備える。また、この第１実施形態は、差動増幅器７を備え、この差動増幅器７の非反転入力端子にダイオード５が接続され、差動増幅器７の反転入力端子にダイオード６が接続されている。また、この差動増幅器７はＡＤ変換器１３に接続されている。
【００２９】
また、この第１実施形態は、対数圧縮部をなすダイオード５,６の入力側と増幅器３,４の出力側との間に接続されていると共に差動増幅器７の直流出力をダイオード５,６の入力側に負帰還させる負帰還回路１２を備える。この負帰還回路１２は、差動増幅器８を有し、この差動増幅器８の反転入力端子が上記差動増幅器７の第１出力端子に接続された第１出力線Ｌ１に接続されている。また、この差動増幅器８の非反転入力端子は差動増幅器７の第２出力端子に接続された第２出力線Ｌ２に接続されている。
【００３０】
また、上記差動増幅器８の非反転出力端子は増幅器３とダイオード５との接続線に接続され、差動増幅器８の非反転出力端子は増幅器４とダイオード６との接続線に接続されている。また、この差動増幅器８の第１出力端子と第２出力端子との間にはカップリング容量１１が接続されている。
【００３１】
この実施形態の光電式エンコーダの基本動作は前述の図８,図７Ａに示した従来例と同様であるので説明を省略し、負帰還回路１２の動作を主に説明する。
【００３２】
この実施形態によれば、負帰還回路１２が差動増幅器７の直流出力を対数圧縮部をなすダイオード５,６の入力側に負帰還させるので、変動する受光信号自身に基づいて、受光信号の直流オフセットを低減することができる。よって、この実施形態によれば、光学系のばらつき,回路系のばらつきが存在しても確実に直流オフセットを低減できる。また、この実施形態では、受光素子としてのフォトダイオード１,２が出力する受光信号を増幅器３,４で増幅した信号に対して負帰還回路１２から帰還電流を加えて対数圧縮部をなすダイオード５,６に入力する。これにより、対数圧縮部のダイオード５,６のインピーダンスが下がるので、特に低速動作時等にカップリング容量が小さくて負帰還回路１２における交流信号の除去が十分ではない場合でも、オフセットの低減が可能となる。つまり、カップリング容量１１の容量が十分でない場合は、負帰還回路１２がアッテネータ(信号減衰器)の役割をすることになる。このように、移動体が低速で動作した場合は、高速で動作した場合に比べて、負帰還回路１２での交流信号除去が十分でなくなるものの、受光信号の増幅率が下がることで、受光信号のＤＣオフセットの改善を図れる。
【００３３】
また、この実施形態では、ダイオード５,６で受光信号を対数圧縮することにより、受光信号に対する信号処理のダイナミックレンジを広くできるので、様々な光学条件で使用することが可能となる。
【００３４】
また、この実施形態では、負帰還回路１２が交流信号をカットするために有しているカップリング容量１１による遮断周波数を、一例として、６.３ｋＨｚとして、カップリング容量１１によるコスト上昇を低減させている。これに対応して、この実施形態では、負帰還回路１２の増幅率を受光信号増幅器３,４の増幅率よりも小さくしている。一例として、通常動作時の負帰還回路１２の増幅率を受光信号増幅器３,４の増幅率の５分の１に設定する。
【００３５】
この場合、例えば、増幅器３,４の増幅率をＡとすると、負帰還回路１２の増幅率がＡ/５であり、ダイオード５,６に入力される電流は、負帰還回路１２の負帰還によって、増幅器３,４への入力電流Ｉの(Ａ−(１/５)Ａ)倍＝(４/５)Ａ倍、つまり、負帰還が無い場合にダイオード５,６に入力される電流(Ｉ×Ａ)の約８０％となる。このように、負帰還回路１２の出力信号を小さくすることで、一例として設定した遮断周波数６.３ｋＨｚよりも低い周波数において、信号減衰や波形ひずみを抑制することが可能となる。
【００３６】
但し、上述の一例のように、通常動作時の帰還電流は、増幅器３,４が出力する電流の５分の１であるが、ＳＮ低下だけでなく、受光量の絶対値も低下した場合は、帰還電流の比率が５分の１よりも上がる。このことは、より悪条件になった場合に、直流オフセットの除去率が上がるので有益である。
【００３７】
次に、図２に、上記第１実施形態を実現する電子回路の一例を示す。図２において、ＰＮＰトランジスタ３３,３４が図１の増幅器３,４に対応し、ダイオード３５Ａ,３５Ｂと３６Ａ,３６Ｂが図１のダイオード５と６に対応している。また、図２の差動増幅器３７が図１の差動増幅器７を構成し、回路４２が図１の負帰還回路１２を構成している。また、図２のＡＤ変換器４３は図１のＡＤ変換器１３に対応している。
【００３８】
図２に示す回路では、フォトダイオード１,２による受光信号をＰＮＰトランジスタ３３,３４で電流増幅率ｈｆｅで増幅する。この電流増幅された受光信号は、ダイオード３５Ａ,３５Ｂと３６Ａ,３６Ｂでもって、電圧変換される。この電圧変換された受光信号は、差動増幅器３７に入力されて、電圧信号として差動増幅器３７の第１,第２出力線Ｌ１,Ｌ２から出力される。この第１,第２出力線Ｌ１,Ｌ２から出力される電圧信号は、それぞれ、負帰還回路４２のカップリング容量Ｃ１で接続された２つの入力部Ｄ１,Ｄ２を構成するダーリントン接続部に入力される。この負帰還回路４２では、第１出力線Ｌ１からの電圧信号を電流信号にして帰還線Ｌ３から、ＰＮＰトランジスタ３３とダイオード３５Ａ,３５Ｂとの接続点Ｐ１に帰還させると共に、第２出力線Ｌ２からの電圧信号を電流信号にして帰還線Ｌ４から、ＰＮＰトランジスタ３４とダイオード３６Ａ,３６Ｂとの接続点Ｐ２に帰還させる。この電流信号の帰還において、カップリング容量Ｃ１によって上記電流信号の交流信号がカットされる。また、接続点Ｐ１とＰ２に帰還された電流信号は、ダイオード３５Ａ,３５Ｂと３６Ａ,３６Ｂによって、電圧変換されてから差動増幅器３７に入力される。
【００３９】
なお、この図２の回路において、電流源Ｉ１と負帰還回路４３の電流源Ｉ２を、カレントミラー回路等を用いて、同一の電流源から構成することで、電源電圧依存,温度依存によって負帰還回路の特性が変動することを防ぐことが可能となる。ここで、負帰還回路４２の増幅率を受光信号増幅器３３,４４の増幅率の５分の１にするには、電流源Ｉ２による電流を電流源Ｉ１による電流の５分の１に設定する。
【００４０】
また、図２の回路では、負帰還回路４２の入力部Ｄ１,Ｄ２をダーリントン接続部で構成しているので、ダーリントン接続部のトランジスタの電流増幅率をｈｆｅとすると、負帰還回路４２において入力電流を（１/ｈｆｅ）にすることができ、負帰還回路４２の存在によって却って直流オフセットが増大することを防止できる。また、上記２つの入力部Ｄ１,Ｄ２のダーリントン接続部をカップリング容量Ｃ１で接続することで、インピーダンスの高い箇所で容量を導入でき、遮断周波数を低くして、低域周波数まで交流成分をカットでき、帰還による出力振幅の減衰,波形歪を防ぐことが可能となる。
【００４１】
(回路シミュレーション)
次に、図２の回路によって、回路シミュレーションを行った結果を、図３Ａ,図３Ｂに示す。図３Ａにおいて、横軸は時間であり、縦軸は電流である。このシミュレーションでは、移動体の移動によって、フォトダイオード１,２への入射光が１０ｋＨｚでオンオフする場合であり、ＳＮが通常動作の１/１０に低下した場合である。
【００４２】
図３Ａにおいて、信号Ｓ１Ａは、トランジスタ３３の出力信号であり、信号Ｓ１Ｂはトランジスタ３４の出力信号である。この信号Ｓ１Ａ,Ｓ１Ｂのデューティ比は２５％である。また、図３Ａにおいて、信号Ｃ１Ａはトランジスタ３８の出力信号であり、信号Ｃ１Ｂはトランジスタ３９の出力信号である。また、図３Ｂにおいて、横軸は時間であり縦軸は電圧であり、信号Ｓ３Ａは差動増幅器３７の第１出力線Ｌ１への出力信号であり、信号Ｓ３Ｂは差動増幅器３７の第２出力線Ｌ２への出力信号である。また、図３Ｂにおいて、信号Ｓ７はＡＤ変換器４３の出力信号である。この信号Ｓ７のデューティ比は３６％であり、信号Ｓ１Ａ,Ｓ１Ｂのデューティ比２５％からデューティ比が改善されている。
【００４３】
一方、比較例として、図４Ａ,図４Ｂに、負帰還回路４２を有していない場合の回路シミュレーションを行った結果を示す。図４Ａにおいて、信号Ｓ１０Ａ,Ｓ１０Ｂはトランジスタ３３,３４の出力信号である。また、図４Ｂにおいて、信号Ｓ３Ａ,Ｓ３Ｂは差動増幅器３７の第１,第２出力線Ｌ１,Ｌ２への出力信号であり、信号Ｓ７０はＡＤ変換器４３の出力信号である。この信号Ｓ７０のデューティ比は２０％であり、信号Ｓ１０Ａ,Ｓ１０Ｂのデューティ比２５％からデューティ比が悪化している。
【００４４】
さらに、図５には、トランジスタ３３,３４の出力信号のデューティ比(入力デューティ比)を変えた場合のＡＤ変換器４３の出力信号のデューティ比(出力デューティ比)のシミュレーション結果を示す。入力デューティ比が２５％の点が図３Ａ,図３Ｂ,図４Ａ,図４Ｂに相当する。図５の特性Ｋ１は、図２の回路の特性を示し、図５の特性Ｋ２は、図２において負帰還回路４２を有していない回路の特性を示す。特性Ｋ１とＫ２とを比較すると、負帰還回路４２を有することによって、出力デューティ比が向上していて、入力デューティ比が下がるにつれ、負帰還回路４２の効果が高くなることが分かる。
【００４５】
なお、一般的に、ＡＤ変換器４３以降の後段回路はデューティ比が、例えば、８０％：２０％であっても周期が一定であれば、正常動作が可能である。よって、動作最低条件は２つの受光信号のクロスポイントが存在することであり、図５の特性Ｋ１のシミュレーション結果は極限までＳＮ比が下がっても正常な動作が可能であることを意味しており実用上極めて有用である。
【００４６】
(第２の実施の形態)
次に、図６に、この発明の光電式エンコーダの第２実施形態の回路系の構成を示す。この第２実施形態は、図１に示した第１実施形態のフォトダイオード１,２、受光信号増幅器３,４、ダイオード５,６、差動増幅器７、ＡＤ変換器１３、負帰還回路１２で構成される回路系を２つ備えている。
【００４７】
すなわち、この第２実施形態では、フォトダイオード６１,６２、受光信号増幅器６３,６４、ダイオード６５,６６、差動増幅器６７、ＡＤ変換器７３、負帰還回路７２で構成される第１の回路系と、フォトダイオード８１,８２、受光信号増幅器８３,８４、ダイオード８５,８６、差動増幅器８７、ＡＤ変換器９３、負帰還回路９２で構成される第２の回路系とを有する。また、第１の回路系の負帰還回路７２は、差動増幅器６８と、この差動増幅器６８の第１出力端子と第２出力端子との間に接続されたカップリング容量７１とを有する。また、第２の回路系の負帰還回路９２は、差動増幅器８８と、この差動増幅器８８の第１出力端子と第２出力端子との間に接続されたカップリング容量９１とを有する。
【００４８】
なお、上記フォトダイオード６１,６２はフォトダイオード１,２に対応し、受光信号増幅器６３,６４と８３,８４は受光信号増幅器３,４に対応し、差動増幅器６７と８７は差動増幅器７に対応している。また、ＡＤ変換器７３と９３はＡＤ変換器１３に対応し、負帰還回路７２と９２は負帰還回路１２に対応している。
【００４９】
この第２実施形態では、図８に実線で示す移動体８０１と受光素子としてのフォトダイオード６１,６２に対応するフォトダイオード５０１,５０２に加えて、図８に一点鎖線で示す受光素子としてのフォトダイオード８１,８２を有している。
【００５０】
上記第１回路系に対する第１光学系では、発光素子(図示せず)から移動体を通過した信号光１０Ａと２０Ａとは位相が１８０°ずれている。また、上記第２回路系に対する第２光学系では、上記発光素子(図示せず)から移動体を通過した信号光１０Ｂと２０Ｂとは位相が１８０°ずれている。そして、第１光学系の信号光１０Ａと第２光学系の信号光１０Ｂとは位相が９０°ずれており、第１光学系の信号光２０Ａと第２光学系の信号光２０Ｂとは位相が９０°ずれている。
【００５１】
この第２実施形態では、９０°の位相差を有する信号光１０Ａ,１０Ｂと９０°の位相差を有する信号光２０Ａ,２０Ｂを受光素子としてのフォトダイオード６１,８１と６２,８２で受光して、上記移動体の移動方向を検知する。
【００５２】
この第２実施形態では、第１の回路系と第２の回路系との間に接続された負帰還回路１０２を備える。この負帰還回路１０２は、差動増幅器９８とカップリング容量１０１とを有する。この差動増幅器９８は、非反転入力端子が第１の回路系の差動増幅器６７の第１出力線Ｌ２１に接続されると共に反転入力端子が第２の回路系の差動増幅器８７の第１出力線Ｌ２３に接続されている。また、この差動増幅器９８の第１出力端子と第２出力端子との間に上記カップリング容量１０１が接続されている。また、この差動増幅器９８は、第１出力端子が第１の回路系の受光信号増幅器６３の出力端子に接続されており、第２出力端子が第２の回路系の受光信号増幅器８３の出力端子に接続されている。
【００５３】
この負帰還回路１０２は、第１の回路系の差動増幅器６７の直流出力と第２の回路系の差動増幅器８７の直流出力とを第１の回路系の対数圧縮部をなすダイオード６５の入力側と第２の回路系の対数圧縮部をなすダイオード８５の入力側に負帰還させる。これにより、９０°位相差の受光信号同士の直流オフセットを低減できるので、第１回路系のＡＤ変換器７３の出力信号波形Ｓ７３と第２回路系のＡＤ変換器９３の出力信号波形Ｓ９３との間の９０°の位相差精度を向上でき、高速時やＳＮ比の悪化時にも、移動体の移動量,移動速度検出精度を向上できる。
【００５４】
なお、上述の第１,２実施形態では、位相差が１８０°または９０°の受光信号同士の直流オフセットを低減させる場合を説明したが、１８０°,９０°以外の４５°等の位相差の受光信号同士の直流オフセットを低減させる場合にも本発明を適用可能である。さらに、上記実施形態では、光電式エンコーダ自体に移動体を備える構成としたが、必ずしも移動体を光電式エンコーダに備える必要はなく、電子機器側に移動体を設けた場合にも本発明を適用可能である。
【００５５】
また、複写機,プリンターなどの印刷機器,ＦＡ(ファクトリオートメーション)機器等の電子機器が上記実施形態の光電式エンコーダを備えることによって、ＤＣオフセットのキャンセルが可能となり、ＳＮ低下時の特性改善が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】この発明の光電式エンコーダの第１実施形態の回路系の構成を示す図である。
【図２】上記第１実施形態を実現する電子回路の一例を示す回路図である。
【図３Ａ】図２の電子回路の回路シミュレーション結果であり、トランジスタ３３,３４,３８,３９の出力信号Ｓ１Ａ,Ｓ１Ｂ,Ｃ１Ａ,Ｃ１Ｂの波形を示す図である。
【図３Ｂ】図２の電子回路の回路シミュレーション結果であり、差動増幅器３７の出力信号Ｓ３Ａ,Ｓ３Ｂ,ＡＤ変換器４３の出力信号Ｓ７の波形を示す図である。
【図４Ａ】負帰還回路４２を有していない場合(比較例)の回路シミュレーション結果であり、トランジスタ３３,３４,３８,３９の出力信号Ｓ１０Ａ,Ｓ１０Ｂの波形を示す図である。
【図４Ｂ】負帰還回路４２を有していない場合(比較例)の回路シミュレーション結果であり、差動増幅器３７の出力信号Ｓ３０Ａ,Ｓ３０Ｂ,ＡＤ変換器４３の出力信号Ｓ７０の波形を示す図である。
【図５】図２の電子回路および上記比較例において、トランジスタ３３,３４の出力信号のデューティ比(入力デューティ比)を変えた場合のＡＤ変換器４３の出力信号のデューティ比(出力デューティ比)のシミュレーション結果を示す特性図である。
【図６】この発明の光電式エンコーダの第２実施形態の回路系の構成を示す図である。
【図７Ａ】従来例の光電式エンコーダの受光回路の構成を示す図である。
【図７Ｂ】上記従来例の光電式エンコーダの差動増幅器５０７の２つの出力信号波形７００Ａ,７００Ｂが１８０°位相がずれている理想状態を示す波形図である。
【図７Ｃ】上記従来例の光電式エンコーダの差動増幅器５０７の２つの出力信号波形７００Ａ,７００Ｂの位相差が１８０°からずれている状態を示す波形図である。
【図８】光電式エンコーダの移動体と受光素子との配置例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５７】
１,２,６１,６２,８１,８２  フォトダイオード
３,４,６３,６４,８３,８４  受光信号増幅器
５,６,３５Ａ,３５Ｂ,３６Ａ,３６Ｂ,６５,６６,８５,８６  ダイオード
７,８,３７,６７,６８,８７,８８,９８  差動増幅器
１０,２０,１０Ａ,２０Ａ,１０Ｂ,２０Ｂ  信号光
１１,Ｃ１,７１,９１,１０１  カップリング容量
１２,４２,７２,９２,１０２  負帰還回路
１３,７３,９３  ＡＤ変換器
３３,３４  ＰＮＰトランジスタ
３５Ａ,３５Ｂ,３６Ａ,３６Ｂ  ダイオード
Ｄ１,Ｄ２  入力部
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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