(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光部から照射された光を、スケールを介して受光した複数の光電流信号を出力する受光部と、前記複数の光電流信号を変換して変換信号を出力する信号変換部と、前記変換信号に基づき絶対位置を演算する位置演算部と、を備えるアブソリュート式の光電式エンコーダであって、
前記発光部、前記信号変換部、前記位置演算部を駆動制御する制御部を備え、
前記制御部は、
前記発光部および前記信号変換部の少なくとも一方を間欠駆動させるとともに、間欠駆動のタイミングに応じて前記位置演算部に演算を実行させ、
前記光電式エンコーダは、
前記受光部からの光電流信号に基づき光量信号を出力する光量検出部と、
前記光量信号に基づき前記発光部の光量を算出する光量演算部と、
前記発光部へ供給する電流を制御する電流制御部と、をさらに備え、
前記制御部は、前記光量検出部、前記光量演算部、および前記電流制御部を駆動制御するとともに、
前記光量演算部で算出した前記発光部の光量に応じて前記電流制御部に前記発光部への電流制御を実行させ、
前記電流制御部は、電流値と制御値とが原点を通る一次関数で定義された制御情報に基づくとともに、前記制御値における原点よりも上の所定の下限値以上かつ上限値以下の範囲を用いて前記電流値を設定することで、前記発光部へ供給する電流を制御する
ことを特徴とする光電式エンコーダ。
【請求項２】
請求項１に記載された光電式エンコーダにおいて、
前記信号変換部は、サンプルホールド回路を備えることを特徴とする光電式エンコーダ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載された光電式エンコーダにおいて、
前記制御部は、前記光量検出部を間欠駆動させるとともに、間欠駆動のタイミングに応じて前記光量演算部に演算を実行させ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から請求項３のいずれかに記載された光電式エンコーダにおいて、
前記制御情報は、前記電流値が大きい範囲で設定された上位制御情報と、この上位制御情報よりも前記電流値が小さい範囲で設定された下位制御情報と、を有し、
前記電流制御部は、前記上位制御情報と前記下位制御情報との間を遷移させることで前記電流値を設定するものであって、
前記電流値を増加させる際には、前記下位制御情報における前記制御値の上限値から、前記上位制御情報における前記制御値の下限値よりも大きな制御値へ遷移させ、
前記電流値を減少させる際には、前記上位制御情報における前記制御値の下限値から前記下位制御情報における前記制御値の上限値よりも小さな制御値へ遷移させ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から請求項４のいずれかに記載された光電式エンコーダにおいて、
前記制御部は、前記発光部および前記信号変換部を間欠駆動させるタイミングを変更可能に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６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載された光電式エンコーダにおいて、
前記発光部は、光源としてＬＥＤを備えていることを特徴とする光電式エンコーダ。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載された光電式エンコーダを備えることを特徴とする測定器。
【請求項８】
請求項７に記載された測定器において、
前記位置演算部により算出された位置情報を表示する表示部を備えることを特徴とする測定器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電式エンコーダおよび測定器に係り、特に、測定対象の絶対位置を検出可能なアブソリュート式の光電式エンコーダ、およびこの光電式エンコーダを備えた測定器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、測定対象の位置や角度等を検出するために、光をスケールに照射し、このスケールを介した光の変化量を受光部で読み取り、受光部から出力された電気信号に基づいて位置情報を演算することによって測定結果を算出する光電式エンコーダが知られている。
このようなエンコーダとしては、位置検出方式の違いによりインクリメンタル式エンコーダ（以下、ＩＮＣエンコーダと呼ぶことがある）とアブソリュート式エンコーダ（以下、ＡＢＳエンコーダと呼ぶことがある）とがある。
【０００３】
ＩＮＣエンコーダは、１種類の周期信号または１種類の周期で位相がズレた複数の信号から測定位置を検出する相対位置検出方式を採用しており、原点から測定位置までの信号を連続して検出し続ける必要があることから、電源等が切れた場合には位置情報を失い、ゼロセットが必要となる。
一方、ＡＢＳエンコーダは、周期が異なる複数の信号を合成した合成信号から測定位置を検出する絶対位置検出方式を採用しており、合成信号に基づく演算によって位置情報を取得するため、ゼロセットは不要である。
【０００４】
光電式ＡＢＳエンコーダにおける絶対位置検出方法としては、発光部からの光をＩＮＣパターンとＡＢＳパターンとを備えたスケールに照射することで発生した干渉縞（スケールパターン）に基づいて、疑似ランダムデータを検出し絶対位置演算を行う方法（例えば、特許文献１参照）等が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−０４９１６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の光電式ＡＢＳエンコーダでは、常に絶対位置を合成信号から演算していることから、ＩＮＣエンコーダと比べて演算が複雑であり、演算負荷が大きいという問題がある。また、測定中は発光部や各回路等が常に通電していることから、消費電力が大きいという問題がある。
【０００７】
本発明は、光電式ＡＢＳエンコーダにおける演算負荷を分散するとともに、消費電力の低減を図ることができる光電式エンコーダおよび測定器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】
【０００８】
本発明の光電式エンコーダは、発光部から照射された光を、スケールを介して受光した複数の光電流信号を出力する受光部と、前記複数の光電流信号を変換して変換信号を出力する信号変換部と、前記変換信号に基づき絶対位置を演算する位置演算部と、を備えるアブソリュート式の光電式エンコーダであって、前記発光部、前記信号変換部、前記位置演算部を駆動制御する制御部を備え、前記制御部は、前記発光部および前記信号変換部の少なくとも一方を間欠駆動させるとともに、間欠駆動のタイミングに応じて前記位置演算部に演算を実行させることを特徴とする。
【０００９】
このような本発明によれば、信号変換部により複数の光電流信号から合成された変換信号に基づいて絶対位置を演算する光電式ＡＢＳエンコーダにおいて、発光部や信号変換部を間欠駆動させることにより、消費電力の低減を図ることができる。
すなわち、ＡＢＳエンコーダはゼロセットが不要であることから、位置情報のサンプリングを連続的に行わずに、必要なときだけ信号を検出する間欠的なサンプリングが可能となる。従って、サンプリングを行わないときは、発光部や信号変換部を間欠駆動させて電力供給を停止することにより、消費電力を低減することができる。
また、従来の光電式エンコーダは、常時サンプリングするとともに位置情報を演算していることから、演算負荷が大きいという問題がある。しかし、本発明によれば、発光部や信号変換部の間欠駆動のタイミングに応じて位置演算部に位置情報の演算を実行させるので、演算による負荷を分散させることができる。
【００１０】
この際、前記信号変換部は、サンプルホールド回路を備えることが好ましい。
【００１１】
このような構成によれば、サンプルホールド回路が一時的に光電流信号から変換された電圧を保持することで、信号変換部を間欠駆動させて電力供給を停止したとしても、停止中の電圧を失うことなく位置演算部に変換信号を出力することができ、位置演算部による位置情報の演算を安定的に実行させることができる。また、サンプルホールド回路を用いて保持した電圧に基づいて変換信号を出力することで、光電式エンコーダ全体での間欠駆動のタイミングを合わせ、位置情報を確実に取得することができる。
【００１２】
また、本発明の光電式エンコーダは、前記受光部からの光電流信号に基づき光量信号を出力する光量検出部と、前記光量信号に基づき前記発光部の光量を算出する光量演算部と、前記発光部へ供給する電流を制御する電流制御部と、をさらに備え、前記制御部は、前記光量検出部、前記光量演算部、および前記電流制御部を駆動制御するとともに、前記光量演算部で算出した前記発光部の光量に応じて前記電流制御部に前記発光部への電流制御を実行させることが好ましい。
【００１３】
ここで、光電式エンコーダは、測定時に発光部の光量が十分ではない場合、光電流信号を正確に読み取ることができず測定誤差が生じることが懸念される。しかし、このような構成によれば、発光部の光量が変動したとしても、発光部へ供給する電流を光量演算部の演算結果に基づいて電流制御部が制御することで、発光部の光量を一定に維持することができ、安定した光量が得られ、測定誤差を抑制することができる。
【００１４】
この際、前記制御部は、前記光量検出部を間欠駆動させるとともに、間欠駆動のタイミングに応じて前記光量演算部に演算を実行させることが好ましい。
【００１５】
このような構成によれば、光量検出部を間欠駆動させることで、光量検出部による光量サンプリングを行わないときは電力供給を停止することができるので、消費電力を低減することができる。
【００１６】
この際、前記電流制御部は、電流値と制御値とが原点を通る一次関数で定義された制御情報に基づくとともに、前記制御値における原点よりも上の所定の下限値以上かつ上限値以下の範囲を用いて前記電流値を設定することで、前記発光部へ供給する電流を制御することが好ましい。
【００１７】
このような構成によれば、電流制御部は制御値における原点より上の所定の下限値以上かつ上限値以下の一定の範囲内で電流値を変動させるので、制御値の１カウントあたりの変動率が小さくなり、電流値の変化率も小さくなる。例えば、８ビットのデジタル値である０〜２５５で定義される制御値を用いる場合において、原点（０）〜上限値（２５５）の全範囲を使って電流値を変動させるよりも、所定の下限値として例えば中間値（１２８）から上限値（２５５）までの限られた範囲内で電流値を変動させた方が、制御値の１カウントあたりの変動率が小さくなる。従って、発光部の光量変動にともない供給する電流を調整する際に、電流値の急激な変化の少ない安定した発光部の電流制御を実行することができる。
【００１８】
さらに、前記制御情報は、前記電流値が大きい範囲で設定された上位制御情報と、この上位制御情報よりも前記電流値が小さい範囲で設定された下位制御情報と、を有し、前記電流制御部は、前記上位制御情報と前記下位制御情報との間を遷移させることで前記電流値を設定するものであって、前記電流値を増加させる際には、前記下位制御情報における前記制御値の上限値から、前記上位制御情報における前記制御値の下限値よりも大きな制御値へ遷移させ、前記電流値を減少させる際には、前記上位制御情報における前記制御値の下限値から前記下位制御情報における前記制御値の上限値よりも小さな制御値へ遷移させることが好ましい。
【００１９】
このような構成によれば、下位制御情報と上位制御情報との間を遷移させて電流値を設定する際に、下位制御情報から上位制御情報に遷移する経路と、上位制御情報から下位制御情報に遷移する経路と、が重ならず、ループを描くような遷移経路（ヒステリシス）が得られるので、制御情報の遷移の頻度を抑制することができる。従って、制御情報間を遷移させる、すなわち、例えば制御情報をデジタル可変抵抗にて切り替えるように構成した場合、切り替えに要する電力消費を抑制することができ、さらなる省電力化を促進させることができる。
【００２０】
また、前記制御部は、前記発光部および前記信号変換部を間欠駆動させるタイミングを変更可能に構成されていることが好ましい。
【００２１】
このような構成によれば、光電式エンコーダの使用状況に合わせて間欠駆動周期やサンプリングのタイミングを変更することができるので、様々な使用状況に対応できる光電式エンコーダを提供することができる。例えば、光電式エンコーダをハンドツールとして利用する場合であれば、間欠駆動周期を比較的長時間に設定することで省電力化を図ることができ、一方、間欠駆動であってもリアルタイム性が求められる場合には、間欠駆動周期を短く設定することもできる。
【００２２】
また、前記発光部は、光源としてＬＥＤを備えていることが好ましい。
【００２３】
このような構成によれば、発光部の光源にＬＥＤ(Light Emitting Diode: 発光ダイオード)を用いることで小型化、省電力化を図ることができ、例えばノギスやマイクロメーター等のハンドツールに応用することも可能となる。
また、ＬＥＤは累計使用時間により劣化するという特性を有することから、間欠駆動させることで累計発光時間を削減することができる。従って、ＬＥＤの長寿命も実現でき、さらには、間欠駆動によりＬＥＤの発熱を抑制することもできる。
ここで、ＬＥＤは光量にバラつきがあるとともに、劣化が進むと光量が低下する傾向にあることから、光量が低下すると光電式エンコーダの検出精度の低下が懸念される。そのようなＬＥＤを光源として使用する場合に、前記電流制御部を設けて発光部へ供給する電流を制御するように構成すれば、ＬＥＤの光量にバラつきがあり光量が低下したとしても、安定した光量が得られるため、検出精度を良好に維持することができる。
【００２４】
本発明の測定器は、前記光電式エンコーダを備えることを特徴とする。
【００２５】
このような本発明の測定器によれば、前述した光電式エンコーダを備えているので、省電力化を図ることができる。
【００２６】
この際、前記位置演算部により算出された位置情報を表示する表示部を備えることが好ましい。
【００２７】
このような構成によれば、光電式エンコーダで測定した位置等の結果を即座に確認することができ、ハンドツール等の測定器に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態に係る測定器の概略構成図
【図２】前記測定器における光電式エンコーダの一部を示す図
【図３】前記光電式エンコーダの検出回路を示す回路図
【図４】前記光電式エンコーダの電流制御回路を示す回路図
【図５】前記光電式エンコーダの動作を示すタイミングチャート
【図６】前記光電式エンコーダの駆動方法を示すフローチャート
【図７】前記光電式エンコーダにおける電流調整に用いるグラフを示す図
【図８】前記光電式エンコーダにおける電流調整時の電流変化を示す図
【図９】前記光電式エンコーダの電流調整方法を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る測定器の概略構成図である。
測定器１は、図１に示すように、測定対象の相対移動量を検出する検出部２と、検出部２を制御する制御部としてのマイコン３と、相対移動量等の各種情報を表示する表示部４と、を備える。
表示部４は、例えば７セグメントＬＣＤ（Liquid Crystal Display）の小型パネル等である。
【００３０】
検出部２は、スケールＳＣと、スケールＳＣに光を照射する発光部５と、発光部５から照射されスケールＳＣを透過した光を受光して光電流信号を出力する２つの受光部６と、を備える。
さらに、検出部２は、一方の受光部６から出力された光電流信号に基づき変換信号を出力する信号変換部１０と、他方の受光部６から出力された光電流信号に基づき光量信号を出力する光量検出部３０と、発光部５へ供給する電流を制御する電流制御部５０と、を備える。
【００３１】
マイコン３は、信号変換部１０から出力された変換信号をＡ／Ｄ変換して位置演算部２０へ出力するＡＤＣ（アナログデジタルコンバータ）２０ａ，２０ｂと、Ａ／Ｄ変換された変換信号に基づき位置情報を算出する位置演算部２０と、光量検出部３０から出力された光量信号をＡ／Ｄ変換して光量演算部４０へ出力するＡＤＣ４０ａと、Ａ／Ｄ変換された光量信号に基づき光量情報を算出する光量演算部４０と、検出部２を間欠駆動させるタイミングの変更指令を出力し電流制御部５０に検出部２の間欠駆動周期の変更を実行させる周期決定部６０と、を備える。
周期決定部６０は、例えば測定器１に設けられた図示しないボタンやダイヤル等の入力部からの入力に基づき、検出部２を間欠駆動させるタイミングを使用状況に応じて変更することができる。
以上のような検出部２とマイコン３とによって、本発明の光電式エンコーダが構成されている。
【００３２】
図２は、測定器における光電式エンコーダの一部を示す図である。具体的には、検出部２の一部であるスケールＳＣ、発光部５、受光部６を示す図である。
発光部５は、光源としてＬＥＤを備えている。スケールＳＣは、発光部５から照射された光を透過させてスケールパターンに変換する。
図２に示すように、発光部５と受光部６とがスケールＳＣを挟むようにして配置され、受光部６で取得した光電流信号は信号変換部１０および光量検出部３０に出力される。
発光部５は、スケールＳＣを透過した光が受光部６にあたる位置に配置されている。発光部５および受光部６とスケールＳＣとは、スケールＳＣの長手方向に沿って相対移動可能に設けられている。
【００３３】
スケールＳＣは、異なるパターンを有する目盛りＰ１，Ｐ２を介して発光部５からの光を透過させ、スケールパターンを含んだ透過光に変換する。具体的には、目盛りＰ１はＡＢＳパターンであり、目盛りＰ２はＩＮＣパターンである。目盛りＰ１，Ｐ２による透過光を受光し各種演算を実行することで、絶対位置検出が可能となる。
受光部６は、スケールＳＣからのスケールパターンを含んだ透過光を受光し、受光した光を光電流信号に変換し、この光電流信号を信号変換部１０および光量検出部３０に出力する。
ここで、受光部６は目盛りＰ１，Ｐ２に対応した４つの受光素子６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ（図３参照）を備え、目盛りＰ１，Ｐ２から発生する複数の光電流信号を読み取っている。
【００３４】
図３は、光電式エンコーダの一部である信号変換部および光量検出部としての検出回路を示す回路図である。
図３に示すように、受光部６から出力された光電流信号は信号変換部１０と光量検出部３０とに送られる。具体的には、目盛りＰ１に対応した受光素子６ａ，６ｂはそれぞれ０度と１８０度の位相差のある光電流信号を信号変換部１０へ出力し、目盛りＰ２に対応した受光素子６ｃ，６ｄはそれぞれ０度と１８０度の位相差のある光電流信号を信号変換部１０と光量検出部３０とに出力する。
【００３５】
信号変換部１０は、受光部６から出力された光電流信号を電圧に変換する電流電圧回路１１と、スイッチとキャパシタからなるサンプルホールド回路１２と、配線が長くなった場合に設けられるバッファ１３と、各電流電圧回路１１にて変換された電圧のノイズを除去する差動回路１４と、差動回路１４と位置演算部２０とをつなぐコネクタ端子１５と、を備える。
ここで、目盛りＰ１に対応して、受光素子６ａ，６ｂと、受光素子６ａ，６ｂそれぞれに対応した電流電圧回路１１，サンプルホールド回路１２，バッファ１３と、が設けられており、目盛りＰ２に対応して、受光素子６ｃ，６ｄと、受光素子６ｃ，６ｄそれぞれに対応した電流電圧回路１１，サンプルホールド回路１２，バッファ１３と、が設けられている。
信号変換部１０は、受光素子６ａ，６ｂから出力された０度および１８０度との位相差を持つ光電流信号を一方の差動回路１４で差分合成するとともに、受光素子６ｃ，６ｄから出力された０度および１８０度との位相差を持つ光電流信号を他方の差動回路１４で差分合成し、これら２つの光電流信号を合成した変換信号を位置演算部２０に出力する。
【００３６】
光量検出部３０は、信号変換部１０の一部である電流電圧回路１１，サンプルホールド回路１２，バッファ１３と、２つの電流電圧回路１１からの電圧を加算合成する加算器３１と、加算器３１と光量演算部４０とをつなぐコネクタ端子３２と、を備える。
ここで、信号変換部１０の一部とは、目盛りＰ２に対応した信号変換部１０の一部であり、受光素子６ｃ，６ｄそれぞれに対応した電流電圧回路１１，サンプルホールド回路１２，バッファ１３で構成されている。光量検出部３０は、受光素子６ｃ，６ｄから出力された０度および１８０度との位相差を持つ光電流信号を加算器３１で加算合成することで光量信号を得て、この光量信号を光量演算部４０に出力する。
【００３７】
サンプルホールド回路１２は、ホールド信号φを受信すると電流電圧回路１１にて変換された電圧を一時的にキャパシタにホールド（保持）する。キャパシタで保持された電圧は、差動回路１４および加算器３１に出力される。
なお、サンプルホールド回路はサンプリングした電圧を一時的に保持するため、ＡＢＳエンコーダ等において、確実に安定的な演算をしたい場合に用いられることがある。
【００３８】
図１に示すように、信号変換部１０から出力された２つの変換信号は、マイコン３のＡＤＣ２０ａ，２０ｂでデジタル変換されてから合成され、位置演算部２０に入力される。具体的には、ＡＤＣ２０ａは目盛りＰ１に対応した受光素子６ａ，６ｂからの光電流信号に基づいた変換信号をデジタル変換し、ＡＤＣ２０ｂは目盛りＰ２に対応した受光素子６ｃ，６ｄからの光電流信号に基づいた変換信号をデジタル変換する。位置演算部２０は、変換信号に基づいて演算を実行して位置情報である絶対位置を算出し、算出した絶対位置を表示部４に出力する。光量検出部３０から出力された光量信号は、マイコン３のＡＤＣ４０ａでデジタル変換されてから、光量演算部４０に入力される。光量演算部４０は、光量信号に基づいて演算を実行して、予め設定された光量基準値と比較するための現在の光量である光量情報を算出し、算出した光量情報を電流制御部５０に出力する。
【００３９】
図４は、光電式エンコーダの一部である電流制御部としての電流制御回路を示す回路図である。
電流制御部５０は、光量演算部４０（図１参照）からの光量情報を受け取るとともに各種制御指令または通信を行う通信手段５１と、ホールド信号φおよび間欠駆動の制御指令を出力するレジスタ・ロジック制御器５２と、レジスタ・ロジック制御器５２からの指令に基づいて、後述する光量フィードバックを実行するＤＡＣ（デジタルアナログコンバータ）５３、オペアンプ５４、およびデジタル可変抵抗５５と、発光部５への電流を間欠的にＯＮ／ＯＦＦをするスイッチＳＷを備えたＭＯＳドライバ５６と、電流制御部５０と発光部５とを接続するコネクタ端子５７と、を備える。
【００４０】
レジスタ・ロジック制御器５２は、通信手段５１からの制御指令に基づきホールド信号φをサンプルホールド回路１２へ出力する。さらに、レジスタ・ロジック制御器５２は、ＭＯＳドライバ５６に対しても、発光部５を間欠駆動させる指令を出力する。
【００４１】
図５は、光電式エンコーダの動作を示すタイミングチャートであり、図６は、光電式エンコーダの間欠駆動方法を示すフローチャートである。
図５に示すように、タイミングチャートは、間欠駆動周期ＴＳと、サンプリング周期ＴＳ１と、演算周期ＴＳ２と、を備える。検出部２は、マイコン３の制御によって間欠駆動される。以下、検出部２の間欠駆動方法について、図５，６を参照して説明する。
【００４２】
先ず、測定器１の電源をＯＮにして、マイコン３に通電し、測定可能な状態とする。
マイコン３は、タイムＴ１において間欠駆動のタイミングを判断する。具体的には、周期決定部６０により設定されてメモリに記憶された間欠駆動周期ＴＳと、内部タイマーによる計時結果とに基づいて間欠駆動タイミングか否かを判断する（ステップＳＴ０１）。間欠駆動タイミングではないと判断した場合には（ステップＳＴ０１でＮＯ）、次に間欠駆動タイミングか否かを判断するときまで待機する。
【００４３】
マイコン３は、ステップＳＴ０１において間欠駆動タイミングであると判断した場合には（ステップＳＴ０１でＹＥＳ）、タイムＴ２において検出部２に供給する電流をＯＮにする（ステップＳＴ０２）。これにより、先ず、消灯していた発光部５のＬＥＤが通電されて点灯する。さらに、発光部５以外の検出部２が通電されてＯＮになり、スケールＳＣを介して生成されたスケールパターンを受光部６が受光する。受光部６はスケールパターンを光電流信号に変換して電流電圧回路１１に出力する。
【００４４】
続いて、タイムＴ３において、レジスタ・ロジック制御器５２がホールド信号φをサンプルホールド回路１２に出力し、サンプルホールド回路１２が作動する。サンプルホールド回路１２は電流電圧回路１１により光電流信号から変換された電圧を追従する（ステップＳＴ０３）。続いて、タイムＴ４において検出部２に供給する電流をＯＦＦにする。その際、サンプルホールド回路１２は、タイムＴ４において電流がＯＦＦになる瞬間の電流電圧回路１１からの電圧をキャパシタに保持する（ステップＳＴ０４）。サンプルホールド回路１２は、保持している電圧を差動回路１４および加算器３１に出力する（ステップＳＴ０５）。そして、タイムＴ５においてホールド信号φが切れると同時にサンプルホールド回路１２は停止する（ステップＳＴ０６）。
以上のタイムＴ１〜Ｔ５までのサンプリング周期ＴＳ１において、ステップＳＴ０１〜ＳＴ０６からなる検出工程が実行される。
【００４５】
続いて、マイコン３は、差動回路１４および加算器３１により合成された変換信号および光量信号に基づき各種演算をするように各部に適切なタイミングで指示を出す。
先ず、マイコン３は、タイムＴ６において位置演算部２０に対して位置演算指令を出力する。位置演算部２０は、信号変換部１０から出力された変換信号に基づき位置情報を演算した後（ステップＳＴ０７）、この位置情報を表示部４へと出力することによって、表示部４に表示させる（ステップＳＴ０８）。
次に、マイコン３は、タイムＴ７において光量演算部４０に対して光量演算指令を出力する。光量演算部４０は、光量検出部３０から出力された光量信号に基づき光量情報を演算し（ステップＳＴ０９）、この光量情報に基づき発光部５へ光量フィードバックをする（ステップＳＴ１０）。
以上のタイムＴ５〜Ｔ７までの演算周期ＴＳ２において、ステップＳＴ０７〜ＳＴ１０からなる演算工程が実行される。
なお、ステップＳＴ０９の光量フィードバック工程については後述する。
【００４６】
マイコン３は、演算周期ＴＳ２における演算工程が終了し、測定を継続する場合には、ステップＳＴ０１に戻り、再びタイムＴ１において間欠駆動のタイミングを判断する（ステップＳＴ１１でＹＥＳ）。測定器１による測定が停止されて終了され間欠駆動を終了する場合には（ステップＳＴ１１でＮＯ）、処理を終了する。
以上のように、マイコン３は、サンプリング周期ＴＳ１と演算周期ＴＳ２からなる間欠駆動周期ＴＳを１サイクルとして検出部２に間欠駆動を実行させる。
【００４７】
図７は、前記光電式エンコーダにおける電流調整に用いるグラフを示す図である。
具体的には、電流制御部５０におけるデジタル可変抵抗５５の抵抗値の切換に関するグラフである。
図７に示すグラフは、縦軸である制御値Ｃと、横軸である電流値Ｉと、電流値Ｉと制御値Ｃとが原点Ｏを通る一次関数で定義された制御情報Ｓ１〜Ｓ４と、を備えている。
制御値Ｃは、例えば、８ビットのデジタル値である０〜２５５の数値で定義され、レジスタ・ロジック制御器５２からＤＡＣ５３に出力され、ＤＡＣ５３でアナログ変換されてオペアンプ５４に送られることで、発光部５へ供給される電流値Ｉを規定する。この制御値Ｃとしては、所定の下限値Ｃｍｉｎ（例えば、中間値である１２８）と、上限値Ｃｍａｘ（例えば、２５５）と、所定の下限値Ｃｍｉｎよりも少し大きい値Ｃ１（例えば、１２８よりも１０％大きい値）と、上限値Ｃｍａｘより少し小さい値Ｃ２（例えば、２５５よりも１０％小さい値）と、が定義されている。
【００４８】
複数の制御情報Ｓ１〜Ｓ４は、デジタル可変抵抗５５の段階的に変化する抵抗値に対応して定義されており、例えばデジタル可変抵抗５５の抵抗値が切り替わることによって、制御情報Ｓ１から制御情報Ｓ２に遷移する。
また、制御情報Ｓ１〜Ｓ４が大きくなるほど大きな電流値Ｉが得られる。すなわち、制御情報Ｓ１では制御値Ｃが上限値Ｃｍａｘまで達しても電流値Ｉ１しか得ることが出来ないが、制御情報Ｓ１から制御情報Ｓ２に遷移すれば、上限値Ｃｍａｘまで達したときに電流値Ｉ２を得ることができる。さらに、制御情報Ｓ２から制御情報Ｓ３へ、制御情報Ｓ３から制御情報Ｓ４へ、と遷移すれば、図７に示すグラフにおいては、電流値Ｉ４まで得ることができる。
【００４９】
本実施形態におけるデジタル可変抵抗５５の抵抗値の切換の具体的な方法については、図８，９を参照して説明する。
図８は、光電式エンコーダにおける電流調整時の電流変化を示す図であり、図９は、光電式エンコーダの電流調整方法（図５のステップＳＴ１０：光量フィードバック）を示すフローチャートである。
また、図８（Ａ）は、発光部５の光量減少にともない電流値を増加させるときのデジタル可変抵抗の抵抗値の切換方法を示す図であり、図８（Ｂ）は、発光部５の光量増加にともない電流値を減少させるときのデジタル可変抵抗の抵抗値の切換方法を示す図である。
【００５０】
図９に示すように、先ず、レジスタ・ロジック制御器５２は、光量演算部４０で演算された光量情報に基づき光量に変化があるかを判断する（ステップＳＴ２０）。光量に変化があった場合（ステップＳＴ２０でＹＥＳ）、続いて光量が減少したのか増加したのかを判断する（ステップＳＴ２１）。光量に変化がなかった場合、電流調整はしない（ステップＳＴ２０でＮＯ）。
レジスタ・ロジック制御器５２は、光量が減少したと判断した場合はステップＳＴ３０〜ＳＴ３４を実行し、光量が増加したと判断した場合はステップＳＴ４０〜ＳＴ４４を実行する。なお、ステップＳＴ３０〜ＳＴ３４およびステップＳＴ４０〜ＳＴ４４は、図８を参照して後述する。
レジスタ・ロジック制御器５２は、ステップＳＴ３０〜ＳＴ３４またはステップＳＴ４０〜ＳＴ４４において演算した後、その演算結果に基づきデジタル可変抵抗５５の抵抗値を設定する（ステップＳＴ２２）。
続いて、レジスタ・ロジック制御器５２は、制御値ＣをＤＡＣ５３に出力し（ステップＳＴ２３）、発光部５に供給する電流を変化させる。
【００５１】
次に、図８（Ａ）を参照して、レジスタ・ロジック制御器５２が、光量が減少したと判断した場合（ステップＳＴ３０〜ＳＴ３４）を説明する。
レジスタ・ロジック制御器５２は、光量演算部４０からの光量情報により光量が減少したと判断した場合（ステップＳＴ２１で減少）、発光部５を所定の光量にするために必要な電流値Ｉを算出する（ステップＳＴ３０）。
ここで、算出前の電流値Ｉが制御情報Ｓ３上にあったとすると、レジスタ・ロジック制御器５２が算出した電流値Ｉが、制御情報Ｓ３における制御値Ｃの上限値Ｃｍａｘに対応した電流値Ｉ３以上でない場合（ステップＳＴ３１でＮＯ）、算出した電流値Ｉに対応した制御情報Ｓ３上の制御値Ｃを算出し（ステップＳＴ３３）、レジスタ・ロジック制御器５２は制御値Ｃを変更する（ステップＳＴ３４）。
【００５２】
一方、レジスタ・ロジック制御器５２が算出した電流値Ｉが、制御情報Ｓ３の上限値Ｃｍａｘに対応した電流値Ｉ３以上だった場合（ステップＳＴ３１でＹＥＳ）、下位制御情報である制御情報Ｓ３から上位制御情報である制御情報Ｓ４に遷移する（ステップＳＴ３２）。このとき制御情報Ｓ３，Ｓ４間を遷移する制御値Ｃは、原点Ｏまたは所定の下限値Ｃｍｉｎまで変動することなく、所定の下限値より大きい制御値Ｃ１で制御情報Ｓ４へ遷移する（破線下向き矢印）。レジスタ・ロジック制御器５２は制御値Ｃを算出した後（ステップＳＴ３３）、制御値Ｃを変更する（ステップＳＴ３４）。
なお、制御値Ｃが制御情報Ｓ４に遷移するのにともなって、ステップＳＴ２２において、デジタル可変抵抗５５は、上位制御情報に切り替えるように抵抗値を設定する。
【００５３】
次に、図８（Ｂ）を参照して、レジスタ・ロジック制御器５２が、光量が増加したと判断した場合（ステップＳＴ４０〜ＳＴ４４）を説明する。
レジスタ・ロジック制御器５２は、光量演算部４０からの光量情報により光量が増加したと判断した場合（ステップＳＴ２１で増加）、発光部５を所定の光量にするために必要な電流値Ｉを算出する（ステップＳＴ４０）。
ここで、算出前の電流値Ｉが制御情報Ｓ４上にあったとすると、レジスタ・ロジック制御器５２が算出した電流値Ｉが、制御情報Ｓ４における制御値Ｃの所定の下限値Ｃｍｉｎに対応した電流値Ｉ３ａ以下でない場合（ステップＳＴ４１でＮＯ）、算出した電流値Ｉに対応した制御情報Ｓ４上の制御値Ｃを算出し（ステップＳＴ４３）、レジスタ・ロジック制御器５２は制御値Ｃを変更する（ステップＳＴ４４）。
【００５４】
一方、レジスタ・ロジック制御器５２が算出した電流値Ｉが、制御情報Ｓ４の所定の下限値Ｃｍｉｎに対応した電流値Ｉ３ａ以下だった場合（ステップＳＴ４１でＹＥＳ）、上位制御情報である制御情報Ｓ４から下位制御情報である制御情報Ｓ３に遷移する（ステップＳＴ４２）。このとき制御情報間を遷移する制御値Ｃは、原点Ｏまたは所定の下限値Ｃｍｉｎ以下に変動することなく、所定の下限値Ｃｍｉｎで制御情報Ｓ３へ遷移する（破線上向き矢印）。レジスタ・ロジック制御器５２は、制御値Ｃを算出した後（ステップＳＴ４３）、制御値Ｃを変更する（ステップＳＴ４４）。
なお、制御値Ｃが制御情報Ｓ３に遷移するにともなって、ステップＳＴ２２において、デジタル可変抵抗５５は、下位制御情報に切り替えるように抵抗値を設定する。
【００５５】
このように、上限値Ｃｍａｘと所定の下限値Ｃｍｉｎを設定し、下位制御情報（例えば、制御情報Ｓ３）と上位制御情報（例えば、制御情報Ｓ４）との間を遷移させることで、ループを描くような遷移経路（ヒステリシス）を得ることができる。
すなわち、電流値Ｉを設定する際、下位制御情報から上位制御情報に所定の下限値より少し大きい制御値Ｃ１を経由して遷移する経路と、上位制御情報から下位制御情報に上限値より少し小さい制御値Ｃ２を経由して遷移する経路と、は重ならない。上位制御情報から下位制御情報へ、下位制御情報から上位制御情報へ、異なる遷移経路を経由することでヒステリシスが得られるため、遷移情報の遷移の頻度、すなわちデジタル可変抵抗５５の抵抗値の切り替えの頻度を抑制することができる。従って、デジタル可変抵抗５５の抵抗値の切り替えに要する電力消費を抑えることができ、省電力化を図ることができる。
【００５６】
以上の手順により演算されたデジタル可変抵抗５５の抵抗値と制御値Ｃによって発光部５に供給される電流が調整される。このように、光量演算部４０で算出された光量情報に基づいて発光部５に供給する電流を調整することで、発光部５の光量を一定に維持する光量フィードバックが実現される。
【００５７】
このような本実施形態によれば、以下の作用・効果を奏することができる。
（１）マイコン３は、発光部５および信号変換部１０の少なくとも一方を間欠駆動させることで、消費電力の低減を図ることができる。
（２）間欠駆動に応じて位置演算部２０に演算を実行させるとともにサンプリングと演算のタイミングを合わせることで、演算による負荷を分散させることができる。
【００５８】
（３）サンプルホールド回路１２が電流電圧回路１１にて光電流信号から変換した電圧を一時的に保持することで、信号変換部１０を間欠駆動させて電力供給を停止したとしても、停止中の電圧を失うことなく位置演算部２０に変換信号を出力することができ、位置演算部２０による位置情報の演算を安定的に実行させることができる。また、サンプルホールド回路１２を用いて保持した電圧に基づいて変換信号を出力することで、光電式エンコーダ全体での間欠駆動のタイミングを合わせ、位置情報を確実に取得することができる。
（４）発光部５の光量が変動したとしても、発光部５へ供給する電流を光量演算部４０の演算結果に基づいて電流制御部５０が制御することで、発光部５の光量を一定に維持することができ、安定した光量が得られることで測定誤差を抑制することができる。
【００５９】
（５）電流制御部５０は制御値Ｃにおける原点Ｏより上の所定の下限値Ｃｍｉｎ以上かつ上限値Ｃｍａｘ以下の一定の範囲内で電流値Ｉを変動させるので、制御値の１カウントあたりの変動率が小さくなり、電流値Ｉの変化率も小さくなるので、発光部５の光量変動にともない供給する電流を調整する際に、電流値Ｉの急激な変化の少ない安定した光量フィードバックを実行できる。
（６）下位制御情報（例えば、制御情報Ｓ３）と上位制御情報（例えば、制御情報Ｓ４）との間を遷移させて電流値Ｉを設定する際に、下位制御情報から上位制御情報に遷移する経路と、上位制御情報から下位制御情報に遷移する経路と、が重ならず、ヒステリシスが得られるので、制御情報の遷移の頻度を抑制することができることから、制御情報に対応したデジタル可変抵抗５５の抵抗値を切り替えるために要する電力消費を抑制することができ、さらなる省電力化を促進させることができる。
【００６０】
（７）光電式エンコーダの使用状況に合わせて間欠駆動周期ＴＳやサンプリングのタイミングを変更することができるので、様々な使用状況に対応できる光電式エンコーダを提供することができる。光電式エンコーダをハンドツールとして利用する場合であれば、間欠駆動周期ＴＳを比較的長時間に設定することで省電力化を図ることができ、一方、間欠駆動であってもリアルタイム性が求められる場合には、間欠駆動周期ＴＳを短く設定することもできる。
（８）周期決定部６０を備えることで必要に応じて即座に間欠駆動周期の設定を変更できるため、間欠駆動周期を比較的長時間に設定することや、リアルタイム性が得られる程度に間欠駆動周期を短く設定することができ、使用状況に応じた光電式エンコーダを用意する必要がなくなるためコスト削減につながる。
【００６１】
（９）発光部５の光源にＬＥＤを用いることで小型化、省電力化を図ることができ、ノギスやマイクロメーター等のハンドツールに応用することも可能となる。また、ＬＥＤは累計使用時間により劣化するという特性を有することから、間欠駆動させることで累計使用時間を削減することができる。従って、ＬＥＤの長寿命も実現でき、さらには、間欠駆動によりＬＥＤの発熱を抑制することもできる。
（１０）電流制御部５０を設けて発光部５へ供給する電流を制御することで、ＬＥＤの光量にバラつきがあり光量が低下したとしても、安定した光量が得られるため、検出精度を良好に維持することができる。
（１１）表示部４を備えることで、光電式エンコーダで測定した位置等の結果を即座に確認することができ、例えばノギスやマイクロメーター等のハンドツール等の測定器に好適である。
【００６２】
〔実施形態の変形〕
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
【００６３】
例えば、前記実施形態では、発光部５と信号変換部１０とを間欠駆動させたが、どちらか一方だけを間欠駆動させてもよい。また、光量検出部３０も同様に、発光部５と信号変換部１０とタイミングを合わせて間欠駆動させたが、間欠駆動をさせなくてもよい。
また、前記実施形態では、サンプリング周期ＴＳ１と、位置演算部２０への位置演算指令と、光量演算部４０への光量演算指令と、のそれぞれの演算のタイミングをズラしていたが、すべての演算を並行して実行してもよい。また、各演算指令は、間欠駆動周期ＴＳの１周期ごとに行わなくてもよく、例えば１周期置きに行う等、任意のタイミングで演算を実行してもよい。
【００６４】
前記実施形態では、確実に位置情報の演算をするためにサンプルホールド回路１２を用いたが、マイコン３で位置演算部２０が変換信号を演算できればよいので、サンプルホールド回路１２は用いなくてもよい。また、通信手段５１からの制御指令に基づきサンプルホールド回路１２を制御するホールド信号φは、レジスタ・ロジック制御器５２が出力したが、マイコン３が出力してもよい。
【００６５】
前記実施形態では、光量検出部３０は、信号変換部１０の一部である目盛りＰ２に対応した電流電圧回路１１，サンプルホールド回路１２，バッファ１３と、から構成されていたが、目盛りＰ１に対応した電流電圧回路１１，サンプルホールド回路１２，バッファ１３から構成されていてもよい。
また、光量フィードバックは電流制御部５０が実行していたが、マイコン３がプログラムとして実行してもよい。
【００６６】
前記実施形態では、電流制御部５０は、所定の下限値Ｃｍｉｎから上限値Ｃｍａｘまでの一定の制御情報Ｓ１〜Ｓ４において制御値Ｃを変動させていたが、どちらか一方だけを設定して変動させてもよい。すなわち、所定の下限値Ｃｍｉｎだけを設定してもよいし、上限値Ｃｍａｘだけを設定してもよい。所定の下限値Ｃｍｉｎおよび上限値Ｃｍａｘを設定しなくてもよい。また、制御値Ｃを変動または遷移させる制御情報Ｓ１〜Ｓ４を４つ設定したが、デジタル可変抵抗５５の設定に合わせて制御情報の数は増減してもよいし、制御情報を用いなくてもよい。
【００６７】
前記実施形態では、測定器１は、その使用場面に合わせて間欠駆動周期およびサンプリングのタイミングを変更する周期決定部６０を備えていたが、測定器１にはタイミング変更機能を設けず、測定器１の製造時に設定を固定してもよい。
また、前記実施形態では、マイコン３が周期決定部６０を備えていたが、周期決定部６０は電流制御部５０にあらかじめプログラムとして組み込まれていてもよいし、測定器１に備わっていなくてもよい。さらに、ボタン等で間欠駆動周期を切り替えるだけではなく、自動で切り替わるようにしてもよいし、一定の周期で切り替わるようにしてもよい。
【００６８】
前記実施形態では、発光部５の光源としてＬＥＤを用いたが、ＬＥＤではなく任意の光源を用いてもよい。
また、測定器１から得られた位置情報は、表示部４に表示することに限定されず、有線または無線で別のディスプレイ等に表示してもよいし、その他の表示器に表示させてもよいし、単にデータとして記録するだけでもよい。
【００６９】
前記実施形態では、リニアエンコーダを想定して説明したが、ロータリエンコーダでもよく、本発明の光電式エンコーダの形式は特に限定されない。
また、受光部６はスケールＳＣを透過した光を受光していたが、スケールＳＣを反射した光を受光してもよく、受光部６の光の受光方法は特に限定されない。
また、スケールＳＣの目盛りＰ１はＡＢＳパターンを有し、目盛りＰ２はＩＮＣパターンを有していたが、目盛りＰ１はＩＮＣパターンを有していてもよいし、目盛りＰ２はＡＢＳパターンを有していてもよい。さらに、目盛りＰ１，Ｐ２がともにＡＢＳパターンであってもよいし、目盛りＰ１，Ｐ２だけではなく第３の目盛りがあってもよい。光電式ＡＢＳエンコーダに用いられるスケールであれば、その構成は特に限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
以上のように、本発明は、演算負荷および消費電力の低減が求められる光電式エンコーダおよび測定器に好適に利用できる。
【符号の説明】
【００７１】
１        測定器
２        検出部
３        制御部（マイコン）
４        表示部
５        発光部
６        受光部
１０        信号変換部
１２        サンプルホールド回路
２０        位置演算部
３０        光量検出部
４０        光量演算部
５０        電流制御部
６０        周期決定部
Ｃ        制御値
Ｃｍａｘ    上限値
Ｃｍｉｎ    所定の下限値
Ｉ        電流値
Ｓ１〜Ｓ４    制御情報
ＳＣ        スケール
【図１】
0006732366.tif 000002
【図２】
0006732366.tif 000003
【図３】
0006732366.tif 000004
【図４】
0006732366.tif 000005
【図５】
0006732366.tif 000006
【図６】
0006732366.tif 000007
【図７】
0006732366.tif 000008
【図８】
0006732366.tif 000009
【図９】
0006732366.tif 000010