(57)【要約】【課題】発光素子の光量変化の影響を小さくし、矩形波のデューティ変動を抑制した光学式エンコーダを提供する。【解決手段】１８０度位相のことなる第１の受光素子および第２の受光素子の電気回路（１４ａ〜１４ｂおよび１４ａ´〜１４ｄ´）で電流に変換し、第１および第２の電流電圧変換手段（１５ａ〜１５ｄおよび１５ａ´〜１５ｄ´）で正弦波電圧に変換し、第２の受光素子の出力を基準電圧としてそれぞれのレベルシフタに入力する。レベルシフタ用の抵抗器（１６ａ´〜１６ｄ´および１７ａ´〜１７ｄ´）の抵抗値を調整してオペアンプ（１８ａ〜１８ｄ）の出力レベルを初期調整する。その後、発光素子１２の光量が変化しても、正弦波信号のレベルは自動的に調整される。このオペアンプ（１８ａ〜１８ｄ）の出力をコンパレータ（１９ａ、１９ｂ）で比較すると、９０度位相の異なる矩形波を得ることができる。【選択図】  図２
2004219254.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子の光を明暗パターンが施された回転スリット板を通過させ、回転スリット板と同じピッチで位相の異なる数種類の明暗パターンが施された受光素子で受光することにより回転に応じた正弦波光電流を発生させ、前記光電流を電流電圧変換手段により正弦波電圧信号に変換、比較することで９０度位相の異なる矩形波を生成するエンコーダにおいて、
正弦波生成用の４つの第１の受光素子と、この第１の受光素子の近傍に設けた光量調整用の第２の受光素子と、第１の受光素子の光電流を第１の正弦波電圧信号に変換する第１の電流電圧変換手段と、第２の受光素子の光電流を第２の正弦波電圧信号に変換する第２の電流電圧変換手段と、前記第１および第２の正弦波電圧信号とを入力する第１のレベルシフタと、１８０度位相の異なる第１および第２の正弦波電圧信号とを入力する第２のレベルシフタと、前記第１および第２のレベルシフタの出力電圧を比較するコンパレータを２つ有した矩形波生成回路を備え、前記第２の電流電圧変換手段の出力電圧をそれぞれのレベルシフタの基準電圧とし、２組の前記第１および第２のレベルシフタにはそれぞれ９０度位相の異なる正弦波電圧信号を入力して、矩形波のデューティの変動を抑えることを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項２】
レベルシフタは、オペアンプと抵抗器で構成され、発光素子の光量むらによって生じる正弦波信号の電圧レベル変動に合わせて抵抗値を初期調整する請求項１に記載の光学式エンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サーボモータなどに用いられる光学式エンコーダに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光学式エンコーダとして、発光素子と受光素子との間に可動板を設け、この可動板のスリットを通過または可動板の反射縞で反射した発光素子からの光をスリットまたは反射縞に対して１８０度の位相差を持つように配置した２個の受光素子で受光し、一方の受光素子を流れる第１の検出電流を第１の増幅回路により電流／電圧変換して増幅し、第１の出力電圧とし、他方の受光素子を流れる第２の検出電流を第２の増幅回路により電流／電圧変換して増幅し、第２の出力電圧とし、第１および第２の出力電圧を比較器へ入力し、矩形波の信号を得るものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２７５０６７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、互いに位相差の異なる明暗パターンが施された受光素子の位置が互いに離れており、発光素子の光量に変化があった場合、それぞれの受光素子が受ける光量に不均衡が生じる。
【０００５】
その結果、受光素子と電流電圧変換手段により生成される正弦波の中心電圧および振幅が互いに異なって、コンパレータにより生成される矩形波のデューティが容易に変動するという課題があった。
【０００６】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、発光素子の光量変化の影響を小さくし、矩形波のデューティ変動を抑制した光学式エンコーダを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明は、発光素子の光を明暗パターンが施された回転スリット板を通過させ、回転スリット板と同じピッチで位相の異なる数種類の明暗パターンが施された受光素子で受光することにより回転に応じた正弦波光電流を発生させ、前記光電流を電流電圧変換手段により正弦波電圧信号に変換、比較することで９０度位相の異なる矩形波を生成するエンコーダにおいて、
正弦波生成用の４つの第１の受光素子と、この第１の受光素子の近傍に設けた光量調整用の第２の受光素子と、第１の受光素子の光電流を第１の正弦波電圧信号に変換する第１の電流電圧変換手段と、第２の受光素子の光電流を第２の正弦波電圧信号に変換する第２の電流電圧変換手段と、前記第１および第２の正弦波電圧信号とを入力する第１のレベルシフタと、１８０度位相の異なる第１および第２の正弦波電圧信号とを入力する第２のレベルシフタと、前記第１および第２のレベルシフタの出力電圧を比較するコンパレータを２つ有した矩形波生成回路を備え、前記第２の電流電圧変換手段の出力電圧をそれぞれのレベルシフタの基準電圧とし、２組の前記第１および第２のレベルシフタにはそれぞれ９０度位相の異なる正弦波電圧信号を入力して、矩形波のデューティの変動を抑えることを特徴とするものであり、発光素子の光量変化を起因とする正弦波の中心電圧変動を抑え、矩形波のデューティ変動を抑制することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
上記の課題を解決するために本発明の光学式エンコーダは、正弦波生成用の４つの第１の受光素子と、この第１の受光素子の近傍に設けた光量調整用の第２の受光素子と、第１の受光素子の光電流を第１の正弦波電圧信号に変換する第１の電流電圧変換手段と、第２の受光素子の光電流を第２の正弦波電圧信号に変換する第２の電流電圧変換手段と、前記第１および第２の正弦波電圧信号とを入力する第１のレベルシフタと、１８０度位相の異なる第１および第２の正弦波電圧信号とを入力する第２のレベルシフタと、前記第１および第２のレベルシフタの出力電圧を比較するコンパレータを２つ有した矩形波生成回路を備え、前記第２の電流電圧変換手段の出力電圧をそれぞれのレベルシフタの基準電圧とし、２組の前記第１および第２のレベルシフタにはそれぞれ９０度位相の異なる正弦波電圧信号を入力して、矩形波のデューティの変動を抑えるものである。また、レベルシフタは、オペアンプと抵抗器で構成され、発光素子の光量むらによって生じる正弦波信号の電圧レベル変動に合わせて抵抗値を初期調整する。
【０００９】
このように、第１の受光素子と第２の受光素子は近傍に設けてペアで用い、第２の受光素子によって発生した光電流は電流電圧変換手段により電圧に変換され、レベルシフタの基準電圧として用いる。
【００１０】
一方、電流電圧変換手段としての抵抗器およびレベルシフタの抵抗器は、発光素子の光量バラツキにより発生する電流バラツキを考慮して初期調整する。
【００１１】
これにより、発光素子の光量が変化しても生成される正弦波信号の中心電圧を所定のレベルに自動的に保つことができる。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００１３】
図１において、正弦波生成用として互いに機械的に位相差が異なる格子状のマスクが施された４つの第１の受光素子１１ａ〜１１ｄ（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ１１ｄ略記して１１ａ〜１１ｄと記載）と、この第１の受光素子１１ａ〜１１ｄの近傍に設けた光量調整用の第２の受光素子１１ａ´〜１１ｄ´を設けている。
【００１４】
４つの第１の受光素子（１１ａ〜１１ｄ）は互いに位相が９０度異なり、対角位置の第１の受光素子１１ａと第１の受光素子１１ｄは位相が１８０度異なるように配設する。また、第２の受光素子１１ａ´〜１１ｄ´についても同様に配設し、第１の受光素子１１ａと第２の受光素子１１ａ´を１組として後述する２組のレベルシフタに位相の１８０度異なる信号をそれぞれ入力する。
【００１５】
図２において、第１の受光素子１１ａは電気回路１４ａに、第２の受光素子１１ａ´は電気回路１４ａ´にと言うように置き換えてそれぞれ表示している。
【００１６】
発光素子１２から出力された光は回転スリット板１３を介して第１の受光素子（１１ａ〜１１ｄ）は電気回路（１４ａ〜１４ｄ）で電流に変換される。同様に、第２の受光素子（１１ａ´〜１１ｄ´）は電気回路（１４ａ´〜１４ｄ´）で電流に変換される。
【００１７】
この電気回路（１４ａ〜１４ｄおよび１４ａ´〜１４ｄ´）の電流は、それぞれ第１の電流電圧変換手段としての抵抗器（１５ａ〜１５ｄ）、第２の電流電圧変換手段としての抵抗器（１５ａ〜１５ｄ´）で電圧に変換される。
【００１８】
レベルシフタ（４つ）は、フィードバック用の抵抗器（１６ａ´〜１６ｄ´）と、レベル調整用の抵抗器（１７ａ´〜１７ｄ´）と、オペアンプ（１８ａ〜１８ｄ）とで構成され、第１の受光素子（１１ａ〜１１ｄ）により生成された信号は、オペアンプ（１８ａ〜１８ｄ）の非反転入力側へ、第２の受光素子（１１ａ〜１１ｄ´）で発生した電圧は、レベル調整用の抵抗器（１７ａ´〜１７ｄ´）を介して同じくオペアンプ（１８ａ〜１８ｄ）の反転入力側へ入力される。フィードバック用の抵抗器（１６ａ´〜１６ｄ´）は、オペアンプ（１８ａ〜１８ｄ）の出力側と反転入力側間に接続する。
【００１９】
ここで、第１の受光素子の近傍に設けた第２の受光素子の正弦波電圧を基準電圧としてレベルシフタに入力し、レベルシフタ用の抵抗値を調整してオペアンプの出力レベルを初期調整する。
【００２０】
この後、仮に発光素子１２の光量が変化しても、第１の受光素子と第２の受光素子は近傍のペアを用いており、レベルシフタに入力される信号は同じ比率で影響を受ける。つまり、正弦波信号のレベルは初期調整と同程度に自動的に調整される。
【００２１】
したがって、２組の１８０度位相の異なるオペアンプ（１８ａと１８ｂおよび１８ｃと１８ｄ）の出力レベルは自動的に補正され、この信号を用いてコンパレータ（１９ａおよび１９ｂ）で比較すれば、常にデューティ変動の抑制された位相差９０度の矩形波を得ることができる。
【００２２】
【発明の効果】
上記の実施例から明らかなように、本発明によれば、第１の受光素子の近傍に設けた第２の受光素子から得た電圧をレベルシフタの基準電圧に用いることで、初期調整後も正弦波信号のレベルを自動的に調整することができる。
【００２３】
したがって、発光素子の光量が変化しても矩形波のデューティ変動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における受光素子の配置図
【図２】本発明の一実施例における矩形波生成回路の回路図
【符号の説明】
１１ａ〜１１ｄ  第１の受光素子
１１ａ´〜１１ｄ´  第２の受光素子
１２  発光素子
１３  回転スリット板
１４ａ〜１４ｂ  第１の受光素子の電気回路
１４ａ´〜１４ｄ´  第２の受光素子の電気回路
１５ａ〜１５ｄ  第１の電流電圧変換手段（抵抗器）
１５ａ´〜１５ｄ´  第２の電流電圧変換手段（抵抗器）
１６ａ´〜１６ｄ´  レベルシフタ用の抵抗器（フィードバック用）
１７ａ´〜１７ｄ´  レベルシフタ用の抵抗器（レベル調整用）
１８ａ〜１８ｄ  レベルシフタ用のオペアンプ
１９ａ、１９ｂ  コンパレータ
【図１】
2004219254.tif 000003
【図２】
2004219254.tif 000004