(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
照射光を出射する発光部と、
前記発光部から入射する照射光をＭ系列情報に基づいて反射／非反射又は透過／遮光するＭ系列トラックが設けられたスケールと、
前記Ｍ系列トラックと対向する位置にそれぞれ配置され複数個の受光素子からなる２つのＭ系列用受光素子群を備えた受光部と、
前記Ｍ系列用受光素子群の各受光素子が出力するＭ系列検出信号をそれぞれ増幅する複数の増幅回路と、
前記各増幅回路の増幅したＭ系列検出信号をそれぞれ電流−電圧変換する複数の電流−電圧変換回路と、
前記各電流−電圧変換回路に対応して設けられ、それぞれ対応する電流−電圧変換回路で電圧信号に変換されたＭ系列検出信号と基準電圧とを比較して矩形波状のＭ系列検出信号を出力する複数の比較器と、
前記各比較器の基準電圧を調整する基準電圧調整手段と、
前記各比較器の出力するＭ系列検出信号を処理して絶対位置情報を得る制御回路と、
を具備し、
前記Ｍ系列用受光素子群は、互いに位相のずれたＭ系列用受光素子Ａ群及びＭ系列用受光素子Ｂ群からなり、
前記基準電圧調整手段は、
前記Ｍ系列用受光素子Ａ群及びＢ群の近傍にそれぞれ配置されたＡ群及びＢ群用モニタリング受光素子と、
前記Ａ群及びＢ群用モニタリング受光素子の出力する各検出信号をそれぞれ増幅するＡ群及びＢ群用モニタリング用増幅回路と、
前記Ａ群及びＢ群用モニタリング用増幅回路の増幅した各検出信号をそれぞれ電流−電圧変換するＡ群及びＢ群用電流−電圧変換回路と、
前記Ａ群用電流−電圧変換回路で電圧信号に変換された各検出信号に基づいて前記Ｍ系列用受光素子Ａ群からＭ系列検出信号が入力する前記比較器の基準電圧を生成し、前記Ｍ系列用受光素子Ａ群からＭ系列検出信号が入力する前記比較器の基準電圧入力側を電気的に並列接続した統合基準入力端に対して接続されたＡ群用基準電圧生成回路と、
前記Ｂ群用電流−電圧変換回路で電圧信号に変換された各検出信号に基づいて前記Ｍ系列用受光素子Ｂ群からＭ系列検出信号が入力する前記比較器の基準電圧を生成し、前記Ｍ系列用受光素子Ｂ群からＭ系列検出信号が入力する前記比較器の基準電圧入力側を電気的に並列接続した統合基準入力端に対して接続されたＢ群用基準電圧生成回路と、
を具備することを特徴とする光学式絶対値エンコーダ。
【請求項２】
照射光を出射する発光部と、
前記発光部から入射する照射光をＭ系列情報に基づいて反射／非反射又は透過／遮光するＭ系列トラックが円周方向に沿って設けられた回転板と、
前記Ｍ系列トラックと対向する位置にそれぞれ配置され複数個の受光素子からなる２つのＭ系列用受光素子群を備えた受光部と、
前記Ｍ系列用受光素子群の各受光素子が出力するＭ系列検出信号をそれぞれ増幅する複数の増幅回路と、
前記各増幅回路の増幅したＭ系列検出信号をそれぞれ電流−電圧変換する複数の電流−電圧変換回路と、
前記各電流−電圧変換回路に対応して設けられ、それぞれ対応する電流−電圧変換回路で電圧信号に変換されたＭ系列検出信号と基準電圧とを比較して矩形波状のＭ系列検出信号を出力する複数の比較器と、
前記各比較器の基準電圧を調整する基準電圧調整手段と、
前記各比較器の出力するＭ系列検出信号を処理して前記回転板の回転方向の変位を検出する制御回路と、
を具備し、
前記Ｍ系列用受光素子群は、互いに位相のずれたＭ系列用受光素子Ａ群及びＭ系列用受光素子Ｂ群からなり、
前記基準電圧調整手段は、
前記Ｍ系列用受光素子Ａ群及びＢ群の近傍にそれぞれ配置されたＡ群及びＢ群用モニタリング受光素子と、
前記Ａ群及びＢ群用モニタリング受光素子の出力する各検出信号をそれぞれ増幅するＡ群及びＢ群用モニタリング用増幅回路と、
前記Ａ群及びＢ群用モニタリング用増幅回路の増幅した各検出信号をそれぞれ電流−電圧変換するＡ群及びＢ群用電流−電圧変換回路と、
前記Ａ群用電流−電圧変換回路で電圧信号に変換された各検出信号に基づいて前記Ｍ系列用受光素子Ａ群からＭ系列検出信号が入力する前記比較器の基準電圧を生成し、前記Ｍ系列用受光素子Ａ群からＭ系列検出信号が入力する前記比較器の基準電圧入力側を電気的に並列接続した統合基準入力端に対して接続されたＡ群用基準電圧生成回路と、
前記Ｂ群用電流−電圧変換回路で電圧信号に変換された各検出信号に基づいて前記Ｍ系列用受光素子Ｂ群からＭ系列検出信号が入力する前記比較器の基準電圧を生成し、前記Ｍ系列用受光素子Ｂ群からＭ系列検出信号が入力する前記比較器の基準電圧入力側を電気的に並列接続した統合基準入力端に対して接続されたＢ群用基準電圧生成回路と、
を具備することを特徴とする光学式絶対値エンコーダ。
【請求項３】
照射光を出射する発光部と、
前記発光部から入射する照射光をＭ系列情報に基づいて反射／非反射又は透過／遮光するＭ系列トラックが設けられたスケールと、
前記Ｍ系列トラックと対向する位置にそれぞれ配置され複数個の受光素子からなる２つのＭ系列用受光素子群を備えた受光部と、
前記Ｍ系列用受光素子群の各受光素子が出力するＭ系列検出信号をそれぞれ増幅する複数の増幅回路と、
前記各増幅回路の増幅したＭ系列検出信号をそれぞれ電流−電圧変換する複数の電流−電圧変換回路と、
前記各電流−電圧変換回路に対応して設けられ、それぞれ対応する電流−電圧変換回路で電圧信号に変換されたＭ系列検出信号と基準電圧とを比較して矩形波状のＭ系列検出信号を出力する複数の比較器と、
前記各比較器の基準電圧を調整する基準電圧調整手段と、
前記各比較器の出力するＭ系列検出信号を処理して絶対位置情報を得る制御回路と、
を具備し、
前記Ｍ系列用受光素子群は、互いに位相のずれたＭ系列用受光素子Ａ群及びＭ系列用受光素子Ｂ群からなり、
前記基準電圧調整手段は、
前記Ｍ系列用受光素子Ａ群及びＢ群の近傍にそれぞれ配置されたＡ群及びＢ群用モニタリング受光素子と、
前記Ａ群及びＢ群用モニタリング受光素子の出力する各検出信号をそれぞれ増幅するＡ群及びＢ群用モニタリング用増幅回路と、
前記Ａ群及びＢ群用モニタリング用増幅回路の増幅した各検出信号をそれぞれ電流−電圧変換するＡ群及びＢ群用電流−電圧変換回路と、
前記Ａ群用電流−電圧変換回路で電圧信号に変換された各検出信号に基づいて前記Ｍ系列用受光素子Ａ群からＭ系列検出信号が入力する前記比較器の基準電圧指令値を生成するＡ群用基準電圧生成回路と、
前記Ｂ群用電流−電圧変換回路で電圧信号に変換された各検出信号に基づいて前記Ｍ系列用受光素子Ｂ群からＭ系列検出信号が入力する前記比較器の基準電圧指令値を生成するＢ群用基準電圧生成回路と、
前記制御回路に備えられ前記Ａ群用基準電圧生成回路及び前記Ｂ群用基準電圧生成回路から基準電圧指令値をそれぞれ取り込んで、前記Ｍ系列用受光素子Ａ群に対応した前記比較器の基準電圧指令値及び前記Ｍ系列用受光素子Ｂ群に対応した前記比較器の基準電圧指令値として出力するプロセッサと、
前記プロセッサからＭ系列用受光素子Ａ群に対応した比較器の基準電圧指令値がデジタル入力端子に入力され、前記Ｍ系列用受光素子Ａ群に対応した各比較器の基準電圧入力側を電気的に並列接続した統合基準入力端に対してアナログ出力端子が接続されたＡ群用Ｄ／Ａ変換部と、
前記プロセッサからＭ系列用受光素子Ｂ群に対応した比較器の基準電圧指令値がデジタル入力端子に入力され、前記Ｍ系列用受光素子Ｂ群に対応した各比較器の基準電圧入力側を電気的に並列接続した統合基準入力端に対してアナログ出力端子が接続されたＢ群用Ｄ／Ａ変換部と、
を備えたことを特徴とする光学式絶対値エンコーダ。
【請求項４】
照射光を出射する発光部と、
前記発光部から入射する照射光をＭ系列情報に基づいて反射／非反射又は透過／遮光するＭ系列トラックが円周方向に沿って設けられた回転板と、
前記Ｍ系列トラックと対向する位置にそれぞれ配置され複数個の受光素子からなる２つのＭ系列用受光素子群を備えた受光部と、
前記Ｍ系列用受光素子群の各受光素子が出力するＭ系列検出信号をそれぞれ増幅する複数の増幅回路と、
前記各増幅回路の増幅したＭ系列検出信号をそれぞれ電流−電圧変換する複数の電流−電圧変換回路と、
前記各電流−電圧変換回路に対応して設けられ、それぞれ対応する電流−電圧変換回路で電圧信号に変換されたＭ系列検出信号と基準電圧とを比較して矩形波状のＭ系列検出信号を出力する複数の比較器と、
前記各比較器の基準電圧を調整する基準電圧調整手段と、
前記各比較器の出力するＭ系列検出信号を処理して前記回転板の回転方向の変位を検出する制御回路と、
を具備し、
前記Ｍ系列用受光素子群は、互いに位相のずれたＭ系列用受光素子Ａ群及びＭ系列用受光素子Ｂ群からなり、
前記基準電圧調整手段は、
前記Ｍ系列用受光素子Ａ群及びＢ群の近傍にそれぞれ配置されたＡ群及びＢ群用モニタリング受光素子と、
前記Ａ群及びＢ群用モニタリング受光素子の出力する各検出信号をそれぞれ増幅するＡ群及びＢ群用モニタリング用増幅回路と、
前記Ａ群及びＢ群用モニタリング用増幅回路の増幅した各検出信号をそれぞれ電流−電圧変換するＡ群及びＢ群用電流−電圧変換回路と、
前記Ａ群用電流−電圧変換回路で電圧信号に変換された各検出信号に基づいて前記Ｍ系列用受光素子Ａ群からＭ系列検出信号が入力する前記比較器の基準電圧指令値を生成するＡ群用基準電圧生成回路と、
前記Ｂ群用電流−電圧変換回路で電圧信号に変換された各検出信号に基づいて前記Ｍ系列用受光素子Ｂ群からＭ系列検出信号が入力する前記比較器の基準電圧指令値を生成するＢ群用基準電圧生成回路と、
前記制御回路に備えられ前記Ａ群用基準電圧生成回路及び前記Ｂ群用基準電圧生成回路から基準電圧指令値をそれぞれ取り込んで、前記Ｍ系列用受光素子Ａ群に対応した前記比較器の基準電圧指令値及び前記Ｍ系列用受光素子Ｂ群に対応した前記比較器の基準電圧指令値として出力するプロセッサと、
前記プロセッサからＭ系列用受光素子Ａ群に対応した比較器の基準電圧指令値がデジタル入力端子に入力され、前記Ｍ系列用受光素子Ａ群に対応した各比較器の基準電圧入力側を電気的に並列接続した統合基準入力端に対してアナログ出力端子が接続されたＡ群用Ｄ／Ａ変換部と、
前記プロセッサからＭ系列用受光素子Ｂ群に対応した比較器の基準電圧指令値がデジタル入力端子に入力され、前記Ｍ系列用受光素子Ｂ群に対応した各比較器の基準電圧入力側を電気的に並列接続した統合基準入力端に対してアナログ出力端子が接続されたＢ群用Ｄ／Ａ変換部と、
を備えたことを特徴とする光学式絶対値エンコーダ。
【請求項５】
照射光を出射する発光部と、
前記発光部から入射する照射光をＭ系列情報に基づいて反射／非反射又は透過／遮光するＭ系列トラックが設けられたスケールと、
前記Ｍ系列トラックと対向する位置にそれぞれ配置され複数個の受光素子からなる２つのＭ系列用受光素子群を備えた受光部と、
前記Ｍ系列用受光素子群の各受光素子が出力するＭ系列検出信号をそれぞれ増幅する複数の増幅回路と、
前記各増幅回路の増幅したＭ系列検出信号をそれぞれ電流−電圧変換する複数の電流−電圧変換回路と、
前記各電流−電圧変換回路に対応して設けられ、それぞれ対応する電流−電圧変換回路で電圧信号に変換されたＭ系列検出信号と基準電圧とを比較して矩形波状のＭ系列検出信号を出力する複数の比較器と、
前記各比較器の基準電圧を調整する基準電圧調整手段と、
前記各比較器の出力するＭ系列検出信号を処理して絶対位置情報を得る制御回路と、
を具備し、
前記Ｍ系列用受光素子群は、互いに位相のずれたＭ系列用受光素子Ａ群及びＭ系列用受光素子Ｂ群からなり、
前記基準電圧調整手段は、
前記Ｍ系列用受光素子Ａ群及びＢ群の近傍にそれぞれ配置されたＡ群及びＢ群用モニタリング受光素子と、
前記Ａ群及びＢ群用モニタリング受光素子の出力する各検出信号をそれぞれ増幅するＡ群及びＢ群用モニタリング用増幅回路と、
前記Ａ群及びＢ群用モニタリング用増幅回路の増幅した各検出信号をそれぞれ電流−電圧変換するＡ群及びＢ群用電流−電圧変換回路と、
前記Ａ群モニタリング用電流−電圧変換回路で電圧信号に変換された検出信号を取り込み、当該検出信号に基づいてＭ系列用受光素子Ａ群に対応した各比較器の基準電圧指令値を求めて当該比較器の基準電圧指令値として出力する一方、前記Ｂ群モニタリング用電流−電圧変換回路で電圧信号に変換された検出信号を取り込み、当該検出信号に基づいてＭ系列用受光素子Ｂ群に対応した各比較器の基準電圧指令値を求めて当該比較器の基準電圧指令値として出力するプロセッサと、
前記プロセッサからＭ系列用受光素子Ａ群に対応した各比較器の基準電圧指令値がデジタル入力端子に入力され前記Ｍ系列用受光素子Ａ群に対応した各比較器の基準電圧入力側を電気的に並列接続した統合基準入力端に対してアナログ出力端子が接続されたＡ群用Ｄ／Ａ変換部と、
前記プロセッサからＭ系列用受光素子Ｂ群に対応した各比較器の基準電圧指令値がデジタル入力端子に入力され前記Ｍ系列用受光素子Ｂ群に対応した各比較器の基準電圧入力側を電気的に並列接続した統合基準入力端に対してアナログ出力端子が接続されたＢ群用Ｄ／Ａ変換部と、
を備えたことを特徴とする光学式絶対値エンコーダ。
【請求項６】
照射光を出射する発光部と、
前記発光部から入射する照射光をＭ系列情報に基づいて反射／非反射又は透過／遮光するＭ系列トラックが円周方向に沿って設けられた回転板と、
前記Ｍ系列トラックと対向する位置にそれぞれ配置され複数個の受光素子からなる２つのＭ系列用受光素子群を備えた受光部と、
前記Ｍ系列用受光素子群の各受光素子が出力するＭ系列検出信号をそれぞれ増幅する複数の増幅回路と、
前記各増幅回路の増幅したＭ系列検出信号をそれぞれ電流−電圧変換する複数の電流−電圧変換回路と、
前記各電流−電圧変換回路に対応して設けられ、それぞれ対応する電流−電圧変換回路で電圧信号に変換されたＭ系列検出信号と基準電圧とを比較して矩形波状のＭ系列検出信号を出力する複数の比較器と、
前記各比較器の基準電圧を調整する基準電圧調整手段と、
前記各比較器の出力するＭ系列検出信号を処理して前記回転板の回転方向の変位を検出する制御回路と、
を具備し、
前記Ｍ系列用受光素子群は、互いに位相のずれたＭ系列用受光素子Ａ群及びＭ系列用受光素子Ｂ群からなり、
前記基準電圧調整手段は、
前記Ｍ系列用受光素子Ａ群及びＢ群の近傍にそれぞれ配置されたＡ群及びＢ群用モニタリング受光素子と、
前記Ａ群及びＢ群用モニタリング受光素子の出力する各検出信号をそれぞれ増幅するＡ群及びＢ群用モニタリング用増幅回路と、
前記Ａ群及びＢ群用モニタリング用増幅回路の増幅した各検出信号をそれぞれ電流−電圧変換するＡ群及びＢ群用電流−電圧変換回路と、
前記Ａ群モニタリング用電流−電圧変換回路で電圧信号に変換された検出信号を取り込み、当該検出信号に基づいてＭ系列用受光素子Ａ群に対応した各比較器の基準電圧指令値を求めて当該比較器の基準電圧指令値として出力する一方、前記Ｂ群モニタリング用電流−電圧変換回路で電圧信号に変換された検出信号を取り込み、当該検出信号に基づいてＭ系列用受光素子Ｂ群に対応した各比較器の基準電圧指令値を求めて当該比較器の基準電圧指令値として出力するプロセッサと、
前記プロセッサからＭ系列用受光素子Ａ群に対応した各比較器の基準電圧指令値がデジタル入力端子に入力され前記Ｍ系列用受光素子Ａ群に対応した各比較器の基準電圧入力側を電気的に並列接続した統合基準入力端に対してアナログ出力端子が接続されたＡ群用Ｄ／Ａ変換部と、
前記プロセッサからＭ系列用受光素子Ｂ群に対応した各比較器の基準電圧指令値がデジタル入力端子に入力され前記Ｍ系列用受光素子Ｂ群に対応した各比較器の基準電圧入力側を電気的に並列接続した統合基準入力端に対してアナログ出力端子が接続されたＢ群用Ｄ／Ａ変換部と、
を備えたことを特徴とする光学式絶対値エンコーダ。
【請求項７】
請求項１から請求項６の何れかに記載の光学式絶対値エンコーダと、
前記光学式絶対値エンコーダから出力される絶対位置情報を用いて位置制御される移動体と、を備えた移動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直線位置又は回転角度の絶対変位量を計測するための光学式絶対値エンコーダに係るものであり、特にスケール又は回転板からＭ系列信号を検出することにより電源投入時の原点復帰動作が不要な絶対値検出機能を有する光学式絶対値エンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１６（ａ）（ｂ）は、従来の絶対値リニアエンコーダの概略構成を示す構成図である。同図に示す絶対値リニアエンコーダは、発光素子１、受光部２、図示していない電子部品を搭載した回路基板３、スケール板４から構成される。スケール板４は、同図に示す矢印７及び８方向へ移動可能になっている。発光素子１から出射した光は、スケール板４で反射して受光部２へ入射するように受光部２とスケール板４とが対向配置されている。
【０００３】
図１７は回路基板３側から眺めたスケール板４の全体構成図であり、図１８は図１７に示すスケール板４のパターン形成面の部分拡大図である。回路基板３に対向しているスケール板４のパターン形成面に、Ｍ系列にしたがって入射光を反射する反射パターンからなるＭ系列トラック５と、一定周期の明暗格子からなる明暗トラック６とが形成されている。なお、Ｍ系列トラック５は、反射領域と非反射領域とが繰り返すパターンを形成している。非反射領域とは反射領域よりも反射率が低いという意味であり、必ずしも光が全く反射しない（反射率０）ということに限定する趣旨ではない。スケール板４上に形成されたＭ系列トラック５及び明暗トラック６は、ガラス板上にクロム膜を蒸着し、該クロム膜の一部をエッチングによって除去することにより得ることができる。
【０００４】
ここで、Ｍ系列とは、１周期あたり２ｎ個の１，０の組み合わせで構成され、簡単な規則によって作られる確定的系列であるが、概観上不規則な系列に似ている。このＭ系列の特定位置から連続するｎ個の１，０情報（パターン）は、系列内で１つしか存在しないため、２ｎ個の重複しない情報を持つことになる。上記Ｍ系列トラック５は、このＭ系列の「１」を反射領域（図１８の斜線部５ａ）、「０」を非反射領域（図１８の非斜線部５ｂ）とする２ｎ個の反射領域５ａを有する反射パターンで構成される。ここでは、ｎ＝８で２８（＝２５６）個の系列からなるものとして説明する。図１７に示すように、明暗トラック６の周期を２００μｍとすると、Ｍ系列トラック５のパターンは２５６個（０〜２５５）であるので、パターンを配置することができる領域は５１．２ｍｍ（０．２ｍｍ×２５６）となる。
【０００５】
図１９はスケール板４側から回路基板３上の受光部２を眺めた場合の受光部２の受光セルパターン及びトランジスタを示す平面図である。図中の斜線で示した領域は光を感じる感帯部を示し、その他の領域は光を検出しない不感帯部を示している。同図において、最下段に配置された８個の受光セルからＭ系列用の受光セルアレイＡ群３１１が構成され、下から２段目に配置された８個の受光セルからＭ系列用の受光セルアレイＢ群３１２が構成される。また、左上に配置された６個の受光セルから内挿倍用の受光セルアレイＡ’群３１３が構成され、右上に配置された６個の受光セルから内挿倍用の受光セルアレイＢ’群３１４が構成される。各受光セルはフォトダイオードで構成することができる。
【０００６】
また、Ｍ系列用の受光セルアレイＡ群３１１の各受光セルの出力端が光電流を増幅するトランジスタ４０１〜４０８に接続され、Ｂ群３１２の各受光セルの出力端が光電流を増幅するトランジスタ４０９〜４１６に接続されている。これらトランジスタは受光部２の外部に設けられている。
【０００７】
受光セルアレイＡ群３１１，Ｂ群３１２の各受光セルは周期的に配置されるものであり、隣接する２つの受光セル間の距離である周期ピッチ３２１をＭ系列用周期ピッチ＝Ｐというものとする。受光セルアレイＡ群３１１，Ｂ群３１２の位相差３２２を電気角で１８０°とするため、位相差３２２の距離はＭ系列用周期ピッチＰの半分、つまり、Ｐ／２とする。
【０００８】
また、受光セルアレイＡ’群３１３、受光セルアレイＢ’群３１４の周期ピッチ（以下、内挿倍用周期ピッチという。）３２３、３２４はＭ系列検出用周期ピッチ３２１と同じ値、つまり、内挿倍用周期ピッチはＰとなるように設けられている。内挿倍用周期ピッチ３２３，３２４（＝Ｐ）を電気角で３６０°とした場合に、受光セルアレイＡ’群３１３、受光セルアレイＢ’群３１４の位相差３２５を９０°もしくは２７０°の電気角の位相差に設定するためには、位相差３２５となる距離を、Ｐ／４または３Ｐ／４とすることにより達成される。
【０００９】
また、Ｍ系列用の受光セルアレイＢ群３１２と内挿倍検出用の受光セルアレイＡ’群３１３とは適当な位相差にて配置されるが、この従来技術では、受光セルアレイＢ群３１２と受光セルアレイＡ’群３１３とが同位相となるように配置されている。
【００１０】
なお、受光セルアレイＡ群３１１，Ｂ群３１２及び受光セルアレイＡ’群３１３、Ｂ’群３１４のそれぞれのピッチ３２１、３２３、３２４、受光セルアレイＡ群３１１及びＢ群３１２との位相差３２２、受光セルアレイＡ’群３１３及びＢ’群３１４との位相差３２５については特開2001-194185号公報に詳述されている。
【００１１】
図２０は受光セルアレイＡ群３１１及びＢ群３１２、受光セルアレイＡ’群３１３及びＢ’群３１４及びその周辺回路の回路構成図である。Ｍ系列用の受光セルアレイＡ群３１１及びＢ群３１２と内挿倍用の受光セルアレイＡ’群３１３及びＢ’群３１４とでは回路構成が異なっている。
【００１２】
受光セルアレイＡ群３１１，Ｂ群３１２，Ａ’群３１３，Ｂ’群３１４の個々の受光セル（３１−１〜３１−８、３２−１〜３２−８、３３−１〜３３−６、３４−１〜３４−６）のカソード側に電源(Ｖcc)が接続されており、逆バイアス接続となっている。
【００１３】
Ｍ系列用の受光セルアレイＡ群３１１及びＢ群３１２の全ての受光セル３１−１〜３１−８及び３２−１〜３２−８のアノード側はトランジスタ４０１〜４１６のベース−エミッタ間を介してそれぞれ電流電圧変換用抵抗４１−１〜４１−８，４２−１〜４２−８が接続されており、ＣＰＵ（Central Processing Unit)５０がＭ系列検出信号を電圧信号として取り込めるようになされている。
【００１４】
内挿倍用の受光セルアレイＡ’群３１３及びＢ’群３１４の周辺回路構成は、内挿倍用の受光セルアレイＡ’群３１３及びＢ’群３１４の各受光セル３３−１〜３３−６、３４−１〜３４−６のアノード側を全て結合して電流電圧変換用抵抗４３，４４に接続され、また、これら電流電圧変換用抵抗４３，４４の他端はグランド接地されている。これによりＩ／Ｖ変換された内挿倍検出信号を電圧信号としてＣＰＵ５０内のＡ／Ｄ変換器（図示せず）を介して取り込む。
【００１５】
これにより、Ｍ系列用の受光セルアレイＡ群３１１，Ｂ群３１２では個々の受光セル３１−１〜３１−８及び３２−１〜３２−８から出力される検出信号がそれぞれＣＰＵ５０に入力されるのに対し、内挿倍用の受光セルアレイＡ’群３１３及びＢ’群３１４では、個々の受光セル３３−１〜３３−６、３４−１〜３４−６からの出力信号の総和が出力される。
【００１６】
以上のように構成された光学式絶対値エンコーダにおいて、スケール板４と回路基板３とが矢印７又は８方向へ相対移動すると、受光セルアレイＡ群３１１及びＢ群３１２が対向配置されたＭ系列トラック５からの照射光を受光して１６個の独立した信号からなるＭ系列検出信号を出力する。図２１に示すＭ系列検出信号７１及び７２は受光セル３１−１及び３１−２から出力された検出信号を電流電圧変換して得られた信号波形である。また、同時に、受光セルアレイＡ’群３１３及びＢ’群３１４が対向配置された明暗トラック６からの照射光を受光して正弦波信号又は三角波信号となる２個の独立した内挿倍検出信号を出力する。図２１に示す内挿倍検出信号７５，７６は内挿培用の受光セルアレイ群Ａ’３１３及びＢ’群３１４から出力された内挿倍検出信号の正弦波形である。
【００１７】
Ｍ系列検出信号及び内挿倍検出信号をＣＰＵ５０に取り込み、Ｍ系列検出信号を絶対値位置情報に変換する。更に、Ｍ系列検出信号と同期して得られる内挿倍検出信号を電気的に内挿倍することによりＭ系列検出信号で得られた分解能を超える分解能を実現している。
【００１８】
また、内挿倍検出信号はＡ群３１１から出力されるＭ系列検出信号とＢ群３１２から出力されるＭ系列検出信号とを切り替える選択信号として用いることができる。例えば、図２１に示すタイミングＴ１にてＭ系列検出信号を得る場合、Ｍ系列用の受光セルアレイＡ群３１１のＭ系列検出信号７１はハイレベル側からローレベル側へ変化するタイミングであり、ＣＰＵ５０に取り込まれるＭ系列検出信号７１の値が不安定になる。図２２はＭ系列検出信号７１、７１の各変化領域がＣＰＵ５０に取り込まれた場合のデジタル値の状況を示している。同図に示すように、Ｍ系列検出信号７１、７１の各変化領域ではデジタル値が不安定な状態となっている。
【００１９】
そこで、受光セルアレイＡ群３１１のＭ系列検出信号の状態が不安定な領域（タイミングＴ１など）において、信号状態が安定している受光セルアレイＢ群３１２のＭ系列検出信号（７２等）を位置検出に用いるようにする。
【００２０】
受光セルアレイＡ群３１１及びＢ群３１２の選択方法につて簡単に説明する。受光セルアレイＡ’群３１３及びＢ’群３１４の内挿倍検出信号７５、７６を内挿処理し、受光セルアレイＡ’群３１３の出力信号の１周期を電気角の３６０°としたとき、受光セルアレイＢ’群３１４の電気角位置検出値が０〜１８０°の場合には受光セルアレイＡ群３１１を選択し、１８０°〜３６０°の場合には受光セルアレイＢ群３１２を選択する。このように内挿倍検出信号７５，７６を用いて受光セルアレイＡ群３１１及びＢ群３１２を選択することにより常に安定したＭ系列検出信号に基づいた位置検出が可能になる。
【００２１】
なお、上記光学式リニアエンコーダはスケール板４からの反射光を受光部２で検出する方式であるが、発光素子と受光素子とをスケール板を挟んで対向配置し、スケール板にＭ系列トラック５及び明暗トラック６に相当するスリット列を形成し、スリット列を透過した光を受光素子で検出する方式もある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−１９４１８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
しかしながら、図２３に示すように、実際にＣＰＵ５０に取り込まれるＭ系列検出信号（７１，７２）は、光の回折（回り込み光）の影響により、台形波形のエッジ部が丸くなった波形となる。また、各トランジスタ４０１〜４１６での電流増幅率のバラツキが大きい場合、Ｍ系列検出信号のオフセットレベルが上昇する。台形波形のエッジ部が丸くなり、且つオフセットレベルが上昇すると、図２４に示すように本来であればローレベルを検出しなければならない区間であってもＣＰＵ５０内部の比較器基準電圧レベルより大きな値となって、誤ってハイレベルであると判断されることとなる。この結果、位置検出の誤りが発生するといった問題があった。
【００２３】
本発明は、以上のような実情に鑑みてなされたもので、Ｍ系列用の受光セルに接続されたトランジスタの電流増幅率のばらつきに起因した位置検出誤差の発生を除去して信頼性の高い高性能な光学式絶対値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】
【００２４】
本発明の光学式絶対値エンコーダは、照射光を出射する発光部と、前記発光部から入射する照射光をＭ系列情報に基づいて反射／非反射又は透過／遮光するＭ系列トラックが設けられたスケールと、前記Ｍ系列トラックと対向する位置にそれぞれ配置され複数個の受光素子からなる２つのＭ系列用受光素子群を備えた受光部と、前記Ｍ系列用受光素子群の各受光素子が出力するＭ系列検出信号をそれぞれ増幅する複数の増幅回路と、前記各増幅回路の増幅したＭ系列検出信号をそれぞれ電流−電圧変換する複数の電流−電圧変換回路と、前記各電流−電圧変換回路に対応して設けられ、それぞれ対応する電流−電圧変換回路で電圧信号に変換されたＭ系列検出信号と基準電圧とを比較して矩形波状のＭ系列検出信号を出力する複数の比較器と、前記各比較器の基準電圧を調整する基準電圧調整手段と、前記各比較器の出力するＭ系列検出信号を処理して絶対位置情報を得る制御回路と、を具備したことを特徴とする。
【００２５】
このように構成された光学式絶対値エンコーダによれば、各比較器の基準電圧を調整可能に構成したので、Ｍ系列検出信号のオフセットレベルの上昇に対応して各比較器の基準電圧を調整することができ、Ｍ系列用の受光セルに接続されたトランジスタの電流増幅率にばらつきが在っても信頼性の高い計測結果を得ることができる。
【００２６】
また本発明の光学式絶対値エンコーダは、照射光を出射する発光部と、前記発光部から入射する照射光をＭ系列情報に基づいて反射／非反射又は透過／遮光するＭ系列トラックが円周方向に沿って設けられた回転板と、前記Ｍ系列トラックと対向する位置にそれぞれ配置され複数個の受光素子からなる２つのＭ系列用受光素子群を備えた受光部と、前記Ｍ系列用受光素子群の各受光素子が出力するＭ系列検出信号をそれぞれ増幅する複数の増幅回路と、前記各増幅回路の増幅したＭ系列検出信号をそれぞれ電流−電圧変換する複数の電流−電圧変換回路と、前記各電流−電圧変換回路に対応して設けられ、それぞれ対応する電流−電圧変換回路で電圧信号に変換されたＭ系列検出信号と基準電圧とを比較して矩形波状のＭ系列検出信号を出力する複数の比較器と、前記各比較器の基準電圧を調整する基準電圧調整手段と、前記各比較器の出力するＭ系列検出信号を処理して前記回転板の回転方向の変位を検出する制御回路と、を具備したことを特徴とする。
【００２７】
このように構成された光学式絶対値エンコーダによれば、各比較器の基準電圧を調整可能に構成したので、Ｍ系列検出信号のオフセットレベルの上昇に対応して各比較器の基準電圧を調整することができ、Ｍ系列用の受光セルに接続されたトランジスタの電流増幅率にばらつきが在っても信頼性の高い計測結果を得ることができる。
【００３７】
また前記Ｍ系列用受光素子群が互いに位相のずれたＭ系列用受光素子Ａ群及びＭ系列用受光素子Ｂ群からなる場合、前記基準電圧調整手段を、前記Ｍ系列用受光素子Ａ群及びＢ群の近傍にそれぞれ配置されたＡ群及びＢ群用モニタリング受光素子と、前記Ａ群及びＢ群用モニタリング受光素子の出力する各検出信号をそれぞれ増幅するＡ群及びＢ群用モニタリング用増幅回路と、前記Ａ群及びＢ群用モニタリング用増幅回路の増幅した各検出信号をそれぞれ電流−電圧変換するＡ群及びＢ群用電流−電圧変換回路と、前記Ａ群用電流−電圧変換回路で電圧信号に変換された各検出信号に基づいて前記Ｍ系列用受光素子Ａ群からＭ系列検出信号が入力する前記比較器の基準電圧を生成し、前記Ｍ系列用受光素子Ａ群からＭ系列検出信号が入力する前記比較器の基準電圧入力側を電気的に並列接続した統合基準入力端に対して接続されたＡ群用基準電圧生成回路と、前記Ｂ群用電流−電圧変換回路で電圧信号に変換された各検出信号に基づいて前記Ｍ系列用受光素子Ｂ群からＭ系列検出信号が入力する前記比較器の基準電圧を生成し、前記Ｍ系列用受光素子Ｂ群からＭ系列検出信号が入力する前記比較器の基準電圧入力側を電気的に並列接続した統合基準入力端に対して接続されたＢ群用基準電圧生成回路と、を備えた構成とする。これにより、発光素子の照明むらや位置調整誤差による照明の不均一による位置検出誤差を除去することができる。
【００３８】
また前記Ｍ系列用受光素子群は、互いに位相のずれたＭ系列用受光素子Ａ群及びＭ系列用受光素子Ｂ群からなる場合、前記基準電圧調整手段を、前記Ｍ系列用受光素子Ａ群及びＢ群の近傍にそれぞれ配置されたＡ群及びＢ群用モニタリング受光素子と、前記Ａ群及びＢ群用モニタリング受光素子の出力する各検出信号をそれぞれ増幅するＡ群及びＢ群用モニタリング用増幅回路と、前記Ａ群及びＢ群用モニタリング用増幅回路の増幅した各検出信号をそれぞれ電流−電圧変換するＡ群及びＢ群用電流−電圧変換回路と、前記Ａ群用電流−電圧変換回路で電圧信号に変換された各検出信号に基づいて前記Ｍ系列用受光素子Ａ群からＭ系列検出信号が入力する前記比較器の基準電圧指令値を生成するＡ群用基準電圧生成回路と、前記Ｂ群用電流−電圧変換回路で電圧信号に変換された各検出信号に基づいて前記Ｍ系列用受光素子Ｂ群からＭ系列検出信号が入力する前記比較器の基準電圧指令値を生成するＢ群用基準電圧生成回路と、前記制御回路に備えられ前記Ａ群用基準電圧生成回路及び前記Ｂ群用基準電圧生成回路から基準電圧指令値をそれぞれ取り込んで、前記Ｍ系列用受光素子Ａ群に対応した前記比較器の基準電圧指令値及び前記Ｍ系列用受光素子Ｂ群に対応した前記比較器の基準電圧指令値として出力するプロセッサと、前記プロセッサからＭ系列用受光素子Ａ群に対応した比較器の基準電圧指令値がデジタル入力端子に入力され、前記Ｍ系列用受光素子Ａ群に対応した各比較器の基準電圧入力側を電気的に並列接続した統合基準入力端に対してアナログ出力端子が接続されたＡ群用Ｄ／Ａ変換部と、前記プロセッサからＭ系列用受光素子Ｂ群に対応した比較器の基準電圧指令値がデジタル入力端子に入力され、前記Ｍ系列用受光素子Ｂ群に対応した各比較器の基準電圧入力側を電気的に並列接続した統合基準入力端に対してアナログ出力端子が接続されたＢ群用Ｄ／Ａ変換部と、を備えて構成することができる。これにより、プロセッサにおいてＡ群及びＢ群用モニタリング受光素子の検出信号を管理することができ、故障予知が可能になる。
【００３９】
また前記Ｍ系列用受光素子群は、互いに位相のずれたＭ系列用受光素子Ａ群及びＭ系列用受光素子Ｂ群からなる場合、前記基準電圧調整手段を、前記Ｍ系列用受光素子Ａ群及びＢ群の近傍にそれぞれ配置されたＡ群及びＢ群用モニタリング受光素子と、前記Ａ群及びＢ群用モニタリング受光素子の出力する各検出信号をそれぞれ増幅するＡ群及びＢ群用モニタリング用増幅回路と、前記Ａ群及びＢ群用モニタリング用増幅回路の増幅した各検出信号をそれぞれ電流−電圧変換するＡ群及びＢ群用電流−電圧変換回路と、前記Ａ群モニタリング用電流−電圧変換回路で電圧信号に変換された検出信号を取り込み、当該検出信号に基づいてＭ系列用受光素子Ａ群に対応した各比較器の基準電圧指令値を求めて当該比較器の基準電圧指令値として出力する一方、前記Ｂ群モニタリング用電流−電圧変換回路で電圧信号に変換された検出信号を取り込み、当該検出信号に基づいてＭ系列用受光素子Ｂ群に対応した各比較器の基準電圧指令値を求めて当該比較器の基準電圧指令値として出力するプロセッサと、前記プロセッサからＭ系列用受光素子Ａ群に対応した各比較器の基準電圧指令値がデジタル入力端子に入力され前記Ｍ系列用受光素子Ａ群に対応した各比較器の基準電圧入力側を電気的に並列接続した統合基準入力端に対してアナログ出力端子が接続されたＡ群用Ｄ／Ａ変換部と、前記プロセッサからＭ系列用受光素子Ｂ群に対応した各比較器の基準電圧指令値がデジタル入力端子に入力され前記Ｍ系列用受光素子Ｂ群に対応した各比較器の基準電圧入力側を電気的に並列接続した統合基準入力端に対してアナログ出力端子が接続されたＢ群用Ｄ／Ａ変換部と、を備えた構成とすることができる。これにより、Ａ群及びＢ群用基準電圧生成回路が不要となり、コストダウンを図ることができる。
【００４０】
上記記載の光学式絶対値エンコーダと、前記光学式絶対値エンコーダから出力される絶対位置情報を用いて位置制御される移動体と、を備えた移動装置を構成することができる。
【発明の効果】
【００４１】
本発明によれば、Ｍ系列用の受光セルに接続されたトランジスタの電流増幅率のばらつきに起因した位置検出誤差の発生を除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態に係る光学式絶対値エンコーダの概略的な構成を説明する。
本実施の形態に係る光学式絶対値エンコーダは、前述した図１６に示す光学式絶対値エンコーダと同様の概略構成を有する。すなわち、発光素子１、受光部２、回路基板３、スケール板４を主な構成要素として構成されている。受光部２は、図１９に示すようにＭ系列用の受光セルアレイＡ群３１１及びＢ群３１２、内挿倍用の受光セルアレイＡ’群３１３及びＢ’群３１４が配置された構成を有する。スケール板４は、図１７、図１８に示すようにＭ系列トラック５及び明暗トラック６が形成されている。
【００４３】
なお、本実施の形態に係る光学式絶対値リニアエンコーダは、半導体装置、製造装置又は工作機械等において、直線位置又は回転角度の計測が必要な移動装置に組み込んで用いられる。スケール板４又はセンサヘッド（受光部２側）を移動装置における計測対象である移動体と一緒に動くようにしてスケール板４と受光部２とを相対移動させる。
【００４４】
図１は受光セルアレイＡ群３１１及びＢ群３１２、受光セルアレイＡ’群３１３及びＢ’群３１４、並びにその周辺回路の回路構成図である。本実施の形態は、Ｍ系列検出信号をＣＰＵ５０へ取り込むための各経路上にそれぞれ比較器６１−１〜６１−８、６２−１〜６２−８を配置し、各比較器６１−１〜６１−８、６２−１〜６２−８の基準電圧を可変抵抗器６３にて調整できるように構成したものである。その他の構成は前述した図２０に示す回路構成と同じあり、図２０の回路構成と同一箇所には同一符号を付している。
【００４５】
比較器６１−１〜６１−８の一方の入力端子には、受光セルアレイＡ群３１１から並列に出力される８個のＭ系列検出信号をそれぞれ増幅するトランジスタ４０１〜４０８のエミッタ端子がそれぞれ接続されている。また、比較器６１−１〜６１−８の他方の入力端子には、可変抵抗器６３の可変電圧取出し端子が接続されている。比較器６２−１〜６２−８の一方の入力端子には、受光セルアレイＢ群３１２から並列に出力される８個のＭ系列検出信号をそれぞれ増幅するトランジスタ４０９〜４１６のエミッタ端子がそれぞれ接続されている。また、比較器６２−１〜６２−８の他方の入力端子には、可変抵抗器６３の可変電圧取出し端子が接続されている。可変抵抗器６３の一端が抵抗素子６４を直列に介して電源（Ｖcc）に接続され、他端が電流−電圧変換回路６５を直列に介してグラウンドに接続されている。
【００４６】
図１に示すように、比較器６１−１〜６１−８及び６２−１〜６２−８の他方の入力端子は基準電圧入力側であり、可変抵抗器６３の可変電圧取出し端子に対して並列接続された統合基準入力となっている。
【００４７】
ここで、可変抵抗器６３を用いた比較器６１−１〜６１−８及び６２−１〜６２−８の基準電圧調整について説明する。
【００４８】
図２は比較器入力となるアナログのＭ系列検出信号Ｓ１、Ｓ２と比較器出力となる矩形波状のＭ系列検出信号Ｓ１１、Ｓ２２と基準電圧Ｖ１とを重ね合わせた波形図である。
【００４９】
トランジスタ４０１〜４１６から出力された比較器入力となるアナログのＭ系列検出信号Ｓ１、Ｓ２は、台形波形のエッジ部が丸くなり、かつオフセット電圧が加算された状態となっている。このようなＭ系列検出信号Ｓ１、Ｓ２と調整した基準電圧Ｖ１、Ｖ２とを比較して矩形波状の比較器出力Ｓ１１、Ｓ２２を得ている。
【００５０】
ところで、理想的には矩形波状をなす比較器出力は、理想的なＭ系列検出信号（Ｓａ、Ｓｂ）がハイレベルとなる区間に相当する区間ではハイレベルとなり、理想的なＭ系列検出信号（Ｓａ、Ｓｂ）がローレベルとなる区間に相当する区間ではローレベルとなることが求められる。
【００５１】
このため、理想的なＭ系列検出信号（Ｓａ、Ｓｂ）が示すハイレベルとローレベルの中間レベルに比較器基準電圧（Ｖａ）が設定されることが、理想的な比較器出力を得るための条件となる。
【００５２】
ところが、実際のＭ系列検出信号Ｓ１、Ｓ２はオフセットレベルが上昇するため、理想的なＭ系列検出信号（Ｓａ、Ｓｂ）に基づいて設定した比較器基準電圧（Ｖａ）を用いて比較器出力を得たのでは、図２４に示す問題が発生する。
【００５３】
そこで、図２に示すように、オフセットレベルの上昇に対応して比較器基準電圧を当初理想的であった基準電圧（Ｖａ）からオフセットレベルの上昇を考慮した基準電圧（Ｖ１）へと上げてやることとする。オフセットレベルの上昇を考慮した基準電圧（Ｖ１）と実際のＭ系列検出信号Ｓ１、Ｓ２との交差部が、比較器基準電圧（Ｖａ）と理想的なＭ系列検出信号（Ｓａ、Ｓｂ）との交差部と一致する基準電圧（Ｖ１）を求め、そのような基準電圧（Ｖ１）が各比較器６１−１〜６１−８及び６２−１〜６２−８の他方の入力端に印加されるように可変抵抗器６３を調整する。
【００５４】
次に、以上のように構成された本実施の形態の動作について説明する。なお、比較器６１−１〜６１−８及び６２−１〜６２−８にＭ系列検出信号及び内挿倍検出信号が入力するまでの動作並びにＣＰＵ５０における位置検出動作は上述した通りであるので、ここでは比較器６１−１〜６１−８及び６２−１〜６２−８における動作を主に説明する。
【００５５】
比較器６１−１及び６２−１には、受光セル３１−１及び３２−１からの検出信号を増幅したトランジスタ４０１、４０９からのＭ系列検出信号Ｓ１，Ｓ２が入力する。他の比較器６１−２〜６１−８及び６２−２〜６２−８には受光セル３１−２〜３１−８及び３２−２〜３２−８からの検出信号を増幅したトランジスタ４０２〜４０８及び４１０〜４１６からのＭ系列検出信号が入力する。これらの比較器６１−１〜６１−８及び６２−１〜６２−８の一方の入力端に入力するＭ系列検出信号は台形波形のエッジが丸くなり、かつオフセットレベルが上昇している。
【００５６】
比較器６１−１〜６１−８及び６２−１〜６２−８の他方の入力端には、可変抵抗器６３からオフセットレベルの上昇分を加味して適切な値に調整した基準電圧（Ｖ１）が印加されている。比較器６１−１〜６１−８及び６２−１〜６２−８は、入力Ｍ系列検出信号と基準電圧（Ｖ１）とを比較し、入力Ｍ系列検出信号が基準電圧（Ｖ１）を超えていれば比較器出力をハイレベルとし、入力Ｍ系列検出信号が基準電圧（Ｖ１）を超えていなければ比較器出力をローレベルとする。
【００５７】
上記したように、可変抵抗器６３を調整して、実際のＭ系列検出信号（Ｓ１，Ｓ２等）と基準電圧Ｖ１との交差部と、理想的な台形波形のＭ系列検出信号（Ｓａ、Ｓｂ等）と本来の基準電圧Ｖａとの交差部とがほぼ一致する位置まで基準電圧Ｖ１を調整している。したがって、図２に示すように、比較器６１−１〜６１−８及び６２−１〜６２−８の各比較器出力は、理想的な台形波形のＭ系列検出信号（Ｓａ、Ｓｂ等）と本来の基準電圧Ｖａとの比較結果とほぼ同様の矩形波状のＭ系列検出信号（Ｓ１１，Ｓ２２）となる。
【００５８】
ＣＰＵ５０では、比較器６１−１〜６１−８及び６２−１〜６２−８から出力される比較器出力（Ｓ１１，Ｓ２２等）をＭ系列検出信号（７１，７２）として取り込む。そして、受光セルアレイＡ’群３１３及びＢ’群３１４からＩ／Ｖ変換されて取り込まれる内挿倍検出信号とＭ系列検出信号（Ｓ１１，Ｓ２２等）とを組み合わせて位置検出を行う。具体的には、内挿倍検出信号７５、７６の位相情報に基づいて安定したＭ系列検出信号を選択している。例えば、タイミングＴ１では内挿倍検出信号７６の位相情報（１８０°から３６０°の間）に基づいてＢ群３１２のＭ系列検出信号（７２）が選択されるが、当該Ｍ系列検出信号（７２）はローレベルに安定しており、正確な位置検出が可能になる。
【００５９】
このように本実施の形態によれば、ＣＰＵ５０へ安定したＭ系列検出信号を入力するための比較器６１−１〜６１−８及び６２−１〜６２−８の基準電圧を可変抵抗器６３で調整可能にしたので、内挿倍検出信号７５、７６の位相情報に基づいて常に安定した状態のＭ系列検出信号（Ａ群３１１又はＢ群３１２）を選択でき、Ｍ系列検出信号（Ｓ１，Ｓ２等）の台形波形のエッジの丸まりや、オフセットレベルの上昇に伴う位置検出誤差を除去することができ、信頼性の高い測定結果を得ることができる。
【００６０】
（第２の実施の形態）
本実施の形態に係る光学式絶対値エンコーダは、受光セルアレイＡ群３１１のＭ系列検出信号と受光セルアレイＢ群３１２のＭ系列検出信号とで、比較器の比較器基準電圧を個別に調整可能に構成した例である。
【００６１】
なお、本実施の形態に係る光学式絶対値エンコーダは、前述した図１６に示す光学式絶対値エンコーダと同様の概略構成を有する。すなわち、発光素子１、受光部２、回路基板３、スケール板４を主な構成要素として構成されている。受光部２は、図１９に示すようにＭ系列用の受光セルアレイＡ群３１１及びＢ群３１２、内挿倍用の受光セルアレイＡ’群３１３及びＢ’群３１４が配置された構成を有する。スケール板４は、図１７、図１８に示すようにＭ系列トラック５及び明暗トラック６が形成されている。
【００６２】
図３は、受光セルアレイＡ群３１１及びＢ群３１２、受光セルアレイＡ’群３１３及びＢ’群３１４、並びにその周辺回路の回路構成図である。比較器６１−１〜６１−８及び６２−１〜６２−８の基準電圧を調整する構成を除いて、上記第１の実施の形態と同じ回路構成であるので、ここでは異なる部分を中心に説明する。
【００６３】
図３に示すように、受光セルアレイＡ群３１１のＭ系列検出信号が入力する比較器６１−１〜６１−８の他方の入力端子には、Ａ群用の可変抵抗器６３から基準電圧Ｖ１Ａが設定される。また、受光セルアレイＢ群３１２のＭ系列検出信号が入力する比較器６２−１〜６２−８の他方の入力端子には、Ｂ群用の可変抵抗器６６から基準電圧Ｖ１Ｂが設定される。すなわち、Ａ群３１１に対応した比較器６１−１〜６１−８の基準電圧Ｖ１Ａは可変抵抗器６３で調整し、Ｂ群３１２に対応した比較器６２−１〜６２−８の基準電圧Ｖ１Ｂは可変抵抗器６６で調整する構成となっている。
【００６４】
ここで、受光セルアレイＡ群３１１と受光セルアレイＢ群３１２とは、物理的に離れた位置に配置されている。このため、受光セルアレイＡ群３１１とＢ群３１２との間で発光素子１による照明むらや、発光素子１の位置調整誤差等により、受光セルアレイＡ群３１１とＢ群３１２とではＭ系列検出信号のオフセットレベルが異なっている可能性がある。ところが、オフセットレベルの異なるＡ群３１１とＢ群３１２のＭ系列検出信号に対して第１の実施の形態にように１つの可変抵抗器６３でそれぞれ対応するのは困難である。
【００６５】
そこで、図３に示すように受光セルアレイＡ群３１１及びＢ群３１２に対応して可変抵抗器６３及び６６を別々に設け、Ａ群３１１に対応した比較器６１−１〜６１−８と、Ｂ群３１２に対応した比較器６２−１〜６２−８に別々の基準電圧Ｖ１Ａ、Ｖ１Ｂを独立に設定可能に構成した。
【００６６】
以上のように構成された本実施の形態によれば、Ａ群３１１に対応した比較器６１−１〜６１−８と、Ｂ群３１２に対応した比較器６２−１〜６２−８とに対して、Ａ群３１１及びＢ群３１２の各々のオフセットレベルに応じて適切な基準電圧Ｖ１Ａ、Ｖ１Ｂを独立に設定できる。この結果、発光素子１のＡ群３１１及びＢ群３１２に対する照明むらや発光素子１の位置調整誤差によって発生する不均一照明の影響を除去することができ、位置検出誤りの発生をなくすることができる。
【００６７】
（第３の実施の形態）
本実施の形態に係る光学式絶対値エンコーダは、受光セルアレイＡ群３１１及びＢ群３１２の全てのＭ系列検出信号に対して個別に比較器基準電圧を調整可能に構成した例である。
【００６８】
なお、本実施の形態に係る光学式絶対値エンコーダは、前述した図１６に示す光学式絶対値エンコーダと同様の概略構成を有する。すなわち、発光素子１、受光部２、回路基板３、スケール板４を主な構成要素として構成されている。受光部２は、図１９に示すようにＭ系列用の受光セルアレイＡ群３１１及びＢ群３１２、内挿倍用の受光セルアレイＡ’群３１３及びＢ’群３１４が配置された構成を有する。スケール板４は、図１７、図１８に示すようにＭ系列トラック５及び明暗トラック６が形成されている。
【００６９】
図４は、受光セルアレイＡ群３１１及びＢ群３１２、受光セルアレイＡ’群３１３及びＢ’群３１４、並びにその周辺回路の回路構成図である。比較器６１−１〜６１−８及び６２−１〜６２−８の基準電圧を調整する構成を除いて、上記第１の実施の形態と同じ回路構成であるので、ここでは異なる部分を中心に説明する。
【００７０】
図４に示すように、受光セルアレイＡ群３１１のＭ系列検出信号が入力する比較器６１−１〜６１−８の他方の入力端子には、各々対応する可変抵抗器６３−１〜６３−８から基準電圧が個別に設定される。また、受光セルアレイＢ群３１２のＭ系列検出信号が入力する比較器６２−１〜６２−８の他方の入力端子には、各々対応する可変抵抗器６６−１〜６６−８から基準電圧が個別に設定される。すなわち、Ａ群３１１及びＢ群３１２単位で基準電圧を調整するのではなく、個々の受光セル単位でオフセットレベルに対応した最適な基準電圧を設定可能な構成としている。
【００７１】
なお、各可変抵抗器６３−１〜６３−８及び６６−１〜６６−８は、抵抗素子６４−１〜６４−８及び抵抗素子６７−１〜６７−８を直列に介して電源（Ｖcc）に接続され、また電流−電圧変換回路６５−１〜６５−８及び電流−電圧変換回路６８−１〜６８−８を直列に介してグラウンドに接続されている。
【００７２】
このような本実施の形態によれば、第２の実施の形態のようなＡ群Ｂ群毎ではなく、受光セル単位でオフセットレベルに対応した基準電圧を個々の比較器６１−１〜６１−８及び６２−１〜６２−８に設定できるので、受光セル間で発生する照明むらや、発光素子１の位置調整誤差によって発生する不均一照明の影響を除去することができ、位置検出誤差の発生を除去してより信頼性の高い測定値を得ることができる。
【００７３】
（第４の実施の形態）
本実施の形態に係る光学式絶対値エンコーダは、受光セルアレイＡ群３１１及びＢ群３１２のＭ系列検出信号が入力する比較器の基準電圧を、可変抵抗器ではなく、Ｄ／Ａ変換器出力を用いて調整可能に構成した例である。
【００７４】
なお、本実施の形態に係る光学式絶対値エンコーダは、前述した図１６に示す光学式絶対値エンコーダと同様の概略構成を有する。すなわち、発光素子１、受光部２、回路基板３、スケール板４を主な構成要素として構成されている。受光部２は、図１９に示すようにＭ系列用の受光セルアレイＡ群３１１及びＢ群３１２、内挿倍用の受光セルアレイＡ’群３１３及びＢ’群３１４が配置された構成を有する。スケール板４は、図１７、図１８に示すようにＭ系列トラック５及び明暗トラック６が形成されている。
【００７５】
図５は、受光セルアレイＡ群３１１及びＢ群３１２、受光セルアレイＡ’群３１３及びＢ’群３１４、並びにその周辺回路の回路構成図である。比較器６１−１〜６１−８及び６２−１〜６２−８の基準電圧を調整する構成を除いて、上記第１の実施の形態と同じ回路構成であるので、ここでは異なる部分を中心に説明する。
【００７６】
図５に示すＣＰＵ７０は、デジタル信号をアナログ信号（電圧）に変換するＤ／Ａ変換部を内蔵している。ＣＰＵ７０が内蔵するＤ／Ａ変換部のアナログ出力端子は、比較器６１−１〜６１−８及び６２−１〜６２−８の基準電圧入力側となる他方の入力端子に接続されている。
【００７７】
本実施の形態では、ＣＰＵ７０の内部において図２に示す適切な基準電圧Ｖ１をアナログ出力し得るデジタル値をＤ／Ａ変換部のデジタル入力端子に与え、アナログ出力端子から比較器６１−１〜６１−８及び６２−１〜６２−８に対して基準電圧Ｖ１を並列に印加するように構成されている。
【００７８】
本エンコーダ外部からＣＰＵ７０に基準電圧（Ｖ１）指令値を与えて内蔵するＤ／Ａ変換部のデジタル入力端子に指令値に基づいたデジタル値を入力する。又は、予めＣＰＵ７０に幾つかのデジタル値を準備しておき、これを読み出してデジタル入力端子に入力する。このようにデジタル入力端子に与えるデジタル値により比較器６１−１〜６１−８及び６２−１〜６２−８の基準電圧を調整する。
【００７９】
なお、比較器６１−１〜６１−８及び６２−１〜６２−８に対してＣＰＵ７０から基準電圧Ｖ１を並列入力する以外の動作については、第１の実施の形態と同じであるので説明を省略する。
【００８０】
このような本実施の形態によれば、ＣＰＵ７０に内蔵されたＤ／Ａ出力端子から比較器６１−１〜６１−８及び６２−１〜６２−８に対して基準電圧Ｖ１を並列に印加するように構成したので、第１の実施の形態において基準電圧の生成に用いた可変抵抗器６３等が不要となりコストダウンを図ることができると共に、可変抵抗器の作業も不要となり作業性の改善も期待できる。
【００８１】
なお、ＣＰＵ７０に内蔵されたＤ／Ａ変換部に限らず、ＣＰＵ７０に外付けのＤ／Ａ変換器を用いるようにしても良い。Ｄ／Ａ変換器のデジタル入力端子をＣＰＵ７０のデジタル値出力ポートに接続して使用する。Ｄ／Ａ変換器のアナログ出力端子は比較器６１−１〜６１−８及び６２−１〜６２−８の他方の入力端子に並列接続する。
【００８２】
（第５の実施の形態）
本実施の形態に係る光学式絶対値エンコーダは、受光セルアレイＡ群３１１及びＢ群３１２のＭ系列検出信号が入力する比較器の基準電圧を、Ｄ／Ａ変換出力を用いてＡ群３１１及びＢ群３１２で別々に調整可能に構成した例である。
【００８３】
なお、本実施の形態に係る光学式絶対値エンコーダは、前述した図１６に示す光学式絶対値エンコーダと同様の概略構成を有する。すなわち、発光素子１、受光部２、回路基板３、スケール板４を主な構成要素として構成されている。受光部２は、図１９に示すようにＭ系列用の受光セルアレイＡ群３１１及びＢ群３１２、内挿倍用の受光セルアレイＡ’群３１３及びＢ’群３１４が配置された構成を有する。スケール板４は、図１７、図１８に示すようにＭ系列トラック５及び明暗トラック６が形成されている。
【００８４】
図６は、受光セルアレイＡ群３１１及びＢ群３１２、受光セルアレイＡ’群３１３及びＢ’群３１４、並びにその周辺回路の回路構成図である。比較器６１−１〜６１−８及び６２−１〜６２−８の基準電圧を調整する構成を除いて、上記第１の実施の形態と同じ回路構成であるので、ここでは異なる部分を中心に説明する。
【００８５】
図６に示すＣＰＵ７０は、デジタル信号をアナログ信号（電圧）に変換するＡ群用及びＢ群用の２つのＤ／Ａ変換部を内蔵している。ＣＰＵ７０が内蔵するＡ群用のＤ／Ａ変換部のアナログ出力端子は、Ａ群用の比較器６１−１〜６１−８の基準電圧入力端となる他方の入力端子に並列に接続されている。またＢ群用のＤ／Ａ変換部のアナログ出力端子は、Ｂ群用の比較器６２−１〜６２−８の基準電圧入力端となる他方の入力端子に並列に接続されている。
【００８６】
本実施の形態では、ＣＰＵ７０の内部においてＡ群３１１のＭ系列検出信号のオフセットレベルに対応した基準電圧Ｖ１Ａをアナログ出力するようなデジタル値をＡ群用のＤ／Ａ変換部のデジタル入力端子に与える。また、Ｂ群３１２のＭ系列検出信号のオフセットレベルに対応した基準電圧Ｖ１Ｂをアナログ出力するようなデジタル値をＢ群用のＤ／Ａ変換部のデジタル入力端子に与える。
【００８７】
本エンコーダ外部からＣＰＵ７０に基準電圧Ｖ１Ａ、Ｖ１Ｂの指令値を与えて内蔵するＡ群用及びＢ群用の各Ｄ／Ａ変換部のデジタル入力端子に、指令値に基づいたデジタル値を入力する。又は、予めＣＰＵ７０に幾つかのデジタル値を準備しておき、これを読み出して各デジタル入力端子に入力する。このようにＡ群用のデジタル入力端子及びＢ群用のデジタル入力端子に個別に与えるデジタル値により、Ａ群用の比較器６１−１〜６１−８及びＢ群用の比較器６２−１〜６２−８に個別の基準電圧Ｖ１Ａ，Ｖ１Ｂを設定する。
【００８８】
なお、比較器６１−１〜６１−８及び６２−１〜６２−８に対してＣＰＵ７０から基準電圧Ｖ１Ａ，Ｖ１Ｂを並列入力する以外の動作については、第１の実施の形態と同じであるので説明を省略する。
【００８９】
このような本実施の形態によれば、ＣＰＵ７０に内蔵されたＡ群用のＤ／Ａ変換部のアナログ出力端子及びＢ群用のＤ／Ａ変換部のアナログ出力端子から比較器６１−１〜６１−８及び６２−１〜６２−８に対してＡ群用の基準電圧Ｖ１Ａ，Ｂ群用の基準電圧Ｖ１Ｂを個別に設定可能に構成したので、発光素子１のＡ群３１１及びＢ群３１２に対する照明むらや発光素子１の位置調整誤差によって発生する不均一照明の影響を除去することができ、位置検出誤りの発生をなくすることができる。
【００９０】
なお、ＣＰＵ７０に内蔵されたＤ／Ａ変換部に限らず、ＣＰＵ７０に外付けでＡ群用及びＢ群用のＤ／Ａ変換器を備えるようにしても良い。Ａ群用及びＢ群用のＤ／Ａ変換器のデジタル入力端子をＣＰＵ７０のデジタル値出力ポートに接続して使用する。Ａ群用のＤ／Ａ変換器のアナログ出力端子は比較器６１−１〜６１−８の他方の入力端子に並列接続する。またＢ群用のＤ／Ａ変換器のアナログ出力端子は比較器６２−１〜６２−８の他方の入力端子に並列接続する。
【００９１】
（第６の実施の形態）
本実施の形態に係る光学式絶対値エンコーダは、受光セルアレイＡ群３１１及びＢ群３１２のＭ系列検出信号が入力する比較器の基準電圧を、Ｄ／Ａ変換出力を用いて受光セル毎に調整可能に構成した例である。
【００９２】
なお、本実施の形態に係る光学式絶対値エンコーダは、前述した図１６に示す光学式絶対値エンコーダと同様の概略構成を有する。すなわち、発光素子１、受光部２、回路基板３、スケール板４を主な構成要素として構成されている。受光部２は、図１９に示すようにＭ系列用の受光セルアレイＡ群３１１及びＢ群３１２、内挿倍用の受光セルアレイＡ’群３１３及びＢ’群３１４が配置された構成を有する。スケール板４は、図１７、図１８に示すようにＭ系列トラック５及び明暗トラック６が形成されている。
【００９３】
図７は、受光セルアレイＡ群３１１及びＢ群３１２、受光セルアレイＡ’群３１３及びＢ’群３１４、並びにその周辺回路の回路構成図である。比較器６１−１〜６１−８及び６２−１〜６２−８の基準電圧を調整する構成を除いて、上記第１の実施の形態と同じ回路構成であるので、ここでは異なる部分を中心に説明する。
【００９４】
図７に示すＣＰＵ７０は、全ての比較器６１−１〜６１−８及び６２−１〜６２−８に対応した数のＤ／Ａ出力端子を備えており、それらのＤ／Ａ出力端子はそれぞれ対応する比較器６１−１〜６１−８及び６２−１〜６２−８に並列接続している。
【００９５】
本エンコーダ外部からＣＰＵ７０にＭ系列用の個々の受光セルに対応した基準電圧の指令値を与え、内蔵する各受光セル用の各Ｄ／Ａ変換部のＤ／Ａ入力端子に指令値に基づいたデジタル値を入力する。又は、予めＣＰＵ７０に幾つかのデジタル値を準備しておき、これを読み出して各Ｄ／Ａ入力端子に入力する。このように各受光セル用のＤ／Ａ変換部に個別に与えるデジタル値により、全ての比較器６１−１〜６１−８及び６２−１〜６２−８に個別の基準電圧が設定される。
【００９６】
なお、比較器６１−１〜６１−８及び６２−１〜６２−８に対してＣＰＵ７０から基準電圧を並列入力する以外の動作については、第１の実施の形態と同じであるので説明を省略する。
【００９７】
このような本実施の形態によれば、ＣＰＵ７０に内蔵した受光セル数に対応したＤ／Ａ出力端子から各々対応する比較器６１−１〜６１−８及び６２−１〜６２−８に対して基準電圧をセル単位で個別に設定可能に構成したので、発光素子１の個々の受光セルに対する照明むらや発光素子１の位置調整誤差によって発生する不均一照明の影響を除去することができ、位置検出誤りの発生をなくすることができる。
なお、ＣＰＵ７０に内蔵されたＤ／Ａ変換部に限らず、ＣＰＵ７０に外付けで各受光セルに対応したＤ／Ａ変換器を備えるようにしても良い。
【００９８】
（第７の実施の形態）
本実施の形態に係る光学式絶対値エンコーダは、受光セルアレイＡ群３１１及びＢ群３１２にモニタリング受光セルを配置し、モニタリング受光セル出力に基づいて比較器の基準電圧を調整するように構成した例である。
【００９９】
なお、本実施の形態に係る光学式絶対値エンコーダは、前述した図１６に示す光学式絶対値エンコーダと同様の概略構成を有する。すなわち、発光素子１、受光部２、回路基板３、スケール板４を主な構成要素として構成されている。受光部２は、図１９に示すようにＭ系列用の受光セルアレイＡ群３１１及びＢ群３１２、内挿倍用の受光セルアレイＡ’群３１３及びＢ’群３１４が配置された構成を有する。スケール板４は、図１７、図１８に示すようにＭ系列トラック５及び明暗トラック６が形成されている。
【０１００】
図８はスケール板４側から回路基板３上の受光部２を眺めた場合の受光部２の受光セルパターン及びトランジスタを示す平面図である。なお、図１９に示す受光部構成と同じ部分には同一符号を付している。すなわち、図１９と同様の位置関係にて、Ｍ系列用の受光セルアレイＡ群３１１及びＢ群３１２が配置され、内挿倍用の受光セルアレイ群Ａ’群３１３及びＢ’群３１４が配置されている。
【０１０１】
本実施の形態では、Ｍ系列用の受光セルアレイＡ群３１１及びＢ群３１２に隣接してモニタリング受光セル８１を配置している。モニタリング受光セル８１は発光素子１からの照射光を受光し得る位置に配置されている。また、モニタリング受光セル８１の検出信号を増幅するトランジスタ８２が他のトランジスタと同様に受光部２の基板外に設けられている。なお、受光セルの出力する微弱な検出信号を増幅する各トランジスタは受光セルと同じ基板上に設けるようにしても良い。
【０１０２】
図９は、受光セルアレイＡ群３１１及びＢ群３１２、受光セルアレイＡ’群３１３及びＢ’群３１４、並びにその周辺回路の回路構成図である。比較器６１−１〜６１−８及び６２−１〜６２−８の基準電圧を調整する構成を除いて、上記第１の実施の形態と同じ回路構成であるので、ここでは異なる部分を中心に説明する。
【０１０３】
モニタリング受光セル８１を構成するフォトトダイオードのカソード側が電源（Ｖcc）に接続され、該フォトトダイオードのアノード側がトランジスタ８２のベースに接続されている。トランジスタ８２のコレクタは電源（Ｖcc）に接続され、エミッタは電流信号を電圧信号に変換するための電流-電圧変換回路として機能する抵抗素子８３を介してグラウンドに接続されている。トランジスタ８２で増幅されたモニタ信号（電圧）は、積分演算回路から構成された基準電圧生成回路８４に入力される。基準電圧生成回路８４はトランジスタ８２から入力するモニタ信号を用いて基準電圧を作り、各比較器６１−１〜６１−８及び６２−１〜６２−８の他方の入力端に印加する構成となっている。
【０１０４】
ここで、基準電圧生成回路８４は、前述した第１の実施の形態と同様にＭ系列検出信号のオフセットレベルに対応した基準電圧Ｖ１を生成する。発光素子１を構成するＬＥＤが劣化した場合、照射光の光量に変化が生じる。受光セルアレイＡ群３１１及びＢ群３１２のＭ系列検出信号は受光量に信号レベルが変化するので、比較器６１−１〜６１−８及び６２−１〜６２−８が比較する基準電圧Ｖ１が固定値であると信号レベルの変化に追従できない可能性がある。そこで、モニタリング受光セル８１の検出信号を基準電圧生成回路８４へ入力して積分処理し、積分結果である光量に基づいて基準電圧Ｖ１を生成するように構成した。
【０１０５】
このように、発光素子１の光量を検出するモニタリング受光セル８１の検出信号に基づいて比較器６１−１〜６１−８及び６２−１〜６２−８の基準電圧Ｖ１を作るようにしたので、ＬＥＤ（発光素子１）の劣化により光量が変化した場合であっても、光量変化に対応して適切な基準電圧Ｖ１を供給することができ、ＬＥＤ（発光素子１）の劣化による位置検出誤りを防止することができる。
【０１０６】
（第８の実施の形態）
本実施の形態に係る光学式絶対値エンコーダは、受光セルアレイＡ群３１１及びＢ群３１２にモニタリング受光セルを配置し、モニタリング受光セル出力をＣＰＵに入力して比較器の基準電圧に対する指令値として用いるように構成した例である。
【０１０７】
なお、本実施の形態に係る光学式絶対値エンコーダは、前述した図１６に示す光学式絶対値エンコーダと同様の概略構成を有する。すなわち、発光素子１、受光部２、回路基板３、スケール板４を主な構成要素として構成されている。受光部２は、図１９に示すようにＭ系列用の受光セルアレイＡ群３１１及びＢ群３１２、内挿倍用の受光セルアレイＡ’群３１３及びＢ’群３１４が配置された構成を有する。スケール板４は、図１７、図１８に示すようにＭ系列トラック５及び明暗トラック６が形成されている。
【０１０８】
図１０は、受光セルアレイＡ群３１１及びＢ群３１２、受光セルアレイＡ’群３１３及びＢ’群３１４、並びにその周辺回路の回路構成図である。比較器６１−１〜６１−８及び６２−１〜６２−８の基準電圧を調整する構成を除いて、上記第１の実施の形態と同じ回路構成であるので、ここでは異なる部分を中心に説明する。
【０１０９】
本実施の形態は、第７の実施の形態と同様に、発光素子１の照射光を受光し得る位置に配置されたモニタリング受光セル８１と、該モニタリング受光セル８１の出力する光電流を増幅するトランジスタ８２と、該トランジスタ８２の増幅した光電流を電圧信号に変換する電流−電圧変換回路としての抵抗素子８３と、トランジスタ８２の出力する検出信号（電圧）を用いて基準電圧を生成する基準電圧生成回路８４とを備えている。
【０１１０】
ＣＰＵ７０は、全ての比較器６１−１〜６１−８及び６２−１〜６２−８に対応した数のＤ／Ａ変換部及びそのアナログ出力端子を備えており、それらのアナログ出力端子はそれぞれ対応する比較器６１−１〜６１−８及び６２−１〜６２−８に並列接続している。また、ＣＰＵ７０は、基準電圧生成回路８４から基準電圧を指令値として取り込むＡ／Ｄ変換部を有する。ＣＰＵ７０のＡ／Ｄ変換部のアナログ入力端子に印加された基準電圧指令値（電圧信号）をデジタル信号に変換し、当該デジタル信号に対して所定の演算処理を施した後、複数のＤ／Ａ変換部のアナログ出力端子から基準電圧Ｖ１として、各々対応する比較器６１−１〜６１−８及び６２−１〜６２−８へ出力するように構成されている。ＣＰＵ７０は、モニタリング受光セル８１の検出信号に基づいて生成された基準電圧指令値（デジタル値）が異常値を示しているか否か判定し、モニタリング受光セル８１の故障予知及び検知を行うものとする。
【０１１１】
このような本実施の形態によれば、ＣＰＵ７０がモニタリング受光セル８１の検出信号に基づいてデジタル信号の基準電圧指令値を作成し、当該基準電圧指令値に基づいてＤ／Ａ変換部のアナログ出力端子から基準電圧を比較器６１−１〜６１−８及び６２−１〜６２−８に供給するようにしたので、発光素子１の照射光の光量変化に応じて適切な基準電圧を設定可能であると共に、ＣＰＵ７０において発光素子１及びモニタリング受光セル８１の状態を把握でき故障予測が可能になる。例えば、発光素子１又はモニタリング受光セル８１の故障予測結果をユーザに知らせることにより、ユーザが気付かずに長期間に亘り誤った位置検出結果に基づいて移動装置が制御されるといった不都合を防止することができる。
【０１１２】
（第９の実施の形態）
本実施の形態に係る光学式絶対値エンコーダは、上記第８の実施の形態において基準電圧生成回路８４で行っている積分演算処理を、ＣＰＵ７０においてソフトウエアで行うように構成した例である。その他の構成は上記第８の実施の形態と同様である。
【０１１３】
図１１は本実施の形態に係る光学式絶対値エンコーダの受光セルアレイＡ群３１１及びＢ群３１２、受光セルアレイＡ’群３１３及びＢ’群３１４、並びにその周辺回路の回路構成図である。同図に示すように、トランジスタ８２から出力され、電流−電圧変換回路８３で電流−電圧変換された検出信号がＣＰＵ７０のＡ／Ｄ変換部のアナログ入力端子に入力されている。
【０１１４】
ＣＰＵ７０は、Ａ／Ｄ変換部のアナログ入力端子に印加された検出信号をデジタル信号に変換し、当該デジタル信号を積分演算して発光素子１の照射光量に応じた基準電圧指令値を求める。この求めた基準電圧指令値を各比較器６１−１〜６１−８及び６２−１〜６２−８に対応したＤ／Ａ変換部のデジタル入力端子に与え、そのアナログ出力端子から基準電圧指令値にて指示された電圧値を有する基準電圧Ｖ１を各比較器６１−１〜６１−８及び６２−１〜６２−８に印加する。
【０１１５】
このような本実施の形態によれば、基準電圧生成回路８４で行っている積分演算処理を、ＣＰＵ７０においてソフトウエアで行うように構成したので、基準電圧生成回路８４を削減することができ、回路素子数の削減により低コスト化を図ることができる。
【０１１６】
（第１０の実施の形態）
本実施の形態に係る光学式絶対値エンコーダは、受光セルアレイＡ群３１１及びＢ群３１２のそれぞれにモニタリング受光セルを配置し、個々のモニタリング受光セル出力に基づいてＡ群及びＢ群で個別に適切な比較器基準電圧を生成するように構成した例である。
【０１１７】
なお、本実施の形態に係る光学式絶対値エンコーダは、前述した図１６に示す光学式絶対値エンコーダと同様の概略構成を有する。すなわち、発光素子１、受光部２、回路基板３、スケール板４を主な構成要素として構成されている。受光部２は、図１９に示すようにＭ系列用の受光セルアレイＡ群３１１及びＢ群３１２、内挿倍用の受光セルアレイＡ’群３１３及びＢ’群３１４が配置された構成を有する。スケール板４は、図１７、図１８に示すようにＭ系列トラック５及び明暗トラック６が形成されている。
【０１１８】
図１２はスケール板４側から回路基板３上の受光部２を眺めた場合の受光部２の受光セルパターン及びトランジスタを示す平面図である。なお、図１９に示す受光部構成と同じ部分には同一符号を付している。すなわち、図１９と同様の位置関係にて、Ｍ系列用の受光セルアレイＡ群３１１及びＢ群３１２が配置され、内挿倍用の受光セルアレイ群Ａ’群３１３及びＢ’群３１４が配置されている。
【０１１９】
本実施の形態では、Ｍ系列用の受光セルアレイＡ群３１１の片側に隣接してモニタリング受光セル９１を配置し、受光セルアレイＢ群３１２の片側に隣接してモニタリング受光セル９２を配置している。モニタリング受光セル９１は、受光セルアレイＡ群３１１の片側に隣接配置することで、受光セルアレイＡ群３１１とほぼ同様の条件で発光素子１からの照射光を受光し得るように設定されている。また、モニタリング受光セル９２は、受光セルアレイＢ群３１２の片側に隣接配置することにより、受光セルアレイＢ群３１２とほぼ同様の条件で発光素子１からの照射光を受光し得る位置に配置されている。
【０１２０】
また、モニタリング受光セル９１、９２の検出信号を増幅するトランジスタ９３、９４が他のトランジスタと同様に受光部２の基板外に設けられている。なお、受光セルの出力する微弱な検出信号を増幅する各トランジスタは受光セルと同じ基板上に設けるようにしても良い。
【０１２１】
図１３は、受光セルアレイＡ群３１１及びＢ群３１２、受光セルアレイＡ’群３１３及びＢ’群３１４、並びにその周辺回路の回路構成図である。比較器６１−１〜６１−８及び６２−１〜６２−８の基準電圧を調整する構成を除いて、上記第１の実施の形態と同じ回路構成であるので、ここでは異なる部分を中心に説明する。
【０１２２】
図１３に示すように、モニタリング受光セル９１、９２を構成するフォトトダイオードのカソード側が電源（Ｖcc）にそれぞれ接続され、当該各フォトトダイオードのアノード側がトランジスタ９３、９４のゲートに接続されている。トランジスタ９３，９４のコレクタは電源（Ｖcc）に接続され、エミッタは電流信号を電圧信号に変換するための電流-電圧変換回路として機能する抵抗素子９５、９７を介してグラウンドにそれぞれ接続されている。トランジスタ９３、９４で増幅されたモニタ信号（電圧）は、積分演算回路から構成された基準電圧生成回路９６、９８に入力される。基準電圧生成回路９６，９８はトランジスタ９３、９４から入力するモニタ信号を用いて基準電圧を作り、各比較器６１−１〜６１−８及び６２−１〜６２−８の他方の入力端に印加する。
【０１２３】
ここで、基準電圧生成回路９６、９８は、前述した第２の実施の形態と同様にＡ群３１１側のＭ系列検出信号のオフセットレベル及びＢ群３１２側のＭ系列検出信号のオフセットレベルにそれぞれ対応した基準電圧Ｖ１Ａ，Ｖ１Ｂをそれぞれ生成する。
【０１２４】
このように本実施の形態によれば、Ａ群３１１及びＢ群３１２の個別の照射光の状態に応じて各々のオフセットレベルに対応した適切な基準電圧Ｖ１Ａ、Ｖ１Ｂを独立に設定でき、発光素子１のＡ群３１１及びＢ群３１２に対する照明むらや発光素子１の位置調整誤差によって発生する不均一照明の影響を除去することができ、位置検出誤りの発生をなくすることができる。
【０１２５】
（第１１の実施の形態）
本実施の形態に係る光学式絶対値エンコーダは、受光セルアレイＡ群３１１及びＢ群３１２のモニタリング受光セル出力に基づいて基準電圧指令値を生成してＣＰＵ７０へ入力し、ＣＰＵ７０から各比較器へ基準電圧を供給するように構成した例である。
【０１２６】
なお、本実施の形態に係る光学式絶対値エンコーダは、前述した図１６に示す光学式絶対値エンコーダと同様の概略構成を有する。すなわち、発光素子１、受光部２、回路基板３、スケール板４を主な構成要素として構成されている。受光部２は、図１９に示すようにＭ系列用の受光セルアレイＡ群３１１及びＢ群３１２、内挿倍用の受光セルアレイＡ’群３１３及びＢ’群３１４が配置された構成を有する。スケール板４は、図１７、図１８に示すようにＭ系列トラック５及び明暗トラック６が形成されている。また、受光部２の構成は第１０の実施の形態と同様に図１２に示す構成を有する。
【０１２７】
図１４は受光セルアレイＡ群３１１及びＢ群３１２、受光セルアレイＡ’群３１３及びＢ’群３１４、並びにその周辺回路の回路構成図である。比較器６１−１〜６１−８及び６２−１〜６２−８の基準電圧を調整する構成を除いて、上記第１の実施の形態と同じ回路構成であるので、ここでは異なる部分を中心に説明する。
【０１２８】
図１４に示すように、Ａ群側のモニタリング受光セル９１の検出信号に基づいて基準電圧生成回路９６において受光セルアレイＡ群３１１のＭ系列検出信号に適した基準電圧指令値（電圧）が積分演算処理で求められＣＰＵ７０へ入力される。同様に、Ｂ群側のモニタリング受光セル９２の検出信号に基づいて基準電圧生成回路９８において受光セルアレイＢ群３１２のＭ系列検出信号に適した基準電圧指令値（電圧）が積分演算処理で求められＣＰＵ７０へ入力される。
【０１２９】
ＣＰＵ７０は、第５の実施の形態と同様に、基準電圧生成回路９６から出力される基準電圧指令値（電圧）をＡ／Ｄ変換部のアナログ入力端子から取り込んでデジタル値に変換し、当該基準電圧指令値（デジタル値）をＡ群側の比較器６１−１〜６１−８が接続された内蔵するＤ／Ａ変換部のデジタル入力端子に与えて基準電圧Ｖ１ＡをＡ群側の比較器６１−１〜６１−８に印加している。同様に、Ｂ群側に関しても基準電圧生成回路９８から出力される基準電圧指令値（電圧）をＡ／Ｄ変換部のアナログ入力端子から取り込んでデジタル値に変換し、当該基準電圧指令値（デジタル値）をＢ群側の比較器６２−１〜６２−８が接続された内蔵するＤ／Ａ変換部のデジタル入力端子に与えて基準電圧Ｖ１ＢをＢ群側の比較器６２−１〜６２−８に印加している。ＣＰＵ７０は、モニタリング受光セル９１、９２の検出信号に基づいて生成された基準電圧指令値（デジタル値）が異常値を示しているか否か判定し、モニタリング受光セル９１、９２の故障予知及び検知を行っている。
【０１３０】
このように本実施の形態によれば、モニタリング受光セル９１、９２の検出信号に基づいて生成された基準電圧指令値（電圧）をＣＰＵ７０に取り込んでいるので、ＣＰＵ７０にてモニタリング受光セル９１、９２の検出信号を管理することができ、モニタリング受光セル９１、９２の故障予知及び検知が可能になる。
【０１３１】
（第１２の実施の形態）
本実施の形態に係る光学式絶対値エンコーダは、受光セルアレイＡ群３１１及びＢ群３１２のモニタリング受光セル出力に基づいて基準電圧指令値を生成してＣＰＵ７０へ入力し、ＣＰＵ７０から各比較器へ基準電圧を供給するように構成した例である。
【０１３２】
なお、本実施の形態に係る光学式絶対値エンコーダは、前述した図１６に示す光学式絶対値エンコーダと同様の概略構成を有する。すなわち、発光素子１、受光部２、回路基板３、スケール板４を主な構成要素として構成されている。受光部２は、図１９に示すようにＭ系列用の受光セルアレイＡ群３１１及びＢ群３１２、内挿倍用の受光セルアレイＡ’群３１３及びＢ’群３１４が配置された構成を有する。スケール板４は、図１７、図１８に示すようにＭ系列トラック５及び明暗トラック６が形成されている。また、受光部２の構成は第１０の実施の形態と同様に図１２に示す構成を有する。
【０１３３】
図１５は受光セルアレイＡ群３１１及びＢ群３１２、受光セルアレイＡ’群３１３及びＢ’群３１４、並びにその周辺回路の回路構成図である。比較器６１−１〜６１−８及び６２−１〜６２−８の基準電圧を調整する構成を除いて、上記第１の実施の形態と同じ回路構成であるので、ここでは異なる部分を中心に説明する。
【０１３４】
図１５に示すように、Ａ群側のモニタリング受光セル９１の検出信号は電流−電圧変換回路９５で電流−電圧変換されてＣＰＵ７０のＡ／Ｄ変換部のアナログ入力端子に入力される。同様にＢ群側のモニタリング受光セル９２の検出信号は電流−電圧変換回路９７で電流−電圧変換されてＣＰＵ７０のＡ／Ｄ変換部のアナログ入力端子に入力されるように構成されている。
【０１３５】
ＣＰＵ７０は、Ａ群及びＢ群について各Ａ／Ｄ変換部のアナログ入力端子にそれぞれ印加された検出信号をデジタル信号に変換し、当該デジタル信号を積分演算処理を実行して発光素子１の照射光量に応じた基準電圧指令値をＡ群用及びＢ群用のそれぞれについて求める。この求めた各基準電圧指令値を各比較器６１−１〜６１−８及び６２−１〜６２−８に対応したＤ／Ａ変換部のデジタル入力端子に与え、そのアナログ出力端子から基準電圧指令値にて指示された電圧値を有する基準電圧Ｖ１Ａ及びＶ１Ｂを各比較器６１−１〜６１−８及び６２−１〜６２−８に印加する。
【０１３６】
このような本実施の形態によれば、第１１の実施の形態において基準電圧生成回路９６，９８で行っている積分演算処理を、ＣＰＵ７０においてソフトウエアで行うように構成したので、基準電圧生成回路９６，９８を削減することができ、回路素子数の削減により低コスト化を図ることができる。
【０１３７】
なお、以上の各実施の形態ではスケール板４で反射した光を検出する光学式リニアエンコーダについて説明したが、本発明はスケール板に形成されたスリット列を透過した光を検出するタイプの光学式リニアエンコーダにも適用可能である。かかる光学式リニアエンコーダは、発光素子１と受光部２との間に透過型のスケール板を配置する構成とする。
【０１３８】
スケール板には、Ｍ系列トラック５、明暗トラック６が透過部と遮光部とで形成されている。上記各実施の形態におけるトラック５，６において照射光を強く反射する反射領域に相当する部分にスリットを設けて透過部となし、照射光を反射しない又は反射光量が少ない非反射領域に相当する部分をスリットの無い遮光部となして構成する。受光部２及びその周辺回路の回路構成は上記各実施の形態に示すものと同一構成である。
【０１３９】
以上のように構成された光学式絶対値リニアエンコーダによれば、発光素子１から出射された照射光がスケール板のＭ系列トラック５、明暗トラック６を透過して受光部２に受光される。受光部２から出力されるＭ系列検出信号、内挿倍検出信号がＣＰＵ５０、７０に取り込まれ、上記各実施の形態と同様に処理されて絶対値位置情報が得られるものとなる。
【０１４０】
以上の各実施の形態では光学式リニアエンコーダについて説明したが、光学式絶対値ロータリエンコーダにも同様に適用することができる。
【０１４１】
図２５は光学式絶対値ロータリエンコーダの概略的な構成例を示す図である。この光学式絶対値ロータリエンコーダは、エンコーダケース１５１、ベアリング１５２，１５３、中空軸１５４、回転板としてのスリット円板１５５、発光素子としてのＬＥＤ(Light Emitting Diode)１５６、受光部２、回路ユニットを搭載するプリント基板１５８を備えている。スリット円板１５５が取り付けられる中空軸１５４は回転角度の検出対象である回転体の回転中心となっている。
【０１４２】
エンコーダケース１５１には、ベアリング１５２，１５３を介して中空軸１５４が回動自在となるように取り付けられている。この中空軸１５４には、スリット円板１５５が取り付けられている。このスリット円板１５５には、図２６に示すように、複数のトラックで構成された検出用トラック１５９が設けられている。検出用トラック１５９は、図１７，１８に示すＭ系列トラック５、明暗トラック６が同心円状に形成されたものである。前述の各実施の形態におけるＭ系列トラック５、明暗トラック６で照射光を強く反射する反射領域に相当する部分にスリットを設けて透過部となし、照射光を反射しない又は反射光量が少ない非反射領域に相当する部分をスリットの無い遮光部となしてスリット円板１５５を構成する。
【０１４３】
なお、スリットは、図２５で示すような貫通孔や、また、図示しない透明なスリット円板に明暗格子状に印刷したパターン（明は透明な透過部であり、暗は遮光部である）のうち透過部などを指すものとする。この検出用トラック１５９のうち一方のスリット列はＭ系列の規則に従って配置されたＭ系列スリットからなる円形トラックであり、他方のスリット列は特定の周期で交互に光を透過・遮光させるスリット列（内挿倍スリット列）からなる円形トラックである。すなわち、図１７、１８に示す直線的なＭ系列トラック５、明暗トラック６を、スリット円板１５５に同心円状に配置するように円形にしたものである。
【０１４４】
以上のように構成された光学式絶対値ロータリエンコーダによれば、ＬＥＤ１５６から出射された照射光がスリット円板１５５のＭ系列トラック５、明暗トラック６を透過して受光部２に受光される。受光部２から出力されるＭ系列検出信号、内挿倍検出信号がＣＰＵ５０、７０に取り込まれ、各実施の形態と同様に処理されて回転方向変位情報が得られるものとなる。
【０１４５】
なお、上記光学式絶対値ロータリエンコーダは、スリット円板を用いた透過型のロータリエンコーダであったが、反射型の光学式絶対値ロータリエンコーダを構成することもできる。図１６（ａ）に示す配置において、スケール板４に代えて回転角度の検出対象である回転体の軸を中心として回転する回転板を設ける。当該回転板には、図１７に示すＭ系列トラック５、明暗トラック６と同一機能を奏する円形の検出トラックを同心円状に配置する。回転板に同心円状に配置された各トラックに対して対向するように受光部２の各受光素子群を配置する。これにより、透過型のロータリエンコーダにおいて上述した各実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。
【０１４６】
また、以上の説明では、比較器出力をＣＰＵに直接取り込んでいるが、ラッチ回路を介して取り込むように構成しても良い。
【産業上の利用可能性】
【０１４７】
本発明の光学式絶対値エンコーダは、半導体装置、製造装置、工作機械等において直線位置又は回転角度の絶対変位量を計測するセンサとして適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１４８】
【図１】第１の実施の形態における受光素子及びその周辺回路の回路構成図
【図２】第１の実施の形態における内挿倍検出信号の信号波形及びＭ系列検出信号に対する比較器出力の信号波形図
【図３】第２の実施の形態における受光素子及びその周辺回路の回路構成図
【図４】第３の実施の形態における受光素子及びその周辺回路の回路構成図
【図５】第４の実施の形態における受光素子及びその周辺回路の回路構成図
【図６】第５の実施の形態における受光素子及びその周辺回路の回路構成図
【図７】第６の実施の形態における受光素子及びその周辺回路の回路構成図
【図８】第７の実施の形態における受光素子及びその周辺回路の平面図
【図９】第７の実施の形態における受光素子及びその周辺回路の回路構成図
【図１０】第８の実施の形態における受光素子及びその周辺回路の回路構成図
【図１１】第９の実施の形態における受光素子及びその周辺回路の回路構成図
【図１２】第１０の実施の形態における受光素子及びその周辺回路の平面図
【図１３】第１０の実施の形態における受光素子及びその周辺回路の回路構成図
【図１４】第１１の実施の形態における受光素子及びその周辺回路の回路構成図
【図１５】第１２の実施の形態における受光素子及びその周辺回路の回路構成図
【図１６】（ａ）光学式絶対値リニアエンコーダの概略構成図、（ｂ）同図（ａ）に示す回路基板をスケール板側から眺めた平面図
【図１７】光学式絶対値エンコーダにおけるスケール板の全体構成図
【図１８】図１７に示すスケール板のパターン形成面の部分拡大図
【図１９】光学式絶対値エンコーダにおける受光セルパターンの平面図
【図２０】受光セルアレイＡ群及びＢ群、受光セルアレイＡ’群及びＢ’群、並びにその周辺回路の回路構成図
【図２１】受光セルアレイＡ’群及びＢ’群の内挿倍検出信号、受光セルアレイＡ群及びＢ群の一部のＭ系列検出信号の信号波形図
【図２２】内挿倍検出信号の波形図及び状態が不安定なＭ系列検出信号の信号波形図
【図２３】内挿倍検出信号の波形図及びオフセットレベルが上昇したＭ系列検出信号の信号波形図
【図２４】内挿倍検出信号の波形図及びオフセットレベルが上昇したＭ系列検出信号に基づいた不安定なＣＰＵ内部信号の波形図
【図２５】光学式絶対値ロータリエンコーダの概略構成図
【図２６】図２５に示すスリット円板の部分的な平面図
【符号の説明】
【０１４９】
１  発光素子
２  受光素子
３  回路基板
４  スケール板
５  Ｍ系列トラック
６  明暗トラック
３１−１〜３１−８  受光セル（Ａ群）
３２−１〜３２−８  受光セル（Ｂ群）
３３−１〜３３−６  受光セル（Ａ’群）
３４−１〜３４−６  受光セル（Ｂ’群）
４１−１〜４１−８  電流−電圧変換回路（Ａ群）
４２−１〜４２−８  電流−電圧変換回路（Ｂ群）
４３  電流−電圧変換回路（Ａ’群）
４４  電流−電圧変換回路（Ｂ’群）
５０、７０  ＣＰＵ
６１−１〜６１−８  比較器（Ａ群）
６２−１〜６２−８  比較器（Ｂ群）
６３  可変抵抗器
６３−１〜６３−８  可変抵抗器（Ａ群）
６６−１〜６６−８  可変抵抗器（Ｂ群）
８１  モニタリング用受光セル（Ａ群及びＢ群）
８４  基準電圧生成回路
３１１  受光セルアレイＡ群
３１２  受光セルアレイＢ群
３１３  受光セルアレイＡ’群
３１４  受光セルアレイＢ’群
４０１〜４０８  トランジスタ（Ａ群）
４０９〜４１６  トランジスタ（Ｂ群）
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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