(57)【要約】【課題】エンコーダ信号の振幅をより正確に検出することができるエンコーダを提供すること。【解決手段】エンコーダ信号入力部１０から９０度位相が異なる少なくとも２相の周期的な信号を逓倍部１１に入力し、これらの信号から、これらの信号と位相が異なる少なくとも１相の周期的な信号を発生させる。ここで発生させた少なくとも１相の周期的な信号と９０度位相が異なる少なくとも２相の周期的な信号とをエンコーダ信号として振幅検出部１２に入力し、振幅検出部１２においてエンコーダ信号の振幅を検出する。【選択図】      図１
2005351654.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ９０度位相が異なる少なくとも２相の周期的な信号から、前記少なくとも２相の周期的な信号のそれぞれと位相が異なる少なくとも１相の周期的な信号を発生させる逓倍手段と、
前記少なくとも２相の周期的な信号と前記少なくとも１相の周期的な信号の振幅とから変位量を検出するためのエンコーダ信号の振幅を検出する振幅検出手段と、
を具備することを特徴とするエンコーダ。
【請求項２】
前記逓倍手段と前記振幅検出手段とは、エンコーダヘッドに内蔵されていることを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ。
【請求項３】
前記逓倍手段は、複数の抵抗を直列に接続した抵抗アレイによって構成されており、
前記少なくとも１相の周期的な信号は、前記抵抗アレイの両端に前記少なくとも２相の周期的な信号の中から互いに９０度位相の異なる２相の周期的な信号を与えることによって前記抵抗アレイの途中の少なくとも１箇所から発生する信号であることを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ。
【請求項４】
前記逓倍手段は、前記少なくとも１相の周期的な信号の振幅を前記少なくとも２相の周期的な信号の振幅と略等しい振幅に増幅する増幅手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ。
【請求項５】
前記少なくとも２相の周期的な信号の振幅及び前記少なくとも１相の周期的な信号の振幅と、これらの振幅に応じてそれぞれ設定される振幅判定値とを比較するウィンドーコンパレータを備える判定手段を更に具備することを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ。
【請求項６】
前記判定手段は、前記少なくとも２相の周期的な信号と前記少なくとも１相の周期的な信号の中で最大の信号を検出する最大値検出手段と、前記少なくとも２相の周期的な信号と前記少なくとも１相の周期的な信号の中で最小の信号を検出する最小値検出手段とを更に備え、
前記ウィンドーコンパレータは、前記最大の信号と前記最小の信号とに応じて設定される振幅判定値で比較を行うことを特徴とする請求項５に記載のエンコーダ。
【請求項７】
前記振幅検出手段は、前記エンコーダ信号の振幅を検出するのに先立って、前記少なくとも２相の周期的な信号と前記少なくとも１相の周期的な信号とをそれぞれ整流することを更に行うことを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ。
【請求項８】
前記振幅検出手段は、前記少なくとも２相の周期的な信号と前記少なくとも１相の周期的な信号の中で最大の信号を検出する最大値検出手段と、前記少なくとも２相の周期的な信号と前記少なくとも１相の周期的な信号の中で最小の信号を検出する最小値検出手段とを含むことを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ。
【請求項９】
前記最大値検出手段は、前記少なくとも２相の周期的な信号と前記逓倍手段で発生した前記少なくとも１相の周期的な信号とを入力としてそれぞれ複数の第１のＭＯＳトランジスタのゲートに接続し、この複数の第１のＭＯＳトランジスタのドレインを共通の電源に接続し、前記複数の第１のＭＯＳトランジスタのソースを共通に接続して所定の電流を流すようにバイアスされた第２のＭＯＳトランジスタのドレインと第１のオペアンプの非反転端子とに接続し、前記第１のオペアンプの反転端子を該第１のオペアンプの出力端子にゲートが接続された第３のＭＯＳトランジスタのソースと所定の電流を流すようにバイアスされた第４のＭＯＳトランジスタのドレインとに接続し、前記第１のＭＯＳトランジスタのドレインと前記第３のＭＯＳトランジスタのドレインとを共通とし、前記第２のＭＯＳトランジスタのソースと前記第４のＭＯＳトランジスタのドレインとを共通とした構成であり、
前記最小値検出手段は、前記少なくとも２相の周期的な信号と前記逓倍手段で発生した前記少なくとも１相の周期的な信号とを入力としてそれぞれ複数の第５のＭＯＳトランジスタのゲートに接続し、この複数の第５のＭＯＳトランジスタのドレインをそれぞれ接地し、前記複数の第５のＭＯＳトランジスタのソースを共通に接続して所定の電流を流すようにバイアスされた第６のＭＯＳトランジスタのドレインと第２のオペアンプの非反転端子とに接続し、前記第２のオペアンプの反転端子を該第２のオペアンプの出力端子にゲートが接続された第７のＭＯＳトランジスタのソースと所定の電流を流すようにバイアスされた第８のＭＯＳトランジスタのドレインとに接続し、前記第５のＭＯＳトランジスタのドレインと前記第７のＭＯＳトランジスタのドレインとを共通とし、前記第６のＭＯＳトランジスタのソースと前記第８のＭＯＳトランジスタのドレインとを共通とした構成であることを特徴とする請求項８に記載のエンコーダ。
【請求項１０】
前記判定手段の出力結果に応じて前記エンコーダ信号の振幅が異常であることを示す異常信号を出力するアラーム発生手段を更に具備することを特徴とする請求項５に記載のエンコーダ。
【請求項１１】
前記アラーム発生手段は、前記判定手段の出力結果に応じて複数種類の異常信号を出力し、この異常信号の種類に応じて異なる色の発光素子で告知を行うことを更に行うことを特徴とする請求項１０に記載のエンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変位センサ等で用いられるエンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
変位センサなどで用いられるエンコーダは、移動体に設けられたパターンの変位量に応じた位相の異なる複数の略正弦波信号を発生させて出力するものである。これらの略正弦波信号の出力は、サイクルを計数するための処理回路に供給され、この処理回路において、移動体の位置（変位）を測定することができる。
【０００３】
このようなエンコーダに関する技術の１つとして位相の異なる略正弦波信号の振幅を検出する回路に関する提案が特許文献１等でなされている。例えば、特許文献１では、サイン（正弦）波信号及びコサイン（余弦）波信号をそれぞれの信号の振幅中心レベルで全波整流する整流回路と、全波整流された２つの信号を加算する加算回路と、加算回路の出力を所定の基準値と比較する比較回路とを含み、サイン波信号及びコサイン波信号の異常発生時には比較回路から異常検出信号が出力される光電型エンコーダの異常検出回路が提案されている。
【特許文献１】実開昭５８−２６２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術は、図１２（ａ）に示すエンコーダ信号であるサイン波信号３００及びコサイン波信号３０１を全波整流して、図１２（ｂ）に示すような全波整流信号３０２、３０３のような波形の信号とし、これら全波整流信号３０２、３０３を加算して図１２（ｃ）に示すような加算信号３０４を得て、この加算信号３０４を所定の基準値と比較するようにしている。この場合、加算信号３０４は、図１２（ｃ）に示すようにサイン波信号３００とコサイン波信号３０１のそれぞれの振幅の１倍から１．４１４倍の間で波打つ波形となる。即ち、所定の基準値と比較した場合には、振幅の１倍から１．４１４倍までが誤差となり、エンコーダの振幅を正確に検出することが困難である。
【０００５】
本発明はこの点に注目してなされたものであり、エンコーダ信号の振幅をより正確に検出することができるエンコーダを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明の第１の態様のエンコーダは、それぞれ９０度位相が異なる少なくとも２相の周期的な信号から、前記少なくとも２相の周期的な信号のそれぞれと位相が異なる少なくとも１相の周期的な信号を発生させる逓倍手段と、前記少なくとも２相の周期的な信号と前記少なくとも１相の周期的な信号の振幅とから変位量を検出するためのエンコーダ信号の振幅を検出する振幅検出手段とを具備することを特徴とする。
【０００７】
この第１の態様によれば、逓倍手段によって９０度位相の異なる信号と異なる位相の信号を発生させることにより、エンコーダ信号の信号の振幅をより正確に検出することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、エンコーダ信号の振幅をより正確に検出することができるエンコーダを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。  
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態のエンコーダの概略的な構成について示す図である。即ち、第１の実施形態におけるエンコーダは、図１に示すように、エンコーダ信号入力部１０と、逓倍部１１と、振幅検出部１２と、判定部１３と、アラーム発生部１４とを含む。
エンコーダ信号入力部１０では、９０度位相の異なる少なくとも２相のエンコーダ信号が生成され、逓倍部１１に出力される。逓倍部１１では、エンコーダ信号入力部１０から入力された９０度位相の異なる少なくとも２相のエンコーダ信号から、これら少なくとも２相のエンコーダ信号と位相が異なる少なくとも１相の中間位相のエンコーダ信号（以下、中間位相信号と称する）が生成される。そして、上記少なくとも２相のエンコーダ信号と上記少なくとも１相の中間位相信号が振幅検出部１２に出力される。振幅検出部１２では、入力された少なくとも２相のエンコーダ信号と少なくとも１相の中間位相信号とからエンコーダ信号の振幅が検出される。
【００１０】
また、判定部１３では、エンコーダ信号の振幅が異常であるか否かが判定される。アラーム発生部１４では、判定部１３の判定結果に応じて異常信号が生成される。そして、ここで生成された異常信号に基づいて例えば発光素子などにより告知が行われる。
【００１１】
ここで、逓倍部１１において発生させた少なくとも１相の中間位相信号は、元のエンコーダ信号の振幅が小さくなったときに大きな振幅となるようにする。このようにすれば、振幅検出部１２に入力された元のエンコーダ信号の振幅が小さい場合でも中間位相信号によって振幅の補間がなされるので、エンコーダ信号の振幅をより正確に検出することができる。
【００１２】
図２は、図１の構成を含む光学式エンコーダのセンサヘッドの構成について示す図である。図２に示すように、光学式エンコーダのセンサヘッド２７には、エンコーダ信号入力部１０であるエンコーダ信号処理部２０と、逓倍部２１と、振幅検出部２２と、判定部２３と、アラーム発生部２４とに加えて、受光部２５と光源２６とが設けられている。光学式エンコーダにおいては、光源２６からの光が、光源２６に対して相対移動可能なように配置された周期的な光学パターンを有する図示しないスケールに照射される。このときのスケールからの反射光、回折光、散乱光、及び透過光などの光が、スケールの移動量を検出するための受光部２５に入射する。この受光部２５で受光された光に基づいてエンコーダ信号処理部２０にて９０度位相の異なる少なくとも２相のエンコーダ信号が生成される。以後の動作は図１と同様である。
【００１３】
このように図１の構成をエンコーダヘッドに内蔵することにより、エンコーダのヘッドのみで使用するエンコーダにおいてもエンコーダ信号の振幅異常を容易に検出できる。また、エンコーダ取り付け時の許容度検出も可能であり、取り付けが容易となる。
【００１４】
図３は、逓倍部１１の詳細な構成を示す図である。ここで、図３の逓倍部は、３相のエンコーダ信号から２相の中間位相信号を得ることができるようになっている。即ち、逓倍部１３は、図３に示すように、抵抗３０ａ〜抵抗３０ｄが直列に接続されてなる抵抗アレイによって構成されている。このような構成において、図３の抵抗アレイの両端と中心部とに、それぞれエンコーダ信号Ｓｉｇ１（＝ｓｉｎωｔ）、Ｓｉｇ３（＝−ｃｏｓωｔ）、Ｓｉｇ５（＝−ｓｉｎωｔ）が印加されたときに、抵抗アレイの途中部分の２箇所、即ち抵抗３０ａと抵抗３０ｂとの間の箇所及び抵抗３０ｃと抵抗３０ｄとの間の箇所から中間位相信号Ｓｉｇ２及びＳｉｇ４が出力される。ここで、抵抗３０ａと抵抗３０ｂとの間で得られる中間位相信号Ｓｉｇ２、抵抗３０ｃと抵抗３０ｄとの間で得られる中間位相信号Ｓｉｇ４は、それぞれ、
Ｓｉｇ２＝√２/２・ｓｉｎ（ωｔ−４５°）
Ｓｉｇ４＝√２/２・ｓｉｎ（ωｔ−１３５°）
となり、それぞれ、元のエンコーダ信号の振幅に対して約０．７０７倍の振幅となる。
【００１５】
なお、図３の例は、元のエンコーダ信号から１つの中間位相のエンコーダ信号を得る場合を示しているが、抵抗比を変えることにより振幅の異なる複数の中間位相のエンコーダ信号を得ることができる。
【００１６】
また、図３の逓倍部は、掛け算回路などの複雑な回路を含まないので、低価格の半導体プロセスや低電圧駆動の回路で容易に構成することができる。また、図３のような抵抗アレイで構成される逓倍部は、Ａ／Ｄ変換器などよりもノイズが発生しにくいという特徴も有している。
【００１７】
図４は、判定部１３の詳細な構成について示した図である。ここで、図４の判定部に入力される信号は、上記エンコーダ信号Ｓｉｇ１とＳｉｇ３及び中間位相信号Ｓｉｇ２とＳｉｇ４のみであり、エンコーダ信号Ｓｉｇ５を入力する必要はない。これは、エンコーダ信号Ｓｉｇ５が変位量算出に用いる必要がない信号のためである。
【００１８】
図４に示す判定部１３では、複数の抵抗４０〜４３で構成される抵抗アレイの両端に、エンコーダ信号Ｓｉｇ１、Ｓｉｇ３の振幅に応じて設定された振幅判定値ＴＨ１、ＴＨ２に相当する電位を与え、更に、抵抗アレイの中央部（抵抗４１と抵抗４３との間）に基準電位Ｖｒｅｆを与えておく。このような構成において、抵抗アレイの抵抗比により、抵抗４０と抵抗４１との間及び抵抗４３と抵抗４２との間に、中間位相信号の振幅に応じた振幅判定値ＴＨ３（＝Ｖｒｅｆ＋０．７０７×（ＴＨ１−Ｖｒｅｆ））及びＴＨ４（Ｖｒｅｆ−０．７０７×（Ｖｒｅｆ−ＴＨ２））をそれぞれ発生させる。
【００１９】
ここで、逓倍部で得られる中間位相信号の振幅は元のエンコーダ信号の振幅と異なるが、振幅の変化の割合は元のエンコーダ信号と変わらない。そこで、第１の実施形態では、中間位相信号に対する振幅判定値を元のエンコーダ信号と異なった分だけ変えるようにして、振幅異常の判定を元のエンコーダ信号と同様の条件で行えるようにしている。
【００２０】
図５は、逓倍部１１から判定部１３に入力されるエンコーダ信号とこれらエンコーダ信号と比較される振幅判定値の様子について示した図である。なお、図５にはエンコーダ信号Ｓｉｇ５も図示されているが、これは他のエンコーダ信号との比較のために図示したものである。
【００２１】
図５に示すとおり判定部１３に入力される時点で信号Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ４は、基準電圧Ｖｒｅｆを振幅中心とする擬似正弦波状の信号となっている。そこで、第１の実施形態では、基準電圧Ｖｒｅｆに対して高電圧側と低電圧側とにそれぞれ振幅判定値ＴＨ１〜ＴＨ４を与えておき、これら振幅判定値ＴＨ１〜ＴＨ４と擬似正弦波状の信号Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ４とを入力とするウィンドーコンパレータ４４ａ〜４５ｄを用いて、エンコーダ信号の振幅が異常である否かを判定する。これらウィンドーコンパレータ４４ａ〜４５ｄによって、エンコーダ信号Ｓｉｇ１、Ｓｉｇ３は振幅判定値ＴＨ１、ＴＨ２と比較され、中間位相信号Ｓｉｇ２、Ｓｉｇ４は振幅判定値ＴＨ３、ＴＨ４と比較される。
【００２２】
この比較の結果、ウィンドーコンパレータ４４ａ〜４５ｄの出力が全てＨレベルである、即ち全てのエンコーダ信号及び中間位相信号の振幅が振幅判定値内にある場合には、ＮＡＮＤ素子４６ａ〜４６ｄの出力が全てＬレベルとなる。その結果ＮＯＲ素子４７の出力が、Ｈレベルとなりエンコーダ信号の振幅が異常であると判定される。これは、エンコーダ信号の振幅が小さすぎる場合である。判定部１３においてエンコーダ信号の振幅が異常であると判定された場合には、アラーム発生部１４からエンコーダ信号の振幅が異常であることを示す異常信号が出力され、この異常信号を受けて例えば発光素子などによってエンコーダ信号の振幅が異常であることが外部に告知される。
【００２３】
一方、全てのエンコーダ信号及び中間位相信号の振幅が振幅判定値内にない場合には、ＮＯＲ素子４７の出力がＬレベルとなりエンコーダ信号の振幅が正常であると判定される。
【００２４】
ここで、振幅判定値は、基準電圧Ｖｒｅｆに対して高電圧側と低電圧側の２種類のみを持たせておく必要はなく、エンコーダ信号や中間位相信号の振幅に応じた複数レベルの振幅判定値を持たせておくようにしても良い。このような構成にすれば、例えばエンコーダの動作には問題がないエンコーダ信号であるが余裕が無い場合に異常信号が出力されるアラーム発生部やエンコーダの動作に問題をきたすエンコーダ信号である場合に異常信号が出力されるアラーム発生部等の、エンコーダ信号の状態に応じて異なる異常信号を出力する複数のアラーム発生部をエンコーダに持たせることもできる。また、このような複数のアラーム発生部を設けるようにすれば、例えばエンコーダとスケールとの位置関係がずれている場合に、そのずれ量に応じて異なる異常信号が出力され、エンコーダとスケールとの位置関係を設定する際に便利である。
【００２５】
ここで、判定部１３で判定するエンコーダ信号の異常は、エンコーダ信号の振幅が小さすぎる場合に限るものではない。例えばエンコーダ信号の振幅が大きすぎる場合にも、エンコーダ信号を発生させる回路やエンコーダ信号を用いる制御装置内で扱えるエンコーダ信号の領域が非線形な領域になるなどエンコーダ信号の性能を劣化させる可能性があるので、このような場合にも判定部１３において異常と判定されるようにしても良い。
【００２６】
また、図３の逓倍部１１では、２つの中間位相の信号しか発生させていないが、抵抗の数や入力するエンコーダ信号の数を増加させれば、逓倍部１１で発生させる中間位相信号の数を増加させることもできる。このようにして中間位相信号の数を増加させれば、エンコーダ信号の振幅を更に正確に判定することができる。
【００２７】
また、判定部１３において異常であると判定された場合に、そのときの結果をラッチ回路などで保存しておくようにすることにより、スケールの一部が汚れたりして発生したエンコーダ信号の異常をエンコーダの制御装置に伝え続けることができる。また、異常の程度を外部から識別できるように、異常の程度に応じて異なる発光色や発光パターンで発光する複数色の発光素子を設けておくようにしても良い。このようにすれば、エンコーダとスケールとの位置関係を設定する際にさらに便利である。
【００２８】
以上説明したように、第１の実施形態によれば、低価格の半導体プロセスでも構成可能な平易な構成でエンコーダ信号の振幅を正確に検出することができる。例えば、９０度位相の異なる元のエンコーダ信号が振幅相当に無い場合には、エンコーダ信号の振幅を算出する際に、従来では９０度位相の異なるエンコーダ信号のそれぞれの２乗和を演算しなくてはならない。しかし、逓倍部により中間位相信号を発生させることにより、元のエンコーダ信号が振幅相当に無いときでも中間位相信号が振幅相当にくるので、エンコーダ信号の位相角によらずに常に振幅を検出することができる。
【００２９】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施例の形態について説明する。本発明の第２の実施形態のエンコーダは逓倍部の変形例である。図６に第２の実施形態の逓倍部の構成を示す。即ち、第２の実施形態における逓倍部には、エンコーダ信号の振幅と中間位相信号の振幅とを等しくするために、抵抗５０ａ〜５０ｄで構成される逓倍部で得られた中間位相信号の振幅を増幅する増幅部５１が設けられている。
【００３０】
ここで、逓倍部で得られる中間位相信号は、増幅部５１により電流の入出力をさせると位相や振幅が変わってしまう。そこで、第２の実施形態では、増幅部５１を例えば図７に示すようにして構成する。
【００３１】
図７において、入力バイアス電流の無い又は入力バイアス電流が微小なオペアンプ６３の非反転端子には中間位相信号の発生部が接続されている。また、オペアンプ６３の反転端子には、抵抗６１を介して基準電圧源Ｖｒｅｆが接続されている。更に、オペアンプ６３の反転端子とオペアンプ６３の出力端子との間には、抵抗６２が接続されている。
【００３２】
同様に、入力バイアス電流の無い又は入力バイアス電流が微小なオペアンプ６６の非反転端子には中間位相信号の発生部が接続されている。また、オペアンプ６６の反転端子には、抵抗６４を介して基準電圧源Ｖｒｅｆが接続されている。更に、オペアンプ６６の反転端子とオペアンプ６６の出力端子との間には、抵抗６５が接続されている。
【００３３】
このような構成において、増幅部のゲインは、（抵抗６１＋抵抗６２）÷抵抗６１及び（抵抗６４＋抵抗６５）÷抵抗６４となる。ここで、例えば上記中間位相信号Ｓｉｇ２、Ｓｉｇ４の場合には、元のエンコーダ信号の０．７０７倍の振幅の信号が逓倍部から得られるので、これらの中間位相信号の振幅を１．４１４倍することにより、中間位相信号の振幅を元のエンコーダ信号と同一の振幅とすることができる。この場合、抵抗６１と抵抗６２との比及び抵抗６４と抵抗６５との比をそれぞれ１：０．４１４とすればよい。
【００３４】
上記のような構成により、判定部においてエンコーダ信号毎に振幅判定値を設定する必要が無く、判定部の構成が簡易となる。このような判定部の構成例を図８に示す。即ち、図８に示すように、基準電圧Ｖｒｅｆに対して電源側とＧＮＤ側にそれぞれ振幅判定値ＴＨ１、ＴＨ２を設定することで、ウィンドーコンパレータ７０ａ〜７１ｄの設定を全て同じくすることができる。なお、図８のＮＡＮＤ素子７２ａ〜７２ｄ及びＮＯＲ素子７３の動作については図４と同様である。
【００３５】
ここで、図８のような判定部においては、ウィンドーコンパレータを１系列として、エンコーダ信号分の記憶部を設けておくようし、更にエンコーダ信号入力と記憶部の２箇所にスイッチを設けておくようにするようにしても良い。このような構成において、エンコーダ信号より十分早い間隔でスイッチを切り替えるようにすれば、判定部を小規模の回路で構成することもできる。
【００３６】
以上説明したように、第２の実施形態によれば、元のエンコーダ信号と振幅の異なる中間位相信号の振幅を元のエンコーダ信号の振幅と同じくすることで、元のエンコーダ信号と同一の振幅判定値を用いて比較を行うことができる。
【００３７】
［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。本発明の第３の実施形態は、判定部の変形例である。図９（ａ）に第３の実施形態のエンコーダにおける判定部の構成を示す。即ち、第３の実施形態においては、図９（ｂ）に示すそれぞれ振幅の等しい信号Ｓｉｇ１、Ｓｉｇ２’、Ｓｉｇ３、Ｓｉｇ４’が、最大値検出部８０及び最小値検出部８１にそれぞれ入力される。ここで、最大値検出部８０の出力は図９（ｃ）の最大値信号となり、最小値検出部８１の出力は図９（ｃ）の最小値信号となる。
【００３８】
また、図９（ａ）において最大値検出部８０は比較部８２に接続されており、この比較部８２には振幅判定値ＴＨ１が入力される。同様に最小値検出部８１は比較部８３に接続されており、この比較部８３には振幅判定値ＴＨ２が入力される。そして、比較部８２、８３は、それぞれアラーム発生部８４に接続されている。
【００３９】
上記図９（ａ）のような構成とすることにより、エンコーダ信号及び中間位相信号の振幅をエンコーダの位置によらず常にほぼ一定値として検出することができるとともに、エンコーダ信号の振幅が異常であるか否かをより正確に判定することが可能となる。
【００４０】
図１０に図９（ａ）の構成を実現するための回路構成を示す。図１０の回路は、安価な半導体プロセス（ＣＭＯＳプロセス）にて構成することができる。  
まず、最大値検出部について説明する。最大値検出部においては、振幅の等しい信号Ｓｉｇ１、Ｓｉｇ２’、Ｓｉｇ３、Ｓｉｇ４’が、フォロワ構成をなす複数のＰＭＯＳトランジスタ（第１のＭＯＳトランジスタ）９０ａ〜９０ｄのゲートにそれぞれ入力される。これらＰＭＯＳトランジスタ９０ａ〜９０ｄのドレインはそれぞれ共通の電源ＶＣＣに接続され、ＰＭＯＳトランジスタ９０ａ〜９０ｄのソースはそれぞれ所定のバイアス電流を発生させるＰＭＯＳトランジスタ（第２のＭＯＳトランジスタ）９１のドレインに接続される。
【００４１】
更に、ＰＭＯＳトランジスタ９０ａ〜９０ｄのソースは、オペアンプ（第１のオペアンプ）９２の非反転端子にも接続される。このオペアンプ９２の反転端子はオペアンプ９２の出力端子にゲートが接続されたＰＭＯＳトランジスタ（第３のＭＯＳトランジスタ）９３のソースに接続されると共に、所定のバイアス電流を発生するＰＭＯＳトランジスタ（第４のＭＯＳトランジスタ）９４のドレインに接続される。また、ＰＭＯＳトランジスタ９１のソースとＰＭＯＳトランジスタ９４のソースとは共にＧＮＤに接続され、ＰＭＯＳトランジスタ９１とＰＭＯＳトランジスタ９４とでカレントミラー回路を構成している。また、オペアンプ９２の出力端子は、比較部８２としてのコンパレータ９５の反転端子に接続される。また、このコンパレータ９５の非反転端子には振幅判定値ＴＨ１が入力される。
【００４２】
このような構成では、入力されたエンコーダ信号Ｓｉｇ１、Ｓｉｇ２’、Ｓｉｇ３、Ｓｉｇ４’の中で最大の信号がオペアンプ９２の出力として検出されるとともに、この最大の信号がコンパレータ９５の反転端子に入力される。
【００４３】
次に、最小値検出部について説明する。最小値検出部においては、振幅の等しい信号Ｓｉｇ１、Ｓｉｇ２’、Ｓｉｇ３、Ｓｉｇ４’が、フォロワ構成をなす複数のＮＭＯＳトランジスタ９６ａ〜９６ｄ（第５のＭＯＳトランジスタ）のゲートにそれぞれ入力される。これらＮＭＯＳトランジスタ９６ａ〜９６ｄのドレインはそれぞれＧＮＤに接続され、ＮＭＯＳトランジスタ９６ａ〜９６ｄのソースはそれぞれ所定のバイアス電流を発生させるＮＭＯＳトランジスタ（第６のＭＯＳトランジスタ）９７のドレインに接続される。
【００４４】
更に、ＮＭＯＳトランジスタ９６ａ〜９６ｄのソースは、オペアンプ（第２のオペアンプ）９８の非反転端子にも接続される。このオペアンプ９８の反転端子はオペアンプ９８の出力端子にゲートが接続されたＮＭＯＳトランジスタ（第７のＭＯＳトランジスタ）９９のソースに接続されると共に、所定のバイアス電流を発生するＮＭＯＳトランジスタ（第８のＭＯＳトランジスタ）１００のドレインに接続される。また、ＮＭＯＳトランジスタ９７のソースとＮＭＯＳトランジスタ１００のソースとは、共に電源ＶＣＣに接続され、ＮＭＯＳトランジスタ９７とＮＭＯＳトランジスタ１００とでカレントミラー回路を構成している。また、オペアンプ９８の出力端子は、比較部８３としてのコンパレータ１０１の非反転端子に接続される。また、このコンパレータ１０１の反転端子には振幅判定値ＴＨ２が入力される。
【００４５】
このような構成では、入力されたエンコーダ信号Ｓｉｇ１、Ｓｉｇ２’、Ｓｉｇ３、Ｓｉｇ４’の中で最小の信号がオペアンプ９８の出力として検出されるとともに、この最小の信号がコンパレータ１０１の非反転端子に入力される。
【００４６】
更に、図１０において、最大値検出部に接続されたコンパレータ９５と最小値検出部に接続されたコンパレータ１０１の出力は、それぞれＮＡＮＤ素子１０２に接続される。
【００４７】
以上のような構成とすれば、判定部を安価な半導体プロセス（ＣＭＯＳ回路）だけで構成することができる。また、図１０の構成では、比較部であるコンパレータ９５、１０１がともにＬレベルを出力したときのみエンコーダ信号の異常と判定されるので、異常信号を発生させる動作回数が減り、エンコーダ信号へのノイズの影響を少なくすることが可能となる。
【００４８】
［第４の実施形態］
次に、本発明の第４の実施例の形態について説明する。第４の実施形態では、図１の逓倍部１１から入力されるエンコーダ信号を振幅検出部１２で整流してから判定部１３に入力する。ここで、第４の実施形態の振幅検出部は、逓倍部１１から入力されるエンコーダ信号を整流する例えばダイオードブリッジなどの全波整流回路により構成される整流部とここで整流された信号の最大値を検出する最大値検出部とから構成されている。
【００４９】
図１１（ａ）のような、振幅の等しいエンコーダ信号Ｓｉｇ１、Ｓｉｇ３と中間位相信号Ｓｉｇ２’、Ｓｉｇ４’を全波整流すると、図１１（ｂ）に示すような波形となる。この図で示すとおり、全波整流回路を経た信号のピークは、その信号の振幅に略等しい値をなぞっていく。そこで、例えばこれら全波整流した信号と１つの振幅判定値ＴＨ１とを複数の比較部を用いて比較するようにすると共に、これら複数の比較部とアラーム発生部１４とを接続し、全ての比較部に入力される信号の振幅が振幅判定値ＴＨ１を下回った場合に異常信号が出力されるようにしても良い。このような構成によれば、判定部が判定する信号は基準電圧Ｖｒｅｆに対して片側の電位方向のみの信号となるので、判定部の構成をより簡素化することが可能である。
【００５０】
また、たとえば図１１（ｂ）のような全波整流した波形を最大値検出部に入力した場合、図１１（ｃ）のように最大値検出部の出力は、元のエンコーダ信号の振幅とほぼ等しい値が常に検出されるようになる。これにより、判定部における判定を１つの振幅判定値により行うことができ、判定部を更に小型化することができる。
【００５１】
また、判定部が異常信号を出力するのは、最大値信号が振幅判定値ＴＨ１を下回った場合のみである。即ち、通常の使用時においてはエンコーダ信号にデジタルノイズの影響を及ぼすことなくエンコーダ信号の振幅検出をすることができる。
【００５２】
なお、全波整流で基準電圧より低電圧側に全波整流信号を発生させるような構成とした場合には、最小値検出部を用いることにより同様の異常判定を行うことが可能である。
【００５３】
また、ここでは整流部において全波整流する例を示したが、位相が９０度異なる４相のエンコーダ信号から逓倍部により中間位相信号を得るようにすれば、半波整流によっても図１１（ｂ）と同様な信号を得ることが可能である。この場合、全波整流回路を用いなくとも図１１（ｃ）と同様な信号を得ることが可能とである。
【００５４】
以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
【００５５】
さらに、上記した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明のエンコーダの概念構成を示した図である。
【図２】図１の構成をエンコーダヘッドに内蔵した場合を示した図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における逓倍部の詳細な構成について示した図である。
【図４】本発明の第１の実施形態における判定部の詳細な構成について示した図である。
【図５】逓倍部から判定部に入力される信号と判定部に入力された信号と比較される振幅判定値の様子について示した図である。
【図６】本発明の第２の実施形態における逓倍部の構成について示した図である。
【図７】本発明の第２の実施形態における増幅部の詳細な構成について示した図である。
【図８】本発明の第２の実施形態における判定部の詳細な構成について示した図である。
【図９】図９（ａ）は本発明の第３の実施形態における判定部の構成について示した図であり、図９（ｂ）は逓倍部から判定部に入力される信号と判定部に入力された信号と比較される振幅判定値の様子について示した図であり、図９（ｃ）は最大値検出部及び最小値検出部の出力信号の様子について示した図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態における最大値検出部及び最小値検出部の構成について示した図である。
【図１１】図１１（ａ）は逓倍部から第４の実施形態における振幅検出部に入力される信号について示した図であり、図１１（ｂ）は最大値検出部から出力される最大値信号の様子について示した図であり、図１１（ｃ）は最大値信号と比較される振幅判定値の様子について示した図である。
【図１２】従来のエンコーダにおける振幅検出について説明するための図である。
【符号の説明】
【００５７】
１０…エンコーダ信号入力部、１１…逓倍部、１２…振幅検出部、１３…判定部、１４，８４…アラーム発生部、２０…エンコーダ信号処理部、２１…逓倍部、２２…振幅検出部、２３…判定部、２４…アラーム発生部、２５…受光部、２６…光源、５１…増幅部、８０…最大値検出部、８１…最小値検出部、８２，８３…比較部
【図１】
2005351654.tif 000003
【図２】
2005351654.tif 000004
【図３】
2005351654.tif 000005
【図４】
2005351654.tif 000006
【図５】
2005351654.tif 000007
【図６】
2005351654.tif 000008
【図７】
2005351654.tif 000009
【図８】
2005351654.tif 000010
【図９】
2005351654.tif 000011
【図１０】
2005351654.tif 000012
【図１１】
2005351654.tif 000013
【図１２】
2005351654.tif 000014