(57)【要約】【課題】１系統の信号線で移動情報信号を出力可能にでき、かつ高精度な相対位置情報と移動方向を検出できてモジュールの小型化に最適な光学式エンコーダを提供する。【解決手段】この光学式エンコーダは、移動体１が移動方向の寸法が基準寸法Ｗの光オン部６と基準寸法Ｗの２倍の光オフ部７とが交互に形成されている。受光部２の第１受光素子５１,６１,７１の第１受光信号Ｓ１と第２受光素子５２,６２,７２の第２受光信号Ｓ２から第１論理積回路１１１により第１移動情報信号Ａが生成される。第３受光素子５３,６３,７３の第３受光信号Ｓ３と第４受光素子５４,６４,７４の第４受光信号Ｓ４から第２論理積回路１１２により第２移動情報信号Ｂが生成される。第５受光素子５５,６５,７５の第５受光信号Ｓ５と第６受光素子５６,６６,７６の第６受光信号Ｓ６から第３論理積回路１１３により第３移動情報信号Ｃが生成される。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光部と、
上記発光部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を有する受光部と、
上記受光素子に対応する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夫々複数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受光素子に対応する位置を通過する移動体と
を備え、
上記移動体は、
移動方向の寸法が予め定められた基準寸法である光オン部と、
上記光オン部に隣接していると共に上記移動方向の寸法が上記基準寸法の２倍である光オフ部とを有し、
上記光オン部と光オフ部とが上記移動方向に交互に配置されており、
上記受光部は、
上記移動方向に順に隣接して配置された第１,第２,第３,第４,第５,第６の６個の受光素子で構成された受光素子群をすくなくとも１つ有し、
上記受光素子群の各受光素子は上記移動方向の寸法が上記基準寸法の２分の１であり、
さらに、上記受光素子群の各受光素子の出力信号が入力されると共に順に位相がずれた３つの移動情報信号を生成する信号処理部を備え、
上記信号処理部は、
上記第１の受光素子の出力信号と上記第２の受光素子の出力信号とを相互論理演算して上記第１の移動情報信号を生成し、上記第３の受光素子の出力信号と上記第４の受光素子の出力信号とを相互論理演算して上記第２の移動情報信号を生成し、上記第５の受光素子の出力信号と上記第６の受光素子の出力信号とを相互論理演算して上記第３の移動情報信号を生成する論理演算部を有することを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項２】
請求項１に記載の光学式エンコーダにおいて、
上記信号処理部は、
上記受光素子群の各受光素子からの出力信号による受光電流の総和を基準電流とし、この基準電流を用いて、上記出力信号をＡＤ変換して、上記論理演算部に入力するＡＤ変換部を有することを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光学式エンコーダにおいて、
上記論理演算部は、
上記第１の受光素子の出力信号と上記第２の受光素子の出力信号との論理積を取って上記第１の移動情報信号を生成する第１の論理積回路と、
上記第３の受光素子の出力信号と上記第４の受光素子の出力信号との論理積を取って上記第２の移動情報信号を生成する第２の論理積回路と、
上記第５の受光素子の出力信号と上記第６の受光素子の出力信号との論理積を取って上記第３の移動情報信号を生成する第３の論理積回路と、
上記第１の移動情報信号と上記第２の移動情報信号と上記第３の移動情報信号との論理和を取る論理和回路とを有することを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載の光学式エンコーダにおいて、
上記信号処理部は、
上記第１,第２,第３の各移動情報信号のパルス電圧値を互いに異ならせる回路部を有することを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項５】
請求項４に記載の光学式エンコーダにおいて、
上記回路部は、
上記第１,第２,第３の移動情報信号が入力されると共に上記第１,第２,第３の移動情報信号に応じて抵抗分割により生成された定電圧値に応じて互いに異なる第１,第２,第３のパルス電圧を出力する抵抗分割回路であることを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１つに記載の光学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、光学式エンコーダおよび電子機器に関し、受光素子を用いて移動体の位置,移動速度,移動方向等を検出する光学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学式エンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１(特開２０１０-８３６７号公報)では、幅広磁極と幅狭磁極を交互に配置した磁性体で構成した回転部材を備えたことで、回転部材の回転方向によって長,短のパルス幅の順番が異なる出力信号を得て、回転部材の回転方向の検知が可能な磁気式エンコーダが開示されている。
【０００３】
また、特許文献２(実開昭６１-８０４０７号公報)では、長さの異なる複数のスリットを形成した移動体である回転板を備えたことにより、隣り合う信号同士で相異なる電圧値を有するパルス信号を得ることで、回転板の回転方向の検知が可能なパルスエンコーダが開示されている。
【０００４】
ところで、特許文献１に開示の磁気式エンコーダでは、パルス幅の異なる出力信号が交互に得られるので、１系統の出力信号で方向検知が可能となる。この磁気式エンコーダでは、パルス幅が異なる信号が得られるが、パルス幅が長い側で分解能が下がる。また、特許文献１の磁気式エンコーダでは、回転部材による信号周期が変動するため、回転部材の速度が急速に変動した場合、パルス幅の長短の比較が正確にできない可能性がある。
【０００５】
一方、特許文献２のパルスエンコーダでは、光源の光量変動,ばらつきに依存してパルス信号の電圧値が大きく変動するため、スリットの長さの変化によるパルス信号の電圧変動を精密に検出できない可能性がある。
【０００６】
上述の理由から、１系統の信号線で移動情報信号を出力可能であり、かつ高精度な相対位置情報と移動方向を検出できてモジュールの小型化に最適なエンコーダが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−８３６７号公報
【特許文献２】実開昭６１−８０４０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、この発明の課題は、１系統の信号線で移動情報信号を出力可能にでき、かつ高精度な相対位置情報と移動方向を検出できてモジュールの小型化に最適な光学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】
【０００９】
上記課題を解決するため、この発明の光学式エンコーダは、発光部と、
上記発光部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を有する受光部と、
上記受光素子に対応する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夫々複数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受光素子に対応する位置を通過する移動体と
を備え、
上記移動体は、
移動方向の寸法が予め定められた基準寸法である光オン部と、
上記光オン部に隣接していると共に上記移動方向の寸法が上記基準寸法の２倍である光オフ部とを有し、
上記光オン部と光オフ部とが上記移動方向に交互に配置されており、
上記受光部は、
上記移動方向に順に隣接して配置された第１,第２,第３,第４,第５,第６の６個の受光素子で構成された受光素子群をすくなくとも１つ有し、
上記受光素子群の各受光素子は上記移動方向の寸法が上記基準寸法の２分の１であり、
さらに、上記受光素子群の各受光素子の出力信号が入力されると共に順に位相がずれた３つの移動情報信号を生成する信号処理部を備え、
上記信号処理部は、
上記第１の受光素子の出力信号と上記第２の受光素子の出力信号とを相互論理演算して上記第１の移動情報信号を生成し、上記第３の受光素子の出力信号と上記第４の受光素子の出力信号とを相互論理演算して上記第２の移動情報信号を生成し、上記第５の受光素子の出力信号と上記第６の受光素子の出力信号とを相互論理演算して上記第３の移動情報信号を生成する論理演算部を有することを特徴としている。
【００１０】
この発明の光学式エンコーダによれば、上記移動体の移動方向に対応して順に位相がずれた第１,第２,第３の移動情報信号が得られるので、この第１〜第３の移動情報信号により、高精度な相対位置情報が得られると共に上記移動体の移動方向を検出できる。また、上記第１,第２,第３の移動情報信号は、論理和を取って１系統の信号線に出力でき、各移動情報信号は位相が順にずれているので、各移動情報信号の順序をメモリー等に記憶させておくことで、移動体の移動方向を常に検出可能になる。
【００１１】
また、一実施形態の光学式エンコーダでは、上記信号処理部は、
上記受光素子群の各受光素子からの出力信号による受光電流の総和を基準電流とし、この基準電流を用いて、上記出力信号をＡＤ変換して、上記論理演算部に入力するＡＤ変換部を有する。
【００１２】
この実施形態の光学式エンコーダによれば、上記各受光素子からの出力信号をＡＤ変換することで、上記受光素子からの出力信号を波形ばらつきの少ないパルス信号として上記論理演算部に入力できる、よって、上記論理演算部が出力する第１〜第３の移動情報信号として波形ばらつきの少ないパルス信号が得られる。なお、一般に、上記受光素子から得られる電流(出力信号)は光量変動やばらつきにより、パルスではなく、正弦波に近い形に成り得る。
【００１３】
また、一実施形態の光学式エンコーダでは、上記論理演算部は、
上記第１の受光素子の出力信号と上記第２の受光素子の出力信号との論理積を取って上記第１の移動情報信号を生成する第１の論理積回路と、
上記第３の受光素子の出力信号と上記第４の受光素子の出力信号との論理積を取って上記第２の移動情報信号を生成する第２の論理積回路と、
上記第５の受光素子の出力信号と上記第６の受光素子の出力信号との論理積を取って上記第３の移動情報信号を生成する第３の論理積回路と、
上記第１の移動情報信号と上記第２の移動情報信号と上記第３の移動情報信号との論理和を取る論理和回路とを有する。
【００１４】
この実施形態の光学式エンコーダによれば、上記第１〜第３の移動情報信号は、それぞれ、上記移動体の光オン部,光オフ部による１周期に相当する周期と上記１周期の６分の１に相当するパルス幅を有し、かつ、３分の１周期づつ順に位相がずれている。そして、上記論理和回路から、上記１周期の６分の１に相当するパルス幅と上記３分の１周期の周期とを有する出力信号が得られる。
【００１５】
したがって、上記論理和回路の出力信号によれば、高精度な相対位置情報が得られると共に１系統の信号線に出力でき、上記第１〜第３の移動情報信号は位相が順にずれているので、上記第１〜第３の移動情報信号の順序をメモリー等に記憶させておくことで、移動体の移動方向を常に検出可能になる。
【００１６】
また、一実施形態の光学式エンコーダでは、上記信号処理部は、
上記第１,第２,第３の各移動情報信号のパルス電圧値を互いに異ならせる回路部を有する。
【００１７】
この実施形態の光学式エンコーダによれば、上記第１,第２,第３の各移動情報信号の判別が容易であり、各移動情報信号の論理和を取った一系統の信号とした後段においても、この一系統の信号から上記移動体の移動方向を容易に検知できる。
【００１８】
また、一実施形態の光学式エンコーダでは、上記回路部は、
上記第１,第２,第３の移動情報信号が入力されると共に上記第１,第２,第３の移動情報信号に応じて抵抗分割により生成された互いに異なる定電圧値による第１,第２,第３のパルス電圧を出力する抵抗分割回路である。
【００１９】
この実施形態の光学式エンコーダによれば、上記抵抗分割回路によって、上記第１〜第３の移動情報信号に対応した互いに異なる定電圧値による第１〜第３のパルス電圧を出力するので、後段回路につなぐことによる負荷の影響でパルス電圧が変動することを抑制できる。
【００２０】
また、一実施形態の電子機器では、光学式エンコーダを備えたことで、位置検出と移動検出を高精度かつ高分解能で行なうことが可能となり、かつ、１系統の信号線に出力でき、エンコーダが小型化されることでより小型の電子機器を実現可能となる。
【発明の効果】
【００２１】
この発明の光学式エンコーダによれば、移動体の移動方向に順に位相がずれた第１,第２,第３の移動情報信号が得られるので、この第１〜第３の移動情報信号により、高精度な相対位置情報が得られると共に上記移動体の移動方向を検出できる。また、上記第１,第２,第３の移動情報信号は、論理和を取って１系統の信号線に出力でき、各移動情報信号は位相が順にずれているので、各移動情報信号の順序をメモリー等に記憶させておくことで、移動体の移動方向を常に検出可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１Ａ】この発明の光学式エンコーダの第１実施形態の移動体と受光部の構成を示す図である。
【図１Ｂ】上記第１実施形態の信号処理部の構成を示す図である。
【図２】上記第１実施形態の信号処理部で生成するパルス化した６つの受光信号の波形を示す波形図である。
【図３】上記第１実施形態の論理演算部の論理積回路で生成する第１〜第３の移動情報信号の波形を示す波形図である。
【図４】上記第１実施形態の論理演算部の論理和回路で生成する第１〜第３の移動情報信号の論理和波形を示す波形図である。
【図５】この発明の光学式エンコーダの第２実施形態の信号処理部の要部を示す回路図である。
【図６】この発明の光学式エンコーダの第３実施形態の信号処理部の要部を示す回路図である。
【図７】上記第２実施形態の信号処理部で生成される第１〜第３の移動情報信号の波形を示す波形図である。
【図８】上記第２実施形態の信号処理部で生成される第１〜第３の移動情報信号の論理和波形を示す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。
【００２４】
(第１の実施の形態)
図１Ａに、この発明の光学式エンコーダの第１実施形態の構成を模式的に示す。
【００２５】
この第１実施形態は、移動体１と受光部２と発光部３を備える。発光部３は、ＬＥＤ(発光ダイオード)等の発光素子で構成されている。
【００２６】
上記移動体１は、矢印Ｇ１またはＧ２で示される方向に移動可能になっていて、光オン部６と光オフ部７とが移動方向に隣接して交互に配列されている。上記光オン部６は、移動体１の移動方向の寸法が予め定められた基準寸法Ｗである。また、上記光オフ部７は、移動体１の移動方向の寸法が予め定められた基準寸法Ｗの２倍である。上記光オン部６は、受光部２が有する受光素子に対応する位置を通過するときに上記発光部３からの光が上記受光素子に入射する状態にする。また、上記光オフ部７は、上記受光素子に対応する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。
【００２７】
上記受光部２は、上記移動方向に順に隣接して配置された第１の受光素子群３１と第２の受光素子群３２と第３の受光素子群３３を有する。上記第１の受光素子群３１は、上記移動方向に順に隣接して配置された第１,第２,第３,第４,第５,第６の６個の受光素子５１,５２,５３,５４,５５,５６を有する。この６個の受光素子５１〜５６はそれぞれ上記移動方向の寸法が上記基準寸法Ｗの２分の１である。したがって、各受光素子５１〜５６が出力する受光信号は、移動体１の１ピッチＰ(＝３Ｗ)を３６０°とすると位相が６０°ずつずれている。
【００２８】
また、上記第２の受光素子群３２は、上記移動方向に順に隣接して配置された第１,第２,第３,第４,第５,第６の６個の受光素子６１,６２,６３,６４,６５,６６を有する。この６個の受光素子６１〜６６はそれぞれ上記移動方向の寸法が上記基準寸法Ｗの２分の１である。したがって、各受光素子６１〜６６が出力する受光信号は、移動体１の１ピッチＰ(＝３Ｗ)を３６０°とすると位相が６０°ずつずれている。
【００２９】
また、上記第３の受光素子群３３は、上記移動方向に順に隣接して配置された第１,第２,第３,第４,第５,第６の６個の受光素子７１,７２,７３,７４,７５,７６を有する。この６個の受光素子７１〜７６はそれぞれ上記移動方向の寸法が上記基準寸法Ｗの２分の１である。したがって、各受光素子７１〜７６が出力する受光信号は、移動体１の１ピッチＰ(＝３Ｗ)を３６０°とすると位相が６０°ずつずれている。上記各受光素子５１〜５６,６１〜６６,７１〜７６は、フォトダイオード等からなる。
【００３０】
また、この実施形態では、上記第１の受光素子群３１の第１〜第６の受光素子５１〜５６に接続された電流分配器１１〜１６と、上記第２の受光素子群３２の第１〜第６の受光素子６１〜６６に接続された電流分配器１７〜２２と、上記第３の受光素子群３３の第１〜第６の受光素子７１〜７６に接続された電流分配器２３〜２８を備える。また、この実施形態は、図１Ｂに示すように、電流電圧変換部８１〜８７と、減衰器９０と、比較器１０１〜１０６と、第１,第２,第３の論理積回路１１１,１１２,１１３と、論理和回路１２１とを有する信号処理部を備える。上記比較器１０１〜１０６がＡＤ変換部を構成し、上記第１〜第３の論理積回路１１１〜１１３と論理和回路１２１とが論理演算部を構成している。
【００３１】
図１Ａ,図１Ｂに示すように、上記電流分配器１１,１７,２３は、電流電圧変換部８１に接続されている。また、上記電流分配器１２,１８,２４は、電流電圧変換部８２に接続されている。また、上記電流分配器１３,１９,２５は、電流電圧変換部８３に接続されている。また、上記電流分配器１４,２０,２６は、電流電圧変換部８４に接続されている。また、上記電流分配器１５,２１,２７は、電流電圧変換部８５に接続されている。また、上記電流分配器１６,２２,２８は、電流電圧変換部８６に接続されている。
【００３２】
また、電流分配器１１〜２８は、上記電流電圧変換部８７に接続され、電流電圧変換部８７は減衰器９０に接続されている。したがって、上記第１〜第３の受光素子群３１〜３３の１８個の受光素子５１〜５６,６１〜６６,７１〜７６が出力する受光信号は、１８個の電流分配器１１〜２８を経由して、電流電圧変換部８７に入力されて電圧による受光信号に変換され、さらに減衰器９０に入力されて振幅が４分の１に減衰されてから、基準信号として比較器１０１〜１０６の反転入力端子に入力される。
【００３３】
一方、第１〜第３の受光素子群３１〜３３の第１の受光素子５１,６１,７１が出力する受光信号は、電流分配器１１,１７,２３を経由して電流電圧変換部８１で電圧による受光信号に変換されて、比較器１０１の非反転入力端子に入力される。また、第１〜第３の受光素子群３１〜３３の第２の受光素子５２,６２,７２が出力する受光信号は、電流分配器１２,１８,２４を経由して電流電圧変換部８２で電圧による受光信号に変換されて、比較器１０２の非反転入力端子に入力される。また、第１〜第３の受光素子群３１〜３３の第３の受光素子５３,６３,７３が出力する受光信号は、電流分配器１３,１９,２５を経由して電流電圧変換部８３で電圧による受光信号に変換されて、比較器１０３の非反転入力端子に入力される。
【００３４】
同様に、第１〜第３の受光素子群３１〜３３の第４の受光素子５４,６４,７４が出力する受光信号は、電流分配器１４,２０,２６を経由して電流電圧変換部８４で電圧による受光信号に変換されて、比較器１０４の非反転入力端子に入力される。同様に、第１〜第３の受光素子群３１〜３３の第５の受光素子５５,６５,７５が出力する受光信号は、電流分配器１５,２１,２７を経由して電流電圧変換部８５で電圧による受光信号に変換されて、比較器１０５の非反転入力端子に入力される。同様に、第１〜第３の受光素子群３１〜３３の第６の受光素子５６,６６,７６が出力する受光信号は、電流分配器１６,２６,２８を経由して電流電圧変換部８６で電圧による受光信号に変換されて、比較器１０６の非反転入力端子に入力される。
【００３５】
上記比較器１０１では、３つの第１の受光素子５１,６１,７１からの受光信号と上記減衰器９０からの基準信号とを比較して、図２に示すようなパルス波形の第１の受光信号Ｓ１を出力する。この第１の受光信号Ｓ１は、移動体１の１ピッチＰに対応する周期Ｔと、移動体１の基準寸法Ｗに対応するパルス幅Ｔ/３を有する。
【００３６】
また、上記比較器１０２では、３つの第２の受光素子５２,６２,７２からの受光信号と上記減衰器９０からの基準信号とを比較して、図２に示すようなパルス波形の第２の受光信号Ｓ２を出力する。この第２の受光信号Ｓ１は、移動体１の１ピッチＰに対応する周期Ｔと、移動体１の基準寸法Ｗに対応するパルス幅Ｔ/３を有し、第１の受光信号Ｓ１に対して６分の１周期(Ｔ/６)分だけ位相がずれている。
【００３７】
また、上記比較器１０３では、３つの第３の受光素子５３,６３,７３からの受光信号と上記減衰器９０からの基準信号とを比較して、図２に示すようなパルス波形の第３の受光信号Ｓ３を出力する。この第３の受光信号Ｓ３は、移動体１の１ピッチＰに対応する周期Ｔと、移動体１の基準寸法Ｗに対応するパルス幅Ｔ/３を有し、第２の受光信号Ｓ２に対して６分の１周期(Ｔ/６)分だけ位相がずれている。
【００３８】
また、上記比較器１０４では、３つの第４の受光素子５４,６４,７４からの受光信号と上記減衰器９０からの基準信号とを比較して、図２に示すようなパルス波形の第４の受光信号Ｓ４を出力する。この第４の受光信号Ｓ４は、移動体１の１ピッチＰに対応する周期Ｔと、移動体１の基準寸法Ｗに対応するパルス幅Ｔ/３を有し、第３の受光信号Ｓ３に対して６分の１周期(Ｔ/６)分だけ位相がずれている。
【００３９】
また、上記比較器１０５では、３つの第５の受光素子５５,６５,７５からの受光信号と上記減衰器９０からの基準信号とを比較して、図２に示すようなパルス波形の第５の受光信号Ｓ５を出力する。この第５の受光信号Ｓ５は、移動体１の１ピッチＰに対応する周期Ｔと、移動体１の基準寸法Ｗに対応するパルス幅Ｔ/３を有し、第４の受光信号Ｓ４に対して６分の１周期(Ｔ/６)分だけ位相がずれている。
【００４０】
また、上記比較器１０６では、３つの第６の受光素子５６,６６,７６からの受光信号と上記減衰器９０からの基準信号とを比較して、図２に示すようなパルス波形の第６の受光信号Ｓ６を出力する。この第６の受光信号Ｓ６は、移動体１の１ピッチＰに対応する周期Ｔと、移動体１の基準寸法Ｗに対応するパルス幅Ｔ/３を有し、第５の受光信号Ｓ５に対して６分の１周期(Ｔ/６)分だけ位相がずれている。
【００４１】
次に、上記比較器１０１が出力する第１の受光信号Ｓ１と比較器１０２が出力する第２の受光信号Ｓ２は、第１の論理積回路１１１に入力されて両者の論理積が取られる。これにより、この第１の論理積回路１１１は、図３に示すような周期Ｔ,パルス幅Ｔ/６のパルス波形の第１の移動情報信号Ａを出力する。また、上記比較器１０３が出力する第３の受光信号Ｓ３と比較器１０４が出力する第４の受光信号Ｓ４は、第２の論理積回路１１２に入力されて両者の論理積が取られる。これにより、この第２の論理積回路１１２は、図３に示すような周期Ｔ,パルス幅Ｔ/６のパルス波形の第２の移動情報信号Ｂを出力する。この第２の移動情報信号Ｂは、第１の移動情報信号Ａに対して３分の１周期(Ｔ/３)分だけ位相がずれている。また、上記比較器１０５が出力する第５の受光信号Ｓ５と比較器１０６が出力する第６の受光信号Ｓ６は、第３の論理積回路１１３に入力されて両者の論理積が取られる。これにより、この第３の論理積回路１１３は、図３に示すような周期Ｔ,パルス幅Ｔ/６のパルス波形の第３の移動情報信号Ｃを出力する。この第３の移動情報信号Ｃは、第２の移動情報信号Ｂに対して３分の１周期(Ｔ/３)分だけ位相がずれている。
【００４２】
次に、上記第１,第２,第３の移動情報信号Ａ,Ｂ,Ｃは、論理和回路１２１に入力されて論理和が取られ、図４に示すようなパルス波形の論理和出力信号Ｕが論理和回路１２１から出力される。この論理和出力信号Ｕは、周期Ｔ/３,パルス幅Ｔ/６のパルス波形である。この論理和出力信号Ｕは、図４に示すように、第１の移動情報信号Ａによるパルスと第２の移動情報信号Ｂによるパルスと第３の移動情報信号ＣによるパルスとがＡ,Ｂ,Ｃの順に現れている。図４に示す論理和出力信号Ｕの波形は、移動体１が矢印Ｇ１の方向に移動した場合の波形である。移動体１が矢印Ｇ２に移動した場合は、図４に示す出力信号Ｕとは、逆に、第３,第２,第１の移動情報信号Ｃ,Ｂ,Ａの順にパルスが現れる論理和出力信号が論理和回路１２１から得られる。
【００４３】
このように、この実施形態の光学式エンコーダによれば、上記移動体１の移動方向に対応して位相が順にずれた第１,第２,第３の移動情報信号Ａ,Ｂ,Ｃが得られる。この実施形態では、移動体１の１ピッチＰに対応する１周期Ｔに、第１,第２,第３のパルス幅(Ｔ/６)の３パルスの移動情報信号Ａ,Ｂ,Ｃが得られる。これにより、高精度な相対位置情報が得られると共に移動体１の移動方向を検出できる。また、上記第１,第２,第３の移動情報信号Ａ,Ｂ,Ｃは、論理和回路１２１で論理和を取って論理和出力信号Ｕとして１系統の信号線に出力できる。ここで、上記第１,第２,第３の論理積回路１１１,１１２,１１３から得られる第１,第２,第３の移動情報信号Ａ,Ｂ,Ｃは順に位相がずれているので、各移動情報信号の順序をメモリー等に記憶させておくことで、移動体１の移動方向を常に検出可能になる。
【００４４】
また、この実施形態では、比較器１０１〜１０６の反転入力端子に入力される基準信号(基準電圧)として、第１,第２,第３の受光素子群３１,３２,３３の１８個の受光素子５１〜５６,６１〜６６,７１〜７６から電流分配器１１〜２８を経由した１８の受光信号の総和による電流を、電流電圧変換部８７で電圧に変換し、減衰器９０で振幅が４分の１になされた基準信号を用いる。但し、光オフ部７側への光の回り込み量に応じて調整が必要である。したがって、上記６個の比較器１０１〜１０６は、上記基準信号を用いて、第１,第２,第３の受光素子群３１,３２,３３の第１〜第６の受光素子５１〜５６,６１〜６６,７１〜７６からの受光信号をＡＤ変換できる。上記電流電圧変換部８７に入力される電流は、電流電圧変換部８１〜８６のうちの２つに入力される受光電流の２倍であるので、減衰器９０で振幅が４分の１になされた基準信号を用いる。
【００４５】
これにより、上記６個の比較器１０１〜１０６から、図２に示すような波形ばらつきの少ないパルス信号としての第１〜第６の受光信号Ｓ１〜Ｓ６が得られる。したがって、上記論理演算部をなす第１〜第３の論理積回路１１１〜１１３から、第１〜第３の移動情報信号Ａ〜Ｃとして波形ばらつきの少ないパルス信号が得られる。よって、移動体１の高精度な移動情報を得ることができる。
【００４６】
(第２の実施の形態)
次に、この発明の光学式エンコーダの第２実施形態を説明する。この第２実施形態は、図１の論理和回路１２１に替えて、図５に示す回路部３１０を備えた点だけが、前述の第１実施形態と異なる。よって、この第２実施形態では、前述の第１実施形態と異なる点を主に説明する。
【００４７】
上記回路部３１０は、第１のトランジスタ３０１と第２のトランジスタ３０２と第３のトランジスタ３０３とを備え、上記第１,第２,第３のトランジスタ３０１,３０２,３０３のエミッタが電源電圧に接続され、上記第１,第２,第３のトランジスタ３０１,３０２,３０３のコレクタが出力端子３０５に接続されている。この出力端子３０５とグランドとの間に抵抗３０４が接続されている。
【００４８】
この実施形態では、上記第１のトランジスタ３０１の電流増幅率を上記第２のトランジスタ３０２の電流増幅率よりも大きくし、上記第２のトランジスタ３０２の電流増幅率を上記第３のトランジスタ３０３の電流増幅率よりも大きくした。
【００４９】
そして、上記第１の論理積回路１１１からの第１の移動情報信号Ａが第１のトランジスタ３０１のベースに入力され、上記第２の論理積回路１１２からの第２の移動情報信号Ｂが第２のトランジスタ３０２のベースに入力され、上記第３の論理積回路１１３からの第３の移動情報信号Ｃが第３のトランジスタ３０３のベースに入力される。
【００５０】
これにより、図７に示すように、上記第１のトランジスタ３０１のコレクタには、上記第１の移動情報信号Ａに対応したパルス波形の電流Ｘが流れる。また、上記第２のトランジスタ３０２のコレクタには、上記第２の移動情報信号Ｂに対応したパルス波形の電流Ｙが流れる。また、上記第３のトランジスタ３０３のコレクタには、上記第３の移動情報信号Ｃに対応したパルス波形の電流Ｚが流れる。上記第１の移動情報信号Ａに対応した電流Ｘの振幅は、上記第２の移動情報信号Ｂに対応した電流Ｙの振幅よりも大きく、上記電流Ｙの振幅は上記第３の移動情報信号Ｃに対応した電流Ｚの振幅よりも大きい。
【００５１】
したがって、上記パルス波形の電流Ｘ,Ｙ,Ｚが抵抗３０４に流れることで、出力端子３０５には、図８に示すように、電流Ｘによる電圧Ｘ１と電流Ｙによる電圧Ｙ１と電流Ｚによる電圧Ｚ１とが重ね合わされた出力信号Ｑが出力される。
【００５２】
この出力信号Ｑは、図８に示すように、第１の移動情報信号Ａに対応したパルス波形の電圧Ｘ１と第２の移動情報信号Ｂに対応したパルス波形の電圧Ｙ１と第３の移動情報信号Ｃに対応したパルス波形の電圧Ｚ１とがＸ１,Ｙ１,Ｚ１の順に現れている。図８に示す出力信号Ｑの波形は、移動体１が矢印Ｇ１の方向に移動した場合の波形である。移動体１が矢印Ｇ２の方向に移動した場合は、図８に示す出力信号Ｑとは、逆に、第３,第２,第１の移動情報信号Ｃ,Ｂ,Ａに対応した電圧Ｚ１,Ｙ１,Ｘ１の順にパルスが現れる出力信号が回路部３１０の出力端子３０５から得られる。
【００５３】
このように、この第２実施形態によれば、上記移動体１の移動方向に対応して位相が順にずれた第１,第２,第３の移動情報信号Ａ,Ｂ,Ｃに対応した電圧Ｘ１,Ｙ１,Ｚ１のパルスが重ね合わされた出力信号Ｑが得られる。この出力信号Ｑは、移動体１の１ピッチＰに対応する１周期Ｔに、パルス幅(Ｔ/６)の第１,第２,第３の３パルスの移動情報信号となるパルス電圧Ｘ１,Ｙ１,Ｚ１が現れ、このパルス電圧Ｘ１,Ｙ１,Ｚ１は電圧値が互いに異なっている。したがって、この出力信号Ｑによれば、上記第１,第２,第３の各移動情報信号Ａ,Ｂ,Ｃによるパルス電圧Ｘ１,Ｙ１,Ｚ１の判別が容易であり、回路部３１０の後段においても、一系統の出力信号Ｑから移動体１の移動方向を容易に検知できる。
【００５４】
（第３の実施の形態）
次に、図６を参照して、この発明の光学式エンコーダの第３実施形態を説明する。この第３実施形態は、図１の３つの論理積回路１１１〜１１３からの第１〜第３の移動情報信号Ａ〜Ｃと論理和回路１２１からの論理和出力信号Ｕとが入力される抵抗分割回路５１０を備えた点だけが、前述の第１実施形態と異なる。よって、この第３実施形態では、前述の第１実施形態と異なる点を主に説明する。
【００５５】
図６に示すように、上記抵抗分割回路５１０は、上記第１の移動情報信号Ａがベースに入力されるトランジスタ５０３と上記第２の移動情報信号Ｂがベースに入力されるトランジスタ５０２と上記第３の移動情報信号Ｃがベースに入力されるトランジスタ５０１とを有する。また、上記抵抗分割回路５１０は、定電流源５０４に直列に接続された抵抗５０５,５０６,５０７,５０８を有する。この抵抗５０５〜５０８の抵抗値は同じ値でもよく互いに異なっていてもよい。抵抗５０５と５０６との接続点にトランジスタ５０１のコレクタが接続され、抵抗５０６と５０７との接続点にトランジスタ５０２のコレクタが接続され、抵抗５０７と５０８との接続点にトランジスタ５０３のコレクタが接続されている。上記直列に接続された抵抗５０５〜５０８が抵抗分圧部をなす。
【００５６】
上記トランジスタ５０１〜５０３のエミッタはグランドに接続されている。また、上記定電流源５０４と抵抗５０５との接続点はトランジスタ５０９のベースに接続され、このトランジスタ５０９のコレクタは電源電圧Ｖｃｃに接続され、エミッタは抵抗５１１に接続されている。また、抵抗５１１とグランドとの間にトランジスタ５１３が接続され、このトランジスタ５１３のベースに上記論理和出力信号Ｕが入力される。上記トランジスタ５１３のコレクタと抵抗５１１との接続点に出力端子５１２が接続されている。
【００５７】
上記第１の移動情報信号Ａによるパルスがトランジスタ５０３のベースに入力されたときに、トランジスタ５０３がオンして抵抗５０８が短絡され、抵抗５０５と抵抗５０６と抵抗５０７に定電流源５０４からの定電流Ｉｏが流れる。ここで、抵抗５０５,５０６,５０７の抵抗値をそれぞれＲ５０５,Ｒ５０６,Ｒ５０７とし、トランジスタ５０９のベース‐エミッタ間電圧をＶｂｅとすると、トランジスタ５０９のエミッタと抵抗５１１との接続点Ｐの電圧Ｖｃ１は、次式(１)で表される。
(Ｒ５０５＋Ｒ５０６＋Ｒ５０７)×Ｉｏ−Ｖｂｅ＝Ｖｃ１    … (１)
【００５８】
また、上記第２の移動情報信号Ｂによるパルスがトランジスタ５０２のベースに入力されたときに、トランジスタ５０２がオンして抵抗５０７,抵抗５０８が短絡され、抵抗５０５,抵抗５０６に定電流源５０４からの定電流Ｉｏが流れる。このとき、上記接続点Ｐの電圧Ｖｃ２は、次式(２)で表される。
(Ｒ５０５＋Ｒ５０６)×Ｉｏ−Ｖｂｅ＝Ｖｃ２              … (２)
【００５９】
また、上記第３の移動情報信号Ｃによるパルスがトランジスタ５０１のベースに入力されたときに、トランジスタ５０１がオンして抵抗５０６,抵抗５０７,抵抗５０８が短絡され、抵抗５０５に定電流源５０４からの定電流Ｉｏが流れる。このとき、上記接続点Ｐの電圧Ｖｃ３は、次式(３)で表される。
(Ｒ５０５)×Ｉｏ−Ｖｂｅ＝Ｖｃ３                      … (３)
【００６０】
したがって、Ｖｃ１＞Ｖｃ２＞Ｖｃ３となる。よって、トランジスタ５１３のベースに論理和出力信号Ｕの第１の移動情報信号Ａによるパルスが入力されたのと同期して、接続点Ｐと信号出力端子５１２の間に電圧Ｖａのパルスが出力され、トランジスタ５１３のベースに第２の移動情報信号Ｂによるパルスが入力されたのと同期して、接続点Ｐと信号出力端子５１２の間に電圧Ｖａよりも小さい電圧Ｖｂのパルスが出力される。また、トランジスタ５１３のベースに第３の移動情報信号Ｃによるパルスが入力されたのと同期して、接続点Ｐと信号出力端子５１２の間に電圧Ｖｂよりも小さい電圧Ｖｃのパルスが出力される。
【００６１】
このように、この第３実施形態によれば、上記抵抗分割回路５１０から、電圧Ｖａ,Ｖｂ,Ｖｃのパルスが重ね合わされた出力信号Ｊが得られ、この電圧Ｖａ,Ｖｂ,Ｖｃのパルスは、上記移動体１の移動方向に対応して位相が順にずれた第１,第２,第３の移動情報信号Ａ,Ｂ,Ｃに対応している。この出力信号Ｊは、移動体１の１ピッチＰに対応する１周期Ｔに、パルス幅(Ｔ/６)の第１,第２,第３の３パルスの移動情報信号となるパルス電圧Ｖａ,Ｖｂ,Ｖｃが現れ、このパルス電圧Ｖａ,Ｖｂ,Ｖｃは電圧値が互いに異なっている。したがって、この出力信号Ｊによれば、上記第１,第２,第３の各移動情報信号Ａ,Ｂ,Ｃによるパルス電圧Ｖａ,Ｖｂ,Ｖｃの判別が容易であり、抵抗分圧出力回路５１０の後段においても、一系統の出力信号Ｊから移動体１の移動方向を容易に検知できる。
【００６２】
また、この第３実施形態によれば、上記抵抗分割回路５１０によって、上記第１〜第３の移動情報信号Ａ〜Ｃに対応した互いに異なる定電圧値による第１〜第３のパルス電圧Ｖａ〜Ｖｃを出力するので、後段回路につなぐことによる負荷の影響でパルス電圧が変動することを抑制できる。
【００６３】
尚、上記第１〜第３実施形態では、第１〜第６の受光信号Ｓ１〜Ｓ６(Ｓ２１〜Ｓ２６)を生成するために、３つの受光素子群３１,３２,３３を備えたが、１つまたは２つの受光素子群もしくは４つ以上の受光素子群の第１〜第６の受光素子の受光信号から第１〜第６の受光信号を生成してもよい。また、上記第１〜第３実施形態では、第１,第２,第３の受光素子群３１,３２,３３の１８個の受光素子の受光信号の総和による基準電流から比較器１０１〜１０６の基準電圧を生成したが、上記基準電圧を生成する基準電圧発生源を別途備えてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１  移動体
２  受光部
３  発光部
６  光オン部
７  光オフ部
１１〜２８  電流分配部
３１  第１の受光素子群
３２  第２の受光素子群
３３  第２の受光素子群
５１,６１,７１  第１の受光素子
５２,６２,７２  第２の受光素子
５３,６３,７３  第３の受光素子
５４,６４,７４  第４の受光素子
５５,６５,７５  第５の受光素子
５６,６６,７６  第６の受光素子
８１〜８７  電流電圧変換部
９０  減衰器
１０１〜１０６  比較器
１１１  第１の論理積回路
１１２  第２の論理積回路
１１３  第３の論理積回路
１２１  論理和回路
Ｓ１〜Ｓ６  第１〜第６の受光信号
Ａ  第１の移動情報信号
Ｂ  第２の移動情報信号
Ｃ  第３の移動情報信号
Ｕ  論理和出力信号
３０１〜３０３  第１〜第３のトランジスタ
３０４  抵抗
３０５  出力端子
３１０  回路部
Ｘ,Ｙ,Ｚ  パルス波形の電流
Ｘ１,Ｙ１,Ｚ１  パルス波形の電圧
Ｑ,Ｊ  出力信号
５０１〜５０３,５０９,５１３  トランジスタ
５０４  定電流源
５０５〜５０８,５１１  抵抗
５１０  抵抗分割回路
５１２  出力端子
Ｖａ〜Ｖｃ  第１〜第３のパルス電圧
【図１Ａ】
2012194150.tif 000003
【図１Ｂ】
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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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