(57)【要約】      （修正有）【課題】エンコーダシステムにリアルタイムのLED電流調整を提供する。【解決手段】LED電流調整器はエンコーダシステムのLED電流を調整することができる。該LED電流調整器は、第１のアナログ乗算器及び第２のアナログ乗算器を備えることができる。第１のアナログ乗算器と第２のアナログ乗算器の各々を、ピーク・トゥ・ピーク電圧であるVppによって特徴づけられる光センサー出力信号をそれぞれ受信して、第１の乗算器出力信号及び第２の乗算器出力信号をそれぞれ生成するように構成することができる。第１と第２の乗算器出力信号を結合して、光センサー出力信号のピーク・トゥ・ピーク電圧であるVppを表すことができる第１のDCレベルを生成することができる。【選択図】図１
2013181982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光体調整システムを有する光学エンコーダシステムであって、
発光体と、
エンコーダディスクと、
前記発光体からの光を受光するために前記エンコーダディスクを介して前記発光体に光学的に結合された光検出器と、
前記光検出器によって受光された光に応答して前記発光体を調整するために、前記光検出器及び前記発光体に結合された発光体調整回路
を備える、光学エンコーダシステム。
【請求項２】
前記発光体調整回路は、前記光検出器から正弦波検出器信号を受信するために、前記光検出器に結合された第１の乗算器入力を有する第１のアナログ乗算器を備える、請求項１の光学エンコーダシステム。
【請求項３】
前記第１のアナログ乗算器は、前記正弦波検出器信号に少なくとも部分的に基づいて、サイン二乗（Sin2）信号を含む第１の乗算器出力信号を生成するように構成される、請求項２の光学エンコーダシステム。
【請求項４】
前記発光体調整回路は、第１及び第２の正弦波検出器信号を受信して、サイン二乗（Sin2）信号を含む第１の乗算器出力信号を生成するために、前記光検出器に結合された第１のアナログ乗算器を備える、請求項１の光学エンコーダシステム。
【請求項５】
前記発光体調整回路は、前記光検出器から余弦波検出器信号を受信するために、前記光検出器に結合された第２の乗算器入力を有する第２のアナログ乗算器をさらに備える、請求項１の光学エンコーダシステム。
【請求項６】
前記第２のアナログ乗算器は、前記余弦波検出器信号に少なくとも部分的に基づいて、コサイン二乗（Cos2）信号を含む第２の乗算器出力信号を生成するように構成される、請求項５の光学エンコーダシステム。
【請求項７】
前記発光体調整回路は、第１及び第２の余弦波検出器信号を受信して、コサイン二乗（Cos2）信号を含む第２の乗算器出力信号を生成するために、前記光検出器に結合された第２のアナログ乗算器を備える、請求項２の光学エンコーダシステム。
【請求項８】
前記発光体調整回路が、
前記光検出器に結合された第１の乗算器入力と、第１の乗算器出力とを有する第１のアナログ乗算器と、
前記光検出器に結合された第２の乗算器入力と、第２の乗算器出力とを有する第２のアナログ乗算器と、
前記第１の乗算器出力及び前記第２の乗算器出力に結合された加算回路
を備えることからなる、請求項１の光学エンコーダシステム。
【請求項９】
前記発光体調整回路がさらに、前記サイン二乗（Sin2）信号を含む前記第１の乗算器出力信号と、前記コサイン二乗（Cos2）信号を含む前記第２の乗算器出力信号を加算して直流（DC）オフセット信号を生成するために、前記第１のアナログ乗算器及び前記第２のアナログ乗算器に結合された加算回路を備える、請求項６の光学エンコーダシステム。
【請求項１０】
前記発光体調整回路がさらに、
ピーク電圧基準出力信号を提供するためのピーク電圧基準と、
第１の比較器入力と第２の比較器入力を有する比較器であって、前記第１の比較器入力は直流（DC）オフセット信号を受信するために前記加算回路の出力に結合され、前記第２の比較器入力は、前記ピーク電圧基準出力信号を前記DCオフセット信号と比較するために前記ピーク電圧基準に結合され、これによって、前記比較器の出力に発光体調整信号を生成する比較器
を備え、
前記比較器の前記出力は、前記発光体調整信号に応答して前記発光体を調整するために前記発光体に結合されることからなる、請求項８の光学エンコーダシステム。
【請求項１１】
前記発光体調整回路が、
前記光検出器に結合された第１の乗算器入力と、第１の乗算器出力とを有する第１のアナログ乗算器と、
前記光検出器に結合された第２の乗算器入力と、第２の乗算器出力とを有する第２のアナログ乗算器と、
第３のアナログ乗算器を含むピーク電圧基準
を備え、
前記第３のアナログ乗算器は、前記第１のアナログ乗算器及び前記第２のアナログ乗算器のプロセスオフセット及び熱オフセットにそれぞれ十分近いプロセスオフセット及び熱オフセットを有することからなる、請求項１の光学エンコーダシステム。
【請求項１２】
光学エンコーダシステムの発光体用の発光体調整回路であって、
前記エンコーダシステムの光検出器によって生成された出力信号を受信するように構成された第１のアナログ乗算器及び第２のアナログ乗算器と、
ピーク基準入力電圧を受信するための第３のアナログ乗算器と、
第１の直流（DC）オフセットレベルを生成するための直流（DC）レベル発生器と、
前記第１のDCオフセットレベル及び前記ピーク基準電圧を受信してオフセット電圧値を生成するための直流（DC）オフセット検出器と、
前記オフセット電圧値及び発光体基準電圧を受信して発光体調整電圧を生成するように構成された発光体調整電圧発生器
を備える発光体調整回路。
【請求項１３】
前記第１のアナログ乗算器が、２つの正弦信号を受信して第１の乗算器出力信号を生成するように構成され、前記第１の乗算器出力信号がサイン二乗（Sin2）信号を含む、請求項１２の発光体調整回路。
【請求項１４】
前記第２のアナログ乗算器が、２つの余弦信号を受信して第２の乗算器出力信号を生成するように構成され、前記第２の乗算器出力信号がコサイン二乗（Cos2）信号を含む、請求項１２の発光体調整回路。
【請求項１５】
前記第１のアナログ乗算器が、第１の乗算器出力信号を生成するように構成され、
前記第２のアナログ乗算器が、第２の乗算器出力信号を生成するように構成され、
前記DCレベル発生器が、前記第１及び第２の乗算器出力信号を結合して前記第１のDCオフセットレベルを生成するように構成される、請求項１２の発光体調整回路。
【請求項１６】
前記発光体調整回路は、実質的にリアルタイム方式で前記光学エンコーダの前記発光体を調整するように構成される、請求項１２の発光体調整回路。
【請求項１７】
光学エンコーダ用の発光体調整システムであって、
第１のアナログ乗算器と、
第２のアナログ乗算器と、
第１の直流（DC）オフセットレベルを生成するための直流（DC）レベル発生器と、
前記第１のDCオフセットレベル及びピーク基準電圧を受信してオフセット電圧値を生成するための直流（DC）オフセット検出器と、
前記オフセット電圧値及び発光体基準電圧を受信して発光体調整電圧を生成するように構成された発光体電圧発生器
を備える、発光体調整システム。
【請求項１８】
前記第１の出力信号がサイン二乗（Sin2）信号を含む、請求項１７の発光体調整システム。
【請求項１９】
前記第２の出力信号がコサイン二乗（Cos2）信号を含む、請求項１７の発光体調整システム。
【請求項２０】
前記DCレベル発生器が、前記第１の出力信号と前記第２の出力信号を結合して前記第１のDCオフセットレベルを生成するように構成される、請求項１７の発光体調整システム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
典型的な動き検出用光学エンコーダは、発光体（または発光素子）、複数の開口を有するエンコーダディスク、及び、光センサー（フォトデテクタもしくは光検出素子）を有する光検出器を備えている。一般に、光学エンコーダは、平行光ビームをエンコーダディスクに向けて放射することによって動作する。光ビームは、エンコーダディスクが動くにしたがってエンコーダディスクによって遮られる。平行光ビームの一部は、開口を通過して光検出器に入射する。エンコーダディスクが動くにしたがって、光センサーに入射する光パターンが変化する。したがって、その変化に応じて、光センサーによって生成される対応する出力信号も変化する。光センサーは、それらの光パターンを検出して対応する出力信号を生成する。この出力信号を処理してデジタル波形を生成することができる。その後、そのような出力信号のデジタル波形を、モーターの位置や速度などの運動情報に変換することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００２】
【特許文献１】米国特許出願公開第2011/0062887号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
エンコーダシステムは光劣化（light degradation）を被りやすい場合がある。エンコーダシステムにおける発光体の明るさ（輝度）は時間とともに低下しうる。さらに、望ましくないちりの粒子や汚染物質が発光体やレンズに堆積して、発光体の明るさに影響を与える場合がある。かかる光劣化は、光センサーによって生成される電流を小さくし、それゆえ、エンコーダの電子回路系の性能を低下させる場合がある。
【０００４】
したがって、エンコーダシステムにおける光劣化を検出することができ、また、エンコーダシステムのLED電流を調整することもでき、これによって、光劣化を実質的に克服することができる単純かつ効果的なLED調整システムが必要とされている。また、エンコーダシステムにリアルタイムのLED電流調整を提供するためのリアルタイムシステム及び方法も必要とされている。
【０００５】
以下の詳細な説明、図面、及び特許請求の範囲から、本発明の種々の実施形態のそれぞれ異なる側面が明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】レチクル（reticle）を有する光学エンコーダを示す。
【図２】光学エンコーダシステム用のLED電流調整システムのブロック図である。
【図３】発光調整システムの波形図の例を示す。
【図４】発光調整システムの波形図の別の例を示す。
【図５】発光体調整回路を有する光学エンコーダを示す図である。
【図６】光学エンコーダシステム用の発光体調整回路を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本開示は、光学エンコーダ用のLED電流調整システムを提供する。光学エンコーダの発光体またはLEDの明るさ（輝度）は時間とともに低下しうる。さらに、汚染物質がLEDの表面に蓄積して明るさに影響を与える場合がある。LED電流調整システムは、光学エンコーダのLEDの光劣化を実質的に克服することができる。
【０００８】
図１は光学エンコーダ１００を示す。光学エンコーダ１００は、LED電流調整システム１０１を備えることができる。光学エンコーダ１００は、平行（化された）光ビーム１１１を放出するように構成された発光体（または発光素子。以下同じ）１１０、複数の開口１３０を有するエンコーダディスク１２０、レチクル１４０、並びに、光センサー（本明細書全般を通じて光センサーをフォトデテクタまたは光検出素子とすることができる）１５０ａ及び１５０ｂを有する光検出器１５０を備えることができる。典型的にはLED（発光ダイオード）である発光体１１０は、平行光ビーム１１１をエンコーダディスク１２０上に放射することができる。エンコーダディスク１２０は、１つの方向、たとえば、方向１２２に移動することができるので、エンコーダディスク１２０のマスクされた部分もしくは光学的に不透明な部分によって平行光ビーム１１１を遮ることができる。
【０００９】
エンコーダディスク１２０が動くと、平行光ビーム１１１の一部は、開口１３０を通過して光検出器１５０に入射して、光センサー１５０ａ及び１５０ｂに当たることができる。エンコーダディスク１２０が動くにしたがって、光センサー１５０ａ及び１５０ｂに入射する光パターン１４２が変化し、したがって、その変化に応じて、光センサー１５０ａ及び１５０ｂによって生成される対応する出力信号も変化しうる。その後、それらの出力信号を、物体の位置または速度に対応する動き情報に変換することができる。
【００１０】
図１に示すように、光学エンコーダ１００は、レチクル１４０を含むことができる。レチクル１４０を、疑似（または準）正弦波信号及び疑似（または準）余弦波信号を生成するために実装することができる。さらに、レチクル１４０を、エンコーダ１００の空間分解能を変更または調整するために実装することができる。
【００１１】
劣化したLEDによって生成される光の強度は小さくなり、そのため、エンコーダの光センサーによって生成される光電流信号が小さくなってしまう場合があるので、光劣化はエンコーダの電子回路系の性能に影響を及ぼす場合がある。したがって、LEDの電流を調整するために、LED電流調整システム１０１を該LEDに結合するのが有利である。その場合、LEDの電流を調整することによって、LEDの明るさ（輝度）を調整する（より具体的には、LEDの明るさをより明るくする）ことができ、これによって、LEDの光劣化を実質的に克服することができる。
【００１２】
図２は、光学エンコーダ２００用のLED電流調整システムのブロック図である。光学エンコーダ２００は、発光体２０２、エンコーダディスク２０４、光検出器２０６、及び、発光体調整回路２３０を備えることができる。光検出器２０６が発光体２０２からの光を受けることができるように、光検出器２０６を、エンコーダディスク２０４を介して発光体２０２に光学的に結合することができる。
【００１３】
１実施形態では、発光体調整回路２３０が、光検出器２０６によって受光された光に応答して発光体２０２を調整できるようにするために、発光体調整回路２３０を、光検出器２０６及び発光体２０２に結合することができる。光学エンコーダ２００の発光体２０２を実質的にリアルタイム方式で（たとえばリアルタイムで）調整するように、発光体調整回路２３０を構成することができる。発光体調整回路２３０は、第１のアナログ乗算器２１０、第２のアナログ乗算器２１２、加算回路２１４、及び、比較器（コンパレータ）２１６を備えて、発光体調整信号を生成することができる。
【００１４】
１実施形態では、発光体調整回路２３０は、光検出器２０６から正弦波検出器信号を受信するために、光検出器２０６に結合された第１の乗算器入力を有する第１のアナログ乗算器２１０を備えることができる。発光体調整回路２３０は、光検出器２０６から余弦波検出器信号を受信するために、光検出器２０６に結合された第２の乗算器入力を有する第２のアナログ乗算器２１２をさらに備えることができる。
【００１５】
１実施形態では、第１のアナログ乗算器２１０及び第２のアナログ乗算器２１２を光検出器２０６に結合することができる。より具体的には、図２の第１及び第２のアナログ乗算器（２１０、２１２）を光センサー（たとえば、図１に関して説明した光センサー１５０ａ及び１５０ｂ）に結合することができる。第１及び第２のアナログ乗算器（２１０、２１２）を、発光体２０２によって放出された光に応答して光センサーによって生成された出力信号を受信するように構成することができる。光に応答して光センサーによって生成された出力信号を光電流の形態とすることができる。
【００１６】
１実施形態では、第１のアナログ乗算器２１０は第１の乗算器入力を有することができる。光検出器２０６から正弦波検出器信号２０７Ａを受信するために、この第１の乗算器入力を光検出器２０６に結合することができる。さらに、第１のアナログ乗算器を、正弦波検出器信号２０７Ａに少なくとも部分的に基づいてサイン二乗（Sin2）信号（正弦二乗信号ともいう）を含む（またはサイン二乗（Sin2）信号から構成される。以下同じ）第１の乗算器出力信号を生成するように構成することができる。第１の正弦波検出器信号２０７Ａ及び第２の正弦波検出器信号２０７Ｂを受信して、サイン二乗（Sin2）信号を含む第１の乗算器出力信号を生成するために、第１のアナログ乗算器２１０を光検出器２０６に結合することができる。
【００１７】
換言すれば、光検出器２０６から第１の乗算器入力を受けて、第１の乗算器出力を生成するように、第１のアナログ乗算器２１０を構成することができる。たとえば、第１のアナログ乗算器２１０を、入力として、光検出器２０６からの２つの正弦波信号２０７Ａ、２０７Ｂを受信するように構成することができ、さらに正弦波信号２０７Ａ、２０７Ｂの両方を掛け合わせて、サイン二乗（Sin2）信号を含む出力を生成することができる。この出力は、いくらかのDCオフセット（直流オフセットともいう）を含みうる。このDCオフセットを対応する基準信号と比較すると、該DCオフセットを、入力信号２０７Ａと２０７Ｂのオフセット値に実質的に対応づけることができる。
【００１８】
したがって、第１のアナログ乗算器２１０を、２つの入力信号（たとえば、光検出器２０６からの２つの正弦波検出器信号２０７Ａ、２０７Ｂ）を受信するように構成することができる。この受信に応答して、第１のアナログ乗算器は、サイン二乗（Sin2）信号を生成して出力することができ、また、（もしあれば）いくらかのDCオフセットを生成することもできる。第１のアナログ乗算器のDCオフセットを１以上の入力基準信号（図２に示すような第１のアナログ乗算器２１０へのRef入力）と比較すると、該DCオフセットを、正弦波入力信号２０７Ａと２０７Ｂのオフセット値とすることができる。たとえば、入力として、２つの正弦波信号と１以上の基準信号（Refにおける信号）を受信するように第１のアナログ乗算器２１０を構成することができる。したがって、第１のアナログ乗算器によって生成される第１の乗算器出力信号は、サイン二乗（Sin2）信号、さらには、いくらかのDCオフセットを含みうる。
【００１９】
同様に、第２のアナログ乗算器２１２は第２の乗算器入力を有することができる。光検出器２０６から余弦波検出器信号２０９Ａを受信するために、この第２の乗算器入力を光検出器２０６に結合することができる。さらに、第２のアナログ乗算器を、余弦波検出器信号２０９Ａに少なくとも部分的に基づいてコサイン二乗（Cos2）信号（余弦二乗信号ともいう）を含む第２の乗算器出力信号を生成するように構成することができる。第１の余弦波検出信号２０９Ａ及び第２の余弦波検出信号２０９Ｂを受信して、コサイン二乗（Cos2）信号を含む（または、コサイン二乗（Cos2）信号から構成される。以下同じ）第２の乗算器出力信号を生成するために、第２のアナログ乗算器２１２を光検出器２０６に結合することができる。
【００２０】
換言すれば、光検出器２０６から第２の乗算器入力を受けて、第２の乗算器出力を生成するように、第２のアナログ乗算器２１２を構成することができる。たとえば、第２のアナログ乗算器２１２を、入力として、光検出器２０６からの２つの余弦波信号２０９Ａ、２０９Ｂを受信するように構成することができ、さらに余弦波信号２０９Ａ、２０９Ｂの両方を掛け合わせて、コサイン二乗（Cos2）信号を含む出力を生成することができる。この出力は、いくらかのDCオフセットを含みうる。このDCオフセットを対応する基準信号と比較すると、該DCオフセットを、入力信号２０９Ａと２０９Ｂのオフセット値に実質的に対応づけることができる。
【００２１】
したがって、第２のアナログ乗算器２１２を、２つの入力信号（たとえば、光検出器２０６からの２つの余弦波検出器信号２０９Ａ、２０９Ｂ）を受信するように構成することができる。この受信に応答して、第２のアナログ乗算器は、コサイン二乗（Cos2）信号を生成して出力することができ、また、（もしあれば）いくらかのDCオフセットを生成することもできる。第２のアナログ乗算器のDCオフセットを１以上の入力基準信号（図２に示すような第２のアナログ乗算器２１２へのRef入力）と比較すると、該DCオフセットを、余弦波入力信号２０９Ａと２０９Ｂのオフセット値とすることができる。たとえば、入力として、２つの余弦波信号と１以上の基準信号（Refにおける信号）を受信するように第２のアナログ乗算器２１２を構成することができる。したがって、第２のアナログ乗算器によって生成される第２の乗算器出力信号は、コサイン二乗（Cos2）信号、さらには、いくらかのDCオフセットを含みうる。
【００２２】
１実施形態では、発光体調整回路２３０は、第１の乗算器出力及び第２の乗算器出力に結合された加算回路２１４を備えることができる。第１のDCオフセット信号２１８を生成するように加算回路２１４を構成することができる。より具体的には、加算回路２１４を第１のアナログ乗算器２１０及び第２のアナログ乗算器２１２に結合して、サイン二乗（Sin2）信号を含む第１の乗算器出力信号と、コサイン二乗（Cos2）信号を含む第２の乗算器出力信号を加算し、これによって、第１の直流（DC）オフセット信号２１８を生成するようにすることができる。
【００２３】
理論上は、第１の乗算器出力信号と第２の乗算器出力信号を結合すると、サイン二乗（Sin2）信号とコサイン二乗（Cos2）信号の和に実質的に等しく、したがって、１（すなわち、Sin2＋Cos2＝１）に実質的に等しい結果を生じうる。第１のアナログ乗算器２１０からの出力（すなわち、いくらかのDCオフセットを有するサイン二乗（Sin2）信号）と、第２のアナログ乗算器２１２からの出力（すなわち、いくらかのDCオフセットを有するコサイン二乗（Cos2）信号）を結合することによって、加算回路２１４は、第１のDCオフセット信号２１８（または電圧値）を生成することができる。この第１のDCオフセット信号２１８は、光検出器２０６によって生成された正弦波出力信号及び／または余弦波出力信号のピーク・トゥ・ピーク（最大振幅）電圧であるVppを実質的に表すことができる。
【００２４】
１実施形態では、発光体調整回路２３０は、１以上のピーク基準源２２４から１以上のピーク基準入力電圧を受信するために、第３のアナログ乗算器２２０をさらに備えることができる。第３のアナログ乗算器２２０は、１以上のピーク基準源２２４からの１以上のピーク基準入力電圧に応答して、ピーク基準出力信号を生成することができる。第１のアナログ乗算器２１０並びに第２のアナロ乗算器２１２のプロセスオフセット（process offset）及び熱オフセット（thermal offset。サーマルオフセットともいう）にそれぞれ十分（もしくは極めて）近いもしくはそれぞれとほぼ同じ（すなわち、それらのオフセットに追従する）プロセスオフセット及び熱オフセットをもたらすように、第３のアナログ乗算器２２０を構成することができる。
【００２５】
第１、第２、及び第３のアナログ乗算器２１０、２１２、２２０を、乗算器ブロックとして作製することができ、また、同じ集積回路内に作製することができる。正弦波検出器出力信号及び余弦波検出器出力信号が第１及び第２のアナログ乗算器（２１０、２１２）のそれぞれのプロセスオフセット及び熱オフセットを受けうるのと同様に、ピーク基準入力電圧も、第３のアナログ乗算器２２０の（それらのオフセットのそれぞれと）ほぼ同じ（すなわち、それらのオフセットにそれぞれ追従する）プロセスオフセット及び熱オフセットを受けうる。有利なことに、かかる事情を、発光体調整回路２３０の構成要素のプロセス、温度及び電圧の影響をバランスさせる（もしくは調和させる）際に考慮することができる。さらに、かかる事情は、アナログ乗算器ブロックが、温度、プロセス、及び電圧の変動を受けやすい場合には、第３のアナログ乗算器２２０のピーク基準出力信号もそれらと同じ（すなわち、それらの変動に追従する及び／または釣り合う）変動を常に受けやすいものであることを表している。ピーク基準出力信号のレベルを、正弦波検出器出力信号及び余弦波検出器出力信号の任意の所望のVpp値（たとえば、１Vpp、１．５Vpp、または、２Vpp）に一致するように設定することができる。
【００２６】
第１の直流（DC）オフセット信号２１８と（第３のアナログ乗算器２２０が出力することができる）ピーク基準出力信号を比較することによって発光体２０２の劣化を検出するように、発光体調整回路２３０を構成することができる。発光体調整回路２３０は、第１の比較器入力として、第１の直流（DC）オフセット信号２１８（すなわち、加算回路２１４の出力）を受信するように構成された比較器（コンパレータ）２１６を備えることができる。比較器２１６は、第２の比較器入力として、第３のアナログ乗算器２２０からのピーク基準出力信号を受信することができる。比較器２１６は、入力された第１のDCオフセット信号２１８とピーク基準出力信号を比較することによって、発光体調整信号２２２を生成及び出力することができる。
【００２７】
換言すれば、比較器２１６を、第１の直流（DC）オフセット信号２１８を受信するために加算回路２１４の出力に結合された第１の比較器入力を受け入れ、及び、ピーク基準出力信号を受信するために第３のアナログ乗算器２２０の出力に結合された第２の比較器入力を受け入れるように構成することができる。比較器２１６は、ピーク基準出力信号と第１のDCオフセット信号２１８を比較することができ、及び、それら２つの信号間の電圧差を実質的に突き止め乃至実質的に決定することができる。得られたかかる電圧差を、発光体調整信号２２２として比較器２１６によって出力することができ、その後、発光体２０２を調整するために該信号２２２を使用することができる。
【００２８】
したがって、比較器２１６を、第１のDCオフセット信号２１８とピーク基準出力信号の電圧差を決定乃至実質的に決定するように構成することができ、この場合、そのような電圧差を、発光体２０２の劣化の程度（劣化度）の指標とすることができる。決定された電圧差（たとえば電圧値）を電流にさらに変換することができ、その後、発光体２０２を調整して光劣化を実質的に補償するために、該電流を使用することができる。１つの例では、比較器２１６を、第１の直流（DC）オフセット信号２１８とピーク基準出力信号を比較することによって発光体の光劣化を検出するように構成することができる。加算回路２１４によって生成された第１のDCオフセット信号２１８をピーク基準出力信号と比較して、該ピーク基準出力信号に対する第１のDCオフセット信号２１８のVpp差（またはピーク電圧差）を生成することができる。１実施形態では、比較器２１６を演算増幅器とすることができる。
【００２９】
１実施形態では、ピーク基準出力信号を、完全にまたは実質的に理想的な条件下でエンコーダシステムの発光体が生成することができる正弦波検出器出力信号と余弦波検出器出力信号の実質的に理想的なVpp値に対応づけることができる。たとえば、理想的な状況では、良好な（または劣化していない）発光体を有する完全なエンコーダシステムは、実質的に理想的なVpp値を有する実質的に正弦波の出力信号を生成することができる。そのような完全なエンコーダシステムによって生成された実質的に理想的なVpp値を、該エンコーダシステムの発光体の光劣化を測定乃至評価するための基準電圧として使用することができる。したがって、該エンコーダシステムによって生成された正弦波検出器出力信号のVppがこの実質的に理想的なVpp値と異なっていることが判明した場合には、それは、生成された正弦波検出器出力（信号）が対応するオフセットを有しており、それゆえ、該エンコーダシステムの発光体が劣化しているか不具合を生じている可能性があることを示している。
【００３０】
１実施形態では、発光体調整信号２２２に応答して発光体２０２を調整するために、比較器２１６の出力を発光体２０２に結合することができる。比較器２１６によって生成される、DCオフセット信号２１８とピーク基準出力信号との電圧差は、変動する場合があり、及び、変動信号または調節信号とバイアス電圧との差を提供することができる。この場合、発光体２０２の外部NPNトランジスタに外部でバイアスをかけるために、該バイアス電圧を使用することができる。
【００３１】
さらに、比較器２１６の出力を意図する電圧バイアス点までバイアスするために、該出力を演算増幅器によって処理または調整することができる。１実施形態では、発光体調整回路２３０は、比較器２１６によって生成された発光体調整信号２２２を入力として受信するように構成されたLED電圧発生器２２６をさらに備えることができる。LED電圧発生器２２６を、バイアスを選択するための別の入力としてLED基準電圧２２８を受信するように構成することもできる。LED電圧発生器２２６は、これらの入力に応答して、LED調整電圧２２９を生成することができる。LED電圧発生器２２６を演算増幅器とすることができ、発光体調整信号２２２を電流に変換するように該演算増幅器（またはLED電圧発生器）を構成することができ、最終的に、該電流を使用して、発光体２０２すなわちLED（の輝度）を調整してLEDの光劣化を補償することができる。
【００３２】
図３は、発光体調整システムの波形図のいくつかの例を示している。図２に関して上述したように、光検出器２０６からの正弦波検出器信号２０７を受信するために、第１のアナログ乗算器２１０を光検出器２０６に結合することができる。図３は、正弦波検出器信号３０１を波形図として示している。第１のアナログ乗算器を、光検出器２０６から正弦波検出器信号３０１を受信し、その後、サイン二乗（Sin2）信号３０２を出力として生成するように構成することができる。１実施形態では、第１のアナログ乗算器を、光検出器からの正弦波検出器信号３０１のうちの２つの信号を受信して、サイン二乗（Sin2）信号及び（もしあれば）いくらかのDCオフセットを生成及び出力するように構成することができる。DCオフセットを基準信号３０３と比較すると、該DCオフセットを正弦波検出器信号３０１のオフセット値とすることができる。基準信号３０３を、完全にまたは実質的に理想的な条件下で光検出器によって生成された正弦波検出器信号の基準電圧（Vref）または目標電圧とすることができる。
【００３３】
さらに、第２のアナログ乗算器を、光検出器から余弦波検出器信号３０４を受信し、その後、いくらかのDCオフセットを有するコサイン二乗（Cos2）信号３０５を生成するように構成することもできる。１実施形態では、第２のアナログ乗算器を、光検出器からの余弦波検出器信号３０４のうちの２つの信号を受信して、コサイン二乗（Cos2）信号３０５及び（もしあれば）いくらかのDCオフセットを生成及び出力するように構成することができる。このDCオフセットを基準信号３０３と比較すると、該DCオフセットを余弦波検出器信号３０４のオフセット値とすることができる。
【００３４】
図４は、発光体調整システムの波形図の別の例を示している。１実施形態では、発光体調整回路は、第１の乗算器出力及び第２の乗算器出力に結合された加算回路を備えることができる。該加算回路を、コサイン二乗（Cos2）信号４０２とサイン二乗（Sin2）信号４０５を加算して、第1の直流（DC）オフセット信号４１８を生成するように構成することができる。理論上は、第１の乗算器出力信号と第２の乗算器出力信号の結合は、サイン二乗（Sin2）とコサイン二乗（Cos2）の和に実質的に等しく、これは、実質的に１（すなわち、Sin2＋Cos2＝１）に等しい結果を生じうる。第１のアナログ乗算器からの出力（すなわち、いくらかのDCオフセットを有するサイン二乗（Sin2）信号４０５）と第２のアナログ乗算器からの出力（すなわち、いくらかのDCオフセットを有するコサイン二乗（Cos2）信号４０２）を結合することによって、該加算回路は、第１のDCオフセット信号４１８を生成することができる。第１のDCオフセット信号４１８は、光検出器によって生成された正弦波出力信号及び／または余弦波出力信号のピーク・トゥ・ピーク電圧であるVppを実質的に表すことができる。
【００３５】
図５は、発光体調整回路５２２を有する光学エンコーダシステム５００を示す図である。光学エンコーダシステム５００は、発光体５１０、複数の開口部を有するエンコーダディスク５１４、レチクル５１８、フォトダイオードアレイ（ＰＤＡ：フォトダイオードを複数配列したもの）を有する光検出器５２０、及び、発光体調整回路５２２を備えることができる。１実施形態では、レチクル５１８を、正弦波または疑似（または準）正弦波信号を生成し、及び、エンコーダ５００の空間分解能を変更または調整するように構成することができる。さらに、信号処理及び調整回路は、光検出器５２０のフォトダイオードアレイによって生成された光電流の初期の処理及び／または調整を行うことができる。
【００３６】
１実施形態では、光検出器５２０によって受光された光に応答して発光体５１０を調整するために、発光体調整回路５２２を、光検出器５２０及び発光体５１０に結合することができる。発光体調整回路５２２を、光検出器５２０によって生成された正弦波出力信号を入力として受信するように構成することができる。発光体５１０の劣化を検出するために、発光体調整回路５２２を、オフセット信号を検出するように構成することができる。
【００３７】
検出されたオフセット信号を所定の電圧基準とさらに比較することによって、発光体調整信号を生成することができ、最終的に、該調整信号を使用して発光体を調整することができる。１実施形態では、発光体調整回路５２２を、検出されたオフセット信号（この信号は発光体の劣化によって生じたものである）とある電圧基準との間の電圧差を決定するように構成することができる。かかる電圧差を、発光体５１０の劣化の程度（劣化度）の指標とすることができる。決定された電圧差（電圧値）を電流にさらに変換することができ、発光体５１０を調整して光劣化を補償するために該電流を後で使用することができる。さらに、発光体調整回路５２２が生成した電圧差を演算増幅器によって処理することにより、発光体５１０すなわちLEDを調整してLEDの光劣化を補償するために最終的に使用することができる電流に変換することができる。
【００３８】
図６は、光学エンコーダシステム用の発光体調整回路を示している。１実施形態では、発光体調整回路６００は、第１のアナログ乗算器６１０、第２のアナログ乗算器６２０、第３のアナログ乗算器６３０、加算回路６４０、比較器６５０、及びLED電圧発生器６６０を備えることができる。１実施形態では、光検出器によって受光された光に応答して発光体を調整するために、発光体調整回路６００を、フォトダイオードアレイ（PDA）などの光検出器、及び、発光部６０２の発光体に結合することができる。さらに、信号処理及び調整回路は、光検出器のフォトダイオードアレイによって生成された光電流の初期の処理及び／または調整を行うことができる。
【００３９】
１実施形態では、発光体調整回路６００は、光検出器から正弦波検出器信号を受信するために、該光検出器に結合された第１の乗算器入力を有する第１のアナログ乗算器６１０を備えることができる。第１のアナログ乗算器６１０を、光検出器から２つの正弦波検出器信号を入力として受信して、DCオフセット（もしあれば）を有するサイン二乗（Sin2）信号を生成及び出力するように構成することができる。該DCオフセットを基準信号と比較すると、該DCオフセットを入力信号のオフセット値とすることができる。
【００４０】
発光体調整回路６００は、光検出器から余弦波検出器信号を受信するために該光検出器に結合された第２の乗算器入力を有する第２のアナログ乗算器６２０をさらに備えることができる。第２のアナログ乗算器６２０を、光検出器から２つの余弦波信号６２２を入力として受信して、いくらかのDCオフセットを有するコサイン二乗（Cos2）信号を生成及び出力するように構成することができる。上記と同様に、該DCオフセットは、基準信号と比較されると、入力信号のオフセット値となる。
【００４１】
発光体調整回路６００は、第１の乗算器出力及び第２の乗算器出力に結合された加算回路６４０をさらに備えることができる。加算回路６４０を、サイン二乗（Sin2）信号を含む第１の乗算器出力信号とコサイン二乗（Cos2）信号を含む第２の乗算器出力信号とを結合して、第１の直流（DC）オフセット信号を生成するように構成することができる。該加算回路を、光検出器によって生成された正弦波出力信号のVppを表すことができる第１のDCオフセット信号（または電圧値）を生成するように構成することができる。
【００４２】
発光体調整回路６００は、１以上のピーク基準入力電圧を受信するために第３のアナログ乗算器６３０を備えることができる。第３のアナログ乗算器６３０は、１以上のピーク基準入力電圧に応答してピーク基準出力信号を生成することができる。第１のアナログ乗算器６１０並びに第２のアナログ乗算器６２０のプロセスオフセット及び熱オフセットのそれぞれとほぼ同じ（すなわち、それらのオフセットに追従する）プロセスオフセット及び熱オフセットをもたらすように、第３のアナログ乗算器６３０を構成することができる。
【００４３】
１実施形態では、発光体調整回路６００は、第１の直流（DC）オフセット信号をピーク基準出力信号と比較することによって発光体６１０の劣化を検出するように構成されたDCオフセット検出器６５０（該検出器を比較器６５０とすることができる）を備えることができる。発光体の劣化の程度（劣化度）を実質的に決定しまたは実質的に確定するために、比較器６５０を、該DCオフセット信号と該ピーク基準出力信号との間の電圧差を検出するように構成することができる。１実施形態では、ピーク基準出力信号を、光検出器からの正弦波検出器信号（該検出器信号は、完全にまたは実質的に理想的な条件下でエンコーダシステムの発光体が生成することができる信号である）の理想的なVpp値に実質的に対応づけることができる。ピーク基準出力信号を、エンコーダシステムの発光体の光劣化を測定乃至評価するための基準電圧として使用することができる。したがって、該エンコーダシステムによって生成された正弦波検出器信号のVppがこの理想的なVpp値と異なっていることが判明した場合には、それは、生成された正弦波検出器信号をあるオフセットに対応づけることができ、それゆえ、該エンコーダシステムの発光体６０２が劣化している可能性があることを示している。
【００４４】
１実施形態では、発光体調整回路６００は、比較器６５０によって生成された発光体調整信号並びに、LED基準電圧を入力として受信してLED調整電圧を生成するように構成されたLED電圧発生器６６０をさらに備えることができる。LED電圧発生器６６０を、発光体調整信号を電流に変換するように構成することができる演算増幅器とすることができ、最終的に、該電流を使用して、該LEDを調整してLEDの光劣化を補償することができる。
【００４５】
それぞれの側面、実施形態、または実装形態は、以下の利点のうちの一つ以上をもたらすことができる（ただし、必ずしもその必要はない）。本発明の１つの利点は、発光体またはLEDの電流を調整することによって、発光体またはLEDの光の輝度（または明るさ）を高めるようにすることができることである。別の利点は、発光体またはLEDの光の輝度（または明るさ）の劣化を実質的に解消できることである。さらに別の利点は、発光体またはLEDを実質的にリアルタイム方式で（たとえばリアルタイムで）調整できることである。
【００４６】
本発明によるLED電流調整器はエンコーダシステムのLED電流を調整することができる。該LED電流調整器は、第１のアナログ乗算器及び第２のアナログ乗算器を備えることができる。第１のアナログ乗算器と第２のアナログ乗算器の各々を、ピーク・トゥ・ピーク電圧であるVppによって特徴づけられる光センサー（または光検出器）出力信号をそれぞれ受信して、第１の乗算器出力信号及び第２の乗算器出力信号をそれぞれ生成するように構成することができる。第１と第２の乗算器出力信号を結合して、光センサー（または光検出器）出力信号のピーク・トゥ・ピーク電圧であるVppを表すことができる第１のDCレベルを生成することができる。
【００４７】
以下に、本発明の種々の構成要件の組み合わせからなる例示的な実施態様を示す。
１．発光体調整システムを有する光学エンコーダシステムであって、
発光体と、
エンコーダディスクと、
前記発光体からの光を受光するために前記エンコーダディスクを介して前記発光体に光学的に結合された光検出器と、
前記光検出器によって受光された光に応答して前記発光体を調整するために、前記光検出器及び前記発光体に結合された発光体調整回路
を備える、光学エンコーダシステム。
２．前記発光体調整回路は、前記光検出器から正弦波検出器信号を受信するために、前記光検出器に結合された第１の乗算器入力を有する第１のアナログ乗算器を備える、上項１の光学エンコーダシステム。
３．前記第１のアナログ乗算器は、前記正弦波検出器信号に少なくとも部分的に基づいて、サイン二乗（Sin2）信号を含む第１の乗算器出力信号を生成するように構成される、上項２の光学エンコーダシステム。
４．前記発光体調整回路は、第１及び第２の正弦波検出器信号を受信して、サイン二乗（Sin2）信号を含む第１の乗算器出力信号を生成するために、前記光検出器に結合された第１のアナログ乗算器を備える、上項１の光学エンコーダシステム。
５．前記発光体調整回路は、前記光検出器から余弦波検出器信号を受信するために、前記光検出器に結合された第２の乗算器入力を有する第２のアナログ乗算器をさらに備える、上項１〜４のいずれかの光学エンコーダシステム。
６．前記第２のアナログ乗算器は、前記余弦波検出器信号に少なくとも部分的に基づいて、コサイン二乗（Cos2）信号を含む第２の乗算器出力信号を生成するように構成される、上項５の光学エンコーダシステム。
７．前記発光体調整回路は、第１及び第２の余弦波検出器信号を受信して、コサイン二乗（Cos2）信号を含む第２の乗算器出力信号を生成するために、前記光検出器に結合された第２のアナログ乗算器を備える、上項２の光学エンコーダシステム。
８．前記発光体調整回路が、
前記光検出器に結合された第１の乗算器入力と、第１の乗算器出力とを有する第１のアナログ乗算器と、
前記光検出器に結合された第２の乗算器入力と、第２の乗算器出力とを有する第２のアナログ乗算器と、
前記第１の乗算器出力及び前記第２の乗算器出力に結合された加算回路
を備えることからなる、上項１の光学エンコーダシステム。
９．前記発光体調整回路がさらに、前記サイン二乗（Sin2）信号を含む前記第１の乗算器出力信号と、前記コサイン二乗（Cos2）信号を含む前記第２の乗算器出力信号を加算して直流（DC）オフセット信号を生成するために、前記第１のアナログ乗算器及び前記第２のアナログ乗算器に結合された加算回路を備える、上項６の光学エンコーダシステム。
１０．前記発光体調整回路がさらに、
ピーク電圧基準出力信号を提供するためのピーク電圧基準と、
第１の比較器入力と第２の比較器入力を有する比較器であって、前記第１の比較器入力は直流（DC）オフセット信号を受信するために前記加算回路の出力に結合され、前記第２の比較器入力は、前記ピーク電圧基準出力信号を前記DCオフセット信号と比較するために前記ピーク電圧基準に結合され、これによって、前記比較器の出力に発光体調整信号を生成する比較器
を備え、
前記比較器の前記出力は、前記発光体調整信号に応答して前記発光体を調整するために前記発光体に結合されることからなる、上項８の光学エンコーダシステム。
１１．前記発光体調整回路が、
前記光検出器に結合された第１の乗算器入力と、第１の乗算器出力とを有する第１のアナログ乗算器と、
前記光検出器に結合された第２の乗算器入力と、第２の乗算器出力とを有する第２のアナログ乗算器と、
第３のアナログ乗算器を含むピーク電圧基準
を備え、
前記第３のアナログ乗算器は、前記第１のアナログ乗算器及び前記第２のアナログ乗算器のプロセスオフセット及び熱オフセットとほぼ同じプロセスオフセット及び熱オフセットを有することからなる、上項１の光学エンコーダシステム。
１２．光学エンコーダシステムの発光体用の発光体調整回路であって、
前記エンコーダシステムの光検出器によって生成された出力信号を受信するように構成された第１のアナログ乗算器及び第２のアナログ乗算器と、
ピーク基準入力電圧を受信するための第３のアナログ乗算器と、
第１の直流（DC）オフセットレベルを生成するための直流（DC）レベル発生器と、
前記第１のDCオフセットレベル及びピーク基準電圧を受信してオフセット電圧値を生成するための直流（DC）オフセット検出器と、
前記オフセット電圧値及び発光体基準電圧を受信して発光体調整電圧を生成するように構成された発光体調整電圧発生器
を備える発光体調整回路。
１３．前記第１のアナログ乗算器が、２つの正弦（サイン）信号を受信して第１の乗算器出力信号を生成するように構成され、前記第１の乗算器出力信号がサイン二乗（Sin2）信号を含む、上項１２の発光体調整回路。
１４．前記第２のアナログ乗算器が、２つの余弦（コサイン）信号を受信して第２の乗算器出力信号を生成するように構成され、前記第２の乗算器出力信号がコサイン二乗（Cos2）信号を含む、上項１２の発光体調整回路。
１５．前記第１のアナログ乗算器が、第１の乗算器出力信号を生成するように構成され、
前記第２のアナログ乗算器が、第２の乗算器出力信号を生成するように構成され、
前記DCレベル発生器が、前記第１及び第２の乗算器出力信号を結合して前記第１のDCオフセットレベルを生成するように構成される、上項１２の発光体調整回路。
１６．前記発光体調整回路は、実質的にリアルタイムで前記光学エンコーダの前記発光体を調整するように構成される、上項１２の発光体調整回路。
１７．光学エンコーダ用の発光体調整システムであって、
第１のアナログ乗算器と、
第２のアナログ乗算器と、
第１の直流（DC）オフセットレベルを生成するための直流（DC）レベル発生器と、
前記第１のDCオフセットレベル及びピーク基準電圧を受信してオフセット電圧値を生成するための直流（DC）オフセット検出器と、
前記オフセット電圧値及び発光体基準電圧を受信して発光体調整電圧を生成するように構成された発光体電圧発生器
を備える、発光体調整システム。
１８．前記第１の出力信号がサイン二乗（Sin2）信号を含む、上項１７の発光体調整システム。
１９．前記第２の出力信号がコサイン二乗（Cos2）信号を含む、上項１７の発光体調整システム。
２０．前記DCレベル発生器が、前記第１の出力信号と前記第２の出力信号を結合して前記第１のDCオフセットレベルを生成するように構成される、上項１７の発光体調整システム。
【００４８】
本発明の多くの特徴及び利点は本明細書及び図面の記載から明らかである。さらに、当業者であれば多くの修正及び変更を容易に思いつくはずであるから、本発明は、説明し図示した構成及び動作そのものには限定されない。それゆえ、全ての適切な修正及び等価物は、本発明の範囲内のものとみなされる。
【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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