JPH04120322U - 光学式アブソリユートエンコーダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】単純な回路構成で、回路部品点数の少ない、よ
り安価なアブソリュートエンコーダを提供すること。 【構成】光学式アブソリュートエンコーダにおいて、各
トラックに対応する受光素子に入射する最大光量が一定
となるように、固定スリット板上に、各トラックに対応
して設けたスリットの開口面積を等しくすることによ
り、受光素子の最大出力が一定となるので、従来、トラ
ックの数だけ用いていた可変抵抗器の数を減らすことが
でき、部品点数の少ない回路構成で、かつ調整工数の少
ない、より安価なアブソリュートエンコーダを提供する
ことができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は光学式アブソリュートエンコーダに関する。

【０００２】

【従来の技術】

図４は、光学式アブソリュートエンコーダの一例を示すものである。図にて４ ０１は光源、４０２は回転スリット板、４０３はグレイ符号パターンの各ビット を構成する透光部、４０４はグレイ符号パターンの各ビットが配置されたトラッ ク群、４０５は固定スリット板、４０６は各トラックに対応するスリット群、４ ０７は各トラックに対応するフォトダイオード群である。光源４０１から発する 光は、回転スリット板４０２の各トラック上のグレイ符号パターン４０３に入射 し、固定スリット板４０５の各トラックに対応するスリット群４０６を通過し、 フォトダイオード群４０７に到達する。各トラックに対応するフォトダイオード 群４０７は、入力された光量に応じた電流を出力する。

【０００３】 図５に、フォトダイオードからの出力を２値信号に変換する電気回路の一例を 示す。５０１はフォトダイオード、５０３は電流−電圧変換回路、５０９は比較 器である。電流−電圧変換回路５０３は演算増幅器５０５と抵抗５０７で構成さ れており、入力電流をｉ、入力電圧をＶ_in、抵抗５０７の値をＲとすると、出力 電圧Ｖ_out は、Ｖ_out ＝−（ｉ×Ｒ）＋Ｖ_inとなる。この式から、Ｒを変えるこ とでＶ_out の振幅を変えることができ、またＶ_inを変えることで振幅中心を変え ることができる。５１１は入力電圧Ｖ_inを変えるための可変抵抗器である。予め 抵抗５０７を適当な値に設定し、Ｖ_out の振幅が十分な値（電気的ノイズ等の影 響を無視できる程度の値）を取るようにしておく。Ｖ_out を振幅中心値を境に２ 値化するために、Ｖ_out の振幅中心値が比較器５０９の参照電圧値Ｖ_ref に一致 するよう可変抵抗器５１１を調整する。これにより、比較器５０９からはＶ_out の値に応じた２値信号を取り出すことができる。

【０００４】 従来のアブソリュートエンコーダの電気処理方法を、分解能が２⁵ の場合につ いて、図面を基に説明する。図６は固定スリット板の平面図、図７は電気回路図 である。分解能からトラック数が５本となり、図６にて、スリットはそれぞれの トラックに対応して６００〜６０４の５個用意されている。スリット６００は最 外周トラック用、スリット６０４は最内周トラック用である。各スリットを通過 した光がそれぞれのスリットに対応するフォトダイオードに入射し、光量にほぼ 比例する電流が出力される。光量は、当然、スリットの開口面積に比例する。図 ７の電気回路は、図５の基本回路をスリットの数だけ並列に設けたもので、各ス リットに対応してフォトダイオード７０１〜７４１、抵抗７０３〜７４３、演算 増幅器７０５〜７４５、可変抵抗器７０７〜７４７、比較器７０９〜７４９を設 けてある。

【０００５】 スリット６００から出射する光はフォトダイオード７０１に到達し、電流に変 換される。この電流は演算増幅器７０５で電流−電圧変換され、比較器７０９に 入力される。ここで抵抗７０３は、予めフォトダイオード７０１からの電流出力 を予想して、適当な値に設定されている。可変抵抗器７０７の抵抗値を調整する ことで、比較器７０９に適切な電圧を入力することができ、比較器７０９の出力 に２値信号を得る。各トラック毎に上記の処理を行い、５個の２値信号すなわち ２⁵ の分解能で表現される位置情報を得る。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら従来の方法では、図６に示したようにスリット６００〜６０４の 面積がそれぞれ異なっているので、各トラックに対応するフォトダイオード７０ １〜７４１からの電流出力は、様々な値をとることになる。そのため、抵抗７０ ３〜７４３の各抵抗値は、フォトダイオード７０１〜７４１の電流出力に応じた 値をそれぞれ用いなければならない。また、Ｖ_out ＝−（ｉ×Ｒ）＋Ｖ_inの式か ら、Ｖ_out の振幅中心値を比較器７０９〜７４９の参照電圧値Ｖ_ref に適合させ るためには、各トラック毎に可変抵抗器７０７〜７４７が必要となる。すなわち 可変抵抗器がトラックの数だけ必要となり、回路基板の面積が必然的に大きくな ってしまう。

【０００７】 分解能がさらに高くなれば、可変抵抗器の数がさらに増え、回路部品のコスト が増す。しかも、多数の可変抵抗器を調整しなければならず、この面からもコス トがかかる。図７で抵抗７０３〜７４３の抵抗値を各々精密に決定するならば、 可変抵抗器をスリット毎に設けるのでなく、１個にまとめて比較器７０９〜７４ ９への入力電圧を調整することが可能ではあるが、いくつもの抵抗値を精密に決 定することは現実的でなく、実際には行なわれていない。

【０００８】 この考案の目的は、回路構成が簡潔で、回路部品数の少ない、より安価なアブ ソリュートエンコーダを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案は光学式アブソリュートエンコーダにおい て、固定スリット板上の各トラックに対応するスリットの面積を、いずれも同一 にすることで、各トラックに対応するフォトダイオードの出力振幅を一定にする 。

【００１０】

【作用】

フォトダイオードに入射する光量は、固定スリット板上のスリット面積で決定 されるが、上記の手段により、各トラックのフォトダイオードの出力振幅が一定 になり、トラック毎の比較器に入力する電圧の調整を、ただ１個の可変抵抗器で 行う。

【００１１】

【実施例】

本考案による、分解能が２⁵ のアブソリュートエンコーダの実施例を、図面を 基に説明する。図１は固定スリット板の１例を示す平面図、図２は本考案による エンコーダの回路構成図、図３は固定スリット板の別の例を示す平面図である。 分解能が２⁵ なので、トラック数は５本となる。図１で１００〜１０４はスリッ トで、スリット１００は最外周トラック、スリット１０４は最内周トラックのス リットである。同様に、図３で３００〜３０４はスリットで、スリット３００は 最外周トラック、スリット３０４は最内周トラックのスリットである。図２で２ ０１〜２４１はフォトダイオード、２０３〜２４３は抵抗、２０５〜２４５は演 算増幅器、２０７は可変抵抗器、２０９〜２４９は比較器である。

【００１２】 図６に見るように、一般的に固定スリット板のスリット形状は扇形で、１個の スリットの面積Ｓは、外側の弧の半径をｒ₁ 、内側の弧の半径をｒ₂ 、扇形の中 心角をθrad とするとＳ＝（ｒ₁ ²−ｒ₂ ²）×θ／２となる。スリット面積Ｓは、 ｒ₁ 、ｒ₂ 、及びθによって決まるので、ｒ₁ 、ｒ₂ 、及びθをパラメータとし て変化させることにより、各スリットの面積を同一にすることができる。但し、 θに関しては、エンコーダの分解能から最大値が決まる。

【００１３】 図１と図６を比較しながら説明する。図１の最内周スリット１０４と図６の最 内周スリット６０４の面積は同じである。まず、図６のスリット中、一番面積の 小さいスリット６０４の面積を求める。次にスリット６０３の面積がスリット６ ０４の面積と等しくなるように、径方向の長さ、即ちｒ₁ 、ｒ₂ を操作し、スリ ット１０３の形状を決定する。順次スリット６０２、６０１、６００の径方向の 長さを適当な値に操作し、スリット６０４と面積の等しいスリット１０２、１０ １、１００にする。

【００１４】 図１に示す５個のスリットは面積が等しいので、図２に示す回路構成をとるこ とができる。フォトダイオード２０１〜２４１は入射する光量に応じた電流を出 力するが、上述のようにスリット面積を等しくすることにより、該電流値がほぼ 同じ値となるので、抵抗２０３〜２４３は全て同じものを使うことができる。ま た、演算増幅器２０５〜２４５への入力電圧Ｖ_inを操作する可変抵抗器も、２０ ７に示す１個だけで構成することが可能で、可変抵抗器２０７の抵抗値を変える ことで、比較器２０９〜２４９の５個分の入力電圧Ｖ_out を、同時に調整するこ とができる。これによって比較器２０９〜２４９からそれぞれ２値信号が出力さ れ、２進数５桁で表現される位置情報を取り出すことができる。

【００１５】 固定スリット板のスリットの面積を等しくする別の手段として、図３のように 各々のスリットの扇形の中心角θを変えてスリット面積を等しくしてもよいし、 径方向の長さと中心角θの両方を変えて、スリット面積を等しくしてもよい。

【００１６】

【考案の効果】

各トラックに対応するスリットの面積を等しくすることで、フォトダイオード 出力が一定になるので、ただ１個の可変抵抗器を用いることで、比較器に入力す る電圧の調整を行なうことができる。この結果、回路構成が簡潔で、回路部品数 の少ない、安価なアブソリュートエンコーダを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す固定スリット板の平面
図である。

【図２】本考案の一実施例を示す電気回路の構成図であ
る。

【図３】本考案の他の実施例を示す固定スリット板の平
面図である。

【図４】一般的なアブソリュートエンコーダの概略構成
図である。

【図５】従来のアブソリュートエンコーダの電気回路の
基本構成を示す図である。

【図６】従来の固定スリット板の平面図である。

【図７】従来のアブソリュートエンコーダの電気回路の
構成図である。

【符号の説明】

１００、１０１、・・・、１０４ スリット １０５ 固定スリット板 ２０１、２１１、・・・、２４１ フォトダイオード ２０５、２１５、・・・、２４５ 演算増幅器 ２０７ 可変抵抗器 ２０９、２１９、・・・、２４９ 比較器 ３００、３０１、・・・、３０４ スリット ３０５ 固定スリット板 ４０１ 光源 ４０２ 回転スリット板 ４０３ グレイ符号パターン ４０４ トラック ４０５ 固定スリット板 ４０６ スリット群 ４０７ フォトダイオード群

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２進化符号パターンを構成する透光部を
   持つ回転スリット板と、２進化符号パターンの各トラッ
   クを照明する光源と、該各トラックに対応するスリット
   を持つ固定スリット板と、該各トラックに対応する受光
   素子とで構成される光学式アブソリュートエンコーダに
   おいて、前記固定スリット板のスリットの開口面積をい
   ずれも等しくしたことを特徴とする光学式アブソリュー
   トエンコーダ。