特許 6800723 エンコーダ及びエンコーダの光源

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6800723

(24)【登録日】2020年11月27日

(45)【発行日】2020年12月16日

(54)【発明の名称】エンコーダ及びエンコーダの光源

(51)【国際特許分類】

   G01D 5/347 20060101AFI20201207BHJP

   G01D 5/36 20060101ALI20201207BHJP

【ＦＩ】

   G01D5/347 110M

   G01D5/36 U

   G01D5/36 R

【請求項の数】16

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2016-235960(P2016-235960)

(22)【出願日】2016年12月5日

(65)【公開番号】特開2018-91747(P2018-91747A)

(43)【公開日】2018年6月14日

【審査請求日】2019年11月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】000137694

【氏名又は名称】株式会社ミツトヨ

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】小林 博和

(72)【発明者】

【氏名】川床 修

【審査官】 吉田 久

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−２１３９６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１３０８１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１０１７５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２０７３３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２０２１３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第５９１２５６８（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｄ ５／２６−５／３８

Ｇ０１Ｂ １１／００−１１／３０

Ｈ０５Ｂ ４５／００−４５／５８、

４７／００−４７／２９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光源と、
前記光源からの光を受けるスケールと、
前記スケールからの光を受光し、受光した光に応じた信号を出力する受光部と、
前記受光部からの前記信号に応じて、前記受光部と前記スケールとの間の位置関係を算出する信号処理部と、を備え、
前記光源は、
電池と、
電池が出力する電源電圧を昇圧し、昇圧された電圧を出力する昇圧回路と、
一端に前記昇圧された電圧が印加される発光素子と、
前記発光素子の他端とグランドとの間に挿入され、前記発光素子を流れる電流を制御するドライバ回路と、
前記発光素子と前記ドライバ回路との間の電圧を検出する電圧検出回路と、
前記電圧検出回路が検出した前記電圧が前記電源電圧よりも小さいときに前記昇圧回路に前記電源電圧を昇圧させ、前記電圧検出回路が検出した前記電圧が前記電源電圧と等しくなったときに前記昇圧回路での昇圧を停止させ、かつ、前記発光素子に印加される前記昇圧された電圧が所定の値に達した後に前記発光素子に電流が流れるように前記ドライバ回路を制御する制御回路と、を備える、
エンコーダ。

【請求項2】

前記電圧検出回路は、前記発光素子と前記ドライバ回路との間の前記電圧が入力され、前記入力された電圧をデジタル信号に変換し、変換した前記デジタル信号を前記制御回路へ出力するアナログ−デジタル変換器として構成され、
前記制御回路は、前記デジタル信号の値に応じて、前記昇圧回路での昇圧を制御する、
請求項１に記載のエンコーダ。

【請求項3】

前記電圧検出回路は、一方の入力端子に印加される前記電源電圧と、他方の入力端子に印加される前記発光素子と前記ドライバ回路との間の前記電圧と、を比較して、比較結果を前記制御回路に出力する比較器として構成され、
前記制御回路は、前記比較結果に応じて、前記昇圧回路での昇圧を制御する、
請求項１に記載のエンコーダ。

【請求項4】

前記昇圧回路は、
アノードに前記電源電圧が印加される第１のダイオードと、
一端が前記グランドと接続される第１のコンデンサと、
アノードが前記第１のダイオードのカソードと接続され、カソードが前記発光素子の高電位側端と前記第１のコンデンサの他端とに接続される第２のダイオードと、
一端が前記制御回路と接続され、他端が前記第１のダイオードのカソードと前記第２のダイオードのアノードとに接続される第２のコンデンサと、を備え、
前記昇圧回路に前記電源電圧を昇圧させるときには、前記制御回路が前記第２のコンデンサにパルス信号を入力する、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のエンコーダ。

【請求項5】

前記第１のコンデンサの容量値は、前記第２のコンデンサの容量値よりも大きい、
請求項４に記載のエンコーダ。

【請求項6】

前記電池の両端間に挿入された第３のコンデンサを備え、
前記第３のコンデンサの容量値は、前記第１のコンデンサの容量値及び前記第２のコンデンサの容量値よりも大きい、
請求項５に記載のエンコーダ。

【請求項7】

前記ドライバ回路は、
前記電池と前記グランドとの間に縦続接続される、スイッチ、電流源及び第１のトランジスタと、
一端に前記発光素子と前記ドライバ回路との間の前記電圧が印加され、他端が前記グランドと接続され、前記第１のトランジスタとカレントミラーを構成する第２のトランジスタと、を備え、
前記スイッチの開閉は、前記制御回路によって制御される、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載のエンコーダ。

【請求項8】

アノードに前記発光素子と前記ドライバ回路との間の前記電圧が印加され、カソードが前記電池と、前記スイッチ、電流源及び第１のトランジスタとの間に接続される第３のダイオードを備える、
請求項７に記載のエンコーダ。

【請求項9】

光を受けるスケールと、前記スケールからの光を受光し、受光した光に応じた信号を出力する受光部と、前記受光部からの前記信号に応じて、前記受光部と前記スケールとの間の位置関係を算出する信号処理部と、を有する、エンコーダの前記スケールに前記光を照射するエンコーダの光源であって、
電池と、
電池が出力する電源電圧を昇圧し、昇圧された電圧を出力する昇圧回路と、
一端に前記昇圧された電圧が印加される発光素子と、
前記発光素子の他端とグランドとの間に挿入され、前記発光素子を流れる電流を制御するドライバ回路と、
前記発光素子と前記ドライバ回路との間の電圧を検出する電圧検出回路と、
前記電圧検出回路が検出した前記電圧が前記電源電圧よりも小さいときに前記昇圧回路に前記電源電圧を昇圧させ、前記電圧検出回路が検出した前記電圧が前記電源電圧と等しくなったときに前記昇圧回路での昇圧を停止させ、かつ、前記発光素子に印加される前記昇圧された電圧が所定の値に達した後に前記発光素子に電流が流れるように前記ドライバ回路を制御する制御回路と、を備える、
エンコーダの光源。

【請求項10】

前記電圧検出回路は、前記発光素子と前記ドライバ回路との間の前記電圧が入力され、前記入力された電圧をデジタル信号に変換し、変換した前記デジタル信号を前記制御回路へ出力するアナログ−デジタル変換器として構成され、
前記制御回路は、前記デジタル信号の値に応じて、前記昇圧回路での昇圧を制御する、
請求項９に記載のエンコーダの光源。

【請求項11】

前記電圧検出回路は、一方の入力端子に印加される前記電源電圧と、他方の入力端子に印加される前記発光素子と前記ドライバ回路との間の前記電圧と、を比較して、比較結果を前記制御回路に出力する比較器として構成され、
前記制御回路は、前記比較結果に応じて、前記昇圧回路での昇圧を制御する、
請求項９に記載のエンコーダの光源。

【請求項12】

前記昇圧回路は、
アノードに前記電源電圧が印加される第１のダイオードと、
一端が前記グランドと接続される第１のコンデンサと、
アノードが前記第１のダイオードのカソードと接続され、カソードが前記発光素子の高電位側端と前記第１のコンデンサの他端とに接続される第２のダイオードと、
一端が前記制御回路と接続され、他端が前記第１のダイオードのカソードと前記第２のダイオードのアノードとに接続される第２のコンデンサと、を備え、
前記昇圧回路に前記電源電圧を昇圧させるときには、前記制御回路が前記第２のコンデンサにパルス信号を入力する、
請求項９乃至１１のいずれか一項に記載のエンコーダの光源。

【請求項13】

前記第１のコンデンサの容量値は、前記第２のコンデンサの容量値よりも大きい、
請求項１２に記載のエンコーダの光源。

【請求項14】

前記電池の両端間に挿入された第３のコンデンサを備え、
前記第３のコンデンサの容量値は、前記第１のコンデンサの容量値及び前記第２のコンデンサの容量値よりも大きい、
請求項１３に記載のエンコーダの光源。

【請求項15】

前記ドライバ回路は、
前記電池と前記グランドとの間に縦続接続される、スイッチ、電流源及び第１のトランジスタと、
一端に前記発光素子と前記ドライバ回路との間の前記電圧が印加され、他端が前記グランドと接続され、前記第１のトランジスタとカレントミラーを構成する第２のトランジスタと、を備え、
前記スイッチの開閉は、前記制御回路によって制御される、
請求項９乃至１４のいずれか一項に記載のエンコーダの光源。

【請求項16】

アノードに前記発光素子と前記ドライバ回路との間の前記電圧が印加され、カソードが前記電池と、前記スイッチ、電流源及び第１のトランジスタとの間に接続される第３のダイオードを備える、
請求項１５に記載のエンコーダの光源。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エンコーダ及びエンコーダの光源に関する。

【背景技術】

【0002】

ダイヤルゲージ、インジケータなどの変位測定装置においては、変位量を測定するためにエンコーダが内蔵されている。このようなエンコーダとしては、光の干渉を利用して変位量を測定する光学式エンコーダが知られている。また、エンコーダは、相対的な変位量を測定するインクリメント型のエンコーダと、絶対的な位置を検出するアブソリュート型のエンコーダとに大別される。アブソリュート型の光学式エンコーダについては、例えば特許文献１及び２にその構成が提案されている。

【0003】

ハンドツール型の変位測定装置では、光学式エンコーダの電源として、小型軽量のコイン型電池やボタン型電池が用いられる。このような変位測定装置では、電池の寿命を可能な限り延伸できることが望ましい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】米国特許第７６０８８１３号明細書

【特許文献2】米国特許第８３０９９０６号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、インクリメント型のエンコーダにおいては、相対的な変位量しか測定できないため、変位量を継続的に測定し続けなければならない。そのため、光学式エンコーダの光源を常時点灯させなければならず、消費電流が大きいという欠点がある。これに対し、アブソリュート型のエンコーダでは、絶対的な位置を検出することができる。そのため、位置を検出するときにのみ光源を間欠的に点灯させればよいので、消費電力を抑制することができる。

【0006】

また、光学式エンコーダでは、光源として、例えば発光ダイオードなどの発光素子が用いられる。発光ダイオードを発光させるために要する順方向電圧は１．６〜４［Ｖ］程度である。これに対し、一般に、電池には公称電圧が設定されており、例えばコイン型電池の場合、公称電圧は典型的には３［Ｖ］である。しかしながら、電池は使用開始時の出力電圧が最も高く、消耗につれて出力電圧が低下する。一般に、このような電池は、出力電圧がある電圧レベルまで降下すると、その後は急峻に低下する放電特性を示す。例えば、コイン型リチウム電池を用いる場合、公称電圧が３［Ｖ］であるのに対し、出力電圧が２．５〜２．７［Ｖ］まで低下すると、その後は急峻に出力電圧が低下する。

【0007】

電池が出力する電源電圧を精度よく検出することができれば、電源電圧が２．７[Ｖ]に低下するまでは電源として利用することができる。しかし、これには高精度の電圧検出回路が必要となるので、こうした電圧検出回路を設けることができない場合には、電源電圧が２．５[Ｖ]に低下するまでエンコーダの動作の保証をする必要が有る。しかしながら、発光ダイオードの順方向電圧によっては、電源電圧が発光ダイオードの順方向電圧に達せず、発光ダイオードを駆動できない事態が生じ得る。

【0008】

そのため、電源電圧を昇圧した電圧を発光ダイオードに印加することが広く行われている。例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータを用いて昇圧を行うことが考え得るが、ＤＣ−ＤＣコンバータは比較的消費電力が大きいため、電池の寿命を短縮してしまうという欠点がある。換言すれば、ＤＣ−ＤＣコンバータの使用は、消費電力抑制の観点からは望ましくない。

【0009】

また、昇圧した電圧を用いる場合、電源電圧よりも電圧が高くなる部位が光源を含む回路内に生じ、昇圧された電圧が電池の周辺回路の耐圧を超えるおそれや、電池に電流が逆流するおそれがある。電池が一次電池である場合には、電流が電池に逆流して電池が故障するおそれもあり得る。

【0010】

本発明は上記の事情に鑑みて成されたものであり、本発明の目的は、エンコーダの光源において電源電圧よりも高い電圧を発光ダイオードに印加する場合でも、電池への電流の逆流を防止し、かつ、発光ダイオードのドライバ回路を保護することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の第１の態様であるエンコーダは、
光源と、
前記光源からの光を受けるスケールと、
前記スケールからの光を受光し、受光した光に応じた信号を出力する受光部と、
前記受光部からの前記信号に応じて、前記受光部と前記スケールとの間の位置関係を算出する信号処理部と、を有し、
前記光源は、
電池と、
電池が出力する電源電圧を昇圧し、昇圧された電圧を出力する昇圧回路と、
一端に前記昇圧された電圧が印加される発光素子と、
前記発光素子の他端とグランドとの間に挿入され、前記発光素子を流れる電流を制御するドライバ回路と、
前記発光素子と前記ドライバ回路との間の電圧を検出する電圧検出回路と、
前記電圧検出回路が検出した前記電圧が前記電源電圧よりも小さいときに前記昇圧回路に前記電源電圧を昇圧させ、前記電圧検出回路が検出した前記電圧が前記電源電圧と等しくなったときに前記昇圧回路での昇圧を停止させ、かつ、前記発光素子に印加される前記昇圧された電圧が所定の値に達した後に前記発光素子に電流が流れるように前記ドライバ回路を制御する制御回路と、を有するものである。
これにより、発光素子で電圧降下した後の電圧が電源電圧に到達したときに、発光素子に印加される電圧の昇圧を停止する。これにより、発光素子で電圧降下した後の電圧は電源電圧を超えることはないので、ドライバ回路を過電圧から保護し、かつ、電池への電流の逆流を防止することができる。

【0012】

本発明の第２の態様であるエンコーダは、上記のエンコーダであって、
前記電圧検出回路は、前記発光素子と前記ドライバ回路との間の前記電圧が入力され、前記入力された電圧をデジタル信号に変換し、変換した前記デジタル信号を前記制御回路へ出力するアナログ−デジタル変換器として構成され、
前記制御回路は、前記デジタル信号の値に応じて、前記昇圧回路での昇圧を制御する、ことが望ましい。
これにより、制御回路は、アナログ−デジタル変換器の出力信号を参照することで、発光素子で電圧降下した後の電圧が電源電圧に到達したかを検出することができる。

【0013】

本発明の第３の態様であるエンコーダは、上記のエンコーダであって、
前記電圧検出回路は、一方の入力端子に印加される前記電源電圧と、他方の入力端子に印加される前記発光素子と前記ドライバ回路との間の前記電圧と、を比較して、比較結果を前記制御回路に出力する比較器として構成され、
前記制御回路は、前記比較結果に応じて、前記昇圧回路での昇圧を制御する、ことが望ましい。
これにより、制御回路は、比較器の出力信号が遷移することにより、発光素子で電圧降下した後の電圧が電源電圧に到達したことを検出することができる。

【0014】

本発明の第４の態様であるエンコーダは、上記のエンコーダであって、
前記昇圧回路は、
アノードに前記電源電圧が印加される第１のダイオードと、
一端が前記グランドと接続される第１のコンデンサと、
アノードが前記第１のダイオードのカソードと接続され、カソードが前記発光素子の高電位側端と前記第１のコンデンサの他端とに接続される第２のダイオードと、
一端が前記制御回路と接続され、他端が前記第１のダイオードのカソードと前記第２のダイオードのアノードとに接続される第２のコンデンサと、を備え、
前記昇圧回路に前記電源電圧を昇圧させるときには、前記制御回路が前記第２のコンデンサにパルス信号を入力する、ことが望ましい。
これにより、制御信号がパルス信号を入力して、発光素子に印加される電圧を段階的に昇圧することができる。

【0015】

本発明の第５の態様であるエンコーダは、上記のエンコーダであって、
前記第１のコンデンサの容量値は、前記第２のコンデンサの容量値よりも大きい、ことが望ましい。
これにより、発光素子に印加される電圧を、電源電圧に対して小さな増加量にて、段階的に昇圧することができる。

【0016】

本発明の第６の態様であるエンコーダは、上記のエンコーダであって、
前記電池の両端間に挿入された第３のコンデンサを備え、
前記第３のコンデンサの容量値は、前記第１のコンデンサの容量値及び前記第２のコンデンサの容量値よりも大きい、ことが望ましい。
これにより、発光素子に印加される電圧を昇圧しているときの電源電圧の変動を抑制することができる。

【0017】

本発明の第７の態様であるエンコーダは、上記のエンコーダであって、
前記ドライバ回路は、
前記電池と前記グランドとの間に縦続接続される、スイッチ、電流源及び第１のトランジスタと、
一端に前記発光素子と前記ドライバ回路との間の前記電圧が印加され、他端が前記グランドと接続され、前記第１のトランジスタとカレントミラーを構成する第２のトランジスタと、を備え、
前記スイッチの開閉は、前記制御回路によって制御される、ことが望ましい。
これにより、制御信号からスイッチに与えられる信号に応じて、発光素子に電流を流すタイミングを制御することができる。

【0018】

本発明の第８の態様であるエンコーダは、上記のエンコーダであって、
アノードに前記発光素子と前記ドライバ回路との間の前記電圧が印加され、カソードが前記電池と、前記スイッチ、電流源及び第１のトランジスタとの間に接続される第３のダイオードを備える、ことが望ましい。
これにより、発光素子で電圧降下した後の電圧が過度に大きくなった場合に、ドライバ回路に過電圧が印加されることを防止できる。

【0019】

本発明の第９の態様であるエンコーダの光源は、
光を受けるスケールと、前記スケールからの光を受光し、受光した光に応じた信号を出力する受光部と、前記受光部からの前記信号に応じて、前記受光部と前記スケールとの間の位置関係を算出する信号処理部と、を有するエンコーダの前記スケールに前記光を照射する、エンコーダの光源であって、
電池と、
電池が出力する電源電圧を昇圧し、昇圧された電圧を出力する昇圧回路と、
一端に前記昇圧された電圧が印加される発光素子と、
前記発光素子の他端とグランドとの間に挿入され、前記発光素子を流れる電流を制御するドライバ回路と、
前記発光素子と前記ドライバ回路との間の電圧を検出する電圧検出回路と、
前記電圧検出回路が検出した前記電圧が前記電源電圧よりも小さいときに前記昇圧回路に前記電源電圧を昇圧させ、前記電圧検出回路が検出した前記電圧が前記電源電圧と等しくなったときに前記昇圧回路での昇圧を停止させ、かつ、前記発光素子に印加される前記昇圧された電圧が所定の値に達した後に前記発光素子に電流が流れるように前記ドライバ回路を制御する制御回路と、を備える、ものである。
これにより、発光素子で電圧降下した後の電圧が電源電圧に到達したときに、発光素子に印加される電圧の昇圧を停止する。これにより、発光素子で電圧降下した後の電圧は電源電圧を超えることはないので、ドライバ回路を過電圧から保護し、かつ、電池への電流の逆流を防止することができる。

【0020】

本発明の第１０の態様であるエンコーダの光源は、上記のエンコーダの光源であって、
前記電圧検出回路は、前記発光素子と前記ドライバ回路との間の前記電圧が入力され、前記入力された電圧をデジタル信号に変換し、変換した前記デジタル信号を前記制御回路へ出力するアナログ−デジタル変換器として構成され、
前記制御回路は、前記デジタル信号の値に応じて、前記昇圧回路での昇圧を制御する、ものである。
これにより、制御回路は、アナログ−デジタル変換器の出力信号を参照することで、発光素子で電圧降下した後の電圧が電源電圧に到達したかを検出することができる。

【0021】

本発明の第１１の態様であるエンコーダの光源は、上記のエンコーダの光源であって、
前記電圧検出回路は、一方の入力端子に印加される前記電源電圧と、他方の入力端子に印加される前記発光素子と前記ドライバ回路との間の前記電圧と、を比較して、比較結果を前記制御回路に出力する比較器として構成され、
前記制御回路は、前記比較結果に応じて、前記昇圧回路での昇圧を制御する、ものである。
これにより、制御回路は、比較器の出力信号が遷移することにより、発光素子で電圧降下した後の電圧が電源電圧に到達したことを検出することができる。

【0022】

本発明の第１２の態様であるエンコーダの光源は、上記のエンコーダの光源であって、
前記昇圧回路は、
アノードに前記電源電圧が印加される第１のダイオードと、
一端が前記グランドと接続される第１のコンデンサと、
アノードが前記第１のダイオードのカソードと接続され、カソードが前記発光素子の高電位側端と前記第１のコンデンサの他端とに接続される第２のダイオードと、
一端が前記制御回路と接続され、他端が前記第１のダイオードのカソードと前記第２のダイオードのアノードとに接続される第２のコンデンサと、を備え、
前記昇圧回路に前記電源電圧を昇圧させるときには、前記制御回路が前記第２のコンデンサにパルス信号を入力する、ものである。
これにより、制御信号がパルス信号を入力して、発光素子に印加される電圧を段階的に昇圧することができる。

【0023】

本発明の第１３の態様であるエンコーダの光源は、上記のエンコーダの光源であって、
前記第１のコンデンサの容量値は、前記第２のコンデンサの容量値よりも大きい、ものである。
これにより、発光素子に印加される電圧を、電源電圧に対して小さな増加量にて、段階的に昇圧することができる。

【0024】

本発明の第１４の態様であるエンコーダの光源は、上記のエンコーダの光源であって、
前記電池の両端間に挿入された第３のコンデンサを備え、
前記第３のコンデンサの容量値は、前記第１のコンデンサの容量値及び前記第２のコンデンサの容量値よりも大きい、ものである。
これにより、発光素子に印加される電圧を昇圧しているときの電源電圧の変動を抑制することができる。

【0025】

本発明の第１５の態様であるエンコーダの光源は、上記のエンコーダの光源であって、
前記ドライバ回路は、
前記電池と前記グランドとの間に縦続接続される、スイッチ、電流源及び第１のトランジスタと、
一端に前記発光素子と前記ドライバ回路との間の前記電圧が印加され、他端が前記グランドと接続され、前記第１のトランジスタとカレントミラーを構成する第２のトランジスタと、を備え、
前記スイッチの開閉は、前記制御回路によって制御される、ものである。
これにより、制御信号からスイッチに与えられる信号に応じて、発光素子に電流を流すタイミングを制御することができる。

【0026】

本発明の第１６の態様であるエンコーダの光源は、上記のエンコーダの光源であって、
アノードに前記発光素子と前記ドライバ回路との間の前記電圧が印加され、カソードが前記電池と、前記スイッチ、電流源及び第１のトランジスタとの間に接続される第３のダイオードを備える、ものである。
これにより、発光素子で電圧降下した後の電圧が過度に大きくなった場合に、ドライバ回路に過電圧が印加されることを防止できる。

【発明の効果】

【0027】

本発明によれば、エンコーダの光源において電源電圧よりも高い電圧を発光ダイオードに印加する場合でも、電池への電流の逆流を防止し、かつ、発光ダイオードのドライバ回路を保護することができる。

【0028】

本発明の上述及び他の目的、特徴、及び長所は以下の詳細な説明及び付随する図面からより完全に理解されるだろう。付随する図面は図解のためだけに示されたものであり、本発明を制限するためのものではない。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】実施の形態１にかかる光学式エンコーダが組み込まれたダイヤルゲージの構成を模式的に示す正面図である。

【図2】実施の形態に１かかる光学式エンコーダの概略構成を示す展開図である。

【図3】アブソリュートスケールパターン及び信号検出部の構成を示す図である。

【図4】実施の形態１にかかる光源の構成を模式的に示す図である。

【図5】実施の形態１にかかる光源の構成の一例を示す図である。

【図6】実施の形態１にかかる光源の構成の他の一例を示す図である。

【図7】実施の形態１にかかる光源の動作を示すタイミングチャートである。

【図8】実施の形態２にかかる光源の構成を模式的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。各図面においては、同一要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略される。

【0031】

実施の形態１
実施の形態１にかかる光学式エンコーダについて説明する。図１は、実施の形態１にかかる光学式エンコーダが組み込まれたダイヤルゲージ１０１の構成を模式的に示す正面図である。ダイヤルゲージ１０１は、本体部１０２、表示部１０３、操作ボタン１０４、ステム１０５、スピンドル１０６、測定子１０７、及び、出力ポート１０８を有する。

【0032】

本体部１０２は、図１の紙面垂直方向の高さが、図１の紙面水平方向の幅よりも小さな略円柱形状である。本体部１０２の一方の面には、測定値などを表示する表示部１０３が付設される。

【0033】

ステム１０５は、図１の紙面垂直方向に延在する略円筒形状であり、本体部１０２の外縁部から突き出すように設けられている。

【0034】

スピンドル１０６は、略円柱形状の部材であり、ステム１０５に挿通され、ステム１０５の長さ方向に摺動可能に支持されている。ステム１０５から突き出したスピンドル１０６の先端には、被測定物と接触する測定子１０７が接合されている。

【0035】

本体部１０２の内部には、スピンドル１０６の変位量を検出する変位量検出手段（不図示）が設けられている。この変位量検出手段には、変位量を検出するために、後述する光学式エンコーダ１０を含んでおり、光学式エンコーダ１０を用いてスピンドル１０６の変位量を一定の周期で検出し、表示部１０３に出力する。表示部１０３は、変位量検出手段から出力された測定結果を表示可能に構成される。

【0036】

操作ボタン１０４は、表示部１０３に表示された測定結果のリセットや表示レンジの切り替えなどに用いられる。この例では、操作ボタン１０４が３つ設けられているが、操作ボタン１０４の数はこれに限定されるものではない。

【0037】

出力ポート１０８は、外部機器が接続可能に構成され、例えば測定結果を外部に出力することができる。

【0038】

次に、実施の形態に１かかる光学式エンコーダ１０について説明する。本実施の形態において、光学式エンコーダ１０は、２重変調スケールトラックパターン（Dual-Modulation Scale Track Pattern、以下ではＤＭＳＴパターンと表記する）を用いるアブソリュート光学式エンコーダとして構成される。図２は、実施の形態に１かかる光学式エンコーダ１０の概略構成を示す展開図である。図２に示すように、光学式エンコーダ１０は、照明部２０、スケール２１、及び、信号検出部２３を有する。

【0039】

照明部２０と信号検出部２３とは、相対的な位置が固定されるように配置される。信号検出部２３及び照明部２０と、スケール２１とは、スケール２１の長手方向である測定方向（図１のＸ軸方向）に沿って相対的に移動が可能なように構成される。スケール２１には位置検出に用いるアブソリュートスケールパターン２２が設けられ、照明部２０がアブソリュートスケールパターン２２に光を照射することで干渉光が生じる。信号検出部２３は、干渉光の測定方向の変化を検出することで、スケール２１と信号検出部２３との間の位置関係を検出することができる。

【0040】

照明部２０は、可視又は不可視波長によってスケール２１を照明するものとして構成される。照明部２０は、例えば、光源１１、レンズ１３、及び、光源格子１４を有する。光源１１は、可視又は不可視波長の光を放射可能に構成される。光源１１は、後述する信号処理回路２５に接続され、一定の周期で間欠的に光を放射する光源として振る舞う。光源１１から放射された光３０は、レンズ１３によって、スケール２１の所定の領域を照明するのに十分なビーム面積を有するように、部分的又は完全に平行光線化される。レンズ１３からの平行光線は、光源格子１４によって測定方向の照度が均一化された後、スケール２１に到達する。なお、レンズ１３からの平行光線の照度分布が十分に均一な場合には、光源格子１４を有しない照明部を構成してもよい。

【0041】

スケール２１には、アブソリュートスケールパターン２２が設けられている。このアブソリュートスケールパターン２２は、インクリメンタルトラックパターンＴＩＮＣ、アブソリュートトラックパターンＴＡＢＳ１、及び、アブソリュートトラックパターンＴＡＢＳ２により構成される。アブソリュートトラックパターンＴＡＢＳ１、及び、アブソリュートトラックパターンＴＡＢＳ２としては、いわゆるＤＭＳＴパターンを用いることができる。

【0042】

スケール２１においてアブソリュートスケールパターン２２が形成される面は、測定方向であるＸ方向と、Ｘ方向に垂直なＹ方向に平行な面である。図２では、測定方向を、符号ＭＡを用いて表示している。また、図１では、スケール２１においてアブソリュートスケールパターン２２が形成される面、すなわちＸ−Ｙ平面に垂直な方向をＺ方向としている。

【0043】

信号検出部２３は、検出器トラック部２４及び信号処理回路２５を有する。信号検出部２３は、例えば、単一のＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）集積回路として構成することができる。検出器トラック部２４は、３つの検出器トラックＤＩＮＣ、ＤＡＢＳ１及びＤＡＢＳ２を有する。検出器トラックＤＩＮＣ、ＤＡＢＳ１及びＤＡＢＳ２は、それぞれ、インクリメンタルトラックパターンＴＩＮＣ、アブソリュートトラックパターンＴＡＢＳ１、及び、アブソリュートトラックパターンＴＡＢＳ２からのパターン光を受光するように配置される。信号処理回路２５は、検出器トラック部２４の検出結果を示す信号を処理する回路として構成される。

【0044】

上述の通り、光源１１から放射された光３０は、レンズ１３によって平行光線化される。図１では、光３０の３つの光路３１、３２及び３３を模式的に示している。光路３１は、インクリメンタルトラックパターンＴＩＮＣを照明する光を含む代表的な中央光路である。光路３２及び３３は、それぞれ、アブソリュートトラックパターンＴＡＢＳ２及びＴＡＢＳ１を照明する光を含む代表的な光路である。

【0045】

光源格子１４を用いる場合、光源格子１４は、代表光路３１の周りの光がインクリメンタルトラックパターンＴＩＮＣのピッチ又は波長とほぼ適合するようなピッチで配列された開口を有する格子構造を有している。レンズ１３からの平行光線は、光源格子１４の格子構造を通過し、いわゆる自己像照明原理に従ってインクリメンタルトラックパターンＴＩＮＣを照明する。

【0046】

インクリメンタルトラックパターンＴＩＮＣが照明されると、信号検出部２３の検出器トラックＤＩＮＣへ向けて、空間的に変調された光パターン（例えば回折光同士の干渉縞光）が出力される。例えば、約８μｍ以下のトラック波長を持つ場合、複数の回折光（例えば±１次回折光）が検出器トラックＤＩＮＣ上に干渉縞を生成するように、インクリメンタルトラックパターンＴＩＮＣが構成される。また、例えば約８−４０μｍのトラック波長を持つ場合、いくつかの回折光が相互作用して、検出器トラックＤＩＮＣの面で自己像（例えばＴａｌｂｏｔ像又はＦｌｅｓｎｅｌ像）を生成するように、インクリメンタルトラックパターンＴＩＮＣが構成される。

【0047】

アブソリュートトラックパターンＴＡＢＳ２及びＴＡＢＳ１は、それぞれ検出器トラックＤＡＢＳ２及びＤＡＢＳ１上に投影される影像（例えばボケた又はボケていない影像）を生成するように構成されている。アブソリュートトラックパターンＴＡＢＳ１が照明されると、信号検出部２３の検出器トラックＤＴＡＢＳ１へ向けて、空間的に変調された光パターン（例えばアブソリュートトラックパターンＴＡＢＳ１に対応するパターン光）が出力される。アブソリュートトラックパターンＴＡＢＳ２が照明されると、信号検出部２３の検出器トラックＤＴＡＢＳ２へ向けて、空間的に変調された光パターン（例えばアブソリュートトラックパターンＴＡＢＳ２に対応するパターン光）が出力される。

【0048】

空間的に変調された光パターンは、スケール２１と共に移動する。検出器トラックＤＩＮＣ、ＤＡＢＳ１及びＤＡＢＳ２のそれぞれでは、所望の検出信号を得るため、空間的に変調された光パターンを空間的にフィルタリングして検出できるように、例えば複数の光検出器領域が配列されている。複数の検出器領域は、複数の光検出器を測定方向に配列することで構成してもよいし、測定方向に複数の開口が設けられた空間フィルタマスクを介して大きな面積を有する光検出器に光を入射させることで実現してもよい。

【0049】

なお、図２に示したトラックパターンの構成は例示に過ぎず、検出器トラックでパターンを検出できる限り、他の構成及び配置を取りうることは言うまでもない。

【0050】

次いで、アブソリュートスケールパターン２２及び信号検出部２３について、より詳細に説明する。図３は、アブソリュートスケールパターン２２及び信号検出部２３の構成を示す図である。図３では、便宜上、Ｚ方向に沿ってＸ−Ｙ平面を見た場合の信号検出部２３及びアブソリュートスケールパターン２２を並べて表示している。

【0051】

図３では、アブソリュートトラックパターンＴＡＢＳ１の空間波長はＬ１、アブソリュートトラックパターンＴＡＢＳ２の空間波長はＬ２である。アブソリュートトラックパターンＴＡＢＳ１及びアブソリュートトラックパターンＴＡＢＳ２は、空間的に強度変調された光パターンを透過（又は反射）するパターンが設けられている。このパターンは、Ｙ方向の幅（断面寸法）が、測定方向ＭＡ（Ｘ方向）に沿った位置の関数として変化するように構成される。

【0052】

検出器トラックＤＩＮＣ、ＤＡＢＳ１及びＤＡＢＳ２のそれぞれは、例えば、直角位相型検出器を構成するように複数の光検出器が配列されている。この例では、各検出器トラックは、受光した空間変調光パターンの４つの空間位相（すなわち０°、９０°、１８０°、２７０°）を検出する空間フィルターを与えるように、４つの近接する検出器要素が均等な間隔で配置される。このように配置された４つの近接する検出器要素のグループを複数設け、図３に示すように、複数のグループからの各空間位相にかかる信号を加算している。加算した信号は、４つの記号Ａ（０°）、Ｂ（９０°）、Ａ−（１８０°）、Ｂ−（２７０°）を用いて示している。具体的には、検出器トラックＤＩＮＣに対応する４つの直角位相信号を、信号Ａｉｎｃ、Ｂｉｎｃ、Ａ−ｉｎｃ、Ｂ−ｉｎｃとして示している。同様に、検出器トラックＤＡＢＳ１の４つの直角位相信号を、信号Ａａｂｓ１、Ｂａｂｓ１、Ａ−ａｂｓ１及びＢ−ａｂｓ１として示し、検出器トラックＤＡＢＳ２の４つの直角位相信号を、信号Ｂ−ａｂｓ２、Ａ−ａｂｓ２、Ｂａｂｓ２及びＡａｂｓ２として示している。

【0053】

直角位相信号は、対応するスケールトラックの現在の局所的な波長内の各トラックの空間位相位置を決定するように処理される。特に、アブソリュートトラックパターンＴＡＢＳ１及びアブソリュートトラックパターンＴＡＢＳ２のいずれか又は両方が、強度変調成分を有する空間的に変調された光パターンを与える特徴を含むＤＭＳＴパターンであるとき、強度変調成分の４つの空間的な位相（すなわち、０°、９０°、１８０°及び２７０°）に対応する信号が得られる。

【0054】

これらアブソリュートトラックパターンＴＡＢＳ１（波長Ｌ１）及びアブソリュートトラックパターンＴＡＢＳ２（波長Ｌ２）に由来する直角位相信号を、例えば特許文献２と同様に信号処理することで、合成波長Ｓで周期的に変動する合成波長位置信号を得ることができる。

Ｓ＝Ｌ１×Ｌ２／｜Ｌ１−Ｌ２｜

【0055】

また、特許文献２と同様に、合成波長Ｓよりも長周期の、又は、より緩やかな変動を示す広範囲位置信号を得ることができる。以上より、広範囲位置信号と合成波長信号を組み合わせることで、精密に絶対的位置を測定することができる。

【0056】

一例においては、アブソリュートスケールパターン２２の全幅は、約３．０ｍｍ以下とすることができる。アブソリュートトラックパターンＴＡＢＳ２の波長Ｌ２は、Ｌ２＝７２０μｍ、アブソリュートトラックパターンＴＡＢＳ１の波長Ｌ１は、Ｌ１＝７００μｍとすることができる。インクリメンタルトラックパターンＴＩＮＣの波長は２０μｍとすることができる。特許文献２によれば、これにより約２５．２ｍｍの合成波長が得られる。なお、この例で挙げた構成及び寸法は例示に過ぎず、これらに限定されるものではない。

【0057】

次に、実施の形態１にかかる光源１１について説明する。図４は、実施の形態１にかかる光源１１の構成を模式的に示す図である。図４に示すように、実施の形態１にかかる光源１１は、電池１、制御回路２、昇圧回路３、発光ダイオード４、ドライバ回路５及び電圧検出回路６を有する。

【0058】

電池１は、一次電池であり、例えば公称電圧が３［Ｖ］のコイン型電池又はボタン型電池を用いることができる。ここで、コイン型電池又はボタン型電池とは、円盤状の形状を有する一次電池を指し、例えばフッ化黒鉛リチウム電池、二酸化マンガンリチウム電池 、酸化銅リチウム電池、アルカリ電池、水銀電池、空気亜鉛電池及び酸化銀電池などを含むものとする。

【0059】

制御回路２は、電圧検出回路６での電圧検出結果に基づいて、昇圧回路３及びドライバ回路５の動作を制御する。ここでは、制御回路２は、制御信号Ｓ１によって昇圧回路３を制御し、制御信号Ｓ２によってドライバ回路５を制御する。

【0060】

昇圧回路３は、発光ダイオード４のアノードに印加される電圧ＶＢを所定の電圧まで昇圧する。

【0061】

発光ダイオード４は、アノードが昇圧回路３の出力と接続され、カソードがドライバ回路５と接続される。なお、ここでは、発光素子として、発光ダイオードを用いる例について説明するが、これは例示に過ぎない。すなわち、発光素子としては、半導体レーザ、ＳＬＥＤ（Self-Scanning Light Emitting Device：自己走査型発光素子）、ＯＬＥＤ（Organic light-emitting diode：有機発光ダイオード）などの他の種類の素子を用いてもよい。

【0062】

ドライバ回路５は、発光ダイオード４に流れる電流を制御することで、発光ダイオード４を駆動する。

【0063】

電圧検出回路６は、発光ダイオード４のカソードの電圧ＶＣを検出する。換言すれば、電圧検出回路６は、発光ダイオード４のカソードからドライバ回路５に入力される電圧ＶＣ、又は、発光ダイオード４のカソードとドライバ回路５との間のノードの電圧ＶＣを検出する。そして、電圧検出回路６は、検出した電圧ＶＣの検出結果を、検出信号ＤＥＴとして、制御回路２に出力する。

【0064】

ここで、電圧検出回路６の具体的構成について説明する。図５は、実施の形態１にかかる光源１１の構成の一例を示す図である。図５に示すように、電圧検出回路６は、電池１から電源供給を受けるアナログ−デジタル変換器であるアナログ−デジタルコンバータ（以下、ＡＤＣ）７として構成される。この場合、ＡＤＣ７は、入力されたアナログ信号である電圧ＶＣを、デジタル信号である検出信号ＤＥＴに変換して、制御回路２に出力する。制御回路２は、検出信号ＤＥＴの値を参照することで、電圧ＶＣが電源電圧ＶＤＤに到達したかを判定することができる。

【0065】

電圧検出回路６の具体的構成について更に説明する。図６は、実施の形態１にかかる光源１１の構成の他の一例を示す図である。図６に示すように、電圧検出回路６は、電源電圧ＶＤＤと電圧ＶＣとを比較する比較器８として構成してもよい。この例では、比較器８の非反転入力端子には電源電圧ＶＤＤが入力され、反転入力端子には電圧ＶＣが入力される。この場合、電圧ＶＣが電源電圧ＶＤＤに到達すると、コンパレータが出力する検出信号ＤＥＴの電圧レベルがＨＩＧＨからＬＯＷに遷移する。よって、制御回路２は、検出信号ＤＥＴの電圧を参照することで、電圧ＶＣが電源電圧ＶＤＤに到達したかを判定することができる。

【0066】

上記したように、例えばコイン型電池の場合、公称電圧は典型的には３［Ｖ］、実際の出力電圧が２．５〜２．７［Ｖ］であるのに対し、発光ダイオードの順方向電圧は１．６〜４［Ｖ］程度である。そこで、本構成では、昇圧回路３によって電源電圧ＶＤＤを昇圧して、発光ダイオード４の順方向電圧を確保している。しかしながら、昇圧後の電圧が大きすぎると、光源１１を構成する回路要素、例えばドライバ回路５には、耐圧を超える電圧が印加され、回路の破損に繋がるおそれがある。また、電池１の出力電圧よりも大きな電圧が光源１１で生じることとなるので、一次電池である電池１に電流が逆流するおそれも生じる。

【0067】

よって、本構成では、電圧検出回路６において電圧ＶＣの比較対象となる基準電圧として、電源電圧ＶＤＤを用いている。これにより、電圧検出回路６によって電圧ＶＣが電源電圧ＶＤＤに到達したことを検出したときに、制御回路２が昇圧回路３での昇圧を停止することで、電圧ＶＣの上昇を制限し、ドライバ回路５に耐圧以上の電圧が印加されることを防止できる。かつ、ドライバ回路５には電源電圧ＶＤＤよりも大きな電圧が印加されることはないので、電池１への電流の逆流を防止し、電池１の破損を回避することができる。

【0068】

次いで、昇圧回路３について、より詳細に説明する。図５及び６に示すように、昇圧回路３は、インバータＩＮＶ、ダイオードＤ１（第１のダイオードとも称する）、及びダイオードＤ２（第２のダイオードとも称する）、コンデンサＣ１（第１のコンデンサとも称する）及びコンデンサＣ２（第２のコンデンサとも称する）を有する。

【0069】

ダイオードＤ１のアノードは、電池１の高電位側端子と接続され、電源電圧ＶＤＤが印加される。ダイオードＤ１のカソードは、ダイオードＤ２のアノードと接続される。インバータＩＮＶは、制御回路２から出力された制御信号Ｓ１を反転させた信号を出力する。インバータＩＮＶの出力と、ダイオードＤ１のカソード及びダイオードＤ２のアノードとの間には、コンデンサＣ２が挿入される。ダイオードＤ２のカソードは、発光ダイオード４のアノードと接続される。また、ダイオードＤ２のカソードとグランドとの間には、コンデンサＣ１が挿入される。

【0070】

なお、昇圧回路３では、昇圧を精密に行うため、コンデンサＣ２の容量値はコンデンサＣ１の容量値よりも小さいことが望ましい。例えば、コンデンサＣ２の容量値はコンデンサＣ１の容量値の１／１０程度であることが好ましい。この場合、例えば、コンデンサＣ１の容量値を１．０［μＦ］、コンデンサＣ２の容量値を０．１［μＦ］とすることが望ましい。

【0071】

次いで、ドライバ回路５についてより詳細に説明する。図５及び６に示すように、ドライバ回路５の一例の構成を模式的に示す回路図である。ドライバ回路５は、スイッチＳＷ、電流源ＣＳ、ＮＭＯＳトランジスタＭＮ１及びＭＮ２を有する。

【0072】

スイッチＳＷ、電流源ＣＳ及びＮＭＯＳトランジスタＭＮ１は、電源電圧ＶＤＤとグランドとの間に縦続接続される。具体的には、スイッチＳＷの一端には電源電圧ＶＤＤが印加される。スイッチＳＷの他端とＮＭＯＳトランジスタＭＮ１のドレインとの間に、電流源ＣＳが挿入される。ＮＭＯＳトランジスタＭＮ１のソースは、グランドと接続される。スイッチＳＷは、制御回路２からの制御信号Ｓ２によって開閉が制御される。

【0073】

ＮＭＯＳトランジスタＭＮ２のドレインは、発光ダイオード４のカソードと接続される。ＮＭＯＳトランジスタＭＮ２のソースは、グランドと接続される。

【0074】

この構成では、ＮＭＯＳトランジスタＭＮ１とＮＭＯＳトランジスタＭＮ２とは、カレントミラーを構成している。具体的には、ＮＭＯＳトランジスタＭＮ１のゲートとＮＭＯＳトランジスタＭＮ２のゲートは、ＮＭＯＳトランジスタＭＮ１のドレインと接続されている。これにより、電流は、ＮＭＯＳトランジスタＭＮ１に流れる電流を所定の比率で複製した電流がＮＭＯＳトランジスタＭＮ２に流れることとなる。このとき、ＮＭＯＳトランジスタＭＮ１とＮＭＯＳトランジスタＭＮ２とが同一の仕様のトランジスタである場合、ＮＭＯＳトランジスタＭＮ２に流れる電流は、ＮＭＯＳトランジスタＭＮ１に流れる電流と等しくなる。

【0075】

また、この例では、電圧検出回路６は、発光ダイオード４とＮＭＯＳトランジスタＭＮ２のドレインとの間の電圧を検出する。

【0076】

次に、光源１１の動作について説明する。図７は、実施の形態１にかかる光源１１の動作を示すタイミングチャートである。まず、初期状態においては、制御信号Ｓ２がＬＯＷであり、スイッチＳＷが開いている。よって、発光ダイオード４には電流Ｉが流れず、発光しない。この状態において、制御回路２は、制御信号Ｓ１として、パルス信号を出力する。このとき、コンデンサＣ２にインバータＩＮＶを介してＨＩＧＨが入力されるたびに、コンデンサＣ２は充電され、これに伴ってコンデンサＣ１に充電される電荷も増加する。制御信号Ｓ１はパルス信号であるため、コンデンサＣ２にパルスが入力されるたびに、コンデンサＣ１に充電される電荷は段階的に増加する。よって、これに伴い、発光ダイオード４のアノードの電圧ＶＢも増加する。

【0077】

ここで、電源電圧ＶＤＤを２．５Ｖとし、昇圧回路３は電源電圧を約２倍まで昇圧でききるものとする。このとき、ダイオードＤ１及びＤ２による電圧降下を０．４[Ｖ]と見積もると、電圧ＶＢを２×ＶＤＤ−０．４＝４．６[Ｖ]まで昇圧することが可能となる。ここで、上記したように、発光ダイオード４での電圧降下を１．６〜４．０[Ｖ] とすると、電圧ＶＣは０．６〜３[Ｖ]の範囲となり得る。つまり、電圧ＶＢの値と発光ダイオード４での電圧降下によっては、電圧ＶＣが電源電圧ＶＤＤ（２．５[Ｖ]）を超え、ないしはドライバ回路５の耐圧まで上昇する事態が生じ得ることとなる。

【0078】

本構成においては、上記の動作において電圧検出回路６が発光ダイオード４のカソードの電圧ＶＣを監視している。具体的には、電圧検出回路６は、発光ダイオード４のカソードの電圧ＶＣが、電源電圧ＶＤＤを超えているか否かを検出する。電圧検出回路６は、電圧ＶＣが電源電圧ＶＤＤに到達した場合に、検出信号ＤＥＴを用いて制御回路２に通知する。制御回路２は、検出信号ＤＥＴに応じて、電圧ＶＣが電源電圧ＶＤＤに到達した時点で制御信号Ｓ１の出力を停止して、電圧ＶＢの昇圧を停止する。

【0079】

このとき、電圧ＶＢは電源電圧ＶＤＤよりも十分に大きくなっており、制御回路２は制御信号Ｓ２のレベルをＬＯＷからＨＩＧＨに遷移させ、スイッチＳＷを閉じる。これにより、発光ダイオード４には電流が流れ、発光する。発光ダイオード４に電流が流れるにつれてコンデンサＣ１に充電された昇圧分の電荷が減少するので、発光ダイオード４のアノードの電圧ＶＢが降下する。

【0080】

制御回路２は、所定の時間の経過後、制御信号Ｓ２のレベルをＨＩＧＨからＬＯＷに遷移させ、スイッチＳＷを開く。これによって、発光ダイオード４に流れる電流が遮断され、発光ダイオード４の発光が停止する。

【0081】

以上、制御回路２は、制御信号Ｓ２のレベルを適宜切り替えて、電圧ＶＢを所定の範囲内に収めつつ発光ダイオード４を駆動することで、発光ダイオード４を安定して発光させることができる。

【0082】

その後、パルス状の制御信号Ｓ１の出力、停止、及び、制御信号Ｓ２の遷移を繰り返すことで、制御回路２は、発光ダイオード４を間欠的に発光させることができる。

【0083】

以上、本構成によれば、電圧ＶＣが電源電圧ＶＤＤよりも大きくなることを防止できることが理解できる。これにより、ドライバ回路に耐圧を超える電圧が印加されることを防止し、電池１への電流が逆流を防止することができる。

【0084】

また、電圧検出回路６は、上述の通り、通常のＡＤＣや比較器を用いて構成することができるので、ドライバ回路５などの他の回路が搭載される同一のチップ上に構成することができる。よって、電圧検出回路６を実装するために特別なチップ等を用意することもなく、低コストでの導入が可能である。また、同一チップへの混載が可能なので、エンコーダを小型化する点で有利である。

【0085】

実施の形態２
実施の形態２にかかる光源１２について説明する。図８は、実施の形態２にかかる光源１２の構成を模式的に示す図である。光源１２は、実施の形態１にかかる光源１１に、コンデンサＣ３（第３のコンデンサとも称する）とダイオードＤ３（第３のダイオードとも称する）とを追加した構成を有する。

【0086】

コンデンサＣ３は、電池１の高電位側端子と接続され、他端がグランドと接続される。ここで、コンデンサＣ３の容量値は、コンデンサＣ１の容量値及びコンデンサＣ２の容量値よりも高く設定されることが望ましい。例えば、コンデンサＣ１の容量値を１．０［μＦ］、コンデンサＣ２の容量値を０．１［μＦ］、コンデンサＣ３の容量値を１０［μＦ］としてもよい。

【0087】

このようにコンデンサＣ３の容量値を大きくとることで、昇圧動作時における電源電圧ＶＤＤの変動を抑制することができる。これは、光源１２の動作を安定化させることができる点で有利である。

【0088】

ダイオードＤ３のアノードは、発光ダイオード４のカソードと接続される。換言すれば、ダイオードＤ３のアノードは、ドライバ回路５のＮＭＯＳトランジスタＭＮ２のドレイン、又は、発光ダイオード４のカソードとドライバ回路５のＮＭＯＳトランジスタＭＮ２のドレインとの間のノードに接続されてもよい。ダイオードＤ３のカソードは、電池１（電源電圧ＶＤＤ）とドライバ回路５のスイッチＳＷとの間のノードに接続される。

【0089】

本構成では、何らかの原因で電圧ＶＣが大きくなった場合に、ダイオードＤ３を通じて電流を流すことで、電圧ＶＣの上昇を抑制することができる。もっとも、光源１２では電圧検出回路６が電圧ＶＣを監視しているので、ダイオードＤ３はそのバックアップとして設けられる。また、ダイオードＤ３に電流が流れている場合でも、電圧検出回路６によって電圧ＶＣを監視することで、ダイオードＤ３を介して電池１に電源電圧ＶＤＤよりも大きな電圧が印加されることを防止できる。これにより、１次電圧である電池１への電流の逆流を防止し、電池１を保護することができる。

【0090】

その他の実施の形態
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、ドライバ回路及び電圧検出回路６は、適宜他の構成としてもよい。

【0091】

上述の実施の形態では、ＮＭＯＳトランジスタを用いてドライバ回路を構成したが、適宜ＰＭＯＳトランジスタを用いて構成してもよい。更に、用いるトランジスタはＭＯＳトランジスタに限られるものではなく、他の種類のトランジスタを用いてもよい。

【符号の説明】

【0092】

１ 電池
２ 制御回路
３ 昇圧回路
４ 発光ダイオード
５ ドライバ回路
６ 電圧検出回路
７ アナログ−デジタルコンバータ（ＡＤＣ）
８ 比較器
１０ 光学式エンコーダ
１１、１２ 光源
１３ レンズ
１４ 光源格子
２０ 照明部
２１ スケール
２２ アブソリュートスケールパターン
２３ 信号検出部
２４ 検出器トラック部
２５ 信号処理回路
３０ 光
３１〜３３ 光路
１０１ ダイヤルゲージ
１０２ 本体部
１０３ 表示部
１０４ 操作ボタン
１０５ ステム
１０６ スピンドル
１０７ 測定子
１０８ 出力ポート
ＤＩＮＣ、ＤＴＡＢＳ１、ＤＴＡＢＳ２ 検出器トラック
ＴＡＢＳ１、ＴＡＢＳ２ アブソリュートトラックパターン
ＴＩＮＣ インクリメンタルトラックパターン
Ｃ１〜Ｃ３ コンデンサ
ＣＳ 電流源
Ｄ１〜Ｄ３ ダイオード
ＤＥＴ 検出信号
ＩＮＶ インバータ
ＭＮ１、ＭＮ２ ＮＭＯＳトランジスタ
Ｓｒｅｆ 原点検出信号
Ｓ１、Ｓ２ 制御信号
Ｓｉｎｃ 変位検出信号
ＳＷ スイッチ
ＶＤＤ 電源電圧

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】