(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの光源、１つのフォトダイオード検出器アレイ及び１つのスケールインデックス要素から構成されている光学エンコーダにおいて、
前記フォトダイオード検出器アレイは、連続する複数のフォトダイオードを有し、これらのフォトダイオードは、隣接したフォトダイオード間に１つのピッチを有し、このピッチは、第１ピッチと第２ピッチとの間で交互し、この第２ピッチは、前記第１ピッチより大きく、
前記スケールインデックス要素は、前記光源からの光を前記フォトダイオードに指向させるために構成されていて、
前記スケールインデックス要素は、複数のスロットを有し、これらのスロットは、前記第１ピッチの４／５倍であるスロットピッチを有し、
以下の方程式：
第２ピッチ＝第１ピッチ＊（（２＋４ｉ）／（１＋４ｉ））
ｉ＝１
が、充足されている当該光学エンコーダ。
【請求項２】
１つの光源、１つのフォトダイオード検出器アレイ及び１つのスケールインデックス要素から構成されている光学エンコーダにおいて、
前記フォトダイオード検出器アレイは、連続する複数のフォトダイオードを有し、これらのフォトダイオードは、隣接したフォトダイオード間に１つのピッチを有し、このピッチは、第１ピッチと第２ピッチとの間で交互し、この第２ピッチは、前記第１ピッチより大きく、
前記スケールインデックス要素は、前記光源からの光を前記フォトダイオードに指向させるために構成されていて
以下の方程式：
第２ピッチ＝第１ピッチ＊（（２＋４ｉ）／（１＋４ｉ））
ｉ＝１以上の整数
が、充足されている当該光学エンコーダ。
【請求項３】
１つの光源、１つのフォトダイオード検出器アレイ及び１つのスケールインデックス要素から構成されている光学エンコーダにおいて、
前記フォトダイオード検出器アレイは、連続する複数のフォトダイオードを有し、これらのフォトダイオードは、隣接したフォトダイオード間に１つのピッチを有し、このピッチは、第１ピッチと第２ピッチとの間で交互し、この第２ピッチは、前記第１ピッチより大きく、
前記スケールインデックス要素は、前記光源からの光を前記フォトダイオードに指向させるために構成されていて
以下の方程式：
第２ピッチ＝第１ピッチ＊（（３＋４ｉ）／（２＋４ｉ））
ｉ＝１以上の整数
が、充足されている当該光学エンコーダ。
【請求項４】
前記スケールインデックス要素は、コードディスクである請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学エンコーダ。
【請求項５】
前記スケールインデックス要素は、複数のスロットを有し、これらのスロットは、前記第１ピッチの４／５倍であるスロットピッチを有する請求項２に記載の光学エンコーダ。
【請求項６】
前記フォトダイオードアレイは、複数のチャネルを有し、各チャネルは、第１コンプリメンタリ・フォトダイオード及び第２コンプリメンタリ・フォトダイオードを有する請求項１又は２に記載の光学エンコーダ。
【請求項７】
前記フォトダイオードアレイは、複数のチャネルを有し、各チャネルは、第１コンプリメンタリ・フォトダイオード及び第２コンプリメンタリ・フォトダイオードを有する請求項３に記載の光学エンコーダ。
【請求項８】
前記第１コンプリメンタリ・フォトダイオード及び前記第２コンプリメンタリ・フォトダイオードの各々が、第３ピッチで繰り返し、この第３ピッチは、前記第１ピッチの５．６倍と前記第１ピッチの３．２倍との間で交互するピッチである請求項６に記載の光学エンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学エンコーダ用のフォトダイオードアレイ，フォトダイオード検出システム及び光学エンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
エンコーダは、角度変位及び直線変位を測定するために使用される。エンコーダ部の相対運動、例えば回転運動又は直線運動を示すインクリメンタル信号を検出するため、光学エンコーダは、検出平面内に配置されたフォトダイオードアレイを有する。光学エンコーダは、光源，（例えば、スロットを付けた又は目盛をしたコードディスクのような）スケールインデックス要素及びフォトダイオードアレイを有する。目盛をしたコードディスクは、所定に調整されたコードディスクピッチで周期的に配置された交互する透明な領域及び不透明な領域を有する。回転式エンコーダでは、コードディスクは、一般的には回転シャフトに連結され、光源及びフォトダイオードアレイに対して相対運動する。
【０００３】
光が、スケールインデックス要素によって光源からフォトダイオードアレイに指向される。コードディスクが、角度エンコーダの場合に回転するか又はリニアエンコーダの場合に直線運動する時に、信号をフォトダイオードアレイの変化から出力する。これらの変化する出力信号が、角度変位又は直線変位を測定するために使用される。
【０００４】
エンコーダの分解能は、エンコーダが変位に対してどのくらい感度が高いかに起因しかつ離散した測定点間の変位量に依存する。より高い分解能を有するエンコーダが、より低い分解能を有するエンコーダよりも精密な変位の測定を可能にする。高くなりつつある分解能は、個々のフォトダイオードの最小幅及び隣り合ったつまり隣接したフォトダイオード間の最小距離のような製造上の限界によって製造を面倒にするかもしれない。例えばある一定の製造上の制約下では、例えば９μｍ未満のピッチを有するダイオードを製造することは不可能であるかもしれない。
【０００５】
英国特許第２  ３５２  ８１０号明細書は、変位を測定する装置に関する。より近づけて密集させたフォトダイオードを収容するため−したがって分解能を高めるため−、これらのフォトダイオードは、隣接したフォトダイオードが異なる層内に搭載されるように１つの基板上に２つ以上の独立した層状に搭載されている。この工程は、これらのダイオードが全て同じ層内に搭載されるよりも、隣接したフォトダイオードをより近い間隔で配置することを可能にするかもしれない。
【特許文献１】英国特許第２  ３５２  ８１０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような装置の製造は、センサの複雑な構成技術，追加の層及び相互連結を必要とする。その結果、製造コストが上昇する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
当該課題は、１つの光源、１つのフォトダイオード検出器アレイ及び１つのスケールインデックス要素から構成されている光学エンコーダにおいて、
前記フォトダイオード検出器アレイは、連続する複数のフォトダイオードを有し、これらのフォトダイオードは、隣接したフォトダイオード間に１つのピッチを有し、このピッチは、第１ピッチと第２ピッチとの間で交互し、この第２ピッチは、前記第１ピッチより大きく、
前記スケールインデックス要素は、前記光源からの光を前記フォトダイオードに指向させるために構成されていて、
前記スケールインデックス要素は、複数のスロットを有し、これらのスロットは、前記第１ピッチの４／５倍であるスロットピッチを有し、
以下の方程式：
第２ピッチ＝第１ピッチ＊（（２＋４ｉ）／（１＋４ｉ））
ｉ＝１
が、充足されていることによって解決され、
１つの光源、１つのフォトダイオード検出器アレイ及び１つのスケールインデックス要素から構成されている光学エンコーダにおいて、
前記フォトダイオード検出器アレイは、連続する複数のフォトダイオードを有し、これらのフォトダイオードは、隣接したフォトダイオード間に１つのピッチを有し、このピッチは、第１ピッチと第２ピッチとの間で交互し、この第２ピッチは、前記第１ピッチより大きく、
前記スケールインデックス要素は、前記光源からの光を前記フォトダイオードに指向させるために構成されていて
以下の方程式：
第２ピッチ＝第１ピッチ＊（（２＋４ｉ）／（１＋４ｉ））
ｉ＝１以上の整数
が、充足されていることによって解決され、
１つの光源、１つのフォトダイオード検出器アレイ及び１つのスケールインデックス要素から構成されている光学エンコーダにおいて、
前記フォトダイオード検出器アレイは、連続する複数のフォトダイオードを有し、これらのフォトダイオードは、隣接したフォトダイオード間に１つのピッチを有し、このピッチは、第１ピッチと第２ピッチとの間で交互し、この第２ピッチは、前記第１ピッチより大きく、
前記スケールインデックス要素は、前記光源からの光を前記フォトダイオードに指向させるために構成されていて
以下の方程式：
第２ピッチ＝第１ピッチ＊（（３＋４ｉ）／（２＋４ｉ））
ｉ＝１以上の整数
が、充足されていることによって解決される。
本発明の実施の形態によれば、光学エンコーダ用のフォトダイオード検出器が、連続するフォトダイオードを有する。これらのダイオードは、隣り合ったつまり隣接したフォトダイオード間にピッチを有する。このピッチは、第１ピッチと第２ピッチとの間で交互する。第２ピッチは、第１ピッチと異なることによって解決される。
【０００８】
以下の方程式が充足されてもよい：
第２ピッチ＝第１ピッチ＊（（３＋４ｉ）／（２＋４ｉ）），ｉは、０以上の整数を示す。
【０００９】
第２ピッチは、第１ピッチの１．５倍でもよい。
【００１０】
以下の方程式が充足されてもよい：
第２ピッチ＝第１ピッチ＊（（２＋４ｉ）／（１＋４ｉ）），ｉは、０以上の整数を示す。
【００１１】
第２ピッチは、第１ピッチの１．２倍でもよい。
【００１２】
フォトダイオードアレイは、複数のチャネルを有してもよい。各チャネルは、第１コンプリメンタリ・フォトダイオード及び第２コンプリメンタリ・フォトダイオードを有する。
【００１３】
第１コンプリメンタリ・フォトダイオード及び第２コンプリメンタリ・フォトダイオードの各々が、第３ピッチで繰り返してもよい。この第３ピッチは、（ａ）第１ピッチの４倍と第１ピッチの６倍との間で交互してもよいし、（ｂ）第１ピッチの５  １／３倍と第１ピッチの３  １／３倍との間で交互してもよいし又は（ｃ）第１ピッチの５．６倍と第１ピッチの３．２倍との間で交互してもよい。
【００１４】
本発明の実施の形態によれば、光学エンコーダ用のフォトダイオード検出器システムが、フォトダイオード検出器アレイを有してもよい。このフォトダイオードアレイは、連続するフォトダイオードを有する。これらのフォトダイオードは、隣り合った、つまり隣接したフォトダイオード間に１つのピッチを有する。このピッチは、第１ピッチと第２ピッチとの間で交互する。第２ピッチは、第１ピッチより大きい；光をこれらのフォトダイオードに指向させるため、スケールインデックス要素が構成されている。
【００１５】
スケールインデックス要素は、スロットピッチを有するスロットを含んでもよい。このスロットは、第１ピッチの２倍でもよい。
【００１６】
スケールインデックス要素は、スロットピッチを有するスロットを含んでもよい。このスロットは、第１ピッチの４／５倍でもよい。
【００１７】
好ましくは、フォトダイオード検出器システムのフォトダイオード検出器アレイは、ここで説明したフォトダイオード検出器アレイの任意の１つ以上の特徴を有してもよい。
【００１８】
本発明の実施の形態によれば、光学エンコーダが、１つの光源及び１つのフォトダイオード検出器アレイを有する。このフォトダイオード検出器アレイは、連続するフォトダイオードを有する。これらのフォトダイオードは、隣接したフォトダイオード間に１つのピッチを有する。このピッチは、第１ピッチと第２ピッチとの間で交互する。第２ピッチは、第１ピッチより大きい；光をこれらのフォトダイオードに指向させるため、スケールインデックス要素が構成されている。
【００１９】
好ましくは、フォトダイオード検出器システムのフォトダイオード検出器アレイは、ここで説明したフォトダイオード検出器アレイの任意の１つ以上の特徴を有してもよい。
【００２０】
以下に、本発明の実施の形態を添付した図面を参照してさらに詳しく説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は、従来のフォトダイオード検出器アレイ１０の上面図である。このフォトダイオード検出器アレイ１０は、４つのフォトダイオード３Ａ，４Ａ，３Ｂ，４Ｂのセグメントが繰り返すパターンを有する。これらのフォトダイオードは、二対のコンプリメンタリ・フォトダイオードを有する。第一対は、フォトダイオード３Ａ及び３Ｂを有し、第二対は、フォトダイオード４Ａ及び４Ｂを有する。出力装置１１が、４つの離散出力信号を有する。１つの離散出力信号は、繰り返す各セグメント内に含まれる４つのフォトダイオード３Ａ，４Ａ，３Ｂ，４Ｂの各々に対応する。１つのセグメントの各出力信号が、その他のセグメントの対応する出力信号に連続して接続される。フォトダイオード３Ａ，４Ａ，３Ｂ，４Ｂの位置が、隣接したフォトダイオード間の一定なフォトダイオードピッチ１４（中心から中心までの距離）によって規定される。すなわち、隣接した一対の各フォトダイオード間の距離が同じである。ギャップ１５は、隣接した各フォトダイオードの間である。
【００２２】
図２は、コードディスクのスケールをさらに示す図１中に示されたフォトダイオードアレイ１０の上面図である。図２中では、スケールが、スロット１８によって示されている。これらのスロット１８は、例えばコードディスクの不透明な領域／透明な領域が交互する，コードディスクの反射する領域／反射しない領域が交互する等のこのコードディスク内の開口部でもよい。これらのスロットは、光を光源からフォトダイオード３Ａ，４Ａ，３Ｂ，４Ｂに指向させる。これらのスロット１８は、コードディスクのピッチ２０にしたがって位置決めされている。このコードディスクピッチ２０は、この例では一定であってフォトダイオードピッチ１４の４倍である。スロット１８が、図２中に示された位置にある場合、各スロット１８は、光源からの光を各フォトダイオード３Ａに完全に照射する。その一方でフォトダイオード３Ｂは照射されず、フォトダイオード４Ａ及び４Ｂは、その各々のほぼ半分が照射される。
【００２３】
図２中に示されたようなスロット１８の位置は、フォトダイオードが図３中に示されたような出力信号を線４２で生成することを引き起こす。信号３０Ａであるフォトダイオード３Ａからの出力信号は、ほぼ最大値である。信号３０Ｂであるフォトダイオード３Ｂからの出力信号は、ほぼ最小値である。信号４０Ａ及び４０Ｂであるフォトダイオード４Ａ及び４Ｂからの出力信号はそれぞれ、最大値と最小値との間の半分の値である。この示された例では、信号３０Ａ，３０Ｂ，４０Ａ，４０Ｂは、正弦波である。したがって線４２に対しては、信号３０Ａは、正の最大値にあり、信号３０Ｂは、負の最大値にあり、各信号４０Ａ，４０Ｂは、零値にある。これらのアナログ信号３０Ａ，３０Ｂ，４０Ａ，４０Ｂは、デジタルチャネル３０Ｃ及び４０Ｃに変換される。信号３０Ａの値が、信号３０Ｂの値を超える時に、チャネル３０Ｃは、高い値にある。信号３０Ｂの値が、信号３０Ａの値を超える時に、チャネル３０Ｃは、低い値にある；信号４０Ａの値が、信号４０Ｂの値を超える時に、チャネル４０Ｃは、高い値にある。信号４０Ｂの値が、信号４０Ａの値を超える時に、チャネル４０Ｃは、低い値にある。スロット１８が、ピッチ２０に等しい距離だけフォトダイオードアレイ１０に対して変位するごとに、４つの離散位置信号４６，４７，４８，４９の組み合わせが連続して生成される。これらの組み合わせは、（ａ）チャネル３０Ｃ高／チャネル４０Ｃ高；（ｂ）チャネル３０Ｃ低／チャネル４０Ｃ高；（ｃ）チャネル３０Ｃ低／チャネル４０Ｃ低；（ｄ）チャネル３０Ｃ高／チャネル４０Ｃ低である。隣接した４つのスパンである距離４５は、この例ではスロット１８のピッチ２０に等しい。その結果、より高い分解能又はより低い分解能はそれぞれ、単位変位当たりの離散信号の組み合わせのより大きい数又はより小さい数に左右される。
【００２４】
図１及び２中に示されたフォトダイオードアレイ１０の分解能は、−理論上は−フォトダイオード３Ａ，４Ａ，３Ｂ，４Ｂ，フォトダイオード間のギャップ１５及びスロット１８間のピッチ２０を低減することによって限界なく上げられるかもしれない。しかしながらこのアレイ１０の分解能は、実際には製造的に制限される。例えばある一定の製造技術によれば、隣接したフォトダイオード間で実現可能な最小ピッチ１４は、例えば9.0μｍかもしれず、隣接したフォトダイオード間の最小ギャップ１５は、例えば5.0μｍかもしれない。
【００２５】
本発明の実施の形態は、製造工程によって製造可能なこの実際の最小ピッチより小さい仮想ダイオードピッチを有するフォトダイオードアレイを提供する。したがって、例えば製造技術は、例えば９μｍの最小フォトダイオードピッチだけを可能にする一方で、本発明の実施の形態によるフォトダイオードアレイは、例えば4.5μｍの仮想ダイオードピッチを提供するかもしれない。すなわち、本発明の実施の形態は、従来の装置に比べてより高い分解能を提供する。
【００２６】
図４は、本発明の実施の形態によるフォトダイオード検出器アレイ１００の上面図である。フォトダイオード検出器アレイ１００は、８つのフォトダイオードのセグメントを繰り返すパターンを有する。各セグメントは、以下のパターンを有する：５Ａ，５Ｂ，６Ａ，６Ｂ，５Ｂ，５Ａ，６Ｂ，６Ａ。四対のコンプリメンタリ・フォトダイオード、例えば５Ａ−５Ｂ，６Ａ−６Ｂ，５Ｂ−５Ａ及び６Ｂ−６Ａが、各セグメント内に存在する。各対は、第１ピッチ，コンプリメンタリ・フォトダイオード間のギャップ１１５及び隣接したコンプリメンタリ・フォトダイオード対間の第２ピッチ１１０を有する。この例では、第２ピッチ１１０は、第１ピッチ１０５の１．５倍である。しかしながら、ピッチの任意の組み合わせが、以下の方程式にしたがうように採用されてもよいことに意義がある：
第２ピッチ＝第１ピッチ＊（（３＋４ｉ）／（２＋４ｉ））
この場合、ｉは、零以上の整数である。この例は、ｉ＝０のときの上述した方程式を充足することを意味する。同様に、フォトダイオードが、出力装置１０１に直列に接続されている。
【００２７】
図４中に示されたフォトダイオード検出器アレイ１００の例では、各コンプリメンタリ・フォトダイオード５Ａ，５Ｂ，６Ａ，６Ｂが、第１ピッチ１０５の６倍と第１ピッチ１０５の４倍との間で交互するピッチで繰り返す。例えばフォトダイオード５Ａは、第１ピッチ１０５の６倍である第１距離１１１と第１ピッチ１０５の４倍である第２距離１１２との間で交互するピッチを繰り返す。
【００２８】
図５は、スケールインデックス要素、例えばコードディスクのスロット１２０の位置をさらに示す図４中に示されたフォトダイオード検出器アレイ１００の上面図である。これらのスロット１２０は、光を光源からフォトダイオード５Ａ，５Ｂ，６Ａ，６Ｂに指向させる。スロット１２０は、一定なスロットピッチ１２５にしたがって位置決めされている。このスロットピッチ１２５は、この例では第１ピッチ１０５の２倍である。スロット１２０が、図５中に示された位置にある場合、これらのスロット１２０は、光源からの光を各フォトダイオード５Ａに完全に照射する。その一方でフォトダイオード５Ｂは十分に照射されず、フォトダイオード６Ａ及び６Ｂは、その各々のほぼ半分が照射される。フォトダイオード５Ａを照射するスロットが、スロットピッチ１２５の３倍から２倍に等しい距離だけ間隔をあけて配置されている。
【００２９】
図１及び２のアレイ１０との比較では、最小許容ギャップ１５，１１５及びフォトダイオードの幅が一定である場合、図１及び２中に示された同じスロットピッチ及び隣接したフォトダイオード間の製造可能な同じ最小ピッチを有するフォトダイオード検出器アレイより高い分解能が、図４及び５中に示されたフォトダイオード検出器アレイ１００によって実現可能である。例えば図４及び５中に示されたアレイ１００は、図１及び２中に示されたアレイ１００の分解能の２倍の仮想分解能を有するかもしれない。
【００３０】
図６は、本発明の実施の形態によるフォトダイオード検出器アレイ１５０の上面図である。このフォトダイオード検出器アレイ１５０は、８つのフォトダイオードの繰り返すセグメントのパターンを有する。各セグメントは、以下のパターン：７Ａ，７Ｂ，８Ａ，８Ｂ，７Ｂ，７Ａ，８Ｂ，８Ａを有する。四対のコンプリメンタリ・フォトダイオード、例えば７Ａ−７Ｂ，８Ａ−８Ｂ，７Ｂ−７Ａ及び８Ｂ−８Ａが、各セグメント内に存在する。各セグメントは、第１ピッチ１５５，コンプリメンタリ・フォトダイオード間のギャップ１６５及び隣接したコンプリメンタリ・フォトダイオード対間の第２ピッチ１６０を有する。この例では、第２ピッチ１６０は、第１ピッチ１５５の７／６倍つまり１  １／６倍である。図４及び５中に示された例の場合、フォトダイオード検出器アレイ１５０は、方程式：
第２ピッチ＝第１ピッチ＊（（３＋４ｉ）／（２＋４ｉ）），
を充足する。この場合、ｉは、零以上の整数である。この例は、ｉ＝１のときの上述した方程式を充足することを意味する。同様に、フォトダイオードが、出力装置１５１に直列に接続されている。
【００３１】
図６中に示されたアレイ１５０の例では、各コンプリメンタリ・フォトダイオードが、第１ピッチ１５５の５  １／３倍と第１ピッチ１５５の３  １／３倍との間で交互するピッチで繰り返す。例えばフォトダイオード７Ａは、第１ピッチ１５５の５  １／３倍である第１距離１６１と第１ピッチ１５５の３  １／３倍である第２距離１６２との間で交互するピッチを繰り返す。
【００３２】
図７は、スケールインデックス要素、例えばコードディスクのスロット１７０の位置をさらに示す図６中に示されたフォトダイオード検出器アレイ１５０の上面図である。これらのスロット１７０は、光を光源からフォトダイオード７Ａ，７Ｂ，８Ａ，８Ｂに指向させる。スロット１７０は、この例では第１ピッチ１５５の２／３倍であるスロットピッチ１７５にしたがって位置決めされている。スロット１７０が、図７中に示された位置にある場合、これらのスロット１７０は、光源からの光を各フォトダイオード７Ａに完全に照射する。その一方でフォトダイオード７Ｂは十分に照射されず、フォトダイオード８Ａ及び８Ｂは、その各々のほぼ半分が照射される。フォトダイオード７Ａを照射するスロットが、スロットピッチ１７５の８倍及び５倍に等しい距離だけ間隔をあけて配置されている。
【００３３】
図８は、本発明の実施の形態によるフォトダイオード検出器アレイ２００の上面図である。このフォトダイオード検出器アレイ２００は、８つのフォトダイオードの繰り返すセグメントのパターンを有する。各セグメントは、以下のパターン：１７Ａ，１９Ａ，１９Ｂ，１７Ａ，１７Ｂ，１９Ｂ，１９Ａ，１７Ｂを有する。四対の非コンプリメンタリ・フォトダイオード、例えば１７Ａ−１９Ａ，１９Ｂ−１７Ａ，１７Ｂ−１９Ｂ及び１９Ａ−１７Ｂが、各セグメント内に存在する。各セグメントは、第１ピッチ２０５，非コンプリメンタリ・フォトダイオード間のギャップ２１５及び隣接した非コンプリメンタリ・フォトダイオード対間の第２ピッチ２１０を有する。この例では、第２ピッチ２１０は、第１ピッチ２０５の１．２倍である。しかしながら、ピッチの任意の組み合わせが、以下の方程式にしたがうように採用されてもよいことに意義がある：
第２ピッチ＝第１ピッチ＊（（２＋４ｉ）／（１＋４ｉ）），
この場合、ｉは、零以上の整数である。この例は、ｉ＝１のときの上述した方程式を充足することを意味する。同様に、フォトダイオードが、出力装置２０１に直列に接続されている。
【００３４】
図８中に示されたアレイ２００の例では、各コンプリメンタリ・フォトダイオードが、第１ピッチ２０５の３．２倍と第１ピッチ２０５の５．６倍との間で交互するピッチで繰り返す。例えばフォトダイオード１７Ａは、第１ピッチ２０５の３．２倍である第１距離２１１と第１ピッチ２０５の５．６倍である第２距離２１２との間で交互するピッチを繰り返す。
【００３５】
図９は、スケールインデックス要素、例えばコードディスクのスロット２２０の位置をさらに示す図８中に示されたフォトダイオード検出器アレイ２００の上面図である。これらのスロット２２０は、光を光源からフォトダイオード１７Ａ，１７Ｂ，１９Ａ，１９Ｂに指向させる。スロット２２０は、この例では第１ピッチ２０５の４／５つまり０．８倍であるスロットピッチ２２５にしたがって位置決めされている。スロット２２０が、図９中に示された位置にある場合、これらのスロット２２０は、光源からの光を各フォトダイオード１７Ａに完全に照射する。その一方でフォトダイオード１７Ｂは十分に照射されず、フォトダイオード１９Ａ及び１９Ｂは、その各々のほぼ半分が照射される。フォトダイオード１７Ａを照射するスロットが、スロットピッチ２２５の４倍及び７倍に等しい距離だけ間隔をあけて配置されている。
【００３６】
図４〜９中に示された例は、直線に配置されたフォトダイオード検出器アレイ１００，１５０，２００及びスロット１２０，１７０，２２０として示されているものの、好ましくはこれらのフォトダイオード検出器アレイ及びスロットは、非直線な配置で、例えば円周又は円弧に沿って配列されてもよい。さらに好ましくは、スロット１２０，１７０，２２０は、光源からの光をフォトダイオード検出器アレイ１００，１５０，２００に指向させることを可能にする、例えば開口部，反射器又はその他の任意の外形でもよい。
【００３７】
図５，７及び９の実施の形態に示されたようなスロットの位置が、図１０中に一般的に示されたようにフォトダイオードに出力信号を線９２で生成させる。フォトダイオード５Ａ，フォトダイオード７Ａ又はフォトダイオード１７Ａからの出力信号を示す信号９０Ａが、ほぼ最大値にある。フォトダイオード５Ｂ，フォトダイオード７Ｂ又はフォトダイオード１７Ｂからの出力信号を示す信号９０Ｂが、ほぼ最小値にある。フォトダイオード６Ａ及び６Ｂそれぞれからの出力信号，フォトダイオード８Ａ及び８Ｂそれぞれからの出力信号又はフォトダイオード１９Ａ及び１９Ｂそれぞれからの出力信号である信号９５Ａ及び９５Ｂはそれぞれ、最大値と最小値との間のほぼ半分の値にある。これらのアナログ信号９０Ａ，９０Ｂ，９５Ａ，９５Ｂは、デジタルチャネル９０Ｃ及び９５Ｃに変換される。信号９０Ａの値が、信号９０Ｂの値を超える時に、チャネル９０Ｃは、高い値にある。信号９０Ｂの値が、信号９０Ａの値を超える時に、チャネル３０Ｃは、低い値にある；信号９５Ａの値が、信号９５Ｂの値を超える時に、チャネル９５Ｃは、高い値にある。信号９５Ｂの値が、信号９５Ａの値を超える時に、チャネル９５Ｃは、低い値にある。スロット１２０，１７０，２２０が、スロットピッチ１２５，１７５，２２５に等しい距離だけフォトダイオード検出器アレイ１００，１５０，２００に対して変位するごとに、４つの離散位置信号８１，８２，８３，８４の組み合わせが連続して生成される。これらの組み合わせは、（ａ）チャネル９０Ｃ高／チャネル９５Ｃ高；（ｂ）チャネル９０Ｃ低／チャネル９５Ｃ高；（ｃ）チャネル９０Ｃ低／チャネル９５Ｃ低；（ｄ）チャネル９０Ｃ高／チャネル９５Ｃ低である。隣接した４つのスパンである距離９６は、この例ではスロット１２０，１７０，２２０のスロットピッチ１２５，１７５，２２５に一致する。各位置信号の組み合わせは、変位の範囲にほぼ等しい。
【００３８】
図１１は、光源１８１，スロットを付けたスケールインデックス要素１８２，基板１８３及びこの基板１８３上に配置されたフォトダイオード検出器アレイ１８４を有するエンコーダシステムの一部１８０の側面図である。スロットを付けたスケールインデックス要素１８２が、フォトダイオード検出器アレイ１８４に対して変位する時に、スロットを付けたスケールインデックス要素１８２が、このスロットを付けたスケールインデックス要素１８２内に配列されたスロットを通じて光を光源１８１からフォトダイオード検出器アレイ１８４に指向させる。
【００３９】
好ましくは、第１ピッチ及び第２ピッチのその他の組み合わせが、例えばｉの整数値を調整することによって上述した方程式にしたがって使用されてもよい。例えば第２ダイオードピッチは、（ａ）第１ダイオードピッチの２倍，（ｂ）第１ダイオードピッチの１  １／９倍又は（ｃ）第１ダイオードピッチの１  １／１０倍でもよい。
【００４０】
好ましくは、第１ピッチ，第２ピッチ及びコードディスクのピッチのある一定の組み合わせが、非常に高い分解能を提供する。例えば、コードディスクのピッチの１．５倍の第１ピッチ及びコードディスクのピッチの１．７５倍の第２ピッチで隣接したフォトダイオードを提供することによって、分解能が、６倍上がるかもしれない（例えば、６倍の仮想分解能）；コードディスクのピッチの１．２５倍の第１ピッチ及びコードディスクのピッチの１．５倍の第２ピッチで隣接したフォトダイオードを提供することによって、よって、分解能が、５倍上がるかもしれない（例えば、５倍の仮想分解能）。したがって、例えば、フォトダイオードが、９．６μｍの第１ピッチ及び１１．２μｍの第２ピッチで配置されても、１．６μｍの仮想ダイオードピッチが、６．４μｍのコードディスクのピッチに対して実現されるかもしれない（つまり、６倍の仮想分解能）；フォトダイオードが、９．０μｍの第１ピッチ及び１０．８μｍの第２ピッチで配置されても、１．８μｍの仮想ダイオードピッチが、７．２μｍのコードディスクのピッチに対して実現されるかもしれない（つまり、５倍の仮想分解能）。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】従来のフォトダイオード検出器アレイの上面図である。
【図２】従来の技術によるスケールインデックス要素のスロットの位置をさらに示した図１中に示されたフォトダイオードアレイの上面図である。
【図３】図１のフォトダイオード検出器アレイに関するアナログ出力信号及びデジタル化された出力信号のグラフである。
【図４】本発明の実施の形態によるフォトダイオード検出器アレイの上面図である。
【図５】スケールインデックス要素のスロットの位置をさらに示した図４中に示されたフォトダイオード検出器アレイの上面図である。
【図６】本発明の実施の形態によるフォトアレイの上面図である。
【図７】スケールインデックス要素のスロットの位置をさらに示した図６中に示されたフォトダイオード検出器アレイの上面図である。
【図８】本発明の実施の形態によるフォトダイオードアレイの上面図である。
【図９】スケールインデックス要素のスロットの位置をさらに示した図８中に示されたフォトダイオード検出器アレイの上面図である。
【図１０】図４〜９のフォトダイオード検出器アレイに関するアナログ出力信号及びデジタル化された出力信号のグラフである。
【図１１】エンコーダシステムの一部の側面図である。
【符号の説明】
【００４２】
３Ａ    フォトダイオード
３Ｂ    フォトダイオード
４Ａ    フォトダイオード
４Ｂ    フォトダイオード
５Ａ    パターン
５Ｂ    パターン
６Ａ    パターン
６Ｂ    パターン
７Ａ    パターン
７Ｂ    パターン
８Ａ    パターン
８Ｂ    パターン
１７Ａ  パターン
１７Ｂ  パターン
１９Ａ  パターン
１９Ｂ  パターン
３０Ａ  アナログ信号
３０Ｂ  アナログ信号
３０Ｃ  デジタルチャネル
４０Ａ  アナログ信号
４０Ｂ  アナログ信号
４０Ｃ  デジタルチャネル
９０Ａ  アナログ信号
９０Ｂ  アナログ信号
９０Ｃ  デジタルチャネル
９５Ａ  アナログ信号
９５Ｂ  アナログ信号
９５Ｃ  デジタルチャネル
１０    フォトダイオード検出器アレイ
１１    出力装置
１４    フォトダイオードピッチ
１５    ギャップ
１８    スロット
２０    ピッチ
４２    線
４５    距離
４６    離散位置信号
４７    離散位置信号
４８    離散位置信号
４９    離散位置信号
８１    離散位置信号
８２    離散位置信号
８３    離散位置信号
８４    離散位置信号
９２    線
９６    距離
１００  フォトダイオード検出器アレイ
１０１  出力装置
１０５  第１ピッチ
１１０  第２ピッチ
１１１  第１距離
１１２  第２距離
１１５  ギャップ
１２０  スロット
１２５  スロットピッチ
１５０  フォトダイオード検出器アレイ
１５１  出力装置
１５５  第１ピッチ
１６０  第２ピッチ
１６１  第１距離
１６２  第２距離
１６５  ギャップ
１７０  スロット
１７５  スロットピッチ
１８０  エンコーダシステムの一部
１８１  光源
１８２  スケールインデックス要素
１８３  基板
１８４  フォトダイオード検出器アレイ
２００  フォトダイオード検出器アレイ
２０１  出力装置
２０５  第１ピッチ
２１０  第２ピッチ
２１１  第１距離
２１２  第２距離
２１５  ギャップ
２２０  スロット
２２５  スロットピッチ
１８０  エンコーダシステムの一部
１８１  光源
１８２  スケールインデックス要素
１８３  基板
１８４  フォトダイオード検出器アレイ
【図１】
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【図２】
0005490392.tif 000003
【図３】
0005490392.tif 000004
【図４】
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【図５】
0005490392.tif 000006
【図６】
0005490392.tif 000007
【図７】
0005490392.tif 000008
【図８】
0005490392.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0005490392.tif 000011
【図１１】
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