(57)【要約】     【課題】  移動体と受光部との間の距離変動による光変調信号の振幅変動を抑えることができる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が備える受光装置５では、複数の受光部５１〜５４は、それぞれ、受光領域の移動方向Ｘの寸法が移動体１のスリット３の移動方向Ｘの寸法よりも長い。これにより、スリット３から中実部２に回り込んだ光を受光部５１〜５４の受光領域で受光できるから、移動体１と受光部５１〜５４との間の距離が変動して、移動体１と受光部５１〜５４との間で光の広がりがばらついた場合でも、受光量の変動を抑えることができる。これにより、移動体１と受光部５１〜５４との間の距離変動による光変調信号の振幅変動を抑えることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過領域と光非透過領域とが移動方向に交互に複数形成された移動体と、
上記移動体の上記複数の光透過領域を透過した光を受光領域で受光して上記移動体の移動情報を表す光変調信号を出力する複数の受光部を備え、
上記複数の受光部は、上記移動体の移動方向に配列されると共に、上記受光領域の上記移動方向の寸法が上記光透過領域の上記移動方向の寸法よりも長い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、
複数の上記受光部は、それぞれ、複数の受光素子を有し、上記複数の受光素子が出力する受光電流を加算して、上記移動体の移動情報を表す光変調信号を出力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に記載の光学式エンコーダにおいて、
上記移動体の上記光透過領域の配列のピッチを１ピッチとした場合、各受光部の受光領域の上記移動方向の寸法を４分の３ピッチとしたことを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項４】
請求項２に記載の光学式エンコーダにおいて、
各受光部は、上記複数の受光部における受光領域の上記移動方向寸法の和に対応する上記光透過領域の数Ｎ(Ｎは自然数)だけ受光素子を有し、
上記各受光部が有するＮ個の受光素子のうちの１つの受光素子を順次上記移動方向に配列して１つの受光素子群とし、上記光透過領域の数Ｎだけの上記受光素子群を上記移動方向に順次配列した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１つの受光素子の移動方向の寸法と同一の移動方向寸法を有すると共に隣り合う２つの受光素子群間に配置されたダミー受光素子を備えたことを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項６】
請求項２に記載の光学式エンコーダにおいて、
各受光部は、上記複数の受光部における受光領域の上記移動方向寸法の和に対応する上記光透過領域の数ＮのＭ乗(Ｍは自然数)の個数ＮＭだけ受光素子を有し、
上記各受光部は、Ｎ個の受光素子群を有し、
上記各受光部の各受光素子群は、上記光透過領域の数Ｎの(Ｍ−１)乗の個数Ｎ(Ｍ−１)の受光素子を有し、
上記各受光部の各受光素子群が有するＮ(Ｍ−１)個のうちの隣り合う２つの受光素子は、それぞれ、他の受光素子群が有する受光素子を上記光透過領域の数Ｎから１を減じた個数(Ｎ−１)だけ挟んで、上記移動方向に順次配置されていることを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項７】
請求項６に記載の光学式エンコーダにおいて、
上記各受光部の各受光素子群を、上記移動方向の順番を入れ替えて配置したことを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項８】
請求項１乃至８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、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の受光装置に関し、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な光学式エンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光学式エンコーダの一例として、図５(Ａ)に示すように、回転方向(移動方向)Ｘに等ピッチＰで形成されたスリット１０３を有する移動体１０１と、この移動体１０１に対向して配置される受光装置２０１を備えたものが特許文献１(特許第３２５６１０９号)に記載されている。
【０００３】
上記受光装置２０１は、移動方向Ｘに配列された複数のフォトダイオード群を有し、１つのフォトダイオード群は上記移動方向Ｘに配置された４つのフォトダイオード２０１４１,２０１３１,２０１２１,２０１１１からなり、このフォトダイオード群に隣接するもう１つのフォトダイオード群は４つのフォトダイオード２０１４２,２０１３２,２０１２２,２０１１２からなる。上記各フォトダイオードは、それぞれ、上記スリット１０３の幅(１/２)Ｐの２分の１である(１/４)Ｐの幅を有する。
【０００４】
図５(Ａ)の光学式エンコーダでは、一例として図６(Ａ)に示す４つの光変調信号Ａ＋、Ａ−、Ｂ＋、Ｂ−が得られる。すなわち、上記光変調信号Ａ＋は、フォトダイオード２０１１１と２０１１２が出力する２つの信号を加算して得られ、光変調信号Ａ−は、フォトダイオード２０１３１と２０１３２が出力する２つの信号を加算して得られる。また、光変調信号Ｂ＋は、フォトダイオード２０１４１と２０１４２が出力する２つの信号を加算して得られ、光変調信号Ｂ−は、フォトダイオード２０１２１と２０１２２が出力する２つの信号を加算して得られる。
【０００５】
また、もう一つの従来例として、特許文献２(特許第３３７５５７８号)には、図５(Ｂ)に示すように、スリット１０３の幅(１/２)Ｐと等しい幅を有する４つのフォトダイオード３０１４,３０１１,３０１２,３０１３を(１/４)Ｐの間隔を開けて配列したフォトダイオード群を回転方向Ｘに複数有する受光装置３０１を備えた光学式エンコーダが記載されている。
【０００６】
図５(Ｂ)の光学式エンコーダでは、一例として図７(Ａ)に示す４つの光変調信号Ａ＋、Ａ−、Ｂ＋、Ｂ−が得られる。光変調信号Ａ＋はフォトダイオード３０１１から得られ、光変調信号Ａ−はフォトダイオード３０１３から得られ、光変調信号Ｂ＋はフォトダイオード３０１４から得られ、光変調信号Ｂ−はフォトダイオード３０１２から得られる。
【０００７】
ところで、光学式エンコーダの特性を特に悪化させる条件として光源の経年変化、移動体のミスト等による光量低下、移動体が受光素子としてのフォトダイオードから離れた場合の入射光の広がりが考えられる。
【０００８】
上述の図５(Ａ),(Ｂ)の従来例では、移動体１０１に対向して、受光素子であるフォトダイオードを配置しているが、移動体１０１がフォトダイオードから離れた場合、各光変調信号間の位相差は変動しないが、ローレベル時に光が回り込み、信号振幅が大幅に変動する。
【０００９】
すなわち、図５(Ａ)に示す従来例では、移動体１０１がフォトダイオードから離れた場合、各光変調信号Ａ＋,Ａ−,Ｂ＋,Ｂ−は、図６(Ａ)に例示する波形が図６(Ｂ)に例示する波形に変化し、信号振幅が大幅に減少する。同様に、図５(Ｂ)に示す従来例では、移動体１０１がフォトダイオードから離れた場合、各光変調信号Ａ＋,Ａ−,Ｂ＋,Ｂ−は、図７(Ａ)に例示する波形が図７(Ｂ)に例示する波形に変化し、信号振幅が大幅に減少する。
【００１０】
通常、光変調信号Ａ＋とＡ−、光変調信号Ｂ＋とＢ−は、それぞれ、後段回路の差動増幅器で振幅増幅を行うが、振幅変動が大きいとレンジを広く取れない。また、このことは、信号のチャンネル間のオフセットの影響を受けやすいこととなり、デューディ比を一定にすることができず、エンコーダの特性を悪化させる。
【００１１】
特に、反射光を読み取る反射型エンコーダでは、光の広がり、および移動体とフォトダイオードとの距離ばらつきが透過型エンコーダに比べて顕著に表れるので、上記距離ばらつきを抑える必要が特にある。
【特許文献１】特許第３２５６１０９号公報
【特許文献２】特許第３３７５５７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
そこで、この発明の課題は、移動体と受光部との間の距離変動による光変調信号の振幅変動を抑えることができる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】
【００１３】
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、光透過領域と光非透過領域とが移動方向に交互に複数形成された移動体と、
上記移動体の上記複数の光透過領域を透過した光を受光領域で受光して上記移動体の移動情報を表す光変調信号を出力する複数の受光部を備え、
上記複数の受光部は、上記移動体の移動方向に配列されると共に、上記受光領域の上記移動方向の寸法が上記光透過領域の上記移動方向の寸法よりも長いことを特徴とする。
【００１４】
この発明の光学式エンコーダでは、上記複数の受光部は、それぞれ、受光領域の上記移動方向の寸法が上記光透過領域の上記移動方向の寸法よりも長い。これにより、上記光透過領域から光非透過領域に回り込んだ光を受光部の受光領域で受光できるから、移動体と受光部との間の距離が変動して、移動体と受光部との間で光の広がりがばらついた場合でも、受光量の変動を抑えることができる。これにより、移動体と受光部との間の距離変動による光変調信号の振幅変動を抑えることができる。したがって、この発明によれば、受光総量を減らさず、かつ、ＳＮばらつきを抑えることが可能となる。
【００１５】
また、一実施形態の光学式エンコーダでは、複数の上記受光部は、それぞれ、複数の受光素子を有し、上記複数の受光素子が出力する受光電流を加算して、上記移動体の移動情報を表す光変調信号を出力する。
【００１６】
この実施形態の光学式エンコーダによれば、各受光部は、複数の受光素子が出力する受光電流を加算して光変調信号を出力するので、ＳＮ比の向上を図れる。
【００１７】
また、一実施形態の光学式エンコーダでは、上記移動体の上記光透過領域の配列のピッチを１ピッチとした場合、各受光部の上記移動方向の寸法を４分の３ピッチとした。
【００１８】
この実施形態の光学式エンコーダでは、各受光部の上記移動方向の寸法を４分の３ピッチとしたことで、移動体と受光部との間で光が光透過領域から光非透過領域の中心まで回り込んだ場合、つまりエンコーダとして動作できる限界まで光が回り込んだ場合にも、受光部の受光領域で光を受光できる。したがって、移動体と受光部との間の距離変動による光変調信号の振幅変動を最大限に抑制でき、受光総量の減少を抑え、かつ、ＳＮばらつきを抑えることができる。
【００１９】
また、一実施形態の光学式エンコーダでは、各受光部は、上記複数の受光部が対向する上記光透過領域の数Ｎ(Ｎは自然数)だけ受光素子を有し、
上記各受光部が有するＮ個の受光素子のうちの１つの受光素子を順次上記移動方向に配列して１つの受光素子群とし、上記光透過領域の数Ｎだけの上記受光素子群を上記移動方向に順次配列した。
【００２０】
この実施形態の光学式エンコーダでは、各受光部は、複数個Ｎの受光素子を有し、各受光部が有する複数個Ｎの受光素子は、上記移動方向に順に配列された各受光素子群に１つずつ割り振られている。これにより、各受光部が１つの受光素子からなる場合に比べて、各受光部から得られる光変調信号のバランスがよくなり、各光変調信号のずれ,ひずみ,ばらつきを抑制できる。
【００２１】
また、一実施形態の光学式エンコーダでは、上記１つの受光素子の移動方向の寸法と同一の移動方向寸法を有すると共に隣り合う２つの受光素子群間に配置されたダミー受光素子を備えた。
【００２２】
この実施形態の光学式エンコーダでは、隣り合う２つの受光素子群間に配置されたダミー受光素子を備えたので、各受光部が出力する各光変調信号間のクロストークを均等化でき、ＳＮ比を向上できる。
【００２３】
また、一実施形態の光学式エンコーダでは、各受光部は、上記複数の受光部が対向する上記光透過領域の数ＮのＭ乗(Ｍは自然数)の個数ＮＭだけ受光素子を有し、
上記各受光部は、Ｎ個の受光素子群を有し、
上記各受光部の各受光素子群は、上記光透過領域の数Ｎの(Ｍ−１)乗の個数Ｎ(Ｍ−１)の受光素子を有し、
上記各受光部の各受光素子群が有するＮ(Ｍ−１)個のうちの隣り合う２つの受光素子は、それぞれ、他の受光素子群が有する受光素子を上記光透過領域の数Ｎから１を減じた個数(Ｎ−１)だけ挟んで、上記移動方向に順次配置されている。
【００２４】
この実施形態の光学式エンコーダによれば、各受光部が有するＮ個の受光素子群は、Ｎ(Ｍ−１)個の受光素子を有し、さらに、上記Ｎ個の各受光素子群におけるＮ(Ｍ−１)個の受光素子のうちの隣り合う２つの受光素子は、それぞれ、他の受光素子群が有する受光素子を(Ｎ−１)個だけ挟んでいる。
【００２５】
したがって、この構成によれば、各受光部を構成する各受光素子群における各受光素子間の距離を短縮でき、かつ、或る受光部を構成する受光素子の幅方向の中心と他の受光部を構成する受光素子の幅方向の中心との間の距離を短縮できる。これにより、移動方向の光量分布の不均一に起因して、各受光部に対応する各光変調信号間の位相差ばらつきが生じることを抑制できる。また、正極性の光変調信号に対応する受光素子とこの正極性の光変調信号を反転した逆極性の光変調信号に対応する受光素子とを隣接配置することが可能となり、位相差ばらつきを抑えることが可能となる。
【００２６】
また、一実施形態の光学式エンコーダは、上記各受光部の各受光素子群を、上記移動方向の順番を入れ替えて配置した。
【００２７】
この実施形態では、上記実施形態と同様に、各受光部に対応する各光変調信号間の位相差ばらつきを抑制できる。
【００２８】
また、一実施形態の電子機器は、上記光学式エンコーダを備えた。
【００２９】
この実施形態の電子機器によれば、移動体と受光部との間の距離変動による光変調信号の振幅変動を抑えることができ、受光総量を確保できると共に、ＳＮばらつきを抑制した光学式エンコーダを備えるので、移動体の位置、移動速度、移動方向等を正確に検出できる電子機器を実現できる。
【発明の効果】
【００３０】
この発明の光学式エンコーダによれば、複数の受光部は、それぞれ、受光領域の移動方向寸法が移動体の光透過領域の移動方向寸法よりも長い。これにより、光透過領域から光非透過領域に回り込んだ光を受光部の受光領域で受光できるから、移動体と受光部との間の距離が変動して、移動体と受光部との間で光の広がりがばらついた場合でも、受光量の変動を抑えることができる。これにより、移動体と受光部との間の距離変動による光変調信号の振幅変動を抑えることができる。したがって、この発明によれば、受光総量を減らさずに確保しつつ、ＳＮばらつきを抑えることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
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。
【００３２】
(第１の実施の形態)
図１(Ａ)に、この発明の光学式エンコーダの第１実施形態の要部を模式的に示す。
【００３３】
この光学式エンコーダは、移動方向Ｘに延在している移動体１と、この移動体１に対向する受光装置５を備える。この移動方向Ｘは、回転方向でも直線方向でもよい。
【００３４】
上記移動体１は、光透過領域としてのスリット３と光非透過領域としての中実部２とが上記回転方向に交互に形成されている。このスリット３は所定のピッチＰで複数配列され、各スリット３の移動方向Ｘの寸法は(１/２)Ｐである。
【００３５】
一方、受光装置５は、移動体１に対して、移動方向Ｘと直交する方向に所定の距離を隔てて対向しており、移動方向Ｘに向かって、順に配置された４つの受光部５１、５２、５３、５４を備える。受光部５１〜５４は、それぞれ、受光素子としての１つのフォトダイオードで構成され、各受光部５１〜５４のうちの移動体１に面している受光領域の移動方向Ｘの寸法は(３/４)Ｐである。また、各受光部５１〜５４は距離０で隣接している。
【００３６】
なお、図１(Ａ)では、移動体１および受光装置５が直線状に延びている場合を示したが、移動方向Ｘが回転方向である場合には湾曲した形状としてもよい。また、この実施形態では、上記エンコーダを反射型エンコーダとしたが、反射型エンコーダ以外の光学式エンコーダであってもよい。
【００３７】
上記構成の光学式エンコーダでは、移動体１が移動方向Ｘに移動すると、移動体１のスリット３を通過した光は、受光装置５の各受光部５１〜５４の受光領域に入射する。受光部５１〜５４は、受光領域に入射した光に応じて、それぞれ、移動体１の移動情報を表す光変調信号Ａ＋、Ｂ−、Ａ−、Ｂ＋を出力する。この光変調信号Ａ＋、Ｂ−、Ａ−、Ｂ＋の波形の一例を図１(Ｅ)に示す。なお、上記光は、図１において移動体１について受光装置５と反対側に配置された所定の光源(図示せず)から上記移動体１に向かって出射されるようになっている。
【００３８】
この第１実施形態が備える受光装置５では、上記４つの受光部５１〜５４は、それぞれ、移動体１に対面する受光領域の移動方向Ｘの寸法が上記スリット３の移動方向Ｘの寸法よりも長い。したがって、上記スリット３から中実部２に回り込んだ光を受光部５１〜５４の受光領域で受光できるから、移動体１と受光部５１〜５４との間の距離が変動して、移動体１と受光部５１〜５４との間で光の広がりが移動方向Ｘにばらついた場合でも、受光量の変動を抑えることができる。これにより、図４(Ａ)と図４(Ｂ)に一例を示すように、移動体１と受光部５１〜５４との間の距離変動が発生した場合にも、各光変調信号Ａ＋、Ｂ−、Ａ−、Ｂ＋は、ＤＣ(直流)レベルが変化するだけで、信号振幅が変動することを抑制できる。これにより、上記距離変動が発生した場合にも、受光総量を減らさず、かつ、ＳＮばらつきを抑えることが可能となる。これにより、各光変調信号Ａ＋、Ｂ−、Ａ−、Ｂ＋のための後段アンプを組み易くすることが可能となり有益である。
【００３９】
また、この光学式エンコーダが備える受光装置５では、各受光部５１〜５４の受光領域の上記移動方向の寸法を４分の３Ｐとしたことで、移動体１から受光部５１〜５４までの間で光がスリット３から中実部２の中心まで回り込んだ場合、つまりエンコーダとして動作できる限界まで光が回り込んだ場合にも、受光部５１〜５４の受光領域で光を受光できる。したがって、移動体１と受光部５１〜５４との間の距離変動による光変調信号Ａ＋、Ｂ−、Ａ−、Ｂ＋の振幅変動を最大限に抑制でき、受光総量の減少を抑え、かつ、ＳＮばらつきを抑えることができる。
【００４０】
(第２の実施の形態)
次に、図１(Ｂ)に、この発明の光学式エンコーダの第２実施形態が有する受光装置を示す。この第２実施形態が有する受光装置６は、移動体１の移動方向Ｘに順次配列された３つの受光素子群Ｇ１,Ｇ２,Ｇ３を有する。この移動方向Ｘは、回転方向でも直線方向でもよい。
【００４１】
この受光素子群Ｇ１とＧ２との間には、ダミー受光素子６Ｄ１が配置され、受光素子群Ｇ２とＧ３との間には、ダミー受光素子６Ｄ２が配置されている。各ダミー受光素子６Ｄ１,６Ｄ２,６Ｄ３は、受光領域の幅寸法が(１/４)Ｐである。Ｐは移動体１のスリット３の配列ピッチである。
【００４２】
受光素子群Ｇ１は、移動体１の移動方向Ｘに間隔０で順次配列された４つの受光素子６１１,６４１,６３１,６２１を有する。また、受光素子群Ｇ２は、移動体１の移動方向Ｘに間隔０で順次配列された４つの受光素子６１２,６４２,６３２,６２２を有する。また、受光素子群Ｇ３は、移動体１の移動方向Ｘに間隔０で順次配列された４つの受光素子６１３,６４３,６３３,６２３を有する。各受光素子群Ｇ１〜Ｇ３が有する各受光素子は、受光領域の幅寸法が(１/４)Ｐである。この幅寸法とは、移動体１の移動方向Ｘの寸法である。なお、上記各受光素子は、フォトダイオードからなる。
【００４３】
また、図１(Ｂ)では、直線状に延在している受光装置６を示したが、移動方向Ｘが回転方向である場合には、受光装置６を移動方向Ｘに湾曲した形状にしてもよい。
【００４４】
受光素子群Ｇ１の受光素子６１１と受光素子群Ｇ２の受光素子６１２と受光素子群Ｇ３の受光素子６１３とが第１の受光部を構成している。また、受光素子群Ｇ１の受光素子６２１と受光素子群Ｇ２の受光素子６２２と受光素子群Ｇ３の受光素子６２３とが第２の受光部を構成している。また、受光素子群Ｇ１の受光素子６３１と受光素子群Ｇ２の受光素子６３２と受光素子群Ｇ３の受光素子６３３とが第３の受光部を構成している。また、受光素子群Ｇ１の受光素子６４１と受光素子群Ｇ２の受光素子６４２と受光素子群Ｇ３の受光素子６４３とが第４の受光部を構成している。
【００４５】
すなわち、第１〜第４の各受光部は、第１〜第４の受光部における受光領域の幅寸法の和(４×３×(１/４)Ｐ＝３Ｐ)に対応するスリット３の数(Ｎ＝３)だけの受光素子で構成されている。そして、各受光部が有する３個の受光素子のうちの１つの受光素子を順次幅方向(Ｘ方向)に配列して、各受光素子群Ｇ１〜Ｇ３を構成している。
【００４６】
この第２実施形態の光学式エンコーダが有する受光装置６では、第１〜第４の受光部は、それぞれ、３個の受光素子(６１１〜６１３,６２１〜６２３,６３１〜６３３,６４１〜６４３)を有し、各受光部が有する３個の受光素子は、上記移動方向Ｘに順に配列された各受光素子群Ｇ１〜Ｇ３に１つずつ分配されている。
【００４７】
言い換えれば、上記第１の受光部は、第１実施形態の受光部５１を３つに分割した受光素子６１１,６１２,６１３で構成され、上記第２の受光部は、第１実施形態の受光部５２を３つに分割した受光素子６２１,６２２,６２３で構成される。また、上記第３の受光部は、第１実施形態の受光部５３を３つに分割した受光素子６３１,６３２,６３３で構成され、上記第４の受光部は、第１実施形態の受光部５４を３つに分割した受光素子６４１,６４２,６４３で構成される。
【００４８】
この第２実施形態では、第１の受光部をなす３つの受光素子６１１,６１２,６１３の出力信号(受光電流)を加算して光変調信号Ａ＋とし、第２の受光部をなす３つの受光素子６２１,６２２,６２３の出力信号(受光電流)を加算して光変調信号Ｂ−としている。また、第３の受光部をなす３つの受光素子６３１,６３２,６３３の出力信号(受光電流)を加算して光変調信号Ａ−とし、第４の受光部をなす３つの受光素子６４１,６４２,６４３の出力信号(受光電流)を加算して光変調信号Ｂ＋としている。
【００４９】
これにより、第１〜第４の各受光部が１つの受光素子からなる場合に比べて、第１〜第４の各受光部から得られる光変調信号Ａ＋,Ｂ−,Ａ−,Ｂ＋のバランスがよくなり、各光変調信号Ａ＋,Ｂ−,Ａ−,Ｂ＋のずれ,ひずみ,ばらつきを抑制できる。
【００５０】
また、この第２実施形態の光学式エンコーダが有する受光装置６では、隣り合う２つの受光素子群Ｇ１,Ｇ２、Ｇ２,Ｇ３間に配置されたダミー受光素子６Ｄ１,６Ｄ２を備えたので、第１〜第４の各受光部が出力する各光変調信号Ａ＋,Ｂ−,Ａ−,Ｂ＋間のクロストークを均等化でき、ＳＮ比を向上できる。
【００５１】
上述の如く、この第２実施形態が有する受光装置６によれば、各受光部を構成する３つの受光素子を３つの受光素子群Ｇ１〜Ｇ３に分散配置したことにより、第１実施形態が有する受光装置５に比べて、各光変調信号Ａ＋,Ｂ−,Ａ−,Ｂ＋を得るための移動体１の被測定個所を接近させることができる。これにより、各光変調信号間の位相差の特性を向上させることが可能となる。
【００５２】
(第３の実施の形態)
次に、図１(Ｃ)に、この発明の第３実施形態の光学式エンコーダが有する受光装置７を示す。
【００５３】
この受光装置７は、９個の受光素子７１１〜７１９からなる第１の受光部と、９個の受光素子７２１〜７２９からなる第２の受光部と、９個の受光素子７３１〜７３９からなる第３の受光部と、９個の受光素子７４１〜７４９からなる第４の受光部を有する。上記各受光素子の受光領域の幅寸法(Ｘ方向の寸法)は、上記ピッチＰの１２分の１である。また、第１の受光部が有する９個の受光素子７１１〜７１９の出力電流を加算して第１の光変調信号Ａ＋とし、第２の受光部が有する９個の受光素子７２１〜７２９の出力電流を加算して第２の光変調信号Ｂ−とする。また、第３の受光部が有する９個の受光素子７３１〜７３９の出力電流を加算して第３の光変調信号Ａ−とし、第４の受光部が有する９個の受光素子７４１〜７４９の出力電流を加算して第４の光変調信号Ｂ＋とする。
【００５４】
なお、図１(Ｃ)では、受光装置７が直線状に延在している様子を示したが、移動方向Ｘが回転方向である場合は湾曲した形状としてもよい。
【００５５】
上記第１の受光部は、３個の受光素子７１１,７１２,７１３からなる受光素子群Ｇ１１と３個の受光素子７１４,７１５,７１６からなる受光素子群Ｇ１２と３個の受光素子７１７,７１８,７１９からなる受光素子群Ｇ１３とを有する。また、上記第２の受光部は、３個の受光素子７２３,７２４,７２５からなる受光素子群Ｇ２１と３個の受光素子７２６,７２７,７２８からなる受光素子群Ｇ２２と３個の受光素子７２９,７２１,７２２からなる受光素子群Ｇ２３とを有する。また、上記第３の受光部は、３個の受光素子７３２,７３３,７３４からなる受光素子群Ｇ３１と３個の受光素子７３５,７３６,７３７からなる受光素子群Ｇ３２と３個の受光素子７３８,７３９,７３１からなる受光素子群Ｇ３３とを有する。また、上記第４の受光部は、３個の受光素子７４１,７４２,７４３からなる受光素子群Ｇ４１と３個の受光素子７４４,７４５,７４６からなる受光素子群Ｇ４２と３個の受光素子７４７,７４８,７４９からなる受光素子群Ｇ４３とを有する。
【００５６】
上記第１〜第４の受光部は、それぞれ、この４個の受光部における受光領域の幅方向(Ｘ方向)寸法の和に対応する上記スリット３の個数３の２乗(Ｍ＝２)の個数３２＝９個だけ受光素子を有する。そして、各受光部は、３個の受光素子群を有する。各受光部の各受光素子群は、上記スリット３の個数３の(２−１)乗(つまり(Ｍ−１)乗)の個数３の受光素子を有する。
【００５７】
また、上記第１の受光部が有する受光素子群Ｇ１１において、隣り合う２つの受光素子７１１と７１２は、他の受光部が有する(３−１)個の受光素子７３１,７２１を挟んでいる。また、受光素子７１２と７１３は、他の受光部の受光素子７４１,７２２を挟んでいる。また、第１の受光部の受光素子群Ｇ１２において、隣り合う２つの受光素子７１４と７１５は、他の受光部の受光素子７３４,７２５を挟んでおり、２つの受光素子７１５と７１６は、他の受光部の受光素子７４４,７３５を挟んでいる。また、第１の受光部の受光素子群Ｇ１３において、隣り合う２つの受光素子７１７と７１８は、他の受光部の受光素子７４７,７２８を挟んでおり、２つの受光素子７１８と７１９は、他の受光部の受光素子７４８,７３８を挟んでいる。
【００５８】
上記第１の受光部を構成する上記３つの受光素子群Ｇ１１〜Ｇ１３における各３個の上記受光素子と同じように、第２,第３,第４の受光部を構成する各３つの受光素子群Ｇ２１〜Ｇ２３,Ｇ３１〜Ｇ３３,Ｇ４１〜Ｇ４３においても、図１(Ｃ)に示されるように、隣り合う２つの受光素子は、他の受光部が有する受光素子を２個だけ挟んでいる。
【００５９】
言い換えれば、前述の第１実施形態が備える受光装置５では、受光部５１〜５４をそれぞれ１つのフォトダイオードで構成したのに対して、この第３実施形態では、上記１つのフォトダイオードを、ＮＭ＝３２＝９分割して、９個のフォトダイオードで１つの受光部を構成している。そして、各受光部をなす９個のフォトダイオードは、９(フォトダイオード個数)÷３(スリット個数)＝３個ずつのグループ(受光素子群)に分けて、各グループにおいて隣り合う２つのフォトダイオードは他の受光部に属する２つのフォトダイオードを挟んでいる。
【００６０】
上記構成の光学式エンコーダの受光装置７によれば、前述の第２実施形態に比べて、第１〜第４の各受光部を構成する各受光素子群における各受光素子間の距離を短縮できる。さらに、この受光装置７によれば、前述の第２実施形態に比べて、或る受光部を構成する受光素子の幅方向の中心と他の受光部を構成する受光素子の幅方向の中心との間の距離(受光素子間ピッチ)を短縮できる。これにより、移動方向の光量分布の不均一に起因して、各受光部に対応する各光変調信号間の位相差ばらつきが生じることを抑制できる。また、図１(Ｃ)に示すように、正極性の光変調信号Ａ＋、Ｂ＋に対応する受光素子とこの正極性の光変調信号Ａ＋、Ｂ＋を反転した逆極性の光変調信号Ａ−、Ｂ−に対応する受光素子とを隣接配置することが可能となり、位相差ばらつきを抑えることが可能となる。
【００６１】
(第４の実施の形態)
次に、図１(Ｄ)に、この発明の光学式エンコーダの第４実施形態が備える受光装置を示す。この第４実施形態の受光装置８は、２７個の受光素子８１１〜８２７からなる第１の受光部と、２７個の受光素子８２１〜８２２７からなる第２の受光部と、２７個の受光素子８３１〜８３２７からなる第３の受光部と、２７個の受光素子８４１〜８４２７からなる第４の受光部を備える。第１〜第４の受光部が有する各受光素子の受光領域の幅寸法(Ｘ方向の寸法)は、上記ピッチＰの３６分の１である。
【００６２】
また、第１の受光部が有する２７個の受光素子８１１〜８２７の出力電流を加算して第１の光変調信号Ａ＋とし、第２の受光部が有する２７個の受光素子８２１〜８２２７の出力電流を加算して第２の光変調信号Ｂ−とする。また、第３の受光部が有する２７個の受光素子８３１〜８３２７の出力電流を加算して第３の光変調信号Ａ−とし、第４の受光部が有する２７個の受光素子８４１〜８４２７の出力電流を加算して第４の光変調信号Ｂ＋とする。
【００６３】
なお、図１(Ｄ)では、受光装置８が直線状に延在している場合を示したが、移動方向Ｘが回転方向である場合には、湾曲した形状としてもよい。
【００６４】
上記第１の受光部は、９個の受光素子８１１〜８１９からなる受光素子群Ｇ１１と９個の受光素子８１１０〜８１１８からなる受光素子群Ｇ１２と９個の受光素子８１１９〜８１２７からなる受光素子群Ｇ１３とを有する。また、第２の受光部は、９個の受光素子８２７〜８２１５からなる受光素子群Ｇ２１と９個の受光素子８２１６〜８２２４からなる受光素子群Ｇ１２と９個の受光素子８２２５〜８２２７,８２１〜８２６からなる受光素子群Ｇ２３とを有する。また、第３の受光部は、９個の受光素子８３４〜８３１２からなる受光素子群Ｇ３１と９個の受光素子８３１３〜８３２１からなる受光素子群Ｇ３２と９個の受光素子８３２２〜８３２７,８３１〜８３３からなる受光素子群Ｇ３３とを有する。また、第４の受光部は、９個の受光素子８４１〜８４９からなる受光素子群Ｇ４１と９個の受光素子８４１０〜８４１８からなる受光素子群Ｇ４２と９個の受光素子８４１９〜８４２７からなる受光素子群Ｇ４３とを有する。
【００６５】
上記第１〜第４の受光部は、それぞれ、この４個の受光部における受光領域の幅方向(Ｘ方向)寸法の和に対向する上記スリット３の個数３の３乗(Ｍ＝３)の個数３３＝２７個だけ受光素子を有する。そして、各受光部は、３個の受光素子群を有する。各受光部の各受光素子群は、上記スリット３の個数３の(３−１)乗(つまり(Ｍ−１)乗)の個数９の受光素子を有する。
【００６６】
また、上記第１の受光部が有する受光素子群Ｇ１１において、隣り合う２つの受光素子８１１と８１２は、他の受光部が有する(３−１)個の受光素子８３１,８２１を挟んでいる。また、受光素子８１２と８１３は、他の受光部が有する２個の受光素子８３２,８２２を挟んでいる。また、受光素子８１３と８１４は、他の受光部が有する２個の受光素子８３３,８２３を挟んでいる。また、受光素子８１４と８１５は、他の受光部が有する２個の受光素子８４１,８２４を挟んでいる。また、受光素子８１５と８１６は、他の受光部が有する２個の受光素子８４２,８２５を挟んでいる。また、受光素子８１６と８１７は、他の受光部が有する２個の受光素子８４３,８２６を挟んでいる。また、受光素子８１７と８１８は、他の受光部が有する２個の受光素子８４４,８３４を挟んでいる。また、受光素子８１８と８１９は、他の受光部が有する２個の受光素子８４５,８３５を挟んでいる。
【００６７】
また、第１の受光部が有する第２、第３の受光素子群においても第１の受光素子群と同じく、隣り合う２つの受光素子は他の受光部が有する２個の受光素子を挟んでいる。また、上記第１の受光部と同様に、第２〜第４の受光部が有する各受光素子群においても、隣り合う２つの受光素子は他の受光部が有する２個の受光素子を挟んでいる。
【００６８】
言い換えれば、前述の第１実施形態が備える受光装置５では、受光部５１〜５４をそれぞれ１つのフォトダイオードで構成したのに対して、この第３実施形態では、上記１つのフォトダイオードを、ＮＭ＝３３＝２７分割して、２７個のフォトダイオードで１つの受光部を構成している。そして、各受光部をなす２７個のフォトダイオードは、２７(フォトダイオード個数)÷３(スリット個数)＝９個ずつのグループ(受光素子群)に分けて、各グループにおいて隣り合う２つのフォトダイオードは他の受光部に属する２つのフォトダイオードを挟んでいる。
【００６９】
上記構成の光学式エンコーダの受光装置８によれば、前述の第３実施形態に比べて、第１〜第４の各受光部を構成する各受光素子群における各受光素子間の距離を短縮できる。さらに、この受光装置８によれば、前述の第３実施形態に比べて、或る受光部を構成する受光素子の幅方向の中心と他の受光部を構成する受光素子の幅方向の中心との間の距離(受光素子間ピッチ)を短縮できる。これにより、移動方向の光量分布の不均一に起因して、各受光部に対応する各光変調信号間の位相差ばらつきが生じることを抑制できる。また、図１(Ｄ)に示すように、正極性の光変調信号Ａ＋、Ｂ＋に対応する受光素子とこの正極性の光変調信号Ａ＋、Ｂ＋を反転した逆極性の光変調信号Ａ−、Ｂ−に対応する受光素子とを隣接配置することが可能となり、位相差ばらつきを抑えることが可能となる。
【００７０】
(第５の実施の形態)
次に、図２(Ａ)に、この発明の光学式エンコーダの第５実施形態が備える受光装置の要部を示す。この第５実施形態の光学式エンコーダは、移動体１１と受光装置１０を備える。移動体１１は、そのスリット１３の幅を、前述の第２実施形態の移動体１のスリット３の幅の２倍にした。すなわち、移動体１１のスリット１３は、幅がＰであり、ピッチが２Ｐである。
【００７１】
上記移動体１１に所定の間隔を開けて対向された受光装置１０は、第１セットＳ１と第２セットＳ２を有し、セットＳ１,Ｓ２は、それぞれ、受光装置６に相当する。すなわち、この第５実施形態の受光装置１０は、第２実施形態の受光装置６を移動方向Ｘに２つ隣接配置したものである。
【００７２】
したがって、第１セットＳ１は、受光領域の幅が(１/４)Ｐの３つの受光素子１０１１〜１０１３からなる第１受光部と、受光領域の幅が(１/４)Ｐの３つの受光素子１０２１〜１０２３からなる第２受光部と、受光領域の幅が(１/４)Ｐの３つの受光素子１０３１〜１０３３からなる第３受光部と、受光領域の幅が(１/４)Ｐの３つの受光素子１０４１〜１０４３からなる第４受光部とを備える。
【００７３】
また、第２セットＳ２は、受光領域の幅が(１/４)Ｐの３つの受光素子１０１４〜１０１６からなる第１受光部と、受光領域の幅が(１/４)Ｐの３つの受光素子１０２４〜１０２５からなる第２受光部と、受光領域の幅が(１/４)Ｐの３つの受光素子１０３４〜１０３６からなる第３受光部と、受光領域の幅が(１/４)Ｐの３つの受光素子１０４４〜１０４６からなる第４受光部とを備える。
【００７４】
したがって、この第５実施形態では、第１セットＳ１の第１受光部が出力する第１の光変調信号と、第２セットＳ２の第１受光部が出力する第１の光変調信号とを加算して、全体としての第１の光変調信号とする。同様に、第１セットＳ１の第２〜第４受光部が出力する第２〜第４光変調信号と、第２セットＳ２の第２〜第４受光部が出力する第２〜第４光変調信号とを加算して、全体としての第２〜第４光変調信号とする。
【００７５】
これにより、前述の第２実施形態の受光装置６と同様の特性を得ることができる。つまり、第２実施形態において、最初にプロセス性能の可能な最小幅で各受光素子を配置しておけば、移動体１のスリット幅を自然数倍にした場合にも、この第５実施形態のようにセット数を増加させることで対応できるので、製造上有益である。
【００７６】
なお、図２(Ｂ)に示す受光装置２０では、第１の受光部を構成する６つの受光素子のうちの２つの受光素子２０１１と２０１２を隣接させ、２０１３と２０１４を隣接させ、２０１５と２０１６を隣接させた。また、第２の受光部を構成する６つの受光素子のうちの２つの受光素子２０２１と２０２２を隣接させ、２０１３と２０１４を隣接させ、２０１５と２０１６を隣接させた。また、第３の受光部を構成する６つの受光素子のうちの２つの受光素子２０３１と２０３２を隣接させ、２０３３と２０３４を隣接させ、２０３５と２０３６を隣接させた。また、第４の受光部を構成する６つの受光素子のうちの２つの受光素子２０４１と２０４２を隣接させ、２０４３と２０４４を隣接させ、２０４５と２０４６を隣接させた。この図２(Ｂ)に示す受光装置２０においても、前述の図１(Ｂ)の第２実施形態の受光装置６と同様の特性が得られる。
【００７７】
(第６の実施の形態)
次に、図３(Ｂ)に、この発明の光学式エンコーダの第６実施形態が備える受光装置を示す。この第６実施形態が備えす受光装置４０は、図１(Ｃ)の第３実施形態が備える受光装置７と同じ構成である図３(Ａ)に示す受光装置３０の変形例に相当する。
【００７８】
すなわち、図３(Ａ)に示す受光装置３０が有する第１受光部の受光素子３０１１〜３０１９は受光装置７の受光素子７１１〜７１９に相当し、第２受光部の受光素子３０２１〜３０２９は受光装置７の受光素子７２１〜７２９に相当する。また、受光装置３０が有する第３の受光部の受光素子３０３１〜３０３９は受光装置７の受光素子７３１〜７３９に相当し、第４の受光部の受光素子３０４１〜３０４９は受光装置７の受光素子７４１〜７４９に相当する。
【００７９】
これに対し、図３(Ｂ)に示す受光装置４０は、９個の受光素子４０１１〜４０１９からなる第１の受光部と、９個の受光素子４０２１〜４０２９からなる第２の受光部と、９個の受光素子４０３１〜４０３９からなる第３の受光部と、９個の受光素子４０４１〜４０４９からなる第４の受光部を有する。
【００８０】
この受光装置４０の第１の受光部は、３個の受光素子４０１２,４０１３,４０１４からなる受光素子群Ｇ１１と３個の受光素子４０１５,４０１６,４０１７からなる受光素子群Ｇ１２と３個の受光素子４０１８,４０１９,４０２０からなる受光素子群Ｇ１３とを有する。
【００８１】
また、受光装置４０の第２の受光部は、３個の受光素子４０２１,４０２２,４０２３からなる受光素子群Ｇ２１と３個の受光素子４０２４,４０２５,４０２６からなる受光素子群Ｇ２２と３個の受光素子４０２７,４０２８,４０２９からなる受光素子群Ｇ２３とを有する。また、受光装置４０の第３の受光部は、３個の受光素子４０３１,４０３２,７３３からなる受光素子群Ｇ３１と３個の受光素子４０３４,４０３５,４０３６からなる受光素子群Ｇ３２と３個の受光素子４０３７,４０３８,４０３９からなる受光素子群Ｇ３３とを有する。また、受光装置４０の第４の受光部は、３個の受光素子４０４３,４０４４,４０４５からなる受光素子群Ｇ４１と３個の受光素子４０４６,４０４７,４０４８からなる受光素子群Ｇ４２と３個の受光素子４０４９,４０４１,７４２からなる受光素子群Ｇ４３とを有する。
【００８２】
図３(Ａ)と図３(Ｂ)とを比較参照すれば、受光装置３０の第１の受光部の受光素子３０１７〜３０１９(受光素子群Ｇ１３)が、受光装置４０の第１の受光部の受光素子４０１２〜４０１４に相当している。また、受光装置３０の第１の受光部の受光素子３０１４〜３０１６(受光素子群Ｇ１２)が、受光装置４０の受光素子４０１８,４０１９,４０１１に相当している。また、受光装置３０の第１の受光部の受光素子３０１１〜３０１３(受光素子群Ｇ１１)が、受光装置４０の第１の受光部の受光素子４０１５〜４０１７に相当している。
【００８３】
このように、図３(Ａ)において受光装置３０の第１の受光部の一番左側の受光素子群Ｇ１１が、図４(Ｂ)において受光装置４０の第１の受光部の中央右よりの受光素子群Ｇ１２に相当している。また、受光装置３０の第１の受光部の左から２番目の受光素子群Ｇ１２が図４(Ｂ)において受光装置４０の第１の受光部の右端の受光素子群Ｇ１３に相当している。また、受光装置３０の第１の受光部の左から３番目の受光素子群Ｇ１３が受光装置４０の第１の受光部の中央左寄りの受光素子群Ｇ１１に相当している。
【００８４】
また、第２の受光部に関して、受光装置３０の受光素子群Ｇ２１(受光素子３０２３〜３０２５)、Ｇ２２(受光素子３０２６〜３０２８)、Ｇ２３(受光素子３０２９〜３０２２)は、それぞれ、受光装置４０の受光素子群Ｇ２３、Ｇ２１、Ｇ２２に相当している。また、第３の受光部に関して、受光装置３０の受光素子群Ｇ３１(受光素子３０３２〜３０３４)、Ｇ３２(受光素子３０３５〜３０３７)、Ｇ３３(受光素子３０３８〜３０３１)は、それぞれ、受光装置４０の受光素子群Ｇ３３、Ｇ３１、Ｇ３２に相当している。また、第４の受光部に関して、受光装置３０の受光素子群Ｇ４１(受光素子３０４１〜３０４３)、Ｇ４２(受光素子３０４４〜３０４６)、Ｇ４３(受光素子３０４７〜３０４９)は、それぞれ、受光装置４０の受光素子群Ｇ４２、Ｇ４３、Ｇ４１に相当している。
【００８５】
このように、この第６実施形態が備える受光装置４０では、図３(Ｂ)の受光装置３０の第１、第２、第３、第４の受光部を構成する受光素子群Ｇ１１〜Ｇ１３、Ｇ２１〜Ｇ２３、Ｇ３１〜Ｇ３３、Ｇ４１〜Ｇ４３を移動方向Ｘにおいて左右に置き換えて配置している。このように、各受光部の各受光素子群の配置を入れ替えても、同様の位相差ばらつき抑制効果を得ることができる。
【００８６】
以上に示した光学式エンコーダは複写機、プリンターなどの印刷機器、ＦＡ機器の光センサーとして用いると好適である。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】図１(Ａ)はこの発明の光学式エンコーダの第１実施形態の要部を模式的に示す断面図であり、図１(Ｂ)は第２実施形態の光学式エンコーダが有する受光装置を模式的に示す断面図であり、図１(Ｃ)は第３実施形態の光学式エンコーダが有する受光装置を模式的に示す断面図であり、図１(Ｄ)は第４実施形態の光学式エンコーダが有する受光装置を模式的に示す断面図であり、図１(Ｅ)は上記実施形態における光変調信号Ａ＋、Ｂ−、Ａ−、Ｂ＋の波形の一例を示す波形図である。
【図２】図２(Ａ)はこの発明の光学式エンコーダの第５実施形態が有する受光装置の要部を模式的に示す断面図であり、図２(Ｂ)は上記受光装置の変形例を模式的に示す断面図である。
【図３】図３(Ａ)はこの発明の光学式エンコーダの第６実施形態が備える受光装置の比較例を含む光学式エンコーダの要部を模式的に示す断面図であり、図３(Ｂ)は第６実施形態の光学式エンコーダが備える受光装置を模式的に示す断面図である。
【図４】図４(Ａ),(Ｂ)は、上記第１実施形態において、移動体１と受光部５１〜５４との間の距離変動が発生した場合に、各光変調信号Ａ＋、Ｂ−、Ａ−、Ｂ＋のＤＣ(直流)レベルが変化する様子を示す波形図である。
【図５】図５(Ａ)は従来の光学式エンコーダを模式的に示す図であり、図５(Ｂ)は、もう１つの従来例を示す模式図である。
【図６】図６(Ａ)は図５(Ａ)の従来例で得られる光変調信号の波形の一例を示す図であり、図６(Ｂ)は移動体がフォトダイオードから離れた場合に上記従来例で得られる光変調信号の波形の一例を示す図である。
【図７】図７(Ａ)は図５(Ｂ)の従来例で得られる光変調信号の波形の一例を示す図であり、図７(Ｂ)は移動体がフォトダイオードから離れた場合に上記従来例で得られる光変調信号の波形の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００８８】
１,１１  移動体
２,１２  中実部
３,１３  スリット
５,６,７,８,１０,２０,３０,４０  受光装置
５１〜５４  受光部
６１１〜６１３,６２１〜６２３,６３１〜６３３,６４１〜６４３  受光素子
７１１〜７１９,７２１〜７２９,７３１〜７３９,７４１〜７４９  受光素子
８１１〜８１２７,８２１〜８２２７,８３１〜８３２７,８４１〜８４２７  受光素子
１０１１〜１０１６,１０２１〜１０２６,１０３１〜１０３６,１０４１〜１０４６  受光素子
２０１１〜２０１６,２０２１〜２０２６,２０３１〜２０３６,２０４１〜２０４６  受光素子
３０１１〜３０１９,３０２１〜３０２９,３０３１〜３０３９,３０４１〜３０４９  受光素子
４０１１〜４０１９,４０２１〜４０２９,４０３１〜４０３９,４０４１〜４０４９  受光素子
【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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【図７】
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