(57)【要約】【課題】コード化したトラックから絶対位置を検出して２進数の検出データとする絶対値型の位置検出器はピッチの大きなトラックで検出ミスを生じると、測定値が大幅にずれてしまうという問題があった。【解決手段】所定のパターンが形成され相対移動するメインスケールと、このメインスケールに平行光を照射する光照射手段と、前記メインスケールから得られる明暗像を検出する受光素子とからなる位置検出装置において、前記パターンは、前記平行光を透過する透過型パターンで構成され、前記受光素子は、前記透過型パターンを透過した前記平行光を受光する受光領域とこの受光領域を除く遮蔽領域とを備え、  前記受光領域は、前記メインスケールの移動にともなって連続的に変化することを特徴とする。この構成によりメインスケールの移動方向に対して単調増加もしくは単調減少の信号が得られ、高精度で信頼性の高い位置検出装置を提供できる。【選択図】      図１
2006266870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のパターンが形成され相対移動するメインスケールと、このメインスケールに平行光を照射する光照射手段と、前記メインスケールから得られる明暗像を検出する受光素子とからなる位置検出装置において、
前記パターンは、前記平行光を透過する透過型パターンで構成され、
前記受光素子は、前記透過型パターンを透過した前記平行光を受光する受光領域とこの受光領域を除く遮蔽領域とを備え、
前記受光領域は、前記メインスケールの移動にともなって連続的に変化することを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
所定のパターンが形成され相対移動するメインスケールと、このメインスケールに平行光を照射する光照射手段と、前記メインスケールから得られる明暗像を検出する受光素子とからなる位置検出装置において、
前記パターンは、前記平行光を透過しない遮蔽型パターンで構成され、
前記受光素子は、前記遮蔽型パターンで遮蔽されない前記平行光を受光する受光領域とこの受光領域を除く遮蔽領域とを備え、
前記受光領域は、前記メインスケールの移動にともなって連続的に変化することを特徴とする位置検出装置。
【請求項３】
前記受光素子は、前記平行光が入射するための開口部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の位置検出装置。
【請求項４】
前記開口部は、前記メインスケールの移動方向に所定の間隔で複数個配置されることを特徴とする請求項３に記載の位置検出装置。
【請求項５】
前記開口部は、前記メインスケールの移動方向に対して略垂直な方向に細長く設けられていることを特徴とする請求項３または４に記載の位置検出装置。
【請求項６】
前記受光素子は、前記メインスケールの前記移動方向に対して略垂直な方向に細長い長方形に形成され、更に、前記メインスケールの前記移動方向に所定の間隔で複数個配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の位置検出装置。
【請求項７】
前記メインスケールに設けられる前記パターンは、前記移動方向に斜辺を配置した直角三角形パターンであることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は変位可能な遮光部材による入射光量の増減を光センサ回路が検出して変位検出を行う光学式の位置検出装置に係り、特に小型の測定器等に適用して有用な光学式の位置検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、レーザを用いたレーザ測長器、および光学式エンコーダを用いた光学式エンコーダ測長器が知られている。レーザ測長器は、レーザの波長を単位として測長するため、高い精度を得ることができる。また、レーザ測長器は、主に２点間の長さを測定する相対位置測長に用いられている。
【０００３】
光学式エンコーダ測長器は、一般に、位置検出用にガラス板、フィルムまたは金属薄板等から構成される移動可能なメインスケールと、このメインスケールに所定のピッチで設けられた光学格子と、このメインスケールに対して所定の距離を置いて対向配置された固定スケールとに対して、その一方に光源を、他方に受光素子を配置して構成される。
【０００４】
光源からの光はコリメートされてメインスケールに照射される。メインスケールと固定スケールとにはそれぞれ光透過部と光不透過部とがあり、それらの重なり状態は両スケールの相対移動により変化する。その結果として得られる透過光量の変化を、受光素子を用いて電気信号として検出する。光学式エンコーダ測長器は、メインスケールの相対移動で検出する明暗の繰り返し数を数えることにより、２点間の長さを測定することができる。
【０００５】
光学式エンコーダ測長器は対応する単一スケールの格子間の相互作用によって形成される周期的な信号の繰り返しの数から相対変位量を検出する増分型の位置検出器と、メインスケールに複数のトラックを設け、トラック毎にスケールピッチを大幅に変えてコード化した格子間の相互作用によって形成される複数の信号によってメインスケールと固定スケールの相対変位量を絶対位置で検出する絶対位置型の位置検出器がある（特許文献１参照）。
【０００６】
図６は、特許文献１に示した従来技術の図である。メインスケール５３には完全にコード化したトラック６１ａ〜６１ｅと、メインスケール５３の移動方向Ａに対して所定の角度で傾斜する傾斜スリット群６２ａ、６２ｂと、メインスケール５３の移動方向に対して９０°の角度で交差するように形成された多数のスリット群６３とが設けられている。
【０００７】
トラック６１ａ〜６１ｅのうち最小の格子ピッチＰは、第１トラック６１ｅである。この第１トラック６１ｅの２倍の格子ピッチ２Ｐが第２トラック６１ｄであり、第２トラック６１ｄの２倍の格子ピッチ４Ｐが第３トラック６１ｃ、第３トラック６１ｃの２倍の格子ピッチ８Ｐが第４トラック６１ｂ、第４トラック６１ｂの２倍の格子ピッチ１６Ｐが第１トラック６１ａとなっている。
【０００８】
傾斜スリット群６２ａ、６２ｂは、トラック６１ａ〜６１ｅのうち最小分解能Ｐ／２であるトラック６１ｅの２倍の範囲Ｐを最小分解能Ｑ／２で絶対位置を検出する。また、スリット群６３は傾斜スリット群６２ａ、６２ｂでの位置検出における最小分解能Ｑ／２の２倍の範囲Ｑを最小分解能Ｒ／２で絶対位置を検出する。そして、トラック６１ａ〜６１ｅと傾斜スリット群６２ａ、６２ｂとスリット群６３とを使って絶対位置を次のように検出している。
【０００９】
まず、コード化したトラック６１ａ〜６１ｅから絶対位置を検出して２進数の検出データとする。さらに、傾斜スリット群６２ａ、６２ｂでの位置検出では、トラック６１ａ〜６１ｅから検出される最小位置検出幅Ｐ内における絶対値を同時に検出して２進数の検出データとする。同様に、スリット群６３での位置検出では、傾斜スリット群６２ａ、６２ｂから検出される最小位置検出幅Ｑ内における絶対値を同時に検出して２進数の検出データとする。
【００１０】
ここで、トラック６１ａ〜６１ｅから得られる２進数の検出データの最下位ビットは無視され、データが重複する傾斜スリット群６２ａ、６２ｂから得られる２進数の検出データの最上位ビットが用いられる。同様に、傾斜スリット群６２ａ、６２ｂから得られる２進数の検出データの最下位ビットは無視され、データが重複するスリット群６３から得られる２進数の検出データの最上位ビットが用いられる。
【００１１】
さらに、上位の位置検出部の２進数の検出データは最下位ビットから最上位ビットにかけて、データ比較を行なうことにより正しい位置データに修正される。従って、上位の位置検出部と下位の位置検出部とが同期しない場合でも、上位の位置検出部と下位の位置検出部との境界部での位置検出において検出エラーを発生することのない位置検出装置が開示されている。
【００１２】
【特許文献１】特開昭６３−２４７６１５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
特許文献１に示した従来技術における位置検出装置においては、高分解能に位置を検出する傾斜スリット群６２ａ、６２ｂ及びスリット群６３により、トラック６１ａ〜６１ｅから得られる２進数の検出データの最下位ビットは検出ミスを生じなくなる。しかし、高分解能の検出部である傾斜スリット群６２ａ、６２ｂにおける絶対位置の検出幅は、トラック６１ｅのピッチ幅Ｐのみであるため、トラック６１ｅ以外であるトラック６１ａ〜６１ｄ（ピッチ幅はそれぞれ２Ｐ、４Ｐ、８Ｐ、１６Ｐ）の上位ビットに対しては、絶対位置を検出することが不可能である。つまり、トラック６１ａ〜６１ｅの検出データが、それぞれ、メインスケール５３の絶対位置に対して、遅れているか、進んでいるかの比較を行わないために２進符号における検出ミスによる測定値が大幅にずれてしまうという問題点を有している。
【００１４】
例えば、測定位置が格子ピッチの大きなトラック６１ａの端部になった場合、トラック６１ａの端部とトラック６１ａの整数倍で小さくなっているトラック６１ｂ〜６１ｅの端部とが一致してしまい、測定位置を特定することができない。特に、格子ピッチの大きなトラック６１ａや６１ｂで測定位置が特定できずに位置検出をミスしてしまうと測定値が大幅にずれてしまい、信頼性に問題が出てしまう。
【００１５】
また、絶対値型の変位検出器を光学格子を用いて構成する場合、光源や固定スケールを共通化するためには、各トラックの格子間ギャップを同一に設定する必要がある。しかし、従来技術のようにコード化された格子を用いた場合には、格子間ギャップが格子ピッチの２乗に比例することから各トラック間で格子ピッチの違いによってそれぞれの格子間ギャップを異なるようにしなければならない。
【００１６】
しかしながら、格子ピッチに対応して格子間ギャップを異なるようにするには、装置が複雑化するなど構造的に困難であるため、格子間ギャップを同一にせざるを得なく、その結果として良好な受光信号が得られないという問題点を有していた。
【００１７】
本発明の目的は、上記従来の課題を解決し、高精度で信頼性の高い位置検出装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は上記した目的を達成するため、所定のパターンが形成され相対移動するメインスケールと、このメインスケールに平行光を照射する光照射手段と、前記メインスケールから得られる明暗像を検出する受光素子とからなる位置検出装置において、前記パターンは、前記平行光を透過する透過型パターンで構成され、前記受光素子は、前記透過型パターンを透過した前記平行光を受光する受光領域とこの受光領域を除く遮蔽領域とを備え、前記受光領域は、前記メインスケールの移動にともなって連続的に変化することを特徴とする。
【００１９】
以上の構成によれば、メインスケールの任意の位置で一義的に受光素子への入射光量が定まるので、受光素子が検出するアナログ信号を位置情報に変換することで、絶対位置の検出が可能である。
【００２０】
また、本発明の位置検出装置の検出信号は、従来技術のような格子パターンから得られる明暗の繰り返し信号とは異なり、メインスケールの移動方向に対して単調増加もしくは単調減少の信号が得られる。従って、検出ミスが起きても測定値の飛びが少なく、良好な検出信号を得ることが可能である。また、本発明の構成では、格子間ギャップを変化させずに一定に設定することができるので、良好な受光信号を得ることができる。
【００２１】
また、本発明は上記した目的を達成するため、所定のパターンが形成され相対移動するメインスケールと、このメインスケールに平行光を照射する光照射手段と、前記メインスケールから得られる明暗像を検出する受光素子とからなる位置検出装置において、前記パターンは、前記平行光を透過しない遮蔽型パターンで構成され、前記受光素子は、前記遮蔽型パターンで遮蔽されない前記平行光を受光する受光領域とこの受光領域を除く遮蔽領域とを備え、前記受光領域は、前記メインスケールの移動にともなって連続的に変化することを特徴とする。
【００２２】
また、前記受光素子は、前記平行光が入射するための開口部を有することを特徴とする。これにより受光素子への入射光量を一定量にできる。
【００２３】
また、前記開口部は、前記メインスケールの移動方向に所定の間隔で複数個配置されることを特徴とする。この構成により、同じ受光素子内で開口部を高精度に配置できるので位置検出をより高精度にできる。また、同じ受光素子内で複数の開口部を配置するので効率よく配置できる。その結果、受光素子を小型化できる。
【００２４】
また、前記開口部は、前記メインスケールの移動方向に対して略垂直な方向に細長く設けられていることを特徴とする。これにより、容易に高精度の位置検出ができる。
【００２５】
また、前記受光素子は、前記メインスケールの前記移動方向に対して略垂直な方向に細長い長方形に形成され、更に、前記メインスケールの前記移動方向に所定の間隔で複数個配置されていることを特徴とする。この構成により、更に位置検出を高精度にできる。
【００２６】
また、前記メインスケールに設けられる前記パターンは、前記移動方向に斜辺を配置した直角三角形パターンであることを特徴とする。この構成により、簡単な形状で高精度に位置検出ができるので、作業効率が良い。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、受光素子の受光領域がメインスケールの移動にともなって連続的に変化するため、受光素子が検出するアナログ信号を位置情報に変換でき、高精度で信頼性の高い位置検出装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の位置検出装置の構成を図面を参照して説明する。本発明の実施の形態では、受光素子としてはフォトダイオードを例にして説明する。このフォトダイオードは、入射光量に応じて光電荷を生成する。また、メインスケールに平行光を照射する光照射手段は、後述する光源１及びコリメートレンズ２として説明する。
【００２９】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施の形態を示す位置検出装置の斜視図である。図１において１はレーザーダイオードまたは発光ダイオードからなる光源、２はコリメートレンズ、３はガラス板からなるメインスケール、４は金属膜からなる遮光膜、５は遮光膜４を除去して光が透過するように形成した三角形パターン、７は受光素子であるフォトダイオード、８はフォトダイオードの開口部、９はフォトダイオード７が検出した信号を処理するための電子回路、６は信号検出用のフォトダイオード７と電子回路９を実装するための電子基板である。尚、１ａはコリメートレンズ２からの平行光である。
【００３０】
ここで、フォトダイオード７と電子回路９とは図示していないが金属配線で接続している。尚、本実施形態では、三角形パターン５を光源１及びコリメートレンズ２からの平行光１ａを透過する光透過型パターンとして説明するが、光源１及びコリメートレンズ２からの平行光１ａを透過させない光遮蔽型パターンであっても適用することができる。光遮蔽型パターンの場合には、フォトダイオード７で受光される平行光１ａは、光遮蔽型パターン外の遮蔽されない平行光１ａである。
【００３１】
フォトダイオード７には平行光１ａを入射する開口部８が設けられている。この開口部８は、メインスケール３の移動方向Ｂに対して略垂直な方向に細長い長方形に形成されている。フォトダイオード７は開口部８から入射する光を検出するように、開口部８以外の領域を金属膜、樹脂などで覆われている。もしくは、開口部８に対応する領域のみにｐｎ接合を形成して、フォトダイオードとして機能させても良い。
【００３２】
フォトダイオード７は、メインスケール３の移動方向Ｂに対して略垂直な方向に細長い長方形に形成されている。フォトダイオード７に開口部８を設け、この開口部８とフォトダイオード７が長方形に形成されているので、平行光１ａの入射光量を一定にでき、構造的に容易な形状で高精度の位置検出が可能となる。
【００３３】
メインスケール３はフォトダイオード７の開口部８の長手方向と垂直なＢ方向に移動する。メインスケール３に設けた三角形パターン５は直角三角形の形状である。ここで、直角三角形の長辺側底辺を５ａ、斜辺を５ｂ、短辺側側辺を５ｃとする。この場合、メインスケール３の移動方向Ｂの任意の位置において、直角三角形の長辺側底辺５ａから斜辺５ｂに向かう垂線と斜辺５ｂとの交点までの長さは、メインスケール３の任意の位置が決まれば、一義的に決めることができる。
【００３４】
図２で後述するように、メインスケール３の検出位置ｘが決まれば、ｘ位置での直角三角形の長辺側底辺５ａ（長さＬ）から斜辺５ｂに向かう垂線と斜辺５ｂとの交点までの長さはｈｘと一義的に決めることができる。三角形パターン５を直角三角形の形状にすると、単純な形状のため検出位置を容易に計算することができ、作業効率が良い。
【００３５】
図２は図１のメインスケール３の三角形パターン５と受光素子であるフォトダイオード
７の開口部８の位置関係を説明する部分平面図である。メインスケール３には底辺５ａの長さＬ、側辺５ｃの長さである高さＨの直角三角形の三角形パターン５を設けている。また、ファトダイオード７の開口部８はメインスケール３の移動方向Ｂと垂直方向に細長く形成された長方形のスリットパターンである。
【００３６】
開口部８は、三角形パターン５を透過した平行光１ａがフォトダイオード７の開口部８で受光される受光領域８ａとこの受光領域８ａを除き平行光１ａが受光されない遮蔽領域８ｂとを有する。三角形パターン５が光遮蔽型パターンの場合には、光透過型パターンの場合とは逆に８ａが開口部８で受光されない遮蔽領域となる。開口部８の幅ｄは三角形パターン５の底辺５ａの長さＬに比べ十分に小さくなければならない。また、開口部８の長手方向の長さは三角形パターン５の高さＨより長くなければならない。
【００３７】
この図２において，メインスケール３の検出位置ｘとフォトダイオード７の検出する光電流Ｉｏとの関係は次式で表される
Ｉｏ＝Ａｘ・ｃ・ｌｍ＝ｄ・ｈｘ・ｃ・ｌｍ＝Ｃｏ・ｈｘ＝Ｃｏ・Ｈ／Ｌ・ｘ      
（１）
ここで、Ｉｏは光電流、ｌｍは単位面積あたりの光強度、ｃはフォトダイオード７の光電変換効率、Ａｘは任意の位置ｘにおいて、三角形パターン５と開口部８とが重なる部分の面積である。図２に示すように、三角形パターン５と開口部８とが重なる部分は台形であり、開口部８の短辺の中心がｘの位置にあるとき、面積Ａｘはｄ・ｈｘである。また、三角形パターン５の斜辺５ｂの勾配はＨ／Ｌである。さらに、位置検出において光強度は一定であるから、検出する光電流Ｉｏは検出位置ｘに比例する。
【００３８】
上記構成による位置検出装置の動作を図３を用いて説明する。図２のメインスケール３の三角形パターン５とフォトダイオード７の開口部８との重なり量の変化はメインスケール３の変位に相当するので、フォトダイオード７に入射する光量はメインスケール３の変位に比例する。つまり、メインスケール３が位置ａから位置ｂまで変位する際、メインスケール３の位置ａでは、計測範囲内で入射光量が最小となる。このとき、位置ａにおいて流れる光電流をＩａとする。一方、メインスケール３の位置ｂでは、計測範囲内で入射光量が最大となり、このとき、位置ｂにおいて流れる光電流をＩｂとする。
【００３９】
この位置検出装置の分解能ｒはメインスケール３の最大変位Ｘと、位置ａの光電流Ｉａと、位置ｂの光電流Ｉｂとから
分解能ｒ＝Ｘ／（Ｉｂ−Ｉａ）・ｄＩ        （２）
となる。ここで、ｄＩは電流検出の分解能である。例えば、Ｘ＝１０ｍｍ、（Ｉｂ−Ｉａ）／ｄＩ＝５００００とすると、この位置検出装置の分解能ｒはｒ＝０．２μｍとなる。
【００４０】
次に、検出した光電流から変位を求めるには，任意に決めた原点の光電流値と求めたい位置の光電流値の差に分解能ｒを乗じた値が原点からの変位量となる。例えば，位置ａと位置ｂの中間点を原点とすると、この原点の光電流Ｉｍ＝（Ｉｂ−Ｉａ）／２となる。図３の光電流値Ｉｘから位置ｘの変位量を求めると
ｘ＝（Ｉｘ−Ｉｍ）／ｄＩ・ｒ        （３）
となる。ここで、Ｘ＝１０ｍｍ、（Ｉｂ−Ｉａ）／ｄＩ＝５００００、ｒ＝０．２μｍ、Ｉｘ／ｄＩ＝３００００とすると、ｘ＝１ｍｍが得られる。また、ａ＝−５ｍｍ、ｂ＝５ｍｍとなる。
【００４１】
この演算を行う、電子回路９は図１に示すように、位置検出装置を構成する電子基板６に実装しても良いし、他に設けてもかまわない。
【００４２】
本実施形態によれば、受光素子７の受光領域８ａがメインスケール３の移動にともなっ
て連続的に変化するため、受光素子７が検出するアナログ信号を位置情報に変換でき、絶対位置検出が可能となる。また、本発明により検出された検出信号は、格子パターンから得られる明暗の繰り返し信号とは異なり、メインスケール３の移動方向Ｂに対して単調増加もしくは単調減少の信号が得られるため、仮に検出ミスが起きても測定値の飛びが少なく、良好な検出信号を得ることが可能であり、高精度で信頼性の高い位置検出装置を提供することができる。
【００４３】
（第２の実施形態）
本発明の位置検出装置の異なる実施の形態を図面を用いて説明する。本実施形態では、３つのフォトダイオード７、１２、１３にそれぞれ開口部８、１０、１１を設けた場合（図４）と、１つのフォトダイオード１４に３つの開口部１５、１６、１７を設けた場合（図５）とを説明する。図４は、本発明の第２の実施の形態を示す位置検出装置の部分平面図であり、メインスケール３の三角形パターン５と３つのフォトダイオード７、１２、１３にそれぞれ開口部８、１０、１１を備え、それら開口部８、１０、１１の位置関係を示している。全体は図示していないが、メインスケール３に設けた三角形パターン５は底辺の長さＬ、高さＨの直角三角形である。
【００４４】
３つのファトダイオード７、１２、１３は、メインスケール３の移動方向Ｂに対して略垂直な方向に細長い長方形に形成されている。そして、３つのファトダイオード７、１２、１３は、メインスケール３の移動方向Ｂに所定の間隔で配置されている。３つのファトダイオード７、１２、１３の開口部８、１０、１１はメインスケール３の移動方向Ｂと垂直な方向に細長い長方形パターンである。開口部８、１０、１１は、三角形パターン５を透過した平行光１ａがフォトダイオード７、１２、１３の開口部８、１０、１１で受光される受光領域８ａ、１０ａ、１１ａとこの受光領域８ａ、１０ａ、１１ａを除き平行光１ａが受光されない遮蔽領域８ｂ、１０ｂ、１１ｂとを有する。
【００４５】
三角形パターン５が光遮蔽型パターンの場合には、光透過型パターンの場合と逆に８ａ、１０ａ、１１ａは開口部８、１０、１１で受光されない遮蔽領域となる。開口部８、１０、１１の幅ｄは三角形パターン５の底辺の長さＬに比べ十分に小さくなければならない。また、開口部８、１０、１１の長手方向の長さは三角形パターン５の高さＨより長くなければならない。
【００４６】
図４に示すように、メインスケール３の検出位置ｘが決まれば、ｘ位置での直角三角形の長辺側底辺５ａ（長さＬ）から斜辺５ｂに向かう垂線と斜辺５ｂとの交点までの長さはｈｘと一義的に決めることができる。同様にして、ｘ−ｓ位置ではｈｘ−ｓにｘ＋ｔ位置ではｈｘ＋ｔに一義的に決めることができる。
【００４７】
この図４において，メインスケール３の検出位置ｘとフォトダイオード７の検出する光電流Ｉｏとの関係は次式で表される
Ｉｏ（ｘ）＝Ｃｏ・Ｈ／Ｌ・ｘ        （４）
である。ここで、Ｉｏ（ｘ）は位置ｘにおける光電流である。図４に示すように、３つのフォトダイオード７の開口部８、１０、１１の中心位置がｘ、ｘ−ｓ、ｘ＋ｔの位置にあるとき、３つのフォトダイオード７が検出する光電流Ｉｏ（ｘ）、Ｉｏ（ｘ−ｓ）、Ｉｏ（ｘ＋ｔ）から検出位置ｘを同時に算出して平均を取ると次式で表される。
ｘ＝（Ｌ／Ｈ／Ｃｏ・（Ｉｏ（ｘ）＋Ｉｏ（ｘ−ｓ）＋Ｉｏ（ｘ＋ｔ））−ｔ＋ｓ）／３      （５）
つまり、より高精度の位置検出を高速に行うことができる。また（５）式から明らかなように１つのフォトダイオードに３つの開口部を設けても、３つのフォトダイオードにそれぞれ開口部を設けた場合と同様に、より高精度の位置検出が可能である。
【００４８】
図５は、１つのフォトダイオード１４に３つの開口部１５、１６、１７を設けた場合を示す説明図である。開口部１５、１６、１７は、メインスケール３の移動方向Ｂに対して略垂直な方向に細長い長方形に形成されている。そして、開口部１５、１６、１７は、メインスケール３の移動方向Ｂに所定の間隔で配置されている。
【００４９】
開口部１５、１６、１７は、三角形パターン５を透過した平行光１ａが１つのフォトダイオード１４の開口部１５、１６、１７で受光される受光領域１５ａ、１６ａ、１７ａとこの受光領域１５ａ、１６ａ、１７ａを除き平行光１ａが受光されない遮蔽領域１５ｂ、１６ｂ、１７ｂとを有する。三角形パターン５が光遮蔽型パターンの場合には、光透過型パターンの場合と逆に１５ａ、１６ａ、１７ａは開口部１５、１６、１７で受光されない遮蔽領域となる。
【００５０】
図５に示すように、１つのフォトダイオード１４に３つの開口部１５、１６、１７を設けた場合は、図４に示した３つのフォトダイオードにそれぞれ開口部を設けた場合に比べて更に次のような効果がある。フォトダイオードを別々にする場合には、どうしても隣同士の配置間隔を考慮して所定のスペースが必要となるが、１つのフォトダイオード１４にすれば、このスペースが不要となり全体として小型化できる。
【００５１】
また、フォトダイオードを取り付けるときに、３つのフォトダイオードの場合にはそれぞれの位置関係を精度良く配置しないと、位置検出の精度が悪くなる。しかし、１つのフォトダイオード１４の場合には、この問題は解消でき、より高精度に位置検出が可能となる。
【００５２】
本実施形態において、３つのフォトダイオード７、１２、１３を用いた場合を説明したが、３つ以上のフォトダイオードを設けることも可能である。また、１つのフォトダイオード１４に３つの開口部１５、１６、１７を設けた場合を説明したが、３つ以上の開口部を設けて位置検出をより高精度に行うことも可能である。
【００５３】
以上、本発明の位置検出装置を第１の実施形態及び第２の実施形態を用いて説明したが、本発明の位置検出装置は、メインスケールに設けた直角三角形の三角形パターンの明暗像を、少なくとも一つの開口部を設けたフォトダイオードで位置検出するものであるから、格子パターンから得られる明暗の繰り返し信号を２進化するのとは異なり、メインスケールの移動方向に対して単調増加もしくは単調減少の信号が得られる。
【００５４】
つまり、検出ミスが起きても測定値の飛びが少なく、良好な検出信号を得ることが可能である。また、信号処理回路である電子回路も簡単であることから、高速応答の位置検出装置を可能とする。したがって、高分解能の位置検出装置として好適である。
【００５５】
本実施の形態では、三角形パターンとして直角三角形を用いて説明したが、パターンとしては直角三角形以外の形状であっても任意の位置でパターン幅が一義的に決まる形状であれば構わない。重要なのは、メインスケールの任意の位置において、パターン幅が一義的に決まることであり、これを実現できるパターン形状であればよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第１の実施形態の位置検出装置の構成を説明する斜視図でる。
【図２】本発明の第１の実施形態の位置検出装置の位置検出方法を説明する部分平面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の位置検出装置の動作を説明するための説明図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の位置検出装置の位置検出方法を説明する部分平面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態における、１つのフォトダイオードに３つの開口部を備えた場合の位置検出装置を説明する部分平面図である。
【図６】従来の位置検出装置のコード化されたメインスケールの平面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１  光源
１ａ  平行光
２  コリメートレンズ
３  メインスケール
４  遮光膜
５  三角形パターン
６  電子基板
７、１２、１３、１４  フォトダイオード
８、１０、１１、１５、１６、１７  開口部
８ａ、１０ａ、１１ａ、１５ａ、１６ａ、１７ａ  受光領域（遮蔽領域）
８ｂ、１０ｂ、１１ｂ、１５ｂ、１６ｂ、１７ｂ  遮蔽領域（受光領域）
９  電子回路
【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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