(57)【要約】【課題】コストアップ、サイズアップを抑制しつつ移動体の移動量等の分解能を向上させる。【解決手段】複数のスリット３１を有する検出板３０と、検出板３０の移動に対して固定され、スリット３１に対して光を照射する照射部２１及びスリット３１の透過光の光量をアナログ信号として出力する受光部２２を有するセンサ２０とを備え、検出板３０が移動している間、制御部１０は、ＲＯＭに記憶されている２つの閾値に合致する矢印Ｙ方向の検出位置Ａ〜Ｄを検出する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体とともに移動する検出板であって、板面に該移動体の移動方向に沿ってそれぞれ間に所定の間隔を設けて位置する複数のマーク又は複数のスリットが形成された検出板と、
前記板面において前記複数のマーク又は前記複数のスリットが形成されている位置に光を照射する照射部と、
前記照射部から照射された光の前記マーク又は前記スリットの形状に応じた反射光又は透過光の光量をアナログ信号として出力する受光部と、
前記複数のマーク又は前記複数のスリットは、少なくとも一部が前記移動方向に対して傾斜した形状を呈し、
前記アナログ信号と互いに異なる複数の閾値とを比較して前記移動体の移動量を検出する第１検出手段と、を備えたことを特徴とするエンコーダ。
【請求項２】
移動体とともに移動する検出板であって、板面に該移動体の移動方向に沿ってそれぞれ間に所定の間隔を設けて位置する複数のマーク又は複数のスリットが形成された検出板と、
前記板面において前記複数のマーク又は前記複数のスリットが形成されている位置に光を照射する照射部と、
前記照射部から照射された光の前記マーク又は前記スリットの形状に応じた反射光又は透過光の光量をアナログ信号として出力する受光部と、
前記複数のマーク又は前記複数のスリットは、前記アナログ信号の波形の少なくとも一部が前記移動方向に対して増加又は減少する形状を呈し、
前記アナログ信号と互いに異なる複数の閾値とを比較して前記移動体の移動量を検出する第１検出手段と、を備えたことを特徴とするエンコーダ。
【請求項３】
前記複数のマーク又は前記複数のスリットは、前記アナログ信号の波形が最大光量又は最小光量となる位置において、前記移動方向に直交する線について非対称の形状を呈し、
前記アナログ信号の波形において、前記複数の閾値のそれぞれに合致した前記光量の値に対応する前記移動方向の検出位置を３箇所以上検出し、検出した３箇所以上の前記検出位置のそれぞれの間の距離の相違に基づいて前記移動体の前記移動方向を検出する第２検出手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載のエンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光が照射されるマーク又はスリットを有し、移動体の移動量や移動方向等を検出するエンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
モータ等の回転体を含む移動体の移動量等を検出する装置として、エンコーダが一般的に用いられる。エンコーダは、一般的にはリラクタンス式、光学式、磁気記録式等のタイプがある。光学式のエンコーダは、検出板及びフォトセンサ等を備えている。検出板は、移動体ととともに移動し、一例として移動方向に沿ってそれぞれの間に所定の間隔を設けて位置する複数のスリットを備えている。フォトセンサは、移動体の移動に対して固定され、スリットの透過光の受光量を検出する。
【０００３】
光学式のエンコーダは、フォトセンサを移動方向に通過するスリットを検出することで移動体の移動量等を検出している。つまり、フォトセンサを通過するスリットの数によって移動体がどれだけ移動したかを検出する。したがって、スリットの配置間隔等によって移動体の移動量等の分解能が異なってくる。そのため、従来の光学式のエンコーダは、スリットの配置間隔を小さくし、また受光量の波形の位相が異なるようにスリットの列を複数にして複数のフォトセンサを用いる（例えば、特許文献１参照。）ことで分解能を向上させていた。また、２列のスリットの列を備える特許文献１の構成では、移動体の移動方向も検出している。
【０００４】
近年、電子機器の多機能化や省スペース化に伴い、電子機器内部に設置されるエンコーダ等の部品にも小型・軽量化が望まれている。
【特許文献１】特開平３−３７８３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のようなスリットの形状を小さくして配置間隔を小さくしたエンコーダの構成では、スリット形成時における高いエッチング精度やセンサ取付時における高い位置精度等が要求されるためコストアップしてしまう。また、複数のスリットの列を備えたエンコーダの構成では、一列のスリットを備えた場合に比べて、サイズアップしてしまい、またスリットの各列の形成位置やセンサ取付位置にさらに精度が要求されるためコストアップしてしまう。
【０００６】
この発明の目的は、コストアップ、サイズアップを抑制しつつ、単純な構成で移動体の移動量等の分解能を向上させることができる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】
【０００７】
この発明は、上記の課題を解決するために、以下の構成を備えている。
【０００８】
（１）移動体とともに移動する検出板であって、板面に該移動体の移動方向に沿ってそれぞれ間に所定の間隔を設けて位置する複数のマーク又は複数のスリットが形成された検出板と、
前記板面において前記複数のマーク又は前記複数のスリットが形成されている位置に光を照射する照射部と、
前記照射部から照射された光の前記マーク又は前記スリットの形状に応じた反射光又は透過光の光量をアナログ信号として出力する受光部と、
前記複数のマーク又は前記複数のスリットは、少なくとも一部が前記移動方向に対して傾斜した形状を呈し、
前記アナログ信号と互いに異なる複数の閾値とを比較して前記移動体の移動量を検出する第１検出手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
この構成においては、移動体とともに移動している検出板の板面に照射されたマーク又はスリットの形状に応じた反射光又は透過光の光量がアナログ信号として出力される。また、アナログ信号と複数の閾値とが比較されて移動体の移動量が検出される。
【００１０】
この時、マーク又はスリットの形状の少なくとも一部が移動方向に対して傾斜しているので、傾斜している箇所においては、受光量がマーク又はスリットの移動方向の移動に対して徐々に増加又は減少していく。そのため、アナログ信号の波形においても少なくとも一部について徐々に増加又は減少する形状となるので、閾値が複数設定されても値が重複することがない。
【００１１】
したがって、単一のマーク又はスリットから複数の閾値に合致する受光量の位置が複数検出されるので、単一のマーク又はスリットの受光量が受光部によって検出されている間においても、移動体の移動量が検知される。そのため、通過するマーク又はスリットの検出により移動量を検出する従来の構成よりも、移動体の移動量の分解能が高い。
【００１２】
（２）移動体とともに移動する検出板であって、板面に該移動体の移動方向に沿ってそれぞれ間に所定の間隔を設けて位置する複数のマーク又は複数のスリットが形成された検出板と、
前記板面において前記複数のマーク又は前記複数のスリットが形成されている位置に光を照射する照射部と、
前記照射部から照射された光の前記マーク又は前記スリットの形状に応じた反射光又は透過光の光量をアナログ信号として出力する受光部と、
前記複数のマーク又は前記複数のスリットは、前記アナログ信号の波形の少なくとも一部が前記移動方向に対して増加又は減少する形状を呈し、
前記アナログ信号と互いに異なる複数の閾値とを比較して前記移動体の移動量を検出する第１検出手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
この構成においては、移動体とともに移動している検出板の板面に照射されたマーク又はスリットの形状に応じた反射光又は透過光の光量がアナログ信号として出力される。また、アナログ信号と複数の閾値とが比較されて移動体の移動量が検出される。
【００１４】
この時、マーク又はのスリットが、アナログ信号の波形の少なくとも一部が移動方向に対して増加又は減少する形状を呈しているので、受光量がマーク又はスリットの移動方向の移動に対して徐々に増加又は減少していく。そのため、アナログ信号の波形においても少なくとも一部について徐々に増加又は減少する形状となるので、閾値が複数設定されても値が重複することがない。
【００１５】
したがって、単一のマーク又はスリットから複数の閾値に合致する受光量の位置が複数検出されるので、単一のマーク又はスリットの受光量が受光部によって検出されている間においても、移動体の移動量が検知される。そのため、通過するマーク又はスリットの検出により移動量を検出する従来の構成よりも、移動体の移動量の分解能が高い。
【００１６】
（３）前記複数のマーク又は前記複数のスリットは、前記アナログ信号の波形が最大光量又は最小光量となる位置において、前記移動方向に直交する線について非対称の形状を呈し、
前記アナログ信号の波形において、前記複数の閾値のそれぞれに合致した前記光量の値に対応する前記移動方向の検出位置を３箇所以上検出し、検出した３箇所以上の前記検出位置のそれぞれの間の距離の相違に基づいて前記移動体の前記移動方向を検出する第２検出手段を備えたことを特徴とする。
【００１７】
この構成においては、マーク又はスリットのアナログ信号の波形が最大光量又は最小光量となる位置において、移動方向に直交する線について非対称の形状となる。また、アナログ信号の波形において、３つ以上の閾値のそれぞれに合致した光量の値に対応する移動方向の検出位置のそれぞれの間の距離の相違に基づいて移動体の移動方向が検出される。つまり、アナログ信号の波形が移動方向に直交する線において非対称の形状となるため、移動方向の少なくとも一の検出位置を基準とすると、一の検出位置と他の２箇所の検出位置それぞれとの距離は相違するので、この相違から移動体の移動方向が検出される。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、以下の効果を奏することができる。
【００１９】
（１）マーク又はスリットの少なくとも一部に移動方向に対して傾斜した形状を形成し、アナログ信号と互いに異なる複数の閾値とを比較して移動体の移動量を検出することによって、コストアップ及びサイズアップを生じることなく、移動体の移動量の分解能を向上させることができる。
【００２０】
（２）マーク又はスリットをアナログ信号の波形の少なくとも一部が移動方向に対して増加又は減少する形状に形成し、アナログ信号と互いに異なる複数の閾値とを比較して移動体の移動量を検出することによって、コストアップ及びサイズアップを生じることなく、移動体の移動量の分解能を向上させることができる。
【００２１】
（３）マーク又はスリットをアナログ信号の波形が最大光量又は最小光量となる位置において、移動方向に直交する線において非対称の形状に形成し、複数の閾値を用いてアナログ信号の波形から検出した３箇所以上の検出位置のそれぞれの間の距離の相違に基づいて前記移動体の前記移動方向を検出することによって、コストアップ及びサイズアップを生じることなく、移動体の移動方向を容易に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、この発明の最良の実施形態に係るエンコーダを図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２３】
（第１実施形態）
図１は、この発明の実施形態に係るエンコーダの簡単な構成を示すブロック図である。エンコーダ１は、図示しない電子機器等の本体装置に配置され、制御部１０、センサ２０等から構成され、図示しない移動体の移動量を検出する。制御部１０は、ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３等から構成され、エンコーダ１の全体の動作を制御する。ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２に記憶された制御用プログラムに従ってエンコーダ１の全体の動作を制御する。ＲＯＭ１２は、制御用プログラム等を記憶する。ＲＡＭ１３は、取得したデータ等を一時的に記憶する。
【００２４】
センサ２０は、照射部２１及び受光部２２等から構成され、図２（Ａ）に示すように検出板３０に備えられるスリット３１の透過光の光量を検出する。検出板３０は、エンコーダ１の一部を構成し、移動体とともに移動方向である矢印Ｙ方向（矢印Ｙ１，Ｙ２方向）に往復移動する。また、検出板３０の板面は、三角形状を呈するスリット３１がそれぞれの間に間隔Ｍを設けて矢印Ｙ方向に一列に複数形成されている。なお、本実施形態のスリット３１は二等辺三角形形状を呈している。
【００２５】
センサ２０は、検出板３０の板面においてスリット３１が形成される位置に対向する位置に固定されている。照射部２１は、対向するスリット３１に光を照射する。受光部２２は、検出板３０を挟んで照射部２１に対向する位置において、矢印Ｙ方向の幅が間隔Ｍ以下であって、矢印Ｙ方向に直交する方向の幅がＷの範囲でスリット３１の形状に応じた透過光の光量を検出する。また、受光部２２は、検出した光量のアナログ信号を制御部１０に出力する。
【００２６】
例えば、検出板３０が矢印Ｙ１方向に移動している間、受光部２２によって検出された光量のアナログ信号の波形は、図２（Ｂ）に示すようなスリット３１の形状に応じた形状となる。即ち、矢印Ｙ方向に対して傾斜した形状となる。制御部１０は、受け取った同図に示すようなアナログ信号から移動体の移動量を検出する。具体的には、ＲＯＭに記憶されている図２（Ｂ）に示すように２つの閾値に合致する矢印Ｙ方向の検出位置Ａ〜Ｄを検出し、検出結果を本体装置に備えられる図示しない本体制御部に出力する。なお、各閾値は、矢印Ｙ方向においてスリット３１を所定の間隔Ｍと同じ間隔で区切った各位置の光量値である。
【００２７】
この検出位置Ａ〜Ｄの検出が移動体の移動量の検出に相当する。例えば、位置Ａを検出した後に位置Ｂを検出した場合は、矢印Ｙ方向に位置Ａと位置Ｂとの間の距離だけ移動体が矢印Ｙ方向に所定の間隔Ｍの距離だけ移動したことになる。
【００２８】
したがって、本実施形態では、単一スリット３１の光量の検出によって、４箇所の位置において移動体の移動量を検出することができるので、コストアップ及びサイズアップを生じることなく、移動体の移動量の分解能を向上させることができる。なお、制御部１０が本発明の第１検出手段に相当する。
【００２９】
本実施形態では、スリット３１の形状に応じた透過光の受光量を検出したが、スリット３１の形状に応じた反射光の光量でもよく、またスリット３１ではなく検出板３０に形成したマークの形状に応じた反射光の光量を検出してもよい。
【００３０】
さらに、スリット３１の形状は、図２（Ａ）に示される三角形状に限定されるものではなく、少なくとも一部が矢印Ｙ方向に対して傾斜した形状を呈していれば四角形状等の多角形であってもよい。
【００３１】
本実施形態では、受光部２２を用いてスリット３１の幅Ｗの光量を検出しているが、スリット３１の移動方向に対する傾斜部分の形状を含む一部の光量を検出できればよい。
【００３２】
なお、エンコーダ１に制御部１０を設けているが、本体制御部を制御部１０として受光部２２から本体装置の本体制御部に光量のアナログ信号を出力してもよい。
【００３３】
（第２実施形態）
本実施形態では、図３（Ａ）に示すように、検出板１３０の板面にスリット１３１をそれぞれの間に間隔Ｎを設けて矢印Ｙ１方向に複数形成したものである。スリット１３１は、直角三角形形状を呈し、また図３（Ｂ）に示すように、透過光の光量のアナログ信号の波形が最大光量Ｐとなる位置で、矢印Ｙ１方向に直交する線について非対称の形状を呈する。その他の構成は第１実施形態と同様である。なお、移動体は、図３（Ａ）に示す矢印Ｙ１方向にのみ移動する。
【００３４】
例えば、図３（Ａ）に示すようにスリット１３１が矢印Ｙ１方向に移動している間、受光部２２によって図３（Ｂ）に示すアナログ信号が制御部１０に出力される。制御部１０は、ＲＯＭ１２に記憶されている３つの閾値に基づいて上述と同様に検出位置Ｅ，Ｆ，ＧＥ′を検出する。これによって、上述の第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３５】
なお、図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、移動体の移動方向が矢印Ｙ１，Ｙ２方向の２方向であっても、先に移動体の移動方向を検出した後であれば移動量を検出することができる。
【００３６】
例えば、上述の３つの閾値から検出位置Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｇ′，Ｆ′，Ｅ′を検出し、これらのうち４箇所の検出位置Ｅ，Ｆ，Ｆ′，Ｅ′における矢印Ｙ１方向の距離の相違から移動体の移動方向を検出する。スリット１３１が図４（Ａ）に示す矢印Ｙ１方向に移動している際、制御部１０は、まずＲＯＭ１２に記憶されている３つの閾値に基づいて上述と同様に検出位置Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｇ′，Ｆ′，Ｅ′を検出し、さらに検出位置Ｅ及び検出位置Ｆ′の矢印Ｙ方向の距離と検出位置Ｆ及び検出位置Ｅ′の矢印Ｙ方向の距離とを比較する。次に、検出位置Ｅ及びＦ′の距離の方が長いか否かを判断する。検出位置Ｅ及びＦ′の距離の方が長いと判断した場合は矢印Ｙ１方向に移動体が移動していると判断する。逆に、検出位置Ｅ及びＦ′の距離の方が短いと判断した場合は矢印Ｙ２方向に移動体が移動している判断する。なお、移動体が矢印Ｙ２方向に移動している際は、検出される順番が逆になるので、図４（Ｂ）に示す検出位置Ｅ′，Ｆ′，Ｇ′，Ｇ，Ｆ，Ｅが検出位置Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｇ′，Ｆ′，Ｅ′として検出される。
【００３７】
移動方向を検出した後、検出位置Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｅ′に基づいて移動量を検出する。したがって、制御部１０が本発明の第１検出手段及び第２検出手段に相当する。なお、矢印Ｙ２方向に移動体が移動している際は、検出位置Ｅ，Ｇ′，Ｆ′，Ｅ′に基づいて移動体の移動量を検出する。
【００３８】
これにより、コストアップ及びサイズアップを生じることなく、移動体の移動方向を容易に検出することができる。
【００３９】
本実施形態では、４箇所の検出位置を用いて移動体の移動方向を検出したが、特にこれに限定されるものではなく、少なくとも３箇所の検出位置を用いてそれぞれの検出位置との距離の相違から移動方向を検出すればよい。例えば、図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、４つの閾値に基づいて検出される検出位置Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｇ′，Ｆ′，Ｅ′を検出し、検出位置Ｈ及びＥの矢印Ｙ方向の距離と、検出位置Ｈ及びＥ′の矢印Ｙ方向の距離との相違に基づいて検出してもよい。なお、図５（Ｂ）に示すアナログ信号の波形は、移動体が矢印Ｙ１方向に移動している際の波形である。この時、検出位置Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｅ′において移動体の移動量を検出する。逆に、移動体が矢印Ｙ２方向に移動している際は、検出位置Ｅ，Ｈ，Ｇ′，Ｆ′，Ｅ′において移動体の移動量を検出する。
【００４０】
本実施形態では、図４，図５に示すような三角形状のスリット１３１を用いて移動体の移動方向の検出を行ったが特にこれに限定されるものではなく、アナログ信号の波形が最大光量となる位置において、矢印Ｙ方向に直交する線において非対称の形状を呈するスリット１３１の形状であれば四角形等の多角形を用いてもよい。
【００４１】
また、スリット１３１ではなくマークを用いて移動量を検出する場合、照射された光を吸収する部材、色等で形成されていた場合には、マークの反射光のアナログ信号の波形が最小光量となる位置において、矢印Ｙ方向に直交する線において非対称の形状を呈するスリット１３１の形状であればよい。
【００４２】
なお、これらの実施形態では、直線方向に移動する移動体の移動量等を検出するエンコーダを用いて説明したが、回転体の回転量、回転方向を検出するにエンコーダに適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】この発明の実施形態に係るエンコーダの簡単な構成を示すブロック図である。
【図２】同エンコーダに備えられる検出板に備えられるスリットに反射した光量を検出する説明図である。
【図３】同エンコーダに備えられる検出板に備えられるスリットに反射した光量を検出する説明図である。
【図４】同エンコーダに備えられる検出板に備えられるスリットに反射した光量を検出する説明図である。
【図５】同エンコーダに備えられる検出板に備えられるスリットに反射した光量を検出する説明図である。
【符号の説明】
【００４４】
１−エンコーダ
１０−制御部
２０−センサ
２１−照射部
２２−受光部
３０，１３０−検出板
３１，１３１−スリット
Ａ〜Ｈ，Ｅ′〜Ｇ′−検出位置
【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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