(57)【要約】【課題】位置信号と共に、検出位置の変動の少ない原点検出信号、すなわち精度の高い原点検出信号を、上記位置信号に同期させて発生させられるようにすること。【解決手段】光検出部は３つ以上の原点の検出に用いるＰＤ１２ｂ１〜１２ｂ４を有し、上記ＰＤ１２ｂ１〜１２ｂ４が出力する信号のうち特定の２つの信号を選択して１組とすることで第１組及び第２組を設定し、上記第１組において原点近傍で２つの信号の信号レベルが等しくなる移動体の位置を位置Ａ、上記第２組において原点近傍で２つの信号の信号レベルが等しくなる上記移動体の位置を位置Ｂとしたとき、信号処理回路部の原点検出回路７０は、上記移動体が上記位置Ａから上記位置Ｂの間の位置にある場合に一定の信号レベルで、上記移動体が位置Ａから位置Ｂの間の位置にない場合に上記一定の信号レベルとは異なる信号レベルの原点検出信号ＰＺを出力する。【選択図】      図４
2006329652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに相対的に移動する固定体及び移動体のうちの何れか一方に取り付けられた光源部及び受光部と、
上記固定体及び上記移動体のうちの上記光源部が取り付けられていない方に取り付けられた所定の光学パターンを有するスケールと、
上記受光部にて検出された信号に基づいて上記移動体の変位または位置を検出して変位量または位置を位置信号として出力し、さらに上記移動体が原点位置にある場合に原点検出したことを示すデジタル信号である原点検出信号を出力する信号処理回路と、
を具備し、
上記光源部からの射出された光が上記スケールを介して上記受光部で検出されるように上記光源部、上記受光部、及び上記スケールが空間的に配置された光学式変位センサにおいて、
上記受光部は、少なくとも３つ以上の原点の検出に用いる光検出器を有し、
上記受光部における上記光検出器が出力する信号のうち特定の２つの信号を選択して１組とすることで第１組及び第２組を設定し、上記第１組において原点近傍で２つの信号の信号レベルが等しくなる上記移動体の位置を第１の位置、上記第２組において原点近傍で２つの信号の信号レベルが等しくなる上記移動体の位置を第２の位置としたとき、
上記信号処理回路は、上記移動体が上記第１の位置から上記第２の位置の間の位置にある場合に一定の信号レベルで、上記移動体が上記第１の位置から上記第２の位置の間の位置にない場合に上記一定の信号レベルとは異なる信号レベルの原点検出信号を出力することを特徴とする光学式変位センサ。
【請求項２】
上記受光部は原点検出に用いる光検出器として第１乃至第４の光検出器を含み、
上記第１組は上記第１の光検出器の出力信号及び上記第２の光検出器の出力信号からなり、上記第２組は上記第３の光検出器の出力信号及び上記第４の光検出器の出力信号からなることを特徴とする請求項１に記載の光学式変位センサ。
【請求項３】
上記受光部は原点検出に用いる光検出器として第１乃至第３の光検出器を含み、
上記第１組は上記第１の光検出器の出力信号及び上記第２の光検出器の出力信号からなり、上記第２組は上記第２の光検出器の出力信号及び上記第３の光検出器の出力信号からなることを特徴とする請求項１に記載の光学式変位センサ。
【請求項４】
上記４つの光検出器の検出中心が、上記移動体の変位方向に、第１の光検出器、第２の光検出器、第３の光検出器、第４の光検出器の順に配置されるように、上記第１乃至第４の光検出器が上記受光部に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の光学式変位センサ。
【請求項５】
上記４つの光検出器の検出中心が、上記移動体の変位方向に、第１の光検出器、第３の光検出器、第２の光検出器、第４の光検出器の順に配置されるように、上記第１乃至第４の光検出器が上記受光部に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の光学式変位センサ。
【請求項６】
上記３つの光検出器の検出中心が、上記移動体の変位方向に、第１の光検出器、第２の光検出器、第３の光検出器の順に配置されるように、上記第１乃至第３の光検出器が上記受光部に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の光学式変位センサ。
【請求項７】
上記第１組の出力信号を出力する光検出器の形状及び構造は互いに等しく、上記第２組の出力信号を出力する光検出器の形状及び構造も互いに等しいことを特徴とする請求項１に記載の光学式変位センサ。
【請求項８】
上記第１組の出力信号を出力する各光検出器における検出中心同士の間隔と、上記第２組の出力信号を出力する各光検出器における検出中心同士の間隔と、を等しくするように上記光検出器を配置することを特徴とする請求項１に記載の光学式変位センサ。
【請求項９】
上記第１組を構成する２つの出力信号のうちの特定の一方の出力信号が、上記原点検出信号が検出される位置から所定距離以上離れた位置において、他方の出力信号よりも所定電流値または所定電圧値だけ大きな出力信号となるように設定することを特徴とする請求項１に記載の光学式変位センサ。
【請求項１０】
上記移動体における上記第１の位置と上記第２の位置との差の距離が、Ｎを自然数としたときに、上記位置信号における（Ｎ／２）周期分の長さに合致することを特徴とする請求項１に記載の光学式変位センサ。
【請求項１１】
任意の上記光検出器で検出される信号がピークになるときの上記移動体の位置を位置ｘとし、上記移動体の変位方向に対応した方向における上記光検出器の検出中心の位置を位置ｙとし、ａ，ｂを定数としたとき、上記ｘと上記ｙとが下式に示すようなリニアな関係となり、
ｘ＝ａ・ｙ＋ｂ
上記第１組の出力信号を出力する２つの光検出器の検出中心の中点をＸ、上記第２組の出力信号を出力する２つの光検出器の検出中心の中点をＹとし、線分ＸＹの上記移動体の変位方向に対応した方向における長さ成分をｄとし、Ｎを自然数としたときに、ａ・ｄの絶対値が上記位置信号におけるＮ／２周期分の長さに合致することを特徴とする請求項１に記載の光学式変位センサ。
【請求項１２】
デジタル信号である上記原点検出信号及び上記位置信号に基づき、上記位置信号に同期した原点検出信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の光学式変位センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変位検出を行う光学式変位センサに関し、特に位置信号に同期した原点検出信号を安定して発生させる光学式変位センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
光学式変位センサとしては、例えばエンコーダ装置が知られている。従来知られているエンコーダ装置の一般的な構成を、図１に示す。同図を参照して、従来知られているエンコーダ装置の一般的な構成及び作用について、以下説明する。
【０００３】
すなわち、エンコーダ装置は、例えばＬＥＤ等である発光部２と、この発光部２からのビーム光を平行光にするための光学素子４とを有する光源部６を有している。この光源部６からの平行光は、順次、インデックススケール８及びスケール１０に照射される。また、このスケール１０に関して上記光源部６と反対側には、光検出部１２を有している。さらに、エンコーダ装置は、この光検出部１２からの信号を処理してエンコーダ信号として出力する信号処理回路部１４を備えている。
【０００４】
ここで、上記インデックススケール８、上記スケール１０、及び上記光検出部１２は、位置検出用の部分と原点検出用の部分とを有する。具体的には、上記インデックススケール８には、位置検出用のスリット部である位置検出用パターン８ａ、及び原点検出用のスリット部である原点検出用パターン８ｂが設けられている。同様に、上記スケールには、位置検出用のスリット部である位置検出用パターン１０ａ、及び原点検出用のスリット部である原点検出用パターン１０ｂが設けられている。さらに、上記光検出部１２には、位置検出用の光検出器である位置検出部１２ａ、及び原点検出用の光検出部である原点検出部１２ｂが設けられている。
【０００５】
なお、エンコーダ装置のうち、直線的な位置検出を行うリニアエンコーダでは、その有する直状スケールにおける一端近傍に原点検出用パターン１０ｂが配置されることが多い。一方、回転運動を検出するロータリエンコーダでは、通常、円盤状スケール上の１箇所に原点検出用パターン１０ｂが配置される。
【０００６】
従来知られているエンコーダ装置は、上述のような構成により、位置検出及び原点検出を可能としている。なお、位置検出を行う対象物、例えばステージやモータ等において、上記光源部６、上記インデックススケール８及び上記光検出部１２は、上記対象物における移動体及び固定体のうちの何れか一方に取り付けられる。そして、上記スケール１０は、上記対象物における移動体と固定体のうち、上記光源部６、上記インデックススケール８及び上記光検出部１２が取り付けられていない方に取り付けられる。
【０００７】
上述のような構成である一般的なエンコーダ出力信号としては、エンコーダ装置における可動部（上記対象物における可動部）の変位に伴って出力される互いに９０°位相の異なる正弦波信号またはパルス（矩形波）信号であるＡ相信号及びＢ相信号、さらには上記可動部の基準位置検出の際に出力されるＺ相信号（原点検出用信号）がある。
【０００８】
また、エンコーダ装置の電源の投入時や、検出した位置情報をクリアした時点で上記移動体の絶対位置が不明である場合には、新たに原点検出を行うことによって、相対的な変位量のみならず、正確な絶対的位置の情報を得ることが可能となる。なお、必要に応じて、位置信号との同期をとった原点検出信号を得ることも可能である。
【０００９】
このようなエンコーダにおける原点検出信号の検出では、上記移動体を動かし、上記インデックススケール８における原点検出用パターン８ｂ及び上記スケール１０における原点検出用パターン１０ｂを介して、上記光源部６からの光を上記光検出部１２における原点検出部１２ｂにて検出し、この原点検出部１２ｂからの出力を上記信号処理回路部１４が処理する。
【００１０】
なお、原点信号の検出においては、原点の近傍でピーク状となる原点検出信号が、所定のスライスレベルを越えたときに原点検出状態であるとする方式がよく用いられている。
【００１１】
また、原点信号の検出における信頼性や精度を向上させるため、例えば、上記インデックススケール８及び上記スケール１０に、位置信号の周期よりも長い周期の信号である基準位置信号を発生させる機構を設け、この信号を検出する機構を上記光検出部１２に設けることで、位置信号と基準位置信号である原点信号の他に、上記基準位置補助信号を、上記原点検出信号を位置信号に同期させる際の指標とする技術も知られている。
【００１２】
上述のようなエンコーダ装置の一例として、例えば特許文献１に、光学式エンコーダが開示されている。以下、図１１を参照して、この光学式エンコーダの特徴部の概略を説明する。なお、図１１は、特許文献１に開示されている光学式エンコーダの光検出部１１０の概略を示す図である。
【００１３】
この光学式エンコーダの光検出部１１０では、図１１（ａ）に示すように、位置検出用としての光検出器アレイ１２０、及び原点検出用光検出器１４０として、同図に示すように、中央部光検出器１４２，及び端部光検出器１４４が配置される。
【００１４】
ここで、原点検出用光検出器１４０である中央部光検出器１４２及び端部光検出器１４４から得られる信号を、図中左から順にそれぞれＡ，Ｂ，Ｃとした場合に、これら信号Ａ，Ｂ，Ｃは例えば図１１（ｂ）に示すようなグラフとなる。さらに、それら信号Ａ，Ｂ，Ｃを下式のように合成することで、信号Ｓ１及び信号Ｓ２を得る。なお、これら信号Ｓ１及びＳ２は、図１１（ｂ）に示すようなグラフとなる。
【００１５】
Ｓ１＝−Ａ＋２Ｂ−Ｃ    …（１）
Ｓ２＝Ａ−２Ｂ＋Ｃ      …（２）
ここで、原点検出信号Ｚを、以下のようにしてデジタル信号として得る。
【００１６】
Ｓ１＞Ｓ２＋Ｏの時：  Ｚ＝１      （ただし、Ｏはオフセット）
Ｓ１≦Ｓ２＋Ｏの時：  Ｚ＝０      （ただし、Ｏはオフセット）
つまり、同図からも分かるように、信号Ｓ１のグラフと信号Ｓ２のグラフとの交点の間の部分を、原点検出信号としている。ここで、図１１（ｂ）におけるＩＮＤＥＸ  ＳＩＧＮＡＬがハイとなっている部分が、原点検出信号が検出されている部分である。すなわち、言い換えれば、上記２つの不等式により、原点検出信号の始めと終わり（立ち上がりと立下り）を規定する方法であると言える。
【００１７】
上述のようにして、特許文献１に開示されている光学式エンコーダでは、精度の高い原点検出を行う。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００３／００４７６７４  Ａ１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、上記特許文献１に開示された光学式エンコーダによれば、例えば図１１（ｃ）に示すように、上記光検出部１１０の検出する信号の強度が上がった場合に、検出幅が拡がることで、原点検出信号の始めと終わり（立ち上がりと立下り）のエッジ位置も移動してしまったり、検出する信号として複数のパルスが発生してしまうことが生じる。
【００１９】
また、図１に示した一般的なエンコーダ装置による従来の原点検出方式では、光源部６の光量変化や、センサヘッドである光検出部１２とスケール１０との配置関係の変化（ギャップズレやトラックズレといった位置ズレや回転ズレ）によって、上記光検出部１２にて検出される原点検出信号の検出エッジ位置や検出幅が変動しやすい。
【００２０】
また、この原点検出信号の検出幅が変動してしまうと、結果として検出される原点位置も変動することがある。特に、周期的な信号である位置信号に同期して原点検出信号を出す場合に、この原点検出信号の検出幅が変動してしまうと、原点検出の位置が、位置信号の１周期分以上といったような大きなズレを有してしまうことも生じる。
【００２１】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、位置信号と共に、検出位置の変動の少ない原点検出信号、すなわち精度の高い原点検出信号を発生させることができる光学式変位センサ、さらには、位置信号に同期した原点検出信号を安定して発生させることができる光学式変位センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記の目的を達成するために、本発明の一態様による光学式変位センサは、互いに相対的に移動する固定体及び移動体のうちの何れか一方に取り付けられた光源部及び受光部と、上記固定体及び上記移動体のうちの上記光源部が取り付けられていない方に取り付けられた所定の光学パターンを有するスケールと、上記受光部にて検出された信号に基づいて上記移動体の変位または位置を検出して変位量または位置を位置信号として出力し、さらに上記移動体が原点位置にある場合に原点検出したことを示すデジタル信号である原点検出信号を出力する信号処理回路と、を具備し、上記光源部からの射出された光が上記スケールを介して上記受光部で検出されるように上記光源部、上記受光部、及び上記スケールが空間的に配置された光学式変位センサにおいて、上記受光部は、少なくとも３つ以上の原点の検出に用いる光検出器を有し、上記受光部における上記光検出器が出力する信号のうち特定の２つの信号を選択して１組とすることで第１組及び第２組を設定し、上記第１組において原点近傍で２つの信号の信号レベルが等しくなる上記移動体の位置を第１の位置、上記第２組において原点近傍で２つの信号の信号レベルが等しくなる上記移動体の位置を第２の位置としたとき、上記信号処理回路は、上記移動体が上記第１の位置から上記第２の位置の間の位置にある場合に一定の信号レベルで、上記移動体が上記第１の位置から上記第２の位置の間の位置にない場合に上記一定レベルとは異なる信号レベルの原点検出信号を出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、位置信号と共に、検出位置の変動の少ない原点検出信号、すなわち精度の高い原点検出信号を発生させることができる光学式変位センサ、さらには、位置信号に同期した原点検出信号を安定して発生させることができる光学式変位センサ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】
【００２４】
以下、本実施形態に係る光学式変位センサとして、光学式エンコーダを例に説明する。
【００２５】
［第１実施形態］
本実施形態に係る光学式エンコーダ装置としては、原点検出信号の生成部分を除き、図１に示した従来知られている一般的な光学式エンコーダ装置と同様の構成で構わない。したがって、その説明は省略し、本実施形態の特徴部分のみを以下に説明する。
【００２６】
すなわち、本実施形態においては、図２に示すように、光検出部１２における原点検出部１２ｂとして、原点検出用の光検出器が４つ配置されている。
【００２７】
以下、本実施形態に係る光学式エンコーダ装置における検出信号について説明する。
【００２８】
ここで、上記光検出部１２における位置検出部１２ａの受光素子からは、上記スケール１０の移動に対応して、互いに位相が９０°異なる信号（Ａ（＋）、Ａ（−）、Ｂ（＋）、Ｂ（−））が出力され、信号処理回路部１４に入力される。
【００２９】
上記信号処理回路部１４においては、上記位置検出部１２ａの各受光素子からの電流出力は電流電圧変換によって電圧に変換され、Ａ（＋）信号、もしくは、［Ａ（＋）−Ａ（−）］信号を位置信号（ａ）とし、またＢ（＋）信号、もしくは、［Ｂ（＋）−Ｂ（−）］信号を位置信号（ｂ）として位置検出に用いる。
【００３０】
また、光検出部１２における原点検出部１２ｂの各光検出器からは、上記可動部の基準位置検出の際に出力されるＺ相（原点）信号を生成するための原点検出用の信号である原点検出信号が出力され、信号処理回路部１４に入力される。
【００３１】
しかしながら、この原点検出信号は、周期信号である上記位置信号（ａ）及び上記位置信号（ｂ）とは必ずしも同期していない。したがって、原点検出信号を上記位置信号（ａ）及び上記位置信号（ｂ）と同期させるためには、例えば図３に示すような同期回路６０を信号処理回路部１４に持たせる必要がある。
【００３２】
ここで、図３を参照して同期回路６０について説明する。なお、ここで言う同期回路とは、位置信号の特定の位相を検出する回路を指すのではなく、原点信号を位置信号の特定のタイミングに同期させたり、位置信号に基づいて特定の位置にあるときに原点信号を出すための回路である。
【００３３】
同期回路６０の内部には、位置信号（ａ）及び位置信号（ｂ）を２値化して位置信号（ｃ）及び位置信号（ｄ）を得る２値化回路６１と、同期タイミングを切り替えることができる同期タイミング切り替えスイッチ（以下、同期切り替えスイッチと称する）６３と、上記位置信号（ｃ）及び上記位置信号（ｄ）と上記同期切り替えスイッチ６３の出力と原点検出信号（ｅ）とを入力として位置信号に同期した原点検出信号（ｆ）を出力する同期処理部６２と、から構成されている。
【００３４】
このような構成の同期回路６０により、位置信号（ａ）、位置信号（ｂ）及び原点検出信号（ｅ）の入力から、位置信号に同期した原点信号（ｆ）が出力される。つまり、この同期回路６０により、位置信号（ａ）の特定の位相、例えば、位置信号（ｃ）または位置信号（ｄ）の立ち上がりや立ち下がりのタイミングや、移動体の移動方向に合わせて原点検出信号（ｆ）を出力することが可能となる。
【００３５】
なお、スケール１０上の原点検出用パターン１０ｂを経た光が光検出部１２上に結像するが、原点の近傍において、上記スケール１０が移動した際に光検出部１２上に結像した光パターンである結像パターンもこれにつれて移動する。
【００３６】
このときの上記スケール１０の移動量、及び結像パターンの移動量は、通常リニアな関係があるものが多い。したがって、上記スケール１０の移動量ｘと上記結像パターンの移動量ｙとの間には、ａ及びｂとを定数として、以下の関係が成り立つことが多い。
【００３７】
ｘ＝ａ・ｙ＋ｂ      …（３）
ここで、上記ａの絶対値は、光学素子４の構成により異なるが、１や２といった整数値を取ることが多い。このことは、上記スケール１０の移動量及び上記結像パターンの移動量が、上述のようなリニアな関係にあるとき、光検出部１２における光検出器の配置設計の際に、この光検出器の幅や間隔を、上記（３）に基づいて設定できることを意味する。
【００３８】
図４（ａ）は、本実施形態に係る光学式エンコーダの光検出部１２における原点検出部１２ｂの構成を示している。
【００３９】
同図に示すように、原点検出部１２ｂは４つの光検出器であるフォトダイオード（Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ；以下ＰＤと称す）１２ｂ１〜１２ｂ４から成るもので、位置検出のときに上記移動体と上記固定体とが相対的に変位する際に、原点検出用の光が走査する方向に、それら４つのＰＤが配置されている。ここで、第１の光検出器であるＰＤ１２ｂ１の検出中心と第２の光検出器であるＰＤ１２ｂ２の検出中心との間隔をＰ、同様に、第３の光検出器であるＰＤ１２ｂ３の検出中心と第４の光検出器であるＰＤ１２ｂ４の検出中心との間隔をＰとする。また、ＰＤ１２ｂ２の検出中心とＰＤ１２ｂ３の検出中心との間隔をＱとする。
【００４０】
上記各ＰＤからの電流出力は、上記信号処理回路部１４内に構成された不図示の電流電圧変換回路により電圧に変換されて、同じく上記信号処理回路部１４内に構成された図１（ｃ）に示すような原点検出回路７０へ入力される構成としている。なお、上記原点検出回路７０その詳細は後述する。また、上記各ＰＤの形状と構造は等しく、同等の光電変換機能を有するとする。
【００４１】
上記各ＰＤ１２ｂ１〜１２ｂ４で検出される信号は、上記移動体と上記固定体が相対的に変位したときに、ある位置、即ち上記移動体と上記固定体が、特定の配置関係となるときに、それぞれ最大の値となり、上記特定の配置関係の位置から外れるに従って、その値は小さくなる。
【００４２】
言い換えれば、光検出部１２の原点検出部１２ｂにおけるＰＤ配置に関して、ＰＤ１２ｂ１の検出信号が最大（ピーク）の値となる位置と、ＰＤ１２ｂ２の検出信号が最大の値となる位置との差が、上記間隔Ｐに比例することが上記のリニアな関係と言える。
【００４３】
実際に、通常の構成では、光検出部１２の原点検出部１２ｂにおけるＰＤ配置に関して、ＰＤ１２ｂ１の検出信号が最大の値となる位置と、ＰＤ１２ｂ２の検出信号が最大の値となる位置との差は、上記間隔Ｐに等しいか、または上記間隔Ｐの１／２の値であるといったように、比例関係であることが多い。
【００４４】
このようなリニアな関係となるか否かは、光学素子４の構成及び配置に依存するが、本実施形態においては、このようなリニアな関係が成立する場合を前提とする。すなわち、光検出部１２の位置、幅、及び間隔を、スケール１０の位置、またはスケール１０の移動量に換算することができるとする。
【００４５】
なお、通常、光源部６の光量変化や、光源部６、スケール１０、及び受光部である光検出部１２の配置関係が変化することなどにより、原点検出用のＰＤからの出力信号のレベルが変動する。しかし、光源部６から受光部へ照射される光の強度中心位置が変化しない、または、変化しても、位置検出に影響の出にくい方向への変化であれば、隣り合った２つの形状・構造が互いに等しいＰＤの出力信号が等しくなる位置はほとんど変化しない。
【００４６】
以下、本実施形態の説明に用いる第１の位置である位置Ａ及び第２の位置である位置Ｂを定義して説明する。
【００４７】
まず、原点近傍にてＰＤ１２ｂ１の検出信号とＰＤ１２ｂ２の検出信号とが等しくなる位置を位置Ａとする。また同様に、原点近傍にてＰＤ１２ｂ３の検出信号とＰＤ１２ｂ４の検出信号とが等しくなる位置を位置Ｂとする。さらに、上記位置信号（ａ）及び上記位置信号（ｂ）の１周期分の変位量をＴとすると、位置Ａと位置Ｂとの距離がＴ／２、またはＴ、さらにはｎＴ／２（ｎ≧３）となるように光学素子４や受光部である光検出部１２の構造を設計する。
【００４８】
ここで、上記リニアな関係が成り立つとき、上記位置ＡはＰＤ１２ｂ１の検出信号が最大（ピーク）になる位置とＰＤ１２ｂ２の検出信号が最大になる位置との中間点となる。また、このとき位置Ｂは、ＰＤ１２ｂ３の検出信号が最大になる位置とＰＤ１２ｂ４の検出信号とが最大になる位置との中間点となることが導かれる。
【００４９】
さらに、上記リニアな関係から、位置Ａに対応する上記原点検出部１２ｂ上の位置は、ＰＤ１２ｂ１における検出中心とＰＤ１２ｂ２における検出中心との中点Ｘであり、同様に位置Ｂに対応する上記原点検出部１２ｂ上の位置は、ＰＤ１２ｂ３における検出中心とＰＤ１２ｂ４における検出中心との中点Ｙである。このとき、位置Ａに対応する上記原点検出部１２ｂ上の位置（中点Ｘ）と、位置Ｂに対応する上記原点検出部１２ｂ上の位置（中点Ｙ）との間隔ｄは、図４（ａ）から分かるように、Ｐ／２＋Ｑ＋Ｐ／２＝Ｐ＋Ｑとなる。さらに、上記（３）式より、（Ｐ＋Ｑ）が、Ｔ／２ａ、または、Ｔ／ａ、さらにはｎＴ／２ａの絶対値に等しくなるように間隔Ｐと間隔Ｑを設定することになる。
【００５０】
以下、信号処理回路部１４内に設けられた原点検出回路７０について、図４（ｃ）を参照して説明する。
【００５１】
同図に示すように、原点検出回路７０は、主としてコンパレータ７１〜７３及び論理回路により構成される。
【００５２】
すなわち、コンパレータ７１により、上記ＰＤ１２ｂ１からの出力電圧Ｖ１と上記ＰＤ１２ｂ２からの出力電圧Ｖ２とが比較され、ＰＤ１２ｂ２からの出力電圧Ｖ２の方が大きいかを論理で示す信号Ａが生成される。また、コンパレータ７２により、上記ＰＤ１２ｂ３からの出力電圧Ｖ３と上記ＰＤ１２ｂ４からの出力電圧Ｖ４とが比較され、ＰＤ１２ｂ３からの出力の方が大きいかを論理で示す信号Ｂが生成される。そして、コンパレータ７３により、上記ＰＤ１２ｂ２からの出力電圧Ｖ２と上記ＰＤ１２ｂ３からの出力電圧Ｖ３との和が、所定のスライスレベル電圧Ｓより大きいかを論理で示す信号Ｃが生成される。
【００５３】
さらに、上記各コンパレータ７１〜７３の出力信号Ａ〜Ｃが、入力信号の全てが真の時にのみ出力信号ＰＺが真となる論理積（ＡＮＤ）回路７４に入力される。したがって、この論理積回路７４が、真の出力を行うときが原点検出状態となる。
【００５４】
なお、上記出力信号ＰＺは原点検出信号であり、図３に示す原点検出信号（ｅ）として上記同期回路６０内の同期処理部６２へ送られ、位置信号に同期した原点検出信号（（ｆ））の生成に利用される。
【００５５】
以下、光検出部１２におけるＰＤ上、つまり光検出器上での（間隔Ｐ＋間隔Ｑ）の長さと、位置信号（ａ）及び位置信号（ｂ）に基づく変位量（スケール１０の相対移動量）との関係を説明する。
【００５６】
上記（３）式におけるａの値が、ａ＝±１の場合には等倍であるので、上記受光部上での（間隔Ｐ＋間隔Ｑ）の長さ（間隔ｄ）、及び位置信号（ａ）及び位置信号（ｂ）に基づく変位量の絶対値は、そのまま比較して良い。
【００５７】
一方、ａ＝±１でない場合には、上記受光部上での（間隔Ｐ＋間隔Ｑ）の長さ（間隔ｄ）をａ倍することで、位置信号（ａ）及び位置信号（ｂ）に基づく変位量（スケール１０の相対移動量）に換算することが可能である。
【００５８】
このように、ａの値に関わらず何れの場合にも適用できるように、以下においては、上記受光部上での長さ（間隔ｄ）をａ倍することで、この長さが上記スケール１０の移動量に相当するよう換算する場合を想定して説明する。
【００５９】
まず、受光部上での（間隔Ｐ＋間隔Ｑ）の長さ（間隔ｄ）を位置信号（ａ）または位置信号（ｂ）の１／２周期分の変位量（スケールの相対移動量）に対応させる場合には、位置信号（ａ）の立ち上がり及び立ち下がりの双方に同期するような回路と、位置信号（ｂ）の立ち上がり及び立ち下がりの双方に同期するような回路とを、同期処理部６２に有させる。そして、同期切り替えスイッチ６３により、原点検出信号（ｆ）を何れに同期させるかを選択決定する。
【００６０】
また、上記受光部上での（間隔Ｐ＋間隔Ｑ）の長さ（間隔ｄ）を位置信号（ａ）または位置信号（ｂ）の１周期分の変位量に対応させる場合には、変位が一定方向である場合には位置信号（ａ）の立ち上がりに、その逆方向である場合には位置信号（ａ）の立ち下がりに同期するような回路と、変位が一定方向である場合には位置信号（ｂ）の立ち下がりに、その逆方向である場合には位置信号（ｂ）の立ち上がりに同期するような回路とを同期処理部６２に有させる。そして、同期切り替えスイッチ６３により、原点検出信号（ｆ）を何れに同期させるかを選択決定する。
【００６１】
上述のように、本実施形態では、上記受光部上での（間隔Ｐ＋間隔Ｑ）の長さ（間隔ｄ）を、位置信号（ａ）及び位置信号（ｂ）の１／２周期、または１周期分の変位量に対応させるようにしている。しかしながら、同期位置が一意的に定まるように、言い換えれば、毎回同じ位置で原点検出できるように回路が構成されていれば、上記受光部上での（間隔Ｐ＋間隔Ｑ）の長さ（間隔ｄ）を対応させる変位量は任意の値に決めてよい。また、上記受光部上での（間隔Ｐ＋間隔Ｑ）の長さ（間隔ｄ）を、Ｎを自然数として、位置信号（ａ）及び位置信号（ｂ）のＮ／２周期分の変位量に対応させることも可能である。
【００６２】
なお、ここでは同期切り替えスイッチ６３によって同期位置として２つの選択肢を設けているが、３つ以上の選択肢を用意しても勿論よいし、単純な構成を目的として同期切り替えスイッチ６３を無しとする構成としても勿論よい。
【００６３】
つまり、受光部である光検出部１２の光検出器上での（間隔Ｐ＋間隔Ｑ）の長さ（間隔ｄ）を、Ｎ（≧３）を自然数として、位置信号（ａ）及び位置信号（ｂ）のＮ／２周期分の変位量に対応させる場合には、同期切り替えスイッチ６３を０個、１個、２個、Ｎ個、または２Ｎ個を、信号処理回路部１４に有させるようにすることも可能である。なお、これらの場合、同期する位置を限定するための回路を上記同期回路６０中に設け、原点位置を特定する必要が生じる。
【００６４】
たとえば、簡単な例として、カウンタを追加することが考えられる。ここで、カウンタの計測対象には例えば以下のようなものが考えられる。
【００６５】
カウンタを用いることで、位置信号（ａ）の立ち上がり、立ち下がり、及び特定の位相、また位置信号（ｂ）の立ち上がり、立ち下がり、及び特定の位相、及び移動方向を指定したものの中から１つ乃至複数の信号について、原点検出状態における信号変化をカウントする。
【００６６】
ここで、原点検出信号を出すタイミングとしては、例えば、カウンタが特定の値になった瞬間、またはカウンタが特定の値になってから最初に特定の信号のタイミングや位相が検出された時等が挙げられる。
【００６７】
以下、本実施形態に係る光学式エンコーダ装置の動作制御及び作用について説明する。
【００６８】
図５は、信号処理回路部１４内で、その入力信号が処理されている様子を示す。同図に示す波形図において、横軸は時間を表しており、各々の波形図は、一定速度の変位が生じているときの信号の変化の様子を示している。
【００６９】
変位に伴い周期的に変化するアナログ信号である位置信号（ａ）及び位置信号（ｂ）を２値化回路６１で２値化することで、デジタル信号である位置信号（ｃ）及び位置信号（ｄ）が得られる。また、同図に示す原点検出信号（ｅ）が、図４（ｃ）に示す原点検出回路７０により得られる信号ＰＺに相当する。なお、図４（ｃ）に示す原点検出回路７０における信号処理の様子を表したのが、図４（ｂ）に示す波形図である。すなわち、図４（ｂ）では、上記移動体と上記固定体との相対的な変位によって、上記ＰＤ１２ｂ１乃至ＰＤ１２ｂ４からの出力、上記各コンパレータ７１〜７３からの出力信号Ａ〜Ｃ、及び原点検出信号ＰＺ（原点検出信号（ｅ））がどのように変化するかが表されている。
【００７０】
図５において、原点検出信号（ｅ）は、その検出幅ｘが位置信号（ａ），（ｂ）の１周期分である原点検出信号であり、原点検出信号（ｅ’）は、その検出幅ｘ’が位置信号（ａ），（ｂ）の１／２周期分である原点検出信号である。なお、原点検出信号の検出幅は、ＰＤ１２ｂ１〜１２ｂ４の配置間隔及び光検出器により定まるものである。したがって、図５に示す波形のような、位置信号（ａ），（ｂ）の１／２周期分、または１周期分の検出幅以外にも、様々な検出幅を設計により設定することは勿論可能である。
【００７１】
図４（ｂ）において、太線で示されるＶ１乃至Ｖ４は、所定の値に設定した光源強度でスケール１０を照射し、かつスケール１０及びセンサヘッドである光検出部１２の配置が理想的な場合のＰＤ１２ｂ１〜１２ｂ４からの出力電圧の波形を示している。一方、細線で示されるＶ１乃至Ｖ４は、光源部６の光強度の低下、光源部６とスケール１０との間隔の拡大、スケール１０と光検出部１２との間隔の拡大、あるいはそれらの配置が最適な位置からズレた場合の波形を示している。
【００７２】
上述したように、コンパレータ７１でＰＤ１２ｂ１の出力電圧Ｖ１とＰＤ１２ｂ２の出力電圧Ｖ２とが比較され、ＰＤ１２ｂ２の出力電圧Ｖ２の方が大きいかを論理で示す信号Ａが生成される。同様に、コンパレータ７２でＰＤ１２ｂ３の出力電圧Ｖ３とＰＤ１２ｂ４の出力電圧Ｖ４とが比較され、ＰＤ１２ｂ３の出力電圧Ｖ３の方が大きいかを論理で示す信号Ｂ、コンパレータ７３でＰＤ１２ｂ２の出力電圧Ｖ２とＰＤ１２ｂ３の出力電圧Ｖ３との和（Ｖ２＋Ｖ３）が、一定スライスレベル電圧Ｓより大きいかを論理で示す信号Ｃが生成される。さらにＡＮＤ回路７４から、上記信号Ａ，Ｂ，Ｃの全てが真の場合にのみ出力が真となる原点検出信号ＰＺが出力される。
【００７３】
ここで、図４（ｂ）に示すように、上記ＰＤ１２ｂ１乃至ＰＤ１２ｂ４から出力される信号Ｖ１乃至Ｖ４を位置の関数としたとき、上記Ｖ１乃至Ｖ４は、横軸方向に一定のズレを持ち、特定の点で最大となり、その点を中心にほぼ線対称となるような形状を持つ。
【００７４】
そのため、信号Ａのレベルが変化する位置、即ち、ＰＤ１２ｂ１の出力電圧Ｖ１とＰＤ１２ｂ２の出力電圧Ｖ２とが等しくなる（Ｖ１＝Ｖ２）位置は、ＰＤ１２ｂ１の出力電圧Ｖ１が最大（ピーク）になる点と、ＰＤ１２ｂ２の出力電圧Ｖ２が最大になる点とのほぼ中間点となる。同様に、信号Ｂのレベルが変化する位置、即ち、ＰＤ１２ｂ３とＰＤ１２ｂ４との電圧レベルが等しくなる（Ｖ３＝Ｖ４）位置は、ＰＤ１２ｂ３の出力電圧Ｖ３が最大になる点と、ＰＤ１２ｂ４の出力電圧Ｖ４が最大になる点とのほぼ中間点となる。
【００７５】
また、信号Ｃは、原点検出信号ＰＺを原点検出位置近傍でのみ検出するためのマスクである。つまり、信号Ｃは、原点位置近傍での誤検出を防ぐための信号である。
【００７６】
そして、上記信号Ａ乃至Ｃの論理積を取ることで、図４（ｂ）に示すように、ＰＤ１２ｂ１の出力電圧Ｖ１が最大（ピーク）になる点とＰＤ１２ｂ２の出力電圧Ｖ２が最大になる点とのほぼ中間点から、ＰＤ１２ｂ３の出力電圧Ｖ３が最大になる点とＰＤ１２ｂ４の出力電圧Ｖ４が最大になる点とのほぼ中間点までの間で、原点検出信号ＰＺを出力することになる。
【００７７】
ここで、上記光検出部１２におけるＰＤの形状及び配置のバリエーションを、図６（ａ）及び（ｂ）に示す。これらの図に示すＰＤの形状及び配置によれば、各々のＰＤの受光面積を大きくし、かつ上記可動部と上記固定部とが相対移動する方向に関して、各々のＰＤの重心位置が変わらないようにすることができるため、検出する信号のレベルが最大になる位置に変化はないようにすることができる。このように、図６（ａ）及び（ｂ）に示すようなＰＤを用いる場合、ＰＤ１２ｂ１乃至ＰＤ１２ｂ４からの出力電圧であるＶ１乃至Ｖ４は、このように受光面積が増すことによって、図６（ｃ）に示すように、図４（ｂ）に示す場合に比べてその出力信号のレベルが上がる。
【００７８】
また、本実施形態においては、原点検出信号を位置信号に同期させる場合、図５の原点検出信号（ｅ’）に示すように原点検出信号の検出幅ｘ’が位置信号の１／２周期分である場合には、同期回路６０は、その中の位置信号（ａ）、または位置信号（ｂ）の信号レベルが変化する位置に同期して原点検出信号（ｆ’）を出力する。１／２周期内には立ち上がり、立ち下がりとなる点は、１／２周期の両端になる場合を除いて１つの位置信号に対して１つしかないので、決まった１点で原点検出信号を出力することができ、同期切り替えスイッチ６３により、同期させる信号を切り替えることで、同期位置が１／４周期分変化させられる。なお、図５に示す（ｆ’）は、位置信号に同期させた原点検出信号の波形図であり、原点検出信号（ｆ’）の立ち上がりを位置信号（ｃ）の立ち下がりに同期させている場合の波形図である。ここで、原点検出信号（ｆ’）の検出幅ｙ’は位置信号の１／２周期分である。なお、この検出幅ｙ’の値は、位置信号の１／２周期分に限らず、任意の値に設定してよいことは勿論である。また、上述したように本実施形態では、各信号における信号レベルの切り替えの基準として長さを用いているが、例えば一定時間ハイレベルにするというように、時間を基準として信号レベルの切り替えを行っても勿論よい。
【００７９】
同様に、図５の原点検出信号（ｅ）のように、その検出幅ｘが位置信号の１周期分である場合には、その中の位置信号（ａ）の信号レベルが特定の方向に変位する時に立ち上がる、または立ち下がる位置に同期して原点信号を出力する。１周期内には特定の方向に変位する時に立ち上がり、または立ち下がりとなる点は、１周期の両端になる場合を除いて１つしかないので、決まった１点で原点信号を出力することができ、同期切り替えスイッチ６３により、同期させる信号を切り替えることで、同期位置が１／２周期分変化させられる。なお、図５に示す（ｆ）は、位置信号に同期させた原点検出信号の波形図であり、原点検出信号（ｆ）の立ち上がりを位置信号（ｄ）の立ち上がりに同期させている場合の波形図である。ここで、原点検出信号（ｆ）の検出幅ｙは位置信号の１／４周期分である。
【００８０】
つまり、受光部である光検出部１２の光検出器上での（間隔Ｐ＋間隔Ｑ）の長さ（間隔ｄ）を、Ｎ（≧３）を自然数として、位置信号（ａ）及び位置信号（ｂ）のＮ／２周期分の変位量に対応させる場合には、同期切り替えスイッチ６３を０個、１個、２個、Ｎ個、または２Ｎ個を、信号処理回路部１４に有させるようにすることも可能である。なお、これらの場合、同期する位置を限定するための回路を上記同期回路６０中に設け、原点位置を特定する必要が生じる。
【００８１】
そこで、上述したようにカウンタを追加した場合には、このカウンタを用いることで、位置信号（ａ）の立ち上がり、立ち下がり、及び特定の位相、また位置信号（ｂ）の立ち上がり、立ち下がり、及び特定の位相、さらには移動方向を指定したものの中から１つ乃至複数の信号について、原点検出状態における信号変化をカウントする。つまり、原点検出状態になってからの信号変化をカウントし、このカウンタの値とその他の信号に基づいて、位置信号に同期させた原点検出信号を出力する。
【００８２】
そのためには、まず原点検出状態になった時にカウンタをリセットし、その後、例えばカウンタが特定の値になった瞬間、またはカウンタが特定の値になってから最初に特定の信号のタイミングや位相が検出された時などに、位置信号に同期した原点検出信号（ｆ）を出力する。
【００８３】
ここで、原点検出信号（ｆ）を出力するタイミングとしては、例えば、カウンタが特定の値になった瞬間、またはカウンタが特定の値になってから最初に特定の信号のタイミングや位相が検出された時等が挙げられる。
【００８４】
以上説明したように、本実施形態によれば、位置信号と共に、検出位置の変動の少ない原点検出信号、すなわち精度の高い原点検出信号を発生させることができる光学式変位センサ、さらには、位置信号に同期した原点検出信号を安定して発生させることができる光学式変位センサを提供することができる。
【００８５】
言い換えれば、検出幅が変化しにくく、一定の変位量に対応した検出幅を持つ原点検出信号を発生させることが可能であり、検出位置も変動しにくいため、安定した原点検出を行う光学式変位センサであり、さらに原点検出信号を位置信号に同期させて発生させることができる光学式変位センサを提供することができる。
【００８６】
以下、上述した本実施形態に係る光学式エンコーダ装置の効果について、具体的に説明する。
【００８７】
まず、原点検出信号が検出される検出幅の両端に当たる位置は、それぞれ、２つのＰＤの信号レベルが等しくなる位置であり、光学系の配置の変化や光量の変化に影響されにくい。そして、それぞれ２つのＰＤからなる２組のＰＤにおいて、各組におけるＰＤ同士の中心間隔を等しくすることで、それぞれのＰＤの出力信号が等しくなる位置の検出精度が２組ともほぼ等しくなる。
【００８８】
特に、ＰＤの形状及び構造を各組において等しく、さらには、４つのＰＤ全てにおいて等しくすることで、ＰＤの出力信号が等しくなる位置２つの検出精度はより同等となっていく。
【００８９】
このようにすることにより、検出幅の誤差が見込みやすくなり、さらに誤差が生じた場合であっても、２つの位置の誤差が同じ方向に同じように出やすくなるため、検出幅が変化しにくくなる。
【００９０】
具体的には、図４（ｂ）において、各々のＰＤからの出力電圧であるＶ１乃至Ｖ４に関して、信号レベルが太線から細線のように変化した場合であっても、全ての信号レベルが同じ変化をすることで、Ｖ１とＶ２との交点、およびＶ３とＶ４との交点の位置は、ほぼ変化しなくなる。
【００９１】
そのために、一定の変位量に対応した検出幅を持つ原点検出信号を発生させることが可能となる。また、検出位置も変動しにくくなる。したがって、安定した原点検出を行う光学式エンコーダを提供することができる。
【００９２】
さらに、原点検出信号を位置信号に同期させるにあたって、原点検出信号の検出幅が位置信号の１／２周期分である時には、位置信号（ａ）の立ち上がり、及び立ち下がりに同期する位置、または、位置信号（ｂ）の立ち上がり、及び立ち下がりに同期する位置、の２つの位置の一方に同期させた原点検出信号を発生させることができる。
【００９３】
本実施形態にて示した同期方法においては、光学系の配置の変化や光量の変化といった不安定要素によって、同期位置が位置信号の１／２周期分ズレる可能性が零ではないが、位置信号の１／４周期分ズレた２つの同期位置の内、より安定している方を選択することで、安定した原点検出が可能となる。
【００９４】
同様に、原点検出信号を位置信号に同期させるにあたって、原点検出信号の検出幅が位置信号の１周期分である時には、特定方向に変位する際の位置信号（ａ）の立ち上がりと逆方向に変位する際の立ち下がりに同期する位置、または、特定方向に変位する際の位置信号（ａ）の立ち下がりと逆方向に変位する際の立ち上がりに同期する位置、の２つの位置の一方に同期して原点検出信号を発生させることができる。
【００９５】
このような同期方法においては、光学系の配置の変化や光量の変化といった不安定要素によって、同期位置が位置信号の１周期分ズレる可能性があるが、位置信号の１／２周期分ズレた２つの同期位置の内、より安定している方を選択することで安定した原点検出が可能となる。
【００９６】
また、受光部上での（間隔Ｐ＋間隔Ｑ）を、Ｎ（≧３）を自然数として、位置信号（ａ）（ｂ）のＮ／２周期分の変位量に対応させる場合には、Ｎ＝１やＮ＝２の場合に比べて原点検出状態の幅が広くなる。
【００９７】
そのため、ＰＤの幅も大きくすることが可能となり、ＰＤ信号のＳＮ比を改善したり、検出位置の精度を向上することもできる。このようにして、原点検出部の性能の向上、かつ原点検出に関する精度面を向上させることができる。
【００９８】
また、上述したように、信号処理回路部１４にカウンタを追加した構成を採らせる場合には、カウンタに求められるのは僅かに数ビットのカウント機能であり、高速な変位センサに使用する場合にも１ＭＨｚ程度の信号処理能力があれば充分である。
【００９９】
このようなカウンタ機能の追加は、回路上の負荷としては軽く、ＦＰＧＡ等のようにプログラミングにより回路を実現する場合には、実質的に負荷は無いと言え、スピード的にも十分余裕がある。従って、回路面での負荷が実質的に無く、若しくは、僅かでありながら、原点検出部に掛かる精度面での負荷を低減することが可能となる。
【０１００】
また、ＰＤの形状及び配置を、図６（ａ），（ｂ）に示すようにする場合には、図４（ａ）に示すようにする場合に得られる効果と同様の効果に加えて、ノイズの影響を小さくできるという効果が生まれる。これは、ＰＤの実質的な配置間隔を変えずにＰＤの面積を大きくすることで、アナログ信号である検出した信号のレベルが大きくなるためである。
【０１０１】
なお、原点検出位置の精度向上のためや、光検出器の受光部分の幅を小さくするために、単純に原点検出を行う原点検出部１２ｂにおけるＰＤの幅を小さくしていくと、（間隔Ｐ＋間隔Ｑ）の値が小さくなってしまい、結果としてＰＤからの出力信号が小さくなってＳＮ比が劣化してしまう。しかしながら、図６（ａ）または（ｂ）に示すようにＰＤにおける重心を保ちつつその幅を拡げることで、安定した原点検出を行うことが可能となる。
【０１０２】
［第２実施形態］
本実施形態に係る光学式エンコーダ装置と上記第１実施形態に係る光学式エンコーダ装置との主要な相違点は、光検出部１２におけるＰＤの配置である。したがって、上記第１実施形態と同様の構成、動作、及び作用は基本的には省略し、本実施形態の特徴部を中心に説明する。
【０１０３】
ＰＤの配置に関しては、上記第１実施形態では図４（ａ）に示すように、ＰＤの番号通りの配列としたが、本実施形態では図７（ａ）に示すように、端から順にＰＤ１２ｂ１，ＰＤ１２ｂ３，ＰＤ１２ｂ２，ＰＤ１２ｂ４と配置する。なお、同図に示すように、ＰＤ１２ｂ１とＰＤ１２ｂ２との間隔、及びＰＤ１２ｂ３とＰＤ１２ｂ４との間隔は共にＰ’であり、ＰＤ１２ｂ３とＰＤ１２ｂ２との間隔はＱである。
【０１０４】
また、本実施形態の変形例として図８（ａ）及び（ｂ）に示すＰＤの配置が挙げられる。この例では、図６（ａ）及び（ｂ）に示す上記第１実施形態におけるＰＤの配置の変形例と同様に、各ＰＤの重心には変化がないままにＰＤ面積を増やしている。従って検出信号レベルが最大になる位置に変化はない。
【０１０５】
原点検出のための受光部である原点検出部１２ｂ上のＰＤの配置に関して、ＰＤ１２ｂ１の検出信号が最大になる位置と、ＰＤ１２ｂ２の検出信号が最大になる位置との差は、光学系の構成や配置に依存するが、本例では間隔Ｐ’に比例するものとする。ここで、実際に通常の構成では、この位置の差は間隔Ｐ’に等しい、または間隔Ｐ’の１／２といったように比例関係であることが多い。
【０１０６】
また、本実施形態においては、間隔Ｐ’と間隔Ｑに関しては、受光部上での（間隔Ｐ’−間隔Ｑ）を、検出される位置信号（ａ）または位置信号（ｂ）の１／２、または１周期分の変位量に対応させるように光学系の配置を設定する。
【０１０７】
また、受光部上での（間隔Ｐ’−間隔Ｑ）を、検出される位置信号（ａ）または位置信号（ｂ）の１／２周期分の変位量に対応させる場合には、位置信号（ａ）の立ち上がり及び立ち下がりの双方に同期するような回路と、位置信号（ｂ）の立ち上がり、及び立ち下がりの双方に同期するような回路とを、同期処理部６２に有させ、同期切り替えスイッチ６３を操作することで、何れに同期させるかを選択決定する。
【０１０８】
また、受光部上での（間隔Ｐ’−間隔Ｑ）が、検出される位置信号（ａ）または位置信号（ｂ）の１周期分の変位量に対応させる場合には、変位が一定方向である場合には位置信号（ａ）の立ち上がりに、逆方向である場合には位置信号（ａ）の立ち下がりに同期させるような回路と、変位が一定方向である場合には位置信号（ａ）の立ち下がりに、逆方向である場合には位置信号（ａ）の立ち上がりに同期させるような回路とを、同期処理部６２に有させ、同期切り替えスイッチ６３によりどちらに同期させるかを選択決定する。
【０１０９】
上述したように、本実施形態においては、受光部上での（間隔Ｐ’−間隔Ｑ）を、検出される位置信号（ａ）または位置信号（ｂ）の１／２周期、または、１周期分の変位量に対応させるようにしている。しかしながら、同期位置が一意的に定まるように、すなわち毎回同じ位置で原点検出できるように同期回路６０が構成されていれば、受光部上での（間隔Ｐ’−間隔Ｑ）を対応させる変位量は、任意の値に決めてよい。
【０１１０】
なお、本実施形態においても、上記第１実施形態と同様、同期切り替えスイッチ６３で切り替え可能な同期位置として２つの選択肢を想定しているが、３つ以上の選択肢を用意しても構わないし、単純な構成を目的として同期切り替えスイッチ６３を無しとして、１つの同期位置のみとしても勿論よい。
【０１１１】
以下、本実施形態に係る光学式エンコーダ装置の動作、及び作用について説明する。
【０１１２】
図７（ｂ）は、図４（ｃ）に示したような原点検出回路７０における信号処理の様子を表す図である。ここで、上記移動体と上記固定体との相対的な変位によって、ＰＤ１２ｂ１乃至ＰＤ１２ｂ４からの出力、及びコンパレータ７１〜７３からの出力信号Ａ乃至Ｃ、及び原点検出信号ＰＺが、どのように変化するかが図７（ｂ）に示されており、上記第１実施形態において図４（ｂ）に示した場合と同様の作用となる。なお、上記第１実施形態と同様、ＰＤ１２ｂ１乃至ＰＤ１２ｂ４からの出力電圧は、それぞれＶ１乃至Ｖ４で表される。
【０１１３】
また、図８（ｃ）は、図８（ａ）または（ｂ）に示すＰＤの配列及び形状として、ＰＤの受光面積を拡大した場合の、原点検出回路における信号処理の様子を示す。同図に示すように、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すＰＤの配列及び形状によれば、上記第１実施形態にて図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すＰＤの配列及び形状による場合と同様の作用が生じる。
【０１１４】
以上説明したように、本実施形態によれば、上記第１実施形態と同様の効果に加えて、本実施形態に特有の効果として以下の効果が得られる光学式変位センサを提供することができる。
【０１１５】
本第２実施形態に特有の効果としては、ＰＤ１２ｂ１乃至ＰＤ１２ｂ４の配置を上述のようにしたことで、受光部上における原点検出の幅である原点検出幅に対応する部分の長さが（間隔Ｐ’−間隔Ｑ）となることである。ここで、４つのＰＤが同一間隔Ｑで並んでいるとすると、上記第１実施形態では、原点検出幅に対応する部分の長さが２Ｑとなるのに対して、本第２実施形態ではＱとなり、原点検出幅を半分にすることができる。
【０１１６】
さらに、図８（ｂ）に示すＰＤの形状及び配置によれば、Ｑを限りなくＰ’に近づけることで、原点検出幅を限りなく小さくすることを達成している。その上に、ＰＤからの信号の比較の際に必要なＰＤ間の間隔Ｐ’を、大きく取ることができる。したがって、光学系の歪み、ＰＤからの信号検出のノイズ、検出系の配置ズレ等を考慮に入れながら最適な原点検出幅を精度よく指定することができる。
【０１１７】
［第３実施形態］
本実施形態に係る光学式エンコーダ装置と上記第１実施形態に係る光学式エンコーダ装置との主要な相違点は、本実施形態では使用するＰＤを３つとしてその配置を図９（ａ）に示すようにし、それに伴い原点検出回路７０を図９（ｂ）に示すように構成した点である。したがって、上記第１実施形態と同様の構成、動作、及び作用は基本的には省略し、本実施形態の特徴部を中心に説明する。
【０１１８】
以下、本実施形態に係る光学式エンコーダ装置に特有の構成について説明する。
【０１１９】
まず、本実施形態では、使用するＰＤ３つを図９（ａ）に示すように配置させる。ここで、上記第１実施形態におけるＰＤと、本実施形態におけるＰＤとの対応関係を示す。図４に示した上記第１実施形態におけるＰＤ１２ｂ１，ＰＤ１２ｂ２，ＰＤ１２ｂ３，ＰＤ１２ｂ４は、それぞれ本実施形態におけるＰＤ１２ｂ１，ＰＤ１２ｂ２，ＰＤ１２ｂ２，ＰＤ１２ｂ３に対応する。すなわち、本実施形態においては、３つのＰＤのうち中央に配置したＰＤ１２ｂ２を、上記第１実施形態における４つのＰＤのうちの中央に配置された２つのＰＤの代用として使用する。なお、各々のＰＤの形状及び構造は互いに等しく、また各々のＰＤは互いに同等の光電変換機能を有する。
【０１２０】
ここで、各々のＰＤで検出される信号は、上記移動体と上記固定体とが相対的に変位したときに、ある位置、すなわち上記移動体と上記固定体とが特定の配置関係のなるときにそれぞれ最大となり、その配置関係から外れるに従って、その検出値が小さくなる。
【０１２１】
また、各々のＰＤからの電流出力は、上記信号処理回路部１４内に構成された不図示の電流電圧変換回路により電圧に変換されて、図９（ｂ）に示す原点検出回路７０へ入力する構成となっている。すなわち、図９（ｂ）に示す原点検出回路７０は、図１に示す信号処理回路部１４の一部であり、コンパレータ、及び論理回路から構成される。具体的には、本実施形態における原点検出回路７０では、コンパレータ７１でＰＤ１２ｂ１の出力電圧Ｖ１とＰＤ１２ｂ２の出力電圧Ｖ２とが比較され、ＰＤ１２ｂ２の出力の方が大きいかを論理で示す信号Ａと、コンパレータ７２でＰＤ１２ｂ２の出力電圧Ｖ２とＰＤ１２ｂ３の出力電圧Ｖ３とが比較され、ＰＤ１２ｂ２からの出力の方が大きいかを論理で示す信号Ｂと、コンパレータ７３でＰＤ１２ｂ１，１２ｂ２，１２ｂ３の出力電圧の和が、一定スライスレベル電圧Ｓより大きいかを論理で示す信号Ｃとが生成される。さらに、同図に示すようにＡＮＤ回路７４により、上記信号Ａ，Ｂ，Ｃの全てが真の時にのみ出力が真となり、この論理積回路が真の出力（この出力が原点検出信号ＰＺ）を行うときが原点検出状態である。
【０１２２】
ここで、本実施形態においては、受光部上での間隔Ｐを、検出される位置信号（ａ）または位置信号（ｂ）の１／２周期、または１周期分の変位量に対応させるように光学系の配置を設定する。
【０１２３】
まず、受光部上での間隔Ｐを、検出される位置信号（ａ）または位置信号（ｂ）の１／２周期分の変位量に対応させる場合には、位置信号（ａ）の立ち上がり及び立ち下がりの双方に同期させるような回路と、位置信号（ｂ）の立ち上がり及び立ち下がりの双方に同期させるような回路とを、同期処理部６２に有させ、同期切り替えスイッチ６３の操作により、何れに同期させるかをユーザーが選択決定する。
【０１２４】
他方、受光部上での間隔Ｐを、検出される位置信号（ａ）または位置信号（ｂ）の１周期分の変位量に対応させる場合には、変位が一定方向であるときには位置信号（ａ）の立ち上がりに、逆方向であるときには位置信号（ａ）の立ち下がりに同期させるような回路と、変位が一定方向であるときに位置信号（ａ）の立ち下がりに、逆方向であるときに位置信号（ａ）の立ち上がりに同期させるような回路とを、同期処理部６２に有させ、ユーザーによる同期切り替えスイッチ６３の操作により、何れに同期させるかを選択決定する。
【０１２５】
上述のように、本実施形態においては、受光部上での間隔Ｐを、検出される位置信号（ａ）または（ｂ）の１／２周期、または、１周期分の変位量に対応させるようにしている。しかしながら、原点検出信号を位置信号に同期させる回路において、同期位置が一意的に定まる、すなわち毎回同じ位置で原点検出できるように回路が構成されていれば、受光部上での間隔Ｐを対応させる変位量は、任意の値に決めてよい。
【０１２６】
なお、本実施形態においても、上記第１実施形態と同様、同期切り替えスイッチ６３で切り替え可能な同期位置として２つの選択肢を想定しているが、３つ以上の選択肢を用意しても構わないし、単純な構成を目的として同期切り替えスイッチ６３を無しとして、１つの同期位置のみとしても勿論よい。
【０１２７】
図９（ｃ）は、上記原点検出回路における信号処理の様子を示す図である。
【０１２８】
同図に示すグラフは、上記移動体と上記固定体との相対的な変位によって、ＰＤ１２ｂ１乃至１２ｂ３の出力電圧Ｖ１〜Ｖ４、コンパレータからの出力信号Ａ乃至Ｃ、及び原点検出信号ＰＺが、それぞれどのように変化するかを表している。
【０１２９】
ここで、図９（ｃ）に示すように、上記ＰＤ１２ｂ１乃至ＰＤ１２ｂ３から出力される信号Ｖ１乃至Ｖ３を位置の関数としたとき、上記Ｖ１乃至Ｖ３は、横軸方向に一定のズレを持ち、特定の点で最大となり、その点を中心にほぼ線対称となるような形状を持つ。
【０１３０】
そのため、信号Ａのレベルが変化する位置、即ち、ＰＤ１２ｂ１の出力電圧Ｖ１とＰＤ１２ｂ２の出力電圧Ｖ２とが等しくなる（Ｖ１＝Ｖ２）位置は、ＰＤ１２ｂ１の出力電圧Ｖ１が最大になる点と、ＰＤ１２ｂ２の出力電圧Ｖ２が最大になる点のほぼ中間点となる。同様に、信号Ｂのレベルが変化する位置、即ち、ＰＤ１２ｂ２とＰＤ１２ｂ３の出力電圧の信号レベルが等しくなる（Ｖ２＝Ｖ３）位置は、ＰＤ１２ｂ２の出力電圧Ｖ２が最大になる点と、ＰＤ１２ｂ３の出力電圧Ｖ３が最大になる点とのほぼ中間点となる。
【０１３１】
また、信号Ｃは、原点検出信号ＰＺを原点検出位置近傍でのみ検出するためのマスクである。つまり、信号Ｃは、原点位置近傍での誤検出を防ぐための信号である。
【０１３２】
ここで、光源部６における光量変化や、センサヘッドである光検出部１２とスケール１０との配置関係の変化等によって、原点検出用のＰＤからの出力電圧のレベルが変動した場合に、図９（ｃ）からも分かるように、ＰＤ１２ｂ１乃至ＰＤ１２ｂ３からの出力電圧Ｖ１乃至Ｖ３に関して、Ｖ１とＶ２との交点、及びＶ２とＶ３との交点の位置は、信号レベルが互いに同じように変化する場合には、ほとんど変化しない。
【０１３３】
以上説明したように、本実施形態によれば、上記第１実施形態と同様の効果を奏する上に、以下のような本実施形態に特有の効果を奏する光学式変位センサを提供することができる。
【０１３４】
本実施形態では、ＰＤの個数及び配置を上述のようにすることで、受光部上での原点検出幅に対応する部分の長さが間隔Ｐとなる。ここで、全てのＰＤが同一間隔Ｑで並んでいるとすると、上記第１実施形態では、原点検出幅に対応する部分の長さが２Ｑとなるのに対して、本実施形態ではＱとなり、原点検出幅を半分の長さにすることができる。
【０１３５】
さらに、ＰＤの数を３つにすることで、上記第１実施形態における場合よりも１つＰＤを減らしたため、よりシンプルでコンパクトな構成が可能な光学式変位センサとなる。このことは、光源部６からの光を照射するエリアを小さくできることを意味し、光学系の設計面に有利に働く。
【０１３６】
［第４実施形態］
本実施形態に係る光学式エンコーダ装置と上記第３実施形態に係る光学式エンコーダ装置との相違点は、原点検出回路７０である。したがって、ここでは、上記相違点を中心に説明し、上記第３実施形態と同一の構成及びその作用等については基本的には省略する。
【０１３７】
本実施形態においては、各々のＰＤからの電流出力は上記信号処理回路部１４内に構成された不図示の電流電圧変換回路により電圧に変換され、図１０（ａ）に示す原点検出回路７０へ入力するよう構成されている。この原点検出回路７０は、図１に示す信号処理回路部１４の一部であり、コンパレータや論理回路から構成される。そして、本実施形態では、同図からも分かるように、ＰＤ１２ｂ２からの出力にはオフセットＳ２が加えられる。
【０１３８】
すなわち、コンパレータ７１により、ＰＤ１２ｂ１の出力電圧Ｖ１と、ＰＤ１２ｂ２の出力電圧Ｖ２とオフセットＳ２との和とが比較され、（ＰＤ１２ｂ２の出力電圧Ｖ２＋Ｓ２）の方が大きいかを論理で示す信号Ａと、コンパレータ７２により、ＰＤ１２ｂ２の出力電圧Ｖ２とオフセットＳ２との和と、ＰＤ１２ｂ３の出力電圧Ｖ３とが比較され、（ＰＤ１２ｂ２の出力電圧Ｖ２＋Ｓ２）の方が大きいかを論理で示す信号Ｂと、コンパレータ７３により、ＰＤ１２ｂ１，ＰＤ１２ｂ２，ＰＤ１２ｂ３の出力電圧の和が一定スライスレベル電圧Ｓより大きいかを論理で示す信号Ｃと、が生成される。そして、信号Ａ，Ｂ，Ｃの全てが真のときにのみ出力が真となるＡＮＤ回路７４が、真の出力を行うときが原点検出状態である。
【０１３９】
なお、上記オフセットＳ２の値は、原点検出の位置から十分離れた位置において、信号Ａと信号Ｂとが安定して正、すなわち（ＰＤ１２ｂ２からの出力電圧Ｖ２＋Ｓ２）が、ＰＤ１２ｂ１からの出力電圧ｖ１やＰＤ１２ｂ３からの出力電圧Ｖ３よりも大きくなるようにしつつ、できるだけ小さい値を取るようにする。また、信号Ａ及び信号ＢにおけるオフセットＳ２は、ここでは同一の値としているが、異なる値を採用しても問題ない原点検出系の構成を採れば、異なる値としても勿論よい。
【０１４０】
図１０（ｂ）は、本実施形態における原点検出回路７０での信号処理の様子を示している。すなわち、上記移動体と上記固定体との相対的な変位によって、ＰＤ１２ｂ１乃至１２ｂ３からの出力Ｖ１〜Ｖ３、コンパレータからの出力信号Ａ乃至Ｃと、原点検出信号ＰＺとがどのように変化するかを表している。
【０１４１】
ここで、図１０（ｂ）に示すように、上記ＰＤ１２ｂ１乃至ＰＤ１２ｂ３から出力される電圧Ｖ１乃至Ｖ３を位置の関数としたとき、上記Ｖ１乃至Ｖ３は、横軸方向に一定のズレを持ち、特定の点で最大となり、その点を中心にほぼ線対称となるような形状を持つ。また、信号Ｃは、原点検出信号を原点検出位置近傍でのみ検出するためのマスクである。
【０１４２】
以上説明したように、本実施形態によれば、上記第３実施形態と同様の効果を奏する上に、以下のような本実施形態に特有の効果を持つ光学式変位センサを提供することができる。
【０１４３】
本実施形態では、ＰＤ１２ｂ２からの出力電圧Ｖ２に若干のオフセットＳ２を加えることで、原点から離れた位置での位置信号Ａと位置信号Ｂとが安定する。これにより、ＰＤ１２ｂ２にオフセットＳ２を加えていない場合に比べ、信号処理回路部１４内部での経時的に発生するデジタルノイズ等のノイズが抑えられる。そして、信号処理回路部１４内部のアナログ信号等へ影響を与えやすいこうしたノイズが除去されることで、より安定した原点検出信号を得ることができる光学式変位センサを提供することができる。
【０１４４】
以上、実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形及び応用が可能なことは勿論である。
【０１４５】
例えば、図１に示す装置では、スケール１０として上述のように透過タイプのスケールを用いているが、反射型のスケールを用いたり、光検出器上での集光を目的としたレンズ等を入れても構わない。
【０１４６】
また、センサヘッドとスケール１０との相対移動を計測するエンコーダ装置以外にも、センサヘッドである光検出部１２とミラーとの間隔を測定する測長器のような装置や、位置の相対変化に基づく変位信号と光学式の原点検出部とを有するセンサであれば、本実施形態を適用するセンサは特に限定されない。
【０１４７】
また、ここでは光学式エンコーダ装置を例に説明したが、原点検出信号の検出に関わる部分以外は、光学式でなく磁気式等の他の方式としても勿論よい。
【０１４８】
さらに、上述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。
【０１４９】
（付記）
前記の具体的実施形態から、以下のような構成の発明を抽出することができる。
【０１５０】
（１）  互いに相対的に移動する固定体及び移動体のうちの何れか一方に取り付けられた光源部及び受光部と、
上記固定体及び上記移動体のうちの上記光源部が取り付けられていない方に取り付けられた所定の光学パターンを有するスケールと、
上記受光部にて検出された信号に基づいて上記移動体の変位または位置を検出して変位量または位置を位置信号として出力し、さらに上記移動体が原点位置にある場合に原点検出したことを示すデジタル信号である原点検出信号を出力する信号処理回路と、
を具備し、
上記光源部からの射出された光が上記スケールを介して上記受光部で検出されるように上記光源部、上記受光部、及び上記スケールが空間的に配置された光学式変位センサにおいて、
上記受光部は、少なくとも３つ以上の原点の検出に用いる光検出器を有し、
上記受光部における上記光検出器が出力する信号のうち特定の２つの信号を選択して１組とすることで第１組及び第２組を設定し、上記第１組において原点近傍で２つの信号の信号レベルが等しくなる上記移動体の位置を第１の位置、上記第２組において原点近傍で２つの信号の信号レベルが等しくなる上記移動体の位置を位第２の置としたとき、
上記信号処理回路は、上記移動体が上記第１の位置から上記第２の位置の間の位置にある場合に一定の信号レベルで、上記移動体が上記第１の位置から上記第２の位置の間の位置にない場合に上記言っての信号レベルとは異なる信号レベルの原点検出信号を出力することを特徴とする光学式変位センサ。
【０１５１】
（対応する実施形態）
この（１）に記載の光学式変位センサに関する実施形態は、第１実施形態乃至第４実施形態が対応する。これらの実施形態において、上記スケールは例えばスケール１０が対応し、上記光源部は例えば光源部６が対応し、上記受光部は例えば光検出部１２が対応し、上記光検出器は例えば原点検出部１２ｂのＰＤ１２ｂ１〜１２ｂ３又は１２ｂ４が対応し、上記信号処理回路は例えば信号処理回路部１４が対応する。
【０１５２】
（作用効果）
この（１）に記載の光学式変位センサによれば、位置信号と共に、検出位置の変動の少ない原点検出信号、すなわち精度の高い原点検出信号を発生させることができる光学式変位センサ、さらには、位置信号に同期した原点検出信号を安定して発生させることができる。
【０１５３】
（２）  上記受光部は原点検出に用いる光検出器として第１乃至第４の光検出器を含み、
上記第１組は上記第１の光検出器の出力信号及び上記第２の光検出器の出力信号からなり、上記第２組は上記第３の光検出器の出力信号及び上記第４の光検出器の出力信号からなることを特徴とする（１）に記載の光学式変位センサ。
【０１５４】
（対応する実施形態）
この（２）に記載の光学式変位センサに関する実施形態は、第１実施形態及び第２実施形態が対応する。それらの実施形態において、上記光検出器は例えば原点検出部１２ｂのＰＤ１２ｂ１〜１２ｂ４が対応する。
【０１５５】
（作用効果）
この（２）に記載の光学式変位センサによれば、位置信号と共に、検出位置の変動の少ない原点検出信号、すなわち精度の高い原点検出信号を発生させることができる光学式変位センサ、さらには、位置信号に同期した原点検出信号を安定して発生させることができる。
【０１５６】
（３）  上記受光部は原点検出に用いる光検出器として第１乃至第３の光検出器を含み、
上記第１組は上記第１の光検出器の出力信号及び上記第２の光検出器の出力信号からなり、上記第２組は上記第２の光検出器の出力信号及び上記第３の光検出器の出力信号からなることを特徴とする（１）に記載の光学式変位センサ。
【０１５７】
（対応する実施形態）
この（３）に記載の光学式変位センサに関する実施形態は、第３実施形態が対応する。その実施形態において、上記光検出器は例えば原点検出部１２ｂのＰＤ１２ｂ１〜１２ｂ３が対応する。
【０１５８】
（作用効果）
この（３）に記載の光学式変位センサによれば、よりシンプルでコンパクトな構成が可能な光学式変位センサとなる。また、これにより、光源部からの光を照射するエリアを小さくするができる。
【０１５９】
（４）  上記４つの光検出器の検出中心が、上記移動体の変位方向に、第１の光検出器、第２の光検出器、第３の光検出器、第４の光検出器の順に配置されるように、上記第１乃至第４の光検出器が上記受光部に設けられていることを特徴とする（２）に記載の光学式変位センサ。
【０１６０】
（対応する実施形態）
この（４）に記載の光学式変位センサに関する実施形態は、第１実施形態が対応する。
【０１６１】
（作用効果）
この（４）に記載の光学式変位センサによれば、位置信号と共に、検出位置の変動の少ない原点検出信号、すなわち精度の高い原点検出信号を発生させることができる光学式変位センサ、さらには、位置信号に同期した原点検出信号を安定して発生させることができる。
【０１６２】
（５）  上記４つの光検出器の検出中心が、上記移動体の変位方向に、第１の光検出器、第３の光検出器、第２の光検出器、第４の光検出器の順に配置されるように、上記第１乃至第４の光検出器が上記受光部に設けられていることを特徴とする（２）に記載の光学式変位センサ。
【０１６３】
（対応する実施形態）
この（５）に記載の光学式変位センサに関する実施形態は、第２実施形態が対応する。
【０１６４】
（作用効果）
この（５）に記載の光学式変位センサによれば、検出幅が変化しにくく、一定の変位量に対応した検出幅を持つ原点検出信号を発生させることが可能であり、検出位置も変動しにくいため、安定した原点検出を行う光学式変位センサであり、さらに原点検出信号を位置信号に同期させて発生させることができる。
【０１６５】
（６）  上記３つの光検出器の検出中心が、上記移動体の変位方向に、第１の光検出器、第２の光検出器、第３の光検出器の順に配置されるように、上記第１乃至第３の光検出器が上記受光部に設けられていることを特徴とする（３）に記載の光学式変位センサ。
【０１６６】
（対応する実施形態）
この（６）に記載の光学式変位センサに関する実施形態は、第３実施形態及び第４実施形態が対応する。
【０１６７】
（作用効果）
この（６）に記載の光学式変位センサによれば、よりシンプルでコンパクトな構成が可能な光学式変位センサとなる。また、これにより、光源部からの光を照射するエリアを小さくすることができる。
【０１６８】
（７）  上記第１組の出力信号を出力する光検出器の形状及び構造は互いに等しく、上記第２組の出力信号を出力する光検出器の形状及び構造も互いに等しいことを特徴とする（１）に記載の光学式変位センサ。
【０１６９】
（対応する実施形態）
この（７）に記載の光学式変位センサに関する実施形態は、第１実施形態乃至第３実施形態が対応する。
【０１７０】
（作用効果）
この（７）に記載の光学式変位センサによれば、位置信号と共に、検出位置の変動の少ない原点検出信号、すなわち精度の高い原点検出信号を発生させることができる光学式変位センサ、さらには、位置信号に同期した原点検出信号を安定して発生させることができる。
【０１７１】
（８）  上記第１組の出力信号を出力する各光検出器における検出中心同士の間隔と、上記第２組の出力信号を出力する各光検出器における検出中心同士の間隔とを等しくするように上記光検出器を配置することを特徴とする（１）に記載の光学式変位センサ。
【０１７２】
（対応する実施形態）
この（８）に記載の光学式変位センサに関する実施形態は、第１実施形態乃至第３実施形態が対応する。
【０１７３】
（作用効果）
この（８）に記載の光学式変位センサによれば、位置信号と共に、検出位置の変動の少ない原点検出信号、すなわち精度の高い原点検出信号を発生させることができる光学式変位センサ、さらには、位置信号に同期した原点検出信号を安定して発生させることができる。
【０１７４】
（９）  上記第１組における２つの出力信号のうちの特定の一方の出力信号が、上記原点検出信号が検出される位置から所定距離以上離れた位置において、他方の出力信号よりも所定電流値または所定電圧値だけ大きな出力信号となるように設定することを特徴とする（１）に記載の光学式変位センサ。
【０１７５】
（対応する実施形態）
この（９）に記載の光学式変位センサに関する実施形態は、第４実施形態が対応する。その実施形態において、上記所定電圧値は例えばオフセットＳ２が対応する。
【０１７６】
（作用効果）
この（９）に記載の光学式変位センサによれば、オフセットＳ２を加えていない場合に比べ、信号処理回路部１４内部での経時的に発生するデジタルノイズ等のノイズが抑えられる。そして、信号処理回路部１４内部のアナログ信号等へ影響を与えやすいこうしたノイズが除去されることで、より安定した原点検出信号を得ることができる光学式変位センサを提供することが可能となる。
【０１７７】
（１０）  上記移動体における上記第１の位置と上記第２の位置との差の距離が、Ｎを自然数としたときに、上記位置信号における（Ｎ／２）周期分の長さに合致することを特徴とする（１）に記載の光学式変位センサ。
【０１７８】
（対応する実施形態）
この（１０）に記載の光学式変位センサに関する実施形態は、第１実施形態乃至第４実施形態が対応する。
【０１７９】
（作用効果）
この（１０）に記載の光学式変位センサによれば、位置信号と共に、検出位置の変動の少ない原点検出信号、すなわち精度の高い原点検出信号を発生させることができる光学式変位センサ、さらには、位置信号に同期した原点検出信号を安定して発生させることが可能となる。
【０１８０】
（１１）  任意の上記光検出器で検出される信号がピークになるときの上記移動体の位置を位置ｘとし、上記移動体の変位方向に対応した方向における上記光検出器の検出中心の位置を位置ｙとし、ａ，ｂを定数としたとき、上記ｘと上記ｙとが下式に示すようなリニアな関係となり、
ｘ＝ａ・ｙ＋ｂ
上記第１組の出力信号を出力する２つの光検出器の検出中心の中点をＸ、上記第２組の出力信号を出力する２つの光検出器の検出中心の中点をＹとし、線分ＸＹの上記移動体の変位方向に対応した方向における長さ成分をｄとし、Ｎを自然数としたときに、ａ・ｄの絶対値が上記位置信号におけるＮ／２周期分の長さに合致することを特徴とする（１）に記載の光学式変位センサ。
【０１８１】
（対応する実施形態）
この（１１）に記載の光学式変位センサに関する実施形態は、第１実施形態乃至第４実施形態が対応する。
【０１８２】
（作用効果）
この（１１）に記載の光学式変位センサによれば、位置信号と共に、検出位置の変動の少ない原点検出信号、すなわち精度の高い原点検出信号を発生させることができる光学式変位センサ、さらには、位置信号に同期した原点検出信号を安定して発生させることができる。
【０１８３】
（１２）  デジタル信号である上記原点検出信号及び上記位置信号に基づき、上記位置信号に同期した原点検出信号を生成することを特徴とする（１）に記載の光学式変位センサ。
【０１８４】
（対応する実施形態）
この（１２）に記載の光学式変位センサに関する実施形態は、第１実施形態乃至第４実施形態が対応する。
【０１８５】
（作用効果）
この（１２）に記載の光学式変位センサによれば、位置信号と共に、検出位置の変動の少ない原点検出信号、すなわち精度の高い原点検出信号を発生させることができる光学式変位センサ、さらには、位置信号に同期した原点検出信号を安定して発生させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１８６】
【図１】エンコーダ装置の一般的な構成を示す図。
【図２】光検出器の数を４つとした場合の光検出部を示す図。
【図３】信号処理回路部に持たせる同期回路の構成を示す図。
【図４】（ａ）は本発明の第１実施形態に係る光学式エンコーダ装置の光検出部における原点検出部の構成を示す図。（ｂ）は原点検出回路における信号処理の様子を表した波形図。（ｃ）は原点検出回路の構成を示す図。
【図５】信号処理回路部内で入力信号が処理されている様子を示す波形図。
【図６】光検出部におけるＰＤの形状及び配置のバリエーションを示す図。
【図７】（ａ）は第２実施形態におけるＰＤの配置を示す図。（ｂ）は原点検出回路における信号処理の様子を表す図。
【図８】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ本発明の第２実施形態におけるＰＤの配置の変形例を示す図。（ｃ）は原点検出回路における信号処理の様子を表す図。
【図９】（ａ）は本発明の第３実施形態におけるＰＤの配置を示す図。（ｂ）は原点検出回路の構成を示す図。（ｃ）は原点検出回路における信号処理の様子を示す図。
【図１０】（ａ）は本発明の第４実施形態における原点検出回路を示す図。（ｂ）は原点検出回路における信号処理の様子を示す図。
【図１１】（ａ）は従来技術による光学式エンコーダの光検出部を示す図。（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ従来技術による光学式エンコーダの信号処理を示す図。
【符号の説明】
【０１８７】
２…発光部、  ４…光学素子、  ６…光源部、  ８…インデックススケール、  ８ａ…位置検出用パターン、  ８ｂ…原点検出用パターン、  １０…スケール、  １０ａ…位置検出用パターン、  １０ｂ…原点検出用パターン、  １２…光検出部、  １２ａ…位置検出部、  １２ｂ…原点検出部、  １２ｂ１〜１２ｂ４…ＰＤ、  １４…信号処理回路部、  ６０…同期回路、  ６１…２値化回路、  ６２…同期処理部、  ６３…同期（タイミング）切り替えスイッチ、  ７０…原点検出回路、  ７１，７２，７３…コンパレータ、  ７４…論理積回路。
【図１】
2006329652.tif 000003
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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