(57)【要約】【課題】移動体の透光領域の幅と受光素子の幅とを確保すると共に、上記移動体の分解能よりも高い分解能の出力信号を得る。【解決手段】移動体２１の透光領域ＰＺが１ピッチＰ分だけ移動すると、第２論理演算部２６bの出力信号ＯＵＴ２は、第１論理演算部２６aの出力信号ＯＵＴ１に対して４５°の遅れ位相になる。つまり、９０°の位相差を有する移動体２１の分解能の２倍の分解能の出力が得られる。その場合、各受光素子２２a〜２２pの幅は(１/４)Ｐである。したがって、従来の光学式エンコーダのごとく各受光素子の幅が(１/８)Ｐである場合に比して、各受光素子２２a〜２２pの幅を２倍にでき、検出信号の出力強度を増加させてＳ/Ｎ比を改善できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と受光部とを備え、上記発光素子から上記受光部に向かって出射された光を透過あるいは反射する透過反射領域と上記発光素子から出射された光を遮光する遮光領域とを有する移動体を検出する光電式エンコーダにおいて、
上記移動体における上記透過反射領域で透過あるいは反射された上記発光素子からの光を受光する上記受光部は、上記移動体における上記透過反射領域あるいは上記遮光領域の２ピッチ(２Ｐ)と同じ幅の領域内に、上記透過反射領域および上記遮光領域の配列方向と交差する方向に２列に連続して併設された８ｎ個(ｎ：ｎ≧２なる整数)の受光素子で構成されており、
上記８ｎ個の受光素子からの出力信号に基づいて、上記透過反射領域および上記遮光領域が上記１ピッチ(Ｐ)分だけ移動する１周期(Ｔ：Ｔは１周期を表す)毎に、位相が３６０°/４ｎずつ異なる周期がＴである２ｎ個の矩形波を生成する第１矩形波生成手段と、
上記第１矩形波生成手段によって生成された２ｎ個の矩形波に基づいて、上記１周期(Ｔ)毎に、位相が３６０°/４ｎずつ異なる周期が(１/ｎ)Ｔである２個の矩形波を生成する第２矩形波生成手段と
を更に備えたことを特徴とする光電式エンコーダ。
【請求項２】
請求項１に記載の光電式エンコーダにおいて、
上記受光部は、上記移動体における上記透過反射領域あるいは上記遮光領域の複数ピッチと同じ幅の領域内に連続して併設された受光素子で構成されており、
上記移動体の移動による入射光の変調周期において同一の位相を有する受光素子の出力同士を接続する接続部を備えた
ことを特徴とする光電式エンコーダ。
【請求項３】
請求項１に記載の光電式エンコーダにおいて、
上記整数ｎの値は２である
ことを特徴とする光電式エンコーダ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載の光電式エンコーダを備えた
ことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、移動体によって透過あるいは反射された光を受光素子で受光して上記移動体の位置,移動速度および移動方向等を検出する光電式エンコーダ、および、それを用いた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ,プロッタ,光学ディスク装置等において、印字ヘッドや光学ヘッドの変位量や変位方向を検出する機構に、光電式エンコーダが使用されている。従来、この種の光電式エンコーダとして、特開昭５９‐４０２５８号公報(特許文献１)に開示された光電式ロータリーエンコーダが知られている。
【０００３】
図４は、上記特許文献１に開示された光電式ロータリーエンコーダの光学部分を示す。図４において、相対向させて配置された発光部(図示せず)と受光部１との間に、矢印方向に移動する移動体２が配置されている。この移動体２には、移動方向に一定ピッチＰで透光領域(通常はスリット形状をなす)ＰＺと遮光領域ＮＺとが交互に形成されている。受光部１は、移動体２における透光領域ＰＺおよび遮光領域ＮＺの幅(１/２)Ｐの半分(つまり(１/４)Ｐ)の幅を有する４個の受光素子１a,１b,１c,１dが隙間無く並べられて形成されている。
【０００４】
そして、上記受光素子１a,１b,１c,１dから出力される４個の信号(順にＡ＋,Ｂ−,Ａ−,Ｂ＋とする)のうち、信号Ａ＋と信号Ａ−とは比較器(図示せず)に入力されて比較される一方、信号Ｂ＋と信号Ｂ−とは他の比較器(図示せず)に入力されて比較される。そして、互いに９０°だけ位相が異なる２個の出力信号が得られるようになっている。
【０００５】
ところで、光電式ロータリーエンコーダに用いる移動体２の素材として、通常、金属や合成樹脂が用いられる。しかしながら、これらの素材の微細加工には限界があるため、自ずとその分解能にも限界がある。例えばリニアスケールタイプの移動体２を用いた従来の光電式エンコーダをプリンタに適用する場合、３００dpiの分解能を得ようとすると、透光領域ＰＺおよび遮光領域ＮＺの幅(１/２)Ｐは４０μm程度となる。然も、加工に際しての許容誤差は±十数μmとなる。そのために、金属や合成樹脂からなる移動体２を大型のプリンタ用として用いることは、従来は不可能とされていた。
【０００６】
また、上記移動体２の素材としてガラスを用いた場合には、上述した程度の分解能を得ることは可能ではある。しかしながら、ガラスは脆くて壊れやすいために機械的強度を保証する必要があり、コストが格段に高くなるという問題がある。
【０００７】
そこで、上記のような分解能に関する問題を解決するために、実用新案登録第２６０４９８６号公報(特許文献２)に開示された光学式位置エンコーダのごとく、従来から用いられている移動体を用いて、該移動体が有する分解能よりも高い分解能の出力が得られる光学式エンコーダが提案されている。
【０００８】
図５は、上記特許文献２に開示された光学式位置エンコーダにおける移動体６の透光部ＰＺおよび遮光部ＮＺの領域と、受光部５を構成する８個の受光素子５a〜５hとの配置関係、および、各受光素子５a〜５hの出力信号を演算する信号処理部７の構成を示す。
【０００９】
図５において、本光学式位置エンコーダにおいては、発光部(図示せず)と、移動方向に一定ピッチＰで透光領域ＰＺと遮光領域ＮＺとが交互に形成された移動体６と、(１/８)Ｐピッチの間隔で移動体６の移動方向に向かって一直線上に隙間無く配列された８個の受光素子５a〜５hで構成された受光部５と、８個の加算器８a〜８h,４個の比較器９a〜９dおよび２個の論理演算部１０a,１０bで構成された信号処理部７と、を備えている。
【００１０】
図６は、上記信号処理部７における第１比較器９a〜第４比較器９dおよび第１,第２論理演算部１０a,１０bの出力信号の波形を示す。但し、横軸は移動体６の変位量である。以下、図６に従って、信号処理部７の動作について説明する。
【００１１】
図６(a),図６(b),図６(d)および図６(e)は、上記第１比較器９a〜第４比較器９dの出力信号ＳＣ１〜ＳＣ４を示す。出力信号ＳＣ１に対して、出力信号ＳＣ２は−９０°、出力信号ＳＣ３は−４５°、出力信号ＳＣ４は−１３５°の位相差を有している。
【００１２】
上記第１論理演算部１０aおよび第２論理演算部１０bは、図７(a)に示すように、論理積素子１１,否定論理和素子１２および論理和素子１３で構成されており、図７(b)に示す真理値表から分かるように、入力信号のレベルが共にレベル「Ｈ」またはレベル「Ｌ」の場合にはレベル「Ｈ」の出力信号出力し、そうでない場合にはレベル「Ｌ」の出力信号を出力する。図６(c)に、第１論理演算部１０aの出力信号ＯＵＴ１を示す。また、図６(f)に、第２論理演算部１０bの出力信号ＯＵＴ２を示す。
【００１３】
図６(c)および図６(f)に示すように、第１論理演算部１０aおよび第２論理演算部１０bは、移動体６の透光領域ＰＺと遮光領域ＮＺとが受光部５の領域を１ピッチＰ分だけ移動すると、２サイクル分の波形を有する出力信号ＯＵＴ１,ＯＵＴ２を出力する。ここで、透光領域ＰＺと遮光領域ＮＺとの繰り返しの１ピッチＰを３６０°とした場合、第２論理演算部１０bの出力信号ＯＵＴ２は、第１論理演算部１０aの出力信号ＯＵＴ１に対して４５°の遅れ位相になっている。すなわち、９０°の位相差を有している移動体２の分解能の２倍の分解能を有する出力が得られることになる。
【００１４】
ところで、上記光学式位置エンコーダにおける受光素子５a〜５hの微細加工には限界があるため、移動体６の分解能よりも高い分解能の出力を得られるといえども、得られる分解能には限界がある。
【００１５】
例えば、３００dpiのリニアスケールタイプの移動体６から６００dpiの分解能の出力を得ようとする場合には、上記受光素子５a〜５hの配列ピッチは１０.６μmとなる。このように、原理上必要とする受光素子５a〜５hの幅は最大１０.６μmである。ところが、隣接する受光素子間に間隔が無い場合にはクロストークの影響を受け易いため、隣接する受光素子の境界領域に、隣接する受光素子の間を５μm〜１０μmの幅で区切る手段(不感体または遮光マスク等)を形成する必要がある。その結果、６００dpiの分解能の出力を得る場合における受光素子５a〜５hの有効幅は、上記「区切る手段」の幅を５μmとすると５.６μm(１０.６μm−５μm)となり、原理上得られる受光素子幅に対する有効な受光素子幅の割合は５２.８％となってしまう。また、受光素子５a〜５hの幅を細分化するには、より高価な半導体プロセスが必要でもある。
【００１６】
すなわち、上記特許文献２に開示された光学式位置エンコーダにおいては、上記受光素子５a〜５hの幅を微細化する程、原理上得られる受光素子幅に占める有効な受光素子幅が減少する。その結果、出力信号ＯＵＴ１,ＯＵＴ２の出力値が小さくなり、隣接した別チャンネルの信号のクロストークの影響を受け易くなり、検出信号のＳ/Ｎ比の低下につながり、コストも高くなるという問題がある。
【００１７】
そこで、上述したような分解能および受光素子幅の細分化に関する問題を解決するために、特開２００５‐２５７３８１号公報(特許文献３)に開示された光電式エンコーダのごとく、従来から用いられている移動体を用いて、この移動体が有する分解能よりも高い分解能の出力が得られる光電式エンコーダが提案されている。
【００１８】
図８は、上記特許文献３に開示された光電式エンコーダの光学部分を示す。図８において、本光電式エンコーダは、相対向させて配置された発光部(図示せず)と受光部１４との間に、矢印方向に移動する移動体１５が配置されている。この移動体１５には、移動方向に一定ピッチＰで透光領域ＰＺと遮光領域ＮＺとが交互に形成されている。また、受光部１４は、(１/４)Ｐピッチ間隔で移動体１５の移動方向に向かって一直線上に隙間無く配列された４個の受光素子１４a,１４b,１４c,１４dと、移動体１５の移動方向に向かって一直線上に隙間無く配列されると共に、受光素子１４a〜１４dに対して移動体１５の移動方向と交差する方向に並列配列された４個の受光素子１４e,１４f,１４g,１４hとを、有している。そして、受光素子１４e〜１４hは、受光素子１４a〜１４dに対して、移動体１５の移動方向に寸法(１/８)Ｐだけ位置ずれしている。
【００１９】
そして、上記受光素子１４a〜１４hから出力される８個の信号が信号処理部(図示せず)に入力されて、互いに９０°だけ位相が異なると共に、移動体１５の２倍の分解能を有する２個の出力信号が得られるようになっている。
【００２０】
ところで、上記特許文献３に開示された光電式エンコーダにおける受光素子１４a〜１４hの原理上得られる素子幅は、上記特許文献１に開示された光電式ロータリーエンコーダの場合と同じ(１/４)Ｐであるため、原理上得られる受光素子幅に対する有効な受光素子幅の割合を損なってはいない。
【００２１】
しかながら、上記光電式エンコーダにおいては、上記受光素子１４a〜１４hを、１４a,１４e,１４b,１４f,１４c,１４g,１４d,１４hの順に(１/８)Ｐピッチ間隔で配列する必要がある。すなわち、より精度の高いレイアウト技術が必要になるという問題がある。
【００２２】
さらに、上記受光素子１４a〜１４hの配列が、図８中において左右非対称である。したがって、受光素子１４a〜１４hからの出力信号の振幅に偏りが生じ、上記出力信号の位相特性が悪いという問題もある。
【特許文献１】特開昭５９‐４０２５８号公報
【特許文献２】実用新案登録第２６０４９８６号公報
【特許文献３】特開２００５‐２５７３８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
そこで、この発明の課題は、移動体の透光領域(反射領域)の幅と受光素子の幅とを特性が悪化しないように確保すると共に、上記移動体の分解能よりも高い分解能の出力信号を得ることができる光電式エンコーダ、および、それを用いた電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記課題を解決するため、この発明の光電式エンコーダは、
発光素子と受光部とを備え、上記発光素子から上記受光部に向かって出射された光を透過あるいは反射する透過反射領域と上記発光素子から出射された光を遮光する遮光領域とを有する移動体を検出する光電式エンコーダにおいて、
上記移動体における上記透過反射領域で透過あるいは反射された上記発光素子からの光を受光する上記受光部は、上記移動体における上記透過反射領域あるいは上記遮光領域の２ピッチ(２Ｐ)と同じ幅の領域内に、上記透過反射領域および上記遮光領域の配列方向と交差する方向に２列に連続して併設された８ｎ個(ｎ：ｎ≧２なる整数)の受光素子で構成されており、
上記８ｎ個の受光素子からの出力信号に基づいて、上記透過反射領域および上記遮光領域が上記１ピッチ(Ｐ)分だけ移動する１周期(Ｔ：Ｔは１周期を表す)毎に、位相が３６０°/４ｎずつ異なる周期がＴである２ｎ個の矩形波を生成する第１矩形波生成手段と、
上記第１矩形波生成手段によって生成された２ｎ個の矩形波に基づいて、上記１周期(Ｔ)毎に、位相が３６０°/４ｎずつ異なる周期が(１/ｎ)Ｔである２個の矩形波を生成する第２矩形波生成手段と
を更に備えたことを特徴としている。
【００２５】
上記構成によれば、上記移動体における上記透過反射領域および上記遮光領域が１ピッチＰ分だけ移動すると、上記第２矩形波生成手段からは、位相が３６０°/４ｎずつ異なる周期が(１/ｎ)Ｔである２個の矩形波が出力される。すなわち、上記移動体の分解能のｎ倍の分解能を有する矩形波が出力されるのである。
【００２６】
したがって、上記移動体の分解能の２倍(ｎ＝２)の分解能を有する出力を得る場合であっても、上記受光素子の幅は(１/４)Ｐとなる。その結果、受光素子の幅が(１/８)Ｐである上記特許文献２に開示された光電式位置エンコーダに対して、原理上得られる受光素子幅に対する有効な受光素子幅の割合を大幅に改善することができ、検出信号の出力強度を増加することができ、Ｓ/Ｎ比を改善することができるのである。
【００２７】
さらに、上記特許文献３に開示された光電式エンコーダのごとく、２つの受光素子の列を寸法(１/８)Ｐだけ位置ずれさせる必要がなく、精度の高いレイアウト技術が不要になる。したがって、製造コストを低減することができる。
【００２８】
さらに、上記各受光素子は、上記受光部の中心を通り、且つ、上記各受光素子の延在方向に延在する対称軸を有し、この対称軸に対して線対称に配列されている。したがって、上記各受光素子の出力信号の振幅に偏りが生ずることが無く、出力信号の位相特性を改善することができる。
【００２９】
また、１実施の形態の光電式エンコーダでは、
上記受光部は、上記移動体における上記透過反射領域あるいは上記遮光領域の複数ピッチと同じ幅の領域内に連続して併設された受光素子で構成されており、
上記移動体の移動による入射光の変調周期において同一の位相を有する受光素子の出力同士を接続する接続部を備えている。
【００３０】
この実施の形態によれば、上記移動体の移動による入射光の変調周期において同一の位相を有する受光素子の出力同士を接続することによって、上記接続された受光素子からの出力信号は加算される。したがって上記受光部からの出力信号の増大を図ることができ、Ｓ/Ｎ比の向上を図ることができる。
【００３１】
また、１実施の形態の光電式エンコーダでは、
上記整数ｎの値は２である。
【００３２】
この実施の形態によれば、例えば、従来と同じ３００dpiの移動体と従来と同じ(１/４)Ｐの幅の受光素子とを用いても、６００dpiの分解能を得ることができる。したがって、上記受光素子の幅を狭くする必要が無く、原理上得られる受光素子幅に対する有効な受光素子幅の割合、延いてはＳ/Ｎ比の低下を抑制することができる。
【００３３】
また、この発明の電子機器は、
上記この発明の光電式エンコーダを備えた
ことを特徴としている。
【００３４】
上記構成によれば、上記移動体の分解能の数倍の分解能を得ることができ、しかも高Ｓ/Ｎ比を得ることができる光電式エンコーダを備えているので、上記移動体の変位量や変位方向を精度良く検出することができる。したがって、その検出結果を用いて適切な動作をすることができる。
【発明の効果】
【００３５】
以上より明らかなように、この発明の光電式エンコーダは、移動体の分解能のｎ倍(ｎ：ｎ≧２なる整数)の出力を得る際に、受光部を、８ｎ個の受光素子を、上記移動体の透過反射領域/遮光領域の配列ピッチＰの(１/２ｎ)倍のピッチで、上記移動体の上記透過反射領域/上記遮光領域の配列方向と交差する方向に２列に並列して配列することによって構成したので、上記受光素子の配列ピッチを、上記特許文献２に開示された光電式エンコーダにおける受光素子の配列ピッチの２倍にすることできる。
【００３６】
したがって、隣接する上記受光素子の間を不感体あるいは遮光マスク等で区切った場合の有効な受光素子幅を大きく確保することができる。その結果、総受光面積を増大させ、検出信号の出力強度を増加させ、以てＳ/Ｎ比を改善することができる。
【００３７】
さらに、２つの受光素子の列を寸法(１/４ｎ)Ｐだけ位置ずれさせる必要がないため、上記特許文献３に開示された光電式エンコーダのごとくより精度の高いレイアウト技術が不要になり、製造コストを低減することができる。さらに、上記受光部の中心に位置し、且つ、上記各受光素子の延在方向に延在する対称軸を有し、この対称軸に対して線対称に上記各受光素子を配列するので、上記各受光素子の出力信号の振幅に偏りが生じず、出力信号の位相特性を改善することができる。
【００３８】
また、上記整数ｎの値を２とすれば、従来と同じ３００dpiの移動体および従来と同じ（１/４)Ｐの幅の受光素子を用いても、２倍の分解能を得ることができる。その場合、上記受光素子の配列ピッチを上記特許文献２に開示された光電式エンコーダにおける受光素子の配列ピッチの２倍にしているので、コストダウンが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
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。図１は、本実施の形態の光電式エンコーダにおける概略構成を示し、移動体２１の透光部ＰＺおよび遮光部ＮＺの領域と受光部２２を構成する１６個（８ｎ個(但しｎ＝２)）の受光素子２２a〜２２pとの配置関係、および、各受光素子２２a〜２２pの出力信号を演算する信号処理部２３の構成を示す。
【００４０】
図１に示すように、本光学式エンコーダは、発光部(図示せず)と、移動方向に一定ピッチＰで透光領域ＰＺと遮光領域ＮＺとが交互に形成された移動体２１と、(１/４)Ｐピッチ（(１/２ｎ)Ｐ(但しｎ＝２)）の間隔で移動体２の移動方向に向かって一直線上に沿って隙間無く２列に並列して配列された１６個（８ｎ個(但しｎ＝２)）の受光素子２２a〜２２pで構成された受光部２２と、４個（２ｎ個(但しｎ＝２)）の比較器２５a〜２５d(以下、比較器２５と総称する)および２個の論理演算部２６a,２６bで構成された信号処理部２３と、を備えている。
【００４１】
上記信号処理部２３における第１比較器２５aには、２つの受光素子２２a,２２eの出力信号の和(Ａ１＋)と、２つの受光素子２２c,２２gの出力信号の和(Ａ１−)とが、入力される。また、第２比較器２５bには、２つの受光素子２２b,２２fの出力信号の和(Ａ２−)と、２つの受光素子２２d,２２hの出力信号の和(Ａ２＋)とが入力される。また、第３比較器２５cには、２つの受光素子２２m,２２pの出力信号の和(Ｂ１＋)と、２つの受光素子２２n,２２oの出力信号の和(Ｂ１−)とが入力される。また、第４の比較器２５dには、２つの受光素子２２k,２２lの出力信号の和(Ｂ２＋)と、２つの受光素子２２i,２２jの出力信号の和(Ｂ２−)とが入力される。
【００４２】
図２には、上記第１比較器２５aの入出力信号と、第２比較器２５bの入出力信号と、第１論理演算部２６aの出力信号と、第３比較器２５cの入出力信号と、第４比較器２５dの入出力信号と、第２論理演算部２６bの出力信号と、の波形を示す。但し、横軸は、移動体２１の変位量である。以下、図２に従って、信号処理部２３の動作について説明する。
【００４３】
図２(a),図２(c),図２(f)および図２(h)に、上記各比較器２５への入力信号(つまり、各受光素子２２a〜２２pの出力信号)の変化を示す。図２(a),図２(c),図２(f)および図２(h)に示すように、出力信号Ａ１−,Ａ２−,Ｂ１−,Ｂ２−は、出力信号Ａ１＋,Ａ２＋,Ｂ１＋,Ｂ２＋に対して１８０°だけ位相が遅れている。また、出力信号Ａ２＋,Ｂ２＋は、出力信号Ａ１＋,Ｂ１＋に対して９０°だけ位相が遅れている。尚、各出力信号Ａ１−,Ａ２−,Ｂ１−,Ｂ２−,Ａ１＋,Ａ２＋,Ｂ１＋およびＢ２＋は、夫々２つの受光素子の出力信号から生成されるため、各出力信号の振幅は同一である。
【００４４】
上記第１比較器２５aは、図２(a)および図２(b)に示すように、出力信号Ａ１＋と出力信号Ａ１−とを比較し、出力信号Ａ１＋が出力信号Ａ１−よりも大きい期間だけ、レベル「Ｈ」の信号を出力する。第２比較器２５bは、図２(c)および図２(d)に示すように、出力信号Ａ２＋と出力信号Ａ２−とを比較し、出力信号Ａ２＋が出力信号Ａ２−よりも大きい期間だけレベル「Ｈ」の信号を出力する。第３比較器２５cは、図２(f)および図２(g)に示すように、出力信号Ｂ１＋と出力信号Ｂ１−とを比較し、出力信号Ｂ１＋が出力信号Ｂ１−よりも大きい期間だけレベル「Ｈ」の信号を出力する。さらに、第４比較器２５dは、図２(h)および図２(i)に示すように、出力信号Ｂ２＋と出力信号Ｂ２−とを比較し、出力信号Ｂ２＋が出力信号Ｂ２−よりも大きい期間だけレベル「Ｈ」の信号を出力する。
【００４５】
図２(b),図２(d),図２(g)および図２(i)に、上記第１比較器２５a〜第４比較器２５dからの出力信号ＣＰ１〜ＣＰ４の変化を示す。図２(b),図２(d),図２(g)および図２(i)に示すように、出力信号ＣＰ２,ＣＰ４は、夫々出力信号ＣＰ１,ＣＰ３に対して９０°だけ位相が遅れている。また、出力信号ＣＰ３,ＣＰ４は、夫々出力信号ＣＰ１,ＣＰ２に対して４５°だけ位相が遅れている。
【００４６】
すなわち、１６個（８ｎ個(但しｎ＝２)）の受光素子２２a〜２２pの出力から、１周期Ｔ毎に、つまり透光領域ＰＺと遮光領域ＮＺとが１ピッチＰ分だけ移動する毎に、位相が４５°(３６０°/４ｎ：ｎ＝２)ずつ異なる、周期Ｔの４個(２ｎ個：ｎ＝２)の矩形波が生成されるのである。すなわち、本実施の形態においては、第１比較器２５a〜第４比較器２５dによって、上記第１矩形波生成手段を構成するのである。
【００４７】
上記第１論理演算部２６aは、第１比較器２５aの出力信号ＣＰ１が表す論理値と第２比較器２５bの出力信号ＣＰ２が表す論理値との排他的論理和(ＥＸＯＲ)をとる排他的論理和回路から構成される。同様に、第２論理演算部２６bは、第３比較器２５cの出力信号ＣＰ３が表す論理値と第４比較器２５dの出力信号ＣＰ４が表す論理値との排他的論理和をとる排他的論理和回路から構成される。図２(e)および図２(j)に、第１,第２論理演算部２６a,２６bの出力信号ＯＵＴ１,ＯＵＴ２の変化を示す。
【００４８】
図２(e)および図２(j)に示すように、上記第１,第２論理演算部２６a,２６bは、移動体２１の透光領域ＰＺおよび遮光領域ＮＺが受光部２２の領域を１ピッチＰ分だけ移動すると、２サイクル分の波形の信号を出力する。そして、第２論理演算部２６bからの出力信号ＯＵＴ２は、透光領域ＰＺと遮光領域ＮＺとの繰り返しの１ピッチＰを３６０°とした場合に、第１論理演算部２６aからの出力信号ＯＵＴ１に対して４５°の遅れ位相になっている。すなわち、本実施の形態においては、第１,第２論理演算部２６a,２６bによって上記第２矩形波生成手段を構成するのである。
【００４９】
以上のごとく、本実施の形態によれば、上記移動体２１の分解能の２倍（ｎ倍(但しｎ＝２)）の分解能を有する出力が得られることになる。
【００５０】
その場合、上記移動体２１の透光領域ＰＺおよび遮光領域ＮＺの配列ピッチＰの２ピッチ２Ｐと同じ幅の範囲に１６個の受光素子２２a〜２２pが隙間無く２列に並列して並べられており、各受光素子２２a〜２２pの幅は(１/４)Ｐである。したがって、移動体２１の分解能の２倍の分解能を得るに際して、上記特許文献２に開示された光学式位置エンコーダの場合のように、移動体の透光領域ＰＺおよび遮光領域ＮＺの配列ピッチＰの１ピッチＰの範囲に８個の受光素子が隙間無く並べられて、各受光素子の幅が(１/８)Ｐである場合に比較して、各受光素子２２a〜２２pの幅を２倍にすることができる。
【００５１】
したがって、本実施の形態においては、３００dpiのリニアスケールタイプの移動体２１から、６００dpiの分解能を得ようとする場合には、受光素子２２a〜２２dの配列ピッチは２１.２μm(上記特許文献２の場合における１０.６μmの２倍)となり、隣接する受光素子の間を区切る手段の幅を５μmとすると、有効な受光素子幅は１６.２μm(２１.２μm−５μm)となる。すなわち、原理上得られる受光素子幅に対する有効な受光素子幅の割合は７６.４％となり、上記特許文献２に開示された光電式位置エンコーダにおける原理上得られる受光素子幅に対する有効な受光素子幅の割合５２.８％に比して、大幅に改善されるのである。
【００５２】
また、本実施の形態における１６個の受光素子２２a〜２２pの総有効受光面積は１６.２μm×１６×受光素子長(μm)＝２５９.２×受光素子長(μm2)である。これに対して、特許文献２に開示された光電式位置エンコーダの場合では、同一受光領域に２倍の受光素子長を有する受光素子を１６個配列できるので、総有効受光面積は、５.６μm×１６×本実施の形態での受光素子長(μm)×２＝１７９.２×本実施の形態での受光素子長(μm2)である。したがって、上記特許文献２に開示された光電式位置エンコーダの場合に比して検出信号の出力強度を増加することができ、Ｓ/Ｎ比を改善することができるのである。
【００５３】
尚、上記実施の形態においてはｎ＝２として説明したが、受光素子の配列ピッチを(１/２ｎ)Ｐ（ｎ：ｎ≧２なる整数）とすれば、移動体２１の分解能のｎ倍(ｎ：ｎ≧２なる整数)の分解能を有する出力を得ることが可能であることは言うまでもない。
【００５４】
図３は、図１とは異なる光電式エンコーダにおける概略構成を示す。この光電式エンコーダは、受光部３１以外は図１に示す光電式エンコーダの場合と同じであるため、図１と同じ番号を付して詳細な説明は省略する。
【００５５】
上記受光部３１は、(１/４)Ｐピッチ（(１/２ｎ)Ｐ(但しｎ＝２)）の間隔で移動体２の移動方向に向かって一直線上に隙間無く２列に並列して配列された３２個の受光素子３１a〜３１p,３１a'〜３１p'で構成されている。つまり、図１に示す光電式エンコーダの場合における受光部２２を２組並べた構成を有しているのである。この場合、受光素子３１a'〜３１p'は、図１に示す光電式エンコーダにおける受光素子２２a〜２２p(すなわち、受光素子３１a〜３１p)と全く同様に機能する。そのため、受光素子３１a'〜３１p'を、受光素子３１a〜３１pと並列に接続することによって、受光部３１からの出力信号の増大を図ることができ、Ｓ/Ｎ比の向上を図ることができるのである。
【００５６】
上述したように、上記各実施の形態によれば、例えば３００dpiのリニアスケールタイプの移動体２１から６００dpiの分解能を得る場合であっても、検出信号の出力強度を増加して高いＳ/Ｎ比を得ることができる。したがって、上記各実施の形態における光学式エンコーダは、プリンタ,プロッタ,光学ディスク装置等において、印字ヘッドや光学ヘッドの変位量や変位方向を検出する機構に用いるのに好適なのである。
【００５７】
また、上記各実施の形態によれば、上記特許文献３に開示された従来の光電式エンコーダのごとく、受光素子列２２a〜２２hと受光素子列２２i〜２２p、および、受光素子列３１a〜３１h,３１a'〜３１h'と受光素子列３１i〜３１p,３１i'〜３１p'を、（１/８)Ｐだけ位置ずれさせる精度の高いレイアウト技術が不要になる。したがって、上記特許文献３に開示された従来の光電式エンコーダに比して、製造コストを低減することができる。
【００５８】
また、上記各実施の形態によれば、各受光素子２２a〜２２pおよび各受光素子３１a〜３１p,３１a'〜３１p'は、受光部２２および受光部３１の中心を通り、且つ、各受光素子の延在方向に延在する対称軸を有し、この対称軸に対して線対称に配列されている。したがって、各受光素子２２a〜２２pおよび各受光素子３１a〜３１p,３１a'〜３１p'の出力信号の振幅に偏りが生ずることが無く、出力信号の位相特性を改善することができるのである。
【００５９】
尚、上記各実施の形態においては、光透過型の光電式エンコーダを例に上げて説明したが、当然ながら、この発明はそれに限定されるものではない。この発明は、光反射型の光電式エンコーダに関しても、同様に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】この発明の光電式エンコーダにおける概略構成を示す図である。
【図２】図１における各比較器の入出力信号と各論理演算部の出力信号との波形を示す図である。
【図３】図１とは異なる光電式エンコーダにおける概略構成を示す図である。
【図４】従来の光電式ロータリーエンコーダにおける光学部分を示す図である。
【図５】図４とは異なる従来の光学式位置エンコーダにおける概略構成を示す図である。
【図６】図５における各比較器及び各論理演算部の出力信号の波形を示す図である。
【図７】図５における各論理演算部の構成を示す回路図である。
【図８】図４および図５とは異なる従来の光電式エンコーダにおける光学部分を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
２１…移動体、
２２,３１…受光部、
２２a〜２２p,３１a〜３１p,３１a'〜３１p'…受光素子、
２３…信号処理部、
２５a〜２５d…比較器、
２６a,２６b…論理演算部、
ＰＺ…透光部、
ＮＺ…遮光部。
【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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【図８】
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