(57)【要約】【課題】クロストークを抑制した光エンコーダを提供する。【解決手段】透光部３２がピッチＰで配列されたスケール３が光源２と受光素子１の間に配置された光エンコーダにおいて、前記受光素子１は、同一形状の第１受光領域ＡをＸ方向に一列にピッチＰ／２で配列した第１の受光領域列と、同一形状の第２受光領域ＢをＸ方向にピッチＰ／２で一列に配列した第２の受光領域列とを備え、隣接する前記第１受光領域Ａの間に前記第２受光領域Ｂが位置するとともに、前記Ｘ方向と直交するＹ方向において前記第１受光領域Ａと前記第２受光領域Ｂが部分的に重なるように第１の受光領域列と第２の受光領域列とを段差をもって配置した。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一形状の第１受光領域をＸ方向に一列に配列した第１の受光領域列と、同一形状の第２受光領域をＸ方向に一列に配列した第２の受光領域列とを備え、隣接する前記第１受光領域の間に前記第２受光領域が位置するとともに、前記Ｘ方向と直交するＹ方向において前記第１受光領域と前記第２受光領域が部分的に重なるように第１の受光領域列と第２の受光領域列とを段差をもって配置したことを特徴とする受光素子。
【請求項２】
透光部がピッチＰで配列されたスケールが光源と受光素子の間に配置された光エンコーダにおいて、前記受光素子は、同一形状の第１受光領域をＸ方向に一列にピッチＰ／２で配列した第１の受光領域列と、同一形状の第２受光領域をＸ方向にピッチＰ／２で一列に配列した第２の受光領域列とを備え、隣接する前記第１受光領域の間に前記第２受光領域が位置するとともに、前記Ｘ方向と直交するＹ方向において前記第１受光領域と前記第２受光領域が部分的に重なるように第１の受光領域列と第２の受光領域列とを段差をもって配置したことを特徴とする光エンコーダ。
【請求項３】
透光部がピッチＰで配列されたスケールが光源と受光素子の間に配置された光エンコーダにおいて、前記受光素子は、同一形状の第１受光領域をＸ方向に一列にピッチＰ／２で配列した第１の受光領域列と、同一形状の第２受光領域をＸ方向にピッチＰ／２で一列に配列した第２の受光領域列とを備え、隣接する前記第１受光領域の間に前記第２受光領域が位置するとともに、前記Ｘ方向と直交するＹ方向において前記第１受光領域と前記第２受光領域が部分的に重なるように配置され、隣接する前記第１受光領域の出力が第１の比較器に与えられ、隣接する前記第２受光領域の出力が第２の比較器に与えられることを特徴とする光エンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、受光素子及びそれを備える光エンコーダに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光エンコーダは特許文献１に記載のように、スケールにピッチＰの透光部が設けられ、受光素子に前記透光部のピッチＰの１／４倍のピッチでの受光領域を一列に配列している。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭６１−２９２０１６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の光エンコーダは、各受光領域がその長さ方向において互いに隣接しているので、隣の受光領域の影響を受けるクロストークが発生しやすい。隣り合うべき受光領域を上下に配置することによって受光領域を２列に分けて配列すれば、クロストークの影響を受けにくくなる。しかしながら、受光領域を上下に２段に分けて配列すると、取付誤差などによってスケールの透光部と受光領域の間に傾きが生じた場合に、出力信号の状態が不安定になりやすい。また、受光領域の長さ方向に素子の長さが長くなり、素子の形状が大型化し、１つのウエハから取れる素子数が減少する。
【０００５】
そこで本発明は、素子形状の大型化を防止するとともに、クロストークの発生を抑制することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の受光素子は請求項１に記載のように、同一形状の第１受光領域をＸ方向に一列に配列した第１の受光領域列と、同一形状の第２受光領域をＸ方向に一列に配列した第２の受光領域列とを備え、隣接する前記第１受光領域の間に前記第２受光領域が位置するとともに、前記Ｘ方向と直交するＹ方向において前記第１受光領域と前記第２受光領域が部分的に重なるように第１の受光領域列と第２の受光領域列とを段差をもって配置したことを特徴とする。
【０００７】
本発明の光エンコーダは請求項２に記載のように、透光部がピッチＰで配列されたスケールが光源と受光素子の間に配置された光エンコーダにおいて、前記受光素子は、同一形状の第１受光領域をＸ方向に一列にピッチＰ／２で配列した第１の受光領域列と、同一形状の第２受光領域をＸ方向にピッチＰ／２で一列に配列した第２の受光領域列とを備え、隣接する前記第１受光領域の間に前記第２受光領域が位置するとともに、前記Ｘ方向と直交するＹ方向において前記第１受光領域と前記第２受光領域が部分的に重なるように第１の受光領域列と第２の受光領域列とを段差をもって配置したことを特徴とする。
【０００８】
本発明の光エンコーダは請求項３に記載のように、透光部がピッチＰで配列されたスケールが光源と受光素子の間に配置された光エンコーダにおいて、前記受光素子は、同一形状の第１受光領域をＸ方向に一列にピッチＰ／２で配列した第１の受光領域列と、同一形状の第２受光領域をＸ方向にピッチＰ／２で一列に配列した第２の受光領域列とを備え、隣接する前記第１受光領域の間に前記第２受光領域が位置するとともに、前記Ｘ方向と直交するＹ方向において前記第１受光領域と前記第２受光領域が部分的に重なるように配置され、隣接する前記第１受光領域の出力が第１の比較器に与えられ、隣接する前記第２受光領域の出力が第２の比較器に与えられることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、光エンコーダの概略構成を示す図である。
【００１０】
この光エンコーダは、受光素子１と光源２の間に、スケール３を配置して構成される。光源２は、発光ダイオードを利用しているが、それ以外の光源を利用することもできる。光源２の光は、コリメートレンズ２１等の光学手段によって平行な光に揃えてからスケール３に照射する構成とすることができる。
【００１１】
スケール３は、基材３１に複数の透光部３２をピッチＰ（例えば１７０μｍ）で配列している。基材３１は、金属板のような遮光性の板によって構成し、そこに透光部３２としての穴を形成しても良いし、ガラスやプラスチックのような透明な板によって構成し、そこに遮光性の被膜をパターン形成しても良い。透光部３２の幅は、前記ピッチＰの略半分の長さの例えば８５μｍに設定している。透光部３２の長さは、前記ピッチＰよりも十分に長い例えば２０００μｍに設定している。隣接する透光部３２の間に位置する遮光性の部分は、透光部３２と同等の形状に設定している。スケール３は、Ｘ方向に往復移動する細長い板状のものとしているが、透光部がＸ方向に沿って回転する円状の板によって構成することもできる。
【００１２】
受光素子１は、複数の受光領域Ａ、Ｂを整列して有する受光部１１を備える。受光素子１は、受光部１１と回路部１２を集積して構成される。受光部１１は、同一形状の受光領域Ａ，Ｂを一方向（Ｘ方向）に配列し、前記Ｘ方向と直交するＹ方向に前記受光領域Ａ，Ｂを交互に突出させることによって、前記受光領域Ａ，Ｂをジグザグ状に配置している。前記突出させる長さＬ１は、前記受光領域Ａ，ＢのＹ方向の長さＬよりも短い長さに設定している。
【００１３】
受光部１１の１段目に位置する第１受光領域Ａの列は、前記ピッチＰの半分のピッチ（Ｐ／２）で配列されている。受光部１１の２段目に位置する第２受光領域Ｂの列は、前記ピッチＰの半分のピッチ（Ｐ／２）で配列されている。隣接する第１受光領域Ａの間に第２受光領域Ｂが位置する。Ｙ方向において前記第１受光領域Ａと第２受光領域Ｂが部分的に重なるとともに、第１の受光領域列と第２の受光領域列が段差（長さＬ１）をもって配列される。
【００１４】
第１、第２の受光領域Ａ、Ｂの幅は、前記ピッチＰの１／４の長さ（Ｐ／４）よりも若干短い長さの例えば３０μｍに設定される。第１、第２の受光領域Ａ，Ｂの長さＬは、例えば２６０μｍに設定される。第１、第２の受光領域Ａ，Ｂの間には、Ｐ／４から第１（第２）の受光領域Ａ（Ｂ）の幅を差し引いた長さの間隔、この例では１２．５μｍの間隔が設けられる。
【００１５】
第１受光領域Ａと第２受光領域ＢがＹ方向において部分的に重なる長さＬ２は、第１受光領域Ａもしくは第２受光領域Ｂの長さＬの半分よりも長い長さに設定しいている。この重なる長さＬ２が長ければ長いほど、受光素子１のＹ方向の長さを短く設定することができるので、１つのウエハから得られる受光素子の数を増加することができる。ただし、長さＬ２が長ければ長くなるほど、隣接する受光領域の間において、一方の受光信号が他方に影響を与えるクロストーク現象が現れやすくなる。そこで、受光素子１のＹ方向の長さに制約がなければ、前記重なる長さＬ２を第１、第２の受光領域Ａ，Ｂの長さの半分の長さＬ／２よりも短くすることができる。このようにすれば、クロストーク現象をより多く抑制することができる。
【００１６】
受光部１１は、受光領域Ａ，Ｂを除いた部分の表面を遮光性の被膜によって覆っている。
【００１７】
受光素子１は、図２に示すような構成の回路部１２を受光部１１に隣接するようにして半導体基板上に集積し、受光部１１と回路部１２一体的に形成している。
【００１８】
回路部１２上には、電源供給用のＶｃｃ端子と接地用のＧＮＤ端子と出力用のＶｏｕｔＡ、ＶｏｕｔＢを備えている。
【００１９】
回路部１２は、図２に示すように、受光領域Ａと、その出力と反転の関係にある出力を得る受光領域Ａ−（ここで−は、バーと呼ばれる反転出力を示す意味で使用している。以下同様）の各出力を増幅器で増幅後、比較器ＣＯＭＰ−Ａにて比較して出力ＶｏｕｔＡを得る構成としている。同様に、受光領域Ｂと、その出力と反転の関係にある出力を得る受光領域Ｂ−の各出力を増幅器で増幅後、比較器ＣＯＭＰ−Ｂにて比較して出力ＶｏｕｔＢを得る構成としている。
【００２０】
受光領域Ｂ−，Ａ，Ｂ，Ａ−は、連続する４つの受光領域で構成され、隣接する受光領域Ｂ−，Ａがスケールの透光部３２に同時に重なるとき、隣接する受光領域Ｂ，Ａ−がスケール遮光部に重なるように構成される。すなわち、受光領域Ｂ−，Ａ，Ｂ，Ａ−によって構成される１つのブロックが前記スケールのピッチＰ内に収まるように配置される。この受光素子１は、前記ブロックをＸ方向に複数、この例では４つ配列した構成である。受光領域Ａ、Ｂに付した番号がブロックの番号を示す。ブロック数は増減することができる。各ブロックの対応する受光領域は、それぞれが並列の関係になるように電気的に接続される。例えば、図２のＡにて示す素子（フォトダイオード）は、受光領域Ａ１〜Ａ４を並列に接続した状態を代表して示している。図２のＡ−，Ｂ，Ｂ−にて示す素子についても同様である。
【００２１】
図３は、スケール３と受光素子１を相対的に移動させた場合において、図２に示す回路の各部の信号波形を示している。同図（１）は、素子ＡとＡ−の出力信号を、同図（２）は、比較器ＣＯＭＰ−Ａの出力ＶｏｕｔＡを、同図（３）は、素子ＢとＢ−の出力信号を、同図（４）は、比較器ＣＯＭＰ−Ｂの出力ＶｏｕｔＢを示している。このようにして、出力ＶｏｕｔＡと出力ＶｏｕｔＢの間に９０度の位相差を持たせることができる。
【００２２】
上述のように、Ｘ方向に配列した受光領域を、隣接する受光領域とＹ方向に重なりを持たせた状態で交互に千鳥状（ジグザグ状）に配置しているので、受光素子（受光部）のＹ方向の寸法を抑えつつ、隣接する受光領域間のクロストークを抑制することができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、寸法が小さく、クロストークを抑制した受光素子、あるいはそれを備える光エンコーダを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す光エンコーダの概略構成図である。
【図２】同実施形態の回路図である。
【図３】同実施形態の回路図における信号波形図である。
【符号の説明】
１  受光素子
１１  受光部
１２  回路部
２  光源
３  スケール
３２  透光部
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004317357.tif 000005