(57)【要約】【課題】平均化効果を高めることおよび受光素子の接合容量を小さくすることの両立が可能な光電式エンコーダを提供する。【解決手段】光電式エンコーダの受光チップ１５上には、複数のフォトダイオード２３の受光面２５が二次元的に配置されている。位相の異なる四つの光信号（Ａ相、Ｂ相、ＡＡ相、ＢＢ相の光信号）が対応する受光面２５に入射する。各受光面２５の形状は正六角形である。【選択図】  図２
2004340612.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源からの光が照射される第１光学格子を含むスケールと、
前記第１光学格子に照射された光を基にして生成された光信号が入射する受光面を有すると共に前記受光面の形状が六角形である受光素子を含み、前記第１光学格子と向かい合う面に二次元的に配置された複数の前記受光素子により位相の異なる複数の光信号を検出すると共に前記スケールとギャップを設けて相対移動可能に配置された受光部と、
を備えることを特徴とする光電式エンコーダ。
【請求項２】
複数の前記受光素子は、隣同士で検出する光信号の位相が異なる、
ことを特徴とする請求項１に記載の光電式エンコーダ。
【請求項３】
複数の前記受光素子は、これらの受光面上に配置された遮光部を有する第２光学格子が形成された受光チップである、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光電式エンコーダ。
【請求項４】
前記受光チップは、
導電性の前記遮光部の下でこの遮光部に接続されると共に前記受光面とコンタクトしているコンタクト部と、
前記遮光部と接続された前記受光素子の配線と、
を含むことを特徴とする請求項３に記載の光電式エンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、精密測定に使用される光電式エンコーダに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から直線変位や角度変位などの精密な測定に光電式エンコーダ（以下、「エンコーダ」という場合もある。）が利用されている。エンコーダは三次元測定機や画像測定機などに搭載される。エンコーダは、光源と、光学格子を含むスケールと、複数の受光素子を含むと共に光源と一緒にスケールに対して相対移動可能に配置され各々が互いに位相の異なるインデックス格子を受光面に備えた受光部と、を備えている。
【０００３】
光電式エンコーダによれば、スケールを光源および受光部に対して相対移動させながら光源からの光をスケールの光学格子に照射することにより、インデックス格子の通過光として生成された位相の異なる複数（例えば四つ）の正弦波状の光信号を、それぞれの位相に対応する複数の受光素子で受光し、光電変換されて発生した電気信号を利用して直線などの変位量が測定される。
【０００４】
位相の異なる四つの光信号とは、Ａ相（０度）の光信号、Ａ相より９０度だけ位相がずれたＢ相（９０度）の光信号、Ａ相より１８０度だけ位相がずれたＡＡ相（１８０度）の光信号およびＡ相より２７０度だけ位相がずれたＢＢ相（２７０度）の光信号のことである。Ａ相およびＢ相を利用するのは、先に検出されるのがＡ相かＢ相かによって、受光部の相対移動の方向を判断するためである。また、Ａ相やＢ相の光信号以外にこれらを反転させた、ＡＡ相やＢＢ相の光信号を利用するのは、Ａ相やＢ相の光信号に含まれる直流成分の除去、並びに、光信号の信頼性及び高速追従性の確保のためである。
【０００５】
位相の異なる複数の光信号に対応した数の受光素子があれば、原理的に測定が可能である。したがって、位相の異なる四つの光信号の場合、受光素子が四つあればよい。この第１のタイプのエンコーダは、例えば特許文献１に開示されている。
【０００６】
ところで、光源の光強度分布やスケール面の汚れ等が原因で、光量にバラツキが生じることがある。上記タイプによれば、各位相の光信号はそれぞれ一箇所で検出されるので、光量のバラツキの影響を受けやすい。例えば、Ａ相用の受光素子の配置場所が他の受光素子の配置場所に比べて照射される光の強度が弱い場合、Ａ相の出力が弱くなるため、測定精度が低下する。
【０００７】
そこで、受光素子を細かく分割してアレイ状に並べることにより、インデックス格子の機能を兼用させ、更にＡ相用の受光素子、Ｂ相用の受光素子、ＡＡ相用の受光素子、ＢＢ相用の受光素子を一つのセットとし、エンコーダの測定軸方向に沿って、複数のセットをアレイ状に配列させた第２のタイプのエンコーダがある（例えば特許文献２）。これによれば、各位相の光信号が検出される場所が広い範囲に分散されるため、光量のバラツキの影響を小さくできる（以下、これを「平均化効果」という。）。さらに、より平均化効果を高めるために、測定軸方向（ｘ方向）の他にｙ方向に沿って複数のセットを配置した第３のタイプのエンコーダもある（例えば特許文献３）。
【０００８】
【特許文献１】
国際公開第０１／３１２９２号のパンフレット（明細書第５頁第１９行〜第６頁第７行、Ｆｉｇ．５）
【特許文献２】
特開平７−１５１５６５号公報（段落［００１４］、図４）
【特許文献３】
国際公開第０１／３１２９２号のパンフレット（明細書第２１頁第６行〜第２２頁第２３行、Ｆｉｇ．１６）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
平均化効果を高めることは、測定精度を向上させるために重要である。しかし、単に平均化効果を高めると、エンコーダの応答速度が低下する問題が生じる。これについて、詳しく説明する。
【００１０】
受光素子はｎ型半導体層とｐ型半導体層とを接合したものである。この接合の容量が大きくなるとエンコーダの応答速度が下がる。したがって、接合容量の増加はエンコーダの性能に悪影響を与える。受光素子の接合容量は、受光面の面積や受光面の周囲（エッジ）の長さと相関関係にある。つまり、面積や周囲の長さが大きくなると接合容量が増加し、面積や周囲の長さが小さくなると接合容量が減少するのである。
【００１１】
上記第２および第３のタイプでは、受光面の面積の合計が第１のタイプのそれと同じでも、第１のタイプよりも受光素子の数が多くなるので、周囲の長さの合計が大きくなる。したがって、第２および第３のタイプは第１のタイプよりも接合容量が大きくなるため、エンコーダの応答速度が下がる。以上のように、従来の技術では、平均化効果を高めようとすると受光素子の接合容量が増加し、逆に受光素子の接合容量を低下させようとすると平均化効果が小さくなるのである。
【００１２】
より精密な測定のためにスケールの光学格子が狭ピッチ化すると、これに対応して受光素子も狭ピッチ化しなければならず、したがって、受光面の幅を小さくした受光素子を多数配置しなければならない。光電変換により測定に必要な強さの電気信号を得るためには、受光面の面積の合計が所定量必要となる。したがって、受光素子が狭ピッチ化すると受光素子の数が増加するので、受光面の周囲の長さの合計も大きくなり、これに伴って複数の受光素子の接合容量の合計が増大する。よって、スケールの光学格子が狭ピッチ化すると、エンコーダの応答速度の低下の問題を無視できなくなる。
【００１３】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、平均化効果を高めることおよび受光素子の接合容量を小さくすることの両立が可能な光電式エンコーダを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光電式エンコーダは、光源と、光源からの光が照射される第１光学格子を含むスケールと、第１光学格子に照射された光を基にして生成された光信号が入射する受光面を有すると共に受光面の形状が六角形である受光素子を含み、第１光学格子と向かい合う面に二次元的に配置された複数の受光素子により位相の異なる複数の光信号を検出すると共にスケールとギャップを設けて相対移動可能に配置された受光部と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る光電式エンコーダによれば、受光素子の受光面の形状が六角形なので、四角形の受光面に比べて隣に配置できる受光面の数を多くすることができる。これにより、平均化効果を高めることができるため、高精度な測定を実現できる。また、受光面が同じ面積の場合、受光面の形状が六角形のほうが四角形に比べて、受光面の周囲（エッジ）の長さを小さくできるので、受光素子の接合容量を減少させることができる。この結果、光電式エンコーダの応答速度を上げることができる。
【００１６】
本発明に係る光電式エンコーダにおいて、複数の受光素子が、隣同士で検出する光信号の位相を異ならせるようにすることができる。これによれば、同じ位相の信号を検出する受光素子どうしを分散させることができる。逆に言えば、異なる位相の信号を検出する受光素子どうしを近づけることができる。したがって、光信号の強度にむらがあっても、この影響は、異なる位相の信号を受光する受光素子に平均して及ぶので、位相間における光信号の強度のばらつきによる測定誤差を低減できる。
【００１７】
本発明に係る光電式エンコーダにおいて、複数の受光素子は、これらの受光面上に配置された遮光部を有する第２光学格子が形成された受光チップにすることができる。これによれば、受光素子の接合容量を低減するために受光面の面積を大きくしても、第２光学格子が配置されているため、高精度測定が可能となる。
【００１８】
本発明に係る光電式エンコーダにおいて、受光チップは、導電性の遮光部の下でこの遮光部に接続されると共に受光面とコンタクトしているコンタクト部と、遮光部と接続された受光素子の配線と、を含むようにすることができる。これによれば、第２光学格子の遮光部が受光素子に接続される配線を兼ねることにより、受光面の有効受光面積の減少を防止できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係る光電式エンコーダの第１〜第３実施形態を説明する。なお、第２および第３実施形態を説明する図において、既に説明した実施形態の符号で示すものと同一のものについては、同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００２０】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る光電式エンコーダ１の概略構成を示す図である。この実施形態は受光部に含まれる受光チップの構造を主な特徴としているが、この理解の前提として光電式エンコーダ１について説明する。まず、エンコーダ１の構成を説明する。エンコーダ１は、発光ダイオード（ＬＥＤ）３と、これに近い順に沿って配置されたスケール５と、受光部７とにより構成される。
【００２１】
発光ダイオード３は光源の一例であり、ダイオード３からの光Ｌがスケール５に照射される。スケール５はガラスなどの透明材料から構成される長尺状の透明基板９を含み、図１にはその一部が表れている。透明基板９の発光ダイオード３側に向く面と反対側の面上に第１光学格子１１が形成されている。第１光学格子１１は複数の遮光部１３が所定のピッチを設けてリニヤ状に、かつ各遮光部１３が図面の奥行き方向に延びるように、配置されたものである。遮光部１３は金属（例えばクロム）などから構成される。
【００２２】
受光部７は、スケール５とギャップを設けて配置されている。受光部７はスケール５側に位置する受光チップ１５およびこれが搭載される回路基板１７を含む。受光チップ１５には、図示しない複数のフォトダイオード（以下、「フォトダイオード」をＰＤという場合がある。）が形成されている。これらのＰＤの各受光面が第１光学格子１１側を向いている。ＰＤは受光素子の一例である。受光素子として、ＰＤの替わりにフォトトランジスタを用いることもできる。回路基板１７には、演算用のＩＣチップ１９が搭載されており、受光チップ１５の複数のＰＤで検出された光信号を基にして、ＩＣチップ１９で変位量の演算が実行される。
【００２３】
受光部７は、発光ダイオード３と共にホルダ２１に取り付けられており、ホルダ２１は図中のＸで示すスケール５の長手方向に移動可能にされている。つまり、光電式エンコーダ１は、固定されたスケール５に対して、ホルダ２１を移動させることにより、変位量を測定する。よって、Ｘ方向が測定軸となる（以下、Ｘ方向を「測定軸Ｘ」とする。）。なお、発光ダイオード３と受光部７を固定し、スケール５を移動させて変位量を測定するタイプにも、本発明を適用することができる。したがって、本発明のスケールは、受光部および光源に対して、相対移動可能に配置されている。
【００２４】
次に、光電式エンコーダ１の測定動作について、簡単に説明する。発光ダイオード３から光Ｌをスケール５の第１光学格子１１に照射すると、第１光学格子１１により明暗パターンが生じる。そして、ホルダ２１を測定軸Ｘに沿って移動させることにより生じる明暗パターンの変化（正弦波状の光信号）を、受光チップ１５に形成された各ＰＤで検出する。つまり、Ａ相（０度）の光信号、Ａ相より９０度だけ位相がずれたＢ相（９０度）の光信号、Ａ相より１８０度だけ位相がずれたＡＡ相（１８０度）の光信号およびＡ相より２７０度だけ位相がずれたＢＢ相（２７０度）の光信号が、それぞれに対応するＰＤで検出する。
【００２５】
各光信号により発生した電気信号がＩＣチップ１９に送られる。ＩＣチップ１９では、Ａ相およびＢ相に所定の処理（直流成分の除去等）をした後に、処理されたＡ相およびＢ相を基にして変位量が演算される。この結果を図示しない表示部に出力する。以上が光電式エンコーダ１の動作である。
【００２６】
さて、第１実施形態の主な特徴は受光チップ１５であり、これについて詳細に説明する。まず、受光チップ１５の平面構造から説明する。図２は、図１の第１光学格子１１側から見た受光チップ１５の一部を模式的に表した平面図である。複数のフォトダイオード２３の受光面２５が、第１光学格子と向かい合うｘｙ面に二次元的に配置されている。なお、ｘ軸は図１で説明した測定軸Ｘと向きが一致している。
【００２７】
受光面２５の形状は正六角形である。受光面２５には第１光学格子に照射された光を基にして生成された光信号が入射する。Ａ相、Ｂ相、ＡＡ相、ＢＢ相の光信号が入射する受光面２５には、それぞれ「Ａ」、「Ｂ」、「ＡＡ」、「ＢＢ」と記載されている。これはどの受光面にどの位相の光信号が入射するかを示すためであり、実際の受光面２５にはこのような記載はない。
【００２８】
受光面２５の二次元的配置について説明する。受光面２５の互いに向かい合う一組の頂点２６を結ぶ線の向きはｙ方向と一致している。受光面２５の各辺が、周囲に配置された６個の他の受光面２５の一辺と対向している。よって、一つの受光面２５の周りには６個の受光面２５が形成されている。そして、Ａ相用の受光面２５とＡＡ相用の受光面２５がｘ方向に交互に並べて配置された行と、Ｂ相用の受光面２５とＢＢ相用の受光面２５がｘ方向に交互に並べて配置された行とが、ｙ方向に交互に並べて配置されている。
【００２９】
各位相用の受光面２５のピッチＰは互いに等しい。ある位相用の受光面２５の１ピッチＰ内に他の三つの位相用の受光面２５がある。各位相用の受光面２５のピッチＰは（１／４）Ｐずつずれて配置されている。これらにより、第１光学格子で生成された光信号を、この波長の四分の一の位相差で検出することができる。
【００３０】
次に、受光チップ１５の断面構造を説明する。図３は図２の受光チップ１５をＩＩＩ（ａ）−ＩＩＩ（ｂ）断面から見た模式図である。受光チップ１５は、ｎ型の半導体基板２７を備える。この基板２７の一方の面には、ｐ型の拡散領域２９が間隔を設けて形成されている。半導体基板２７と拡散領域２９との接合部がフォトダイオード２３となる。半導体基板２７の一方の面のうち、ｐ型の拡散領域２９が形成されている領域が受光面２５となる。拡散領域２９どうしの間の半導体基板２７には、ｎ＋型の拡散領域３１が形成されている。これにより、ｐ型の拡散領域２９が隣の拡散領域２９と分離、つまり、各ＰＤ２３が素子分離される。
【００３１】
半導体基板２７の一方の面は、拡散領域２９，３１を覆うようにシリコン酸化膜やシリコン窒化膜のような保護膜３３で覆われており、他方の面の全面には各ＰＤ２３の共通電極（例えばＡｕ電極）３５が形成されている。
【００３２】
次に、第１実施形態に係る光電式エンコーダ１の効果を説明する。
【００３３】
▲１▼第１実施形態によれば、フォトダイオードの接合容量を減少させることができる。これを比較例と対比して説明する。図４は比較例に係る光電式エンコーダに備えられる受光チップ１０１の一部を模式的に表した平面図であり、図２と対応する。受光チップ１０１は、ｘ方向に沿って配置された複数のフォトダイオード１０３を有している。ＰＤ１０３の受光面１０５の形状は、長手方向がｙ方向の長方形である。
【００３４】
図５は、正六角形と同じ面積を持つ四角形の周囲（エッジ）の長さを示すグラフである。横軸は四角形の長辺と短辺の比率、縦軸は四角形の周囲の長さを示している。正六角形の周囲の長さを１としている。図５から分かるように、面積が同じ場合、四角形の方が正六角形よりも周囲の長さが大きくなる。
【００３５】
よって、図２に示す第１実施形態によれば、複数の受光面２５の面積の合計が図４に示す複数の受光面１０５の合計と同じでも、周囲の長さの合計を小さくできる。したがって、フォトダイオード２３の接合容量を減少できるので、光電式エンコーダの応答速度を上げることができる。
【００３６】
▲２▼図２に示すように、第１実施形態によれば、受光面２５の形状が六角形なので、隣に配置できる受光面２５の数を六個にすることができる。したがって、図４に示す受光面１０５の形状が四角形の場合に比べて隣に配置できる受光面の数を多くすることができるので、平均化効果を高めることができる。これにより、高精度な測定を実現することができる。
【００３７】
▲３▼図２に示すように、第１実施形態によれば、ＰＤ２３は、周囲に位置する他の六個のＰＤ２３と検出する光信号の位相が異なる。つまり、ＰＤ２３は隣同士で検出する光信号の位相が異なる。よって、同じ位相の信号を検出するＰＤ２３どうしを分散させることができる、逆に言えば、異なる位相の信号を検出するＰＤ２３どうしを近づけることができる。したがって、光信号の強度にむらがあっても、この影響は、異なる位相の信号を受光するＰＤ２３に平均して及ぶので、位相間における光信号の強度のばらつきによる測定誤差を低減できる。
【００３８】
なお、第１実施形態では、ＰＤ２３が隣同士で検出する光信号の位相を異なるようにしているが、ＰＤ２３の隣同士で検出する光信号の位相を同じにしてもよい。図６はこの場合を示す受光チップ１５の一部を模式的に表した平面図であり、図２と対応している。図６は図２と異なり、受光面２５の互いに向かい合う一組の頂点２６を結ぶ線はｘ方向と一致している。そして、Ａ相用、Ｂ相用、ＡＡ相用、ＢＢ相用の受光面２５がｙ方向に並べて配置された列を、順番にｘ方向に配置している。この場合には、ピッチＰは図２のものよりも広がるが、受光光量は図２のものよりも大きくなる。
【００３９】
▲４▼図７は、受光面２５と、これにより検出された光信号が光電変換されて発生した電気信号Ｓの強さと、の関係を示すグラフである。第１実施形態によれば、受光面２５のｙ方向の長さは、両側部３７に比べて中央部３９の方が大きいので、電気信号Ｓのコントラストを高くすることができる。
【００４０】
▲５▼第１実施形態において、受光面２５の形状が六角形なので、図２に示すように複数のＰＤ２３を二次元的に配置した場合、無駄なスペースを作ることなく、複数のＰＤ２３を敷き詰めることができる。したがって、受光チップ１５の小型化が可能となる。
【００４１】
［第２実施形態］
第２実施形態については、第１実施形態との相違を中心に説明する。図８は第２実施形態の光電式エンコーダに備えられる受光チップ１５の一部を模式的に表した平面図である。第２実施形態は、図２に示す二次元的配置の各受光面２５を覆うように、受光チップ１５に第２光学格子４１を形成したものである。
【００４２】
第２光学格子４１は、受光面２５上に間隔を設けて配置された複数の遮光部４３を備える。遮光部４３は長手方向がｙ方向の棒状の形状をしている。各受光面２５には４本又は３本の遮光部４３が配置されている。異なる位相用の受光面２５に同じ位相の光信号が入射しないように、遮光部４３がずらして配置されている（例えば、Ａ相用の受光面２５の遮光部４３ＡとＢ相用の受光面２５の遮光部４３Ｂ）。遮光部４３は光を透過しない性質を有すればよく、したがって、その材料は金属（例えば、クロム、アルミニウム）や樹脂が挙げられる。隣接する受光面２５の隙間には、遮光部４５が形成されている。遮光部４５は遮光部４３と同時にパターンニングされたものである。
【００４３】
図９は、図８の受光チップ１５をＩＸ（ａ）−ＩＸ（ｂ）断面から見た模式図である。遮光部４３はシリコン酸化膜のような絶縁膜４７を介してｐ＋型の拡散領域２９上に所定の間隔を設けて形成されている。ｎ＋型の拡散領域３１上は、絶縁膜４７を介して遮光部４５で覆われている。遮光部４３，４５を覆うように保護膜３３が形成されている。
【００４４】
第２実施形態は第１実施形態と同様の効果の他に次の効果を有する。第２実施形態によれば、フォトダイオード２３の接合容量を小さくするために受光面２５の面積を大きくしても、第２光学格子４１が受光面２５に配置されているので、高精度測定が可能となる。
【００４５】
第２実施形態には様々な変形例がある。図１０は、第１変形例の受光チップ１５の一部を模式的に表した平面図である。第１変形例は、図６に示す二次元的配置の各受光面２５を覆うように、受光チップ１５に第２光学格子４１を形成したものである。
【００４６】
図１１は、第２変形例の受光チップ１５の一部を模式的に表した平面図である。第１変形例との違いは、ｙ方向にＡ相用、Ｂ相用の受光面２５が交互に並べられた列と、ｙ方向にＡＡ相用、ＢＢ相用の受光面２５が交互に並べられた列と、がｘ方向に交互に並べられていることである。そして、例えば、Ａ相用の受光面２５の遮光部４３ＡとＢ相用の受光面２５の遮光部４３Ｂのように、遮光部４３がずらして配置されている。これにより、異なる位相用の受光面２５に同じ位相の光信号が入射するのを防いでいる。
【００４７】
図１２、図１３は、それぞれ、第３、第４変形例の受光チップ１５の一部を模式的に表した平面図である。第２光学格子の図示は省略されている。図１２の第３変形例は、ｙ方向にＡ相用、ＡＡ相用、Ｂ相用、ＢＢ相用の受光面２５が順番に並べられた列を、ｘ方向に順番に並べている。
【００４８】
図１３の第４変形例は、これまでと異なり位相の異なる三つの光信号を検出する受光チップである。つまり、ａ相（０度）の光信号、ａ相より１２０度だけ位相がずれたｂ相（１２０度）の光信号およびａ相より２４０度だけ位相がずれたｃ相（２４０度）の光信号のことである。第４変形例は、ｙ方向にａ相用、ｂ相用、ｃ相用の受光面２５が順番に並べられた列を、ｘ方向に並べた構造を有する。
【００４９】
第３や第４変形例のような受光面２５の二次元的配置でも、第２光学格子を設けることにより、異なる位相の光信号を検出することができる。
【００５０】
［第３実施形態］
第３実施形態については、第１および第２実施形態との相違を中心に説明する。図１４は、第３実施形態に係る光電式エンコーダに備えられる一つの受光面２５と第２光学格子４１との配置関係を模式的に示す平面図である。図１５は、図１４に示す構造をＸＶ（ａ）−ＸＶ（ｂ）断面から見た模式図である。
【００５１】
第３実施形態では、第２光学格子４１の遮光部４３をフォトダイオード２３に接続する配線の一部にしている。以下、詳細に説明する。遮光部４３は、アルミニウムのような導電性の金属である。配線５３は遮光部４３と同じ層に位置している。配線５３は、遮光部４３と接続するように遮光部４３と同時にパターニングして形成されたものである。遮光部４３と受光面２５との間の絶縁膜４７には、コンタクトホール４９が形成されている。コンタクトホール４９には、導電プラグ（例えばアルミニウム）からなるコンタクト部５１が形成されている。コンタクト部５１は、遮光部４３の下で遮光部４３に接続されると共に受光面２５とコンタクトしている。したがって、配線５３は、遮光部４３およびコンタクト部５１により、フォトダイオード２３に接続されている。なお、第３実施形態では、導電プラグをコンタクト部５１にしているが、遮光部４３となる膜を絶縁層４７上に形成する際に、コンタクトホール４９にこの膜を埋め込んで、これをコンタクト部にしてもよい。
【００５２】
第３実施形態は、第１及び第２実施形態と同様の効果の他に次の効果を有する。これを第２実施形態と対比して説明する。図１６は、第２実施形態に係る光電式エンコーダに備えられる第２光学格子４１と受光面２５との配置関係を模式的に示す平面図である。図１７は、図１６に示す構造をＸＶＩＩ（ａ）−ＸＶＩＩ（ｂ）断面から見た模式図である。
【００５３】
第２実施形態では、受光面２５上の遮光部４３同士の間に配線５３を配置している。この下に配線５３と接続されたコンタクト部５１を配置し、コンタクト部５１を受光面２５とコンタクトさせている。配線５３の一部が受光面２５上に位置するので、受光面２５の有効受光面積が減少することになる。これに対して、第３実施形態では、配線５３とＰＤ２３との接続に導電性の遮光部４３を利用している。したがって、受光面２５の有効受光面積の減少を防止できる。
【００５４】
また、第２実施形態では、図１７に示すように、遮光部４３とｐ型の拡散領域２９との間に寄生容量が形成される。これがエンコーダの応答速度を下げる原因となる。これに対して、第３実施形態では、遮光部４３とｐ型の拡散領域２９とがコンタクト部５１で接続されているので、上記のような寄生容量は発生しない。
【００５５】
なお、図１に示すように、第１〜第３実施形態に係る光電式エンコーダ１は、スケール５の第１光学格子１１を透過した発光ダイオード３からの光Ｌを用いて変位量の測定をする、いわゆる透過型のタイプである。しかしながら、反射型のタイプ、つまり、スケール５の第１光学格子１１で反射された発光ダイオード３からの光Ｌを用いて変位量を測定する場合にも、本発明を適用することができる。
【００５６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係る光電式エンコーダによれば、平均化効果の向上と受光素子の接合容量の減少の両立が可能となる。平均化効果の向上により、高精度な測定を実現できる。一方、受光素子の接合容量の減少により、光電式エンコーダの応答速度を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る光電式エンコーダの概略構成を示す図である。
【図２】図１の第１光学格子側から見た受光チップの一部を模式的に表した平面図である。
【図３】図２の受光チップをＩＩＩ（ａ）−ＩＩＩ（ｂ）断面から見た模式図である。
【図４】比較例に係る光電式エンコーダに備えられる受光チップの一部を模式的に表した平面図である。
【図５】正六角形と同じ面積を持つ四角形の周囲（エッジ）の長さを示すグラフである。
【図６】第１実施形態の受光チップの変形例の一部を模式的に表した平面図である。
【図７】第１実施形態の受光面と、これにより検出された光信号が光電変換されて発生した電気信号の強さと、の関係を示すグラフである。
【図８】第２実施形態の光電式エンコーダに備えられる受光チップの一部を模式的に表した平面図である。
【図９】図８の受光チップをＩＸ（ａ）−ＩＸ（ｂ）断面から見た模式図である。
【図１０】第２実施形態の第１変形例の受光チップの一部を模式的に表した平面図である。
【図１１】第２実施形態の第２変形例の受光チップの一部を模式的に表した平面図である。
【図１２】第２実施形態の第３変形例の受光チップの一部を模式的に表した平面図である。
【図１３】第２実施形態の第４変形例の受光チップの一部を模式的に表した平面図である。
【図１４】第３実施形態に係る光電式エンコーダに備えられる一つの受光面と第２光学格子との配置関係を模式的に示す平面図である。
【図１５】図１４に示す構造をＸＶ（ａ）−ＸＶ（ｂ）断面から見た模式図である。
【図１６】第２実施形態に係る光電式エンコーダに備えられる一つの受光面と第２光学格子との配置関係を模式的に示す平面図である。
【図１７】図１６に示す構造をＸＶＩＩ（ａ）−ＸＶＩＩ（ｂ）断面から見た模式図である。
【符号の説明】
１・・・光電式エンコーダ、３・・・発光ダイオード、５・・・スケール、７・・・受光部、９・・・透明基板、１１・・・第１光学格子、１３・・・遮光部、１５・・・受光チップ、１７・・・回路基板、１９・・・ＩＣチップ、２１・・・ホルダ、２３・・・フォトダイオード（ＰＤ）、２５・・・受光面、２６・・・頂点、２７・・・ｎ型半導体基板、２９・・・ｐ型拡散領域、３１・・・ｎ＋型拡散領域、３３・・・保護膜、３５・・・共通電極、３７・・・受光面の側部、３９・・・受光面の中央部、４１・・・第２光学格子、４３，４５・・・遮光部、４７・・・絶縁膜、４９・・・コンタクトホール、５１・・・コンタクト部、５３・・・配線、１０１・・・受光チップ、１０３・・・フォトダイオード、１０５・・・受光面
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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