(57)【要約】【課題】正弦波信号を出力する光学エンコーダの提供。【解決手段】明るい要素と暗い要素の交互パターンからなる光学エンコーダパターンと、光学ユニット(103)とを有する光学エンコーダ(100)であって、前記光学ユニット(103)が、前記光学エンコーダパターンに光を供給する光放射器(101)と、前記光学エンコーダパターンから光を受け取り、それに応じて、光センサ(102)と前記光学エンコーダパターンとの間の相対移動を示す正弦波信号を出力するフォトディテクタを含む光センサ(102)とを含む、光学エンコーダ(100)。一実施形態において、フォトディテクタ(720)は菱形、変形菱形、又は砂時計形である。他の実施形態において、光学エンコーダパターン(905,1005A,1005B,1005C,1005D,1105A,1105B,1105C,1105D)の明るい要素(930)と暗い要素(940)のうちの少なくとも一方は、菱形、変形菱形、又は砂時計形である。【選択図】図１
2007147622.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
明るい要素と暗い要素の交互パターンからなる光学エンコーダパターン(705)と、光学ユニット(103)とを備えた光学エンコーダ(100)であって、前記光学ユニット(103)が、
前記光学エンコーダパターン(705)に光を供給する光放射器(101)と、
前記光学エンコーダパターン(705)から光を受け取り、その光に応じて、光センサ(802A,802B,802C,802D)と前記光学エンコーダパターン(705)との間の相対移動を示す正弦波信号を出力するフォトディテクタ(720)を含む光センサ(102)と
を含み、前記フォトディテクタ(720)が、菱形、変形菱形、及び砂時計形のうちのいずれか１つの形を有する、光学エンコーダ(100)。
【請求項２】
コードストリップ(710)を更に含み、前記光学エンコーダパターン(705)は前記コードストリップ(710)上に設けられ、前記光学エンコーダパターン(705)の明るい要素と暗い要素はそれぞれ矩形である、請求項１に記載の光学エンコーダ(100)。
【請求項３】
コードホイールを更に含み、前記光学エンコーダパターンは前記コードホイール上に設けられ、前記光学エンコーダパターンの明るい要素と暗い要素はそれぞれ台形である、請求項１に記載の光学エンコーダ(100)。
【請求項４】
前記光センサ(802A,802B,802C,802D)は、菱形、変形菱形、及び砂時計形のうちのいずれか１つの形を有する第２のフォトディテクタ(720)を更に含む、請求項１に記載の光学エンコーダ(100)。
【請求項５】
明るい要素(930)と暗い要素(940)の交互パターンからなる光学エンコーダパターン(905,1005A,1005B,1005C,1005D,1105A,1105B,1105C,1105D)と、光学ユニット(103)とを含む光学エンコーダ(100)であって、前記光学ユニット(103)が、
前記光学エンコーダパターン(905,1005A,1005B,1005C,1005D,1105A,1105B,1105C,1105D)に光を供給する光放射器(101)と、
前記光学エンコーダパターン(905,1005A,1005B,1005C,1005D,1105A,1105B,1105C,1105D)から光を受け取り、その光に応じて、光センサ(102)と前記光学エンコーダパターン(905,1005A,1005B,1005C,1005D,1105A,1105B,1105C,1105D)との間の相対移動を示す制限信号を出力するフォトディテクタ(920)を含む光センサ(102)と
を含み、前記明るい要素(930)と前記暗い要素(940)のうちの少なくとも一方が、菱形、変形菱形、及び砂時計形のうちのいずれか１つの形を有する、光学エンコーダ(100)。
【請求項６】
コードストリップ(910)を更に含み、前記光学エンコーダパターン(905,1005A,1005B,1005C,1005D)は前記コードストリップ(910)上に設けられ、前記フォトディテクタは矩形である、請求項５に記載の光学エンコーダ(100)。
【請求項７】
コードホイール(1110)を更に含み、前記光学エンコーダパターン(1105A,1105B,1105C,1105C,1105D)は前記コードホイール(1110)上に設けられ、前記フォトディテクタ(920)は台形である、請求項５に記載の光学エンコーダ(100)。
【請求項８】
前記明るい要素の最も幅が広い箇所において、隣り合う明るい要素(930)間のピッチに対する各明るい要素の幅の比が、約０．８４である、請求項５に記載の光学エンコーダ(100)。
【請求項９】
前記明るい要素の最も幅が狭い箇所において、隣り合う明るい要素(930)間のピッチ(P)に対する各明るい要素(930)の幅(n)の比が、約０．１６である、請求項５に記載の光学エンコーダ(100)。
【請求項１０】
前記明るい要素(930)のうちの少なくとも１つは砂時計形である、請求項５に記載の光学エンコーダ(100)。
【請求項１１】
前記明るい要素(930)は、変形菱形の要素と菱形の要素の交互パターンからなる、請求項５に記載の光学エンコーダ(100)。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は正弦波フォトディテクタ出力信号を有する光学エンコーダに関する。
【０００２】
光学エンコーダは、何らかの基準に対する物体の動きや位置を判定するための種々の用途に利用されている。光学エンコーディングは、構成要素間の動きを測定し、追跡するための安価で信頼性の高い手段として機械的装置に使用されることが多い。例えば、プリンタ、スキャナ、複写機、ファクシミリ機、プロッタ、その他の画像形成装置は、画像を媒体上に印刷したり、媒体から画像を読み取る際に、光学エンコーディングを使用して、用紙のような画像形成媒体の動きをトラッキングすることが多い。
【０００３】
光学エンコーディングのための１つの一般的技術として、光センサ、及び光学エンコーダパターン（又はエンコーディング媒体）を使用するものがある。光センサの焦点は、光学エンコーダパターンの表面に調節される。光学エンコーダパターン（又は、エンコーディング媒体）に対して光センサが移動したり、あるいは、光センサに対してエンコーダパターンが移動したりすると、光センサは、光学エンコーダパターンを通過した光、又は光学エンコーダパターンから反射された光のパターンを検出することによって、その動きを検出する。
【０００４】
一般的な光学エンコーダパターンは、一連の明るい要素と暗い要素の交互パターンである。エンコーダパターンとセンサが相対的に移動する際に、パターン上のある要素から次の要素への変化が、光学的に検出される。例えば、エンコーダパターンは、不透明材料に設けられた穴や光透過性の窓の交互パターンとして形成される場合がある。したがって、光センサは、それらの穴や窓を横切って移動する際に、暗い状態から明るい状態への変化を検出することができる。
【０００５】
図１は、光放射器１０１及び光センサ１０２からなる光学ユニット１０３と、光放射器１０１と光センサ１０２の間に設けられた光制御手段（光学エンコーダパターン）１０５とを含む基本的な光学エンコーダ１００を示している。光放射器１０１は、例えば、１以上の発光ダイオードを含む光源である。一般に、光センサ１０２は、１以上のフォトディテクタからなり、例えば、１以上のフォトダイオード、又は電荷結合素子（ＣＣＤ）を含む。光学ユニット１０３と光学エンコーダパターン１０５は、光学エンコーダパターン１０５の長手方向に沿って、直線的に相対移動する。
【０００６】
１つの一般的用途において、光学ユニット１０３はプリンタのプリントヘッドに取り付けられ、光学エンコーダパターン１０５はプリンタのケースに固定され、プリントヘッドが移動するときに、光学ユニット１０３はエンコーダパターン１０５の長手方向に沿って移動する。光学ユニット１０３が光学エンコーダパターン１０５の長手方向に沿って移動する際に、光学エンコーダパターン１０５を通過した（又は光学エンコーダパターン１０５から反射された）光放出器１０１からの光は、光センサ１０２の１以上のフォトディテクタによって検出され、光学ユニット１０３と光学エンコーダパターン１０５の間の相対移動を示す１以上の信号が生成される。そして、プリンタは、印刷プロセスにおいて、光センサ１０２からの出力信号（複数の場合もあり）を利用して、プリントヘッドや用紙の動きを制御する。
【０００７】
図２Ａ〜図２Ｂは、コードストリップ２１０上に形成された光学エンコーダパターン１０５、光センサ１０２のフォトディテクタ２２０、並びに、光学エンコーダパターン１０５と光学ユニット１０３（フォトディテクタ２２０を含む）が相対移動したときにフォトディテクタ２２０によって生成される出力信号を示している。
【０００８】
図２Ａから分かるように、光学エンコーダパターン１０５は、矩形の「明るい」要素２３０と「暗い」要素２４０の交互パターンであり、フォトディテクタ２２０の形も矩形である。多くの場合、明るい要素２３０は複数の光透過性領域からなり、光透過性領域はコードストリップ２１０に透明領域、又は開口部として形成される場合がある。光放射器１０１からの光は、コードストリップ２１０の明るい要素２３０を通過して光センサ１０２へ達するが、光は、暗い要素２４０によって遮断され、光センサ１０２に到達しない。他の実施形態において、明るい要素２３０は、白色又は光沢のある光反射性領域からなり、光放射器１０１からの光は、コードストリップ２１０の明るい要素２３０で反射され、光センサ１０２へと戻されるが、光は、暗い要素２４０によって吸収され、光センサ１０２に戻されることはない。下記の説明は、それらの構成のいずれにも等しく当てはまる。
【０００９】
フォトディテクタ２２０は、光学エンコーダパターン１０５から受け取った光の量に応じて決まる出力信号を生成する。光学エンコーダパターン１０５と光学ユニット１０３（フォトディテクタ２２０を含む）が相対移動する際、フォトディテクタ２２０が受け取る光の量は、事実上、フォトディテクタ２２０が光学エンコーダパターン１０５の暗い要素２４０に整合しているときに得られる光が全くない状態から、フォトディテクタ２２０が光学エンコーダパターン１０５の明るい要素２３０に整合しているときに得られる光の最大量まで変化する。光学エンコーダパターン１０５と光学ユニット１０３が一定速度で相対移動するものと仮定し、図２Ｂは、フォトディテクタ２２０の出力信号を示している。
【００１０】
図２Ｂから分かるように、フォトディテクタ２２０の出力信号は、上下部分が平坦化された正弦波状の信号で、上部と底部の間で一定の傾きを有する。図２Ａ〜図２Ｂの構成は、線形コードストリップ２１０に特に適している。場合によっては、コードストリップ２１０に代えて円形コードホイールを使用することもあり、その場合、明るい要素２３０と暗い要素２４０のいずれか一方、又はフォトディテクタ２２０は、矩形ではなく、台形である場合がある。いずれの場合も、フォトディテクタ２２０は、図２Ｂに示すような台形の出力信号を生成する。
【００１１】
しかしながら、図２Ａ〜図２Ｂに示す構成には幾つかの欠点がある。特に、フィードバックや制御系の観点からすれば、台形の出力信号はあまり望ましくない。上部や底部におけるような「平坦部」では、フォトディテクタは、光センサと光学エンコーダパターンの間の相対移動に関する有用な情報を何も出力しない。また、台形の出力信号は、実際には、一連のランプ関数であり、ランプ関数は微分できないことが知られている。そのため、加速度を得ることができない。フィードバックや制御系の観点からすれば、フォトディテクタの出力信号は、概ね正弦波状の特性を有することが望ましい。
【００１２】
したがって、光学エンコーダパターンと光センサとの間の相対移動に応じて、概ね正弦波状の出力信号を生成するフォトディテクタ（複数の場合もあり）を有する光学エンコーダが必要とされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
一実施形態において、光学エンコーダは、明るい要素と暗い要素の交互パターンを備えた光学エンコーダパターンと、光学ユニットとを含み、前記光学ユニットは、前記光学エンコーダパターンに光を供給する光放射器と、前記光学エンコーダパターンから光を受け取り、それに応じて、光センサと前記光学エンコーダパターンとの間の相対移動を示す正弦波信号を出力するフォトディテクタを含む光センサとを含み、前記フォトディテクタは、菱形及び変形菱形のうちのいずれか一方の形を有する。
【００１４】
他の実施形態において、光学エンコーダは、明るい要素と暗い要素の交互パターンを備えた光学エンコーダパターンと、光学ユニットとを含み、前記光学ユニットは、前記光学エンコーダパターンに光を供給する光放射器と、前記光学エンコーダパターンから光を受け取り、それに応じて、光センサと前記光学エンコーダパターンとの間の相対移動を示す正弦波信号を出力するフォトディテクタを含む光センサとを含み、前記明るい要素と前記暗い要素のうちの少なくとも一方が、菱形、変形菱形、及び砂時計形のうちのいずれか１つの形を有する。
【００１５】
実施例は、添付の図面を参照しつつ下記の詳細な説明を読むことで、最もよく理解できるであろう。なお、図中、種々の要素は必ずしも同じ縮尺で描かれてはいないことに注意して欲しい。実際、説明を分かり易くする目的で、寸法は拡大縮小されている場合がある。可能な限り、同様の構成要素には同じ参照符号を付している。
【００１６】
下記の詳細な説明では、本発明を完全に理解してもらうために、制限のためではなく説明の目的で、具体的な詳細を開示する種々の実施形態について説明する。しかしながら、本明細書の開示の恩恵を受けた当業者であれば、本明細書に開示した特定の詳細から外れた、本明細書の教示による他の実施形態も、添付の特許請求の範囲に入ることは明らかであろう。また、例示する実施形態の説明を不明確にしないために、既知の装置及び方法に関する説明は省略している。しかしながら、そうした方法や装置も当然ながら、本発明の範囲内である。
【００１７】
なお、本明細書で使用される場合、「菱形」という用語は、直角部分を持たない菱形を意味する。図３は菱形の一例を示している。また、本明細書で使用される場合、「変形菱形」という用語は、実質的に全て同じ長さ（Ａ）の４本の長辺（「辺Ａ」）を有し、互いに平行な前記長さＡよりも短い２本の短辺（「辺Ｂ」）を有する菱形であって、辺Ｂがそれぞれ鋭角を成すように一対の辺Ａに接続される菱形を意味する。図４は変形菱形の例を示している。変形菱形は、菱形を形成し、その菱形の２つの鋭角の頂点をそれぞれ、その菱形の残りの２つの鈍角の頂点を通る直線に対して実質的に平行な直線によって切り取ることにより得られる。また、本明細書で使用される場合、「砂時計形」とは、実質的に全て同じ長さの４辺（「辺Ａ」）を有し、それら４辺のうちの対をなす辺が優角（１８０度より大きく３６０度より小さい角）を成すように互いに接続され、更に、互いに平行な実質的に同じ長さ（Ｂ）の２辺を有し、それら２辺がそれぞれ、鋭角を成すように一対の辺Ａに接続される六角形を意味する。図５は砂時計形の例を示している。なお、当然ながら、実際には、理想的な形を形成することはできない。例えば、角は一般に完全に鋭利な角ではなく、丸みを帯びており、辺は正確に同じ長さではない、等々。当然ながら、そうした実施形態も本発明の範囲内である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図６Ａ〜図６Ｂは、以下で説明する本発明の種々の実施形態を理解する上で有用な幾つかの原理を示す、光センサ６０２の適当な部品を示している。光センサ６０２は、フォトディテクタ６２０上に配置されたレチクル６５０を有する。図６Ａから分かるように、フォトディテクタ６２０は矩形の感光領域６５１を有し、レチクル６５０は光学エンコーダパターンからの光をフォトディテクタ６２０に供給するための菱形の開口部を有している。
【００１９】
図６Ｃは、光センサ６０２が光学エンコーダパターンに対して相対移動する光学エンコーダにおいて光センサ６０２が移動したときにフォトディテクタ６２０によって生成される出力信号を示している。図６Ｃから分かるように、フォトディテクタ６０２の出力信号は正弦波状の信号である。上で述べたように、このような正弦波状の出力信号が望ましい。
【００２０】
ただし、図６Ａ〜図６Ｂの光センサ６０２は、種々の欠点を有する。特に、光センサ６０２は、図１の一般的な既存の光学エンコーダに使用される一般的な光センサに比べて、余分な構成要素、すなわちレチクル６５０を必要とする。そのため、既存の光学エンコーダを全て置き換える必要があり、レチクルを備えた光学エンコーダのコストは、当然ながら、レチクルを備えていない同様のデバイスに比べて高い。また、レチクルの追加には、光学エンコーダに使用される既存のパッケージに対する設計や製造方法の変更が必要となり、更に、技術的コストも必然的に増加する。
【００２１】
したがって、図７は、上で説明した図６Ａ〜図６Ｂの構成の欠点の幾つかを克服した、正弦波出力信号を生成することが可能な光学エンコーダ７００の適当な部品を示している。光学エンコーダ７００は、光学ユニット（図１参照）と、コードストリップ７１０上に設けられた光学エンコーダパターン７０５とを含む。光学ユニットは、光放射器と、光センサとを含む。光放射器は、図１の光学エンコーダ１０１と同じものでもよいが、光センサは、菱形のフォトディテクタ７２０を含む。代替実施形態として、フォトディテクタ７２０は変形菱形であってもよい。光学エンコーダパターン７０５は、矩形の明るい要素７３０と暗い要素７４０の交互パターンである。
【００２２】
多くの場合、明るい要素７３０は複数の光透過性領域からなり、光透過性領域はコードストリップ７１０に透明領域、又は開口部として形成される場合がある。したがって、光放射器からの光は、コードストリップ７１０の明るい要素７３０を通過して光センサに到達するが、光は、暗い要素７４０によって遮断され、光センサに到達しない。他の代替実施構成において、明るい要素７３０は、白色又は光沢を有する光反射性領域であってもよい。その場合、光放射器からの光は、コードストリップ７１０の明るい要素７３０によって反射され、光センサへ戻されるが、光は、暗い要素７４０によって吸収され、光センサへは戻されない。下記の説明は、これらの構成のいずれにも同様に当てはまる。
【００２３】
フォトディテクタ７２０は、光学エンコーダパターン７０５から受け取った光の量によって決まる出力信号を生成する。光学エンコーダパターン７０５と光学ユニット（フォトディテクタ７２０を含む）を相対移動させると、フォトディテクタ７２０が受け取る光の量は、フォトディテクタ７２０が光学パターン７２０の暗い要素に整合しているときの非常に少ない光の量から、フォトディテクタ７２０が光学エンコーダパターン７０５の明るい要素７３０に整合しているときの最大の光の量まで変化する。光学エンコーダパターン７０５と光学ユニット７０３が一定速度で相対移動するものと仮定した場合、フォトディテクタ７２０の出力信号は、図６Ｃに示したものと同じになる。図６Ｃから分かるように、フォトディテクタ７２０の出力信号は、正弦波状の信号である。
【００２４】
図８Ａ〜図８Ｄは、１、２及び３チャネル光学エンコーダのための、光センサ８０２Ａ、８０２Ｂ、８０２Ｃ、及び８０２Ｄの種々の菱形フォトディテクタ構成を示している。光センサ８０２Ａ、８０２Ｂ、８０２Ｃ、及び８０２Ｄはそれぞれ、複数の変形菱形フォトディテクタ７２０を含む。図７及び図８Ａ〜図８Ｄから分かるように、光センサ８０２Ａ、８０２Ｂ，８０２Ｃ、及び８０２Ｄのそれぞれにおいて、同じ行に配置されたフォトディテクタ７０２間のピッチは、コードストリップ７１０の明るい要素７３０間のピッチと同じである（ｐ＝ｗ）。
【００２５】
図７及び図８Ａ〜図８Ｄを参照して上で説明した実施形態は、線形コードストリップを使用する場合に特に適しているが、場合によっては、コードストリップ７１０の代わりに円形コードホイールを使用することでき、その場合、明るい要素７３０と暗い要素７４０は矩形ではなく台形の形を有し、フォトディテクタ７２０は図６Ｃに示すような正弦波状の出力信号を生成する。
【００２６】
図７及び図８Ａ〜図８Ｄの構成は、別個のレチクルを必要とせず、また、光学エンコーダに使用される設計や製造方法の変更を必要としない点で、図６Ａ〜図６Ｂの構成に比べて有利である。
【００２７】
代替構成として、光学エンコーダパターンから矩形の光ビームを菱形フォトディテクタに与えるのではなく、コードストリップ又はコードホイール上の光学エンコーダパターンに１以上の菱形（又は、変形菱形、あるいは砂時計形）の開口部を形成することで、菱形（又は、変形菱形、あるいは砂時計形）の光を菱形のフォトディテクタに与えてもよい。
【００２８】
したがって、図９は、正弦波出力信号を生成可能な他の光学エンコーダ９００の適当な部品を示している。光学エンコーダ９００は、光学ユニット（図１参照）と、コードストリップ９１０上に設けられた光学エンコーダパターン９０５とを含む。光学ユニットは、光放射器と、光センサとを含む。光放射器は、図１の光学エンコーダ１０１と同じものであってもよい。光センサは、１以上の矩形フォトディテクタ９２０を含む。光学エンコーダパターン９０５は、変形菱形の明るい要素９３０と砂時計形の暗い要素９４０の交互パターンである。代替実施形態において、明るい要素９３０は、菱形、又は砂時計形であってもよい。
【００２９】
多くの場合、明るい要素９３０は複数の光透過性領域からなり、光透過性領域はコードストリップ９１０に透明領域、又は開口部として形成される場合がある。そのため、光放射器からの光は、コードストリップ９１０の明るい領域９３０を通過して光センサに到達するが、光は、暗い要素９４０によって遮断され、光センサに到達しない。他の代替構成として、明るい要素９３０は、白色、又は光沢を有する光反射性領域から構成される場合がある。その場合、光放射器からの光は、コードストリップ９１０の明るい要素９３０によって反射され、光センサへ到達するが、光は、暗い要素９４０によって吸収され、光センサへ戻されない。下記の説明は、これらの構成のいずれにも当てはまる。
【００３０】
フォトディテクタ９２０は、光学エンコーダパターン９０５から受け取った光の量に応じて決まる出力信号を生成する。光学エンコーダパターン９０５と光学ユニット（フォトディテクタ９２０を含む）が相対移動する際に、フォトディテクタ９２０が受け取る光の量は、フォトディテクタ９２０が光学エンコーダパターン９０５の暗い要素９４０に整合しているときに得られる非常に少ない光の量から、フォトディテクタ９２０が光学エンコーダパターン９０５の明るい要素９３０に整合しているときに得られる最大の光の量まで変化する。光学エンコーダパターン９０５と光学ユニットが一定速度で相対移動するものと仮定した場合、フォトディテクタ９２０の出力信号は、図６Ｃに示したものと同じになる。図６Ｃから分かるように、フォトディテクタ９２０の出力信号は、正弦波状の信号である。
【００３１】
図１０Ａ〜図１０Ｄは、明るい要素９３０と暗い要素９４０が菱形（又は、変形菱形、あるいは砂時計形）である場合の、コードストリップ９１０のための光学エンコーダパターン１００５Ａ、１００５Ｂ、１００５Ｃ、及び１００５Ｄを示している。光学エンコーダパターン１００５Ａ、１００５Ｂ、１００５Ｃ、及び１００５Ｄはそれぞれ、菱形、変形菱形、及び／又は砂時計形の複数の明るい要素９３０を有する。具体的には、図１０Ａの場合、明るい要素９３０は変形菱形であり、暗い要素９４０は砂時計形である。図１０Ｂの場合、明るい要素９３０は砂時計形であり、暗い要素９４０は変形菱形である。図１０Ｃの場合、光学エンコーダパターン１００５Ｃは、変形菱形の明るい要素９３０と砂時計形の明るい要素９３０の交互パターンと、砂時計形の暗い要素９４０と変形菱形の暗い要素９４０の交互パターンとを有する。図１０Ｄの場合、明るい要素９３０は全て変形菱形である。Ｈをフォトディテクタ９２０の高さとし、ｈを１つの菱形、変形菱形、又は砂時計形の高さとした場合、図１０Ａ〜図１０Ｃの光学エンコーダパターン１００５Ａ〜１００５Ｃでは、コードストリップのトラック高さ＝１ｈであり、図１０Ｄの光学エンコーダパターン１００５Ｄでは、コードストリップのトラック高さ＝２ｈである。ただし、Ｈ／ｈは整数値である。
【００３２】
図１０Ａ〜図１０Ｄから分かるように、光学エンコーダパターン１００５Ａ、１００５Ｂ、１００５Ｃ、及び１００５Ｄのそれぞれにおいて、明るい要素９３０間のピッチは、コードストリップ９３０のフォトディテクタ９２０間のピッチと同じである。また、最も幅の広い箇所における、隣り合う明るい要素９３０間のピッチに対する明るい要素９３０の幅の比は、約０．８４である。また、最も狭い部分における、隣り合う明るい要素９３０間のピッチに対する明るい要素９３０の幅の比は、約０．１６である。
【００３３】
図９、及び図１０Ａ〜図１０Ｄを参照して上で説明した実施形態は、線形コードストリップを使用する場合に特に適しているが、場合によっては、コードストリップ９１０の代わりにコードホイールを使用することもでき、その場合、フォトディテクタ９２０は矩形ではなく台形のものが使用される。したがって、フォトディテクタ９２０は、図６Ｃに示す正弦波状の出力信号を生成する。
【００３４】
図１１Ａ〜図１１Ｄは、明るい要素１１３０と暗い要素１１４０が菱形（又は、変形菱形、あるいは砂時計形）である場合のコードホイール１１１０のためのエンコーダパターンを示している。エンコーダパターン１１０５Ａ、１１０５Ｂ、１１０５Ｃ、及び１１０５Ｄはそれぞれ、変形菱形の複数の明るい要素１１３０を有する。具体的には、図１１Ａの場合、明るい要素１１３０は変形菱形であり、図１１Ｂの場合、暗い要素１１４０が変形菱形である。図１１Ｃ及び図１１Ｄは、光学エンコーダパターン１１０５Ａ及び１１０５Ｂと同じパターンを有している。ただし、図１１Ｃ及び図１１Ｄの光学エンコーダパターンは、位置識別信号を生成するための独立した位置識別チャネルを有している点で、それらとは異なる。Ｈをフォトディテクタ９２０の高さとし、ｈを１つの菱形、変形菱形、又は砂時計形の高さとした場合、図１１Ａ〜図１１Ｄの光学エンコーダパターン１１０５Ａ〜１１０５Ｄでは、コードストリップのトラック高さ＝２ｈである。ただし、Ｈ／ｈは整数値である。
【００３５】
図９〜図１１Ｄの構成は、個別のレチクルを必要とせず、光学エンコーダに使用される既存のパッケージに対する設計や製造方法の変更を必要としない点で、図６Ａ〜図６Ｂの構成に比べて有利である。また、多くの場合、当該技術分野における既存の光学エンコーダは、上で説明したような新しいコードストリップ又はコードホイールを備え、所望の正弦波状信号を生成するように、容易に改造することが可能である。
【００３６】
フォトディテクタの感光領域が菱形（又は、変形菱形）であるか、又は光学エンコーダパターンの明るい領域と暗い領域のうちの少なくとも一方が菱形（又は、変形菱形、あるいは砂時計形）であるような上記の実施形態によれば、光学エンコーダにレチクルその他の構成要素を追加することなく、また、光学エンコーダのパッケージに何も変更を加えることなく、フォトディテクタは正弦波信号を出力することができる。一方、フィードバックや制御系の観点からすれば、フォトディテクタの正弦波出力信号は非常に望ましい。
【００３７】
本明細書では幾つかの例示的な実施形態を開示しているが、本明細書の教示に従って種々の変更を施すことも可能であり、それらも添付の特許請求の範囲内であることは、当業者には明らかであろう。したがって、添付の特許請求の範囲内に実施形態を制限する意図はない。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】基本的な光学エンコーダを示す図である。
【図２Ａ】光学エンコーダパターン及びフォトディテクタを含む光学エンコーダの構成要素を示す図である。
【図２Ｂ】光学エンコーダパターンと図２Ａのフォトディテクタを含む光学ユニットとが相対的に移動したときにフォトディテクタによって生成される出力信号を示す図である。
【図３】菱形の幾つかの例を示す図である。
【図４】変形菱形の幾つかの例を示す図である。
【図５】砂時計形の幾つかの例を示す図である。
【図６Ａ】フォトディテクタ上に設けられたレチクルを有する光学エンコーダの構成要素を示す図である。
【図６Ｂ】フォトディテクタ上に設けられたレチクルを有する光学エンコーダの構成要素を示す図である。
【図６Ｃ】光学エンコーダパターンと、図６Ａ〜図６Ｂのフォトディテクタを含む光学ユニットとが相対的に移動したときにフォトディテクタによって生成される出力信号を示す図である。
【図７】菱形のフォトディテクタを含む光学エンコーダの構成要素を示す図である。
【図８Ａ】１、２及び３チャネル光学エンコーダのための、種々の菱形フォトディテクタ構成を示す図である。
【図８Ｂ】１、２及び３チャネル光学エンコーダのための、種々の菱形フォトディテクタ構成を示す図である。
【図８Ｃ】１、２及び３チャネル光学エンコーダのための、種々の菱形フォトディテクタ構成を示す図である。
【図８Ｄ】１、２及び３チャネル光学エンコーダのための、種々の菱形フォトディテクタ構成を示す図である。
【図９】菱形光学エンコーダパターン要素を含む光学エンコーダの構成要素を示す図である。
【図１０Ａ】種々の形の明るい要素と暗い要素を有する、コードストリップのエンコーダパターンを示す図である。
【図１０Ｂ】種々の形の明るい要素と暗い要素を有する、コードストリップのエンコーダパターンを示す図である。
【図１０Ｃ】種々の形の明るい要素と暗い要素を有する、コードストリップのエンコーダパターンを示す図である。
【図１０Ｄ】種々の形の明るい要素と暗い要素を有する、コードストリップのエンコーダパターンを示す図である。
【図１１Ａ】種々の形の明るい要素と暗い要素を有する、コードホイールのエンコーダパターンを示す図である。
【図１１Ｂ】種々の形の明るい要素と暗い要素を有する、コードホイールのエンコーダパターンを示す図である。
【図１１Ｃ】種々の形の明るい要素と暗い要素を有する、コードホイールのエンコーダパターンを示す図である。
【図１１Ｄ】種々の形の明るい要素と暗い要素を有する、コードホイールのエンコーダパターンを示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１００  光学エンコーダ
７０５、９０５、１００５Ａ〜１００５Ｄ、１１０５Ａ〜１１０５Ｄ  光学エンコーダパターン
１０３  光学ユニット
１０１  光放射器
１０２、８０２Ａ〜８０２Ｄ  光センサ
７１０  コードストリップ
７２０  フォトディテクタ
７３０  明るい要素
７４０  暗い要素
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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