(57)【要約】【課題】ユーザニーズに即したエンコーダ、特に多機能化において優れるエンコーダを提供すること。【解決手段】光学格子71,72が設けられたスケール7と、前記スケール7と当該検出ヘッド10との相対変位を検出する検出ヘッド10と、を具備する光学式エンコーダ50を次のように構成する。前記検出ヘッド10に、前記スケール7に光を照射する光出射部21と、前記光出射部21から出射して前記光学格子71,71により反射された光を受光するアレイ状受光部41,42を備え、前記アレイ状受光部41,42で生成された信号を検出する光検出部4,4’と、前記光検出部4,4’による信号検出の処理内容を切り替える切り替えスイッチ部3と、を具備させる。【選択図】図１B
2012053023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学格子が設けられたスケールと、
前記スケールと当該検出ヘッドとの相対変位を検出する検出ヘッドと、
を具備し、
前記検出ヘッドは、
前記スケールに光を照射する発光部と、
前記光学格子により反射された光を受光する受光エリアを備え、前記受光エリアで生成された信号を検出する光検出部と、
前記光検出部による信号検出の処理内容を切り替える検出モード切り替え部と、
を有することを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項２】
前記検出モード切り替え部は、前記受光エリアで生成された信号の引き出し配線の接続を切り替える
ことを特徴とする請求項１に記載の光学式エンコーダ。
【請求項３】
前記光検出部は、前記受光エリアを複数備えており、
前記検出モード切り替え部は、複数の前記受光エリアのうち信号を検出する受光エリアについて前記切り替えを行う
ことを特徴とする請求項２に記載の光学式エンコーダ。
【請求項４】
複数の前記受光エリアは、前記相対変位の変位軸が互いに異なる変位軸に対応する受光エリアである
ことを特徴とする請求項３に記載の光学式エンコーダ。
【請求項５】
前記検出モード切り替え部は、単一の前記受光エリアで生成された信号の引き出し配線の接続を切り替える
ことを特徴とする請求項２に記載の光学式エンコーダ。
【請求項６】
前記受光エリアは、アレイ状に設けられた複数の受光要素から成るアレイ状受光部であり、
前記検出モード切り替え部は、前記複数の受光要素に係る配線の接続を切り替える
ことを特徴とする請求項５に記載の光学式エンコーダ。
【請求項７】
前記検出モード切り替え部は、前記アレイ状受光部における信号検出ピッチを切り替える
ことを特徴とする請求項６に記載の光学式エンコーダ。
【請求項８】
前記検出モード切り替え部は、前記切り替えに連動して、前記光検出部によって検出された信号からエンコーダ信号を生成する際の信号生成条件を切り替える
ことを特徴とする請求項１に記載の光学式エンコーダ。
【請求項９】
前記検出モード切り替え部による、前記切り替えを判断するタイミングと前記切り替えを実行するタイミングとは互いに異なるタイミングである
ことを特徴とする請求項１に記載の光学式エンコーダ。
【請求項１０】
前記検出モード切り替え部による、前記切り替えの判断は、当該光学式エンコーダの動作中に行われる
ことを特徴とする請求項９に記載の光学式エンコーダ。
【請求項１１】
前記検出モード切り替え部は、当該光学式エンコーダの動作中に前記切り替えを行う
ことを特徴とする請求項１に記載の光学式エンコーダ。
【請求項１２】
前記光検出モード切り替え部は、所定の時刻または所定の時間間隔で前記切り替えを行う
ことを特徴とする請求項１に記載の光学式エンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定のパタンが形成されたスケールと、センサが設けられたヘッドとの変位を検出するエンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
二つの部材間の相対変位（例えば位置や角度等）を光学的に測定する為の装置として、例えばタルボットエンコーダや三重格子エンコーダ等が知られている。特許文献１には、従来の三重格子エンコーダに係る技術が開示されている。図７Ａは、特許文献１に開示されているエンコーダの構成を示す斜視図である。図７Ｂは、同エンコーダの要部構成を示す図である。
【０００３】
第１の部材１００には反射型のメインスケールＧ１が設けられている。第２の部材２００には、メインスケールＧ１を照射する光照射手段である拡散光源４００と、二次光源アレイである透過型の光源用インデックススケールＧ２と、メインスケールＧ１の反射像パタンを検出する受光手段であるフォトダイオードアレイＰＤＡと、が設けられる。
【０００４】
ここで、前記フォトダイオードアレイＰＤＡの受光面と、前記光源用インデックススケールＧ２の透過型格子面との位置が図１２に示すように揃えられて、フォトダイオードアレイＰＤＡの基板と前記光源用インデックススケールＧ２の基板とが一体に接合されている。
【０００５】
前記メインスケールＧ１は、拡散光源４００、光源用インデックススケールＧ２、及びフォトダイオードアレイＰＤＡに対して相対的に変位する測定対象に設けられている。また、光源用インデックススケールＧ２及びフォトダイオードアレイＰＤＡと、メインスケールＧ１との間には、一定の間隔が設けられている。
【０００６】
特許文献１に開示されているエンコーダは、上述のような構成を採る所謂三重格子タイプのエンコーダである。このタイプのエンコーダでは、ヘッド側の格子である光源用インデックススケールＧ２及びフォトダイオードアレイＰＤＡと、スケール側の格子であるメインスケールＧ１との間隔を所定の値に保つことで、フォトダイオードアレイＰＤＡ上にスケール格子Ｇ１の回折イメージを結像させて変位の検出を行う。
【０００７】
すなわち、拡散光源４００から出射した光は、光源用インデックススケールＧ２を通過した後メインスケールＧ１によって反射される。この反射光は、フォトダイオードアレイＰＤＡのアレイ面において干渉パタンを結像する。
そして、拡散光源４００、光源用インデックススケールＧ２及びフォトダイオードアレイＰＤＡと、メインスケールＧ１とが相対的に変位（移動）すると、フォトダイオードアレイＰＤＡに結像した干渉パタンが変化し、この干渉パタンの変化に基づいて、相対変位を検出することができる。
【０００８】
上述したように、フォトダイオードアレイＰＤＡの受光面と、光源用インデックススケールＧ２の透過型格子面との位置が揃えられ、フォトダイオードアレイＰＤＡと光源用インデックススケールＧ２とが一体的に接合された構成を採る。このような構成により、難しいギャップ調整やアラインメント調整を不要とし、且つ、高分解能特性を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平９−１９６７０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、現在、エンコーダのユーザニーズは多様化している。従って、ユーザ毎に異なる要望に合わせて微妙に仕様を変えた（セミカスタム化された）エンコーダや、種々の異なる仕様のエンコーダの提供がメーカに求められている。さらに、アプリケーションによっては、エンコーダの設置空間が限定されたり、複数の検出情報が求められたり、コスト低減等が要求されたりする。
【００１１】
しかしながら、従来のエンコーダは単機能のエンコーダであり、一つのエンコーダで複数の仕様に対応することができない。従って、複数の仕様に対応し得るエンコーダ（多機能化されたエンコーダ）の提供が望まれている。
本発明は、前記の事情に鑑みて為されたものであり、ユーザニーズに即したエンコーダ、特に多機能化において優れるエンコーダ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】
【００１２】
前記の目的を達成するために、本発明の一態様によるエンコーダは、
光学格子が設けられたスケールと、
前記スケールと当該検出ヘッドとの相対変位を検出する検出ヘッドと、
を具備し、
前記検出ヘッドは、
前記スケールに光を照射する発光部と、
前記光学格子により反射された光を受光する受光エリアを備え、前記受光エリアで生成された信号を検出する光検出部と、
前記光検出部による信号検出の処理内容を切り替える検出モード切り替え部と、
を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ユーザニーズに即したエンコーダ、特に多機能化において優れるエンコーダを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１Ａ】本発明の第１実施形態に係るエンコーダが具備する検出ヘッドの一構成例を示す上面図。
【図１Ｂ】本発明の第１実施形態に係るエンコーダを、図１Ａにおいて矢印Ａで示す方向から観た図。
【図２】本第１実施形態に係るエンコーダの一動作例を示すブロック図。
【図３Ａ】本発明の第１実施形態の一変形例に係るエンコーダが具備する検出ヘッドの一構成例を示す上面図。
【図３Ｂ】本発明の第１実施形態の一変形例に係るエンコーダを、図３Ａにおいて矢印Ａで示す方向から観た側面図。
【図４Ａ】第２実施形態に係るエンコーダが具備する検出ヘッドの一構成例を示す上面図である。
【図４Ｂ】複数の受光要素の接続関係の一例を示す図。
【図４Ｃ】各受光要素群からの出力信号に係る配線接続の一例を示す図。
【図５】アレイ状受光部を構成する複数の受光要素の接続関係の一例を示す図。
【図６Ａ】アレイ状受光部を構成する複数の受光要素の接続関係の一例を示す図。
【図６Ｂ】各受光要素群からの出力信号に係る配線接続の一例を示す図。
【図７Ａ】従来のエンコーダの構成を示す斜視図。
【図７Ｂ】従来のエンコーダの要部構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
［第１実施形態］
図１Ａは、本第１実施形態に係るエンコーダが具備する検出ヘッドの一構成例を示す上面図である。図１Ｂは、本第１実施形態に係るエンコーダを図１Ａにおいて矢印Ａで示す方向から観た図である。なお、図１Ａにおいては後述する光透過樹脂を不図示としている。
【００１６】
本第１実施形態に係るエンコーダ５０は、検出ヘッド１０とスケール７とを具備する。前記検出ヘッド１０は、基板１と、ベアチップＬＥＤ２と、切り替えスイッチ部３と、光検出器４と、光検出器４´と、光透過樹脂６と、を有する。前記スケール７は、光学格子７１と、光学格子７２と、を有する。
【００１７】
前記基板１は、ベアチップＬＥＤ２と、切り替えスイッチ部３と、光検出器４と、光検出器４´と、を上面に備える。ここで、基板１上面及び基板１上面に配設されている各構成部材は、図１Ａに示すように光透過樹脂６によって覆われている。換言すれば、基板１上面に配設されている各構成部材は、光透過樹脂６内に埋め込まれている。基板１及び基板１上面に配設された各構成部材は一体的に検出ヘッドとして機能する。
【００１８】
前記ベアチップＬＥＤ２は、点光源状の光出射部２１を有する。
前記切り替えスイッチ部３は、当該エンコーダ５０が出力するエンコーダ信号を切り替るスイッチである。換言すれば、この切り替えスイッチ部３は、後述する光検出器４，４´による検出の処理内容を切り替える検出モード切り替え部である。なお、この切り替えスイッチ部３による切り替え処理の詳細は後述する。
【００１９】
前記光検出器４は、受光エリアであるアレイ状受光部４１を上面に備える上面矩形形状の光検出器である。前記光検出器４´は、受光エリアであるアレイ状受光部４２を備える上面矩形形状（光検出器４と略同一形状）の光検出器である。
ここで、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸を設定する。すなわち、当該エンコーダ５０の厚み方向にｚ軸をとり、当該エンコーダ５０上面の矩形形状を構成する長辺方向にｘ軸をとり且つ短辺方向にｙ軸をとる。
前記光検出器４と前記光検出器４´とは、基板１上面において、ｘ軸方向に長手方向が一致するように且つｘ軸方向に延びる同一直線上に並べて設けられている。なお、本例では、光検出器４，４´のアレイ状受光部４１，４２を構成する受光要素の配設方向と、光検出器４，４´の長手方向とが同一方向となるように、当該光検出器４，４´を構成している。
【００２０】
ここで、受光エリアであるアレイ状受光部４１を構成する各受光要素は、それぞれ光検出器４のうち上面（スケール７に対向する面）において、互いに平行にｘ軸方向に並べて設けられている。受光エリアであるアレイ状受光部４２を構成する各受光要素は、それぞれ光検出器４´のうち上面（スケール７に対向する面）において、互いに平行にｘ軸方向に並べて設けられている。以下、アレイ状受光部４１及びアレイ状受光部４２について詳細に説明する。
【００２１】
前記アレイ状受光部４１は、光検出器４のうちスケール７に対向する面に設けられた受光手段である。詳細には、アレイ状受光部４１は、（ｐ３）／４の間隔で配設された互いに同形状の複数の受光要素を備える。これら複数の受光要素は、４個毎に電気的に接続されている。このように構成することで、位相が（ｐ３）／４ずつ異なる４つの位相の異なる信号が生成される。なお、各位相群のピッチ（同位相の受光要素から成る群同士のピッチ）はすべてｐ３である。
【００２２】
前記アレイ状受光部４２は、光検出器４´のうちスケール７に対向する面に設けられた受光手段である。詳細には、アレイ状受光部４２は、（ｐ４）／４の間隔で配設された互いに同形状の複数の受光要素を備える。これら複数の受光要素は、４個毎に電気的に接続されている。このように構成することで、位相が（ｐ４）／４ずつ異なる４つの位相の異なる信号が生成される。なお、各位相群のピッチ（同位相の受光要素から成る群同士のピッチ）はすべてｐ４である。この時、ｐ３＝２・ｐ１であり、ｐ４＝２・ｐ２となっている。
【００２３】
なお、エンコーダ信号の取得が可能なピッチであればよく、ピッチを規定する上述の関係式に必ずしも従う必要はない。
前記スケール７は、ピッチがｐ１である光学格子７１と、ピッチがｐ２である光学格子７２と、が設けられたスケールである。このスケール７の構成については、後に詳述する。
【００２４】
なお、本第１実施形態に係るエンコーダ５０では、１つの変位軸についての測定には１つの受光エリアを用いる。従って、互いに異なる複数の変位軸について測定を行う場合や１つの変位軸について重複する測定を行う場合には、複数の受光エリアを用いる。
ところで、前記光検出器４には、アレイ状受光部４１から出力された電気信号を電流・電圧変換し、更にゲイン調整する電気回路が搭載されている。同様に、前記光検出器４´には、アレイ状受光部４２から出力された電気信号を電流・電圧変換し、更にゲイン調整する電気回路が搭載されている。
【００２５】
また、ベアチップＬＥＤ２、光検出器４、及び光検出器４´が、基板１に対して電気的に接続されている。これにより、ベアチップＬＥＤ２、光検出器４、及び光検出器４´の動作が可能となる。なお、この電気配線については本第１実施形態の特徴部ではないので、詳細な説明は省略する。
【００２６】
以下、スケール７の一構成例について詳細に説明する。スケール７のうち前記検出ヘッド１０に対向する面には、光学格子７１及び光学格子７２が下記のように設けられている。
《タイプ１》
スケール７は、ｘ軸方向についてのみ変位可能に構成されており、検出ヘッド１０に対して相対的にｘ軸方向に変位する。
【００２７】
本タイプ１に係るスケール７は、光学格子７１と光学格子７２とが、スケール７と基板１とのｘ軸方向の相対変位における全ストロークの半分ずつ設けられている態様のスケールである。換言すれば、光学格子７１，７２が、ｘ軸方向に同一直線上に並ぶように、且つ、光検出器４，４´に対応する位置に設けられている態様である。
【００２８】
アレイ状受光部４１の上部領域に光学格子７１が位置し、アレイ状受光部４２の上部領域に光学格子７２が位置したときに、光検出器４，４´によるエンコーダ信号の出力が可能となる（検出ヘッド１０とスケール７との相対変位の検出が可能となる）。
《タイプ２》
スケール７は、ｘ軸方向についてのみ変位可能に構成されており、検出ヘッド１０に対して相対的にｘ軸方向に変位する。
【００２９】
本タイプ２に係るスケール７は、光学格子７１がスケール７と基板１とのｘ軸方向の相対変位における全ストロークに亘って設けられている態様のスケールである。
アレイ状受光部４１，４２の上部領域に光学格子７１が位置したときに、光検出器４，４´によるエンコーダ信号の出力が可能となる（検出ヘッド１０とスケール７との相対変位の検出が可能となる）。
《タイプ３》
スケール７は、ｘ軸方向についてのみ変位可能に構成されており、検出ヘッド１０に対して相対的にｘ軸方向に変位する。
【００３０】
本タイプ３に係るスケール７は、光学格子７２がスケール７と基板１とのｘ軸方向の相対変位における全ストロークに亘って設けられている態様のスケールである。
アレイ状受光部４１，４２の上部領域に光学格子７２が位置したときに、光検出器４，４´によるエンコーダ信号の出力が可能となる（検出ヘッド１０とスケール７との相対変位の検出が可能となる）。
【００３１】
ところで、光透過樹脂６の上面（スケール７との対向面）については、少なくとも、光出射部２１から出射された光がスケール７により反射されて光検出器４，４´に入射する際に当該光が通過する部位が、平坦且つ光学格子７１，７２及びアレイ状受光部４１，４２に対して平行を為すように形成されている。
【００３２】
以下、切り替えスイッチ部３について詳細に説明する。この切り替えスイッチ部３は、当該エンコーダ５０が出力するエンコーダ信号の切り替えを行う為のスイッチである。具体的には、切り替えスイッチ部３は、当該エンコーダ５０が出力するエンコーダ信号を例えば下記のように切り替える。
《切り替え例１》
アレイ状受光部４１によるエンコーダ信号を出力するように切り替える。
《切り替え例２》
アレイ状受光部４２によるエンコーダ信号を出力するように切り替える。
《切り替え例３》
アレイ状受光部４１によるエンコーダ信号、及びアレイ状受光部４２によるエンコーダ信号を出力するように切り替える。
《切り替え例４》
アレイ状受光部４１によるエンコーダ信号またはアレイ状受光部４２によるエンコーダ信号と、それらのエンコーダ信号同士の差分と、を出力するように切り替える。
【００３３】
なお、《切り替え例１》〜《切り替え例４》を採用する場合における、当該エンコーダ信号の出力方式については任意である。すなわち、例えば《切り替え例３》または《切り替え例４》を採用する場合であって、２種類のエンコーダ信号のうち１セット分を出力させる際には、“時分割で”或いは“指定された方のみを”出力させる方式を採用してもよい。
【００３４】
なお、必要セット分の出力端子（例えば、アレイ状受光部４１によるエンコーダ信号の為の出力端子と、アレイ状受光部４２によるエンコーダ信号の為の出力端子と、それらのエンコーダ信号の差分信号の為の出力端子と）を設けても勿論よい。
ところで、切り替えスイッチ部３は、エンコーダ信号に係る上述の切り替え処理を行うか否かを判定する切り替え判断部を備える。この切り替え判断部は、アレイ状受光部４１によるエンコーダ信号の信号レベル（振幅レベル）及びアレイ状受光部４２によるエンコーダ信号の信号レベル（振幅レベル）を所定の閾値に基づいて判定する。
【００３５】
切り替え判断部によって、判定対象のエンコーダ信号の信号レベルが所定の信号レベルに達していないと判定された場合には、切り替えスイッチ部３は、出力するエンコーダ信号の切り替え処理を行う。
なお、切り替え判断部を、切り替えスイッチ部３とは独立した部材として、検出ヘッド１０に設けても良い。また、出力するエンコーダ信号の具体的な切り替え処理方法としては、例えばアレイ状受光部４１及びアレイ状受光部４２から出力された信号についての配線接続を切り替える処理等を挙げることができる。
【００３６】
以下、本第１実施形態に係るエンコーダ５０の動作について説明する。図２は、本第１実施形態に係るエンコーダ５０の一動作例を示すブロック図である。
まず、光源であるベアチップＬＥＤ２から光が出射され（ステップＳ１）、この光は、スケール７上の光学格子７１及び／または光学格子７２に照射される（ステップＳ２）。
【００３７】
スケール７上の光学格子７１及び／または光学格子７２に照射された光は、当該光学格子７１及び／または光学格子７２により反射・回折されて、アレイ状受光部４１及び／またはアレイ状受光部４２に入射する。そして、アレイ状受光部４１及び／またはアレイ状受光部４２上に、光学格子７１及び／または光学格子７２の回折イメージ（周期パタン）が形成される（ステップＳ３）。
【００３８】
このステップＳ３において形成された回折イメージは、それぞれ光学格子７１／光学格子７２のピッチの２倍のピッチを有する拡大像である。この回折イメージは、それぞれアレイ状受光部４１／アレイ状受光部４２によって検出される。
ここで、スケール７が、検出ヘッド１０に対してｘ軸方向に相対移動すると、前記回折イメージが、アレイ状受光部４１／アレイ状受光部４２上でｘ軸方向に移動する。これにより、光検出器４／光検出器４´から、周期的な疑似正弦波信号（アナログ電流）が得られる（ステップＳ４）。
【００３９】
なお、上述の処理によって得られた周期的な擬似正弦波信号（アナログ電流）は、電流・電圧変換によってアナログ電圧に変換され（ステップＳ５）、その後、二値化／逓倍処理され（ステップＳ６）、エンコーダ信号として出力される。電流・電圧変換（ステップＳ５）までは検出ヘッド１０に含まれる、図示しない信号処理部で処理され、二値化、または、逓倍の処理（ステップＳ６）は、図示しない、別体の信号処理回路で処理するものとする。ただし、必ずしもそれぞれの信号処理を実行する部分をこのように設定する必要は無い。これらの処理は本第１実施形態に係るエンコーダに特有の処理ではない為、詳細な説明は省略する。
【００４０】
ところで、本第１実施形態に係るエンコーダでは、二値化／逓倍処理（ステップＳ６）よりも前の段階、即ち、ステップＳ１からステップＳ５で、信号処理に関する設定切り替え（エンコーダ信号の出力切り替え処理）を行う。以下、詳細に説明する。
すなわち、切り替えスイッチ部３が、後述するエンコーダ信号の出力切り替え処理を行う。これにより、ユーザが所望する特定のエンコーダ信号が出力される。ここで、切り替え処理のタイミングを指定する時点、及び切り替え処理の内容の指定方法としては、具体的には例えば下記例を挙げることができる。
《具体例１》
切り替え処理のタイミングの指定時；製品製作時
切り替え処理の内容の指定方法；固定スイッチ等による指定
《具体例２》
切り替え処理のタイミングの指定時；電源投入時
切り替え処理の内容の指定方法；ＤＩＰスイッチ、メモリスイッチ等による指定
《具体例３》
切り替え処理のタイミングの指定時；動作時
切り替え処理の内容の指定方法；外部信号による指定
《具体例４》
切り替え処理のタイミングの指定時；動作時
切り替え処理の内容の指定方法；エンコーダ内部での判断による指定
上述の各《具体例》の適用例としては、例えば下記の例を挙げることができる。すなわち、例えば光学格子７１のみを有するスケール７から、光学格子７２のみを有するスケール７に構成を変更する場合、《具体例１》〜《具体例４》の何れを適用してエンコーダ信号の出力切り替え処理を行ってもよい。
【００４１】
また、例えば《具体例４》は、例えばスケール７が変更されたことによるエンコーダ信号の劣化（例えば振幅低下）に起因して、切り替え処理を行う場合の例である。そして、上述した切り替え処理を行うことで、所望のエンコーダ信号を得ることができる。
【００４２】
ところで、本第１実施形態に係るエンコーダでは、上述したように複数のエンコーダ信号を同時に取得することで、例えば下記の作用・効果を得ることができる。
・アレイ状受光部４１の受光要素の配設ピッチと、アレイ状受光部４２の受光要素の配設ピッチとが、互いに異なるピッチ（例えば僅かに異なるピッチ）である場合、スケール７の絶対位置を検出することが可能となる。
・アレイ状受光部４１の受光要素の配設ピッチと、アレイ状受光部４２の受光要素の配設ピッチとが互いに等しい場合、１軸信号とその補正信号とを出力させることができる。そして、このように同一検出軸を２ヶ所以上で測定することで、検出ヘッド１０の回転・傾斜や、検出ヘッド１０とスケール７との間のギャップ変化等の特性を検出することが可能となる。そして、このようにして得られた信号を、適宜、補正信号として用いる。
【００４３】
なお、上述の切り替え処理を実行するか否かについての決定は、当該エンコーダ５０の動作前或いは動作中の何れにおいて行ってもよい。さらには、上述の切り替え処理を実行する旨の決定に基づいて実際に切り替え処理を行うタイミングは、当該エンコーダ５０の動作前或いは動作中の何れにおいて決定してもよい。
【００４４】
例えば、時分割による複数のエンコーダ信号の出力切り替え処理の場合、当該切り替え処理を行うタイミングは、決定当該エンコーダ５０の動作前の時点で決定されている。しかしながら、実際に切り替え処理を実行するのは当該エンコーダ５０の動作中である。
【００４５】
なお、例えば当該エンコーダ５０の起動時に検出系に係る構成をチェックし、該チェック結果に基づいて最適な切り替え処理を実行するように構成してもよい。さらには、当該エンコーダ５０の動作中に切り替え処理を実行することを決定し、次回の起動時に当該切り替え処理を実行するように構成してもよい。
【００４６】
さらには、上述の切り替え処理の際には、出力するエンコーダ信号の生成にとって不要な回路を、当該切り替え処理に連動して、一時的にその動作を停止させたり電源を落としたりしても良い。
以上説明したように、本第１実施形態によれば、ユーザニーズに即したエンコーダ、特に多機能化において優れるエンコーダを提供することができる。具体的には、例えば下記の効果を奏するエンコーダを提供することができる。
・エンコーダ信号の検出の為の受光部に係る配線の接続関係を切り替えることで、複数の仕様に対応することができる。
・すなわち、信号検出の為の受光部として、検出ヘッド１０上に複数の受光エリア（アレイ状受光部４１及びアレイ状受光部４２）を所定の配設態様で設け、且つ、それら複数の受光部から出力される信号を、適宜組み合わせて取り出せるように配線の接続関係を切り替えることで、種々の仕様に対応可能となる。
・上述の切り替え処理を実行するタイミングを適宜設定できる。従って、当該エンコーダ５０に要求される使用条件・用途・検出状況等の変化に応じて、随時最適なタイミングでエンコーダ信号の出力切り替えを実行できる。
・例えば、切り替え処理を行うか否かの判断を、エンコーダ信号の検出中に行うことで、状況変化をタイムリーに判断することが可能となる。つまり、当該エンコーダ５０の使用条件・用途・検出状況等の種々の変化に対して、当該エンコーダ５０をタイムリーに追従させて動作させることができる。
・本第１実施形態に係るエンコーダ５０は、複数のエンコーダを具備している装置と実質的に同等な機能を有する。従って、検出したエンコーダ信号の出力を切り替える（例えば時分割による切り替え）ことで、１つのエンコーダで複数の仕様に対応することが可能となる。
【００４７】
なお、上述の例では光学式のエンコーダを例に説明したが、光学式に限られず、出力するエンコーダ信号の切り替え処理が実行可能なエンコーダであれば、光学式以外のタイプのエンコーダ（例えば磁気式や容量式等のエンコーダ）に対しても本第１実施形態を適用できる。
《変形例》
以下、本発明の第１実施形態の一変形例に係るエンコーダについて説明する。説明の重複を避ける為、上述の第１実施形態に係るエンコーダとの相違点について説明する。
【００４８】
図３Ａは、本一変形例に係るエンコーダが具備する検出ヘッドの一構成例を示す上面図である。図３Ｂは、本一変形例に係るエンコーダを、図３Ａにおいて矢印Ａで示す方向から観た図である。
本一変形例に係るエンコーダ５０では、受光エリアであるアレイ状受光部４１を有する光検出器４と、アレイ状受光部４２を有する光検出器４´とが基板１上において、アレイ状受光部４１，４２を構成する受光要素の配列方向とｘ軸方向とが一致するように且つｙ軸方向に延びる同一直線上に並べて設けられている。一方、スケール７は、ｘ軸方向についてのみ変位可能に（検出ヘッド１０に対して相対的に変位可能に）構成されている。
【００４９】
以上説明したように、本変形例によれば、第１実施形態に係るエンコーダと同様の効果を奏する上に、下記の効果を奏するエンコーダを提供することができる。
すなわち、上述した基板１上における光検出器４，４´の配置態様により、本一変形例に係るエンコーダは、前記第１実施形態に係るエンコーダよりも、スケール７と検出ヘッド１０との変位に係るストロークを大きくとることができる。
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態に係るエンコーダについて説明する。説明の重複を避ける為、上述の第１実施形態に係るエンコーダとの相違点について説明する。主な相違点の一つは、検出ヘッド１０に設けられた光検出器の個数、及びスケール７に設けられた光学格子の個数である。
【００５０】
図４Ａは、本第２実施形態に係るエンコーダが具備する検出ヘッド１０の一構成例を示す上面図である。同図に示すように、基板１上には一つの光検出器（光検出器４）が設けられている。また、図４Ａには図示していないが、スケール７には一つの光学格子（光学格子７１）が設けられている。つまり、本第２実施形態に係るエンコーダでは、検出ヘッド１０に設けられた一つの光検出器は一つであり、スケール７に設けられた光学格子も一つである。
【００５１】
前記光検出器４は、基板１のうちスケール７との対向面においてスケール７の光学格子７１に対応する位置に設けられており、アレイ状受光部４１が形成されている。前記アレイ状受光部４１は、（ｐ３）／４の間隔で、ｘ軸方向に並べて配設された互いに同形状の複数の受光要素を備える。
【００５２】
図４Ｂは、アレイ状受光部４１を構成する複数の受光要素の接続関係の一例を示す図である。図４Ｂに示す例では、アレイ状受光部４１を構成する複数の受光要素は８つ毎に電気的に接続されている。これら８つ毎に電気的に接続されて成る各受光要素群から出力される信号を、それぞれ信号（１）、信号（２）、・・・、信号（８）とする。
【００５３】
図４Ｃは、これら信号（１）〜信号（８）を適宜組み合わせて出力する為の配線接続の一例を示す図である。図４Ｃに示す例では、信号の足し合わせ方として２通りの組み合わせが設定されている。本第２実施形態に係るエンコーダでは、このように信号出力に係る配線接続が切り替え可能に構成されている。
【００５４】
ここで、各位相群のピッチ（同位相の受光要素から成る群同士のピッチ）が２・ｐ３またはｐ３であるとする。図４Ｃに示す例では、位相が（ｐ３）／２または（ｐ３）／４ずつ異なる４つの信号が生成される。
前記スケール７に設けられた光学格子７１は、例えば下記のピッチの光学格子である。
《スケール７の光学格子７１のピッチ例１》
光学格子７１のピッチｐ１＝（ｐ３）／２
《スケール７の光学格子７１のピッチ例２》
光学格子７１のピッチｐ１＝ｐ３
ところで、前記切り替えスイッチ部３は、切り替え処理として、アレイ状受光部４１の検出ピッチを切り替える。つまり、前記切り替えスイッチ部３は、信号出力に係る配線接続を切り替える（アレイ状受光部４１を構成する受光要素の配線接続を切り替える）ことで、アレイ状受光部４１を構成する受光要素の実質的なピッチを切り替える。具体的には、例えば下記のようなピッチに切り替える。
《アレイ状受光部４１を構成する受光要素のピッチ例１》
受光要素のピッチ＝ｐ３
《アレイ状受光部４１を構成する受光要素のピッチ例２》
受光要素のピッチ＝２・（ｐ３）
そして、アレイ状受光部４１の上部領域に光学格子７１が位置すると、当該光検出器４によるエンコーダ信号の検出が可能となる。
【００５５】
なお、エンコーダ信号の出力方式は任意である。例えば、エンコーダ信号の出力を１セット分とする場合には、“時分割で出力させる方式”或いは“指定された方のみを出力させる方式”を採ればよい。また、複数のエンコーダ信号を出力させる場合には、必要なセット分の出力端子を設けても勿論よい。
【００５６】
ところで、前記切り替えスイッチ部３は、切り替え処理を実行するか否かを判定する切り替え判断部（不図示）を備える。この切り替え判断部は、アレイ状受光部４１から得られた信号の信号レベル（即ち振幅レベル）を所定の閾値と比較し、該比較結果に基づいて切り替え処理を実行するか否かを判断する。
【００５７】
すなわち、前記切り替えスイッチ部３は、アレイ状受光部４１から得られた信号の信号レベルが所定の信号レベルに達していないと切り替え判断部によって判定された場合に、切り替え処理を実行する。
なお、前記切り替え判断部は、切り替えスイッチ部３とは独立して、検出ヘッド１０に設けられていても良い。
【００５８】
前記切り替えスイッチ部３によるアレイ状受光部４１の検出ピッチの切り替え処理は、具体的には例えば下記のように行われる。以下、“切り替え処理のタイミングの指定時”及び“切り替え処理の内容の指定方法”の具体例を列挙する。
《具体例１》
切り替え処理のタイミングの指定時；製品製作時
切り替え処理の内容の指定方法；固定スイッチ等による指定
《具体例２》
切り替え処理のタイミングの指定時；電源投入時
切り替え処理の内容の指定方法；ＤＩＰスイッチ、メモリスイッチ等による指定
《具体例３》
切り替え処理のタイミングの指定時；動作時
切り替え処理の内容の指定方法；外部信号による指定
《具体例４》
切り替え処理のタイミングの指定時；動作時
切り替え処理の内容の指定方法；エンコーダ内部での判断による指定
例えば、スケール７を、異なる検出ピッチの光学格子７１を有するスケール７に取り替える場合には、《具体例１》〜《具体例４》のうち何れを採用しても良い。また、例えば《具体例４》は、スケール７が切り替わったことによるエンコーダ信号の劣化（例えば振幅低下）に起因して検出信号を切り替える場合にも適用できる。上述のような切り替え処理の結果、所望のエンコーダ信号を得ることができる。
【００５９】
上述したように切り替え処理のタイミングの指定は、当該エンコーダ５０の動作前或いは動作中の何れでもよい。同様に、切り替え処理を実行するタイミングも、当該エンコーダ５０の動作前或いは動作中の何れでもよい。
例えば、時分割による切り替え処理においては、切り替えタイミングは当該エンコーダ５０の動作前から決定しているが、切り替え処理を実行するのは当該エンコーダ５０の動作中である。
【００６０】
また、例えば当該エンコーダ５０の起動時に検出系の構成をチェックし、その結果に基づいて最適な切り替え処理を実行することも可能である。さらには、当該エンコーダ５０の動作中に切り替え処理を実行することを決定し、次回の起動時に当該切り替え処理を実行するとしてもよい。
【００６１】
さらには、上述の切り替え処理の際には、出力するエンコーダ信号の生成にとって不要な回路を、当該切り替え処理に連動して、一時的にその動作を停止させたり電源を落としたりしても良い。
以上説明したように、本第２実施形態によれば、第１実施形態に係るエンコーダと同様の効果を奏する上に、下記の効果を奏するエンコーダを提供することができる。
【００６２】
本第２実施形態に係るエンコーダによれば、アレイ状受光部４１の検出ピッチを切り替えることが可能な構成を採ることで、複数の光検出器を設けずとも、分解能を切り替えることが可能となる。分解能の切り替えが可能であるので、検出ヘッド１０とスケール７との間のワーキングディスタンスを変更したり、出力するエンコーダ信号の安定性を切り替えたりすることが可能となる。
［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態に係るエンコーダについて説明する。説明の重複を避ける為、上述の第２実施形態に係るエンコーダとの相違点について説明する。主な相違点の一つは、検出ヘッドに設けられた光検出器４のアレイ状受光部４１の構成、及び該アレイ状受光部４１からの信号の引き出し線の構成である。
【００６３】
図５は、アレイ状受光部４１を構成する複数の受光要素の接続関係の一例を示す図である。アレイ状受光部４１を構成する互いに同形状で複数の受光要素は、ピッチがｐ３で配設されており、図５に示すように４つ毎に電気的に接続されている。これら４つ毎に電気的に接続された各受光要素群から出力される信号を、それぞれ信号（１）、信号（２）、信号（３）、信号（４）とする。これら４つの信号は、位相が（ｐ３）／４ずつ異なる。ここで、各位相群のピッチ（同位相の受光要素から成る群同士のピッチ）は、全てｐ３である。
【００６４】
ところで、アレイ状受光部４１の両端部位に位置する受光要素による検出信号は、他の部位に位置する受光要素による検出信号よりも、位相ずれ等により信号レベルが比較的下がりやすい。このような事情を鑑みて、アレイ状受光部４１の両端部位に位置する受光要素には、図５に示すようにスイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２が接続されている。この構成により、アレイ状受光部４１の両端部位に位置する受光要素からの出力をＯＮ／ＯＦＦ切り替えすることが可能となる。この切り替え処理は、前記切り替えスイッチ部３が実行する。
【００６５】
このように、切り替えスイッチ部３が、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２による信号出力のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることによって、アレイ状受光部４１を構成する受光要素からの出力信号の有効幅を変更して信号を補正する。実際にＯＮ／ＯＦＦ切り替えを行うか否かは、例えば、切り替えスイッチ部３（切り替え判断部）が、出力信号の振幅等に基づいて判断する。
【００６６】
なお、本例では、アレイ状受光部４１の両端部位に位置する受光要素のみについて、出力のＯＮ／ＯＦＦ切り替えを行う構成としているが、その他の各受光要素や複数の受光要素から成るブロックについて同様の切り替えを行う構成としてもよい。
本第３実施形態に係るエンコーダでは、上述したスイッチＳＷ１，ＳＷ２による信号出力のＯＮ／ＯＦＦ切り替えに連動して、出力するエンコーダ信号の振幅レベルをほぼ一定に保つ為に、光検出器４からの検出信号に基づいてエンコーダ信号を生成する際の信号生成条件を変更する。
【００６７】
具体的には、この信号生成条件の変更としては、光検出器４から出力される電流をＩ／Ｖ変換する際の抵抗値の切り替え、或いは、Ｉ／Ｖ変換後のゲインの切り替え等を挙げることができる。
なお、このような信号生成条件の切り替えに応じて、後段処理で要求されるエンコーダ信号の仕様（例えば振幅範囲や振幅中心電圧等）が変化するようであれば、当該切り替えに連動して、それらを調整することが好ましい。
【００６８】
以上説明したように、本第３実施形態によれば、第２実施形態に係るエンコーダと同様の効果を奏する上に、下記の効果を奏するエンコーダを提供することができる。
・スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２のＯＮ／ＯＦＦ切り替えのみで、光検出器４のアレイ状受光部４１の検出長や有効検出部分を切り替えることができる。
・信号検出用の受光部（光検出器４）内の接続を切り替えることで、当該光検出器４のアレイ状受光部４１の検出長や有効検出部分を切り替えることができ、容易に検出感度を切り替えることが可能となる。
・光検出器４上における光学的な結像がその外周部で劣化したり、光検出器４上における像のピッチがアレイ状受光部４１のピッチと合わなくなった場合（例えば像倍率にずれが生じた場合）に、信号の検出長を切り替えて短くしたり、結像の良好な部分のみから選択的に信号を得ることができる。つまり、ＳＮ比の良好な検出信号を得ることができる。
・エンコーダ信号を生成する際の信号生成条件を変更することで、出力するエンコーダ信号の振幅を一定レベルに保つことが可能となる。また、スイッチＳＷ１，ＳＷ２のＯＮ／ＯＦＦ切り替えによって、エンコーダ信号に求められる条件（例えば振幅範囲や振幅中心電圧等）を調整することもできる。
・スイッチＳＷ１，ＳＷ２のＯＮ／ＯＦＦ切り替えに連動して、適宜、エンコーダ信号の振幅範囲や振幅中心電圧等を調整してもよい。
[第４実施形態]
以下、本発明の第４実施形態に係るエンコーダについて説明する。説明の重複を避ける為、上述の第２実施形態に係るエンコーダとの相違点について説明する。主な相違点の一つは、検出ヘッドに設けられた光検出器４のアレイ状受光部４１の構成、及び該アレイ状受光部４１からの信号の引き出し線の構成である。
【００６９】
図６Ａは、アレイ状受光部４１を構成する複数の受光要素の接続関係の一例を示す図である。図６Ｂは、各受光要素から出力された信号を適宜組み合わせて出力する為の配線接続の一例を示す図である。
アレイ状受光部４１は３つのブロック（ブロックＡ、ブロックＢ、ブロックＣ）から成り、それぞれ互いに同形状の受光要素を同数だけ備えている。詳細には、それら複数の受光要素はピッチｐ３で配設されており、図６Ａに示すように各ブロック内で４つ毎に電気的に接続されている。
【００７０】
これら４つ毎に電気的に接続された各受光要素群から出力される信号を、それぞれ信号（１）、信号（２）、信号（３）、信号（４）とする。これら４つの信号は、位相が（ｐ３）／４ずつ異なる。ここで、各位相群のピッチ（同位相の受光要素から成る群同士のピッチ）は、全てｐ３である。各ブロックで生成される信号は下記の通りである。なお、同じ数字が付された信号は、同相の信号である。
ブロックＡ：  信号（１ａ）、信号（２ａ）、信号（３ａ）、信号（４ａ）  
ブロックＢ：  信号（１）、信号（２）、信号（３）、信号（４）  
ブロックＣ：  信号（１ｂ）、信号（２ｂ）、信号（３ｂ）、信号（４ｂ）  
本第４実施形態に係るエンコーダでは、切り替えスイッチ部３が、これら各ブロックからの信号出力に係る配線接続を切り替えることで、図６Ｂに示す組み合わせで足し合わされた信号のうち所望の組み合わせで足し合わされた信号を得ることができる。このように構成することで、アレイ状受光部４１の実質的な平均検出ピッチを、当該エンコーダに要求される仕様に応じて容易に切り替えることができる。
以下、足し合わせる信号の組み合わせ例と、アレイ状受光部４１の平均検出ピッチとの具体的な対応関係を示す。
《設定１》平均検出ピッチがｐ３に等しくなる設定
・信号（１ａ）＋信号（１）＋信号（１ｂ）
・信号（２ａ）＋信号（２）＋信号（２ｂ）
・信号（３ａ）＋信号（３）＋信号（３ｂ）
・信号（４ａ）＋信号（４）＋信号（４ｂ）
《設定２》平均検出ピッチがｐ３より小さくなる設定
・信号（２ａ）＋信号（１）＋信号（４ｂ）
・信号（３ａ）＋信号（２）＋信号（１ｂ）
・信号（４ａ）＋信号（３）＋信号（２ｂ）
・信号（１ａ）＋信号（４）＋信号（３ｂ）
《設定３》平均検出ピッチがｐ３より大きくなる設定
・信号（４ａ）＋信号（１）＋信号（２ｂ）
・信号（１ａ）＋信号（２）＋信号（３ｂ）
・信号（２ａ）＋信号（３）＋信号（４ｂ）
・信号（３ａ）＋信号（４）＋信号（１ｂ）
上述の設定のうち所望の設定に係る配線接続に切り替えることで、アレイ状受光部４１における実質的な平均検出ピッチを切り替えることができ、所望のエンコーダ信号を得ることができる。
【００７１】
以上説明したように、本第４実施形態によれば、第２実施形態に係るエンコーダと同様の効果を奏する上に、下記の効果を奏するエンコーダを提供することができる。
・光検出器４内の配線接続を切り替えることにより、光検出器４のアレイ状受光部４１の実質的な検出ピッチを切り替えることができる。従って、光検出器４上の像のピッチがアレイ状受光部４１のピッチと合わなくなった場合（像倍率にずれが生じた場合）、適宜上述の切り替えを実行することで、検出長を短くしたり、結像の良好な部分のみから選択的に信号を得たりすることができ、ＳＮ比の良好な検出信号を得ることができる。
・検出ヘッド１０の実装や検出ヘッド１０及びスケール７の取り付けにより結像倍率が変化するエンコーダ（例えば３重格子エンコーダやタルボットエンコーダ）に対しては、本第４実施形態は特に有効である。
【００７２】
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、開示した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、実施形態に示す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。
【符号の説明】
【００７３】
１…基板、  ２…ベアチップＬＥＤ、  ３…切り替えスイッチ部、  ４，４´…光検出器、  ６…光透過樹脂、  ７…スケール、  １０…検出ヘッド、  ２１…光出射部、  ４１，４２…アレイ状受光部、  ５０…エンコーダ、  ７１，７２…光学格子。
【図１Ａ】
2012053023.tif 000003
【図１Ｂ】
2012053023.tif 000004
【図２】
2012053023.tif 000005
【図３Ａ】
2012053023.tif 000006
【図３Ｂ】
2012053023.tif 000007
【図４Ａ】
2012053023.tif 000008
【図４Ｂ】
2012053023.tif 000009
【図４Ｃ】
2012053023.tif 000010
【図５】
2012053023.tif 000011
【図６Ａ】
2012053023.tif 000012
【図６Ｂ】
2012053023.tif 000013
【図７Ａ】
2012053023.tif 000014
【図７Ｂ】
2012053023.tif 000015