JP2009210374A - エンコーダ及び受光ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】受光部で誤差が含まれる電気信号が生成されても、簡単な構成で精密に回転量を検出することが可能なエンコーダを提供する。
【解決手段】円環状に配置された検出用パターン１６を有する回転符号部１５と、検出用パターン１６に光を照射する発光部２３と、発光部２３から検出用パターン１６を経由して到達した光を受光する受光部２５とを備えたエンコーダ１０であり、受光部２５は複数の単位受光部２５ａが円環状に配置されて構成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、発光部から回転符号部の検出用パターンを経由して到達する光を受光部で受光することで回転符号部の相対回転を検出するエンコーダと、このエンコーダに使用可能な受光ユニットとに関する。

従来、モータ等のベース機器に装着されてベース機器の回転部と非回転部との相対回転を検出するエンコーダが多数知られている。このようなエンコーダは、円環状に配置された検出用パターンを有する回転符号部と、検出用パターンに光を照射する発光部と、発光部から検出用パターンを経由して到達した光を受光し、光量に対応した電気信号を生成する受光部とを備える。

このエンコーダは、ベース機器の回転部に回転符号部を機械的に固定すると共に、発光部及び受光部を枠体等に固定した状態でベース機器の非回転部に機械的に固定して装着される。装着時に機械的に位置合わせを行う以上、各部の配置に誤差が生じることは避けられない。そのため、円環状の検出用パターンの配置の中心であるパターン中心と、ベース機器の回転部の回転中心とを偏心なく精密に同軸に装着することは困難である。

偏心が存在すると、ベース機器の回転部と非回転部とを相対回転させたとき、円環状の検出用パターンがパターン中心ではなく、回転部の回転中心を中心として回転し、検出用パターンの周方向の各位置の回転半径が位置毎に変化することになる。そのため、受光部と、この受光部により受光可能な位置を通過する検出用パターンとの間の相対位置や相対速度が、回転符号部の角度に従って変化し、その結果、回転角度等の回転量の検出に誤差が生じる。

検出される回転量の誤差を低減するため、例えば、図７に示すように、円環状に配置された検出用パターン１６のパターン中心ＰＯに対して１８０°間隔或いは９０°間隔で２箇所乃至は４箇所に複数の光電変換素子３５ａからなる受光部３５を配置し、互いに１８０°間隔となる受光部３５で生成される電気信号同士を加算増幅して処理することで、誤差を減少させる試みがなされている。

また、下記特許文献１では、発光部及び受光部を回転軸に対して１８０°間隔で一対配置し、疑似正弦波の一周期の各受光部で得られる１８０°位相差の電気信号や点灯時と消灯時の電気信号を処理することで、偏心の大きさの判定などが行われている。
特開平０５−１８７８３号公報

しかしながら、検出用パターン１６のパターン中心ＰＯに対して１８０°間隔で２箇所に受光部３５を配置し、各受光部３５からの電気信号を加算増幅する処理では、両受光部３５間を結ぶ直線Ｌ上に回転符号部の回転中心ＳＯが存在する場合以外には、正確な回転角度を検出することができなかった。また、検出用パターン１６のパターン中心ＰＯに対して９０°間隔で４箇所に受光部３５を配置する場合には、受光部３５が２箇所の場合に比べて正確さは幾分向上するものの、やはり同様の理由で十分に正確な回転角度等の回転量を検出することができなかった。

しかも、仮に、検出用パターン１６が正確に形成され、そのパターン中心ＰＯと回転中心ＳＯとが一致していたとしても、検出用パターン１６に回転方向のうねりがある場合には、検出用パターン１６の幅や円周上の位置などに誤差が存在する場合と同様となり、正確な回転角度等の回転量の検出はできない。特に、発光部からの光が検出用パターン１６で反射して受光部３５に到達する反射型のエンコーダの場合には、うねりにより検出用パターン１６の各反射面の向きに誤差が含まれることになるため、透過型のエンコーダに比べて誤差が大きくなり易い。

多くの場合、検出用パターン１６のパターン中心ＰＯと回転中心ＳＯとの偏心と検出用パターン１６の不規則なうねりとが複合して存在しており、受光部３５をパターン中心ＰＯに対して１８０°或いは９０°間隔に配置することで偏心に起因する誤差を低減していても、不規則なうねりに起因する誤差は低減できていなかった。

そこで、本発明では、受光部において誤差が含まれる電気信号が生成されても、簡単な構成で精密に回転量を検出することが可能なエンコーダを提供することを課題とする。また、そのようなエンコーダを容易に構成し易い受光ユニットを提供することを他の課題とする。

上記課題を解決する本発明のエンコーダは、円環状に配置された検出用パターンを有する回転符号部と、前記検出用パターンに光を照射する発光部と、前記発光部から前記検出用パターンを経由して到達した光を受光する受光部とを備えたエンコーダにおいて、前記受光部は、複数の単位受光部が円環状に配置されて構成されていることを特徴とする。

また、本発明の受光ユニットは、上記のようなエンコーダの受光部に使用可能な受光ユニットであって、一つの半導体基板上に複数の単位受光部が円環状に配置されていることを特徴とする。

本発明のエンコーダによれば、複数の単位受光部が円環状に配置されて受光部が構成されているので、検出用パターンのパターン中心と回転中心との間の偏心や、検出用パターンのうねりなどが存在し、各単位受光部で生成される電気信号のそれぞれに誤差が含まれていても、同一位相を検出可能な全ての単位受光部で生成される電気信号を組み合わせて処理することで、簡単な構成で精密に回転量を検出することが可能である。

本発明の受光ユニットによれば、一つの半導体基板上に複数の単位受光部が円環状に配置されているので、受光ユニットをエンコーダの回転符号部の円環状の検出用パターンに対向して配置すると共に、同一位相を検出可能な全ての単位受光部で生成される信号を組み合わせて処理すれば、各単位受光部で生成される電気信号に誤差が含まれていても、精密に回転量を検出することが可能なエンコーダを容易に構成することが可能である。

［実施の形態１］

以下、本発明の実施の形態１について、図１及び図２を用いて説明する。

この実施の形態１のエンコーダ１０は、モジュラー型、ホローシャフト型等の光学式ロータリーエンコーダであり、各種のベース機器に装着されて、ベース機器の回転部と非回転部との相対回転角度、相対回転速度、相対回転加速度等の回転量を検出するものである。ここでは、モータ軸とモータ筐体との回転量を検出するモジュラー型のエンコーダの例について説明する。

エンコーダ１０は、図１に示すように、モータ軸１１に取付けられる回転符号部１５と、回転符号部１５を収容してモータ筐体に固定される図示しない枠体とを備えており、枠体にプリント基板１３が回転符号部１５と対向するように固定されると共に、プリント基板１３の回転符号部１５との対向面に発光受光ユニット２０が固定されている。

回転符号部１５は、モータ軸１１に取付られるボス部１７と、ボス部１７の周囲に固定された光学符号板１８と、光学符号板１８に円環状に配置された光学的な検出用パターン１６とを備える。検出用パターン１６は光学符号板１８上にパターン中心ＰＯを中心として十分な真円度で形成されている。ここでは、検出用パターン１６は、光を反射する反射部と反射しない非反射部とが所定形状で全周に繰り返して多数配列して設けられたインクリメンタルパターンである。

発光受光ユニット２０は、半導体基板２１の表面の光学符号板１８の略中央となる位置に、検出用パターン１６を照射可能な発光部２３を備えると共に、発光部２３から放射されて検出用パターン１６で反射されることで、検出用パターン１６を経由して到達した光を受光する円環状の受光部２５とを備えている。符号２７は、回転符号部１５に設けられている図示しないアブソリュートパターンで反射された光を受光するためのアブソリュートパターン用受光部である。

発光部２３は、ＬＥＤ等を備えたチップからなり、半導体基板２１上の円環状の受光部２５の配置中心ＲＯに導電性接着剤等を用いて接着されている。この発光部２３は、半導体基板２１上に設けられた配線を介して、プリント基板１３に設けられている発光回路と接続されており、検出用パターン１６全体を均一な光量で照射可能に構成されている。

受光部２５は、図２に示すように、多数の単位受光部２５ａが円環状の配置領域に配列した構成を備えている。ここでは、受光部２５の円環状の配置領域の全てに、互いに絶縁可能な微細な間隔で単位受光部２５ａが密接して配置されており、全ての単位受光部２５ａが一枚の半導体基板２１上に直接設けられている。

各単位受光部２５ａは、光の受光量に対応した例えば電流等の電気信号を生成可能なフォトダイオード等の光電変換素子からなる。ここでは、各単位受光部２５ａで生成された電気信号が、それぞれ半導体基板２１上に設けられた配線を介して、プリント基板１３上に設けられた回路及び実装された電気部品等から構成された図示しない信号処理部に伝達されるように構成されている。

各単位受光部２５ａの形状、数などは適宜設定することが可能であるが、この実施の形態では、検出用パターン１６の隣接する一対の反射部及び非反射部に、４個の単位受光部２５ａが対応して形成されている。これらの単位受光部２５ａは、半導体基板２１上に配置中心ＲＯを中心として十分な真円度で配置されている。

次に、このような構成を有するエンコーダ１０の動作について説明する。

エンコーダ１０は、回転符号部１５がモータ軸１１に機械的に固定され、発光受光ユニット２０及びプリント基板１３が固定された図示しない枠体が、モータ筐体に機械的に固定されて装着される。このとき、回転符号部１５に設けられた検出用パターン１６のパターン中心ＰＯと、この検出用パターン１６の回転の中心となるモータ軸１１の回転中心ＳＯとは、出来るだけ偏心量を小さくするように装着されるものの、通常、ある程度の偏心が避けられない。なお、回転中心ＳＯと受光部２５の配置中心ＲＯとは、オシロスコープ等を利用した位置合わせなどで実質的に同軸に合わせられる。

このような状態でエンコーダ１０を装着した後、モータ筐体に対してモータ軸１１を相対回転させる。発光受光ユニット２０の発光部２３から出射した光が、回転符号部１５の検出用パターン１６に照射される。この光は検出用パターン１６の全周に設けられている各反射部で反射され、それぞれの反射光が、各反射部に対応する位置の受光部２５の各単位受光部２５ａに到達する。各単位受光部２５ａでは、光電変換されて受光量に対応した例えば電流等が生成される。

更に、回転符号部１５の回転に応じて、円環状の検出用パターン１６の各反射部からの光が移動し、各単位受光部２５ａで受光されて光電変換されることで、疑似正弦波の電気信号が生成される。この電気信号は、０°、９０°、１８０°、２７０°の各位相となっており、周方向に４個毎に配置されている各単位受光部２５ａｘでは、同一の位相の電気信号が生成される。

検出用パターン１６のパターン中心ＰＯと回転中心ＳＯとの偏心（以下、単に「偏心」と称す）や回転符号部１５のうねりに起因する検出用パターン１６のうねり（以下、単に「うねり」と称す）が存在するため、検出用パターン１６を経由して各単位受光部２５ａに到達する光には誤差が含まれる。各単位受光部２５ａでは、この誤差が含まれた光の受光量に対応して電気信号が生成される。

このエンコーダ１０では、誤差が含まれた状態で各単位受光部２５ａで生成された電気信号が、全てプリント基板１３に設けられた信号処理部に同時に伝達される。信号処理部では、周方向に４個毎に配置されて同一位相の全単位受光部２５ａｘからの電気信号をアナログ式の増幅器により加算処理して平均し、その結果をその位相の信号とする。

ここでは、受光部２５が円環状に配置されているため、単位受光部２５ａｘからの電気信号にうねりや偏心の影響による誤差が含まれていたとしても、他の多数の単位受光部２５ａｘからの電気信号と加算及び平均されることで誤差の割合を低減したり誤差を相殺することができる。

例えば、光学符号板１８のうねりの影響について説明する。図３（ａ）、（ｂ）は説明のために用いる従来のエンコーダを示し、図３（ｃ）はこの実施の形態のエンコーダを示す。なお、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）では光学符号板１８及び発光受光ユニット２０の周方向の断面を平面的に展開した状態で一部を示している。

検出用パターン１６は、光学符号板１８の表面に発光部２３により照射された光を反射する反射部１６ａと反射しない非反射部１６ｂとが交互に繰り返された反射パターンとなっている。また、受光部２５は、図３（ａ）（ｂ）では、４つの単位受光部２５ａ１、２５ａ２、２５ａ３、２５ａ４からなり、図３（ｃ）では、これが円環状に繰り返し配置されている。各単位受光部２５ａ１〜２５ａ４の幅が検出用パターン１６のピッチの１／４となっているので、検出用パターン１６からの光を受光して光電変換することで疑似正弦波信号に変換した際、単位受光部２５ａ１による信号と、単位受光部２５ａ２、２５ａ３、２５ａ４による信号とが、それぞれ９０°、１８０°、２７０°の各位相となる。

図３（ａ）は、うねりのない部分における光学符号板１８と受光部２５との関係を示している。各単位受光部２５ａ１〜２５ａ４が受光して生成される電流が所定値以上の状態を１、所定値未満の状態を０で表すと、図３（ａ）の状態では、単位受光部２５ａ１〜２５ａ４の状態は（１１００）と表せる。

図３（ｂ）は、うねりのある部分における光学符号板１８と受光部２５との関係の一例を示している。この場合には、うねりにより反射部１６ａからの光がより広い範囲に反射され、全ての単位受光部２５ａ１〜２５ａ４が受光している。そのため、単位受光部２５ａ１〜２５ａ４の状態は（１１１１）となる。このような受光状態により信号処理部で回転角度等の回転量を算出すると、検出された回転角度等の回転量には誤差が発生する。即ち、一部に配置された単位受光部２５ａ１〜２５ａ４では、光学符号板１８のうねりにより回転角度等の回転量の検出に誤差が発生する。

ところが、図３（ｃ）に示す通り、この実施の形態のエンコーダ１０では、単位受光部２５ａが円環状に広い範囲に配置されている。これらの単位受光部２５ａは、検出用パターン１６からの光を受光して光電変換することで、疑似正弦波信号に変換した際、４個の単位受光部２５ａ１〜２５ａ４を１セットとして、それぞれの単位受光部２５ａによる信号が０°、９０°、１８０°、２７０°の各位相の関係となるように繰り返し配置されている。各位相の信号を決定するには、各位相毎に全ての信号を加算して平均し、その結果をその位相の信号としている。

このように処理することで、本来（１１００）と認識すべき反射パターンが光学符号板１８のうねりにより（１１１１）と誤って認識された場合であっても、うねりのない部分の多くの単位受光部２５ａのセットは（１１００）と認識されるため、これらを位相毎に加算して平均することで、うねりのある部分による誤差の影響を低減することができる。

次に、偏心の影響について説明する。図４（ａ）〜（ｄ）は検出用パターン１６を円で示した模式図である。

図４（ａ）に示すように、仮に、検出用パターン１６の回転中心ＳＯとパターン中心ＰＯとが同軸であるとすると、検出用パターン１６が回転中心ＳＯを中心に所定角度θ回転した場合、検出用パターン１６の回転半径は常に同一であるため、検出用パターン１６の周方向の移動量はどの部位であっても一定である。そのため、回転中心ＳＯを中心に対称に設けられた同位相の一対の単位受光部２５ａｘ１、２５ａｘ２では、それぞれ検出用パターン１６の反射部及び非反射部からなるパターン対を同じ数だけ検出して信号を生成するため、光学符号板１８の正確な回転角度を検出することが可能である。

しかし、実際には、回転中心ＳＯとパターン中心ＰＯとが偏心しているため、検出用パターン１６が回転中心ＳＯを中心に所定角度θ回転した場合、検出用パターン１６の回転半径が場所により異なる。そのため、検出用パターン１６の周方向の移動量が場所により変化することになる。

この場合、図４（ｂ）に示すように、回転中心ＳＯ及びパターン中心ＰＯが一対の単位受光部２５ａｘ１、２５ａｘ２間を結ぶ直線Ｌ上に存在するときには、一方の単位受光部２５ａｘ１側では、偏心分だけ回転半径が長くなり、検出用パターン１６の周方向の移動量がその分大きくなる。他方の単位受光部２５ａｘ２側では、偏心分だけ回転半径が短くなり、検出用パターン１６の周方向の移動量がその分小さくなる。このとき、単位受光部２５ａｘ１側の移動量と単位受光部２５ａｘ２側の移動量とを合せると互いに相殺できるため、単位受光部２５ａｘ１の信号と単位受光部２５ａｘ２の信号とを組合わせれば、光学符号板１８の回転角度を精度よく検出することができる。

しかし、図４（ｃ）に示すように、回転中心ＳＯ及びパターン中心ＰＯが一対の単位受光部２５ａｘ１、２５ａｘ２間を結ぶ直線Ｌ上に存在しないときには、単位受光部２５ａｘ１側の移動量と単位受光部２５ａｘ２側の移動量とを合せても相殺することはできない。そのため、単位受光部２５ａｘ１の信号と単位受光部２５ａｘ２の信号とを組合わせたとしても、検出された光学符号板１８の回転角度に誤差が発生する。このような誤差は、単位受光部２５ａｘを４カ所等に増加することで軽減できたとしても無くすことはできない。

ところが、図４（ｄ）に示すように、この実施の形態のエンコーダ１０では、円環状に単位受光部２５ａが配置されているため、例えば、検出用パターン１６の回転により回転中心ＳＯとパターン中心ＰＯとがどのように配置されても、何れかの一対の単位受光部２５ａｘ間を結ぶ直線Ｌ’上に回転中心ＳＯ及びパターン中心ＰＯを配置できるなど、各単位受光部２５ａの信号が組合わさることで、偏心により生じる各位置の移動量の差を軽減或いは相殺することができる。そのため、全ての単位受光部２５ａの信号を各位相毎に加算して平均して各位相の信号を決定することにより、検出された光学符号板１８の回転角度の誤差を軽減或いは無くすことができ、偏心による誤差の影響を低減することが可能である。

そして、このエンコーダ１０の信号処理部では、このようにして加算して平均することで生成された各位相の電気信号を用い、例えば、９０°異なる位相差の電気信号により回転方向を示す回転信号を生成したり、周波数等により回転角度を示す回転信号を生成したり、周期等により回転速度を示す回転信号を生成し、これらの回転量を示す回転信号を図示しないモータの制御部等に伝達して各種の制御に利用する。

以上のようなエンコーダ１０によれば、複数の単位受光部２５ａが円環状に配置されて受光部２５が構成されているので、偏心やうねりに起因して各単位受光部２５ａで生成される電気信号に誤差が含まれていても、円環状に配置された同一位相の全ての単位受光部２５ａｘで生成される電気信号を組合わせて処理するので、他の多数の単位受光部２５ａからの電気信号と加算及び平均されることで誤差の割合を低減したり相殺することができる。そのため、簡単な構成でモータ軸１１に取付けられた回転符号部１５の回転量を精密に検出することが可能である。特に、検出用パターン１６のうねりに起因する誤差が生じ易い反射型のエンコーダであっても、十分に精密に回転符号部１５の回転量を検出可能である。

また、このエンコーダ１０では、周方向に所定間隔で配置されて同一位相を検出可能な全ての単位受光部２５ａで生成された電気信号を信号処理部で加算処理して回転信号を生成するので、信号処理部の構成を簡単にできる。

更に、このエンコーダ１０では、単位受光部２５ａの全てが一つの半導体基板２１上に形成されているので、全ての単位受光部２５ａの真円度を極めて高精度に形成することが容易であり、また、装着時に受光部２５の全ての単位受光部２５ａを回転中心ＳＯに対して精度よく位置合わせすることが容易である。そのため、より高精度に回転量を検出し易くできる。しかも、一つの半導体基板２１上に高い真円度で全ての単位受光部２５ａが配置されるので、回転中心ＳＯと受光部２５の配置中心ＲＯとの間に誤差が存在した場合であっても、全ての単位受光部２５ａで生成される電気信号の誤差が一定の相関を有することになるため、信号処理により除去或いは低減することも可能である。

更に、このエンコーダ１０の発光受光ユニット２０によれば、一つの半導体基板２１上に複数の単位受光部２５ａが円環状に配置されているので、発光受光ユニット２０を回転符号部１５の円環状の検出用パターン１６に対向して配置すると共に、同一位相を検出可能な全ての単位受光部で生成される信号を組み合わせて処理可能にすることで、偏心やうねりに起因して各単位受光部２５ａで生成される電気信号に誤差が含まれていても、精密に回転量を検出することが可能なエンコーダ１０を容易に構成することが可能である。

なお、上記実施の形態１は、本発明の範囲内において適宜変更可能である。例えば、上記では、全ての単位受光部２５ａを一つの半導体基板２１上に形成した例について説明したが、特に限定されるものではなく、例えば複数の半導体基板上に１個又は複数個の単位受光部２５ａが形成されていて、この複数の半導体基板を単位受光部２５ａが円環状に配列する受光部２５を構成するように並べて配置することで形成していてもよい。

また、上記実施の形態１では、発光部２３を光学符号板１８の略中央となる位置に配置することで、全ての検出用パターン１６に均一に光を照射するように構成したが、発光部２３の位置や形状などは特に限定されない。例えば、発光部を検出用パターン１６に沿うように円環状に形成して、全ての検出用パターン１６により均一に光を照射するようにしてもよい。

更に、上記では、発光部２３と受光部２５とが検出用パターン１６を有する光学符号板１８の一方側に配置されている反射型のエンコーダについて説明したが、特に限定されるものではない。例えば、図５に示すように、プリント基板１３の光学符号板１８側に円環状の受光部２５を設けた受光ユニット３０を設け、枠体の光学符号板１８のモータ筐体側に、光学符号板１８の検出用パターン１６を均一に照射可能な発光部２３を設け、透過型のエンコーダとしても、本発明を全く同様に適用することが可能である。

また、上記では、インクリメンタルパターンの例について説明したが、他の検出用パターンであってもよい。

［実施の形態２］

図６は、実施の形態２のエンコーダ１０に用いる発光受光ユニット２０を示す。

この実施の形態２のエンコーダ１０では、受光部２５の円環状の配置領域に、単位受光部２５ａが存在しない受光不能部位２９が設けられている他は、実施の形態１と同様の構成を有している。

この受光部２５では、単位受光部２５ａが円環状の配置領域のうちの５０％以上となるように配置されるのが好ましく、特に、円環状の配置領域のうちの９０％以上となるようにするのが好適である。信号処理部において、実施の形態１と同様の信号処理を行い易くでき、精度を向上し易いからである。

受光不能部位２９は、精度を確保するには短い程好ましい。また、受光不能部位２９は、円環状の配置領域の一部に形成されていてもよいが、受光不能部位２９の範囲が円環状の配置領域の１０％より大きくなる場合には、単位受光部２５ａが円環状の配置領域の周方向に均等に配置されるように、受光不能部位２９を設けることが好適である。単位受光部２５ａの配置数を抑えて精度を確保し易くできるからである。

ここで、単位受光部２５ａが周方向に均等に配置されるとは、全ての単位受光部２５ａ間の間隔を略等しくしてもよいが、この実施の形態２のように、複数の単位受光部２５ａが隣接して配置された群を周方向に離間させて配置してもよい。このようにすれば、各単位受光部２５ａ間が密に配置でき、信号処理部の処理により精度を向上し易いからである。

複数の単位受光部２５ａが隣接して配置された群を周方向に離間させて配置する場合、複数の単位受光部２５ａからなる群は２個であってもよいが、３個以上としてもよい。多いほど受光不能部位２９の連続する範囲を狭くできて信号処理が容易にできるためである。

このようなエンコーダ１０では、信号処理部において、受光不能部位２９の両側に近接する複数の単位受光部２５ａで生成される電気信号を組合わせることで、受光不能部位２９に単位受光部２５ａが存在した場合に得られる仮想電気信号を生成するように構成されているのが好ましい。

この仮想電気信号を生成する方法は適宜選択可能であるが、好ましくは、受光不能部位２９に単位受光部２５ａが存在した場合に得られる電気信号と同じ位相の電気信号を生成する単位受光部２５ａｘであって、周方向両側で最も近接した２つの単位受光部２５ａｘの電気信号を平均することで仮想電気信号を生成する。このようにすれば、信号処理を簡単に行い易いからである。

具体的には、図６に示す発光受光ユニット２０では、４個の受光不能部位２９が設けられており、各受光不能部位２９ではそれぞれ、３個の単位受光部２５ａが存在していない。このうち、図中２９ａで示す位置に単位受光部２５ａが存在した場合には、単位受光部２５ａｘと同じ位相の電気信号を生成することとなる。そのため、位置２９ａの仮想電気信号を生成するには、位置２９ａの周方向両側に隣接する２つの単位受光部２５ａｘ’で生成された電気信号を加算処理して平均することで、位置２９ａの仮想電気信号とすることができる。 その際、例えば、各単位受光部２５ａｘで生成された電流値を加算処理して平均化してもよい。また、位置２９ａの周方向両側に隣接する３つ以上の単位受光部２５ａｘ’で生成された電気信号を用い、所定電流値以上を１、該所定電流値未満を０として変換後の信号化した状態で平均化し、閾値以上を１としてもよい。

このようにして受光不能部位２９の全ての位置における仮想電気信号を生成し、この各仮想電気信号を用いて、実施の形態１と同様にして、各単位受光部２５ａｘで生成された電気信号と加算処理して平均することで、疑似正弦波信号に変換し、回転信号を生成することが可能である。 以上のようなエンコーダ１０によれば、実施の形態１と同様の作用効果を得ることが可能である。ここでは、受光部２５の円環状の配置領域に単位受光部２５ａが存在しない受光不能部位２９について仮想電気信号を生成し、各単位受光部２５ａで生成される電気信号とを加算処理することで回転信号を生成するので、受光部２５の円環状の配置領域の全周に単位受光部２５ａが存在していなくても、高精度に回転量を検出することが可能である。

なお、上記実施の形態２では、受光不能部位２９の仮想電気信号を、両側に近接する複数の単位受光部２５ａｘで生成される電気信号を平均することで生成したが、受光不能部位２９の仮想電気信号の生成方法は特に限定されるものではない。例えば、近接する何れか一方の同位相の単位受光部２５ａｘの電気信号をそのまま使用してもよく、更に、予め設定されている各種の関数や、両側に近接する複数の単位受光部で生成される電気信号の演算により得られる関数を利用して、受光不能部位の仮想電気信号を生成することも可能である。

更に、上記では、信号処理部において仮想電気信号を生成する例について説明したが、受光不能部位２９について仮想電気信号を生成することなく、多数の単位受光部２５ａからの電気信号と加算及び平均することで誤差の割合を低減してもよい。この場合であっても、うねりに起因する誤差を低減することが可能であり、また、偏心による誤差を多くの部位で相殺することが可能であり、実施の形態１と同様の作用効果を得ることができる。

本発明の実施の形態１のエンコーダの一部を示す断面図である。 本発明の実施の形態１の発光受光ユニットの平面図である。 本発明の実施の形態１のエンコーダにおけるうねりの影響を説明する図であり、（ａ）はうねりの無い状態の信号処理、（ｂ）はうねりが存在する状態の従来の信号処理、（ｃ）はうねりが存在する状態の実施の形態１の信号処理を示す。 本発明の実施の形態１のエンコーダの偏心の影響を説明する光学符号板の平面図であり、（ａ）は仮想状態を示し、（ｂ）〜（ｄ）は実際の状態を示す。 本発明の実施の形態１のエンコーダの変形例を示す断面図である。 本発明の実施の形態２の発光受光ユニットの平面図である。 従来のエンコーダの動作を説明する図である。

符号の説明

１０ エンコーダ
１５ 回転符号部
１６ 検出用パターン
１８ 光学符号板
２０ 発光受光ユニット
２１ 半導体基板
２３ 発光部
２５ 受光部
２５ａ、２５ａｘ、２５ａｘ’ 単位受光部
２９ 受光不能部位

Claims (9)

1. 円環状に配置された検出用パターンを有する回転符号部と、前記検出用パターンに光を照射する発光部と、前記発光部から前記検出用パターンを経由して到達した光を受光する受光部とを備えたエンコーダにおいて、
   前記受光部は、複数の単位受光部が円環状に配置されて構成されていることを特徴とするエンコーダ。
2. 前記複数の単位受光部は、円環状の配置領域の５０％以上となるように周方向に均等に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ。
3. 前記複数の単位受光部は、円環状の配置領域の９０％以上となるように周方向に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ。
4. 前記複数の単位受光部は、円環状の配置領域の全てに配置されていることを特徴とする請求項３に記載のエンコーダ。
5. 前記単位受光部の全てが、一つの半導体基板上に形成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一つに記載のエンコーダ。
6. 前記発光部からの光が前記検出用パターンで反射されて前記受光部に到達するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一つに記載のエンコーダ。
7. 前記回転符号部の回転信号を生成可能な信号処理部を備え、
   前記各単位受光部は、受光量に対応した電気信号を生成可能であり、
   前記信号処理部は、周方向に所定間隔で配置された全ての前記単位受光部で生成された前記電気信号を加算処理することで前記回転信号を生成可能であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一つに記載のエンコーダ。
8. 前記受光部は、円環状の配置領域に前記単位受光部が存在しない受光不能部位を有し、
   前記信号処理部は、前記受光不能部位の両側に近接する複数の前記単位受光部で生成される前記電気信号を組合せることで、前記受光不能部位に前記単位受光部が存在した場合の仮想電気信号を生成し、前記各単位受光部で生成される前記電気信号と前記仮想電気信号とを加算して処理することで、前記回転信号を生成することを特徴とする請求項７に記載のエンコーダ。
9. 請求項１乃至８の何れか一つに記載のエンコーダの受光部に使用可能な受光ユニットであって、
   一つの半導体基板上に複数の単位受光部が円環状に配置されていることを特徴とする受光ユニット。

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