JP3256109B2

JP3256109B2 - 光電式エンコーダ

Info

Publication number: JP3256109B2
Application number: JP24586895A
Authority: JP
Inventors: 穣大西
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1995-09-25
Filing date: 1995-09-25
Publication date: 2002-02-12
Anticipated expiration: 2015-09-25
Also published as: JPH0989594A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、発光素子と受光
素子を用いて、移動体の移動速度,移動方向等の移動情
報を検出する光電式エンコーダに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光電式エンコーダとしては、特公
平３−７６４２８号公報に記載のものがある。この光電
式エンコーダは、図５に示すように、相対向する発光素
子と受光素子との間を通過すると共に、移動方向に一定
ピッチＰ毎に形成された１／２ピッチＰ幅の複数のスリ
ットＹ1,Ｙ2,…を有する移動体Ｙを備えている。上記発
光素子からの光が移動体ＹのスリットＹ1,Ｙ2,…を通過
して、その通過光を受光素子により検出する。上記受光
素子は、移動体Ｙの移動速度,移動方向を検出できるよ
うに、スリットＹ1,Ｙ2,…の配列方向に１／４ピッチＰ
毎に配置された１／４ピッチＰ幅のフォトダイオードＰ
Ｄ1〜ＰＤ4を有している。そして、上記フォトダイオー
ドＰＤ1,ＰＤ3の対の両受光量を表わす信号を比較する
と共に、フォトダイオードＰＤ2,ＰＤ4の対の両受光量
を表わす信号を比較して、９０度位相が異なる２つの移
動情報を表わす信号を得る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記光電式
エンコーダでは、図６に示すように、上記発光素子とし
て、フォトダイオードＰＤ1〜ＰＤ4上の放射強度分布Ｚ
で示される特性を有する発光ダイオード１を用いている
ため、フォトダイオードＰＤ1,ＰＤ3の対とフォトダイ
オードＰＤ2,ＰＤ4の対の受光量にばらつきが生じると
いう欠点がある。したがって、上記発光ダイオード１か
らの光の光軸に近いフォトダイオードＰＤ2,ＰＤ3で
は、受光量が多くなり、フォトダイオードＰＤ2,ＰＤ3
の外側に配置されているフォトダイオードＰＤ1,ＰＤ4
では、受光量が少なくなるので、フォトダイオードＰＤ
1,ＰＤ3の対とフォトダイオードＰＤ2,ＰＤ4の対の各受
光量を表わす信号にばらつきが生じて、第１,第２の比
較器の移動情報を表わす信号が安定せず、移動体Ｙの移
動情報が正確に得られないという問題がある。

【０００４】そこで、この発明の目的は、発光素子の指
向性,経年変化および使用環境の変化等に係わらず、移
動体の移動情報を正確に検出できる光電式エンコーダを
提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の光電式エンコーダは、相対向させて配置
された発光素子と受光素子との間に、複数のスリットが
形成された移動体を通過させて、上記移動体の移動情報
を検出する光電式エンコーダにおいて、上記移動体の上
記複数のスリットは、移動方向に一定ピッチ毎に略１／
２ピッチ幅で夫々形成されたものであり、上記受光素子
は、上記スリットの配列方向の幅が略１／２ピッチに形
成された４個の第１受光部と、上記スリットの配列方向
の幅を略１ピッチの整数倍にして、上記スリットを通過
した光を受光する面積が略一定になるようにかつ上記発
光素子の放射強度分布の中心を含む位置に形成された少
なくとも１つの第２受光部とを有し、上記４個の第１受
光部からの受光量を表わす信号と上記第２受光部からの
受光量を表わす信号とを比較して、上記移動体の移動情
報を表わす信号を得るようにした光電式エンコーダであ
って、上記４個の第１受光部を、上記発光素子からの光
の光軸を通る上記スリットの配列方向の直線に沿った領
域およびその直線に直交しかつ上記発光素子からの光の
光軸を通る直線に沿った領域をあけるように上記発光素
子からの光の光軸を通る点に対して放射状に配置すると
共に、上記受光素子の上記第２受光部を、上記発光素子
からの光の光軸を通る上記スリットの配列方向の直線に
沿った領域に配置したことを特徴としている。

【０００６】上記請求項１の光電式エンコーダによれ
ば、上記発光素子と受光素子との間を移動体が移動する
と、発光素子から受光素子への光が移動体のスリットを
断続的に通過する光を受けて、受光素子の４個の第１受
光部と少なくとも１つの第２受光部は、上記通過光を夫
々検出して、受光量を表わす信号を出力する。このと
き、上記発光素子の第１受光部を略１／２ピッチ幅に形
成しているので、第１受光部からの受光量を表わす信号
は、移動体のスリットが１ピッチ分移動する時間が一周
期となる。一方、上記発光素子の放射強度分布の中心を
含む位置に形成された第２受光部からの受光量を表わす
信号は、スリットの移動に係わらず、スリットを通過し
た光を受光する面積が略一定となる。つまり、上記第２
受光部を長辺が略１ピッチの整数倍の略長方形状にした
場合、発光素子からのスリットを通過した通過光を受光
する面積は、スリットの移動に係わらず、常に全受光面
積の略半分となり、スリットの移動に対して受光量が常
に略一定になるのである。そして、上記第２受光部から
の受光量を表わす信号を基準信号として、その基準信号
と第１受光部からの受光量を表わす信号とを比較して、
スリットが１ピッチ分移動したときの時間が一周期の移
動情報を表わす信号を得る。こうして得た移動情報を表
わす信号の周期に基づいて、移動体の移動速度を求め
る。また、例えば一方の第１受光部に対して他方の第１
受光部をスリットの配列方向に略３／４ピッチずらして
配置することによって、一方の第１受光部からの受光量
を表わす信号に対して他方の第１受光部からの受光量を
表わす信号は、移動体の移動方向に応じて位相が進み遅
れする。この第１受光部からの受光量を表わす信号の位
相差によって、移動体の移動方向を求める。このように
して、上記移動体の移動情報を検出するとき、効率低
下,温度上昇および経年変化等により発光素子の放射強
度が低下しても、受光素子の第１,第２受光部からの受
光量を表わす信号は、夫々相対的にレベルが低下するた
め、安定した移動情報を表わす信号を得ることができ
る。したがって、使用環境の変化や発光素子の経年変化
等に係わらず、移動体の移動情報を正確に検出すること
ができる。また、簡単な構成で温度特性,素子劣化を補
償でき、複雑な補償回路を設ける必要がない。

【０００７】また、請求項２の光電式エンコーダは、請
求項１の光電式エンコーダにおいて、上記第１受光部か
らの受光量を表わす信号と上記第２受光部からの受光量
を表わす信号とを比較して、上記移動体の移動情報を表
わす信号を出力する比較回路を備えたことを特徴として
いる。

【０００８】上記請求項２の光電式エンコーダによれ
ば、上記比較回路によって、上記移動体の移動情報を表
わす信号を得ることができる。

【０００９】また、請求項３の光電式エンコーダは、請
求項２の光電式エンコーダにおいて、上記受光素子と上
記比較回路を同一半導体基板上に形成したことを特徴と
している。

【００１０】上記請求項３の光電式エンコーダによれ
ば、上記受光素子と比較回路を同一半導体基板上に形成
することによって、この光電式エンコーを小型化できる
と共に、部品点数を軽減して、コストを低減することが
できる。

【００１１】また、請求項４の光電式エンコーダは、請
求項１の光電式エンコーダにおいて、上記受光素子の上
記第１受光部が複数個であり、上記複数の第１受光部を
２つの集合に分けて、一方の集合の上記第１受光部に対
して他方の集合の上記第１受光部を上記スリットの配列
方向に略３／４ピッチずらして夫々配置したことを特徴
としている。

【００１２】上記請求項４の光電式エンコーダによれ
ば、一方の第１受光部からの受光量を表わす信号に対し
て他方の第１受光部からの受光量を表わす信号の位相が
移動体の移動方向に応じて略９０度進み遅れする。した
がって、上記受光量を表わす信号の位相差によって、移
動体の移動方向を求めることができる。

【００１３】また、請求項５の光電式エンコーダは、請
求項４の光電式エンコーダにおいて、上記複数の第１受
光部を上記発光素子からの光の光軸に対して略対称に配
置したことを特徴としている。

【００１４】上記請求項５の光電式エンコーダによれ
ば、上記複数の第１受光部を上記光軸に対して略対称に
配置することによって、各第１受光部において上記発光
素子からの光の放射強度分布の状態が略同一となり、発
光素子の放射強度分布による受光量のばらつきをなくす
ことができる。したがって、上記発光素子の指向性に係
わらず、移動体の移動情報をより正確に検出できる。

【００１５】また、請求項６の光電式エンコーダは、請
求項４の光電式エンコーダにおいて、上記複数の第１受
光部を、上記発光素子からの光の光軸に沿った平面であ
って、かつ上記スリットの配列方向に垂直な平面に対し
て略対称に配置したことを特徴としている。

【００１６】上記請求項６の光電式エンコーダによれ
ば、上記複数の第１受光部を上記平面に対して略対称に
配置することによって、各第１受光部において上記発光
素子からの光の放射強度分布の状態が略同一となり、上
記発光素子の放射強度分布による受光量のばらつきをな
くすことができる。したがって、上記発光素子の指向性
に係わらず、移動体の移動情報をより正確に検出でき
る。

【００１７】また、請求項７の光電式エンコーダは、請
求項１の光電式エンコーダにおいて、上記第２受光部を
上記発光素子からの光の光軸に対して略対称に配置した
ことを特徴としている。

【００１８】上記請求項７の光電式エンコーダによれ
ば、例えば、１つの第２受光部を上記光軸に対して略対
称に配置することによって、その第２受光部を上記発光
素子の放射強度分布の中心に置くので、スリットの移動
による受光量の変化を低減できる。また、複数の第２受
光部を上記光軸に対して略対称に配置することによっ
て、各第２受光部に対する発光素子からの光の放射強度
分布の状態が略同一となり、上記発光素子の放射強度分
布による受光量のばらつきをなくすことができる。した
がって、上記発光素子の指向性に係わらず、移動体の移
動情報をより正確に検出できる。

【００１９】また、請求項８の光電式エンコーダは、請
求項１の光電式エンコーダにおいて、上記第２受光部
を、上記発光素子からの光の光軸に沿った平面であっ
て、かつ上記スリットの配列方向に垂直な平面に対して
略対称に配置したことを特徴としている。

【００２０】上記請求項８の光電式エンコーダによれ
ば、例えば、１つの第２受光部を上記平面に対して略対
称に配置することによって、その第２受光部を上記発光
素子の放射強度分布の中心に置くので、スリットの移動
による受光量の変化を低減できる。上記複数の第２受光
部を上記平面に対して対称に配置した場合、各第２受光
部において発光素子からの光の放射強度分布の状態が略
同一となり、上記発光素子の放射強度分布による受光量
のばらつきをなくすことができる。したがって、上記発
光素子の指向性に係わらず、移動体の移動情報をより正
確に検出できる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の光電式エンコー
ダを図示の実施の形態により詳細に説明する。

【００２２】図１はこの発明の実施の形態の光電式エン
コーダの概略平面図であり、この光電式エンコーダは、
発光素子としての発光ダイオード(図示せず)と後述する
受光素子との間を通過する移動体Ｘに、移動方向に一定
ピッチＰ毎に１／２ピッチＰ幅の複数のスリットＸ1,Ｘ
2,Ｘ3,…を形成している。

【００２３】上記受光素子は、第１受光部としてのフォ
トダイオードＰd1〜Ｐd4と、第２受光部としてのフォト
ダイオードＰd5とを有している。上記フォトダイオード
Ｐd1〜Ｐd4は、発光ダイオード(図示せず)からの光の光
軸が通る中心Ｏに対して放射状に配置している。すなわ
ち、上記スリットＸ1,Ｘ2,Ｘ3,…の配列方向の一辺が略
１／２ピッチＰで他辺が２ｈの略正方形状のフォトダイ
オードＰd1〜Ｐd4を、フォトダイオードＰd1,Ｐd2を配
列方向に対して直角方向に所定の間隔ｈを隔てて配置す
ると共に、フォトダイオードＰd1に対してフォトダイオ
ードＰd3を配列方向に１／４ピッチＰ隔てて配置し、フ
ォトダイオードＰd2に対してフォトダイオードＰd4を配
列方向に１／４ピッチＰ隔てて配置しているのである。
したがって、上記フォトダイオードＰd1,Ｐd2の対とフォ
トダイオードＰd3,Ｐd4の対とは、スリットＸ1,Ｘ2,Ｘ3,
…の配列方向に３／４ピッチＰずらしていることにな
る。そして、配列方向の長辺が２ピッチＰで短辺がｈの
略長方形状のフォトダイオードＰd5を、フォトダイオー
ドＰd1とフォトダイオードＰd2との間の領域とフォトダ
イオードＰd3とフォトダイオードＰd4との間の領域に重
なり、中心Ｏに対して略対称になるように配置してい
る。なお、上記フォトダイオードＰd1〜Ｐd5は、同一半
導体基板上に夫々電気的に絶縁された状態で形成してい
る。

【００２４】図２は上記光電式エンコーダの回路図を示
しており、上記フォトダイオードＰd1,Ｐd2のアノード
をグランドＧＮＤと演算増幅器ＯＰ1の非反転入力端子
に夫々接続し、フォトダイオードＰd1,Ｐd2のカソード
を演算増幅器ＯＰ1の反転入力端子に夫々接続すると共
に、演算増幅器ＯＰ1の出力端子と反転入力端子との間
に帰還抵抗Ｒ1を接続している。一方、上記フォトダイ
オードＰd3,Ｐd4のアノードをグランドＧＮＤと演算増
幅器ＯＰ2の非反転入力端子に夫々接続し、フォトダイ
オードＰd3,Ｐd4のカソードを演算増幅器ＯＰ2の反転入
力端子に夫々接続すると共に、演算増幅器ＯＰ2の出力
端子と反転入力端子との間に帰還抵抗Ｒ2を接続してい
る。また、上記フォトダイオードＰd5のアノードをグラ
ンドＧＮＤと演算増幅器ＯＰ3の非反転入力端子に夫々
接続し、フォトダイオードＰd5のカソードを演算増幅器
ＯＰ3の反転入力端子に夫々接続すると共に、演算増幅
器ＯＰ3の出力端子と反転入力端子との間に帰還抵抗Ｒ3
を接続している。そして、上記演算増幅器ＯＰ1の出力
端子を比較器ＣＰ1の非反転入力端子に接続している。
また、上記演算増幅器ＯＰ2の出力端子を比較器ＣＰ2の
非反転入力端子に接続し、演算増幅器ＯＰ3の出力端子
を比較器ＣＰ1及びＣＰ2の反転入力端子に接続してい
る。なお、上記演算増幅器ＯＰ1〜ＯＰ3,帰還抵抗Ｒ1〜
Ｒ3および比較器ＣＰ1,ＣＰ2で比較回路を構成してい
る。また、上記比較回路をフォトダイオードＰd1〜Ｐd5
と共に同一半導体基板上に形成している。

【００２５】上記構成の光電式エンコーダにおいて、移
動体Ｘが移動方向のいずれか一方に移動すると、演算増
幅器ＯＰ1は、フォトダイオードＰd1,Ｐd2から夫々出力
された光電流信号を加算して増幅し、演算増幅器ＯＰ1
の出力端子から略正弦波の出力信号ＶA(図３(a)に示す)
を出力する。一方、上記演算増幅器ＯＰ2は、フォトダ
イオードＰd3,Ｐd4から夫々出力された光電流信号を加
算して増幅し、演算増幅器ＯＰ2の出力端子から略正弦
波の出力信号ＶB(図３(b)に示す)を出力する。また、上
記演算増幅器ＯＰ3は、フォトダイオードＰd5から出力
された光電流信号を増幅して、演算増幅器ＯＰ3の出力
端子から略一定の出力信号Ｖref(図３(a),(b)に示す)を
出力する。

【００２６】そして、上記比較器ＣＰ1は、演算増幅器
ＯＰ1からの出力信号ＶAと演算増幅器ＯＰ3からの出力
信号Ｖrefとを比較して、比較器ＣＰ1の出力端子から周
期Ｔの出力信号ＶoutA(図３(c)に示す)を出力する。一
方、上記比較器ＣＰ2は、演算増幅器ＯＰ2からの出力信
号ＶBと演算増幅器ＯＰ3からの出力信号Ｖrefとを比較
して、比較器ＣＰ2の出力端子から周期Ｔの出力信号Ｖo
utB(図３(d)に示す)を出力する。

【００２７】上記フォトダイオードＰd1,Ｐd2の対とフ
ォトダイオードＰd3,Ｐd4の対が互いに略３／４ピッチ
Ｐずれた位置関係にあるため、図３(a),(b)に示すよう
に、上記出力信号ＶAに対して出力信号ＶBは、略３／４
ピッチＰに相当する位相遅れがある。したがって、上記
比較器ＣＰ1の出力信号ＶoutAに対して比較器ＣＰ2の出
力信号ＶoutBも、略３／４ピッチＰに相当する位相θ遅
れる。

【００２８】こうして、上記比較器ＣＰ1,ＣＰ2の出力
信号ＶoutA,ＶoutBより移動体Ｘの移動速度,移動方向が
得られる。つまり、上記出力信号ＶoutA,ＶoutBのいず
れか一方の周期Ｔに基づいて、移動体Ｘの移動速度を求
める。また、上記移動体Ｘの移動方向は、図１において
移動体Ｘが左方向に移動すると、図３(c),(d)に示すよ
うに、出力信号ＶoutAに対して出力信号ＶoutBが略９０
度(＝θ)位相が遅れる一方、移動体Ｘが右方向に移動す
ると、出力信号ＶoutAに対して出力信号ＶoutBが略９０
度位相が進む。したがって、出力信号ＶoutAに対する出
力信号ＶoutBの位相の進み遅れによって、移動方向を求
める。

【００２９】また、上記フォトダイオードＰd5は、１ピ
ッチＰの２倍の幅に形成しているので、スリットＸ1,Ｘ
2,Ｘ3,…が移動しても、上記発光ダイオードからスリッ
トＸ1,Ｘ2,Ｘ3,…を通過した光を受光する面積は略一定
となる。すなわち、上記演算増幅器ＯＰ3の出力信号Ｖr
efは、図３(a),(b)に示すように、全受光面積の半分の
面積(１Ｐ×ｈ)に比例した一定のレベルを保つのであ
る。これに対して、上記フォトダイオードＰd1,Ｐd2の
出力信号ＶAとフォトダイオードＰd3,Ｐd4の出力信号Ｖ
Bは、図３(a),(b)に示すように、受光面積(１Ｐ×２ｈ)
に比例したピークレベルの略正弦波の出力電圧となる。

【００３０】上記光電式エンコーダにおいて、効率低
下、温度上昇、経年変化などにより、発光ダイオード
(図示せず)の放射強度に変化が生じた場合、フォトダイ
オードＰd1〜Ｐd5から出力される光電流信号のレベルが
低下する。例えば、上記フォトダイオードＰd1,Ｐd2の
出力信号ＶAとフォトダイオードＰd5の出力信号Ｖrefと
が、図４に示すように、夫々出力信号ＶAXと出力信号Ｖ
refXに変化しても、相対的にレベル変化した出力信号Ｖ
AXと出力信号ＶrefXとを比較器ＣＰ1により比較するの
で、比較器ＣＰ1は、初期の状態と略同一の出力信号Ｖo
utAを出力する。なお、このことは、比較器ＣＰ2の出力
信号ＶoutBも同様である。

【００３１】このように、使用環境の変化や発光素子の
経年変化等に係わらず、上記フォトダイオードＰd1,Ｐd
2とフォトダイオードＰd3,Ｐd4に基づく出力信号Ｖout
A,ＶoutBは安定しているので、移動体Ｘの移動情報を正
確に検出することができる。また、上記光電式エンコー
ダの温度特性および素子の劣化等に対して、複雑な補償
回路なしに補償することができる。

【００３２】また、上記フォトダイオードＰd1〜Ｐd4を
発光素子からの光の光軸が通る中心Ｏに対して略対称に
配置しているので、発光ダイオードの放射強度分布が図
６のような分布Ｚであっても、フォトダイオードＰd1〜
Ｐd4の受光量が略等しくなり、受光量のばらつきをなく
すことができ、出力信号ＶoutA,ＶoutBが安定する。し
たがって、上記発光ダイオード(図示せず)の指向性に係
わらず、移動体Ｘの移動情報をより正確に検出すること
ができる。

【００３３】また、上記受光素子のフォトダイオードＰ
d5の幅を略２ピッチＰにすることによって、発光ダイオ
ードからのスリットＸ1,Ｘ2,Ｘ3,…を通過した光を受光
するフォトダイオードＰd5の面積を略一定にすることが
でき、スリットＸ1,Ｘ2,Ｘ3,…の移動に対して受光量が
常に略一定にすることが容易にできる。

【００３４】また、上記受光素子のフォトダイオードＰ
d5を発光ダイオード(図示せず)からの光の光軸が通る中
心Ｏに対して略対称に配置することによって、発光ダイ
オードが図６に示す放射強度分布Ｚを有しても、その放
射強度分布Ｚの中心にフォトダイオードＰd5を置くの
で、フォトダイオードＰd5の受光量の変化を低減でき
る。したがって、上記発光ダイオード(図示せず)の指向
性に係わらず、移動体Ｘの移動情報をより正確に検出す
ることができる。

【００３５】さらに、上記受光素子と比較回路を同一半
導体基板上に形成することによって、この光電式エンコ
ーダを小型化できると共に、部品点数を軽減して、コス
トを低減することができる。

【００３６】上記実施の形態では、比較回路を受光素子
が形成された同一半導体基板上に形成したが、受光素子
と比較回路を別々の半導体基板上に形成してもよい。ま
た、上記比較回路なしに、受光素子の第１,第２受光部
から受光量を表わす信号を出力するようにしてもよい。

【００３７】また、上記受光素子の第１受光部としての
フォトダイオードＰd1〜Ｐd4を発光素子からの光の光軸
に対して略対称に配置したが、第１受光部の数や配置は
これに限らない。例えば、２以上の第１受光部を、発光
素子からの光の光軸に対して略対称に配置してもよい
し、発光素子からの光の光軸に沿った平面であって、ス
リットの配列方向に垂直な平面に対して略対称に配置し
てもよい。なお、上記第１受光部は１つでもよい。

【００３８】また、上記受光素子の第１受光部としての
フォトダイオードＰd1,Ｐd2の対とフォトダイオードＰd
3,Ｐd4の対をスリットＸ1,Ｘ2,Ｘ3,…の配列方向に略３
／４ピッチＰずらして配置したが、複数の第１受光部を
２つの集合に分けて、一方の集合の第１受光部を他方の
集合の第１受光部に対して、スリットの配列方向に適宜
ずらして配置してよい。

【００３９】また、上記受光素子の第２受光部としての
フォトダイオードＰd5を、移動体ＸのスリットＸ1,Ｘ2,
Ｘ3,…の配列方向に略１ピッチＰの２倍の幅に形成した
が、第２受光部を１ピッチＰの整数倍の幅に形成してよ
い。また、複数の第２受光部を、発光素子からの光の光
軸に対して略対称に配置してもよいし、発光素子からの
光の光軸に沿った平面であって、かつスリットの配列方
向に垂直な平面に対して略対称に配置してもよい。

【００４０】また、上記移動体Ｘを直線移動させたが、
移動体は、周方向に複数のスリットを配列した円板形状
の回転体でもよい。

【００４１】また、上記受光素子の第１,第２受光部の
形状や大きさは、上記実施の形態に限らないのは勿論で
ある。

【００４２】

【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１の発
明の光電式エンコーダは、移動体が発光素子と受光素子
との間を移動すると、受光素子の４個の第１受光部と第
２受光部は、受光量を表わす信号を夫々出力する。上記
４個の第１受光部からの受光量を表わす信号は、移動体
に一定ピッチ毎に形成された略１／２ピッチ幅のスリッ
トが１ピッチ分を移動する時間を一周期とする一方、発
光素子の放射強度分布の中心を含む位置に形成された第
２受光部からの受光量を表わす信号は、スリットを通過
した光を受光する面積が略一定になる。そして、上記第
２受光部からの受光量を表わす信号を基準信号として、
第１受光部からの受光量を表わす信号と比較することに
よって、移動体の移動情報を表わす信号を得て、この移
動情報を表わす信号の周期に基づいて、移動体の移動速
度を求める。また、例えば一方の第１受光部に対して他
方の第１受光部をスリットの配列方向に略３／４ピッチ
ずらして配置した場合、一方の第１受光部からの受光量
を表わす信号に対して他方の第１受光部からの受光量を
表わす信号は、移動体の移動方向に応じて位相が進み遅
れする。上記各第１受光部からの受光量を表わす信号の
位相差によって、移動体の移動方向を求める。こうし
て、上記移動体の移動情報を検出するとき、効率低下,
温度上昇および経年変化等により発光素子の放射強度が
低下しても、受光素子の第１,第２受光部からの受光量
を表わす信号は、夫々相対的にレベルが低下するので、
安定した移動情報を表わす信号を得ることができる。し
たがって、使用環境の変化や発光素子の経年変化等に係
わらず、移動体の移動情報を正確に検出することができ
る。また、簡単な構成で温度特性,素子劣化を補償で
き、複雑な補償回路を設ける必要がない。上記受光素子
の４個の第１受光部が、上記発光素子からの光の光軸を
通る上記スリットの配列方向の直線に沿った領域および
その直線に直交しかつ上記発光素子からの光の光軸を通
る直線に沿った領域をあけるように上記発光素子からの
光の光軸が通る点に対して放射状に配置されると共に、
上記受光素子の第２受光部が、上記発光素子からの光の
光軸を通る上記スリットの配列方向の直線に沿った領域
に配置されているので、簡単な構成で温度特性,素子劣
化を補償することができる。

【００４３】また、請求項２の光電式エンコーダは、請
求項１の光電式エンコーダにおいて、上記第１受光部か
らの受光量を表わす信号と上記第２受光部からの受光量
を表わす信号とを比較して、上記移動体の移動情報を表
わす信号を出力する比較回路を備えたので、上記比較回
路により移動体の移動情報を表わす信号を得ることがで
きる。

【００４４】また、請求項３の発明の光電式エンコーダ
は、請求項２の光電式エンコーダにおいて、上記受光素
子と上記比較回路を同一半導体基板上に形成したので、
小型化できると共に、部品点数を軽減して、コストを低
減することができる。

【００４５】また、請求項４の発明の光電式エンコーダ
は、請求項１の光電式エンコーダにおいて、上記受光素
子の上記第１受光部が複数個であり、複数の第１受光部
を２つの集合に分けて、一方の集合の第１受光部に対し
て他方の集合の第１受光部を上記スリットの配列方向に
略３／４ピッチずらして配置したので、一方の集合の第
１受光部からの受光量を表わす信号に対して他方の集合
の第１受光部からの受光量を表わす信号の位相が移動体
の移動方向に応じて略９０度進み遅れする。したがっ
て、上記受光量を表わす信号の位相差によって、移動体
の移動方向を求めることができる。

【００４６】また、請求項５の発明の光電式エンコーダ
は、請求項４の光電式エンコーダにおいて、上記複数の
第１受光部を上記発光素子からの光の光軸に対して略対
称に配置したので、各第１受光部の発光素子からの光の
放射強度分布の状態が略同一となり、発光素子の放射強
度分布による受光量のばらつきをなくすことができる。
したがって、上記発光素子の指向性に係わらず、移動体
の移動情報をより正確に検出することができる。

【００４７】また、請求項６の発明の光電式エンコーダ
は、請求項４の光電式エンコーダにおいて、上記複数の
第１受光部を、上記発光素子からの光の光軸に沿った平
面であって、かつ上記スリットの配列方向に垂直な平面
に対して略対称に配置したので、各第１受光部の発光素
子からの光の放射強度分布の状態が略同一となり、発光
素子の放射強度分布による受光量のばらつきをなくすこ
とができる。したがって、上記発光素子の指向性に係わ
らず、移動体の移動情報をより正確に検出することがで
きる。

【００４８】また、請求項７の発明の光電式エンコーダ
は、請求項１の光電式エンコーダにおいて、上記第２受
光部を上記発光素子からの光の光軸に対して略対称に配
置したので、例えば１つの第２受光部を発光素子の放射
強度分布の中心に置くことによって、スリットの移動に
対して受光量の変化を低減することができる。また、複
数の第２受光部を上記光軸に対して略対称に配置した場
合、各第２受光部の発光素子からの光の放射強度分布の
状態が略同一となり、発光素子の放射強度分布による受
光量のばらつきをなくすことができる。したがって、上
記発光素子の指向性に係わらず、移動体の移動情報をよ
り正確に検出することができる。

【００４９】また、請求項８の発明の光電式エンコーダ
は、請求項１の光電式エンコーダにおいて、上記第２受
光部を、上記発光素子からの光の光軸に沿った平面であ
って、かつ上記スリットの配列方向に垂直な平面に対し
て略対称に配置したので、例えば１つの第２受光部を発
光素子の放射強度分布の中心に置くことによって、スリ
ットの移動に対して受光量の変化を低減することができ
る。また、複数の第２受光部を上記平面に対して略対称
に配置した場合、各第２受光部の発光素子からの光の放
射強度分布の状態が略同一となり、発光素子の放射強度
分布による受光量のばらつきをなくすことができる。し
たがって、上記発光素子の指向性に係わらず、移動体の
移動情報をより正確に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明の実施の形態の光電式エンコ
ーダの要部平面図である。

【図２】図２は上記光電式エンコーダの回路図であ
る。

【図３】図３は上記光電式エンコーダの動作を説明す
る信号波形を示す図である。

【図４】図４は上記光電式エンコーダの発光ダイオー
ドの放射強度が変化した場合の動作を説明する信号波形
を示す図である。

【図５】図５は従来の光電式エンコーダの要部平面図
である。

【図６】図６は上記光電式エンコーダの発光ダイオー
ドの放射強度分布を示す図である。

【符号の説明】

Ｐd1〜Ｐd5…フォトダイオード、Ｘ…移動体、Ｘ1,Ｘ2,
Ｘ3…スリット。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01D 5/00 - 5/62 G01B 7/00 - 7/34 G01B 11/00 - 11/30 G01P 1/00 - 3/80

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】相対向させて配置された発光素子と受光
素子との間に、複数のスリットが形成された移動体を通
過させて、上記移動体の移動情報を検出する光電式エン
コーダにおいて、上記移動体の上記複数のスリットは、移動方向に一定ピ
ッチ毎に略１／２ピッチ幅で夫々形成されたものであ
り、上記受光素子は、上記スリットの配列方向の幅が略１／
２ピッチに形成された４個の第１受光部と、上記スリッ
トの配列方向の幅を略１ピッチの整数倍にして、上記ス
リットを通過した光を受光する面積が略一定になるよう
にかつ上記発光素子の放射強度分布の中心を含む位置に
形成された少なくとも１つの第２受光部とを有し、上記４個の第１受光部からの受光量を表わす信号と上記
第２受光部からの受光量を表わす信号とを比較して、上
記移動体の移動情報を表わす信号を得るようにした光電
式エンコーダであって、上記４個の第１受光部を、上記発光素子からの光の光軸
を通る上記スリットの配列方向の直線に沿った領域およ
びその直線に直交しかつ上記発光素子からの光の光軸を
通る直線に沿った領域をあけるように上記発光素子から
の光の光軸を通る点に対して放射状に配置すると共に、上記受光素子の上記第２受光部を、上記発光素子からの
光の光軸を通る上記スリットの配列方向の直線に沿った
領域に配置したことを特徴とする光電式エンコーダ。
【請求項２】請求項１に記載の光電式エンコーダにお
いて、上記第１受光部からの受光量を表わす信号と上記
第２受光部からの受光量を表わす信号とを比較して、上
記移動体の移動情報を表わす信号を出力する比較回路を
備えたことを特徴とする光電式エンコーダ。
【請求項３】請求項２に記載の光電式エンコーダにお
いて、上記受光素子と上記比較回路を同一半導体基板上
に形成したことを特徴とする光電式エンコーダ。
【請求項４】請求項１に記載の光電式エンコーダにお
いて、上記受光素子の上記第１受光部が複数個であり、
上記複数の第１受光部を２つの集合に分けて、一方の集
合の上記第１受光部に対して他方の集合の上記第１受光
部を上記スリットの配列方向に略３／４ピッチずらして
配置したことを特徴とする光電式エンコーダ。
【請求項５】請求項４に記載の光電式エンコーダにお
いて、上記複数の第１受光部を上記発光素子からの光の
光軸に対して略対称に配置したことを特徴とする光電式
エンコーダ。
【請求項６】請求項４に記載の光電式エンコーダにお
いて、上記複数の第１受光部を、上記発光素子からの光
の光軸に沿った平面であって、かつ上記スリットの配列
方向に垂直な平面に対して略対称に配置したことを特徴
とする光電式エンコーダ。
【請求項７】請求項１に記載の光電式エンコーダにお
いて、上記第２受光部を上記発光素子からの光の光軸に
対して略対称に配置したことを特徴とする光電式エンコ
ーダ。
【請求項８】請求項１に記載の光電式エンコーダにお
いて、上記第２受光部を、上記発光素子からの光の光軸
に沿った平面であって、かつ上記スリットの配列方向に
垂直な平面に対して略対称に配置したことを特徴とする
光電式エンコーダ。