JP4052499B2 - 光学式エンコーダ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動位置や回転位置などを検出するための光学式エンコーダに関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえばインクジェットプリンタにおいては、印字ヘッドを走行させながら印字を行うため、印字ヘッドの走行位置を正確に検出する必要がある。このような場合、光学式エンコーダを用いれば、印字ヘッドの走行位置を正確に検出することができる。
【０００３】
光学式エンコーダの一例として、たとえば特開昭６１−２９２０１６号公報に掲載されたものが存在する。この光学式エンコーダは、たとえば図１４に示すように、発光部５１と受光部５２とを有する光学部５３と、発光部５１と受光部５２との間に配置された光制御体５５とを備えている。光学部５３と光制御体５５とは、光制御体５５の長手方向に沿って相対移動可能である。たとえば、光学部５３がインクジェットプリンタの印字ヘッドに搭載され、光制御体５５がインクジェットプリンタの筐体に固定されているとすると、印字ヘッドの走行に伴って、光学部５３が光制御体５５に沿って移動する。
【０００４】
光制御体５５は、たとえば帯状の樹脂フィルムからなり、図１５に示すように、透光部５６と非透光部５７とが交互に多数形成されている。各透光部５６同士は、光制御体５５の長手方向の長さが全て等しい。各非透光部５７同士は、光制御体５５の長手方向の長さが全て等しい。また、各透光部５６の光制御体５５長手方向の長さと、各非透光部５７の光制御体５５長手方向の長さとは、互いに等しい。すなわち、互いに隣接する１個の透光部５６の光制御体５５長手方向の長さと１個の非透光部５７の光制御体５５長手方向の長さとの合計の長さＬは、全ての透光部５６と非透光部５７との組について相互に等しい。
【０００５】
受光部５２は、図１６に示すように、たとえば４個のホトダイオード６１ａ〜６１ｄからなるホトダイオード群６１により構成されており、これら４個のホトダイオード６１ａ〜６１ｄは、光学部５３と光制御体５５との相対移動方向に沿って隣接配置されている。各ホトダイオード６１ａ〜６１ｄの配列方向の長さは、相互に等しく、その合計はＫである。すなわち、ホトダイオード群６１の光学部５３と光制御体５５との相対移動方向の長さはＫである。そしてこのＫは、Ｌと完全に等しいか、あるいは製造誤差の範囲でほぼ等しい。なお、各隣接ホトダイオード６１ａ〜６１ｄ間には、製造技術上若干の間隙を生じるが、図１６では省略している。
【０００６】
ホトダイオード６１ａ〜６１ｄの出力端は、図１７に示すように、４個の加算器６３〜６６の入力端に接続される。すなわち、加算器６３の入力端には、ホトダイオード６１ａ，６１ｂの出力端が接続されている。加算器６４の入力端には、ホトダイオード６１ｃ，６１ｄの出力端が接続されている。加算器６５の入力端には、ホトダイオード６１ｂ，６１ｃの出力端が接続されている。加算器６６の入力端には、ホトダイオード６１ａ，６１ｄの出力端が接続されている。加算器６３〜６６の出力端は、２個の比較器６８，６９の入力端に接続されている。すなわち、比較器６８の入力端には、加算器６３，６４の出力端が接続されている。比較器６９の入力端には、加算器６５，６６の出力端が接続されている。
【０００７】
光制御体５５が、図１５の矢印Ａ方向に一定速度で移動した場合、あるいは光学部５３が矢印Ａ方向とは逆の方向に一定速度で移動した場合、ホトダイオード６１ａ〜６１ｄからは、図１８に示すような出力信号が出力される。
【０００８】
したがって、加算器６３，６４の出力、および比較器６８の出力は、図１９に示すようになる。ただし、比較器６８は、加算器６３の出力が加算器６４の出力よりも大きいときに出力がハイレベルになるように構成されている。
【０００９】
また、加算器６５，６６の出力、および比較器６９の出力は、図２０に示すようになる。ただし、比較器６９は、加算器６５の出力が加算器６６の出力よりも大きいときに出力がハイレベルになるように構成されている。
【００１０】
このように、従来の光学式エンコーダは、ホトダイオード群６１の寸法Ｋが１個の透光部５６と１個の非透光部５７との合計の寸法Ｌと一致するようにホトダイオード６１ａ〜６１ｄを製造することにより、比較器６８および比較器６９から、互いに１／４周期位相の異なる出力信号を得る構成であった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の光学式エンコーダでは、寸法Ｋを寸法Ｌと極力一致させるために、ホトダイオード６１ａ〜６１ｄを精度よく製造する必要があり、製造コストの上昇要因となっていた。また、検出精度の向上などのために寸法Ｌを変更したり、あるいは寸法Ｌの相互に異なる複数種類の製品を製造するような場合、寸法Ｌ毎に異なるサイズのホトダイオード群６１を有する光学部５３を製造する必要があり、このことからも製造コストが上昇するという課題があった。さらには、比較器６８および比較器６９から、互いに１／４周期位相の異なる出力信号を得ても、その用途は特殊なものに限られていた。たとえば、インクジェットプリンタの印字ヘッドの位置を検出する場合のような、一般的な用途では、比較器６８の出力と比較器６９の出力との位相差が１／４周期である必要はなく、要するに、比較器６８の出力と比較器６９の出力とを比較することによって、光学部５３と光制御体５５との相対的な移動の方向が判断できれば充分であった。
【００１２】
本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、製造コストを良好に低減できる光学式エンコーダを提供することを、その課題としている。
【００１３】
【発明の開示】
上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。
【００１４】
本発明によれば、光を放射する発光部、およびこの発光部からの光を受光する受光部を有する光学部と、前記発光部からの光を通過させる透光部、および前記発光部からの光を遮光する非透光部を交互に多数有し、これら透光部および非透光部は、隣接方向の長さが互いに等しく、かつ、互いに隣接する１個の透光部と１個の非透光部との隣接方向の長さの合計が全て等しいように構成されている光制御体とを備え、前記光学部と前記光制御体とは、前記透光部と前記非透光部との配列方向に沿って相対移動可能であり、前記受光部は、前記光学部と前記光制御体との相対移動方向に沿って隣接配置されて順に並ぶ４個の受光素子（11a,11b,11c,11d）からなる受光素子群を任意数有するとともに、各受光素子群における各受光素子(11a,11b,11c,11d）からの出力信号を処理する論理回路を備え、この論理回路は、１番目の受光素子(11a)からの出力と２番目の受光素子(11b)からの出力が入力される第１の加算器(13)と、３番目の受光素子(11c)からの出力と４番目の受光素子(11d)からの出力が入力される第２の加算器(14)と、２番目の受光素子(11b)からの出力と３番目の受光素子(11c)からの出力が入力される第３の加算器(15)と、１番目の受光素子(11a)からの出力と４番目の受光素子(11d)からの出力が入力される第４の加算器(16)と、前記第１の加算器(13)からの出力と前記第２の加算器(14)からの出力が入力される第１の比較器(18)と、前記第３の加算器(15)と前記第４の加算器(16)からの出力が入力される第２の比較器(19)とを備えている、光学式エンコーダであって、前記受光素子群における前記各受光素子の配列方向の長さを互いに等しくするとともに、前記受光素子群の前記光学部と前記光制御体との相対移動方向の長さを、前記互いに隣接する１個の透光部と１個の非透光部との隣接方向の長さの合計との差が前記受光素子の配列方向の受光素子１個分の長さ以上となる寸法に設定することにより、前記第１の比較器(18)からの出力と前記第２の比較器(19)からの出力との間に所定の位相差が生じるように構成したことを特徴とする、光学式エンコーダが提供される。
【００１６】
好ましい実施の形態によれば、受光素子群は、所定ピッチで複数設けられており、所定ピッチは、互いに隣接する１個の透光部と１個の非透光部との隣接方向の長さの合計と等しいか、あるいはその整数倍の寸法である。
【００１７】
このように、受光素子群の光学部と光制御体との相対移動方向の長さを、互いに隣接する１個の透光部と１個の非透光部との隣接方向の長さの合計と等しくない寸法に設定したので、製造コストを良好に低減できる。
【００１８】
すなわち、受光素子群の光学部と光制御体との相対移動方向の長さを、互いに隣接する１個の透光部と１個の非透光部との隣接方向の長さの合計と極力一致させるために、受光素子群の各受光素子を精度よく製造するという必要がなくなり、この結果、製造コストを低減できる。しかも、検出精度の向上などのために互いに隣接する１個の透光部と１個の非透光部との隣接方向の長さの合計を変更したり、あるいは互いに隣接する１個の透光部と１個の非透光部との隣接方向の長さの合計の相互に異なる複数種類の製品を製造するような場合に、互いに隣接する１個の透光部と１個の非透光部との隣接方向の長さの合計が異なる毎に異なるサイズの受光素子群を有する光学部を製造する必要がなくなり、このことからも、量産効果の増大による製造コストの低減を実現できる。
【００１９】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
【００２１】
図１は、本発明に係る光学式エンコーダの概略構成図であって、この光学式エンコーダは、発光部１と受光部２とを有する光学部３と、発光部１と受光部２との間に配置された光制御体５とを備えている。発光部１は、たとえば発光ダイオードを備えている。光学部３と光制御体５とは、光制御体５の長手方向に沿って相対移動可能である。たとえば、光学部３がインクジェットプリンタの印字ヘッドに搭載され、光制御体５がインクジェットプリンタの筐体に固定されているとすると、印字ヘッドの走行に伴って、光学部３が光制御体５に沿って移動する。もちろん、光学部３を固定側に設け、光制御体５を移動側に設けてもよい。また、光学部３と光制御体５との双方を互いに反対の方向に移動させてもよい。さらには、光学部３と光制御体５との双方を、一定の速度差を保ちつつ、互いに同じ方向に移動させてもよい。
【００２２】
光制御体５は、たとえば帯状の樹脂フィルムからなり、図２に示すように、透光部６と非透光部７とが交互に多数形成されている。各透光部６同士は、光制御体５の長手方向の長さが全て等しい。各非透光部７同士は、光制御体５の長手方向の長さが全て等しい。また、各透光部６の光制御体５長手方向の長さと、各非透光部７の光制御体５長手方向の長さとは、互いに等しい。すなわち、互いに隣接する１個の透光部６の光制御体５長手方向の長さと１個の非透光部７の光制御体５長手方向の長さとの合計の長さＬ１は、全ての透光部６と非透光部７との組について相互に等しい。
【００２３】
受光部２は、図３に示すように、たとえば４個のホトダイオード１１ａ〜１１ｄからなるホトダイオード群１１により構成されており、これら４個のホトダイオード１１ａ〜１１ｄは、光学部３と光制御体５との相対移動方向に沿って隣接配置されている。各ホトダイオード１１ａ〜１１ｄの配列方向の長さは、相互に等しく、その合計はＫ１である。すなわち、ホトダイオード群１１の光学部３と光制御体５との相対移動方向の長さはＫ１である。そしてこのＫ１は、Ｌ１よりも短い。本実施形態においては、Ｋ１＝（２／３）Ｌ１である。すなわち、Ｋ１はホトダイオード１１ａを４個隣接配置した長さに等しく、Ｌ１はホトダイオード１１ａを６個隣接配置した長さに等しい。
【００２４】
ホトダイオード１１ａ〜１１ｄの出力端は、図４に示すように、４個の加算器１３〜１６の入力端に接続されている。すなわち、加算器１３の入力端には、ホトダイオード１１ａ，１１ｂの出力端が接続されている。加算器１４の入力端には、ホトダイオード１１ｃ，１１ｄの出力端が接続されている。加算器１５の入力端には、ホトダイオード１１ｂ，１１ｃの出力端が接続されている。加算器１６の入力端には、ホトダイオード１１ａ，１１ｄの出力端が接続されている。加算器１３〜１６の出力端は、２個の比較器１８，１９の入力端に接続されている。すなわち、比較器１８の入力端には、加算器１３，１４の出力端が接続されている。比較器１９の入力端には、加算器１５，１６の出力端が接続されている。
【００２５】
次に動作を説明する。光学部３と光制御体５とが光制御体５の長手方向に相対移動すると、光学部３の発光部１と受光部２との間に光制御体５の透光部６と非透光部７とが交互に位置することになる。このため、発光部１からの光は、透光部６を透過して受光部２のホトダイオード１１ａ〜１１ｄに受光される状態と、非透光部７によって遮光されてホトダイオード１１ａ〜１１ｄに受光されない状態とが交互に繰り返される。また、各ホトダイオード１１ａ〜１１ｄについて考えると、受光部２から各ホトダイオード１１ａ〜１１ｄに至る光路のうち、非透光部７によって一部が遮光され、その遮光面積が次第に小さくなっていく状態と、非透光部７によって全く遮光されない状態と、非透光部７によって一部が遮光され、その遮光面積が次第に大きくなっていく状態と、非透光部７によって完全に遮光される状態とが繰り返されることになる。そして、それらの繰り返し周期の位相は、光制御体５の１個の透光部６と１個の非透光部７との合計の長さＬ１と、ホトダイオード群１１の各ホトダイオード１１ａ〜１１ｄの長さ（Ｋ１）／４＝（Ｌ１）／６との関係から、各ホトダイオード１１ａ〜１１ｄ毎に１／６周期だけ順次ずれたものになる。
【００２６】
したがって、光制御体５が、図２の矢印Ａ１方向に一定速度で移動した場合、あるいは光学部３が矢印Ａ１方向とは逆の方向に一定速度で移動した場合、ホトダイオード１１ａ〜１１ｄからは、図５に示すような出力信号が出力される。図５から明らかなように、各ホトダイオード１１ａ〜１１ｄの出力信号は、周期がＴ１であり、位相が（Ｔ１）／６ずつ順次ずれている。なお、周期Ｔ１は、光制御体５の１個の透光部６と１個の非透光部７との合計の長さＬ１と、ホトダイオード群１１の各ホトダイオード１１ａ〜１１ｄの長さ（Ｋ１）／４＝（Ｌ１）／６と、光学部３と光制御体５との相対移動の速度との相互関係で決まる。
【００２７】
ここで、加算器１３の出力は、ホトダイオード１１ａの出力とホトダイオード１１ｂの出力との和であり、加算器１４の出力は、ホトダイオード１１ｃの出力とホトダイオード１１ｄの出力との和であるので、それぞれ図６に示すようになる。また、比較器１８は、加算器１３の出力が加算器１４の出力よりも大きいときに出力がハイレベルになり、加算器１３の出力が加算器１４の出力よりも小さいときに出力がローレベルになるように構成されているので、比較器１８の出力は図６に示すようになる。図６から明らかなように、加算器１３，１４の出力は、各ホトダイオード１１ａ〜１１ｄの出力と同様に、周期がＴ１である。加算器１３の出力と加算器１４の出力とは、位相が（Ｔ１）／３ずれている。比較器１８の出力は、加算器１３，１４の出力と同様に、周期がＴ１である。また、比較器１８の出力は、矩形パルス状であり、オン期間とオフ期間とが共に（Ｔ１）／２である。
【００２８】
また、加算器１５の出力は、ホトダイオード１１ｂの出力とホトダイオード１１ｃの出力との和であり、加算器１６の出力は、ホトダイオード１１ａの出力とホトダイオード１１ｄの出力との和であるので、それぞれ図７に示すようになる。また、比較器１９は、加算器１５の出力が加算器１６の出力よりも大きいときに出力がハイレベルになり、加算器１５の出力が加算器１６の出力よりも小さいときに出力がローレベルになるように構成されているので、比較器１９の出力は図７に示すようになる。図７から明らかなように、加算器１５の出力は、各ホトダイオード１１ａ〜１１ｄの出力と同様に、周期がＴ１である。加算器１６の出力は、常に一定レベルである。比較器１９の出力は、加算器１５の出力と同様に、周期がＴ１である。また、比較器１９の出力は、矩形パルス状であり、オン期間とオフ期間とが共に（Ｔ１）／２である。
【００２９】
図６と図７とを比較すれば明らかなように、比較器１８の出力と比較器１９の出力とは、共に周期Ｔ１の矩形パルス状であり、位相が（Ｔ１）／４ずれている。なお、比較器１８の出力と比較器１９の出力との位相のずれは、光制御体５の１個の透光部６と１個の非透光部７との合計の長さＬ１と、ホトダイオード群１１のホトダイオード１１ａ〜１１ｄの長さＫ１との関係に応じて、−（Ｔ１）／２〜＋（Ｔ１）／２まで変化するが、この位相差が０付近になると光学部３と光制御体５との相対移動の方向を判断することが困難になる。したがって、光制御体５の振動などに起因する検出誤差などを考慮すると、比較器１８の出力と比較器１９の出力との位相差が周期Ｔ１の５％以上になるように、Ｌ１とＫ１との関係を設定するのが好ましい。
【００３０】
そして、光学部３と光制御体５との相対移動方向が逆になれば、比較器１９の出力は変化せず、比較器１８の出力が反転するので、たとえば比較器１９の出力の立上がり時あるいは立下がり時における比較器１８の出力のレベルを調べることにより、光学部３と光制御体５との相対移動方向を判断できる。もちろん、比較器１８あるいは比較器１９の出力パルス数をカウントすることにより、光学部３と光制御体５との相対移動の距離を求めることができる。
【００３１】
このように、ホトダイオード群１１の光学部３と光制御体５との相対移動方向の長さＫ１を、互いに隣接する１個の透光部６と１個の非透光部７との隣接方向の長さの合計Ｌ１よりも小さい寸法に設定したので、製造コストを良好に低減できる。
【００３２】
すなわち、ホトダイオード群１１の光学部３と光制御体５との相対移動方向の長さＫ１を、互いに隣接する１個の透光部６と１個の非透光部７との隣接方向の長さの合計Ｌ１と極力一致させるために、ホトダイオード群１１の各ホトダイオード１１ａ〜１１ｄを精度よく製造するという必要がなくなり、この結果、製造コストを低減できる。
【００３３】
しかも、検出精度の向上などのために互いに隣接する１個の透光部６と１個の非透光部７との隣接方向の長さの合計Ｌ１を変更したり、あるいは互いに隣接する１個の透光部６と１個の非透光部７との隣接方向の長さの合計Ｌ１の相互に異なる複数種類の製品を製造するような場合に、互いに隣接する１個の透光部６と１個の非透光部７との隣接方向の長さの合計Ｌ１が異なる毎に異なるサイズのホトダイオード群１１を有する光学部３を製造する必要がなくなり、量産効果の増大による製造コストの低減を実現できる。換言すれば、光学部３を変更することなく、光制御体５を変更するだけで、各種検出精度の光学式エンコーダを得ることができる。
【００３４】
なお、上記実施形態においては、４個の加算器１３〜１６を設けたが、これはホトダイオード１１ａ〜１１ｄの出力を加算して比較器１８，１９の入力を大きくし、実質的にホトダイオード１１ａ〜１１ｄの受光面積を大きくしたような効果を得るためであって、加算器１３〜１６は必ずしも設けなくてもよい。すなわち、ホトダイオード１１ａ，１１ｃの出力を比較器１８に供給し、ホトダイオード１１ｂ，１１ｄの出力を比較器１９に供給するように構成してもよい。このようにすれば、加算器１３〜１６を省略できるので回路構成が簡単になり、製造コストを更に低減できる。この場合、比較器１８の出力と比較器１９の出力とは、位相が互いに（Ｔ１）／６ずれる。
【００３５】
また、上記実施形態においては、ホトダイオード群１１の４個のホトダイオード１１ａ〜１１ｄの長さＫ１が、光制御体５の１個の透光部６と１個の非透光部７との合計の長さＬ１よりも小さくなるように構成したが、図８に示すように、ホトダイオード群１１の４個のホトダイオード１１ａ〜１１ｄの長さＫ２が、光制御体５の１個の透光部６と１個の非透光部７との合計の長さＬ２よりも大きくなるように構成してもよい。図８の例では、Ｋ２＝（４／３）Ｌ２である。
【００３６】
この場合、各ホトダイオード１１ａ〜１１ｄの出力は、図９に示すようになる。図９から明らかなように、各ホトダイオード１１ａ〜１１ｄの出力信号は、周期がＴ２であり、位相が（Ｔ２）／３ずつ順次ずれている。
【００３７】
また、図１０から明らかなように、加算器１３，１４の出力は、各ホトダイオード１１ａ〜１１ｄの出力と同様に、周期がＴ２である。加算器１３の出力と加算器１４の出力とは、位相が２（Ｔ２）／３ずれている。比較器１８の出力は、加算器１３，１４の出力と同様に、周期がＴ２である。また、比較器１８の出力は、矩形パルス状であり、オン期間とオフ期間とが共に（Ｔ２）／２である。
【００３８】
また、図１１から明らかなように、加算器１５，１６の出力は、各ホトダイオード１１ａ〜１１ｄの出力と同様に、周期がＴ２である。比較器１９の出力は、加算器１５，１６の出力と同様に、周期がＴ２である。また、比較器１９の出力は、矩形パルス状であり、オン期間とオフ期間とが共に（Ｔ２）／２である。
【００３９】
図１０と図１１とを比較すれば明らかなように、比較器１８の出力と比較器１９の出力とは、共に周期Ｔ２の矩形パルス状であり、位相が（Ｔ２）／４ずれている。
【００４０】
また、上記実施形態においては、１個のホトダイオード群１１により受光部２を構成したが、図１２に示すように、複数のホトダイオード群１１により受光部２を構成してもよい。この場合、各ホトダイオード群１１は、１個の透光部６と１個の非透光部７との合計の長さＬ１のピッチで配置する。このようにすれば、各ホトダイオード１１ａ〜１１ｄがそれぞれ複数個存在することになるので、それら複数個のホトダイオードの出力を加算することにより、大きな出力を得ることができる。なお、互いに隣接するホトダイオード群１１同士の間には、たとえば、ホトダイオードを設けて、そのホトダイオードからの出力を他の目的に利用することもできるし、あるいはそのホトダイオードから出力を取り出さないようにすることもできる。さらには、ホトダイオード以外の他の半導体素子や配線パターンを形成してもよいし、何も形成しなくてもよい。
【００４１】
なお、図３に示す実施形態のように、ホトダイオード群１１の長さＫ２が、１個の透光部６と１個の非透光部７との合計の長さＬ２よりも大きい場合には、図１３に示すように、Ｌ２の整数倍のピッチでホトダイオード群１１を設ければよい。
【００４２】
また、上記実施形態においては、Ｋ１とＬ１との差を各ホトダイオード１１ａ〜１１ｄの２個分とし、また、Ｋ２とＬ２との差を各ホトダイオード１１ａ〜１１ｄの１個分としたが、もちろんＫ１とＬ１との差は任意であり、各ホトダイオード１１ａ〜１１ｄの長さの整数倍にする必要はない。ただし、Ｋ１とＬ１、あるいはＫ２とＬ２との差があまりにも小さくなり、ホトダイオード１１ａ〜１１ｄの製造誤差の範囲で差が０と見做せるような状態に近づくと、上記した本発明の効果が次第に薄れてしまうので、Ｋ１とＬ１、あるいはＫ２とＬ２との差は、各ホトダイオード１１ａ〜１１ｄの１個分以上の長さであることが好ましい。
【００４３】
また、上記実施形態においては、ホトダイオード群１１を４個のホトダイオード１１ａ〜１１ｄにより構成したが、ホトダイオード群１１を構成するホトダイオードの数は４個に限られるものではなく、たとえば６個のホトダイオードによりホトダイオード群１１を構成してもよい。
【００４４】
また、上記実施形態においては、受光素子群としてホトダイオード群１１を用いたが、受光素子群はホトダイオード群１１に限られるものではなく、たとえば受光素子群としてホトトランジスタ群を用いてもよい。
【００４５】
また、上記実施形態においては、帯状の光制御体５を用いたが、環状の光制御体を用いてもよい。この場合、光学部３と光制御体とが、相対的に円周上を移動することになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光学式エンコーダの概略構成図である。
【図２】図１に示す光制御体の正面図である。
【図３】図１に示す受光部の正面図である。
【図４】図１に示す受光部からの信号を処理する信号処理回路の要部の回路ブロック図である。
【図５】図３に示すホトダイオードの出力信号の波形図である。
【図６】図４に示す加算器および比較器の出力信号の波形図である。
【図７】図４に示す加算器および比較器の出力信号の波形図である。
【図８】他の実施形態における受光部の正面図である。
【図９】他の実施形態におけるホトダイオードの出力信号の波形図である。
【図１０】他の実施形態における加算器および比較器の出力信号の波形図である。
【図１１】他の実施形態における加算器および比較器の出力信号の波形図である。
【図１２】更に他の実施形態における受光部の正面図である。
【図１３】更に他の実施形態における受光部の正面図である。
【図１４】従来の光学式エンコーダの概略構成図である。
【図１５】従来の光学式エンコーダにおける光制御体の正面図である。
【図１６】従来の光学式エンコーダにおける受光部の正面図である。
【図１７】従来の光学式エンコーダにおける受光部からの信号を処理する信号処理回路の要部の回路ブロック図である。
【図１８】従来の光学式エンコーダにおけるホトダイオードの出力信号の波形図である。
【図１９】従来の光学式エンコーダにおける加算器および比較器の出力信号の波形図である。
【図２０】従来の光学式エンコーダにおける加算器および比較器の出力信号の波形図である。
【符号の説明】
１ 発光部
２ 受光部
３ 光学部
５ 光制御体
６ 透光部
７ 非透光部
１１ ホトダイオード群
１１ａ〜１１ｄ ホトダイオード
１３ 加算器
１４ 加算器
１５ 加算器
１６ 加算器
１８ 比較器
１９ 比較器
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動位置や回転位置などを検出するための光学式エンコーダに関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえばインクジェットプリンタにおいては、印字ヘッドを走行させながら印字を行うため、印字ヘッドの走行位置を正確に検出する必要がある。このような場合、光学式エンコーダを用いれば、印字ヘッドの走行位置を正確に検出することができる。
【０００３】
光学式エンコーダの一例として、たとえば特開昭６１−２９２０１６号公報に掲載されたものが存在する。この光学式エンコーダは、たとえば図１４に示すように、発光部５１と受光部５２とを有する光学部５３と、発光部５１と受光部５２との間に配置された光制御体５５とを備えている。光学部５３と光制御体５５とは、光制御体５５の長手方向に沿って相対移動可能である。たとえば、光学部５３がインクジェットプリンタの印字ヘッドに搭載され、光制御体５５がインクジェットプリンタの筐体に固定されているとすると、印字ヘッドの走行に伴って、光学部５３が光制御体５５に沿って移動する。
【０００４】
光制御体５５は、たとえば帯状の樹脂フィルムからなり、図１５に示すように、透光部５６と非透光部５７とが交互に多数形成されている。各透光部５６同士は、光制御体５５の長手方向の長さが全て等しい。各非透光部５７同士は、光制御体５５の長手方向の長さが全て等しい。また、各透光部５６の光制御体５５長手方向の長さと、各非透光部５７の光制御体５５長手方向の長さとは、互いに等しい。すなわち、互いに隣接する１個の透光部５６の光制御体５５長手方向の長さと１個の非透光部５７の光制御体５５長手方向の長さとの合計の長さＬは、全ての透光部５６と非透光部５７との組について相互に等しい。
【０００５】
受光部５２は、図１６に示すように、たとえば４個のホトダイオード６１ａ〜６１ｄからなるホトダイオード群６１により構成されており、これら４個のホトダイオード６１ａ〜６１ｄは、光学部５３と光制御体５５との相対移動方向に沿って隣接配置されている。各ホトダイオード６１ａ〜６１ｄの配列方向の長さは、相互に等しく、その合計はＫである。すなわち、ホトダイオード群６１の光学部５３と光制御体５５との相対移動方向の長さはＫである。そしてこのＫは、Ｌと完全に等しいか、あるいは製造誤差の範囲でほぼ等しい。なお、各隣接ホトダイオード６１ａ〜６１ｄ間には、製造技術上若干の間隙を生じるが、図１６では省略している。
【０００６】
ホトダイオード６１ａ〜６１ｄの出力端は、図１７に示すように、４個の加算器６３〜６６の入力端に接続される。すなわち、加算器６３の入力端には、ホトダイオード６１ａ，６１ｂの出力端が接続されている。加算器６４の入力端には、ホトダイオード６１ｃ，６１ｄの出力端が接続されている。加算器６５の入力端には、ホトダイオード６１ｂ，６１ｃの出力端が接続されている。加算器６６の入力端には、ホトダイオード６１ａ，６１ｄの出力端が接続されている。加算器６３〜６６の出力端は、２個の比較器６８，６９の入力端に接続されている。すなわち、比較器６８の入力端には、加算器６３，６４の出力端が接続されている。比較器６９の入力端には、加算器６５，６６の出力端が接続されている。
【０００７】
光制御体５５が、図１５の矢印Ａ方向に一定速度で移動した場合、あるいは光学部５３が矢印Ａ方向とは逆の方向に一定速度で移動した場合、ホトダイオード６１ａ〜６１ｄからは、図１８に示すような出力信号が出力される。
【０００８】
したがって、加算器６３，６４の出力、および比較器６８の出力は、図１９に示すようになる。ただし、比較器６８は、加算器６３の出力が加算器６４の出力よりも大きいときに出力がハイレベルになるように構成されている。
【０００９】
また、加算器６５，６６の出力、および比較器６９の出力は、図２０に示すようになる。ただし、比較器６９は、加算器６５の出力が加算器６６の出力よりも大きいときに出力がハイレベルになるように構成されている。
【００１０】
このように、従来の光学式エンコーダは、ホトダイオード群６１の寸法Ｋが１個の透光部５６と１個の非透光部５７との合計の寸法Ｌと一致するようにホトダイオード６１ａ〜６１ｄを製造することにより、比較器６８および比較器６９から、互いに１／４周期位相の異なる出力信号を得る構成であった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の光学式エンコーダでは、寸法Ｋを寸法Ｌと極力一致させるために、ホトダイオード６１ａ〜６１ｄを精度よく製造する必要があり、製造コストの上昇要因となっていた。また、検出精度の向上などのために寸法Ｌを変更したり、あるいは寸法Ｌの相互に異なる複数種類の製品を製造するような場合、寸法Ｌ毎に異なるサイズのホトダイオード群６１を有する光学部５３を製造する必要があり、このことからも製造コストが上昇するという課題があった。さらには、比較器６８および比較器６９から、互いに１／４周期位相の異なる出力信号を得ても、その用途は特殊なものに限られていた。たとえば、インクジェットプリンタの印字ヘッドの位置を検出する場合のような、一般的な用途では、比較器６８の出力と比較器６９の出力との位相差が１／４周期である必要はなく、要するに、比較器６８の出力と比較器６９の出力とを比較することによって、光学部５３と光制御体５５との相対的な移動の方向が判断できれば充分であった。
【００１２】
本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、製造コストを良好に低減できる光学式エンコーダを提供することを、その課題としている。
【００１３】
【発明の開示】
上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。
【００１４】
本発明によれば、光を放射する発光部、およびこの発光部からの光を受光する受光部を有する光学部と、前記発光部からの光を通過させる透光部、および前記発光部からの光を遮光する非透光部を交互に多数有し、これら透光部および非透光部は、隣接方向の長さが互いに等しく、かつ、互いに隣接する１個の透光部と１個の非透光部との隣接方向の長さの合計が全て等しいように構成されている光制御体とを備え、前記光学部と前記光制御体とは、前記透光部と前記非透光部との配列方向に沿って相対移動可能であり、前記受光部は、前記光学部と前記光制御体との相対移動方向に沿って隣接配置されて順に並ぶ４個の受光素子（11a,11b,11c,11d）からなる受光素子群を任意数有するとともに、各受光素子群における各受光素子(11a,11b,11c,11d）からの出力信号を処理する論理回路を備え、この論理回路は、１番目の受光素子(11a)からの出力と２番目の受光素子(11b)からの出力が入力される第１の加算器(13)と、３番目の受光素子(11c)からの出力と４番目の受光素子(11d)からの出力が入力される第２の加算器(14)と、２番目の受光素子(11b)からの出力と３番目の受光素子(11c)からの出力が入力される第３の加算器(15)と、１番目の受光素子(11a)からの出力と４番目の受光素子(11d)からの出力が入力される第４の加算器(16)と、前記第１の加算器(13)からの出力と前記第２の加算器(14)からの出力が入力される第１の比較器(18)と、前記第３の加算器(15)と前記第４の加算器(16)からの出力が入力される第２の比較器(19)とを備えている、光学式エンコーダであって、前記受光素子群における前記各受光素子の配列方向の長さを互いに等しくするとともに、前記受光素子群の前記光学部と前記光制御体との相対移動方向の長さを、前記互いに隣接する１個の透光部と１個の非透光部との隣接方向の長さの合計との差が前記受光素子の配列方向の受光素子１個分の長さ以上となる寸法に設定することにより、前記第１の比較器(18)からの出力と前記第２の比較器(19)からの出力との間に所定の位相差が生じるように構成したことを特徴とする、光学式エンコーダが提供される。
【００１６】
好ましい実施の形態によれば、受光素子群は、所定ピッチで複数設けられており、所定ピッチは、互いに隣接する１個の透光部と１個の非透光部との隣接方向の長さの合計と等しいか、あるいはその整数倍の寸法である。
【００１７】
このように、受光素子群の光学部と光制御体との相対移動方向の長さを、互いに隣接する１個の透光部と１個の非透光部との隣接方向の長さの合計と等しくない寸法に設定したので、製造コストを良好に低減できる。
【００１８】
すなわち、受光素子群の光学部と光制御体との相対移動方向の長さを、互いに隣接する１個の透光部と１個の非透光部との隣接方向の長さの合計と極力一致させるために、受光素子群の各受光素子を精度よく製造するという必要がなくなり、この結果、製造コストを低減できる。しかも、検出精度の向上などのために互いに隣接する１個の透光部と１個の非透光部との隣接方向の長さの合計を変更したり、あるいは互いに隣接する１個の透光部と１個の非透光部との隣接方向の長さの合計の相互に異なる複数種類の製品を製造するような場合に、互いに隣接する１個の透光部と１個の非透光部との隣接方向の長さの合計が異なる毎に異なるサイズの受光素子群を有する光学部を製造する必要がなくなり、このことからも、量産効果の増大による製造コストの低減を実現できる。
【００１９】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
【００２１】
図１は、本発明に係る光学式エンコーダの概略構成図であって、この光学式エンコーダは、発光部１と受光部２とを有する光学部３と、発光部１と受光部２との間に配置された光制御体５とを備えている。発光部１は、たとえば発光ダイオードを備えている。光学部３と光制御体５とは、光制御体５の長手方向に沿って相対移動可能である。たとえば、光学部３がインクジェットプリンタの印字ヘッドに搭載され、光制御体５がインクジェットプリンタの筐体に固定されているとすると、印字ヘッドの走行に伴って、光学部３が光制御体５に沿って移動する。もちろん、光学部３を固定側に設け、光制御体５を移動側に設けてもよい。また、光学部３と光制御体５との双方を互いに反対の方向に移動させてもよい。さらには、光学部３と光制御体５との双方を、一定の速度差を保ちつつ、互いに同じ方向に移動させてもよい。
【００２２】
光制御体５は、たとえば帯状の樹脂フィルムからなり、図２に示すように、透光部６と非透光部７とが交互に多数形成されている。各透光部６同士は、光制御体５の長手方向の長さが全て等しい。各非透光部７同士は、光制御体５の長手方向の長さが全て等しい。また、各透光部６の光制御体５長手方向の長さと、各非透光部７の光制御体５長手方向の長さとは、互いに等しい。すなわち、互いに隣接する１個の透光部６の光制御体５長手方向の長さと１個の非透光部７の光制御体５長手方向の長さとの合計の長さＬ１は、全ての透光部６と非透光部７との組について相互に等しい。
【００２３】
受光部２は、図３に示すように、たとえば４個のホトダイオード１１ａ〜１１ｄからなるホトダイオード群１１により構成されており、これら４個のホトダイオード１１ａ〜１１ｄは、光学部３と光制御体５との相対移動方向に沿って隣接配置されている。各ホトダイオード１１ａ〜１１ｄの配列方向の長さは、相互に等しく、その合計はＫ１である。すなわち、ホトダイオード群１１の光学部３と光制御体５との相対移動方向の長さはＫ１である。そしてこのＫ１は、Ｌ１よりも短い。本実施形態においては、Ｋ１＝（２／３）Ｌ１である。すなわち、Ｋ１はホトダイオード１１ａを４個隣接配置した長さに等しく、Ｌ１はホトダイオード１１ａを６個隣接配置した長さに等しい。
【００２４】
ホトダイオード１１ａ〜１１ｄの出力端は、図４に示すように、４個の加算器１３〜１６の入力端に接続されている。すなわち、加算器１３の入力端には、ホトダイオード１１ａ，１１ｂの出力端が接続されている。加算器１４の入力端には、ホトダイオード１１ｃ，１１ｄの出力端が接続されている。加算器１５の入力端には、ホトダイオード１１ｂ，１１ｃの出力端が接続されている。加算器１６の入力端には、ホトダイオード１１ａ，１１ｄの出力端が接続されている。加算器１３〜１６の出力端は、２個の比較器１８，１９の入力端に接続されている。すなわち、比較器１８の入力端には、加算器１３，１４の出力端が接続されている。比較器１９の入力端には、加算器１５，１６の出力端が接続されている。
【００２５】
次に動作を説明する。光学部３と光制御体５とが光制御体５の長手方向に相対移動すると、光学部３の発光部１と受光部２との間に光制御体５の透光部６と非透光部７とが交互に位置することになる。このため、発光部１からの光は、透光部６を透過して受光部２のホトダイオード１１ａ〜１１ｄに受光される状態と、非透光部７によって遮光されてホトダイオード１１ａ〜１１ｄに受光されない状態とが交互に繰り返される。また、各ホトダイオード１１ａ〜１１ｄについて考えると、受光部２から各ホトダイオード１１ａ〜１１ｄに至る光路のうち、非透光部７によって一部が遮光され、その遮光面積が次第に小さくなっていく状態と、非透光部７によって全く遮光されない状態と、非透光部７によって一部が遮光され、その遮光面積が次第に大きくなっていく状態と、非透光部７によって完全に遮光される状態とが繰り返されることになる。そして、それらの繰り返し周期の位相は、光制御体５の１個の透光部６と１個の非透光部７との合計の長さＬ１と、ホトダイオード群１１の各ホトダイオード１１ａ〜１１ｄの長さ（Ｋ１）／４＝（Ｌ１）／６との関係から、各ホトダイオード１１ａ〜１１ｄ毎に１／６周期だけ順次ずれたものになる。
【００２６】
したがって、光制御体５が、図２の矢印Ａ１方向に一定速度で移動した場合、あるいは光学部３が矢印Ａ１方向とは逆の方向に一定速度で移動した場合、ホトダイオード１１ａ〜１１ｄからは、図５に示すような出力信号が出力される。図５から明らかなように、各ホトダイオード１１ａ〜１１ｄの出力信号は、周期がＴ１であり、位相が（Ｔ１）／６ずつ順次ずれている。なお、周期Ｔ１は、光制御体５の１個の透光部６と１個の非透光部７との合計の長さＬ１と、ホトダイオード群１１の各ホトダイオード１１ａ〜１１ｄの長さ（Ｋ１）／４＝（Ｌ１）／６と、光学部３と光制御体５との相対移動の速度との相互関係で決まる。
【００２７】
ここで、加算器１３の出力は、ホトダイオード１１ａの出力とホトダイオード１１ｂの出力との和であり、加算器１４の出力は、ホトダイオード１１ｃの出力とホトダイオード１１ｄの出力との和であるので、それぞれ図６に示すようになる。また、比較器１８は、加算器１３の出力が加算器１４の出力よりも大きいときに出力がハイレベルになり、加算器１３の出力が加算器１４の出力よりも小さいときに出力がローレベルになるように構成されているので、比較器１８の出力は図６に示すようになる。図６から明らかなように、加算器１３，１４の出力は、各ホトダイオード１１ａ〜１１ｄの出力と同様に、周期がＴ１である。加算器１３の出力と加算器１４の出力とは、位相が（Ｔ１）／３ずれている。比較器１８の出力は、加算器１３，１４の出力と同様に、周期がＴ１である。また、比較器１８の出力は、矩形パルス状であり、オン期間とオフ期間とが共に（Ｔ１）／２である。
【００２８】
また、加算器１５の出力は、ホトダイオード１１ｂの出力とホトダイオード１１ｃの出力との和であり、加算器１６の出力は、ホトダイオード１１ａの出力とホトダイオード１１ｄの出力との和であるので、それぞれ図７に示すようになる。また、比較器１９は、加算器１５の出力が加算器１６の出力よりも大きいときに出力がハイレベルになり、加算器１５の出力が加算器１６の出力よりも小さいときに出力がローレベルになるように構成されているので、比較器１９の出力は図７に示すようになる。図７から明らかなように、加算器１５の出力は、各ホトダイオード１１ａ〜１１ｄの出力と同様に、周期がＴ１である。加算器１６の出力は、常に一定レベルである。比較器１９の出力は、加算器１５の出力と同様に、周期がＴ１である。また、比較器１９の出力は、矩形パルス状であり、オン期間とオフ期間とが共に（Ｔ１）／２である。
【００２９】
図６と図７とを比較すれば明らかなように、比較器１８の出力と比較器１９の出力とは、共に周期Ｔ１の矩形パルス状であり、位相が（Ｔ１）／４ずれている。なお、比較器１８の出力と比較器１９の出力との位相のずれは、光制御体５の１個の透光部６と１個の非透光部７との合計の長さＬ１と、ホトダイオード群１１のホトダイオード１１ａ〜１１ｄの長さＫ１との関係に応じて、−（Ｔ１）／２〜＋（Ｔ１）／２まで変化するが、この位相差が０付近になると光学部３と光制御体５との相対移動の方向を判断することが困難になる。したがって、光制御体５の振動などに起因する検出誤差などを考慮すると、比較器１８の出力と比較器１９の出力との位相差が周期Ｔ１の５％以上になるように、Ｌ１とＫ１との関係を設定するのが好ましい。
【００３０】
そして、光学部３と光制御体５との相対移動方向が逆になれば、比較器１９の出力は変化せず、比較器１８の出力が反転するので、たとえば比較器１９の出力の立上がり時あるいは立下がり時における比較器１８の出力のレベルを調べることにより、光学部３と光制御体５との相対移動方向を判断できる。もちろん、比較器１８あるいは比較器１９の出力パルス数をカウントすることにより、光学部３と光制御体５との相対移動の距離を求めることができる。
【００３１】
このように、ホトダイオード群１１の光学部３と光制御体５との相対移動方向の長さＫ１を、互いに隣接する１個の透光部６と１個の非透光部７との隣接方向の長さの合計Ｌ１よりも小さい寸法に設定したので、製造コストを良好に低減できる。
【００３２】
すなわち、ホトダイオード群１１の光学部３と光制御体５との相対移動方向の長さＫ１を、互いに隣接する１個の透光部６と１個の非透光部７との隣接方向の長さの合計Ｌ１と極力一致させるために、ホトダイオード群１１の各ホトダイオード１１ａ〜１１ｄを精度よく製造するという必要がなくなり、この結果、製造コストを低減できる。
【００３３】
しかも、検出精度の向上などのために互いに隣接する１個の透光部６と１個の非透光部７との隣接方向の長さの合計Ｌ１を変更したり、あるいは互いに隣接する１個の透光部６と１個の非透光部７との隣接方向の長さの合計Ｌ１の相互に異なる複数種類の製品を製造するような場合に、互いに隣接する１個の透光部６と１個の非透光部７との隣接方向の長さの合計Ｌ１が異なる毎に異なるサイズのホトダイオード群１１を有する光学部３を製造する必要がなくなり、量産効果の増大による製造コストの低減を実現できる。換言すれば、光学部３を変更することなく、光制御体５を変更するだけで、各種検出精度の光学式エンコーダを得ることができる。
【００３４】
なお、上記実施形態においては、４個の加算器１３〜１６を設けたが、これはホトダイオード１１ａ〜１１ｄの出力を加算して比較器１８，１９の入力を大きくし、実質的にホトダイオード１１ａ〜１１ｄの受光面積を大きくしたような効果を得るためであって、加算器１３〜１６は必ずしも設けなくてもよい。すなわち、ホトダイオード１１ａ，１１ｃの出力を比較器１８に供給し、ホトダイオード１１ｂ，１１ｄの出力を比較器１９に供給するように構成してもよい。このようにすれば、加算器１３〜１６を省略できるので回路構成が簡単になり、製造コストを更に低減できる。この場合、比較器１８の出力と比較器１９の出力とは、位相が互いに（Ｔ１）／６ずれる。
【００３５】
また、上記実施形態においては、ホトダイオード群１１の４個のホトダイオード１１ａ〜１１ｄの長さＫ１が、光制御体５の１個の透光部６と１個の非透光部７との合計の長さＬ１よりも小さくなるように構成したが、図８に示すように、ホトダイオード群１１の４個のホトダイオード１１ａ〜１１ｄの長さＫ２が、光制御体５の１個の透光部６と１個の非透光部７との合計の長さＬ２よりも大きくなるように構成してもよい。図８の例では、Ｋ２＝（４／３）Ｌ２である。
【００３６】
この場合、各ホトダイオード１１ａ〜１１ｄの出力は、図９に示すようになる。図９から明らかなように、各ホトダイオード１１ａ〜１１ｄの出力信号は、周期がＴ２であり、位相が（Ｔ２）／３ずつ順次ずれている。
【００３７】
また、図１０から明らかなように、加算器１３，１４の出力は、各ホトダイオード１１ａ〜１１ｄの出力と同様に、周期がＴ２である。加算器１３の出力と加算器１４の出力とは、位相が２（Ｔ２）／３ずれている。比較器１８の出力は、加算器１３，１４の出力と同様に、周期がＴ２である。また、比較器１８の出力は、矩形パルス状であり、オン期間とオフ期間とが共に（Ｔ２）／２である。
【００３８】
また、図１１から明らかなように、加算器１５，１６の出力は、各ホトダイオード１１ａ〜１１ｄの出力と同様に、周期がＴ２である。比較器１９の出力は、加算器１５，１６の出力と同様に、周期がＴ２である。また、比較器１９の出力は、矩形パルス状であり、オン期間とオフ期間とが共に（Ｔ２）／２である。
【００３９】
図１０と図１１とを比較すれば明らかなように、比較器１８の出力と比較器１９の出力とは、共に周期Ｔ２の矩形パルス状であり、位相が（Ｔ２）／４ずれている。
【００４０】
また、上記実施形態においては、１個のホトダイオード群１１により受光部２を構成したが、図１２に示すように、複数のホトダイオード群１１により受光部２を構成してもよい。この場合、各ホトダイオード群１１は、１個の透光部６と１個の非透光部７との合計の長さＬ１のピッチで配置する。このようにすれば、各ホトダイオード１１ａ〜１１ｄがそれぞれ複数個存在することになるので、それら複数個のホトダイオードの出力を加算することにより、大きな出力を得ることができる。なお、互いに隣接するホトダイオード群１１同士の間には、たとえば、ホトダイオードを設けて、そのホトダイオードからの出力を他の目的に利用することもできるし、あるいはそのホトダイオードから出力を取り出さないようにすることもできる。さらには、ホトダイオード以外の他の半導体素子や配線パターンを形成してもよいし、何も形成しなくてもよい。
【００４１】
なお、図３に示す実施形態のように、ホトダイオード群１１の長さＫ２が、１個の透光部６と１個の非透光部７との合計の長さＬ２よりも大きい場合には、図１３に示すように、Ｌ２の整数倍のピッチでホトダイオード群１１を設ければよい。
【００４２】
また、上記実施形態においては、Ｋ１とＬ１との差を各ホトダイオード１１ａ〜１１ｄの２個分とし、また、Ｋ２とＬ２との差を各ホトダイオード１１ａ〜１１ｄの１個分としたが、もちろんＫ１とＬ１との差は任意であり、各ホトダイオード１１ａ〜１１ｄの長さの整数倍にする必要はない。ただし、Ｋ１とＬ１、あるいはＫ２とＬ２との差があまりにも小さくなり、ホトダイオード１１ａ〜１１ｄの製造誤差の範囲で差が０と見做せるような状態に近づくと、上記した本発明の効果が次第に薄れてしまうので、Ｋ１とＬ１、あるいはＫ２とＬ２との差は、各ホトダイオード１１ａ〜１１ｄの１個分以上の長さであることが好ましい。
【００４３】
また、上記実施形態においては、ホトダイオード群１１を４個のホトダイオード１１ａ〜１１ｄにより構成したが、ホトダイオード群１１を構成するホトダイオードの数は４個に限られるものではなく、たとえば６個のホトダイオードによりホトダイオード群１１を構成してもよい。
【００４４】
また、上記実施形態においては、受光素子群としてホトダイオード群１１を用いたが、受光素子群はホトダイオード群１１に限られるものではなく、たとえば受光素子群としてホトトランジスタ群を用いてもよい。
【００４５】
また、上記実施形態においては、帯状の光制御体５を用いたが、環状の光制御体を用いてもよい。この場合、光学部３と光制御体とが、相対的に円周上を移動することになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光学式エンコーダの概略構成図である。
【図２】図１に示す光制御体の正面図である。
【図３】図１に示す受光部の正面図である。
【図４】図１に示す受光部からの信号を処理する信号処理回路の要部の回路ブロック図である。
【図５】図３に示すホトダイオードの出力信号の波形図である。
【図６】図４に示す加算器および比較器の出力信号の波形図である。
【図７】図４に示す加算器および比較器の出力信号の波形図である。
【図８】他の実施形態における受光部の正面図である。
【図９】他の実施形態におけるホトダイオードの出力信号の波形図である。
【図１０】他の実施形態における加算器および比較器の出力信号の波形図である。
【図１１】他の実施形態における加算器および比較器の出力信号の波形図である。
【図１２】更に他の実施形態における受光部の正面図である。
【図１３】更に他の実施形態における受光部の正面図である。
【図１４】従来の光学式エンコーダの概略構成図である。
【図１５】従来の光学式エンコーダにおける光制御体の正面図である。
【図１６】従来の光学式エンコーダにおける受光部の正面図である。
【図１７】従来の光学式エンコーダにおける受光部からの信号を処理する信号処理回路の要部の回路ブロック図である。
【図１８】従来の光学式エンコーダにおけるホトダイオードの出力信号の波形図である。
【図１９】従来の光学式エンコーダにおける加算器および比較器の出力信号の波形図である。
【図２０】従来の光学式エンコーダにおける加算器および比較器の出力信号の波形図である。
【符号の説明】
１ 発光部
２ 受光部
３ 光学部
５ 光制御体
６ 透光部
７ 非透光部
１１ ホトダイオード群
１１ａ〜１１ｄ ホトダイオード
１３ 加算器
１４ 加算器
１５ 加算器
１６ 加算器
１８ 比較器
１９ 比較器
Claims (3)
- 光を放射する発光部、およびこの発光部からの光を受光する受光部を有する光学部と、
前記発光部からの光を通過させる透光部、および前記発光部からの光を遮光する非透光部を交互に多数有し、これら透光部および非透光部は、隣接方向の長さが互いに等しく、かつ、互いに隣接する１個の透光部と１個の非透光部との隣接方向の長さの合計が全て等しいように構成されている光制御体とを備え、
前記光学部と前記光制御体とは、前記透光部と前記非透光部との配列方向に沿って相対移動可能であり、
前記受光部は、前記光学部と前記光制御体との相対移動方向に沿って隣接配置されて順に並ぶ４個の受光素子（11a,11b,11c,11d）からなる受光素子群を任意数有するとともに、
各受光素子群における各受光素子(11a,11b,11c,11d）からの出力信号を処理する論理回路を備え、この論理回路は、１番目の受光素子(11a)からの出力と２番目の受光素子(11b)からの出力が入力される第１の加算器(13)と、３番目の受光素子(11c)からの出力と４番目の受光素子(11d)からの出力が入力される第２の加算器(14)と、２番目の受光素子(11b)からの出力と３番目の受光素子(11c)からの出力が入力される第３の加算器(15)と、１番目の受光素子(11a)からの出力と４番目の受光素子(11d)からの出力が入力される第４の加算器(16)と、前記第１の加算器(13)からの出力と前記第２の加算器(14)からの出力が入力される第１の比較器(18)と、前記第３の加算器(15)と前記第４の加算器(16)からの出力が入力される第２の比較器(19)とを備えている、光学式エンコーダであって、
前記受光素子群における前記各受光素子の配列方向の長さを互いに等しくするとともに、前記受光素子群の前記光学部と前記光制御体との相対移動方向の長さを、前記互いに隣接する１個の透光部と１個の非透光部との隣接方向の長さの合計との差が前記受光素子の配列方向の受光素子１個分の長さ以上となる寸法に設定することにより、
前記第１の比較器(18)からの出力と前記第２の比較器(19)からの出力との間に所定の位相差が生じるように構成したことを特徴とする、光学式エンコーダ。 - 光を放射する発光部、およびこの発光部からの光を受光する受光部を有する光学部と、
前記発光部からの光を通過させる透光部、および前記発光部からの光を遮光する非透光部を交互に多数有し、これら透光部および非透光部は、隣接方向の長さが互いに等しく、かつ、互いに隣接する１個の透光部と１個の非透光部との隣接方向の長さの合計が全て等しいように構成されている光制御体とを備え、
前記光学部と前記光制御体とは、前記透光部と前記非透光部との配列方向に沿って相対移動可能であり、
前記受光部は、前記光学部と前記光制御体との相対移動方向に沿って隣接配置されて順に並ぶ４個の受光素子（11a,11b,11c,11d）からなる受光素子群を任意数有するとともに、
各受光素子群における各受光素子(11a,11b,11c,11d）からの出力信号を処理する論理回路を備え、この論理回路は、１番目の受光素子(11a)からの出力と３番目の受光素子(11c)からの出力が入力される第１の比較器(18)と、２番目の受光素子(11b)からの出力と４番目の受光素子(11d)からの出力が入力される第２の比較器(19)とを備えている、光学式エンコーダであって、
前記受光素子群における前記各受光素子の配列方向の長さを互いに等しくするとともに、前記受光素子群の前記光学部と前記光制御体との相対移動方向の長さを、前記互いに隣接する１個の透光部と１個の非透光部との隣接方向の長さの合計との差が前記受光素子の配列方向の受光素子１個分の長さ以上となる寸法に設定することにより、
前記第１の比較器(18)からの出力と前記第２の比較器(19)からの出力との間に所定の位相差が生じるように構成したことを特徴とする、光学式エンコーダ。 - 前記受光素子群は、所定のピッチで複数設けられており、
前記所定のピッチは、前記互いに隣接する１個の透光部と１個の非透光部との隣接方向の長さの合計と等しいか、あるいはその整数倍の寸法である、請求項１または２に記載の光学式エンコーダ。
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