JP4672542B2 - Photoelectric encoder and electronic equipment - Google Patents
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Description
この発明は、光電式エンコーダおよび電子機器に関し、詳しくは、受光素子を用いて移動体の位置,移動速度、移動方向等を検出する光電式エンコーダおよびそれを用いた電子機器に関する。 The present invention relates to a photoelectric encoder and an electronic device, and more particularly to a photoelectric encoder that detects a position, a moving speed, a moving direction, and the like of a moving body using a light receiving element, and an electronic device using the photoelectric encoder.
従来、光電式エンコーダとしては、相対向させて配置された発光素子と受光素子との間に、図26の上段に模式的に示すような、移動方向に一定ピッチPで複数のスリットX1,X2,…を有し、かつ、スリット幅が1/2ピッチ(つまり、P/2)であるような移動体40を通過させるものがある。光透過型では、スリットX1,X2,…は、受光素子に対して光を入射させる部分(これを「光オン部」と呼ぶ)に相当し、スリットX1,X2,…の間の板材(移動体の材料)からなる部分Y1,Y2,…は、受光素子に対して光を入射させない部分(これを「光オフ部」と呼ぶ)に相当する。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a photoelectric encoder, a plurality of slits X1, X2 are arranged between a light emitting element and a light receiving element arranged to face each other at a constant pitch P in the moving direction as schematically shown in the upper part of FIG. ,... And the slit width is ½ pitch (that is, P / 2). In the light transmission type, the slits X1, X2,... Correspond to a portion where light is incident on the light receiving element (this is referred to as “light-on portion”), and a plate material (moving) between the slits X1, X2,. The portions Y1, Y2,... Made of the body material correspond to portions where light is not incident on the light receiving element (this is referred to as “light-off portion”).
例えば特許文献1(特許第3256109号公報)に記載のものは、図26の中段に示すように、移動体40のスリットX1,X2,…の配列方向に沿って、それぞれスリット幅に対して幅が半分(つまり、P/4)であるような4つのフォトダイオードPD1,PD2,PD3,PD4を隙間無く並べて配置して、フォトダイオードPD1,PD2,PD3,PD4が出力する4つの信号(順にA+,B−,A−,B+とする)を読み取っている。この4つの信号においてA+とA−、B+とB−をそれぞれ比較器で比較して、互いに90°位相の異なる二つの出力信号を得ている。この互いに90°位相の異なる二つの出力信号は、移動体のスリット動作周期と同一である。 For example, as described in Patent Document 1 (Japanese Patent No. 3256109), as shown in the middle part of FIG. 26, the width of each of the slits X1, X2,. Four photodiodes PD1, PD2, PD3, and PD4 that are half (that is, P / 4) are arranged side by side without a gap, and four signals (in order A +) output by the photodiodes PD1, PD2, PD3, and PD4 are arranged. , B-, A-, B +). Of these four signals, A + and A- and B + and B- are respectively compared by a comparator to obtain two output signals having a phase difference of 90 [deg.]. The two output signals having a phase difference of 90 ° are the same as the slit operation cycle of the moving body.
また、特許文献2(特開2001−99684号公報)に記載のものは、図26の下段に示すように、移動体40のスリットX1,X2,…の配列方向に沿って、それぞれスリット幅に対して幅が同一(つまり、P/2)であるような4つのフォトダイオード13a,13b,13c,13dを3/4ピッチ(つまり、3P/4)で配置して、フォトダイオード13a,13b,13c,13dが出力する4つの信号(順にA+,B+,A−,B−とする)を読み取っている。この4つの信号においてA+とA−、B+とB−をそれぞれ比較器で比較して、互いに90°位相の異なる二つの出力信号を得ている。この互いに90°位相の異なる二つの出力信号は、移動体のスリット動作周期と同一である。
Further, as described in Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-99684), as shown in the lower part of FIG. 26, the slit widths along the arrangement direction of the
上記従来の光電式エンコーダのいずれにおいても、移動体の移動周波数と同一の周期でしか出力信号が得られず、微小な周波数変動を読み取ることができなかった。光電式エンコーダのいずれにおいて、移動体の移動周波数より高周波信号を得ることは、使用時における分解能を向上させることができ、特性向上につながる。 In any of the above conventional photoelectric encoders, an output signal can be obtained only in the same cycle as the moving frequency of the moving body, and minute frequency fluctuations cannot be read. In any of the photoelectric encoders, obtaining a high-frequency signal from the moving frequency of the moving body can improve the resolution during use, leading to improved characteristics.
従来技術で移動体のスリット幅を狭くして、受光側の出力信号の周波数を高くすることは可能であるが、スリット幅を狭くしていくと、入力光量が確保できず、SNの低下につながるという問題があると共に、光の回り込みも考えられ、各信号間のオフセットが大きくなり、特性が悪化するという問題がある。 Although it is possible to narrow the slit width of the moving body and increase the frequency of the output signal on the light receiving side with the prior art, if the slit width is narrowed, the amount of input light cannot be secured and the SN is reduced. In addition to being connected, there is also a problem that light sneak is considered, and an offset between signals becomes large, resulting in deterioration of characteristics.
以上より、移動体のスリット幅を確保しつつ、より高周波の信号を得る方法が必要となる。
そこで、この発明の課題は、特性が悪化しないように移動体のスリット幅を確保しつつ、移動体の移動周波数よりも高い周波数の出力信号を得ることができる光電式エンコーダを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a photoelectric encoder capable of obtaining an output signal having a frequency higher than the moving frequency of the moving body while ensuring the slit width of the moving body so as not to deteriorate the characteristics. .
また、この発明のもう1つの課題は、上記光電式エンコーダを備えた電子機器を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide an electronic apparatus provided with the photoelectric encoder.
上記課題を解決するため、この発明の光電式エンコーダは、
発光素子と、
上記発光素子からの光が到達し得る領域に、一方向に並べて配置された複数の受光素子と
を備え、
上記各受光素子に対応する所定の位置を上記一方向に沿って、上記光が上記受光素子に対して入射する状態、しない状態をつくる光オン部および光オフ部を交互に有する移動体が所定の移動周波数で通過するとき、上記各受光素子の出力は、その受光素子に対して上記発光素子からの光が入射しまたは入射しないのに応じた値をとり、
上記各受光素子の上記一方向の幅は、上記移動体の隣接する一対の上記光オン部と上記光オフ部の上記一方向に沿った長さの和である入力ピッチ長の1/4以下で、かつ、略同一であり、
上記複数の受光素子は、上記移動体の移動による入射光の変調周期に対して異なる位相関係を有する16個の受光素子で夫々が構成された複数の受光素子群に分割され、
上記複数の受光素子群は、上記移動体の移動による入射光の変調周期に対して同一の位相関係を有する受光素子を上記各受光素子群から1つずつ組み合わせた組を16組有し、
上記同一の位相関係を有する複数の受光素子からなる組毎に、同一組の複数の受光素子の信号を加算して出力する加算部と
を備え、
上記受光素子は、上記一方向に関して、同一の寸法をもち、かつ、共通の一定ピッチで上記光オン部に対応する光オン部対応領域と上記光オフ部に対応する光オフ部対応領域とに複数ずつ配置され、
上記光オン部対応領域に配置された受光素子と上記光オフ部対応領域に配置された受光素子とを上記一方向に関する配置順に1対1に対応させて、上記1対1に対応させた受光素子対の、上記加算部によって加算された出力間の差分をとる比較部と、
この比較部が差分をとって得られた差分信号が表す論理値に対して演算を行って、上記移動周波数と異なる周波数をもつ出力信号を作成する論理演算部と
を備え、
上記比較部は上記受光素子対にそれぞれ対応する増幅器を含み、
上記複数の増幅器は、上記複数の受光素子が作る列に沿って、上記一方向に並べて配置され、
上記一方向に関して、上記複数の受光素子がつくる列の中心位置と上記複数の増幅器がつくる列の中心位置とが一致していることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the photoelectric encoder of the present invention is
A light emitting element;
A plurality of light receiving elements arranged in one direction in a region where the light from the light emitting element can reach,
A movable body having alternately a light-on portion and a light-off portion that create a state where the light is incident on the light-receiving element and a state where the light is not incident on the light-receiving element at a predetermined position corresponding to each light-receiving element is predetermined. The output of each light receiving element takes a value corresponding to whether light from the light emitting element is incident or not incident on the light receiving element,
The width of each light receiving element in the one direction is equal to or less than ¼ of an input pitch length which is a sum of lengths of the pair of the light on part and the light off part adjacent to the moving body along the one direction. And substantially the same,
The plurality of light receiving elements are divided into a plurality of light receiving element groups each composed of 16 light receiving elements having different phase relationships with respect to a modulation period of incident light due to movement of the moving body,
The plurality of light receiving element groups have 16 sets in which light receiving elements having the same phase relationship with respect to the modulation period of incident light due to the movement of the moving body are combined one by one from the respective light receiving element groups,
An adder for adding and outputting signals of a plurality of light receiving elements of the same set for each set of light receiving elements having the same phase relationship ;
With
The light receiving element has the same dimensions in the one direction, and has a light on part corresponding region corresponding to the light on part and a light off part corresponding region corresponding to the light off part at a common constant pitch. Are arranged one by one,
The light-receiving elements arranged in the light-on part corresponding region and the light-receiving elements arranged in the light-off part corresponding region have a one-to-one correspondence with the one-to-one correspondence in the arrangement order in the one direction. A comparison unit that takes the difference between the outputs of the element pairs added by the addition unit;
A logic operation unit that performs an operation on a logical value represented by the difference signal obtained by the comparison unit and creates an output signal having a frequency different from the moving frequency ;
The comparison unit includes amplifiers corresponding to the light receiving element pairs,
The plurality of amplifiers are arranged side by side in the one direction along a row formed by the plurality of light receiving elements,
With respect to the one direction, the center position of the column formed by the plurality of light receiving elements and the center position of the column formed by the plurality of amplifiers are the same.
ここで「移動周波数」とは、単位時間内に、或る受光素子に対応する位置を上記移動体の光オン部が通過する回数を意味する。なお、移動体に複数の光オン部が設けられている場合は、移動周波数のカウントにあたっては、個々の光オン部を区別せず、いずれの光オン部が通過しても1回とカウントするものとする。 Here, the “moving frequency” means the number of times the light-on part of the moving body passes through a position corresponding to a certain light receiving element within a unit time. When a plurality of light-on parts are provided on the moving body, when counting the moving frequency, the individual light-on parts are not distinguished, and any light-on part passes is counted once. Shall.
上記構成の光電式エンコーダによれば、上記各受光素子に対応する所定の位置を、それらの受光素子が並ぶ一方向に沿って、移動体の光オン部と光オフ部とが所定の移動周波数で交互に通過する。上記光オン部、光オフ部は、上記位置を通過するとき、それぞれ上記発光素子からの光が上記受光素子に対して入射する状態、入射しない状態をつくる。複数の受光素子に対応する位置を上記移動体の光オン部と光オフ部が順次通過するのに伴って、上記複数の受光素子の出力値は順次変化する。そして、上記複数の受光素子群は、移動体の移動による入射光の変調周期に対して同一の位相関係を有する受光素子を各受光素子群から1つずつ組み合わせた組を16組有し、その同一の位相関係を有する複数の受光素子からなる組毎に、同一組の複数の受光素子の信号を加算部により加算して出力する。次に、比較部が、上記光オン部対応領域に配置された受光素子と上記光オフ部対応領域に配置された受光素子とを上記一方向に関する配置順に1対1に対応させて、上記1対1に対応させた受光素子対の、上記加算部によって加算された出力間の差分をとる。そして、論理演算部が、この比較部が差分をとって得られた差分信号が表す論理値に対して演算を行って、上記移動周波数と異なる周波数をもつ出力信号を作成する。
According to the photoelectric encoder having the above-described configuration, the light-on portion and the light-off portion of the moving body have predetermined moving frequencies at predetermined positions corresponding to the light receiving elements along one direction in which the light receiving elements are arranged. Pass alternately with. When the light-on part and the light-off part pass through the position, the light-on part and the light-off part respectively create a state where light from the light-emitting element is incident on the light-receiving element and a state where it is not incident. As the light-on part and the light-off part of the moving body sequentially pass through the positions corresponding to the plurality of light receiving elements, the output values of the plurality of light receiving elements change sequentially. The plurality of light receiving element groups have 16 sets in which light receiving elements having the same phase relationship with respect to the modulation period of incident light due to movement of the moving body are combined one by one from each light receiving element group, For each set of a plurality of light receiving elements having the same phase relationship, the signals of the plurality of light receiving elements in the same set are added by the adder and output. Next, the comparison unit associates the light receiving elements arranged in the light on part corresponding region and the light receiving elements arranged in the light off part corresponding region on a one-to-one basis in the arrangement order with respect to the one direction. The difference between the outputs of the light receiving element pairs corresponding to the
したがって、受光素子の幅が、移動体の隣接する一対の光オン部と光オフ部の一方向に沿った長さの和である入力ピッチ長の1/4以下であっても、同一組の複数の受光素子の信号を加算部によって加算することにより、十分な受光量を確保することが可能となる。これにより、特性が悪化しないように移動体のスリット幅を確保しつつ、論理演算部が移動周波数より高い周波数をもつ出力信号を作成することが可能となって、分解能を向上でき、移動体の移動速度や移動方向等の移動情報をより精密に得ることができる。しかも、このことは、移動体に設けられた光オン部のピッチにかかわらず、光オン部のピッチを維持したままでも可能であるから、SN比の低下やクロストークの問題を引き起こすことがない。また、上記移動周波数が比較的高い場合に、上記論理演算部が移動周波数より低い周波数をもつ出力信号を作成すれば、波形つぶれを防ぐことも可能である。 Therefore, even if the width of the light receiving element is equal to or less than ¼ of the input pitch length that is the sum of the lengths along one direction of a pair of adjacent light-on portions and light-off portions of the moving body, A sufficient amount of received light can be ensured by adding the signals of the plurality of light receiving elements by the adding unit. As a result, while ensuring the slit width of the moving body so as not to deteriorate the characteristics, the logic operation unit can create an output signal having a frequency higher than the moving frequency, and the resolution can be improved. Movement information such as movement speed and movement direction can be obtained more precisely. In addition, this can be performed while maintaining the pitch of the light-on part regardless of the pitch of the light-on part provided in the moving body, and therefore, the SN ratio is not lowered and the problem of crosstalk is not caused. . Further, when the moving frequency is relatively high, if the logic operation unit creates an output signal having a frequency lower than the moving frequency, waveform collapse can be prevented.
また、この光電式エンコーダによれば、比較部が、上記光オン部対応領域に配置された受光素子と上記光オフ部対応領域に配置された受光素子とを上記一方向に関する配置順に1対1に対応させて、上記1対1に対応させた受光素子対の、上記加算部によって加算された出力間の差分をとる。つまり、上記移動周波数に関して180°だけ位相がずれた出力間の差分をとる。これにより、背景ノイズを精度良く除去することができる。したがって、上記移動体の光オン部と光オフ部の通過を精度良く検出することができる。しかも、上記幅が略同一の受光素子は、共通の一定ピッチで上記光オン部対応領域と上記光オフ部対応領域とに配置されている。したがって、上記複数の受光素子対から得られた差分信号の群は、上記複数の受光素子対の配置順(つまり、それらの対をなす受光素子の上記光オン部対応領域、上記光オフ部対応領域における配置順)に依存した互いに異なる位相で、かつ同じパルス幅をもつものとなる。したがって、論理演算部が、上記差分信号が表す論理値同士を演算、例えば排他的論理和(EXOR)をとることにより、上記移動周波数よりも高く、しかも一定したデューティ比をもつ出力信号を作成することができる。Further, according to this photoelectric encoder, the comparison unit has a one-to-one correspondence between the light receiving elements arranged in the light on part corresponding region and the light receiving elements arranged in the light off part corresponding region in the arrangement order in the one direction. The difference between the outputs added by the adder of the light receiving element pair corresponding to the one-to-one correspondence is taken. That is, the difference between outputs whose phases are shifted by 180 ° with respect to the moving frequency is taken. Thereby, background noise can be accurately removed. Therefore, it is possible to accurately detect the passage of the moving body between the light-on part and the light-off part. In addition, the light receiving elements having substantially the same width are arranged in the light-on portion corresponding region and the light-off portion corresponding region at a common constant pitch. Therefore, the group of differential signals obtained from the plurality of light receiving element pairs is the arrangement order of the plurality of light receiving element pairs (that is, the light on part corresponding region and the light off part corresponding to the pair of light receiving elements). The phases are different from each other depending on the arrangement order in the region and have the same pulse width. Therefore, the logical operation unit calculates the logical values represented by the difference signal, for example, by taking an exclusive OR (EXOR), thereby creating an output signal having a higher duty ratio than the moving frequency and having a constant duty ratio. be able to.
また、この光電式エンコーダによれば、上記一方向に関して、上記複数の受光素子がつくる列の中心位置と上記複数の増幅器がつくる列の中心位置とが一致している。したがって、上記複数の受光素子から上記複数の増幅器までの各配線の長さを比較的良く揃えることができる。したがって、各配線の長さの相違に起因する信号遅延のばらつきなどを抑制できる。この結果、出力信号の精度が高まる。Further, according to this photoelectric encoder, the center position of the column formed by the plurality of light receiving elements and the center position of the column formed by the plurality of amplifiers coincide with each other in the one direction. Therefore, the lengths of the wirings from the plurality of light receiving elements to the plurality of amplifiers can be relatively well aligned. Therefore, variations in signal delay due to differences in the lengths of the wirings can be suppressed. As a result, the accuracy of the output signal is increased.
なお、上記各受光素子の出力の実際の波形は、矩形波というよりもむしろ、光の回り込みの影響のせいで正弦波に近くなることがある。そこで、上記各受光素子の出力をAD(アナログ−デジタル)変換してデジタルの論理値とするAD変換部を備えるのが望ましい。そのようにした場合、上記各受光素子の出力は矩形波になり、確実にデジタルの論理値を表すものとなる。さらに、上記AD変換を行う前に、上記各受光素子の出力を増幅するのが望ましい。 In addition, the actual waveform of the output of each light receiving element may be close to a sine wave due to the influence of light wraparound rather than a rectangular wave. Therefore, it is desirable to provide an AD conversion unit that converts the output of each light receiving element into a digital logical value by AD (analog-digital) conversion. In such a case, the output of each of the light receiving elements is a rectangular wave, which surely represents a digital logical value. Furthermore, it is desirable to amplify the output of each light receiving element before performing the AD conversion.
また、一実施形態の光電式エンコーダは、
上記複数の受光素子群の夫々の16個の受光素子は、上記入力ピッチ長の1/16以下の幅であり、かつ、上記入力ピッチ長の間に1/16ピッチの間隔で連続的に配列されていると共に、
上記複数の受光素子群は、上記一方向に沿って配置されている。
Moreover, the photoelectric encoder of one embodiment is
Each of the 16 light receiving elements of the plurality of light receiving element groups has a width of 1/16 or less of the input pitch length, and is continuously arranged at an interval of 1/16 pitch between the input pitch lengths. As well as
The plurality of light receiving element groups are arranged along the one direction.
上記実施形態の光電式エンコーダによれば、上記複数の受光素子群は、移動体の移動による入射光の変調周期に対して同一の位相関係となる受光素子を各受光素子群から1つずつ組み合わせた組を16組有することになり、その受光素子の組毎に、加算部が同一組の複数の受光素子の信号を加算することにより十分なレベルの信号を出力することが可能となる。 According to the photoelectric encoder of the above embodiment, the plurality of light receiving element groups are obtained by combining one light receiving element from each light receiving element group, which has the same phase relationship with the modulation period of incident light due to movement of the moving body. There are 16 sets, and for each set of light receiving elements, the adder can add signals of a plurality of light receiving elements of the same set to output a signal of a sufficient level.
また、一実施形態の光電式エンコーダは、
上記複数の受光素子群の夫々の16個の受光素子は、
上記入力ピッチ長の1/8以下の幅であり、かつ、
1/8ピッチの間隔で第1列の4個の受光素子が隣接して配列され、上記第1列の4個の受光素子に対して9/16ピッチを隔て1/8ピッチの間隔で第2列の4個の受光素子が隣接して配列され、
1/8ピッチの間隔で第3列の4個の受光素子が隣接して配列され、上記第3列の4個の受光素子に対して9/16ピッチを隔て1/8ピッチの間隔で第4列の4個の受光素子が隣接して配列され、
上記第3列,第4列は、上記移動体の移動による入射光の変調周期に対して上記第1列,第2列と180°位相が反転していると共に、
上記複数の受光素子群は、上記一方向に沿って配置されている。
Moreover, the photoelectric encoder of one embodiment is
Each of the 16 light receiving elements of the plurality of light receiving element groups is:
A width of 1/8 or less of the input pitch length, and
Four light receiving elements in the first row are arranged adjacent to each other at an interval of 1/8 pitch, and the light receiving elements are spaced by 9/16 pitch from the four light receiving elements in the first row. Two rows of four light receiving elements are arranged adjacent to each other,
Four light receiving elements in the third row are arranged adjacent to each other at an interval of 1/8 pitch, and the light receiving elements are spaced apart from each other by 9/16 pitch with respect to the four light receiving elements in the third row. Four light receiving elements in four rows are arranged adjacent to each other,
The third column and the fourth column are 180 ° out of phase with the first column and the second column with respect to the modulation period of incident light due to the movement of the moving body, and
The plurality of light receiving element groups are arranged along the one direction.
上記実施形態の光電式エンコーダによれば、上記複数の受光素子群は、移動体の移動による入射光の変調周期に対して同一の位相関係となる受光素子を各受光素子群から1つずつ組み合わせた組を16組有することになり、その受光素子の組毎に、加算部が同一組の複数の受光素子の信号を加算することにより十分なレベルの信号を出力することが可能となる。 According to the photoelectric encoder of the above embodiment, the plurality of light receiving element groups are obtained by combining one light receiving element from each light receiving element group, which has the same phase relationship with the modulation period of incident light due to movement of the moving body. There are 16 sets, and for each set of light receiving elements, the adder can add signals of a plurality of light receiving elements of the same set to output a signal of a sufficient level.
また、一実施形態の光電式エンコーダは、
上記複数の受光素子群の夫々の16個の受光素子は、上記入力ピッチ長の1/8以下の幅であり、かつ、3/16ピッチの間隔で連続的に配列されていると共に、
上記複数の受光素子群は、上記一方向に沿って配置されている。
Moreover, the photoelectric encoder of one embodiment is
Each of the 16 light receiving elements of the plurality of light receiving element groups has a width of 1/8 or less of the input pitch length and is continuously arranged at an interval of 3/16 pitch.
The plurality of light receiving element groups are arranged along the one direction.
上記実施形態の光電式エンコーダによれば、上記複数の受光素子群は、移動体の移動による入射光の変調周期に対して同一の位相関係となる受光素子を各受光素子群から1つずつ組み合わせた組を16組有することになり、その受光素子の組毎に、加算部が同一組の複数の受光素子の信号を加算することにより十分なレベルの信号を出力することが可能となる。 According to the photoelectric encoder of the above embodiment, the plurality of light receiving element groups are obtained by combining one light receiving element from each light receiving element group, which has the same phase relationship with the modulation period of incident light due to movement of the moving body. There are 16 sets, and for each set of light receiving elements, the adder can add signals of a plurality of light receiving elements of the same set to output a signal of a sufficient level.
また、一実施形態の光電式エンコーダは、
上記複数の受光素子群の夫々の16個の受光素子は、
上記入力ピッチ長の1/4以下の幅であり、かつ、
1/4ピッチの間隔で第1列の4個の受光素子が隣接して配列され、
上記第1列の4個の受光素子に対して17/16ピッチを隔て1/4ピッチの間隔で第2列の4個の受光素子が隣接して配列され、
上記第2列の4個の受光素子に対して17/16ピッチを隔て1/4ピッチの間隔で第3列の4個の受光素子が隣接して配列され、
上記第3列の4個の受光素子に対して17/16ピッチを隔て1/4ピッチの間隔で第4列の4個の受光素子が隣接して配列されていると共に、
上記複数の受光素子群は、上記一方向に沿って配置されている。
Moreover, the photoelectric encoder of one embodiment is
Each of the 16 light receiving elements of the plurality of light receiving element groups is:
A width of 1/4 or less of the input pitch length, and
Four light receiving elements in the first row are arranged adjacent to each other at intervals of 1/4 pitch,
The four light receiving elements in the second row are arranged adjacent to each other at a pitch of 1/4 with a pitch of 16/16 with respect to the four light receiving elements in the first row.
The four light receiving elements in the third row are arranged adjacent to each other at a pitch of 1/4 with a pitch of 17/16 with respect to the four light receiving elements in the second row.
The four light receiving elements in the fourth row are arranged adjacent to each other at a quarter pitch with a pitch of 17/16 with respect to the four light receiving elements in the third row,
The plurality of light receiving element groups are arranged along the one direction.
上記実施形態の光電式エンコーダによれば、上記複数の受光素子群は、移動体の移動による入射光の変調周期に対して同一の位相関係となる受光素子を各受光素子群から1つずつ組み合わせた組を16組有することになり、その受光素子の組毎に、加算部が同一組の複数の受光素子の信号を加算することにより十分なレベルの信号を出力することが可能となる。 According to the photoelectric encoder of the above embodiment, the plurality of light receiving element groups are obtained by combining one light receiving element from each light receiving element group, which has the same phase relationship with the modulation period of incident light due to movement of the moving body. There are 16 sets, and for each set of light receiving elements, the adder can add signals of a plurality of light receiving elements of the same set to output a signal of a sufficient level.
また、一実施形態の光電式エンコーダは、
上記複数の受光素子群の夫々の16個の受光素子は、
上記入力ピッチ長の1/4以下の幅であり、かつ、5/16ピッチの間隔で連続的に配列されていると共に、
上記複数の受光素子群は、上記一方向に沿って配置されている。
Moreover, the photoelectric encoder of one embodiment is
Each of the 16 light receiving elements of the plurality of light receiving element groups is:
The width is 1/4 or less of the input pitch length and is continuously arranged at intervals of 5/16 pitch,
The plurality of light receiving element groups are arranged along the one direction.
上記実施形態の光電式エンコーダによれば、上記複数の受光素子群は、移動体の移動による入射光の変調周期に対して同一の位相関係となる受光素子を各受光素子群から1つずつ組み合わせた組を16組有することになり、その受光素子の組毎に、加算部が同一組の複数の受光素子の信号を加算することにより十分なレベルの信号を出力することが可能となる。 According to the photoelectric encoder of the above embodiment, the plurality of light receiving element groups are obtained by combining one light receiving element from each light receiving element group, which has the same phase relationship with the modulation period of incident light due to movement of the moving body. There are 16 sets, and for each set of light receiving elements, the adder can add signals of a plurality of light receiving elements of the same set to output a signal of a sufficient level.
また、一実施形態の光電式エンコーダは、
上記複数の受光素子群の夫々の16個の受光素子は、
上記入力ピッチ長の1/4以下の幅であり、かつ、
1/4ピッチの間隔で第1列の4個の受光素子が隣接して配列され、
上記第1列が上記一方向に沿って配列された同一線上に、上記第1列の4個の受光素子に対して17/16ピッチを隔て1/4ピッチの間隔で第2列の4個の受光素子が隣接して配列され、
上記第1列,第2列が上記一方向に沿って配列された同一線上から上記移動体の移動方向に対して直角方向にシフトした上記一方向に沿った線上に、1/4ピッチの間隔で第3列の4個の受光素子が隣接して配列され、
上記第3列が上記一方向に沿って配列された同一線上に、上記第3列の4個の受光素子に対して17/16ピッチを隔て1/8ピッチの間隔で第4列の4個の受光素子が隣接して配列されると共に、
上記第1列,第2列の8個の受光素子と上記第3列,第4列の8個の受光素子とは、上記移動体の移動による入射光の変調周期に対して1/8ピッチの位相差を有する。
Moreover, the photoelectric encoder of one embodiment is
Each of the 16 light receiving elements of the plurality of light receiving element groups is:
A width of 1/4 or less of the input pitch length, and
Four light receiving elements in the first row are arranged adjacent to each other at intervals of 1/4 pitch,
On the same line where the first row is arranged along the one direction, the four light receiving elements in the second row are spaced apart from each other by a quarter pitch of 17/16 with respect to the four light receiving elements in the first row. Are arranged adjacent to each other,
On the line along the one direction shifted in the direction perpendicular to the moving direction of the moving body from the same line in which the first row and the second row are arranged along the one direction, an interval of ¼ pitch. The four light receiving elements in the third row are arranged adjacent to each other,
On the same line in which the third row is arranged along the one direction, the four light receiving elements in the fourth row are spaced by 1/16 pitch with a pitch of 17/16 with respect to the four light receiving elements in the third row. Are arranged adjacent to each other,
The eight light receiving elements in the first and second rows and the eight light receiving elements in the third and fourth rows are 1/8 pitch with respect to the modulation period of incident light due to the movement of the moving body. The phase difference is as follows.
上記実施形態の光電式エンコーダによれば、上記複数の受光素子群は、移動体の移動による入射光の変調周期に対して同一の位相関係となる受光素子を各受光素子群から1つずつ組み合わせた組を16組有することになり、その受光素子の組毎に、加算部が同一組の複数の受光素子の信号を加算することにより十分なレベルの信号を出力することが可能となる。 According to the photoelectric encoder of the above embodiment, the plurality of light receiving element groups are obtained by combining one light receiving element from each light receiving element group, which has the same phase relationship with the modulation period of incident light due to movement of the moving body. There are 16 sets, and for each set of light receiving elements, the adder can add signals of a plurality of light receiving elements of the same set to output a signal of a sufficient level.
また、一実施形態の光電式エンコーダは、
上記複数の受光素子群の夫々の16個の受光素子は、
上記入力ピッチ長の1/8以下の幅であり、かつ、
1/8ピッチの間隔で第1列の8個の受光素子が隣接して配列され、
上記第1列が上記一方向に沿って配列された同一線上から上記移動体の移動方向に対して直角方向にシフトした上記一方向に沿った線上に、1/8ピッチの間隔で第2列の8個の受光素子が隣接して配列されると共に、
上記第1列の8個の受光素子と上記第2列の8個の受光素子とは、上記移動体の移動による入射光の変調周期に対して1/16ピッチの位相差を有する。
Moreover, the photoelectric encoder of one embodiment is
Each of the 16 light receiving elements of the plurality of light receiving element groups is:
A width of 1/8 or less of the input pitch length, and
The eight light receiving elements in the first row are arranged adjacent to each other at an interval of 1/8 pitch,
The second row is spaced at 1/8 pitch on the line along the one direction shifted in the direction perpendicular to the moving direction of the moving body from the same line arranged along the one direction. Are arranged adjacent to each other,
The eight light receiving elements in the first row and the eight light receiving elements in the second row have a phase difference of 1/16 pitch with respect to the modulation period of incident light caused by the movement of the moving body.
上記実施形態の光電式エンコーダによれば、上記複数の受光素子群は、移動体の移動による入射光の変調周期に対して同一の位相関係となる受光素子を各受光素子群から1つずつ組み合わせた組を16組有することになり、その受光素子の組毎に、加算部が同一組の複数の受光素子の信号を加算することにより十分なレベルの信号を出力することが可能となる。 According to the photoelectric encoder of the above embodiment, the plurality of light receiving element groups are obtained by combining one light receiving element from each light receiving element group, which has the same phase relationship with the modulation period of incident light due to movement of the moving body. There are 16 sets, and for each set of light receiving elements, the adder can add signals of a plurality of light receiving elements of the same set to output a signal of a sufficient level.
また、一実施形態の光電式エンコーダは、
上記複数の受光素子群の夫々の16個の受光素子は、
上記入力ピッチ長の1/4以下の幅であり、かつ、
1/4ピッチの間隔で第1列の4個の受光素子が上記一方向に沿って同一線上に隣接して配列され、
上記第1列が上記一方向に沿って配列された線上から上記移動体の移動方向に対して直角方向にシフトした上記一方向に沿った線上に、1/4ピッチの間隔で第2列の4個の受光素子が隣接して配列され、
上記第1列,第2列が上記一方向に沿って配列された線上から上記移動体の移動方向に対して直角方向にシフトした上記一方向に沿った線上に、1/4ピッチの間隔で第3列の4個の受光素子が隣接して配列され、
上記第1列,第2列および第3列が上記一方向に沿って配列された線上から上記移動体の移動方向に対して直角方向にシフトした上記一方向に沿った線上に、1/4ピッチの間隔で第4列の4個の受光素子が隣接して配列されていると共に、
上記第1列の4個の受光素子と上記第2列の4個の受光素子とは、上記移動体の移動による入射光の変調周期に対して1/16ピッチの位相差を有し、
上記第1列の4個の受光素子と上記第3列の4個の受光素子とは、上記移動体の移動による入射光の変調周期に対して1/8ピッチの位相差を有し、
上記第1列の4個の受光素子と上記第4列の4個の受光素子とは、上記移動体の移動による入射光の変調周期に対して3/16ピッチの位相差を有する。
Moreover, the photoelectric encoder of one embodiment is
Each of the 16 light receiving elements of the plurality of light receiving element groups is:
A width of 1/4 or less of the input pitch length, and
Four light receiving elements in the first row are arranged adjacent to each other on the same line along the one direction at intervals of 1/4 pitch,
On the line along the one direction shifted in the direction perpendicular to the moving direction of the moving body from the line arranged along the one direction, the second row is spaced at 1/4 pitch. Four light receiving elements are arranged adjacent to each other,
On the line along the one direction shifted in the direction perpendicular to the moving direction of the moving body from the line on which the first row and the second row are arranged along the one direction at intervals of 1/4 pitch. Four light receiving elements in the third row are arranged adjacent to each other,
On the line along the one direction shifted in the direction perpendicular to the moving direction of the moving body from the line on which the first, second, and third columns are arranged along the one direction, ¼ Four light receiving elements in the fourth row are arranged adjacent to each other at pitch intervals, and
The four light receiving elements in the first row and the four light receiving elements in the second row have a phase difference of 1/16 pitch with respect to the modulation period of incident light due to the movement of the moving body,
The four light receiving elements in the first row and the four light receiving elements in the third row have a phase difference of 1/8 pitch with respect to the modulation period of incident light due to the movement of the moving body,
The four light receiving elements in the first row and the four light receiving elements in the fourth row have a phase difference of 3/16 pitch with respect to the modulation period of incident light due to the movement of the moving body.
上記実施形態の光電式エンコーダによれば、上記複数の受光素子群は、移動体の移動による入射光の変調周期に対して同一の位相関係となる受光素子を各受光素子群から1つずつ組み合わせた組を16組有することになり、その受光素子の組毎に、加算部が同一組の複数の受光素子の信号を加算することにより十分なレベルの信号を出力することが可能となる。 According to the photoelectric encoder of the above embodiment, the plurality of light receiving element groups are obtained by combining one light receiving element from each light receiving element group, which has the same phase relationship with the modulation period of incident light due to movement of the moving body. There are 16 sets, and for each set of light receiving elements, the adder can add signals of a plurality of light receiving elements of the same set to output a signal of a sufficient level.
また、一実施形態の光電式エンコーダでは、互いに隣接する上記受光素子の間に入力光に対して非活性領域となるダミーフォトダイオードを配置している。 In one embodiment, a dummy photodiode that is an inactive region with respect to input light is disposed between the light receiving elements adjacent to each other.
上記実施形態の光電式エンコーダによれば、互いに隣接する上記受光素子の間に入力光に対して非活性領域となるダミーフォトダイオードを配置して、受光素子間に入射光に対して非活性層を挟むことによって、受光素子間の光電流の漏洩によるSN比の低下を抑えることができる。 According to the photoelectric encoder of the above embodiment, a dummy photodiode serving as an inactive region for input light is disposed between the light receiving elements adjacent to each other, and an inactive layer for incident light is disposed between the light receiving elements. By sandwiching, a decrease in the S / N ratio due to leakage of photocurrent between the light receiving elements can be suppressed.
また、一実施形態の光電式エンコーダでは、
上記受光素子の組毎に、同一組の複数の受光素子の信号を加算した上記加算部の出力に基づいて、上記移動体の移動による変調周期に対して180°位相の反転する上記受光素子の出力を1対1に対応させた上記受光素子の対の出力間の差分信号をとる比較部を備え、
上記論理演算部は、上記比較部により得られた差分信号が表す論理値に対して論理演算を行う。
In the photoelectric encoder of one embodiment,
For each set of light receiving elements, based on the output of the adder that adds the signals of the plurality of light receiving elements of the same set, A comparison unit that takes a difference signal between the outputs of the pair of light receiving elements in which the outputs correspond to one to one;
The logical operation unit performs a logical operation on the logical value represented by the difference signal obtained by the comparison unit.
上記実施形態の光電式エンコーダによれば、上記比較部によって、受光素子の組毎に、同一組の複数の受光素子の信号を加算した上記加算部の出力に基づいて、移動体の移動による変調周期に対して180°位相の反転する上記受光素子の出力を1対1に対応させた受光素子の対の出力間の差分信号を得る。つまり、上記移動周波数に関して180°だけ位相がずれた出力間の差分をとる。これにより、背景ノイズを精度良く除去することができる。したがって、上記移動体の光オン部と光オフ部の通過を精度良く検出することができる。 According to the photoelectric encoder of the above embodiment, the comparison unit modulates the moving body based on the output of the adding unit obtained by adding the signals of a plurality of light receiving elements of the same set for each set of light receiving elements. A difference signal between the outputs of the pair of light receiving elements in which the outputs of the light receiving elements whose phase is inverted by 180 ° with respect to the period is made to correspond one to one is obtained. That is, the difference between outputs whose phases are shifted by 180 ° with respect to the moving frequency is taken. Thereby, background noise can be accurately removed. Therefore, it is possible to accurately detect the passage of the moving body between the light-on part and the light-off part.
しかも、上記各受光素子の上記一方向の幅は、略同一であり、かつ、上記受光素子の組毎に一方を光オン部対応領域に配置し、他方を光オフ部対応領域に配置することによって、上記受光素子の組毎に得られた差分信号は、上記受光素子の組の配置順(つまり、それらの対をなす受光素子の光オン部対応領域、光オフ部対応領域における配置順)に依存した互いに異なる位相で、かつ同じパルス幅をもつものとなる。したがって、論理演算部が、上記比較部により得られた差分信号が表す論理値同士を演算、例えば排他的論理和(EXOR)をとることにより、上記移動周波数よりも高く、しかも一定したデューティ比をもつ出力信号を作成することができる。 In addition, the widths of the light receiving elements in the one direction are substantially the same, and for each set of the light receiving elements, one is disposed in the light-on portion corresponding region and the other is disposed in the light-off portion corresponding region. Thus, the difference signal obtained for each set of light receiving elements is the order of arrangement of the sets of light receiving elements (that is, the order of arrangement of the pair of light receiving elements in the light on part corresponding region and the light off part corresponding region). With different phases depending on each other and the same pulse width. Therefore, the logical operation unit calculates the logical values represented by the difference signals obtained by the comparison unit, for example, by taking an exclusive OR (EXOR), thereby obtaining a duty ratio that is higher than the moving frequency and constant. An output signal can be created.
また、一実施形態の光電式エンコーダでは、上記論理演算部が作成する出力信号の周波数は上記移動周波数の整数倍である。 In the photoelectric encoder according to an embodiment, the frequency of the output signal created by the logic operation unit is an integer multiple of the moving frequency.
この光電式エンコーダ出力を受ける後段にはASIC(Application Specific Integrated Circuit ; 特定用途用の集積回路)が設けられることが想定される。この一実施形態の光電式エンコーダでは、上記論理演算部が作成する出力信号の周波数は上記移動周波数の整数倍であるから、そのようなASICの動作を考慮すると、制御が円滑にできるため有益である。 It is assumed that an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) is provided in the subsequent stage that receives this photoelectric encoder output. In the photoelectric encoder of this embodiment, since the frequency of the output signal generated by the logic operation unit is an integral multiple of the moving frequency, considering the operation of such an ASIC, the control can be performed smoothly, which is beneficial. is there.
また、一実施形態の光電式エンコーダでは、上記論理演算部が作成する出力信号のデューティ比は上記各受光素子の出力のデューティ比と異なる。 In the photoelectric encoder according to an embodiment, the duty ratio of the output signal generated by the logic operation unit is different from the duty ratio of the output of each light receiving element.
ここで、「デューティ比」とは、高レベル期間と低レベル期間とを繰り返す周期的信号において、高レベル期間と周期との比(=高レベル期間/周期)を意味する。 Here, the “duty ratio” means a ratio between a high level period and a period (= high level period / period) in a periodic signal that repeats a high level period and a low level period.
上記実施形態の光電式エンコーダによれば、この光電式エンコーダの後段に設けられるIC(集積回路)のオン時間を短くして消費電流を小さくすることや、上記移動周波数が比較的高い場合に波形つぶれを防ぐことができ、有益である。 According to the photoelectric encoder of the above-described embodiment, the on-time of the IC (integrated circuit) provided in the subsequent stage of the photoelectric encoder is shortened to reduce current consumption, or when the moving frequency is relatively high, the waveform It can prevent crushing and is beneficial.
また、一実施形態の光電式エンコーダでは、上記移動体の光オン部と光オフ部とは上記一方向に関して同じ寸法をもつ。 In one embodiment, the light-on part and the light-off part of the moving body have the same dimensions in the one direction.
上記実施形態の光電式エンコーダによれば、上記移動体の光オン部と光オフ部とは上記一方向に関して同じ寸法をもつので、上記受光素子は、上記一方向に関して、上記光オン部に対応する領域(これを「光オン部対応領域」と呼ぶ)と上記光オフ部に対応する領域(これを「光オフ部対応領域」と呼ぶ)とにそれぞれ、同じ数だけ容易に配置される。そのようにした場合、上記光オン部対応領域に配置された受光素子の出力と上記光オフ部対応領域に配置された受光素子の出力との間の差分をとることによって、背景ノイズを除去することができる。したがって、上記移動体の光オン部と光オフ部の通過を精度良く検出することができる。 According to the photoelectric encoder of the above embodiment, the light-on part and the light-off part of the moving body have the same dimensions with respect to the one direction. Therefore, the light receiving element corresponds to the light-on part with respect to the one direction. The same number of regions are easily arranged in the corresponding region (referred to as “light-on portion corresponding region”) and the region corresponding to the light-off portion (referred to as “light-off portion corresponding region”). In such a case, the background noise is removed by taking the difference between the output of the light receiving element arranged in the light on part corresponding region and the output of the light receiving element arranged in the light off part corresponding region. be able to. Therefore, it is possible to accurately detect the passage of the moving body between the light-on part and the light-off part.
また、一実施形態の光電式エンコーダでは、上記論理演算部は上記加算部の出力から得られる論理値同士の排他的論理和をとる。 In the photoelectric encoder according to an embodiment, the logical operation unit takes an exclusive OR of logical values obtained from the output of the addition unit.
上記実施形態の光電式エンコーダによれば、上記論理演算部は上記加算部の出力から得られる論理値同士の排他的論理和をとる。排他的論理和は、論理1である入力の数が奇数、偶数、奇数、…と切り替わることで、出力が論理1、論理0、論理1、…と変化する。したがって、上記移動周波数よりも高い周波数の出力信号を容易に作成することができる。
According to the photoelectric encoder of the above embodiment, the logical operation unit takes an exclusive OR of the logical values obtained from the output of the addition unit. In the exclusive OR, the output changes to
また、一実施形態の光電式エンコーダでは、上記論理演算部は上記加算部の出力から得られる論理値同士の排他的論理和を複数回とる。 In the photoelectric encoder according to an embodiment, the logical operation unit takes an exclusive OR of the logical values obtained from the output of the addition unit a plurality of times.
上記実施形態の光電式エンコーダによれば、上記論理演算部は上記加算部の出力から得られる論理値同士の排他的論理和を複数回とるので、上記移動周波数よりも高い周波数の出力信号を容易に作成することができる。しかも、排他的論理和を1回だけとる場合に比して、上記出力信号の周波数を高くするとともに、信号数を減らすことができ、有益である。 According to the photoelectric encoder of the above-described embodiment, the logical operation unit performs exclusive OR of the logical values obtained from the output of the addition unit a plurality of times, so that an output signal having a frequency higher than the moving frequency can be easily obtained. Can be created. In addition, the frequency of the output signal can be increased and the number of signals can be reduced as compared with the case where exclusive OR is performed only once.
また、一実施形態の光電式エンコーダでは、上記論理演算部は上記加算部の出力から得られる論理値同士の排他的論理和をとり、さらに論理積または否定論理積をとる。 In the photoelectric encoder according to an embodiment, the logical operation unit calculates an exclusive OR of logical values obtained from the output of the addition unit, and further calculates a logical product or a negative logical product.
上記実施形態の光電式エンコーダによれば、上記論理演算部は上記加算部の出力から得られる論理値同士の排他的論理和をとり、さらに論理積または否定論理積をとるので、上記移動周波数よりも高い周波数の出力信号を容易に作成することができる。しかも、排他的論理和を複数回重ねてゆく場合に比して、論理演算が簡易になる。したがって、上記論理演算部を構成する素子数を減らすことができる。 According to the photoelectric encoder of the above embodiment, the logical operation unit takes an exclusive OR of the logical values obtained from the output of the addition unit, and further takes a logical product or a negative logical product. High frequency output signals can be easily created. Moreover, the logical operation is simplified as compared with the case where the exclusive OR is repeated a plurality of times. Therefore, the number of elements constituting the logical operation unit can be reduced.
なお、上記論理積または否定論理積を複数回とっても良い。 The logical product or the negative logical product may be taken a plurality of times.
また、一実施形態の光電式エンコーダでは、上記論理演算部は上記加算部の出力から得られる論理値同士の排他的論理和をとって3/4のデューティ比をもつ複数の信号を生成し、それらの信号同士の論理積もしくは否定論理積をとって1/2のデューティ比をもつ信号を得る。 Further, in the photoelectric encoder according to an embodiment, the logical operation unit generates a plurality of signals having a duty ratio of 3/4 by taking an exclusive OR of the logical values obtained from the output of the addition unit, A signal having a duty ratio of 1/2 is obtained by calculating a logical product or a negative logical product of these signals.
上記実施形態の光電式エンコーダによれば、論理演算の或る段階で論理積または否定論理積を用いるので、排他的論理和を複数回重ねてゆく場合に比して、論理演算が簡易になる。したがって、上記論理演算部を構成する素子数を減らすことができる。 According to the photoelectric encoder of the above-described embodiment, logical operation or negation logical product is used at a certain stage of logical operation, so that logical operation is simplified as compared with a case where exclusive OR is repeated a plurality of times. . Therefore, the number of elements constituting the logical operation unit can be reduced.
また、一実施形態の光電式エンコーダでは、上記論理演算部は統合インジェクション論理素子を含み、この統合インジェクション論理素子を用いて上記演算を行う。 In the photoelectric encoder according to an embodiment, the logic operation unit includes an integrated injection logic element, and performs the operation using the integrated injection logic element.
上記実施形態の光電式エンコーダによれば、上記論理演算部の構成要素として統合インジェクション論理(IIL;integrated injection logic)素子を含むので、上記論理演算部をバイポーラICで容易に構成することができる。したがって、上記受光素子と上記論理演算部とを一体に作製するのが容易になる。 According to the photoelectric encoder of the above-described embodiment, an integrated injection logic (IIL) element is included as a component of the logic operation unit, so that the logic operation unit can be easily configured with a bipolar IC. Therefore, it becomes easy to manufacture the light receiving element and the logical operation unit integrally.
また、一実施形態の光電式エンコーダでは、上記受光素子は、上記一方向に関して、上記移動体の光オン部に対応する光オン部対応領域内に複数配置されている。 In the photoelectric encoder according to an embodiment, a plurality of the light receiving elements are arranged in a light-on portion corresponding region corresponding to the light-on portion of the moving body with respect to the one direction.
上記実施形態の光電式エンコーダによれば、上記光オン部対応領域内に複数配置された受光素子が、互いに異なる位相をもつ信号を出力する。したがって、論理演算部が、上記加算部の出力から得られる論理値同士を演算、例えば排他的論理和(EXOR)をとることにより、上記移動周波数よりも高い周波数の出力信号を容易に作成することができる。 According to the photoelectric encoder of the above embodiment, a plurality of light receiving elements arranged in the light-on portion corresponding region output signals having different phases. Therefore, the logical operation unit can easily create an output signal having a frequency higher than the moving frequency by calculating the logical values obtained from the output of the addition unit, for example, taking an exclusive OR (EXOR). Can do.
また、一実施形態の光電式エンコーダでは、上記光オン部対応領域内に複数配置された受光素子は、上記一方向に関して、同一の寸法をもち、一定ピッチで配置されている。 In the photoelectric encoder according to an embodiment, a plurality of light receiving elements arranged in the light-on portion corresponding region have the same dimensions and are arranged at a constant pitch in the one direction.
上記実施形態の光電式エンコーダによれば、上記光オン部対応領域内に複数配置された受光素子が、互いに異なる位相で、かつ同じパルス幅の信号を出力する。これにより、上記論理演算部は、上記移動周波数よりも高く、しかも一定したデューティ比をもつ出力信号を作成することができる。 According to the photoelectric encoder of the embodiment, a plurality of light receiving elements arranged in the light-on portion corresponding region output signals having different phases and the same pulse width. As a result, the logic operation unit can create an output signal that is higher than the moving frequency and has a constant duty ratio.
なお、既述のように、上記各受光素子の出力をAD(アナログ−デジタル)変換してデジタルの論理値とするAD変換部を備えるのが望ましい。そのようにした場合、上記各受光素子の出力は矩形波になり、確実にデジタルの論理値を表すものとなる。さらに、上記AD変換を行う前に、上記各受光素子の出力を増幅するのが望ましい。 As described above, it is desirable to include an AD conversion unit that converts the output of each of the light receiving elements into a digital logical value by AD (analog-digital) conversion. In such a case, the output of each of the light receiving elements is a rectangular wave, which surely represents a digital logical value. Furthermore, it is desirable to amplify the output of each light receiving element before performing the AD conversion.
また、一実施形態の光電式エンコーダでは、
上記比較部は上記各受光素子対にそれぞれ対応する対数増幅器を含み、
上記各対数増幅器は対応する受光素子対の出力間の差分を対数増幅する。
In the photoelectric encoder of one embodiment,
The comparison unit includes logarithmic amplifiers corresponding to the light receiving element pairs,
Each logarithmic amplifier logarithmically amplifies the difference between the outputs of the corresponding light receiving element pair.
上記実施形態の光電式エンコーダによれば、上記比較部の各対数増幅器は対応する受光素子対の出力間の差分を対数増幅する。したがって、各受光素子に入射する光が微少であっても、SN比(信号対ノイズ比)が確保でき、有益である。 According to the photoelectric encoder of the above embodiment, each logarithmic amplifier of the comparison unit logarithmically amplifies a difference between outputs of a corresponding light receiving element pair. Therefore, even if the amount of light incident on each light receiving element is very small, the SN ratio (signal-to-noise ratio) can be secured, which is beneficial.
また、一実施形態の光電式エンコーダでは、
上記比較部は上記受光素子対にそれぞれ対応する増幅器を含み、
上記各増幅器に電流を供給する同一の供給電流回路を備えた。
In the photoelectric encoder of one embodiment,
The comparison unit includes amplifiers corresponding to the light receiving element pairs,
The same supply current circuit for supplying a current to each of the amplifiers was provided.
上記実施形態の光電式エンコーダによれば、上記比較部の各増幅器に同一の供給電流回路が電流を供給する。したがって、上記各増幅器の増幅率を同一に揃えることが容易にできる。したがって、出力信号の精度が高まる。 According to the photoelectric encoder of the above embodiment, the same supply current circuit supplies current to each amplifier of the comparison unit. Therefore, it is possible to easily make the amplification factors of the amplifiers the same. Therefore, the accuracy of the output signal is increased.
また、一実施形態の光電式エンコーダでは、上記比較部は、上記各受光素子対のうち上記光オフ部対応領域に配置された受光素子の出力をそれぞれ基準入力とする。 In the photoelectric encoder according to the embodiment, the comparison unit uses, as a reference input, an output of a light receiving element arranged in the light-off portion corresponding region in each light receiving element pair.
ここで、「基準入力」とは、二つの入力のうちマイナス入力となるものを指す。例えば、二つの入力A、A′の差分を(A−A′)とするとき、A′を指す。 Here, “reference input” refers to a negative input of two inputs. For example, when the difference between two inputs A and A ′ is (A−A ′), it indicates A ′.
上記実施形態の光電式エンコーダによれば、上記比較部は、上記各受光素子対のうち上記光オフ部対応領域に配置された受光素子の出力をそれぞれ基準入力(つまり、マイナス入力)とする。したがって、上記複数の受光素子対から得られた差分信号の群は、上記移動周波数に関して位相ずれ180°の範囲内で、それらの受光素子対の配置順に一定角度ずつ異なる位相で、かつ同じパルス幅をもつものとなる。したがって、論理演算部が、上記差分信号が表す論理値同士を演算、例えば排他的論理和(EXOR)をとることにより、上記移動周波数よりも高く、しかも一定したデューティ比(高レベル期間と低レベル期間とを繰り返す周期的信号において、高レベル期間/周期を意味する)をもつ出力信号を精度良く作成することができる。 According to the photoelectric encoder of the above-described embodiment, the comparison unit uses, as a reference input (ie, a minus input), the outputs of the light receiving elements arranged in the light-off part corresponding region in each of the light receiving element pairs. Therefore, the group of differential signals obtained from the plurality of light receiving element pairs has a phase that is different by a certain angle in the order of arrangement of the light receiving element pairs within the range of 180 ° phase shift with respect to the moving frequency, and the same pulse width. It will have something. Therefore, the logical operation unit calculates the logical values represented by the differential signal, for example, by taking an exclusive OR (EXOR), and thereby has a duty ratio (high level period and low level) higher than the moving frequency and constant. In a periodic signal that repeats a period, an output signal having a high level period / period) can be generated with high accuracy.
また、一実施形態の光電式エンコーダでは、上記論理演算部は、上記移動体の光オン部に対応する光オン部対応領域内に複数配置された受光素子から得られた信号を、その複数の受光素子の配置順に基づいて複数群に分けて演算を行って、互いに異なる位相をもつ複数の出力信号を得る。 Further, in the photoelectric encoder according to an embodiment, the logic operation unit receives signals obtained from a plurality of light receiving elements arranged in a light on part corresponding region corresponding to the light on part of the moving body. Based on the arrangement order of the light receiving elements, the calculation is performed in a plurality of groups to obtain a plurality of output signals having mutually different phases.
上記実施形態の光電式エンコーダによれば、上記論理演算部は、上記加算部から得られる論理値を、その複数の受光素子の配置順に基づいて複数群に分けて演算を行って、互いに異なる位相をもつ複数の出力信号を得る。この結果、上記移動周波数よりも高く、しかも互いに異なる位相をもつ複数の出力信号を得ることができる。 According to the photoelectric encoder of the above embodiment, the logic operation unit performs an operation by dividing the logic value obtained from the addition unit into a plurality of groups based on the arrangement order of the plurality of light receiving elements, and having different phases. To obtain a plurality of output signals. As a result, it is possible to obtain a plurality of output signals that are higher than the moving frequency and have different phases.
なお、上記論理演算部は、上記複数の受光素子対から得られた差分信号を、その複数の受光素子対の配置順に基づいて複数群に分けて演算を行って、互いに異なる位相をもつ複数の出力信号を得るのが望ましい。 The logic operation unit performs an operation by dividing the difference signal obtained from the plurality of light receiving element pairs into a plurality of groups based on the arrangement order of the plurality of light receiving element pairs, and has a plurality of phases having mutually different phases. It is desirable to obtain an output signal.
また、一実施形態の光電式エンコーダでは、上記論理演算部は、上記光オン部対応領域内に複数配置された受光素子から得られた信号を、上記複数の受光素子の上記一方向に関する配置順にしたがって周期的に複数の群に分ける。 Moreover, in the photoelectric encoder according to an embodiment, the logic operation unit outputs signals obtained from a plurality of light receiving elements arranged in the light-on part corresponding region in the arrangement order of the plurality of light receiving elements in the one direction. Therefore, it is periodically divided into a plurality of groups.
上記実施形態の光電式エンコーダによれば、上記移動周波数よりも高く、しかも互いに一定角度ずつ異なる位相をもつ複数の出力信号が得られる。得られた複数の出力信号は、発光素子に依存する光量ばらつきの影響を受けにくくなる。 According to the photoelectric encoder of the above-described embodiment, a plurality of output signals having phases higher than the moving frequency and having different phases by a certain angle can be obtained. The obtained plurality of output signals are not easily affected by variations in the amount of light depending on the light emitting elements.
また、一実施形態の光電式エンコーダでは、上記論理演算部は、上記光オン部対応領域内に複数配置された受光素子から得られた信号を、2つの群に分ける。 In the photoelectric encoder according to an embodiment, the logical operation unit divides signals obtained from a plurality of light receiving elements arranged in the light-on unit corresponding region into two groups.
上記実施形態の光電式エンコーダによれば、上記移動周波数よりも高く、しかも互いに90°だけ異なる位相をもつ2つの出力信号が得られる。得られた2つの出力信号は、発光素子に依存する光量ばらつきの影響を受けにくくなる。 According to the photoelectric encoder of the above embodiment, two output signals having phases higher than the moving frequency and differing from each other by 90 ° can be obtained. The two output signals obtained are less susceptible to variations in the amount of light depending on the light emitting element.
なお、上記論理演算部は、上記複数の受光素子対から得られた差分信号を、上記複数の受光素子対の上記一方向に関する配置順にしたがって交互に2つの群に分けるのが望ましい。 The logic operation unit desirably divides the differential signals obtained from the plurality of light receiving element pairs into two groups alternately according to the arrangement order of the plurality of light receiving element pairs in the one direction.
また、一実施形態の光電式エンコーダでは、上記光オン部対応領域内に複数配置された受光素子は、上記一方向に関して一定ピッチで配置され、かつ上記光オン部対応領域を上記ピッチで等間隔に分割した線上に上記各受光素子の各端が対応して配置されている。 In one embodiment, the plurality of light receiving elements arranged in the light-on portion corresponding region are arranged at a constant pitch in the one direction, and the light-on portion corresponding region is equally spaced at the pitch. Each end of each of the light receiving elements is arranged correspondingly on a line divided into two.
上記実施形態の光電式エンコーダによれば、上記光オン部対応領域内に複数配置された受光素子が、互いに異なる位相で、かつ同じパルス幅の信号を出力する。これにより、上記論理演算部は、上記移動周波数よりも高く、しかも一定したデューティ比をもつ出力信号を作成することができる。しかも、上記光オン部対応領域を上記ピッチで等間隔に分割した線上に上記各受光素子の各端が対応して配置されているので、上記一方向に関して各分割された領域内で上記各受光素子の寸法を最大にできる。したがって、上記各受光素子の受光面を広げて高感度化できる。 According to the photoelectric encoder of the embodiment, a plurality of light receiving elements arranged in the light-on portion corresponding region output signals having different phases and the same pulse width. As a result, the logic operation unit can create an output signal that is higher than the moving frequency and has a constant duty ratio. In addition, since each end of each light receiving element is arranged correspondingly on a line obtained by dividing the light-on-corresponding region at equal intervals with the pitch, each light receiving element in each divided region with respect to the one direction. The element dimensions can be maximized. Therefore, it is possible to increase the sensitivity by expanding the light receiving surface of each light receiving element.
また、一実施形態の光電式エンコーダでは、上記受光素子は、上記一方向に関して、上記移動体の光オン部に対応する光オン部対応領域内にk個(kは2以上の自然数とする)配置されている。 In the photoelectric encoder according to an embodiment, the number of the light receiving elements is k in the light on part corresponding region corresponding to the light on part of the moving body (k is a natural number of 2 or more) in the one direction. Is arranged.
上記実施形態の光電式エンコーダによれば、上記光オン部対応領域内にk個配置された受光素子が、互いに異なる位相をもつk個の信号を出力する。したがって、論理演算部が、上記加算部の出力から得られる論理値同士を演算、例えば排他的論理和(EXOR)をとることにより、上記移動周波数よりもk倍高い周波数の出力信号を作成することができる。 According to the photoelectric encoder of the above embodiment, k light receiving elements arranged in the light-on portion corresponding region output k signals having different phases. Therefore, the logical operation unit calculates an output signal having a frequency k times higher than the moving frequency by calculating the logical values obtained from the output of the addition unit, for example, taking an exclusive OR (EXOR). Can do.
また、一実施形態の光電式エンコーダでは、上記kは3以上であり、上記論理演算部は、上記受光素子の出力が表す論理値を、上記一方向に関して上記受光素子が隣り合う順で追加して排他的論理和をとる。 In one embodiment, k is 3 or more, and the logic operation unit adds a logical value represented by the output of the light receiving element in the order in which the light receiving elements are adjacent in the one direction. taking exclusive OR Te.
一般に、3つ以上の論理値がある場合においてそれらの排他的論理和をとるとき、まず2つの論理値を選んで演算を行ない、その演算結果に対してもう1つの論理値を追加して演算を行ない、これを繰り返していく。光電式エンコーダにおいては発光素子に依存する光量ばらつき、アセンブリばらつき等様々なばらつき条件があるため、演算順序を規則的に行うことで精度が上がる。ここで、この一実施形態の光電式エンコーダでは、上記受光素子の出力が表す論理値を、上記一方向に関して上記受光素子が隣り合う順で順次追加して排他的論理和をとる。したがって、得られた出力信号は、発光素子に依存する光量ばらつきの影響等を受けにくくなる。 In general, when there are three or more logical values, when taking the exclusive OR of the two logical values, first select two logical values and perform an operation, and add another logical value to the operation result. And repeat this. In the photoelectric encoder, there are various variation conditions such as light amount variation and assembly variation depending on the light emitting element, so that accuracy is improved by regularly performing the calculation order. Here, the photoelectric encoder of this embodiment, the logical value output from the light receiving element is represented, it takes the exclusive logical sum is sequentially added in the order in which the light receiving element are adjacent with respect to the one direction. Therefore, the obtained output signal is not easily affected by variations in the amount of light depending on the light emitting element.
また、一実施形態の光電式エンコーダでは、上記kは3以上であり、上記論理演算部は、上記受光素子の出力が表す論理値を、上記光オン部対応領域内で上記一方向に関して両端部に配置された受光素子から交互に中央部に配置された受光素子へ向かう順で追加して排他的論理和をとる。
In one embodiment of the photoelectric encoder, k is 3 or more, and the logic operation unit outputs a logical value represented by the output of the light receiving element in both end portions with respect to the one direction within the light-on unit corresponding region. Add in the order toward the arranged light receiving elements in the central portion alternately from arranged light receiving elements by taking exclusive OR.
上記実施形態の光電式エンコーダによれば、得られた出力信号は、発光素子に依存する光量ばらつきの影響等を受けにくくなる。 According to the photoelectric encoder of the above embodiment, the obtained output signal is not easily affected by the variation in the amount of light depending on the light emitting element.
また、一実施形態の光電式エンコーダでは、上記論理演算部は、上記移動体の光オン部に対応する光オン部対応領域内に複数配置された受光素子から得られた信号を、互いに90°だけ異なる位相をもつ2つの群に分けて、上記互いに90°だけ異なる位相をもつ信号同士の排他的論理和をとる。 Further, in the photoelectric encoder according to an embodiment, the logic operation unit outputs signals obtained from a plurality of light receiving elements arranged in a light on part corresponding region corresponding to the light on part of the moving body to each other by 90 °. The signals are divided into two groups having different phases, and exclusive OR of the signals having phases different from each other by 90 ° is obtained.
上記実施形態の光電式エンコーダによれば、上記論理演算部は、上記移動体の光オン部に対応する光オン部対応領域内に複数配置された受光素子から得られた信号を、互いに90°だけ異なる位相をもつ2つの群に分けて、上記互いに90°だけ異なる位相をもつ信号同士の排他的論理和をとる。したがって、排他的論理和を1回だけとれば、上記移動周波数の2倍の周波数をもつ出力信号が得られ、有益である。 According to the photoelectric encoder of the above-described embodiment, the logic operation unit outputs signals obtained from a plurality of light receiving elements arranged in a light-on-corresponding region corresponding to the light-on part of the moving body to each other by 90 °. The signals are divided into two groups having different phases, and exclusive OR of the signals having phases different from each other by 90 ° is obtained. Therefore, if the exclusive OR is performed only once, an output signal having a frequency twice the moving frequency is obtained, which is beneficial.
また、この発明の電子機器では、上記のいずれか1つに記載の光電式エンコーダを用いたことを特徴とする。 An electronic apparatus according to the present invention is characterized in that the photoelectric encoder according to any one of the above is used.
上記電子機器によれば、上記光電式エンコーダが上記移動体の光オン部と光オフ部の通過を精度良く検出する。したがって、その検出結果を用いて、適切な動作をすることができる。 According to the electronic apparatus, the photoelectric encoder detects the passage of the light-on part and the light-off part of the moving body with high accuracy. Therefore, an appropriate operation can be performed using the detection result.
また、この発明の光電式エンコーダを光透過型に限定した局面では、次のように定められる。すなわち、この発明の光透過型の光電式エンコーダは、
移動体の光オン部が光透過部であり、光オフ部が光遮断部であって、上記発光素子と各受光素子との間を、それらの受光素子が並ぶ一方向に沿って、移動体の光透過部と光遮断部とが所定の移動周波数で交互に通過する。複数の受光素子に対応する位置を上記移動体の光透過部と光遮断部が順次通過するのに伴って、上記複数の受光素子の出力値は順次変化する。そして、論理演算部が、上記加算部の出力から得られる論理値同士を演算して、上記移動周波数よりも高い周波数をもつ出力信号を作成する。したがって、分解能を向上でき、移動体の移動速度や移動方向等の移動情報をより精密に得ることができる。しかも、このことは、移動体に設けられた光透過部のピッチにかかわらず、光透過部のピッチを維持したままでも可能であるから、SN比の低下やクロストークの問題を引き起こすことがない。
Moreover, in the aspect which limited the photoelectric encoder of this invention to the light transmission type, it is defined as follows. That is, the light transmission type photoelectric encoder of the present invention is
The light-on portion of the moving body is a light transmitting portion, the light-off portion is a light blocking portion, and the moving body is arranged between the light emitting element and each light receiving element along one direction in which the light receiving elements are arranged. The light transmitting portion and the light blocking portion alternately pass at a predetermined moving frequency. As the light transmitting portion and the light blocking portion of the moving body sequentially pass through positions corresponding to the plurality of light receiving elements, the output values of the plurality of light receiving elements change sequentially. Then, the logical operation unit calculates logical values obtained from the outputs of the addition unit, and creates an output signal having a frequency higher than the moving frequency. Therefore, the resolution can be improved, and movement information such as the moving speed and moving direction of the moving body can be obtained more precisely. In addition, this can be performed while maintaining the pitch of the light transmission portion regardless of the pitch of the light transmission portion provided on the moving body, and therefore, the SN ratio is not lowered and the problem of crosstalk is not caused. .
以上より明らかなように、この発明の光電式エンコーダによれば、複数の受光素子を狭ピッチで配置することで得られるそれぞれの波形を論理演算することにより高周波出力を得られる。また、受光素子の分割を細分化するほど高周波信号が得られ、移動体の情報をより精密に得られるようになる。さらに、受光素子の細分化は受光量の低下が懸念されるため、近接する受光素子間にダミーフォトダイオードを配することによりクロストークを軽減させる効果も得られる。 As is clear from the above, according to the photoelectric encoder of the present invention, a high frequency output can be obtained by performing a logical operation on each waveform obtained by arranging a plurality of light receiving elements at a narrow pitch. Further, as the division of the light receiving element is subdivided, a high frequency signal is obtained, and information on the moving body can be obtained more precisely. Further, since there is a concern that the amount of light received may decrease when the light receiving elements are subdivided, an effect of reducing crosstalk can be obtained by arranging dummy photodiodes between adjacent light receiving elements.
また、この発明の電子機器は、上記光電式エンコーダを用いることによって、移動体の移動情報を正確に把握でき、性能を大幅に向上できる。 Moreover, the electronic device of this invention can grasp | ascertain the movement information of a moving body correctly by using the said photoelectric encoder, and can improve performance significantly.
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。 Hereinafter, the photoelectric encoder of the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings.
まず、この発明の光電式エンコーダの実施の形態を説明する前に、この発明で用いる論理演算部の論理演算について図1〜図25を用いて説明する。 First, before describing the embodiment of the photoelectric encoder according to the present invention, the logical operation of the logical operation unit used in the present invention will be described with reference to FIGS.
図10は光透過型の光電式エンコーダの検出部の断面を示している。この光電式エンコーダでは、略中央に溝147を有するケース145内の一方の側(図10において上側)に発光部142が収容され、他方の側(図10において下側)に受光部144が収容されている。これにより、発光部142と受光部144とが対向している。発光部142は、リードフレーム148のヘッダ部148aに発光素子としての半導体発光チップ141を搭載し、それを透明樹脂152で封じて構成されている。受光部144は、リードフレーム149のヘッダ部149aに複数の受光素子を含む半導体受光チップ10を搭載し、それを透明樹脂154で封じて構成されている。半導体発光チップ141と半導体受光チップ10とを結ぶ光軸150上における発光部142の前には、発光部142の照射光を平行化するためのコリメーティングレンズ146が配置されている。溝147内には、光オン部Xが設けられた円板状の移動体40が挿入されている。ここで、光オン部の一例として移動体40に複数のスリットを設けている。
FIG. 10 shows a cross section of a detection portion of a light transmission type photoelectric encoder. In this photoelectric encoder, the
動作時には、この移動体40は、光軸150に平行な図示しない中心軸の周りに一定速度で回転する。リードフレーム148を通して発光チップ141に通電されて、発光チップ141が発光し、コリメーティングレンズ146を介して光軸150に沿って光が出射される。受光チップ10の複数の受光素子は、移動体40の光オン部Xを通して入射した光を光電変換して、入射光量に応じた信号を夫々出力する。受光チップ10の複数の受光素子の出力は、後述するような比較部と論理演算部によって処理される。
In operation, the moving
なお、以下の例では、受光チップ10は複数の発光素子に分割されているものとする(それらは、1チップ内の複数の受光領域であっても良い)。
In the following example, it is assumed that the
図1中の上段には、移動体40の光オン部X1,X2,…が設けられた部分を、板面に対して垂直に見たところを模式的に示している。光オン部X1,X2,…の間の板材が存在する部分は、受光チップ10の複数の受光素子に光を入射させない光オフ部Y1,Y2,…を構成している。また、図1中の下段には、受光チップ10の複数の受光素子(符号11a,11b,…で表す)を模式的に示している。なお、図1では、移動体40の回転方向Dは近似的に直線として表されている(以下の図において同様)。移動体40は、回転方向Dに沿って、光オン部X1,X2,…と光オフ部Y1,Y2,…とを一定ピッチPで交互に有している。光オン部X1,X2,…と光オフ部Y1,Y2,…とは回転方向Dに関して同じ1/2ピッチ(つまり、P/2)の寸法をもっている。これにより、回転方向Dに関して、光オン部X1に対応する領域(これを「光オン部対応領域」と呼ぶ)20と光オフ部Y1に対応する領域(これを「光オフ部対応領域」と呼ぶ)21とにそれぞれ、同じ数だけ容易に受光素子を配置できる。
The upper part of FIG. 1 schematically shows a portion of the moving
図1の例では、受光素子11a,11b,…は、回転方向Dに沿って、光オン部対応領域20に一定ピッチで複数並べて配置されている。各受光素子11a,11b,…は、回転方向Dに沿って、同じ寸法をもっている。
In the example of FIG. 1, a plurality of light receiving
動作時に、移動体40が上述のように一定速度で回転されると、回転方向Dに沿って、光オン部X1,X2,…と光オフ部Y1,Y2,…とは、各受光素子11a,11b,…に対して一定の移動周波数(これをfとする)で交互に通過する状態になる。なお、移動周波数fのカウントにあたっては、個々の光オン部X1,X2,…を区別せず、いずれの光オン部X1,X2,…が通過しても1回とカウントするものとする。
In operation, when the moving
このとき、図2に示すように、各受光素子11a,11b,…の出力A1+,A2+,…は、その受光素子に対して発光チップ41からの光を移動体40の光オン部X1,X2,…が透過するのに応じた高レベル値または光オフ部Y1,Y2,…が遮断するのに応じた低レベル値をとる。そして、各出力A1+,A2+,…は、それぞれ移動周波数fと同じ一定の周波数で、かつ互いに異なる位相で変化する。この発明は、これらの複数の出力A1+,A2+,…が表す論理値(高レベルを論理1、低レベルを論理0とする)同士を演算して、移動周波数fよりも高い周波数をもつ出力信号を得ようとするものである。例えば、図11に示すように、受光素子によって同一周波数(移動周波数f)で順次位相の異なる8つの信号A1,B1,A2,B2,…,A4,B4が得られたとする。これらの信号を図12に示すように2つずつ、この例では、(A1,A3)(B1,B3)(A2,A4)(B2,B4)というように組み合わせてそれぞれ排他的論理和(EXOR)をとる。これにより、それぞれ2倍の周波数2fをもち45°ずつ順次位相の異なる4つの信号A11,B11,A12,B12を得ることができる。このように、排他的論理和(EXOR)をとることにより、移動周波数fよりも高い周波数の出力信号を容易に作成することができる。なお、図11、図12中の各信号のデューティ比は、いずれも1/2(つまり、高レベル期間:低レベル期間=1:1)である。
2, the outputs A1 +, A2 +,... Of the respective
図3は、回転方向Dに関して、光オン部対応領域20と光オフ部対応領域21とにそれぞれ、同じ数だけ受光素子を配置した例を示している。このようにした場合、光オン部対応領域20に配置された受光素子11a,11b,…の出力A1+,A2+,…と、光オフ部対応領域21に配置された受光素子12a,12b,…の出力A1−,A2−,…との間の差分をとることによって、背景ノイズを除去することができる。したがって、移動体40の光オン部X1,X2,…と光オフ部Y1,Y2,…の通過を精度良く検出することができる。
FIG. 3 shows an example in which the same number of light receiving elements are arranged in each of the light on
図4は、図1および図3に関して説明した受光素子の配置の規則性(一定ピッチ、同一寸法)を備えた上、より具体的に、光オン部対応領域20に4個の受光素子11a,11b,11c,11dを配置するとともに、光オフ部対応領域21に同数の4個の受光素子12a,12b,12c,12dを配置した例を示している。受光素子11a,11b,11c,11dはそれぞれ信号A1+,A2+,A3+,A4+を出力し、受光素子12a,12b,12c,12dはそれぞれ信号A1−,A2−,A3−,A4−を出力する。図5中に示すように、光オン部対応領域20内に複数配置された受光素子11a,11b,11c,11dの出力A1+,A2+,A3+,A4+は、それぞれ一定の移動周波数fで、しかも互いに一定角度ずつ異なる位相で順次変化する。同様に、光オフ部対応領域21内に配置された受光素子12a,12b,12c,12dの出力A1−,A2−,A3−,A4−は、それぞれ一定の移動周波数fで、しかも互いに一定角度ずつ異なる位相で順次変化する。出力A1+,A2+,A3+,A4+と出力A1−,A2−,A3−,A4−とは、それぞれ位相が互いに180°だけ異なっている。つまり、位相が反転している。
4 includes the regularity (constant pitch, the same dimension) of the arrangement of the light receiving elements described with reference to FIGS. 1 and 3, and more specifically, the four
また、図6は、これらの受光素子の出力を処理する比較部45と、図示しないデジタル変換回路を通して比較部45の出力を受ける論理演算部46とを示している。
FIG. 6 shows a
比較部45は、4個の比較器41,42,43,44を含んでいる。比較器41は受光素子対11a,12aの出力A1+,A1−間の差分をとり、比較器42は受光素子対11b,12bの出力A2+,A2−間の差分をとり、比較器43は受光素子対11c,12cの出力A3+,A3−間の差分をとり、また、比較器44は受光素子対11d,12dの出力A4+,A4−間の差分をとるようになっている。すなわち、この例では、光オン部対応領域20に配置された受光素子11a,11b,11c,11dと光オフ部対応領域21に配置された受光素子12a,12b,12c,12dとを回転方向Dに関する配置順に1対1に対応させている。また、−符号をもつ出力A1−,A2−,A3−,A4−が基準入力となっている。つまり、出力A1+,A2+,A3+,A4+からそれぞれ出力A1−,A2−,A3−,A4−が差し引かれる。比較器41,42,43,44がこのように差分をとることによって、背景ノイズを除去することができる。したがって、移動体40の光オン部X1,X2,…と光オフ部Y1,Y2,…の通過を精度良く検出することができる。
The
論理演算部46は、比較器41,42,43,44の出力が表す論理値同士の排他的論理和(EXOR)をとる排他的論理和回路からなっている。排他的論理和は、論理1である入力の数が奇数、偶数、奇数、…と切り替わることで、出力が論理1、論理0、論理1、…と変化する。したがって、移動周波数fよりも高い周波数の出力信号Aを容易に作成することができる。この4入力の例では、移動周波数fよりも4倍高い周波数4fをもつ出力信号Aを作成することができる。しかも、受光素子の配置の規則性(一定ピッチ、同一寸法)に基づいて、出力信号Aは、一定したデューティ比をもつものとなる。
The
また、図7は、図1および図3に関して説明した受光素子の配置の規則性(一定ピッチ、同一寸法)を備えた上、より具体的に、光オン部対応領域20に8個の受光素子11a,11b,11c,11d,11e,11f,11g,11hを配置するとともに、光オフ部対応領域21に同数の8個の受光素子12a,12b,12c,12d,12e,12f,12g,12hを配置した例を示している。受光素子11a,11b,11c,11d,11e,11f,11g,11hはそれぞれ信号A1+,B1−,A2+,B2−,A3+,B3−,A4+,B4−を出力し、受光素子12a,12b,12c,12d,12e,12f,12g,12hは信号A1−,B1+,A2−,B2+,A3−,B3+,A4−,B4+を出力する。
7 is provided with regularity (constant pitch, same dimension) of the arrangement of the light receiving elements described with reference to FIGS. 1 and 3, and more specifically, eight light receiving elements in the light-on
この例では、図6中に示した比較部45によって、受光素子対11a,12aの出力A1+,A1−間の差分、受光素子対11c,12cの出力A2+,A2−間の差分、受光素子対11e,12eの出力A3+,A3−間の差分、また、受光素子対11g,12gの出力A4+,A4−間の差分がとられる。そして、図6中に示した論理演算部46によって、4つの比較器41,42,43,44の出力が表す論理値同士の排他的論理和(EXOR)がとられる。これにより、移動周波数fよりも4倍高い周波数4fをもつ出力信号Aが作成される。
In this example, the
また、図6中に示した比較部45と同じ構成の比較部によって、受光素子対12b,11bの出力B1+,B1−間の差分、受光素子対12d,11dの出力B2+,B2−間の差分、受光素子対12f,11fの出力B3+,B3−間の差分、また、受光素子対12h,11hの出力B4+,B4−間の差分がとられる。そして、図6中に示した論理演算部46と同じ構成の論理演算部によって、上記比較部(4つの比較器)の出力が表す論理値同士の排他的論理和(EXOR)がとられる。これにより、移動周波数fよりも4倍高い周波数4fをもつ出力信号Bが作成される。
Further, the difference between the outputs B1 + and B1- of the light receiving element pairs 12b and 11b and the difference between the outputs B2 + and B2- of the light receiving
図8の中段には図1の中段に示した従来例の受光素子の配置を示し、それと対比して図8の下段には図7に示した受光素子の配置を示している。その従来例では、図9中に示すように、出力信号A0,B0は、それぞれ移動周波数fと同じ周波数fをもち、互いに90°だけ位相が異なるものであった。これに対して、図8の下段に示す受光素子の配置(図7に示した配置)で、受光素子の出力に対して上述の処理を加えた場合、出力信号A,Bは、それぞれ移動周波数fよりも4倍高い周波数4fをもち、互いに90°だけ位相が異なるものとなる。
The middle part of FIG. 8 shows the arrangement of the light receiving elements of the conventional example shown in the middle part of FIG. 1, and the lower part of FIG. 8 shows the arrangement of the light receiving elements shown in FIG. In the conventional example, as shown in FIG. 9, the output signals A0 and B0 have the same frequency f as the moving frequency f, and have phases different from each other by 90 °. On the other hand, in the arrangement of the light receiving elements shown in the lower part of FIG. 8 (the arrangement shown in FIG. 7), when the above processing is applied to the output of the light receiving elements, The
これにより、分解能を向上でき、移動体40の移動速度や移動方向等の移動情報をより精密に得ることができる。しかも、このことは、移動体40に設けられた光オン部X1,X2,…のピッチにかかわらず、光オン部X1,X2,…のピッチを維持したままでも可能であるから、SN比の低下やクロストークの問題を引き起こすことがない。
Thereby, resolution | decomposability can be improved and movement information, such as the moving speed of the moving
なお、一般に、3つ以上の論理値がある場合においてそれらの排他的論理和をとるとき、まず2つの論理値を選んで演算を行ない、その演算結果に対してもう1つの論理値を追加して演算を行ない、これを繰り返していく。光電式エンコーダにおいては発光チップ41に依存する光量ばらつき、アセンブリばらつき等様々なばらつき条件があるため、演算順序を規則的に行うことで精度が上がる。
In general, when there are three or more logical values, and taking the exclusive OR of them, first select two logical values and perform an operation, and add another logical value to the operation result. And then repeat this process. In the photoelectric encoder, since there are various variation conditions such as light amount variation and assembly variation depending on the
ここで、論理演算部46は、受光素子11a,11b,…の出力が表す論理値を、回転方向Dに関して受光素子11a,11b,…が隣り合う順で順次追加して排他的論理和をとるのが望ましい。これにより、得られた出力信号は、発光チップ41に依存する光量ばらつきの影響等を受けにくくなる。
Here, the
また、論理演算部46は、受光素子11a,11b,…の出力が表す論理値を、光オン部対応領域20内で回転方向Dに関して両端部に配置された受光素子11a,11b,…から交互に中央部に配置された受光素子11a,11b,…へ向かう順で追加して排他的論理和をとっても良い。この場合も、得られた出力信号は、発光チップ41に依存する光量ばらつきの影響等を受けにくくなる。
Further, the
次に、論理演算を複数回行う場合について説明する。 Next, a case where the logical operation is performed a plurality of times will be described.
例えば、まず図13の左半分に示すように、受光素子によって得られた同一周波数(移動周波数f)で順次位相の異なる8つの信号A1,B1,A2,B2,…,A4,B4信号を2つずつ、この例では(A1,A3)(B1,B3)(A2,A4)(B2,B4)というように組み合わせてそれぞれ排他的論理和(EXOR)をとる。これにより、図12を用いて説明したのと同様に、それぞれ2倍の周波数をもち45°ずつ順次位相の異なる4つの信号A11,B11,A12,B12を得る。続いて、図13の右半分に示すように、これらの信号を2つずつ、この例では(A11,A12)(B11,B12)というように組み合わせてそれぞれ排他的論理和(EXOR)をとる。これにより、元の移動周波数fに対してそれぞれ4倍の周波数4fをもち互いに90°だけ位相の異なる2つの信号A21,B21を得る。このように、排他的論理和を2回とることにより、出力信号の周波数を高くするとともに、信号数を減らすことができる。
For example, first, as shown in the left half of FIG. 13, two signals A1, B1, A2, B2,..., A4, B4, which are sequentially different in phase at the same frequency (moving frequency f) obtained by the light receiving element, are represented by 2 In this example, in this example, (A1, A3) (B1, B3) (A2, A4) (B2, B4) are combined to obtain an exclusive OR (EXOR). As a result, as described with reference to FIG. 12, four signals A11, B11, A12, and B12 each having a double frequency and different phases by 45 degrees are obtained. Subsequently, as shown in the right half of FIG. 13, two of these signals, in this example, (A11, A12) (B11, B12) are combined to obtain an exclusive OR (EXOR). As a result, two signals A21 and B21 having a
さらに、図14に示すように、これらの信号A21,B21同士の排他的論理和(EXOR)をとって、元の移動周波数fに対してそれぞれ8倍の周波数8fをもつ信号A31を作成することもできる。なお、図13、図14中の各信号のデューティ比は、いずれも1/2(つまり、高レベル期間:低レベル期間=1:1)である。 Further, as shown in FIG. 14, an exclusive OR (EXOR) between these signals A21 and B21 is taken to create a signal A31 having a frequency 8f that is eight times the original moving frequency f. You can also. Note that the duty ratio of each signal in FIGS. 13 and 14 is ½ (that is, high level period: low level period = 1: 1).
このように、互いに90°だけ異なる位相をもつ信号同士の排他的論理和(EXOR)を複数回とることによって、元の移動周波数の2倍の周波数をもつ信号を得ることができる。そして、そのような演算を複数回重ねてとることによって、元の移動周波数の整数倍、より詳しくは2m倍(ただし、mは自然数である)の周波数をもつ信号を得ることができる。 In this way, a signal having a frequency twice as high as the original moving frequency can be obtained by performing exclusive OR (EXOR) of signals having phases different from each other by 90 ° a plurality of times. Then, a signal having a frequency that is an integral multiple of the original moving frequency, more specifically 2m times (where m is a natural number) can be obtained by repeating such an operation a plurality of times.
また、例えば図15に示すように、それぞれ2倍の周波数をもち45°ずつ順次位相の異なる4つの信号A11,B11,A12,B12を得た後、先の例とは異なり、(A11,B11)(A12,B12)というように組み合わせてそれぞれ排他的論理和(EXOR)をとっても良い。これにより、元の移動周波数fに対してそれぞれ2倍の周波数2fをもち互いに90°だけ位相の異なる2つの信号A22,B22を得る。なお、これらの信号A22,B22のデューティ比は、いずれも3/4(つまり、高レベル期間:低レベル期間=3:1)である。さらに、これらの信号A22,B22同士の論理積(AND)または否定論理積(NAND)をとれば、元の移動周波数fに対してそれぞれ8倍の周波数8fをもつ信号A31を作成することができる。
Further, for example, as shown in FIG. 15, after obtaining four signals A11, B11, A12, and B12 each having a double frequency and different phases by 45 degrees, unlike the previous example, (A11, B11 ) (A12, B12) may be combined to obtain an exclusive OR (EXOR). As a result, two signals A22 and B22 having a
また、例えば図16に示すように、受光素子によって得られた同一周波数(移動周波数f)で順次位相の異なる8つの信号A1,B1,A2,B2,…,A4,B4信号を2つずつ、この例では(A1,A2)(A3,A4)(B1,B2)(B3,B4)というように組み合わせてそれぞれ排他的論理和(EXOR)をとっても良い。これにより、それぞれ移動周波数fと同じ周波数をもち位相の異なる4つの信号A13,A14,B13,B14が得られる。つまり、信号(A13,A14)間、(B13,B14)間ではそれぞれ位相が90°だけ異なり、信号(A13,B13)間では位相が67.5°だけ異なる。なお、これらの信号A13,A14,B13,B14のデューティ比は、いずれも3/4(つまり、高レベル期間:低レベル期間=3:1)である。次に、これらの信号を2つずつ、この例では(A13,A14)(B13,B14)というように組み合わせてそれぞれ論理積(AND)または否定論理積(NAND)をとる。これにより、元の移動周波数fに対してそれぞれ4倍の周波数4fをもち互いに90°だけ位相の異なる2つの信号A21,B21が得られる。
Further, as shown in FIG. 16, for example, two signals A1, B1, A2, B2,..., A4, B4, which are sequentially different in phase at the same frequency (moving frequency f) obtained by the light receiving element, In this example, the exclusive OR (EXOR) may be obtained by combining (A1, A2) (A3, A4) (B1, B2) (B3, B4). As a result, four signals A13, A14, B13, and B14 having the same frequency as the moving frequency f and different phases are obtained. That is, the phase differs by 90 ° between the signals (A13, A14) and (B13, B14), and the phase differs by 67.5 ° between the signals (A13, B13). The duty ratios of these signals A13, A14, B13, and B14 are all 3/4 (that is, the high level period: the low level period = 3: 1). Next, these signals are combined two by two in this example as (A13, A14) (B13, B14) to obtain a logical product (AND) or a negative logical product (NAND). As a result, two signals A21 and B21 having a
さらに、図17の右半分に示すように、これらの信号A21,B21同士の排他的論理和(EXOR)をとって、元の移動周波数fに対してそれぞれ8倍の周波数8fをもつ信号A31を作成することもできる。 Further, as shown in the right half of FIG. 17, an exclusive OR (EXOR) of these signals A21 and B21 is taken, and a signal A31 having a frequency 8f that is 8 times the original moving frequency f is obtained. It can also be created.
このように、論理演算の或る段階で論理積(AND)または否定論理積(NAND)を用いることで、排他的論理和を複数回重ねてゆく場合に比して、論理演算が簡易になる。したがって、論理演算部を構成する素子数を減らすことができる。これにより、この光電式エンコーダの後段に設けられるIC(集積回路)において、信号処理が容易になり、有益である。 In this way, by using logical product (AND) or negative logical product (NAND) at a certain stage of the logical operation, the logical operation is simplified as compared with the case where exclusive OR is repeated a plurality of times. . Therefore, the number of elements constituting the logical operation unit can be reduced. Thereby, in an IC (integrated circuit) provided in the subsequent stage of this photoelectric encoder, signal processing is facilitated, which is beneficial.
この光電式エンコーダでは、論理演算部の構成要素として、例えば図18に示すような等価回路を持つ統合インジェクション論理素子(以下「IIL素子」という)を用いるのが望ましい。そのようにした場合、上記論理演算部をバイポーラICで容易に構成することができる。したがって、上記受光素子と上記論理演算部とを一体に作製するのが容易になる。また、IIL素子は1素子がNAND(否定論理積)回路を構成するため、IIL素子を用いると、論理演算部の構成が簡素化される。 In this photoelectric encoder, it is desirable to use, for example, an integrated injection logic element (hereinafter referred to as “IIL element”) having an equivalent circuit as shown in FIG. In such a case, the logical operation unit can be easily configured with a bipolar IC. Therefore, it becomes easy to manufacture the light receiving element and the logical operation unit integrally. In addition, since one IIL element constitutes a NAND (Negative AND) circuit, the use of the IIL element simplifies the configuration of the logical operation unit.
例えば図16に示した論理演算は、論理演算部の構成要素としてIIL素子を用いると、図19に示すような回路(論理演算部)で実現される。この図19に示す論理演算部は、受光素子によって得られた信号A1,B1,A2,B2,…,A4,B4信号を増幅する増幅部(AMP)50と、排他的論理和をとる排他的論理和部(EXOR)60と、否定論理積をとる否定論理積回路(NAND)70,71を備えている。増幅部(AMP)50は信号毎に増幅回路51,52,…,58を備え、排他的論理和部(EXOR)60は2つの信号(A1,A2)(A3,A4)(B1,B2)(B3,B4)毎に排他的論理和回路61,62,63,64を備えている。各排他的論理和回路61,62,63,64には2個ずつ否定論理積回路(NAND)が含まれている。図19中のNAND回路は、それぞれ1個のIIL素子で構成されるので、論理演算部の構成が簡素化される。
For example, the logical operation shown in FIG. 16 is realized by a circuit (logical operation unit) as shown in FIG. 19 when an IIL element is used as a component of the logical operation unit. The logical operation unit shown in FIG. 19 is exclusive of an amplification unit (AMP) 50 that amplifies signals A1, B1, A2, B2,..., A4, B4 signals obtained by the light receiving elements, and performs exclusive OR. A logical sum part (EXOR) 60 and negative logical product circuits (NANDs) 70 and 71 for taking a negative logical product are provided. The amplification unit (AMP) 50 includes
図21は、図12に示した論理演算を行う場合の光電式エンコーダの概略ブロック構成を例示している。 FIG. 21 exemplifies a schematic block configuration of the photoelectric encoder in the case where the logical operation shown in FIG. 12 is performed.
この光電式エンコーダは、同一の半導体基板80上に一体に形成された受光部81と、電流増幅部82と、ダイオード部83と、比較部としての差動増幅部84と、AD変換部85と、論理回路部86と、出力回路部87と、定電流回路88と、定電圧回路89とを備えている。受光部81は8対の受光素子PDA1+〜PDB4−(実空間では、図7中の受光素子と同じ順序で回転方向Dに沿って配列されている)を含んでいる。電流増幅部82は、各受光素子に対応する電流増幅器を含み、各電流増幅器は対応する受光素子の出力をアナログ状態のまま増幅する。ダイオード部83は、それらの各電流増幅器に対応するダイオードを含み、それらの各ダイオードは対応する電流増幅器の出力を電圧に変換する。差動増幅部84は、それぞれそれらのダイオード対(したがって、各受光素子対)に対応する差動増幅器51,52,…,58を含み、各差動増幅器51,52,…,58は、対応するダイオード対の出力間の差分を対数圧縮して増幅する。つまり、ダイオード対と差動増幅器とでそれぞれ対数増幅器が構成されている。したがって、各受光素子に入射する光が微少であっても、SN比(信号対ノイズ比)が確保できる。AD変換部85は、各差動増幅器51,52,…,58に対応するAD変換器ADC1,ADC2,…,ADC8を含み、各AD変換器ADC1,ADC2,…,ADC8は対応する差動増幅器51,52,…,58の出力をAD変換してデジタル論理値を出力する。論理回路部86は、それらの差動増幅器の各対(51,53)(52,54)(55,57)(56,58)、したがってAD変換器の各対(ADC1,ADC3)(ADC2,ADC4)(ADC5,ADC7)(ADC6,ADC8)に対応する排他的論理和回路EXOR1,EXOR2,EXOR3,EXOR4を含む。そして、各排他的論理和回路EXOR1,EXOR2,EXOR3,EXOR4は対応する差動増幅器の各対(51,53)(52,54)(55,57)(56,58)、したがってAD変換器の各対(ADC1,ADC3)(ADC2,ADC4)(ADC5,ADC7)(ADC6,ADC8)間で出力の排他的論理和をとる。出力回路部87は、各排他的論理和回路EXOR1,EXOR2,EXOR3,EXOR4に対応する2トランジスタからなる増幅回路OC1,OC2,OC3,OC4を含み、各増幅回路OC1,OC2,OC3,OC4は対応する排他的論理和回路(EXOR)の出力を増幅してそれぞれ出力端子VOA1,VOA2,VOB1,VOB2に出力する。なお、VCCは電源電圧が供給される端子、GNDは接地される端子をそれぞれ表している。定電流回路88、定電圧回路89は、それぞれこの光電式エンコーダの各部へ一定の電流、一定の電圧を供給する。
This photoelectric encoder includes a
図20は従来の光電式エンコーダの概略構成を例示している。この光電式エンコーダは、同一の半導体基板180上に一体に形成された受光部181と、電流増幅部182と、ダイオード部183と、比較部としての差動増幅部184と、AD変換部185と、出力回路部187と、定電圧回路189とを備えている。図21中の構成要素と対応する構成要素には、それぞれ100ずつ大きい符号が付されている(個々の説明を省略する)。この図20と図21とを対比すれば分かるように、図21に示す光電式エンコーダでは、取り扱う信号数が多くなっている。したがって、回路に整合性が必要とされる。例えば、図21中に示す各差動増幅器51,52,…,58が図22に示す回路91で構成されるものとする。各差動増幅器51,52,…,58では、電流供給源90(図21中の定電流回路88に含まれる)から電流が供給されるようになっている。
FIG. 20 illustrates a schematic configuration of a conventional photoelectric encoder. This photoelectric encoder includes a
このような場合に、各差動増幅器51,52,…,58の電流供給源90を図23に示すような同一の供給電流回路で構成して、この供給電流回路から各差動増幅器51,52,…,58(図23中ではAMP1,AMP2,AMP3,…と表す)へ電流を供給することが望ましい。これにより、各差動増幅器51,52,…,58間で電流整合性を持たせることができ、各差動増幅器51,52,…,58の増幅率を同一に揃えることが容易にできる。この結果、出力信号の精度を高めることができる。
In such a case, the
また、受光素子PDA1+〜PDB4−の出力電流は数百nAと微小であるため、半導体基板80上での受光素子PDA1+〜PDB4−から差動増幅器51,52,…,58までのレイアウトが重要である。
In addition, since the output current of the light receiving elements PDA1 + to PDB4- is as small as several hundred nA, the layout from the light receiving elements PDA1 + to PDB4- to the
例えば、図24に示すように、実空間では、受光素子PDA1+〜PDB4−がつくる列98に沿って差動増幅器51,52,…,58がつくる列99a,99bが配置され、受光素子PDA1+〜PDB4−がつくる列98の中心位置98cと差動増幅器51,52,…,58がつくる列99a,99bの中心位置99cとが一致しているのが望ましい。つまり、それらの中心位置98c,99c同士を結ぶ直線(半導体基板80上でD方向に対して垂直な直線)に関して、受光素子PDA1+〜PDB4−がつくる列98と差動増幅器51,52,…,58がつくる列99a,99bとが対称に配置されているのが望ましい。
For example, as shown in FIG. 24, in real space,
このようなレイアウトによれば、複数の受光素子PDA1+〜PDB4−から複数の差動増幅器51,52,…,58までの各配線97の長さを比較的良く揃えることができる。したがって、各配線97の長さの相違に起因する信号遅延のばらつきなどを抑制できる。この結果、出力信号の精度を高めることができる。また、図24のレイアウトでは、排他的論理和がとられる差動増幅器の各対(51,53)(52,54)(55,57)(56,58)がそれぞれD方向に関して隣同士に配置されているので、差動増幅器の各対(51,53)(52,54)(55,57)(56,58)から排他的論理和回路EXOR1,EXOR2,EXOR3,EXOR4までの長さの相違に起因する信号遅延のばらつきなどを抑制できる。したがって、出力信号の精度をさらに高めることができる。
According to such a layout, the length of each wiring 97 from the plurality of light receiving elements PDA1 + to PDB4- to the plurality of
また、図25は、上述の受光素子PDA1+〜PDB4−の配置(図7におけるのと同じ配置)をさらに詳しく示している。この図25に示すように、D方向に関して、受光素子PDA1+〜PDB4−の各端は、光オン部対応領域20、光オフ部対応領域21をそれぞれ等間隔に8分割した線V,V,…上に対応して配置されている。したがって、D方向に関して各分割された領域内で各受光素子PDA1+〜PDB4−の寸法を最大にできる。したがって、受光素子PDA1+〜PDB4−の受光面を広げて高感度化できる。
FIG. 25 shows in more detail the arrangement of the light receiving elements PDA1 + to PDB4- described above (the same arrangement as in FIG. 7). As shown in FIG. 25, with respect to the D direction, each end of the light receiving elements PDA1 + to PDB4- has lines V, V,... Obtained by dividing the light-on
上述の光電式エンコーダを備えた電子機器では、光電式エンコーダが移動体40の光オン部X1,X2,…と光オフ部Y1,Y2,…の通過を精度良く検出する。したがって、その検出結果を用いて、適切な動作をすることができる。 In the electronic apparatus including the above-described photoelectric encoder, the photoelectric encoder detects the passage of the light-on portions X1, X2,... And the light-off portions Y1, Y2,. Therefore, an appropriate operation can be performed using the detection result.
次に、図1〜図25で説明した論理演算を用いた光電式エンコーダの実施の形態について、図27C〜図42に従って説明する。 Next, an embodiment of the photoelectric encoder using the logical operation described in FIGS. 1 to 25 will be described with reference to FIGS. 27C to 42.
(第1実施形態)
図27Aはこの発明の第1実施形態の光電式エンコーダの透過形における移動体40の光オン部X1,X2,…(光透過部)と光オフ部Y1,Y2,…(光遮光部)の領域と受光素子の配置関係を模式的に示している。
(First embodiment)
27A shows the light-on portions X1, X2,... (Light transmission portion) and the light-off portions Y1, Y2,... (Light shielding portions) of the
この第1実施形態の光電式エンコーダは、発光素子(図示せず)と、上記発光素子からの光が到達し得る領域に、一方向に並べて配置された複数の受光素子PD01〜PD16,…とを備えている。上記各受光素子PD01〜PD16,…に対応する所定の位置を上記一方向に沿って、光オン部X1,X2,…(光透過部)および光オフ部Y1,Y2,…(光遮光部)を交互に有する移動体40が所定の移動周波数で通過する。上記光オン部X1,X2,…(光透過部)および光オフ部Y1,Y2,…(光遮光部)は、発光素子からの光が受光素子PD01〜PD16,…に対して入射する状態、しない状態をつくる。上記各受光素子PD01〜PD16,…の出力は、その受光素子に対して上記発光素子からの光が入射しまたは入射しないのに応じた値をとる。また、上記各受光素子PD01〜PD16,…の幅(移動体40の光オン部X1,X2,…と光オフ部Y1,Y2,…の移動方向の長さ)は、移動体40の隣接する一対の光オン部と光オフ部の上記一方向に沿った長さの和である入力ピッチ長Pの1/16以下で、各受光素子PD01〜PD16,…の幅は略同一である。
The photoelectric encoder according to the first embodiment includes a light emitting element (not shown) and a plurality of light receiving elements PD01 to PD16,... Arranged in one direction in a region where light from the light emitting element can reach. It has. A predetermined position corresponding to each of the light receiving elements PD01 to PD16,... Along the one direction is a light on portion X1, X2,... (Light transmitting portion) and a light off portion Y1, Y2,. The moving
上記複数の受光素子PD01〜PD16,…は、夫々が16個の受光素子PD01〜PD16からなる複数の受光素子群に分割されている。上記複数の受光素子群の夫々の16個の受光素子PD01〜PD16は、入力ピッチ長Pの間に1/16ピッチの間隔で一方向に沿って同一線(円弧)上に連続的に配列されている。また、上記複数の受光素子群も、上記一方向に沿って同一線(円弧)上に配置している。 The plurality of light receiving elements PD01 to PD16,... Are divided into a plurality of light receiving element groups each including 16 light receiving elements PD01 to PD16. The 16 light receiving elements PD01 to PD16 of the plurality of light receiving element groups are continuously arranged on the same line (arc) along one direction at intervals of 1/16 pitch during the input pitch length P. ing. The plurality of light receiving element groups are also arranged on the same line (arc) along the one direction.
図27Bは上記光電式エンコーダの受光素子PD01〜PD16,…の出力を演算する加算部ADD01〜ADD16と比較部CP1〜CP8および論理演算部200の構成の説明をするための図を示している。
27B is a diagram for explaining the configuration of the adders ADD01 to ADD16, the comparators CP1 to CP8, and the
上記複数の受光素子群は、移動体40の移動による入射光の変調周期に対して同一の位相関係となる受光素子を各受光素子群から1つずつ組み合わせた組を16組有する。そして、加算部ADD01〜ADD16によって、受光素子の組毎に、同一組の複数の受光素子の信号を加算して出力する。つまり、複数の受光素子群の各受光素子PD01の出力を加算し、複数の受光素子群の各受光素子PD02の出力を加算し、同様にして複数の受光素子群の受光素子PD03〜PD16について加算を行う。次に、加算部ADD01〜ADD16の出力に基づいて、比較部CP1〜CP8によって、移動体40の移動による変調周期に対して180°位相の反転する受光素子の出力を1対1に対応させた受光素子の対の出力間の差分信号をとる。そして、論理演算部200によって、比較部CP1〜CP8の出力から得られる論理値同士を演算して、上記移動周波数と異なる周波数をもつ出力信号を作成する。
The plurality of light receiving element groups have 16 sets in which light receiving elements having the same phase relationship with respect to the modulation period of incident light due to movement of the moving
上記受光素子PD01〜PD16は、1/16ピッチの間隔で連続的に配列されており、受光素子PD01〜PD16の出力は、異なる位相関係の独立した出力相を一群としている。 The light receiving elements PD01 to PD16 are continuously arranged at an interval of 1/16 pitch, and the outputs of the light receiving elements PD01 to PD16 are a group of independent output phases having different phase relationships.
ここで、表1に上記光電式エンコーダの受光素子PD01〜PD16の出力の対応を示す。 Here, Table 1 shows the correspondence of the outputs of the light receiving elements PD01 to PD16 of the photoelectric encoder.
図27Cの下側には、移動体40の光オン部対応領域および光オフ部対応領域内に複数配置された受光素子PD01〜PD16の出力がそれぞれ一定の移動周波数で、互いに一定位相差をもって順次変化する状態を示している。
In the lower part of FIG. 27C, the outputs of the light receiving elements PD01 to PD16 arranged in the light on part corresponding region and the light off part corresponding region of the moving
図27Cに示すように、個々の受光素子PD01〜PD16の各出力は、図中矢印に示す移動体40の移動による透過光の変調により位相差をもった出力波形を形成する。
As shown in FIG. 27C, each output of each of the light receiving elements PD01 to PD16 forms an output waveform having a phase difference by modulation of transmitted light due to movement of the moving
この図27C図では、移動周期に対して180度位相のずれた出力A1+とA1−,出力A2+とA2−,出力A3+とA3−,出力A4+とA4−,出力B1+とB1−,出力B2+とB2−,出力B3+とB3−,出力B4+とB4−を対応させて図示している(後段の比較部CP1〜CP8で差分信号を形成する組み合わせ)。上記出力A1+とA1−,出力A2+とA2−,出力A3+とA3−,出力A4+とA4−,出力B1+とB1−,出力B2+とB2−,出力B3+とB3−,出力B4+とB4−の各組間の位相は、入力ピッチ長Pの1/16に相当する位相差を有している。 In FIG. 27C, outputs A1 + and A1-, outputs A2 + and A2-, outputs A3 + and A3-, outputs A4 + and A4-, outputs B1 + and B1-, and outputs B2 + are 180 degrees out of phase with respect to the moving period. B2-, outputs B3 + and B3-, and outputs B4 + and B4- are shown corresponding to each other (a combination in which differential signals are formed by comparison units CP1 to CP8 in the subsequent stage). Output A1 + and A1-, Output A2 + and A2-, Output A3 + and A3-, Output A4 + and A4-, Output B1 + and B1-, Output B2 + and B2-, Output B3 + and B3-, Output B4 + and B4- The phase between the sets has a phase difference corresponding to 1/16 of the input pitch length P.
上記光電式エンコーダでは、まず、加算部ADD01〜ADD16によって、複数の受光素子群の各受光素子PD01の出力を加算し、複数の受光素子群の各受光素子PD02の出力を加算し、同様にして複数の受光素子群の受光素子PD03〜PD16について加算を行う。次に、加算部ADD01〜ADD16の出力に基づいて、比較部CP1〜CP8によって、移動体40の移動による変調周期に対して180°位相の反転する受光素子の出力を1対1に対応させた受光素子の対の出力間の差分信号をとる。そして、後段の論理演算部200によって、比較部CP1〜CP8の出力から差分信号を求めて、この差分信号の位相差を用いて、論理演算部200により論理演算を実施することにより、移動体40の移動周波数に同期し、かつ、移動周波数よりも高い周波数である信号を生成することができる。
In the photoelectric encoder, first, the adders ADD01 to ADD16 add the outputs of the light receiving elements PD01 of the plurality of light receiving element groups, add the outputs of the light receiving elements PD02 of the plurality of light receiving element groups, and similarly. Addition is performed for the light receiving elements PD03 to PD16 of the plurality of light receiving element groups. Next, based on the outputs of the adders ADD01 to ADD16, the outputs of the light receiving elements whose phase is inverted by 180 ° with respect to the modulation period due to the movement of the moving
ここで、比較部CP1〜CP8および論理演算部200は、図1〜図25で説明した比較部および論理演算部を用いている。
Here, the comparison units CP1 to CP8 and the
上記受光素子PD01〜PD16,…の幅が、移動体40隣接する一対の光オン部と光オフ部の一方向に沿った長さの和である入力ピッチ長Pの1/4以下であっても、同一組の複数の受光素子の信号を加算部ADD01〜ADD16によって加算することにより、十分な受光量を確保することが可能となる。これにより、特性が悪化しないように移動体40のスリット幅を確保しつつ、論理演算部200が移動周波数より高い周波数をもつ出力信号を作成することが可能となって、分解能を向上でき、移動体の移動速度や移動方向等の移動情報をより精密に得ることができる。しかも、このことは、移動体40に設けられた光オン部のピッチにかかわらず、光オン部のピッチを維持したままでも可能であるから、SN比の低下やクロストークの問題を引き起こすことがない。また、上記移動周波数が比較的高い場合に、論理演算部200が移動周波数より低い周波数をもつ出力信号を作成すれば、波形つぶれを防ぐことも可能である。
The width of the light receiving elements PD01 to PD16,... Is less than or equal to ¼ of the input pitch length P, which is the sum of the lengths along one direction of the pair of light-on and light-off parts adjacent to the moving
図28は図27Cの受光素子の配置において隣接する受光素子間にクロストーク抑制のためのダミーフォトダイオードPDXを配した状態を示しており、受光素子間に入射光に対して非活性層を挟むことにより受光素子間の光電流の漏洩によるSN比の低下を抑えている。 FIG. 28 shows a state in which dummy photodiodes PDX for suppressing crosstalk are arranged between adjacent light receiving elements in the arrangement of the light receiving elements in FIG. 27C, and an inactive layer is sandwiched between the light receiving elements with respect to incident light. This suppresses a decrease in the S / N ratio due to leakage of photocurrent between the light receiving elements.
(第2実施形態)
図29Aはこの発明の第2実施形態の光電式エンコーダの透過形における移動体40の光オン部X1,X2,…(光透過部)と光オフ部Y1,Y2,…(光遮光部)の領域と受光素子の配置関係を模式的に示している。この第2実施形態の光電式エンコーダは、受光素子の幅および配列を除いて第1実施形態の光電式エンコーダと同一の構成をしている。
(Second Embodiment)
FIG. 29A shows light on portions X1, X2,... (Light transmitting portion) and light off portions Y1, Y2,... (Light shielding portion) of the
この第2実施形態の光電式エンコーダでは、複数の受光素子PD01〜PD16,…の幅(移動体40の光オン部X1,X2,…と光オフ部Y1,Y2,…の移動方向の長さ)は、移動体40の隣接する一対の光オン部と光オフ部の上記一方向に沿った長さの和である入力ピッチ長Pの1/8以下で、各受光素子PD01〜PD16,…の幅は略同一である。上記受光素子PD01〜PD16の16個で1つの受光素子群を構成しており、複数の受光素子群を上記一方向に沿って同一線上に配置している。
In the photoelectric encoder according to the second embodiment, the width of the plurality of light receiving elements PD01 to PD16,... (The length in the moving direction of the light on portions X1, X2,... And the light off portions Y1, Y2,. ) Is 1/8 or less of the input pitch length P which is the sum of the lengths of the pair of adjacent light-on portions and light-off portions of the moving
上記受光素子群では、1/8ピッチの間隔で第1列の4個の受光素子PD01〜PD04を隣接して配列し、上記第1列の4個の受光素子PD01〜PD04に対して9/16ピッチを隔て1/8ピッチの間隔で第2列の4個の受光素子PD05〜PD08を隣接して配列している。ここで、「9/16ピッチを隔て」とは、第1列の中心から第2列の中心との間が入力ピッチ長Pの9/16の間隔であることを意味する。また、1/8ピッチの間隔で第3列の4個の受光素子PD09〜PD12を隣接して配列し、その第3列の4個の受光素子PD09〜PD12に対して9/16ピッチを隔て1/8ピッチの間隔で第4列の4個の受光素子PD13〜PD16を隣接して配列している。上記第3列,第4列のPD09〜PD16は、移動体40移動による入射光の変調周期に対して第1列,第2列のPD01〜PD08と180°位相が反転している。図29Aでは、第1列,第2列の8個の受光素子PD01〜PD08に対して3/2ピッチを隔て第3列,第4列の8個の受光素子PD09〜PD16を配置している。上記受光素子PD01〜PD16の各出力は、異なる位相関係の独立した出力相を一群としている。
In the light receiving element group, four light receiving elements PD01 to PD04 in the first row are arranged adjacent to each other at an interval of 1/8 pitch, and 9 / with respect to the four light receiving elements PD01 to PD04 in the first row. Four light receiving elements PD05 to PD08 in the second row are arranged adjacent to each other at a pitch of 1/8 with a spacing of 16 pitches. Here, “9/16 pitch apart” means that the interval between the center of the first row and the center of the second row is 9/16 of the input pitch length P. Further, the four light receiving elements PD09 to PD12 in the third row are arranged adjacent to each other at an interval of 1/8 pitch, and the 9/16 pitch is separated from the four light receiving elements PD09 to PD12 in the third row. Four light receiving elements PD13 to PD16 in the fourth row are arranged adjacent to each other at an interval of 1/8 pitch. The third row and fourth row PD09 to PD16 are 180 ° out of phase with the first row and second row PD01 to PD08 with respect to the modulation period of incident light caused by movement of the moving
ここで、表2に上記光電式エンコーダの受光素子PD01〜PD16の出力の対応を示す。 Here, Table 2 shows the correspondence of the outputs of the light receiving elements PD01 to PD16 of the photoelectric encoder.
図29Bの下側には、移動体40の光オン部対応領域および光オフ部対応領域内に複数配置された受光素子PD01〜PD16の出力がそれぞれ一定の移動周波数で、しかも互いに一定位相差をもって順次変化する状態を示している。
On the lower side of FIG. 29B, the outputs of a plurality of light receiving elements PD01 to PD16 arranged in the light-on portion corresponding region and the light-off portion corresponding region of the moving
図29Bに示すように、個々の受光素子PD01〜PD16の各出力は、図中矢印に示す移動体40の移動による透過光の変調により位相差をもった出力波形を形成する。
As shown in FIG. 29B, each output of each of the light receiving elements PD01 to PD16 forms an output waveform having a phase difference by modulation of transmitted light due to movement of the moving
この図29B図では、移動周期に対して180度位相のずれた出力A1+とA1−,出力A2+とA2−,出力A3+とA3−,出力A4+とA4−,出力B1+とB1−,出力B2+とB2−,出力B3+とB3−,出力B4+とB4−を対応させて図示している(後段の比較部CP1〜CP8で差分信号を形成する組み合わせ)。上記出力A1+とA1−,出力A2+とA2−,出力A3+とA3−,出力A4+とA4−,出力B1+とB1−,出力B2+とB2−,出力B3+とB3−,出力B4+とB4−の各組間の位相は、入力ピッチ長Pの1/16に相当する位相差を有している。 In FIG. 29B, outputs A1 + and A1-, outputs A2 + and A2-, outputs A3 + and A3-, outputs A4 + and A4-, outputs B1 + and B1-, and outputs B2 + are 180 degrees out of phase with respect to the movement period. B2-, outputs B3 + and B3-, and outputs B4 + and B4- are shown corresponding to each other (a combination in which differential signals are formed by comparison units CP1 to CP8 in the subsequent stage). Output A1 + and A1-, Output A2 + and A2-, Output A3 + and A3-, Output A4 + and A4-, Output B1 + and B1-, Output B2 + and B2-, Output B3 + and B3-, Output B4 + and B4- The phase between the sets has a phase difference corresponding to 1/16 of the input pitch length P.
上記光電式エンコーダでは、まず、加算部ADD01〜ADD16(図27Bに示す)によって、複数の受光素子群の各受光素子PD01の出力を加算し、複数の受光素子群の各受光素子PD02の出力を加算し、同様にして複数の受光素子群の受光素子PD03〜PD16について加算を行う。次に、加算部ADD01〜ADD16の出力に基づいて、比較部CP1〜CP8(図27Bに示す)によって、移動体40の移動による変調周期に対して180°位相の反転する受光素子の出力を1対1に対応させた受光素子の対の出力間の差分信号をとる。そして、後段の論理演算部200(図27Bに示す)によって、比較部CP1〜CP8の出力から差分信号を求めて、この差分信号の位相差を用いて、論理演算部200により論理演算を実施することにより、移動体40の移動周波数に同期し、かつ、移動周波数よりも高い周波数である信号を生成することができる。
In the photoelectric encoder, first, the outputs of the light receiving elements PD01 of the plurality of light receiving element groups are added by the adders ADD01 to ADD16 (shown in FIG. 27B), and the outputs of the light receiving elements PD02 of the plurality of light receiving element groups are added. In the same manner, addition is performed for the light receiving elements PD03 to PD16 of the plurality of light receiving element groups. Next, based on the outputs of the adders ADD01 to ADD16, the comparators CP1 to CP8 (shown in FIG. 27B)
上記第2実施形態の光電式エンコーダは、第1実施形態の光電式エンコーダと同様の効果を有する。 The photoelectric encoder of the second embodiment has the same effect as the photoelectric encoder of the first embodiment.
図30は図29Bの受光素子の配置において隣接する受光素子間にクロストーク抑制のためのダミーフォトダイオードPDXを配した状態を示しており、受光素子間に入射光に対して非活性層を挟むことにより受光素子間の光電流の漏洩によるSN比の低下を抑えている。 FIG. 30 shows a state in which dummy photodiodes PDX for suppressing crosstalk are arranged between adjacent light receiving elements in the arrangement of the light receiving elements in FIG. 29B, and an inactive layer is sandwiched between the light receiving elements with respect to incident light. This suppresses a decrease in the S / N ratio due to leakage of photocurrent between the light receiving elements.
(第3実施形態)
図31Aはこの発明の第3実施形態の光電式エンコーダの透過形における移動体40の光オン部X1,X2,…(光透過部)と光オフ部Y1,Y2,…(光遮光部)の領域と受光素子の配置関係を模式的に示している。この第3実施形態の光電式エンコーダは、受光素子の幅および配列を除いて第1実施形態の光電式エンコーダと同一の構成をしている。
(Third embodiment)
FIG. 31A shows light on portions X1, X2,... (Light transmitting portion) and light off portions Y1, Y2,... (Light shielding portion) of the
この第3実施形態の光電式エンコーダでは、複数の受光素子PD01〜PD16,…の幅(移動体40の光オン部X1,X2,…と光オフ部Y1,Y2,…の移動方向の長さ)は、移動体40の隣接する一対の光オン部と光オフ部の上記一方向に沿った長さの和である入力ピッチ長Pの1/8以下で、各受光素子PD01〜PD16,…の幅は略同一である。上記受光素子PD01〜PD16の16個で1つの受光素子群を構成しており、受光素子PD01〜PD16を3/16ピッチの間隔で連続的に配列している。そして、複数の受光素子群を上記一方向に沿って同一線上に配置している。
In the photoelectric encoder of the third embodiment, the width of the plurality of light receiving elements PD01 to PD16,... (The length in the moving direction of the light on portions X1, X2,... And the light off portions Y1, Y2,. ) Is 1/8 or less of the input pitch length P which is the sum of the lengths of the pair of adjacent light-on portions and light-off portions of the moving
上記受光素子PD01〜PD16の各出力は、異なる位相関係の独立した出力相を一群としている。 Each output of the light receiving elements PD01 to PD16 is a group of independent output phases having different phase relationships.
ここで、表3に上記光電式エンコーダの受光素子PD01〜PD16の出力の対応を示す。 Here, the correspondence of the outputs of the light receiving elements PD01 to PD16 of the photoelectric encoder is shown in Table 3.
図31Bの下側には、移動体40の光オン部対応領域および光オフ部対応領域内に複数配置された受光素子PD01〜PD16の出力がそれぞれ一定の移動周波数で、しかも互いに一定位相差をもって順次変化する状態を示している。
On the lower side of FIG. 31B, the outputs of the light receiving elements PD01 to PD16 arranged in the light-on portion corresponding region and the light-off portion corresponding region of the moving
図31Bに示すように、個々の受光素子PD01〜PD16の各出力は、図中矢印に示す移動体40の移動による透過光の変調により位相差をもった出力波形を形成する。
As shown in FIG. 31B, each output of each of the light receiving elements PD01 to PD16 forms an output waveform having a phase difference by modulation of transmitted light due to movement of the moving
この図31B図では、移動周期に対して180度位相のずれた出力A1+とA1−,出力A2+とA2−,出力A3+とA3−,出力A4+とA4−,出力B1+とB1−,出力B2+とB2−,出力B3+とB3−,出力B4+とB4−を対応させて図示している(後段の比較部CP1〜CP8で差分信号を形成する組み合わせ)。上記出力A1+とA1−,出力A2+とA2−,出力A3+とA3−,出力A4+とA4−,出力B1+とB1−,出力B2+とB2−,出力B3+とB3−,出力B4+とB4−の各組間の位相は、入力ピッチ長Pの1/16に相当する位相差を有している。 In FIG. 31B, outputs A1 + and A1-, outputs A2 + and A2-, outputs A3 + and A3-, outputs A4 + and A4-, outputs B1 + and B1-, and outputs B2 + are 180 degrees out of phase with respect to the moving period. B2-, outputs B3 + and B3-, and outputs B4 + and B4- are shown corresponding to each other (a combination in which differential signals are formed by comparison units CP1 to CP8 in the subsequent stage). Output A1 + and A1-, Output A2 + and A2-, Output A3 + and A3-, Output A4 + and A4-, Output B1 + and B1-, Output B2 + and B2-, Output B3 + and B3-, Output B4 + and B4- The phase between the sets has a phase difference corresponding to 1/16 of the input pitch length P.
上記光電式エンコーダでは、まず、加算部ADD01〜ADD16(図27Bに示す)によって、複数の受光素子群の各受光素子PD01の出力を加算し、複数の受光素子群の各受光素子PD02の出力を加算し、同様にして複数の受光素子群の受光素子PD03〜PD16について加算を行う。次に、加算部ADD01〜ADD16の出力に基づいて、比較部CP1〜CP8(図27Bに示す)によって、移動体40の移動による変調周期に対して180°位相の反転する受光素子の出力を1対1に対応させた受光素子の対の出力間の差分信号をとる。そして、後段の論理演算部200(図27Bに示す)によって、比較部CP1〜CP8の出力から差分信号を求めて、この差分信号の位相差を用いて、論理演算部200により論理演算を実施することにより、移動体40の移動周波数に同期し、かつ、移動周波数よりも高い周波数である信号を生成することができる。
In the photoelectric encoder, first, the outputs of the light receiving elements PD01 of the plurality of light receiving element groups are added by the adders ADD01 to ADD16 (shown in FIG. 27B), and the outputs of the light receiving elements PD02 of the plurality of light receiving element groups are added. In the same manner, addition is performed for the light receiving elements PD03 to PD16 of the plurality of light receiving element groups. Next, based on the outputs of the adders ADD01 to ADD16, the comparators CP1 to CP8 (shown in FIG. 27B)
上記第3実施形態の光電式エンコーダは、第1実施形態の光電式エンコーダと同様の効果を有する。 The photoelectric encoder of the third embodiment has the same effect as the photoelectric encoder of the first embodiment.
図32は図31Bの受光素子の配置において隣接する受光素子間にクロストーク抑制のためのダミーフォトダイオードPDXを配した状態を示しており、受光素子間に入射光に対して非活性層を挟むことにより受光素子間の光電流の漏洩によるSN比の低下を抑えている。 FIG. 32 shows a state in which dummy photodiodes PDX for suppressing crosstalk are arranged between adjacent light receiving elements in the arrangement of the light receiving elements in FIG. 31B, and an inactive layer is sandwiched between the light receiving elements with respect to incident light. This suppresses a decrease in the S / N ratio due to leakage of photocurrent between the light receiving elements.
(第4実施形態)
図33Aはこの発明の第4実施形態の光電式エンコーダの透過形における移動体40の光オン部X1,X2,…(光透過部)と光オフ部Y1,Y2,…(光遮光部)の領域と受光素子の配置関係を模式的に示している。この第4実施形態の光電式エンコーダは、受光素子の幅および配列を除いて第1実施形態の光電式エンコーダと同一の構成をしている。
(Fourth embodiment)
FIG. 33A shows the light on portions X1, X2,... (Light transmitting portion) and the light off portions Y1, Y2,... (Light shielding portion) of the
この第4実施形態の光電式エンコーダでは、複数の受光素子PD01〜PD16,…の幅(移動体40の光オン部X1,X2,…と光オフ部Y1,Y2,…の移動方向の長さ)は、移動体40の隣接する一対の光オン部と光オフ部の上記一方向に沿った長さの和である入力ピッチ長Pの1/4以下で、各受光素子PD01〜PD16,…の幅は略同一である。上記受光素子PD01〜PD16の16個で1つの受光素子群を構成しており、複数の受光素子群を上記一方向に沿って同一線上に配置している。
In the photoelectric encoder of the fourth embodiment, the width of the plurality of light receiving elements PD01 to PD16,... (The length in the moving direction of the light on portions X1, X2,... And the light off portions Y1, Y2,. ) Is equal to or less than ¼ of the input pitch length P, which is the sum of the lengths of the pair of adjacent light-on and light-off portions of the moving
上記受光素子群では、1/4ピッチの間隔で第1列の4個の受光素子PD01〜PD04を隣接して配列している。また、上記第1列の4個の受光素子PD01〜PD04に対して17/16ピッチを隔て1/4ピッチの間隔で第2列の4個の受光素子PD05〜PD08を隣接して配列している。ここで、「17/16ピッチを隔て」とは、第1列の中心と第2列の中心との間が入力ピッチ長Pの17/16の間隔であることを意味する。また、上記第2列の4個の受光素子PD05〜PD08に対して17/16ピッチを隔て1/4ピッチの間隔で第3列の4個の受光素子PD09〜PD12を隣接して配列している。また、上記第3列の4個の受光素子PD09〜PD12に対して17/16ピッチを隔て1/4ピッチの間隔で第4列の4個の受光素子PD013〜PD16を隣接して配列している。上記受光素子PD01〜PD16の各出力は、異なる位相関係の独立した出力相を一群としている。 In the light receiving element group, four light receiving elements PD01 to PD04 in the first row are arranged adjacent to each other at intervals of 1/4 pitch. Further, the four light receiving elements PD05 to PD08 in the second row are arranged adjacent to each other at a quarter pitch with a pitch of 17/16 with respect to the four light receiving elements PD01 to PD04 in the first row. Yes. Here, “17/16 pitch apart” means that the distance between the center of the first row and the center of the second row is a 17/16 interval of the input pitch length P. Further, the four light receiving elements PD09 to PD12 in the third row are arranged adjacent to each other at a quarter pitch with a 17/16 pitch from the four light receiving elements PD05 to PD08 in the second row. Yes. Further, the four light receiving elements PD013 to PD16 in the fourth row are arranged adjacent to each other by a quarter pitch with a 17/16 pitch from the four light receiving elements PD09 to PD12 in the third row. Yes. Each output of the light receiving elements PD01 to PD16 is a group of independent output phases having different phase relationships.
ここで、表4に上記光電式エンコーダの受光素子PD01〜PD16の出力の対応を示す。 Here, Table 4 shows the correspondence of the outputs of the light receiving elements PD01 to PD16 of the photoelectric encoder.
図33Bの下側には、移動体40の光オン部対応領域および光オフ部対応領域内に複数配置された受光素子PD01〜PD16の出力がそれぞれ一定の移動周波数で、しかも互いに一定位相差をもって順次変化する状態を示している。
In the lower part of FIG. 33B, the outputs of a plurality of light receiving elements PD01 to PD16 arranged in the light-on portion corresponding region and the light-off portion corresponding region of the moving
図33Bに示すように、個々の受光素子PD01〜PD16の各出力は、図中矢印に示す移動体40の移動による透過光の変調により位相差をもった出力波形を形成する。
As shown in FIG. 33B, each output of each of the light receiving elements PD01 to PD16 forms an output waveform having a phase difference by modulation of transmitted light due to movement of the moving
この図33B図では、移動周期に対して180度位相のずれた出力A1+とA1−,出力A2+とA2−,出力A3+とA3−,出力A4+とA4−,出力B1+とB1−,出力B2+とB2−,出力B3+とB3−,出力B4+とB4−を対応させて図示している(後段の比較部CP1〜CP8で差分信号を形成する組み合わせ)。上記出力A1+とA1−,出力A2+とA2−,出力A3+とA3−,出力A4+とA4−,出力B1+とB1−,出力B2+とB2−,出力B3+とB3−,出力B4+とB4−の各組間の位相は、入力ピッチ長Pの1/16に相当する位相差を有している。 In FIG. 33B, outputs A1 + and A1-, outputs A2 + and A2-, outputs A3 + and A3-, outputs A4 + and A4-, outputs B1 + and B1-, and outputs B2 + are 180 degrees out of phase with respect to the moving period. B2-, outputs B3 + and B3-, and outputs B4 + and B4- are shown corresponding to each other (a combination in which differential signals are formed by comparison units CP1 to CP8 in the subsequent stage). Output A1 + and A1-, Output A2 + and A2-, Output A3 + and A3-, Output A4 + and A4-, Output B1 + and B1-, Output B2 + and B2-, Output B3 + and B3-, Output B4 + and B4- The phase between the sets has a phase difference corresponding to 1/16 of the input pitch length P.
上記光電式エンコーダでは、まず、加算部ADD01〜ADD16(図27Bに示す)によって、複数の受光素子群の各受光素子PD01の出力を加算し、複数の受光素子群の各受光素子PD02の出力を加算し、同様にして複数の受光素子群の受光素子PD03〜PD16について加算を行う。次に、加算部ADD01〜ADD16の出力に基づいて、比較部CP1〜CP8(図27Bに示す)によって、移動体40の移動による変調周期に対して180°位相の反転する受光素子の出力を1対1に対応させた受光素子の対の出力間の差分信号をとる。そして、後段の論理演算部200(図27Bに示す)によって、比較部CP1〜CP8の出力から差分信号を求めて、この差分信号の位相差を用いて、論理演算部200により論理演算を実施することにより、移動体40の移動周波数に同期し、かつ、移動周波数よりも高い周波数である信号を生成することができる。
In the photoelectric encoder, first, the outputs of the light receiving elements PD01 of the plurality of light receiving element groups are added by the adders ADD01 to ADD16 (shown in FIG. 27B), and the outputs of the light receiving elements PD02 of the plurality of light receiving element groups are added. In the same manner, addition is performed for the light receiving elements PD03 to PD16 of the plurality of light receiving element groups. Next, based on the outputs of the adders ADD01 to ADD16, the comparators CP1 to CP8 (shown in FIG. 27B)
上記第4実施形態の光電式エンコーダは、第1実施形態の光電式エンコーダと同様の効果を有する。 The photoelectric encoder of the fourth embodiment has the same effect as the photoelectric encoder of the first embodiment.
図34は図33Bの受光素子の配置において隣接する受光素子間にクロストーク抑制のためのダミーフォトダイオードPDXを配した状態を示しており、受光素子間に入射光に対して非活性層を挟むことにより受光素子間の光電流の漏洩によるSN比の低下を抑えている。 FIG. 34 shows a state in which dummy photodiodes PDX for suppressing crosstalk are arranged between adjacent light receiving elements in the arrangement of the light receiving elements in FIG. 33B, and an inactive layer is sandwiched between the light receiving elements with respect to incident light. This suppresses a decrease in the S / N ratio due to leakage of photocurrent between the light receiving elements.
(第5実施形態)
図35Aはこの発明の第5実施形態の光電式エンコーダの透過形における移動体40の光オン部X1,X2,…(光透過部)と光オフ部Y1,Y2,…(光遮光部)の領域と受光素子の配置関係を模式的に示している。この第5実施形態の光電式エンコーダは、受光素子の幅および配列を除いて第1実施形態の光電式エンコーダと同一の構成をしている。
(Fifth embodiment)
FIG. 35A shows the light on portions X1, X2,... (Light transmitting portion) and the light off portions Y1, Y2,... (Light shielding portion) of the
この第5実施形態の光電式エンコーダでは、複数の受光素子PD01〜PD16,…の幅(移動体40の光オン部X1,X2,…と光オフ部Y1,Y2,…の移動方向の長さ)は、移動体40の隣接する一対の光オン部と光オフ部の上記一方向に沿った長さの和である入力ピッチ長Pの1/4以下で、各受光素子PD01〜PD16,…の幅は略同一である。上記受光素子PD01〜PD16の16個で1つの受光素子群を構成しており、受光素子PD01〜PD16を5/16ピッチの間隔で連続的に配列している。そして、複数の受光素子群を上記一方向に沿って同一線上に配置している。
In the photoelectric encoder of the fifth embodiment, the width of the plurality of light receiving elements PD01 to PD16,... (The length in the moving direction of the light on portions X1, X2,... And the light off portions Y1, Y2,. ) Is equal to or less than ¼ of the input pitch length P, which is the sum of the lengths of the pair of adjacent light-on and light-off portions of the moving
上記受光素子PD01〜PD16の各出力は、異なる位相関係の独立した出力相を一群としている。 Each output of the light receiving elements PD01 to PD16 is a group of independent output phases having different phase relationships.
ここで、表5に上記光電式エンコーダの受光素子PD01〜PD16の出力の対応を示す。 Here, the correspondence of the outputs of the light receiving elements PD01 to PD16 of the photoelectric encoder is shown in Table 5.
図35Bの下側には、移動体40の光オン部対応領域および光オフ部対応領域内に複数配置された受光素子PD01〜PD16の出力がそれぞれ一定の移動周波数で、しかも互いに一定位相差をもって順次変化する状態を示している。
The lower side of FIG. 35B shows that the outputs of the light receiving elements PD01 to PD16 arranged in the light on part corresponding region and the light off part corresponding region of the moving
図35Bに示すように、個々の受光素子PD01〜PD16の各出力は、図中矢印に示す移動体40の移動による透過光の変調により位相差をもった出力波形を形成する。
As shown in FIG. 35B, each output of each of the light receiving elements PD01 to PD16 forms an output waveform having a phase difference by modulation of transmitted light due to movement of the moving
この図35B図では、移動周期に対して180度位相のずれた出力A1+とA1−,出力A2+とA2−,出力A3+とA3−,出力A4+とA4−,出力B1+とB1−,出力B2+とB2−,出力B3+とB3−,出力B4+とB4−を対応させて図示している(後段の比較部CP1〜CP8で差分信号を形成する組み合わせ)。上記出力A1+とA1−,出力A2+とA2−,出力A3+とA3−,出力A4+とA4−,出力B1+とB1−,出力B2+とB2−,出力B3+とB3−,出力B4+とB4−の各組間の位相は、入力ピッチ長Pの1/16に相当する位相差を有している。 In FIG. 35B, outputs A1 + and A1-, outputs A2 + and A2-, outputs A3 + and A3-, outputs A4 + and A4-, outputs B1 + and B1-, and outputs B2 + are 180 degrees out of phase with respect to the movement period. B2-, outputs B3 + and B3-, and outputs B4 + and B4- are shown corresponding to each other (a combination in which differential signals are formed by comparison units CP1 to CP8 in the subsequent stage). Output A1 + and A1-, Output A2 + and A2-, Output A3 + and A3-, Output A4 + and A4-, Output B1 + and B1-, Output B2 + and B2-, Output B3 + and B3-, Output B4 + and B4- The phase between the sets has a phase difference corresponding to 1/16 of the input pitch length P.
上記光電式エンコーダでは、まず、加算部ADD01〜ADD16(図27Bに示す)によって、複数の受光素子群の各受光素子PD01の出力を加算し、複数の受光素子群の各受光素子PD02の出力を加算し、同様にして複数の受光素子群の受光素子PD03〜PD16について加算を行う。次に、加算部ADD01〜ADD16の出力に基づいて、比較部CP1〜CP8(図27Bに示す)によって、移動体40の移動による変調周期に対して180°位相の反転する受光素子の出力を1対1に対応させた受光素子の対の出力間の差分信号をとる。そして、後段の論理演算部200(図27Bに示す)によって、比較部CP1〜CP8の出力から差分信号を求めて、この差分信号の位相差を用いて、論理演算部200により論理演算を実施することにより、移動体40の移動周波数に同期し、かつ、移動周波数よりも高い周波数である信号を生成することができる。
In the photoelectric encoder, first, the outputs of the light receiving elements PD01 of the plurality of light receiving element groups are added by the adders ADD01 to ADD16 (shown in FIG. 27B), and the outputs of the light receiving elements PD02 of the plurality of light receiving element groups are added. In the same manner, addition is performed for the light receiving elements PD03 to PD16 of the plurality of light receiving element groups. Next, based on the outputs of the adders ADD01 to ADD16, the comparators CP1 to CP8 (shown in FIG. 27B)
上記第5実施形態の光電式エンコーダは、第1実施形態の光電式エンコーダと同様の効果を有する。 The photoelectric encoder of the fifth embodiment has the same effect as the photoelectric encoder of the first embodiment.
図36は図35Bの受光素子の配置において隣接する受光素子間にクロストーク抑制のためのダミーフォトダイオードPDXを配した状態を示しており、受光素子間に入射光に対して非活性層を挟むことにより受光素子間の光電流の漏洩によるSN比の低下を抑えている。 FIG. 36 shows a state in which a dummy photodiode PDX for suppressing crosstalk is arranged between adjacent light receiving elements in the arrangement of the light receiving elements in FIG. 35B, and an inactive layer is sandwiched between the light receiving elements with respect to incident light. This suppresses a decrease in the S / N ratio due to leakage of photocurrent between the light receiving elements.
(第6実施形態)
図37Aはこの発明の第6実施形態の光電式エンコーダの透過形における移動体40の光オン部X1,X2,…(光透過部)と光オフ部Y1,Y2,…(光遮光部)の領域と受光素子の配置関係を模式的に示している。この第6実施形態の光電式エンコーダは、受光素子の幅および配列を除いて第1実施形態の光電式エンコーダと同一の構成をしている。
(Sixth embodiment)
FIG. 37A shows light on portions X1, X2,... (Light transmitting portion) and light off portions Y1, Y2,... (Light shielding portion) of the
この第6実施形態の光電式エンコーダでは、複数の受光素子PD01〜PD16,…の幅(移動体40の光オン部X1,X2,…と光オフ部Y1,Y2,…の移動方向の長さ)は、移動体40の隣接する一対の光オン部と光オフ部の上記一方向に沿った長さの和である入力ピッチ長Pの1/4以下で、各受光素子PD01〜PD16,…の幅は略同一である。上記受光素子PD01〜PD16の16個で1つの受光素子群を構成しており、複数の受光素子群を上記一方向に沿って配置している。
In the photoelectric encoder of the sixth embodiment, the width of the plurality of light receiving elements PD01 to PD16,... (The length in the moving direction of the light on portions X1, X2,... And the light off portions Y1, Y2,. ) Is equal to or less than ¼ of the input pitch length P, which is the sum of the lengths of the pair of adjacent light-on and light-off portions of the moving
上記受光素子群では、1/4ピッチの間隔で第1列の4個の受光素子PD01〜PD04を隣接して配列している。また、上記第1列が上記一方向に沿って配列された同一線上に、第1列の4個の受光素子PD01〜PD04に対して17/16ピッチを隔て1/4ピッチの間隔で第2列の4個の受光素子PD05〜PD08を隣接して配列している。ここで、「17/16ピッチを隔て」とは、第1列の中心から第2列の中心との間が入力ピッチ長Pの17/16の間隔であることを意味する。また、上記第1列,第2列が上記一方向に沿って配列された同一線上から移動体40の移動方向に対して直角方向にシフトした上記一方向に沿った線上に、1/4ピッチの間隔で第3列の4個の受光素子PD09〜PD12を隣接して配列している。また、上記第3列が上記一方向に沿って配列された同一線上に、第3列の4個の受光素子PD09〜PD12に対して17/16ピッチを隔て1/8ピッチの間隔で第4列の4個の受光素子PD13〜PD16を隣接して配列している。上記第1列,第2列の8個の受光素子PD01〜PD08と第3列,第4列の8個の受光素子PD09〜PD16とは、移動体40の移動による入射光の変調周期に対して1/8ピッチの位相差を有する。
In the light receiving element group, four light receiving elements PD01 to PD04 in the first row are arranged adjacent to each other at intervals of 1/4 pitch. In addition, the first row is arranged on the same line arranged along the one direction with respect to the four light receiving elements PD01 to PD04 in the first row with a pitch of 17/16 and a second pitch of 1/4. Four light receiving elements PD05 to PD08 in a row are arranged adjacent to each other. Here, “17/16 pitch apart” means that the distance between the center of the first row and the center of the second row is 17/16 of the input pitch length P. Further, the first row and the second row are ¼ pitch on the line along the one direction shifted in the direction perpendicular to the moving direction of the moving
上記受光素子PD01〜PD16の各出力は、異なる位相関係の独立した出力相を一群としている。 Each output of the light receiving elements PD01 to PD16 is a group of independent output phases having different phase relationships.
ここで、表6に上記光電式エンコーダの受光素子PD01〜PD16の出力の対応を示す。 Here, Table 6 shows the correspondence of the outputs of the light receiving elements PD01 to PD16 of the photoelectric encoder.
図37Bの下側には、移動体40の光オン部対応領域および光オフ部対応領域内に複数配置された受光素子PD01〜PD16の出力がそれぞれ一定の移動周波数で、しかも互いに一定位相差をもって順次変化する状態を示している。
In the lower part of FIG. 37B, the outputs of a plurality of light receiving elements PD01 to PD16 arranged in the light on part corresponding region and the light off part corresponding region of the moving
図37Bに示すように、個々の受光素子PD01〜PD16の各出力は、図中矢印に示す移動体40の移動による透過光の変調により位相差をもった出力波形を形成する。
As shown in FIG. 37B, each output of each of the light receiving elements PD01 to PD16 forms an output waveform having a phase difference due to modulation of transmitted light due to movement of the moving
この図37B図では、移動周期に対して180度位相のずれた出力A1+とA1−,出力A2+とA2−,出力A3+とA3−,出力A4+とA4−,出力B1+とB1−,出力B2+とB2−,出力B3+とB3−,出力B4+とB4−を対応させて図示している(後段の比較部CP1〜CP8で差分信号を形成する組み合わせ)。上記出力A1+とA1−,出力A2+とA2−,出力A3+とA3−,出力A4+とA4−,出力B1+とB1−,出力B2+とB2−,出力B3+とB3−,出力B4+とB4−の各組間の位相は、入力ピッチ長Pの1/16に相当する位相差を有している。 In FIG. 37B, outputs A1 + and A1-, outputs A2 + and A2-, outputs A3 + and A3-, outputs A4 + and A4-, outputs B1 + and B1-, and outputs B2 + are 180 degrees out of phase with respect to the movement period. B2-, outputs B3 + and B3-, and outputs B4 + and B4- are shown corresponding to each other (a combination in which differential signals are formed by comparison units CP1 to CP8 in the subsequent stage). Output A1 + and A1-, Output A2 + and A2-, Output A3 + and A3-, Output A4 + and A4-, Output B1 + and B1-, Output B2 + and B2-, Output B3 + and B3-, Output B4 + and B4- The phase between the sets has a phase difference corresponding to 1/16 of the input pitch length P.
上記光電式エンコーダでは、まず、加算部ADD01〜ADD16(図27Bに示す)によって、複数の受光素子群の各受光素子PD01の出力を加算し、複数の受光素子群の各受光素子PD02の出力を加算し、同様にして複数の受光素子群の受光素子PD03〜PD16について加算を行う。次に、加算部ADD01〜ADD16の出力に基づいて、比較部CP1〜CP8(図27Bに示す)によって、移動体40の移動による変調周期に対して180°位相の反転する受光素子の出力を1対1に対応させた受光素子の対の出力間の差分信号をとる。そして、後段の論理演算部200(図27Bに示す)によって、比較部CP1〜CP8の出力から差分信号を求めて、この差分信号の位相差を用いて、論理演算部200により論理演算を実施することにより、移動体40の移動周波数に同期し、かつ、移動周波数よりも高い周波数である信号を生成することができる。
In the photoelectric encoder, first, the outputs of the light receiving elements PD01 of the plurality of light receiving element groups are added by the adders ADD01 to ADD16 (shown in FIG. 27B), and the outputs of the light receiving elements PD02 of the plurality of light receiving element groups are added. In the same manner, addition is performed for the light receiving elements PD03 to PD16 of the plurality of light receiving element groups. Next, based on the outputs of the adders ADD01 to ADD16, the comparators CP1 to CP8 (shown in FIG. 27B)
上記第6実施形態の光電式エンコーダは、第1実施形態の光電式エンコーダと同様の効果を有する。 The photoelectric encoder of the sixth embodiment has the same effect as the photoelectric encoder of the first embodiment.
図38は図37Bの受光素子の配置において隣接する受光素子間にクロストーク抑制のためのダミーフォトダイオードPDXを配した状態を示しており、受光素子間に入射光に対して非活性層を挟むことにより受光素子間の光電流の漏洩によるSN比の低下を抑えている。 FIG. 38 shows a state in which dummy photodiodes PDX for suppressing crosstalk are arranged between adjacent light receiving elements in the arrangement of the light receiving elements in FIG. 37B, and an inactive layer is sandwiched between the light receiving elements with respect to incident light. This suppresses a decrease in the S / N ratio due to leakage of photocurrent between the light receiving elements.
(第7実施形態)
図39Aはこの発明の第7実施形態の光電式エンコーダの透過形における移動体40の光オン部X1,X2,…(光透過部)と光オフ部Y1,Y2,…(光遮光部)の領域と受光素子の配置関係を模式的に示している。この第7実施形態の光電式エンコーダは、受光素子の幅および配列を除いて第1実施形態の光電式エンコーダと同一の構成をしている。
(Seventh embodiment)
FIG. 39A shows light on portions X1, X2,... (Light transmitting portion) and light off portions Y1, Y2,... (Light shielding portion) of the
この第7実施形態の光電式エンコーダでは、複数の受光素子PD01〜PD16,…の幅(移動体40の光オン部X1,X2,…と光オフ部Y1,Y2,…の移動方向の長さ)は、移動体40の隣接する一対の光オン部と光オフ部の上記一方向に沿った長さの和である入力ピッチ長Pの1/8以下で、各受光素子PD01〜PD16,…の幅は略同一である。上記受光素子PD01〜PD16の16個で1つの受光素子群を構成しており、複数の受光素子群を上記一方向に沿って配置している。
In the photoelectric encoder of the seventh embodiment, the width of the plurality of light receiving elements PD01 to PD16,... (The length in the moving direction of the light on portions X1, X2,... And the light off portions Y1, Y2,. ) Is 1/8 or less of the input pitch length P which is the sum of the lengths of the pair of adjacent light-on portions and light-off portions of the moving
上記受光素子群では、1/8ピッチの間隔で第1列の8個の受光素子PD01〜PD08を隣接して配列している。また、上記第1列が上記一方向に沿って配列された同一線上から移動体40の移動方向に対して直角方向にシフトした上記一方向に沿った線上に、1/8ピッチの間隔で第2列の8個の受光素子PD09〜PD16を隣接して配列している。上記第1列の8個の受光素子PD01〜PD08と第2列の8個の受光素子PD09〜PD16とは、移動体の移動による入射光の変調周期に対して1/16ピッチの位相差を有する。
In the light receiving element group, eight light receiving elements PD01 to PD08 in the first row are arranged adjacent to each other at an interval of 1/8 pitch. Further, the first row is arranged on the line along the one direction shifted in the direction perpendicular to the moving direction of the moving
上記受光素子PD01〜PD16の各出力は、異なる位相関係の独立した出力相を一群としている。 Each output of the light receiving elements PD01 to PD16 is a group of independent output phases having different phase relationships.
ここで、表7に上記光電式エンコーダの受光素子PD01〜PD16の出力の対応を示す。 Here, Table 7 shows the correspondence of the outputs of the light receiving elements PD01 to PD16 of the photoelectric encoder.
図39Bの下側には、移動体40の光オン部対応領域および光オフ部対応領域内に複数配置された受光素子PD01〜PD16の出力がそれぞれ一定の移動周波数で、しかも互いに一定位相差をもって順次変化する状態を示している。
In the lower side of FIG. 39B, the outputs of the light receiving elements PD01 to PD16 arranged in the light on part corresponding region and the light off part corresponding region of the moving
図39Bに示すように、個々の受光素子PD01〜PD16の各出力は、図中矢印に示す移動体40の移動による透過光の変調により位相差をもった出力波形を形成する。
As shown in FIG. 39B, each output of each of the light receiving elements PD01 to PD16 forms an output waveform having a phase difference by modulation of transmitted light due to movement of the moving
この図39B図では、移動周期に対して180度位相のずれた出力A1+とA1−,出力A2+とA2−,出力A3+とA3−,出力A4+とA4−,出力B1+とB1−,出力B2+とB2−,出力B3+とB3−,出力B4+とB4−を対応させて図示している(後段の比較部CP1〜CP8で差分信号を形成する組み合わせ)。上記出力A1+とA1−,出力A2+とA2−,出力A3+とA3−,出力A4+とA4−,出力B1+とB1−,出力B2+とB2−,出力B3+とB3−,出力B4+とB4−の各組間の位相は、入力ピッチ長Pの1/16に相当する位相差を有している。 In FIG. 39B, outputs A1 + and A1-, outputs A2 + and A2-, outputs A3 + and A3-, outputs A4 + and A4-, outputs B1 + and B1-, and outputs B2 + are 180 degrees out of phase with respect to the moving period. B2-, outputs B3 + and B3-, and outputs B4 + and B4- are shown corresponding to each other (a combination in which differential signals are formed by comparison units CP1 to CP8 in the subsequent stage). Output A1 + and A1-, Output A2 + and A2-, Output A3 + and A3-, Output A4 + and A4-, Output B1 + and B1-, Output B2 + and B2-, Output B3 + and B3-, Output B4 + and B4- The phase between the sets has a phase difference corresponding to 1/16 of the input pitch length P.
上記光電式エンコーダでは、まず、加算部ADD01〜ADD16(図27Bに示す)によって、複数の受光素子群の各受光素子PD01の出力を加算し、複数の受光素子群の各受光素子PD02の出力を加算し、同様にして複数の受光素子群の受光素子PD03〜PD16について加算を行う。次に、加算部ADD01〜ADD16の出力に基づいて、比較部CP1〜CP8(図27Bに示す)によって、移動体40の移動による変調周期に対して180°位相の反転する受光素子の出力を1対1に対応させた受光素子の対の出力間の差分信号をとる。そして、後段の論理演算部200(図27Bに示す)によって、比較部CP1〜CP8の出力から差分信号を求めて、この差分信号の位相差を用いて、論理演算部200により論理演算を実施することにより、移動体40の移動周波数に同期し、かつ、移動周波数よりも高い周波数である信号を生成することができる。
In the photoelectric encoder, first, the outputs of the light receiving elements PD01 of the plurality of light receiving element groups are added by the adders ADD01 to ADD16 (shown in FIG. 27B), and the outputs of the light receiving elements PD02 of the plurality of light receiving element groups are added. In the same manner, addition is performed for the light receiving elements PD03 to PD16 of the plurality of light receiving element groups. Next, based on the outputs of the adders ADD01 to ADD16, the comparators CP1 to CP8 (shown in FIG. 27B)
上記第7実施形態の光電式エンコーダは、第1実施形態の光電式エンコーダと同様の効果を有する。 The photoelectric encoder of the seventh embodiment has the same effect as the photoelectric encoder of the first embodiment.
図40は図39Bの受光素子の配置において隣接する受光素子間にクロストーク抑制のためのダミーフォトダイオードPDXを配した状態を示しており、受光素子間に入射光に対して非活性層を挟むことにより受光素子間の光電流の漏洩によるSN比の低下を抑えている。 FIG. 40 shows a state in which dummy photodiodes PDX for suppressing crosstalk are arranged between adjacent light receiving elements in the arrangement of the light receiving elements in FIG. 39B, and an inactive layer is sandwiched between the light receiving elements with respect to incident light. This suppresses a decrease in the S / N ratio due to leakage of photocurrent between the light receiving elements.
(第8実施形態)
図41Aはこの発明の第8実施形態の光電式エンコーダの透過形における移動体40の光オン部X1,X2,…(光透過部)と光オフ部Y1,Y2,…(光遮光部)の領域と受光素子の配置関係を模式的に示している。この第8実施形態の光電式エンコーダは、受光素子の幅および配列を除いて第1実施形態の光電式エンコーダと同一の構成をしている。
(Eighth embodiment)
FIG. 41A shows light on portions X1, X2,... (Light transmitting portion) and light off portions Y1, Y2,... (Light shielding portion) of the
この第8実施形態の光電式エンコーダでは、複数の受光素子PD01〜PD16,…の幅(移動体40の光オン部X1,X2,…と光オフ部Y1,Y2,…の移動方向の長さ)は、移動体40の隣接する一対の光オン部と光オフ部の上記一方向に沿った長さの和である入力ピッチ長Pの1/8以下で、各受光素子PD01〜PD16,…の幅は略同一である。上記受光素子PD01〜PD16の16個で1つの受光素子群を構成しており、複数の受光素子群を上記一方向に沿って配置している。
In the photoelectric encoder of the eighth embodiment, the width of the plurality of light receiving elements PD01 to PD16,... (The length in the moving direction of the light on portions X1, X2,... And the light off portions Y1, Y2,. ) Is 1/8 or less of the input pitch length P which is the sum of the lengths of the pair of adjacent light-on portions and light-off portions of the moving
上記受光素子群では、1/4ピッチの間隔で第1列の4個の受光素子PD01〜PD04を上記一方向に沿って同一線上に隣接して配列している。また、上記第1列が上記一方向に沿って配列された線上から移動体40の移動方向に対して直角方向にシフトした上記一方向に沿った線上に、1/4ピッチの間隔で第2列の4個の受光素子PD05〜PD08を隣接して配列している。また、上記第1列,第2列が上記一方向に沿って配列された線上から移動体40の移動方向に対して直角方向にシフトした上記一方向に沿った線上に、1/4ピッチの間隔で第3列の4個の受光素子PD09〜PD12を隣接して配列している。また、上記第1列,第2列および第3列が上記一方向に沿って配列された線上から移動体40の移動方向に対して直角方向にシフトした上記一方向に沿った線上に、1/4ピッチの間隔で第4列の4個の受光素子PD13〜PD16を隣接して配列している。上記第1列の4個の受光素子PD01〜PD04と第2列の4個の受光素子PD05〜PD08と第3列の4個の受光素子PD09〜PD12および第4列の4個の受光素子PD13〜PD16とは、移動体40の移動による入射光の変調周期に対して1/16ピッチの位相差を有する。
In the light receiving element group, four light receiving elements PD01 to PD04 in the first row are arranged adjacently on the same line along the one direction at intervals of 1/4 pitch. Further, second lines are spaced at 1/4 pitch intervals on a line along the one direction shifted in a direction perpendicular to the moving direction of the moving
上記受光素子PD01〜PD16の各出力は、異なる位相関係の独立した出力相を一群としている。 Each output of the light receiving elements PD01 to PD16 is a group of independent output phases having different phase relationships.
ここで、表8に上記光電式エンコーダの受光素子PD01〜PD16の出力の対応を示す。 Here, Table 8 shows the correspondence of the outputs of the light receiving elements PD01 to PD16 of the photoelectric encoder.
図41Bの下側には、移動体40の光オン部対応領域および光オフ部対応領域内に複数配置された受光素子PD01〜PD16の出力がそれぞれ一定の移動周波数で、しかも互いに一定位相差をもって順次変化する状態を示している。
On the lower side of FIG. 41B, the outputs of the light receiving elements PD01 to PD16 arranged in the light on part corresponding region and the light off part corresponding region of the moving
図41Bに示すように、個々の受光素子PD01〜PD16の各出力は、図中矢印に示す移動体40の移動による透過光の変調により位相差をもった出力波形を形成する。
As shown in FIG. 41B, each output of each of the light receiving elements PD01 to PD16 forms an output waveform having a phase difference due to the modulation of transmitted light due to the movement of the moving
この図41B図では、移動周期に対して180度位相のずれた出力A1+とA1−,出力A2+とA2−,出力A3+とA3−,出力A4+とA4−,出力B1+とB1−,出力B2+とB2−,出力B3+とB3−,出力B4+とB4−を対応させて図示している(後段の比較部CP1〜CP8で差分信号を形成する組み合わせ)。上記出力A1+とA1−,出力A2+とA2−,出力A3+とA3−,出力A4+とA4−,出力B1+とB1−,出力B2+とB2−,出力B3+とB3−,出力B4+とB4−の各組間の位相は、入力ピッチ長Pの1/16に相当する位相差を有している。 In FIG. 41B, outputs A1 + and A1-, outputs A2 + and A2-, outputs A3 + and A3-, outputs A4 + and A4-, outputs B1 + and B1-, and outputs B2 + are 180 degrees out of phase with respect to the moving period. B2-, outputs B3 + and B3-, and outputs B4 + and B4- are shown corresponding to each other (a combination in which differential signals are formed by comparison units CP1 to CP8 in the subsequent stage). Output A1 + and A1-, Output A2 + and A2-, Output A3 + and A3-, Output A4 + and A4-, Output B1 + and B1-, Output B2 + and B2-, Output B3 + and B3-, Output B4 + and B4- The phase between the sets has a phase difference corresponding to 1/16 of the input pitch length P.
上記光電式エンコーダでは、まず、加算部ADD01〜ADD16(図27Bに示す)によって、複数の受光素子群の各受光素子PD01の出力を加算し、複数の受光素子群の各受光素子PD02の出力を加算し、同様にして複数の受光素子群の受光素子PD03〜PD16について加算を行う。次に、加算部ADD01〜ADD16の出力に基づいて、比較部CP1〜CP8(図27Bに示す)によって、移動体40の移動による変調周期に対して180°位相の反転する受光素子の出力を1対1に対応させた受光素子の対の出力間の差分信号をとる。そして、後段の論理演算部200(図27Bに示す)によって、比較部CP1〜CP8の出力から差分信号を求めて、この差分信号の位相差を用いて、論理演算部200により論理演算を実施することにより、移動体40の移動周波数に同期し、かつ、移動周波数よりも高い周波数である信号を生成することができる。
In the photoelectric encoder, first, the outputs of the light receiving elements PD01 of the plurality of light receiving element groups are added by the adders ADD01 to ADD16 (shown in FIG. 27B), and the outputs of the light receiving elements PD02 of the plurality of light receiving element groups are added. In the same manner, addition is performed for the light receiving elements PD03 to PD16 of the plurality of light receiving element groups. Next, based on the outputs of the adders ADD01 to ADD16, the comparators CP1 to CP8 (shown in FIG. 27B)
上記第8実施形態の光電式エンコーダは、第1実施形態の光電式エンコーダと同様の効果を有する。 The photoelectric encoder of the eighth embodiment has the same effects as the photoelectric encoder of the first embodiment.
図42は図41Bの受光素子の配置において隣接する受光素子間にクロストーク抑制のためのダミーフォトダイオードPDXを配した状態を示しており、受光素子間に入射光に対して非活性層を挟むことにより受光素子間の光電流の漏洩によるSN比の低下を抑えている。 FIG. 42 shows a state in which dummy photodiodes PDX for suppressing crosstalk are arranged between adjacent light receiving elements in the arrangement of the light receiving elements in FIG. 41B, and an inactive layer is sandwiched between the light receiving elements with respect to incident light. This suppresses a decrease in the S / N ratio due to leakage of photocurrent between the light receiving elements.
なお、上記第1〜第8実施形態では、光透過型の光電式エンコーダに関して説明したが、当然ながら、それに限られるものではない。この発明は、光反射型の光電式エンコーダに関しても、同様に適用される。ただし、既述のように、光反射型では、光透過型とは逆に、移動体のスリットが受光素子に対して光を入射させない光オフ部に相当し、スリット間の板材からなる部分(光を反射する部分)が受光素子に対して光を入射させる光オン部に相当する。 In the first to eighth embodiments, the light transmission type photoelectric encoder has been described. However, the present invention is not limited thereto. The present invention is similarly applied to a light reflection type photoelectric encoder. However, as described above, in the light reflection type, contrary to the light transmission type, the slit of the moving body corresponds to a light off portion where light is not incident on the light receiving element, and a portion made of a plate material between the slits ( A portion that reflects light corresponds to a light-on portion where light is incident on the light receiving element.
この発明の光電式エンコーダは、特に複写機、プリンターなどの印刷機器、FA機器等に用いると好適である。 The photoelectric encoder of the present invention is particularly suitable for use in printing machines such as copying machines and printers, FA equipment, and the like.
10 半導体受光チップ
11a,11b,…,12a,12b,… 受光素子
20 光オン部対応領域
21 光オフ部対応領域
40 移動体
141 半導体発光チップ
200 論理演算部
X1,X2,… 光オン部
Y1,Y2,… 光オフ部
PD01〜PD16,… 受光素子
CP1〜CP8 比較部
ADD01〜ADD16 加算部
CP1〜CP8 比較部
PDX ダミーフォトダイオード
DESCRIPTION OF
Claims (33)
上記発光素子からの光が到達し得る領域に、一方向に並べて配置された複数の受光素子と
を備え、
上記各受光素子に対応する所定の位置を上記一方向に沿って、上記光が上記受光素子に対して入射する状態、しない状態をつくる光オン部および光オフ部を交互に有する移動体が所定の移動周波数で通過するとき、上記各受光素子の出力は、その受光素子に対して上記発光素子からの光が入射しまたは入射しないのに応じた値をとり、
上記各受光素子の上記一方向の幅は、上記移動体の隣接する一対の上記光オン部と上記光オフ部の上記一方向に沿った長さの和である入力ピッチ長の1/4以下で、かつ、略同一であり、
上記複数の受光素子は、上記移動体の移動による入射光の変調周期に対して異なる位相関係を有する16個の受光素子で夫々が構成された複数の受光素子群に分割され、
上記複数の受光素子群は、上記移動体の移動による入射光の変調周期に対して同一の位相関係を有する受光素子を上記各受光素子群から1つずつ組み合わせた組を16組有し、
上記同一の位相関係を有する複数の受光素子からなる組毎に、同一組の複数の受光素子の信号を加算して出力する加算部と
を備え、
上記受光素子は、上記一方向に関して、同一の寸法をもち、かつ、共通の一定ピッチで上記光オン部に対応する光オン部対応領域と上記光オフ部に対応する光オフ部対応領域とに複数ずつ配置され、
上記光オン部対応領域に配置された受光素子と上記光オフ部対応領域に配置された受光素子とを上記一方向に関する配置順に1対1に対応させて、上記1対1に対応させた受光素子対の、上記加算部によって加算された出力間の差分をとる比較部と、
この比較部が差分をとって得られた差分信号が表す論理値に対して演算を行って、上記移動周波数と異なる周波数をもつ出力信号を作成する論理演算部と
を備え、
上記比較部は上記受光素子対にそれぞれ対応する増幅器を含み、
上記複数の増幅器は、上記複数の受光素子が作る列に沿って、上記一方向に並べて配置され、
上記一方向に関して、上記複数の受光素子がつくる列の中心位置と上記複数の増幅器がつくる列の中心位置とが一致していることを特徴とする光電式エンコーダ。 A light emitting element;
A plurality of light receiving elements arranged in one direction in a region where the light from the light emitting element can reach,
A movable body having alternately a light-on portion and a light-off portion that create a state where the light is incident on the light-receiving element and a state where the light is not incident on the light-receiving element at a predetermined position corresponding to each light-receiving element is predetermined. The output of each light receiving element takes a value corresponding to whether light from the light emitting element is incident or not incident on the light receiving element,
The width of each light receiving element in the one direction is equal to or less than ¼ of an input pitch length which is a sum of lengths of the pair of the light on part and the light off part adjacent to the moving body along the one direction. And substantially the same,
The plurality of light receiving elements are divided into a plurality of light receiving element groups each composed of 16 light receiving elements having different phase relationships with respect to a modulation period of incident light due to movement of the moving body,
The plurality of light receiving element groups have 16 sets in which light receiving elements having the same phase relationship with respect to the modulation period of incident light due to the movement of the moving body are combined one by one from the respective light receiving element groups,
For each set consisting of a plurality of light receiving elements having the same phase relationship, an adder that adds and outputs the signals of the plurality of light receiving elements of the same set,
The light receiving element has the same dimensions in the one direction, and has a light on part corresponding region corresponding to the light on part and a light off part corresponding region corresponding to the light off part at a common constant pitch. Are arranged one by one,
The light-receiving elements arranged in the light-on part corresponding region and the light-receiving elements arranged in the light-off part corresponding region have a one-to-one correspondence with the one-to-one correspondence in the arrangement order in the one direction. A comparison unit that takes the difference between the outputs of the element pairs added by the addition unit;
A logic operation unit that performs an operation on a logical value represented by the difference signal obtained by the comparison unit and creates an output signal having a frequency different from the moving frequency;
The comparison unit includes amplifiers corresponding to the light receiving element pairs,
The plurality of amplifiers are arranged side by side in the one direction along a row formed by the plurality of light receiving elements,
A photoelectric encoder, wherein a center position of a row formed by the plurality of light receiving elements and a center position of a row formed by the plurality of amplifiers coincide with each other in the one direction.
上記複数の受光素子群の夫々の16個の受光素子は、上記入力ピッチ長の1/16以下の幅であり、かつ、上記入力ピッチ長の間に1/16ピッチの間隔で連続的に配列されていると共に、
上記複数の受光素子群は、上記一方向に沿って配置されていることを特徴とする光電式エンコーダ。 The photoelectric encoder according to claim 1,
Each of the 16 light receiving elements of the plurality of light receiving element groups has a width of 1/16 or less of the input pitch length, and is continuously arranged at an interval of 1/16 pitch between the input pitch lengths. As well as
The photoelectric encoder, wherein the plurality of light receiving element groups are arranged along the one direction.
上記複数の受光素子群の夫々の16個の受光素子は、
上記入力ピッチ長の1/8以下の幅であり、かつ、
1/8ピッチの間隔で第1列の4個の受光素子が隣接して配列され、上記第1列の4個の受光素子に対して9/16ピッチを隔て1/8ピッチの間隔で第2列の4個の受光素子が隣接して配列され、
1/8ピッチの間隔で第3列の4個の受光素子が隣接して配列され、上記第3列の4個の受光素子に対して9/16ピッチを隔て1/8ピッチの間隔で第4列の4個の受光素子が隣接して配列され、
上記第3列,第4列は、上記移動体の移動による入射光の変調周期に対して上記第1列,第2列と180°位相が反転していると共に、
上記複数の受光素子群は、上記一方向に沿って配置されていることを特徴とする光電式エンコーダ。 The photoelectric encoder according to claim 1,
Each of the 16 light receiving elements of the plurality of light receiving element groups is:
A width of 1/8 or less of the input pitch length, and
Four light receiving elements in the first row are arranged adjacent to each other at an interval of 1/8 pitch, and the light receiving elements are spaced by 9/16 pitch from the four light receiving elements in the first row. Two rows of four light receiving elements are arranged adjacent to each other,
Four light receiving elements in the third row are arranged adjacent to each other at an interval of 1/8 pitch, and the light receiving elements are spaced apart from each other by 9/16 pitch with respect to the four light receiving elements in the third row. Four light receiving elements in four rows are arranged adjacent to each other,
The third column and the fourth column are 180 ° out of phase with the first column and the second column with respect to the modulation period of incident light due to the movement of the moving body, and
The photoelectric encoder, wherein the plurality of light receiving element groups are arranged along the one direction.
上記複数の受光素子群の夫々の16個の受光素子は、上記入力ピッチ長の1/8以下の幅であり、かつ、3/16ピッチの間隔で連続的に配列されていると共に、
上記複数の受光素子群は、上記一方向に沿って配置されていることを特徴とする光電式エンコーダ。 The photoelectric encoder according to claim 1,
Each of the 16 light receiving elements of the plurality of light receiving element groups has a width of 1/8 or less of the input pitch length and is continuously arranged at an interval of 3/16 pitch.
The photoelectric encoder, wherein the plurality of light receiving element groups are arranged along the one direction.
上記複数の受光素子群の夫々の16個の受光素子は、
上記入力ピッチ長の1/4以下の幅であり、かつ、
1/4ピッチの間隔で第1列の4個の受光素子が隣接して配列され、
上記第1列の4個の受光素子に対して17/16ピッチを隔て1/4ピッチの間隔で第2列の4個の受光素子が隣接して配列され、
上記第2列の4個の受光素子に対して17/16ピッチを隔て1/4ピッチの間隔で第3列の4個の受光素子が隣接して配列され、
上記第3列の4個の受光素子に対して17/16ピッチを隔て1/4ピッチの間隔で第4列の4個の受光素子が隣接して配列されていると共に、
上記複数の受光素子群は、上記一方向に沿って配置されていることを特徴とする光電式エンコーダ。 The photoelectric encoder according to claim 1,
Each of the 16 light receiving elements of the plurality of light receiving element groups is:
A width of 1/4 or less of the input pitch length, and
Four light receiving elements in the first row are arranged adjacent to each other at intervals of 1/4 pitch,
The four light receiving elements in the second row are arranged adjacent to each other at a pitch of 1/4 with a pitch of 16/16 with respect to the four light receiving elements in the first row.
The four light receiving elements in the third row are arranged adjacent to each other at a pitch of 1/4 with a pitch of 17/16 with respect to the four light receiving elements in the second row.
The four light receiving elements in the fourth row are arranged adjacent to each other at a quarter pitch with a pitch of 17/16 with respect to the four light receiving elements in the third row,
The photoelectric encoder, wherein the plurality of light receiving element groups are arranged along the one direction.
上記複数の受光素子群の夫々の16個の受光素子は、
上記入力ピッチ長の1/4以下の幅であり、かつ、5/16ピッチの間隔で連続的に配列されていると共に、
上記複数の受光素子群は、上記一方向に沿って配置されていることを特徴とする光電式エンコーダ。 The photoelectric encoder according to claim 1,
Each of the 16 light receiving elements of the plurality of light receiving element groups is:
The width is 1/4 or less of the input pitch length and is continuously arranged at intervals of 5/16 pitch,
The photoelectric encoder, wherein the plurality of light receiving element groups are arranged along the one direction.
上記複数の受光素子群の夫々の16個の受光素子は、
上記入力ピッチ長の1/4以下の幅であり、かつ、
1/4ピッチの間隔で第1列の4個の受光素子が隣接して配列され、
上記第1列が上記一方向に沿って配列された同一線上に、上記第1列の4個の受光素子に対して17/16ピッチを隔て1/4ピッチの間隔で第2列の4個の受光素子が隣接して配列され、
上記第1列,第2列が上記一方向に沿って配列された同一線上から上記移動体の移動方向に対して直角方向にシフトした上記一方向に沿った線上に、1/4ピッチの間隔で第3列の4個の受光素子が隣接して配列され、
上記第3列が上記一方向に沿って配列された同一線上に、上記第3列の4個の受光素子に対して17/16ピッチを隔て1/8ピッチの間隔で第4列の4個の受光素子が隣接して配列されると共に、
上記第1列,第2列の8個の受光素子と上記第3列,第4列の8個の受光素子とは、上記移動体の移動による入射光の変調周期に対して1/8ピッチの位相差を有することを特徴とする光電式エンコーダ。 The photoelectric encoder according to claim 1,
Each of the 16 light receiving elements of the plurality of light receiving element groups is:
A width of 1/4 or less of the input pitch length, and
Four light receiving elements in the first row are arranged adjacent to each other at intervals of 1/4 pitch,
On the same line where the first row is arranged along the one direction, the four light receiving elements in the second row are spaced apart from each other by a quarter pitch of 17/16 with respect to the four light receiving elements in the first row. Are arranged adjacent to each other,
On the line along the one direction shifted in the direction perpendicular to the moving direction of the moving body from the same line in which the first row and the second row are arranged along the one direction, an interval of ¼ pitch. The four light receiving elements in the third row are arranged adjacent to each other,
On the same line in which the third row is arranged along the one direction, the four light receiving elements in the fourth row are spaced by 1/16 pitch with a pitch of 17/16 with respect to the four light receiving elements in the third row. Are arranged adjacent to each other,
The eight light receiving elements in the first and second rows and the eight light receiving elements in the third and fourth rows are 1/8 pitch with respect to the modulation period of incident light due to the movement of the moving body. A photoelectric encoder having a phase difference of
上記複数の受光素子群の夫々の16個の受光素子は、
上記入力ピッチ長の1/8以下の幅であり、かつ、
1/8ピッチの間隔で第1列の8個の受光素子が隣接して配列され、
上記第1列が上記一方向に沿って配列された同一線上から上記移動体の移動方向に対して直角方向にシフトした上記一方向に沿った線上に、1/8ピッチの間隔で第2列の8個の受光素子が隣接して配列されると共に、
上記第1列の8個の受光素子と上記第2列の8個の受光素子とは、上記移動体の移動による入射光の変調周期に対して1/16ピッチの位相差を有することを特徴とする光電式エンコーダ。 The photoelectric encoder according to claim 1,
Each of the 16 light receiving elements of the plurality of light receiving element groups is:
A width of 1/8 or less of the input pitch length, and
The eight light receiving elements in the first row are arranged adjacent to each other at an interval of 1/8 pitch,
The second row is spaced at 1/8 pitch on the line along the one direction shifted in the direction perpendicular to the moving direction of the moving body from the same line arranged along the one direction. Are arranged adjacent to each other,
The eight light receiving elements in the first row and the eight light receiving elements in the second row have a phase difference of 1/16 pitch with respect to the modulation period of incident light due to the movement of the moving body. A photoelectric encoder.
上記複数の受光素子群の夫々の16個の受光素子は、
上記入力ピッチ長の1/4以下の幅であり、かつ、
1/4ピッチの間隔で第1列の4個の受光素子が上記一方向に沿って同一線上に隣接して配列され、
上記第1列が上記一方向に沿って配列された線上から上記移動体の移動方向に対して直角方向にシフトした上記一方向に沿った線上に、1/4ピッチの間隔で第2列の4個の受光素子が隣接して配列され、
上記第1列,第2列が上記一方向に沿って配列された線上から上記移動体の移動方向に対して直角方向にシフトした上記一方向に沿った線上に、1/4ピッチの間隔で第3列の4個の受光素子が隣接して配列され、
上記第1列,第2列および第3列が上記一方向に沿って配列された線上から上記移動体の移動方向に対して直角方向にシフトした上記一方向に沿った線上に、1/4ピッチの間隔で第4列の4個の受光素子が隣接して配列されていると共に、
上記第1列の4個の受光素子と上記第2列の4個の受光素子とは、上記移動体の移動による入射光の変調周期に対して1/16ピッチの位相差を有し、
上記第1列の4個の受光素子と上記第3列の4個の受光素子とは、上記移動体の移動による入射光の変調周期に対して1/8ピッチの位相差を有し、
上記第1列の4個の受光素子と上記第4列の4個の受光素子とは、上記移動体の移動による入射光の変調周期に対して3/16ピッチの位相差を有することを特徴とする光電式エンコーダ。 The photoelectric encoder according to claim 1,
Each of the 16 light receiving elements of the plurality of light receiving element groups is:
A width of 1/4 or less of the input pitch length, and
Four light receiving elements in the first row are arranged adjacent to each other on the same line along the one direction at intervals of 1/4 pitch,
On the line along the one direction shifted in the direction perpendicular to the moving direction of the moving body from the line arranged along the one direction, the second row is spaced at 1/4 pitch. Four light receiving elements are arranged adjacent to each other,
On the line along the one direction shifted in the direction perpendicular to the moving direction of the moving body from the line on which the first row and the second row are arranged along the one direction at intervals of 1/4 pitch. Four light receiving elements in the third row are arranged adjacent to each other,
On the line along the one direction shifted in the direction perpendicular to the moving direction of the moving body from the line on which the first, second, and third columns are arranged along the one direction, ¼ Four light receiving elements in the fourth row are arranged adjacent to each other at pitch intervals, and
The four light receiving elements in the first row and the four light receiving elements in the second row have a phase difference of 1/16 pitch with respect to the modulation period of incident light due to the movement of the moving body,
The four light receiving elements in the first row and the four light receiving elements in the third row have a phase difference of 1/8 pitch with respect to the modulation period of incident light due to the movement of the moving body,
The four light receiving elements in the first row and the four light receiving elements in the fourth row have a phase difference of 3/16 pitch with respect to a modulation period of incident light due to movement of the moving body. A photoelectric encoder.
互いに隣接する上記受光素子の間に入力光に対して非活性領域となるダミーフォトダイオードを配置していることを特徴とする光電式エンコーダ。 The photoelectric encoder according to any one of claims 1 to 9,
A photoelectric encoder, wherein a dummy photodiode serving as an inactive region with respect to input light is disposed between the light receiving elements adjacent to each other.
上記受光素子の組毎に、同一組の複数の受光素子の信号を加算した上記加算部の出力に基づいて、上記移動体の移動による変調周期に対して180°位相の反転する上記受光素子の出力を1対1に対応させた上記受光素子の対の出力間の差分信号をとる比較部を備え、
上記論理演算部は、上記比較部により得られた差分信号が表す論理値に対して論理演算を行うことを特徴とする光電式エンコーダ。 The photoelectric encoder according to any one of claims 1 to 9,
For each set of light receiving elements, based on the output of the adder that adds the signals of the plurality of light receiving elements of the same set, A comparison unit that takes a difference signal between the outputs of the pair of light receiving elements in which the outputs correspond to one to one;
The photoelectric encoder according to claim 1, wherein the logical operation unit performs a logical operation on a logical value represented by the difference signal obtained by the comparison unit.
上記論理演算部が作成する出力信号の周波数は上記移動周波数の整数倍であることを特徴とする光電式エンコーダ。 The photoelectric encoder according to any one of claims 1 to 9,
The photoelectric encoder according to claim 1, wherein the frequency of the output signal generated by the logical operation unit is an integral multiple of the moving frequency.
上記論理演算部が作成する出力信号のデューティ比は上記各受光素子の出力のデューティ比と異なることを特徴とする光電式エンコーダ。 The photoelectric encoder according to any one of claims 1 to 9,
A photoelectric encoder, wherein a duty ratio of an output signal generated by the logic operation unit is different from a duty ratio of an output of each light receiving element.
上記移動体の光オン部と光オフ部とは上記一方向に関して同じ寸法をもつことを特徴とする光電式エンコーダ。 The photoelectric encoder according to any one of claims 1 to 9,
The photoelectric encoder characterized in that the light-on part and the light-off part of the moving body have the same dimensions in the one direction.
上記論理演算部は上記加算部の出力から得られる論理値同士の排他的論理和をとることを特徴とする光電式エンコーダ。 The photoelectric encoder according to any one of claims 1 to 9,
The photoelectric encoder is characterized in that the logical operation unit takes an exclusive OR of logical values obtained from the output of the addition unit.
上記論理演算部は上記加算部の出力から得られる論理値同士の排他的論理和を複数回とることを特徴とする光電式エンコーダ。 The photoelectric encoder according to any one of claims 1 to 9,
The photoelectric operation unit, wherein the logical operation unit takes exclusive OR of logical values obtained from the output of the addition unit a plurality of times.
上記論理演算部は上記加算部の出力から得られる論理値同士の排他的論理和をとり、さらに論理積または否定論理積をとることを特徴とする光電式エンコーダ。 The photoelectric encoder according to any one of claims 1 to 9,
The photoelectric encoder is characterized in that the logical operation part takes an exclusive OR of logical values obtained from the output of the addition part, and further takes a logical product or a negative logical product.
上記論理演算部は上記加算部の出力から得られる論理値同士の排他的論理和をとって3/4のデューティ比をもつ複数の信号を生成し、それらの信号同士の論理積もしくは否定論理積をとって1/2のデューティ比をもつ信号を得ることを特徴とする光電式エンコーダ。 The photoelectric encoder according to claim 17,
The logical operation unit generates an exclusive OR of the logical values obtained from the output of the addition unit to generate a plurality of signals having a duty ratio of 3/4, and a logical product or a negative logical product of the signals. To obtain a signal having a duty ratio of 1/2.
上記論理演算部は統合インジェクション論理素子を含み、この統合インジェクション論理素子を用いて上記演算を行うことを特徴とする光電式エンコーダ。 The photoelectric encoder according to any one of claims 1 to 9,
The photoelectric operation unit includes an integrated injection logic element, and performs the operation using the integrated injection logic element.
上記受光素子は、上記一方向に関して、上記移動体の光オン部に対応する光オン部対応領域内に複数配置されていることを特徴とする光電式エンコーダ。 The photoelectric encoder according to any one of claims 1 to 9,
A plurality of the light receiving elements are arranged in a light on part corresponding region corresponding to the light on part of the moving body with respect to the one direction.
上記光オン部対応領域内に複数配置された受光素子は、上記一方向に関して、同一の寸法をもち、一定ピッチで配置されていることを特徴とする光電式エンコーダ。 The photoelectric encoder according to claim 20,
A plurality of light receiving elements arranged in the light-on-corresponding region have the same dimensions in the one direction and are arranged at a constant pitch.
上記比較部は上記各受光素子対にそれぞれ対応する対数増幅器を含み、
上記各対数増幅器は対応する受光素子対の出力間の差分を対数増幅することを特徴とする光電式エンコーダ。 The photoelectric encoder according to claim 1,
The comparison unit includes logarithmic amplifiers corresponding to the light receiving element pairs,
Each of the logarithmic amplifiers logarithmically amplifies a difference between outputs of corresponding light receiving element pairs.
上記比較部は上記受光素子対にそれぞれ対応する増幅器を含み、
上記各増幅器に電流を供給する同一の供給電流回路を備えたことを特徴とする光電式エンコーダ。 The photoelectric encoder according to claim 1,
The comparison unit includes amplifiers corresponding to the light receiving element pairs,
A photoelectric encoder comprising the same supply current circuit for supplying a current to each of the amplifiers.
上記比較部は、上記各受光素子対のうち上記光オフ部対応領域に配置された受光素子の出力をそれぞれ基準入力とすることを特徴とする光電式エンコーダ。 The photoelectric encoder according to claim 1,
The comparison unit is configured to use, as a reference input, an output of a light receiving element arranged in the light-off part corresponding region in each light receiving element pair.
上記論理演算部は、上記移動体の光オン部に対応する光オン部対応領域内に複数配置された受光素子から得られた信号を、その複数の受光素子の配置順に基づいて複数群に分けて演算を行って、互いに異なる位相をもつ複数の出力信号を得ることを特徴とする光電式エンコーダ。 The photoelectric encoder according to any one of claims 1 to 9,
The logical operation unit divides signals obtained from a plurality of light receiving elements arranged in the light on part corresponding region corresponding to the light on part of the moving body into a plurality of groups based on the arrangement order of the plurality of light receiving elements. And a plurality of output signals having different phases from each other to obtain a photoelectric encoder.
上記論理演算部は、上記光オン部対応領域内に複数配置された受光素子から得られた信号を、上記複数の受光素子の上記一方向に関する配置順にしたがって周期的に複数の群に分けることを特徴とする光電式エンコーダ。 The photoelectric encoder according to claim 25,
The logical operation unit periodically divides signals obtained from a plurality of light receiving elements arranged in the light-on part corresponding region into a plurality of groups according to an arrangement order of the one light receiving element in the one direction. Characteristic photoelectric encoder.
上記論理演算部は、上記光オン部対応領域内に複数配置された受光素子から得られた信号を、2つの群に分けることを特徴とする光電式エンコーダ。 The photoelectric encoder according to claim 26,
The photoelectric operation unit, wherein the logical operation unit divides a signal obtained from a plurality of light receiving elements arranged in the light-on unit corresponding region into two groups.
上記光オン部対応領域内に複数配置された受光素子は、上記一方向に関して一定ピッチで配置され、かつ上記光オン部対応領域を上記ピッチで等間隔に分割した線上に上記各受光素子の各端が対応して配置されていることを特徴とする光電式エンコーダ。 The photoelectric encoder according to any one of claims 1 to 9,
A plurality of light receiving elements arranged in the light-on-corresponding region are arranged at a constant pitch with respect to the one direction, and each of the light-receiving elements is arranged on a line obtained by dividing the light-on-corresponding region at equal intervals. A photoelectric encoder characterized in that the ends are arranged correspondingly.
上記受光素子は、上記一方向に関して、上記移動体の光オン部に対応する光オン部対応領域内にk個(kは2以上の自然数とする)配置されていることを特徴とする光電式エンコーダ。 The photoelectric encoder according to claim 28,
The light receiving element is arranged in k (k is a natural number of 2 or more) in the light on part corresponding region corresponding to the light on part of the moving body with respect to the one direction. Encoder.
上記kは3以上であり、上記論理演算部は、上記受光素子の出力が表す論理値を、上記一方向に関して上記受光素子が隣り合う順で追加して排他的論理和をとることを特徴とする光電式エンコーダ。 The photoelectric encoder according to claim 29,
Said k is 3 or more, the logical operation unit, characterized by taking exclusive OR in addition in the order of the logical value, the light receiving element is adjacent with respect to the one direction represented by the output signal of the light receiving element A photoelectric encoder.
上記kは3以上であり、上記論理演算部は、上記受光素子の出力が表す論理値を、上記光オン部対応領域内で上記一方向に関して両端部に配置された受光素子から交互に中央部に配置された受光素子へ向かう順で追加して排他的論理和をとることを特徴とする光電式エンコーダ。 The photoelectric encoder according to claim 29,
K is 3 or more, and the logic operation unit alternately outputs a logical value represented by the output of the light receiving element from the light receiving elements arranged at both ends in the light on portion corresponding region in the one direction. photoelectric encoder, characterized by taking exclusive OR with added arranged sequentially toward the light receiving element.
上記論理演算部は、上記移動体の光オン部に対応する光オン部対応領域内に複数配置された受光素子から得られた信号を、互いに90°だけ異なる位相をもつ2つの群に分けて、上記互いに90°だけ異なる位相をもつ信号同士の排他的論理和をとることを特徴とする光電式エンコーダ。 The photoelectric encoder according to any one of claims 1 to 9,
The logic operation unit divides signals obtained from a plurality of light receiving elements arranged in the light on part corresponding region corresponding to the light on part of the moving body into two groups having phases different from each other by 90 °. A photoelectric encoder characterized by taking an exclusive OR of signals having phases different from each other by 90 °.
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