JPH0413622Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案はエンコーダ用の複数の受光素子を集積
化した半導体受光装置を用いた光電形エンコーダ
に関するものである。

［従来の技術］ 第３図Ａ及びＢには、従来の光電形エンコーダ
のいわゆるＣチヤンネル光学系のスリツト板と半
導体受光装置との構成を示してある。従来の光電
形エンコーダは、同図に示されるように回転スリ
ツト板１と、固定スリツト板２と、半導体受光装
置に設けられたＣ，に対応する受光素子３，４
とから構成されている。受光素子３，４はそれぞ
れ例えばＮ型の半導体基板に形成された１枚のＰ
型の半導体受光素子である。図示しない光源から
の光は、回転スリツト板１のスリツト５及び固定
スリツト板２のスリツト６ａないし６ｄを通つ
て、受光素子３，４の受光面に導かれる。

そして、第４図Ａに示したように、受光素子３
及び４からは、回転スリツト板１の回転に伴つ
て、Ｃ，の受光信号７及び８が出力される。受
光信号７及び８はそれぞれ所定の基準レベルに対
して波形形状が反転しており、これらの信号は第
５図に示す信号処理回路９に入力されて第１０図
Ｂに示されるようなエンコーダＣ信号１０が出力
される。このエンコーダＣ信号１０は、基準位置
を検出又は決定するための信号であり、一般的に
回転型のエンコーダにおいては、一回転当たり所
定位置で一回出力される。

なお信号処理回路９は、一方の入力端子７０に
入力される信号７が、他方の入力端子８０に入力
される信号８よりも信号レベルが相対的に大きい
期間、言いかえれば他方の入力端子に入力される
信号８が一方の入力端子７０に入力される信号７
よりも信号レベルが小さい期間を検出して、その
期間を表す信号を出力端子１００から出力する。

しかしながら、この従来の光電形エンコーダ
は、必ず固定スリツト板２を用いる構造であるた
め、固定スリツト板２、回転スリツト板１及び受
光素子３及び４の寸法のバラツキや、相対的な位
置合せ誤差を極力押えなければ、エンコーダ信号
の出力精度が悪くなるという問題があつた。ま
た、固定スリツト板２の光遮断部に対向する受光
素子３，４の受光面は、本質的に受光の機会がな
く、半導体受光装置の受光面積を有効に使用して
おらず半導体材料が無駄になるという問題があつ
た。

そこで固定スリツト板のスリツト６ａないし６
ｄに対応する大きさの受光素子を別個に作つて、
固定スリツト板を無くした構造の光電形エンコー
ダが提案された。しかしながら別個に受光素子を
形成すると、出力させる信号の種類に応じて個別
に半導体基板を作らなければならないため、汎用
性に欠けるという問題があつた。

そこで出願人は、第６図に示すように予め半導
体基板に複数の単位受光素子を等間隔で形成して
おき、必要な受光素子を所定の場所に位置する単
位受光素子を配線手段で選択的に接続することに
より得て、半導体受光装置の汎用性を高める技術
を提案した。１１は半導体基板であり、１２ａな
いし１２ｆ及び１３ａないし１３ｆは、それぞれ
単位受光素子である。第６図の例では、第３図Ｂ
の固定スツリツト板６に設けたスリツト６ａない
し６ｄの位置に相当する部分の単位受光素子１２
ｂ（スリツト６ａに相当）、１２ｄ及び１２ｅ（ス
リツト６ｂに相当）、１３ｂ（スリツト６ｃに相
当）、１３ｄ及び１３ｅ（スリツト６ｄに相当）を
出力配線１４及び１５で接続して必要な受光素子
を形成している。

［考案が解決しようとする問題点］ しかしながら単位受光素子を用いた場合には、
従来の固定スリツト板を用いた光電形エンコーダ
と比べて、各出力配線から得られる信号波形に歪
みが生じてＳ／Ｎ比が悪くなるという問題があ
る。高い精度を必要としない光電形エンコーダに
おいては、信号波形の歪みをそのままにしておい
ても問題はないが、高精度の光電形エンコーダを
作る場合には信号波形の歪みを補償するための補
償回路を別に設ける必要性がある。

本考案の目的は、単位受光素子を用いて受光素
子を形成する光電形エンコーダにおいて、信号波
形の歪みを防止できる光電形エンコーダを提供す
ることにある。

［問題点を解決するための手段］ 本考案においては、その一実施例を示す第１図
に見られるように、複数の単位受光素子１２ａ〜
１２ｆ、１３ａ〜１３ｆのうち出力配線１４，１
５に接続されない単位受光素子１２ａ，１２ｃ，
１２ｆ，１３ａ，１３ｃ，１３ｆから発生する光
電流を出力配線以外の補助配線１６を通して出力
するようにした。

なお本願明細書において「出力配線以外の補助
配線」とは、単位受光素子から光電流を流出させ
ることができる配線であればいかなるものでもよ
く、例えば補助配線を半導体基板の電極（アノー
ド又はカソード）や、グランド等に接続して光電
流を出力するようにすることができる。

［作用］ 考案者等は上記問題が生じる原因が、受光素子
列に使用していない単位受光素子に光が当つて発
生する光電流に基因する少数キヤリアによる拡散
電流成分にあることを見出した。使用していない
単位受光素子から発生する拡散電流は、半導体基
板の空乏層を通つて隣接する単位受光素子に拡散
して行くため、出力配線に接続された単位受光素
子に使用していない単位受光素子から大きな光電
流信号が混入することになる。本考案では使用し
ていない単位受光素子を出力配線とは別の補助配
線を介して出力することにより、使用していない
単位受光素子から大きな拡散電流が発生すること
を抑制している。

［実施例］ 以下、図面に基づいて本考案の実施例を説明す
る。

第１図には本考案に係る光電形エンコーダで、
エンコーダＣ信号を発生する場合に用いる半導体
受光装置の一例を示してある。この実施例では半
導体受光装置を固定してスリツト板を回転させる
ものとする。なお第６図に示した従来の光電形エ
ンコーダの受光装置と同じ部分には同じ符号を付
してある。第１図の半導体受光装置を用いた場合
の回転スリツト板の構成は、第３図に示した従来
の回転スリツト板１と同じである。なお一般にス
リツト板はガラス板に遮光用のクロムが蒸着され
て構成される。尚説明の為に、半導体受光装置１
１を直線上に展開して図示してある。

上記半導体受光装置は、単一のＮ形半導体基板
１１上に等間隔で近接して配置された複数の単位
受光素子１２ａ〜１２ｆ及び１３ａ〜１３ｆを有
している。上端に位置する単位受光素子１２ａ〜
１２ｆのうち第１の出力配線１４に接続された単
位受光素子１２ｂ，１２ｄ及び１２ｅによつて第
１の受光素子列が構成され、下側に位置する単位
受光素子１３ａ〜１３ｆのうち第２の出力配線１
５に接続された単位受光素子１３ｂ，１３ｄ及び
１３ｅによつて第２の受光素子列が構成されてい
る。

その他の出力配線に接続されていない単位受光
素子は、補助配線１６を介して半導体基板１１の
図示しないカソードに接続されている。このよう
にすると出力配線に接続されていない単位受光素
子に光が当つても、これらの単位受光素子から半
導体基板の空乏層に大量の拡散電流が流入するの
を抑制できる。したがつて、使用されない単位受
光素子をマスクで覆つたのと同様の同様の効果を
得ることができる。第２図に示すように、仮にす
べての単位受光素子に図示しない光源から光を当
てた場合でも、使用していない単位受光素子から
の拡散電流の発生は抑制されているため、使用さ
れていない単位受光素子の存在によつて出力配線
１４及び１５から得られる信号に歪みが発生する
ことはない。

なお出力配線に接続された単位受光素子から発
生する拡散電流は空乏層１８を通つて隣接する単
位受光素子に拡散する。しかしながら本実施例で
は各単位受光素子が等間隔で配置されていること
から、隣接する単位受光素子への拡散電流の拡散
割合はほぼ均当になるため、出力配線に接続され
た単位受光素子から発生する拡散電流が出力波形
に歪みを与える原因になることはない。よつて第
１及び第２の出力配線から出力される信号を波形
処理すると、Ｓ／Ｎ比の非常によいエンコーダＣ
信号を得ることができる。

上記実施例では、エンコーダＣ信号を発生する
場合に本考案を適用しているが、本考案はいわゆ
るエンコーダＡ信号及びＢ信号を発生する場合に
も適用できる。また上記実施例においては、スリ
ツト板を半導体受光装置に対して移動させる構成
を採用したが、スリツト板を固定して半導体受光
装置を移動させるようにしてもよいのは勿論であ
る。

なお、上記実施例では、光電形のロータリーエ
ンコーダを例示したが、本考案はこれに限定され
るものではなく、光電形リニアエンコーダにも適
用可能であることはいうまでもない。

また、以上説明した実施例では、Ｎ形半導体を
用いてカソード共通に構成されているが、Ｐ形半
導体基板を用いてアノード共通に構成してもよ
い。

［考案の効果］ 本考案によれば、使用していない単位受光素子
から発生する光電流を出力配線とは別の補助配線
を通して出力させるようにしたので、使用してい
ない単位受光素子からの拡散電流の発生を極力抑
制することができ、出力波形のＳ／Ｎ比を高める
ことができる。よつて高精度の光電形エンコーダ
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例で用いる半導体受光
装置の概略平面図、第２図は拡散電流の混入状態
を示す説明図、第３図Ａ及びＢは従来の光電形エ
ンコーダのＣチヤンネル光学系の回転スリツト板
及び半導体受光装置の概略平面図、第４図は第３
図Ａ及びＢで示したエンコーダの動作説明図、第
５図は信号処理回路を示す回路図、第６図は固定
スリツト板を用いない光電形エンコーダの半導体
受光装置の概略平面図である。 １……回転スリツト板、２……固定スリツト
板、５，６ａ〜６ｄ……スリツト、１１……半導
体基板、１２ａ〜１２ｆ，１３ａ〜１３ｆ……単
位受光素子、１４，１５……出力配線、１６……
補助配線。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) スリツト板に形成されたスリツトを通して光
   源からの光を半導体受光装置の受光素子列に当
   てて前記スリツト板と前記半導体受光装置との
   間の相対的な移動速度に応じたエンコーダ信号
   を発生する光電形エンコーダにおいて、 前記半導体受光装置の前記受光素子列は半導
   体基板に所定の間隔を開けて形成した複数の単
   位受光素子を出力配線に選択的に接続して構成
   され、 前記複数の単位受光素子のうち前記出力配線
   に接続されない単位受光素子から発生する光電
   流を前記出力配線以外の補助配線を通して出力
   することを特徴とする光電形エンコーダ。 (2) 前記補助配線は、前記半導体基板がＮ型の半
   導体基板のときには該半導体基板のカソードに
   接続され、また前記半導体基板がＰ型の半導体
   基板のときには該半導体基板のアノードに接続
   される実用新案登録請求の範囲第１項に記載の
   光電形エンコーダ。 (3) 前記補助配線は、半導体基板のグランドに接
   続される実用新案登録請求の範囲第１項に記載
   の光電形エンコーダ。 (4) 前記半導体受光装置は２本の受光素子列を備
   え、両受光素子列から出力される信号に基づい
   てエンコーダ信号を発生する実用新案登録請求
   の範囲第１項に記載の光電形エンコーダ。