JPWO2022264734A5 - - Google Patents

Description

本開示は、受光素子及び回転検出器に関する。

従来、回転検出器又はリニア型の変位検出器において、発光部、受光素子などを含む光学的手段を用いる構成が知られている。例えば、特許文献１に記載された回転検出器においては、分解能を高めるために、光電変換素子とスリットとを組み合わせてインクリメンタルパターン受光部を形成している。

また、特許文献１に記載された検出器においては、スリットの幅をスリットピッチの１／３とし、このような幅を有する二つのスリットをスリットピッチの１／１２だけ互いにずらして配置している。これにより、インクリメンタル受光部において得られる信号の歪（正弦波からのずれ）を抑制しようとしている。

日本国特許第５９２７４８２号公報

特許文献１に記載された検出器においては、スリットの最大幅が、スリットピッチの５／１２となり、スリットピッチの１／４より大きい。このため、検出器において、スリットピッチの１／４に対応する９０度の位相差を有する二つの信号を受信する場合に、二つの信号にそれぞれ対応する二つのスリットをスリットピッチの１／４間隔で配置しようとすると二つのスリットが干渉する。このため、二つのスリットをスリットピッチの１／４より大きいピッチ（例えばスリットピッチの５／４のピッチ）で配置せざるを得ない。これに伴い、二つのスリット間に無駄なスペースが発生する。したがって、所定のスペース内に十分な個数のスリットを配置できない場合があり得る。

本開示は、このような問題を解決するためになされたものであり、信号の歪を抑制でき、かつ、無駄なスペースを低減できる受光素子及びそれを備えた回転検出器を提供することを目的とする。

本開示に係る受光素子の一態様は、所定の配列ピッチで所定の配列方向に配列される複数の受光部グループを備える受光素子である。前記複数の受光部グループの各々は、第一受光部と、前記第一受光部に対して前記配列ピッチの１／４だけ前記配列方向にシフトされた位置に配置される第二受光部と、を有する。前記第一受光部は、第一主位相部と、第一副位相部と、を有する。前記第一主位相部は、前記配列方向に前記配列ピッチの１／３の幅を有する。前記第一副位相部は、前記配列方向に前記配列ピッチの１／３の幅を有する。また、前記第一副位相部は、前記第一主位相部に対して前記配列ピッチの１／１２だけ前記配列方向にシフトされた位置であって、前記配列方向に対して垂直な垂直方向において前記第一主位相部と隣接する位置に配置される。前記第二受光部は、第二主位相部と、第二副位相部と、を有する。前記第二主位相部は、前記配列方向に前記配列ピッチの１／３の幅を有する。第二副位相部は、前記配列方向に前記配列ピッチの１／３の幅を有する。また、第二副位相部は、前記第二主位相部に対して前記配列ピッチの１／１２だけ前記配列方向にシフトされた位置であって、前記垂直方向において前記第二主位相部と隣接する位置に配置される。前記第一受光部は、各々前記配列方向における幅が前記配列ピッチの１／４未満である第一本体部及び第一分離部に分離されている。前記第一本体部と前記第一分離部とは、前記垂直方向に離隔して配置される。前記第二受光部は、各々前記配列方向における幅が前記配列ピッチの１／４未満である第二本体部及び第二分離部に分離されている。前記第二本体部と前記第二分離部とは、前記垂直方向に離隔して配置されている。前記第一本体部と前記第二本体部とは、前記配列方向に配列され、かつ、前記第一本体部と前記第二本体部との隙間は、前記配列ピッチの１／４未満である。前記第一分離部と前記第二分離部とは、前記配列方向に配列され、かつ、前記第一分離部と前記第二分離部との隙間は、前記配列ピッチの１／４未満である。

本開示に係る回転検出器の一態様は、上記受光素子と、光を出射する発光部と、前記受光素子と対向する位置に配置される回転板と、を備え、前記光は、前記回転板を介して前記複数の受光部グループに照射される。

本開示によれば、信号の歪を抑制でき、かつ、無駄なスペースを低減できる受光素子及び回転検出器を実現できる。

図１は、実施の形態１に係る回転検出器を備える電動機の構成を示す断面図である。 図２は、実施の形態１に係る回転検出器が備える回転板の平面図である。 図３は、実施の形態１に係る回転検出器が備える回転板のパターン部の一部を拡大した図である。 図４は、実施の形態１に係る受光素子の平面図である。 図５は、実施の形態１に係る受光素子が備える受光部グループの構成を示す平面図である。 図６は、実施の形態１に係る受光素子が備える第一受光部の第一本体部と第一分離部とを同一の円周上に配置した状態を示す図である。 図７は、実施の形態２に係る受光素子が備える第一受光部の構成を示す平面図である。 図８は、実施の形態３に係る受光素子が備える第一受光部の構成を示す平面図である。 図９は、実施の形態４に係る受光素子が備える第一受光部の構成を示す平面図である。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であって本開示を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、他の図と実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。

（実施の形態１）
実施の形態１に係る受光素子及び回転検出器について説明する。

［１－１．全体構成］
まず、本実施の形態に係る受光素子及び回転検出器の全体の構成について、図１を用いて説明する。

図１は、本実施の形態に係る回転検出器１０を備える電動機１の構成を示す断面図である。図１においては、電動機１の回転軸線Ａを通る断面が示されている。

図１に示されるように、電動機１は、主に、モータフレーム２と、固定子３と、回転子４と、回転軸５と、軸受け７と、回転検出器１０と、を備える。

モータフレーム２は、固定子３及び回転子４などを収容する筐体である。固定子３は、モータフレーム２の内面に固定される。回転子４は、固定子３に対して回転可能に、軸受け７を介してモータフレーム２に設けられる。

回転軸５は、棒状部材であり、回転子４の内面に固定され、回転軸線Ａ回りに回転する。回転軸５は、軸受け７を介してモータフレーム２に対して回転可能に固定される。例えば、回転軸５は、電動機１に電力が供給されると、当該電力に基づいて、回転子４とともに回転軸線Ａを回転中心として回転する。回転軸５の軸方向の一端部には、回転検出器１０が設けられる。回転軸５の軸方向の他端部には、回転軸５の回転によって回転駆動される負荷（図示せず）などが取り付けられる。例えば、回転軸５は、鉄などの磁性体金属によって形成される。

軸受け７は、モータフレーム２に固定され、回転軸５をモータフレーム２に対して回転可能に支持する部材である。図１には、回転軸５の一方の端部付近に軸受け７が配置されているが、回転軸５の他方の端部付近にも軸受けが配置されてもよい。

回転検出器１０は、検出対象の回転を検出する。具体的には、回転検出器１０は、検出対象の位置（回転位置）、検出対象の回転方向、及び検出対象の回転数などを検出する。本実施の形態では、検出対象は、回転軸５である。つまり、回転検出器１０は、回転軸５の位置、回転軸５の回転方向、及び回転軸５の回転数などを検出する。

回転検出器１０は、上述したように、回転軸５の一端部に設けられる。回転検出器１０は、受光素子２０と、発光部１４と、回転板４０と、を備える。本実施の形態では、回転検出器１０は、基板１２と、フレーム６と、ボス８と、ボルト９と、ネジ１３とをさらに備える。

フレーム６は、回転軸５の軸方向の一端部、及び回転板４０などを覆うように、モータフレーム２に取り付けられる筒状部材である。本実施の形態では、フレーム６は、ネジ１３によって、基板１２とともにモータフレーム２に固定される。

回転板４０は、ボス８を介して回転軸５に固定され、回転軸線Ａを回転中心として回転する板であり、本体４２と、パターン部５０と、を有する。本体４２は、回転軸線Ａに沿った方向を厚さ方向とする板状の形状を有する。また、本体４２は、回転軸線Ａに沿った方向から見たとき円環状の形状を有する。本体４２は、回転軸５の軸線方向の一端部に取り付けられており、回転軸５とともに回転軸線Ａを回転中心として回転する。本体４２の軸心と回転軸線Ａとは一致している。

パターン部５０は、発光部１４から受光素子２０へと伝搬する光の経路（つまり光路）上に配置される光変調部である。本実施の形態では、パターン部５０は、本体４２の端縁と、回転軸線Ａとの間であって、発光部１４及び受光素子２０と対向する位置に配置される。パターン部５０には、回転軸線Ａを中心とする円周上に光変調パターンが形成されている。本実施の形態では、パターン部５０には、発光部１４からの光に対する反射率が高い部分と低い部分とが所定のパターンで形成されている。回転板４０は、例えば、ステンレスで形成され、パターン部５０の低反射率の部分には、反射率が低い被膜が形成されている。パターン部５０の詳細構成については後述する。

ボス８は、回転板４０が固定される部材である。本実施の形態では、ボス８の中央部に貫通孔が形成されている。ボス８は、当該貫通孔に挿入されたボルト９によって回転軸５に固定され、回転軸５とともに回転軸線Ａを回転中心として回転する。

ボルト９は、ボス８を回転軸５に固定する部材である。本実施の形態では、ボルト９は、六角穴付きボルトである。

基板１２は、回転板４０と対向する位置に、回転板４０から離隔して配置される板状部材である。基板１２の回転板４０と対向する主面には、受光素子２０及び発光部１４が配置される。本実施の形態では、基板１２は、ネジ１３によって、フレーム６を介してモータフレーム２に固定される。

発光部１４は、光を出射する光源である。発光部１４は、回転板４０のパターン部５０と対向する位置に配置される。発光部１４の構成は、光を出射することができれば特に限定されない。本実施の形態では、発光部１４は、発光ダイオードであり、基板１２に配置されている。より詳しくは、発光部１４は、基板１２上に配置された受光素子２０に配置されている。発光部１４は、受光素子２０に含まれてもよい。つまり、受光素子２０は、発光部１４を備えてもよい。

受光素子２０は、発光部１４からの光を受光する素子である。発光部１４からの光は、回転板４０を介して受光素子２０に照射される。本実施の形態では、発光部１４からの光は、回転板４０のパターン部５０で反射されて、受光素子２０に照射される。受光素子２０の詳細構成については後述する。

［１－２．パターン部の構成］
本実施の形態に係る回転検出器１０が備える回転板４０のパターン部５０の詳細構成について図２及び図３を用いて説明する。図２は、本実施の形態に係る回転検出器１０が備える回転板４０の平面図である。図２は、回転板４０の受光素子２０と対向する面を回転軸線Ａに沿った方向から見た平面図である。図３は、本実施の形態に係る回転検出器１０が備える回転板４０のパターン部５０の一部を拡大した図である。図３は、図２に示される破線枠ＩＩＩの内部の拡大図である。

図２及び図３に示されるように、パターン部５０は、回転板４０の受光素子２０と対向する面に配置される。パターン部５０は、回転軸線Ａを中心とする円周上に配置される。本実施の形態では、パターン部５０は、第一パターン部５１と、第二パターン部５２と、第三パターン部５３と、第四パターン部５４と、を有する。第一パターン部５１、第二パターン部５２、第三パターン部５３、及び第四パターン部５４は、回転板４０の端縁側からこの順で配置されている。

図３に示されるように、第一パターン部５１は、複数の低反射領域５１ａを含む。複数の低反射領域５１ａは、例えば、発光部１４からの光に対する反射率が低い被膜で形成される。複数の低反射領域５１ａは、インクリメンタルパターンを形成する。複数の低反射領域５１ａは、同一の矩形状（又は扇形）の形状を有し、回転軸線Ａを中心とする円周上に等間隔で配列される。複数の低反射領域５１ａの個数は、特に限定されないが、本実施の形態では、５１２である。

第二パターン部５２は、複数の低反射領域５２ａを含む。複数の低反射領域５２ａは、例えば、発光部１４からの光に対する反射率が低い被膜で形成される。複数の低反射領域５２ａは、アブソリュートパターンを形成する。本実施の形態では、複数の低反射領域５２ａは、回転板４０上の回転軸線Ａを中心とする円周上にランダムに配置される。受光素子２０は、複数の低反射領域５２ａによって変調された発光部１４からの光を受けることで、回転板４０の回転軸線Ａを中心とする円周方向の絶対位置を特定することができる。

第三パターン部５３は、複数の低反射領域５３ａを含む。複数の低反射領域５３ａは、例えば、発光部１４からの光に対する反射率が低い被膜で形成される。複数の低反射領域５３ａは、アブソリュートパターンを形成する。本実施の形態では、複数の低反射領域５３ａは、第二パターン部５２の複数の低反射領域５２ａと同様に、回転板４０上の回転軸線Ａを中心とする円周上にランダムに配置される。

第四パターン部５４は、複数の低反射領域５４ａを含む。複数の低反射領域５４ａは、例えば、発光部１４からの光に対する反射率が低い被膜で形成される。第四パターン部５４は、回転板４０の回転数を検出するために用いられる。本実施の形態では、複数の低反射領域５４ａは、回転板４０上の回転軸線Ａを中心とする円周方向に延びる円弧状の形状を有する。複数の低反射領域５４ａの各々は、中心角が１８０度の円弧状の形状を有する。複数の低反射領域５４ａの個数は、特に限定されないが、本実施の形態では、互いに半径の異なる円弧状の形状を有する４個の低反射領域５４ａを有する。４個の低反射領域５４ａは、回転軸線Ａを中心として、９０度ずつ異なる位置に配置されている。

［１－３．受光素子の構成］
受光素子２０の構成について、図４を用いて説明する。図４は、本実施の形態に係る受光素子２０の平面図である。図４は、受光素子２０の回転板４０と対向する面を回転軸線Ａに沿った方向から見た平面図である。

受光素子２０は、各々が光を検出する領域である複数の受光部を有する素子である。受光素子２０は、例えば半導体層を有する板状素子である。受光素子２０の複数の受光部の各々は、例えば、半導体層に不純物を添加することで形成される。受光素子２０は、インクリメント検出部２１を備える。本実施の形態では、受光素子２０は、さらに、第一アブソリュート検出部２３と、第二アブソリュート検出部２２と、回転数検出部２４と、を備える。

インクリメント検出部２１は、インクリメント方式で検出信号を出力する光検出部である。インクリメント検出部２１には、発光部１４からの光が、主に、回転板４０の第一パターン部５１を介して照射される。インクリメント検出部２１は、一定の間隔を有する配置位置で所定の方向に配列される複数の受光部グループ２１ｇを含む。本実施の形態では、複数の受光部グループ２１ｇは、回転軸線Ａを中心とする円周上に配列される。複数の受光部グループ２１ｇの各々の詳細構成については後述する。なお、以下において隣接する２つの受光部グループ２１ｇの間の配置距離を配列ピッチＰ０とし、複数の受光部グループ２１ｇが配列する方向を配列方向という。配列方向は、回転軸線Ａを中心とする円周に沿う方向である。

第一アブソリュート検出部２３は、アブソリュート方式で検出信号を出力する検出部である。第一アブソリュート検出部２３には、発光部１４からの光が、主に、回転板４０の第三パターン部５３を介して照射される。第一アブソリュート検出部２３は、複数の第一アブソリュート受光部２３ａを有する。複数の第一アブソリュート受光部２３ａは、回転軸線Ａを中心とする第一半径の第一円周上に配列される。上述した複数の受光部グループ２１ｇは、複数の第一アブソリュート受光部２３ａに対して、内径側及び外径側のうち、外径側（つまり、複数の第一アブソリュート受光部２３ａに対して、回転軸線Ａから遠い側）のみに配置される。複数の受光部グループ２１ｇは、複数の第一アブソリュート受光部２３ａが配列される第一半径の第一円周と同心であって、第一円周より大きい第二半径の第二円周上に配列される。複数の第一アブソリュート受光部２３ａと、複数の受光部グループ２１ｇとは、重ならない。

第二アブソリュート検出部２２は、アブソリュート方式で検出信号を出力する検出部である。第二アブソリュート検出部２２には、発光部１４からの光が、主に、回転板４０の第二パターン部５２を介して照射される。第二アブソリュート検出部２２は、複数の第二アブソリュート受光部２２ａを有する。複数の第二アブソリュート受光部２２ａは、第一円周と同心であり、第一半径よりも大きくかつ第二半径よりも小さい第四半径の第四円周上に配列される。複数の第二アブソリュート受光部２２ａと、複数の受光部グループ２１ｇ及び複数の第一アブソリュート受光部２３ａとは、重ならない。

回転数検出部２４は、回転板４０の回転数に対応する検出信号を出力する検出部である。回転数検出部２４には、発光部１４からの光が、主に、回転板４０の第四パターン部５４を介して照射される。回転数検出部２４は、１個以上の円弧状受光部２４ａを有する。円弧状受光部２４ａは、第一円周と同心であり（つまり、回転軸線Ａを中心とし）、第一半径より小さい第三半径の第三円周上に配置される。１個以上の円弧状受光部２４ａは、第三円周の方向における幅が複数の第一アブソリュート受光部２３ａの各々における第一円周の方向に対する幅より大きい。本実施の形態では、回転数検出部２４は、互いに異なる半径の４個の円弧状受光部２４ａを有する。４個の円弧状受光部２４ａは、第一アブソリュート受光部２３ａとは、重ならない。

本実施の形態では、発光部１４は、受光素子２０に配置されている。発光部１４は、第一アブソリュート検出部２３と第二アブソリュート検出部２２との間に配置される。

［１－４．受光部グループの構成］
受光素子２０の複数の受光部グループ２１ｇについて、図５を用いて説明する。図５は、本実施の形態に係る受光部グループ２１ｇの構成を示す平面図である。

図５に示されるように、受光部グループ２１ｇは、第一受光部２１１と、第一受光部２１１に対して配列ピッチＰ０の１／４だけ配列方向にシフトされた位置に配置される第二受光部２１２と、を有する。本実施の形態では、受光部グループ２１ｇは、第三受光部２１３と、第四受光部２１４と、をさらに有する。第三受光部２１３は、第一受光部２１１に対して配列ピッチＰ０の１／２だけ配列方向にシフトされ、かつ、第二受光部２１２に対して配列ピッチＰ０の１／４だけ配列方向にシフトされた位置に配置される。第四受光部２１４は、第一受光部２１１に対して配列ピッチＰ０の３／４だけ配列方向にシフトされ、かつ、第三受光部２１３に対して配列ピッチＰ０の１／４だけ配列方向にシフトされた位置に配置される。受光部グループ２１ｇには、発光部１４からの光が、主に、回転板４０の第一パターン部５１を介して照射される。発光部１４からの光は、回転板４０が回転する際、第一パターン部５１によって周期的に強度変調される。このため、受光部グループ２１ｇに照射される光の強度が周期的に変動する。第二受光部２１２、第三受光部２１３、及び第四受光部２１４に照射される光の強度変調の位相は、それぞれ、第一受光部２１１に照射される光の強度変調の位相より９０度、１８０度、及び２７０度シフトしている。

第一受光部２１１は、配列方向Ｄ１における幅が配列ピッチＰ０の１／４未満である、第一本体部２１１ａ及び第一分離部２１１ｂに分離されている。第一本体部２１１ａと第一分離部２１１ｂとは、配列方向Ｄ１に対して垂直な垂直方向Ｄ２に離隔して配置される。本実施の形態では、配列方向Ｄ１は、回転軸線Ａを中心し、複数の受光部グループ２１ｇを通る円周に沿った方向である。垂直方向Ｄ２は、回転軸線Ａを中心とする円の径方向である。

第二受光部２１２は、配列方向Ｄ１における幅が配列ピッチＰ０の１／４未満である第二本体部２１２ａ及び第二分離部２１２ｂに分離されており、第二本体部２１２ａと第二分離部２１２ｂとは、垂直方向Ｄ２に離隔して配置される。

第三受光部２１３は、各々配列方向Ｄ１における幅が配列ピッチＰ０の１／４未満である第三本体部２１３ａ及び第三分離部２１３ｂに分離されており、第三本体部２１３ａと第三分離部２１３ｂとは、垂直方向Ｄ２に離隔して配置される。

第四受光部２１４は、各々配列方向Ｄ１における幅が配列ピッチＰ０の１／４未満である第四本体部２１４ａ及び第四分離部２１４ｂに分離されており、第四本体部２１４ａと第四分離部２１４ｂとは、垂直方向Ｄ２に離隔して配置される。

ここで、第一受光部２１１の構造について、図６を用いて説明する。図６は、本実施の形態に係る第一受光部２１１の第一本体部２１１ａと第一分離部２１１ｂとを同一の円周上に配置した状態を示す図である。

図６に示されるように、第一受光部２１１の第一本体部２１１ａと第一分離部２１１ｂとを同一の円周上に配置した状態において、第一受光部２１１は、第一主位相部２１１ｍと、第一副位相部２１１ｓと、を有する。第一主位相部２１１ｍは、配列方向Ｄ１に配列ピッチＰ０の１／３の幅を有する。第一副位相部２１１ｓは、配列方向Ｄ１に配列ピッチＰ０の１／３の幅を有する。また、第一副位相部２１１ｓは、第一主位相部２１１ｍに対して配列ピッチＰ０の１／１２だけ配列方向Ｄ１にシフトされた位置であって、垂直方向Ｄ２において、第一主位相部２１１ｍと隣接する位置に配置される。

第一受光部２１１の第一主位相部２１１ｍが配列方向Ｄ１に配列ピッチＰ０の１／３の幅を有するため、回転板４０が回転する際、第一主位相部２１１ｍは、台形波状の周期的な信号を出力する。同様に、第一副位相部２１１ｓも台形波状の周期的な信号を出力する。また、第一副位相部２１１ｓは、第一主位相部２１１ｍに対して、配列ピッチＰ０の１／１２だけ配列方向Ｄ１にシフトされた位置に配置されるため、第一副位相部２１１ｓが出力する信号は、３０度（つまり、３６０度／１２）だけ第一主位相部２１１ｍが出力する信号に対して、位相がシフトしている。第一受光部２１１が出力する信号は、第一主位相部２１１ｍが出力する信号と、第一副位相部２１１ｓが出力する信号との和である。このため、第一受光部２１１が出力する信号の波形は、二つの台形波を組み合わせた波形となり、台形波より正弦波に近い、つまり、歪の少ない波形となる。

第二受光部２１２も、第一受光部２１１と同様に、第二本体部２１２ａと第二分離部２１２ｂとを同一の円周上に配置した状態において、第二主位相部と、第二副位相部と、を有する。第二主位相部は、配列方向Ｄ１に配列ピッチＰ０の１／３の幅を有する。第二副位相部は、配列方向Ｄ１に配列ピッチＰ０の１／３の幅を有する。また、第二副位相部は、第二主位相部に対して配列ピッチＰ０の１／１２だけ配列方向Ｄ１にシフトされた位置であって、垂直方向Ｄ２において、第二主位相部と隣接する位置に配置される。

第三受光部２１３も、同様に、第三主位相部と第三副位相部とを有する。第四受光部２１４も、同様に、第四主位相部と第四副位相部とを有する。

これにより、複数の受光部グループ２１ｇの各々は、出力信号の歪を抑制することができる。したがって、受光素子２０は、より高い精度で回転板４０の回転方向における位置を検出することが可能となる。

また、第一受光部２１１の第一本体部２１１ａと第一分離部２１１ｂとが、図６に示されるように一体化されている場合には、第一受光部２１１と、第二受光部２１２とが重ならないように配列方向Ｄ１に配列するためには、第二受光部２１２の配列方向Ｄ１における位置を、第一受光部２１１に対して、配列ピッチＰ０の１／３より大きくシフトさせる必要がある。ここで、第二受光部２１２から、第一受光部２１１が出力する信号に対して９０度位相がシフトした信号を出力させるためには、第一受光部２１１に対して、第二受光部２１２の位置を、配列方向Ｄ１に配列ピッチＰ０の５／４だけシフトさせる必要がある。このため、第一受光部２１１と第二受光部２１２との間に、配列ピッチＰ０の１１／１２の長さにわたって受光部が配置されない無駄なスペースが発生する。

本実施の形態に係る受光部グループ２１ｇにおいては、上述したとおり、第一受光部２１１は、各々配列方向Ｄ１における幅が配列ピッチＰ０の１／４未満である第一本体部２１１ａ及び第一分離部２１１ｂに分離されており、第一本体部２１１ａと第一分離部２１１ｂとは、垂直方向Ｄ２に離隔して配置されている。また、第二受光部２１２は、各々配列方向Ｄ１における幅が配列ピッチＰ０の１／４未満である第二本体部２１２ａ及び第二分離部２１２ｂに分離されており、第二本体部２１２ａと第二分離部２１２ｂとは、垂直方向Ｄ２に離隔して配置されている。これにより、図５に示されるように第二本体部２１２ａを、第一本体部２１１ａの位置から、配列方向Ｄ１において配列ピッチＰ０の１／４だけシフトさせた位置に配置できる。また、第二分離部２１２ｂを、第一分離部２１１ｂの位置から、配列方向Ｄ１において配列ピッチＰ０の１／４だけシフトさせた位置に配置できる。第一本体部２１１ａと第二本体部２１２ａとは、配列方向Ｄ１に配列され、かつ、第一本体部２１１ａと第二本体部２１２ａとの隙間は、配列ピッチＰ０の１／４未満である。また、第一分離部２１１ｂと第二分離部２１２ｂとは、配列方向Ｄ１に配列され、かつ、第一分離部２１１ｂと第二分離部２１２ｂとの隙間は、配列ピッチＰ０の１／４未満である。したがって、第一受光部２１１と第二受光部２１２との間の無駄なスペースを低減できる。

なお、本実施の形態においては、図５に示されるように、第三受光部２１３及び第四受光部２１４も第一受光部２１１及び第二受光部２１２と同様の構成を有する。したがって、第三受光部２１３及び第四受光部２１４も、第一受光部２１１及び第二受光部２１２と同様の効果を奏する。

（実施の形態２）
実施の形態２に係る受光素子について説明する。本実施の形態に係る受光素子は、各受光部の本体部及び分離部の形状において、実施の形態１に係る受光素子２０と相違する。以下、本実施の形態に係る受光素子について、実施の形態１に係る受光素子２０との相違点を中心に図７を用いて説明する。

図７は、本実施の形態に係る受光素子が備える第一受光部１２１１の構成を示す平面図である。本実施の形態に係る受光素子の複数の受光部グループの各々は、図７に示される第一受光部１２１１を有する。第一受光部１２１１は、実施の形態１に係る第一受光部２１１と同様に、各々配列方向Ｄ１における幅が配列ピッチＰ０の１／４未満である、第一本体部１２１１ａと、第一分離部１２１１ｂとに分離されている。

本実施の形態においては、第一本体部１２１１ａの第一分離部１２１１ｂ側（つまり、図７における右側）の端縁、及び、第一分離部１２１１ｂの第一本体部１２１１ａ側（つまり図７における左側）の端縁の各々は、配列方向Ｄ１、及び、垂直方向Ｄ２に対して傾斜している。このような構成を有する第一受光部１２１１を有する受光素子においても、実施の形態１に係る受光素子２０と同様の効果が奏される。

また、本実施の形態に係る受光素子においては、垂直方向Ｄ２から見て、第一本体部１２１１ａと第一分離部１２１１ｂとは、重なる部分を有する。ここで、垂直方向Ｄ２から見て、第一本体部１２１１ａと第一分離部１２１１ｂとが重なる部分とは、図７において、二本の点線で挟まれた部分である。本実施の形態では、垂直方向Ｄ２から見て、第一本体部１２１１ａのうち第一分離部１２１１ｂと重なる部分と、第一分離部１２１１ｂのうち第一本体部１２１１ａと重なる部分と、を組み合わせることで矩形の受光部を形成できる。言い換えると、垂直方向Ｄ２から見て、配列方向Ｄ１において第一本体部１２１１ａと第一分離部１２１１ｂとが重なる部分の第一本体部１２１１ａの垂直方向Ｄ２の寸法と、第一分離部１２１１ｂの垂直方向Ｄ２の寸法との和は、第一本体部１２１１ａの垂直方向Ｄ２における最大寸法と等しい。垂直方向Ｄ２から見て、配列方向Ｄ１において第一本体部１２１１ａと第一分離部１２１１ｂとが重なる部分の第一本体部１２１１ａの垂直方向Ｄ２の寸法とは、例えば、図７の破線と第一本体部１２１１ａとが交差する部分の寸法Ｌ１のことである。また、第一分離部１２１１ｂの垂直方向Ｄ２の寸法とは、例えば、図７の破線と第一分離部１２１１ｂとが交差する部分の寸法Ｌ２のことである。また、第一本体部１２１１ａの垂直方向Ｄ２における最大寸法とは、例えば、図７の寸法Ｌ０のことである。すなわち、Ｌ１＋Ｌ２＝Ｌ０である。これにより、第一受光部１２１１は、実施の形態１に係る第一受光部２１１と同様の信号を出力できる。

本実施の形態に係る第一受光部１２１１のように、第一本体部１２１１ａと、第一分離部１２１１ｂとが分離されている場合、製造誤差などに起因して、第一本体部１２１１ａと第一分離部１２１１ｂとの配列方向Ｄ１における位置がわずかにずれ得る。このような位置ずれが発生した場合においても、本実施の形態に係る第一受光部１２１１においては、垂直方向Ｄ２から見て、第一本体部１２１１ａと第一分離部１２１１ｂとが、重なる部分を有するため、配列方向Ｄ１における第一本体部１２１１ａと第一分離部１２１１ｂとの境界付近の位置に光が照射される際に、出力信号の強度が低下することを抑制できる。したがって、第一受光部１２１１の出力信号の歪を抑制できる。

なお、本実施の形態に係る受光素子について、第一受光部１２１１だけについて説明したが、受光素子の受光部グループが有する第二受光部、第三受光部、及び第四受光部も第一受光部１２１１と同様の構成を有していてもよい。

（実施の形態３）
実施の形態３に係る受光素子について説明する。本実施の形態に係る受光素子は、各受光部の本体部及び分離部の形状において、実施の形態２に係る受光素子と相違する。以下、本実施の形態に係る受光素子について、実施の形態２に係る受光素子との相違点を中心に図８を用いて説明する。

図８は、本実施の形態に係る受光素子が備える第一受光部２２１１の構成を示す平面図である。本実施の形態に係る受光素子の複数の受光部グループの各々は、図８に示される第一受光部２２１１を有する。第一受光部２２１１は、実施の形態２に係る第一受光部１２１１と同様に、各々配列方向Ｄ１における幅が配列ピッチＰ０の１／４未満である第一本体部２２１１ａと、第一分離部２２１１ｂとに分離されている。

本実施の形態においては、第一本体部２２１１ａは、第一分離部２２１１ｂ側（つまり、図８における右側）の端縁に形成された凸部２２１１ｐを有し、第一分離部２２１１ｂは、第一本体部２２１１ａ側（つまり、図８における左側）の端縁に形成された凹部２２１１ｑを有する。

また、本実施の形態に係る受光素子においても、実施の形態２に係る受光素子と同様に、垂直方向Ｄ２から見て、第一本体部２２１１ａと第一分離部２２１１ｂとは、重なる部分を有する。ここで、垂直方向Ｄ２から見て、第一本体部２２１１ａと第一分離部２２１１ｂとが重なる部分とは、図８において、二本の点線で挟まれた部分である。本実施の形態では、垂直方向Ｄ２から見て、第一本体部２２１１ａのうち第一分離部２２１１ｂと重なる部分と、第一分離部２２１１ｂのうち第一本体部２２１１ａと重なる部分と、を組み合わせることで矩形の受光部を形成できる。つまり、凹部２２１１ｑと凸部２２１１ｐとは、同一形状かつ同一の大きさである。したがって、凹部２２１１ｑの面積は、凸部２２１１ｐの面積と等しい。これにより、第一受光部２２１１は、実施の形態１に係る第一受光部２１１と同様の信号を出力できる。

なお、本実施の形態では、第一本体部２２１１ａが凸部２２１１ｐを有し、第一分離部２２１１ｂが凹部２２１１ｑを有したが、第一受光部２２１１の構成はこれに限定されない。例えば、第一本体部は、第一分離部側の端縁に形成された凹部を有し、第一分離部は、第一本体部側の端縁に形成された凹部を有してもよい。

また、本実施の形態に係る受光素子について、第一受光部２２１１だけについて説明したが、受光素子の受光部グループが有する第二受光部、第三受光部、及び第四受光部も第一受光部２２１１と同様の構成を有していてもよい。

（実施の形態４）
実施の形態４に係る受光素子について説明する。本実施の形態に係る受光素子は、凸部と凹部との位置関係において、実施の形態３に係る受光素子と相違する。以下、本実施の形態に係る受光素子について、実施の形態３に係る受光素子との相違点を中心に図９を用いて説明する。

図９は、本実施の形態に係る受光素子が備える第一受光部３２１１の構成を示す平面図である。図９に示されるように、本実施の形態に係る受光素子の複数の受光部グループの各々は、第一受光部３２１１を有する。第一受光部３２１１は、実施の形態３に係る第一受光部２２１１と同様に、各々配列方向Ｄ１における幅が配列ピッチＰ０の１／４未満である第一本体部３２１１ａと、第一分離部３２１１ｂとに分離されている。

本実施の形態においては、第一本体部３２１１ａは、第一分離部３２１１ｂ側（つまり、図９における右側）の端縁に形成された凸部３２１１ｐを有し、第一分離部３２１１ｂは、第一本体部３２１１ａ側（つまり、図９における左側）の端縁に形成された凹部３２１１ｑを有する。

また、本実施の形態に係る受光素子においても、実施の形態３に係る受光素子と同様に、垂直方向Ｄ２から見て、第一本体部３２１１ａと第一分離部３２１１ｂとは、重なる部分を有する。ここで、垂直方向Ｄ２から見て、第一本体部３２１１ａと第一分離部３２１１ｂとが重なる部分とは、図９において、二本の点線で挟まれた部分である。

本実施の形態では、垂直方向Ｄ２から見て、第一本体部３２１１ａのうち第一分離部３２１１ｂと重なる部分と、第一分離部３２１１ｂのうち第一本体部３２１１ａと重なる部分と、を組み合わせても、矩形の受光部を形成できない。つまり、凸部３２１１ｐの垂直方向Ｄ２における位置と、凹部３２１１ｑの垂直方向Ｄ２における位置とが対応しない。ただし、凹部３２１１ｑと凸部３２１１ｐとは、同一形状かつ同一の大きさである。したがって、凹部３２１１ｑの面積は、凸部３２１１ｐの面積と等しい。このような凸部３２１１ｐ及び凹部３２１１ｑを有する第一受光部３２１１によっても、実施の形態３に係る第一受光部２２１１と同様の効果が奏される。

なお、凹部３２１１ｑと凸部３２１１ｐとは、面積が等しければ、必ずしも同一形状かつ同一の大きさでなくてもよい。例えば、図９に示される例では、凹部３２１１ｑ及び凸部３２１１ｐは、長方形状の形状を有するが、これらの形状は、長方形に限定されない。例えば、凹部３２１１ｑは長方形状で、凸部３２１１ｐは、平行四辺形状などであってもよい。以上のように、第一本体部３２１１ａと第一分離部３２１１ｂとを配列方向Ｄ１に配列した場合に、外形が等しく、かつ、第一本体部３２１１ａと第一分離部３２１１ｂとの合計面積が等しくなるように、第一本体部３２１１ａと第一分離部３２１１ｂとが構成されていればよい。

なお、本実施の形態では、第一本体部３２１１ａが凸部３２１１ｐを有し、第一分離部３２１１ｂが凹部３２１１ｑを有したが、第一受光部３２１１の構成はこれに限定されない。例えば、第一本体部は、第一分離部側の端縁に形成された凹部を有し、第一分離部は、第一本体部側の端縁に形成された凹部を有してもよい。

また、本実施の形態に係る受光素子について、第一受光部３２１１だけについて説明したが、受光素子の受光部グループが有する第二受光部、第三受光部、及び第四受光部も第一受光部３２１１と同様の構成を有していてもよい。

（変形例）
以上、本開示に係る受光素子及び回転検出器について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、上記実施の形態に限定されるものではない。

例えば、上記各実施の形態では、回転板４０は、発光部１４からの光の一部を反射するパターン部を備えたが、パターン部の構成はこれに限定されない。例えば、パターン部は、発光部１４からの光の一部を透過するスリットなどであってもよい。この場合、発光部１４と、受光部との間に、回転板が配置される。

また、上記各実施の形態では、受光素子の複数の受光部グループは、回転軸線Ａを中心とする円周上に配列され、回転板の回転量を検出したが、複数の受光部グループの構成はこれに限定されない。例えば、複数の受光部グループ、及び、第一パターン部の複数の低反射領域は、直線上に配列されて、リニア型の変位検出器（エンコーダ）を構成してもよい。

その他、上記実施の形態に対して当業者が思い付く各種変形を施して得られる形態や、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。

本開示の技術は、電動機などの回転量を検出する回転検出器、又は、リニア駆動する移動ステージなどの変位を検出するリニア型の変位検出器などに利用することができる。

１ 電動機
２ モータフレーム
３ 固定子
４ 回転子
５ 回転軸
６ フレーム
７ 軸受け
８ ボス
９ ボルト
１０ 回転検出器
１２ 基板
１３ ネジ
１４ 発光部
２０ 受光素子
２１ インクリメント検出部
２１ｇ 受光部グループ
２２ 第二アブソリュート検出部
２２ａ 第二アブソリュート受光部
２３ 第一アブソリュート検出部
２３ａ 第一アブソリュート受光部
２４ 回転数検出部
２４ａ 円弧状受光部
４０ 回転板
４２ 本体
５０ パターン部
５１ 第一パターン部
５１ａ、５２ａ、５３ａ、５４ａ 低反射領域
５２ 第二パターン部
５３ 第三パターン部
５４ 第四パターン部
２１１、１２１１、２２１１、３２１１ 第一受光部
２１１ａ、１２１１ａ、２２１１ａ、３２１１ａ 第一本体部
２１１ｂ、１２１１ｂ、２２１１ｂ、３２１１ｂ 第一分離部
２１１ｍ 第一主位相部
２１１ｓ 第一副位相部
２１２ 第二受光部
２１２ａ 第二本体部
２１２ｂ 第二分離部
２１３ 第三受光部
２１３ａ 第三本体部
２１３ｂ 第三分離部
２１４ 第四受光部
２１４ａ 第四本体部
２１４ｂ 第四分離部
２２１１ｐ、３２１１ｐ 凸部
２２１１ｑ、３２１１ｑ 凹部

Claims (10)

1. 所定の配列ピッチで所定の配列方向に配列される複数の受光部グループを備える受光素子であって、
   前記複数の受光部グループの各々は、第一受光部と、前記第一受光部に対して前記配列ピッチの１／４だけ前記配列方向にシフトされた位置に配置される第二受光部と、を有し、
   前記第一受光部は、
   前記配列方向に前記配列ピッチの１／３の幅を有する第一主位相部と、
   前記配列方向に前記配列ピッチの１／３の幅を有し、前記第一主位相部に対して前記配列ピッチの１／１２だけ前記配列方向にシフトされた位置であって、前記配列方向に対して垂直な垂直方向において前記第一主位相部と隣接する位置に配置される第一副位相部と、を有し、
   前記第二受光部は、
   前記配列方向に前記配列ピッチの１／３の幅を有する第二主位相部と、
   前記配列方向に前記配列ピッチの１／３の幅を有し、前記第二主位相部に対して前記配列ピッチの１／１２だけ前記配列方向にシフトされた位置であって、前記垂直方向において前記第二主位相部と隣接する位置に配置される第二副位相部と、を有し、
   前記第一受光部は、各々前記配列方向における幅が前記配列ピッチの１／４未満である第一本体部及び第一分離部に分離されており、前記第一本体部と前記第一分離部とは、前記垂直方向に離隔して配置され、
   前記第二受光部は、各々前記配列方向における幅が前記配列ピッチの１／４未満である第二本体部及び第二分離部に分離されており、前記第二本体部と前記第二分離部とは、前記垂直方向に離隔して配置され、
   前記第一本体部と前記第二本体部とは、前記配列方向に配列され、かつ、前記第一本体部と前記第二本体部との隙間は、前記配列ピッチの１／４未満であり、
   前記第一分離部と前記第二分離部とは、前記配列方向に配列され、かつ、前記第一分離部と前記第二分離部との隙間は、前記配列ピッチの１／４未満である
   受光素子。
2. 前記垂直方向から見て、前記第一本体部と前記第一分離部とは、重なる部分を有する
   請求項１に記載の受光素子。
3. 前記第一本体部の前記第一分離部側の端縁、及び、前記第一分離部の前記第一本体部側の端縁の各々は、前記配列方向、及び、前記垂直方向に対して傾斜している
   請求項２に記載の受光素子。
4. 前記第一本体部は、前記第一分離部側の端縁に形成された凸部を有し、
   前記第一分離部は、前記第一本体部側の端縁に形成された凹部を有する
   請求項２又は３に記載の受光素子。
5. 前記第一本体部は、前記第一分離部側の端縁に形成された凹部を有し、
   前記第一分離部は、前記第一本体部側の端縁に形成された凸部を有する
   請求項２又は３に記載の受光素子。
6. 前記凹部の面積は、前記凸部の面積と等しい
   請求項４に記載の受光素子。
7. 前記凹部と前記凸部とは、同一形状かつ同一の大きさである
   請求項４に記載の受光素子。
8. 前記垂直方向から見て、前記第一本体部のうち前記第一分離部と重なる部分と、前記第一分離部のうち前記第一本体部と重なる部分と、を組み合わせることで矩形の受光部を形成する
   請求項２に記載の受光素子。
9. 前記垂直方向から見て、前記第一本体部と前記第一分離部とが重なる前記配列方向の位置における、前記第一本体部の前記垂直方向の寸法と、前記第一分離部の前記垂直方向の寸法との和は、前記第一本体部の前記垂直方向における最大寸法と等しい
   請求項２に記載の受光素子。
10. 請求項１に記載の受光素子と、
    光を出射する発光部と、
    前記受光素子と対向する位置に配置される回転板と、を備え、
    前記光は、前記回転板を介して前記複数の受光部グループに照射される
    回転検出器。

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