エンコーダ
【課題】簡易な構成で検出精度を向上できるエンコーダを提供する。
【解決手段】エンコーダ（１）は、第１のパターン（１１）と第２のパターン（１２）とが互いに並列して移動方向に沿って設けられたスケール板（１０）と、第１のパターン（１１）に照射される第１の光（Ｌ１）と第２のパターン（１２）に照射される第２の光（Ｌ２）とを受光する受光面（３５）を有するセンサ部（３０）と、第１の光を射出する第１の発光素子（２１）と、第２の光を射出する第２の発光素子（２２）と、を備え、第１の発光素子（２１）は、受光面（３５）に直交する第１平面（Ｐ１）によって分割される２つの領域の一方（３１）に配置され、第２の発光素子（２２）は、第１平面（Ｐ１）によって分割される２つの領域のうち第１の発光素子（２１）とは異なる他方の領域（３２）に配置される。
【解決手段】エンコーダ（１）は、第１のパターン（１１）と第２のパターン（１２）とが互いに並列して移動方向に沿って設けられたスケール板（１０）と、第１のパターン（１１）に照射される第１の光（Ｌ１）と第２のパターン（１２）に照射される第２の光（Ｌ２）とを受光する受光面（３５）を有するセンサ部（３０）と、第１の光を射出する第１の発光素子（２１）と、第２の光を射出する第２の発光素子（２２）と、を備え、第１の発光素子（２１）は、受光面（３５）に直交する第１平面（Ｐ１）によって分割される２つの領域の一方（３１）に配置され、第２の発光素子（２２）は、第１平面（Ｐ１）によって分割される２つの領域のうち第１の発光素子（２１）とは異なる他方の領域（３２）に配置される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置検出を行うエンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体の移動位置や回転体の回転角度位置を光学的に検出する光学式エンコーダでは、フォトダイオードアレイを有するフォトＩＣやイメージセンサを利用して、位置を検知する（例えば、特許文献１参照）。そのようなエンコーダでは、近年、その用途が多様化し、小型化が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１７０７８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、例えば特許文献１のような反射型エンコーダの構成に、２つのトラックに設けられたパターンをそれぞれ設け、それらのパターンをそれぞれ検出する際、専用に形成されたセンサがそれぞれ必要になり、簡易な構成でエンコーダを実現できないという課題がある。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、簡易な構成で検出精度を向上できるエンコーダを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題を解決するために、本発明の一態様は、第１のパターンと第２のパターンとが互いに並列して移動方向に沿って設けられたスケール板と、前記第１のパターンに照射される第１の光と第２のパターンに照射される第２の光とを受光する受光面を有するセンサ部と、前記第１の光を射出する第１の発光素子と、前記第２の光を射出する第２の発光素子と、を備え、前記第１の発光素子は、前記受光面に直交する第１平面によって分割される２つの領域の一方に配置され、前記第２の発光素子は、前記第１平面によって分割される２つの領域のうち前記第１の発光素子とは異なる他方の領域に配置される、ことを特徴とするエンコーダである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、簡素な構成で検出精度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態によるエンコーダの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による符号板１０に設けられるパターンの一態様を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態による符号板１０に設けられたパターン１１、１２、光源２１、２２及びセンサ３０の配置を示す鳥瞰図である。
【図４】本発明の一実施形態によるセンサ３０の受光面を示す上面図である。
【図５】本発明の一実施形態による光源とセンサの制御方法を示すタイミングチャートである。
【図６】本発明の一実施形態によるセンサ３０の受光面３５上の領域３１、３２を示す上面図である。
【図７】本発明の一実施形態によるセンサ３０の受光面３５を示す上面図である。
【図８】本発明の一実施形態によるエンコーダの構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の一実施形態によるエンコーダの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１０】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態によるエンコーダの構成を示すブロック図である。
この図に示されるエンコーダ１は、符号板１０（スケール板）、光源（発光素子）２１、２２、センサ（センサ部）３０（イメージセンサ）、光源駆動部４１、４２、センサ駆動部５０、及び、制御部９０を備える。本実施形態に示すエンコーダ１は、回転体の回転軸の角度位置情報を検出する一態様を示す。
符号板１０は、駆動装置（例、モータ）によって回転される回転体の回転軸に固定され、その回転体とともに転回自在に設けられる。符号板１０には、回転角度の位置を示す指標であるパターンが配置される。そのパターンの配置において、絶対角度を検出するための絶対角度検出パターンが配置されるアブソリュート・トラック、又は、相対角度を検出するための相対角度検出パターンが配置されるインクリメンタル・トラックのうち少なくともいずれか一方のトラックが設けられる。符号板１０に設けられるトラックは、回転軸に対してそれぞれ一定の距離に配置され、すなわち、それぞれ異なる半径の円周上に設けられる。それゆえ、各トラックは移動方向に沿って互いに並列に配置される。
【００１１】
図２は、符号板１０に設けられるパターンの一態様を示す図である。
図２に示される符号板１０は、パターン１１（第１のパターン）を含んだアブソリュート・トラックと、パターン１２（第２のパターン）を含んだインクリメンタル・トラックの双方のトラックを備える。アブソリュート・トラックに含まれるパターン１１は、センサ３０と符号板１０との位置関係を絶対角度として示す位置情報を符号化して示すものである。また、インクリメンタル・トラックに含まれるパターン１２は、同一の形状の指標を等間隔に配置したものである。
符号板１０の各トラックに設けられるパターン１１とパターン１２とは、それぞれ、照射された光を反射する反射型のパターンである。パターン１１と１２とは、そのパターンが示す情報に応じて反射量が異なるように、例えば、異なる反射率を有する状態に表面処理が施される。図２では、反射率が低い領域を濃い色で、反射率が高い領域を白で示す。
パターン１１（第１のパターン）には、光源２１(第１の発光素子)からの光Ｌ１（第１の光）が照射される。パターン１１は、照射された光Ｌ１を反射する。パターン１２（第２のパターン）には、光源２２(第２の発光素子)からの光Ｌ２（第２の光）が照射される。パターン１２は、照射された光Ｌ２を反射する。
また、パターン１１とパターン１２とが符号板１０上に並列にそれぞれ設けられ、回転軸を基準として各パターンがそれぞれ半径の異なる同周上に設けられることにより、局所的に並行するパターンになる。各パターンの幅と回転軸からの半径を適当に設けて、２つのパターンが重ならないように隙間を設けて配置する。
【００１２】
図１に戻り、光源２１(第１の発光素子)は、符号板１０のトラックに設けられたパターン１１（第１のパターン）の検出に必要とされる光Ｌ１（第１の光）を照射する。光源２２(第２の発光素子)は、符号板１０のトラックに設けられたパターン１２（第２のパターン）の検出に必要とされる光Ｌ２（第２の光）を照射する。光源２１、２２は、制御部９０から光源駆動部４１、４２を介してそれぞれ供給される制御信号に応じて点灯状態が制御される。
なお、光源２１の光軸は、符号板１０のトラックに設けられたパターン１１に向くように配置される。光源２２の光軸は、符号板１０のトラックに設けられたパターン１２に向くように配置される。このように配置することにより、照射する光をパターンの検出に効率よく利用することができ、光源２１、２２における電力損失を低減し発熱量を低減することができる。光源２１、２２の光軸の設定には、光源２１、２２が備えるレンズなどの光学部材の配光特性を利用することもできる。
【００１３】
センサ３０は、符号板１０のトラックに設けられたパターン１１、１２を検出する。センサ３０の受光面３５は、符号板１０のトラックが設けられた面と対向して配置される。センサ３０の受光面３５には、２次元の格子上に配置された光検出素子（受光素子）が設けられる。そして、その光検出素子は、符号板１０に設けられたトラックの接線方向と平行、又は、そのトラックに沿って、符号板１０のトラックが配置された位置と対向するように設けられる。なお、センサ３０は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、Ｃ−ＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサなどが適用できる。
【００１４】
センサ３０の各光検出素子は、受光量に応じた光電変換を行い、それぞれの光量に対応した電圧によって示されるアナログ信号に変換する。各光検出素子には、例えば、Ｃ−ＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサなどが適用できる。Ｃ−ＭＯＳセンサの場合における光検出素子は、フォトダイオード、電荷電圧変換部、セレクタスイッチなどを含んで構成される。センサ３０の各光検出素子は、光源駆動部４１、４２から供給される制御信号に応じて選択され、選択された光検出素子が出力する情報から受光した光量を検出できる。
【００１５】
なお、センサ３０は、前述の光源２１と２２とに直接接しないように配置する。例えば、光源２１、センサ３０及び光源２２を、示された順に従って同一の基板８０上に、それぞれ間隔をあけて隔離された状態に配置する。このように配置することにより、センサ３０において、光源２１と２２とにおける損失によって発生した熱の影響を低減させることができる。
また、上記のようにセンサ３０、光源２１及び光源２２を同一の基板８０に配置することにより、それぞれを受光面３５と平行な同一平面上に配置することができる。
【００１６】
光源駆動部４１、４２は、制御部９０からの指示により、符号板１０のトラックに設けられたパターンの検出に必要とされる光を、光源２１、２２によって照射させるための制御信号を供給する。
センサ駆動部５０は、制御部９０からの指示により、センサ３０の受光面３５に配置された光検出素子における受光量を検出するための制御信号及びタイミング信号をセンサ３０に供給する。
センサ駆動部５０は、選択された領域に対応する範囲に含まれる光検出素子に対して、受光量に応じて蓄積された電荷量に応じた信号電圧を順に出力する。
センサ駆動部５０は、センサ３０における光検出素子によって検出された受光量に応じた信号を増幅する。センサ駆動部５０は、センサ３０が出力した信号レベルに応じて、適当な信号レベルとなるように増幅率が調整される。
【００１７】
制御部９０は、エンコーダ１における各種設定を行い、動作時には各部への制御指示を出力し、センサ３０において検出された光量に基づいて検出した位置情報を生成して出力する。
制御部９０は、不図示の光源制御部及びセンサ制御部を備える。
制御部９０における光源制御部は、予め定められた制御指示に基づき光源２０の発光状態を制御する制御信号を光源駆動部４１、４２に供給する。
制御部９０におけるセンサ制御部は、予め定められた制御指示に基づきセンサ３０から出力させる情報を選択する制御信号をセンサ駆動部５０に供給する。また、制御部９０におけるセンサ制御部には、センサ３０によって検出された信号に基づいた情報が、センサ駆動部５０を経て供給される。センサ制御部は、その情報に対して信号変換処理を行う。信号変換処理としては、例えば、フィルタリング処理、アナログデジタル変換処理などを行い、検出された信号に応じた位置情報を生成する処理がある。
【００１８】
次に、図を参照し、上記した各構成の配置を説明する。
図３は、符号板１０に設けられたパターン１１、１２、光源２１、２２及びセンサ３０の配置を示す鳥瞰図である。
この図３（ａ）と（ｂ）は、光源２１と２２とがセンサ３０に対して異なる配置とした態様をそれぞれ示す。また、符号板１０の記載を省略し、符号板１０の下側の面に設けられたトラックのパターン１１と１２とが示される。センサ３０の受光面３５は、パターン１１と１２とが配置された符号板１０の下の面と平行で且つ対向する状態で配置される。
【００１９】
センサ３０の受光面３５を基準に座標系を定義する。センサ３０の受光面３５を（ｘ−ｙ）平面とし、受光面３５に鉛直方向をｚ軸とする。また、ｘ軸は、符号板１０の移動方向、すなわちパターン１１と１２の移動方向とする。
【００２０】
また、平面Ｐ１（第１の平面）は、センサ３０の受光面３５に直交する面である。この図３に示される平面Ｐ１は、（ｘ-ｚ）平面と平行である。その平面Ｐ１によって分割された領域に光源２１と光源２２とがそれぞれ分かれて配置される。
光源２１は、光軸をパターン１１の方に向けて配置される。また、光源２１から射出される光Ｌ１がパターン１１によって反射され、センサ３０の受光面３５上の領域３１（第１の領域）にパターン１１の反射光１１ｓ（光Ｌ１）が、照射されるように、光源２１とパターン１１とセンサ３０の受光面３５上の領域３１がそれぞれ配置される。
光源２２は、光軸をパターン１２の方に向けて配置される。また、光源２２から射出される光Ｌ２がパターン１２によって反射され、センサ３０の受光面３５上の領域３２（第２の領域）にパターン１２の反射光１２ｓ（光Ｌ２）が、照射されるように、光源２２とパターン１２とセンサ３０の受光面３５上の領域３２がそれぞれ配置される。
【００２１】
図３（ａ）では、光源２１と２２とが、センサ３０の受光面３５を上面視した状態で、ｙ軸方向に沿って挟む位置に配置された状態を示す。この配置では、パターン１１と１２との間隔は、それぞれの反射光１１ｓと１２ｓとの間隔よりも広くなる。
図３（ｂ）では、光源２１と２２とが、センサ３０の受光面３５を上面視した状態で、ｘ軸方向に沿って挟む位置に配置された状態を示す。この配置では、光源２１と２２とが、パターン１１と１２との下側にそれぞれ配置されることから、パターン１１と１２との間隔は、それぞれの反射光１１ｓと１２ｓとの間隔に近くなる。
図３（ａ）と（ｂ）とに示したように、センサ３０の受光面３５を平面視した状態で、センサ３０を挟む位置に光源２１と２２とを配置することによって、各光源からセンサ３０の受光面３５までの光路差を少なくすることができ、光路差によって生じる受光量の差を少なくすることができる。
【００２２】
図４は、センサ３０の受光面を示す上面図である。
この図４は、パターン１１と１２とからの反射光を検出するための光検出素子が選択された領域である受光面上の領域３１、３２を示す。
受光面３５上の領域３１には、パターン１１の反射光１１ｓが照射された状態を示す。受光面３５上の領域３２には、パターン１２の反射光１２ｓが照射された状態を示す。
センサ３０は、２次元の格子にそれぞれ配置された光検出素子を備える。
図４では、そのセンサ３０の受光面３５を２つの領域に分割した領域３１（第１の領域）と領域３２（第２の領域）とが示される。
受光面３５における領域３１では、パターン１１の反射光１１ｓを検出し、領域３２では、パターン１２の反射光１２ｓを検出する。それらの反射光１１ｓと反射光１２ｓとが干渉しない場合には、この図４に示したように、その境界を直線で示すことができる。しかし、それらの反射光による影の間隔が近い場合には、それらの領域が重なることが生じる。そこで、本実施形態では、次の処理を行うことにより、この課題を解決する。
【００２３】
図５は、本実施形態における光源２１、２２とセンサ３０との制御方法を示すタイミングチャートである。
この図５には、光源２１と光源２２とがそれぞれ発光する発光タイミングと、センサ３０における受光タイミングとの制御シーケンスが示される。
このタイミングチャートによって示される初期状態では、光源２１と光源２２とが消灯した状態を示し、センサ３０が非検出状態を示す。
時刻ｔ１では、制御部９０は、センサ３０を受光可能な状態にする。時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間、制御部９０は、光源２１を発光させる。時刻ｔ４に、制御部９０は、センサ３０を受光可能な状態を終了させる。センサ３０では、時刻ｔ１から時刻ｔ４までの間に光源２１から受光した光Ｌ１の光量に応じて変換された信号を、それぞれの光検出素子から読み出す。
【００２４】
また、時刻ｔ５では、制御部９０は、センサ３０を受光可能な状態にする。時刻ｔ６から時刻ｔ７までの間、制御部９０は、光源２２を発光させる。時刻ｔ８に、制御部９０は、センサ３０を受光可能な状態を終了させる。センサ３０では、時刻ｔ５から時刻ｔ８までの間に光源２２から受光した光Ｌ２の光量に応じて変換された信号を、それぞれの光検出素子から読み出す。
【００２５】
このように、制御部９０は、光源２１と光源２２とに対し点灯時間が重複しないように時差を設けて間欠的に発光させる。制御部９０は、光源２１と光源２２とがそれぞれ発光する発光タイミングに同期させて、センサ３０に検出させる。センサ３０は、光源２１と光源２２とからそれぞれ照射された光を、発光タイミングに同期してそれぞれ検出することにより、互いの光が外乱光となって影響することを防ぐことができる。例えば、図４に示したように、２つの反射光１１ｓと１２ｓの空間的な間隔が少なく判別しにくい場合、互いの光が回り込んでしまう場合、又は受光面３５の領域３１と領域３２とを分離して制御できない場合などに、２つのパターンの情報を容易に分離して検出することができる。特に、エンコーダを小型化することによって光の周り割込み（迷光）が生じる場合や、光源２１と２２との配置を図３（ａ）に示す配置にした場合には、２つの反射光１１ｓと１２ｓとが干渉することがありうる。本実施形態のように、制御部９０は、光源２１、２２及びセンサ３０を制御することにより、干渉を生じることなく検出できる。
【００２６】
（第２実施形態）
図６を参照し、他の態様について示す。
図６は、センサ３０の受光面３５上の領域３１、３２を示す上面図である。
本実施形態における構成は、図１を参照し、同じ符号で説明する。
この図６に示す上面図では、センサ３０の受光面３５上の領域３１、３２に、パターン１１の反射光１１ｓとパターン１２の反射光１２ｓとが照射された状態を示す。このセンサ３０は、受光面３５上の領域３１、３２が波長依存性の感度特性を有し、互いに異なる波長領域の感度特性にピークを有する。例えば、受光面３５上の領域３１には、波長λ１（第１の波長）を透過し、波長λ２（第２の波長）を減衰させる波長フィルタを設ける。また、受光面３５上の領域３２には、波長λ１（第１の波長）を減衰し、波長λ２（第２の波長）を透過させる波長フィルタを設ける。このようにセンサ３０のそれぞれの受光面３５上の領域に波長フィルタを設けることにより、波長の選択性を設定することができる。
【００２７】
ここで、光源２１は、波長λ１（第１の波長）の光を照射し、光源２２は、波長λ２（第２の波長）の光を照射する。
光源２１、２２の発光波長と、センサ３０の受光面３１と３２の感度特性の組合せにより、波長の異なる光が漏れて照射される場合であっても、波長の選択性が確保されることから、領域３１と領域３２から出力される信号を分離して検出することにより信号の分離ができる。
すなわち、本実施形態のようにセンサ３０の受光面３５の領域を分割し、受光の波長を選択することにより、第１実施形態の図４において示した課題を解決することができる。
また、２つの波長について、例えば、中心波長を850nmと、650nmとする。波長が850nmの光は、赤外領域であり、波長が650nmの光は、「赤」である。このような波長選択特性を有するフィルタを構成することは容易であり、また、光源としても高出力タイプのＬＥＤを使用することができるため、構成が容易である。
【００２８】
（第３実施形態）
図７を参照し、他の実施態様について示す。
図７は、センサ３０の受光面３５を示す上面図である。
本実施形態における構成は、図１を参照し、同じ符号で説明する。
この図７に示す上面図では、センサ３０の受光面３５に、パターン１１の反射光１１ｓとパターン１２の反射光１２ｓとが照射された状態を示す。このセンサ３０は、受光面３５では、波長依存性の感度特性を有した領域３１、３２が、市松模様のように配置される。例えば、一般のカラー画像センサなどに用いられる格子状の波長フィルタが、構成される光検出素子単位に配列された場合と同様に実現することができる。
【００２９】
波長フィルタの感度特性は、第２実施形態と同様とする。そのフィルタの特性に対応する波長の光による反射光１１ｓと反射光１２ｓが照射された領域が重なる場合であっても、市松格子に配列された光検出素子の情報を合成することにより、反射光１１ｓと反射光１２ｓとを分離することができる。
また、２つの波長について、例えば、中心波長を550nmと650nmとする。波長が550nmの光は、「緑」であり、波長が650nmの光は、「赤」である。このような波長選択特性を有するフィルタを構成することは容易であり、また、光源のＬＥＤも容易に選択することができるため、構成が容易である。
また、第２実施形態に示したように、赤外領域と「赤」を中心波長として選択することもできる。
【００３０】
（第４実施形態）
図８を参照し、他の実施態様について示す。
図８は、本実施形態におけるエンコーダの構成を示すブロック図である。
図８に示す構成において、図１と同じ構成には同じ符号を附す。
図８に示す構成では、図１に示した構成に対し、断熱部８１と８２が追加されている。
断熱部８１は、光源２１とセンサ３０との間に充填され、熱抵抗が高い断熱構造の材質によって形成される。断熱部８２は、光源２２とセンサ３０との間に充填され、熱伝導率が低い断熱構造の材質によって形成される。
このように、断熱部８１と８２とが充填されることにより、光源２１、光源２２と、センサ３０との間の熱抵抗が高くなり、光源２１、２２の発熱によって、センサ３０への影響を低減できることから検出精度を高めることができる。
【００３１】
（第５実施形態）
図９を参照し、他の実施態様について示す。
図９は、本実施形態におけるエンコーダの構成を示す図である。
図９に示す構成において、図１、図３と同じ構成には同じ符号を附す。
図９（ａ）に示す構成では、図１に示した構成に対し、基板８０に代えて、基板８０ａと基板８０ｂとが設けられる。
図９（ｂ）は、図９（ａ）に示した構成の鳥瞰図である。図９（ｂ）に示すように、基板８０ａには、光源２１と光源２２が配置され、基板８０ｂには、センサ３０が配置される。また、基板８０ａと基板８０ｂ間の熱抵抗を高くすることにより、光源２１と光源２２、及び、センサ３０間の熱抵抗を高くすることができる。
このように、基板８０ａと基板８０ｂとを分離することにより、光源２１、光源２２と、センサ３０との間の熱抵抗が高くなり、光源２１、２２の発熱によって、センサ３０への影響を低減できることから検出精度を高めることができる。
【００３２】
なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、センサ３０は、２次元イメージセンサとする実施態様を示したが、リニア型の１次元センサも適用可能である。符号板１０の移動方向と、１次元センサの光検出素子が配列される方向を一致させることが好適である。
また、２つの光源の配置を、センサ３０の受光面に対して平面視した状態で、センサ３０を挟んだ状態となる実施態様を示したが、２つの光源をセンサに対して同じ方向に配置することも可能である。
【００３３】
また、符号板１０(スケール板)は、反射型とする実施態様を示したが、透過型とする構成とすることにより可能である。その場合、符号板１０とセンサ３０との間の光路中に、偏向部材を配置することにより可能となる。その、偏向部材は、例えば、コリメータレンズなどが適用できる。或いは、センサ３０とスケール板のスリットと光源が直線状に配置されるように、光源の光軸をセンサ３０の受光面の法線に対して斜めになるように配置する、などの構成とすることにより透過型の符号板を用いた場合にも適用が可能である。
また、透過型とした場合においても、光源を照射させるタイミング（又は点灯時間）を制御して変えることも可能である。
【００３４】
なお、本実施形態におけるエンコーダ（１）は、第１のパターン（１１）と第２のパターン（１２）とが互いに並列して移動方向に沿って設けられたスケール板（１０）と、第１のパターン（１１）に照射される第１の光（Ｌ１）と第２のパターン（１２）に照射される第２の光（Ｌ２）とを受光する受光面（３５）を有するセンサ部（３０）と、第１の光（Ｌ１）を射出する第１の発光素子（２１）と、第２の光（Ｌ２）を射出する第２の発光素子（２２）と、を備え、第１の発光素子（２１）は、受光面（３５）に直交する第１平面（Ｐ１）によって分割される２つの領域の一方（３１）に配置され、第２の発光素子（２２）は、第１平面（Ｐ１）によって分割される２つの領域のうち第１の発光素子（２１）とは異なる他方の領域（３２）に配置される。
【００３５】
また、上記のエンコーダ（１）において、第１の発光素子（２１）と第２の発光素子（２２）との発光タイミングを制御する制御部（９０）を備える。
また、上記のエンコーダ（１）において、第１の発光素子（２１）と第２の発光素子（２２）とは、点灯時間が重複しないようにそれぞれ間欠的に点灯する。
また、上記のエンコーダ（１）において、センサ部（３０）は、発光タイミングに同期して、第１の光（Ｌ１）と第２の光（Ｌ２）とを検出する。
また、上記のエンコーダ（１）において、第１の光（Ｌ１）と第２の光（Ｌ２）とは、互いに異なる波長の光である。
また、上記のエンコーダ（１）は、センサ部（３０）は、第１の光（Ｌ１）の波長（λ１）と第２の光（Ｌ２）の波長（λ２）とに対応させて、第１の光（Ｌ１）及び第２の光（Ｌ２）を検出する。
【００３６】
また、上記のエンコーダ（１）において、センサ部（３０）は、第１の光（Ｌ１）及び第２の光（Ｌ２）が照射される受光領域に応じて、第１の光（Ｌ１）の波長（λ１）と第２の光（Ｌ２）の波長（λ２）とを識別可能な感度特性を有する。
また、上記のエンコーダ（１）において、センサ部（３０）は、受光面（３５）において２次元に配列された複数の光検出素子を備え、複数の光検出素子が受光した光量に基づいて第１の光（Ｌ１）と第２の光（Ｌ２）とを検出する。
【００３７】
また、上記のエンコーダ（１）において、第１の発光素子（２１）は、第１の波長の光（Ｌ１）を射出し、第２の発光素子（２２）は、第１の波長(λ１)と異なる第２の波長（λ２）の光（Ｌ２）を射出し、センサ部（３０）は、第１の波長(λ１)を識別する第１の受光領域（３１）である第１の光検出素子と、第２の波長（λ２）を識別する受光領域（３２）である第２の光検出素子とが、交互に配列され、第１の光検出素子と第２の光検出素子に応じて第１と第２の波長を識別する。
【００３８】
また、上記のエンコーダ（１）において、第１の発光素子（２１）と第２の発光素子（２２）とは、センサ部（３０）と隔離してそれぞれ配置される。
また、上記のエンコーダ（１）において、第１の発光素子（２１）及び第２の発光素子（２２）は、センサ部（３０）の配置される基板（８０ａ）とは異なる基板（８０ｂ）に配置される。
また、上記のエンコーダ（１）において、第１の発光素子（２１）と第２の発光素子（２２）とは、センサ部（３０）の受光面（３５）を平面視して、センサ部（３０）を挟んでそれぞれ配置される。
【００３９】
また、上記のエンコーダ（１）において、第１の発光素子（２１）と第２の発光素子（２２）とは、受光面（３５）と同一平面上に配置される。
また、上記のエンコーダ（１）において、第１の発光素子（２１）は、第１の光（Ｌ１）の光軸を第１のパターン（１１）に向けて配置され、第２の発光素子（２２）は、第２の光（Ｌ２）の光軸を第２のパターン（１２）に向けて配置される。
【００４０】
また、上記のエンコーダ（１）において、第１の発光素子（２１）及び第２の発光素子（２２）は、受光面（３５）に対して斜めにそれぞれ配置される。
また、上記のエンコーダ（１）において、第１のパターン（１１）は、移動方向（ｘ軸方向）における位置を絶対位置として識別するアブソリュートパターンである。
【００４１】
本実施形態に示すエンコーダは、１つのセンサを用いて２つのパターンによって示される位置情報を検出できる。小型化することにより、２つのパターンの光が干渉するような場合でも、それらの信号を容易に分離することができることから、簡素な構成で検出精度を向上することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１ エンコーダ
１０ 符号板
１１、１２ パターン
２１、２２ 光源
３０ センサ
３１、３２ 領域
３５ 受光面
９０ 制御部
Ｌ１、Ｌ２ 光（反射光１１ｓ、１２ｓ）
Ｐ１ 平面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置検出を行うエンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体の移動位置や回転体の回転角度位置を光学的に検出する光学式エンコーダでは、フォトダイオードアレイを有するフォトＩＣやイメージセンサを利用して、位置を検知する（例えば、特許文献１参照）。そのようなエンコーダでは、近年、その用途が多様化し、小型化が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１７０７８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、例えば特許文献１のような反射型エンコーダの構成に、２つのトラックに設けられたパターンをそれぞれ設け、それらのパターンをそれぞれ検出する際、専用に形成されたセンサがそれぞれ必要になり、簡易な構成でエンコーダを実現できないという課題がある。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、簡易な構成で検出精度を向上できるエンコーダを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題を解決するために、本発明の一態様は、第１のパターンと第２のパターンとが互いに並列して移動方向に沿って設けられたスケール板と、前記第１のパターンに照射される第１の光と第２のパターンに照射される第２の光とを受光する受光面を有するセンサ部と、前記第１の光を射出する第１の発光素子と、前記第２の光を射出する第２の発光素子と、を備え、前記第１の発光素子は、前記受光面に直交する第１平面によって分割される２つの領域の一方に配置され、前記第２の発光素子は、前記第１平面によって分割される２つの領域のうち前記第１の発光素子とは異なる他方の領域に配置される、ことを特徴とするエンコーダである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、簡素な構成で検出精度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態によるエンコーダの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による符号板１０に設けられるパターンの一態様を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態による符号板１０に設けられたパターン１１、１２、光源２１、２２及びセンサ３０の配置を示す鳥瞰図である。
【図４】本発明の一実施形態によるセンサ３０の受光面を示す上面図である。
【図５】本発明の一実施形態による光源とセンサの制御方法を示すタイミングチャートである。
【図６】本発明の一実施形態によるセンサ３０の受光面３５上の領域３１、３２を示す上面図である。
【図７】本発明の一実施形態によるセンサ３０の受光面３５を示す上面図である。
【図８】本発明の一実施形態によるエンコーダの構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の一実施形態によるエンコーダの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１０】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態によるエンコーダの構成を示すブロック図である。
この図に示されるエンコーダ１は、符号板１０（スケール板）、光源（発光素子）２１、２２、センサ（センサ部）３０（イメージセンサ）、光源駆動部４１、４２、センサ駆動部５０、及び、制御部９０を備える。本実施形態に示すエンコーダ１は、回転体の回転軸の角度位置情報を検出する一態様を示す。
符号板１０は、駆動装置（例、モータ）によって回転される回転体の回転軸に固定され、その回転体とともに転回自在に設けられる。符号板１０には、回転角度の位置を示す指標であるパターンが配置される。そのパターンの配置において、絶対角度を検出するための絶対角度検出パターンが配置されるアブソリュート・トラック、又は、相対角度を検出するための相対角度検出パターンが配置されるインクリメンタル・トラックのうち少なくともいずれか一方のトラックが設けられる。符号板１０に設けられるトラックは、回転軸に対してそれぞれ一定の距離に配置され、すなわち、それぞれ異なる半径の円周上に設けられる。それゆえ、各トラックは移動方向に沿って互いに並列に配置される。
【００１１】
図２は、符号板１０に設けられるパターンの一態様を示す図である。
図２に示される符号板１０は、パターン１１（第１のパターン）を含んだアブソリュート・トラックと、パターン１２（第２のパターン）を含んだインクリメンタル・トラックの双方のトラックを備える。アブソリュート・トラックに含まれるパターン１１は、センサ３０と符号板１０との位置関係を絶対角度として示す位置情報を符号化して示すものである。また、インクリメンタル・トラックに含まれるパターン１２は、同一の形状の指標を等間隔に配置したものである。
符号板１０の各トラックに設けられるパターン１１とパターン１２とは、それぞれ、照射された光を反射する反射型のパターンである。パターン１１と１２とは、そのパターンが示す情報に応じて反射量が異なるように、例えば、異なる反射率を有する状態に表面処理が施される。図２では、反射率が低い領域を濃い色で、反射率が高い領域を白で示す。
パターン１１（第１のパターン）には、光源２１(第１の発光素子)からの光Ｌ１（第１の光）が照射される。パターン１１は、照射された光Ｌ１を反射する。パターン１２（第２のパターン）には、光源２２(第２の発光素子)からの光Ｌ２（第２の光）が照射される。パターン１２は、照射された光Ｌ２を反射する。
また、パターン１１とパターン１２とが符号板１０上に並列にそれぞれ設けられ、回転軸を基準として各パターンがそれぞれ半径の異なる同周上に設けられることにより、局所的に並行するパターンになる。各パターンの幅と回転軸からの半径を適当に設けて、２つのパターンが重ならないように隙間を設けて配置する。
【００１２】
図１に戻り、光源２１(第１の発光素子)は、符号板１０のトラックに設けられたパターン１１（第１のパターン）の検出に必要とされる光Ｌ１（第１の光）を照射する。光源２２(第２の発光素子)は、符号板１０のトラックに設けられたパターン１２（第２のパターン）の検出に必要とされる光Ｌ２（第２の光）を照射する。光源２１、２２は、制御部９０から光源駆動部４１、４２を介してそれぞれ供給される制御信号に応じて点灯状態が制御される。
なお、光源２１の光軸は、符号板１０のトラックに設けられたパターン１１に向くように配置される。光源２２の光軸は、符号板１０のトラックに設けられたパターン１２に向くように配置される。このように配置することにより、照射する光をパターンの検出に効率よく利用することができ、光源２１、２２における電力損失を低減し発熱量を低減することができる。光源２１、２２の光軸の設定には、光源２１、２２が備えるレンズなどの光学部材の配光特性を利用することもできる。
【００１３】
センサ３０は、符号板１０のトラックに設けられたパターン１１、１２を検出する。センサ３０の受光面３５は、符号板１０のトラックが設けられた面と対向して配置される。センサ３０の受光面３５には、２次元の格子上に配置された光検出素子（受光素子）が設けられる。そして、その光検出素子は、符号板１０に設けられたトラックの接線方向と平行、又は、そのトラックに沿って、符号板１０のトラックが配置された位置と対向するように設けられる。なお、センサ３０は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、Ｃ−ＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサなどが適用できる。
【００１４】
センサ３０の各光検出素子は、受光量に応じた光電変換を行い、それぞれの光量に対応した電圧によって示されるアナログ信号に変換する。各光検出素子には、例えば、Ｃ−ＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサなどが適用できる。Ｃ−ＭＯＳセンサの場合における光検出素子は、フォトダイオード、電荷電圧変換部、セレクタスイッチなどを含んで構成される。センサ３０の各光検出素子は、光源駆動部４１、４２から供給される制御信号に応じて選択され、選択された光検出素子が出力する情報から受光した光量を検出できる。
【００１５】
なお、センサ３０は、前述の光源２１と２２とに直接接しないように配置する。例えば、光源２１、センサ３０及び光源２２を、示された順に従って同一の基板８０上に、それぞれ間隔をあけて隔離された状態に配置する。このように配置することにより、センサ３０において、光源２１と２２とにおける損失によって発生した熱の影響を低減させることができる。
また、上記のようにセンサ３０、光源２１及び光源２２を同一の基板８０に配置することにより、それぞれを受光面３５と平行な同一平面上に配置することができる。
【００１６】
光源駆動部４１、４２は、制御部９０からの指示により、符号板１０のトラックに設けられたパターンの検出に必要とされる光を、光源２１、２２によって照射させるための制御信号を供給する。
センサ駆動部５０は、制御部９０からの指示により、センサ３０の受光面３５に配置された光検出素子における受光量を検出するための制御信号及びタイミング信号をセンサ３０に供給する。
センサ駆動部５０は、選択された領域に対応する範囲に含まれる光検出素子に対して、受光量に応じて蓄積された電荷量に応じた信号電圧を順に出力する。
センサ駆動部５０は、センサ３０における光検出素子によって検出された受光量に応じた信号を増幅する。センサ駆動部５０は、センサ３０が出力した信号レベルに応じて、適当な信号レベルとなるように増幅率が調整される。
【００１７】
制御部９０は、エンコーダ１における各種設定を行い、動作時には各部への制御指示を出力し、センサ３０において検出された光量に基づいて検出した位置情報を生成して出力する。
制御部９０は、不図示の光源制御部及びセンサ制御部を備える。
制御部９０における光源制御部は、予め定められた制御指示に基づき光源２０の発光状態を制御する制御信号を光源駆動部４１、４２に供給する。
制御部９０におけるセンサ制御部は、予め定められた制御指示に基づきセンサ３０から出力させる情報を選択する制御信号をセンサ駆動部５０に供給する。また、制御部９０におけるセンサ制御部には、センサ３０によって検出された信号に基づいた情報が、センサ駆動部５０を経て供給される。センサ制御部は、その情報に対して信号変換処理を行う。信号変換処理としては、例えば、フィルタリング処理、アナログデジタル変換処理などを行い、検出された信号に応じた位置情報を生成する処理がある。
【００１８】
次に、図を参照し、上記した各構成の配置を説明する。
図３は、符号板１０に設けられたパターン１１、１２、光源２１、２２及びセンサ３０の配置を示す鳥瞰図である。
この図３（ａ）と（ｂ）は、光源２１と２２とがセンサ３０に対して異なる配置とした態様をそれぞれ示す。また、符号板１０の記載を省略し、符号板１０の下側の面に設けられたトラックのパターン１１と１２とが示される。センサ３０の受光面３５は、パターン１１と１２とが配置された符号板１０の下の面と平行で且つ対向する状態で配置される。
【００１９】
センサ３０の受光面３５を基準に座標系を定義する。センサ３０の受光面３５を（ｘ−ｙ）平面とし、受光面３５に鉛直方向をｚ軸とする。また、ｘ軸は、符号板１０の移動方向、すなわちパターン１１と１２の移動方向とする。
【００２０】
また、平面Ｐ１（第１の平面）は、センサ３０の受光面３５に直交する面である。この図３に示される平面Ｐ１は、（ｘ-ｚ）平面と平行である。その平面Ｐ１によって分割された領域に光源２１と光源２２とがそれぞれ分かれて配置される。
光源２１は、光軸をパターン１１の方に向けて配置される。また、光源２１から射出される光Ｌ１がパターン１１によって反射され、センサ３０の受光面３５上の領域３１（第１の領域）にパターン１１の反射光１１ｓ（光Ｌ１）が、照射されるように、光源２１とパターン１１とセンサ３０の受光面３５上の領域３１がそれぞれ配置される。
光源２２は、光軸をパターン１２の方に向けて配置される。また、光源２２から射出される光Ｌ２がパターン１２によって反射され、センサ３０の受光面３５上の領域３２（第２の領域）にパターン１２の反射光１２ｓ（光Ｌ２）が、照射されるように、光源２２とパターン１２とセンサ３０の受光面３５上の領域３２がそれぞれ配置される。
【００２１】
図３（ａ）では、光源２１と２２とが、センサ３０の受光面３５を上面視した状態で、ｙ軸方向に沿って挟む位置に配置された状態を示す。この配置では、パターン１１と１２との間隔は、それぞれの反射光１１ｓと１２ｓとの間隔よりも広くなる。
図３（ｂ）では、光源２１と２２とが、センサ３０の受光面３５を上面視した状態で、ｘ軸方向に沿って挟む位置に配置された状態を示す。この配置では、光源２１と２２とが、パターン１１と１２との下側にそれぞれ配置されることから、パターン１１と１２との間隔は、それぞれの反射光１１ｓと１２ｓとの間隔に近くなる。
図３（ａ）と（ｂ）とに示したように、センサ３０の受光面３５を平面視した状態で、センサ３０を挟む位置に光源２１と２２とを配置することによって、各光源からセンサ３０の受光面３５までの光路差を少なくすることができ、光路差によって生じる受光量の差を少なくすることができる。
【００２２】
図４は、センサ３０の受光面を示す上面図である。
この図４は、パターン１１と１２とからの反射光を検出するための光検出素子が選択された領域である受光面上の領域３１、３２を示す。
受光面３５上の領域３１には、パターン１１の反射光１１ｓが照射された状態を示す。受光面３５上の領域３２には、パターン１２の反射光１２ｓが照射された状態を示す。
センサ３０は、２次元の格子にそれぞれ配置された光検出素子を備える。
図４では、そのセンサ３０の受光面３５を２つの領域に分割した領域３１（第１の領域）と領域３２（第２の領域）とが示される。
受光面３５における領域３１では、パターン１１の反射光１１ｓを検出し、領域３２では、パターン１２の反射光１２ｓを検出する。それらの反射光１１ｓと反射光１２ｓとが干渉しない場合には、この図４に示したように、その境界を直線で示すことができる。しかし、それらの反射光による影の間隔が近い場合には、それらの領域が重なることが生じる。そこで、本実施形態では、次の処理を行うことにより、この課題を解決する。
【００２３】
図５は、本実施形態における光源２１、２２とセンサ３０との制御方法を示すタイミングチャートである。
この図５には、光源２１と光源２２とがそれぞれ発光する発光タイミングと、センサ３０における受光タイミングとの制御シーケンスが示される。
このタイミングチャートによって示される初期状態では、光源２１と光源２２とが消灯した状態を示し、センサ３０が非検出状態を示す。
時刻ｔ１では、制御部９０は、センサ３０を受光可能な状態にする。時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間、制御部９０は、光源２１を発光させる。時刻ｔ４に、制御部９０は、センサ３０を受光可能な状態を終了させる。センサ３０では、時刻ｔ１から時刻ｔ４までの間に光源２１から受光した光Ｌ１の光量に応じて変換された信号を、それぞれの光検出素子から読み出す。
【００２４】
また、時刻ｔ５では、制御部９０は、センサ３０を受光可能な状態にする。時刻ｔ６から時刻ｔ７までの間、制御部９０は、光源２２を発光させる。時刻ｔ８に、制御部９０は、センサ３０を受光可能な状態を終了させる。センサ３０では、時刻ｔ５から時刻ｔ８までの間に光源２２から受光した光Ｌ２の光量に応じて変換された信号を、それぞれの光検出素子から読み出す。
【００２５】
このように、制御部９０は、光源２１と光源２２とに対し点灯時間が重複しないように時差を設けて間欠的に発光させる。制御部９０は、光源２１と光源２２とがそれぞれ発光する発光タイミングに同期させて、センサ３０に検出させる。センサ３０は、光源２１と光源２２とからそれぞれ照射された光を、発光タイミングに同期してそれぞれ検出することにより、互いの光が外乱光となって影響することを防ぐことができる。例えば、図４に示したように、２つの反射光１１ｓと１２ｓの空間的な間隔が少なく判別しにくい場合、互いの光が回り込んでしまう場合、又は受光面３５の領域３１と領域３２とを分離して制御できない場合などに、２つのパターンの情報を容易に分離して検出することができる。特に、エンコーダを小型化することによって光の周り割込み（迷光）が生じる場合や、光源２１と２２との配置を図３（ａ）に示す配置にした場合には、２つの反射光１１ｓと１２ｓとが干渉することがありうる。本実施形態のように、制御部９０は、光源２１、２２及びセンサ３０を制御することにより、干渉を生じることなく検出できる。
【００２６】
（第２実施形態）
図６を参照し、他の態様について示す。
図６は、センサ３０の受光面３５上の領域３１、３２を示す上面図である。
本実施形態における構成は、図１を参照し、同じ符号で説明する。
この図６に示す上面図では、センサ３０の受光面３５上の領域３１、３２に、パターン１１の反射光１１ｓとパターン１２の反射光１２ｓとが照射された状態を示す。このセンサ３０は、受光面３５上の領域３１、３２が波長依存性の感度特性を有し、互いに異なる波長領域の感度特性にピークを有する。例えば、受光面３５上の領域３１には、波長λ１（第１の波長）を透過し、波長λ２（第２の波長）を減衰させる波長フィルタを設ける。また、受光面３５上の領域３２には、波長λ１（第１の波長）を減衰し、波長λ２（第２の波長）を透過させる波長フィルタを設ける。このようにセンサ３０のそれぞれの受光面３５上の領域に波長フィルタを設けることにより、波長の選択性を設定することができる。
【００２７】
ここで、光源２１は、波長λ１（第１の波長）の光を照射し、光源２２は、波長λ２（第２の波長）の光を照射する。
光源２１、２２の発光波長と、センサ３０の受光面３１と３２の感度特性の組合せにより、波長の異なる光が漏れて照射される場合であっても、波長の選択性が確保されることから、領域３１と領域３２から出力される信号を分離して検出することにより信号の分離ができる。
すなわち、本実施形態のようにセンサ３０の受光面３５の領域を分割し、受光の波長を選択することにより、第１実施形態の図４において示した課題を解決することができる。
また、２つの波長について、例えば、中心波長を850nmと、650nmとする。波長が850nmの光は、赤外領域であり、波長が650nmの光は、「赤」である。このような波長選択特性を有するフィルタを構成することは容易であり、また、光源としても高出力タイプのＬＥＤを使用することができるため、構成が容易である。
【００２８】
（第３実施形態）
図７を参照し、他の実施態様について示す。
図７は、センサ３０の受光面３５を示す上面図である。
本実施形態における構成は、図１を参照し、同じ符号で説明する。
この図７に示す上面図では、センサ３０の受光面３５に、パターン１１の反射光１１ｓとパターン１２の反射光１２ｓとが照射された状態を示す。このセンサ３０は、受光面３５では、波長依存性の感度特性を有した領域３１、３２が、市松模様のように配置される。例えば、一般のカラー画像センサなどに用いられる格子状の波長フィルタが、構成される光検出素子単位に配列された場合と同様に実現することができる。
【００２９】
波長フィルタの感度特性は、第２実施形態と同様とする。そのフィルタの特性に対応する波長の光による反射光１１ｓと反射光１２ｓが照射された領域が重なる場合であっても、市松格子に配列された光検出素子の情報を合成することにより、反射光１１ｓと反射光１２ｓとを分離することができる。
また、２つの波長について、例えば、中心波長を550nmと650nmとする。波長が550nmの光は、「緑」であり、波長が650nmの光は、「赤」である。このような波長選択特性を有するフィルタを構成することは容易であり、また、光源のＬＥＤも容易に選択することができるため、構成が容易である。
また、第２実施形態に示したように、赤外領域と「赤」を中心波長として選択することもできる。
【００３０】
（第４実施形態）
図８を参照し、他の実施態様について示す。
図８は、本実施形態におけるエンコーダの構成を示すブロック図である。
図８に示す構成において、図１と同じ構成には同じ符号を附す。
図８に示す構成では、図１に示した構成に対し、断熱部８１と８２が追加されている。
断熱部８１は、光源２１とセンサ３０との間に充填され、熱抵抗が高い断熱構造の材質によって形成される。断熱部８２は、光源２２とセンサ３０との間に充填され、熱伝導率が低い断熱構造の材質によって形成される。
このように、断熱部８１と８２とが充填されることにより、光源２１、光源２２と、センサ３０との間の熱抵抗が高くなり、光源２１、２２の発熱によって、センサ３０への影響を低減できることから検出精度を高めることができる。
【００３１】
（第５実施形態）
図９を参照し、他の実施態様について示す。
図９は、本実施形態におけるエンコーダの構成を示す図である。
図９に示す構成において、図１、図３と同じ構成には同じ符号を附す。
図９（ａ）に示す構成では、図１に示した構成に対し、基板８０に代えて、基板８０ａと基板８０ｂとが設けられる。
図９（ｂ）は、図９（ａ）に示した構成の鳥瞰図である。図９（ｂ）に示すように、基板８０ａには、光源２１と光源２２が配置され、基板８０ｂには、センサ３０が配置される。また、基板８０ａと基板８０ｂ間の熱抵抗を高くすることにより、光源２１と光源２２、及び、センサ３０間の熱抵抗を高くすることができる。
このように、基板８０ａと基板８０ｂとを分離することにより、光源２１、光源２２と、センサ３０との間の熱抵抗が高くなり、光源２１、２２の発熱によって、センサ３０への影響を低減できることから検出精度を高めることができる。
【００３２】
なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、センサ３０は、２次元イメージセンサとする実施態様を示したが、リニア型の１次元センサも適用可能である。符号板１０の移動方向と、１次元センサの光検出素子が配列される方向を一致させることが好適である。
また、２つの光源の配置を、センサ３０の受光面に対して平面視した状態で、センサ３０を挟んだ状態となる実施態様を示したが、２つの光源をセンサに対して同じ方向に配置することも可能である。
【００３３】
また、符号板１０(スケール板)は、反射型とする実施態様を示したが、透過型とする構成とすることにより可能である。その場合、符号板１０とセンサ３０との間の光路中に、偏向部材を配置することにより可能となる。その、偏向部材は、例えば、コリメータレンズなどが適用できる。或いは、センサ３０とスケール板のスリットと光源が直線状に配置されるように、光源の光軸をセンサ３０の受光面の法線に対して斜めになるように配置する、などの構成とすることにより透過型の符号板を用いた場合にも適用が可能である。
また、透過型とした場合においても、光源を照射させるタイミング（又は点灯時間）を制御して変えることも可能である。
【００３４】
なお、本実施形態におけるエンコーダ（１）は、第１のパターン（１１）と第２のパターン（１２）とが互いに並列して移動方向に沿って設けられたスケール板（１０）と、第１のパターン（１１）に照射される第１の光（Ｌ１）と第２のパターン（１２）に照射される第２の光（Ｌ２）とを受光する受光面（３５）を有するセンサ部（３０）と、第１の光（Ｌ１）を射出する第１の発光素子（２１）と、第２の光（Ｌ２）を射出する第２の発光素子（２２）と、を備え、第１の発光素子（２１）は、受光面（３５）に直交する第１平面（Ｐ１）によって分割される２つの領域の一方（３１）に配置され、第２の発光素子（２２）は、第１平面（Ｐ１）によって分割される２つの領域のうち第１の発光素子（２１）とは異なる他方の領域（３２）に配置される。
【００３５】
また、上記のエンコーダ（１）において、第１の発光素子（２１）と第２の発光素子（２２）との発光タイミングを制御する制御部（９０）を備える。
また、上記のエンコーダ（１）において、第１の発光素子（２１）と第２の発光素子（２２）とは、点灯時間が重複しないようにそれぞれ間欠的に点灯する。
また、上記のエンコーダ（１）において、センサ部（３０）は、発光タイミングに同期して、第１の光（Ｌ１）と第２の光（Ｌ２）とを検出する。
また、上記のエンコーダ（１）において、第１の光（Ｌ１）と第２の光（Ｌ２）とは、互いに異なる波長の光である。
また、上記のエンコーダ（１）は、センサ部（３０）は、第１の光（Ｌ１）の波長（λ１）と第２の光（Ｌ２）の波長（λ２）とに対応させて、第１の光（Ｌ１）及び第２の光（Ｌ２）を検出する。
【００３６】
また、上記のエンコーダ（１）において、センサ部（３０）は、第１の光（Ｌ１）及び第２の光（Ｌ２）が照射される受光領域に応じて、第１の光（Ｌ１）の波長（λ１）と第２の光（Ｌ２）の波長（λ２）とを識別可能な感度特性を有する。
また、上記のエンコーダ（１）において、センサ部（３０）は、受光面（３５）において２次元に配列された複数の光検出素子を備え、複数の光検出素子が受光した光量に基づいて第１の光（Ｌ１）と第２の光（Ｌ２）とを検出する。
【００３７】
また、上記のエンコーダ（１）において、第１の発光素子（２１）は、第１の波長の光（Ｌ１）を射出し、第２の発光素子（２２）は、第１の波長(λ１)と異なる第２の波長（λ２）の光（Ｌ２）を射出し、センサ部（３０）は、第１の波長(λ１)を識別する第１の受光領域（３１）である第１の光検出素子と、第２の波長（λ２）を識別する受光領域（３２）である第２の光検出素子とが、交互に配列され、第１の光検出素子と第２の光検出素子に応じて第１と第２の波長を識別する。
【００３８】
また、上記のエンコーダ（１）において、第１の発光素子（２１）と第２の発光素子（２２）とは、センサ部（３０）と隔離してそれぞれ配置される。
また、上記のエンコーダ（１）において、第１の発光素子（２１）及び第２の発光素子（２２）は、センサ部（３０）の配置される基板（８０ａ）とは異なる基板（８０ｂ）に配置される。
また、上記のエンコーダ（１）において、第１の発光素子（２１）と第２の発光素子（２２）とは、センサ部（３０）の受光面（３５）を平面視して、センサ部（３０）を挟んでそれぞれ配置される。
【００３９】
また、上記のエンコーダ（１）において、第１の発光素子（２１）と第２の発光素子（２２）とは、受光面（３５）と同一平面上に配置される。
また、上記のエンコーダ（１）において、第１の発光素子（２１）は、第１の光（Ｌ１）の光軸を第１のパターン（１１）に向けて配置され、第２の発光素子（２２）は、第２の光（Ｌ２）の光軸を第２のパターン（１２）に向けて配置される。
【００４０】
また、上記のエンコーダ（１）において、第１の発光素子（２１）及び第２の発光素子（２２）は、受光面（３５）に対して斜めにそれぞれ配置される。
また、上記のエンコーダ（１）において、第１のパターン（１１）は、移動方向（ｘ軸方向）における位置を絶対位置として識別するアブソリュートパターンである。
【００４１】
本実施形態に示すエンコーダは、１つのセンサを用いて２つのパターンによって示される位置情報を検出できる。小型化することにより、２つのパターンの光が干渉するような場合でも、それらの信号を容易に分離することができることから、簡素な構成で検出精度を向上することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１ エンコーダ
１０ 符号板
１１、１２ パターン
２１、２２ 光源
３０ センサ
３１、３２ 領域
３５ 受光面
９０ 制御部
Ｌ１、Ｌ２ 光（反射光１１ｓ、１２ｓ）
Ｐ１ 平面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のパターンと第２のパターンとが互いに並列して移動方向に沿って設けられたスケール板と、
前記第１のパターンに照射される第１の光と第２のパターンに照射される第２の光とを受光する受光面を有するセンサ部と、
前記第１の光を射出する第１の発光素子と、
前記第２の光を射出する第２の発光素子と、
を備え、
前記第１の発光素子は、前記受光面に直交する第１平面によって分割される２つの領域の一方に配置され、
前記第２の発光素子は、前記第１平面によって分割される２つの領域のうち前記第１の発光素子とは異なる他方の領域に配置される、
ことを特徴とするエンコーダ。
【請求項２】
請求項１に記載のエンコーダであって、
前記第１の発光素子と前記第２の発光素子との発光タイミングを制御する制御部を備える、
ことを特徴とするエンコーダ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のエンコーダであって、
前記第１の発光素子と前記第２の発光素子とは、点灯時間が重複しないようにそれぞれ間欠的に点灯する、
ことを特徴とするエンコーダ。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載のエンコーダであって、
前記センサ部は、前記発光タイミングに同期して、前記第１の光と前記第２の光とを検出する、
ことを特徴とするエンコーダ。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載のエンコーダであって、
前記第１の光と前記第２の光とは、互いに異なる波長の光である、
ことを特徴とするエンコーダ。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載のエンコーダであって、
前記センサ部は、前記第１の光の波長と前記第２の光の波長とに対応させて、前記第１の光及び前記第２の光を検出する、
ことを特徴とするエンコーダ。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載のエンコーダであって、
前記センサ部は、前記第１の光及び前記第２の光が照射される受光領域に応じて、前記第１の光の波長と前記第２の光の波長とを識別可能な感度特性を有する、
ことを特徴とするエンコーダ。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載のエンコーダであって、
前記センサ部は、
前記受光面において２次元に配列された複数の光検出素子
を備え、
前記複数の光検出素子が受光した光量に基づいて前記第１の光と前記第２の光とを検出する、
ことを特徴とするエンコーダ。
【請求項９】
請求項８に記載のエンコーダであって、
前記第１の発光素子は、
第１の波長の光を射出し、
前記第２の発光素子は、
前記第１の波長と異なる第２の波長の光を射出し、
前記センサ部は、
前記第１の波長を識別する第１の受光領域である第１の前記光検出素子と、第２の波長を識別する受光領域である第２の前記光検出素子とが、交互に配列され、前記第１の光検出素子と前記第２の光検出素子に応じて前記第１と第２の波長を識別する
ことを特徴とするエンコーダ。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれかに記載のエンコーダであって、
前記第１の発光素子と第２の発光素子とは、前記センサ部と隔離してそれぞれ配置される、
ことを特徴とするエンコーダ。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれかに記載のエンコーダであって、
前記第１の発光素子及び前記第２の発光素子は、センサ部の配置される基板とは異なる基板に配置される、
ことを特徴とするエンコーダ。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のいずれかに記載のエンコーダであって、
前記第１の発光素子と第２の発光素子とは、前記センサ部の受光面を平面視して、前記センサ部を挟んでそれぞれ配置される、
ことを特徴とするエンコーダ。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２のいずれかに記載のエンコーダであって、
前記第１の発光素子と前記第２の発光素子とは、前記受光面と同一平面上に配置される、
ことを特徴とするエンコーダ。
【請求項１４】
請求項１から請求項１３のいずれかに記載のエンコーダであって、
前記第１の発光素子は、前記第１の光の光軸を前記第１のパターンに向けて配置され、
前記第２の発光素子は、前記第２の光の光軸を前記第２のパターンに向けて配置される、
ことを特徴とするエンコーダ。
【請求項１５】
請求項１から請求項１４のいずれかに記載のエンコーダであって、
前記第１の発光素子及び前記第２の発光素子は、前記受光面に対して斜めにそれぞれ配置される、
ことを特徴とするエンコーダ。
【請求項１６】
請求項１から請求項１５のいずれかに記載のエンコーダであって、
前記第１のパターンは、前記移動方向における位置を絶対位置として識別するアブソリュートパターンである
ことを特徴とするエンコーダ。
【請求項１】
第１のパターンと第２のパターンとが互いに並列して移動方向に沿って設けられたスケール板と、
前記第１のパターンに照射される第１の光と第２のパターンに照射される第２の光とを受光する受光面を有するセンサ部と、
前記第１の光を射出する第１の発光素子と、
前記第２の光を射出する第２の発光素子と、
を備え、
前記第１の発光素子は、前記受光面に直交する第１平面によって分割される２つの領域の一方に配置され、
前記第２の発光素子は、前記第１平面によって分割される２つの領域のうち前記第１の発光素子とは異なる他方の領域に配置される、
ことを特徴とするエンコーダ。
【請求項２】
請求項１に記載のエンコーダであって、
前記第１の発光素子と前記第２の発光素子との発光タイミングを制御する制御部を備える、
ことを特徴とするエンコーダ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のエンコーダであって、
前記第１の発光素子と前記第２の発光素子とは、点灯時間が重複しないようにそれぞれ間欠的に点灯する、
ことを特徴とするエンコーダ。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載のエンコーダであって、
前記センサ部は、前記発光タイミングに同期して、前記第１の光と前記第２の光とを検出する、
ことを特徴とするエンコーダ。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載のエンコーダであって、
前記第１の光と前記第２の光とは、互いに異なる波長の光である、
ことを特徴とするエンコーダ。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載のエンコーダであって、
前記センサ部は、前記第１の光の波長と前記第２の光の波長とに対応させて、前記第１の光及び前記第２の光を検出する、
ことを特徴とするエンコーダ。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載のエンコーダであって、
前記センサ部は、前記第１の光及び前記第２の光が照射される受光領域に応じて、前記第１の光の波長と前記第２の光の波長とを識別可能な感度特性を有する、
ことを特徴とするエンコーダ。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載のエンコーダであって、
前記センサ部は、
前記受光面において２次元に配列された複数の光検出素子
を備え、
前記複数の光検出素子が受光した光量に基づいて前記第１の光と前記第２の光とを検出する、
ことを特徴とするエンコーダ。
【請求項９】
請求項８に記載のエンコーダであって、
前記第１の発光素子は、
第１の波長の光を射出し、
前記第２の発光素子は、
前記第１の波長と異なる第２の波長の光を射出し、
前記センサ部は、
前記第１の波長を識別する第１の受光領域である第１の前記光検出素子と、第２の波長を識別する受光領域である第２の前記光検出素子とが、交互に配列され、前記第１の光検出素子と前記第２の光検出素子に応じて前記第１と第２の波長を識別する
ことを特徴とするエンコーダ。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれかに記載のエンコーダであって、
前記第１の発光素子と第２の発光素子とは、前記センサ部と隔離してそれぞれ配置される、
ことを特徴とするエンコーダ。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれかに記載のエンコーダであって、
前記第１の発光素子及び前記第２の発光素子は、センサ部の配置される基板とは異なる基板に配置される、
ことを特徴とするエンコーダ。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のいずれかに記載のエンコーダであって、
前記第１の発光素子と第２の発光素子とは、前記センサ部の受光面を平面視して、前記センサ部を挟んでそれぞれ配置される、
ことを特徴とするエンコーダ。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２のいずれかに記載のエンコーダであって、
前記第１の発光素子と前記第２の発光素子とは、前記受光面と同一平面上に配置される、
ことを特徴とするエンコーダ。
【請求項１４】
請求項１から請求項１３のいずれかに記載のエンコーダであって、
前記第１の発光素子は、前記第１の光の光軸を前記第１のパターンに向けて配置され、
前記第２の発光素子は、前記第２の光の光軸を前記第２のパターンに向けて配置される、
ことを特徴とするエンコーダ。
【請求項１５】
請求項１から請求項１４のいずれかに記載のエンコーダであって、
前記第１の発光素子及び前記第２の発光素子は、前記受光面に対して斜めにそれぞれ配置される、
ことを特徴とするエンコーダ。
【請求項１６】
請求項１から請求項１５のいずれかに記載のエンコーダであって、
前記第１のパターンは、前記移動方向における位置を絶対位置として識別するアブソリュートパターンである
ことを特徴とするエンコーダ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−２１４８４６（Ｐ２０１１−２１４８４６Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８０３３８（Ｐ２０１０−８０３３８）
【出願日】平成２２年３月３１日（２０１０．３．３１）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月３１日（２０１０．３．３１）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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