位置検出センサ
【課題】リニアスケールのパターンを自発光の発光部（光電アレー）を用いて形成することによって、安定した高出力の検出信号を得ることができる共に、移動量、移動速度、絶対位置のうちの所望の検出を容易に可能として、且つ、狭い隙間においても使用することができる位置検出センサを提供する。
【解決手段】リニアスケール１０に高輝度部１４と低輝度部１６とからなるパターンが形成され、高輝度部１４は、自発光する光電アレーにより形成されている。リニアスケール１０に対して相対的に移動するセンサ部１２は、その高輝度部１４で発光した光を受光することによって、移動量、移動速度、絶対位置などを検出する。
【解決手段】リニアスケール１０に高輝度部１４と低輝度部１６とからなるパターンが形成され、高輝度部１４は、自発光する光電アレーにより形成されている。リニアスケール１０に対して相対的に移動するセンサ部１２は、その高輝度部１４で発光した光を受光することによって、移動量、移動速度、絶対位置などを検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は位置検出センサに係り、特に測定対象物の移動量、移動速度、絶対位置等を検出するためのリニアスケールを有する位置検出センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
リニアスケールを使用した光電式の位置検出センサは、周知のようにリニアスケールに設けられたパターンをリニアスケールに対して相対的に移動する光学手段により光学的に読み取ることによって、光学手段とリニアスケールの相対的な移動量や、リニアスケールに対する光学手段の位置等を検出できる構成となっている。
【０００３】
図１３及び図１４は、リニアスケールを使用した従来の位置検出センサの構成を例示した図であり、図１３は、反射型の位置検出センサを示し、図１４は、透過型の位置検出センサを示している。
【０００４】
図１３（Ａ）に示すように反射型の位置検出センサでは、リニアスケール２００に高反射率部（白色等の高輝度部）２０２と低反射率部（黒色等の低輝度部）２０４とが交互に設けられる。そして、このような反射型のリニアスケール２００に対向して、反射型のフォトインタラプタ２１０が配置され、そのフォトインタラプタ２１０がリニアスケール２００に対して相対的に移動する。例えば、リニアスケール２００が静止部分に取り付けられ、フォトインタラプタ２１０が移動する測定対象物に連動するように取り付けられる。
【０００５】
反射型のフォトインタラプタ２１０には、同図（Ｂ）に示すようにリニアスケール２００に光を投光する投光部（発光素子１２１）と、投光部から投光されてリニアスケール２００で反射した光を受光する受光部（受光素子２１４）とが同一面側に設けられている。フォトインタラプタ２１０が、リニアスケール２００の高反射率部２０２とこれに隣接する低反射率部２０４からなる１ピッチ分の距離を移動するごとに、同図（Ｃ）に示すように高（high）レベルと低（low）レベルの電圧からなるパルス信号が検出信号としてフォトインタラプタ２１０（受光素子２１４）から出力される。
【０００６】
図１４（Ａ）に示すように透過型の位置検出センサでは、リニアスケール２２０に光を透過させるためのスリット（透光部）２２２と遮光部２２４とが交互に設けられる。そして、このような透過型のリニアスケール２２０に対して、透過型のフォトインタラプタ２３０がその投光部２３２と受光部２３４とで挟むようにして配置され、そのフォトインタラプタ２３０がリニアスケール２２０に対して相対的に移動する。例えば、リニアスケール２２０が静止部分に取り付けられ、フォトインタラプタ２３０が移動する測定対象物に連動するように取り付けられる。
【０００７】
投光型のフォトインタラプタ２３０には、同図（Ｂ）に示すようにリニアスケール２２０に光を投光する投光部２３２（発光素子２３６）と、投光部２３２から投光されてリニアスケール２２０を透過した光を受光する受光部２３４（受光素子２３８）とが対向して設けられている。フォトインタラプタ２３０が、リニアスケール２２０のスリット２２２と遮光部２２４からなる１ピッチ分の距離を移動するごとに、同図（Ｃ）に示すように高（high）レベルと低（low）レベルの電圧からなるパルス信号が検出信号としてフォトインタラプタ２３０（受光素子２３４）から出力される。
【０００８】
特許文献１、２では、このようなリニアスケールとして液晶パネル（液晶スケール）を使用し、液晶の制御によってリニアスケールのパターンを液晶パネルで実現することが提案されている。
【特許文献１】特開２００２−４８５９９号公報
【特許文献２】特開２００５−２４２７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記反射型の位置検出センサは、光学手段の投光部から投光してリニアスケールで反射した反射光を検出するため、一般に検出信号の出力レベルが低く、また、製品ごとにＳ／Ｎ比が異なる。そのため、安定した検出信号が得られず、また、検出信号が高レベルか低レベルかを判定するためのスライスレベルの設定が難しいという問題がある。
【００１０】
また、上記透過型の位置検出センサは、リニアスケールのスリットを透過する光を直接検出するため、検出信号の出力レベルが高いが、スリットの形状が検出精度に影響する。また、光学手段（フォトインタラプタ等）の発光部と受光部がリニアスケールを挟んで対向配置されるため、センサの形状幅が大きくなるという問題もある。
【００１１】
更に、図１３及び図１４に示したリニアスケールは、絶対位置を検出するものではなく、相対位置（移動量）や移動速度を検出するもので、検出信号により直接的に絶対位置を検出することができない。また、絶対位置を検出するための手段として、抵抗値方式のリニアスケールを用いる方法もあるが、抵抗値を検出するブラシ部の移動方向によって誤差が生じ精度上の問題がある。
【００１２】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、安定した高出力の検出信号を得ると共に、移動量、移動速度、絶対位置のうちの所望の検出を容易に可能とし、且つ、狭い隙間においても使用できる位置検出センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記目的を達成するために、請求項１に係る位置検出センサは、所定のパターンが形成されるスケールと、前記スケールに対向して設けられると共に、前記スケールに対して相対的に移動可能に設けられた相対可動部とを備えた位置検出センサにおいて、前記スケールに設けられ、前記パターンを形成するための自発光する発光部と、前記相対可動部に設けられる受光部であって、前記スケールの前記パターンが形成された部位のうち、測定対象物の現在位置とする位置で発光した光を検出する受光部と、を備え、前記受光部から出力された検出信号に基づいて、前記測定対象物の移動量、移動速度、又は、絶対位置を検出することを特徴としている。
【００１４】
本発明によれば、自発光の光を検出するため、安定した高出力の検出信号を得ることができる。
【００１５】
請求項２に係る位置検出センサは、請求項１に記載の発明において、前記スケールの前記パターンが形成される部位に自発光するペーパーディスプレイが設けられ、該ペーパーディスプレイに対する画像表示により前記パターンが形成されることを特徴としている。
【００１６】
本発明によれば、有機ＥＬディスプレイ等のペーパーディスプレイの解像度表示本数に見合う分解能を得ることができる。また、従来の印刷型反射スケールと同様に曲面での使用が可能となる。
【００１７】
請求項３に係る位置検出センサは、請求項１、又は、２に記載の発明において、前記スケールの前記パターンが形成される部位の表面に垂直導光板が設けられたことを特徴としている。
【００１８】
本発明によれば、光の散乱が抑制され、更に安定した高出力の検出信号が得られる。
【００１９】
請求項４に係る位置検出センサは、請求項１、２、又は、３に記載の発明において、前記スケールの前記パターンは、高輝度部と低輝度部とを交互に配列したパターンであり、前記相対可動部の前記受光部により受光した光の輝度を検出し、該検出した輝度に基づいて前記測定対象物の移動量、移動速度、又は、絶対位置を検出することを特徴としている。
【００２０】
本発明は、スケールのパターンについての一実施の形態を示したものである。
【００２１】
請求項５に係る位置検出センサは、請求項１、２、３、又は、４に記載の発明において、前記高輝度部の各々の輝度を位置に応じた異なる輝度とし、前記相対可動部の前記受光部により検出した輝度の大きさに基づいて、前記測定対象物の絶対位置を検出することを特徴としている。
【００２２】
本発明によれば、受光部により検出した輝度の大きさにより、絶対位置の検出が可能となる。
【００２３】
請求項６に係る位置検出センサは、請求項１、２、３、又は、４に記載の発明において、前記高輝度部の各々の発光を位置に応じた異なる周波数で点滅させ、前記相対可動部の前記受光部により検出した輝度の信号周波数に基づいて、前記測定対象物の絶対位置を検出することを特徴としている。
【００２４】
本発明は、スケールのパターンについての一実施の形態を示したものである。
【００２５】
請求項７に係る位置検出センサは、請求項１、２、又は、３に記載の発明において、前記スケールの前記パターンは、高色温度部と低色温度部とを交互に配列したパターンであり、前記相対可動部の前記受光部により受光した光の色温度を検出し、該検出した色温度に基づいて前記測定対象物の移動量、移動速度、又は、絶対位置を検出することを特徴としている。
【００２６】
本発明は、スケールのパターンについての一実施の形態を示したものであり、色温度によっても移動量、移動速度、又は、絶対位置の検出を行えるようにした態様である。
【００２７】
請求項８に係る位置検出センサは、請求項１−７のうちのいずれか１に記載の発明において、前記スケールの前記パターンにおいて、前記高輝度部と前記低輝度部の幅の比率、又は、前記高色温度部と前記低色温度部の幅の比率を変更可能にしたことを特徴としている。
【００２８】
本発明によれば、高分解能化、省電力化が可能となる。
【００２９】
請求項９に係る位置検出センサは、請求項１−８のうちのいずれか１に記載の発明において、前記スケールの前記パターンを記憶するメモリを備えたことを特徴としている。
【００３０】
本発明によれば、メモリのデータによってスケールのパターンを任意の設定することができる。
【００３１】
請求項１０に係る位置検出センサは、請求項９に記載の発明において、前記メモリに記憶するパターンを書換え可能としたことを特徴としている。
【００３２】
メモリのデータを書き換えることによってスケールのパターンを任意の変更、調整することができる。
【００３３】
請求項１１に係る位置検出センサは、所定のパターンが形成されるスケールと、前記スケールに対向して設けられると共に、前記スケールに対して相対的に移動可能に設けられた相対可動部とを備えた位置検出センサにおいて、前記スケールにおいて自発光する発光部と光を受光する受光部とを交互に配置することによって前記パターンを形成すると共に、前記パターンを形成する発光部のうち、測定対象物の現在位置とする位置の発光部で発光した光を反射させて該発光部に隣接する受光部に入射させる反射面を前記相対可動部に設け、前記受光部から出力された検出信号に基づいて、前記測定対象物の移動量、移動速度、又は、絶対位置を検出することを特徴としている。
【００３４】
発発明によれば、スケールにおいて、自発光した光を自ら検出するため、安定した発光及び発光制御が可能となる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、安定した高出力の検出信号を得ることができる共に、移動量、移動速度、絶対位置のうちの所望の検出が容易に可能となり、且つ、狭い隙間においても使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る位置検出センサを実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【００３７】
本発明に係る位置検出センサの第１の実施の形態について説明する。
【００３８】
図１は、本発明に係る位置検出センサの第１の実施の形態の構成を示した斜視図である。同図に示すように本実施の形態の位置検出センサは、自発光型のリニアスケール１０と、リニアスケール１０に対して相対的に移動可能に配置されるセンサ部（相対可動部）１２を備えている。例えば、リニアスケール１０が静止部分に取り付けられ、センサ部１２が移動する測定対象物に連動するように取り付けられる。又は、この逆の場合もある。
【００３９】
リニアスケール１０は、フレーム部１７とパターン部１８とを備え、パターン部１８には、白色の高輝度部１４と黒色の低輝度部１６とを交互に配列したパターンが形成されている。白色の高輝度部１４、１４、…は各々、微細加工された光源アレーにより形成されており、自ら白色に発光するようになっている。
【００４０】
また、図２の断面図に示すように、リニアスケール１０の上面には高輝度部１４、１４、…から出射した光の散乱を抑制し、パターン部１８の上面に対して垂直方向にその光を導くための垂直導光板２０が設けられている。
【００４１】
一方、センサ部１２は、図２に示すように、従来のような投光部はなく、受光部のみを備え、その受光部に受光素子（フォトトランジスタ）２２を有している。
【００４２】
センサ部１２の受光部がリニアスケール１０の高輝度部１４に対向する位置に移動すると、図３に示すような検出回路によって、センサ部１２の受光部（フォトトランジスタ２２）に入射した光の光量に応じた電圧の検出信号が出力されるようになっている。図３において、フォトトランジスタ２２に光が入射していない場合には、フォトトランジスタ２２に電流が流れずにトランジスタ２４がオフの状態となる。このとき、出力電圧Ｖoは電源からの印加電圧Ｖccとなる。
【００４３】
一方、フォトトランジスタ２２に光が入射した場合、入射した光の光量に応じた大きさの電流がフォトトランジスタ２２に流れるようになる。その電流の大きさに応じた電流がトランジスタ２４に流れる。これによって出力電圧Ｖoは、フォトトランジスタ２２に入射した光量に応じた電圧分だけＶccから減算した電圧となる。
【００４４】
尚、以下において、センサ部１２から出力される検出信号は、上記のように検出回路から出力される出力電圧Ｖoに対して、Ｖccを基準電圧（０Ｖ）とし、負の電圧を正の電圧に変換したものとする。この場合、フォトトランジスタ２２に光が入射していない状態では、０Ｖ（低レベルの電圧）の検出信号が出力される。一方、フォトトランジスタ２２に光が入射すると、その光の光量が大きいほど大きな電圧（高レベルの電圧）の検出信号が出力されるものとなる。
【００４５】
従って、センサ部１２が移動すると、リニアスケール１０の高輝度部１４と低輝度部１６からなる１ピッチ分を移動するごとに、高（high）レベルと低（low）レベルの電圧からなるパルス信号が検出信号として出力される。このパルス信号のパルス数をカウントすることにより、センサ部１２の移動量を検出することができ、また、単位時間当たりのパルス数をカウントすることにより、センサ部１２の移動速度を検出することができる。
【００４６】
また、リニアスケール１０の高輝度部１４、１４、…は、一定の発光輝度ではなく、図４（Ａ）に示すように縦軸に示すリニアスケール１０の絶対位置に対して、横軸に示す各位置に配置される各高輝度部１４の白発光輝度が原点からの距離に応じて徐々に高くなるように調整されている。
【００４７】
従って、図４（Ｂ）に示すようにセンサ部１２が移動すると、センサ部１２により高（high）レベルと低（low）レベルの電圧からなるパルス信号が検出信号として出力されると共に、検出信号が高レベルの際の電圧値が、センサ部１２の絶対位置に応じた電圧値となる。この検出信号が高レベルの際の電圧値を検出することにより、センサ部１２の絶対位置を検出することができる。
【００４８】
尚、図４では、各高輝度部１４の白発光輝度が原点からの距離が大きくなるほど高くなるように調整されている例を示したが、各高輝度部１４の位置に応じて発光輝度が相違していればよく、原点からの距離が大きくなるほど、高輝度部１４の発光輝度が小さくなるようにしてもよい。また、絶対位置の検出が不要な場合には、高輝度部１４の全ての発光輝度を一定にしても良い。
【００４９】
以上のように、自発光型のリニアスケール１０を用いることにより、反射光を検出するのではなく、リニアスケール１０で自発光した光を直接検出するため、安定した高出力の信号を得ることができるようになる。
【００５０】
また、リニアスケール１０の表面に垂直導光板２０を設置することにより、光の散乱を抑制し、更に安定した高出力の検出信号を得ることができる。
【００５１】
また、リニアスケール１０のフレーム部は、パターン部１８の高輝度部１４又は低輝度部１６と一体の構成部材でもよい。
【００５２】
また、リニアスケール１０のパターン部１８は、有機ＥＬディスプレイ等のペーパーディスプレイを用いることが可能であり、ペーパーディスプレイでの画像表示を制御することにより、例えば、高輝度部１４を白（又は色）、低輝度部１６を黒で表示させてパターン部１８のパターンを生成するようにしてもよい。フレーム部１７もパターン部１８と一体とし、リニアスケール１０の全体をペーパーディスプレイとしてもよい。このようにペーパーディスプレイを使用することにより、従来の印刷型反射スケールに対し、ペーパーディスプレイの解像度表示本数に見合う分解能を得ることができる。
【００５３】
次に、本発明に係る位置検出センサの第２の実施の形態について説明する。
【００５４】
第２の実施の形態の位置検出センサの構成は、図１乃至図３に示した第１の実施の形態の位置検出センサと同様に構成される。一方、リニアスケール１０の高輝度部１４は、一定の発光輝度で発光すると共に所定周波数で点滅する。そして、図５（Ａ）に示すように縦軸に示すリニアスケール１０の絶対位置に対して、横軸に示す各可位置に配置される高輝度部１４の点滅周波数が原点からの距離に応じて徐々に高くなるように点滅している。
【００５５】
従って、図５（Ｂ）に示すようにセンサ部１２が移動すると、センサ部１２により所定周波数のパルス信号と、比較的長い間継続する低レベルの信号とからなる検出信号が出力されると共に、所定周波数のパルス信号が出力されている際の周波数が絶対に応じた周波数となる。この検出信号のパルス信号出力時の周波数を検出することにより、センサ部１２の絶対位置を検出することができる。
【００５６】
尚、図５では、各高輝度部１４の点滅周波数は原点からの距離が大きくなるほど高くなるように調整されている例を示したが、各高輝度部１４の位置に応じて点滅周波数が相違していればよく、原点からの距離が大きくなるほど、高輝度部１４の点滅周波数が低くなるようにしてもよい。また、絶対位置の検出が不要な場合には、高輝度部１４の全ての点滅周波数を一定にしてもよい。
【００５７】
次に、本発明に係る位置検出センサの第３の実施の形態について説明する。
【００５８】
第３の実施の形態の位置検出センサは、図６に示すようにリニアスケール５０及びセンサ部５２を有しており、第１及び第２の実施の形態と同様にリニアスケール５０は、フレーム部５７とパターン部５８とを備えている。このパターン部５８のパターンとして、第１及び第２の実施の形態のように輝度の差によってパターンが生成されるのではなく、色温度の差によってパターンが生成される。即ち、パターン部５８には、高色温度の高色温度部５４（Ｃ１〜Ｃｎ）と例えば黒色等の低色温度の低色温度部５６とが交互に配置される。高色温度部５４は、微細加工された赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の光源アレーによりカラー表示可能に形成される。
【００５９】
また、図７の断面図に示すように、リニアスケール５０の上面には高輝度部１４、１４、…から出射した光の散乱を抑制し、パターン部５８の上面に対して垂直方向にその光を導くための垂直導光板５９が設けられている。
【００６０】
一方、センサ部５２には、図７に示すカラーセンサ６０が具備されており、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各々の色の波長の光を受光するフォトダイオード６０Ｒ、６０Ｇ、６０Ｂを備えている。これらのフォトダイオード６０Ｒ、６０Ｇ、６０Ｂに入射した光に対して、図７に示すような検出回路により色温度が検出される。
【００６１】
即ち、各フォトダイオード６０Ｒ、６０Ｇ、６０Ｂで受光した光の光量に応じた出力は各々、対数圧縮回路６２Ｒ、対数圧縮回路６２Ｇ、対数圧縮回路６２Ｂにより対数圧縮される。そして、対数圧縮回路６２Ｇと対数圧縮回路６２Ｒの出力が減算回路６４により減算されると共に、対数圧縮回路６２Ｂと対数圧縮回路６２Ｇの出力が減算回路６６により減算される。これにより、カラーセンサ６０により受光された緑色と赤色の光量の比に応じた電圧（Ｖo（Ｇ／Ｒ））と、青色と緑色の光量の比に応じた電圧（Ｖo（Ｂ／Ｇ））が対数圧縮回路６２Ｂと対数圧縮回路６２Ｇから出力される。これらの電圧Ｖo（Ｇ／Ｒ）、Ｖo（Ｂ／Ｇ）によりカラーセンサ６０に入射した光の色温度が検出される。
【００６２】
また、リニアスケール５０の高色温度部５４は、一定の色温度ではなく、リニアスケール５０の絶対位置に対して、各位置の高色温度部５４の色温度が原点からの距離に応じて徐々に高くなるように発光している。
【００６３】
従って、センサ部５２が移動すると、検出回路により高レベルと低レベルの電圧からなるパルス信号が検出信号として減算回路６４、６６から出力され、この検出信号によりセンサ部５２の移動量や移動速度が上記実施の形態と同様に検出される。
【００６４】
また、検出回路の出力が高色温度を示した際に、検出回路の出力と絶対位置との関係を示すテーブルを参照することによりデータ色温度によりセンサ部１２の絶対位置を検出することができる。
【００６５】
次に、本発明に係る位置検出センサの第４の実施の形態について説明する。
【００６６】
本実施の形態では、第１〜第３の実施の形態において、リニアスケール１０（５０）のパターン部１８（５８のパターンを任意に書き換えられるようにした態様を示す。図８、図９に示すようにリニアスケール１０のパターン部１８は有機ＥＬディスプレイ等の自発光型のペーパーディスプレイ８０とし、ペーパーディスプレイ８０を制御する制御回路として、ペーパーディスプレイ８０の表示をマトリックス駆動により行うためのドライバ８２、８４と、ドライバ８２、８４を介してペーパーディスプレイ８０に所定のパターン（画像）を表示させるための信号を生成し、出力するＣＰＵ８６と、ペーパーディスプレイ８０に表示させるパターンを記憶した表示データ格納メモリ８８とを備えている。ＣＰＵ８６は、表示データ格納メモリ８８に格納された表示データを参照し、その表示データが示すパターンをペーパーディスプレイ８０に表示させるための信号をドライバ８２、８４に出力する。
【００６７】
これによれば、表示データ格納メモリ８８を書換え可能なメモリとし、表示データ格納メモリ８８に格納される表示データを所望のスケールパターンを示す表示データに書き換えることによって、任意のスケールパターンをペーパーディスプレイ８０に表示させることができる。従って、パターン部１８のパターンの１ピッチの幅を変更することや、発光輝度や色温度を調整することなどが可能となる。第１〜第３の実施の形態においては、高輝度部１４と低輝度部１６の幅の比率、高色温度部５４と低色温度部５６の幅の比率を変更することができる。但し、これらの幅の比率は、ペーパーディスプレイ８０を使用せず、高輝度部１４や高色温度部５４のみを光源アレーで形成する場合であっても発光範囲を変更することにより、変更することが可能である。
【００６８】
次に、本発明に係る位置検出センサの第５の実施の形態について説明する。
【００６９】
第５の実施の形態の位置検出センサは、図１０に示すようにリニアスケール１００とリニアスケール１００に対して相対的に移動する反射板１０２を有している。尚、反射板１０２は上記実施の形態におけるセンサ部１２と同様に例えば移動する測定対象物に連動するように取り付けられ、リニアスケール１００に対する反射板１０２の位置、速度が測定される。
【００７０】
リニアスケール１００は、第１〜第４の実施の形態と同様にパターン部１０４を有しており、パターン部１０４には、発光部１０６と受光部１０８が交互に配列されている。発光部１０６は、上記実施の形態と同様に微細加工された光源アレーにより形成され、受光部１０８は、受光素子により形成される。
【００７１】
また、図１１の断面図に示すように、パターン部１０４の上面には発光部１０６から出射された光の散乱を抑制するための導光板１０８が設けられる。
【００７２】
一方、反射板１０２は、発光部１０６から出射された光を反射する反射面を有するのみで、上記実施の形態のセンサ部１２のような受光部を備えていない。
【００７３】
これによれば、リニアスケール１００のパターン部１０４において反射板１０２に対向する位置にある発光部１０６から出射された光は、反射板１０２で反射し、光を出射した発光部１０６に隣接する受光部１０８に入射する。
【００７４】
従って、複数の受光部１０８の各々の出力を個別に読み取ることができるようにすれば、反射板１０２の反射光が入射した受光部１０８の位置から反射板１０２の絶対位置を検出することができる。そして、これに基づき、反射板１０２の移動量や移動速度も検出することができる。
【００７５】
また、複数の受光部１０８の各々の出力を個別に読み取るのではなく、全ての受光部１０８の出力の総和を読み取るようにした場合であっても、第１〜第３の実施の形態のいずれかと同様の方法で、反射板１０２の移動量、移動方向、絶対位置を検出することができる。
【００７６】
即ち、発光部１０６の発光輝度又は点滅周波数を第１又は第２の実施の形態における高輝度部１４と同様に、リニアスケール１００の絶対位置に対して、原点からの距離に応じて徐々に高く（又は低く）し、受光部１０８で受光する光の光量や点滅周波数を反射板１０２の位置によって変化させるようにすればよい。
【００７７】
また、発光部１０６を第３の実施の形態における高色温度部５４と同様に微細加工された赤色、緑色、青色の光源アレーによりカラー表示可能に形成し、高色温度で発光させる。そして、リニアスケール１００の絶対位置に対して、各位置の発光部１０６の色温度が原点からの距離に応じて徐々に高くなるように発光させるようにしてもよい。この場合、受光部１０８は、第３の実施の形態のセンサ部５２と同様にカラーセンサとし、受光部１０８で受光する光の色温度を反射板１０２の位置によって変化させるようにすればよい。
【００７８】
以上、説明した各実施の形態の位置検出センサのリニアスケール１０、５０、１００は、曲面に設けることも可能である。第１の実施の形態の位置検出センサで例示すると、リニアスケール１０を例えば図１２に示すように回転する円筒状の回転部材１２０の曲面に設置すると共に、センサ部１２を図示しない固定部分に設置する。これによって、回転部材１２０の回転量、回転速度、回転位置（絶対位置）、又は、回転部材１２０に連動して移動する移動体の移動量、移動速度、絶対位置を検出することができる。このような回転部材１２０の例としては、例えば、撮影レンズのフォーカスレンズ、ズームレンズ、アイリス等を移動体として、その移動体の駆動するための操作リングや回転筒等がある。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】図１は、本発明に係る位置検出センサの第１の実施の形態の構成を示した斜視図である。
【図２】図２は、本発明に係る位置検出センサの第１の実施の形態の構成を示した断面図、及び、検出回路の図である。
【図３】図３は、検出回路の構成を例示した図である。
【図４】図４は、リニアスケールのパターンにおける高輝度部の発光輝度の説明に使用した説明図である。
【図５】図５は、第２の実施の形態においてリニアスケールのパターンにおける高輝度部の点滅周波数の説明に使用した説明図である。
【図６】図６は、本発明に係る位置検出センサの第３の実施の形態の構成を示した斜視図である。
【図７】図７は、本発明に係る位置検出センサの第３の実施の形態の構成を示した断面図、及び、検出回路の図である。
【図８】図８は、本発明に係る位置検出センサの第４の実施の形態におけるリニアスケールの斜視図である、
【図９】図９は、図８のリニアスケールのパターン部にペーパーディスプレイを使用した場合の制御回路のブロック図である。
【図１０】図１０は、本発明に係る位置検出センサの第５の実施の形態の構成を示した斜視図である、
【図１１】図１１は、本発明に係る位置検出センサの第５の実施の形態の構成を示した断面図である、
【図１２】図１２は、本発明に係る位置検出センサのリニアスケールを曲面に設置した態様を示した図である。
【図１３】図１３は、リニアスケールを使用した従来の反射型の位置検出センサの構成を示した図。
【図１４】図１４は、リニアスケールを使用した従来の透過型の位置検出センサの構成を示した図。
【符号の説明】
【００８０】
１０、５０、１００…リニアスケール、１２、５２…センサ部、１４…高輝度部、１６…低輝度部、１７…フレーム部、１８、５８、１０４…パターン部、２０、５９…垂直導光板、２２…受光素子（フォトトランジスタ）、５４…高色温度部、５６…低色温度部、６０…カラーセンサ、６０Ｒ、６０Ｇ、６０Ｂ…フォトダイオード、１０２…反射板
【技術分野】
【０００１】
本発明は位置検出センサに係り、特に測定対象物の移動量、移動速度、絶対位置等を検出するためのリニアスケールを有する位置検出センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
リニアスケールを使用した光電式の位置検出センサは、周知のようにリニアスケールに設けられたパターンをリニアスケールに対して相対的に移動する光学手段により光学的に読み取ることによって、光学手段とリニアスケールの相対的な移動量や、リニアスケールに対する光学手段の位置等を検出できる構成となっている。
【０００３】
図１３及び図１４は、リニアスケールを使用した従来の位置検出センサの構成を例示した図であり、図１３は、反射型の位置検出センサを示し、図１４は、透過型の位置検出センサを示している。
【０００４】
図１３（Ａ）に示すように反射型の位置検出センサでは、リニアスケール２００に高反射率部（白色等の高輝度部）２０２と低反射率部（黒色等の低輝度部）２０４とが交互に設けられる。そして、このような反射型のリニアスケール２００に対向して、反射型のフォトインタラプタ２１０が配置され、そのフォトインタラプタ２１０がリニアスケール２００に対して相対的に移動する。例えば、リニアスケール２００が静止部分に取り付けられ、フォトインタラプタ２１０が移動する測定対象物に連動するように取り付けられる。
【０００５】
反射型のフォトインタラプタ２１０には、同図（Ｂ）に示すようにリニアスケール２００に光を投光する投光部（発光素子１２１）と、投光部から投光されてリニアスケール２００で反射した光を受光する受光部（受光素子２１４）とが同一面側に設けられている。フォトインタラプタ２１０が、リニアスケール２００の高反射率部２０２とこれに隣接する低反射率部２０４からなる１ピッチ分の距離を移動するごとに、同図（Ｃ）に示すように高（high）レベルと低（low）レベルの電圧からなるパルス信号が検出信号としてフォトインタラプタ２１０（受光素子２１４）から出力される。
【０００６】
図１４（Ａ）に示すように透過型の位置検出センサでは、リニアスケール２２０に光を透過させるためのスリット（透光部）２２２と遮光部２２４とが交互に設けられる。そして、このような透過型のリニアスケール２２０に対して、透過型のフォトインタラプタ２３０がその投光部２３２と受光部２３４とで挟むようにして配置され、そのフォトインタラプタ２３０がリニアスケール２２０に対して相対的に移動する。例えば、リニアスケール２２０が静止部分に取り付けられ、フォトインタラプタ２３０が移動する測定対象物に連動するように取り付けられる。
【０００７】
投光型のフォトインタラプタ２３０には、同図（Ｂ）に示すようにリニアスケール２２０に光を投光する投光部２３２（発光素子２３６）と、投光部２３２から投光されてリニアスケール２２０を透過した光を受光する受光部２３４（受光素子２３８）とが対向して設けられている。フォトインタラプタ２３０が、リニアスケール２２０のスリット２２２と遮光部２２４からなる１ピッチ分の距離を移動するごとに、同図（Ｃ）に示すように高（high）レベルと低（low）レベルの電圧からなるパルス信号が検出信号としてフォトインタラプタ２３０（受光素子２３４）から出力される。
【０００８】
特許文献１、２では、このようなリニアスケールとして液晶パネル（液晶スケール）を使用し、液晶の制御によってリニアスケールのパターンを液晶パネルで実現することが提案されている。
【特許文献１】特開２００２−４８５９９号公報
【特許文献２】特開２００５−２４２７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記反射型の位置検出センサは、光学手段の投光部から投光してリニアスケールで反射した反射光を検出するため、一般に検出信号の出力レベルが低く、また、製品ごとにＳ／Ｎ比が異なる。そのため、安定した検出信号が得られず、また、検出信号が高レベルか低レベルかを判定するためのスライスレベルの設定が難しいという問題がある。
【００１０】
また、上記透過型の位置検出センサは、リニアスケールのスリットを透過する光を直接検出するため、検出信号の出力レベルが高いが、スリットの形状が検出精度に影響する。また、光学手段（フォトインタラプタ等）の発光部と受光部がリニアスケールを挟んで対向配置されるため、センサの形状幅が大きくなるという問題もある。
【００１１】
更に、図１３及び図１４に示したリニアスケールは、絶対位置を検出するものではなく、相対位置（移動量）や移動速度を検出するもので、検出信号により直接的に絶対位置を検出することができない。また、絶対位置を検出するための手段として、抵抗値方式のリニアスケールを用いる方法もあるが、抵抗値を検出するブラシ部の移動方向によって誤差が生じ精度上の問題がある。
【００１２】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、安定した高出力の検出信号を得ると共に、移動量、移動速度、絶対位置のうちの所望の検出を容易に可能とし、且つ、狭い隙間においても使用できる位置検出センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記目的を達成するために、請求項１に係る位置検出センサは、所定のパターンが形成されるスケールと、前記スケールに対向して設けられると共に、前記スケールに対して相対的に移動可能に設けられた相対可動部とを備えた位置検出センサにおいて、前記スケールに設けられ、前記パターンを形成するための自発光する発光部と、前記相対可動部に設けられる受光部であって、前記スケールの前記パターンが形成された部位のうち、測定対象物の現在位置とする位置で発光した光を検出する受光部と、を備え、前記受光部から出力された検出信号に基づいて、前記測定対象物の移動量、移動速度、又は、絶対位置を検出することを特徴としている。
【００１４】
本発明によれば、自発光の光を検出するため、安定した高出力の検出信号を得ることができる。
【００１５】
請求項２に係る位置検出センサは、請求項１に記載の発明において、前記スケールの前記パターンが形成される部位に自発光するペーパーディスプレイが設けられ、該ペーパーディスプレイに対する画像表示により前記パターンが形成されることを特徴としている。
【００１６】
本発明によれば、有機ＥＬディスプレイ等のペーパーディスプレイの解像度表示本数に見合う分解能を得ることができる。また、従来の印刷型反射スケールと同様に曲面での使用が可能となる。
【００１７】
請求項３に係る位置検出センサは、請求項１、又は、２に記載の発明において、前記スケールの前記パターンが形成される部位の表面に垂直導光板が設けられたことを特徴としている。
【００１８】
本発明によれば、光の散乱が抑制され、更に安定した高出力の検出信号が得られる。
【００１９】
請求項４に係る位置検出センサは、請求項１、２、又は、３に記載の発明において、前記スケールの前記パターンは、高輝度部と低輝度部とを交互に配列したパターンであり、前記相対可動部の前記受光部により受光した光の輝度を検出し、該検出した輝度に基づいて前記測定対象物の移動量、移動速度、又は、絶対位置を検出することを特徴としている。
【００２０】
本発明は、スケールのパターンについての一実施の形態を示したものである。
【００２１】
請求項５に係る位置検出センサは、請求項１、２、３、又は、４に記載の発明において、前記高輝度部の各々の輝度を位置に応じた異なる輝度とし、前記相対可動部の前記受光部により検出した輝度の大きさに基づいて、前記測定対象物の絶対位置を検出することを特徴としている。
【００２２】
本発明によれば、受光部により検出した輝度の大きさにより、絶対位置の検出が可能となる。
【００２３】
請求項６に係る位置検出センサは、請求項１、２、３、又は、４に記載の発明において、前記高輝度部の各々の発光を位置に応じた異なる周波数で点滅させ、前記相対可動部の前記受光部により検出した輝度の信号周波数に基づいて、前記測定対象物の絶対位置を検出することを特徴としている。
【００２４】
本発明は、スケールのパターンについての一実施の形態を示したものである。
【００２５】
請求項７に係る位置検出センサは、請求項１、２、又は、３に記載の発明において、前記スケールの前記パターンは、高色温度部と低色温度部とを交互に配列したパターンであり、前記相対可動部の前記受光部により受光した光の色温度を検出し、該検出した色温度に基づいて前記測定対象物の移動量、移動速度、又は、絶対位置を検出することを特徴としている。
【００２６】
本発明は、スケールのパターンについての一実施の形態を示したものであり、色温度によっても移動量、移動速度、又は、絶対位置の検出を行えるようにした態様である。
【００２７】
請求項８に係る位置検出センサは、請求項１−７のうちのいずれか１に記載の発明において、前記スケールの前記パターンにおいて、前記高輝度部と前記低輝度部の幅の比率、又は、前記高色温度部と前記低色温度部の幅の比率を変更可能にしたことを特徴としている。
【００２８】
本発明によれば、高分解能化、省電力化が可能となる。
【００２９】
請求項９に係る位置検出センサは、請求項１−８のうちのいずれか１に記載の発明において、前記スケールの前記パターンを記憶するメモリを備えたことを特徴としている。
【００３０】
本発明によれば、メモリのデータによってスケールのパターンを任意の設定することができる。
【００３１】
請求項１０に係る位置検出センサは、請求項９に記載の発明において、前記メモリに記憶するパターンを書換え可能としたことを特徴としている。
【００３２】
メモリのデータを書き換えることによってスケールのパターンを任意の変更、調整することができる。
【００３３】
請求項１１に係る位置検出センサは、所定のパターンが形成されるスケールと、前記スケールに対向して設けられると共に、前記スケールに対して相対的に移動可能に設けられた相対可動部とを備えた位置検出センサにおいて、前記スケールにおいて自発光する発光部と光を受光する受光部とを交互に配置することによって前記パターンを形成すると共に、前記パターンを形成する発光部のうち、測定対象物の現在位置とする位置の発光部で発光した光を反射させて該発光部に隣接する受光部に入射させる反射面を前記相対可動部に設け、前記受光部から出力された検出信号に基づいて、前記測定対象物の移動量、移動速度、又は、絶対位置を検出することを特徴としている。
【００３４】
発発明によれば、スケールにおいて、自発光した光を自ら検出するため、安定した発光及び発光制御が可能となる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、安定した高出力の検出信号を得ることができる共に、移動量、移動速度、絶対位置のうちの所望の検出が容易に可能となり、且つ、狭い隙間においても使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る位置検出センサを実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【００３７】
本発明に係る位置検出センサの第１の実施の形態について説明する。
【００３８】
図１は、本発明に係る位置検出センサの第１の実施の形態の構成を示した斜視図である。同図に示すように本実施の形態の位置検出センサは、自発光型のリニアスケール１０と、リニアスケール１０に対して相対的に移動可能に配置されるセンサ部（相対可動部）１２を備えている。例えば、リニアスケール１０が静止部分に取り付けられ、センサ部１２が移動する測定対象物に連動するように取り付けられる。又は、この逆の場合もある。
【００３９】
リニアスケール１０は、フレーム部１７とパターン部１８とを備え、パターン部１８には、白色の高輝度部１４と黒色の低輝度部１６とを交互に配列したパターンが形成されている。白色の高輝度部１４、１４、…は各々、微細加工された光源アレーにより形成されており、自ら白色に発光するようになっている。
【００４０】
また、図２の断面図に示すように、リニアスケール１０の上面には高輝度部１４、１４、…から出射した光の散乱を抑制し、パターン部１８の上面に対して垂直方向にその光を導くための垂直導光板２０が設けられている。
【００４１】
一方、センサ部１２は、図２に示すように、従来のような投光部はなく、受光部のみを備え、その受光部に受光素子（フォトトランジスタ）２２を有している。
【００４２】
センサ部１２の受光部がリニアスケール１０の高輝度部１４に対向する位置に移動すると、図３に示すような検出回路によって、センサ部１２の受光部（フォトトランジスタ２２）に入射した光の光量に応じた電圧の検出信号が出力されるようになっている。図３において、フォトトランジスタ２２に光が入射していない場合には、フォトトランジスタ２２に電流が流れずにトランジスタ２４がオフの状態となる。このとき、出力電圧Ｖoは電源からの印加電圧Ｖccとなる。
【００４３】
一方、フォトトランジスタ２２に光が入射した場合、入射した光の光量に応じた大きさの電流がフォトトランジスタ２２に流れるようになる。その電流の大きさに応じた電流がトランジスタ２４に流れる。これによって出力電圧Ｖoは、フォトトランジスタ２２に入射した光量に応じた電圧分だけＶccから減算した電圧となる。
【００４４】
尚、以下において、センサ部１２から出力される検出信号は、上記のように検出回路から出力される出力電圧Ｖoに対して、Ｖccを基準電圧（０Ｖ）とし、負の電圧を正の電圧に変換したものとする。この場合、フォトトランジスタ２２に光が入射していない状態では、０Ｖ（低レベルの電圧）の検出信号が出力される。一方、フォトトランジスタ２２に光が入射すると、その光の光量が大きいほど大きな電圧（高レベルの電圧）の検出信号が出力されるものとなる。
【００４５】
従って、センサ部１２が移動すると、リニアスケール１０の高輝度部１４と低輝度部１６からなる１ピッチ分を移動するごとに、高（high）レベルと低（low）レベルの電圧からなるパルス信号が検出信号として出力される。このパルス信号のパルス数をカウントすることにより、センサ部１２の移動量を検出することができ、また、単位時間当たりのパルス数をカウントすることにより、センサ部１２の移動速度を検出することができる。
【００４６】
また、リニアスケール１０の高輝度部１４、１４、…は、一定の発光輝度ではなく、図４（Ａ）に示すように縦軸に示すリニアスケール１０の絶対位置に対して、横軸に示す各位置に配置される各高輝度部１４の白発光輝度が原点からの距離に応じて徐々に高くなるように調整されている。
【００４７】
従って、図４（Ｂ）に示すようにセンサ部１２が移動すると、センサ部１２により高（high）レベルと低（low）レベルの電圧からなるパルス信号が検出信号として出力されると共に、検出信号が高レベルの際の電圧値が、センサ部１２の絶対位置に応じた電圧値となる。この検出信号が高レベルの際の電圧値を検出することにより、センサ部１２の絶対位置を検出することができる。
【００４８】
尚、図４では、各高輝度部１４の白発光輝度が原点からの距離が大きくなるほど高くなるように調整されている例を示したが、各高輝度部１４の位置に応じて発光輝度が相違していればよく、原点からの距離が大きくなるほど、高輝度部１４の発光輝度が小さくなるようにしてもよい。また、絶対位置の検出が不要な場合には、高輝度部１４の全ての発光輝度を一定にしても良い。
【００４９】
以上のように、自発光型のリニアスケール１０を用いることにより、反射光を検出するのではなく、リニアスケール１０で自発光した光を直接検出するため、安定した高出力の信号を得ることができるようになる。
【００５０】
また、リニアスケール１０の表面に垂直導光板２０を設置することにより、光の散乱を抑制し、更に安定した高出力の検出信号を得ることができる。
【００５１】
また、リニアスケール１０のフレーム部は、パターン部１８の高輝度部１４又は低輝度部１６と一体の構成部材でもよい。
【００５２】
また、リニアスケール１０のパターン部１８は、有機ＥＬディスプレイ等のペーパーディスプレイを用いることが可能であり、ペーパーディスプレイでの画像表示を制御することにより、例えば、高輝度部１４を白（又は色）、低輝度部１６を黒で表示させてパターン部１８のパターンを生成するようにしてもよい。フレーム部１７もパターン部１８と一体とし、リニアスケール１０の全体をペーパーディスプレイとしてもよい。このようにペーパーディスプレイを使用することにより、従来の印刷型反射スケールに対し、ペーパーディスプレイの解像度表示本数に見合う分解能を得ることができる。
【００５３】
次に、本発明に係る位置検出センサの第２の実施の形態について説明する。
【００５４】
第２の実施の形態の位置検出センサの構成は、図１乃至図３に示した第１の実施の形態の位置検出センサと同様に構成される。一方、リニアスケール１０の高輝度部１４は、一定の発光輝度で発光すると共に所定周波数で点滅する。そして、図５（Ａ）に示すように縦軸に示すリニアスケール１０の絶対位置に対して、横軸に示す各可位置に配置される高輝度部１４の点滅周波数が原点からの距離に応じて徐々に高くなるように点滅している。
【００５５】
従って、図５（Ｂ）に示すようにセンサ部１２が移動すると、センサ部１２により所定周波数のパルス信号と、比較的長い間継続する低レベルの信号とからなる検出信号が出力されると共に、所定周波数のパルス信号が出力されている際の周波数が絶対に応じた周波数となる。この検出信号のパルス信号出力時の周波数を検出することにより、センサ部１２の絶対位置を検出することができる。
【００５６】
尚、図５では、各高輝度部１４の点滅周波数は原点からの距離が大きくなるほど高くなるように調整されている例を示したが、各高輝度部１４の位置に応じて点滅周波数が相違していればよく、原点からの距離が大きくなるほど、高輝度部１４の点滅周波数が低くなるようにしてもよい。また、絶対位置の検出が不要な場合には、高輝度部１４の全ての点滅周波数を一定にしてもよい。
【００５７】
次に、本発明に係る位置検出センサの第３の実施の形態について説明する。
【００５８】
第３の実施の形態の位置検出センサは、図６に示すようにリニアスケール５０及びセンサ部５２を有しており、第１及び第２の実施の形態と同様にリニアスケール５０は、フレーム部５７とパターン部５８とを備えている。このパターン部５８のパターンとして、第１及び第２の実施の形態のように輝度の差によってパターンが生成されるのではなく、色温度の差によってパターンが生成される。即ち、パターン部５８には、高色温度の高色温度部５４（Ｃ１〜Ｃｎ）と例えば黒色等の低色温度の低色温度部５６とが交互に配置される。高色温度部５４は、微細加工された赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の光源アレーによりカラー表示可能に形成される。
【００５９】
また、図７の断面図に示すように、リニアスケール５０の上面には高輝度部１４、１４、…から出射した光の散乱を抑制し、パターン部５８の上面に対して垂直方向にその光を導くための垂直導光板５９が設けられている。
【００６０】
一方、センサ部５２には、図７に示すカラーセンサ６０が具備されており、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各々の色の波長の光を受光するフォトダイオード６０Ｒ、６０Ｇ、６０Ｂを備えている。これらのフォトダイオード６０Ｒ、６０Ｇ、６０Ｂに入射した光に対して、図７に示すような検出回路により色温度が検出される。
【００６１】
即ち、各フォトダイオード６０Ｒ、６０Ｇ、６０Ｂで受光した光の光量に応じた出力は各々、対数圧縮回路６２Ｒ、対数圧縮回路６２Ｇ、対数圧縮回路６２Ｂにより対数圧縮される。そして、対数圧縮回路６２Ｇと対数圧縮回路６２Ｒの出力が減算回路６４により減算されると共に、対数圧縮回路６２Ｂと対数圧縮回路６２Ｇの出力が減算回路６６により減算される。これにより、カラーセンサ６０により受光された緑色と赤色の光量の比に応じた電圧（Ｖo（Ｇ／Ｒ））と、青色と緑色の光量の比に応じた電圧（Ｖo（Ｂ／Ｇ））が対数圧縮回路６２Ｂと対数圧縮回路６２Ｇから出力される。これらの電圧Ｖo（Ｇ／Ｒ）、Ｖo（Ｂ／Ｇ）によりカラーセンサ６０に入射した光の色温度が検出される。
【００６２】
また、リニアスケール５０の高色温度部５４は、一定の色温度ではなく、リニアスケール５０の絶対位置に対して、各位置の高色温度部５４の色温度が原点からの距離に応じて徐々に高くなるように発光している。
【００６３】
従って、センサ部５２が移動すると、検出回路により高レベルと低レベルの電圧からなるパルス信号が検出信号として減算回路６４、６６から出力され、この検出信号によりセンサ部５２の移動量や移動速度が上記実施の形態と同様に検出される。
【００６４】
また、検出回路の出力が高色温度を示した際に、検出回路の出力と絶対位置との関係を示すテーブルを参照することによりデータ色温度によりセンサ部１２の絶対位置を検出することができる。
【００６５】
次に、本発明に係る位置検出センサの第４の実施の形態について説明する。
【００６６】
本実施の形態では、第１〜第３の実施の形態において、リニアスケール１０（５０）のパターン部１８（５８のパターンを任意に書き換えられるようにした態様を示す。図８、図９に示すようにリニアスケール１０のパターン部１８は有機ＥＬディスプレイ等の自発光型のペーパーディスプレイ８０とし、ペーパーディスプレイ８０を制御する制御回路として、ペーパーディスプレイ８０の表示をマトリックス駆動により行うためのドライバ８２、８４と、ドライバ８２、８４を介してペーパーディスプレイ８０に所定のパターン（画像）を表示させるための信号を生成し、出力するＣＰＵ８６と、ペーパーディスプレイ８０に表示させるパターンを記憶した表示データ格納メモリ８８とを備えている。ＣＰＵ８６は、表示データ格納メモリ８８に格納された表示データを参照し、その表示データが示すパターンをペーパーディスプレイ８０に表示させるための信号をドライバ８２、８４に出力する。
【００６７】
これによれば、表示データ格納メモリ８８を書換え可能なメモリとし、表示データ格納メモリ８８に格納される表示データを所望のスケールパターンを示す表示データに書き換えることによって、任意のスケールパターンをペーパーディスプレイ８０に表示させることができる。従って、パターン部１８のパターンの１ピッチの幅を変更することや、発光輝度や色温度を調整することなどが可能となる。第１〜第３の実施の形態においては、高輝度部１４と低輝度部１６の幅の比率、高色温度部５４と低色温度部５６の幅の比率を変更することができる。但し、これらの幅の比率は、ペーパーディスプレイ８０を使用せず、高輝度部１４や高色温度部５４のみを光源アレーで形成する場合であっても発光範囲を変更することにより、変更することが可能である。
【００６８】
次に、本発明に係る位置検出センサの第５の実施の形態について説明する。
【００６９】
第５の実施の形態の位置検出センサは、図１０に示すようにリニアスケール１００とリニアスケール１００に対して相対的に移動する反射板１０２を有している。尚、反射板１０２は上記実施の形態におけるセンサ部１２と同様に例えば移動する測定対象物に連動するように取り付けられ、リニアスケール１００に対する反射板１０２の位置、速度が測定される。
【００７０】
リニアスケール１００は、第１〜第４の実施の形態と同様にパターン部１０４を有しており、パターン部１０４には、発光部１０６と受光部１０８が交互に配列されている。発光部１０６は、上記実施の形態と同様に微細加工された光源アレーにより形成され、受光部１０８は、受光素子により形成される。
【００７１】
また、図１１の断面図に示すように、パターン部１０４の上面には発光部１０６から出射された光の散乱を抑制するための導光板１０８が設けられる。
【００７２】
一方、反射板１０２は、発光部１０６から出射された光を反射する反射面を有するのみで、上記実施の形態のセンサ部１２のような受光部を備えていない。
【００７３】
これによれば、リニアスケール１００のパターン部１０４において反射板１０２に対向する位置にある発光部１０６から出射された光は、反射板１０２で反射し、光を出射した発光部１０６に隣接する受光部１０８に入射する。
【００７４】
従って、複数の受光部１０８の各々の出力を個別に読み取ることができるようにすれば、反射板１０２の反射光が入射した受光部１０８の位置から反射板１０２の絶対位置を検出することができる。そして、これに基づき、反射板１０２の移動量や移動速度も検出することができる。
【００７５】
また、複数の受光部１０８の各々の出力を個別に読み取るのではなく、全ての受光部１０８の出力の総和を読み取るようにした場合であっても、第１〜第３の実施の形態のいずれかと同様の方法で、反射板１０２の移動量、移動方向、絶対位置を検出することができる。
【００７６】
即ち、発光部１０６の発光輝度又は点滅周波数を第１又は第２の実施の形態における高輝度部１４と同様に、リニアスケール１００の絶対位置に対して、原点からの距離に応じて徐々に高く（又は低く）し、受光部１０８で受光する光の光量や点滅周波数を反射板１０２の位置によって変化させるようにすればよい。
【００７７】
また、発光部１０６を第３の実施の形態における高色温度部５４と同様に微細加工された赤色、緑色、青色の光源アレーによりカラー表示可能に形成し、高色温度で発光させる。そして、リニアスケール１００の絶対位置に対して、各位置の発光部１０６の色温度が原点からの距離に応じて徐々に高くなるように発光させるようにしてもよい。この場合、受光部１０８は、第３の実施の形態のセンサ部５２と同様にカラーセンサとし、受光部１０８で受光する光の色温度を反射板１０２の位置によって変化させるようにすればよい。
【００７８】
以上、説明した各実施の形態の位置検出センサのリニアスケール１０、５０、１００は、曲面に設けることも可能である。第１の実施の形態の位置検出センサで例示すると、リニアスケール１０を例えば図１２に示すように回転する円筒状の回転部材１２０の曲面に設置すると共に、センサ部１２を図示しない固定部分に設置する。これによって、回転部材１２０の回転量、回転速度、回転位置（絶対位置）、又は、回転部材１２０に連動して移動する移動体の移動量、移動速度、絶対位置を検出することができる。このような回転部材１２０の例としては、例えば、撮影レンズのフォーカスレンズ、ズームレンズ、アイリス等を移動体として、その移動体の駆動するための操作リングや回転筒等がある。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】図１は、本発明に係る位置検出センサの第１の実施の形態の構成を示した斜視図である。
【図２】図２は、本発明に係る位置検出センサの第１の実施の形態の構成を示した断面図、及び、検出回路の図である。
【図３】図３は、検出回路の構成を例示した図である。
【図４】図４は、リニアスケールのパターンにおける高輝度部の発光輝度の説明に使用した説明図である。
【図５】図５は、第２の実施の形態においてリニアスケールのパターンにおける高輝度部の点滅周波数の説明に使用した説明図である。
【図６】図６は、本発明に係る位置検出センサの第３の実施の形態の構成を示した斜視図である。
【図７】図７は、本発明に係る位置検出センサの第３の実施の形態の構成を示した断面図、及び、検出回路の図である。
【図８】図８は、本発明に係る位置検出センサの第４の実施の形態におけるリニアスケールの斜視図である、
【図９】図９は、図８のリニアスケールのパターン部にペーパーディスプレイを使用した場合の制御回路のブロック図である。
【図１０】図１０は、本発明に係る位置検出センサの第５の実施の形態の構成を示した斜視図である、
【図１１】図１１は、本発明に係る位置検出センサの第５の実施の形態の構成を示した断面図である、
【図１２】図１２は、本発明に係る位置検出センサのリニアスケールを曲面に設置した態様を示した図である。
【図１３】図１３は、リニアスケールを使用した従来の反射型の位置検出センサの構成を示した図。
【図１４】図１４は、リニアスケールを使用した従来の透過型の位置検出センサの構成を示した図。
【符号の説明】
【００８０】
１０、５０、１００…リニアスケール、１２、５２…センサ部、１４…高輝度部、１６…低輝度部、１７…フレーム部、１８、５８、１０４…パターン部、２０、５９…垂直導光板、２２…受光素子（フォトトランジスタ）、５４…高色温度部、５６…低色温度部、６０…カラーセンサ、６０Ｒ、６０Ｇ、６０Ｂ…フォトダイオード、１０２…反射板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のパターンが形成されるスケールと、前記スケールに対向して設けられると共に、前記スケールに対して相対的に移動可能に設けられた相対可動部とを備えた位置検出センサにおいて、
前記スケールに設けられ、前記パターンを形成するための自発光する発光部と、
前記相対可動部に設けられる受光部であって、前記スケールの前記パターンが形成された部位のうち、測定対象物の現在位置とする位置で発光した光を検出する受光部と、
を備え、前記受光部から出力された検出信号に基づいて、前記測定対象物の移動量、移動速度、又は、絶対位置を検出することを特徴とする位置検出センサ。
【請求項２】
前記スケールの前記パターンが形成される部位に自発光するペーパーディスプレイが設けられ、該ペーパーディスプレイに対する画像表示により前記パターンが形成されることを特徴とする請求項１の位置検出センサ。
【請求項３】
前記スケールの前記パターンが形成される部位の表面に垂直導光板が設けられたことを特徴とする請求項１、又は、２の位置検出センサ。
【請求項４】
前記スケールの前記パターンは、高輝度部と低輝度部とを交互に配列したパターンであり、前記相対可動部の前記受光部により受光した光の輝度を検出し、該検出した輝度に基づいて前記測定対象物の移動量、移動速度、又は、絶対位置を検出することを特徴とする請求項１、２、又は、３の位置検出センサ。
【請求項５】
前記高輝度部の各々の輝度を位置に応じた異なる輝度とし、前記相対可動部の前記受光部により検出した輝度の大きさに基づいて、前記測定対象物の絶対位置を検出することを特徴とする請求項１、２、３、又は、４の位置検出センサ。
【請求項６】
前記高輝度部の各々の発光を位置に応じた異なる周波数で点滅させ、前記相対可動部の前記受光部により検出した輝度の信号周波数に基づいて、前記測定対象物の絶対位置を検出することを特徴とする請求項１、２、３、又は、４の位置検出センサ。
【請求項７】
前記スケールの前記パターンは、高色温度部と低色温度部とを交互に配列したパターンであり、前記相対可動部の前記受光部により受光した光の色温度を検出し、該検出した色温度に基づいて前記測定対象物の移動量、移動速度、又は、絶対位置を検出することを特徴とする請求項１、２、又は、３の位置検出センサ。
【請求項８】
前記スケールの前記パターンにおいて、前記高輝度部と前記低輝度部の幅の比率、又は、前記高色温度部と前記低色温度部の幅の比率を変更可能にしたことを特徴とする請求項１−７のうちのいずれか１に記載の位置検出センサ。
【請求項９】
前記スケールの前記パターンを記憶するメモリを備えたことを特徴とする請求項１−８のうちのいずれか１に記載の位置検出センサ。
【請求項１０】
前記メモリに記憶するパターンを書換え可能としたことを特徴とする請求項９の位置検出センサ。
【請求項１１】
所定のパターンが形成されるスケールと、前記スケールに対向して設けられると共に、前記スケールに対して相対的に移動可能に設けられた相対可動部とを備えた位置検出センサにおいて、
前記スケールにおいて自発光する発光部と光を受光する受光部とを交互に配置することによって前記パターンを形成すると共に、前記パターンを形成する発光部のうち、測定対象物の現在位置とする位置の発光部で発光した光を反射させて該発光部に隣接する受光部に入射させる反射面を前記相対可動部に設け、
前記受光部から出力された検出信号に基づいて、前記測定対象物の移動量、移動速度、又は、絶対位置を検出することを特徴とする位置検出センサ。
【請求項１】
所定のパターンが形成されるスケールと、前記スケールに対向して設けられると共に、前記スケールに対して相対的に移動可能に設けられた相対可動部とを備えた位置検出センサにおいて、
前記スケールに設けられ、前記パターンを形成するための自発光する発光部と、
前記相対可動部に設けられる受光部であって、前記スケールの前記パターンが形成された部位のうち、測定対象物の現在位置とする位置で発光した光を検出する受光部と、
を備え、前記受光部から出力された検出信号に基づいて、前記測定対象物の移動量、移動速度、又は、絶対位置を検出することを特徴とする位置検出センサ。
【請求項２】
前記スケールの前記パターンが形成される部位に自発光するペーパーディスプレイが設けられ、該ペーパーディスプレイに対する画像表示により前記パターンが形成されることを特徴とする請求項１の位置検出センサ。
【請求項３】
前記スケールの前記パターンが形成される部位の表面に垂直導光板が設けられたことを特徴とする請求項１、又は、２の位置検出センサ。
【請求項４】
前記スケールの前記パターンは、高輝度部と低輝度部とを交互に配列したパターンであり、前記相対可動部の前記受光部により受光した光の輝度を検出し、該検出した輝度に基づいて前記測定対象物の移動量、移動速度、又は、絶対位置を検出することを特徴とする請求項１、２、又は、３の位置検出センサ。
【請求項５】
前記高輝度部の各々の輝度を位置に応じた異なる輝度とし、前記相対可動部の前記受光部により検出した輝度の大きさに基づいて、前記測定対象物の絶対位置を検出することを特徴とする請求項１、２、３、又は、４の位置検出センサ。
【請求項６】
前記高輝度部の各々の発光を位置に応じた異なる周波数で点滅させ、前記相対可動部の前記受光部により検出した輝度の信号周波数に基づいて、前記測定対象物の絶対位置を検出することを特徴とする請求項１、２、３、又は、４の位置検出センサ。
【請求項７】
前記スケールの前記パターンは、高色温度部と低色温度部とを交互に配列したパターンであり、前記相対可動部の前記受光部により受光した光の色温度を検出し、該検出した色温度に基づいて前記測定対象物の移動量、移動速度、又は、絶対位置を検出することを特徴とする請求項１、２、又は、３の位置検出センサ。
【請求項８】
前記スケールの前記パターンにおいて、前記高輝度部と前記低輝度部の幅の比率、又は、前記高色温度部と前記低色温度部の幅の比率を変更可能にしたことを特徴とする請求項１−７のうちのいずれか１に記載の位置検出センサ。
【請求項９】
前記スケールの前記パターンを記憶するメモリを備えたことを特徴とする請求項１−８のうちのいずれか１に記載の位置検出センサ。
【請求項１０】
前記メモリに記憶するパターンを書換え可能としたことを特徴とする請求項９の位置検出センサ。
【請求項１１】
所定のパターンが形成されるスケールと、前記スケールに対向して設けられると共に、前記スケールに対して相対的に移動可能に設けられた相対可動部とを備えた位置検出センサにおいて、
前記スケールにおいて自発光する発光部と光を受光する受光部とを交互に配置することによって前記パターンを形成すると共に、前記パターンを形成する発光部のうち、測定対象物の現在位置とする位置の発光部で発光した光を反射させて該発光部に隣接する受光部に入射させる反射面を前記相対可動部に設け、
前記受光部から出力された検出信号に基づいて、前記測定対象物の移動量、移動速度、又は、絶対位置を検出することを特徴とする位置検出センサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００９−２７６２８４（Ｐ２００９−２７６２８４Ａ）
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１２９７５１（Ｐ２００８−１２９７５１）
【出願日】平成２０年５月１６日（２００８．５．１６）
【出願人】（０００００５４３０）フジノン株式会社 (2,231)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月１６日（２００８．５．１６）
【出願人】（０００００５４３０）フジノン株式会社 (2,231)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]