专利名称：光电式编码器和使用它的电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及搭载了多个光接^iL件的光电式编码器和编码器装置。
背景技术：
作为检测被检测体的直线运动或旋转运动等的移动并将其输入到计算机等数字 "i殳备中的装置，以往利用用于产生与的编码器装置。
上述编码器装置大致包括被排列多个开孔，同时在上述多个开孑L排列的方向 上移动的部件；检测穿过了上述开孔的光的光接4^t件；以及基于来自该光接^ll7L 件的Miy妻收单元的^^则输出而生成输出脉冲的信号处理单元。
图6是表示一例以往的编码器装置中的结构的图。其中，图6 (a)是平面图， 图6 (b)是侧面图。
上述编码器装置1大致由光源2、隙缝(slot)构件3和光接收装置4构成。光 源2和光接收装置4相互分离，同时隔着隙缝部件3被相互i44目对安装固定。在隙 缝部件3被插入在光源2和光接4緣置4之间的状态下，其相对于光源2和光接收 装置4，在X1方向(图6中右方向)或X2方向(图中左方向)上可移动。即，隙 缝部件3被固定在上述被检测体上，通iiJi述被检测体动作而在X方向(XI方向或 X2方向)上移动。
在上述iU刻緣置4中，由矩形的光电二极管等构成的光接"t7t件4a、 4b、 4c、 4d在X方向上被相互々財勤44非列。Mit^ll^件4a、 4b、 4c、 4d的X方向的宽 度被设定为dxl，另一方面，Y方向的长度被设定为dyl， MiU姿"tiL件4a、 4b、 4c、 4d的iU妄收面积湘同。jtbit,在隙缝部件3中，在X方向上透光单元3a和遮 光单元3b被相互々財妾地重复排列。透光单元3a和遮光单元3b的X方向的宽度dx2 被设定为'2xdxl ， ， Y方向的长度dy2被i5^为'dyl+ot， ( >dy 1 )。
上述iU妾j]^L件4a、 4c的输出信号由比较器5进行比较，其比较结果作为检测 信号VoutA从端子6被输出。itbii、， i^妄Jlt^件4b、 4d的输出信号由比较器7进行 比较，其比较结果作为^^则信号VoutB从端子8被输出。
这里，在上述隙缝部件3相对于光接^I1^置4在X1方向上移动的情况下，比较
器7的输出信号VoutB的波形成为与比较器5的输出信号VoutA相比延迟了 1/4周 期的波形。另一方面，在隙缝部件3相对于先接"t^置4在X2方向上移动的情况下， 比较器5的输出信号VoutA的波形成为比比较器7的输出信号VoutB延迟了 1/4周
期的波形。
可是，在以往的编码器装置l中，将光接"l^L件4a、 4b、 4c、 4d的边缘(edge) 与隙缝部件3中的透光单元3a和遮光单元3b的边界线平行地形成。因此，有光接 ^Jt件4a^4d的输出信号成为单调增加或单调减少的波形，抖动(jitter)变大的问题。
因此，为了解决有关上述才科的问题，如在特开2007-10426号公报(专利文献 1)中公开的编码器装置，提出了能够降^i企测信号的上升和下降的边缘的编码器装 置。图7表示上述专利文献1所公开的编码器装置11的平面结构。
上述编码器装置11大致由光源(未图示)、隙缝部件12和光i妻收装置13构成。 上述光源和光接收装置13相互分离，同时隔着隙缝部件12被相互相对地安装固定。 在隙缝部件12被插入在上述光源和光接4t装置13之间的状态下，其相对于上述光 源和光接"1^置13，在XI方向(图中右方向)或X2方向(图中左方向)上可移动。 即，隙缝部件12被固定在上述被检测体上，通iiJi述被检测体移动而在X方向上移 动。
如图7所示，在上述iU妄^^置13中，由菱形的光电二敗管等组成的光接^iL 件13a、 13b、 13c、 13d在X方向上被4財妄排列，以使通过上述菱形的相互相对的两 对顶点的直线与X轴和Y轴平行。再有，^^U妄^^L件的形状也可以为正方形。 iU妾"tit件13a、 13b、 13c、 13d的^^y妻"化件，其X方向的宽度dx3被设定为 dxl (图6中的光接"tit件4a 4d的X方向的宽度)，另一方面，其Y方向的长度dy3 净皮i殳定为'2xdyl (图6中的iU妄"liL件4a 4d的Y方向的长度)，，Miy勤t7L件 13a、 13b、 13c、 13d的iU妻收面积4目同。
此外，如图7所示，在上述隙缝部件12中，X方向Jiit光单元12a和遮光单元 12b被相互4財妾地重复排列。透光单元12a和遮光单元12b，其X方向的宽度dx4被 设定为'2xdx3，，其Y方向的长度dy4被"i议为'dy3+a， ( =2xdyl+a>2xdy 1 )。
上述iU妄^it件13a、 Bc的输出信号由比较器14进行比较，其比较结果作为 检测信号VoutA从端子15被输出。此外，iy妄^^L件13b、 13d的输出信号由比较 器16进行比较，其比较结果作为枱训信号VoutB从端子17被输出。
这里，在上述隙缝部件12相对于光接收装置13在XI方向上以等速方式移动的 情况下，如图8的(a)所示，i^妻^^L件13a的输出信号从时刻t0至时刻tl/2(=t/2 )，
其增加率緩慢i^曾力口，在时刻tl/2 (=t/2),增加率^j'j最;^，直至时刻tl (=t) 为止，增加率緩lt地减少。jtb^卜，从时刻t2至时刻't2+x/2'，其减少率緩慢地增加， 在时刻't2+T/2，，减少率达到最大后，直至时刻t3 (=12+1)为止，减少率緩慢地减少。 另一方面，如图8(c)所示，上述i^妄jRiL件13c的输出信号从时刻t0至时刻 tl/2(=t/2),其减少率緩慢i^曾加，在时刻tl/2 (=t/2)，减少率达到最大后，直至时 刻tl (=t)为止，减少率緩慢地减少。jtb^卜，从时刻t2至时刻't2+x/2'，其增加率緩 慢地增加，在时刻't2+T/2，，增加率达到最大后，直至时刻t3 (=t2W)为止，增加率 緩慢地减少。
因此，如图8 (e)所示，从上述比较器14输出的检测信号，在从时刻t0起经 过了时间T/2的时刻陡峭地下降，在从时刻t2起经过了时间i/2的时刻陡峭地上升。 因此，检测信号VoutA的上升和下降中的抖动大幅度地变小。
同样地，在上述隙缝部件12相对于光接收装置13在XI方向上匀速移动的情况 下，如图8(b)所示，光接^it件13b的输出信号从时刻tl至时刻'tl+r/2，，其增加 率緩慢地增加，在时刻'tl+r/2，，增加率达到最大后，直至时刻t2 (=tl+T)为止，增 加率緩慢地减少。此外，从时刻t3至时刻't3+x/2',其减少率緩慢地增加，在时刻 't3+V2'，减少率达到最大后，直至时刻t4 (=t3h)为止，减少率纟爰'lt地减少。
另一方面，如图8(d)所示，上述iy妾4tit件13d的输出信号从时刻tl至时刻 'tl+T/2，，其减少率緩慢地增加，在时刻'tl+T/2',减少率达到最大后，直至时刻t2 (=tlh)为止，减少率緩慢地减少。此外，从时刻t3至时刻't3+x/2'，其增加率緩慢 iW曾加，在时刻't3+t/2，，增加率达到最大后，直至时刻t4 (=0+t)为止，增加率緩 慢地减少。
因此，如图8 (f)所示，从上述比较器16输出的枱^则信号，在从时刻tl起经过 了时间T/2的时刻陵峭'地下降，在从时刻t3起经过了时间T/2的时刻陵峭'地上升。因 此，检测信号VoutB的上升和下降的抖动大幅度地变小。
可是，上述编码器装置11在面积为2x (dyl ) x4x (dxl) =8x (dyl ) x (dxl ) 的矩形区域中，使菱形的光接4tiL件13a 13d相互々財妄排列，获得4x (dyl ) x (dxl) 的总光接收面积。因此，存徊于于上述矩形区域的光接收效率减半到50%的问题。
此外，为了解决有关上述抖动的问题，如在特开2007-12904号公报(专利文献 2)所公开的编码器装置，提出了能够降^^全测信号的上升和下降的抖动的编码器装 置。图9表示在上述专利文献2所公开的编码器装置21的平面结构。
上述编码器装置21大致由光源(未图示)、隙缝部件22和光接"錄置23构成。
此外，iU妄JJ錄置23由八个光接收原件23a、 23b、 23c、 23d、 23e、 23f、 23g、 23h 构成。光接jRit件23a 23h的^^U妄^)liL件^r出与透过了隙缝部件22的透光单元 22a的光的入射光量对应的输出信号。
上述iy妄4l7L件23a、 23c、 23e、 23g的^^^妾"化件被排列在Y方向上，n 个(在本例中为3个)的光接收区域A1被相互地连结构成。然后，n个(3个)光 接收区域A1的M光接收区域构^目同尺寸的矩形形状(例如，略正方形)，同时 在Y方向的对角线上所在的顶点初相互连结。
相对于此，上述iU妾^iL件23b、 23d、 23f、 23h被排列在Y方向上，(n-l)个 (在本例中为2个)的矩形形状的光接收区域Al和两个三角形的光接收区域A2被 相互连结构成。然后，(n-l )个(2个)iU妻收区i或Al的M光接收区域枸^目同 大小的矩形形状(例如，略正方形)，同时在Y方向的对角线上所在的顶点^皮相互连
对角线截断所得的三角形，同时大致直角的顶点在(n-l)个(2个)iU妻收区域Al 的两端的顶点上被连结。
而且，上述iU妻^7t件23a 23h的^^U妻^iL件被酉己置，以使其iy妻收区域 Al、 A2的边与4財妄的光接4^L件23a 23h的光接收区域Al、 A2的边相互地重合。 由此，在较小的面积中配置光接^jlit件23a 23h。再有，^^U妄"lit件23a 23h 通过采用上述形状，从而确保大致相同的光接收面积。通过这样的光接收元件 23a 23h的结构，解决上述专利文献1所/>开的编码器装置11具有的iU妻^^丈率减 半到50。/。的问题。
MiU妄j]tiL件23a 23h的光接收区域Al 、 A2的X方向的￡>1 dx5被设定为 隙缝部件22的透光单元22a和遮光单元22b的X方向的^ dx6的一半。即，隙缝 部件22的透光单元22a和遮iW元22b的X方向的^ dx6 ,皮i殳定为'2xdx5，。此 夕卜，在光接4tit件23a 23h的Y方向的长度为dy5的情况下，隙缝部件22的透光单 元22a和遮光单元22b的Y方向的长度dy6被i^为'dy5+a， ( >dy5 )。再有，这种 情况下，iy妄"liL件23a 23h的Y方向的长度dy5被i议为图6中的iy妄41iL件 4a 4d的Y方向的长度dyl的2倍即'2xdyl'。
因此，上述编码器装置21通过^iy妻收区域Al的形状设为矩形形状，iU妻收 区域A2的形状设为三角形，从而光接J]t7t件23a 23h的输出信号的上升下降变得陡 峭，抖J力纟皮大幅^i也减少。
但是，在上述专利文献2所公开的以往的编码器装置21中，有以下问题。即，
编码器装置21具有其光接收区域Al之间、或光接收区域Al和光接收区域A2被连 结的结构。因此，在隙缝部件22中的透光举元22a和遮光单元22b的边界通过上述 连结部分的期间来自各个iU刻^t件23a 23h的输出信号成为单调增加或单调减少 的波形，^H力的下^^呈度减少。
而且，尽管上述>^妄》|忧件23a、 23c、 23e、 23g和iU妄4tiL件23b、 23d、 23f、 23h确保^J丈相同的i^妻收面积，但由于形状不相同，所以还存在在输出信号间产生 偏差的问题。
发明内容
因此，本发明的课M,提供能够降^^牛动而没有iU^l"文率的恶化的光电式 编石马器，以^^ti ]它的电子i殳备。
为了解决上述课题，本发明的光电式编码器包4舌 发光单元；
iU妾收单元，接收,Ui^iWiUt出的光；以及
移动体，其第一区域和第二区域在移动方向上交替地4非列，同时上述第一区域 和上述第二区域的边界在与上述移动方向正交的方向上延长，上述第一区域将从上 ii^光单元射出的光向上述iU妄收单^tit过或反射，上述第二区域具有与上述第一 区域不同的透光率或光反射率，
上述iU妄收单元将多个相同的光接"liL件在上述移动体的移动方向上并排设置 多个而构成，
上述iU妄j]tiL件具有可以实际或虚拟地分割为两个相等的三角形形状的光接收 区域，并且将有上述相等的三角形形状的两个光接收区域的相互对应的边重合靠在
上述i^妻^Rit件中的上述移动方向的两侧的边与上述移动方向上靠在^^的上 述iU妄"lit件的边平行或一致，并且对于上述移动方向非直角地倾斜。
才艮据上述结构，上述Miy刻tiL件具有将有相等的三角形的两个光接收区域 的相互对应的边重合而靠在-"^的形状，上述>^妻》|化件的上述移动方向的两侧的
边对于上述移动方向非直角地倾斜。因此，上述^^y勤tit件的边^^于于在上述 移动体中与上述移动方向正交的方向上延长的上述第一区域和上述第二区域之间的
边界不平行。因此，来自 件的输出信号的上升和下降不是单调增加或 单调减少而成为近似正弦波的形状，增加和减少的程度变得使峭。因此，可以降低
基于来自M^y妄^it件的输出信号所生成的上述移动体的检测信号的抖动。 此外，在一实施方式中，
构成上述iy妻收单元的上述iy妄^it^件有平行四边形的形状。
根据该实施方式，上述光接纟^iL件具有平行四边形的形状。因此，全部的上述
iy妻"^t件可以在上述移动体的移动方向上々財妾并排设置而不使方向反转。从而能
够降^J:述^^U妄^^L件的输出信号之间的偏差。
此外，在一实施方式中，
上述iU妻jRit件被实际或虚拟地分割的两个相等的三角形形状的iU妾收区域构
成直角三角形形状，
上述^y妄^Rit件具有等腰三角形的形状，等腰三角形将90度的角相互4財妻而使 上述两个相等的直角三角形形状的光接收区域靠在""^形成。
根据该实施方式，上述iU姿^it件具有等腰三角形的形状。因此，通过使方向
反转，可以将全部的上述iU妻J]tiL件在上述移动体的移动方向上邻接并排设置而不
设置间隙。因此，iU妻^^l率为100%,可以高效率:l^^得上述iU妄^^t件的输出信
此外，在一实施方式中，
上述iU妄4tiL件被实际或虚拟地分割的两个相等的三角形形状的光接收区域构
成直角三角形形状，
上述iU妻^it件具有在将夹住直角的两边中的^^可一边重合而使上述两个相等
的直角三角形形状的iU妻收区域靠在"^时， 一个直角三角形的直角和另一个直角
三角形的非直角相互地4財娄的形状。
根据该实施方式，上述iU妄^it件的形状为点对称。因此，全部的上述光接收
元件没有使方向反转，在上述移动体的移动方向上，可以々財妻并排设置而不设置间
隙。因此，可以降^ji述^^y妻Ji化件的输出信号间的偏差。而且，iU妻^^支率
为100%,可以高效率丄4^得上述iU刻tiL件的输出信号。 此外，在一实施方式中，
上述iy妄4tiL件具有锯齿形状，使上述两个相等的直角三角形形状的光接收区 域靠在一^l且成的上述平行四边形形状的多个光接收区域，以对应的一个边重合， 同时相对于上述边为线对称，由此靠在"-^形成锯齿形状。
才艮据该实施方式，上述^Ny妄^iL件的边缘具有锯齿形状。因此，可以将对
于上述移动体中的上述第一区域和上述第二区域的边界不平行的上述iy妻^it件的
边缘的长度进行细分。因此，可以将对上述Miy妄4tit件的入射光量、即输出信 号进行平均。
此外，在一实施方式中，
上述光接"仏件以上述移动体中的上述第一区域或上述第二区域的排列间距p
的(2xn)分之一的间距，朝连续并排i殳置(2xn)个，其中，n为n^2的整数，
上述光电式编码器还包括信号处理单元，基于来自上述(2xn)个的光接4tiL 件的输出信号，在上述移动体中的上述第一区域和上述第二区域仅移动上述排列间 距P的每一个周期T中，生^i目位各自相差36072n,同时周期为(2/n) xT的两个
矩形波。
根据该实施方式，可以使相位各自相差36072n,同时周期为T的(2xn)个的 对上述信号处理单元的输出信号的上升和下降变得卩走山肖。因此，可以降低在上述移 动体中的上述第一区域和上述第二区域移动上述排列间距P的每一个周期T中，由 上述信号处理单元生成的矩形波，即相位各自相差36072n,同时周期为(2/n) xT 的两个矩形波的才树。
此外，本发明的电子设备包括上i^^发明的光电式编码器。 才艮据上述结构，由于包括能够降jtt于来自MiU妄^iL件的输出信号所生成 的上述移动体的检测信号的抖动的光电式编码器，所以可以基于上述检测信号，高 精度iW全测上述移动体的位移量或位移方向。因此，能够用该检测结^i^行合适的 动作。
从以上可知，本发明的光电式编码器构成使MiU刻"件具有将有相等的三 角形形状的两个光接收区域的相互对应的边重合而靠在"""^的形状，使上述光接收 元件中的上述移动方向的两侧的必t于上述移动方向非直角地倾斜。因此，上述各 个光接4tiL件的边缘，对于在上述移动体中与上述移动方向正交的方向上延长的上 述第一区域和上述第二区域之间的边界不平行。因此，来自M^U翻tiL件的输出 信号的上升和下降不^^单调增加或单调减少，而成为近似正弦波的形状，增加和减 少的程度变得P走峭'。因此，可以P争低基于来自^^iU妾^^t件的输出信号所生成的 上述移动体的检测信号的抖动。
而且，如果^Ji述iU妻JjtiL件的形状为平行四边形的形状，则可以将全部的上 述光接"tit件在上述移动体的移动方向上4財妾并排设置而不使其方向反转。因此， 可以降^Ji述Miy妄^iL件的输出信号间的偏差。
而且，通过^Ji述^^U妻^]tit件的形状为平行四边形或等腰三角形的形状，
平行四边形或等腰三角形将被实际或虚4W也分割的两个相等的直角三角形形状的光
々財妾并排设置而不设置间隙。因此，iU^b丈率为ioo%，可以高效率iM^寻上述光
接41iL件的输出信号。
此外，本发明的电子设备包括能够,錄于来自^i^y^化件的输出信号所 生成的上述移动体的检测信号的抖动的光电式编码器，所以可以基于上述检测信号， 高精度M^企测上述移动体的位移量或位移方向。因此，可以用该4全测结果进4亍合适 的动作。
本发明可以从以下详细的说明和附图中^x分;&里解。附图只是用于说明的图， 不是限制本发明的图。在附图中，
图1是表示本发明光电式编码器的平面结构的图2 (a) 图2 (f)是表示图1的朴iy妾^iL件和M比较器的输出信号的波 形的图3^4示与图1不同的光电式编码器的平面结构的图； 图4^4示与图1和图3不同的光电式编码器的平面结构的图； 图5是表示与图1、图3和图4不同的光电式编码器的平面结构的图； 图6 (a)、图6 (b)是表示一例以往的编码器装置的结构的图； 图7是表示与图6 (a)、图6 (b)不同的以4主的编石马器装置的平面结构的图； 图8 (a) 图8 (f)是表示图7的Mi^妄^iL件和M比较器的输出信号的波 形的图9是表示与图6 (a)、图6 (b)和图7不同的以往的编码器装置的平面结构的图。
具休实施方式
以下，通过图示的实施方式详细地说明本发明。 第1实施方式
图1表示本实施方式的光电式编码器31的平面结构。
本光电式编码器31大致由光源(未图示)、隙缝部件32和i^刻樣置33构成。 上述光源和iy剡錄置33相互地分离，同时隔着隙缝部件32并被相互:t^M目对安装 固定。隙缝部件32在X方向J^目互地々財妄重复排列作为上述第一区域的透光单元 32a和作为上述第二区域的遮光单元32b。而且，在隙缝部件被插4上述光源和光 接4樣置33之间的状态下，相对于上述光源和光接^1錄置33在XI方向(图中右方 向)或X2方向(图中左方向)上可移动。即，隙缝部件32被固定在被检测体上， 通过该被^r^则体动作而在X方向上移动。
如图1所示，在上述itl妄"i^置33中，由平行四边形的光电二极管等组成的四 个光接""件33a、 33b、 33c、 33d在X方向上被相互地4財妻排列。该光接^7t件 33a、 33b、 33c、 33d的Miy^ltiL件具有平行四边形的形状，该平行四边形可以 实际或虛拟地分割为相等的两个三角形形状的光接收区域B，并且将有上述相等的 三角形形状的两个光接收区域B的相互对应的边重合靠在一起。而且，光接收区域 B将长度为dyl (图6中的以往的iU妻"tit件4a^4d的Y方向的长度)的边作为底 边情况下的高度为dxl (图6中的以往的光接"tiL件4a 4d的X方向的宽度)，上述 底边被重合而与其他光接收区域B靠在^^。而且，上tt边的延长方向为Y方向， 对于上ii^边的光接收区域B的高度方向为X方向。因此，光接^liL件33a 33d的 X方向的宽度纟皮设定为图6所示的以往的编码器装置1的光换"t7L件4a 4d的X方 向的宽度dxl的两倍，另一方面，Y方向的长度^皮i议为'dyl+oc' (>dyl)。
即，按上述隙缝部件32中的透iW元32a的间距(pitch) P (4x (dxl ))的四 分之一 ((2xn)分之一n=2)的间3巨，4个((2xn)个n=2)光力妻>]1^件33a 33d 被连续并排设置。因此，光接jRit件33a 33d的光接收面积与上述以往的编码器装 置1中的iy妻^7t件4a 4d的iU妻收面积湘同，为(dxl ) x (dyl )。
在图1中，上述iy剡tiL件33a、 33c的输出信号由比较器34进行比较，该比 较结果作为检测信号VoutA从端子35被输出。此外，iU^tit件33b、 33d的输出 信号由比较器36进4亍比4交，该比较结果作为4^则信号VoutB从端子37被输出。
在上述结构中，在上述隙缝部件32相对于光接4錄置33在XI方向上匀速移动 的情况下，如图2(a)所示，光接)RiL件33a的输出信号从时刻t0至时刻tl (经过 时间为i/2),其增加率緩慢;^曾力口，时刻tl (t/2)，增加率iiiij最;^,直至时刻t2 (t)为止，增加率緩慢地减少。itb^卜，从时刻t2 (t)至时刻t3 (3t/2)，其减小率緩 慢地增加，在时刻t3 (3t/2)，减少率达到最大后，时刻t4 (2t)为止，减少率緩慢 地减少。
另一方面，如图2(c)所示，来自上述iy刻t^L件33c的输出信号，从时刻t0 至时刻tl (经过时间为t/2),其减少率緩f曼地增加，时刻tl (t/2),减少率达到最大
后，直至时刻12 ( t )为止，减少率緩慢^咸少。此外，从时刻12 ( t )至时刻t3 ( 3t/2 )， 其增加率缓慢地增加，在时刻t3 (3t/2),增加率达到最大后，直至时刻t4 (2t)为 止，增加率緩')t地减少。
因此，如图2(e)所示，乂AJi述比较器34输出的^^则信号，在从时刻tO起经 过了时间i/2的时刻tl P走峭'地下降，在从时刻t2起经过了时间i/2的时刻t3使咱地上 升。因此，可以将检测信号VoutA的上升和下降中的抖动大幅度地变小。
同样地，在上述隙缝部件32相对于iy^]t^置33在XI方向上以匀速移动的情 况下，如图2 (b)所示，光接"t^t件33b的输出信号从时刻tl至时刻t2 (经过时间 为i/2),其增加率緩慢地增力口，在时刻t2(T/2)，增加率达到最M,直至时刻t3(T) 为止，增加率緩慢地减少。此外，从时刻t3 (t)至时刻t4 (3t/2)，其减少率緩慢地 增加，在时刻t4(3T/2)，减少率达到最大后，直至时刻't44r/2，为止，减少率緩'f曼地 减少。
另一方面，如图2 (d)所示，来自上述it^lt7L件33d的输出信号从时刻tl至 时刻t2 (经过时间为i/2),其减少率li'l"曼地增加，在时刻t2("c/2)，减少率达到最大 后，直至时刻t3 ( t )为止，减少率緩慢地减少。此外，从时刻。(t )至时刻t4 ( 3t/2 )， 其增加率緩慢Mi曾加，在时刻t4(3T/2)，增加率达到最大后，直至时刻't4+i/2，为止， 增加率緩'漫地减少。
因此，如图2(f)所示，从上述比较器36输出的检测信号，在从时刻tl起经过 了时间i/2的时刻t2 P走峭'地下降，^/人时刻t3起经过了时间T/2的时刻t4陵峭地上升。 因此，可以将检测信号Vou氾的上升和下降的抖动大幅度地变小。
此外，从图2 (e)和图2 (f)可知，本光电式编码器31的检测信号VoutA和 检测信号VoutB在移动隙缝部件32的透it^元32a的间距P (4x (dxl))的每一个 周期T中，成为相位各自相差90度(36072n: n=2)的周期为T ((2/n) xT: n=2 ) 的矩形波。因此，可以获得与图7和图8所示的上述专利文献1所/〉开的以往的编 码器装置情"14目同波形的检测信号VoutA和检测信号VoutB。
此外，根据本实施方式，在面积为4x (dxl) x (dyl+a)的矩形区域中，可以 获得iy妄4t^件33a 33d的总i^妄收面积4x (dxl) x (dyl )。因此，通过减小'oc， (ot>0),与上述专利文献1所公开的以往的编码器装置的情况下的50。/。的光接)j^文率 相比，可以大幅度地改善iU妻"i^文率。
第2实施方式
图3表示本实施方式的光电式编码器41的平面结构。
本光电式编码器41大致由光源(未图示)、隙缝部件42和光接收装置43构成。 上述光源和iy刻錄置43相互地分离，同时隔着隙缝部件42并被相互i^目对安装 固定。隙缝部件42在X方向Ji^目互地邻接重复排列作为上述第一区域的透光单元 42a和作为上述第二区域的遮光单元42b。而且，在隙缝部件被插入在上述光源和光 接收装置43之间的状态下，相对于上述光源和光接^^置43在XI方向(图中右方 向)或X2方向(图中左方向)上可移动。即，隙缝部件42被固定在被^^则体上， 通过该被^r^则体动作而在X方向上移动。
如图3所示，上述iU妻^^置43中，由等腰三角形的光电二報管等组成的四个 iU刻tit件43a、 43b、 43c、 43d构成。i^妻jRiL件43a、 43b、 43c、 43d的Miy妾 4tiL件具有等腰三角形的形状，该等腰三角形可以实际或虚拟地分割为相等的两个 直角三角形形状的光接收区域C，并且将夹住直角的两边中的一边重合而使具有上 述相等的直角三角形形状的两个光接收区域C靠在4。
而且，上述iU妾收区域C的其长度为dyl的边和长度为dxl的边之间的夹角为 90度，长度为dyl的边被重合而与其他光接收区域C靠在4。而且，长度为dyl 的边的延长方向为Y方向，长度为dxl的边的延长方向为X方向。因此，光接^tL 件43a 43d的X方向的宽度被设定为图6所示的以往的编码器装置1的光接纟tiL件 4a 4d的X方向的^ldxl的两倍,Y方向的长度被设定为上述以往的编码器装置1 的光接"1tL件4a 4d的Y方向的长度dyl。因此，光^妻》]1^件43a 43d的光接收面 积与上述以往的编码器装置1的光接"tit件4a 4d的情"L^目同，为(dxl ) x (dyl )。
在图3中，上述iU妾"^t件43a、 43c的输出信号由比较器44进行比较，该比 较结果作为检测信号VoutA从端子45被输出。此外，iU妾jRiL件43b、 43d的输出 信号由比较器46进行比较，该比较结果作为4&则信号VoutB从端子47被输出。
在上述结构中，在上述隙缝部件42相对于光接"1^置43在XI方向上匀速移动 的情况下，光接"tiL件43a^43d的输出信号和^ri则信号的变化，如上述第1实施方 式中根据图2所说明的那样。因此，可以将^^则信号VoutA、 VoutB的上升和下降的 4+^/大幅度地变小。
此外，才艮据本实施方式，在面积为4x (dxl ) x (dyl )的矩形区域中，可以获 得iU刻tiL件43a~43d的4x (dxl) x (dyl)的总iU妄收面积。因此，^y姿4t3J文率 为100%，与上述专利文献1所 ^开的以往的编码器装置1的情况下的50%的光接收 效率相比，可以大幅度i也改善。
第3实施方式
图4表示本实施方式的光电式编码器51的平面结构。
本光电式编码器51大致由光源(未图示)、隙缝部件52和光j妄收装置53构成。 上述光源和iU刻錄置53相互地分离，同时隔着隙《逢部件52并被相互地湘对安装 固定。隙缝部件52在X方向Ji^目互地邻接重复排列作为上述第一区域的透光单元 52a和作为上述第二区域的遮光单元52b。而且，在隙缝部件被插入在上述光源和光 接收装置53之间的状态下，相对于上述光源和光接^^置53在XI方向(图中右方 向)或X2方向(图中左方向)上可移动。即，隙缝部件52被固定在被检测体上， 通过该被^^则体动作而在X方向上移动。
如图4所示，上述光接Hg置53中，由平行四边形的光电二极管等组成的四个 iy妾jRit件53a、 53b、 53c、 53d构成。该iU妄^lliL件53a、 53b、 53c、 53d的M光 接j)^t件具有平行四边形的形状，该平行四边形可以实际或虚拟地分割为相等的两 个直角三角形形状的光接收区域C,并且在将夹住直角的两边中的一边重合而使具 有上述相等的直角三角形形状的两个光接收区域C靠在4时， 一个直角三角形的 直角和另一个直角三角形的非直角相互々財妾(即，形成一个角)。
而且，上述光接收区域C的其长度为dyl的边和长度为dxl的边之间的夹角为 90度，长度为dyl的边被重合而与其他光接收区域C靠在"""^，同时该长度为dyl 的边所通过的点成为上述直角和上述非直角相互邻接的顶点。因此，光接收元件 53a 53d的X方向的宽^^皮i议为图6所示的以往的编码器装置1的光接^iL件 4a 4d的X方向的M dxl ， Y方向的长度被i^为以往的编码器装置1的光接^Rit 件4a4d的Y方向的长度dyl。因此，光J刻liL件53a 53d的光接收面积与上述以 往的编码器装置1的iU妄^^L件4a 4d的情"L^目同，为(dxl ) x (dyl )。
在图4中，上述iU妻"tiL件53a、 53c的输出信号由比较器54进行比较，该比 较结果作为^^则信号VoutA从端子55被输出。此外，iU妄^ltiL件53b、 53d的输出 信号由比较器56进行比较，该比较结果作为4&则信号VoutB从端子57被输出。
在上i^i吉构中，在上述隙缝部件52相对于光接4i^置53在XI方向上匀速移动 的情况下，光接4^t件53a 53d的输出信号和^^则信号的变化，如上述第1实施方 式中根据图2所说明的那样。因此，可以大幅度地变小检测信号VoutA、 VoutB的上 升和下降的抖动。
此外，根据本实施方式，^^^妻》1忧件53a 53d的形状为点对称。因此，各 个光换"忧件53a 53d可以在X方向上不设置间隙地连续并排设置而不使其方向反 转。因此，可以降^^iy妄J^L件53a 53d的输出信号间的偏差。
此外，4艮据本实施方式，在面积为4x (dxl) x (dyl)的矩形区域中，可以获 得光接JJtit件53a 53d的4x (dxl) x (dyl)的总光接收面积。因此，光接》]^丈率 为100%,与上述专利文献1所7>开的以往的编码器装置1的情况下的50%的光接收
效率相比，可以大幅度i也改善。 第4实施方式
图5表示本实施方式的光电式编码器61的平面结构。
本光电式编码器61大致由光源(未图示)、隙缝部件62和iU妻收装置63构成。 上述光源和光接收装置63相互地分离，同时隔着隙缝部件62并被相互M^目对安装 固定。隙缝部件62在X方向上相互地4財妄重复排列作为上述第一区域的透光单元 62a和作为上述第二区域的遮光单元62b。而且，在隙缝部件被插入在上述光源和光 接收装置63之间的状态下，相对于上述光源和光接收装置63在XI方向(图中右方 向)或X2方向(图中左方向)上可移动。即，隙缝部件62被固定在被^r测体上， 通过该被纟&则体动作而在X方向上移动。
如图5所示，上述iy矣"樣置63中，由锯齿形状的光电二极管等组成的四个光 接^^t件63a、 63b、 63c、 63d构成。该iy妻^it件63a、 63b、 63c、 63d的MiU妻 ^TL件可以实际或虛拟地分割为相等的两个直角三角形形状的光接收区域D。而且， iU妄"^t件具有锯齿形状，该锯齿形状在将夹住直角的两边中的一边重合而使具有 上述相等的直角三角形形状的两个光接收区域D靠在4时，将一个直角三角形的 直角和另一个直角三角形的非直角相互々財妻的m个(m=3)平行四边形在Y方向上 靠在4，以使对应的一个边重合，同时对于上述边成为线对称。
而且，上述光接收区域D的其长度为dyl+m (m=3 )的边和长度为dxl的边之 间的夹角为90度，长度为dyl+m (m=3 )的边被重合而与其他i^妻收区域D靠在一 起，同时该长度为dyl+m (m=3)的边所通过的点成为上述直角和上述非直角相互 々財妻的顶点。而且，将两个iy妻收区域D这样靠在一^l且成的m个(m=3)的平行 四边形在Y方向上靠在,，以在夹住上述直角的两边中的另一方为线对称，换句 {封兌，以使角度相同的顶点之间相互:Hk^N妄。因此，iU妄^iL件63a~63d的X方向 的宽度被设定为图6所示的以往的编码器装置1的光接4tiL件4a^4d的X方向的宽 度dxl的两倍，Y方向的长度被设定为上述以往的编码器装置1的光接^Rit件4a^4d 的Y方向的长度dyl。
但是，上述^y矣"tit件63a~63d的^^y刻liL件具有振幅为dxl的锯齿形状。 因此，光接4^t件63a^63d的光接收面积与上述以往的编码器装置1的光接jRit件
4a 4d的iy妄收面积4目同，为(dxl) x (dyl )。
在图5中，上述^y妄jR^L件63a、 63c的输出信号由比较器64进行比较，该比 较结果作为斥&则信号VoutA从端子65被输出。此外，^y妄)0^t件63b、 63d的输出 信号由比较器66进行比较，该比较结果作为4&则信号VoutB从端子67被输出。
在上必吉构中，在上述隙缝部件62相对于光接^^置63在XI方向上匀速移动 的情况下，光接^it件63a~63d的输出信号和检测信号的变化，如上述第1实施方 式中根据图2所说明的那样。因此，可以大幅度地变小检测信号VoutA、 Vou氾的上 升和下降的抖动。
此外，根据本实施方式，可以将对于上述隙缝部件62的透錯元62a和遮光单 元62b的边界不平行的光接41iL件63a^63d的边缘细分为光接收区域D的斜边的长 度。因此，可以将对iy刻tiL件63a~63d的入射光量、即来自^y妻^Rit件63a 63d 的输出信号进行平均。
此外，根据本实施方式，MiU妻^iL件63a^63d的形状为点对称。因此，各 个iU刻lit件63a^63d可以在X方向上连续并排设置而不使其方向反转。因此，可 以降^^iU妄^it件63a~63d的输出信号间的偏差。
此外，根据本实施方式，在面积为4x (dxl ) x (dyl )的矩形区域中，可以获 得iU妻^RiL件63a43d的4x (dxl) x (dyl )的总光接收面积。因此，光接收效率 为100%，与上述专利文献1所公开的以往的编码器装置1的情况下的50%的光接收 效率相比，可以大幅度地改善。
再有，在上述各个实施方式中，说明了 n=2,但通过按移动体中的上述第一区域 (透踏元)或上述第二区域(遮絲元)的一间距P的(2xn)分之一 (n:必的 整数)的间-随续并排设置(2xn)个iU妄"tit件，从而可以使对相位各自相差3607 (2xn)且周期为T的(2xn)个的信号处理单元的输出信号的上升和下降变得陵峭'。
因此，不用说，可以降^^上述第一区域和上述第二区域移动上述一间距P的 每个周期T中所生成的、相位各自相差36072 n且周期为(2/n) T的两个矩形波的 抖动。
此外，在上述各个实施方式中，举例说明了透光型的光电式编码器，^^发明 当然不限定于此。本发明对于it^射型的光电式编码器，同样可以适用。这种情况 下，使上述第一区域和上述第二区域的光反射率不同即可。
以上，说明了本发明的实施方式，但显然本发明可以进行各种变更。这样的变 更不应该净tt成脱离本发明的精神和范围，本领域技术人员所知的变更都包含在本
发明的权利要求的范围中。
权利要求
1. 一种光电式编码器，其特征在于，包括发光单元；光接收单元，接收从上述发光单元射出的光；以及移动体，其第一区域和第二区域在移动方向上交替地排列，同时上述第一区域和上述第二区域的边界在与上述移动方向正交的方向上延长，上述第一区域将从上述发光单元射出的光向上述光接收单元透过或反射，上述第二区域具有与上述第一区域不同的透光率或光反射率，上述光接收单元将多个相同的光接收元件在上述移动体的移动方向上并排设置多个而构成，上述光接收元件具有可以实际或虚拟地分割为两个相等的三角形形状的光接收区域，并且将有上述相等的三角形形状的两个光接收区域的相互对应的边重合靠在一起的形状，上述光接收元件中的上述移动方向的两侧的边与上述移动方向上靠在一起的上述光接收元件的边平行或一致，并且对于上述移动方向非直角地倾斜。
2. 如权利要求1所述的光电式编;马器，其特征在于，
3. 如权利要求1所述的光电式编码器，其特征在于，上述光接收元件被实际或虚拟地分割的两个相等的三角形形状的光接收区域构 成直角三角形形状，上述光接收元件具有等腰三角形的形状，等腰三角形将90度的角相互邻接而使 上述两个相等的直角三角形形状的光接收区域靠在一起形成。
4. 如权利要求2所述的光电式编码器，其特棘于，上述光接收元件被实际或虚拟地分割的两个相等的三角形形状的光接收区域构 成直角三角形形状，上述光接收元件具有在将夹住直角的两边中的任何一边重合而使上述两个相等 的直角三角形形状的光接收区域靠在一起时， 一个直角三角形的直角和另一个直角 三角形的非直角相互地邻接的形状。
5. 如权利要求4所述的光电式编码器，其特征在于，上述光接收元件具有锯齿形状，使上述两个相等的直角三角形形状的光接收区 域靠在一^i且成的上述平行四边形形状的多个光接收区域，以对应的一个边重合， 同时相对于上述边为线对称，由此靠在""^形成锯齿形状。
6.如权利要求1所述的光电式编码器，其特4i^于，上述iU妻^it件以上述移动体中的上述第一区域或上述第二区域的排列间距P 的(2xn)分之1 (n:必的整数)的间距，^皮连续并排设置(2xn)个，其中，n 为n^2的整数，上述光电式编码器还包拾信号处理单元，基于来自上述(2xn)个的iU妻"化 件的输出信号，在上述移动体中的上述第一区域和上述第二区域仅移动上述排列间 距P的每一个周期T中，生^i目位各自相差36072n,同时周期为(2/n) xT的两个矩形波。
7.—种电子设备，其特征在于，其包4^又利要求1所述的光电式编码器。
全文摘要
本发明涉及光电式编码器和使用它的电子设备。在光电式编码器中，各个光接收元件(33a～33d)具有平行四边形的形状，该平行四边形将具有相等的三角形形状的两个光接收区域(B)的对应的边重合靠在一起。将光接收区域(B)的长度为dy1的边作为底边时的高度为dx1，上述底边被重合而与其他光接收区域(B)靠在一起。此外，上述底边的延长方向为Y方向，相对于上述底边的高度方向为X方向。由此，使来自比较器(34、36)的检测信号的下降和上升变得陡峭，从而减小抖动。此外，可以从面积为4×(dx1)×(dy1+α)的区域获得4×(dx1)×(dy1)的总光接收面积，如果减小“α”(α＞0)，则可以大幅度地改善光接收效率。
文档编号G01D5/36GK101393037SQ200810175680
公开日2009年3月25日 申请日期2008年7月31日 优先权日2007年7月31日
发明者佐佐木正人 申请人:夏普株式会社