光学式编码器制造技术

本发明专利技术的目的是提供一种能够大幅度降低光电流中ＤＣ成分的光学式编码器。本发明专利技术的光学式编码器，其特征在于，具有：第１光检测单元，其输出相对于明暗图形沿第１方向的移动而变化，该明暗图形的间距不大于一定值；第２光检测单元，其对上述明暗图形沿上述第１方向的移动，一直检测与明图形对应的光，该明暗图形具有不大于一定值的间距；及运算电路，其对上述第１光检测单元的输出与上述第２光检测单元的输出进行运算。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学式编码器，特别涉及使用光电二极管的光学式编码器。
技术介绍
光学式编码器(optical encoder)作为位置检测单元使用，例如，用于打印机的打印头的位置检测、或复印机的送纸量的控制等。图11是光学式编码器的主要部分剖面构造的例子的示意图。即，图11中所示的光学式编码器，其发光元件31与受光元件32相对向设置。例如，发光元件31具有如下构造在引线框架40的前端安装LED(light emitting diode发光二极管)70，并用树脂对其周围进行适当的塑封。另一方面，受光元件32具有如下构造在引线框架50的前端安装受光IC 80，并用树脂对其周围进行适当的塑封。在这些发光元件31与受光元件32之间插入标尺(刻度尺)33，检测标尺33与编码器的相对位移。图12是在受光IC 80上形成的光电二极管的平面图形的例子的示意图。如下面的详细论述，受光IC 80中设置了由平面状pn结构成的多个光电二极管及其驱动电路。另外，例如在专利文献1(日本特开2002-340669号公报)中，公开了使用此种光电二极管的光检测电路。光学式编码器的情况如图12所示，这些光电二极管(1c、1d、……)分别大致形成长方形，在图12中Y方向上配置成阵列状。再通过连接器20顺序连接4相的布线(30a～30d)。也就是将相邻的4个光电二极管(1a～1d、2a～2d、……)连接成一组。图13是表示标尺33与光电二极管的配置关系的示意图。即，在标尺33中，透过光的图形部34与遮蔽光的图形部35相互交叉设置。这些图形34、35的间距(pitch)大致与光电二极管(1c、1d、……)排列的间距匹配。例如在同图所表示的具体例的情况，标尺33的明暗图形34、35相对1组光电二极管(1a～1d、2a～2d、)，匹配。当发光元件31射出的光透过标尺33时，通过标尺的明暗图形34、35，射入受光元件32的光与明暗相关联，由于这种光的明暗，在各相光电二极管中流动的光电流产生差，在电路中检测并输出此光电流的差。在图13所表示的具体例中，如果标尺33与受光元件31相对地位移，则在与光电二极管连接的4相布线中分别得到如图14所示波形的光电流。通过读取从4相布线(30a～30d)中分别得到的波形的时间变化，来了解标尺33与编码器的相对位移的方向及大小。然而，对于已有的光学式编码器，因为光电流波形的DC成分高，故存在动态范围变窄等问题。即，由图14可以清楚，由光电二极管得到的光电流波形，由DC电流成分及AC电流成分组合而成。这里存在的问题的是光电流含有DC电流成分。由标尺33赋予射入光电二极管的光以明暗，透过标尺33的明图形34的光的折射或衍射，或者受周围光的影响，本来无光线射入是理想的，暗图形35之下的光电二极管也有光线的射入，所以产生这样的DC成分。另外，相邻接的光电二极管之间因光或光载流子而产生串扰，也会产生DC成分。若这样的DC电流成分产生，则AC电流成分在电流-电压转换电路被破坏，输出波形失真，产生电路的输出特性(占空比、相位差)下降的问题。针对这种问题，为了扩大动态范围，必须增大电源电压以使得增强射入的光线也不会破坏AC成分，则对电路的低电源电压化不利。另外可以看到，这种DC成分随着编码器的小型化而越来越显著的倾向。这是因为伴随其小型化，发光元件31与受光元件32的间隔也缩小，由发光元件31发出且射入受光元件32的光的平行性下降。因此，也必须要在光学式编码器的小型化方面进行改进。
技术实现思路
本专利技术是基于对相关课题的认识而提出来的，目的在于提供一种光学式编码器，能够大幅度降低光电流中的DC成分。根据本专利技术的第1方案，提供一种光学式编码器，其特征在于，具有第1光检测单元，其输出相对于明暗图形沿第1方向的移动而变化，该明暗图形的间距不大于一定值；第2光检测单元，其对上述明暗图形沿上述第1方向的移动，一直检测与明图形对应的光，该明暗图形具有不大于一定值的间距；及运算电路，其对上述第1光检测单元的输出与上述第2光检测单元的输出进行运算。根据本专利技术第2方案，提供一种光学式编码器，其特征在于，具有多个第1光电二极管，其并列排列在第1方向上，其长度方向在大致垂直于上述第1方向的方向上；第2光电二极管，其邻接配置在上述多个第1光电二极管的上述长度方向端部上，其长度方向在上述第1方向上；及运算电路，其根据上述多个第1光电二极管的检测结果与上述第2光电二极管的检测结果进行运算。根据本专利技术第3方案，提供一种光学式编码器，其特征在于，具有多个第1光电二极管，其并列排列在第1方向上；多个第2光电二极管，其配置在上述多个第1光电二极管之间，共用连接至同一布线；及运算电路，其根据上述多个第1光电二极管的检测结果与上述多个第2光电二极管的检测结果进行运算。附图说明图1是表示本专利技术实施例相关的光学式编码器的光电二极管构成的例子的平面图。图2是本实施例的一个光电二极管的剖面构造的例子的示意图。图3是表示本实施例的另一个光电二极管的剖面构造的例子的示意图。图4是本实施例的光学式编码器中能够使用的电路的示意图。图5是用于对本专利技术中得到的DC成分消除效果进行说明的示意图。图6是表示能用于本专利技术的电路的另外一个具体例的示意图。图7是表示能用于本专利技术的光电二极管的第2个具体例的平面图。图8是表示本实施例的一个光电二极管的剖面构造的例子的示意图。图9是表示本实施例的另一个光电二极管的剖面构造的例子的示意图。图10是表示能用于本专利技术的光电二极管的第3个具体例的示意图。图11是光学式编码器主要部分剖面构造的例子的示意图。图12是在受光IC80上形成的光电二极管的平面图形(pattern)的例子的示意13是表示标尺33与光电二极管的配置关系的示意图。图14是表示光电流波形的曲线图。具体实施例方式以下，就本专利技术的实施例参照附图进行说明。(1)第1实施例图1是表示本专利技术实施例相关的光学式编码器的光电二极管构成的例子的平面图。即，本实施例中也是并列设置了大致长方形的信号用光电二极管(1a、1b、……、nd)。这些信号用光电二极管对任一根4相的布线30a～30d分别依次连接。也就是说，由4相布线30a～30d分别形成了共用连接的4相光电二极管组(1a～na、1b～nb、1c～nc、1d～nd)。而且，相邻接的光电二极管(例如1a～1d)排列成分别属于不同的光电二极管组。另外，在这些信号用光电二极管的上下，设置了DC消除用光电二极管103。DC消除用光电二极管103的形成不需要象信号用光电二极管那样按预定间距分割，而是沿信号用光电二极管的排列方向连续延长成大致带状。在各信号用光电二极管1a～nd中如前面有关图13的叙述，由于与未图示出的标尺的相对位移，流动与光的明暗变化对应的光电流。与之相对应，DC消除用光电二极管103中，不依赖于标尺的位移，而一直照射一定的光。也就是说，此DC消除用光电二极管103长度方向的宽度比未图示出的标尺的明暗图形的间距大，因此，即使标尺的位置变化，被光照射的面积及不被光照射的面积也分别一直固定，所以，一直能够得到固定的光电流。所以，利用从这些DC消除用光电二极管103来的光电流，可以消除信号用光电二极管1a～nd的光电流中的DC成分。关于这种用途的电路构成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学式编码器，其特征在于，具有：第１光检测单元，其输出相对于明暗图形沿第１方向的移动而变化，该明暗图形的间距不大于一定值；第２光检测单元，其对上述明暗图形沿上述第１方向的移动，一直检测与明图形对应的光，该明暗图形具有不大 于一定值的间距；及运算电路，其对上述第１光检测单元的输出与上述第２光检测单元的输出进行运算。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：田中明广，铃永浩，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]