(57)【要約】【課題】検出精度を向上させることができるエンコーダ、光学モジュール及びサーボシステムを提供すること。【解決手段】複数の反射スリットが測定軸に沿って並べられたスリットアレイＳＡ１，ＳＡ２と、スリットアレイの一部に対向し測定軸Ｃ上で相対移動可能な光学モジュール１３０とを備え、光学モジュールは、スリットアレイに光を照射する光源１３１と、スリットアレイと平行な面内において点光源の周囲に配置され、点光源から照射されて反射スリットで反射された反射光をそれぞれ受光する複数の受光素子が測定軸に沿って並べられた受光アレイＰＡ１，ＰＡ２，ＰＩ１，ＰＩ２とを有し、光源１３１及び受光アレイＰＡ１，ＰＡ２，ＰＩ１，ＰＩ２は、光源１３１と受光アレイＰＩ１，ＰＩ２との最短距離ｄ１が、光源１３１と受光アレイＰＡ１，ＰＡ２との最短距離ｄ２よりも小さくなるように、配置される。
2012108078.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の反射スリットが測定軸に沿って並べられたスリットアレイと、
前記スリットアレイの一部に対向しつつ、該スリットアレイに対して前記測定軸上で相対移動可能な光学モジュールと、
を備え、
前記光学モジュールは、
前記スリットアレイの一部に光を照射する点光源と、
前記スリットアレイと平行な面内において前記点光源の周囲に配置され、前記点光源から照射されて前記反射スリットで反射された反射光をそれぞれ受光する複数の受光素子が前記測定軸に沿って並べられた受光アレイと、
を有し、
前記受光アレイは、
前記測定軸方向でインクリメンタルパターンを有する前記スリットアレイからの反射光を受光してインクリメンタル信号を出力する第１受光アレイと、前記測定軸方向でアブソリュートパターンを有する前記スリットアレイからの反射光を受光してアブソリュート信号を出力する第２受光アレイと、を含み、
前記光源、前記第１受光アレイ及び前記第２受光アレイは、前記光源と前記第１受光アレイとの最短距離が、前記光源と前記第２受光アレイとの最短距離よりも小さくなるように、配置される、エンコーダ。
【請求項２】
前記第１受光アレイは、
前記測定軸方向における前記点光源の一側及び他側の少なくとも一方に配置され、
前記第２受光アレイは、
前記測定軸と垂直な幅方向で前記点光源に対してオフセットした位置に配置される、
請求項１に記載のエンコーダ。
【請求項３】
前記第２受光アレイが有する複数の受光素子は、前記測定軸方向で前記点光源に近い受光素子ほど前記幅方向の長さが短い形状をそれぞれ有し、前記幅方向における前記点光源と反対側の端部が前記測定軸に沿った位置になるように並べられる、請求項２に記載のエンコーダ。
【請求項４】
前記アブソリュートパターンを有するスリットアレイは、前記幅方向に少なくとも２つ併設され、
前記点光源は、併設された２の前記スリットアレイの間の位置に対向して配置され、
前記第２受光アレイは、前記幅方向で前記点光源を挟み、前記併設された２のスリットアレイそれぞれに対向して少なくとも２つ併設された、請求項３に記載のエンコーダ。
【請求項５】
前記併設された２のスリットアレイの間において、前記点光源に対向する位置には、前記インクリメンタルパターンを有する少なくとも１のスリットアレイが併設され、
前記第１受光アレイは、前記測定軸方向における前記点光源の両側に、前記併設されたスリットアレイに対向して少なくとも２つ併設された、請求項４に記載のエンコーダ。
【請求項６】
前記第１受光アレイが有する複数の受光素子それぞれは、互に前記幅方向の長さが同一である、請求項５に記載のエンコーダ。
【請求項７】
前記併設された２の第２受光アレイのうち一方の第２受光アレイの受光素子と、他方の第２受光アレイの受光素子とは、前記測定軸方向の長さが略同一で、前記幅方向の長さが前記測定軸方向で前記点光源に近い受光素子ほど短くなり、かつ、受光光量が略等しくなる長さで形成される、請求項４〜６のいずれか１項に記載のエンコーダ。
【請求項８】
複数の反射スリットが測定軸に沿って並べられたスリットアレイの一部に対向しつつ、該スリットアレイに対して前記測定軸上で相対移動可能に配置された場合にエンコーダを構成する光学モジュールであって、
前記スリットアレイの一部に光を照射する点光源と、
前記スリットアレイと平行な面内において前記点光源の周囲に配置され、前記点光源から照射されて前記反射スリットで反射された反射光をそれぞれ受光する複数の受光素子が前記測定軸に沿って並べられた受光アレイと、
を有し、
前記受光アレイは、
前記測定軸方向でインクリメンタルパターンを有する前記スリットアレイからの反射光を受光してインクリメンタル信号を出力する第１受光アレイと、前記測定軸方向でアブソリュートパターンを有する前記スリットアレイからの反射光を受光してアブソリュート信号を出力する第２受光アレイと、を含み、
前記光源、前記第１受光アレイ及び前記第２受光アレイは、前記光源と前記第１受光アレイとの最短距離が、前記光源と前記第２受光アレイとの最短距離よりも小さくなるように、配置される、光学モジュール。
【請求項９】
測定軸方向に移動対象を移動させることが可能なモータと、
前記モータ及び前記移動対象の少なくとも一方の前記測定軸方向の位置を検出するエンコーダと、
前記エンコーダが検出した位置に基づいて、前記モータを制御する制御部と、
を備え、
前記エンコーダは、
複数の反射スリットが測定軸に沿って並べられたスリットアレイと、
前記スリットアレイの一部に対向しつつ、前記モータの駆動に伴い前記スリットアレイに対して前記測定軸上で相対移動可能な光学モジュールと、
を備え、
前記光学モジュールは、
前記スリットアレイの一部に光を照射する点光源と、
前記スリットアレイと平行な面内において前記点光源の周囲に配置され、前記点光源から照射されて前記反射スリットで反射された反射光をそれぞれ受光する複数の受光素子が前記測定軸に沿って並べられた受光アレイと、
を有し、
前記受光アレイは、
前記測定軸方向でインクリメンタルパターンを有する前記スリットアレイからの反射光を受光してインクリメンタル信号を出力する第１受光アレイと、前記測定軸方向でアブソリュートパターンを有する前記スリットアレイからの反射光を受光してアブソリュート信号を出力する第２受光アレイと、を含み、
前記光源、前記第１受光アレイ及び前記第２受光アレイは、前記光源と前記第１受光アレイとの最短距離が、前記光源と前記第２受光アレイとの最短距離よりも小さくなるように、配置される、サーボシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の実施形態は、エンコーダ、光学モジュール及びサーボシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
光学式のエンコーダとして、例えば特許文献１のように、反射型のエンコーダが開発されている。この反射型エンコーダによれば、点光源が使用され、その光源からの照射光が反射スリットで反射される。そして、反射光は、受光素子で受光され、その受光信号から検出対象の位置を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１３０６８９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、点光源から発せられる拡散光は、受光信号に含めたい反射光としてばかりではなく、散乱光や迷光としても受光素子に受光されて、受光素子におけるノイズを発生させてしまう。ノイズは、エンコーダの位置検出精度を低下させる要因となる。【０００５】
そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、検出精度を向上させることが可能な、エンコーダ、光学モジュール及びサーボシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、複数の反射スリットが測定軸に沿って並べられたスリットアレイと、
上記スリットアレイの一部に対向しつつ、該スリットアレイに対して上記測定軸上で相対移動可能な光学モジュールと、
を備え、
上記光学モジュールは、
上記スリットアレイの一部に光を照射する点光源と、
上記スリットアレイと平行な面内において上記点光源の周囲に配置され、上記点光源から照射されて上記反射スリットで反射された反射光をそれぞれ受光する複数の受光素子が上記測定軸に沿って並べられた受光アレイと、
を有し、
上記受光アレイは、
上記測定軸方向でインクリメンタルパターンを有する上記スリットアレイからの反射光を受光してインクリメンタル信号を出力する第１受光アレイと、上記測定軸方向でアブソリュートパターンを有する上記スリットアレイからの反射光を受光してアブソリュート信号を出力する第２受光アレイと、を含み、
上記光源、上記第１受光アレイ及び上記第２受光アレイは、上記光源と上記第１受光アレイとの最短距離が、上記光源と上記第２受光アレイとの最短距離よりも小さくなるように、配置される、エンコーダが提供される。【０００７】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、複数の反射スリットが測定軸に沿って並べられたスリットアレイの一部に対向しつつ、該スリットアレイに対して上記測定軸上で相対移動可能に配置された場合にエンコーダを構成する光学モジュールであって、
上記スリットアレイの一部に光を照射する点光源と、
上記スリットアレイと平行な面内において上記点光源の周囲に配置され、上記点光源から照射されて上記反射スリットで反射された反射光をそれぞれ受光する複数の受光素子が上記測定軸に沿って並べられた受光アレイと、
を有し、
上記受光アレイは、
上記測定軸方向でインクリメンタルパターンを有する上記スリットアレイからの反射光を受光してインクリメンタル信号を出力する第１受光アレイと、上記測定軸方向でアブソリュートパターンを有する上記スリットアレイからの反射光を受光してアブソリュート信号を出力する第２受光アレイと、を含み、
上記光源、上記第１受光アレイ及び上記第２受光アレイは、上記光源と上記第１受光アレイとの最短距離が、上記光源と上記第２受光アレイとの最短距離よりも小さくなるように、配置される、光学モジュールが提供される。【０００８】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、測定軸方向に移動対象を移動させることが可能なモータと、
上記モータ及び上記移動対象の少なくとも一方の上記測定軸方向の位置を検出するエンコーダと、
上記エンコーダが検出した位置に基づいて、上記モータを制御する制御部と、
を備え、
上記エンコーダは、
複数の反射スリットが測定軸に沿って並べられたスリットアレイと、
上記スリットアレイの一部に対向しつつ、上記モータの駆動に伴い上記スリットアレイに対して上記測定軸上で相対移動可能な光学モジュールと、
を備え、
上記光学モジュールは、
上記スリットアレイの一部に光を照射する点光源と、
上記スリットアレイと平行な面内において上記点光源の周囲に配置され、上記点光源から照射されて上記反射スリットで反射された反射光をそれぞれ受光する複数の受光素子が上記測定軸に沿って並べられた受光アレイと、
を有し、
上記受光アレイは、
上記測定軸方向でインクリメンタルパターンを有する上記スリットアレイからの反射光を受光してインクリメンタル信号を出力する第１受光アレイと、上記測定軸方向でアブソリュートパターンを有する上記スリットアレイからの反射光を受光してアブソリュート信号を出力する第２受光アレイと、を含み、
上記光源、上記第１受光アレイ及び上記第２受光アレイは、上記光源と上記第１受光アレイとの最短距離が、上記光源と上記第２受光アレイとの最短距離よりも小さくなるように、配置される、サーボシステムが提供される。
【発明の効果】
【０００９】
以上説明したように本発明によれば、検出精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態に係るサーボシステムについて説明するための説明図である。
【図２】同実施形態に係るエンコーダについて説明するための説明図である。
【図３】同実施形態に係るディスクについて説明するための説明図である。
【図４】同実施形態に係るスリットアレイについて説明するための説明図である。
【図５】同実施形態に係る光学モジュール及び受光アレイについて説明するための説明図である。
【図６】同実施形態に係るエンコーダの光学検出機構による受光動作について説明するための説明図である。
【図７】受光アレイを中抜き形状としない変形例に係る光学モジュール及び受光アレイについて説明するための説明図である。
【図８】インクレ信号用の受光アレイを幅方向に併設する変形例に係るスリットアレイについて説明するための説明図である。
【図９】インクレ信号用の受光アレイを幅方向に併設する変形例に係る光学モジュール及び受光アレイについて説明するための説明図である。
【図１０】インクレ信号用の受光アレイを幅方向に併設する他の変形例に係る光学モジュール及び受光アレイについて説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に添付図面を参照して、実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面では、実質的に同一の機能を有する構成要素は、原則として同一の符号で表す。そして、これらの構成要素についての重複説明は、適宜省略する。
【００１２】
ここで各実施形態について説明する前に、本願発明者等が鋭意研究した結果、想到したノイズの原因等について説明する。
【００１３】
各実施形態に係るエンコーダのように点光源を使用する場合、その光源から照射される拡散光は、比較的直進性が高い。直進性の高い拡散光が反射スリットで反射した反射光を検出することにより、ノイズを低減することができ、検出精度を向上させることができる。しかしながら、拡散光は、点光源近傍の他の部材、例えば照射対象側に突出した部材で散乱されて、受光素子に到達しえる。特にＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）による点光源は、電力供給のためのボンディングワイヤ等が光路中又は光路近傍に突出しており、このワイヤによる散乱光は、ノイズの一因となる。また、他の構成による点光源であっても、その配線や他の部材でノイズの一因となる散乱が生じる。そこで、ワイヤ等の配置位置を工夫して光路から離すことも考えられるが、所望の光路外の照射光などが、ワイヤで散乱されて、やはりノイズが発生する。更に、散乱光による２次反射や反射光の２次反射等もノイズの一因と成りえる。このようなノイズが発生したのでは、比較的直進性の高い点光源を使用したことによるノイズ低減効果が相殺されるばかりか、かえってノイズが増加してしまう。
【００１４】
一方、これらのノイズは、主な光の発生源が点光源であるため、その点光源からの距離に応じて減衰する。従って、点光源と受光素子との間の距離を大きくすることにより、ノイズを低減することも考えられるが、エンコーダ自体の構成が大型化してしまうだけでなく、検出すべき反射光も同様に減衰してしまう。従って、装置の小型化とノイズ低減による検出精度向上とを両立することは難しい。
【００１５】
これらの事情に想到した本願発明者等は、更に鋭意研究を行った結果、各実施形態に係るエンコーダ等に想到した。以下、この各実施形態について詳細に説明する。なお、ここで説明した課題や効果などは、各実施形態のあくまで一例であって、さらなる作用効果等を各実施形態が奏することは言うまでもない。
【００１６】
なお、以下で説明する各実施形態に係るエンコーダは、回転型（ロータリタイプ）や直線型（リニアタイプ）など様々なタイプのエンコーダに適用可能である。しかしながら、以下で説明する各実施形態では、各実施形態に係るエンコーダの理解が容易になるように、回転型のエンコーダを例に挙げて説明する。他のタイプのエンコーダに適用される場合については、移動体を回転型から直線型に変更するなど適切な変更を加えることにより可能であるため、以下における詳しい説明は省略する。
【００１７】
＜一実施形態＞
（１．サーボシステム）
まず、図１を参照しつつ、本実施形態に係るサーボシステムの構成について説明する。図１は、本実施形態に係るサーボシステムについて説明するための説明図である。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態に係るサーボシステムＳは、サーボモータＳＭと、制御装置ＣＴとを有する。また、サーボモータＳＭは、エンコーダ１００と、モータＭとを有する。
【００１９】
モータＭは、エンコーダ１００を含まない動力発生源の一例である。このモータＭ単体をサーボモータという場合もあるが、本実施形態では、エンコーダ１００を含む構成をサーボモータＳＭということにする。モータＭは、移動体の一例であるシャフトＳＨを有し、このシャフトＳＨを回転軸ＡＸ周りに回転させることにより、回転力を出力する。
【００２０】
なお、モータＭは、例えば位置データ等のようなエンコーダ１００が検出するデータに基づいて制御されるモータであれば特に限定されるものではない。また、モータＭは、動力源として電気を使用する電動式モータである場合に限られるものではなく、例えば、油圧式モータ、エア式モータ、蒸気式モータ等の他の動力源を使用したモータであってもよい。ただし、説明の便宜上、以下ではモータＭが電動式モータである場合について説明する。
【００２１】
本実施形態に係るエンコーダ１００は、モータＭの回転力出力側とは反対側のシャフトＳＨに連結される。そして、エンコーダ１００は、シャフトＳＨの位置（角度）を検出することにより、モータＭ（測定対象の一例）の位置ｘ（回転角度θともいう。）を検出し、その位置ｘを表す位置データを出力する。
【００２２】
エンコーダ１００は、モータＭの位置ｘに加えてか又は代えて、モータＭの速度ｖ（回転速度、角速度等ともいう。）及びモータＭの加速度ａ（回転加速度、角加速度等ともいう。）の少なくとも一方を検出してもよい。この場合、モータＭの速度ｖ及び加速度ａは、例えば、位置ｘを時間で１又は２階微分したり検出信号（例えば後述するインクレ信号）を所定時間の間カウントするなどの処理により検出することが可能である。説明の便宜上、以下ではエンコーダ１００が検出する物理量は位置ｘであるとして説明する。
【００２３】
制御装置ＣＴは、エンコーダ１００から出力される位置データを取得して、当該位置データに基づいて、モータＭの回転を制御する。従って、モータＭとして電動式モータが使用される本実施形態では、制御装置ＣＴは、位置データに基づいて、モータＭに印加する電流又は電圧等を制御することにより、モータＭの回転を制御する。更に、制御装置ＣＴは、上位制御装置（図示せず）から上位制御信号を取得して、当該上位制御信号に表された位置等を実現可能な回転力がモータＭのシャフトＳＨから出力されるように、モータＭを制御することも可能である。なお、モータＭが、油圧式、エア式、蒸気式などの他の動力源を使用する場合には、制御装置ＣＴは、それらの動力源の供給を制御することにより、モータＭの回転を制御することが可能である。
【００２４】
（２．エンコーダ）
次に、図２〜図６を参照しつつ、本実施形態に係るエンコーダ１００について説明する。図２は、本実施形態に係るエンコーダについて説明するための説明図である。図３は、本実施形態に係るディスクについて説明するための説明図である。図４は、本実施形態に係るスリットアレイについて説明するための説明図である。図５は、本実施形態に係る光学モジュールについて説明するための説明図である。図６は、本実施形態に係るエンコーダによる受光動作について説明するための説明図である。なお、図６は、図４及び図５のＡ−Ａ線における断面図を模式的に示している。
【００２５】
図２に示すように、本実施形態に係るエンコーダ１００は、ディスク１１０と、磁石ＭＧと、磁気検出部１２０と、光学モジュール１３０と、位置データ生成部１４０とを有する。
【００２６】
ここで、エンコーダ１００の構造の説明の便宜上、本実施形態では、上下等の方向を以下のように定める。つまり、図２において、ディスク１１０が光学モジュール１３０と面する方向、つまりＺ軸正の方向を「上」と表し、逆のＺ軸負の方向を「下」と表す。図３において、ディスク１１０の半径方向を、後述するスリットアレイが形成するトラックの幅の方向であるという意味で「幅Ｒ」方向ともいう。一方、ディスク１１０の周方向を、エンコーダ１００が測定する位置ｘの方向という意味で「測定軸Ｃ」方向ともいう。ただし、本実施形態に係るエンコーダ１００の各構成の位置関係は、上下等の概念に特に限定されるものではない。また、説明の便宜に応じて、ここで定めた方向について他の表現等をしたり、これら以外の方向については適宜説明しつつ使用する場合もあることを付言しておく。
【００２７】
（２−１．ディスク）
ディスク１１０は、図３に示すように円板状に形成され、ディスク中心Ｏが回転軸ＡＸとほぼ一致するように配置される。そして、ディスク１１０は、モータＭのシャフトＳＨに連結され、モータＭの回転、つまりシャフトＳＨの回転により回転する。本実施形態では、モータＭの回転を測定する被測定対象（移動体ともいう。）の例として、円板状のディスク１１０を例に挙げて説明するが、例えば、シャフトＳＨの端面などの他の部材を非測定対象として使用することも可能である。
【００２８】
ディスク１１０は、図３に示すように、磁石ＭＧと、複数のスリットアレイＳＡ１，ＳＡ２，ＳＩとを有する。ディスク１１０は上述のとおりモータＭの駆動ともに回転するが、これに対して、磁気検出部１２０と光学モジュール１３０とは、ディスク１１０の一部に対向しつつ固定配置される。従って、磁石ＭＧ及びスリットアレイＳＡ１，ＳＡ２，ＳＩと、磁気検出部１２０及び光学モジュール１３０とは、モータＭの駆動に伴い、互いに測定軸Ｃ方向で相対移動可能に配置される。
【００２９】
磁気検出部１２０は、ディスク１１０の上面側において磁石ＭＧの一部に対向して配置されて、磁気検出機構を構成する。光学モジュール１３０は、ディスク１１０の上面側においてスリットアレイＳＡ１，ＳＡ２，ＳＩの一部に対向して配置されて、光学検出機構を構成する。この磁気検出機構及び光学検出機構について詳細に説明する。
【００３０】
（２−２．磁気検出機構）
磁気検出機構は、磁石ＭＧと磁気検出部１２０とを有する。
磁石ＭＧは、図３に示すように、ディスク１１０の上面（Ｚ軸正の方向）に、ディスク中心Ｏを中心としたリング状に形成される。磁石ＭＧの上面における磁界の向きは、ディスク１１０の１８０°で反転するように配置される。
【００３１】
磁気検出部１２０は、図２及び図３に示すように、ディスク１１０の上面側のリング状の磁石ＭＧの一部と対向した位置において、回転する磁石ＭＧに対して相対移動可能なように固定して配置される。そして、磁気検出部１２０は、磁石ＭＧの上面における磁界の向きを検出する。
【００３２】
上述のとおり、磁石ＭＧの上面における磁界の向きがディスク１１０の１８０°で反転するので、磁気検出部１２０は、ディスク１１０が１回転すると１周期変化する磁界の向きを検出する。つまり、磁気検出部１２０の検出する信号は、１回転内の大まかなディスク１１０の位置ｘを表す。この信号を以下では「１Ｘ信号」ともいう。この１Ｘ信号は、位置データ生成部１４０に送られる。なお、１Ｘ信号を検出する代わりに、磁気検出部１２０は、ディスク１１０が１回転したか否かを表す「多回転信号」を検出してもよい。このような磁気検出部１２０による「多回転信号」の検出は、例えば電源ＯＦＦ時のバックアップ電源による位置検出に用いられる場合特に有効である。
【００３３】
磁気検出部１２０は、このように磁界の向きを検出可能な構成であれば、特に限定されるものではない。磁気検出部１２０の一例として、例えばＭＲ（磁気抵抗効果：Ｍａｇｎｅｔｒｏ  Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ  ｅｆｆｅｃｔ）素子やＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果：Ｇｉａｎｔ  Ｍａｇｎｅｔｒｏ  Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ  ｅｆｆｅｃｔ）素子などのような磁気角度センサを使用することが可能である。また、磁気検出部１２０として、例えばホール素子などの磁界検出素子を使用して、回転軸ＡＸに対して垂直な２軸方向の磁界の強度を検出し、磁界検出素子からの検出信号に基づいて磁石ＭＧの磁界の向きを算出することで、ディスク１１０の回転を検出することも可能である。
【００３４】
なお、回転方向を判別するために、ディスク１１０の１回転中に９０°相異なる位置に、少なくとも２の磁気検出部１２０が配置されることが望ましい。また、ディスク１１０の偏心などの製造誤差による影響を低減するために、１の磁気検出部１２０に対して、ディスク１１０の１回転中の１８０°異なる位置に、対を成す他の磁気検出部１２０が配置されても良い。
【００３５】
ただし、磁気検出機構は、必ずしも必要ではない。しかし、本実施形態のように磁気検出機構を備える場合、エンコーダ１００は、例えば、磁気検出機構と光学検出機構とを併用することにより信頼性の高いモータＭの位置ｘを算出したり、異なる原理により機能的冗長性（リダンダンシー等）を付与したり、低消費電力により多回転検出を行うなどが可能である。
【００３６】
（２−３．光学検出機構）
光学検出機構は、スリットアレイＳＡ１，ＳＡ２，ＳＩと光学モジュール１３０とを有する。
スリットアレイは、ディスク１１０の上面（Ｚ軸正の方向）においてディスク中心Ｏを中心としたリング状に配置されたトラックとして形成される。スリットアレイは、トラックの全周にわたって、測定軸Ｃ（つまり周方向）に沿って並べられた複数の反射スリット（図４における斜線ハッチング部分）を有する。１つ１つの反射スリットは、光源１３１から照射された光を反射する。
【００３７】
ディスク１１０は、本実施形態では例えばガラスにより形成される。そして、スリットアレイが有する反射スリットは、ガラスのディスク１１０の面に、光を反射する部材が塗布されることにより、形成可能である。なお、ディスク１１０の材質は、ガラスに限られるものではなく、金属や樹脂等を使用することも可能である。また、反射スリットは、例えば、反射率の高い金属をディスク１１０として使用し、光を反射させない部分を、スパッタリング等により粗面としたり反射率の低い材質を塗布したりすることで、反射率を低下させて、形成されてもよい。ただし、ディスク１１０の材質や製造方法等については特に限定されるものではない。
【００３８】
スリットアレイは、本実施形態では、ディスク１１０の上面において幅Ｒ方向（つまり径方向）に３本併設される（スリットアレイＳＡ１，ＳＡ２，ＳＩ）。３本のスリットアレイＳＡ１，ＳＡ２，ＳＩのそれぞれについてより詳細に説明するために、図３における領域Ａｒｅａ近傍の部分拡大図を図４に示す。
【００３９】
図４に示すように、スリットアレイＳＡ１は、３本のスリットアレイ中一番内径側に配置される一方、スリットＳＡ２は、３本のスリットアレイ中一番外径側に配置される。そして、スリットアレイＳＩは、スリットアレイＳＡ１とスリットアレイＳＡ２との間に配置される。
【００４０】
幅Ｒ方向両側に配置されたスリットアレイＳＡ１，ＳＡ２が有する複数の反射スリットは、測定軸Ｃ方向でアブソリュートパターンを有するように、ディスク１１０の全周に配置される。
【００４１】
なお、アブソリュートパターンとは、後述する光学モジュール１３０が有する受光アレイが対向する角度内における反射スリットの位置や割合等が、ディスク１１０の１回転内で一義に定まるようなパターンである。つまり、モータＭがある位置ｘとなっている場合に、対向した受光アレイの複数の受光素子それぞれの検出又は未検出による組み合わせ（検出によるオン／オフのビットパターン）が、その位置ｘの絶対値（絶対位置、アブソリュートポジション）を一義に表すことになる。アブソリュートパターンの生成方法は、モータＭの絶対位置を、受光アレイの受光素子数のビットにより、一次元的に表すようなパターンを生成できるものであれば、様々なアルゴリズムが使用可能である。
【００４２】
このようなアブソリュートパターンにより絶対位置を表させる場合、受光信号の検出又は未検出によるビットパターンの変わり目の領域において、絶対位置の検出精度が低下する。そのために、本実施形態では、同様のアブソリュートパターンを、測定軸Ｃ方向で例えば１ビットの１／２の長さだけオフセットさせて、２つのスリットアレイＳＡ１，ＳＡ２に形成する。なお、このオフセット量は、例えば後述する受光アレイの複数の受光素子間のピッチの半分に対応する値に相当する。
このように構成することにより、本実施形態に係るエンコーダ１００は、例えば、スリットＳＡ１による絶対位置がビットパターンの変わり目に相当する場合には、スリットＳＡ２からの検出信号を使用して絶対位置を算出したり、その逆を行うことにより、絶対位置の検出精度を向上させることができる。
なお、本実施形態では、スリットアレイＳＡ１，ＳＡ２の各アブソリュートパターン同士をオフセットさせている。しかしながら、例えば、アブソリュートパターン同士はオフセットさせずに、スリットアレイＳＡ１，ＳＡ２それぞれに対応した受光アレイ同士をオフセットさせることも可能である。
【００４３】
一方、スリットアレイＳＡ１，ＳＡ２の間に配置されるスリットアレイＳＩが有する複数の反射スリットは、測定軸Ｃ方向でインクリメンタルパターンを有するように、ディスク１１０の全周に配置される。
【００４４】
インクリメンタルパターンは、図４に示すように、所定のピッチで規則的に繰り返されるパターンである。このインクリメンタルパターンは、複数の受光素子による検出の有無それぞれをビットとして絶対位置ｘを表すアブソリュートパターンと異なり、少なくとも１以上の受光素子による検出信号の和により、１ピッチ毎又は１ピッチ内のモータＭの位置を表す。従って、インクリメンタルパターンは、モータＭの絶対位置ｘを表すものではないが、アプソリュートパターンに比べると非常に高精度に位置を表すことが可能である。
【００４５】
光学モジュール１３０は、図２及び図３に示すように、ディスク１１０と平行な基板ＢＡ状に形成され、ディスク１１０のスリットアレイＳＡ１，ＳＡ２，ＳＩの一部に対向しつつ固定される。従って、ディスク１１０の回転に伴い、光学モジュールは、スリットアレイＳＡ１，ＳＡ２，ＳＩに対して測定軸Ｃ方向で相対移動することができる。なお、本実施形態では、光学モジュール１３０がエンコーダ１００を薄型化したり製造を容易にすることが可能な基板ＢＡとして形成される場合について説明するが、光学モジュール１３０は、必ずしも基板ＢＡ状に構成される必要はない。
【００４６】
一方、光学モジュール１３０は、図２及び図５に示すように、基板ＢＡのディスク１１０の対向する面上に、光源１３１と、配線１３２と、受光アレイＰＡ１，ＰＡ２，ＰＩ１，ＰＩ２とを有する。
【００４７】
光源１３１は、基板ＢＡの下面（Ｚ軸負の方向の面）、つまりスリットアレイ対向方向に配置される。そして、光源１３１は、対向する位置を通過する３つのスリットアレイＳＡ１，ＳＡ２，ＳＩの部分（例えば領域Ａｒｅａ、「照射領域」ともいう。）に光を照射する。
【００４８】
この光源１３１としては、照射領域に光を照射可能な光源であれば特に限定されるものではないが、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）が使用可能である。そして、この光源１３１は、特に光学レンズ等が配置されない点光源として形成され、発光部から拡散光を照射する。なお、点光源という場合、厳密な点である必要はなく、設計上や動作原理上、略点状の位置から拡散光が発せられるものとみなせる光源であれば、有限な面から光が発せられてもよいことは言うまでもない。このように点光源を使用することにより、光源１３１は、光軸からのズレによる光量変化や光路長の差による減衰などの影響は多少はあるにせよ、対向した位置を通過する３つのスリットアレイＳＡ１，ＳＡ２，ＳＩのそれぞれの部分に拡散光を照射できるため、これらの部分にほぼ均等に光を照射することが可能である。また、光学素子による集光・拡散を行わないため、光学素子による誤差等が生じにくく、スリットアレイへの照射光の直進性を高める事が可能である。
【００４９】
配線１３２は、光源１３１と基板ＢＡとの間を接続し、基板ＢＡを介して提供される電力を光源１３１に供給する。本実施形態における配線１３２は、基板ＢＡの下面から、ディスク１１０の上面に向けて突出している。光源１３１の光の射出面からは、基板１３２の面内でオフセットしているものの、この配線１３２には、光源１３１から発せられた光が照射され、配線１３２により散乱されてしまう。このような散乱光は、光学モジュール１３０の受光アレイにおける受光信号におけるノイズとなる。
【００５０】
なお、本実施形態では、説明の便宜上、ノイズの原因が理解し易いように配線１３２を例示しているが、このように突出した配線１３２は必ずしもある必要はない。そして、ノイズの発生源も配線１３２に限定されるものではなく、他の構造部材などのように、基板ＢＡから突出して光を散乱させるようなものや、照射光の多重反射、漏れ光など様々な原因が考えられる。
【００５１】
受光アレイは、基板ＢＡのスリットアレイ対向方向の面に光源１３１の周囲に配置され、対向するスリットアレイからの反射光を受光する。そのために、受光アレイは、複数の受光素子（ドットハッチング部分、受光素子Ｐ０〜Ｐ４等。）を有する。受光アレイを形成する複数の受光素子は、図５に示すように、測定軸Ｃに沿って並べられる。
【００５２】
なお、光学モジュール１３０における測定軸Ｃは、ディスク１１０における測定軸Ｃが光学モジュール１３０に投影された形状となる。つまり、受光アレイは、光源１３１から照射されてディスク１１０のスリットアレイで反射された光を受光し、かつ、光源１３１から照射される光は拡散光である。従って、光学モジュール１３０上に投影されるスリットアレイの像は、図６に示すように、光路長に応じた所定の拡大率εだけ拡大されたものとなる。つまり、図４及び図５に示すように、スリットアレイＳＡ１，ＳＡ２，ＳＩそれぞれの幅Ｒ方向の長さをＷＳＡ１，ＷＳＡ２，ＷＳＩとし、それらの反射光が光学モジュール１３０に投影された形状の幅Ｒ方向の長さをＷＰＡ１，ＷＰＡ２，ＷＰＩとすると、ＷＰＡ１，ＷＰＡ２，ＷＰＩは、ＷＳＡ１，ＷＳＡ２，ＷＳＩのε倍の長さとなる。同様に、測定軸Ｃも、光学モジュール１３０に投影され、拡大率εの影響を受けた形状となる。理解が容易になるように、光源１３１の位置における測定軸Ｃを例に挙げて、より具体的に説明する。ディスク１１０における測定軸Ｃは、回転軸ＡＸを中心とした円状になる。これに対して、光学モジュール１３０に投影された測定軸Ｃの中心は、光源１３１から光が照射されるため、光源１３１が配置されたディスク１１０の面内位置である光源中心Ｏｐを基準として、見かけ上回転軸ＡＸと光学中心Ｏｐとの間の距離Ｌが拡大率εで拡大された距離εＬだけ、上記基準から離隔した位置となる。この位置を図２では、概念的に測定軸中心Ｏｓとして示している。従って、光学モジュール１３０における測定軸Ｃは、光学中心Ｏｐから当該光学中心Ｏｐと回転軸ＡＸとが乗るライン上を、回転軸ＡＸ方向に、距離εＬ離隔した測定軸中心Ｏｓを中心とし、距離εＬを半径とするライン上となる。
【００５３】
図４及び図５では、測定軸Ｃの対応関係を、円弧状のラインＬｃｄ，Ｌｃｐで表す。図４に示すラインＬｃｄは、ディスク１１０上の測定軸Ｃに沿った線を表す一方、図５に示すラインＬｃｐは、ラインＬｃｄが光学モジュール１３０上に反映された線を表す。
【００５４】
なお、光源モジュール１３０とディスク１１０との間のギャップ長をＧとし、光源１３１の基板ＢＡからの突出量をΔｄとした場合、拡大率εは、下記（式１）で示される。
ε＝（２Ｇ−Δｄ）／（Ｇ−Δｄ）        …（式１）
【００５５】
１つ１つの受光素子としては、例えばＰＤ（Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ（フォトダイオード））を使用することができる。但し、受光素子としては、ＰＤに限られるものではなく、光源１３１から発せられた光を受光して電気信号に変換可能なものであれば、特に限定されるものではない。
【００５６】
本実施形態における受光アレイは、３本のスリットアレイＳＡ１，ＳＡ２，ＳＩに対応して、ほぼ３本配置される（受光アレイＰＡ１，ＰＡ２，ＰＩ１，ＰＩ２）。スリットアレイＳＡ１には受光アレイＰＡ１が対応し、スリットアレイＳＡ２には受光アレイＰＡ２が対応し、スリットアレイＳＩには受光アレイＰＩ１，ＰＩ２が対応する。なお、受光アレイＰＩ１，ＰＩ２は、途中で分割されているが、同一トラック（つまり同一周上）に配置されるため、ここでは１本と数える。また、１つのスリットアレイに対応した受光アレイは１つに限らず、複数の受光アレイが配置されてもよい。
【００５７】
アブソリュートパターンに対応する受光アレイＰＡ１，ＰＡ２それぞれは、本実施形態では合計９個の受光素子を有する。この複数の受光素子では、上述のとおり、１つ１つの受光又は非受光がビットとして扱われ、９ビットの絶対位置ｘを表す。従って、複数の受光素子それぞれが受光する受光信号は、位置データ生成部１４０において相互に独立して取り扱われて、シリアルなビットパターンに暗号化（コード化）されていた絶対位置ｘが、これらの受光信号の組み合わせから復号される。この受光アレイＰＡ１，ＰＡ２の受光信号を、「アブソ信号」又は「アブソリュート信号」ともいう。なお、受光アレイＰＡ１，ＰＡ２が第２受光アレイの一例に相当する。
【００５８】
インクリメンタルパターンに対応する受光アレイＰＩ１，ＰＩ２それぞれは、同一のスリットアレイＳＩに対応するラインＬｃｐ上に配置された複数の受光素子を有する。まず、受光アレイＰＩ１を例に挙げて、この受光アレイについて説明する。
【００５９】
本実施形態では、インクリメンタルパターンの１ピッチ（投影された像における１ピッチ）中に、合計４個の受光素子のセット（ＳＥＴ）が並べられ、かつ、４個の受光素子のセットが測定軸Ｃに沿って更に複数並べられる。そして、インクリメンタルパターンは、１ピッチ毎に反射スリットが繰り返し形成されるので、各受光素子は、ディスク１１０が回転する場合、１ピッチで１周期（電気角で３６０°という。）の周期信号を生成する。そして、１ピッチに相当する１セット中に４つの受光素子が配置されるので、１セット内の相隣接する受光素子同士は、相互に９０°の位相差を有する周期信号を検出することになる。この各受光信号を、Ａ相信号、Ｂ相信号（Ａ相信号に対する位相差が９０°）、Ａバー相信号（Ａ相信号に対する位相差が１８０°）、Ｂバー相信号（Ｂ相信号に対する位相差が１８０°）と呼ぶ。
【００６０】
インクリメンタルパターンは１ピッチ中の位置を表すため、１セット中の各位相の信号と、それと対応した他のセット中の各位相の信号とは、同様に変化する値となる。従って、同一位相の信号は、複数のセットにわたって加算される。従って、図５に示す受光アレイＰＩ１の多数の受光素子からは、位相が９０°ずつズレる４つの信号が検出されることとなる。一方、受光アレイＰＩ２も、受光アレイＰＩ１と同様に構成される。従って、受光アレイＰＩ１，ＰＩ２から位相が９０°ずつズレる４つの信号が生成される。この４信号を、「インクレ信号」又は「インクリメンタル信号」ともいう。受光アレイＰＩ１，ＰＩ２が第１受光アレイの一例に相当する。
【００６１】
なお、本実施形態では、インクリメンタルパターンの１ピッチに相当する１セットには受光素子が４つ含まれ、受光アレイＰＩ１及び受光アレイＰＩ２のそれぞれが同様の複数のセットを有する場合について説明した。しかしながら、１セット中の受光素子数は、特に限定されるものではなく、また、受光アレイＰＩ１及び受光アレイＰＩ２が、異なる位相の受光信号を取得するように構成されてよい。
【００６２】
以上、ここでは、受光アレイの概要について説明したが。各受光アレイの詳細な構成等について説明する前に、残りの構成である位置データ生成部１４０について説明する。
【００６３】
（２−４．位置データ生成部）
位置データ生成部１４０は、磁気検出部１２０から１Ｘ信号を取得し、光学モジュール１３０から、絶対位置ｘを表すビットパターンのアブソ信号を２つと、位相が９０°ずつズレる４つのインクレ信号とを取得する。そして、位置データ生成部１４０は、取得した信号に基づいて、これらの信号が表すモータＭの絶対位置ｘを算出して、当該位置ｘを表す位置データを制御装置ＣＴに出力する。
【００６４】
なお、位置データ生成部１４０による位置データの生成方法は、様々な方法が使用可能であるため、特に限定されるものではない。ここでは、インクレ信号とアブソ信号とから絶対位置ｘを算出して、位置データを生成する場合の例について説明する。
【００６５】
位置データ生成部１４０は、モータＭの位置ｘを測定するタイミングにおいて、インクレ信号及びアブソ信号を取得する。
【００６６】
そして、位置データ生成部１４０は、まず、アブソ信号のそれぞれを２値化して絶対位置ｘを表すビットデータに変換する。そして、位置データ生成部１４０は、予め定められたビットデータと絶対位置ｘとの対応関係に基づいて、絶対位置ｘを特定する。なお、位置データ生成部１４０は、絶対位置ｘを特定する際に、ビットパターンの変化点を避けるように、当該変化点のズレた受光アレイＰＡ１のビットデータと、受光アレイＰＡ２のビットデータとのいずれか一方を選択的に使用することが可能である。従って、本実施形態に係るエンコーダ１００は、より精度よくアブソ信号からの絶対位置ｘを特定することができる。
【００６７】
一方、位置データ生成部１４０は、４つの位相それぞれのインクレ信号を、１８０°位相差のもの同士について減算する。このように１８０°位相差のある信号を減算することで、１ピッチ内の反射スリットの製造誤差や測定誤差などを相殺させることが可能である。上述のように減算された結果の信号を、ここでは第１インクレ信号及び第２インクレ信号という。この第１インクレ信号及び第２インクレ信号は電気角で相互に９０°の位相差を有する（単にＡ相信号・Ｂ相信号などという。）。そこで、この２つの信号から、位置データ生成部１４０は、１ピッチ以内の高精度な位置を特定する。この１ピッチ以内の位置の特定方法は、特に限定されるものではないが、この特定方法の一例として、例えば、周期信号であるインクレ信号が正弦波信号である場合には、Ａ相及びＢ相の２つの正弦波信号の除算結果をａｒｃｔａｎ演算することにより電気角φを算出する方法、トラッキング回路を用いて２つの正弦波信号を電気角φに変換する方法、及び、予め作成されたテーブルにおいてＡ相及びＢ相の信号の値に対応付けられた電気角φを特定する方法などが挙げられる。なおこの際、位置データ生成部１４０は、まず、Ａ相及びＢ相の２つの正弦波信号を各検出信号毎にアナログ−デジタル変換し、その変換後の２のデジタル信号を逓倍処理して分解能を向上させた後に、上記位置データ生成を行うことが望ましい。
【００６８】
そして、位置データ生成部１４０は、アブソ信号による比較的粗い精度の絶対位置ｘと、インクレ信号による高精度の１ピッチ内位置とを合成することにより、高精度な絶対位置ｘを表す位置データを生成する。
【００６９】
（３．受光アレイの詳細構成）
次に、受光アレイの詳細な構成について説明する。
【００７０】
（３−１．受光アレイの配置位置）
本実施形態に係るエンコーダ１００では、光源１３１と、アブソ信号用の受光アレイＰＡ１，ＰＡ２と、インクレ信号用の受光アレイＰＩ１，ＰＩ２とは、図５に示す位置関係に配置される。
【００７１】
アブソ信号用の受光アレイＰＡ１，ＰＡ２は、図５及び図６に示すように、スリットアレイＳＡ１，ＳＡ２と平行な基板ＢＡの面内において、幅Ｒ方向において光源１３１に対して相異なる方向にオフセットした位置に配置される。そして、受光アレイＰＡ１，ＰＡ２が有する複数の受光素子（本実施形態では９個ずつ）は、それぞれ測定軸Ｃ（より正確にはラインＬｃｐ）に沿って一定のピッチで並べられる。従って、受光アレイＰＡ１，ＰＡ２それぞれの受光素子群からは、それぞれスリットアレイＳＡ１，ＳＡ２からの反射光が受光されることにより、受光素子数のビットパターンを有するアブソ信号が生成される。一方、インクレ信号用の受光アレイＰＩ１，ＰＩ２は、図５及び図６に示すように、スリットアレイＳＩと平行な基板ＢＡの面内において、測定軸Ｃ方向における光源１３１の一側及び他側の両方に配置される。換言すれば、光源１３１は、幅Ｒ方向で併設されたアブソ信号用の受光アレイＰＡ１と受光アレイＰＡ２との間に挟まれた位置であり、かつ、測定軸Ｃ方向に１トラックとして配置されたインクレ用の受光アレイＰＩ１，ＰＩ２中の位置に配置される。
【００７２】
また、光源１３１、インクレ信号用の受光アレイＰＩ１，ＰＩ２及びアブソ信号用の受光アレイＰＡ１，ＰＡ２は、図５に示すように、光源１３１と受光アレイＰＩ１（又は受光アレイＰＩ２）との距離ｄ１が、光源１３１と受光アレイＰＡ１（又は受光アレイＰＡ２）との距離ｄ２よりも小さくなるように、配置される。なお、ｄ１は光源１３１と受光アレイＰＩ１（又は受光アレイＰＩ２）との最短距離である。すなわちこの例では、光源１３１と、受光アレイＰＩ１（又は受光アレイＰＩ２）が有する複数の受光素子のうち最も光源１３１側に配置された受光素子との距離となる。また、ｄ２も同様に、光源１３１と受光アレイＰＡ１（又は受光アレイＰＡ２）との最短距離である。この例では、光源１３１と、受光アレイＰＡ１（又は受光アレイＰＡ２）が有する複数の受光素子のうち中央に配置された受光素子Ｐ０との距離となる。
【００７３】
本実施形態に係るエンコーダ１００は、このような位置関係で光源１３１と、各受光アレイとを有することにより、ノイズによる影響を非常に効率的に抑えつつ、反射スリットでの反射光の到達面積を有効活用して、小型化と高精度化の両立を実現することができる。また、受光アレイの配置の自由度を増大させ、設計を容易化できる。
【００７４】
より具体的に、上記配置による作用効果等について説明する。
アブソ信号は、位置データ生成部１４０において２値化されて、受光素子１つ１つの信号は、絶対位置ｘを表すビットデータ中の１つ１つのビットを担う。従って、１の受光素子にノイズが到達して誤検出しだだけで、特定される絶対位置ｘが大きく異なる結果となる場合がある。インクレ信号は、同一位相の複数の受光素子の検出信号が加算され、加算後のインクレ信号から１ピッチ内位置が生成される。従って、１の受光素子にノイズが発生したとしても、平均化されてしまう。従って、アブソ信号は、ノイズに対して敏感であり、インクレ信号は、ノイズに対して鈍感であるといえる。一方、一般的には光は光路長に応じて減衰する。本実施形態のエンコーダ１００におけるノイズの光量も同様であり、ノイズは光源１３１を中心として光源１３１から離れれば減衰する分布をとる。
【００７５】
上述のように、本実施形態に係るエンコーダ１００は、ノイズに対する耐性が高いインクレ用の受光アレイＰＩ１，ＰＩ２と光源１３１との距離ｄ１が、ノイズに対する耐性が低いアブス用の受光アレイＰＡ１，ＰＡ２との距離ｄ２よりも小さくなるように、各受光アレイが配置される。つまり、各受光アレイにおけるノイズ耐性の違いを利用して、受光アレイＰＡ１，ＰＡ２については、ノイズに対する影響が比較的大きいという特性を考慮して光源１３１から離しつつ、受光アレイＰＩ１，ＰＩ２については、ノイズに対する影響が比較的小さいという特性を利用して光源１３１に近づけて配置する。その結果、受光アレイＰＩ１，ＰＩ２が受光する光量を最大限増加させることができ、かつ、受光アレイＰＡ１，ＰＡ２は十分な光量を確保しつつノイズを極力低減させることができるので、検出精度を更に向上させることが可能である。
【００７６】
なお、一般に、インクレ信号用の受光アレイとアブソ信号用の受光アレイを有する反射型エンコーダにおいては、受光光量を略等しくする等のために、光源と各受光アレイとの距離は略一定となるように設定されることが多い。このため、受光アレイの配置が制限され、設計が制限されることとなる。本実施形態に係るエンコーダ１００は、光源１３１と受光アレイＰＩ１，ＰＩ２との最短距離ｄ１が、光源１３１と受光アレイＰＡ１，ＰＡ２との最短距離ｄ２よりも小さくなるように配置することにより、インクレ信号用の受光アレイＰＩ１，ＰＩ２の配置の自由度を増大させることができるので、エンコーダ１００の設計を容易化できる。また、インクレ信号用の受光アレイＰＩ１，ＰＩ２をアブソ信号用の受光アレイＰＡ１，ＰＡ２よりも光源１３１に近接させることを可能とするので、光源と各受光アレイとの距離を略一定とする構成に比べ、エンコーダ１００を小型化できる。
【００７７】
また、本実施形態に係るエンコーダ１００は、測定軸Ｃ方向で分割されたインクレ信号用の受光アレイＰＩ１，ＰＩ２の間に光源１３１を挟むことにより、ノイズに対する耐性が高いインクレ信号用の受光アレイＰＩ１，ＰＩ２を、更に光源１３１に近接させることを可能とし、反射光の到達面積を有効活用することができる。
【００７８】
また、本実施形態に係るエンコーダ１００は、ノイズに対する耐性が低いアブソ信号用の受光アレイＰＡ１，ＰＡ２を幅Ｒ方向で併設して、その間に光源１３１を挟むことにより、光学モジュール１３０の面積の増加を最大限抑えつつ、ノイズの光量が十分に減少する距離だけ光源１３１から受光アレイＰＡ１，ＰＡ２を離隔させることが可能である。従って、このエンコーダ１００によれば、小型化だけでなく、ノイズによる絶対位置ｘの誤検出をも防ぐことが可能である。
【００７９】
なお、光源を間に挟みつつ、インクレ信号用の受光アレイとアブソ信号用の受光アレイを幅Ｒ方向で併設することも考えられる。しかしながら、このような構成では、本実施形態と比べると、有限な反射光の受光面積を有効活用することができず、例えば、アブソ信号用の受光アレイを２つ併設して絶対位置ｘ算出精度を向上させようとする場合などでは、光学モジュールだけでなくディスク自体の大型化を伴う。また、アブソ信号用の受光アレイを光源１３１に対して測定軸Ｃ方向で併設すると、受光素子１つ１つの受光光量差が大きくなる一方、ノイズによる影響も光源１３１からの距離に応じて異なることとなる。従って、この場合には、絶対位置ｘの算出精度が低下するか、場合によっては、検出することすら不可能になる恐れもある。
【００８０】
（３−２．受光素子１つ１つの形状及び配置位置）
一方、本実施形態に係るエンコーダ１００は、ノイズに対する耐性の低いアブソ信号用の受光アレイＰＡ１，ＰＡ２について、ノイズによる影響を更に抑え、かつ、面積を有効活用するような形状の受光素子を有する。一方、受光アレイＰＡ１，ＰＡ２は、上述のとおり、光源１３１を間に挟んで併設される。そして、受光アレイＰＡ１，ＰＡ２は、測定軸中心Ｏｓを中心とした湾曲した形状を除けば、基本的には、光源１３１を通る幅Ｒ方向上の線および測定軸Ｃ方向上の線を対称軸とする線対称に形成される。そこで、ここでは、受光アレイＰＡ１を例に挙げ、かつ、受光アレイＰＡ１中の図５において右方に配置された受光素子を例に挙げて説明する。
【００８１】
受光アレイＰＡ１が有する複数の受光素子は、図５に示すように、測定軸Ｃ方向の長さ（短冊形状における幅）が相互にほぼ同一の長さとなる一方で、測定軸Ｃ方向で光源１３１に近い受光素子ほど幅Ｒ方向の長さが短い形状をそれぞれ有する。つまり、光源１３１に近接している受光素子から順に受光素子Ｐ０〜Ｐ４とすれば、それぞれの幅Ｒ方向の長さは、Ｐ０＜Ｐ１＜Ｐ２＜Ｐ４となる。
【００８２】
また、受光アレイＰＡ１が有する複数の受光素子は、図５に示すように、幅Ｒ方向における光源１３１と反対側の端部Ｅｎが測定軸Ｃに沿った位置（つまりラインＬｃｐ上の位置）になるように並べられる。従って、複数の受光素子の光源側の端部Ｅｏは、各受光素子の長さが上記のように光源１３１に近いほど短いため、図５に示すように、光源１３１を取り囲む略円又は楕円形状に位置することとなる。従って、受光アレイＰＡ１，ＰＡ２両者の複数の受光素子は、光源１３１を避けて一定の距離をおくように、光源１３１を中心とした略円又は楕円形状が切り抜かれたように位置する（ラインＬｎの外側）。
【００８３】
これに対して、受光アレイＰＩ１，ＰＩ２が有する複数の受光素子は、相互に同一の幅Ｒ方向の長さで形成され、光源１３１と同じラインＬｃｐ上で、かつ、光源１３１に近接して配置される。従って、受光アレイＰＩ１，ＰＩ２の両者の複数の受光素子は、光源１３１に近接するように配置され、その少なくとも一部の受光素子は、受光アレイＰＡ１，ＰＡ２が避けて配置された略円又は楕円形状の中に位置することとなる（ラインＬｎの内側）。
【００８４】
本実施形態に係るエンコーダ１００は、このような形状及び配置位置の複数の受光素子を有することにより、ノイズによる誤検出への影響を低減しつつ、装置自体の小型化を可能としている。より具体的に、この作用効果等について説明する。
【００８５】
上述のように、光源１３１から発せられ配線１３２などで散乱されたノイズの強度は、光源１３１からの距離に応じて減衰する。このノイズがアブソ信号用の受光アレイＰＡ１，ＰＡ２にとって許容可能な強度となる境を、図５では模式的にラインＬｎで示している。
【００８６】
これに対して、本実施形態に係るエンコーダ１００によれば、上記のように光源１３１を避けるような形状で受光アレイＰＡ１，ＰＡ２が配置されるため、受光アレイＰＡ１，ＰＡ２の全ての受光素子をラインＬｎの外側に配置させることが可能である。従って、このエンコーダ１００は、アブソ信号を受光する受光アレイＰＡ１，ＰＡ２のノイズを低減して、このアブソ信号による絶対位置ｘで誤検出が生じる恐れを低減することができる。一方で、受光アレイＰＡ１，ＰＡ２の複数の受光素子において光源１３１とは反対側の端部Ｅｎは、測定軸Ｃに沿ったラインＬｃｐ上に位置する。従って、受光アレイＰＡ１，ＰＡ２のぞれぞれは、スリットアレイＳＡ１，ＳＡ２からの反射光を最大限受光することができる。
【００８７】
更に本実施形態によれば、ノイズに対する耐性の強いインクレ信号用の受光アレイＰＩ１，ＰＩ２を、少なくとも一部がラインＬｎ内に位置するように、光源１３１に近接して配置される。従って、光学モジュール１３０の面積を最小化して装置自体を小型化することを可能にしている。
【００８８】
なお、受光アレイＰＡ１，ＰＡ２それぞれの、光源１３１に近いほど短くなる複数の受光素子それぞれの長さは、より詳細には以下のように設定される。つまり、受光アレイＰＡ１内の複数の受光素子同士、及び、受光アレイＰＡ２内の複数の受光素子同士は、測定軸Ｃ方向の長さが略同一で、かつ、受光光量が略等しくなる長さで形成される。一方で、受光アレイＰＡ１の受光素子と、受光アレイＰＡ２の受光素子との間でも、各受光素子は、測定軸Ｃ方向の長さが略同一で、かつ、受光光量が略等しくなる長さで形成される。このように本実施形態に係るエンコーダ１００は、各受光素子の受光光量を均一にするようにそれぞれの幅Ｒ方向の長さを設定することにより、上記のような作用効果と共に、１ビット１ビットの検出精度を均一化して絶対位置ｘの誤検出を防ぐことが可能である。
【００８９】
（４．本実施形態による効果の例）
以上、一実施形態に係るエンコーダ１００等について説明した。ここで、図６を参照して、エンコーダ１００の光学検出機構の受光動作について説明しつつ、このエンコーダ１００による効果の例について説明する。図６は、本実施形態に係るエンコーダによる受光動作について説明するための説明図である。
【００９０】
図６に示すように、本実施形態に係るエンコーダ１００では、まず点光源である光源１３１から照射領域Ａｒｅａに向けて拡散光が照射される。照射領域Ａｒｅａ中を通過するスリットアレイＳＡ１，ＳＡ２，ＳＩの複数の反射スリットのそれぞれは、照射光を光学モジュール１３０に向けて反射する。
【００９１】
インクリメンタルパターンを有するスリットアレイＳＩで反射された反射光は、受光アレイＰＩ１，ＰＩ２により検出される。この際、受光アレイＰＩ１，ＰＩ２は、測定軸Ｃ方向で光源１３１を挟み、かつ、ノイズが比較的大きなエリア（ラインＬｎよりも光源１３１側）において光源１３１に近接して配置される。従って、ノイズによる影響を抑えつつも光学モジュール１３０の光源１３１近傍のエリアを非常に有効に活用することが可能で、装置を小型化することが可能である。
【００９２】
一方、アブソリュートパターンを有するスリットアレイＰＡ１，ＰＡ２で反射された反射光は、図５及び図６に示すように、光学モジュール１３０において幅Ｒ方向の長さがＷＰＡ１，ＷＰＡ２の範囲に到達する。しかしながら、この反射光の到達エリアは、ノイズが比較的強いエリア（ラインＬｎよりも光源１３１側）に重畳される。そこで、本実施形態に係るエンコーダ１００では、アブソ信号用の受光アレイＰＡ１，ＰＡ２の光源１３１側の端部Ｅｏは、反射光の到達エリアにおいて光源１３１から幅Ｒ方向で最も近い位置よりも、ノイズの強いエリアＮを避けた位置に配置される。一方、これとは逆の受光アレイＰＡ１，ＰＡ２の端部Ｅｎは、反射光を十分に受光可能なように、反射光の到達エリアにおいて光源１３１から幅Ｒ方向で最も遠い位置か、又はその近傍に位置するように配置される。従って、本実施形態に係るエンコーダ１００は、装置を大型化することなく、アブソ信号にノイズが含まれることを十分に抑え、かつ、絶対位置ｘを検出可能な光量を受光することを可能にしている。なお、各受光素子の幅Ｒ方向の光源１３１とは逆の端部Ｅｎは、図５に示すように、反射光の到達エリアの沿うように、測定軸Ｃに相当するラインＬｃｐに沿って配置される。このように端部ＥｎをラインＬｃｐに沿わせることにより、光量を十分に確保し、光学モジュール１３０を幅方向で最小化することができる。更に、仮に、端部Ｅｎが反射光の到達エリアよりも不用意に長い場合には、ラインＬｎの外側のノイズ（ラインＬｎの内側に比べて弱いノイズ）が、受光素子に検出される結果、ノイズ成分が大きくなる。本実施形態によれば、端部ＥｎをラインＬｃｐに沿わせることにより、このようなノイズの影響をも低減することが可能である。
【００９３】
（５．変形例等）
以上、添付図面を参照しながら一実施の形態について詳細に説明した。しかしながら、技術的思想の範囲は、ここで説明した実施の形態に限定されないことは言うまでもない。実施形態の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内において、様々な変更や修正、組み合わせなどを行うことに想到できることは明らかである。従って、これらの変更や修正、組み合わせなどの後の技術も、当然に技術的思想の範囲に属するものである。以下、そのような変形例を順を追って説明する。なお、以下の説明において前述の実施形態と同様の部分には同符号を付し、適宜説明を省略する。
【００９４】
（５−１．受光アレイＰＡ１，ＰＡ２を中抜き形状としない場合）
上記実施形態では、受光アレイＰＡ１，ＰＡ２両者の複数の受光素子が、光源１３１を中心とした略円又は楕円形状が切り抜かれたように位置する場合について説明したが、かかる例に限定されるものではない。例えば図７に示すように、受光アレイＰＡ１，ＰＡ２の幅Ｒ方向における光源１３１側の端部Ｅｏを測定軸Ｃに沿った位置（つまりラインＬｃｐ上の位置）になるように並べ、受光アレイＰＡ１，ＰＡ２が有する複数の受光素子の幅Ｒ方向の長さを相互にほぼ同一の長さとしてもよい。
【００９５】
なお、光源１３１、インクレ信号用の受光アレイＰＩ１，ＰＩ２及びアブソ信号用の受光アレイＰＡ１，ＰＡ２は、光源１３１と受光アレイＰＩ１（又は受光アレイＰＩ２）との最短距離ｄ１が、光源１３１と受光アレイＰＡ１（又は受光アレイＰＡ２）との最短距離ｄ２よりも小さくなるように、配置される。その他の構成については、前述の実施形態と同様である。
【００９６】
本変形例によれば、アブソ信号用の受光アレイＰＡ１，ＰＡ２の光源１３１側の端部Ｅｏがノイズが比較的大きなエリアに含まれない程度の大きさに距離ｄ２を設定することにより、上記実施形態と同様に、アブソ信号にノイズが含まれることを抑え、エンコーダ１００の検出精度を向上させることが可能である。また、光源と各受光アレイとの距離を略一定とする構成に比べ、受光アレイの配置の自由度を増大させ、設計を容易化できると共に、エンコーダ１００を小型化できる。
【００９７】
（５−２．インクレ信号用の受光アレイを幅Ｒ方向に併設する場合）
上記実施形態では、インクレ信号用の受光アレイＰＩ１，ＰＩ２を測定軸Ｃ方向における光源１３１の一側及び他側の両方に配置した場合について説明したが、かかる例に限定されるものではない。例えば、インクレ信号用の受光アレイを幅Ｒ方向に併設してもよい。以下、図８〜図１０を用いてその詳細について説明する。
【００９８】
図８に示すように、本変形例のディスク１１０は、２本のスリットアレイＳＡ，ＳＩを有する。スリットアレイＳＡが有する複数の反射スリットは、測定軸Ｃ方向でアブソリュートパターンを有しており、この例では内径側に配置される。一方、スリットアレイＳＩが有する複数の反射スリットは、測定軸Ｃ方向でインクリメンタルパターンを有しており、この例では外径側に配置される。
【００９９】
図９に示すように、本変形例の光学モジュール１３０は、光源１３１の幅Ｒ方向に、受光アレイＰＡ，ＰＩを併設する。すなわち、受光アレイＰＡ，ＰＩは、スリットアレイＳＡ，ＳＩと平行な基板ＢＡの面内において、幅Ｒ方向において光源１３１に対して相異なる方向にオフセットした位置に配置される。これら受光アレイＰＡ，ＰＩは、２本のスリットアレイＳＡ，ＳＩに各々対応しており、スリットアレイＳＡには受光アレイＰＡが対応し、スリットアレイＳＩには受光アレイＰＩが対応する。
【０１００】
インクレ信号用の受光アレイＰＩは、スリットアレイＳＩに対応するラインＬｃｐ上に配置された複数の受光素子を有する。本変形例では、受光アレイＰＩは、連続した１本の受光アレイとして構成されており、前述した４個の受光素子のセット（ＳＥＴ）が測定軸Ｃに沿って複数並べられる。一方、アブソ信号用の受光アレイＰＡは、スリットアレイＳＡに対応するラインＬｃｐに沿って一定のピッチで並べられた複数の受光素子（この例では９個）を有する。図９に示す例では、受光アレイＰＡの幅Ｒ方向における光源１３１側の端部Ｅｏは、測定軸Ｃに沿った位置（つまりラインＬｃｐ上の位置）になるように並べられており、受光アレイＰＡが有する複数の受光素子の幅Ｒ方向の長さは相互にほぼ同一の長さとなっている。
【０１０１】
また光源１３１、インクレ信号用の受光アレイＰＩ及びアブソ信号用の受光アレイＰＡは、図９に示すように、光源１３１と受光アレイＰＩとの最短距離ｄ１が、光源１３１と受光アレイＰＡとの最短距離ｄ２よりも小さくなるように、配置される。その他の構成については、前述の実施形態及び図７と同様である。
【０１０２】
本変形例によれば、アブソ信号用の受光アレイＰＡの光源１３１側の端部Ｅｏがノイズが比較的大きなエリアに含まれない程度の大きさに距離ｄ２を設定することにより、上記実施形態と同様に、アブソ信号にノイズが含まれることを抑え、エンコーダ１００の検出精度を向上させることが可能である。また、光源と各受光アレイとの距離を略一定とする構成に比べ、受光アレイの配置の自由度を増大させ、設計を容易化できると共に、エンコーダ１００を小型化できる。
【０１０３】
なお、受光アレイＰＡ，ＰＩの光源１３１に対する各々のオフセット方向を、上述した図９に示す例と反対方向としてもよい。この場合、図８に示すディスク１１０におけるスリットアレイＳＡ，ＳＩの配置関係も反対となり、スリットアレイＳＡが外径側に、スリットアレイＳＩが内径側に配置される。
【０１０４】
また、上述した図９に示す例では、受光アレイＰＡが有する複数の受光素子の幅Ｒ方向の長さを相互にほぼ同一の長さとしたが、前述の実施形態と同様に、受光アレイＰＡの複数の受光素子が光源１３１を中心とした略円又は楕円形状が切り抜かれたように位置する構成としてもよい。この構成の一例を図１０に示す。
【０１０５】
図１０に示すように、受光アレイＰＡが有する複数の受光素子は、光源１３１を避けて一定の距離をおくように、光源１３１を中心とした略円又は楕円形状が切り抜かれたように位置する（ラインＬｎの外側）。一方で、受光アレイＰＩが有する複数の受光素子は、光源１３１に近接して配置され、その少なくとも一部の受光素子は、受光アレイＰＡが避けて配置された略円又は楕円形状の中に位置することとなる（ラインＬｎの内側）。
【０１０６】
なお、光源１３１、インクレ信号用の受光アレイＰＩ及びアブソ信号用の受光アレイＰＡは、図１０に示すように、光源１３１と受光アレイＰＩとの最短距離ｄ１が、光源１３１と受光アレイＰＡ（受光素子Ｐ０）との最短距離ｄ２よりも小さくなるように、配置される。その他の構成については、前述の実施形態及び図９と同様である。
【０１０７】
本変形例によれば、アブソ信号用の受光アレイＰＡがノイズの強いエリアＮを避けた位置に配置されるので、ノイズによる影響を非常に効率的に抑えることができると共に、光量を十分に確保し、光学モジュール１３０を幅方向で最小化することができる。したがって、装置を大型化することなく、アブソ信号にノイズが含まれることを十分に抑え、かつ、絶対位置ｘを検出可能な光量を受光することが可能である。
【０１０８】
（５−３．その他）
例えば、上記実施形態では、アブソ信号用の受光アレイＰＡ１，ＰＡ２が光源１３１を挟んで２本配置される場合について説明したが、かかる例に限定されるものではない。例えば、アブソ信号用の受光アレイは、受光アレイＰＡ１，ＰＡ２のいずれか１本であってもよく、また、受光アレイＰＡ１，ＰＡ２を含む３本以上であってもよい。また、上記実施形態では、各受光アレイＰＡ１，ＰＡ２は、それぞれ９個の受光素子を有する場合を説明したが、この受光素子の数も特に限定されるものではない。
【０１０９】
また、上記実施形態では、受光アレイＰＡ１，ＰＡ２がアブソ信号用の受光アレイであり、受光アレイＰＩ１，ＰＩ２がインクレ信号用の受光アレイである場合について説明したが、受光アレイＰＡ１，ＰＡ２の少なくとも一方を単純にインクレ信号用に使用することも可能であることは言うまでもない。
【０１１０】
また、上記実施形態では、幅Ｒ方向で光源１３１からオフセットした位置に配置される受光アレイＰＡ１，ＰＡ２がアブソ信号用の受光アレイである場合について説明したが、かかる例に限定されるものではない。この受光アレイＰＡ１，ＰＡ２は、例えば、各受光素子からの検出信号により原点位置を表す原点用の受光素子群であってもよい。この場合、ディスク１１０のスリットアレイＳＡ１，ＳＡ２は、原点用のパターンを有して形成される。そして、受光アレイＰＡ１，ＰＡ２からの受光信号のビットパターンや強度が原点位置を表すことになる。なお、上記実施形態のようなアブソ信号は、原点信号に比べて、各受光素子それぞれの信号強度が絶対位置を表すビットを担うため、ノイズによる影響を受けやすい。従って、上記実施形態のような形状・配置の受光アレイＰＡ１，ＰＡ２を、アブソ信号用とすると、ノイズによる影響をより効果的に低減する事が可能である。
【０１１１】
また、上記実施形態では、エンコーダ１００がモータＭのシャフトＳＨに直接連結される場合について説明した。しかしながら、エンコーダ１００の配置位置は、本実施形態に示す例に特に限定されるものではない。例えば、エンコーダ１００は、シャフトＳＨの出力側に直接連結されるように配置されてもよく、また、減速機や回転方向変換機などの他の機構を介してシャフトＳＨ等の移動体に連結されてもよい。更に、エンコーダ１００は、フルクローズドの位置検出を行うように、サーボシステムＳが位置を制御する対象である移動対象（測定対象の一例）自体に連結されてもよい。なお、このフルクローズドの位置検出を行う場合において、移動対象の位置を検出するとともに、モータＭの位置ｘも検出するために、２以上のエンコーダが配置されることが望ましい。そして、移動対象の位置を検出するエンコーダと、モータＭの位置ｘを検出するエンコーダとの、少なくとも一方が上記実施形態で詳細に説明したエンコーダ１００であれば、他方に他の種類のエンコーダを使用したとしても、上記実施形態と同様の作用効果が得られる。
【符号の説明】
【０１１２】
Ｓ        サーボシステム
ＳＭ      サーボモータ
ＣＴ      制御装置
Ｍ        モータ
ＳＨ      シャフト
１００    エンコーダ
１１０    ディスク
ＭＧ      磁石
１２０    磁気検出部
１３０    光学モジュール
１３１    光源
１３２    配線
１４０    位置データ生成部
ＳＡ１，ＳＡ２，ＳＩ              スリットアレイ
ＰＡ１，ＰＡ２                    受光アレイ（第２受光アレイの一例）
ＰＩ１，ＰＩ２                    受光アレイ（第１受光アレイの一例）
Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４      受光素子
Ｃ    測定軸
Ｒ    幅
ＡＸ    回転軸
Ｏ    ディスク中心
Ｏｐ    光学中心
Ａｒｅａ    領域
Ｌｃｄ，Ｌｃｐ，Ｌｎ    ライン
ＢＡ    基板
【図１】
2012108078.tif 000003
【図２】
2012108078.tif 000004
【図３】
2012108078.tif 000005
【図４】
2012108078.tif 000006
【図５】
2012108078.tif 000007
【図６】
2012108078.tif 000008
【図７】
2012108078.tif 000009
【図８】
2012108078.tif 000010
【図９】
2012108078.tif 000011
【図１０】
2012108078.tif 000012
【国際調査報告】
2012108078.tif 000013
2012108078.tif 000014
2012108078.tif 000015
2012108078.tif 000016