(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸上に位置する光源が一面側に配置された基板と、
前記基板の他面側において前記回転軸周りに回転可能に配置され、前記回転軸を中心とし複数の回転スリットを有する少なくとも２以上の回転トラックを有するディスクと、
前記光源から照射された光を、前記ディスクの外周方向のほぼ全域に向けて放射状に導き、前記２以上の回転トラックに導く導光部と、
を有し、
前記導光部は、
第１の前記回転トラックに直接的又は間接的に対向する略リング状の面を有し、該面から前記第１の回転トラックに向けて出射するために前記光を放射状に導く第１導光部と、
少なくとも２以上配置され、前記放射状に導いた光の一部を前記第１の回転トラック以外の少なくとも１以上の第２の前記回転トラックに導く第２導光部と、を有する、光全周エンコーダ。
【請求項２】
前記ディスクの軸方向一方側又は他方側において固定され、前記第１の回転トラックの前記回転スリットに対応した複数の固定スリットを有する固定トラックを更に有し、
前記固定トラックは、周方向で２以上の領域に分割され、
前記第１導光部は、少なくとも前記２以上の領域の境界に対応した位置に光を遮蔽する複数の遮光部を有し、
前記第２導光部は、前記遮光部より前記ディスク側に突出して設けられ、前記放射状に導かれ前記遮光部に進入した光を前記第２の回転トラックに導く、請求項１に記載の光全周エンコーダ。
【請求項３】
前記第１導光部は、前記複数の固定スリット及び前記複数の回転スリットに作用された光を集光しつつ前記回転軸近傍に向けて導き、
前記回転軸近傍に配置され、前記第１導光部により導かれた光を、前記２以上の領域毎にそれぞれ受光する２以上の受光部を更に有し、
前記固定トラックにおける、一の前記領域内の複数の固定スリットと、該一の領域に隣接する他の前記領域内の複数の固定スリットとは、前記受光部による受光信号間に回転方向が判別可能な位相差が生じるように形成される、請求項２に記載の光全周エンコーダ。
【請求項４】
前記固定トラックは、４の整数倍の個数の前記領域に分割される、請求項３に記載の光全周エンコーダ。
【請求項５】
前記固定トラックが有する２以上の領域は、前記回転軸周りに前記領域の数の回転対称に設定され、
前記回転軸周りに点対称の関係となる２の前記領域毎の前記複数の回転スリット又は固定スリットは、２の前記受光部による受光信号間に電気角で０°又は１８０°の位相差が生じるように形成される、請求項３又は４に記載の光全周エンコーダ。
【請求項６】
前記点対称の関係となる２の領域から得られた２の受光信号同士を加算又は減算した結果に基づいて、回転体の回転方向を含む位置データを生成する位置データ生成部を更に有する、請求項５に記載の光全周エンコーダ。
【請求項７】
回転シャフトを回転させるモータ部と、
前記回転シャフトに連結されて前記回転シャフトの位置を測定する光全周エンコーダと、
前記光全周エンコーダが検出した位置に基づいて、前記モータ部の回転を制御する制御部と、
を備え、
前記光全周エンコーダは、
前記回転シャフトの回転軸上に位置する光源が一面側に配置された基板と、
前記基板の他面側において前記回転軸周りに回転可能に配置され、前記回転軸を中心とし複数の回転スリットを有する少なくとも２以上の回転トラックを有するディスクと、
前記光源から照射された光を、前記ディスクの外周方向のほぼ全域に向けて放射状に導き、前記２以上の回転トラックに導く導光部と、
を有し、
前記導光部は、
第１の前記回転トラックに直接的又は間接的に対向する略リング状の面を有し、該面から前記第１の回転トラックに向けて出射するために前記光を放射状に導く第１導光部と、
少なくとも２以上配置され、前記放射状に導いた光の一部を前記第１の回転トラック以外の少なくとも１以上の第２の前記回転トラックに導く第２導光部と、を有する、モータシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光全周エンコーダ及びモータシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体の位置や速度等の物理量を測定するために、光学式エンコーダが使用される。光学式エンコーダには、ディスクの回転に対応した反射光又は透過光を発生させるために、ディスクに形成された回転スリットに対応した固定スリットが使用されるものがある。このような光学式エンコーダでは、高精度な位置検出を行うためには、回転スリットと固定スリットとの位置関係を高精度に調整する必要がある。なぜならば、固定スリットと回転スリットとの位置関係に誤差がある場合、その誤差の分、設計上望まない反射光及び透過光が受光素子に受光されるなどにより、ノイズが増加してしまうからである。このようなノイズを低減するために、光全周補正タイプのロータリエンコーダ（以下「光全周エンコーダ」ともいう。）が開発されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００６−５１５４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記光全周エンコーダは、ディスクの全周に形成された複数のスリットほぼ全てに対して光を照射し、その反射光又は透過光を受光する。従って、例えばディスクが偏心して取り付けられた場合などのように、固定ディスクと回転ディスクとの位置関係に誤差が生じた場合であっても、全周から得られる反射光又は透過光を使用することで、誤差を相殺させることが可能である。このように誤差に対する耐性が高まる結果、光全周エンコーダは、製造を容易化することが可能である。
【０００５】
一方、上記光全周エンコーダでは、特許文献１に示すように、回転軸周りの全周に亘って形成する回転スリット及び固定スリットの少なくとも一方が、径方向で並べられた二重のスリットで形成される。そして、２重化されたスリット毎に異なる信号が得られるように、光路等が径方向や高さ方向（スラスト方向）で二重化される。このように径方向や高さ方向で二重化された光路等は、装置全体を大型化する原因となっていた。
【０００６】
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、製造を容易にしつつ小型化することが可能な、光全周エンコーダ及びモータ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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、回転軸上に位置する光源が一面側に配置された基板と、
上記基板の他面側において上記回転軸周りに回転可能に配置され、上記回転軸を中心とし複数の回転スリットを有する少なくとも２以上の回転トラックを有するディスクと、
上記光源から照射された光を、上記ディスクの外周方向のほぼ全域に向けて放射状に導き、上記２以上の回転トラックに導く導光部と、
を有し、
上記導光部は、
第１の上記回転トラックに直接的又は間接的に対向する略リング状の面を有し、該面から上記第１の回転トラックに向けて出射するために上記光を放射状に導く第１導光部と、
少なくとも２以上配置され、上記放射状に導いた光の一部を上記第１の回転トラック以外の少なくとも１以上の第２の上記回転トラックに導く第２導光部と、を有する、光全周エンコーダが提供される。
【０００８】
また、上記ディスクの軸方向一方側又は他方側において固定され、上記第１の回転トラックの上記回転スリットに対応した複数の固定スリットを有する固定トラックを更に有し、
上記固定トラックは、周方向で２以上の領域に分割され、
上記第１導光部は、少なくとも上記２以上の領域の境界に対応した位置に光を遮蔽する複数の遮光部を有し、
上記第２導光部は、上記遮光部より上記ディスク側に突出して設けられ、上記放射状に導かれ上記遮光部に進入した光を上記第２の回転トラックに導いてもよい。
【０００９】
また、上記第１導光部は、上記複数の固定スリット及び上記複数の回転スリットに作用された光を集光しつつ上記回転軸近傍に向けて導き、
上記回転軸近傍に配置され、上記第１導光部により導かれた光を、上記２以上の領域毎にそれぞれ受光する２以上の受光部を更に有し、
上記固定トラックにおける、一の上記領域内の複数の固定スリットと、該一の領域に隣接する他の上記領域内の複数の固定スリットとは、上記受光部による受光信号間に回転方向が判別可能な位相差が生じるように形成されてもよい。
【００１０】
また、上記固定トラックは、４の整数倍の個数の上記領域に分割され、
上記第２導光部は、上記領域と同数設けられてもよい。
【００１１】
また、上記固定トラックが有する２以上の領域は、上記回転軸周りに上記領域の数の回転対称に設定され、
上記回転軸周りに点対称の関係となる２の上記領域毎の上記複数の回転スリット又は固定スリットは、２の上記受光部による受光信号間に電気角で０°又は１８０°の位相差が生じるように形成されてもよい。
【００１２】
また、上記点対称の関係となる２の領域から得られた２の受光信号同士を加算又は減算した結果に基づいて、回転体の回転方向を含む位置データを生成する位置データ生成部を更に有してもよい。
【００１３】
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、回転シャフトを回転させるモータ部と、
上記回転シャフトに連結されて上記回転シャフトの位置を測定する光全周エンコーダと、
上記光全周エンコーダが検出した位置に基づいて、上記モータ部の回転を制御する制御部と、
を備え、
上記光全周エンコーダは、
上記回転シャフトの回転軸上に位置する光源が一面側に配置された基板と、
上記基板の他面側において上記回転軸周りに回転可能に配置され、上記回転軸を中心とし複数の回転スリットを有する少なくとも２以上の回転トラックを有するディスクと、
上記光源から照射された光を、上記ディスクの外周方向のほぼ全域に向けて放射状に導き、上記２以上の回転トラックに導く導光部と、
を有し、
上記導光部は、
第１の上記回転トラックに直接的又は間接的に対向する略リング状の面を有し、該面から上記第１の回転トラックに向けて出射するために上記光を放射状に導く第１導光部と、
少なくとも２以上配置され、上記放射状に導いた光の一部を上記第１の回転トラック以外の少なくとも１以上の第２の上記回転トラックに導く第２導光部と、を有する、モータシステムが提供される。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように本発明によれば、製造を容易にしつつ小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るモータシステムの構成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の構成について説明するための説明図である。
【図３】同実施形態に係るエンコーダの構成について説明するための説明図である。
【図４】同実施形態に係る基板の構成について説明するための説明図である。
【図５】同実施形態に係る基板の構成について説明するための説明図である。
【図６】同実施形態に係る導光部の構成について説明するための説明図である。
【図７】同実施形態に係る導光部の構成について説明するための説明図である。
【図８】同実施形態に係る導光部の構成について説明するための説明図である。
【図９】同実施形態に係る導光部の構成について説明するための説明図である。
【図１０】同実施形態に係るマスクの構成について説明するための説明図である。
【図１１】同実施形態に係るディスクの構成について説明するための説明図である。
【図１２】同実施形態に係る信号処理部の構成について説明するための説明図である。
【図１３】変形例に係るエンコーダの構成について説明するための説明図である。
【図１４】変形例に係る導光部の構成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】
【００１６】
以下に添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、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し、これらの構成要素についての重複説明は、適宜省略するものとする。
【００１７】
以下で説明する本発明の各実施形態では、ロータリ型の光学式エンコーダを有するロータリモータシステムを例に挙げて説明する。つまり、各実施形態に係る光全周エンコーダは、ロータリモータシステム（以下「モータシステム」ともいう。）に適用され、モータシステムが有するモータのシャフト（回転体の一例）の回転角度（「位置」ともいう。）を含む位置データを測定する。しかしながら、ここで説明する各実施形態に係る光全周エンコーダは、例えば原動機やステアリング等のように一定の回転軸周りに回転する様々な回転体に対して適用可能であることは言うまでもない。
【００１８】
なお、本発明の各実施形態について理解が容易になるように以下の順序で説明することとする。
＜１．第１実施形態＞
（１−１．第１実施形態に係るモータシステム）
（１−２．第１実施形態に係るエンコーダの構成）
（１−３．第１実施形態に係るエンコーダの動作）
（１−４．第１実施形態による効果の例）
＜２．変形例等＞
【００１９】
＜１．第１実施形態＞
（１−１．第１実施形態に係るロータリモータシステム）
まず、図１を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係るモータシステムの構成について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るモータシステムの構成について説明するための説明図である。
【００２０】
図１に示すように、本実施形態に係るモータシステム１は、モータ１０と、制御部２０とを有する。また、モータ１０は、光学式の光全周エンコーダ（以下単に「エンコーダ」ともいう。）１００と、モータ部２００とを有する。
【００２１】
モータ部２００は、エンコーダ１００を含まない動力発生源の一例である。このモータ部２００を単にモータという場合もある。モータ部２００は、少なくとも一側に回転シャフト２０１を有し、この回転シャフト２０１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。
【００２２】
なお、モータ部２００は、位置データに基づいて制御されるサーボモータであれば特に限定されるものではない。また、モータ部２００は、動力源として電気を使用する電動式モータ部である場合に限られるものではなく、例えば、油圧式モータ部、エア式モータ部、蒸気式モータ部等の他の動力源を使用したモータ部であってもよい。ただし、説明の便宜上、以下ではモータ部２００が電動式モータ部である場合について説明する。
【００２３】
エンコーダ１００は、回転シャフト２０１の回転力が出力される出力端（負荷側端部）とは逆側の端部（反負荷側端部）２０２に連結され、回転シャフト２０１（回転体の一例）の位置データを検出する。ただし、エンコーダ１００の配置位置は特に限定されるものではなく、例えば、減速機や回転方向変換機などの他の機構を介して回転シャフト２０１等の回転体に連結されてもよい。
【００２４】
なお、本実施形態に係るエンコーダ１００が検出する位置データには、回転シャフト２０１等の位置（回転角度。以下「モータ位置」等ともいう。）と、回転シャフト２０１等の回転方向を含む速度（回転速度。以下「モータ速度」等ともいう。）とが含まれるものとして、以下では説明する。ただし、本実施形態に係るエンコーダ１００は、モータ速度の代わりにも回転方向だけを検出してもよく、回転シャフト２０１等の加速度（角加速度。以下「モータ加速度」等ともいう。）を更に検出してもよい。
【００２５】
制御部２０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、モータ部２００の回転を制御する。従って、モータ部２００として電動式モータ部が使用される本実施形態では、制御部２０は、位置データに基づいて、モータ部２００に印加する電流又は電圧等を制御することにより、モータ部２００の回転を制御する。更に、制御部２０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又は速度等がモータ部２００の回転シャフト２０１から出力されるように、モータ部２００を制御することも可能である。なお、モータ部２００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、制御部２０は、それらの動力源の供給を制御することにより、モータ部２００の回転を制御することが可能である。
【００２６】
（１−２．第１実施形態に係るエンコーダの構成）
次に、図２及び図３を参照しつつ、本実施形態に係るエンコーダ１００の構成について説明する。図２及び図３は、本実施形態に係る光全周エンコーダの構成について説明するための説明図である。なお、図２は、本実施形態に係るエンコーダ１００の一部構成を斜め上方より見た図であり、図３は、図２に示したエンコーダ１００を、Ａ−Ａ線で切断した断面図である。
【００２７】
図２及び図３に示すように、本実施形態に係るエンコーダ１００は、大きく分けて、基板１１０と、導光部１２０と、マスク１３０と、ディスク１４０と、を有する。以下、適宜図面を参照して各構成について説明した後、エンコーダ１００の動作を通じて光の流れや検出原理等について説明する。なお、以下では説明の便宜上、回転軸ＡＸにおけるモータ部２００側（シャフト端部２０２側）を「下方」や「下」ともいい、モータ部２００から離れる方向を「上方」や「上」ともいい、回転軸ＡＸと垂直な方向を「側方」や「径方向」ともいう。ただし、本実施形態に係るエンコーダ１００は、上下の概念に縛られるものではなく、どのような姿勢で配置されてもよいことはいうまでもない。
【００２８】
（基板１１０）
基板１１０は、図３に示すように、発光部１１１と、受光部１１２と、アブソ検出部１１３と、信号処理部１１４（図１３参照）を有する。そして、基板１１０は、マスク１３０の上方に配置される。この基板１１０が有する構成を、図４及び図５に示す。図４及び図５は、本実施形態に係る基板の構成について説明するための説明図である。なお、図４は、基板１１０の上面を示す図であり、図５は、基板１１０の下面を示す図である。
【００２９】
発光部１１１は、光源の一例であり、図４に示すように、基板１１０の上面において回転軸ＡＸ上に配置される。そして、発光部１１１は、回転軸ＡＸに沿って上方に向けて光を発生させる。なお、この発光部１１１が発する光は、レーザ光、平行光、発散光、収束光など様々な光であってもよく、また、その波長も特に限定されるものではない。
【００３０】
受光部１１２は、２以上の受光部の一例であり、図４に示すように、本実施形態では４の受光部１１２Ａ〜１１２Ｄで構成される。受光部１１２Ａ〜１１２Ｄは、基板１１０の上面において発光部１１１を取り囲むように、回転軸ＡＸの近傍においてそれぞれ４の領域ＸＡ〜ＸＤ毎に配置される。なお、本実施形態では、４つの領域ＸＡ〜ＸＤが回転軸ＡＸ周りの点対称に設定されるため、受光部１１２Ａ〜１１２Ｄも回転軸ＡＸ周りの点対称に配置される。この受光部１１２Ａ〜１１２Ｄは、それぞれ各領域ＸＡ〜ＸＤ毎に光を受光し、受光信号を生成する。つまり、本実施形態では、各領域ＸＡ〜ＸＤ毎に４の受光信号が生成される。
【００３１】
なお、本実施形態では、後述するようにマスク１３０に設けられた複数の固定スリットＳ１は回転軸ＡＸ周りに点対称な４つの領域ＸＡ〜ＸＤに分割されている。よって、この受光部１１２Ａ〜１１２Ｄや、後述する他の構成は４つ配置される。しかし、このマスク１３０に設定される領域数は２以上であればよく、領域の設定位置も点対称でなくてもよい。この場合、受光部１１２や他の構成は、領域の個数とその設定位置に応じて配置されることが望ましい。なお、領域が４の整数倍である場合に、本実施形態に係るエンコーダ１００は、偏心に対する影響を低減する効果をより一層高めることが可能である。そして、このような耐偏心性は、領域が点対称で形成される場合、更に一層高められる。
【００３２】
一方、アブソ検出部１１３は、本実施形態では４つのアブソ検出部１１３Ａ〜１１３Ｄで構成される。アブソ検出部１１３Ａ〜１１３Ｄは、図５に示すように、基板１１０の下面において、回転軸ＡＸから離れた位置に点対称に配置される。アブソ検出部１１３Ａ〜１１３Ｄとしては、例えば受光素子を使用する事が可能である。アブソ検出部１１３Ａ〜１１３Ｄは、発光部１１１で発光され後述するアブソ用導光部１２９によりディスク１４０に導かれて反射された光を受光する。その結果アブソ検出部１１３Ａ〜１１３Ｄは、受光信号を生成する。このアブソ検出部１１３Ａ〜１１３Ｄが生成する受光信号には、アブソリュート位置、つまり絶対位置の情報が含まれ、後述するモータ位置の算出に使用される。よって、このアブソ検出部１１３の個数及び配置位置は、モータ位置の絶対値が検出可能な構成であれば本実施形態に限定されるものではない。
【００３３】
なお、アブソ検出部としては、例えば受発光一体型素子を使用してもよい。この場合、発光部１１１からの光とアブソ検出部からの光の両方をアブソ検出に用いることが可能となり、アブソ検出部での受光量を増大して検出精度を向上することが可能である。
【００３４】
信号処理部１１４は、図４及び図５では省略されているが、基板１１０に配置される。そして、信号処理部１１４は、上記受光部１１２及びアブソ検出部１１３から受光信号を取得し、当該複数の受光信号から、モータ位置（絶対値を含む）及びモータ速度（回転方向を含む）を含む位置データを生成する。この生成された位置データは、制御部２０に送られる。なお、この信号処理部１１４については、エンコーダ１００の動作において構成を含めて説明する（図１３参照）。また、信号処理部１１４は、本実施形態とは異なり、基板１１０以外のエンコーダ１００の構成若しくは制御部２０内に配置されてもよく、また、エンコーダ１００及び制御部２０とは異なる構成であってもよい。
【００３５】
なお、図４及び図５に示すように、基板１１０にはアブソ検出部１１３と同数の貫通孔１１５が設けられる。貫通孔１１５は、後述するアブソ用導光部１２９を基板１１０の上方から下方に貫通させるためのものであり、この例では受光部１１２の外周側且つアブソ検出部１１３の内周側において、アブソ検出部１１３に対応した位置に配置される。
【００３６】
（導光部１２０）
導光部１２０は、主に例えばガラス材料やプラスチック材料などの光を透過する材質で形成され、マスク１３０（固定トラックＴ１）との間に基板１１０を挟んでその基板１１０の上方及び側方のほぼ全体を覆うように、回転軸ＡＸ上からマスク１３０に向けて延長形成される。そして、導光部１２０は、発光部１１１から発せられた光を、側方に発散させつつ（言い換えればディスク１４０の外周方向のほぼ全域に向けて放射状に）導いた後下方へと導き、マスク１３０の固定トラックＴ１のほぼ全周に照射する。それだけでなく、導光部１２０は、後述する複数の固定スリット及び複数の回転スリットのほぼ全周を透過した光を、上記照射時と同様な光路で集光しつつ回転軸ＡＸ近傍に向けて導き、受光部１１２に照射する。ここでは、この光の流れ上、マスク１３０に光を照射する過程を「往路」ともいい、マスク１３０等からの戻り光を受光部１１２に照射する過程を「復路」ともいう。また導光部１２０は、上記放射状に導いた光の一部を下方へと導き、後述する回転トラックＴ３に照射する。
【００３７】
この導光部１２０の構成等を、図３及び図６〜図９を参照しつつ、より詳細に説明する。図６〜図９は、本実施形態に係る導光部の構成について説明するための説明図である。なお、図６は、導光部１２０を斜め上方から見た図であり、図７は、導光部１２０を上方から見た図であり、図８は、導光部１２０を斜め下方から見た図であり、図９は、導光部１２０を下方から見た図である。
【００３８】
導光部１２０は、図３，図６及び図８に示すように、大きく分けて、入光部１２１と、発散集光部１２２と、インクレ用第１導光部１２３と、方向変換面１２４と、インクレ用第２導光部１２５と、照射入光面１２６と、出光部１２７と、鍔部１２８と、アブソ用導光部１２９と、コーティングＣＯと、遮光部ＳＰとを有する。インクレ用第１導光部１２３と、方向変換面１２４と、インクレ用第２導光部１２５と、照射入光面１２６とが、第１導光部の一例に相当する。第２導光部の一例であるアブソ用導光部１２９は、アブソ用第１導光部１２９１と、方向変換面１２９２と、アブソ用第２導光部１２９３と、照射面１２９４とを有する。
【００３９】
入光部１２１は、図８及び図９に示すように、回転軸ＡＸ上に配置され、回転軸ＡＸに沿ってインクレ用第１導光部１２３から発光部１１１に向けて延長形成される。そして、入光部１２１は、発光部１１１から発せられた光が入光され、その光を上方に導く。この際、入光部１２１は、上方にいくにつれて半径が大きくなる円柱状に形成されることが望ましい。入光部１２１から入光した光は、発散集光部１２２の発散面１２２Ａに照射される。
【００４０】
発散集光部１２２は、下方に陥没して形成された略円錐形状の面を有し、かつ、回転軸ＡＸから周方向に発散面１２２Ａと集光面１２２Ｂに分かれる。発散面１２２Ａは、入光部１２１から伝搬された光を、径方向に反射させつつ、光をインクレ用第１導光部１２３及びアブソ用第１導光部１２９１の全周にわたるように発散させるように、湾曲した面で形成される。なお、この湾曲面は、径方向の外周から平行な光が照射された時に、発光部１１１に集光されるように設定されることが望ましい。他方、集光面１２２Ｂは、発散集光部１２２の略円錐形状のうち発散面１２２Ａよりも半径方向外側に設けられる。そして、集光面１２２Ｂは、復路を伝搬してインクレ用第１導光部１２３を径方向に回転軸ＡＸに向けて集光された光を、受光部１１２方向に反射させるように、湾曲した面で形成される。この湾曲面は、径方向の外周から平行な光が照射された時に、焦点が受光部１１２に最大限集光するように設定されることが望ましい。
【００４１】
インクレ用第１導光部１２３は、図３及び図６〜図９に示すように、基板１１０を覆うように略円板状に形成され、発散面１２２Ａで発散された光を径方向外周に向けて放射状に導光する一方、復路の光を径方向内周に向けて導光する。
【００４２】
方向変換面１２４は、図３及び図６等に示すように、インクレ用第１導光部１２３の径方向外周において半径方向に対して略４５°のリング状の面として形成される。そして、方向変換面１２４は、インクレ用第１導光部１２３を径方向に向けて伝搬された光を下方に向けて反射する。一方、方向変換面１２４は、インクレ用第２導光部１２５が上方に向けて伝搬した光を径方向で回転軸ＡＸに向けて反射する。
【００４３】
インクレ用第２導光部１２５は、リング状の方向変換面１２４の下方においてリング状に配置され、基板１１０の側方を覆いつつ、方向変換面１２４からマスク１３０（固定トラックＴ１）近傍まで延長形成される。そして、このインクレ用第２導光部１２５の下方には、略リング状の面の一例である照射入光面１２６が形成される。よって、導光部１２０の往路を伝搬した光は、インクレ用第２導光部１２５により、マスク１３０近傍まで導かれ、照射入光面１２６を介してマスク１３０に照射される。一方、マスク１３０等からの戻り光は、照射入光面１２６からインクレ用第２導光部１２５に入光して、導光部１２０により上記復路を伝搬される。
【００４４】
出光部１２７は、入光部１２１の近傍において各領域ＸＡ〜ＸＤ毎に受光部１１２Ａ〜１１２Ｄに対応した位置に出光部１２７A〜１２７Dの４つが配置される。そして各出光部１２７A〜１２７Dは、復路を伝搬し集光面１２２Ｂで集光された光を各受光部１１２Ａ〜１１２Ｄ近傍まで導き、受光部１１２Ａ〜１１２Ｄに向けて照射する。
【００４５】
鍔部１２８は、インクレ用第２導光部１２５の外周から径方向外側に向けて突出して形成される。この鍔部１２８は、導光部１２０をエンコーダ１００の筐体（図示せず）に固定する役割を担う。
【００４６】
アブソ用導光部１２９は、少なくとも２以上の第２導光部の一例であり、図３及び図６〜図９に示すように、本実施形態では４つの領域ＸＡ〜ＸＤの境界に対応した位置に配置された４のアブソ用導光部１２９で構成される。アブソ用第１導光部１２９１は、図３及び図６〜図９に示すように、４つの領域ＸＡ〜ＸＤの境界に対応した位置に楔状に配置され、発散面１２２Ａで発散された光の一部を径方向外周に向けて放射状に導光する。
【００４７】
方向変換面１２９２は、図３及び図６等に示すように、アブソ用第１導光部１２９１の径方向外周において半径方向に対して略４５°の矩形状の面として形成される。そして、方向変換面１２９２は、アブソ用第１導光部１２９１を径方向に向けて伝搬された光を下方に向けて反射する。
【００４８】
アブソ用第２導光部１２９３は、矩形状の方向変換面１２９２の下方においてディスク１４０側に突出して設けられ、基板１１０の貫通孔１１５及びマスク１３０の開口部１３１を貫通しつつ、方向変換面１２９２からディスク１４０（回転トラックＴ３）近傍まで延長形成される。そして、このアブソ用第２導光部１２９３の下方には、照射面１２９４が形成される。よって、アブソ用第１導光部１２９１を伝搬した光は、アブソ用第２導光部１２９３により、ディスク１４０近傍まで導かれ、照射面１２９４を介してディスク１４０に照射される。なお、この照射面１２９４からの照射光に対するディスク１４０等からの戻り光は、再度マスク１３０の開口部１３１を透過し、アブソ検出部１１３により受光される。
【００４９】
コーティングＣＯは、照射入光面１２６・入光部１２１の入光面・出光部１２７の出光面・照射面１２９４以外の導光部１２０の面に配置される。そして、このコーティングＣＯは、光を反射又は遮蔽する材質で形成される。よって、コーティングＣＯは、導光部１２０が導光する光が外部に漏れたり、導光部１２０に照射光及び戻り光以外の余分な光が混ざることを防止できる。なお、このコーティングＣＯは、漏れ光や迷光による影響が少なければ、配置されなくてもよい。
【００５０】
遮光部ＳＰは、図９に示すように、４つの領域ＸＡ〜ＸＤの境界に対応した位置に配置され、領域ＸＡ〜ＸＤ間を跨ぐ光を遮蔽する。つまり、本実施形態の場合、遮光部ＳＰは、４つの領域ＸＡ〜ＸＤの４つの境界に１ずつ配置される。このような遮光部ＳＰを有することにより、導光部１２０は、マスク１３０の領域ＸＡ〜ＸＤそれぞれから入射した光を、それぞれ対応した受光部１１２Ａ〜１１２Ｄへと導くことができ、受光信号のノイズ成分を減少させることができる。
【００５１】
より詳細に遮光部ＳＰについて説明する。
遮光部ＳＰは、図９等に示すように、回転軸ＡＸから順に第１遮光部ＳＰ１と第２遮光部ＳＰ２と第３遮光部ＳＰ３とを有する。第１遮光部ＳＰ１は、回転軸ＡＸから径方向外周に向かうにつれて、導光部１２０の幅（回転軸ＡＸと垂直な面内の幅）が拡大しかつ厚み（回転軸ＡＸ方向の厚み）は略一定となるように形成される。なお、第１遮光部ＳＰ１は、上述のアブソ用第１導光部１２９１と同一である。すなわち、アブソ用導光部１２９は第１遮光部ＳＰ１をその構成要素として含んでおり、アブソ用第２導光部１２９３が第１遮光部ＳＰ１よりディスク１４０側に突出して設けられた構成とも言うことができる。一方、第２遮光部ＳＰ２及び第３遮光部ＳＰ３は、図３、図７及び図８に示すように、導光部１２０の切り欠きとして形成される。なお、第１遮光部ＳＰ１は、上記のような形状を有することにより、一体としての導光部１２０の機械的強度を向上させる。更に第１遮光部ＳＰ１は、このような形状により、往路光が拡散されることを防ぎつつ復路光のクロストークを各領域ＸＡ〜ＸＤ間で適切に防止する効果を向上させることができる。なお、第２遮光部ＳＰ２及び第３遮光部ＳＰ３は、切り欠き等ではなく光を透過しない材質で形成されてもよい。
【００５２】
このような形状を有する導光部１２０は、往路光と復路光をマスク１３０と発光部１１１又は受光部１１２とマスク１３０との間で伝搬することが可能である。この際、導光部１２０は、遮光部ＳＰを有することにより、各領域ＸＡ〜ＸＤ間を跨ぐ光を低減させて受光信号のノイズを低減することが可能である。また、導光部１２０は、往路光の一部を発光部１１１とディスク１４０との間で伝搬することが可能である。そして、導光部１２０は、コーティングＣＯを有することにより、漏れ光や迷光が受光されることを防止して、更に受光信号のノイズを低減することが可能である。また、導光部１２０は、一部構成を除き、導光する部材の全体を同一の材質で一体に形成することが可能であるため、型を使用して成形するなど製造が容易である。
【００５３】
（マスク１３０）
マスク１３０は、主に少なくとも表面が光を吸収又は拡散する材質で形成され、ディスク１４０の回転トラックＴ２の上面を覆う形状を有し、導光部１２０が照射する光を遮る位置に固定して配置される。このマスク１３０の構成を、図１０に示す。図１０は、本実施形態に係るマスクの構成について説明するための説明図である。図１０に示すように、マスク１３０は、固定トラックＴ１と、開口部１３１とを有する。
【００５４】
固定トラックＴ１は、回転トラックＴ２の上方（軸方向一方側の一例）において、回転軸ＡＸを中心としたリング状に設定される。なお、この固定トラックＴ１は、回転トラックＴ２に対応した形状を有する。そして、この固定トラックＴ１は、図１０に示すように、周方向（回転方向）で４つの領域ＸＡ〜ＸＤに分割されている。そして、この領域ＸＡ〜ＸＤ毎に複数の固定スリットＳ１が配置される。
【００５５】
固定スリットＳ１は、図１０に示すように、回転軸ＡＸを中心とし、各領域ＸＡ〜ＸＤ内でピッチ（繰り返し間隔）ｐが等しい放射状のパターンで複数形成される。そして、固定スリットＳ１は、往路光及び復路光を透過する。なお、領域ＸＡ〜ＸＤそれぞれに含まれる複数の固定スリットＳ１を、固定スリットＳ１Ａ〜Ｓ１Ｄという。つまり、固定スリットＳ１Ａを透過した光が、領域ＸＡを伝搬され、固定スリットＳ１Ｂを透過した光が、領域ＸＢを伝搬され、固定スリットＳ１Ｃを透過した光が、領域ＸＣを伝搬され、固定スリットＳ１Ｄを透過した光が、領域ＸＤを伝搬されることになる。
【００５６】
より具体的に、複数の固定スリットＳ１Ａを例に挙げて説明する。
複数の固定スリットＳ１Ａは、固定トラックＴ１の領域ＸＡに配置される。複数の固定スリットＳ１Ａは、等しいピッチｐ（例えば角度ピッチ）で回転軸ＡＸを中心とした放射状に配置される。なお、固定スリットＳ１Ｂ〜Ｓ１Ｄそれぞれのピッチｐも固定スリットＳ１Ａのピッチｐと等しく設定されることになる。
【００５７】
他方、固定トラックＴ１における、一の領域内の複数の固定スリットＳ１と、その一の領域に隣接する他の領域内の複数の固定スリットＳ１とは、受光部１１２による受光信号間に回転方向が判別可能な位相差が生じるように形成される。つまり、一の領域内で複数の固定スリットＳ１は、回転軸ＡＸ周りの角度に対して所定の繰り返し周期（ピッチｐ）で形成されるが、その一の領域とそれに隣接する他の領域の固定スリットＳ１は、繰り返し周期は同じでも、その周期に位相差が生じるように形成される。そして、この位相差は、後述するディスク１４０の回転方向を判別可能な位相差に設定される。なお、この位相差は、固定トラックＴ１の分割数（本実施形態では４）や受光信号の分解能に応じて望ましい値が異なるが、０°より大きく１８０°より小さい値に設定されることで、ディスク１４０の回転方向を判別可能となる。なお、本実施形態の場合、領域ＸＡ〜ＸＤが４つの等分割された領域であることから、位相差は、９０°又は１８０°に設定されることが望ましい。これにより、各領域間の位相差を同一にすることができ、製造や信号処理が容易になる。なお、本実施形態では、隣接した領域間の位相差が９０°である場合を例にあげて説明する。
【００５８】
より具体的に、相隣接した固定スリットＳ１Ａと固定スリットＳ１Ｂとの関係を例にあげて説明する。領域ＸＡの固定スリットＳ１Ｂ側端部に位置した固定スリットＳ１Ａと、領域ＸＢの固定スリットＳ１Ａ側端部に位置した固定スリットＳ１Ｂとの間には、スリット間隔φＡ（位相差）が設けられる。このスリット間隔φＡは、本実施形態では位相差が９０°であるため、ピッチｐの４分の１の奇数倍に設定されることになる。そして、他のスリット間隔φＢ〜φＤも、同様にピッチｐの４分の１の奇数倍に設定される。なお、位相差が１８０°の場合には、スリット間隔φＡ〜φＤは、ピッチｐの２分の１の奇数倍に設定されることになる。
【００５９】
開口部１３１は、マスク１３０の中央位置に設けられる。この開口部１３１は、後述するアブソ用回転スリットＳ３（アブソ用回転スリットＳ３１〜Ｓ３７）に対応する位置まで設けられており、アブソ用第２導光部１２９３が当該開口部１３１を貫通してディスク１４０近傍まで延長形成される。また、開口部１３１は、基板１１０の発光部１１１等で発せられた熱を放熱する。なお、シャフト端部２０２に送風機構を設けてその回転による風を開口部１３１を介して基板１１０に送り、上記遮光部ＳＰの切り欠きから熱を逃がすことも可能である。この場合、送風機構は、シャフト端部２０２の開口部１９０（図３参照）内に設けられてもよい。
【００６０】
（ディスク１４０）
ディスク１４０は、図３に示すように、モータ部２００の回転出力が伝達される回転シャフト２０１の端部２０２に固定される。なお、上記マスク１３０や導光部１２０のインクレ用第１導光部１２３、基板１１０等の構成も同様であるが、ディスク１４０は、回転軸ＡＸと垂直な面と平行に配置される。また、ディスク１４０は、図３に示すように、マスク１４１と導光部１４２とを有する。そして、マスク１４１は、２以上の回転トラックの一例である回転トラックＴ２と回転トラックＴ３とを有する。このディスク１４０の構成についてより具体的に図３及び図１１を参照しつつ説明する。図１１は、本実施形態に係るディスクの構成について説明するための説明図である。なお、図１１は、ディスク１４０のマスク１４１側の面（上方）を見た図である。
【００６１】
図１１に示すように、ディスク１４０は、回転軸ＡＸを中心とした円板状に形成される。そして、マスク１４１は、ディスク１４０の上面に配置される。なお、マスク１４１の配置位置は、特に限定されるものではないが、導光部１４２の反射部Ｖ１及びＶ２よりも基板１１０側に配置されることが望ましい。
【００６２】
マスク１４１は、例えば光を透過又は正反射させずに吸収又は拡散させる材質で形成される。他方、マスク１４１には、回転トラックＴ２が設定され、この回転トラックＴ２には、光を透過する複数の回転スリットＳ２が配置される。更に、マスク１４１には、回転トラックＴ２の内周側に回転トラックＴ３が設定され、この回転トラックＴ３は、光を透過するアブソ用回転スリットＳ３（アブソ用回転スリットＳ３１〜Ｓ３７）を有する。なお、これらのスリットは、マスク１４１の他の部位と異なり光を透過する。
【００６３】
回転トラックＴ２は、第１の回転トラックの一例であり、図１０に示したマスク１３０の固定トラックＴ１の下方にほぼ同一の半径で回転軸ＡＸを中心としたリング状に設定される。そして、回転スリットＳ２は、固定スリットＳ１Ａ〜Ｓ１Ｄのピッチｐと同一のピッチｐで、回転軸ＡＸを中心とした放射状に形成される。すなわち、回転スリットＳ２はインクリメンタルパターンを有する。よって、ディスク１４０が回転して、図１０に示す固定スリットＳ１Ａ〜Ｓ１Ｄと回転スリットＳ２とが回転軸ＡＸ方向で一致した領域ＸＡ〜ＸＤのマスク１４１だけが光を下方（導光部１４２側）に透過する。
【００６４】
一方、回転トラックＴ３は、第２の回転トラックの一例であり、回転軸ＡＸからの距離がアブソ検出部１１３Ａ〜１１３Ｄと同様な位置に配置される。そして、回転トラックＴ３のアブソ用回転スリットＳ３１〜Ｓ３７は、所定のアブソリュートパターンを有し、アブソ用回転スリットＳ３１〜Ｓ３７とアブソ用導光部１２９の照射面１２９４とが回転軸ＡＸ方向で一致した場合に、光を下方に透過する。なお、このアブソ用回転スリットＳ３のアブソリュートパターンは、ディスク１４０の１回転内で、アブソ用導光部１２９の照射面１２９４のいずれかと回転軸ＡＸ方向で一致する組み合わせが、同一にならないように設定される。つまり、このアブソ用回転スリットＳ３のアブソリュートパターンは、照射面１２９４のいずれかと回転軸ＡＸ方向で一致する組み合わせにより、１回転内の絶対位置を示すように形成される。
【００６５】
導光部１４２は、図３に示すように、反射部Ｖ１と、反射部Ｖ２と、コーティングＣＯとを有する。
【００６６】
反射部Ｖ１及び反射部Ｖ２は、それぞれ回転スリットＳ２及びアブソ用回転スリットＳ３の下方に配置され、回転スリットＳ２及びアブソ用回転スリットＳ３を透過した光を上方に向けて反射して回転スリットＳ２及びアブソ用回転スリットＳ３を再度透過させる。本実施形態における反射部Ｖ１，Ｖ２は、図３に示すように、導光部１４２の下面において断面がＶ字のリング状に突出して形成される。これにより、反射部Ｖ１，Ｖ２は、各スリットを透過して回転軸ＡＸと略平行な光路を下方に向かう光を、径方向（反射部Ｖ１は径方向内側、反射部Ｖ２は径方向外側）にずらし、回転軸ＡＸと略平行な光路を今度は上方に向けて反射する。なお、反射部Ｖ１における復路光を見ると、この復路光は、再度回転スリットＳ２及び固定スリットＳ１を透過して導光部１２０へと入射し、方向変換面１２４で反射される結果、往路光よりも上方を通過して、集光面１２２Ｂへと到達し、受光部１１２に向けて集光されることになる。一方、反射部Ｖ２における反射光を見ると、この反射光は、再度アブソ用回転スリットＳ３及びマスク１３０の開口部１３１を透過して、アブソ検出部１１３により受光される。
【００６７】
なお、反射部Ｖ１及び反射部Ｖ２は、このように光路を径方向でずらしつつ、光を各スリットに戻すように反射するような構成であれば、このような構成に限定されるものではない。例えば、反射部Ｖ１及び反射部Ｖ２は、導光部１４２の上面に設けられたＶ字状の溝であってもよい（この場合、導光部１４２は光を透過する必要はない。）。ただし、このように反射部Ｖ１及び反射部Ｖ２を導光部１４２の下方に突起として設けることにより、遠心力や信号が伝わるディスク１４０の機械的強度を向上させることが可能である。
【００６８】
以上、本発明の第１実施形態に係るエンコーダ１００の構成について説明した。次に、本発明の第１実施形態に係るエンコーダ１００の動作について説明する。なお、このエンコーダ１００が有する信号処理部１１４の詳しい構成については、この動作の説明において図１２を参照しつつ説明する。図１２は、本実施形態に係る信号処理部の構成について説明するための説明図である。
【００６９】
（１−３．第１実施形態に係るエンコーダの動作）
信号処理部１１４は、図１２に示すように、Ａ相信号生成部１１４１と、Ｂ送信号生成部１１４２と、アブソ信号生成部１１４３と、位置データ生成部１１４４とを有する。各構成については、動作を通じて説明する。
【００７０】
（アブソ信号生成動作）
まず、アブソリュート（絶対位置）信号（アブソ信号）の生成動作について説明する。このアブソ信号生成動作は、図１２に示すアブソ信号生成部１１４３で行われる。以下、光の流れと共に説明する。
【００７１】
図３及び図４に示す発光部１１１は、導光部１２０の入光部１２１に向けて光を照射する。入光部１２１から入射した光は、入光部１２１を上方に伝播し、発散集光部１２２の回転軸ＡＸ側に位置した発散面１２２Ａで径方向に向けて反射され、アブソ用第１導光部１２９１を径方向の外周側に向けて伝搬される。そして、この光は、方向変換面１２９２で更に下方（マスク１３０側）に向けて反射され、アブソ用第２導光部１２９３を下方に向けて伝搬され、照射面１２９４からディスク１４０に照射される。他方、ディスク１４０は、モータ部２００の回転により回転するため、図１１に示す所定のパターンを有するアブソ用回転スリットＳ３１〜Ｓ３７も回転する。その結果、アブソ用回転スリットＳ３１〜Ｓ３７と照射面１２９４のいずれかが一致した光が、アブソ用回転スリットＳ３１〜Ｓ３７を透過する。透過した光は、導光部１４２の反射部Ｖ２で反射される。その反射された光は、再度アブソ用回転スリットＳ３１〜Ｓ３７とマスク１３０の開口部１３１を透過して、アブソ検出部１１３Ａ〜１１３Ｄの受光素子で受光される。従って、アブソ検出部１１３Ａ〜１１３Ｄは、ディスク１４０の１回転内の周期を有する所定の組み合わせの受光信号を出力する。
【００７２】
そこで、アブソ信号生成部１１４３は、アブソ検出部１１３Ａ〜１１３Ｄからこの受光信号を取得する。そして、アブソ信号生成部１１４３は、この４つの受光信号の組み合わせから、１回転内の大体の絶対位置を割り出す。このアブソ信号生成部１１４３による絶対位置を表すアブソ信号生成処理は、例えば予め４つの受光信号の組み合わせと絶対位置との間の関係をテーブル等で記憶しておき、その関係から割り出すなど、様々な方法が使用可能である。そして、アブソ信号生成部１１４３は、生成したアブソ信号を位置データ生成部１１４４に出力する。
【００７３】
（Ａ相信号及びＢ相信号生成動作）
次に、上記アブソ信号生成動作と共に行われる、インクリメンタル信号に対応したＡ相信号及びＢ相信号の生成動作について説明する。このＡ相信号及びＢ相信号生成動作は、Ａ相信号生成部１１４１とＢ相信号生成部１１４２とで行われる。以下、光の流れと共に説明する。
【００７４】
図３及び図４に示す発光部１１１は、導光部１２０の入光部１２１に向けて光を照射する。入光部１２１から入射した光は、入光部１２１を上方に伝播し、発散集光部１２２の回転軸ＡＸ側に位置した発散面１２２Ａで径方向に向けて反射され、インクレ用第１導光部１２３を径方向の外周のほぼ全周に向けて伝搬される。そして、この光は、方向変換面１２４で更に下方（マスク１３０側）に向けて反射され、インクレ用第２導光部１２５を下方に向けて伝搬され、照射入光面１２６からマスク１３０に照射される。図１０に示すように、マスク１３０の領域ＸＡ〜ＸＤそれぞれには、９０°位相差がついた同一ピッチｐの複数の固定スリットＳ１Ａ〜Ｓ１Ｄが形成されている。従って、導光部１２０から照射された光は、この固定スリットＳ１Ａ〜Ｓ１Ｄを透過して、その固定スリットＳ１Ａ〜Ｓ１Ｄのパターンでディスク１４０に照射される。
【００７５】
一方、回転しているディスク１４０は、図１１に示すように、全周に亘って等ピッチｐの回転スリットＳ２が形成されているため、そのディスク１４０の位置（角度）に応じて、固定スリットＳ１Ａ〜Ｓ１Ｄと回転スリットＳ２とが重なりあう部位だけ光を下方に透過させる。従って、ディスク１４０が回転スリットＳ２の１ピッチｐ分回転する間に略正弦波状に強度が変化する光が、ディスク１４０の回転スリットＳ２を透過することになる。一方、固定スリットＳ１Ａ〜Ｓ１Ｄは、各領域ＸＡ〜ＸＤ同士で９０°又は１８０°の位相差が形成されているため、各領域ＸＡ〜ＸＤに対応した位置でディスク１４０を透過する光は、それぞれ９０°又は１８０°の位相差を有する略正弦波状の光となる。つまり、ディスク１４０が１ピッチｐ分回転する間に、例えば、回転スリットＳ２は、順次、領域ＸＡの固定スリットＳ１Ａ・領域ＸＢの固定スリットＳ１Ｂ・領域ＸＣの固定スリットＳ１Ｃ・領域ＸＤの固定スリットＳ１Ｄと一致する。
【００７６】
このようにディスク１４０を透過した光は、図３に示すようにディスク１４０の裏面に形成された導光部１４２を透過してＶ字状の反射部Ｖ１で一旦径方向内側に反射された後、再度上方（回転スリットＳ２側）に向けて反射される。径方向内側にずらされた復路を往路と反対方向に進む光は、順次回転スリットＳ２及び固定スリットＳ１を透過して、導光部１２０に入光する。すると、この光は、往路とは逆に、コーティングＣＯの施されてない照射入光面１２６から導光部１２０のインクレ用第２導光部１２５に導かれ、インクレ用第２導光部１２５を上方に向けて伝搬される。そして、この光は、方向変換面１２４で径方向内側（つまり回転軸ＡＸ側）に向けて反射・集光される。方向変換面１２４で反射された光は、反射前までは往路光よりも径方向内側を通過していたため、反射後では往路光よりも上方（マスク１３０から離れる方向）を通過する。従って、この復路光は、往路光とは異なり、主に発散集光部１２２の集光面１２２Ｂに到達する。一方、集光面１２２Ｂは、光路が出光部１２７で受光部１１２の受光面近傍に集光されるよう設定されているため、集光面１２２Ｂで反射した光は、集光されつつ出光部１２７を伝搬して受光部１１２で受光される。
【００７７】
なお、上述の通り、この復路光等は、ディスク１４０の回転に応じて、固定スリットＳ１Ａ〜Ｓ１Ｄにより領域ＸＡ〜ＸＤ毎に異なるタイミングで受光部１１２Ａ〜１１２Ｄに受光される。そして導光部１２０は、図７及び図８等に示すように、この異なるタイミングで生じた領域ＸＡ〜ＸＤ毎の光がクロストークすることを防止可能な遮光部ＳＰを有する。そして、図４及び図８〜図９に示すように、出光部１２７及び受光部１１２Ａ〜１１２Ｄは、各領域ＸＡ〜ＸＤ毎に設けられている。従って、本実施形態に係るエンコーダ１００によれば、受光部１１２Ａ〜１１２Ｄは、ノイズが低減され、９０°又は１８０°位相差を各領域ＸＡ〜ＸＤ毎に有する正弦波状の受光信号を発生する。そして、図１２に示すように、回転軸ＡＸを挟んで対向した受光部１１２Ａ及び受光部１１２Ｃの受光信号は、信号処理部１１４のＡ相信号生成部１１４１に出力され、同じく回転軸ＡＸを挟んで対向した受光部１１２Ｂ及び受光部１１２Ｄの受光信号は、信号処理部１１４のＢ相信号生成部１１４２に出力される。
【００７８】
Ａ相信号生成部１１４１及びＢ相信号生成部１１４２は、点対称の関係となる２の領域から２の受光部がそれぞれ受光して得られた２の受光信号をそれぞれ取得する。そして、Ａ相信号生成部１１４１及びＢ相信号生成部１１４２それぞれは、その２の受光信号同士を減算（差動）することにより１の信号を生成する。よって、Ａ相信号生成部１１４１及びＢ相信号生成部１１４２からは、２の信号（Ａ相信号及びＢ相信号）が生成される。
【００７９】
この際、Ａ相信号生成部１１４１及びＢ相信号生成部１１４２がそれぞれ取得した２の受光信号は、本実施形態の場合、回転軸ＡＸを挟んで配置された領域の固定スリットＳ１が１８０°位相差を有するため、１８０°位相差を有する。従って、このように差動されることにより、２の受光信号からは、偏心量などの誤差が相殺された１のＡ相信号又はＢ相信号が生成されることになる。つまり、例えば、図１０において、ディスク１４０の回転軸ＡＸが所望の位置から領域ＸＡと領域ＸＣの方向に偏心した場合、この偏心による誤差は、他の領域に比べて、領域ＸＡからの受光信号と領域ＸＣからの受光信号に生じる。しかし、この誤差による受光信号の強度は、領域ＸＡの受光信号と領域ＸＣの受光信号では逆となる。よって、本実施形態のようにＡ相信号生成部１１４１が両受光信号を差動させることによりこのような誤差を相殺することが可能である。同様に、Ｂ相信号生成部１１４２は、ディスク１４０の回転軸ＡＸが所望の位置から領域ＸＢと領域ＸＤの方向に偏心した場合に生じる誤差を相殺することが可能である。
【００８０】
また、上記のように生成されたＡ相信号とＢ相信号とは、固定スリットＳ１Ａ，Ｓ１Ｃと固定スリットＳ１Ｂ，Ｓ１Ｄとが電気角で９０°位相差を有するため、ディスク１４０の１ピッチｐ分の回転で１周期となり、かつ、９０°の位相差を有する。
そして、Ａ相信号生成部１１４１及びＢ相信号生成部１１４２は、生成したＡ相信号及びＢ相信号を位置データ生成部１１４４に出力する。この際、Ａ相信号生成部１１４１及びＢ相信号生成部１１４２は、生成したＡ相信号及びＢ相信号を所定の逓倍数で逓倍して出力することにより、分解能を向上させてもよい。また、Ａ相信号生成部１１４１及びＢ相信号生成部１１４２は、Ａ相信号及びＢ相信号を生成する過程で、アナログ・デジタル変換処理や信号増幅処理を施すことが好ましい。
【００８１】
なお、ここでは、Ａ相信号生成部１１４１及びＢ相信号生成部１１４２は、それぞれ取得する２の受光信号が１８０°の位相差を有するため、この２の受光信号を差動増幅させるが、例えば、２の受光信号が０°の位相差を有する場合には、この２の受光信号を加算して増幅させることにより、同様に誤差を相殺することが可能である。
【００８２】
（位置データ生成動作）
最後に、上記アブソ信号とＡ相信号とＢ相信号とから、位置データを生成する動作について説明する。この位置データ生成動作は、位置データ生成部１１４４で行われる。
【００８３】
位置データ生成部１１４４は、上述のように生成されたアブソ信号とＡ相信号とＢ相信号とを取得する。そして、位置データ生成部１１４４は、これらの信号に基づいて、ディスク１４０の回転方向を含む位置データを生成する。つまり、位置データ生成部１１４４は、アブソ信号に基づいて、ディスク１４０の１回転内の大まかな絶対位置（アブソリュート位置）を特定する。一方、位置データ生成部１１４４は、Ａ相信号及びＢ相信号の少なくとも一方をカウント等することにより、上記の大まかな絶対位置に対してより詳細な絶対位置を特定する。更に、位置データ生成部１１４４は、Ａ相信号及びＢ相信号の位相差が９０°であるか−９０°であるかを参照することにより、ディスク１４０の回転方向を特定する。そして、位置データ生成部１１４４は、特定した精度の高い絶対位置と回転方向とを含む位置データを生成して、制御部２０に出力することになる。
【００８４】
（１−４．第１実施形態による効果の例）
以上、本発明の第１実施形態に係るエンコーダ１００及びこのエンコーダ１００を備えたモータシステム１について説明した。このエンコーダ１００等によれば、ディスク１４０のほぼ全周に亘って光を照射して、その全周から得られた信号から受光信号を生成している。従って、エンコーダ１００等は、ディスク１４０の偏心等により生じる誤差の影響を低減して、精度の高い位置検出を行うことが可能である。従って、エンコーダ１００等によれば、ディスク１４０等の高精度な位置決めが要求されず、エンコーダ１００等の製造を容易にすることが可能である。
【００８５】
一方で、エンコーダ１００等によれば、導光部１２０がインクレ用第１導光部１２３等とアブソ用導光部１２９を有しており、導光部１２０によって発光部１１１から照射された光を２以上の回転トラックＴ２，Ｔ３に導くことを可能としている。従って、回転トラックＴ３より得られるアブソ信号に基づいて、ディスク１４０の１回転内の大まかな絶対位置を特定できると共に、回転トラックＴ２より得られるインクレ信号に基づいて、上記大まかな絶対位置に対してより詳細な絶対位置を特定することができ、精度の高い絶対位置を含む位置データを生成することができる。このように、精度の高い絶対位置を含む位置データを生成するためにディスク１４０に設定された複数のトラックに応じ、複数の導光部を用意せずに済む。よって、このエンコーダ１００等によれば、部品点数を減少させて製造コストを低減するだけでなく、装置自体を小型化することが可能である。更に言えば、このことは原材料の使用量の低減につながるだけでなく、発光部１１１を複数用意する必要がないため、エネルギー消費量を低減することも可能である。
【００８６】
なお、上述の通り、アブソ検出部として、本実施形態とは異なり受発光一体型の素子を使用することも可能であるが、本実施形態のように、受光のみを行うアブソ検出部を使用すれば、そのための構成を増やすことなく、消費電力をより効果的に低減することが可能である。特に、外部電源が供給されないバッテリ駆動時には、非常に大きな消費電力削減効果を発揮しえる。
【００８７】
また、エンコーダ１００等によれば、アブソ用導光部１２９（アブソ用第２導光部１２９３）を第１遮光部ＳＰ１に設ける。このようなアブソ用導光部１２９を設けない場合、発光部１１１から発せられ放射状に導かれた光のうち遮光部ＳＰに進入した光は活用されないこととなるが、本実施形態によれば遮光部ＳＰに進入した光をアブソ用第２導光部１２９３で回転トラックＴ３に導きアブソ検出に用いることを可能とするので、発光部１１１の光を無駄なく有効活用することができる。更に、このような構成が、導光部１２０として一体に形成可能であるため、例えば、金型を使用して導光部１２０を形成するなど、容易かつ低コストで製造することが可能である。
【００８８】
さらに、このエンコーダ１００等は、１つのトラックＴ１中に複数の領域ＸＡ〜ＸＤを有し、各領域ＸＡ〜ＸＤ毎に位相の異なる受光信号を得ることを可能にしている。従って、このエンコーダ１００等は、回転方向を検出する複数相の受光信号を得るために、ディスク１４０やマスク１３０に複数のトラックを設定する必要や、それに応じた複数の導光部を用意せずに済む。よって、このエンコーダ１００等によれば、上記と同様に部品点数を減少させて製造コストを低減するだけでなく、装置自体を小型化することが可能である。
【００８９】
この際、エンコーダ１００等によれば、軸を挟んで対向した領域から電気角で０°又は１８０°位相が異なる受光信号が得られるように、固定スリットＳ１が設定され、かつ、両領域から得られた２の受光信号を位相差が１８０°であれば減算し０°であれば加算する。従って、このエンコーダ１００等によれば、上記偏心誤差低減効果が減少することを防止することが可能である。なお、このことについて言えば、本実施形態ではトラックＴ１が４分割される場合について説明したが、このトラックＴ１の分割数は特に限定されるものではない。しかし、分割数が４の倍数の場合に、回転軸ＡＸを挟んで対向した領域から、Ａ相信号又はＢ相信号を生成することが可能であり、より大きな偏心誤差低減効果を発揮することが可能である。また、分割数が大きいほど、更に大きな偏心誤差低減効果を発揮可能である。
【００９０】
更に、エンコーダ１００等によれば、各領域ＸＡ〜ＸＤを伝搬する光のクロストークを防止する遮光部ＳＰを有することにより、Ａ相信号用の受光信号とＢ相信号用の受光信号とを同一導光部１２０中を伝搬させることにより生じるノイズを低減することが可能である。従って、エンコーダ１００等は、更に精度の高い位置検出が可能である。更に、エンコーダ１００によれば、この遮光部ＳＰを有効に活用し、アブソ用導光部１２９を兼用させることで、アブソ用の光源及びそれに伴う光路を省略することが可能である。
【００９１】
＜２．変形例等＞
以上、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明した。しかしながら、本発明はこれらの実施形態の例に限定されないことは言うまでもない。本発明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、これらの変更後や修正後の技術も、当然に本発明の技術的範囲に属するものである。
【００９２】
例えば、上記実施形態では、マスク１３０に設定される領域数（上記実施形態では４）と同数のアブソ用導光部１２９を設ける場合を一例として説明したが、アブソ用導光部１２９の数をこれに限定するものではない。例えば、図１３及び図１４に示すように、４つの領域ＸＡ〜ＸＤの境界に対応した４箇所に加え、各領域ＸＡ〜ＸＤの中心部に１つずつ、計８のアブソ用導光部１２９を設けてもよい。図１３は、本変形例に係るエンコーダ１００′の一部構成を斜め上方より見た図であり、図１４は、本変形例に係る導光部１２０′を上方から見た図である。
【００９３】
この場合、特に図示はしないが、アブソ用回転スリットＳ３のアブソリュートパターンは、ディスク１４０の１回転内で、８つのアブソ用導光部１２９の照射面１２９４のいずれかと回転軸ＡＸ方向で一致する組み合わせが、同一にならないように設定される。本変形例によれば、上記実施形態よりもアブソ用導光部１２９の数を増やせるので、アブソ信号に基づいて特定される絶対位置の精度を高めることができる。
【００９４】
また例えば、上記実施形態では、相隣接する領域ＸＡ〜ＸＤから得られる受光信号同士の位相が９０°異なるように、相隣接する固定スリットＳ１Ａ〜Ｓ１Ｘ間に、電気角で９０°のスリット間隔φＡ〜φＤを設けた。しかし、このスリット間隔φＡ〜φＤは、この例に限定されるものではなく、受光信号に電気角で０°より大きく１８０°より小さい分解能以上の位相差が生じるような間隔であればよい。
【００９５】
また、上記実施形態では、反射部Ｖ１，Ｖ２がディスク１４０の裏面に突出した部位として設けられる場合について説明した。しかしながら、この反射部Ｖ１，Ｖ２は、回転スリットＳ２を透過した往路光を、その往路と同一又は平行な光路で反射可能な構成であれば様々な構成が考えられる。つまり、例えば反射部Ｖ１、Ｖ２は、回転スリットＳ２自体又は回転スリットＳ２の下方に配置されたＶ字状の溝として形成されてもよい。この場合、導光部１４２は必ずしも必要ではない。また、往路光と復路光を同一光路で伝搬させる場合、回転スリットＳ２自体を反射スリットとして構成することも可能である。例えば、平板状の低反射部材の上に高反射コートを部分的に、１４１のスリット開口部のみ、配置することで１４２が不要な構造とすることが可能である。
【００９６】
また、上記実施形態では、導光部１２０として複数の反射面等を有する導光部材として説明した。しかしながら、この導光部１２０は、例えば、全周に光を照射可能な光ファイバや光ファイバの束などで構成することも可能である。
【００９７】
更に、上記実施形態では、最終的にアブソリュート形のエンコーダを構成するために、アブソ信号をえる構成も備える例について説明した。しかし、このアブソ信号用の構成は、上記実施形態以外にも、光学式・磁気式・レゾルバ式・機械式問わず様々な構成を使用することが可能である。更にいえば、インクリメンタル形のエンコーダを構成する場合、アブソ信号用の構成は不要で、アブソ用素子配置とアブソ用スリット配置をＵ，Ｖ，Ｗ相等の配置とすることで対応可能であることは言うまでもない。
【００９８】
また、上記実施形態では、固定トラックＴ１を複数の領域ＸＡ〜ＸＤに分割することで、１つの回転トラックＴ２より位相の異なる受光信号を得るようにしたが、必ずしも固定トラックを複数の領域に分割しなくともよい。例えば、位相の異なる複数の受光信号を得るために、位相が異なる回転トラックをディスク１４０の径方向に多重に並べた構成とし、導光部１２０でそれら複数の回転トラックにそれぞれ光を導く構成としてもよい。
【００９９】
また、上記実施形態では、マスク１３０をディスク１４０の上方（軸方向一方側の一例）に設けた場合を説明したが、反対にマスク１３０をディスク１４０の下方（軸方向他方側の一例）に設けた構成としてもよい。この場合、ディスク１４０をマスク１４１のみで構成し、反射部Ｖ１と反射部Ｖ２を有する導光部１４２をマスク１３０のディスク１４０と反対側に設ける構成とすればよい。
【符号の説明】
【０１００】
１    モータシステム
１０    モータ
２０    制御部
１００    エンコーダ
１１０    基板
１１１    発光部（光源の一例）
１１２，１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃ，１１２Ｄ    受光部
１１３，１１３Ａ，１１３Ｂ，１１３Ｃ，１１３Ｄ    アブソ検出部
１１４    信号処理部
１１４１    Ａ相信号生成部
１１４２    Ｂ相信号生成部
１１４３    アブソ信号生成部
１１４４    位置データ生成部
１２０    導光部
１２１    入光部
１２２    発散集光部
１２２Ａ    発散面
１２２Ｂ    集光面
１２３    インクレ用第１導光部（第１導光部の一例）
１２４    方向変換面（第１導光部の一例）
１２５    インクレ用第２導光部（第１導光部の一例）
１２６    照射入光面（略リング状の面、第１導光部の一例）
１２７，１２７Ａ，１２７Ｂ，１２７Ｃ，１２７Ｄ    出光部
１２８    鍔部
１２９    アブソ用導光部（第２導光部の一例）
ＣＯ    コーティング
ＳＰ    遮光部
ＳＰ１    第１遮光部
ＳＰ２    第２遮光部
ＳＰ３    第３遮光部
１３０    マスク
１３１    開口部
Ｔ１    固定トラック
Ｓ１    固定スリット
１４０    ディスク
１４１    マスク
１４２    導光部
Ｔ２    回転トラック（第１の回転トラックの一例）
Ｔ３    回転トラック（第２の回転トラックの一例）
Ｓ２，Ｓ３    回転スリット
Ｓ３１，Ｓ３２，Ｓ３３，Ｓ３４，Ｓ３５，Ｓ３６，Ｓ３７    アブソ用回転スリット
Ｖ１，Ｖ２    反射部
２００    モータ部
２０１    回転シャフト
２０２    シャフト端部
２０３    開口部
ＡＸ    回転軸
ＸＡ，ＸＢ，ＸＣ，ＸＤ    領域
φＡ，φＢ，φＣ，φＤ    スリット間隔
ｐ    ピッチ
ｘ    位置
１００′    エンコーダ
１２０′    導光部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
0005618094.tif 000013
【図１３】
0005618094.tif 000014
【図１４】
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