(57)【要約】【課題】検出精度を向上させつつ小型化を図ることが可能なエンコーダ及びサーボモータを提供する。【解決手段】ディスク１１０の周方向に並べられた複数の反射スリットを有するスリットアレイＳＡ，ＳＩと、スリットアレイＳＡ，ＳＩの一部に対向しつつ、当該スリットアレイＳＡ，ＳＩに対して周方向に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１３０は、モジュール周方向Ｃ′に並列され、スリットアレイＳＡ，ＳＩの一部に光を照射する２つの光源１３１，１３２と、スリットアレイＳＡ，ＳＩに対し光源１３１，１３２と同じ側でスリットアレイＳＡ，ＳＩの一部に対向しつつ、光源１３１，１３２から照射されてスリットアレイＳＡ，ＳＩで反射された光を受光する複数の受光素子がモジュール周方向Ｃ′に沿って並べられた受光アレイＰＡ，ＰＩ１，ＰＩ２と、を有する。
2014006705.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスクの周方向に並べられた複数のスリットを有するスリットアレイと、
前記スリットアレイの一部に対向しつつ、当該スリットアレイに対して前記周方向に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、
前記周方向に対応する方向に並列され、前記スリットアレイの一部に光を照射する２又は４個の光源と、
前記スリットアレイに対し前記光源と同じ側又は反対側で当該スリットアレイの一部に対向しつつ、前記光源から照射されて前記スリットの作用を受けた光を受光する複数の受光素子が前記周方向に対応する方向に沿って並べられた受光アレイと、を有する、エンコーダ。
【請求項２】
前記２又は４個の光源の各々は、
前記受光アレイにおける前記受光素子のピッチをＰ、０を含む自然数をｎ、前記光学モジュールと前記ディスクとの間のギャップ長をＧ、前記光源の基板からの突出量をΔｄ、２又は４をｍとした場合に、前記周方向に対応する方向に｛（ｎ＋１／ｍ）×（Ｇ−Δｄ）／Ｇ｝Ｐだけずれて配置される、請求項１に記載のエンコーダ。
【請求項３】
前記２又は４個の光源は、
前記周方向に対応する方向において前記受光アレイの中央位置と略一致する位置に配置された一の光源と、
前記一の光源と前記周方向に対応する方向に並列された他の光源と、を有する、請求項１又は２に記載のエンコーダ。
【請求項４】
前記一の光源の照射と前記他の光源の照射の切り替えを制御する制御部をさらに有し、
前記制御部は、
前記一の光源を照射させた際の前記受光アレイからの受光信号に基づき、前記一の光源の照射を前記他の光源の照射に切り替えるか否かを判定する、請求項３に記載のエンコーダ。
【請求項５】
前記スリットアレイは、
アブソリュートパターンを有する第１スリットアレイと、インクリメンタルパターンを有する第２スリットアレイと、を含み、
前記受光アレイは、
前記第１スリットアレイからの光を受光してアブソリュート信号を出力する第１受光アレイと、前記第２スリットアレイからの光を受光してインクリメンタル信号を出力する第２受光アレイと、を含む、請求項４に記載のエンコーダ。
【請求項６】
前記制御部は、
前記エンコーダの電源投入時に前記一の光源を照射させ、その際の前記第２受光アレイからのインクリメンタル信号に基づき、前記一の光源の照射を前記他の光源の照射に切り替えるか否かを判定する、請求項５に記載のエンコーダ。
【請求項７】
前記制御部は、
前記一の光源の照射を前記他の光源の照射に切り替えた場合に、前記第１受光アレイからのアブソリュート信号に基づき、絶対位置を検出し、
再度、前記他の光源の照射を前記一の光源の照射に切り替え、前記第２受光アレイからのインクリメンタル信号に基づき、前記絶対位置からの相対位置を検出する、請求項６に記載のエンコーダ。
【請求項８】
前記制御部は、
前記一の光源の照射を前記他の光源の照射に切り替えた場合に、前記第１受光アレイからのアブソリュート信号に基づき、絶対位置を検出し、
前記他の光源の照射による前記第２受光アレイからのインクリメンタル信号を、前記一の光源の照射によるインクリメンタル信号に補正し、当該補正した受光信号に基づき、前記絶対位置からの相対位置を検出する、請求項６に記載のエンコーダ。
【請求項９】
前記光学モジュールは、
前記スリットアレイに対し前記一の光源及び前記他の光源と同じ側に前記第１受光アレイ及び前記第２受光アレイを有し、
前記第１受光アレイは、
前記ディスクの半径方向に対応する方向で前記一の光源及び前記他の光源に対してオフセットした位置に配置され、
前記第２受光アレイは、
前記周方向に対応する方向における前記一の光源及び前記他の光源の一側及び他側の少なくとも一方に配置される、請求項５〜８のいずれか１項に記載のエンコーダ。
【請求項１０】
シャフトを回転させるモータと、
前記シャフトの位置を検出するエンコーダと、を備え、
前記エンコーダは、
前記シャフトに連結されたディスクの周方向に並べられた複数のスリットを有するスリットアレイと、
前記スリットアレイの一部に対向しつつ、当該スリットアレイに対して前記周方向に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、
前記周方向に対応する方向に並列され、前記スリットアレイの一部に光を照射する２又は４個の光源と、
前記スリットアレイに対し前記光源と同じ側又は反対側で当該スリットアレイの一部に対向しつつ、前記光源から照射されて前記スリットの作用を受けた光を受光する複数の受光素子が前記周方向に対応する方向に沿って並べられた受光アレイと、を有する、サーボモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の実施形態は、エンコーダ及びサーボモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
エンコーダとして、例えば特許文献１には、モータの絶対位置を検出するエンコーダが記載されている。このエンコーダは、モータの回転シャフトに取り付けられ絶対位置検出用スリットを有する回転ディスクと、回転ディスクと対向して配置される複数個の受光素子からなる受光部と、回転ディスクを挟んで受光素子と対向して配置される発光素子と、を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−９６５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
絶対位置検出用スリットは、互いに隣り合う任意のＮ個のスリットで１つのビット列を構成し、任意の回転位置を示すアドレスでの各ビット列は互いに重複しないように構成される。つまり、モータがある位置となっている場合に、対向した複数個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／オフのビット列）が、その位置の絶対値を一義に表すことになる。このような絶対位置検出用スリットにより絶対位置を表す場合、受光信号の検出又は未検出によるビット列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という問題があった。【０００５】
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つつ小型化を図ることが可能なエンコーダ及びサーボモータ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、ディスクの周方向に並べられた複数のスリットを有するスリットアレイと、上記スリットアレイの一部に対向しつつ、当該スリットアレイに対して上記周方向に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、上記周方向に対応する方向に並列され、上記スリットアレイの一部に光を照射する２又は４個の光源と、上記スリットアレイに対し上記光源と同じ側又は反対側で当該スリットアレイの一部に対向しつつ、上記光源から照射されて上記スリットの作用を受けた光を受光する複数の受光素子が上記周方向に対応する方向に沿って並べられた受光アレイと、を有する、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、シャフトを回転させるモータと、上記シャフトの位置を検出するエンコーダと、を備え、上記エンコーダは、上記シャフトに連結されたディスクの周方向に並べられた複数のスリットを有するスリットアレイと、上記スリットアレイの一部に対向しつつ、当該スリットアレイに対して上記周方向に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、上記周方向に対応する方向に並列され、上記スリットアレイの一部に光を照射する２又は４個の光源と、上記スリットアレイに対し上記光源と同じ側又は反対側で当該スリットアレイの一部に対向しつつ、上記光源から照射されて上記スリットの作用を受けた光を受光する複数の受光素子が上記周方向に対応する方向に沿って並べられた受光アレイと、を有する、サーボモータが提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、エンコーダの検出精度を向上させつつ小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【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】同実施形態に係る制御部の制御内容について説明するための説明図である。
【図７】比較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８】比較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９】光源の切り替え後にインクレ信号を補正する変形例に係る制御部の制御内容について説明するための説明図である。
【図１０】信号が「Ｈ」である場合に光源を切り替え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１１】インクレ信号用の受光アレイを光源の半径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１２】インクレ信号用の受光アレイを光源の半径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１３】光源を４個と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１４】同変形例に係る制御部の制御内容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】
【００１０】
以下、図面を参照して、一実施形態について説明する。
【００１１】
なお、以下で説明する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、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。
【００１２】
また、以下においては、「アブソリュート」及び「インクリメンタル」のことを「アブソ」及び「インクレ」と適宜略して記載する。
【００１３】
＜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。
【００１４】
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を軸心ＡＸ周りに回転させることにより、回転力を出力する。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
＜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、光学モジュール１３０と、制御部１４０とを有する。
【００２０】
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。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。
【００２１】
（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が軸心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。
【００２２】
ディスク１１０は、図３に示すように、複数のスリットアレイＳＡ，ＳＩ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、光学モジュール１３０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、スリットアレイＳＡ，ＳＩと光学モジュール１３０とは、モータＭの駆動に伴い、互いにディスク１１０の周方向（図３に示す矢印Ｃの方向。以下適宜「ディスク周方向Ｃ」と記載する。）で相対移動可能に配置される。
【００２３】
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ＳＡ，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。この光学検出機構について詳細に説明する。
【００２４】
（２−２．光学検出機構）
光学検出機構は、スリットアレイＳＡ，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、ディスク周方向Ｃ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１３１，１３２から照射された光を反射する。
【００２５】
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。
【００２６】
スリットアレイは、本実施形態では、ディスク１１０の上面においてディスク１１０の半径方向（図３に示す矢印Ｒの方向。以下適宜「ディスク径方向Ｒ」と記載する。）に２本併設される（スリットアレイＳＡ，ＳＩ）。２本のスリットアレイＳＡ，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。
【００２７】
図４に示すように、スリットアレイＳＡ（第１スリットアレイの一例に相当）は、２本のスリットアレイ中内径側に配置される一方、スリットアレイＳＩ（第２スリットアレイの一例に相当）は、外径側に配置される。スリットアレイＳＡが有する複数の反射スリットは、ディスク周方向Ｃ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。スリットアレイＳＡが有する各反射スリットは、そのディスク周方向Ｃにおける端部Ｅｇが、ディスク周方向ＣにおいてスリットアレイＳＩが有する複数の反射スリットの存在しない領域（スリット間の略中央領域）に位置するように、形成されている。
【００２８】
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。
【００２９】
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す場合、受光アレイＰＡの各受光素子が反射スリットの端部ＥＧ近傍に対向して位置することによる、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。これを防止するために、本実施形態では、光学モジュール１３０に２つの光源１３１，１３２を設け、各光源による照射を切り替える。この詳細については後述する。
【００３０】
一方、スリットアレイＳＩが有する複数の反射スリットは、ディスク周方向Ｃ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。
【００３１】
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、アブ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。
【００３２】
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として形成され、ディスク１１０のスリットアレイＳＡ，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ＳＡ，ＳＩに対してディスク周方向Ｃ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、必ずしも基板状に構成される必要はない。
【００３３】
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、２つの光源１３１，１３２と、受光アレイＰＡ，ＰＩ１，ＰＩ２とを有する。
【００３４】
光源１３１，１３２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の面に、ディスク周方向Ｃに対応する方向（図５に示す矢印Ｃ′の方向。以下適宜「モジュール周方向Ｃ′」と記載する。）に沿って配置される。そして、光源１３１，１３２は、対向する位置を通過する２つのスリットアレイＳＡ，ＳＩの一部分（例えば領域Ａｒｅａ、「照射領域」ともいう。）に光を照射する。なお、詳細は後述するが、光源１３１による照射と光源１３２による照射は切り替えて実施され、同時に照射されることはない。なお、光源１３１が一の光源の一例に相当し、光源１３２が他の光源の一例に相当する。
【００３５】
これらの光源１３１，１３２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、光源１３１，１３２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１３１，１３２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２つのスリットアレイＳＡ，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。
【００３６】
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、モジュール周方向Ｃ′に沿って並べられる。
【００３７】
なお、光学モジュール１３０におけるモジュール周方向Ｃ′は、ディスク１１０におけるディスク周方向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１３１，１３２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１３１，１３２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、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ＳＡ，ＳＩそれぞれのディスク径方向Ｒの長さをＷＳＡ，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、ディスク径方向Ｒに対応する方向（図５に示す矢印Ｒ′の方向。以下適宜「モジュール径方向Ｒ′」と記載する。）の長さをＷＰＡ，ＷＰＩとすると、ＷＰＡ，ＷＰＩは、ＷＳＡ，ＷＳＩのε倍の長さとなる。同様に、モジュール周方向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１３１，１３２の位置におけるモジュール周方向Ｃ′を例に挙げて、より具体的に説明する。ディスク１１０におけるディスク周方向Ｃは、軸心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に投影されたモジュール周方向Ｃ′の中心は、光源１３１，１３２から光が照射されるため、光源１３１，１３２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、見かけ上軸心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におけるモジュール周方向Ｃ′は、光学中心Ｏｐから当該光学中心Ｏｐと軸心ＡＸとが乗るライン上を、軸心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。
【００３８】
図４及び図５では、ディスク周方向Ｃとモジュール周方向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上のディスク周方向Ｃに沿った線を表す一方、図５に示すラインＬｃｐは、基板ＢＡ上のモジュール周方向Ｃ′に沿った線（ラインＬｃｄが光学モジュール１３０上に反映された線）を表す。
【００３９】
なお、図２に示すように、光学モジュール１３０とディスク１１０との間のギャップ長をＧとし、光源１３１，１３２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）
【００４０】
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１３１，１３２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。
【００４１】
本実施形態における受光アレイは、２本のスリットアレイＳＡ，ＳＩに対応して、ほぼ２本配置される（受光アレイＰＡ，ＰＩ１，ＰＩ２）。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。
【００４２】
本実施形態では、光源１３１，１３２と、アブソ信号用の受光アレイＰＡ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。
【００４３】
アブソ信号用の受光アレイＰＡ（第１受光アレイの一例に相当）は、図５に示すように、スリットアレイＳＡと平行な基板ＢＡの面内において、モジュール径方向Ｒ′において光源１３１，１３２に対して内径側（外径側でもよい）にオフセットした位置に配置される。そして、受光アレイＰＡが有する複数の受光素子は、それぞれモジュール周方向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ＰＡそれぞれの受光素子群からは、それぞれスリットアレイＳＡ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、モジュール周方向Ｃ′における光源１３１，１３２の一側及び他側の両方に配置される。換言すれば、光源１３１，１３２は、モジュール周方向Ｃ′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。
【００４４】
アブソリュートパターンに対応する受光アレイＰＡは、本実施形態では例えば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、制御部１４０の位置データ生成部１４２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ＰＡの受光信号を、「アブソリュート信号」又はこれを略して「アブソ信号」という。
【００４５】
インクリメンタルパターンに対応する受光アレイＰＩ１，ＰＩ２（第２受光アレイの一例に相当）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。
【００４６】
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。図５に示すピッチＰｍと同じ。）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モジュール周方向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。
【００４７】
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、「インクリメンタル信号」又はこれを略して「インクレ信号」という。なお、受光アレイＰＩ１，ＰＩ２が第２受光アレイの一例に相当する。
【００４８】
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。
【００４９】
図５に示すように、２つの光源１３１，１３２のうち、光源１３１は、モジュール周方向Ｃ′において受光アレイＰＡの中央位置（この例では受光素子Ｐ０の中央位置）と略一致する位置に配置される。光源１３２は、第１光源１３１とモジュール周方向Ｃ′に沿って並列される。以下適宜、光源１３１を「第１光源１３１」と、光源１３２を「第２光源１３２」と記載する。これら第１光源１３１と第２光源１３２とは、ピッチＰＬだけモジュール周方向Ｃ′にずれて配置される。このピッチＰＬは、受光アレイＰＡにおける各受光素子のモジュール周方向Ｃ′のピッチをＰｍ（ピッチＰの一例に相当）とした場合に、上記ギャップ長Ｇ及び突出量Δｄを用いて下記（式２）で示される。
ＰＬ＝Ｐｍ／２×（Ｇ−Δｄ）／Ｇ        …（式２）
【００５０】
なお、受光アレイＰＡの各受光素子のピッチＰｍは、スリットアレイＳＩのインクリメンタルパターンの投影された像における１ピッチと略等しくなっており、ディスク１１０におけるスリットアレイＳＩのインクリメンタルパターンの１ピッチＰｄ（図４参照）及び前述の拡大率εを用いて、Ｐｍ＝ε×Ｐｄと表すことができる。また、突出量Δｄがギャップ長Ｇに比べて十分に小さい場合には、上記（式２）から分かるように、ピッチＰＬは半ピッチ（Ｐｍ／２）に略等しくなる。以下では、説明の便宜上、この場合に該当してピッチＰＬが半ピッチ（Ｐｍ／２）であるものとして説明する。
【００５１】
このように、２つの光源１３１，１３２はモジュール周方向Ｃ′に半ピッチ（Ｐｍ／２）だけずれて並列されることから、第１光源１３１からの光による受光アレイＰＡのアブソ信号（第１受光信号の一例に相当）と第２光源１３２からの光による受光アレイＰＡのアブソ信号（第２受光信号の一例に相当）との間に、位相差を設けることができる。この例では、位相差はインクリメンタルパターンの半ピッチに相当するので、電気角で１８０°となる。
【００５２】
そして、前述したように、スリットアレイＳＡが有する各反射スリットは、その端部ＥｇがスリットアレイＳＩのスリット間の領域に位置する。言い換えれば、スリットアレイＳＩの各反射スリットが存在する領域では、受光アレイＰＡの各受光素子が反射スリットの端部ＥＧに対向して位置することはない。したがって、受光アレイＰＩ１，ＰＩ２からのインクレ信号による１ピッチ中の位置が反射スリットが存在する領域である場合には、受光アレイＰＡからのアブソ信号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ことはない。一方、１ピッチ中の位置が反射スリットが存在しない領域である場合には、受光アレイＰＡからのアブソ信号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可能性がある。
【００５３】
そこで、本実施形態では、第１光源１３１を照射した際の受光アレイＰＩ１，ＰＩ２からのインクレ信号による１ピッチ中の位置が反射スリットが存在しない領域に該当する場合に、第２光源１３２の照射に切り替える。これにより、受光アレイＰＩ１，ＰＩ２からのインクレ信号は１ピッチで１周期（電気角で３６０°）の略正弦波状の周期信号であることから、インクレ信号を半ピッチに相当する０．５周期（電気角で１８０°）位相を異ならせることにより、１ピッチ中の位置を反射スリットが存在する領域に変更させることができる。この結果、第１光源１３１を照射した際の受光アレイＰＡからのアブソ信号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でも、第２光源１３２を照射した際の受光アレイＰＡからのアブソ信号を使用することで、当該アブソ信号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ことを防止でき、絶対位置の検出精度を向上させることが可能である。
【００５４】
なお、上記効果を得るのは、第１光源１３１又は第２光源１３２を照射した際の各アブソ信号の位相差が、インクリメンタルパターンの半ピッチに相当する電気角１８０°である場合に限定されるものではない。例えば、１．５ピッチ（電気角で５４０°）や２．５ピッチ（電気角で９００°）等、０．５ピッチの奇数倍としてもよい。さらには、必ずしも半ピッチの奇数倍とする必要はなく、１ピッチ中の位置を反射スリットが存在しない領域から存在する領域に変更させることが可能な範囲で、位相差を増減させてもよい。但し、受光アレイＰＩ１，ＰＩ２からのインクレ信号が１ピッチで１周期（電気角で３６０°）の略正弦波状の周期信号であることを考慮すれば、位相差を０．５ピッチの奇数倍とすることで、１ピッチ中の位置を反射スリットが存在しない領域から存在する領域に変更できる確実性を高めることができる。したがって、２つの光源１３１，１３２は、０を含む自然数をｎとした場合に、モジュール周方向Ｃ′に（ｎ＋０．５）Ｐｍだけずらして配置すればよいと言える。なお、突出量Δｄがギャップ長Ｇに比べて十分に小さいと言えない場合には、２つの光源１３１，１３２を｛（ｎ＋０．５）Ｐｍ×（Ｇ−Δｄ）／Ｇ｝だけずらして配置すればよい。なお、２つの光源１３１，１３２の間隔が大きくなると、第２光源１３１を照射した際の受光アレイＰＩ１，ＰＩ２及び受光アレイＰＡでの受光量がモジュール周方向Ｃ′で均等にならず、光量分布上の特性が低下する。したがって、（ｎ＋０．５）Ｐｍを満たす値で最も小さい値、すなわち本実施形態のように半ピッチ（Ｐｍ／２）だけずらして２つの光源１３１，１３２を配置することが、最も好ましいと言える。
【００５５】
（２−３．制御部）
図２に示すように、制御部１４０は、切替制御部１４１と位置データ生成部１４２を有する。切替制御部１４１は、第１光源１３１の照射と第２光源１３２の照射の切り替えを制御する。また切替制御部１４１は、第１光源１３１を照射させた際の受光アレイＰＩ１，ＰＩ２からのインクレ信号に基づき、第１光源１３１の照射を第２光源１３２の照射に切り替えるか否かを判定する。
【００５６】
この判定の詳細について説明する。切替制御部１４１は、モータＭの位置ｘを測定するタイミング（例えばエンコーダ１００の電源投入時）において、まず第１光源１３１を照射させる。位置データ生成部１４２は、そのときの受光アレイＰＩ１，ＰＩ２が有する４つの受光素子のセットからの各受光信号（Ａ相信号、Ｂ相信号、Ａバー相信号、Ｂバー相信号）を取得する。切替制御部１４１は、それらの受光信号のうちの特定の信号（例えばＢ相信号）を位置データ生成部１４２から取得し、例えばその出力振幅が所定のしきい値よりも高い（以下、信号が「Ｈ」であるという）場合には、ディスク１１０の１ピッチ中の位置がスリットアレイＳＩの反射スリットが存在する領域であるとみなし、光源の切替えが不要であると判定する。この場合、切替制御部１４１は光源の切替えを行わないので、位置データ生成部１４２は、第１光源１３１の照射による受光アレイＰＡからのアブソ信号に基づき絶対位置を検出すると共に、同じく第１光源１３１の照射による受光アレイＰＩ１，ＰＩ２からのインクレ信号に基づき上記絶対位置からの相対位置を検出する。
【００５７】
一方、切替制御部１４１は、第１光源１３１を照射させた際に位置データ生成部１４２から取得した特定の信号（例えばＢ相信号）の出力振幅が所定のしきい値よりも低い（以下、信号が「Ｌ」であるという）場合には、ディスク１１０の１ピッチ中の位置がスリットアレイＳＩの反射スリットが存在しない領域であるとみなし、光源の切替えが必要であると判定する。この場合、切替制御部１４１が第１光源１３１の照射を第２光源１３２の照射に切り替え、位置データ生成部１４２は、そのときの受光アレイＰＡからのアブソ信号に基づき絶対位置を検出する。その後、切替制御部１４１が再度第２光源１３２の照射を第１光源１３１の照射に切り替え、位置データ生成部１４２は、そのときの受光アレイＰＩ１，ＰＩ２からのインクレ信号に基づき、上記絶対位置からの相対位置を検出する。なお、インクレ信号を取得する際に第１光源１３１による照射に戻すのは、光学モジュール１３０の受光アレイＰＩ１，ＰＩ２は中間位置にある第１光源１３１による照射によって正しい位置を検出ができるように形成されており、半ピッチ（Ｐｍ／２）ずらして配置された第２光源１３２による照射では検出位置が半ピッチ（Ｐｄ／２）ずれてしまうからである。
【００５８】
位置データ生成部１４２は、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１４２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。
【００５９】
なお、位置データ生成部１４２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、アブソ信号に基づき絶対位置を検出し、インクレ信号に基づき絶対位置からの相対位置を検出するようにしたが、例えば、インクレ信号とアブソ信号の両方を用いてより高精度に絶対位置を検出するようにしてもよい。
【００６０】
＜３．制御部による制御内容＞
次に、図６を参照しつつ、本実施形態に係るエンコーダ１００が備える制御部１４０の制御内容について説明する。制御部１４０は、モータＭの位置ｘを測定するタイミング（例えばエンコーダ１００の電源投入時）において、図６のフローチャートに示す手順を開始する。
【００６１】
まずステップＳ１０では、制御部１４０は、切替制御部１４１により第１光源１３１に電流を供給し、第１光源１３１を照射させる。これにより、第１光源１３１からの光がスリットアレイＳＡ，ＳＩに照射され、これらスリットアレイＳＡ，ＳＩからの反射光が受光アレイＰＡ，ＰＩ１，ＰＩ２の各受光素子によって受光される。
【００６２】
次にステップＳ２０では、制御部１４０は、位置データ生成部１４２により、受光アレイＰＩ１，ＰＩ２が有する４つの受光素子のセットからの各受光信号（Ａ相信号、Ｂ相信号、Ａバー相信号、Ｂバー相信号）を取得する。そして、切替制御部１４１により、それらの受光信号のうちの特定の信号（例えばＢ相信号）を取得する。
【００６３】
次にステップＳ３０では、制御部１４０は、切替制御部１４１により、上記ステップＳ２０で取得した信号が「Ｈ」であるか否かを判定する。信号が「Ｈ」であると判定した場合には（ステップＳ３０でＹＥＳ）、ステップＳ４０に進む。
【００６４】
ステップＳ４０では、制御部１４０は、位置データ生成部１４２により、第１光源１３１の照射による受光アレイＰＡからのアブソ信号を取得する。その後、後述のステップＳ８０に進む。
【００６５】
一方、上記ステップＳ３０において、信号が「Ｌ」であると判定した場合には（ステップＳ３０でＮＯ）、ステップＳ５０に進む。
【００６６】
ステップＳ５０では、制御部１４０は、切替制御部１４１により第１光源１３１への電流の供給を停止して消灯させると共に、第２光源１３２に電流を供給して第２光源１３２を照射させる。これにより、第１光源１３１による照射から第２光源１３２による照射に切り替えられる。
【００６７】
次にステップＳ６０では、制御部１４０は、位置データ生成部１４２により、第２光源１３２の照射による受光アレイＰＡからのアブソ信号を取得する。
【００６８】
次にステップＳ７０では、制御部１４０は、切替制御部１４１により第２光源１３２への電流の供給を停止して消灯させると共に、第１光源１３１に電流を供給して第１光源１３１を照射させる。これにより、第２光源１３２による照射から第１光源１３１による照射に再度切り替えられる。
【００６９】
次にステップＳ８０では、制御部１４０は、位置データ生成部１４２により、第１光源１３１の照射による受光アレイＰＩ１，ＰＩ２からのインクレ信号を取得する。
【００７０】
次にステップＳ９０では、制御部１４０は、位置データ生成部１４２により、上記ステップＳ４０又はステップＳ６０とステップＳ８０で取得したアブソ信号及びインクレ信号に基づいて、これらの信号が表すモータＭの位置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。以上により、本フローを終了する。
【００７１】
＜４．本実施形態による効果の例＞
以上説明した実施形態のように、スリットアレイとして、絶対位置を表すアブソリュートパターンを有するスリットアレイを用いる場合、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という問題がある。
【００７２】
そこで本実施形態においては、光学モジュール１３０が２つの光源１３１，１３２を有し、それら２つの光源１３１，１３２がモジュール周方向Ｃ′に並列された構成とする。これにより、第１光源１３１からの光による受光アレイＰＡのアブソ信号と第２光源１３２からの光による受光アレイＰＡのアブソ信号との間に、位相差を設けることができる。このような構成により、第１光源１３１からの光によるアブソ信号に基づく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、第２光源１３２からの光によるアブソ信号を用いて絶対位置を算出したり、その逆を行うことが可能となり、絶対位置の検出精度を向上させることができる。
【００７３】
また、同様の効果を得るために、例えば図７及び図８に示す比較例のように、光源を１つとして、ディスク１１０にディスク周方向Ｃで所定の長さ（例えばインクリメンタルパターンの１ピッチＰｄの１／２）だけオフセットさせた２つのスリットアレイＳＡ１，ＳＡ２を形成する、あるいは、図示は省略するが、スリットアレイＳＡ１，ＳＡ２同士はオフセットさせずに、２つのスリットアレイＳＡ１，ＳＡ２それぞれに対応した受光アレイＰＡ１，ＰＡ２同士をオフセットさせ、位相の異なる受光信号を得る構成が考えられる。この場合、ディスクに２つのスリットアレイＳＡ１，ＳＡ２を形成するとともに、これに対応する２つの受光アレイＰＡ１，ＰＡ２を光学モジュール１３０に設ける必要があり、エンコーダ１００の大型化を招くことになる。これに対し本実施形態では、光源を２つ設けるのみで、スリットアレイＳＡ及び受光アレイＰＡについては１つずつの構成とすることができるので、上記構成に比べてディスク１１０や光学モジュール１３０（特にモジュール径方向Ｒ′の寸法）を大幅に小型化できる。更に、アブソ信号に対するコンパレータ等の処理回路も、比較例では受光アレイＰＡ１，ＰＡ２それぞれに必要であるが、本実施形態では受光アレイＰＡに対してのみ設ければ済む。したがって、エンコーダ１００の検出精度を向上させつつ小型化を図ることができ、更に部品点数を減少させて製造コストを低減することが可能である。
【００７４】
また、本実施形態では特に、第１光源１３１を、モジュール周方向Ｃ′において受光アレイＰＡの中央位置及び受光アレイＰＩ１，ＰＩ２の中間位置と略一致する位置に配置し、第２光源１３２を、第１光源１３１とモジュール周方向Ｃ′に沿って並列するように配置する。第１光源１３１は、その配置関係上、第２光源１３２に比べて、受光アレイＰＩ１，ＰＩ２及び受光アレイＰＡでの受光量がモジュール周方向Ｃ′で均等となり、光量分布上の特性が良い。したがって、本実施形態のように第１光源１３１を主たる光源として使用し、第２光源１３２を必要に応じて切り替える補助的な光源として使用することにより、検出精度の低下を抑制できる。
【００７５】
また、本実施形態では特に、制御部１４０が第１光源１３１を照射させた際の受光アレイＰＩ１，ＰＩ２からのインクレ信号に基づき、第１光源１３１の照射を第２光源１３２の照射に切り替えるか否かを判定する。これにより、受光アレイＰＡからの受光信号がビットパターンの変化点でなく、第１光源１３１と第２光源１３２の照射を切り替える必要が無い場合に、光源の切り替えを行わないように制御することができるので、無用な切り替え制御を行うことを防止でき、信頼性を向上できる。また、インクレ信号を用いてディスク１１０の位置を高精度に検出した上で光源を切り替えるか否かを判定するので、受光アレイＰＡからの受光信号がビットパターンの変化点であるか否かを正確に判定できる。
【００７６】
また、本実施形態では特に、受光アレイＰＡは、モジュール径方向Ｒ′に対応する方向で第１光源１３１及び第２光源１３２に対してオフセットした位置に配置され、受光アレイＰＩ１，ＰＩ２は、モジュール周方向Ｃ′における第１光源１３１及び第２光源１３２の一側及び他側に配置される。これにより、受光アレイＰＩ１，ＰＩ２，ＰＡの配置を、第１光源１３１及び第２光源１３２を中心とする略同心円状の光量分布に対応させた配置とすることができるので、受光面積を増大し、スリットアレイＳＩ，ＳＡからの反射光を有効活用することができる。また、特にインクレ用の受光アレイＰＩ１，ＰＩ２を光源１３１，１３２に近接して配置することが可能となるので、装置を小型化することが可能である。
【００７７】
また、本実施形態では特に、光源の数を２個としている。これにより、後述の光源の数を４個とする場合に比べて、光源の数が少ないので低コストであり、且つ、光源の切替回数を少なくできるので切替制御部１４１の処理速度が遅くても足りる、という効果がある。
【００７８】
＜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。
【００７９】
（５−１．光源の切り替え後にインクレ信号を補正する場合）
上記実施形態では、第１光源１３１の照射を第２光源１３２の照射に切り替えた場合、受光アレイＰＡからのアブソ信号を取得した後に、再度第２光源１３２の照射を第１光源１３１の照射に切り替え、受光アレイＰＩ１，ＰＩ２からのインクレ信号を取得する。この場合、光源の切り替えを２回行うことになるので、当該切り替えの間にシャフトＳＨ（ディスク１１０）が回転した場合には検出誤差が生じる可能性がある。そこで、第２光源１３２に切り替えた状態で受光アレイＰＩ１，ＰＩ２からのインクレ信号を取得し、当該インクレ信号を第１光源１３１の照射によるインクレ信号に補正することで、光源の切り替えが１回となるようにしてもよい。
【００８０】
図９を参照しつつ、本変形例に係るエンコーダ１００が備える制御部１４０の制御内容について説明する。なお、前述の図６と同様の手順には同符号を付し、適宜説明を省略する。
【００８１】
ステップＳ１０〜Ｓ３０及びステップＳ５０〜Ｓ６０は図６と同様である。すなわち、ステップＳ１０において第１光源１３１が照射され、ステップＳ２０においてインクレ信号のうちの特定の信号（例えばＢ相信号）が取得される。次にステップＳ３０において、取得した信号が「Ｈ」であるか否かが判定され、「Ｈ」である場合には（ステップＳ３０でＹＥＳ）、ステップＳ５０において第１光源１３１による照射から第２光源１３２による照射に切り替えられる。そして、ステップＳ６０において受光アレイＰＡからのアブソ信号が取得される。
【００８２】
次にステップＳ６１では、制御部１４０は、位置データ生成部１４２により、第２光源１３２の照射による、受光アレイＰＩ１，ＰＩ２が有する４つの受光素子のセットからの各インクレ信号（Ａ相信号、Ｂ相信号、Ａバー相信号、Ｂバー相信号）を取得する。
【００８３】
次にステップＳ６２では、制御部１４０は、位置データ生成部１４２により、上記ステップＳ６１で取得した各インクレ信号を、第１光源１３１の照射による各インクレ信号に補正する。具体的には、前述したように２つの光源１３１，１３２はモジュール周方向Ｃ′にＰｍ／２だけずれて並列されることから、第１光源１３１による受光アレイＰＩ１，ＰＩ２のインクレ信号と第２光源１３２による受光アレイＰＩ１，ＰＩ２のインクレ信号とは、インクリメンタルパターンの半ピッチに相当する電気角で１８０°の位相差を有する。したがって、第２光源１３２の照射による各インクレ信号の位相を電気角で１８０°進める（あるいは遅らせる）ように補正することにより、第１光源１３１の照射による各インクレ信号に補正することが可能である。
【００８４】
その後、ステップＳ９０では、制御部１４０は、位置データ生成部１４２により、上記ステップＳ６０で取得したアブソ信号と上記ステップＳ６２で補正したインクレ信号に基づいて、これらの信号が表すモータＭの位置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。以上により、本フローを終了する。
【００８５】
上記変形例によれば、光源の切り替えを１回にすることができるので、上記実施形態よりも光源の切り替えに要する時間を短縮することができる。その結果、光源の切り替えの間にシャフトＳＨ（ディスク１１０）が回転することにより生じる検出誤差を抑制することが可能となる。
【００８６】
（５−２．信号が「Ｈ」である場合に光源を切り替える場合）
上記実施形態では、インクレ信号のうちの特定の信号（例えばＢ相信号）が「Ｌ」である場合に光源を切り替えるようにしたが、反対に信号が「Ｈ」である場合に光源を切り替える構成も考えられる。
【００８７】
本変形例では、例えば図１０に示すように、スリットアレイＳＡが有する各反射スリットは、そのディスク周方向Ｃにおける端部Ｅｇが、ディスク周方向ＣにおいてスリットアレイＳＩが有する複数の反射スリットの存在する領域に位置するように、形成されている。この場合、受光アレイＰＩ１，ＰＩ２からのインクレ信号による１ピッチ中の位置が反射スリットが存在しない領域である場合には、受光アレイＰＡからのアブソ信号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ことはない。一方、１ピッチ中の位置が反射スリットが存在する領域である場合には、受光アレイＰＡからのアブソ信号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可能性がある。
【００８８】
したがって本変形例では、切替制御部１４１は、第１光源１３１を照射させた際に位置データ生成部１４２から取得した特定の信号（例えばＢ相信号）が「Ｈ」である場合には、ディスク１１０の１ピッチ中の位置がスリットアレイＳＩの反射スリットが存在する領域であるとみなし、光源の切替えが必要であると判定して第２光源１３２の照射に切り替える。一方、位置データ生成部１４２から取得した特定の信号（例えばＢ相信号）が「Ｌ」である場合には、ディスク１１０の１ピッチ中の位置がスリットアレイＳＩの反射スリットが存在しない領域であるとみなし、光源の切替えが不要であると判定して光源の切り替えを行わない。
【００８９】
本変形例においても、上記実施形態と同様の効果を得る。
【００９０】
（５−３．インクレ信号用の受光アレイを光源の半径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をモジュール周方向Ｃ′における光源１３１，１３２の両側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ＰＩを光源１３１，１３２の半径方向に併設してもよい。以下、図１１及び図１２を用いてその一例について説明する。
【００９１】
図１１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、ディスク周方向Ｃ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、ディスク周方向Ｃ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。スリットアレイＳＡが有する各反射スリットの端部Ｅｇが、ディスク周方向ＣにおいてスリットアレイＳＩが有する複数の反射スリットの存在しない領域（スリット間の領域）に位置する点は、前述の実施形態と同様である。
【００９２】
図１２に示すように、本変形例の光学モジュール１３０は、光源１３１，１３２のモジュール径方向Ｒ′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、モジュール径方向Ｒ′において光源１３１，１３２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。
【００９３】
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）がモジュール周方向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。
【００９４】
なお、第１光源１３１と第２光源１３２とが、Ｐｍ／２だけモジュール周方向Ｃ′にずれて配置される点は、前述の実施形態と同様である。
【００９５】
本変形例においても、上記実施形態と同様の効果を得る。
【００９６】
（５−４．透過型エンコーダ）
以上においては、受光アレイＰＡ，ＰＩ１，ＰＩ２がディスク１１０のスリットアレイＳＡ，ＳＩに対し光源１３１，１３２と同じ側に配置された、いわゆる反射型エンコーダである場合を例にとって説明したが、これに限定されない。すなわち、受光アレイＰＡ，ＰＩ１，ＰＩ２がディスク１１０のスリットアレイＳＡ，ＳＩに対し光源１３１，１３２と反対側に配置された、いわゆる透過型エンコーダを用いてもよい。この場合、回転ディスク１１０において、スリットアレイＳＡ，ＳＩの各スリットを透過孔として形成する、あるいは、スリット以外の部分をスパッタリング等により粗面としたり透過率の低い材質を塗布したりすることで形成してもよい。このような透過型エンコーダを用いた場合も、上記実施形態と同様の効果を得る。なお、本実施形態における光学モジュール１３０とは、光源１３１，１３２と受光アレイＰＡ，ＰＩ１，ＰＩ２となどを含むが、本実施形態のように必ずしも一体に形成される必要はない。透過型でディスク１１０を挟んで対向配置されている場合などのように、光源１３１，１３２と、受光アレイＰＡ，ＰＩ１，ＰＩ２とが別体で形成されている場合でも、光学モジュール１３０には、両者が含まれるものとする。
【００９７】
（５−５．光源の数を４個とする場合）
上記実施形態では、光源の数が２個である場合を一例として説明したが、４個とすることも可能である。図１３及び図１４を参照しつつ、本変形例について説明する。なお、本変形例のディスク１１０の構成については図４に示すものと同様であるので、説明を省略する。
【００９８】
図１３に示すように、本変形例に係る光学モジュール１３０は、モジュール周方向Ｃ′に沿って並列された４つの光源１３１，１３２，１３３，１３４を有する。以下適宜、上記実施形態と同様に光源１３１を「第１光源１３１」、光源１３２を「第２光源１３２」と記載すると共に、光源１３３を「第３光源１３３」、光源１３４を「第４光源１３４」と記載する。なお、第３光源１３３及び第４光源１３４は他の光源の一例に相当する。
【００９９】
第１光源１３１は、上記実施形態と同様に、モジュール周方向Ｃ′において受光アレイＰＡの中央位置と略一致する位置に配置される。光源１３１，１３２，１３３，１３４の各々の間隔は、ピッチＰＬである。本変形例におけるピッチＰＬは、受光アレイＰＡにおける各受光素子のモジュール周方向Ｃ′のピッチをＰｍ（ピッチＰの一例に相当）とした場合に、上記ギャップ長Ｇ及び突出量Δｄを用いて下記（式３）で示される。
ＰＬ＝Ｐｍ／４×（Ｇ−Δｄ）／Ｇ        …（式３）
【０１００】
なお、突出量Δｄがギャップ長Ｇに比べて十分に小さい場合には、上記（式３）から分かるように、ピッチＰＬは１／４ピッチ（Ｐｍ／４）に略等しくなる。以下では、説明の便宜上、この場合に該当してピッチＰＬが１／４ピッチ（Ｐｍ／４）であるものとして説明する。
【０１０１】
このように、４つの光源１３１，１３２，１３３，１３４はモジュール周方向Ｃ′に１／４ピッチ（Ｐｍ／４）だけずれて並列されることから、各光源１３１，１３２，１３３，１３４からの光による受光アレイＰＡのアブソ信号に位相差を設けることができる。すなわち、第１光源１３１によるアブソ信号に対し、第２光源１３２によるアブソ信号の位相差はインクリメンタルパターンの１／４ピッチ（電気角で９０°）、第３光源１３３によるアブソ信号の位相差は１／２ピッチ（電気角で１８０°）、第４光源１３４によるアブソ信号の位相差は３／４ピッチ（電気角で２７０°）となる。
【０１０２】
そして、第１光源１３１を照射した際の受光アレイＰＩ１，ＰＩ２からのインクレ信号による１ピッチ中の位置が反射スリットが存在しない領域に該当する場合に、第１光源１３１以外の光源１３２，１３３，１３４の照射に切り替える。具体的には、切替制御部１４１が次のように制御する。
【０１０３】
切替制御部１４１は、モータＭの位置ｘを測定するタイミング（例えばエンコーダ１００の電源投入時）において、まず第１光源１３１を照射させる。位置データ生成部１４２は、そのときの受光アレイＰＩ１，ＰＩ２が有する４つの受光素子のセットからの各受光信号（Ａ相信号、Ｂ相信号、Ａバー相信号、Ｂバー相信号）を取得する。切替制御部１４１は、それらの受光信号のうちの特定の信号（例えばＡ相信号とＢ相信号）を位置データ生成部１４２から取得し、Ａ相信号及びＢ相信号が共に「Ｈ」である場合には、ディスク１１０の１ピッチ中の位置がスリットアレイＳＩの反射スリットが存在する領域（ここでは反射スリットの略中央領域）であるとみなし、光源の切替えが不要であると判定する。この場合、切替制御部１４１は光源の切替えを行わないので、位置データ生成部１４２は、第１光源１３１の照射による受光アレイＰＡからのアブソ信号に基づき絶対位置を検出すると共に、同じく第１光源１３１の照射による受光アレイＰＩ１，ＰＩ２からのインクレ信号に基づき上記絶対位置からの相対位置を検出する。
【０１０４】
一方、切替制御部１４１は、第１光源１３１を照射させた際に位置データ生成部１４２から取得したＡ相信号及びＢ相信号の少なくとも一方が「Ｌ」である場合には、ディスク１１０の１ピッチ中の位置がスリットアレイＳＩの反射スリットが存在しない領域（ここでは反射スリットが存在する領域と存在しない領域の境界部分を含む）であるとみなし、光源の切替えが必要であると判定する。本変形例では、Ａ相信号が「Ｌ」でＢ相信号が「Ｈ」の場合には、上述したＡ相信号及びＢ相信号が共に「Ｈ」である場合との位相差がインクリメンタルパターンの１／４ピッチ（電気角で９０°）となるので、切替制御部１４１が第１光源１３１の照射を第２光源１３２の照射に切り替える。また、Ａ相信号及びＢ相信号が共に「Ｌ」の場合には、上述したＡ相信号及びＢ相信号が共に「Ｈ」である場合との位相差が１／２ピッチ（電気角で１８０°）となるので、第１光源１３１の照射を第３光源１３３の照射に切り替える。また、Ａ相信号が「Ｈ」でＢ相信号が「Ｌ」の場合には、上述したＡ相信号及びＢ相信号が共に「Ｈ」である場合との位相差が３／４ピッチ（電気角で２７０°）となるので、第１光源１３１の照射を第４光源１３４の照射に切り替える。位置データ生成部１４２は、そのときの受光アレイＰＡからのアブソ信号に基づき絶対位置を検出する。その後、切替制御部１４１が再度第１光源１３１の照射に切り替え、位置データ生成部１４２は、そのときの受光アレイＰＩ１，ＰＩ２からのインクレ信号に基づき、上記絶対位置からの相対位置を検出する。
【０１０５】
なお、本変形例も上記実施形態と同様、各光源の各アブソ信号の位相差が、インクリメンタルパターンの１／４ピッチに相当する電気角９０°である場合に限定されるものではない。例えば、１．２５ピッチ（電気角で１１２．５°）や２．２５ピッチ（電気角で２０２．５°）等としてもよい。すなわち、各光源１３１，１３２，１３３，１３４は、０を含む自然数をｎとした場合に、モジュール周方向Ｃ′に（ｎ＋０．２５）Ｐｍだけずらして配置すればよいと言える。なお、突出量Δｄがギャップ長Ｇに比べて十分に小さいと言えない場合には、４つの光源１３１，１３２，１３３，１３４を｛（ｎ＋０．２５）Ｐｍ×（Ｇ−Δｄ）／Ｇ｝だけずらして配置すればよい。
【０１０６】
次に、図１４を参照しつつ、本変形例に係るエンコーダ１００が備える制御部１４０の制御内容について説明する。制御部１４０は、モータＭの位置ｘを測定するタイミング（例えばエンコーダ１００の電源投入時）において、図１４のフローチャートに示す手順を開始する。
【０１０７】
ステップＳ１０５及びステップＳ１１０は、前述の図６に示すステップＳ１０及びステップＳ２０と同様である。すなわち、制御部１４０は、切替制御部１４１により第１光源１３１に電流を供給して第１光源１３１を照射させ、位置データ生成部１４２により、受光アレイＰＩ１，ＰＩ２が有する４つの受光素子のセットからの各受光信号（Ａ相信号、Ｂ相信号、Ａバー相信号、Ｂバー相信号）を取得する。そして、それらの受光信号のうちの特定の信号（例えばＡ相信号及びＢ相信号）を取得する。
【０１０８】
ステップＳ１１５では、制御部１４０は、切替制御部１４１により、上記ステップＳ１１０で取得したＡ相信号が「Ｈ」であるか否かを判定する。Ａ相信号が「Ｈ」であると判定した場合には（ステップＳ１１５でＹＥＳ）、ステップＳ１２０に進む。
【０１０９】
ステップＳ１２０では、制御部１４０は、切替制御部１４１により、上記ステップＳ１１０で取得したＢ相信号が「Ｈ」であるか否かを判定する。Ｂ相信号が「Ｈ」であると判定した場合には（ステップＳ１２０でＹＥＳ）、ステップＳ１２５に進む。
【０１１０】
ステップＳ１２５では、制御部１４０は、位置データ生成部１４２により、第１光源１３１の照射による受光アレイＰＡからのアブソ信号を取得する。その後、後述のステップＳ１８０に進む。
【０１１１】
一方、上記ステップＳ１２０において、Ｂ相信号が「Ｌ」であると判定した場合には（ステップＳ１２０でＮＯ）、ステップＳ１３０に進む。
【０１１２】
ステップＳ１３０では、制御部１４０は、切替制御部１４１により第１光源１３１への電流の供給を停止して消灯させると共に、第４光源１３４に電流を供給して第４光源１３４を照射させる。これにより、第１光源１３１による照射から第４光源１３４による照射に切り替えられる。
【０１１３】
次にステップＳ１３５では、制御部１４０は、位置データ生成部１４２により、第４光源１３４の照射による受光アレイＰＡからのアブソ信号を取得する。
【０１１４】
次にステップＳ１４０では、制御部１４０は、切替制御部１４１により第４光源１３４への電流の供給を停止して消灯させると共に、第１光源１３１に電流を供給して第１光源１３１を照射させる。これにより、第４光源１３４による照射から第１光源１３１による照射に再度切り替えられる。その後、後述のステップＳ１８０に進む。
【０１１５】
一方、上記ステップＳ１１５において、Ａ相信号が「Ｌ」であると判定した場合には（ステップＳ１１５でＮＯ）、ステップＳ１４５に進む。
【０１１６】
ステップＳ１４５では、制御部１４０は、切替制御部１４１により、上記ステップＳ１１０で取得したＢ相信号が「Ｈ」であるか否かを判定する。Ｂ相信号が「Ｈ」であると判定した場合には（ステップＳ１４５でＹＥＳ）、ステップＳ１５０に進む。
【０１１７】
ステップＳ１５０〜ステップＳ１６０は、上記ステップＳ１３０〜ステップＳ１４０と同様である。すなわち、制御部１４０は、切替制御部１４１により第１光源１３１による照射から第２光源１３２による照射に切り替え、位置データ生成部１４２により、第２光源１３２の照射による受光アレイＰＡからのアブソ信号を取得する。その後、第２光源１３２による照射から第１光源１３１による照射に再度切り替える。その後、後述のステップＳ１８０に進む。
【０１１８】
一方、上記ステップＳ１４５において、Ｂ相信号が「Ｌ」であると判定した場合には（ステップＳ１４５でＮＯ）、ステップＳ１６５に進む。
【０１１９】
ステップＳ１６５〜ステップＳ１７５は、上記ステップＳ１３０〜ステップＳ１４０等と同様である。すなわち、制御部１４０は、切替制御部１４１により第１光源１３１による照射から第３光源１３３による照射に切り替え、位置データ生成部１４２により、第３光源１３３の照射による受光アレイＰＡからのアブソ信号を取得する。その後、第３光源１３３による照射から第１光源１３１による照射に再度切り替える。
【０１２０】
次のステップＳ１８０では、制御部１４０は、位置データ生成部１４２により、第１光源１３１の照射による受光アレイＰＩ１，ＰＩ２からのインクレ信号を取得する。
【０１２１】
ステップＳ１８５では、制御部１４０は、位置データ生成部１４２により、上記ステップＳ１２５、ステップＳ１３５、ステップＳ１５５又はステップＳ１７０で取得したアブソ信号とステップＳ１８０で取得したインクレ信号とに基づいて、これらの信号が表すモータＭの位置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。以上により、本フローを終了する。
【０１２２】
以上説明した変形例によれば、上記実施形態のように２個の光源を用いる場合に比べて、より正確な位置検出が可能である。つまり、２個の光源を用いる場合には、光源の切り替えによりアブソ信号の位相を半ピッチ（電気角で１８０°）単位でしか調整することができないのに対し、本変形例では４個の光源を用いるので、光源の切り替えによりアブソ信号の位相を１／４ピッチ（電気角で９０°）単位で微調整することが可能となる。その結果、例えば何らかの原因で、アブソ信号とインクレ信号との間の位相がずれ、インクレ信号の「Ｈ」「Ｌ」の切り替わり点とアブソ信号のビットパターンの変わり目との位相差が小さくなった場合でも、アブソ信号の変わり目の領域を用いずに絶対位置を算出することが可能となり、絶対位置の検出精度をより向上させることができる。
【符号の説明】
【０１２３】
１００          エンコーダ
１１０          ディスク
１３０          光学モジュール
１３１          第１光源（一の光源の一例）
１３２          第２光源（他の光源の一例）
１３３          第３光源（他の光源の一例）
１３４          第４光源（他の光源の一例）
１４０          制御部
Ｃ′            モジュール周方向
Ｍ              モータ
Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４      受光素子
ＰＡ            受光アレイ（第１受光アレイの一例に相当）
ＰＩ１，ＰＩ２  受光アレイ（第２受光アレイの一例に相当）
Ｐｍ            ピッチ
ＳＡ            スリットアレイ（第１スリットアレイの一例に相当）
ＳＨ            シャフト
ＳＩ            スリットアレイ（第２スリットアレイの一例に相当）
ＳＭ            サーボモータ
【図１】
2014006705.tif 000003
【図２】
2014006705.tif 000004
【図３】
2014006705.tif 000005
【図４】
2014006705.tif 000006
【図５】
2014006705.tif 000007
【図６】
2014006705.tif 000008
【図７】
2014006705.tif 000009
【図８】
2014006705.tif 000010
【図９】
2014006705.tif 000011
【図１０】
2014006705.tif 000012
【図１１】
2014006705.tif 000013
【図１２】
2014006705.tif 000014
【図１３】
2014006705.tif 000015
【図１４】
2014006705.tif 000016
【国際調査報告】
2014006705.tif 000017
2014006705.tif 000018
2014006705.tif 000019
2014006705.tif 000020