(57)【要約】【課題】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。【解決手段】この光全周エンコーダは、回転トラックにおいて回転軸ＡＸを中心とした放射状に等ピッチで形成され、光を透過する複数の回転スリットＳ２と、周方向で２以上に分割された領域ＸＡ〜ＸＤ内で等ピッチに放射状に形成され、光を透過する複数の固定スリットＳ１Ａ〜Ｓ１Ｄと、回転軸近傍に配置され、導光部１２０により導かれた光を、２以上の領域毎にそれぞれ受光する２以上の受光部１１２Ａ〜１１２Ｄと、を有し、一の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領域内の複数の固定スリットとは、２以上の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。【選択図】図１１
2011196870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸周りに回転可能な回転体に追従して回転可能であり、かつ、前記回転軸を中心としてリング状に設定された回転トラックと、
前記回転トラックにおいて前記回転軸を中心とした放射状に等ピッチで形成され、光を透過する複数の回転スリットと、
前記回転トラックの一側において該回転トラックに対応してリング状に固定して設定され、かつ、周方向で２以上の領域に分割された固定トラックと、
前記固定トラックにおいて前記回転軸を中心とした放射状に前記領域内で等ピッチに形成され、光を透過する複数の固定スリットと、
前記複数の固定スリット及び前記複数の回転スリットを透過した光を、集光しつつ前記回転軸近傍に向けて導く導光部と、
前記回転軸近傍に配置され、前記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以上の受光部と、
を有し、
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２以上の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、光全周エンコーダ。
【請求項２】
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１に記載の光全周エンコーダ。
【請求項３】
前記導光部は、前記２以上の領域の境界に対応した位置に、前記２以上の領域を跨ぐ光を遮蔽する複数の遮光部を有する、請求項１又は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１に記載の光全周エンコーダ。
【請求項５】
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、前記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４に記載の光全周エンコーダ。
【請求項６】
光を発する光源及び前記２以上の受光部が配置され、前記固定トラックにおける前記回転トラックと反対側に、前記光源が前記回転軸上に位置するように配置される基板と、
前記回転トラックの他側に配置され、前記複数の固定スリットを透過した後、前記複数の回転スリットを透過した光を、該複数の回転スリットに向けて反射する反射部と、
を更に有し、
前記導光部は、
前記固定トラックとの間に前記基板を挟んで該基板を覆うように、前記回転軸上から前記固定トラックに向けて延長形成され、
前記回転軸上に配置された光源から発せられた光を、前記固定トラックに照射し、
前記反射部で反射された後、前記複数の回転スリット及び前記複数の固定スリットを順次透過した光を、前記回転軸に向けて集光しつつ前記２以上の受光部に導く、請求項１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、
前記回転体に追従して回転可能であり、かつ、前記回転軸を中心としてリング状に設定された回転トラックと、
前記回転トラックにおいて前記回転軸を中心とした放射状に等ピッチで形成され、光を透過する複数の回転スリットと、
前記回転トラックの一側において該回転トラックに対応してリング状に固定して設定され、かつ、周方向で２以上の領域に分割された固定トラックと、
前記固定トラックにおいて前記回転軸を中心とした放射状に前記領域内で等ピッチに形成され、光を透過する複数の固定スリットと、
前記複数の固定スリット及び前記複数の回転スリットを透過した光を、集光しつつ前記回転軸近傍に向けて導く導光部と、
前記回転軸近傍に配置され、前記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以上の受光部と、
を有し、
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２以上の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、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、エンコーダが使用される。
このエンコーダは、移動体の移動方向に応じて、主に回転型（以下「ロータリ」ともいう。）と直線型（以下「リニア」ともいう。）に大別される。
【０００３】
ロータリエンコーダ（以下単に「エンコーダ」ともいう。）を使用するロータリモータ（以下単に「モータ」ともいう。）は、エンコーダにより検出された回転位置等に基づいて位置制御されることが多い。このような位置制御の精度等は、エンコーダの精度により大きく左右される。従って、精密化する機器等においては、高精度な位置制御のために、高精度なエンコーダの開発が進められている。
【０００４】
ところで、検出原理により様々な種類に大別されるエンコーダのうち、特に光学式エンコーダは、例えば磁気式などの他の検出原理を利用したエンコーダに比べて、高精度な位置検出を実現することが可能である。主な光学式エンコーダは、回転体（移動体の一例）に接続されたディスクに形成されたスリットに光を照射し、そのスリットからの反射光又は透過光を受光する。その結果、光学式エンコーダは、ディスクの回転に応じて繰り返される反射光又は透過光に基づいて、位置を検出する。従って、この光学式エンコーダでは、スリットを形成する精度に応じて非常に高い位置検出精度を実現することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
このような光学式エンコーダでは、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ことが多い。つまり、この光学式エンコーダでは、ディスクの回転に応じて回転スリットが固定スリットに対して所定の位置に到達した場合に、受光素子に反射光又は透過光が到達するように構成される。従って、受光素子は、ディスクの回転に応じた信号を受光して、当該受光信号により位置情報を生成する。従って、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。
【０００７】
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。）。この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。従って、このように誤差に対する耐久性が高まる結果、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。
【０００８】
一方、光学式エンコーダに限らず、ディスクの回転方向を検出するためには、電気角で例えば９０°位相が異なる周期的な２以上の受光信号を取得する必要がある。このように位相が相異なる２の受光信号を、それぞれＡ相信号及びＢ相信号ともいう。
【０００９】
このようなＡ相信号及びＢ相信号を生成するために、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、例えば９０°位相が異なり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。
【００１０】
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】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、回転軸周りに回転可能な回転体に追従して回転可能であり、かつ、上記回転軸を中心としてリング状に設定された回転トラックと、
上記回転トラックにおいて上記回転軸を中心とした放射状に等ピッチで形成され、光を透過する複数の回転スリットと、
上記回転トラックの一側において該回転トラックに対応してリング状に固定して設定され、かつ、周方向で２以上の領域に分割された固定トラックと、
上記固定トラックにおいて上記回転軸を中心とした放射状に上記領域内で等ピッチに形成され、光を透過する複数の固定スリットと、
上記複数の固定スリット及び上記複数の回転スリットを透過した光を、集光しつつ上記回転軸近傍に向けて導く導光部と、
上記回転軸近傍に配置され、上記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以上の受光部と、
を有し、
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２以上の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、光全周エンコーダが提供される。
【００１２】
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てもよい。
【００１３】
また、上記導光部は、上記２以上の領域の境界に対応した位置に、上記２以上の領域を跨ぐ光を遮蔽する複数の遮光部を有してもよい。
【００１４】
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。
【００１５】
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、上記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。
【００１６】
また、光を発する光源及び上記２以上の受光部が配置され、上記固定トラックにおける上記回転トラックと反対側に、上記光源が上記回転軸上に位置するように配置される基板と、
上記回転トラックの他側に配置され、上記複数の固定スリットを透過した後、上記複数の回転スリットを透過した光を、該複数の回転スリットに向けて反射する反射部と、
を更に有し、
上記導光部は、
上記固定トラックとの間に上記基板を挟んで該基板を覆うように、上記回転軸上から上記固定トラックに向けて延長形成され、
上記回転軸上に配置された光源から発せられた光を、上記固定トラックに照射し、
上記反射部で反射された後、上記複数の回転スリット及び上記複数の固定スリットを順次透過した光を、上記回転軸に向けて集光しつつ上記２以上の受光部に導いてもよい。
【００１７】
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、
上記回転体に追従して回転可能であり、かつ、上記回転軸を中心としてリング状に設定された回転トラックと、
上記回転トラックにおいて上記回転軸を中心とした放射状に等ピッチで形成され、光を透過する複数の回転スリットと、
上記回転トラックの一側において該回転トラックに対応してリング状に固定して設定され、かつ、周方向で２以上の領域に分割された固定トラックと、
上記固定トラックにおいて上記回転軸を中心とした放射状に上記領域内で等ピッチに形成され、光を透過する複数の固定スリットと、
上記複数の固定スリット及び上記複数の回転スリットを透過した光を、集光しつつ上記回転軸近傍に向けて導く導光部と、
上記回転軸近傍に配置され、上記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以上の受光部と、
を有し、
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２以上の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、モータシステムが提供される。
【発明の効果】
【００１８】
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】
【００１９】
【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】同実施形態に係る導光部の構成について説明するための説明図である。
【図１１】同実施形態に係るマ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１３】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。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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）
【００２３】
＜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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
エンコーダ１００は、モータ部２００の回転シャフト２０１とは逆側に配置され、当該回転シャフト２０１に対応して回転する他の回転シャフト２０２に連結される。そして、このエンコーダ１００は、回転シャフト２０２の位置データを検出する。つまり、エンコーダ１００は、回転力が出力される回転シャフト２０１（回転体の一例）の位置データを検出することになる。
【００２８】
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。
【００２９】
なお、エンコーダ１００の配置位置は特に限定されるものではない。例えば、エンコーダ１００は、回転シャフト２０１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回転シャフト２０１等の回転体に連結されてもよい。
【００３０】
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の回転軸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。
【００３１】
（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。
【００３２】
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、各構成について適宜図面を参照し、その後、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（回転シャフト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。
【００３３】
（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（固定トラックにおける回転トラックと反対側の一例）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。
【００３４】
発光部１１１は、図４に示すように、基板１１１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。
【００３５】
受光部１１２は、２以上の発光部の一例であり、図４に示すように、本実施形態では４の発光部１１２Ａ〜１１２Ｄで構成される。受光部１１２Ａ〜１１２Ｄは、基板１１１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。
【００３６】
なお、本実施形態では、後述するようにマスク１３０には回転軸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。
【００３７】
一方、アブソ検出部１１３は、本実施形態では７つのアブソ検出部１１３１〜１１３７で構成される。アブソ検出部１１３１〜１１３７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１１３１〜１１３７としては、例えば受発光一体型素子を使用する事が可能である。アブソ検出部１１３１〜１１３７は、光を下方（ディスク１４０）に向けて発し、下方からきた光を受光する。その結果アブソ検出部１１３１〜１１３７は、受光信号を生成する。このアブソ検出部１１３１〜１１３７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。
【００３８】
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。
【００３９】
（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。
【００４０】
この導光部１２０の構成等を、図３及び図６〜図１０を参照しつつ、より詳細に説明する。図６〜図１０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。そして、図１０は、導光部１２０を図６のＢ−Ｂ線で切断した切断面である。
【００４１】
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、第１導光部１２３と、方向変換面１２４と、第２導光部１２５と、照射入光面１２６と、出光部１２７と、鍔部１２８と、コーティングＣＯと、遮光部ＳＰとを有する。
【００４２】
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。
【００４３】
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、光を第１導光部１２３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。
【００４４】
第１導光部１２３は、図３及び図６〜図１０に示すように、基板１１１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導光する一方、復路の光を径方向内周に向けて導光する。
【００４５】
方向変換面１２４は、図３及び図６等に示すように、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、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、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。
【００４６】
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、この第２導光部１２５の下方には、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、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。
【００４７】
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。
【００４８】
鍔部１２８は、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。
【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及び図１０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）が減少することにより形成される。一方、第２遮光部ＳＰ２及び第３遮光部ＳＰ３は、図６、図８及び図１０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１遮光部ＳＰ１〜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との間を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。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１１に示す。図１１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１１に示すように、マスク１３０は、固定トラックＴ１と、アブソ用固定スリットＳ３（アブソ用固定スリットＳ３１〜Ｓ３７）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（一側の一例）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、ほぼ一致する形状を有する。そして、この固定トラックＴ１は、図１１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１１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、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、製造や信号処理が用意になる。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、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２０２の開口部１９０内に設けられてもよい。
【００６０】
アブソ用固定スリットＳ３１〜Ｓ３７は、図５に示したアブソ検出部１１３１〜１１３７と回転軸ＡＸ方向で一致する位置に形成される。そして、このアブソ用固定スリットＳ３１〜Ｓ３７は、アブソ検出部１１３１〜１１３７の発光素子で発光された光を、回転軸ＡＸ方向に透過してディスク１４０に照射しつつ、ディスク１４０で反射された光を、やはり回転軸ＡＸ方向に透過してアブソ検出部１１３１〜１１３７の受光素子へと導く。この際、アブソ用固定スリットＳ３１〜Ｓ３７は、受光素子による受光信号の精度を向上させるだけでなく、上記受光部１１２の受光信号のノイズを減少させるために、照射光及び反射光をコリメートして直進光に近づける。
【００６１】
（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２０２に固定される。なお、上記マスク１３０や導光部１２０の第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、回転トラックＴ２と、アブソ用回転スリットＳ４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１２を参照しつつ説明する。図１２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１２は、ディスク１４０のマスク１４１側の面（上方）を見た図である。
【００６２】
図１２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。
【００６３】
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、トラックＴ２が設定され、このトラック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は、やはり光を透過するアブソ用回転スリットＳ４（アブソ用回転スリットＳ４１〜Ｓ４７）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。
【００６４】
トラックＴ２は、図１１に示したマスク１３０のトラック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。よって、ディスク１４０が回転して、図１１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。
【００６５】
アブソ用回転スリットＳ４１〜Ｓ４７は、回転軸ＡＸからの距離がアブソ用固定スリットＳ３１〜Ｓ３７やアブソ検出部１１３１〜１１３７と同様な位置に配置される。そして、アブソ用回転スリットＳ４１〜Ｓ４７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Ｓ４１〜Ｓ４７とアブソ用固定スリットＳ３１〜Ｓ３７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Ｓ４のアブソリュートパターンは、ディスク１４０の１回転内で、アブソ用固定スリットＳ３１〜Ｓ３７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Ｓ４のアブソリュートパターンは、アブソ用固定スリットＳ３１〜Ｓ３７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、１Ｘ（１回転内の絶対位置）を示すように形成される。
【００６６】
透過部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。
【００６７】
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Ｓ４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Ｓ４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Ｓ４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、透過部１４０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と平行な光路を下方に向かう光を、径方向で内側にずらし、回転軸ＡＸと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、反射面１２４で反射される結果、往路光よりも上方を通過して、集光部１２２Ｂへと到達し、受光部１１２に向けて集光されることになる。
【００６８】
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、透過部１４０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、透過部１４０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を透過部１４０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。
【００６９】
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１３を参照しつつ説明する。図１３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。
【００７０】
（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１３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。
【００７１】
（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１３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。
【００７２】
図３及び図５に示すアブソ検出部１１３１〜１１３７それぞれの発光素子は、マスク１３０に向けて光を照射する。すると、その光は、図１１に示すマスク１３０のアブソ用固定スリットＳ３１〜Ｓ３７をそれぞれ透過して、コリメートされつつディスク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１２に示す所定のパターンを有するアブソ用回転スリットＳ４１〜Ｓ４７も回転する。その結果、アブソ用回転スリットＳ４１〜Ｓ４７とアブソ用固定スリットＳ３１〜Ｓ３７とが一致した光が、アブソ用回転スリットＳ４１〜Ｓ４７を透過する。透過した光は、透過部１４１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Ｓ４１〜Ｓ４７とアブソ用固定スリットＳ３１〜Ｓ３７を透過して、アブソ検出部１１３１〜１１３７の受光素子で受光される。従って、アブソ検出部１１３１〜１１３７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。
【００７３】
そこで、アブソ信号生成部１１４３は、アブソ検出部１１３１〜１１３７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７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７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。
【００７４】
（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。
【００７５】
図３及び図４に示す光源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側に位置した発散部で径方向に向けて反射され、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、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１１に示すように、ディスク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。
【００７６】
一方、回転しているディスク１４０は、図１２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が固定スリット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の固定スリット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。
【００７７】
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（固定スリット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、順次固定スリットＳ２及び回転スリット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から導光部１２０の第２導光部１２５に導かれ、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。
【００７８】
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１０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蔽部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１３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。
【００７９】
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。
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１１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。
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相信号生及びＢ相信号に出力する。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相信号生及び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相信号生及び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。
【００８０】
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９０°の位相差を有すため、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１８０°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。
【００８１】
（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。
【００８２】
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。
【００８３】
（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。
【００８４】
また、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、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、光源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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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格子得は、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。
【符号の説明】
【００９２】
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
１１２，１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃ，１１２Ｄ    受光部
１１３，１１３１，１１３２，１１３３              アブソ検出部
１１３４，１１３５，１１３６，１１３７            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    第１導光部
１２４    方向変換面
１２５    第２導光部
１２６    照射入光面
１２７，１２７Ａ，１２７Ｂ，１２７Ｃ，１２７Ｄ    出光部
１２８    鍔部
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，Ｓ３    固定スリット
Ｓ３１，Ｓ３２，Ｓ３３，Ｓ３４，Ｓ３５，Ｓ３６，Ｓ３７    アブソ用固定スリット
１４０    ディスク
１４１    マスク
１４２    導光部
Ｔ２    回転トラック
Ｓ２，Ｓ４    回転スリット
Ｓ４１，Ｓ４２，Ｓ４３，Ｓ４４，Ｓ４５，Ｓ４６，Ｓ４７    アブソ用回転スリット
Ｖ１，Ｖ２    反射部
２００    モータ部
２０１，２０２    回転シャフト
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
【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】
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【図１３】
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