(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号パターンを読み取り可能なセンサと、
前記センサと相対的に移動可能とされ、前記センサに読み取られてＫ（Ｋ＞２）段階に分かれてセンサ出力される信号パターンを有する信号トラックを含む基体と、を含み、
前記信号パターンは、入射光を透過する基板の表面に設けられ、前記入射光に対する反射率が異なるハーフミラー層と、反射ミラー層とを有し、前記基板の裏面から見た前記ハーフミラー層の領域と、前記反射ミラー層の領域と、前記ハーフミラー層及び前記反射ミラー層の未形成領域とを含み、
前記基板の裏面側から入射する前記入射光の反射率がＫ（Ｋ＞２）段階に分かれており、前記段階に応じて、前記センサ出力が異なり、
前記センサは、前記入射光を出射する発光素子と、前記信号パターンからの反射光を受光する受光素子とを含み、前記発光素子が前記基板の裏面側に配置されているアブソリュートエンコーダ。
【請求項２】
信号パターンを読み取り可能なセンサと、
前記センサと相対的に移動可能とされ、前記センサに読み取られてセンサ出力される信号パターンを有する信号トラックを含む基体と、を含み、
前記信号パターンは、前記入射光を透過する基板上に形成されており、
前記センサは、前記入射光を出射する発光素子と、前記発光素子の発光中心から等距離に配置された複数の受光素子とを含み、
前記信号トラックは、前記発光素子から入射する入射光を反射し、それぞれの前記受光素子へ反射光を反射する複数の前記信号パターンがそれぞれ配列されており、
平面視において前記発光中心を原点として互いに直交する２つの仮想軸をｘ軸及びｙ軸とし、前記受光素子の数をＮ、前記信号トラックの傾斜角度を決定するための傾斜定数ＭをＭ＝Ｎ−１、前記受光素子の位置を（ｘｉ，ｙｉ）、ｉ＝−Ｍ、−Ｍ＋２、−Ｍ＋４、・・・、Ｍ−２、Ｍとした場合、
前記受光素子の位置（ｘｉ，ｙｉ）は、
ｘｉ（±）＝｛−Ｍ×ｉ±［Ｍ２−ｉ２＋１］１／２｝／（Ｍ２＋１）
ｙｉ（±）＝Ｍ×ｘｉ（±）−ｉ
を満たし、
前記信号トラックの延長方向と、前記ｘ軸とのなす角度θは、ｔａｎθ＝Ｍを満たすアブソリュートエンコーダ。
【請求項３】
前記信号パターンが直線上に形成された前記信号トラックを含むリニアスケールの基体である請求項１又は請求項２に記載のアブソリュートエンコーダ。
【請求項４】
前記リニアスケールの基体が可撓性のフレキシブル基板である請求項３に記載のアブソリュートエンコーダ。
【請求項５】
前記信号トラックを複数有する前記基体と
前記複数の信号トラックの信号パターンをそれぞれ読み取る複数のセンサと、を有し、
前記信号トラックは、信号パターンと隣接する信号パターンにおいて、前記センサ出力の変化が１段階以下である請求項１から４のいずれか１項に記載のアブソリュートエンコーダ。
【請求項６】
請求項５に記載のアブソリュートエンコーダと、
前記アブソリュートエンコーダでのセンサ出力の検出結果に基づいて、前記センサと前記基体との絶対位置を算出する演算装置と、を有する絶対位置検出装置であって、
前記アブソリュートエンコーダは、複数の前記信号トラックの信号パターンの組み合わせ毎に前記センサと前記基体との絶対位置を示す位置コードが割り当てられており、
任意の前記絶対位置を示す位置コードを構成する複数の前記信号トラックの信号パターンの組み合わせは、前記任意の絶対位置に隣接する絶対位置を示す位置コードを構成する複数の前記信号トラックの信号パターンの組み合わせに対して、複数の信号トラックの信号パターンのうち１つの信号トラックの信号パターンが異なるセンサ出力の信号パターンであり、他の信号トラックの信号パターンは、同一のセンサ出力の信号パターンである絶対位置検出装置。
【請求項７】
前記アブソリュートエンコーダは、前記信号トラック及び前記センサをそれぞれｎ個有し、
絶対位置を示す位置コードを構成する複数の前記信号トラックの信号パターンの組み合わせは、前記センサ出力の段階数である前記Ｋの値と前記信号トラックの数である前記ｎの値からＫｎ個の格子点をとって、前記Ｋｎ個の格子点間を１つずつ格子点から格子点へ移動させたときの各格子点の座標の履歴である一筆書きの経路の格子座標履歴に対応付けられており、
前記一筆書きの経路の格子座標履歴は、隣接する格子点に移動する履歴のみを含む条件及び移動して通過した格子点を一度のみ含む条件を満たした一筆書きグレイコードである請求項６に記載の絶対位置検出装置。
【請求項８】
入射光に対する反射率が異なるハーフミラー層と反射ミラー層とを形成するアブソリュートエンコーダの信号パターンの製造方法であって、
前記ハーフミラー層の上に前記反射ミラー層の順、又は前記反射ミラー層の上に前記ハーフミラー層の順となるように、前記入射光を透過する基板上に積層する工程と、
前記基板の裏面から見た前記ハーフミラー層と、前記反射ミラー層と、前記ハーフミラー層及び前記反射ミラー層の未形成領域と、が信号パターンとなるようにエッチングする工程と、
を含むアブソリュートエンコーダの信号パターンの製造方法。
【請求項９】
前記ハーフミラー層がＣｒで形成され、前記反射ミラー層がＡｕで形成される請求項８に記載のアブソリュートエンコーダの信号パターンの製造方法。
【請求項１０】
前記基板が可撓性のフレキシブル基板である請求項８又は９のアブソリュートエンコーダの信号パターンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アブソリュートエンコーダの構造に関する。また、本発明は、アブソリュートエンコーダが搭載された絶対位置検出装置、アブソリュートエンコーダの信号パターン配置作成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンコーダは、各種機械装置において、可動要素の位置や角度を検出するために用いられている。一般に、エンコーダは、相対的な位置又は角度を検出するエンコーダと、絶対的な位置又は角度を検出するエンコーダがある。絶対的な位置又は角度を検出するエンコーダは、アブソリュートエンコーダと呼ばれる（特許文献１）。近年アブソリュートエンコーダは、適用する各種機械の小型化や高精度化に対応するため、小型化及び高分解能の両立が求められている。
【０００３】
また、一般に、アブソリュートエンコーダの出力を演算する演算装置は、出力を符号化し、出力を自然数として扱う。演算装置では、自然数が２進数により表現されることが一般的である。自然数を２進数で表現するコードとして、バイナリコード、ＢＣＤコード、グレイコードがある。バイナリコードは、ｎ桁のコードを生成するのにｎ桁目を１にしてｎ桁目迄のコードを繰り返すコードである。ＢＣＤコードは、２進数の値を４桁分である１６データのうち、１０データを用いて１０進数における１桁分の値を表現するコードである。グレイコードは、互いに隣り合う２つの数が、ただ１ビットだけ異なるように表現した２進数コードである。２進数のグレイコード以外にも、Ｋ進数のグレイコードが知られている（非特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３４４３５９号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Guan,Dah-Jyh(1998).”Generalized Gray Codes with Applications” Proc. Natl. Sci. Counc. Repub. Of China(A) 22:841-848
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、アブソリュートエンコーダでは、回転円板にｎ本のトラックが形成される。各トラックには、ｎ個の受光素子が対向されている。各トラックには、受光素子の読み取りにより、「０」か「１」の２進数の出力が可能な信号パターンが形成されている。ｎ本のトラックをｎ個の受光素子で読み取ると、アブソリュートエンコーダは、２ｎの分解能（ｎビット）のアブソリュートエンコーダ信号（位置コード）をえることができる。
【０００７】
しかしながら、アブソリュートエンコーダの分解能を高めようとすると、トラック数を多くする必要がある。トラック数を多くすると、回転円板の大きさが大きくなる。またトラック数を多くすると、受光素子の数を増やす必要がある。アブソリュートエンコーダは、分解能を高めようとすると小型化できずコストも大きくなる。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、トラック数を増やさなくても高分解能なアブソリュートエンコーダ及び絶対位置検出装置、並びにアブソリュートエンコーダの信号パターン配置作成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るアブソリュートエンコーダは、信号パターンを読み取り可能なセンサと、前記センサと相対的に移動可能とされ、前記センサに読み取られてＫ（Ｋ＞２）段階に分かれてセンサ出力される信号パターンを有する信号トラックを含む基体と、を含むことを特徴とする。このような構造にすることで、本発明は、トラック数を増やさなくても高分解能なアブソリュートエンコーダとすることができる。そして、本発明は、２進数を利用したアブソリュートエンコーダと同じ分解能をえる場合、トラック数は少なくて済むので、アブソリュートエンコーダを小型にできる。
【００１０】
本発明の望ましい態様として、前記信号パターンは、入射光の反射率がＫ（Ｋ＞２）段階に分かれており、前記段階に応じて、前記センサ出力が異なることが好ましい。アブソリュートエンコーダは、Ｋ（Ｋ＞２）進数のセンサ出力を信号出力できるので、トラック数を増やさなくても高分解能なアブソリュートエンコーダとすることができる。
【００１１】
本発明の望ましい態様として、前記信号パターンは、磁界強度がＫ（Ｋ＞２）段階に分かれており、前記段階に応じて、前記センサ出力が異なることが好ましい。アブソリュートエンコーダは、Ｋ（Ｋ＞２）進数のセンサ出力を信号出力できるので、トラック数を増やさなくても高分解能なアブソリュートエンコーダとすることができる。
【００１２】
本発明の望ましい態様として、前記信号パターンは、前記入射光を透過する基板上に形成されていることが好ましい。これにより、入射光が基板裏面より透過して信号パターンに反射できる。その結果、信号パターン間の段差が抑制された状態で、信号パターンが入射光を反射する。このため、信号パターン間の段差に起因するスパイク信号を抑制することができる。
【００１３】
本発明の望ましい態様として、前記信号パターンが直線上に形成された前記信号トラックを含むリニアスケールの基体であることが好ましい。アブソリュートエンコーダは、Ｋ（Ｋ＞２）進数のセンサ出力を信号出力できるので、トラック数を増やさなくても高分解能なリニアアブソリュートエンコーダとすることができる。
【００１４】
本発明の望ましい態様として、前記リニアスケールの基体が可撓性のフレキシブル基板であることが好ましい。これにより、リニアアブソリュートエンコーダは、回転体にリニアスケールの基体を取り付けて、回転体の絶対位置を検出することができる。
【００１５】
本発明の望ましい態様として、アブソリュートエンコーダは、前記信号トラックを複数有する前記基体と前記複数の信号トラックの信号パターンをそれぞれ読み取る複数のセンサと、を有し、前記信号トラックは、信号パターンと隣接する信号パターンにおいて、前記センサ出力の変化が１段階以下であることが好ましい。本発明のアブソリュートエンコーダでは、センサ出力が２段階以上遷移することはない。その結果、アブソリュートエンコーダでは、エラーを生じるおそれを低減できる。
【００１６】
本発明の望ましい態様として、アブソリュートエンコーダと、前記アブソリュートエンコーダでのセンサ出力の検出結果に基づいて、前記センサと前記基体との絶対位置を算出する演算装置と、を有する絶対位置検出装置であって、前記アブソリュートエンコーダは、複数の前記信号トラックの信号パターンの組み合わせ毎に前記センサと前記基体との絶対位置を示す位置コードが割り当てられており、任意の前記絶対位置を示す位置コードを構成する複数の前記信号トラックの信号パターンの組み合わせは、前記任意の絶対位置に隣接する絶対位置を示す位置コードを構成する複数の前記信号トラックの信号パターンの組み合わせに対して、複数の信号トラックの信号パターンのうち１つの信号トラックの信号パターンが異なるセンサ出力の信号パターンであり、他の信号トラックの信号パターンは、同一のセンサ出力の信号パターンであることが好ましい。本発明の絶対位置検出装置は、位置コードを１つずつ移動していっても、センサ出力が２段階以上遷移することはない。その結果、絶対位置検出装置は、エラーを生じるおそれを低減しつつ、絶対位置を把握できる。
【００１７】
本発明の望ましい態様として、前記絶対位置検出装置では、前記アブソリュートエンコーダは、前記信号トラック及び前記センサをそれぞれｎ個有し、絶対位置を示す位置コードを構成する複数の前記信号トラックの信号パターンの組み合わせは、前記センサ出力の段階数である前記Ｋの値と前記信号トラックの数である前記ｎの値からＫｎ個の格子点をとって、前記Ｋｎ個の格子点間を１つずつ格子点から格子点へ移動させたときの各格子点の座標の履歴である一筆書きの経路の格子座標履歴に対応付けられており、前記一筆書きの経路の格子座標履歴は、隣接する格子点に移動する履歴のみを含む条件及び移動して通過した格子点を一度のみ含む条件を満たした一筆書きグレイコードであることが好ましい。本発明の絶対位置検出装置は、Ｋ進数（Ｋ＞２）の一筆書きグレイコードを適用し、エラーを生じるおそれを低減しつつ、絶対位置を把握できる。また、本発明の絶対位置検出装置では、絶対位置が検出できるので、絶対位置の情報をアブソリュートエンコーダ信号（位置コード）として、モータ等の回転機械の制御部へ出力できる。
【００１８】
本発明に係るアブソリュートエンコーダの信号パターン配置作成方法は、コンピュータが、Ｋ進数（Ｋ＞２）、ｎ次元空間として、Ｋｎ個の格子点を演算し、前記Ｋｎ個の格子点間を１つずつ格子点から格子点へ移動させたときの各格子点の座標の履歴が、隣接する格子点に移動する履歴のみを含む条件及び移動して通過した格子点を一度のみ含む条件を満たす前記一筆書きの経路の格子座標履歴とされ、前記一筆書きの経路の格子座標履歴が位置コードと対応付けて変換された一筆書きグレイコードデータベースを作成し、前記一筆書きグレイコードデータベースに、信号トラックの数をｎ、信号パターンの段階をＫとして与え、前記位置コードと、前記一筆書きの経路の格子座標履歴に対応する信号パターンを生成出力することを特徴とする。本発明に係るアブソリュートエンコーダの信号パターン配置作成方法によれば、Ｋ進数（Ｋ＞２）の一筆書きグレイコードを適用し、エラーを生じるおそれを低減しつつ、絶対位置を把握できる信号パターンが基体上に配置できる。
【００１９】
本発明に係るアブソリュートエンコーダの信号パターンの製造方法は、入射光に対する反射率が異なるハーフミラー層と反射ミラー層とを形成するアブソリュートエンコーダの信号パターンの製造方法であって、前記ハーフミラー層の上に前記反射ミラー層の順、又は前記反射ミラー層の上に前記ハーフミラー層の順となるように基板上に積層する工程と、前記基板上又は前記基板の裏面から見た前記ハーフミラー層と、前記反射ミラー層と、前記ハーフミラー層及び前記反射ミラー層の未形成領域と、が信号パターンとなるようにエッチングする工程と、を含むことを特徴とする。これにより、トラック数を増やさなくても高分解能なアブソリュートエンコーダとする信号パターンを製造できる。
【００２０】
本発明の望ましい態様として、前記ハーフミラー層がＣｒで形成され、前記反射ミラー層がＡｕで形成されることが好ましい。これにより、アブソリュートエンコーダの信号パターンの製造方法では、入射光の反射率がＫ（Ｋ＞２）段階に分かれた信号パターンを容易に形成することができる。
【００２１】
本発明の望ましい態様として、前記基板が可撓性のフレキシブル基板であることが好ましい。これにより、基板をリニアアブソリュートエンコーダの信号パターンを含むリニアスケールの基体とするとともに、回転体にリニアスケールの基体を取り付けて、回転体の絶対位置を検出するリニアアブソリュートエンコーダが製造できる。
【００２２】
本発明の望ましい態様として、前記基板は、前記入射光を透過することが好ましい。これにより、入射光が基板裏面より透過して信号パターンに反射できる。その結果、信号パターン間の段差が抑制された状態で、信号パターンが入射光を反射する。このため、信号パターン間の段差に起因するスパイク信号を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、トラック数を増やさなくても高分解能なアブソリュートエンコーダ、絶対位置検出装置、及びアブソリュートエンコーダの信号パターン配置作成方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、実施形態１に係るアブソリュートエンコーダの構成図である。
【図２】図２は、実施形態１に係るアブソリュートエンコーダを有する絶対位置検出装置の構成図である。
【図３】図３は、実施形態１に係るアブソリュートエンコーダの信号パターン配置作成方法を実行する信号パターン配置生成装置の構成図である。
【図４】図４は、一筆書きグレイコードの生成手順と、一筆書きグレイコードに基づいたアブソリュートエンコーダの信号パターン配置作成方法の手順を説明するフローチャートである。
【図５】図５は、３進数で１次元空間の格子点を説明する説明図である。
【図６】図６は、図５の一筆書きの経路の格子座標履歴が変換された一筆書きグレイコードデータベースを説明する説明図である。
【図７】図７は、３進数で２次元空間の格子点を説明する説明図である。
【図８】図８は、図７の一筆書きの経路の格子座標履歴が変換された一筆書きグレイコードデータベースを説明する説明図である。
【図９】図９は、３進数で３次元空間の格子点を説明する説明図である。
【図１０】図１０は、図９の一筆書きの経路の格子座標履歴が変換された一筆書きグレイコードデータベースを説明する説明図である。
【図１１】図１１は、ロータの基体に形成されたアブソリュートエンコーダの信号パターン配置と位置コードの関係を説明する説明図である。
【図１２】図１２は、センサ出力が「２」を出力する信号パターンとセンサとの関係を説明する説明図である。
【図１３】図１３は、センサ出力が「１」を出力する信号パターンとセンサとの関係を説明する説明図である。
【図１４】図１４は、センサ出力が「０」を出力する信号パターンとセンサとの関係を説明する説明図である。
【図１５】図１５は、図１１に示す信号パターンを有するロータの回転により、出力されるセンサ出力と位置コードを説明する説明図である。
【図１６】図１６は、実施形態１に係るアブソリュートエンコーダを有する絶対位置検出装置の絶対位置検出の手順を説明するフローチャートである。
【図１７】図１７は、センサ出力が「２」を出力する信号パターンとセンサとの関係を説明する説明図である。
【図１８】図１８は、センサ出力が「１」を出力する信号パターンとセンサとの関係を説明する説明図である。
【図１９】図１９は、センサ出力が「０」を出力する信号パターンとセンサとの関係を説明する説明図である。
【図２０】図２０は、実施形態３に係る信号パターンの製造方法を説明するフローチャートである。
【図２１−１】図２１−１は、信号パターンの製造方法を説明する説明図である。
【図２１−２】図２１−２は、信号パターンの製造方法を説明する説明図である。
【図２１−３】図２１−３は、信号パターンの製造方法を説明する説明図である。
【図２１−４】図２１−４は、信号パターンの製造方法を説明する説明図である。
【図２１−５】図２１−５は、信号パターンの製造方法を説明する説明図である。
【図２１−６】図２１−６は、信号パターンの製造方法を説明する説明図である。
【図２２】図２２は、ハーフミラー層のパターニング用マスクの一例を示す模式図である。
【図２３】図２３は、反射ミラー層のパターニング用マスクの一例を示す模式図である。
【図２４】図２４は、８トラックロータリースケールの信号パターンの一例を示す部分拡大図である。
【図２５】図２５は、実施形態４に係る信号パターンの製造方法を説明するフローチャートである。
【図２６−１】図２６−１は、信号パターンの製造方法を説明する説明図である。
【図２６−２】図２６−２は、信号パターンの製造方法を説明する説明図である。
【図２６−３】図２６−３は、信号パターンの製造方法を説明する説明図である。
【図２６−４】図２６−４は、信号パターンの製造方法を説明する説明図である。
【図２６−５】図２６−５は、信号パターンの製造方法を説明する説明図である。
【図２６−６】図２６−６は、信号パターンの製造方法を説明する説明図である。
【図２６−７】図２６−７は、信号パターンの製造方法を説明する説明図である。
【図２７】図２７は、実施形態５に係るリニアアブソリュートエンコーダの構成を説明する説明図である。
【図２８】図２８は、４トラックリニアスケールの信号パターンの一例を示す部分拡大図である。
【図２９】図２９は、受光素子と、発光素子との関係の一例を説明する説明図である。
【図３０】図３０は、一筆書きグレイコードデータベースを説明する説明図である。
【図３１】図３１は、４トラックリニアスケールの信号パターンの信号パターン配置と位置コードの関係を説明する説明図である。
【図３２】図３２は、受光素子の配置の一例を説明する説明図である。
【図３３】図３３は、受光素子の配置の一例を説明する説明図である。
【図３４】図３４は、受光素子の配置の一例を説明する説明図である。
【図３５】図３５は、受光素子の配置の一例を説明する説明図である。
【図３６】図３６は、受光素子の配置の一例を説明する説明図である。
【図３７】図３７は、実施形態５に係るリニアアブソリュートエンコーダの構成の一例を示す構成図である。
【図３８】図３８は、リニアスケールの構成の一例を示す構成図である。
【図３９】図３９は、リニアスケールの構成の一例を示す構成図である。
【図４０】図４０は、信号パターン側から光を照射する例を示す説明図である。
【図４１】図４１は、信号パターンの基板裏面側から光を照射する例を示す説明図である。
【図４２】図４２は、信号パターン側から光を照射する場合に受光素子で検知された光強度の例を示す説明図である。
【図４３】図４３は、信号パターンの基板裏面側から光を照射する場合に受光素子で検知された光強度の例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【００２６】
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係るアブソリュートエンコーダの構成図である。図２は、実施形態１に係るアブソリュートエンコーダを有する絶対位置検出装置の構成図である。まず、図１を用いて、本実施形態に係るアブソリュートエンコーダの概要を説明する。
【００２７】
アブソリュートエンコーダ１は、モータ等の回転機械に連結されたシャフト２９と、ステータ２０と、ロータ１０と、信号パターンを読み取り可能なセンサ（読取部）３０とを有している。
【００２８】
ロータ１０は、円板形状の部材である基体１１を有している。基体１１は例えば、シリコン、ガラス、高分子材料などで形成されている。基体１１は、信号パターンを整列した信号トラックＴ１、信号トラックＴ２、信号トラックＴ３を一方の板面に有している。また、ロータ１０には、基体１１の取り付けられた板面に対し他方の板面にシャフト２９が取り付けられている。
【００２９】
ステータ２０はシャフト２９及びロータ１０とは独立に固定されている。ステータ２０は、軸受部２１を有している。ステータ２０は、軸受部２１を介してシャフト２９を回転可能に支持する。シャフト２９がモータからの回転により回転すると、シャフト２９に連動してロータ１０が中心Ｏを軸中心として回転する。センサ３０は、ステータ２０とハウジングを介して固定されている。ロータ１０が回転すると、基体１１の信号トラックＴ１、信号トラックＴ２、信号トラックＴ３上の信号パターンがセンサ３０に対して相対的に移動する。
【００３０】
本実施形態では、センサ３０は、信号トラックＴ１を読み取り可能なセンサ（検出素子）３１と、信号トラックＴ２を読み取り可能なセンサ（検出素子）３２と、信号トラックＴ３を読み取り可能なセンサ（検出素子）３３とを有している。複数の信号トラックの信号パターンをそれぞれ読み取る複数のセンサを有しており、アブソリュートエンコーダ１は、信号トラック及びセンサをそれぞれｎ（ｎ＝３）個有する。
【００３１】
次に、図２を用いて、本実施形態に係るアブソリュートエンコーダを有する絶対位置検出装置の概要を説明する。図２に示すように、絶対位置検出装置２は、アブソリュートエンコーダ１と、演算装置３と、を備えている。演算装置３は、モータ等の回転機械の制御部５と接続されている。アブソリュートエンコーダ１を有する絶対位置検出装置２は、アブソリュートエンコーダ１のロータ１０の位置を検出し、絶対位置の情報をアブソリュートエンコーダ信号（位置コード）として、モータ等の回転機械の制御部５へ出力する。
【００３２】
演算装置３は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等のコンピュータであり、入力インターフェース４ａと、出力インターフェース４ｂと、ＣＰＵ４ｃと、ＲＯＭ４ｄと、ＲＡＭ４ｅと、内部記憶装置４ｆと、を含んでいる。入力インターフェース４ａ、出力インターフェース４ｂ、ＣＰＵ４ｃ、ＲＯＭ４ｄ、ＲＡＭ４ｅ及び内部記憶装置４ｆは、内部バスで接続されている。
【００３３】
入力インターフェース４ａは、アブソリュートエンコーダ１からの入力信号を受け取り、ＣＰＵ４ｃに出力する。出力インターフェース４ｂは、ＣＰＵ４ｃからアブソリュートエンコーダ信号を受け取り、制御部５に出力する。
【００３４】
ＲＯＭ４ｄには、ＢＩＯＳ等のプログラムが記憶されている。内部記憶装置４ｆは、例えばＨＤＤやフラッシュメモリ等であり、オペレーティングシステムプログラムやアプリケーションプログラムを記憶している。ＣＰＵ４ｃは、ＲＡＭ４ｅをワークエリアとして使用しながらＲＯＭ４ｄや内部記憶装置４ｆに記憶されているプログラムを実行することにより、種々の機能を実現する。
【００３５】
内部記憶装置４ｆは、アブソリュートエンコーダ信号（位置コード）とセンサ出力とを対応付けた位置コードデータベースが記憶されている。
【００３６】
信号パターンは、信号トラックＴ１、信号トラックＴ２、信号トラックＴ３に個々に形成されている。図３から図１０を用いて、アブソリュートエンコーダの信号パターン配置作成方法について説明する。図３は、実施形態１に係るアブソリュートエンコーダの信号パターン配置作成方法を実行する信号パターン配置生成装置の構成図である。図４は、一筆書きグレイコードの生成手順と、一筆書きグレイコードに基づいたアブソリュートエンコーダの信号パターン配置作成方法の手順を説明するフローチャートである。図５は、３進数で１次元空間の格子点を説明する説明図である。図６は、図５の一筆書きの経路の格子座標履歴が変換された一筆書きグレイコードデータベースを説明する説明図である。図７は、３進数で２次元空間の格子点である。図８は、図７の一筆書きの経路の格子座標履歴が変換された一筆書きグレイコードデータベースを説明する説明図である。図９は、３進数で３次元空間の格子点を説明する説明図である。図１０は、図９の一筆書きの経路の格子座標履歴が変換された一筆書きグレイコードデータベースを説明する説明図である。
【００３７】
図３を用いて、アブソリュートエンコーダの信号パターン配置作成方法を実行する信号パターン配置生成装置について説明する。図３に示すように、信号パターン配置生成装置１００は、入力装置１０２と、表示装置１０３と、演算装置１０４と、外部記憶装置１０５と、を備えている。
【００３８】
入力装置１０２は、マウス、キーボード等であり、ユーザである設計者の入力操作、選択操作を受け付け、入力信号を演算装置１０４に出力する。表示装置１０３は、ＣＲＴ、液晶ディスプレイ等の画像を表示する装置である。
【００３９】
演算装置１０４は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等のコンピュータであり、入力インターフェース１０４ａと、出力インターフェース１０４ｂと、ＣＰＵ１０４ｃと、ＲＯＭ１０４ｄと、ＲＡＭ１０４ｅと、内部記憶装置１０４ｆと、を含んでいる。入力インターフェース１０４ａ、出力インターフェース１０４ｂ、ＣＰＵ１０４ｃ、ＲＯＭ１０４ｄ、ＲＡＭ１０４ｅ及び内部記憶装置１０４ｆは、内部バスで接続されている。
【００４０】
入力インターフェース１０４ａは、入力装置１０２からの入力信号を受け取り、ＣＰＵ１０４ｃに出力する。出力インターフェース１０４ｂは、ＣＰＵ１０４ｃから画像信号を受け取り、表示装置１０３に出力する。
【００４１】
ＲＯＭ１０４ｄには、ＢＩＯＳ等のプログラムが記憶されている。内部記憶装置１０４ｆは、例えばＨＤＤやフラッシュメモリ等であり、オペレーティングシステムプログラムやアプリケーションプログラムを記憶している。ＣＰＵ１０４ｃは、ＲＡＭ１０４ｅをワークエリアとして使用しながらＲＯＭ１０４ｄや内部記憶装置１０４ｆに記憶されているプログラムを実行することにより、種々の機能を実現する。
【００４２】
外部記憶装置１０５は、ＨＤＤやサーバ等である。外部記憶装置１０５がサーバである場合、外部記憶装置１０５は、ＬＡＮ等のネットワークを介して演算装置１０４と接続されている。なお、外部記憶装置１０５は、演算装置１０４から離れた場所に設置されていてもよい。また、演算装置１０４は、内部記憶装置１０４ｆのみを有し、外部記憶装置１０５が接続されていなくても機能する。
【００４３】
ＲＡＭ１０４ｅ、内部記憶装置１０４ｆ又は外部記憶装置１０５には、一筆書きグレイコードデータベースが記憶されている。
【００４４】
信号パターンは、本実施形態で定義する一筆書きグレイコードに従って設定されている。信号パターン配置生成装置１００は、一筆書きグレイコードを以下の手順に従って生成している。また、信号パターン配置生成装置１００は、一筆書きグレイコードに基づいたアブソリュートエンコーダの信号パターン配置を以下の手順に従って生成している。
【００４５】
演算装置１０４は、入力装置１０２からの入力信号を受け取り一筆書きグレイコード条件の入力を受け付けてＲＡＭ１０４ｅ又は内部記憶装置１０４ｆに記憶する（ステップＳ２０１）。例えば、Ｋ進数（Ｋ＞２）、ｎ次元空間として、演算装置１０４は、Ｋの値及びｎの値をＲＡＭ１０４ｅに記憶保持する。
【００４６】
次に、演算装置１０４は、ＣＰＵ１０４ｃがＫの値及びｎの値をＲＡＭ１０４ｅから読み出して、Ｋｎ個の格子点の格子座標を作成する（ステップＳ２０２）。次に、演算装置１０４のＣＰＵ１０４ｃは、Ｋｎ個の格子点間を１つずつ格子点から格子点へ移動させたときの各格子点の座標を一筆書きの経路の格子座標履歴としてＲＡＭ１０４ｅ又は内部記憶装置４ｆに記憶する（ステップＳ２０３）。ここで、一筆書きの経路の格子座標履歴は、次の２条件を満足する必要がある。
【００４７】
第１の条件は、一筆書きの経路の格子座標履歴には、隣接する格子点に移動する履歴のみを含む。第２の条件は、一筆書きの経路の格子座標履歴には、移動して通過した格子点を一度のみ含む。
【００４８】
次に、演算装置１０４のＣＰＵ１０４ｃは、一筆書きの経路の格子座標履歴を１０進数に対応付けて、Ｋ進数の一筆書きグレイコードとして出力する（ステップＳ２０４）。演算装置１０４のＣＰＵ１０４ｃは、一筆書きグレイコードを一筆書きグレイコードデータベースとしてＲＡＭ１０４ｅ又は内部記憶装置１０４ｆに記憶する（ステップＳ２０５）。
【００４９】
例えば、図５を用いて、３進数で１次元空間の格子点における一筆書きの経路の格子座標履歴を説明する。また、図６は、図５の一筆書きの経路の格子座標履歴が変換された一筆書きグレイコードデータベースである。
【００５０】
図５に示すように、一筆書きの経路の格子座標履歴は格子点ｍ０（０）から格子点ｍ１（１）へ移動する履歴を含む。また、一筆書きの経路の格子座標履歴は格子点ｍ１（１）から格子点ｍ２（２）への履歴を含むことはできない。図５から分かるように、一筆書きの経路の格子座標履歴には、格子点ｍ０（０）と格子点ｍ２（２）とは隣接していないので、格子点ｍ２（２）から格子点ｍ０（０）の履歴を含めない。また、一筆書きの経路の格子座標履歴には、一度移動して通過した格子点ｍ１（１）を通過せずに、格子点ｍ２（２）から格子点ｍ０（０）へ戻ることはできないため、格子点ｍ１（１）から格子点ｍ２（２）への履歴を含むことはできない。従って、一筆書きの経路の格子座標履歴は、格子点ｍ０（０）から格子点ｍ１（１）へ移動する座標履歴が条件を満たすことになる。図６の一筆書きグレイコードデータベース１１０は、格子点ｍ０（０）から格子点ｍ１（１）へ移動した座標履歴を、例えば位置コードとなる１０進数に対応付けて、３進数の一筆書きグレイコードとして出力されている。なお、位置コードとなるのは１０進数とは限らず、例えば２進数でも、３進数でもよい。
【００５１】
次に、図７を用いて、３進数で２次元空間の格子点における一筆書きの経路の格子座標履歴を説明する。また、図８は、図７の一筆書きの経路の格子座標履歴が変換された一筆書きグレイコードデータベースである。
【００５２】
図７に示すように、一筆書きの経路の格子座標履歴は格子点Ｑ０（０，０）から格子点Ｑ１（０，１）へ移動する履歴を含む。次に、一筆書きの経路の格子座標履歴は格子点Ｑ１（０，１）から格子点Ｑ２（０，２）へ移動する履歴を含む。次に、一筆書きの経路の格子座標履歴は格子点Ｑ２（０，２）から格子点Ｑ３（１，２）へ移動する履歴を含む。次に、一筆書きの経路の格子座標履歴は格子点Ｑ３（１，２）から格子点Ｑ４（１，１）へ移動する履歴を含む。次に、一筆書きの経路の格子座標履歴は格子点Ｑ４（１，１）から格子点Ｑ５（２，１）へ移動する履歴を含む。次に、一筆書きの経路の格子座標履歴は格子点Ｑ５（２，１）から格子点Ｑ６（２，０）へ移動する履歴を含む。次に、一筆書きの経路の格子座標履歴は格子点Ｑ６（２，０）から格子点Ｑ７（１，０）へ移動する履歴を含む。
【００５３】
図７から分かるように、一筆書きの経路の格子座標履歴は、格子点Ｑ８（２，２）を通過していない。格子点Ｑ８（２，２）という１つの格子点を通過しないことにより、一筆書きの経路の格子座標履歴は、Ｑ０−Ｑ１−Ｑ２−Ｑ３−Ｑ４−Ｑ５−Ｑ６−Ｑ７と移動した一筆書きの経路の格子座標履歴を持ち、Ｑ０へ戻ることができる。一筆書きの経路の格子座標履歴として通過しない格子点は、Ｑ８に限定されず、例えば、Ｑ０−Ｑ１−Ｑ２−Ｑ３−Ｑ８−Ｑ５−Ｑ６−Ｑ７と移動した一筆書きの経路の格子座標履歴でもよい。この場合、一筆書きの経路の格子座標履歴として通過しない格子点はＱ４となる。図８の一筆書きグレイコードデータベース１２０は、Ｑ０−Ｑ１−Ｑ２−Ｑ３−Ｑ４−Ｑ５−Ｑ６−Ｑ７と移動した一筆書きの経路の格子座標履歴を、例えば位置コードとなる１０進数に対応付けて、３進数の一筆書きグレイコードとして出力されている。なお、位置コードとなるのは１０進数とは限らず、例えば２進数でも、３進数でもよい。
【００５４】
次に、図９を用いて、３進数で３次元空間の格子点における一筆書きの経路の格子座標履歴を説明する。また、図１０は、図９の一筆書きの経路の格子座標履歴が変換された一筆書きグレイコードデータベースである。
【００５５】
図９に示すように、一筆書きの経路の格子座標履歴は格子点Ｐ０（０，０，０）から格子点Ｐ１（０，０，１）へ移動する履歴を含む。次に、一筆書きの経路の格子座標履歴は格子点Ｐ１（０，０，１）から格子点Ｐ２（０，０，２）へ移動する履歴を含む。次に、一筆書きの経路の格子座標履歴は格子点Ｐ２（０，０，２）から格子点Ｐ３（０，１，２）へ移動する履歴を含む。次に、一筆書きの経路の格子座標履歴は格子点Ｐ３（０，１，２）から格子点Ｐ４（０，２，２）へ移動する履歴を含む。次に、一筆書きの経路の格子座標履歴は格子点Ｐ４（０，２，２）から格子点Ｐ５（０，２，１）へ移動する履歴を含む。次に、一筆書きの経路の格子座標履歴は格子点Ｐ５（０，２，１）から格子点Ｐ６（０，２，０）へ移動する履歴を含む。次に、一筆書きの経路の格子座標履歴は格子点Ｐ６（０，２，０）から格子点Ｐ７（０，１，０）へ移動する履歴を含む。次に、一筆書きの経路の格子座標履歴は格子点Ｐ７（０，１，０）から格子点Ｐ８（０，１，１）へ移動する履歴を含む。次に、一筆書きの経路の格子座標履歴は格子点Ｐ８（０，１，１）から格子点Ｐ９（１，１，１）へ移動する履歴を含む。次に、一筆書きの経路の格子座標履歴は格子点Ｐ９（１，１，１）から格子点Ｐ１０（１，０，１）へ移動する履歴を含む。次に、一筆書きの経路の格子座標履歴は格子点Ｐ１０（１，０，１）から格子点Ｐ１１（１，０，２）へ移動する履歴を含む。次に、一筆書きの経路の格子座標履歴は格子点Ｐ１１（１，０，２）から格子点Ｐ１２（１，１，２）へ移動する履歴を含む。次に、一筆書きの経路の格子座標履歴は格子点Ｐ１２（１，１，２）から格子点Ｐ１３（１，２，２）へ移動する履歴を含む。次に、一筆書きの経路の格子座標履歴は格子点Ｐ１３（１，２，２）から格子点Ｐ１４（１，２，１）へ移動する履歴を含む。次に、一筆書きの経路の格子座標履歴は格子点Ｐ１４（１，２，１）から格子点Ｐ１５（１，２，０）へ移動する履歴を含む。次に、一筆書きの経路の格子座標履歴は格子点Ｐ１５（１，２，０）から格子点Ｐ１６（１，１，０）へ移動する履歴を含む。次に、一筆書きの経路の格子座標履歴は格子点Ｐ１６（１，１，０）から格子点Ｐ１７（２，１，０）へ移動する履歴を含む。次に、一筆書きの経路の格子座標履歴は格子点Ｐ１７（２，１，０）から格子点Ｐ１８（２，２，０）へ移動する履歴を含む。次に、一筆書きの経路の格子座標履歴は格子点Ｐ１８（２，２，０）から格子点Ｐ１９（２，２，１）へ移動する履歴を含む。次に、一筆書きの経路の格子座標履歴は格子点Ｐ１９（２，２，１）から格子点Ｐ２０（２，１，１）へ移動する履歴を含む。次に、一筆書きの経路の格子座標履歴は格子点Ｐ２０（２，１，１）から格子点Ｐ２１（２，１，２）へ移動する履歴を含む。次に、一筆書きの経路の格子座標履歴は格子点Ｐ２１（２，１，２）から格子点Ｐ２２（２，０，２）へ移動する履歴を含む。次に、一筆書きの経路の格子座標履歴は格子点Ｐ２２（２，０，２）から格子点Ｐ２３（２，０，１）へ移動する履歴を含む。次に、一筆書きの経路の格子座標履歴は格子点Ｐ２３（２，０，１）から格子点Ｐ２４（２，０，０）へ移動する履歴を含む。次に、一筆書きの経路の格子座標履歴は格子点Ｐ２４（２，０，０）から格子点Ｐ２５（１，０，０）へ移動する履歴を含む。
【００５６】
図９から分かるように、一筆書きの経路の格子座標履歴は格子点Ｐ２６（２，２，２）を通過していない。格子点Ｐ２６（２，２，２）という１つの格子点を通過しないことにより、一筆書きの経路の格子座標履歴は、Ｐ０−Ｐ１−Ｐ２−Ｐ３−Ｐ４−Ｐ５−Ｐ６−Ｐ７−Ｐ８−Ｐ９−Ｐ１０−Ｐ１１−Ｐ１２−Ｐ１３−Ｐ１４−Ｐ１５−Ｐ１６−Ｐ１７−Ｐ１８−Ｐ１９−Ｐ２０−Ｐ２１−Ｐ２２−Ｐ２３−Ｐ２４−Ｐ２５と移動してＰ０へ戻ることができる。一筆書きの経路の格子座標履歴として通過しない格子点は、Ｐ２６に限定されない。図１０の一筆書きグレイコードデータベース１３０は、Ｐ０−Ｐ１−Ｐ２−Ｐ３−Ｐ４−Ｐ５−Ｐ６−Ｐ７−Ｐ８−Ｐ９−Ｐ１０−Ｐ１１−Ｐ１２−Ｐ１３−Ｐ１４−Ｐ１５−Ｐ１６−Ｐ１７−Ｐ１８−Ｐ１９−Ｐ２０−Ｐ２１−Ｐ２２−Ｐ２３−Ｐ２４−Ｐ２５と移動した一筆書きの経路の格子座標履歴を、例えば位置コードとなる１０進数に対応付けて、３進数の一筆書きグレイコードとして出力される。なお、位置コードとなるのは１０進数とは限らず、例えば２進数でも、３進数でもよい。また、上述した一筆書きの経路の格子座標履歴の２条件を満たしていれば、通過しない格子点はいくつあってもよい。３進数で３次元空間の格子点における一筆書きの経路の格子座標履歴の例では、位置コードの数は最大で３３−１＝２６個となる。つまり、位置コードの数は最大でＫｎ−１個となる。また、通過しない格子点の数に応じて、位置コードがＫｎ−１個より少なくなる。また、変形例として、通過しない格子点がなくても上述した一筆書きの経路の格子座標履歴の２条件を満たすＫと、ｎとの組み合わせがあり、最大Ｋｎ個の位置コードをとりえる場合もある。例えば、Ｋ＝４、ｎ≧３の条件で上述した一筆書きの経路の格子座標履歴の２条件を満たすことができる。Ｋ＝４、ｎ＝３では、最大４３＝６４の位置コードをとりえる。変形例では、通過しない格子点の数に応じて、位置コードが４３個、つまりＫｎ個より少なくなる。
【００５７】
次に、演算装置１０４のＣＰＵ１０４ｃは、信号トラックの数（センサの数）をｎ、信号パターンの段階をＫとして、Ｋｎ又はＫｎ−１分割された位置コード及びアブソリュートエンコーダの信号パターン配置を生成出力する（ステップＳ２０６）。
【００５８】
図１１は、ロータの基体に形成されたアブソリュートエンコーダの信号パターン配置と位置コードの関係を説明する説明図である。図１２は、センサ出力が「２」を出力する信号パターンとセンサとの関係を説明する説明図である。図１３は、センサ出力が「１」を出力する信号パターンとセンサとの関係を説明する説明図である。図１４は、センサ出力が「０」を出力する信号パターンとセンサとの関係を説明する説明図である。図１５は、図１１に示す信号パターンを有するロータの回転により、出力されるセンサ出力と位置コードとを説明する説明図である。図１６は、実施形態１に係るアブソリュートエンコーダを有する絶対位置検出装置の絶対位置検出の手順を説明するフローチャートである。
【００５９】
図１１に示すように、演算装置１０４のＣＰＵ１０４ｃは、Ｋｎ又はＫｎ−１分割された位置コード及びアブソリュートエンコーダの信号パターン配置を生成出力している。演算装置１０４のＣＰＵ１０４ｃは、信号パターンの段階Ｋを３、センサの数ｎを３とした、３３−１＝２６分割された信号パターンを生成する。２６分割された信号パターンは、ロータ１０の基体１１上の中心Ｏを中心に、基体１１の周方向に向かって均等に割り付けられている。センサ３０である３つのセンサは、位置コード０の場合、図１１に図示されたセンサ３１、センサ３２、センサ３３の位置にある。ここで、信号トラックＴ１の位置コード０が割り当てられた位置と、信号トラックＴ２の位置コード０が割り当てられた位置と、信号トラックＴ３の位置コード０が割り当てられた位置との位置関係は任意でよく、センサ３１、センサ３２、センサ３３が基体１１に対向する際にセンサ同士が互いに干渉しあわない配置を考慮して、設定されればよい。変形例として、センサ３１、センサ３２、センサ３３を直線上に配置した１つのセンサ３０とすれば、信号トラックＴ１の位置コード０が割り当てられた位置と、信号トラックＴ２の位置コード０が割り当てられた位置と、信号トラックＴ３の位置コード０が割り当てられた位置とを基体１１の半径方向に並べることもできる。
【００６０】
図１１に図示されたセンサ３１、センサ３２、センサ３３の位置は、センサ３１、センサ３２、センサ３３の初期位置の設定値となる。位置コードは、図１１に示すように初期位置から反時計回りに３６０度を２６分割されて割り振られる。なお、変形例として、図１１とは逆に、位置コードは、初期位置から時計回りに３６０度を２６分割されて割り振られてもよい。
【００６１】
演算装置１０４のＣＰＵ１０４ｃは、信号トラックＴ１、信号トラックＴ２、信号トラックＴ３の各信号パターンと、センサ３０の位置コード０の場合のセンサ３１、センサ３２、センサ３３の初期位置情報とを図１０の一筆書きグレイコードデータベース１３０に与える。演算装置１０４のＣＰＵ１０４ｃは、図１０の一筆書きグレイコードデータベース１３０から、１０進数の値がセンサ３１の位置コード、センサ３２の位置コード、センサ３３の位置コードとなるように割り当てる。
【００６２】
図１０の一筆書きグレイコードデータベース１３０では、前述した一筆書きの経路の格子座標履歴として記憶した格子点の座標を一筆書きグレイコードの座標（ｘ、ｙ、ｚ）とする。例えば、図１０の一筆書きグレイコードデータベース１３０では、図９の一筆書きの経路の格子座標履歴として記憶した格子点Ｐ３の座標（０，１，２）を、１０進数の位置コード３となるように割り当てている。また、一筆書きグレイコードデータベース１３０では、格子点Ｐ３の座標（０，１，２）を、一筆書きグレイコードの座標（ｘ、ｙ、ｚ）とするので、ｘ＝０、ｙ＝１、ｚ＝２となる。
【００６３】
演算装置１０４のＣＰＵ１０４ｃは、図１０の一筆書きグレイコードデータベース１３０の３進数一筆書きグレイコードの座標（ｘ、ｙ、ｚ）のｘをセンサ３１が読み取る信号トラックＴ１の信号パターンとなるように演算する。演算装置１０４のＣＰＵ１０４ｃは、図１０の一筆書きグレイコードデータベース１３０の３進数一筆書きグレイコードの座標（ｘ、ｙ、ｚ）のｙをセンサ３２が読み取る信号トラックＴ２の信号パターンとなるように演算する。演算装置１０４のＣＰＵ１０４ｃは、図１０の一筆書きグレイコードデータベース１３０の３進数一筆書きグレイコードの座標（ｘ、ｙ、ｚ）のｚをセンサ３３が読み取る信号トラックＴ３の信号パターンとなるように演算する。ＣＰＵ１０４ｃが演算した信号パターンは、図１１のように信号トラックＴ１、信号トラックＴ２、信号トラックＴ３の信号パターンとして基体１１に配置される。出力インターフェース１０４ｂは、ＣＰＵ１０４ｃから図１１のような信号トラックＴ１、信号トラックＴ２、信号トラックＴ３の信号パターンの画像信号を受け取り、表示装置１０３に出力する。
【００６４】
実施形態１では、センサ３１、センサ３２、センサ３３は、受光素子を有する光センサである。例えば、受光素子としては、フォトダイオード、フォトトランジスタを用いることができる。センサ３１、センサ３２、センサ３３は、同じ光受光素子を用いるので、センサ３１を代表して説明する。図１２から図１４に示すように、センサ３１は、発光素子４１と、受光素子４２とを有している。発光素子４１は、例えば発光ダイオード等である。実施形態１の変形例としては、センサ３１は、発光素子４１を備えず、発光素子４１が別体とされていてもよい。発光素子４１は、信号パターンへ光を発光できれば位置は問わない。
【００６５】
図１２は、ロータ１０の基体１１上の信号トラックＴ１に、センサ出力が「２」を出力する信号パターン５１が形成されている場合を示している。信号パターン５１は、例えば、Ａｕを基体１１の表面に成膜して形成される。発光素子４１からの光７１は、信号パターン５１で反射される。この反射光７２を受けた受光素子４２は、２段階の閾値で区切られた最高段の３段目の出力を出力する。３段目の出力は、図２に示すようにアブソリュートエンコーダ１から演算装置３に入力されて、演算装置３のＣＰＵ４ｃは、センサ出力「２」をＲＡＭ４ｅに付与して記憶する。
【００６６】
図１３は、ロータ１０の基体１１上の信号トラックＴ１に、センサ出力が「１」を出力する信号パターン５２が形成されている場合を示している。信号パターン５２は、例えば、Ｃｒを基体１１の表面に成膜して形成される。発光素子４１からの光７１は、信号パターン５２で反射される。信号パターン５２は、Ａｕに比較して入射する光を反射する強度が半減する、いわばハーフミラーのように作用する。この反射光７３を受けた受光素子４２は、２段階の閾値のうち１段目の閾値を超え２段目の閾値を超えない２段目の出力を出力する。２段目の出力は、図２に示すようにアブソリュートエンコーダ１から演算装置３に入力されて、演算装置３のＣＰＵ４ｃは、センサ出力「１」をＲＡＭ４ｅに付与して記憶する。
【００６７】
図１４は、ロータ１０の基体１１上の信号トラックＴ１に、センサ出力が「０」を出力する信号パターン５３が形成されている場合を示している。信号パターン５３は、例えば、光吸収色素を基体１１の表面に成膜して形成される。発光素子４１からの光７１は、信号パターン５３で吸収される。吸収されなかった反射光７４を受けて、受光素子４２は、２段階の閾値のうち初段の１段目の閾値を超えない１段目の出力を出力する。１段目の出力は、図２に示すようにアブソリュートエンコーダ１から演算装置３に入力されて、演算装置３のＣＰＵ４ｃは、センサ出力「０」をＲＡＭ４ｅに付与して記憶する。なお、信号パターン５３は、基体１１の表面を代用することも可能である。
【００６８】
図１２から図１４に説明するように、発光素子４１からの光７１は、入射する光を反射する強度が３つの段階に分かれている信号パターンによって反射される。反射光７２、７３、７４は、反射の強度を３段階で読み取り可能なセンサ３１で検知可能とされている。反射率の異なる３種類の材料で基体の信号パターンを作ることにより、反射光の強度を３段階にすることができる。
【００６９】
図１１のロータ１０の基体１１上、信号トラックＴ１、信号トラックＴ２、信号トラックＴ３の各信号パターンのうち、「２」を示す部分には、信号パターン５１が成膜される。また、信号トラックＴ１、信号トラックＴ２、信号トラックＴ３の各信号パターンのうち、「１」を示す部分には、信号パターン５２が成膜される。信号トラックＴ１、信号トラックＴ２、信号トラックＴ３の各信号パターンのうち、「０」を示す部分には、信号パターン５３が成膜される。図１１のロータ１０の基体１１上では、「２」、「１」、「０」を反射の強度の強い順に、アブソリュートエンコーダ１の信号パターンを配置している。なお、図１１のロータ１０の基体１１上では、「２」、「１」、「０」を反射の強度の弱い順に、アブソリュートエンコーダ１の信号パターンを配置してもよい。図１１のロータ１０の基体１１上、「２」を示す部分、「１」を示す部分、「０」を示す部分は、個々に、信号パターン５１、５２、５３のいずれかに一対一で対応して定義されていればどのような組み合わせでもよい。
【００７０】
演算装置１０４のＣＰＵ１０４ｃは、図１０の一筆書きグレイコードデータベース１３０を変換し、位置コードとセンサ出力との関係を例えば図１５の位置コードデータベース２１０として作成し、ＲＡＭ１０４ｅ、内部記憶装置１０４ｆ、外部記憶装置１０５のいずれかに記憶する。図１５の位置コードデータベース２１０は、絶対位置検出装置２の内部記憶装置４ｆへデータとして受け渡され、内部記憶装置４ｆに記憶保持される。
【００７１】
次に、図１５及び図１６を参照しながら、アブソリュートエンコーダ１を有する絶対位置検出装置２の絶対位置検出の手順を説明する。アブソリュートエンコーダ１は、センサ３１、センサ３２、センサ３３が基体１１上、信号トラックＴ１、信号トラックＴ２、信号トラックＴ３の各信号パターンの反射光を検出する。演算装置３は、入力インターフェース４ａで、アブソリュートエンコーダ１からのセンサ３０の出力をＡ／Ｄ変換する。演算装置３のＣＰＵ４ｃは、入力インターフェース４ａからのセンサ３１、センサ３２、センサ３３の出力信号を所定の３段階の閾値と比較し、センサ出力「０」、センサ出力「１」、センサ出力「２」のいずれかに変換する。
【００７２】
演算装置３は、図１５に示すように、ロータの回転により出力されるセンサ出力と位置コードのグラフ２００を演算する。図１５に示すように、位置コード２０１は、３６０度を２６分割した位置を示している。位置コード２０１は、２６個の位置コードを経ると基体１１を一周することを示している。また、位置コード２０１は、１つの位置コードを移動すると、基体１１はセンサ３０に対して、３６０度／２６だけ相対移動していることを示している。演算装置３のＣＰＵ４ｃは、位置コード２０１に対応するセンサ３１出力２１１、位置コード２０１に対応するセンサ３２出力２１２、位置コード２０１に対応するセンサ３３出力２１３をＲＡＭ４ｅ又は内部記憶装置４ｆに記憶する（ステップＳ２１０）。そして、演算装置３のＣＰＵ４ｃは、センサ３０とロータ１０の基体１１との相対位置をアブソリュートエンコーダ信号（位置コード）で出力インターフェース４ｂを通じて、例えばサーボモータシステムの制御部５へ出力する。例えば、演算装置３のＣＰＵ４ｃは、センサ３１、センサ３２、センサ３３の各センサ出力を、位置コードデータベース２１０へ与え、位置コードの番地情報をえることができる（ステップＳ２１１）。演算装置３のＣＰＵ４ｃは、センサ３１、センサ３２、センサ３３の各出力を位置コードで把握できるので、ロータ１０と、センサ３０との角度が相対的にどのくらい変化したのか、位置コードを変換してロータ１０の回転角度を絶対角度情報として演算できる（ステップＳ２１２）。
【００７３】
比較として、前述した非特許文献１のＫ進数グレイコードを２進数よりも大きなＫ進数（Ｋ＞２）の出力が可能な信号パターンに適用して、アブソリュートエンコーダの分解能を高めようとする場合について以下説明する。例えば、比較例のアブソリュートエンコーダの各トラックには、受光素子の読み取りにより、「０」、「１」、「２」の３進数の出力が可能な信号パターンがあるとする。比較例のアブソリュートエンコーダの「０」、「１」、「２」の３進数のセンサ出力は、受光素子が信号パターンからの反射光を３段階の閾値で読み取ることにより行われる。非特許文献１のＫ進数グレイコードは、例えば「２」のセンサ出力から「０」のセンサ出力への遷移を認めている。受光素子が信号パターンからの反射光を「２」の閾値で読み取る状態から、受光素子が信号パターンからの反射光を「０」の閾値で読み取る状態との間に、受光素子が信号パターンからの反射光を中間値「１」の閾値で読み取る状態があるので、受光素子が信号パターンからの反射光を中間値「１」の閾値で読み取る誤読をするおそれがある。従って、比較例のアブソリュートエンコーダは、３進数の出力が可能な信号パターンをアブソリュートエンコーダ信号（位置コード）へ変換するコードとして、非特許文献１のＫ進数グレイコードを適用すると、誤ったアブソリュートエンコーダ信号（位置コード）を出力してしまうおそれがある。比較例のアブソリュートエンコーダは、非特許文献１のＫ進数グレイコードを適用して、Ｋ進数（Ｋ＞２）の出力が可能な信号パターンをアブソリュートエンコーダ信号へ変換することができないことが分かる。なお、従来のアブソリュートエンコーダにおいて、受光素子の読み取により、「０」、「１」、「２」の３進数の出力が可能な信号パターンに、アブソリュートエンコーダ信号（位置コード）へ変換するコードとして、バイナリコード又はＢＣＤコードを適用すると、例えば「２」のセンサ出力から「０」のセンサ出力への遷移を認めてしまう。従って、信号パターンに、アブソリュートエンコーダ信号（位置コード）へ変換するコードとして、バイナリコード又はＢＣＤコードを適用すると、誤ったアブソリュートエンコーダ信号（位置コード）を出力してしまうおそれがある。
【００７４】
本実施形態１のアブソリュートエンコーダ１では、信号トラックは、信号パターンと隣接する信号パターンとは、センサ出力の変化が１段階以下である。その結果、センサ出力が２段階以上遷移することはない。また、アブソリュートエンコーダ１を有する絶対位置検出装置２では、複数の信号トラックＴ１、Ｔ２、Ｔ３の信号パターンの組み合わせ毎にセンサ３１、３２、３３と基体１１との絶対位置を示す位置コードが割り当てられており、任意の絶対位置を示す位置コードを構成する複数の信号トラックの信号パターンの組み合わせは、任意の絶対位置に隣接する絶対位置を示す位置コードを構成する複数の信号トラックの信号パターンの組み合わせに対して、複数の信号トラックの信号パターンのうち１つの信号トラックの信号パターンが異なるセンサ出力の信号パターンであり、他の信号トラックの信号パターンは、同一のセンサ出力の信号パターンである。その結果、アブソリュートエンコーダ１を有する絶対位置検出装置２は、位置コードを１つずつ移動していっても、センサ出力が「２」から「０」へ遷移することはない。従って、本実施形態１のアブソリュートエンコーダ１を有する絶対位置検出装置２は、３進数の出力が可能な信号パターンをアブソリュートエンコーダ信号（位置コード）へ変換するコードとして、本実施形態１のＫ進数（Ｋ＞２）の一筆書きグレイコードを適用し、エラーを生じるおそれを低減しつつ、絶対位置を把握できる。本実施形態１のアブソリュートエンコーダ１は、２進数よりも大きなＫ進数（Ｋ＞２）の出力が可能な信号パターンを用いて、アブソリュートエンコーダ１の分解能を高めるので、トラック数の増加を抑制できる。その結果、分解能を高くしても、ロータ１０の基体１１の寸法増加を抑制できる。
【００７５】
本実施形態１のアブソリュートエンコーダ１を有する絶対位置検出装置２は、変形例として、信号パターンの段階Ｋを３、センサの数ｎを４とした場合、３４−１＝８０分割された位置コードを最大で割り当てることができる。他の変形例として、絶対位置検出装置２は、信号パターンの段階Ｋを４、センサの数ｎを３とした場合、４３＝６４分割された位置コードを最大で割り当てることができる。また、他の変形例として、絶対位置検出装置２は、信号パターンの段階Ｋを３、センサの数ｎを１０とした場合、３１０−１＝５９０４８分割された位置コードを最大で割り当てることができる。すなわち、信号パターンの段階Ｋと、センサの数ｎとの組み合わせにより、絶対位置検出装置２は、Ｋｎ又はＫｎ−１の位置コードを最大で割り当てることができる。
【００７６】
本実施形態１のアブソリュートエンコーダ１は、例えば、停電時から復帰しても絶対位置が把握できるので、停電後に原点復帰が不要なサーボモータシステムに適用できる。
【００７７】
変形例として、本実施形態１のアブソリュートエンコーダ１は、細長い板状のスケールと、スケールに信号パターンを有する信号トラックを形成し、信号パターンを読み取るためのセンサが備えられ、スケール上を移動可能なキャリッジに設置されたスライダとを有するリニアアブソリュートエンコーダに適用してもよい。そして、リニアアブソリュートエンコーダは、信号パターンを読み取り可能なセンサと、センサと相対的に移動可能とされ、センサに読み取られてＫ（Ｋ＞２）段階に分かれてセンサ出力される信号パターンを有する信号トラックを含む基体となるスケールとを含む。リニアアブソリュートエンコーダは、２進数を利用したリニアアブソリュートエンコーダと同じ分解能をえる場合、トラック数は少なくて済むので、リニアアブソリュートエンコーダを小型にできる。また、リニアアブソリュートエンコーダは、スケールが信号トラックを複数有し、複数の信号トラックの信号パターンをそれぞれ読み取る複数のセンサを有し、信号トラックは、信号パターンと隣接する信号パターンとは、センサ出力の変化が１段階以下である。リニアアブソリュートエンコーダでは、センサ出力が２段階以上遷移することはない。その結果、リニアアブソリュートエンコーダでは、エラーを生じるおそれを低減できる。
【００７８】
絶対位置検出装置は、リニアアブソリュートエンコーダと、リニアアブソリュートエンコーダでのセンサ出力の検出結果に基づいて、センサとスケールとの絶対位置を算出する演算装置と、を有し、リニアアブソリュートエンコーダは、複数の信号トラックの信号パターンの組み合わせ毎にセンサとスケールとの絶対位置を示す位置コードが割り当てられており、任意の絶対位置を示す位置コードを構成する複数の信号トラックの信号パターンの組み合わせは、任意の絶対位置に隣接する絶対位置を示す位置コードを構成する複数の信号トラックの信号パターンの組み合わせに対して、複数の信号トラックの信号パターンのうち１つの信号トラックの信号パターンが異なるセンサ出力の信号パターンであり、他の信号トラックの信号パターンは、同一のセンサ出力の信号パターンである。リニアアブソリュートエンコーダを有する絶対位置検出装置は、位置コードを１つずつ移動していっても、センサ出力が２段階以上遷移することはない。その結果、絶対位置検出装置は、エラーを生じるおそれを低減しつつ、絶対位置を把握できる。リニアアブソリュートエンコーダは、信号トラック及びセンサをそれぞれｎ個有し、絶対位置を示す位置コードを構成する複数の信号トラックの信号パターンの組み合わせは、センサ出力の段階数であるＫの値と信号トラックの数であるｎの値からＫｎ個の格子点をとって、Ｋｎ個の格子点間を１つずつ格子点から格子点へ移動させたときの各格子点の座標の履歴である一筆書きの経路の格子座標履歴に対応付けられており、一筆書きの経路の格子座標履歴は、隣接する格子点に移動する履歴のみを含む条件及び移動して通過した格子点を一度のみ含む条件を満たした一筆書きグレイコードである。絶対位置検出装置は、Ｋ進数（Ｋ＞２）の一筆書きグレイコードを適用し、エラーを生じるおそれを低減しつつ、絶対位置を把握できる。
【００７９】
（実施形態２）
実施形態２では、センサ３１、センサ３２、センサ３３は、磁気を受感する磁気センサである。なお、前述した実施形態で説明したものと同じ部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。図１７は、センサ出力が「２」を出力する信号パターンとセンサとの関係を説明する説明図である。図１８は、センサ出力が「１」を出力する信号パターンとセンサとの関係を説明する説明図である。図１９は、センサ出力が「０」を出力する信号パターンとセンサとの関係を説明する説明図である。例えば、磁気センサとしては、ホール素子が用いられる。センサ３１、センサ３２、センサ３３は、同じ磁気センサを用いるので、センサ３１を代表して説明する。図１７から図１９に示すように、センサ３１は、磁気センサ素子４３を有している。
【００８０】
図１７は、ロータ１０の基体１１上の信号トラックＴ１に、センサ出力が「２」を出力する信号パターン６１が形成されている場合を示している。信号パターン６１は、基体１１の表面に強磁性体金属を転写して形成される。信号パターン６１の強磁性体金属は、磁気センサ素子４３側がＳ極となるように着磁されている。信号パターン６１は、磁界を形成する。磁気センサ素子４３は、信号パターン６１の磁界を受けてＳ極の磁界出力を出力する。Ｓ極の磁界出力は、図２に示すようにアブソリュートエンコーダ１から演算装置３に入力されて、演算装置３のＣＰＵ４ｃは、センサ出力「２」を付与してＲＡＭ４ｅに記憶する。
【００８１】
図１８は、ロータ１０の基体１１上の信号トラックＴ１に、センサ出力が「１」を出力する信号パターン６２が形成されている場合を示している。信号パターン６２は、例えば、基体１１の表面に強磁性体金属を転写して形成される。ただし、信号パターン６２は、着磁をしていないので磁界を発生しない。磁気センサ素子４３は、強磁性体金属の非着磁の磁界出力を出力する。強磁性体金属の非着磁の磁界出力は、図２に示すようにアブソリュートエンコーダ１から演算装置３に入力されて、演算装置３のＣＰＵ４ｃは、センサ出力「１」を付与してＲＡＭ４ｅに記憶する。信号パターン６２は、基体１１の非磁性表面を代用することも可能である。
【００８２】
図１９は、ロータ１０の基体１１上の信号トラックＴ１に、センサ出力が「０」を出力する信号パターン６３が形成されている場合を示している。信号パターン６３は、基体１１の表面に強磁性体金属を転写して形成される。信号パターン６３の強磁性体金属は、磁気センサ素子４３側がＮ極となるように着磁されている。信号パターン６３は、磁界を形成する。磁気センサ素子４３は、信号パターン６３の磁界を受けてＮ極の磁界出力を出力する。Ｎ極の磁界出力は、図２に示すようにアブソリュートエンコーダ１から演算装置３に入力されて、演算装置３のＣＰＵ４ｃは、センサ出力「０」を付与してＲＡＭ４ｅに記憶する。
【００８３】
図１７から図１９に説明するように、磁界強度が３段階の段階に分かれている信号パターンを作ることにより、磁気センサの出力する電流量を異ならせることができる。磁気センサは、磁界強度を３段階で読み取り可能なセンサ３１で検知可能とされている。
【００８４】
実施形態２では、図１１のロータ１０の基体１１上、信号トラックＴ１、信号トラックＴ２、信号トラックＴ３の各信号パターンのうち、「２」を示す部分には、信号パターン６１が転写され着磁される。また、信号トラックＴ１、信号トラックＴ２、信号トラックＴ３の各信号パターン「１」には、信号パターン６２が転写される。信号トラックＴ１、信号トラックＴ２、信号トラックＴ３の各信号パターン「０」には、信号パターン６３が転写され着磁される。なお、図１１のロータ１０の基体１１上、「２」を示す部分、「１」を示す部分、「０」を示す部分は、個々に、信号パターン６１、６２、６３のいずれかに一対一で対応して定義されていればどのような組み合わせでもよい。
【００８５】
本実施形態２のアブソリュートエンコーダ１を有する絶対位置検出装置２は、３進数の出力が可能な信号パターンをアブソリュートエンコーダ信号（位置コード）へ変換するコードとして、本実施形態１で説明したＫ進数（Ｋ＞２）の一筆書きグレイコードを適用し、エラーを生じるおそれを低減しつつ、絶対位置を把握できる。本実施形態２のアブソリュートエンコーダ１は、２進数よりも大きなＫ進数（Ｋ＞２）の出力が可能な信号パターンを用いて、アブソリュートエンコーダ１の分解能を高めるので、トラック数の増加を抑制できる。その結果、分解能を高くしても、ロータ１０の基体１１の寸法増加を抑制できる。変形例として、本実施形態２のアブソリュートエンコーダ１は、細長い板状のスケールと、スケールに信号パターンを有する信号トラックを形成し、信号パターンを読み取るためのセンサが備えられ、スケール上を移動可能なキャリッジに設置されたスライダとを有するリニアアブソリュートエンコーダに適用してもよい。
【００８６】
（実施形態３）
図２０は、実施形態３に係る信号パターンの製造方法を説明するフローチャートである。図２１−１から図２１−６は、信号パターンの製造方法を説明する説明図である。図２２は、ハーフミラー層のパターニング用マスクの一例を示す模式図である。図２３は、反射ミラー層のパターニング用マスクの一例を示す模式図である。なお、前述した実施形態で説明したものと同じ部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。信号パターン５１Ａ、５２Ａ、５３Ａは、ハーフミラー層５２ａと、反射ミラー層５１ａとを積層して形成する。以下、図２０に示すフローチャートに沿って信号パターンの製造方法を説明する。
【００８７】
製造装置は、図２１−１に示す基体１１となる基板を用意する基板準備の手順を行う（ステップＳ３０１）。基体１１は、例えば、ガラス、アクリル、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、シクロオレフィンポリマー、ポリイミド等の材料を用いて形成することができる。
【００８８】
次に、製造装置は、図２１−２に示すように、基体１１上にハーフミラー層５２ａを成膜する手順を行う（ステップＳ３０２）。ハーフミラー層５２ａは、例えば、３０ｎｍ以上４０ｎｍ以下の膜厚で基体１１上にスパッタリング、蒸着、メッキ等により成膜される。例えば、Ｃｒで形成されたハーフミラー層５２ａは、Ｃｒの膜厚によって、光の反射率が変化する。このため、ハーフミラー層５２ａの膜厚は、後述する反射ミラー層５１ａの反射率の６０％以上７０％以下となるように設定されることが好ましい。ハーフミラー層５２ａは、例えば、Ｃｒ、ＮｉＣｒ、Ｎｉ、Ｔｉ等の単体金属のいずれか１以上で形成してもよい。または、ハーフミラー層５２ａは、例えば、基体１１上に密着層としてＣｒ、ＮｉＣｒ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ａｌ、ＳｉＯ２、ＳｉＮのいずれか１以上を成膜した後、密着層上にＡｕ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｐｔ等の金属のいずれか１以上を形成することで作製してもよい。あるいは、ハーフミラー層５２ａとして、Ａｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｃｕ等の反射率の高い金属のいずれか１以上を使用する場合は、Ａｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｃｕ等の反射率の高い金属の上に、反射率を抑える材料、例えば、レジスト、エマルジョンフィルム、ブラックレジスト、ポリイミド等をコーティングして、反射率を低減することができる。なお、反射率を抑える材料のコーティングとパターニングは、後述する反射ミラー層５１ａ及びハーフミラー層５２ａのパターンを規定することもできる。
【００８９】
次に、製造装置は、図２１−２に示すように、ハーフミラー層５２ａ上に反射ミラー層５１ａを成膜する手順を行う（ステップＳ３０３）。反射ミラー層５１ａは、例えば、Ａｕで形成される。反射ミラー層５１ａは、１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下の膜厚でハーフミラー層５２ａ上にスパッタリング、蒸着、メッキ等により成膜される。反射ミラー層５１ａは、例えば、Ａｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｃｕ等の反射率の高い金属のいずれか１以上で形成することが好ましい。反射ミラー層５１ａは、上述したハーフミラー層５２ａと同様の材料を用いることもできる。この場合、反射ミラー層５１ａと、ハーフミラー層５２ａとは、反射ミラー層５１ａの膜厚をハーフミラー層５２ａの膜厚よりも厚くする、又はハーフミラー層５２ａにレジスト、エマルジョンフィルム、ブラックレジスト、ポリイミド等をコーティングして、反射率を低減する材料を用いて反射率に差をつけることができる。
【００９０】
次に、製造装置は、反射ミラー層５１ａ上にレジストを塗布し、図２２に示すハーフミラー層のパターニング用マスクを用いて露光する。その後、製造装置は、レジストを現像し、図２１−３に示すレジスト５５ａがパターニングされる第１のレジストパターニングの手順を行う（ステップＳ３０４）。
【００９１】
次に、製造装置は、レジスト５５ａに覆われていない反射ミラー層５１ａ及びハーフミラー層５２ａを除去する第１のエッチングの手順を行う（ステップＳ３０５）。製造装置は、その後、レジスト５５ａを除去し、図２１−４に示す反射ミラー層５１ａ及びハーフミラー層５２ａのパターンを形成する。
【００９２】
次に、製造装置は、反射ミラー層５１ａ上にレジストを塗布し、図２３に示す反射ミラー層のパターニング用マスクを用いて露光する。その後、製造装置は、レジストを現像し、図２１−５に示すレジスト５５ｂがパターニングされる第２のレジストパターニングの手順を行う（ステップＳ３０６）。
【００９３】
次に、製造装置は、レジスト５５ｂに覆われていない反射ミラー層５１ａを選択して除去する第２のエッチングの手順を行う（ステップＳ３０７）。この場合、ハーフミラー層５２ａはエッチングされない。製造装置は、その後、レジスト５５ｂを除去し、図２１−６に示す反射ミラー層５１ａ及びハーフミラー層５２ａのパターンを形成する。
【００９４】
以上説明した製造方法により、信号パターン側照射スケール１２が製造される。信号パターン側照射スケール１２は、入射する光を反射する強度が３つの段階に分かれている信号パターン５１Ａ、５２Ａ、５３Ａを有している。信号パターン５３Ａは、反射ミラー層５１ａ及びハーフミラー層５２ａの未形成領域である。そして、信号パターン側照射スケール１２は、反射の強度を３段階で読み取り可能な上述したセンサ３１で検知可能とされている。信号パターン側照射スケール１２は、反射率の異なる３種類の材料で基体の信号パターンを作ることにより、反射光の強度を３段階にすることができる。
【００９５】
信号パターン側照射スケール１２は、３階調レベル「２」、「１」、「０」のうち、「２」のレベルに相当する光反射の強度を有する信号パターン５１Ａを有している。信号パターン側照射スケール１２は、３階調レベル「２」、「１」、「０」のうち、「１」のレベルに相当する光反射の強度を有する信号パターン５２Ａを有している。信号パターン側照射スケール１２は、３階調レベル「２」、「１」、「０」のうち、「０」のレベルに相当する光反射の強度を有する信号パターン５３Ａを有している。
【００９６】
以上説明した製造方法は、入射光に対する反射率が異なるハーフミラー層５２ａと反射ミラー層５１ａとを形成するアブソリュートエンコーダの信号パターンの製造方法であって、ハーフミラー層５２ａの上に反射ミラー層５１ａの順となるように基体１１上に積層する工程と、基体上から見たハーフミラー層５２ａと、反射ミラー層５１ａと、ハーフミラー層５２ａ及び反射ミラー層５１ａの未形成領域と、が信号パターン５２Ａ、５１Ａ、５３Ａとなるようにエッチングする工程と、を含む。つまり、ハーフミラー層５２ａと反射ミラー層５１ａとを積層し、レジストパターニングと、エッチングとを行うことにより、短い工程で信号パターン側照射スケール１２を形成できる。また、製造方法では、入射光の反射率がＫ（Ｋ＞２）段階に分かれた信号パターンを容易に形成することができる。これにより、トラック数を増やさなくても高分解能なアブソリュートエンコーダとする信号パターンを製造できる。また、ハーフミラー層５２ａであるＣｒは、Ｃｒに積層される反射ミラー層５１ａであるＡｕの密着を高めることができる。
【００９７】
図２４は、８トラックロータリースケールの信号パターンの一例を示す部分拡大図である。８トラックロータリースケールは、８つの信号トラックを円板形状の部材である基体１１に形成している。８つの信号トラックの個々の信号トラックには、上述した信号パターン側照射スケール１２の信号パターン５１Ａ、５２Ａ、５３Ａが形成されている。絶対位置検出装置２は、信号パターンの段階Ｋを３、信号トラックの数と同じセンサの数ｎを８とした場合、３８−１＝６５６０分割された位置コードを最大で割り当てることができる。
【００９８】
（実施形態４）
図２５は、実施形態４に係る信号パターンの製造方法を説明するフローチャートである。図２６−１から図２６−７は、信号パターンの製造方法を説明する説明図である。なお、前述した実施形態で説明したものと同じ部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。以下、図２５に示すフローチャートに沿って信号パターンの製造方法を説明する。
【００９９】
製造装置は、図２６−１に示す基体１１を用意する基板準備の手順を行う（ステップＳ３１１）。基体１１は、光を透過する基板であって、例えば、ガラス、アクリル、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、シクロオレフィンポリマー、ポリイミド等の材料を用いて形成することができる。
【０１００】
次に、製造装置は、図２６−２に示すように、基体１１上に密着層５２ｃを成膜する手順を行う（ステップＳ３１２）。ハーフミラー層５２ｂは、例えば、２０ｎｍ以上３０ｎｍ以下の膜厚で基体１１上にスパッタリング、蒸着、メッキ等により成膜される。例えば、Ｃｒで形成された密着層５２ｃは、Ｃｒの膜厚によって、光の反射率が変化する。このため、密着層５２ｃの膜厚は、１ｎｍ以上５ｎｍ以下となることが好ましい。なお、密着層５２ｃは、例えば、Ｃｒ、ＮｉＣｒ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ａｌ、ＳｉＯ２、ＳｉＮのいずれか１以上で形成することが好ましい。
【０１０１】
次に、製造装置は、図２６−２に示すように、密着層５２ｃ上に反射ミラー層５１ｂを成膜する手順を行う（ステップＳ３１３）。反射ミラー層５１ｂは、例えば、Ａｕで形成される。反射ミラー層５１ｂは、１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下の膜厚で密着層５２ｃ上にスパッタリング、蒸着、メッキ等により成膜される。なお、反射ミラー層５１ｂは、例えば、Ａｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｃｕ等の反射率の高い金属のいずれか１以上で形成されることが好ましい。反射ミラー層５１ｂは、後述するハーフミラー層５２ｂと同様の材料を用いることもできる。この場合、反射ミラー層５１ｂと、ハーフミラー層５２ｂとは、反射ミラー層５１ｂの膜厚をハーフミラー層５２ｂの膜厚よりも厚くすることで反射率に差をつけることができる。または、ハーフミラー層５２ｂを成膜する前にレジスト、エマルジョンフィルム、ブラックレジスト、ポリイミド等の反射率低減層を形成した後、ハーフミラー層５２ｂを形成することでハーフミラー層５２ｂの反射率を低減し、反射ミラー層５１ｂと、ハーフミラー層５２ｂとは反射率に差をつけることができる。ここで、反射率低減層のパターニングは、後述する反射ミラー層５１ｂ及びハーフミラー層５２ｂのパターンを規定することもできる。
【０１０２】
次に、製造装置は、反射ミラー層５１ｂ上にレジストを塗布し、図２３に示す反射ミラー層のパターニング用マスクを用いて露光する。その後、製造装置は、レジストを現像し、図２６−３に示すレジスト５５ｃがパターニングされる第１のレジストパターニングの手順を行う（ステップＳ３１４）。
【０１０３】
次に、製造装置は、レジスト５５ｃに覆われていない反射ミラー層５１ｂ及び密着層５２ｃを除去する第１のエッチングの手順を行う（ステップＳ３１５）。製造装置は、その後、レジスト５５ｃを除去し、図２６−４に示す反射ミラー層５１ｂ及び密着層５２ｃのパターンを形成する。
【０１０４】
次に、製造装置は、図２６−５に示すように、基体１１上にハーフミラー層５２ｂを成膜する手順を行う（ステップＳ３１６）。ハーフミラー層５２ｂは、例えば、２０ｎｍ以上３０ｎｍ以下の膜厚で基体１１上にスパッタリング、蒸着、メッキ等により成膜される。例えば、Ｃｒで形成されたハーフミラー層５２ｂは、Ｃｒの膜厚によって、光の反射率が変化する。このため、ハーフミラー層５２ｂの膜厚は、反射ミラー層５１ｂの反射率の４０％以上６０％以下となるように設定されることが好ましい。また、ハーフミラー層５２ｂの膜厚は、反射ミラー層５１ｂの反射率の４５％以上５５％以下となるように設定されることがより好ましい。なお、ハーフミラー層５２ｂは、例えば、Ｃｒ、ＮｉＣｒ、Ｎｉ、Ｔｉ等の金属のいずれか１以上で形成してもよい。また、ハーフミラー層５２ｂは、密着層５２ｃと同じ材料で形成してもよく、異なる材料で形成してもよい。例えば、密着層５２ｃがＣｒ、ＮｉＣｒ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ａｌ、ＳｉＯ２、ＳｉＮのいずれか１以上で成膜された後、ハーフミラー層５２ｂは、密着層５２ｃ上にＡｕ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｐｔ等の金属のいずれか１以上を形成することで作製してもよい。
【０１０５】
次に、製造装置は、ハーフミラー層５２ｂ上にレジストを塗布し、図２２に示すハーフミラー層のパターニング用マスクを用いて露光する。その後、製造装置は、レジストを現像し、図２６−６に示すレジスト５５ｄがパターニングされる第２のレジストパターニングの手順を行う（ステップＳ３１７）。
【０１０６】
次に、製造装置は、レジスト５５ｄに覆われていないハーフミラー層５２ｂを選択して除去する第２のエッチングの手順を行う（ステップＳ３１８）。この場合、反射ミラー層５１ｂはエッチングされない。製造装置は、その後、レジスト５５ｄを除去し、図２１−７に示す反射ミラー層５１ｂ及びハーフミラー層５２ｂのパターンを形成する。
【０１０７】
以上説明した製造方法により、基板裏面側照射スケール１３が製造される。基板裏面側照射スケール１３は、基体１１の基板裏面１１ａから入射する光を反射する強度が３つの段階に分かれている信号パターン５１Ｂ、５２Ｂ、５３Ｂを有している。信号パターン５３Ｂは、反射ミラー層５１ｂ及びハーフミラー層５２ｂの未形成領域である。そして、基板裏面側照射スケール１３は、反射の強度を３段階で読み取り可能な上述したセンサ３１で検知可能とされている。基板裏面側照射スケール１３は、反射率の異なる３種類の材料で基体の信号パターンを作ることにより、反射光の強度を３段階にすることができる。
【０１０８】
基板裏面側照射スケール１３は、３階調レベル「２」、「１」、「０」のうち、「２」のレベルに相当する光反射の強度を有する信号パターン５１Ｂを有している。基板裏面側照射スケール１３は、３階調レベル「２」、「１」、「０」のうち、「１」のレベルに相当する光反射の強度を有する信号パターン５２Ｂを有している。基板裏面側照射スケール１３は、３階調レベル「２」、「１」、「０」のうち、「０」のレベルに相当する光反射の強度を有する信号パターン５３Ｂを有している。
【０１０９】
以上説明した製造方法は、入射光に対する反射率が異なるハーフミラー層５１ｂと反射ミラー層５２ｂとを形成するアブソリュートエンコーダの信号パターンの製造方法であって、反射ミラー層５１ｂの上にハーフミラー層５２ｂの順となるように基体１１上に積層する工程と、基体１１の裏面から見たハーフミラー層５２ｂと、反射ミラー層５１ｂと、ハーフミラー層５２ｂ及び反射ミラー層５１ｂの未形成領域と、が信号パターン５２Ｂ、５１Ｂ、５３Ｂとなるようにエッチングする工程と、を含む。つまり、反射ミラー層５１ｂとハーフミラー層５２ｂとを積層し、レジストパターニングと、エッチングとを行うことにより、短い工程で基板裏面側照射スケール１３を形成できる。また、製造方法では、入射光の反射率がＫ（Ｋ＞２）段階に分かれた信号パターンを容易に形成することができる。これにより、トラック数を増やさなくても高分解能なアブソリュートエンコーダとする信号パターンを製造できる。
【０１１０】
（実施形態５）
図２７は、実施形態５に係るリニアアブソリュートエンコーダの構成を説明する説明図である。図２８は、４トラックリニアスケールの信号パターンの一例を示す部分拡大図である。図２９は、受光素子と、発光素子との関係の一例を説明する説明図である。図３０は、一筆書きグレイコードデータベースを説明する説明図である。なお、前述した実施形態で説明したものと同じ部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【０１１１】
リニアアブソリュートエンコーダ８は、細長い板状のリニアスケール１１Ａと、リニアスケール１１Ａに形成された信号パターンを有する信号トラックＴ１１、Ｔ１２、Ｔ１３、Ｔ１４と、信号パターンを読み取るためのセンサ３６とを備えている。信号トラックＴ１１、Ｔ１２、Ｔ１３、Ｔ１４は、信号パターンが直線上に形成されている。リニアスケール１１Ａと、センサ３６とは相対的に移動可能とされている。センサ３６は、発光素子４１Ａと、受光素子４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄとをセンサ基板３５上に有している。
【０１１２】
リニアスケール１１Ａは、例えば、図２８に示す信号トラックＴ１１、Ｔ１２、Ｔ１３、Ｔ１４を含む４トラックリニアスケールである。信号トラックＴ１１、Ｔ１２、Ｔ１３、Ｔ１４は、センサ３６の受光素子４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄに読み取られてＫ（Ｋ＞２）段階に分かれてセンサ出力される信号パターンを有する。
【０１１３】
例えばＫ＝３の場合、図２７に示す発光素子４１Ａからの光７１Ａは、入射する光を反射する強度が３つの段階に分かれている信号パターンを含む信号トラックＴ１１、Ｔ１２、Ｔ１３、Ｔ１４によって反射される。例えば、信号トラックＴ１１、Ｔ１２、Ｔ１３、Ｔ１４は、上述した信号パターン５１Ｂ、５２Ｂ、５３Ｂのいずれか１以上を含んでいる。図２９に示す発光素子４１Ａは、面発光レーザ光源、又はＬＥＤ（Light Emitting Diode）である。発光素子４１Ａは、信号トラックＴ１１、Ｔ１２、Ｔ１３、Ｔ１４へ光７１Ａを発光する。信号トラックＴ１１、Ｔ１２、Ｔ１３、Ｔ１４からの光７１Ａの反射光７５Ａ、７５Ｂ、７５Ｃ、７５Ｄは、反射の強度を３段階で読み取り可能なセンサである受光素子４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄで検知する。
【０１１４】
信号パターン５１Ｂは、受光素子４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄで検知され、３階調レベル「２」、「１」、「０」のうち、「２」のレベルに相当する光反射の強度を有する。信号パターン５２Ｂは、受光素子４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄで検知され、３階調レベル「２」、「１」、「０」のうち、「１」のレベルに相当する光反射の強度を有する。信号パターン５３Ｂは、受光素子４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄで検知され、３階調レベル「２」、「１」、「０」のうち、「０」のレベルに相当する光反射の強度を有する。
【０１１５】
図３０に示す一筆書きグレイコードデータベース１４０は、一筆書きの経路の格子座標履歴を、例えば位置コードとなる１０進数に対応付けて、３進数の一筆書きグレイコードとして出力する。上述した演算装置１０４のＣＰＵ１０４ｃは、信号トラックの数（センサの数）をｎ＝４、信号パターンの段階をＫ＝３として、３４−１＝８０分割された位置コード及びリニアアブソリュートエンコーダの信号パターン配置を生成出力する。つまり、位置コードの数は最大で３４−１＝８０個となる。
【０１１６】
図３１に図示された受光素子４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄの位置は、発光素子４１Ａの発光中心から等距離の同心円上に配置されている。また、隣り合う受光素子４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄは、隣り合う間隔が発光素子４１Ａの発光中心から等距離の同心円上で等間隔となるように配置されている。また、信号トラックＴ１１、信号トラックＴ１２、信号トラックＴ１３、信号トラックＴ１４の延長方向は、受光素子４２Ａ、発光素子４１Ａ、受光素子４２Ｄの各中心を結ぶ直線に対して、角度Ｄだけ傾斜している。
【０１１７】
また、位置コード検出領域Ｕ１１、Ｕ１２、Ｕ１３、Ｕ１４が信号トラックＴ１１、信号トラックＴ１２、信号トラックＴ１３、信号トラックＴ１４上に設けられる。位置コード検出領域Ｕ１１、Ｕ１２、Ｕ１３、Ｕ１４は、発光素子４１Ａの発光中心から信号トラックＴ１１、信号トラックＴ１２、信号トラックＴ１３、信号トラックＴ１４への各入射角が等しく、かつ信号トラックＴ１１、信号トラックＴ１２、信号トラックＴ１３、信号トラックＴ１４から受光素子４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄへの各反射角がほぼ等しい。
【０１１８】
また、位置コード検出領域Ｕ１１、Ｕ１２、Ｕ１３、Ｕ１４は、発光素子４１Ａの発光中心から入射するほぼ等距離の入射光を反射する。また、位置コード検出領域Ｕ１１、Ｕ１２、Ｕ１３、Ｕ１４は、それぞれの受光素子４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄへほぼ等距離の反射光を反射する。
【０１１９】
これにより、受光素子４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄが検出する反射光７５Ａ、７５Ｂ、７５Ｃ、７５Ｄの光強度のむらが抑制される。また、信号トラックＴ１１、信号トラックＴ１２、信号トラックＴ１３、信号トラックＴ１４は、各信号パターンを等ピッチで配置することができる。
【０１２０】
演算装置１０４のＣＰＵ１０４ｃは、信号トラックＴ１１、信号トラックＴ１２、信号トラックＴ１３、信号トラックＴ１４の各位置コード検出領域Ｕ１１、Ｕ１２、Ｕ１３、Ｕ１４と、センサ３６の受光素子４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄの初期位置情報とを図３０の一筆書きグレイコードデータベース１４０に与える。その結果、演算装置１０４のＣＰＵ１０４ｃは、図３０の一筆書きグレイコードデータベース１４０から、１０進数の値が位置コードとなるように割り当てる。
【０１２１】
例えば、ＣＰＵ１０４ｃは、図３０の一筆書きグレイコード「０００１」の１桁目の「１」を図３１に示す位置コード検出領域Ｕ１１に割り当てる。また、ＣＰＵ１０４ｃは、図３０の一筆書きグレイコード「０００１」の２桁目の「０」を図３１に示す位置コード検出領域Ｕ１２に割り当てる。ＣＰＵ１０４ｃは、図３０の一筆書きグレイコード「０００１」の３桁目の「０」を図３１に示す位置コード検出領域Ｕ１３に割り当てる。ＣＰＵ１０４ｃは、図３０の一筆書きグレイコード「０００１」の４桁目の「０」を図３１に示す位置コード検出領域Ｕ１４に割り当てる。
【０１２２】
ここで、受光素子の数（センサ数）をＮ、傾斜定数Ｍ＝Ｎ−１とした場合、受光素子の配置について以下説明する。図３２から図３６は、受光素子の配置の一例を説明する説明図である。図３２では、受光素子の数は４である。図３３では、受光素子の数は５である。図３４では、受光素子の数は６である。図３５では、受光素子の数は７である。図３６では、受光素子の数は８である。図３２から図３６では、座標（０，０）に発光素子が配置されている。図３２から図３６では、座標（０，０）から同心円上の黒丸の位置に、受光素子を配置するものとし、傾斜した直線（傾斜直線）は、信号トラックを示す。
【０１２３】
受光素子の位置は、（ｘｉ，ｙｉ）とする。ここでｉは、ｉ＝−Ｍ、−Ｍ＋２、−Ｍ＋４、・・・、Ｍ−２、Ｍとする。この場合、ｉは２つ飛びの値をとる。また、ｘ軸を基準として、信号トラックの傾斜角度（信号トラックの延長する方向とｘ軸とのなす角）の値をθとする場合、信号トラックの傾斜角度がｔａｎθ＝Ｍとなるようにする。つまり、傾斜定数Ｍは、ｘ軸を基準とする信号トラックの直線の傾きを示している。また、各受光素子は、同心円上に存在するので、光源である発光素子と受光素子間の距離を規格化して表現すると、ｘｉ２＋ｙｉ２＝１となる。また、スケールが略等間隔な傾斜直線上に配置されるために、ｙｉは、ｙｉ＝ｔａｎθ×（ｘｉ−ｉ／Ｍ）＝Ｍ×ｘｉ−ｉとなるようにする。
【０１２４】
以上の条件から、受光素子の位置（ｘｉ，ｙｉ）を示すｘｉとｙｉとは、
ｘｉ（±）＝｛−Ｍ×ｉ±［Ｍ２−ｉ２＋１］１／２｝／（Ｍ２＋１）
ｙｉ（±）＝Ｍ×ｘｉ（±）−ｉ
となる。センサ数が偶数の場合、下記の表１にｘｉとｙｉとの値を示す。なお、ｉｎｄｅｘは、上式の±の正符号（＋）又は負符号（−）の選択を表すための指標であり、符号選択指標である。
【０１２５】
隣り合う受光素子の位置（ｘｉ，ｙｉ）は、ｉｎｄｅｘの値である正符号（＋）と、負符号（−）とを交互に配置することが望ましい。具体的には、ｉ番目の受光素子の配置を（ｘｉ（＋），ｙｉ（＋））のようにインデックスの値を正符号（＋）でとった場合、その隣の信号トラックの信号パターンを解読するｉ＋１番目の受光素子の位置は、（ｘｉ＋１（−），ｙｉ＋１（−））のようにインデックスの値を負符号（−）にとる。これにより、受光素子を円周上に略均等に配置することができる。
【０１２６】
【表１】
0005790144.tif 000002
【０１２７】
次に、センサ数が奇数の場合、下記表２にｘｉとｙｉとの値を示す。
【０１２８】
【表２】
0005790144.tif 000003
【０１２９】
また、センサ数と、信号トラック数に対応する直線の数は同じとなり、直線の傾きがｔａｎθ＝Ｍとなるので、センサ数、直線の傾き（傾斜定数Ｍ）、直線の数は下記表３の関係となる。
【０１３０】
【表３】
0005790144.tif 000004
【０１３１】
ここで、上述した角度Ｄは、センサ数４、信号トラック数に対応する直線の数４であり、直線の傾きがｔａｎθ＝４−１＝３の関係を満たすθである。これにより、角度Ｄ＝θ＝ａｒｃｔａｎ３＝７１．５６°である。
【０１３２】
上述したように、本実施形態のリニアアブソリュートエンコーダは、発光素子と、前記発光素子の発光中心から等距離に配置された複数の受光素子と、を含むセンサと、前記発光素子から入射する入射光を反射し、それぞれの前記受光素子へ反射光を反射する複数の信号パターンがそれぞれ直線上に配列された信号トラックを含み、前記センサと前記信号トラックとが相対的に移動可能とされる基体と、を含む。これにより、１光源で複数個の受光素子を含むセンサとなり、センサが小型となる。また、発光素子から入射する入射光と、それぞれの受光素子へ反射する反射光との光路長がほぼ等しくなり、光受光素子毎が受光する光強度のむらが抑制される。
【０１３３】
ここで、本実施形態のリニアアブソリュートエンコーダは、前記発光素子の位置を（０，０）とし、前記受光素子の数をＮとし、傾斜定数Ｍを、Ｍ＝Ｎ−１、前記受光素子の位置は、（ｘｉ，ｙｉ）とした場合、ｉ＝−Ｍ、−Ｍ＋２、−Ｍ＋４、・・・、Ｍ−２、Ｍととし、
ｘｉ（±）＝｛−Ｍ×ｉ±［Ｍ２−ｉ２＋１］１／２｝／（Ｍ２＋１）
ｙｉ（±）＝Ｍ×ｘｉ（±）−ｉ
を満たすことが好ましい。これにより、発光素子の発光中心からほぼ等距離に配置された複数の受光素子とすることができる。
【０１３４】
ここで、本実施形態のリニアアブソリュートエンコーダは、ｘ軸を基準として、前記信号トラックの傾斜角度である値をθとした場合、ｔａｎθ＝Ｍを満たすことが好ましい。これにより、発光素子から入射する入射光と、それぞれの受光素子へ反射する反射光との光路長がほぼ等しくなる信号トラックとすることができる。
【０１３５】
上述した信号パターンは、入射光の反射率が２段階に分かれており前記段階に応じて、前記センサ出力が異っていても受光素子毎が受光する光強度のむらが抑制される。また、信号パターンは、入射光の反射率がＫ＝３（Ｋ＞２）段階に分かれており、前記段階に応じて、前記センサ出力が異なるようにしてもよい。これにより、光強度のむらが小さいので、前記段階の閾値が近くてもエラーとなるおそれを低減できる。
【０１３６】
図３７は、実施形態５に係るリニアアブソリュートエンコーダの構成の一例を示す構成図である。リニアアブソリュートエンコーダ８は、モータ等の回転機械８２に連結されたシャフト８３と、ステータ３８と、ロータ８５と、信号パターンを読み取り可能なセンサ（読取部）３６とを有している。ステータ３８と回転機械８２とは、位置決め部材８１により相対位置が規制されている。ロータ８５は、シャフト８７を介してロボットアーム等の被駆動体８８を支持している。
【０１３７】
ロータ８５は、円筒形状の部材である基体である。ロータ８５は例えば、鉄、アルミニウムなどで形成されている。ロータ８５は、上述したリニアスケール１１Ａを円筒の外周面に形成している。リニアスケール１１Ａはロータ８５の外周面に形成するため、基体１１が可撓性を有するフレキシブル基板であることが好ましい。これにより、フレキシブル基板をリニアアブソリュートエンコーダの信号パターンを含むリニアスケール１１Ａとするとともに、回転体であるロータ８５にリニアスケール１１Ａを取り付けて、ロータ８５の絶対位置を検出するリニアアブソリュートエンコーダ８が製造できる。図３８及び図３９は、リニアスケールの構成の一例を示す構成図である。
【０１３８】
図３８に示すリニアスケール１１Ａは、上述した信号パターン側照射スケール１２で形成されている。信号パターン側照射スケール１２の基体１１の信号パターン（反射ミラー層５１ａ又はハーフミラー層５２ａ）が形成されていない面には接着層１５が形成されている。図３７に示すリニアスケール１１Ａは、図３８に示す信号パターン側照射スケール１２の信号パターン５１Ａ、５２Ａ、５３Ａが外周側になるように、接着層１５がロータ８５の外周面に接着されている。これにより、ロータ８５は、リニアスケール１１Ａを円筒の外周面に固定される。接着層１５は、例えば粘着樹脂等である。接着層１５を設けず、リニアスケール１１Ａがロータ８５にねじ等で固定されてもよい。信号パターン５３Ａの反射率を抑えるため、基体１１、ロータ８５のいずれか１つ以上は、黒色塗料を塗る処理、黒色のテープを貼る処理、黒色に着色したレジスト又は、樹脂等でコーティングする処理いずれか１以上の処理（コントラスト処理）を施すことがより好ましい。
【０１３９】
図３９に示すリニアスケール１１Ａは、上述した基板裏面側照射スケール１３の信号パターン側（反射ミラー層５１ｂ又はハーフミラー層５２ｂが形成されている側）の面に接着層１５を有する。接着層１５を平坦化するために、リニアスケール１１Ａは、上述した基板裏面側照射スケール１３の信号パターン側であって、接着層１５との間に平坦化層１６を有していてもよい。図３７に示すリニアスケール１１Ａは、図３９に示す基板裏面側照射スケール１３の信号パターン５１Ｂ、５２Ｂ、５３Ｂが基体１１より内側になるように、接着層１５がロータ８５の外周面に接着されている。接着層１５は、例えば、粘着樹脂層等である。接着層１５を設けず、リニアスケール１１Ａがロータ８５にねじ等で固定されてもよい。信号パターン５３Ｂの反射率を抑えるため、接着層１５、平坦化層１６、ロータ８５のいずれか１つ以上は、黒色塗料を塗る処理、黒色のテープを貼る処理、黒色に着色したレジスト又は樹脂等でコーティングする処理のうち、いずれか１以上の処理（コントラスト処理）を施すことがより好ましい。
【０１４０】
ステータ３８は、シャフト８３及びロータ８５とは独立に固定されている。ステータ３８は、例えば、紫外線硬化樹脂、ねじ等で上述したセンサ３６を支持している。シャフト８３が回転機械８２（モータ）からの回転Ｒにより回転すると、シャフト８３に連動してロータ８５が回転する。ロータ８５が回転すると、シャフト８７に連動して被駆動体８８が動作方向Ｖに駆動する。
【０１４１】
ロータ８５が回転すると、リニアスケール１１Ａの信号トラックＴ１１、信号トラックＴ１２、信号トラックＴ１３、信号トラックＴ１４上の信号パターンがセンサ３６に対して相対的に移動する。図４０は、信号パターン側から光を照射する例を示す説明図である。図４１は、信号パターンの基板裏面側から光を照射する例を示す説明図である。
【０１４２】
図４０に示すように、センサ３６の発光素子４１Ａは、信号パターン側照射スケール１２の信号パターン５１Ａ、５２Ａ、５３Ａへ直接、光７１Ａを照射する。図４１に示すように、センサ３６の発光素子４１Ａは、光７１Ａを基体１１透過させて、基板裏面側照射スケール１３の信号パターン５１Ｂ、５２Ｂ、５３Ｂへ照射する。
【０１４３】
図２と同様に、本実施形態の絶対位置検出装置２は、アブソリュートエンコーダ１の代わりにリニアアブソリュートエンコーダ８と、演算装置３と、を備えている。演算装置３は、モータ等の回転機械８２の制御部５と接続されている。リニアアブソリュートエンコーダ８を有する絶対位置検出装置２は、リニアアブソリュートエンコーダ８のロータ８５の位置を検出し、絶対位置の情報をアブソリュートエンコーダ信号（位置コード）として、モータ等の回転機械８２の制御部５へ出力する。絶対位置検出装置２は、回転体であるロータ８５の絶対位置、例えば絶対角度を演算することができる。
【０１４４】
図４２は、信号パターン側から光を照射する場合に受光素子で検知された光強度の例を示す説明図である。図４３は、信号パターンの基板裏面側から光を照射する場合に受光素子で検知された光強度の例を示す説明図である。図４２及び図４３は、リニアスケール１１Ａの移動位置を横軸にとり、受光素子で検知された光強度を縦軸にとっている。
【０１４５】
リニアスケール１１Ａが、信号パターン側照射スケール１２である場合、及び基板裏面側照射スケール１３である場合のいずれの場合であっても、受光素子４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄは、３階調で光強度を区別できる。
【０１４６】
図４２では、リニアスケール１１Ａが信号パターン側照射スケール１２であり、信号パターンが切り替わる場合、突起状の信号であるスパイク信号が検出されやすい。このスパイク信号は、信号パターン５１Ａ、５２Ａ、５３Ａの境界部分に段差が生じていることに起因すると考えられる。例えばこの段差は、光の干渉、回折、拡散のいずれか１以上の現象を引き起こしていると考えられる。
【０１４７】
図４３では、リニアスケール１１Ａが基板裏面側照射スケール１３であり、信号パターンが切り替わる場合、突起状の信号であるスパイク信号が低減できている。これは、信号パターン５１Ｂ、５２Ｂ、５３Ｂが基体１１表面と同一平面に形成されているためと考えられる。
【０１４８】
ここで、表４は、受光素子４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄのセンサ出力が「１」を出力する１レベルと、センサ出力が「０」を出力する０レベルとのスレッシュホルド（閾値）を信号パターン側照射と基板裏面側照射との場合に分けて示している。また、表４は、受光素子４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄのセンサ出力が「２」を出力する２レベルと、センサ出力が「１」を出力する１レベルとのスレッシュホルド（閾値）を信号パターン側照射と基板裏面側照射との場合に分けて示している。
【０１４９】
【表４】
0005790144.tif 000005
【０１５０】
絶対位置検出装置２は、受光素子４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄのセンサ出力が表４に示すスレッシュホルド（閾値）により決定される。このため、スパイク信号の誤認識が低減された。その結果、絶対位置検出装置２は、リニアアブソリュートエンコーダ８のロータ８５の位置を検出し、絶対位置の情報をアブソリュートエンコーダ信号（位置コード）として、モータ等の回転機械８２の制御部５へ出力することができる。絶対位置検出装置２は、センサ３６とリニアスケール１１Ａとの距離の変動の許容範囲が１ｍｍ以上と大きくできる。
【０１５１】
また、３進数の出力が可能な信号パターンをアブソリュートエンコーダ信号（位置コード）へ変換するコードとして、上述した実施形態のＫ進数（Ｋ＞２）の一筆書きグレイコードを適用し、信号トラックＴ１１、Ｔ１２、Ｔ１３、Ｔ１４の幅を広くとることができる。これにより、絶対位置検出装置２は、垂直方向、水平方向の少なくとも１以上に実装でのロバスト性能が向上できる。
【０１５２】
本実施形態５のリニアアブソリュートエンコーダ８では、信号トラックは、信号パターンと隣接する信号パターンとは、センサ出力の変化が１段階以下である。その結果、センサ出力が２段階以上遷移することはない。
【０１５３】
また、リニアアブソリュートエンコーダ８を有する絶対位置検出装置２では、複数の信号トラックＴ１１、Ｔ１２、Ｔ１３、Ｔ１４の信号パターンの組み合わせ毎に受光素子４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄとリニアスケール１１Ａとの絶対位置を示す位置コードが割り当てられている。
【０１５４】
その結果、任意の絶対位置を示す位置コードを構成する複数の信号トラックの信号パターンの組み合わせは、任意の絶対位置に隣接する絶対位置を示す位置コードを構成する複数の信号トラックの信号パターンの組み合わせに対して、複数の信号トラックの信号パターンのうち１つの信号トラックの信号パターンが異なるセンサ出力の信号パターンであり、他の信号トラックの信号パターンは、同一のセンサ出力の信号パターンである。
【０１５５】
また、リニアアブソリュートエンコーダ８を有する絶対位置検出装置２は、位置コードを１つずつ移動していっても、センサ出力が「２」から「０」へ遷移することはない。従って、本実施形態５のリニアアブソリュートエンコーダ８を有する絶対位置検出装置２は、３進数の出力が可能な信号パターンをアブソリュートエンコーダ信号（位置コード）へ変換するコードとして、上述した実施形態のＫ進数（Ｋ＞２）の一筆書きグレイコードを適用し、エラーを生じるおそれを低減しつつ、絶対位置を把握できる。
【０１５６】
本実施形態５のリニアアブソリュートエンコーダ８は、２進数よりも大きなＫ進数（Ｋ＞２）の出力が可能な信号パターンを用いて、リニアアブソリュートエンコーダ８の分解能を高めるので、トラック数の増加を抑制できる。その結果、分解能を高くしても、ロータ８５のリニアスケール１１Ａの寸法増加を抑制できる。
【０１５７】
以上のように、本発明に係るアブソリュートエンコーダ及び絶対位置検出装置、並びにアブソリュートエンコーダの信号パターン配置作成方法は、アブソリュートエンコーダの分解能を高めかつアブソリュートエンコーダを小型にすることに有用である。
【符号の説明】
【０１５８】
１  アブソリュートエンコーダ
２  絶対位置検出装置
３  演算装置
４ａ  入力インターフェース
４ｂ  出力インターフェース
４ｃ  ＣＰＵ
４ｄ  ＲＯＭ
４ｅ  ＲＡＭ
４ｆ  内部記憶装置
５  制御部
８  リニアアブソリュートエンコーダ
１１  基体
１１Ａ  リニアスケール
２０  ステータ
２１  軸受部
２９  シャフト
３０、３１、３２、３３  センサ
４１、４１Ａ  発光素子
４２、４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄ  受光素子
４３  磁気センサ素子
５１、５２、５３、６１、６２、６３  信号パターン
１００  信号パターン配置生成装置
１０２  入力装置
１０３  表示装置
１０４  演算装置
１０４ａ  入力インターフェース
１０４ｂ  出力インターフェース
１０４ｃ  ＣＰＵ
１０４ｄ  ＲＯＭ
１０４ｅ  ＲＡＭ
１０４ｆ  内部記憶装置
１０５  外部記憶装置
１１０、１２０、１３０  一筆書きグレイコードデータベース
２１０  位置コードデータベース
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ１１、Ｔ１２、Ｔ１３、Ｔ１４  信号トラック
【図１】
0005790144.tif 000006
【図２】
0005790144.tif 000007
【図３】
0005790144.tif 000008
【図４】
0005790144.tif 000009
【図５】
0005790144.tif 000010
【図６】
0005790144.tif 000011
【図７】
0005790144.tif 000012
【図８】
0005790144.tif 000013
【図９】
0005790144.tif 000014
【図１０】
0005790144.tif 000015
【図１１】
0005790144.tif 000016
【図１２】
0005790144.tif 000017
【図１３】
0005790144.tif 000018
【図１４】
0005790144.tif 000019
【図１５】
0005790144.tif 000020
【図１６】
0005790144.tif 000021
【図１７】
0005790144.tif 000022
【図１８】
0005790144.tif 000023
【図１９】
0005790144.tif 000024
【図２０】
0005790144.tif 000025
【図２１−１】
0005790144.tif 000026
【図２１−２】
0005790144.tif 000027
【図２１−３】
0005790144.tif 000028
【図２１−４】
0005790144.tif 000029
【図２１−５】
0005790144.tif 000030
【図２１−６】
0005790144.tif 000031
【図２２】
0005790144.tif 000032
【図２３】
0005790144.tif 000033
【図２４】
0005790144.tif 000034
【図２５】
0005790144.tif 000035
【図２６−１】
0005790144.tif 000036
【図２６−２】
0005790144.tif 000037
【図２６−３】
0005790144.tif 000038
【図２６−４】
0005790144.tif 000039
【図２６−５】
0005790144.tif 000040
【図２６−６】
0005790144.tif 000041
【図２６−７】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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