(57)【要約】【課題】簡易な構成で小型化が可能なエンコーダ、エンコーダ付きモータ、サーボシステムを提供する。【解決手段】シャフトＳＨに固定されたディスク１１０と、ディスク１１０に、当該ディスク１１０の回転中心Ｏ周りの円周方向Ｃの一部に配置され、光を反射するように構成された第１スリットＳａと、実質的にシャフトＳＨの回転軸心ＡＸ上に配置され、ディスク１１０の回転による第１スリットＳａの回転軌跡を少なくとも包含する領域に光を出射するように構成された光源１２１と、回転軸心ＡＸ周りの円周方向Ｃに沿って並べられ、第１スリットＳａで反射した光を受光するように構成された複数の第１受光素子Ｐａと、を有する。
2014141370.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体に固定されたディスクと、
前記ディスクに、当該ディスクの回転中心周りの円周方向の一部に配置され、それぞれ光を反射又は透過するように構成された１又は複数の第１スリットと、
実質的に前記回転体の回転軸心上に配置され、前記ディスクの回転による前記第１スリットの回転軌跡を少なくとも包含する領域に光を出射するように構成された光源と、
前記回転軸心周りの円周方向に沿って並べられ、前記第１スリットで反射又は透過した光を受光するように構成された複数の第１受光素子と、を有することを特徴とするエンコーダ。
【請求項２】
前記第１受光素子の受光信号に基づいて前記回転体の１回転内位置を特定し位置データを生成する手段を更に有する、ことを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ。
【請求項３】
前記第１スリットは、
前記光源より出射された光を反射するように構成され、
前記第１受光素子は、
前記第１スリットで反射した光を受光するように構成される、ことを特徴とする請求項２に記載のエンコーダ。
【請求項４】
前記複数の第１受光素子は、
当該第１受光素子に対応した前記回転軸心周りの全周に亘る領域である第１トラック上に配置され、
前記位置データを生成する手段は、
前記光源から出射された光が前記第１スリットにより前記第１トラックの特定の領域に反射された場合には、前記受光信号を用いずに前記１回転内位置を特定する、ことを特徴とする請求項２又は３に記載のエンコーダ。
【請求項５】
前記複数の第１受光素子は、
前記第１トラックを前記エンコーダの分解能に基づき設定される数で前記円周方向に等分した分割トラックのうち、いずれか１つの前記分割トラックを除いた残りの前記分割トラック上に各々配置されており、
前記位置データを生成する手段は、
前記光源から出射された光が前記１つの分割トラックに反射された場合には、前記受光信号を用いずに前記１回転内位置を特定する、ことを特徴とする請求項４に記載のエンコーダ。
【請求項６】
前記エンコーダは、
前記ディスクに備えられ、前記回転中心周りの円周方向に沿ってインクリメンタルパターンを有するように並べられた複数の第２スリットを有するスリットトラックと、
前記複数の第１受光素子と前記回転軸心を中心とする同心円状に配置され、前記回転軸心周りの円周方向に沿って並べられた複数の第２受光素子を有し、前記スリットトラックで反射又は透過した光を受光するように構成された受光アレイと、を更に有し、
前記光源は、
前記第１スリットの回転軌跡及び前記スリットトラックの両方を少なくとも包含する領域に光を出射するように構成される、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のエンコーダ。
【請求項７】
前記１又は複数の第１スリットは
前記回転中心周りの全周に亘る領域である１つのトラック上に配置されており、
前記第２受光素子は、
前記第１受光素子の１ピッチに対応する角度範囲に２つ又は４つ配置される、ことを特徴とする請求項６に記載のエンコーダ。
【請求項８】
前記複数の第１受光素子は、
前記受光アレイよりも前記回転軸心側に配置される、ことを特徴とする請求項６又は７に記載のエンコーダ。
【請求項９】
前記複数の第１受光素子は、
前記受光アレイよりも前記回転軸心とは反対側に配置される、ことを特徴とする請求項６又は７に記載のエンコーダ。
【請求項１０】
前記受光アレイは、
当該受光アレイに対応した前記回転軸心周りの全周に亘る領域である第２トラックを前記エンコーダの分解能に基づき設定される数で前記円周方向に等分した分割トラックのうち、いずれか１以上の前記分割トラックを除いた残りの前記分割トラック上に前記第２受光素子が各々配置されるように構成される、ことを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載のエンコーダ。
【請求項１１】
前記受光アレイは、
前記第２トラックのうち、前記回転軸心周りの円周方向に９０度又は６０度おきに配置された複数の前記分割トラックを除いた残りの前記分割トラックに前記第２受光素子が各々配置されるように構成される、ことを特徴とする請求項１０に記載のエンコーダ。
【請求項１２】
前記複数の第１受光素子は、
前記回転軸心を中心とする半径方向において、前記受光アレイとの間に所定の距離を空けて配置される、ことを特徴とする請求項６〜１１のいずれか１項に記載のエンコーダ。
【請求項１３】
前記複数の第１受光素子は、
前記回転軸心を中心とする半径方向において、前記受光アレイと接触するように配置される、ことを特徴とする請求項６〜１１のいずれか１項に記載のエンコーダ。
【請求項１４】
前記エンコーダは、
前記ディスクに備えられ、前記回転中心周りの円周方向に沿ってインクリメンタルパターンを有するように並べられた複数の第２スリットを有するスリットトラックと、
前記複数の第１受光素子上に当該第１受光素子の一部を露出させるように重ねて配置され、前記回転軸心周りの円周方向に沿って並べられた複数の第２受光素子を有し、前記スリットトラックで反射又は透過した光を受光するように構成された受光アレイと、を更に有し、
前記第１スリットは、
前記スリットトラックにおける前記回転中心周りの円周方向の一部に隣り合って配置された複数の第２スリットであり、
前記光源は、
前記スリットトラックを少なくとも包含する領域に光を出射するように構成される、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のエンコーダ。
【請求項１５】
回転子が固定子に対して回転するモータと、
前記回転子の位置及び速度の少なくとも一方を検出する、請求項１〜１４のいずれか１項に記載のエンコーダと、を備えることを特徴とするエンコーダ付きモータ。
【請求項１６】
回転子が固定子に対して回転するモータと、
前記回転子の位置及び速度の少なくとも一方を検出する、請求項１〜１４のいずれか１項に記載のエンコーダと、
前記エンコーダの検出結果に基づいて前記モータを制御するように構成された制御装置と、を備えることを特徴とするサーボシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の実施形態は、エンコーダ、エンコーダ付きモータ、サーボシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ディスクの全周に形成された複数のスリットの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光全周エンコーダが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５０９９４５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記光全周エンコーダは、発光部と、複数の回転スリットを備えた回転トラックと、複数の固定スリットを備えた固定トラックと、導光部と、反射部と、受光部とを有する。発光部から出射された光は、導光部により、回転軸近傍から径方向外周部へと広がりつつ軸方向に延びる導波路を介し複数の固定スリットへと導かれる。複数の固定スリット及び複数の回転スリットを透過した光は、反射部により当該複数の回転スリットに向けて反射される。反射された光は、再び導光部に入射され、導波路を介し集光されつつ回転軸近傍に向けて導かれ、受光部に受光される。このような構成である上記従来技術の光全周エンコーダは、装置構成が複雑で大がかりであり、小型化の面で改善の余地があった。【０００５】
本発明の目的とするところは、簡易な構成で小型化が可能なエンコーダ、エンコーダ付きモータ、サーボシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、回転体に固定されたディスクと、前記ディスクに、当該ディスクの回転中心周りの円周方向の一部に配置され、それぞれ光を反射又は透過するように構成された１又は複数の第１スリットと、前記回転体の回転軸心近傍に配置され、前記ディスクの回転による前記第１スリットの回転軌跡を少なくとも包含する領域に光を出射するように構成された光源と、前記回転軸心周りの円周方向に沿って並べられ、前記第１スリットで反射又は透過した光を受光するように構成された複数の第１受光素子と、を有することを特徴と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、回転子が固定子に対して回転するモータと、前記回転子の位置及び速度の少なくとも一方を検出する、上述のエンコーダと、を備えることを特徴とするエンコーダ付きモータが提供される。【０００８】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、回転子が固定子に対して回転するモータと、前記回転子の位置及び速度の少なくとも一方を検出する、上述のエンコーダと、前記エンコーダの検出結果に基づいて前記モータを制御するように構成された制御装置と、を備えることを特徴とするサーボシステムが提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のエンコーダ等によれば、簡易な構成で小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態に係るサーボシステムについて説明するための説明図である。
【図２】同実施形態に係るエンコーダについて説明するための説明図である。
【図３】同実施形態に係るディスクについて説明するための説明図である。
【図４】同実施形態に係る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５】変形例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６】同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７】他の変形例に係る光学モジュール及び受光アレイについて説明するための説明図である。
【図８】さらに他の変形例に係る光学モジュール及び受光アレイについて説明するための説明図である。
【図９】さらに他の変形例に係る光学モジュール及び受光アレイについて説明するための説明図である。
【図１０】さらに他の変形例に係る光学モジュール及び受光アレイについて説明するための説明図である。
【図１１】さらに他の変形例に係る光学モジュール及び受光アレイについて説明するための説明図である。
【図１２】さらに他の変形例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１３】さらに他の変形例に係る光学モジュール及び受光アレイについて説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、一実施形態について説明する。
【００１２】
＜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、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。サーボモータＳＭは、エンコーダ１００と、モータＭとを有する。
【００１３】
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。モータＭは、回転子（図示省略）が固定子（図示省略）に対して回転する回転型モータであり、回転子に固定されたシャフトＳＨを回転軸心ＡＸ周りに回転させることにより、回転力を出力する。
【００１４】
なお、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。つまり、サーボモータＳＭはエンコーダ付きモータの一例に相当する。以下では、説明の便宜上、エンコーダ付きモータが、位置や速度等の目標値に追従するように制御されるサーボモータである場合について説明するが、必ずしもサーボモータに限定されるものではない。エンコーダ付きモータは、例えばエンコーダの出力を表示のみに用いる場合等、エンコーダが付設さえされていれば、サーボシステム以外に用いられるモータをも含むものである。
【００１５】
また、モータＭは、例えば位置データ等をエンコーダ１００が検出可能なモータであれば、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定されるものではなく、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。但し、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】
エンコーダ１００は、モータＭのシャフトＳＨの回転力出力側とは反対側に連結される。但し、必ずしも反対側に限定されるものではなく、エンコーダ１００はシャフトＳＨの回転力出力側に連結されてもよい。また、エンコーダ１００はモータＭに直接連結されなくともよく、例えば減速機や回転方向変換機等の他の機構を介して連結されてもよい。エンコーダ１００は、シャフトＳＨ（回転体）の位置を検出することにより、モータＭの位置（回転角度ともいう。）を検出し、その位置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の位置に加えて又は代えて、モータＭの速度（回転速度、角速度等ともいう。）及びモータＭの加速度（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の速度及び加速度は、例えば、位置を時間で１又は２階微分したり検出信号（例えば後述するインクリメンタル信号）を所定の時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、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、エンコーダ１００は、ディスク１１０と、光学モジュール１２０と、位置データ生成部１３０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、上下等の方向を以下のように定め、適宜使用する。図２において、ディスク１１０が光学モジュール１２０と面する方向、つまりＺ軸正の方向を「上」とし、Ｚ軸負の方向を「下」とする。但し、該方向はエンコーダ１００の設置態様によって変動するものであり、エンコーダ１００の各構成の位置関係を限定するものではない。
【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、回転中心Ｏが回転軸心ＡＸとほぼ一致するように配置される。したがって、ディスク１１０における回転中心Ｏ周りの円周方向と、シャフトＳＨの回転軸心ＡＸ周りの円周方向とはほぼ一致する。以下適宜、これらをまとめて「円周方向Ｃ」と記載する。ディスク１１０は、回転体の一例であるシャフトＳＨに固定され、シャフトＳＨの回転により回転する。なお、本実施形態では、モータＭの回転を測定する被測定対象の例として、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被測定対象として使用することも可能である。また、図２に示す例では、ディスク１１０がシャフトＳＨに直接連結されているが、ハブ等の連結部材を介して連結されてもよい。この場合には、ハブ等の連結部材が回転体の一例に相当する。
【００２２】
図３に示すように、ディスク１１０は、第１スリットＳａと、スリットトラックＳＩを有する。ディスク１１０はモータＭの駆動と共に回転するが、光学モジュール１２０は、ディスク１１０に対向しつつ固定して配置される。従って、第１スリットＳａ及びスリットトラックＳＩと、光学モジュール１２０とは、モータＭの駆動に伴い、互いに円周方向Ｃ（図３に示す矢印Ｃの方向）に相対回転する。
【００２３】
（２−２．光学検出機構）
光学検出機構は、第１スリットＳａ及びスリットトラックＳＩと、光学モジュール１２０とを有する。第１スリットＳａ（図３における格子状ハッチング部分）は、ディスク１１０の上面にその回転中心Ｏ周りの円周方向Ｃの一部に配置される。また、スリットトラックＳＩは、ディスク１１０の上面に回転中心Ｏを中心としたリング状に配置される。スリットトラックＳＩは、円周方向Ｃに沿ってその全周に亘って並べられた複数の第２スリットＳｉ（図３における斜線ハッチング部分）を有する。第１スリットＳａ及び第２スリットＳｉは、光源１２１から出射された光を反射する反射スリットとして構成される。
【００２４】
（２−２−１．ディスク）
ディスク１１０は、例えば金属等の光を反射する材質により形成される。そして、ディスク１１０の表面における光を反射させない部分に反射率の低い材質（例えば酸化クロム等）を塗布等により配置することで、配置されない部分に反射スリットが形成される。なお、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て反射率を低下させることで、反射スリットが形成されてもよい。
【００２５】
なお、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。例えば、ディスク１１０をガラスや透明樹脂等の光を透過する材質で形成することも可能である。この場合、ディスク１１０の表面に光を反射する材質（例えばアルミニウム等）を蒸着等によって配置することにより、反射スリットを形成可能である。
【００２６】
第１スリットＳａは、ディスク１１０の上面において、スリットトラックＳＩよりも回転中心Ｏ側、すなわち、ディスク１１０の回転中心Ｏを中心とする半径方向（図３に示す矢印Ｒの方向。以下適宜「半径方向Ｒ」と記載する。）においてスリットトラックＳＩの内側に配置される。上述のように、第１スリットＳａは、ディスク１１０の回転中心Ｏ周りの円周方向Ｃの一部に配置される。具体的には、第１スリットＳａは、当該第１スリットＳａに対応した回転中心Ｏ周りの全周に亘る仮想的な領域であるスリットトラックＳＡ上の角度θの範囲に局在するように配置される。このため、第１スリットＳａは、スリットトラックＳＡの幅（半径方向Ｒに沿った長さ）を有する円弧状に形成される。本実施形態では、角度θは、第２スリットＳｉのピッチＰに相当する角度である。なお、この角度θは、この例に限定されるものではなく、ピッチＰの整数倍に相当する角度としてもよい。
【００２７】
スリットトラックＳＩは、ディスク１１０の上面において、第１スリットＳａよりも回転中心Ｏと反対側（半径方向Ｒにおいて外側）に、スリットトラックＳＡと同心円状に配置される。スリットトラックＳＩは、回転中心Ｏ周りの円周方向Ｃに沿ってインクリメンタルパターンを有するように並べられた複数の第２スリットＳｉを有する。
【００２８】
「インクリメンタルパターン」とは、図３に示すように、所定のピッチＰで規則的に繰り返されるパターンである。ここで、「ピッチ」とはインクリメンタルパターンを有するスリットトラックＳＩにおける各第２スリットＳｉの配置間隔をいう。インクリメンタルパターンは、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の絶対位置を表すものではないが、第１スリットＳａ及び後述する受光アレイＰＡに基づくアブソリュート信号の分解能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。
【００２９】
なお、本実施形態では、上述のように第１スリットＳａの円周方向長さとスリットトラックＳＩの第２スリットＳｉのピッチＰの各々に相当する角度θが一致する。その結果、第１スリットＳａに基づくアブソリュート信号の分解能は、スリットトラックＳＩの第２スリットＳｉの数と一致する。しかしながら、スリットトラックＳＩの第２スリットＳｉの数は、この例に限定されるものではなく、アブソリュート信号の分解能と同じかそれよりも多く設定されることが望ましい。
【００３０】
（２−２−２．光学モジュール）
光学モジュール１２０は、図２及び図４に示すように、ディスク１１０と平行な一枚の基板ＢＡとして形成される。これにより、エンコーダ１００を薄型化したり、光学モジュール１２０の製造を容易にすることが可能である。なお、光学モジュール１２０は必ずしも一枚の基板ＢＡとして構成される必要はなく、各構成が複数の基板として構成されてもよい。この場合、それらの基板が集約して配置されていればよい。また、光学モジュール１２０は必ずしも基板状でなくともよい。
【００３１】
光学モジュール１２０は、図２及び図４に示すように、基板ＢＡのディスク１１０と対向する面上に、光源１２１と、複数の受光アレイＰＡ，ＰＩとを有する。
【００３２】
図２に示すように、光源１２１は、実質的にシャフトＳＨの回転軸心ＡＸ上に配置される。なお、ここで言う「実質的に回転軸心ＡＸ上に配置」とは、厳密な意味で光源１２１の光軸が回転軸心ＡＸと一致することを要求するものではなく、設計上、製造上の誤差が許容されるものであり、光源１２１が回転軸心ＡＸの近傍に配置されていればよい（以下、同様）。光源１２１は、ディスク１１０の回転による第１スリットＳａの回転軌跡（つまりスリットトラックＳＡ）と、スリットトラックＳＩの両方を少なくとも包含する領域に光を出射する。
【００３３】
光源１２１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。光源１２１は、特に光学レンズ等が配置されない点光源として構成され、発光部から拡散光を出射する。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、有限な出射面から光が発せられてもよい。また、「拡散光」は、点光源から全方位に向かって放たれる光に限定されず、有限の一定の方位に向かって拡散しつつ出射される光を含む。すなわち、ここでいう拡散光には、平行光よりも拡散性を有する光であれば含まれる。このように点光源を使用することにより、光源１２１は、対向した位置で回転する第１スリットＳａ及びスリットトラックＳＩ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・拡散を行わないので、光学素子による誤差等が生じにくく、スリットトラックへの光の直進性を高める事が可能である。
【００３４】
受光アレイＰＡ，ＰＩは、光源１２１（回転軸心ＡＸ）を中心とする同心円状に配置されており、受光アレイＰＡは、受光アレイＰＩよりも回転軸心ＡＸ側（半径方向Ｒにおいて内側）に、半径方向Ｒにおいて受光アレイＰＩとの間に所定の距離ＰＧを空けて配置されている。受光アレイＰＡは、光源１２１（回転軸心ＡＸ）周りの円周方向Ｃに沿って並べられ、第１スリットＳａで反射した光を受光するように構成された複数の第１受光素子Ｐａ（図５の薄いドットハッチング部分）を有する。これら複数の第１受光素子Ｐａは、当該第１受光素子Ｐａに対応した光源１２１（回転軸心ＡＸ）周りの全周に亘る領域である第１トラックＴ１を、エンコーダ１００の分解能に基づき設定される数（この例では３２）で円周方向Ｃに等分した分割トラックｔ１上に各々配置される。なお、本実施形態では、エンコーダ１００の分解能に基づき設定される数（つまり第１受光素子Ｐａの数）を３２としているが、第１受光素子Ｐａの数をこれに限定するものではない。
【００３５】
上記構成により、ディスク１１０の回転により所定の回転角度に位置する第１スリットＳａで反射された光は、上記複数の第１受光素子Ｐａのうちの対応する第１受光素子Ｐａによって受光され、当該受光信号を出力した第１受光素子Ｐａが配置された位置が、シャフトＳＨの一回転内位置（絶対位置）として検出されることとなる。この受光信号を「アブソリュート信号」という。これにより、第１受光素子Ｐａの数（この例では３２）に該当する分解能で、シャフトＳＨの絶対位置が検出される。
【００３６】
一方、受光アレイＰＩは、受光アレイＰＡよりも回転軸心ＡＸと反対側（半径方向Ｒにおいて外側）に配置されている。受光アレイＰＩは、光源１２１（回転軸心ＡＸ）周りの円周方向Ｃに沿って並べられた複数の第２受光素子Ｐｉ（図５の濃いドットハッチング部分）を有し、スリットトラックＳＩで反射した光を受光するように構成される。これらの複数の第２受光素子Ｐｉは、受光アレイＰＩに対応した光源１２１（回転軸心ＡＸ）周りの全周に亘る領域である第２トラックＴ２を、エンコーダ１００の分解能に基づき設定される数（この例では１２８）で円周方向Ｃに等分した分割トラックｔ２上に各々配置される。
【００３７】
第２受光素子Ｐｉは、第１受光素子Ｐａの１ピッチに対応する角度θの範囲に４つ配置される。すなわち、受光アレイＰＩは、スリットトラックＳＩの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。すなわちε×Ｐ。εについては後述）中に並べられた４個の第２受光素子Ｐｉのセット（図４に「ＳＥＴ」で示す）が円周方向Ｃに沿って更に複数並べられて構成される。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、各第２受光素子Ｐｉ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つの第２受光素子Ｐｉ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。
【００３８】
インクリメンタルパターンは１ピッチ中の位置を表すので、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４に示す受光アレイＰＩの多数の第２受光素子Ｐｉ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。この４信号を「インクリメンタル信号」という。
【００３９】
９０°位相の異なる信号、例えば上記Ａ相信号の他にＢ相信号を用いることにより、先に検出されるのがＡ相かＢ相かによってディスク１１０の回転方向を検出できる。また、１８０°位相の異なる信号、つまりＡ相やＢ相の他にＡバー相やＢバー相の信号を用いることにより、信号の信頼性を確保できる。さらに、円周方向Ｃに沿って複数のセットを配置することにより、各位相の信号が検出される場所を広い範囲に分散し、上述のように同一位相の信号を複数のセットにわたって加算し平均化することで、受光光量のばらつきの影響を小さくすることができる。
【００４０】
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つ含まれる場合を一例として説明するが、例えば１セットに２つの受光素子（Ａ相とＢ相）が含まれる等、１セット中の受光素子数は特に限定されるものではない。
【００４１】
第１受光素子Ｐａ及び第２受光素子Ｐｉとしては、例えばフォトダイオードを使用することができる。但し、フォトダイオードに限定されるものではなく、光源１２１から出射さ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。
【００４２】
なお、光源１２１から出射される光は拡散光である。従って、光学モジュール１２０上に投影されるスリットトラックの像は、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３及び図４に示すように、スリットトラックＳＡ，ＳＩそれぞれの半径方向Ｒの長さをＷＳＡ，ＷＳＩとし、それらの反射光が光学モジュール１２０に投影された形状の半径方向Ｒ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、受光アレイＰＡと受光アレイＰＩとの半径方向Ｒにおける隙間ＰＧも、スリットトラックＳＡとスリットトラックＳＩとの半径方向Ｒにおける隙間ＳＧのε倍となる。なお、本実施形態では、図４に示すように、各受光アレイＰＡ，ＰＩの半径方向Ｒの長さは、各スリットトラックＳＡ，ＳＩが光学モジュール１２０に投影された形状とほぼ等しく設定されている例を示している。しかし、各受光アレイＰＡ，ＰＩの半径方向Ｒの長さは、必ずしもこの例に限定されるものではない。
【００４３】
同様に、光学モジュール１２０における円周方向Ｃも、ディスク１１０における円周方向Ｃが光学モジュール１２０に投影された形状、つまり拡大率εの影響を受けた形状となる。つまり、図２に示すように、ディスク１１０における円周方向Ｃは、回転中心Ｏ（回転軸心ＡＸ）を中心とした半径ｒの円状になり、光学モジュール１２０に投影された円周方向Ｃは、同様に回転軸心ＡＸを中心とした、半径ｒが拡大率εで拡大された円状になる。
【００４４】
図２に示すように、光学モジュール１２０とディスク１１０との間のギャップ長をＧとし、光源１２１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）
【００４５】
（２−３．位置データ生成部）
位置データ生成部１３０は、モータＭの絶対位置を測定するタイミングにおいて、光学モジュール１２０から、絶対位置を表すアブソリュート信号と、位相が９０°ずつズレる４つの信号を含むインクリメンタル信号とを取得する。そして、位置データ生成部１３０は、取得した信号に基づいて、これらの信号が表すモータＭの絶対位置を算出して、当該絶対位置を表す位置データを制御装置ＣＴに出力する。
【００４６】
当該位置データ生成部１３０は、位置データを生成する手段の一例に相当する。なお、位置データ生成部１３０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り、特に限定されるものではない。ここでは、インクリメンタル信号とアブソリュート信号とから絶対位置を算出して、位置データを生成する場合の例について説明する。
【００４７】
位置データ生成部１３０は、まず、第１受光素子Ｓａの受光信号に基づいてシャフトＳＨの１回転内位置（絶対位置）を特定する。すなわち、ディスク１１０の回転により所定の回転角度に位置する第１スリットＳａで反射された光は、受光アレイＰＡが有する複数の第１受光素子Ｐａのうちの対応する第１受光素子Ｐａによって受光され、当該第１受光素子Ｐａが位置データ生成部１３０に受光信号を出力する。このとき、例えば、位置データ生成部１３０と複数の第１受光素子Ｐａとを各々並列に接続する回路構成としておくことで、上記受光信号を出力した第１受光素子Ｐａが配置された位置をシャフトＳＨの絶対位置として特定することができる。
【００４８】
なお、第１スリットＳａが互いに隣接する２つの第１受光素子Ｐａの中間位置に対向（光の進行方向において対向）して位置する場合、言い換えると、互いに隣接する第１受光素子Ｐａの各々が第１スリットＳａの端部近傍に対向して位置する場合には、両方の第１受光素子Ｐａの受光信号が「Ｈ」（信号の振幅が閾値を超えた状態）と「Ｌ」（信号の振幅が閾値以下の状態）の変わり目となり不安定となることから、絶対位置の検出精度が低下する可能性がある。このとき、位置データ生成部１３０は、位相が９０°ずつズレる４つの信号を含むインクリメンタル信号を用いて、第１スリットＳａがいずれの第１受光素子Ｐａに対向して位置するのかを特定できる。従って、本実施形態に係るエンコーダ１００は、より精度よくアブソリュート信号からの絶対位置を特定することができる。
【００４９】
一方、位置データ生成部１３０は、受光アレイＰＩからの４つの位相それぞれのインクリメンタル信号のうち、１８０°位相差のインクリメンタル信号同士を相互に減算する。このように１８０°位相差のある信号を減算することで、１ピッチ内の反射スリットの製造誤差や測定誤差などを相殺可能である。上述のように減算された結果の信号を、ここでは「第１インクリメンタル信号」及び「第２インクリメンタル信号」という。この第１インクリメンタル信号及び第２インクリメンタル信号は相互に電気角で９０°の位相差を有する（単に「Ａ相信号」、「Ｂ相信号」などという。）。そこで、この２つの信号から、位置データ生成部１３０は、１ピッチ内の位置を特定する。この１ピッチ内の位置の特定方法は、特に限定されない。例えば、周期信号であるインクリメンタル信号が正弦波信号である場合には、上記特定方法の例として、Ａ相及びＢ相の２つの正弦波信号の除算結果をａｒｃｔａｎ演算することにより電気角φを算出する方法がある。あるいは、トラッキング回路を用いて２つの正弦波信号を電気角φに変換する方法もある。あるいは、予め作成されたテーブルにおいてＡ相及びＢ相の信号の値に対応付けられた電気角φを特定する方法もある。なおこの際、位置データ生成部１３０は、好ましくは、Ａ相及びＢ相の２つの正弦波信号を各検出信号毎にアナログ−デジタル変換し、その変換後の２のデジタル信号を逓倍処理（内挿分割）して分解能を向上させた後に、上記位置データ生成を行うことが望ましい。
【００５０】
そして、位置データ生成部１３０は、アブソリュート信号による比較的粗い精度の絶対位置と、インクリメンタル信号による高精度の１ピッチ内位置とを合成することにより、高精度な絶対位置を表す位置データを生成する。
【００５１】
＜３．本実施形態による効果の例＞
以上説明した実施形態では、第１スリットＳａがディスク１１０の回転中心Ｏ周りの円周方向Ｃの一部に配置される。また、光源１２１がシャフトＳＨの回転軸心ＡＸ上に配置されており、この光源１２１がディスク１１０の回転による第１スリットＳａの回転軌跡を少なくとも包含する領域に光を出射する。ディスク１１０の回転により所定の回転角度に位置する第１スリットＳａで反射された光は、回転軸心ＡＸ周りの円周方向Ｃに沿って並べられた複数の第１受光素子Ｐａのうちの対応する第１受光素子Ｐａによって受光される。これにより、第１受光素子Ｐａの数に該当する分解能で、シャフトＳＨの一回転内位置（絶対位置）が検出される。
【００５２】
このように構成されるエンコーダ１００は、固定スリットや、光源１２１の出射光を第１スリットＳａに導くと共にその反射光を第１受光素子Ｐａに導くための導光部材等が不要である。したがって、装置構成を簡易にでき、エンコーダ１００の小型化が可能となる。また、絶対位置を検出するエンコーダには、例えばグレイコード方式や多重インクリメンタル信号方式等があるが、これらはスリット及び受光素子に複数のトラックが必要となるのに対し、本実施形態のエンコーダ１００は１本のトラックで絶対位置の検出が可能となるので、小型化に適している。
【００５３】
エンコーダ１００においては、機械的変動や温度変化等により、光源１２１又は第１受光素子Ｐａとディスク１１０（第１スリットＳａ）とのギャップに変動が生じる場合がある。このとき、例えばディスク１１０の円周方向Ｃの一部領域に光を出射してその反射光等を使用するエンコーダの場合、上述のギャップ変動が生じると、反射光等による第１スリットＳａの投影像が角度的に変動するので、検出精度の低下を招く。本実施形態では、全周から得られる反射光等を使用するので、上述のギャップ変動が生じた場合であっても、第１スリットＳａの投影像は角度的に変動しない。したがって、ギャップ変動が生じても正確に絶対位置を検出でき、検出精度に優れている。
【００５４】
例えば、ディスク１１０の回転中心ＯとシャフトＳＨの回転軸心ＡＸとに偏心がある場合、第１スリットＳａと第１受光素子Ｐａとの位置関係に誤差が生じる。本実施形態では、光源１２１が、第１スリットＳａの回転軌跡を少なくとも包含する領域、すなわちディスク１１０の全周に光を出射し、その反射光を受光するので、第１スリットＳａと第１受光素子Ｐａとの位置関係に誤差が生じた場合であっても、例えば円周方向に１８０°異なる位置に配置された第１受光素子Ｐａ同士の受光信号の和をとる等により、その誤差を相殺させることが可能である。したがって、偏心に対するロバスト性を高めることができる。
【００５５】
また、本実施形態では、１つ１つの第１受光素子Ｐａによる受光信号（１ビットの信号）に基づいて絶対位置を検出する。したがって、例えばディスク１１０に１トラックのランダム信号パターン（シリアルのビット列）を配置して複数の受光素子による受光信号に基づいて絶対位置を検出するランダム方式のように、複数のビットからなる信号を使用するのではなく、１ビットの信号を使用して絶対位置を特定できるので、信号処理量を低減することができる。その結果、処理速度が高速となり、測定タイミングのずれが生じるのを抑制できる。また、受光信号のビット数が小さいので、絶対位置の補正が容易となる。
【００５６】
また、本実施形態では特に、第１スリットＳａは、光源１２１より出射された光を反射するように構成され、第１受光素子Ｐａは、第１スリットＳａで反射した光を受光するように構成される。このように、エンコーダ１００を反射型のエンコーダとして構成することで、複数の第１受光素子Ｐａを光源１２１に近接して配置することが可能となるので、装置の更なる小型化が可能である。
【００５７】
また、本実施形態では特に、エンコーダ１００が、ディスク１１０に備えられたインクリメンタルパターンを有するスリットトラックＳＩと、当該スリットトラックＳＩで反射した光を受光するように構成された受光アレイＰＩを有するので、インクリメンタル信号を内挿分割することにより、高精度な絶対位置の検出が可能となる。したがって、小型で高分解能な絶対値エンコーダが得られる。
【００５８】
また、本実施形態では特に、第２受光素子Ｐｉが、第１受光素子Ｐａの１ピッチに対応する角度範囲に４つ配置される。仮に、第２受光素子Ｐｉを第１受光素子Ｐａの１ピッチ範囲に１つのみ配置した構成とする場合、次のような可能性がある。つまり、第１受光素子Ｐａが第１スリットＳａの端部近傍に対向して位置する場合、第２受光素子Ｐｉも第２スリットＳｉの端部近傍に対向して位置することとなり、受光信号がビット（受光信号の「Ｈ」及び「Ｌ」）の変わり目の領域となることから、絶対位置の検出精度が低下する可能性がある。これを回避するために、２つの第１スリットＳａを２つのトラックとなるように半径方向Ｒにオフセットさせ、さらに互いのスリットＳａ（第１受光素子Ｐａでもよい）を円周方向Ｃに所定のピッチ（例えば半ピッチ）だけオフセットさせることで、一方の第１受光素子Ｐａの受光信号がビットの変わり目の領域となる場合には他方の第１受光素子Ｐａからの受光信号を使用して絶対位置を特定したり、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できる。しかし、この場合には第１スリットＳａ及び第１受光素子Ｐａを２つのトラックに配置する必要があるので、エンコーダ１００の大型化を招く可能性がある。
【００５９】
そこで本実施形態では、第１受光素子Ｐａの１ピッチに対応する角度範囲に４つの第２受光素子Ｐｉを配置することにより、第１受光素子Ｐａの受光信号がビットの変わり目の領域となる場合でも、第２受光素子Ｐｉの受光信号が電気角で２７０°〜３６０°の範囲であるか、あるいは、０°（３６０°）〜９０°の範囲であるか等によって、絶対位置を特定することが可能である。したがって、上述のように第１スリットＳａ及び第１受光素子Ｐａを２トラック化する必要が無く、１つのトラック上に配置すれば足りるので、エンコーダ１００を更に小型化できる。
【００６０】
また、本実施形態では特に、複数の第１受光素子Ｐａが受光アレイＰＩよりも回転軸心ＡＸ側、すなわち内周側に配置される。前述のように、第１スリットＳａ及び第１受光素子Ｐａに基づくアブソリュート信号の分解能は、スリットトラックＳＩの第２スリットＳｉの数と一致する。したがって、図３に示すように、第１スリットＳａの円周方向長さとスリットトラックＳＩの第２スリットＳｉのピッチＰとは、各々に相当する角度θが一致する。しかし、第２スリットＳｉに基づくインクリメンタル信号は１ピッチで１周期の周期信号であることから、第２スリットＳｉの円周方向の長さは上記ピッチＰの約半分となる。このため、第２スリットＳｉは第１スリットＳａよりも円周方向長さが短くなる。
【００６１】
本実施形態では、複数の第１受光素子Ｐａが受光アレイＰＩよりも内周側に配置されるので、ディスク１１０側では、スリットトラックＳＩが第１スリットＳａよりも外周側に配置されることとなる。これにより、第２スリットＳｉの円周方向長さをより大きく確保することが可能である。その結果、光源１２１の光源幅との関係で、第２スリットＳｉの検出精度（インクリメンタル信号の精度）の低下を防止できる。
【００６２】
また、本実施形態では特に、複数の第１受光素子Ｐａが、回転軸心ＡＸを中心とする半径方向Ｒにおいて、受光アレイＰＩとの間に所定の距離ＰＧを空けて配置される。この隙間により、例えばディスク１１０の回転中心ＯとシャフトＳＨの回転軸心ＡＸとに偏心があり、第１スリットＳａと第１受光素子Ｐａ及びスリットトラックＳＩと受光アレイＰＩとの位置関係に誤差が生じた場合でも、その誤差を吸収し、第１受光素子Ｐａと受光アレイＰＩとの間で生じるクロストークを低減することが可能となる。したがって、偏心に対するロバスト性を更に高めることができる。
【００６３】
＜４．変形例＞
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、特許請求の範囲に記載された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るものではない。本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、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、組み合わせなどが行われた後の技術も、当然に技術的思想の範囲に属するものである。以下、これらの変形例について順次説明する。
【００６４】
（４−１．受光アレイＰＡを受光アレイＰＩの外周側に配置する場合）
上記実施形態では、受光アレイＰＡが受光アレイＰＩよりも内周側に配置される場合について説明したが、反対に外周側に配置してもよい。図５及び図６を用いて本変形例について説明する。
【００６５】
図５に示すように、第１スリットＳａは、スリットトラックＳＩよりも回転中心Ｏとは反対側、すなわち、ディスク１１０の回転中心Ｏを中心とする半径方向ＲにおいてスリットトラックＳＩの外側に配置される。第１スリットＳａは、上記実施形態と同様に、ディスク１１０の回転中心Ｏ周りの円周方向Ｃの一部、つまり、スリットトラックＳＡ上の第２スリットＳｉのピッチＰに相当する角度θの範囲に局在するように配置される。また、スリットトラックＳＩは、上記実施形態と同様に、回転中心Ｏ周りの円周方向Ｃに沿ってインクリメンタルパターンを有するように並べられた複数の第２スリットＳｉを有する。
【００６６】
図６に示すように、受光アレイＰＡ，ＰＩは、光源１２１（回転軸心ＡＸ）を中心とする同心円状に配置されており、受光アレイＰＡは、受光アレイＰＩよりも回転軸心ＡＸとは反対側（半径方向Ｒにおいて外側）に配置されている。上記実施形態と同様に、受光アレイＰＡの複数の第１受光素子Ｐａは、当該第１受光素子Ｐａに対応した光源１２１（回転軸心ＡＸ）周りの全周に亘る領域である第１トラックＴ１を、エンコーダ１００の分解能に基づき設定される数（この例では３２）で円周方向Ｃに等分した分割トラックｔ１上に各々配置される。同様に、受光アレイＰＩの複数の第２受光素子Ｐｉは、受光アレイＰＩに対応した光源１２１（回転軸心ＡＸ）周りの全周に亘る領域である第２トラックＴ２を、エンコーダ１００の分解能に基づき設定される数（この例では３２）で円周方向Ｃに等分した分割トラックｔ２上に各々配置される。第２受光素子Ｐｉは、第１受光素子Ｐａの１ピッチに対応する角度θの範囲に４つ配置される。
【００６７】
第１スリットＳａの円周方向長さ及び各第１受光素子Ｐａの面積をより大きくすることで、第１受光素子Ｐａの受光量を増大し、アブソリュート信号の検出精度を高める場合には、本変形例のように、受光アレイＰＡを受光アレイＰＩよりも外周側に配置すると共に、ディスク１１０において第１スリットＳａをスリットトラックＳＩよりも外周側に配置する構成を取りうる。
【００６８】
（４−２．受光アレイＰＡ、受光アレイＰＩの一部を配置しない場合）
上記実施形態では、受光アレイＰＡ及び受光アレイＰＩは、円周方向Ｃの全周に亘って各受光素子が配置されるように構成される場合を説明したが、例えば、円周方向Ｃの一部について受光素子を配置しない構成としてもよい。図７及び図８を用いて本変形例について説明する。
【００６９】
図７は、受光アレイＰＡが受光アレイＰＩよりも内周側に配置される場合を示している。図７に示すように、受光アレイＰＡの複数の第１受光素子Ｐａは、前述の第１トラックＴ１をエンコーダ１００の分解能に基づき設定される数（この例では３２）で円周方向Ｃに等分した分割トラックｔ１のうち、いずれか１つの分割トラックｔ１（図７に示す第１受光素子Ｐａが配置されていない分割トラックｔ１）を除いた残りの分割トラックｔ１上に各々配置される。つまり、第１トラックＴ１のうち、いずれか１つの分割トラックｔ１には第１受光素子Ｐａが配置されない。なお、図７に示す配置構成は一例であり、第１受光素子Ｐａを配置しない１つの分割トラックｔ１は任意の位置に設定可能である。
【００７０】
このようにしても、第１スリットＳａが第１受光素子Ｐａが配置された分割トラックｔ１に対向して位置する場合には、いずれかの第１受光素子Ｐａから受光信号（「Ｈ」信号）が出力され、第１スリットＳａが第１受光素子Ｐａが配置されていない分割トラックｔ１に対向して位置する場合には、いずれの第１受光素子Ｐａからも受光信号（「Ｈ」信号）が出力されないこととなるので、第１受光素子Ｐａが配置されない分割トラックｔ１が１つであれば、シャフトＳＨの１回転内位置を特定できる。つまり、前述の位置データ生成部１３０は、光源１２１から出射された光が、上記第１受光素子Ｐａが配置されない分割トラックｔ１に反射された場合には、第１受光素子Ｐａからの受光信号を用いずに１回転内位置を特定する。
【００７１】
また、受光アレイＰＩは、前述の第２トラックＴ２をエンコーダ１００の分解能に基づき設定される数（この例では１２８）で円周方向Ｃに等分した分割トラックｔ２のうち、いずれか１以上の分割トラックｔ２を除いた残りの分割トラックｔ２上に第２受光素子Ｐｉが各々配置されるように構成される。本変形例では、図７に示すように、受光アレイＰＩは、第２トラックＴ２のうち、円周方向Ｃに９０°おきとなる４箇所に各々配置された４つずつの分割トラックｔ２を除いた残りの分割トラックｔ２に第２受光素子Ｐｉが各々配置されるように構成される。つまり、第２トラックＴ２のうち、円周方向Ｃに９０°おきとなる４箇所では各々４つの分割トラックｔ２に第２受光素子Ｐｉが配置されない。
【００７２】
なお、第２受光素子Ｐｉの配置構成は図７に示す例に限定されるものではない。例えば、円周方向Ｃに６０度おきとなる６箇所に第２受光素子Ｐｉを配置しない領域を設けてもよい。また、各領域において第２受光素子Ｐｉを配置しない分割トラックｔ２の数は４に限定されるものではなく、その他の数（２や８等）としてもよい。
【００７３】
このように一部の第２受光素子Ｐｉを配置しないようにしても、受光アレイＰＩからのインクリメンタル信号は、前述のように同一位相の信号が複数の第２受光素子Ｐｉに亘って加算されて処理されることから、検出精度への影響は小さく、無視できる。
【００７４】
図８は、受光アレイＰＡが受光アレイＰＩよりも外周側に配置される場合を示している。受光アレイＰＡと受光アレイＰＩの半径方向Ｒにおける配置構成が反対となった点を除き、上述の図７と同様の構成であるので、説明を省略する。
【００７５】
なお、図７及び図８に示す例では、受光アレイＰＡ及び受光アレイＰＩの両方について円周方向Ｃの一部に受光素子を配置しない構成としたが、受光アレイＰＡ及び受光アレイＰＩのいずれか一方について円周方向Ｃの一部に受光素子を配置しない構成としてもよい。
【００７６】
基板ＢＡ上の配線の引き回しを容易化する場合には、本変形例のように、第１トラックＴ１に第１受光素子Ｐａが配置されない領域を設ける構成を取りうる。これにより、受光アレイＰＡの内周側に配置された素子（図７の例では光源１２１、図８の例では光源１２１及び各第２受光素子Ｐｉ）用の配線を、その領域に通すことが可能となる。また、第１受光素子Ｐａの数を低減できる分、コストを低減できる効果もある。
【００７７】
また、基板ＢＡ上の配線の引き回しをさらに容易化する場合には、本変形例のように、第２トラックＴ２に第２受光素子Ｐｉが配置されない領域を設ける構成を取りうる。これにより、受光アレイＰＩの内周側に配置された素子（図７の例では光源１２１及び各第１受光素子Ｐａ、図８の例では光源１２１）用の配線を、その領域に通すことが可能となる。また、第２受光素子Ｐｉの数を低減できる分、コストを低減できる効果もある。
【００７８】
さらに、偏心に対するロバスト性の低下を防止する場合には、本変形例のように、第２受光素子Ｐｉが配置されない分割トラックｔ２が、第２トラックＴ２のうち円周方向に９０°（又は６０°でもよい）おきに配置される構成を取りうる。これにより、受光アレイＰＩの対称性を確保することが可能となる。
【００７９】
なお、上記図７及び図８では、トラックＴ１の一部に受光素子Ｐａが配置されない領域を設けるようにしたが、これに限定されるものではない。例えば、トラックＴ１上の全ての領域に受光素子Ｐａを配置するが、位置データ生成部１３０が、光源１２１から出射された光が第１スリットＳａによりトラックＴ１，Ｔ２の特定の領域に反射された場合には、受光信号を用いずに１回転内位置を特定するようにしてもよい。つまり、このように光がトラックＴ１の特定の領域に反射された場合、位置データ生成部１３０は、当該特定の領域の受光素子Ｐａ以外の受光素子Ｐａから受光信号を得られていないことにより、１回転内位置を特定する。すなわち、特定の領域に配置された受光素子Ｐａは位置検出に寄与しないこととなる。これにより、当該受光素子Ｐａを配置しつつその上に配線を引き回す等が可能となるので、上述と同様に、基板ＢＡ上の配線の引き回しを容易化できるという効果を得る。なお、トラックＴ２についても上記と同様に、全ての領域に受光素子Ｐｉを配置しつつ、特定の領域に配置された受光素子Ｐｉからの受光信号については使用しないようにしてもよい。
【００８０】
（４−３．受光アレイＰＡ、受光アレイＰＩの間に隙間を設けない場合）
上記実施形態では、受光アレイＰＡが半径方向Ｒにおいて受光アレイＰＩとの間に所定の距離ＰＧを空けて配置される場合を説明したが、受光アレイＰＡ，ＰＩの間に隙間を設けない構成としてもよい。図９〜図１１を用いて本変形例について説明する。
【００８１】
図９は、受光アレイＰＡが受光アレイＰＩよりも内周側に配置される場合を示している。図９に示すように、受光アレイＰＡの複数の第１受光素子Ｐａは、光源１２１（回転軸心ＡＸ）を中心とする半径方向Ｒにおいて、受光アレイＰＩと接触するように配置される。その他の構成は前述の実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００８２】
このように、受光アレイＰＡと受光アレイＰＩとの間に隙間を設けなくても、以下の理由から受光アレイＰＡと受光アレイＰＩとの間に生じるクロストークの影響は小さいと考えられる。すなわち、受光アレイＰＡから受光アレイＰＩへのクロストークについては、受光アレイＰＩの受光信号（インクリメンタル信号）は同一位相の信号が複数の第２受光素子Ｐｉに亘って加算されて平均化されることから、受光アレイＰＩの受光信号への影響は小さい。一方、受光アレイＰＩから受光アレイＰＡへのクロストークについては、第２受光素子Ｐｉの受光信号が「Ｈ」となる閾値は第１受光素子Ｐａの信号が「Ｈ」となる閾値よりも大幅に低い、つまり、第２受光素子Ｐｉでの受光量は第１受光素子Ｐａでの受光量よりも大幅に小さいことから、仮に第２受光素子Ｐｉで受光すべき光の一部が第１受光素子Ｐａで受光されたとしても、第１受光素子の受光信号への影響は小さい。したがって、受光アレイＰＡ，ＰＩの間に隙間を設けない構成としても、精度の良い絶対位置の検出が可能である。
【００８３】
図１０は、受光アレイＰＡが受光アレイＰＩよりも外周側に配置される場合を示している。受光アレイＰＡと受光アレイＰＩの半径方向Ｒにおける配置構成が反対となった点を除き、上述の図９と同様の構成であるので、説明を省略する。
【００８４】
エンコーダ１００の更なる小型化を図る場合には、本変形例のように、受光アレイＰＡと受光アレイＰＩとを接触して配置する構成を取りうる。これにより、受光アレイＰＡと受光アレイＰＩとの間に隙間を設ける場合に比べて、その隙間の分だけ外周側の受光アレイの径を小さくすることが可能となる。また、外周側の受光アレイの径を小さくせずに、隙間の分だけ各受光アレイの受光面積を増大することも可能である。
【００８５】
なお、上記図９及び図１０に示す例では、受光アレイＰＡと受光アレイＰＩとを半径方向Ｒにおいて接触させるように配置したが、必ずしも接触させなくてもよい。例えば、エンコーダ１００の小型化を図りつつ、内周側に配置した受光アレイＰＩの各第２受光素子Ｐｉからの配線の引き回しスペースを確保する場合には、図１１に示すように、受光アレイＰＡと受光アレイＰＩとの間に半径方向Ｒにおいて微小な距離ＰＧを空けて配置してもよい。この図１１に示す例では、第１トラックＴ１に第１受光素子Ｐａが配置されない分割トラックｔ１を設けることにより、各第２受光素子Ｐｉからの配線を、受光アレイＰＡ，ＰＩ間の隙間を引き回して上記分割トラックｔ１に集中させ、まとめて当該分割トラックｔ１を通すことが可能となる。
【００８６】
なお、図１１に示す例において、受光アレイＰＡを受光アレイＰＩの内周側に配置してもよいし、また受光アレイＰＩの第２トラックＴ２に第２受光素子Ｐｉが配置されない領域をさらに設けてもよい。
【００８７】
（４−４．受光アレイＰＡと受光アレイＰＩを重ねて配置する場合）
上記実施形態では、受光アレイＰＡと受光アレイＰＩとが半径方向Ｒにオフセットして同心円状に配置される場合を説明したが、受光アレイＰＡ，ＰＩの配置構成はこれに限定されるものではなく、例えば受光アレイＰＡ，ＰＩを重ねて１トラック上に配置した構成としてもよい。図１２及び図１３を用いて本変形例について説明する。
【００８８】
図１２に示すように、ディスク１１０には、回転中心Ｏ周りの円周方向Ｃに沿ってインクリメンタルパターンを有するように並べられた複数の第２スリットＳｉを有するスリットトラックＳＩが設けられているが、上記実施形態と異なり、第１スリットＳａ（スリットトラックＳＡ）は設けられていない。そして、上記スリットトラックＳＩにおける回転中心Ｏ周りの円周方向の一部に、１ピッチ（第２スリットＳｉのピッチＰ）内に隣り合って配置された２つの第２スリットＳｉが設けられている。本変形例では、この２つの第２スリットＳｉが、上記実施形態における第１スリットＳａとして機能する。つまり、２つの第２スリットＳｉは、第１スリットの一例に相当する。
【００８９】
また、図１３に示すように、受光アレイＰＡの複数の第１受光素子Ｐａ（図１３の薄いドットハッチング部分）は、当該第１受光素子Ｐａに対応した光源１２１（回転軸心ＡＸ）周りの全周に亘る領域である第１トラックＴ１を、エンコーダ１００の分解能に基づき設定される数（この例では３２）で円周方向Ｃに等分した分割トラックｔ１上に各々配置される。また、受光アレイＰＩの複数の第２受光素子Ｐｉ（図１３の濃いドットハッチング部分）は、複数の第１受光素子Ｐａ上に当該第１受光素子Ｐａの一部（この例では第２受光素子Ｐｉの周囲部分）を露出させるように重ねて配置される。第２受光素子Ｐｉは、上記実施形態と同様に、第１受光素子Ｐａの１ピッチに対応する角度θの範囲に４つ配置される。なお、ＷＰＩは、ＷＳＩのε倍よりも大きくなるように設定されている。その他は上記実施形態と同様の構成であるので、説明を省略する。
【００９０】
本変形例では、光源１２１がスリットトラックＳＩを少なくとも包含する領域に光を出射すると、ディスク１１０の回転により所定の回転角度に位置する２つの第２スリットＳｉで反射された光が、光源１２１（回転軸心ＡＸ）周りの円周方向Ｃに沿って並べられた複数の第１受光素子Ｐａのうちの対応する第１受光素子Ｐａの露出部分によって受光される。そして、位置データ生成部１３０及び各第１受光素子Ｐａでは、１つの第２スリットＳｉによる反射光量では受光信号は「Ｌ」であるが、２つの第２スリットＳｉによる反射光量であれば受光信号が「Ｈ」となるように閾値が設定されている。これにより、第１受光素子Ｐａの数に該当する分解能で、シャフトＳＨの一回転内位置（絶対位置）が検出される。
【００９１】
エンコーダ１００の更なる小型化を図る場合には、本変形例のように、受光アレイＰＡと受光アレイＰＩとを重ねて配置する構成を取りうる。これにより、スリット側及び受光素子側のいずれも１本のトラックとして構成することが可能となる。
【００９２】
（４−５．その他）
上記実施形態では、エンコーダ１００が、インクリメンタルパターンを有するスリットトラックＳＩと、スリットトラックＳＩで反射した光を受光するように構成された受光アレイＰＩとを有する場合を説明したが、これらは必ずしも有していなくともよい。すなわち、エンコーダ１００は、ディスク１１０の回転中心Ｏ周りの円周方向Ｃの一部に配置された第１スリットＳａと、回転軸心ＡＸ周りの円周方向Ｃに沿って並べられ、第１スリットＳａで反射した光を受光するように構成された複数の第１受光素子Ｐａとを有することで、当該第１受光素子Ｐａの数に該当する分解能で、シャフトＳＨの一回転内位置（絶対位置）を検出することが可能である。
【００９３】
また、上記実施形態では、光源１２１と受光アレイＰＡ，ＰＩとがディスク１１０に対し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、エンコーダのタイプをこれに限定するものではない。すなわち、光源１２１と受光アレイＰＡ，ＰＩとがディスク１１０を挟んで反対側に配置された、いわゆる透過型エンコーダであってもよい。この場合、ディスク１１０において、第１スリットＳａ及び第２スリットＳｉを透過スリットとして形成する、あるいは、ディスク１１０をガラスや透明樹脂等の光を透過する材質とし、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。本変形例においては、光源１２１と、受光アレイＰＡ，ＰＩとが、ディスク１１０を挟んで対向配置されるが、本変形例における光学モジュール１２０は、このように別体として形成された光源１２１と受光アレイＰＡ，ＰＩとを含む。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。
【符号の説明】
【００９４】
１００              エンコーダ
１１０              ディスク
１２１              光源
１３０              位置データ生成部（位置データを生成する手段の一例）
ＡＸ                回転軸心
Ｃ                  円周方向
ＣＴ                制御装置
Ｍ                  モータ
Ｏ                  回転中心
Ｐａ                第１受光素子
ＰＩ                受光アレイ
Ｐｉ                第２受光素子
Ｓ                  サーボシステム
Ｓａ                第１スリット
ＳＨ                シャフト（回転体の一例）
ＳＩ                スリットトラック
Ｓｉ                第２スリット（第１スリットの一例）
ＳＭ                サーボモータ
Ｔ１                第１トラック
ｔ１                分割トラック
Ｔ２                第２トラック
ｔ２                分割トラック
【図１】
2014141370.tif 000003
【図２】
2014141370.tif 000004
【図３】
2014141370.tif 000005
【図４】
2014141370.tif 000006
【図５】
2014141370.tif 000007
【図６】
2014141370.tif 000008
【図７】
2014141370.tif 000009
【図８】
2014141370.tif 000010
【図９】
2014141370.tif 000011
【図１０】
2014141370.tif 000012
【図１１】
2014141370.tif 000013
【図１２】
2014141370.tif 000014
【図１３】
2014141370.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成28年4月19日(2016.4.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体に固定されたディスクと、
前記ディスクに、当該ディスクの回転中心周りの円周方向の一部に配置され、光を反射又は透過するように構成された１つの第１スリットと、
実質的に前記回転体の回転軸心上に配置され、前記ディスクの回転による前記第１スリットの回転軌跡を少なくとも包含する領域に光を出射するように構成された光源と、
前記回転軸心周りの円周方向に沿って並べられ、前記第１スリットで反射又は透過した光を受光するように構成された複数の第１受光素子と、
前記第１受光素子の受光信号に基づいて前記回転体の絶対位置を特定し位置データを生成する手段と、
を有することを特徴とするエンコーダ。
【請求項２】
前記第１スリットは、
前記光源より出射された光を反射するように構成され、
前記第１受光素子は、
前記第１スリットで反射した光を受光するように構成される、ことを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ。
【請求項３】
前記複数の第１受光素子は、
当該第１受光素子に対応した前記回転軸心周りの全周に亘る領域である第１トラック上に配置され、
前記位置データを生成する手段は、
前記光源から出射された光が前記第１スリットにより前記第１トラックの特定の領域に反射された場合には、前記受光信号を用いずに前記絶対位置を特定する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のエンコーダ。
【請求項４】
前記複数の第１受光素子は、
前記第１トラックを前記エンコーダの分解能に基づき設定される数で前記円周方向に等分した分割トラックのうち、いずれか１つの前記分割トラックを除いた残りの前記分割トラック上に各々配置されており、
前記位置データを生成する手段は、
前記光源から出射された光が前記１つの分割トラックに反射された場合には、前記受光信号を用いずに前記絶対位置を特定する、ことを特徴とする請求項３に記載のエンコーダ。
【請求項５】
前記エンコーダは、
前記ディスクに備えられ、前記回転中心周りの円周方向に沿ってインクリメンタルパターンを有するように並べられた複数の第２スリットを有するスリットトラックと、
前記複数の第１受光素子と前記回転軸心を中心とする同心円状に配置され、前記回転軸心周りの円周方向に沿って並べられた複数の第２受光素子を有し、前記スリットトラックで反射又は透過した光を受光するように構成された受光アレイと、を更に有し、
前記光源は、
前記第１スリットの回転軌跡及び前記スリットトラックの両方を少なくとも包含する領域に光を出射するように構成される、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のエンコーダ。
【請求項６】
前記１つの第１スリットは
前記回転中心周りの全周に亘る領域である１つのトラック上に配置されており、
前記第２受光素子は、
前記第１受光素子の１ピッチに対応する角度範囲に２つ又は４つ配置される、ことを特徴とする請求項５に記載のエンコーダ。
【請求項７】
前記複数の第１受光素子は、
前記受光アレイよりも前記回転軸心側に配置される、ことを特徴とする請求項５又は６に記載のエンコーダ。
【請求項８】
前記複数の第１受光素子は、
前記受光アレイよりも前記回転軸心とは反対側に配置される、ことを特徴とする請求項５又は６に記載のエンコーダ。
【請求項９】
前記受光アレイは、
当該受光アレイに対応した前記回転軸心周りの全周に亘る領域である第２トラックを前記エンコーダの分解能に基づき設定される数で前記円周方向に等分した分割トラックのうち、いずれか１以上の前記分割トラックを除いた残りの前記分割トラック上に前記第２受光素子が各々配置されるように構成される、ことを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載のエンコーダ。
【請求項１０】
前記受光アレイは、
前記第２トラックのうち、前記回転軸心周りの円周方向に９０度又は６０度おきに配置された複数の前記分割トラックを除いた残りの前記分割トラックに前記第２受光素子が各々配置されるように構成される、ことを特徴とする請求項９に記載のエンコーダ。
【請求項１１】
前記複数の第１受光素子は、
前記回転軸心を中心とする半径方向において、前記受光アレイとの間に所定の距離を空けて配置される、ことを特徴とする請求項５〜１０のいずれか１項に記載のエンコーダ。
【請求項１２】
前記複数の第１受光素子は、
前記回転軸心を中心とする半径方向において、前記受光アレイと接触するように配置される、ことを特徴とする請求項５〜１０のいずれか１項に記載のエンコーダ。
【請求項１３】
回転体に固定されたディスクと、
前記ディスクに、当該ディスクの回転中心周りの円周方向の一部に配置され、光を反射又は透過するように構成された第１スリットと、
実質的に前記回転体の回転軸心上に配置され、前記ディスクの回転による前記第１スリットの回転軌跡を少なくとも包含する領域に光を出射するように構成された光源と、
前記回転軸心周りの円周方向に沿って並べられ、前記第１スリットで反射又は透過した光を受光するように構成された複数の第１受光素子と、
前記ディスクに備えられ、前記回転中心周りの円周方向に沿ってインクリメンタルパターンを有するように並べられた複数の第２スリットを有するスリットトラックと、
前記複数の第１受光素子上に当該第１受光素子の一部を露出させるように重ねて配置され、前記回転軸心周りの円周方向に沿って並べられた複数の第２受光素子を有し、前記スリットトラックで反射又は透過した光を受光するように構成された受光アレイと、を有し、
前記第１スリットは、
前記スリットトラックにおける前記回転中心周りの円周方向の一部に隣り合って配置された複数の第２スリットであり、
前記光源は、
前記スリットトラックを少なくとも包含する領域に光を出射するように構成される、ことを特徴とするエンコーダ。
【請求項１４】
回転子が固定子に対して回転するモータと、
前記回転子の位置及び速度の少なくとも一方を検出する、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のエンコーダと、を備えることを特徴とするエンコーダ付きモータ。
【請求項１５】
回転子が固定子に対して回転するモータと、
前記回転子の位置及び速度の少なくとも一方を検出する、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のエンコーダと、
前記エンコーダの検出結果に基づいて前記モータを制御するように構成された制御装置と、を備えることを特徴とするサーボシステム。
【国際調査報告】
2014141370.tif 000016
2014141370.tif 000017
2014141370.tif 000018
2014141370.tif 000019