(57)【要約】【課題】  点光源を用いて回転軸の回転角の絶対値を正確に検出できるアブソリュートエンコーダ及び角度検出方法を提供する。【解決手段】  アブソリュートエンコーダ１の回転板３には、補正用トラック８ａ及び８ｂが設定されている。補正用トラック８ａ及び８ｂでは、回転板３の回転角によらず発光素子４と光検出部６との間に常にスリット７ｂが配置される。このアブソリュートエンコーダ１によれば、光検出部６における、補正用トラック８ａを通過した光の入射位置（第１の入射位置１２ａ）と補正用トラック８ｂを通過した光の入射位置（第２の入射位置１２ｂ）とが回転板３の回転角によらず常に得られる。この第１の入射位置１２ａ及び第２の入射位置１２ｂに基づいて、角度検出用トラック９ａ〜９ｉを通過する光が入射する補正された入射位置１３ａ〜１３ｉを推定する。【選択図】  図１
2005037333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、
前記回転軸に取り付けられ、所定パターンのスリットが円周方向に形成された複数のトラックを有する回転板と、
複数の画素が一次元に配置された光検出部を有しており、前記光検出部が前記回転板の径方向を長手方向として前記回転板の前記複数のトラックに対向するように設けられた光センサと、
前記回転板の前記複数のトラックを挟んで前記光センサの前記光検出部と対向する１つの光源と
を備え、
前記複数のトラックが複数の角度検出用トラックを含んでおり、該複数の角度検出用トラックの前記スリットを通過した光を前記光センサの前記光検出部において検出することにより前記回転軸の回転角の絶対値を測定するとともに、
前記複数のトラックが、前記回転板の回転角によらず前記光源と前記光検出部との間に前記スリットが配置される第１の補正用トラック及び第２の補正用トラックとを含むことを特徴とするアブソリュートエンコーダ。
【請求項２】
前記第１の補正用トラック及び前記第２の補正用トラックの前記スリットが、それぞれ前記回転板を厚さ方向に貫通して該回転板の円周方向に複数形成されていることを特徴とする請求項１に記載のアブソリュートエンコーダ。
【請求項３】
前記第１の補正用トラック及び前記第２の補正用トラックのそれぞれが、複数の前記スリットを通過する光の照射領域が前記回転板の回転角によらず前記光検出部内に少なくとも１つ含まれるように、該複数のスリットの円周方向の長さ、及び該複数のスリット同士の間隔が設けられていることを特徴とする請求項２に記載のアブソリュートエンコーダ。
【請求項４】
前記第１の補正用トラック及び前記第２の補正用トラックの前記スリットが、前記光源からの光に対して透明な材料により形成されていることを特徴とする請求項１に記載のアブソリュートエンコーダ。
【請求項５】
前記第１の補正用トラック及び前記第２の補正用トラックの前記スリットが、それぞれ前記第１の補正用トラック及び前記第２の補正用トラックの全周にわたって連続して形成されていることを特徴とする請求項４に記載のアブソリュートエンコーダ。
【請求項６】
前記光センサの長手方向と交差する方向の前記複数の画素それぞれの幅が、各画素と前記光源との距離に基づいていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のアブソリュートエンコーダ。
【請求項７】
前記光センサの前記複数の画素それぞれから取り出された電荷を、該画素と前記光源との距離に応じた増幅率で増幅する手段をさらに備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のアブソリュートエンコーダ。
【請求項８】
前記光センサの前記光検出部における、前記複数のトラックを通過した光が入射した入射位置のうち、前記第１の補正用トラックに対する第１の入射位置と前記第２の補正用トラックに対する第２の入射位置とに基づいて、前記複数の角度検出用トラックのそれぞれに対する補正された入射位置を推定する入射位置推定手段をさらに備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のアブソリュートエンコーダ。
【請求項９】
前記入射位置推定手段が、前記第１の入射位置と前記第２の入射位置との間隔に基づいて、前記複数の角度検出用トラックのそれぞれに対する補正された入射位置を推定することを特徴とする請求項８に記載のアブソリュートエンコーダ。
【請求項１０】
前記光センサの前記光検出部において検出された、前記第１の補正用トラックを通過した光及び前記第２の補正用トラックを通過した光の光強度に基づいて、前記入射位置推定手段によって推定された入射位置において検出された光が前記スリットを通過した光であるか否かを判定するレベル判定手段をさらに備えることを特徴とする請求項８または９に記載のアブソリュートエンコーダ。
【請求項１１】
前記回転板の前記複数のトラックが、前記第１の補正用トラック及び前記第２の補正用トラックに加えてさらに１つ以上の補正用トラックを含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載のアブソリュートエンコーダ。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載のアブソリュートエンコーダを用いた角度検出方法であって、
前記光源から前記回転板の前記複数のトラックに光を照射する照射ステップと、
前記光源からの光のうち、前記第１の補正用トラックの前記スリットを通過した光、及び前記第２の補正用トラックの前記スリットを通過した光を前記光センサの前記光検出部において検出する第１の検出ステップと、
前記第１の検出ステップにおける検出結果に基づいて、前記光センサの前記光検出部における前記複数のトラックを通過した光が入射した入射位置のうち、前記第１の補正用トラックに対する第１の入射位置、及び前記第２の補正用トラックに対する第２の入射位置を得る補正用データ取得ステップと、
前記補正用データ取得ステップにおいて得られた前記第１の入射位置及び前記第２の入射位置に基づいて、前記複数の角度検出用トラックのそれぞれに対する補正された入射位置を推定する入射位置推定ステップと、
前記入射位置推定ステップにより推定された前記入射位置に入射した光を検出する第２の検出ステップと、
前記第２の検出ステップにおける検出結果に基づいて、前記回転板及び前記回転軸の回転角の絶対値を示すコードを生成するコード生成ステップと
を備えることを特徴とする角度検出方法。
【請求項１３】
前記第２の検出ステップの際に、前記第１の検出ステップにおいて検出した前記第１の補正用トラックを通過した光及び前記第２の補正用トラックを通過した光の光強度に基づいて閾値を定め、前記入射位置において検出された光の強度と該閾値とを比較することにより、該入射位置において検出された光が前記スリットを通過した光であるか否かを判定することを特徴とする請求項１２に記載の角度検出方法。
【請求項１４】
前記入射位置推定ステップの際に、前記第１の入射位置と前記第２の入射位置との間隔に基づいて、前記複数の角度検出用トラックのそれぞれに対する補正された入射位置を推定することを特徴とする請求項１２または１３に記載の角度検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象物の回転角の絶対値を検出するためのアブソリュートエンコーダ及び角度検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、工作機、ＦＡ機器、自動車等の制御端（ステアリング）などの角度測定には、ロータリーエンコーダが用いられている。ロータリーエンコーダのうち、特に光学式のロータリーエンコーダの角度検出方式としては、インクリメンタル方式とアブソリュート方式とが広く知られている。アブソリュート方式のロータリーエンコーダ（以下、アブソリュートエンコーダという）は、一般的に高精度であり、誤差が蓄積しないといった利点を有している。
【０００３】
図１２は、従来のアブソリュートエンコーダを示す斜視図である。図１２を参照すると、従来のアブソリュートエンコーダ１００は、回転体の回転軸１１０に取り付けられる。アブソリュートエンコーダ１００は、グレイコードのパターン１０２が設けられた回転板１０１と、回転板１０１に対して軸方向に対向配置された固定板１０５とを備えている。回転板１０１のパターン１０２は、所定のスリットを有する複数のトラックから構成されており、固定板１０５は、パターン１０２の複数のトラックに対応する複数の窓１０４を有している。そして、回転板１０１及び固定板１０５を間に挟んで発光素子１０３及び受光素子１０６が対向配置されている。受光素子１０６は、回転板１０１の複数のトラックに対応する複数の受光部により構成されている。
【０００４】
発光素子１０３と受光素子１０６の受光部とを結ぶ直線上において回転板１０１のスリットと固定板１０５の窓１０４とが重なると、発光素子１０３からの光は回転板１０１及び固定板１０５を通過して受光素子１０６の受光部に入射する。一方、回転板１０１のスリットと固定板１０５の窓１０４とが重ならない場合、発光素子１０３からの光は、回転板１０１に遮られて受光素子１０６の受光部に入射しない。そして、受光素子１０６の各受光部における光検出結果が符号化され、回転軸１１０の回転角の絶対値を表すグレイコードＧ０〜Ｇ４として出力される。
【０００５】
なお、アブソリュートエンコーダに関する技術は、以下の特許文献１及び特許文献２にも開示されている。
【特許文献１】特開平０７−３１１０５５号公報
【特許文献２】特開平０８−０８６６６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１２に示した従来のアブソリュートエンコーダ１００においては、発光素子１０３から回転板１０１に照射される光が一定の広がりを有する。従って、回転板１０１と受光素子１０６との位置関係が回転板１０１の回転に伴って変化してしまう場合には、回転板１０１のスリットを通過した光の受光素子１０６における入射位置が、対応する受光素子１０６の受光部の位置に対してずれてしまう。また、回転板１０１が回転軸１１０に対して偏心して取り付けられているような場合でも同様である。従って、これらの場合においては、回転軸１１０の回転角の絶対値を正確に検出できない恐れがある。
【０００７】
本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、回転軸の回転角の絶対値を正確に検出できるアブソリュートエンコーダ及び角度検出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】
【０００８】
上記した課題を解決するために、本発明によるアブソリュートエンコーダは、回転軸と、回転軸に取り付けられ、所定パターンのスリットが円周方向に形成された複数のトラックを有する回転板と、複数の画素が一次元に配置された光検出部を有しており、光検出部が回転板の径方向を長手方向として回転板の複数のトラックに対向するように設けられた光センサと、回転板の複数のトラックを挟んで光センサの光検出部と対向する１つの光源とを備え、複数のトラックが複数の角度検出用トラックを含んでおり、該複数の角度検出用トラックのスリットを通過した光を光センサの光検出部において検出することにより回転軸の回転角の絶対値を測定するとともに、複数のトラックが、回転板の回転角によらず光源と光検出部との間にスリットが配置される第１の補正用トラック及び第２の補正用トラックとを含むことを特徴とする。
【０００９】
上記したアブソリュートエンコーダでは、光源から照射されて第１の補正用トラックのスリットを通過した光、及び第２の補正用トラックのスリットを通過した光を、光センサの光検出部が回転板の回転角によらず受光する。従って、このアブソリュートエンコーダによれば、光センサの光検出部における複数のトラックを通過した光の入射位置のうち、第１の補正用トラックに対する入射位置（第１の入射位置）と第２の補正用トラックに対する入射位置（第２の入射位置）とを回転板の回転角によらず常に得ることができる。故に、回転板の位置が変化した場合であっても、この第１の入射位置及び第２の入射位置に基づいて、複数の角度検出用トラックに対する補正された入射位置を推定することにより、推定した入射位置への光の入射状態に基づいて光検出部上における各角度検出用トラックのスリットの有無を正確に検出することができる。従って、回転軸の回転角の絶対値を正確に検出することができる。
【００１０】
また、アブソリュートエンコーダは、第１の補正用トラック及び第２の補正用トラックのスリットが、回転板を厚さ方向に貫通して形成されていてもよい。さらに、アブソリュートエンコーダは、第１の補正用トラック及び第２の補正用トラックのそれぞれにおいて、複数のスリットを通過する光の照射領域が回転板の回転角によらず光検出部内に少なくとも１つ含まれるように、該複数のスリットの円周方向の長さ、及び該複数のスリット同士の間隔が設けられていることを特徴としてもよい。これによって、第１の補正用トラック及び第２の補正用トラックを通過して光検出部に入射する光の強度を回転板の回転角によらずほぼ一定に保つことができるので、第１の入射位置及び第２の入射位置をさらに正確に得ることができる。
【００１１】
また、アブソリュートエンコーダは、第１の補正用トラック及び第２の補正用トラックのスリットが、光源からの光に対して透明な材料により形成されていてもよい。さらに、アブソリュートエンコーダは、第１の補正用トラック及び第２の補正用トラックのスリットが、それぞれ第１の補正用トラック及び第２の補正用トラックの全周にわたって連続して形成されていることを特徴としてもよい。これによって、第１の補正用トラック及び第２の補正用トラックを通過して光検出部に入射する光の強度を回転板の回転角によらずほぼ一定に保つことができるので、第１の入射位置及び第２の入射位置をさらに正確に得ることができる。
【００１２】
また、アブソリュートエンコーダは、光センサの長手方向と交差する方向の複数の画素それぞれの幅が、各画素と光源との距離に基づいていることを特徴としてもよい。１つの光源を用いる場合には、複数の画素それぞれの光源からの距離の相違によって、各画素に入射する光の光強度に差が生じる。このアブソリュートエンコーダによれば、画素と光源との距離に基づいて該画素の面積が定まるので、各画素間の光強度の差が補正された電荷量を得ることができ、回転軸の回転角の絶対値をより正確に検出することができる。あるいは、アブソリュートエンコーダは、光センサの複数の画素それぞれから取り出された電荷を、該画素と光源との距離に応じた増幅率で増幅する手段をさらに備えることを特徴としてもよい。このアブソリュートエンコーダによれば、各画素間の光強度の差を補正した信号を得ることができるので、回転軸の回転角の絶対値をより正確に検出することができる。
【００１３】
また、アブソリュートエンコーダは、光センサの光検出部における、複数のトラックを通過した光が入射した入射位置のうち、第１の補正用トラックに対する第１の入射位置と第２の補正用トラックに対する第２の入射位置とに基づいて、複数の角度検出用トラックのそれぞれに対する補正された入射位置を推定する入射位置推定手段をさらに備えることを特徴としてもよい。これによって、回転板の位置が変化した場合であっても、推定した入射位置への光の入射状態に基づいて、光検出部上における各角度検出用トラックのスリットの有無を正確に検出することができる。
【００１４】
また、アブソリュートエンコーダは、入射位置推定手段が、第１の入射位置と第２の入射位置との間隔に基づいて、複数の角度検出用トラックのそれぞれに対する補正された入射位置を推定することを特徴としてもよい。これによって、複数の角度検出用トラックのそれぞれに対する補正された入射位置を好適に推定することができる。
【００１５】
また、アブソリュートエンコーダは、光センサの光検出部において検出された、第１の補正用トラックを通過した光及び第２の補正用トラックを通過した光の光強度に基づいて、入射位置推定手段によって推定された入射位置において検出された光がスリットを通過した光であるか否かを判定するレベル判定手段をさらに備えることを特徴としてもよい。これによって、光検出部上における各角度検出用トラックのスリットの有無をより正確に判断することができるので、回転軸の回転角の絶対値をより正確に検出することができる。
【００１６】
また、アブソリュートエンコーダは、回転板の複数のトラックが、第１の補正用トラック及び第２の補正用トラックに加えてさらに１つ以上の補正用トラックを含むことを特徴としてもよい。これによって、光センサの光検出部において、補正用トラックを通過した光の入射位置を第１及び第２の入射位置に加えてさらに得ることができるので、複数の角度検出用トラックを通過する光が入射する入射位置を推定する際の推定精度を高めることができる。
【００１７】
また、本発明による角度検出方法は、上記したいずれかのアブソリュートエンコーダを用いた角度検出方法であって、光源から回転板の複数のトラックに光を照射する照射ステップと、光源からの光のうち、第１の補正用トラックのスリットを通過した光、及び第２の補正用トラックのスリットを通過した光を光センサの光検出部において検出する第１の検出ステップと、第１の検出ステップにおける検出結果に基づいて、光センサの光検出部における複数のトラックを通過した光が入射した入射位置のうち、第１の補正用トラックに対する第１の入射位置、及び第２の補正用トラックに対する第２の入射位置を得る補正用データ取得ステップと、補正用データ取得ステップにおいて得られた第１の入射位置及び第２の入射位置に基づいて、複数の角度検出用トラックのそれぞれに対する補正された入射位置を推定する入射位置推定ステップと、入射位置推定ステップにより推定された入射位置に入射した光を検出する第２の検出ステップと、第２の検出ステップにおける検出結果に基づいて、回転板及び回転軸の回転角の絶対値を示すコードを生成するコード生成ステップとを備えることを特徴とする。
【００１８】
上記した角度検出方法では、第１の補正用トラックに対する第１の入射位置及び第２の補正用トラックに対する第２の入射位置に基づいて、複数の角度検出用トラックのそれぞれに対する補正された入射位置を推定している。従って、回転板の位置が変化した場合であっても、推定した入射位置への光の入射状態に基づいて、光検出部上における各角度検出用トラックのスリットの有無を正確に検出することができる。これにより、回転板の回転角の絶対値を示すコードを正確に生成することが可能となり、回転軸の回転角の絶対値を正確に検出することができる。
【００１９】
また、角度検出方法は、第２の検出ステップの際に、第１の検出ステップにおいて検出した第１の補正用トラックを通過した光及び第２の補正用トラックを通過した光の光強度に基づいて閾値を定め、入射位置において検出された光の強度と該閾値とを比較することにより、該入射位置において検出された光がスリットを通過した光であるか否かを判定することを特徴としてもよい。これによって、光検出部上における各角度検出用トラックのスリットの有無をより正確に判断することができるので、回転軸の回転角の絶対値をより正確に検出することができる。
【００２０】
また、角度検出方法は、入射位置推定ステップの際に、第１の入射位置と第２の入射位置との間隔に基づいて、複数の角度検出用トラックのそれぞれに対する補正された入射位置を推定することを特徴としてもよい。これによって、複数の角度検出用トラックのそれぞれに対する補正された入射位置を好適に推定することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によるアブソリュートエンコーダ及び角度検出方法によれば、回転板の位置が変化した場合であっても、光検出部上における各角度検出用トラックのスリットの有無を正確に検出することができるので、回転軸の回転角の絶対値を正確に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照しながら本発明によるアブソリュートエンコーダ及び角度検出方法の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２３】
（実施の形態）
図１は、本発明によるアブソリュートエンコーダの実施形態を示す斜視図である。図１を参照すると、本実施形態のアブソリュートエンコーダ１は、回転軸２、回転板３、発光素子４、及び光センサ５を備えている。回転軸２は、回転角を検出する対象物に取り付けられており、図示しないアブソリュートエンコーダ１の筐体に支持されている。回転板３は、例えば金属や樹脂等から形成された円板状の部材であり、その中心が回転軸２に取り付けられて固定されている。回転板３は、該回転板３の円周方向に設けられた複数のトラックからなるトラック群１０を有しており、トラック群１０の各トラックには、所定パターンのスリット７ａ、７ｂが形成されている。
【００２４】
光センサ５は、発光素子４から出射されてスリット７ａを通過した光及びスリット７ｂを通過した光を受けて、これらの光の強度に応じた電荷Ｑを生成するための手段である。光センサ５は、複数の画素が一次元に配置された光検出部６を有しており、各画素において電荷Ｑを生成する。そして、光センサ５は、生成した電荷Ｑを回転軸２に近い画素から順に変換部２０（後述）へ出力する。光センサ５としては、例えばラインイメージセンサなどを用いることができる。光センサ５は、光検出部６が回転板３の径方向を長手方向として、回転軸２の方向から見て回転板３のトラック群１０を横切るように設けられている。また、発光素子４は点光源であり、回転板３のトラック群１０を挟んで光センサ５の光検出部６と対向するように配置されている。発光素子４としては、例えばＬＥＤなどを用いることができる。
【００２５】
ここで、図２は、図１に示した回転板３の拡大平面図である。図２を参照すると、トラック群１０には、少なくとも２本の補正用トラックからなる補正用トラック群８と、複数の角度検出用トラックからなる角度検出用トラック群９が含まれている。例えば本実施形態では、トラック群１０は１１本のトラックを有しており、そのうちの２本（補正用トラック群８）は、第１の補正用トラックである補正用トラック８ａ、及び第２の補正用トラックである補正用トラック８ｂである。また、他の９本（角度検出用トラック群９）は角度検出用トラック９ａ〜９ｉである。これら１１本のトラックは、互いに略一定の間隔をあけて配置されている。また、本実施形態では、補正用トラック群８は角度検出用トラック群９よりも回転軸２寄りに設けられている。
【００２６】
補正用トラック８ａ及び８ｂには、所定パターンのスリット７ｂが円周方向に形成されている。スリット７ｂは、回転板３を厚さ方向に貫通して形成され、各補正用トラックにおいて回転板３の円周方向に複数並んで形成されている。補正用トラック８ａのスリット７ｂと、補正用トラック８ｂのスリット７ｂとは、その円周方向の位置がそれぞれ交互になるように配置されている。スリット７ｂは、補正用トラック８ａ及び８ｂのそれぞれにおいて、回転板３の回転角によらず発光素子４と光検出部６との間に少なくとも１つのスリット７ｂが存在するように配置されている。また、角度検出用トラック９ａ〜９ｉには、グレイコードなどの所定のパターンを表すスリット７ａが円周方向に形成されている。スリット７ａは、回転板３を厚さ方向に貫通して形成されている。なお、本実施形態において角度検出用トラックが９本設定されているのは、９桁のグレイコードによって最大５１２通りのコードを生成できるため、グレイコードによって回転板３の回転角（０度〜３６０度）を表現し、回転軸２の回転角を検出する際の分解能を１度またはそれ以下とするためである。
【００２７】
ここで、図３（ａ）は、発光素子４、回転板３、及び光センサ５の相対位置関係を示す側面断面図である。また、図３（ｂ）は、スリット７ａを通過した光及びスリット７ｂを通過した光の照射領域１６及び１７と、光センサ５の光検出部６との位置関係を説明するための図である。図３（ａ）及び図３（ｂ）を参照すると、発光素子４から回転板３に照射された光Ｌの一部は、スリット７ａまたは７ｂを通過して光センサ５の光検出部６に達する。このとき、角度検出用トラック９ａ〜９ｉのスリット７ａを通過した光は、角度検出用トラック９ａ〜９ｉに対応するライン１９ａ〜１９ｉ上に、スリット７ａの形状に相似した形状の照射領域１６を形成する。また、補正用トラック８ａ、８ｂのスリット７ｂを通過した光は、補正用トラック８ａ、８ｂに対応するライン１８ａ及び１８ｂ上に、スリット７ｂの形状に相似した形状の照射領域１７を形成する。ここで、ライン１９ａ〜１９ｉ並びに１８ａ及び１８ｂは、回転板３からの距離が光検出部６とほぼ等しい面上における架空のラインであり、照射領域１６及び１７は、光検出部６上に形成される領域を除き、回転板３からの距離が光検出部６とほぼ等しい面上に形成される架空の領域である。光検出部６は、該光検出部６上の照射領域１６及び１７に入射する光を検出することとなる。
【００２８】
図３（ａ）に示すように、回転板３と光センサ５との間に所定の距離Ｄが存在するため、点光源である発光素子４からの光Ｌは、回転板３のスリット７ａまたは７ｂを通過した後、一定の広がりをもって光検出部６に入射する。したがって、図３（ｂ）に示したライン１８ａ、１８ｂ、及び１９ａ〜１９ｉの間隔は、回転板３の各トラック間隔よりも大きい。また、照射領域１６及び１７は、それぞれ回転板３に形成されたスリット７ａ及び７ｂよりも大きい。
【００２９】
ここで、図４（ａ）及び図４（ｂ）並びに図５（ａ）及び図５（ｂ）は、回転板３の位置が光検出部６に対して相対的に変化した場合を説明するための図である。図４（ａ）及び図４（ｂ）は、回転板３が光検出部６に近づいて、回転板３と光検出部６との間の距離がＤｍｉｎとなった場合を示している。ここで、Ｄｍｉｎは、製造誤差等によって回転板３と光検出部６との間の距離が変化することを見込んで設定された、該距離の最小許容値である。このように、回転板３と光検出部６との間の距離が小さくなると、ライン１８ａ、１８ｂ、及び１９ａ〜１９ｉ同士の間隔が狭まり、照射領域１６及び１７の幅及び長さも小さくなる。これに対し、図５（ａ）及び図５（ｂ）は、回転板３が光検出部６から遠ざかって、回転板３と光検出部６との間の距離がＤｍａｘとなった場合を示している。ここで、Ｄｍａｘは、製造誤差等によって回転板３と光検出部６との間の距離が変化することを見込んで設定された、該距離の最大許容値である。このように、回転板３と光検出部６との間の距離が大きくなると、ライン１８ａ、１８ｂ、及び１９ａ〜１９ｉ同士の間隔が拡がり、照射領域１６及び１７の幅及び長さも大きくなる。また、図５（ａ）に示した回転板３は、光検出部６に対して相対的に回転板３と平行な方向にずれている。このような状態は、主に回転板３が回転軸２に対して偏心して取り付けられることにより生じる。
【００３０】
光検出部６の長手方向の長さは、回転板３と光検出部６との間の距離がＤｍａｘとなる場合であり、且つ回転板３が光検出部６に対して相対的に回転板３に平行な方向に偏心している場合においても、各ライン１８ａ、１８ｂ、１９ａ〜１９ｉの照射領域１６及び１７を全て含むことができる長さに設定されるとよい。換言すれば、光検出部６の必要長さは、｛（回転板３のトラック群１０の幅）＋（回転板３の最大偏心量）×２｝×（回転板３と光検出部６との距離変化による照射領域１６及び１７の最大倍率）として算出される。また、光検出部６の長手方向と交差する方向の幅は、スリット７ａのうち円周方向の長さが最も短いスリット７ａによる照射領域１６の長さよりも短くなるように設定されるとよい。換言すれば、光検出部６の最大幅は、（最も短いスリット７ａの長さ）×（回転板３と光検出部６との距離変化による照射領域１６の最小倍率）として算出される。
【００３１】
また、図３（ｂ）、図４（ｂ）、及び図５（ｂ）に示すとおり、照射領域１７が回転板３の回転角によらず光検出部６内に少なくとも１つ含まれるように、スリット７ｂの円周方向の長さ及びスリット７ｂ同士の間隔がそれぞれ設けられている。特に、回転板３と光検出部６との間の距離がＤｍａｘとなる際（図５（ｂ）参照）には照射領域１７が拡がるため、回転板３と光検出部６との間の距離がＤｍａｘとなる場合を基準としてスリット７ｂの円周方向の長さ及びスリット７ｂ同士の間隔がそれぞれ設けられるとよい。
【００３２】
再び図１を参照すると、アブソリュートエンコーダ１は、変換部２０、入射位置推定部２１、レベル判定部２２、及びコード生成部２３をさらに備えている。これらのうち、変換部２０は光センサ５に電気的に接続された電気回路によって主に実現される。また、入射位置推定部２１、レベル判定部２２、及びコード生成部２３は、例えば中央演算装置を内蔵したコンピュータによって実現されることができる。或いは、これらの手段は電気回路によって実現されることもできる。
【００３３】
変換部２０は、光センサ５の光検出部６に電気的に接続されている。変換部２０は、光検出部６の複数の画素それぞれから取り出された電荷Ｑを電圧信号に変換して光強度信号Ｓ１及びＳ３を生成するための変換手段である。変換部２０は、第１の入射位置１２ａ及び第２の入射位置１２ｂ付近の画素からの電荷Ｑを増幅し、第１の入射位置１２ａ及び第２の入射位置１２ｂに入射した光の強度を示す光強度信号Ｓ１を生成して、光強度信号Ｓ１を入射位置推定部２１及びレベル判定部２２へ出力する。また、変換部２０は、入射位置推定部２１からの指示信号Ｓ２によって指示された入射位置付近の画素から電荷Ｑを取り出し、この電荷Ｑを積分するとともに電圧信号に変換して光強度信号Ｓ３を生成し、光強度信号Ｓ３をレベル判定部２２へ出力する。
【００３４】
また、変換部２０は、各画素と発光素子４との距離に応じた増幅率で光強度信号Ｓ１及びＳ３を増幅する回路をさらに備えてもよい。具体的には、変換部２０において、発光素子４との距離が小さい画素からの電荷Ｑによる光強度信号Ｓ１及びＳ３の増幅率を小さくし、発光素子４との距離が大きい画素からの電荷Ｑによる光強度信号Ｓ１及びＳ３の増幅率を大きくするとよい。光強度信号Ｓ１及びＳ３をこのように増幅することによって、各画素と発光素子４との距離の相違に起因する各画素間における光強度の差を補正することができる。
【００３５】
入射位置推定部２１は、複数のトラックを通過した光が入射した光検出部６における入射位置のうち、補正用トラック８ａに対する第１の入射位置１２ａ（図３（ｂ）参照）と、補正用トラック８ｂに対する第２の入射位置１２ｂ（図３（ｂ）参照）とに基づいて、角度検出用トラック９ａ〜９ｉのそれぞれに対する補正された入射位置１３ａ〜１３ｉ（図３（ｂ）参照）を推定するための入射位置推定手段である。ここで、光検出部６とライン１８ａとが交差する位置が第１の入射位置１２ａとなり、光検出部６とライン１８ｂとが交差する位置が第２の入射位置１２ｂとなり、光検出部６とライン１９ａ〜１９ｉとが交差する位置が入射位置１３ａ〜１３ｉとなる。入射位置推定部２１における推定方法を、図３（ｂ）及び図６を用いて以下に説明する。
【００３６】
図３（ｂ）を参照すると、第１の入射位置１２ａと第２の入射位置１２ｂとは間隔Ｐ１を隔てている。同様に、第２の入射位置１２ｂ及び入射位置１３ａ〜１３ｉもそれぞれ互いに間隔Ｐ１を隔てている。間隔Ｐ１は、発光素子４、回転板３、及び光検出部６の相対位置、並びに回転板３のトラック間隔によって定まる。ここで、補正用トラック８ａ及び８ｂのスリット７ｂは、前述したように補正用トラック８ａ及び８ｂのそれぞれにおいて、回転板３の回転角によらず発光素子４と光検出部６との間に少なくとも１つのスリット７ｂが存在するように配置されている。従って、光検出部６には、回転板３の回転角によらず常に補正用トラック８ａを通過した光及び補正用トラック８ｂを通過した光が入射する。
【００３７】
図６は、光検出部６の複数の画素のうち第１の入射位置１２ａ及び第２の入射位置１２ｂ付近の画素６ａと、画素６ａにおいて取り出された電荷Ｑに基づいて生成された光強度信号Ｓ１の一例とをあわせて示す図である。図６を参照すると、光検出部６では、第１の入射位置１２ａに近い画素６ａほど光強度信号Ｓ１が大きくなっている。これは、第１の入射位置１２ａ上に補正用トラック８ａが位置しているためである。入射位置推定部２１は、まず、変換部２０から得た光強度信号Ｓ１に基づいて、補正用トラック８ａに対応する第１の入射位置１２ａの位置を検出する。本実施形態では、補正用トラック８ａはトラック群１０のなかで最も回転軸２の近くに配置されており、光検出部６においても回転軸２に近い画素から電荷Ｑを取り出すので、光検出部６における光強度信号Ｓ１のピークのうち最初に検出されるピークが補正用トラック８ａに対応するピークとなる。従って、そのピークの中心位置を第１の入射位置１２ａの位置とするとよい。次に、２番目に検出されるピークの中心位置を第２の入射位置１２ｂの位置とする。続いて、入射位置推定部２１は、第１の入射位置１２ａと第２の入射位置１２ｂとの間の間隔Ｐ１を求め、第２の入射位置１２ｂの位置を基準として、間隔Ｐ１でもって入射位置１３ａ〜１３ｉそれぞれの位置を推定する。このとき、第２の入射位置１２ｂに代えて第１の入射位置１２ａの位置を基準としてもよい。そして、入射位置推定部２１は、推定した入射位置１３ａ〜１３ｉ付近の画素から順次電荷Ｑを取り込むように指示するための指示信号Ｓ２を変換部２０へ出力する。
【００３８】
レベル判定部２２は、光検出部６において検出された、補正用トラック８ａ、８ｂを通過した光の光強度に基づいて、入射位置１３ａ〜１３ｉにおいて検出された光がスリット７ａを通過した光であるか否かを判定するためのレベル判定手段である。具体的には、レベル判定部２２は、変換部２０から光強度信号Ｓ１及びＳ３を受ける。そして、レベル判定部２２は、第１の入射位置１２ａ付近の各画素に対応する光強度信号Ｓ１と、第２の入射位置１２ｂ付近の各画素に対応する光強度信号Ｓ１とを加算することにより、補正用トラック８ａを通過した光の光強度と補正用トラック８ｂを通過した光の光強度との合計値を得る。続いて、レベル判定部２２は、補正用トラック８ａ、８ｂを通過した光の光強度の合計値に基づいて閾値を設定する。このとき、閾値を、例えば光強度の合計値の２分の１としてもよいし、これ以外の任意の割合としてもよい。そして、レベル判定部２２は、変換部２０から入力した光強度信号Ｓ３と閾値とを比較することにより、光強度信号Ｓ３がスリット７ａを通過した光による信号であるか否かを判定して判定結果Ｓ４を生成する。レベル判定部２２は、判定結果Ｓ４をコード生成部２３へ出力する。
【００３９】
コード生成部２３は、レベル判定部２２からの判定結果Ｓ４に基づいて、回転軸２及び回転板３の回転角の絶対値を表すグレイコードＳ５を生成するための手段である。コード生成部２３は、入射位置１３ａ〜１３ｉ付近の画素に関する光強度信号Ｓ３が、角度検出用トラック９ａ〜９ｉのスリット７ａを通過した光によるものであるか否かを判定結果Ｓ４から知ることができる。そして、光強度信号Ｓ３がスリット７ａを通過した光によるものである場合（すなわち、光強度信号Ｓ３が閾値より大きい場合）、その入射位置に対応するグレイコードのビットを１とする。光強度信号Ｓ３がスリット７ａを通過した光によるものでない場合（すなわち、光強度信号Ｓ３が閾値より小さい場合）、その入射位置に対応するグレイコードのビットを０とする。こうして、９桁のグレイコードＳ５を生成する。コード生成部２３は、生成したグレイコードＳ５をアブソリュートエンコーダ１の外部へ出力する。
【００４０】
次に、以上の構成を備えるアブソリュートエンコーダ１の動作の説明として、アブソリュートエンコーダ１を用いた角度検出方法を説明する。なお、以下に説明する方法において、アブソリュートエンコーダ１が備える変換部２０、入射位置推定部２１、レベル判定部２２、及びコード生成部２３を用いるが、これらの手段はアブソリュートエンコーダ１の外部に設けられていてもよい。
【００４１】
図７は、本実施形態による角度検出方法を示すフローチャートである。この角度検出方法では、まず、発光素子４から回転板３のトラック群１０へ向けて光を照射する（照射ステップ、Ｓ１１）。このとき、光センサ５の光検出部６では、スリット７ａ、７ｂを通過した光が入射して電荷Ｑが発生する。次に、変換部２０により、補正用トラック８ａ、８ｂのスリット７ｂを通過した光により生じた電荷Ｑが取り出される。取り出された電荷Ｑは、変換部２０において電圧信号に変換され、第１の光強度信号Ｓ１となる（第１の検出ステップ、Ｓ１２）。
【００４２】
続いて、光強度信号Ｓ１が変換部２０から入射位置推定部２１及びレベル判定部２２へ出力される。入射位置推定部２１では、光強度信号Ｓ１が最初にピークとなる光検出部６の位置を検出し、この位置を、補正用トラック８ａを通過した光が入射した第１の入射位置１２ａとする（補正用データ取得ステップ、Ｓ１３）。続いて、入射位置推定部２１では、光強度信号Ｓ１が２番目にピークとなる光検出部６の位置を検出し、この位置を、補正用トラック８ｂを通過した光が入射した第２の入射位置１２ｂとする（補正用データ取得ステップ、Ｓ１４）。
【００４３】
続いて、入射位置推定部２１において、第１の入射位置１２ａ及び第２の入射位置１２ｂに基づき、角度検出用トラック９ａ〜９ｉのそれぞれを通過する光が入射する入射位置１３ａ〜１３ｉを推定する。すなわち、入射位置推定部２１では、第１の入射位置１２ａと第２の入射位置１２ｂとの間の間隔Ｐ１を求め、第２の入射位置１２ｂの位置を基準として、間隔Ｐ１でもって入射位置１３ａ〜１３ｉそれぞれの位置を推定する（入射位置推定ステップ、Ｓ１５）。
【００４４】
一方、レベル判定部２２においては、変換部２０からの光強度信号Ｓ１に基づいて閾値が定められる（Ｓ１６）。そして、変換部２０が、入射位置推定部２１において推定された入射位置１３ａ付近の画素から電荷Ｑを取り出し、これを積分するとともに電圧信号に変換して光強度信号Ｓ３を生成する（第２の検出ステップ、Ｓ１７）。光強度信号Ｓ３はレベル判定部２２へ出力され、レベル判定部２２において、光強度信号Ｓ３と閾値とが比較される。これにより、入射位置１３ａにおいて検出された光がスリット７ａを通過した光であるか否かが判定される（Ｓ１８）。この入射位置１３ａに関する判定結果Ｓ４が、レベル判定部２２からコード生成部２３へ出力される。以降、入射位置１３ｂ〜１３ｉについて第２の検出ステップ（Ｓ１７及びＳ１８）が繰り返される。
【００４５】
コード生成部２３では、レベル判定部２２からの判定結果Ｓ４に基づいて、グレイコードＳ５が生成される（コード生成ステップ、Ｓ１９）。生成されたグレイコードＳ５は、アブソリュートエンコーダ１の外部へ出力される。このグレイコードＳ５によって、回転軸２及び回転板３の回転角の絶対値が読みとられる。
【００４６】
以上に説明した本実施形態によるアブソリュートエンコーダ１及び角度検出方法は、以下の効果を有する。すなわち、本実施形態によるアブソリュートエンコーダ１では、補正用トラック８ａ及び８ｂそれぞれにおいて、スリット７ｂが回転板３の回転角によらず発光素子４と光検出部６との間に少なくとも１つ存在するように配置されている。従って、発光素子４から照射されて補正用トラック８ａのスリット７ｂを通過した光及び補正用トラック８ｂのスリット７ｂを通過した光を、光センサ５の光検出部６が回転板３の回転角によらず常に受光するので、第１の入射位置１２ａと第２の入射位置１２ｂとを回転板３の回転角によらず常に得ることができる。この第１の入射位置１２ａ及び第２の入射位置１２ｂに基づいて、補正された入射位置１３ａ〜１３ｉを推定することにより、回転板３の位置が変化した場合であっても、推定した入射位置１３ａ〜１３ｉへの光の入射状態に基づいて光検出部６上における各角度検出用トラック９ａ〜９ｉのスリット７ａの有無を正確に検出することができる。従って、本実施形態によるアブソリュートエンコーダ１によれば、回転軸２の回転角の絶対値を正確に検出することができる。
【００４７】
一般的に、アブソリュートエンコーダが光源を１つだけ備える場合、回転板の回転軸への取り付け誤差によって、図４、図５に示したように光検出部への入射位置が本来の位置からずれる場合がある。回転板が回転軸に対して偏心して取り付けられている場合も同様である。本実施形態によれば、上記のように回転板３の位置が変化した場合であっても回転軸２の回転角の絶対値を正確に検出することができるので、点光源である発光素子４を１つだけ備えればよく、また、装置を大型化する複雑な光学系や長い光路長のスペースを必要としない。従って、１つの光源を有する小型のアブソリュートエンコーダ１を提供することが可能になる。
【００４８】
また、本実施形態による角度検出方法では、アブソリュートエンコーダ１を用い、第１の入射位置１２ａ及び第２の入射位置１２ｂに基づいて、補正された入射位置１３ａ〜１３ｉを推定している。従って、回転板３の位置が変化した場合であっても、推定した入射位置１３ａ〜１３ｉへの光の入射状態に基づいて、光検出部６上における各角度検出用トラック９ａ〜９ｉのスリット７ａの有無を正確に検出することができる。これにより、回転板３の回転角の絶対値を示すグレイコードＳ５を正確に生成することが可能となり、回転軸２の回転角の絶対値を正確に検出することができる。
【００４９】
また、本実施形態のように、アブソリュートエンコーダ１は、照射領域１７が回転板３の回転角によらず光検出部６内に少なくとも１つ含まれるように、スリット７ｂの円周方向の長さ、及びスリット７ｂ同士の間隔が設けられていることが好ましい。これによって、補正用トラック８ａまたは８ｂを通過して光検出部６に入射する光の強度を回転板３の回転角によらずほぼ一定に保つことができるので、第１の入射位置１２ａ及び第２の入射位置１２ｂをさらに正確に得ることができる。また、補正用トラック８ａ、８ｂを通過した光の強度を安定して得ることができるので、レベル判定部２２において安定した閾値を求めることができる。
【００５０】
また、本実施形態のように、アブソリュートエンコーダ１は第１の入射位置１２ａと第２の入射位置１２ｂとに基づいて入射位置１３ａ〜１３ｉを推定する入射位置推定部２１を備えることが好ましい。これによって、推定した入射位置１３ａ〜１３ｉへの光の入射状態に基づいて、光検出部６上における各角度検出用トラック９ａ〜９ｉのスリット７ａの有無を正確に検出することができる。
【００５１】
また、本実施形態のように、入射位置推定部２１は、第１の入射位置１２ａまたは第２の入射位置１２ｂ、及び第１の入射位置１２ａと第２の入射位置１２ｂとの間隔に基づいて、入射位置１３ａ〜１３ｉを推定することが好ましい。これによって、入射位置１３ａ〜１３ｉを好適に推定することができる。
【００５２】
また、本実施形態のように、アブソリュートエンコーダ１は、光検出部６において検出された補正用トラック８ａを通過した光及び補正用トラック８ｂを通過した光の光強度に基づいて、入射位置推定部２１によって推定された入射位置１３ａ〜１３ｉにおいて検出された光がスリット７ａを通過した光であるか否かを判定するレベル判定部２２を備えることが好ましい。これによって、光検出部６上における各角度検出用トラック９ａ〜９ｉのスリット７ａの有無をより正確に判断することができるので、回転軸２の回転角の絶対値をより正確に検出することができる。
【００５３】
（第１の変形例）
図８は、上記した実施形態によるアブソリュートエンコーダ１の第１変形例として、光センサ５０を示す平面図である。この光センサ５０は、上記した実施形態の光センサ５に代えて配置される光センサであり、複数の画素５１ａが一次元状に配置された光検出部５１を有している。この光検出部５１においては、光センサ５０の長手方向と交差する方向の複数の画素５１ａそれぞれの幅Ｗが、画素５１ａと発光素子４との距離に基づいて設けられている。具体的には、発光素子４に比較的近い画素５１ａの幅Ｗが短く、発光素子４から比較的遠い画素５１ａの幅Ｗが長くなっている。こうして、各画素５１ａの面積が、光検出部５１における発光素子４からの受光強度プロファイルに反比例した面積となっている。
【００５４】
発光素子４として点光源を用いる場合には、複数の画素５１ａそれぞれの発光素子４からの距離の相違によって、各画素５１ａに入射する光の光強度に差が生じる。本変形例の光センサ５０によれば、画素５１ａと発光素子４との距離に基づいて該画素５１ａの面積が定まるので、各画素５１ａ間の光強度の差が補正された信号を得ることができ、アブソリュートエンコーダ１が回転軸２の回転角の絶対値をより正確に検出することができる。
【００５５】
（第２の変形例）
図９は、上記した実施形態によるアブソリュートエンコーダ１の第２変形例として、回転板３ａを示す拡大平面図である。この回転板３ａは、上記した実施形態の回転板３に代えて配置される回転板である。回転板３ａの回転板３との相違点は、補正用トラック８ａ及び８ｂのスリット７ｃが、発光素子４からの光に対して透明な材料により形成されている点である。そして、スリット７ｃは、補正用トラック８ａ及び８ｂの全周にわたって連続して形成されている。本変形例においては、回転板３は、例えばガラス板表面のスリット７ｃ以外の部分に不透過印刷を施すことによって形成される。本変形例の回転板３ａによれば、補正用トラック８ａを通過して光検出部６に入射する光の強度、及び補正用トラック８ｂを通過して光検出部６に入射する光の強度を回転板３の回転角によらずほぼ一定に保つことができるので、第１の入射位置１２ａ及び第２の入射位置１２ｂをさらに正確に検出することができる。
【００５６】
（第３の変形例）
図１０は、上記した実施形態によるアブソリュートエンコーダ１の第３変形例として、回転板３ｂを示す拡大平面図である。この回転板３ｂは、上記した実施形態の回転板３に代えて配置される回転板である。回転板３ｂの回転板３との相違点は、補正用トラック群８が、補正用トラック８ａ及び８ｂに加えて、補正用トラック８ｃを有する点である。このように、回転板は、３つ以上の補正用トラックを備えてもよい。本変形例の回転板３ｂによれば、光センサ５の光検出部６において、第１の入射位置１２ａ及び第２の入射位置１２ｂに加えてさらに第３の入射位置を得ることができるので、入射位置推定部２１が入射位置１３ａ〜１３ｉを推定する際の推定精度をさらに高めることができる。さらに、レベル判定部２２における閾値の精度も高めることができる。
【００５７】
（実施例）
図１１は、上記した実施形態の実施例として、変換部３０、入射位置推定部３１、及びレベル判定部３２を示す回路図である。本実施例では、上記した実施形態の変換部２０、入射位置推定部２１、及びレベル判定部２２の具体例として、これらの手段を説明する。
【００５８】
図１１を参照すると、変換部３０は、積分器３０ａ、差動増幅器３０ｂ、及びメモリ３０ｃを備えている。積分器３０ａの入力は光センサ５に電気的に接続されており、積分器３０ａの出力は差動増幅器３０ｂ及びメモリ３０ｃに電気的に接続されている。積分器３０ａは光センサ５の各画素からの電荷を積分するとともに電圧信号に変換する回路であり、後述する制御器３１ａからの初期化信号φＩＮＴを入力することによって積分動作が初期化される。
【００５９】
メモリ３０ｃは、積分器３０ａが光センサ５から電荷を受けていないときの、積分器３０ａからの出力レベル（ダーク出力レベル）を記憶するための回路である。メモリ３０ｃの入力は積分器３０ａに電気的に接続されており、メモリ３０ｃの出力は差動増幅器３０ｂに電気的に接続されている。メモリ３０ｃは、後述する制御器３１ａからの記憶信号φＲＭをトリガとして、発光素子４が点灯する前に積分器３０ａからの出力レベルを記憶する。或いは、メモリ３０ｃには、アブソリュートエンコーダ１の製造時において、所定のレベルが記憶されてもよい。
【００６０】
差動増幅器３０ｂは、積分器３０ａの出力レベルと、メモリ３０ｃに記憶されたレベルとの差分を生成するための回路である。差動増幅器３０ｂの一方の入力は積分器３０ａに電気的に接続されており、差動増幅器３０ｂの他方の入力はメモリ３０ｃに電気的に接続されている。差動増幅器３０ｂの出力は、レベル判定部３２に電気的に接続されている。差動増幅器３０ｂは、積分器３０ａの出力レベルからメモリ３０ｃに記憶されたレベルを差し引くことによって、積分器３０ａの出力レベルからダーク出力レベルを除く。
【００６１】
また、レベル判定部３２は、比較器３２ａ及びメモリ３２ｂを備えている。メモリ３２ｂは、補正用トラック８ａ、８ｂを通過した光の光強度に基づいて閾値を求め、該閾値を記憶する回路である。メモリ３２ｂの入力は差動増幅器３０ｂの出力に電気的に接続されており、メモリ３２ｂの出力は比較器３２ａに電気的に接続されている。メモリ３２ｂは、制御器３１ａからの記憶信号φＤＭをトリガとして所定の演算式に基づいて閾値を計算し、これを記憶する。
【００６２】
比較器３２ａは、差動増幅器３０ｂの出力レベルと、メモリ３２ｂに記憶された閾値とを比較して比較結果を出力する回路である。比較器３２ａの一方の入力は差動増幅器３０ｂに電気的に接続されており、比較器３２ａの他方の出力はメモリ３２ｂに電気的に接続されている。比較器３２ａの出力は、図示しないコード生成手段及び制御器３１ａに電気的に接続されている。比較器３２ａは、差動増幅器３０ｂの出力レベルが閾値よりも大きい場合は所定レベルの電圧信号（論理１）を、それ以外の場合は他のレベルの電圧信号（論理０）を出力する。
【００６３】
また、制御器３１ａは、積分器３０ａ、メモリ３０ｃ、及びメモリ３２ｂを制御するとともに、光センサ５の光検出部６において電荷を取り出す画素の間隔を計算して電荷を取り出すタイミングを制御する回路である。制御器３１ａは、比較器３２ａに電気的に接続されており、補正用トラック８ａ、８ｂを通過した光に関する信号が比較器３２ａから出力されるタイミングに基づいて、第１の入射位置１２ａ及び第２の入射位置１２ｂを記憶する。そして、制御器３１ａは、第１の入射位置１２ａと第２の入射位置１２ｂとの間隔を計算し、第２の入射位置１２ｂを基点としてこの間隔でもって積分器３０ａが電荷を積分するようなタイミングで、積分器３０ａに初期化信号φＩＮＴを送る。すなわち、制御器３１ａは、第１の入射位置１２ａ及び第２の入射位置１２ｂに基づいて、入射位置１３ａ〜１３ｉを推定する入射位置推定部３１を構成する。また、制御器３１ａは、所定のタイミングで記憶信号φＲＭをメモリ３０ｃへ、記憶信号φＤＭをメモリ３２ｂへ、それぞれ送る。
【００６４】
以上の構成を有する変換部３０、入射位置推定部３１、及びレベル判定部３２の動作は次の通りである。まず、発光素子４が光を照射していない時に、制御器３１ａからメモリ３０ｃへ記憶信号φＲＭが送られる。そして、メモリ３０ｃにおいて、積分器３０ａのダーク出力レベルが記憶される。次に、発光素子４が光を照射して光センサ５が光を検出すると、まず補正用トラック８ａを通過した光により発生した電荷が積分器３０ａによって積分され、光強度信号が生成される。そして、差動増幅器３０ｂによって光強度信号からダーク出力レベルが除かれた後、この光強度信号のレベルがメモリ３２ｂに記憶されるとともに、光強度信号が比較器３２ａを介して制御器３１ａに送られる。
【００６５】
続いて、補正用トラック８ｂを通過した光により発生した電荷が積分器３０ａによって積分され、光強度信号が生成される。そして、補正用トラック８ａを通過した光の場合と同様に、光強度信号のレベルがメモリ３２ｂに記憶されるとともに、光強度信号が制御器３１ａに送られる。この後、制御器３１ａからメモリ３２ｂへ記憶信号φＤＭが送られる。メモリ３２ｂでは、補正用トラック８ａを通過した光および補正用トラック８ｂを通過した光のそれぞれに関する光強度信号に基づいて、閾値が計算される。また、制御器３１ａでは、第１の入射位置１２ａ及び第２の入射位置１２ｂが求められ、これらの間隔が計算される。
【００６６】
続いて、制御器３１ａが、第２の入射位置１２ｂを基点として、計算した間隔でもって積分器３０ａへ初期化信号φＩＮＴを送る。積分器３０ａでは、初期化信号φＩＮＴを受ける度に積分動作が初期化されるので、入射位置１３ａ〜１３ｉ付近において発生した電荷を順に積分することとなる。電荷が積分されることにより生成された光強度信号は、差動増幅器３０ｂによってダーク出力レベルが除かれた後、比較器３２ａに入力される。そして、光強度信号が比較器３２ａにおいて閾値と比較され、その比較結果が図示しないコード生成手段へ出力される。コード生成手段では、比較結果に基づいてグレイコードが生成される。
【００６７】
本発明によるアブソリュートエンコーダ及び角度検出方法は、上記した実施形態及び実施例に限られるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、上記した実施例においては変換手段、入射位置推定手段、及びレベル判定手段を電気回路によって実現しているが、これらの手段を所定のソフトウェアが組み込まれたコンピュータによって実現してもよいし、電気回路とコンピュータとを適宜組み合わせて実現してもよい。また、上記した実施形態においては、回転板は９本の角度検出用トラックを有している。回転板の角度検出用トラックの本数はこれに限らず、必要な分解能に応じて様々な本数とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明によるアブソリュートエンコーダの実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示した回転板の拡大平面図である。
【図３】（ａ）発光素子、回転板、及び光センサの相対位置関係を示す側面断面図である。  （ｂ）スリットを通過した光の照射領域と、光センサの光検出部との位置関係を説明するための図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）回転板の位置が光検出部に対して相対的に変化した場合を説明するための図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）回転板の位置が光検出部に対して相対的に変化した場合を説明するための図である。
【図６】光検出部の複数の画素のうち第１の入射位置及び第２の入射位置付近の画素と、画素において取り出された電荷を増幅して生成された光強度信号の一例とをあわせて示す図である。
【図７】本実施形態による角度検出方法を示すフローチャートである。
【図８】上記した実施形態によるアブソリュートエンコーダの第１変形例として、光センサを示す平面図である。
【図９】上記した実施形態によるアブソリュートエンコーダの第２変形例として、回転板を示す拡大平面図である。
【図１０】上記した実施形態によるアブソリュートエンコーダの第３変形例として、回転板を示す拡大平面図である。
【図１１】上記した実施形態の実施例として、変換手段、入射位置推定手段、及びレベル判定手段を示す回路図である。
【図１２】図１２は、従来のアブソリュートエンコーダを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６９】
１…アブソリュートエンコーダ、２…回転軸、３、３ａ、３ｂ…回転板、４…発光素子、５…光センサ、６…光検出部、６ａ…画素、７ａ〜７ｃ…スリット、８…補正用トラック群、８ａ〜８ｃ…補正用トラック、９…角度検出用トラック群、９ａ〜９ｉ…角度検出用トラック、１０…トラック群、１２ａ…第１の入射位置、１２ｂ…第２の入射位置、１３ａ〜１３ｉ…入射位置、１６、１７…照射領域、１８ａ、１８ｂ…ライン、２０…変換部、２１…入射位置推定部、２２…レベル判定部、２３…コード生成部、３０…変換部、３０ａ…積分器、３０ｂ…差動増幅器、３０ｃ…メモリ、３１…入射位置推定部、３１ａ…制御器、３２…レベル判定部、３２ａ…比較器、３２ｂ…メモリ、５０…光センサ、５１…光検出部、５１ａ…画素。
【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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