(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶対値符号パターンが配置された円板状のスケールと、
前記スケールに光を照射する発光素子と、
前記スケールの中心から第１の距離だけ離れた第１の位置からの第１の光を受光して前記第１の光に対応する第１のアナログ信号を出力する第１のイメージセンサと、
前記スケールの中心から第２の距離だけ離れた第２の位置からの第２の光を受光して前記第２の光に対応する第２のアナログ信号を出力する第２のイメージセンサと、
前記第１のアナログ信号を第１のデジタル信号に変換する第１の信号変換部と、
前記第２のアナログ信号を第２のデジタル信号に変換する第２の信号変換部と、
前記第１のデジタル信号および前記第２のデジタル信号に基づいて、前記スケール上での第１の絶対位置を算出する絶対位置演算部と、
を備え、
前記絶対値符号パターンは、前記円板状のスケールの前記発光素子と対向する側の面内で径方向に向かって交互に設けられた線状の反射部と線状の非反射部とで形成されており、前記反射部および前記非反射部は、前記第２の位置における線幅よりも前記第１の位置における線幅の方が狭く、前記第１の位置に含まれる前記反射部の本数は前記第２の位置に含まれる前記反射部の本数よりも多い、
ことを特徴とするアブソリュートエンコーダ。
【請求項２】
前記絶対位置演算部は、
前記第１のデジタル信号に基づいて前記スケール上での第２の絶対位置を算出するとともに、前記第２のデジタル信号に基づいて基準となる画素位置である基準画素位置からの位相ずれ量を算出し、前記第２の絶対位置と前記位相ずれ量とを足し合わせることで前記第１の絶対位置を算出する、
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のイメージセンサ、前記第２のイメージセンサ、および前記発光素子は、前記スケールの回転軸方向から見た場合に、前記スケールの中心から前記スケールの第１の径方向に延びる半直線上に重なるように配置されている、
ことを特徴とする請求項１または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のイメージセンサ、前記第２のイメージセンサ、および前記発光素子は、前記スケールの回転軸方向から見た場合に、前記半直線上に前記第１のイメージセンサの中心、前記第２のイメージセンサの中心、および前記発光素子の中心が重なるように配置されている、
ことを特徴とする請求項３に記載のアブソリュートエンコーダ。
【請求項５】
前記第１のイメージセンサおよび前記第２のイメージセンサは、前記スケールの回転軸方向から見た場合に、前記スケールの中心から前記スケールの第１の径方向に延びる半直線上に重なるように配置され、かつ前記第１のイメージセンサの中心および前記第２のイメージセンサの中心が、前記半直線上に重ならないように配置され、
前記絶対位置演算部は、
前記第１のデジタル信号および前記第２のデジタル信号に基づいて前記スケール上での第２の絶対位置を算出するとともに、前記第１のデジタル信号に基づいて基準となる画素位置である第１の基準画素位置からの第１の位相ずれ量を算出し、前記第２のデジタル信号に基づいて基準となる画素位置である第２の基準画素位置からの第２の位相ずれ量を算出し、前記第２の絶対位置と前記第１の位相ずれ量とを足し合わせることで第３の絶対位置を算出し、前記第２の絶対位置と前記第２の位相ずれ量とを足し合わせることで第４の絶対位置を算出し、前記第３の絶対位置および前記第４の絶対位置の平均位置を前記第１の絶対位置として算出する、
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６】
前記発光素子と、前記第１のイメージセンサおよび前記第２のイメージセンサの少なくとも一方とが１つのモジュールに実装されている、
ことを特徴とする請求項１から５の何れか１つに記載のアブソリュートエンコーダ。
【請求項７】
絶対値符号パターンが配置された円板状のスケールと、
前記スケールの中心から第１の距離だけ離れた第１の位置に光を照射する第１の発光素子と、
前記スケールの中心から第２の距離だけ離れた第２の位置に光を照射する第２の発光素子と、
前記第１の位置からの第１の光を受光して前記第１の光に対応する第１のアナログ信号を出力する第１のイメージセンサと、
前記第２の位置からの第２の光を受光して前記第２の光に対応する第２のアナログ信号を出力する第２のイメージセンサと、
前記第１のアナログ信号を第１のデジタル信号に変換する第１の信号変換部と、
前記第２のアナログ信号を第２のデジタル信号に変換する第２の信号変換部と、
前記第１のデジタル信号および前記第２のデジタル信号に基づいて前記スケール上での第１の絶対位置を算出する絶対位置演算部と、
を備え、
前記絶対位置演算部は、
前記第１のデジタル信号および前記第２のデジタル信号に基づいて、前記第１のイメージセンサの第１の角度検出機能および前記第２のイメージセンサの第２の角度検出機能が異常であるか否かを判定し、前記第１の角度検出機能および前記第２の角度検出機能が正常であれば、前記第１のデジタル信号に対応する前記スケール上での第２の絶対位置と前記第２のデジタル信号に対応する前記スケール上での第３の絶対位置との平均位置を前記第１の絶対位置として算出する、
ことを特徴とするアブソリュートエンコーダ。
【請求項８】
前記絶対位置演算部は、
前記第１の角度検出機能が正常で前記第２の角度検出機能が異常であれば、前記第２の絶対位置を、前記第１の絶対位置として算出し、
前記第１の角度検出機能が異常で前記第２の角度検出機能が正常であれば、前記第３の絶対位置を、前記第１の絶対位置として算出する、
ことを特徴とする請求項７に記載のアブソリュートエンコーダ。
【請求項９】
前記絶対位置演算部は、
前記第１の角度検出機能および前記第２の角度検出機能が異常であれば、前記スケールの回転を停止させる、
ことを特徴とする請求項７に記載のアブソリュートエンコーダ。
【請求項１０】
前記絶対位置演算部は、
前記第１の絶対位置と前記第２の絶対位置との差分が基準値以上である場合に、前記第１の角度検出機能および前記第２の角度検出機能の少なくとも一方が異常であると判定し、前記スケールの回転を停止させる、
ことを特徴とする請求項７から９の何れか１つに記載のアブソリュートエンコーダ。
【請求項１１】
前記絶対位置演算部は、
前記第１のデジタル信号の立ち上がりまたは立ち下がりの位置であり前記第１のデジタル信号の有無の境界である第１のエッジ位置を検出し、前記第１のエッジ位置の個数が基準値以下である場合に前記第１の角度検出機能が異常であると判定し、
前記第２のデジタル信号の立ち上がりまたは立ち下がりであり前記第２のデジタル信号の有無の境界である第２のエッジ位置を検出し、前記第２のエッジ位置の個数が前記基準値以下である場合に前記第２の角度検出機能が異常であると判定する、
ことを特徴とする請求項７から９の何れか１つに記載のアブソリュートエンコーダ。
【請求項１２】
前記絶対位置演算部は、
前記第１のデジタル信号に対応する第１のビット列を生成するとともに、前記第２のデジタル信号に対応する第２のビット列を生成し、
前記第１のビット列と、前記絶対値符号パターンのビット列を示すルックアップテーブル内のビット列である第３のビット列の差異ビット数が、閾値以上である場合に前記第１の角度検出機能が異常であると判定し、
前記第２のビット列と、前記第３のビット列の差異ビット数が、前記閾値以上である場合に前記第２の角度検出機能が異常であると判定する、
ことを特徴とする請求項７から９の何れか１つに記載のアブソリュートエンコーダ。
【請求項１３】
前記第１のイメージセンサおよび前記第２のイメージセンサは、前記スケールの回転軸方向から見た場合に、前記スケールの中心を挟んで対向する位置に配置される、
ことを特徴とする請求項７から１２の何れか１つに記載のアブソリュートエンコーダ。
【請求項１４】
前記第１の発光素子および前記第２の発光素子の少なくとも一方と、前記第１のイメージセンサおよび前記第２のイメージセンサの少なくとも一方とが１つのモジュールに実装されている、
ことを特徴とする請求項７から１３の何れか１つに記載のアブソリュートエンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、測定対象物の角度位置を測定するアブソリュートエンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
シャフトなどの測定対象物の機械的な角度位置を測定するアブソリュートエンコーダは、複数のマークが配列された円板スケールと、円板スケールに光を照射することで、円板スケールから測定対象物の角度位置に対応する信号を取得する光センサモジュールとを備えている。【０００３】
特許文献１に記載のアブソリュートエンコーダでは、円板スケールにＡＢＳ（ABSolute、アブソリュート）パターンと、ＩＮＣ（INCremental、インクリメンタル）パターンとを組み合わせたマークが配列されている。このアブソリュートエンコーダは、円板スケールから取得される位置情報を、２つの検出器で取得し、ＡＢＳパターンの位置情報とＩＮＣパターンの位置情報とに分解し、これらの位置情報を平均値化することで、位置情報の分解能を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５７８７５１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の技術では、円板スケールから受光される光は円板スケールの１つの領域から受光されており、１つの領域から受光された光に基づいてＡＢＳパターンの位置情報およびＩＮＣパターンの位置情報を算出し平均値化している。このため、上記特許文献１の技術では、２つの検出器の何れかに異物付着等があると位置情報の信頼性が損なわれるという問題があった。【０００６】
本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、信頼性が高く分解能が高い位置データを算出することができるアブソリュートエンコーダを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示のアブソリュートエンコーダは、絶対値符号パターンが配置された円板状のスケールと、スケールに光を照射する発光素子とを備えている。また、本開示のアブソリュートエンコーダは、スケールの中心から第１の距離だけ離れた第１の位置からの第１の光を受光して第１の光に対応する第１のアナログ信号を出力する第１のイメージセンサと、スケールの中心から第２の距離だけ離れた第２の位置からの第２の光を受光して第２の光に対応する第２のアナログ信号を出力する第２のイメージセンサとを備えている。また、本開示のアブソリュートエンコーダは、第１のアナログ信号を第１のデジタル信号に変換する第１の信号変換部と、第２のアナログ信号を第２のデジタル信号に変換する第２の信号変換部と、第１のデジタル信号および第２のデジタル信号に基づいて、スケール上での第１の絶対位置を算出する絶対位置演算部とを備えている。絶対値符号パターンは、円板状のスケールの発光素子と対向する側の面内で径方向に向かって交互に設けられた線状の反射部と線状の非反射部とで形成されており、反射部および非反射部は、第２の位置における線幅よりも第１の位置における線幅の方が狭く、第１の位置に含まれる反射部の本数は第２の位置に含まれる反射部の本数よりも多い。
【発明の効果】
【０００８】
本開示にかかるアブソリュートエンコーダは、信頼性が高く分解能が高い位置データを算出することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１にかかるアブソリュートエンコーダの構成を示す図
【図２】実施の形態１にかかるアブソリュートエンコーダの光量補正部に入力される信号を示す図
【図３】実施の形態１にかかるアブソリュートエンコーダの光量補正部が出力する信号を示す図
【図４】図３に示したエッジ領域の信号を示す図
【図５】実施の形態１にかかるアブソリュートエンコーダのエッジ検出部が検出する立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジを説明するための図
【図６】図５に示したエッジ情報に対応するビット列を示す図
【図７】実施の形態１にかかるアブソリュートエンコーダのデコード部が粗い絶対位置を特定する処理を説明するための図
【図８】実施の形態１にかかるアブソリュートエンコーダの位相検出部が算出する、信号の位相ずれ量を説明するための図
【図９】実施の形態１にかかるアブソリュートエンコーダで得られる信号の特徴を説明するための図
【図１０】実施の形態２にかかるアブソリュートエンコーダの構成を示す図
【図１１】実施の形態２にかかるアブソリュートエンコーダにおけるイメージセンサの配置位置を説明するための図
【図１２】実施の形態３にかかるアブソリュートエンコーダの構成を示す図
【図１３】実施の形態３にかかるアブソリュートエンコーダの位置データ生成部による位置データの生成処理手順を示すフローチャート
【図１４】実施の形態３にかかるアブソリュートエンコーダの位置データ生成部による異常判定処理の第１例の処理手順を示すフローチャート
【図１５】実施の形態３にかかるアブソリュートエンコーダの位置データ生成部による異常判定処理の第２例の処理手順を示すフローチャート
【図１６】実施の形態３にかかるアブソリュートエンコーダのスケールに発生する面振れを説明するための図
【図１７】実施の形態４にかかるアブソリュートエンコーダの概略構成を示す図
【図１８】実施の形態４にかかるアブソリュートエンコーダのイメージセンサが実装されたモジュールの第１の構成例を示す図
【図１９】実施の形態４にかかるアブソリュートエンコーダのイメージセンサが実装されたモジュールの第２の構成例を示す図
【図２０】実施の形態４にかかるアブソリュートエンコーダのイメージセンサが実装されたモジュールの第３の構成例を示す図
【図２１】図２０に示したモジュールを実施の形態３のアブソリュートエンコーダに適用した場合の、アブソリュートエンコーダの構成を示す図
【図２２】実施の形態１にかかるアブソリュートエンコーダが備える絶対位置演算部を実現するハードウェア構成例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本開示の実施の形態にかかるアブソリュートエンコーダを図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかるアブソリュートエンコーダの構成を示す図である。アブソリュートエンコーダ１Ｘは、発光素子２と、イメージセンサ３Ｘ，４Ｘと、スケール２０と、ＡＤ（Analog  to  Digital）変換器５Ａ，５Ｂと、絶対位置演算部６Ｘとを備えている。
【００１２】
発光素子２は、スケール２０に光を照射する照明部である。発光素子２には、例えば点光源ＬＥＤ（Light  Emitting  Diode、発光ダイオード）が用いられる。イメージセンサ３Ｘ，４Ｘは、スケール２０からの光を受光する光検出部である。イメージセンサ３Ｘ，４Ｘには、ＣＣＤ（Charge  Coupled  Device、電荷結合素子）イメージセンサ、ＣＭＯＳ（Complementary  Metal  Oxide  Semiconductor、相補性金属酸化膜半導体）イメージセンサ等の撮像デバイスが用いられる。実施の形態１では、イメージセンサ３Ｘ，４Ｘが１次元イメージセンサである場合について説明するが、イメージセンサ３Ｘ，４Ｘは、２次元イメージセンサであっても構わない。
【００１３】
スケール２０は、円板状のスケールである。スケール２０は、モータ（図示せず）等が備える回転シャフト７に連結されており、回転シャフト７が回転することでスケール２０が回転する。スケール２０は、円周に沿った方向に絶対位置パターンである絶対値符号パターン３０を有するトラックが１本だけ設けられている。絶対値符号パターン３０には、スケール２０の径方向に延びる複数の反射部３１と、複数の非反射部３２とが配置されている。
【００１４】
反射部３１は、発光素子２からの光を反射する部分であり、また、非反射部３２は、発光素子２からの光を吸収、或いは透過する部分である。非反射部３２は、反射部３１の反射率よりも低い反射率で反射する部分であればよい。反射部３１および非反射部３２は、イメージセンサ３Ｘ，４Ｘ上に投影される光強度分布を変調するように機能する。
【００１５】
絶対値符号パターン３０は、スケール２０の角度位置を特徴づけるように反射部３１および非反射部３２で構成されている。絶対値符号パターン３０の配列には、例えば、Ｍ系列等の疑似ランダム符号をマンチェスター符号化した符号列が使用される。
【００１６】
実施の形態１では、発光素子２およびイメージセンサ３Ｘ，４Ｘが共にスケール２０の片側の面である上面に配置された反射型エンコーダを例示する。なお、実施の形態１のアブソリュートエンコーダ１Ｘは、スケール２０を挟んで互いに対向する位置である上面および下面に発光素子２およびイメージセンサ３Ｘ，４Ｘが配置された透過型エンコーダにも適用可能である。
【００１７】
透過型エンコーダの場合、絶対値符号パターン３０は、光を透過する透過部と、光を透過しない非透過部とで構成されればよい。反射型エンコーダおよび透過型エンコーダの何れの場合であっても、イメージセンサ３Ｘ，４Ｘ上に投影される光強度分布を変調するように構成されていれば、絶対値符号パターン３０の構成は特に限定されない。
【００１８】
また、実施の形態１では、スケール２０の中心から径方向に沿って、発光素子２およびイメージセンサ３Ｘ，４Ｘが、発光素子２、イメージセンサ３Ｘ、およびイメージセンサ４Ｘの順番で配置されている例を示しているが、配置の順番はこの順番に限らない。すなわち、発光素子２およびイメージセンサ３Ｘ，４Ｘは、受光する光のスケール２０上での反射位置が異なっていれば、配置の順番は限定されない。
【００１９】
イメージセンサ３Ｘ，４Ｘおよび発光素子２は、スケール２０の上面側である回転軸方向から見た場合に、スケール２０の中心からスケール２０の第１の径方向に延びる半直線上に重なるように配置されている。実施の形態１では、この半直線に、スケール２０の上面側から見た場合に、イメージセンサ３Ｘの中心と、イメージセンサ４Ｘの中心と、発光素子２の中心とが重なるように、イメージセンサ３Ｘ，４Ｘおよび発光素子２が配置されている。
【００２０】
実施の形態１では、イメージセンサ３Ｘが、第１のイメージセンサであり、イメージセンサ４Ｘが、第２のイメージセンサである。イメージセンサ３Ｘは、スケール２０の中心から第１の距離だけ離れた第１の位置からの第１の光を受光して第１の光に対応するアナログ信号を出力する。イメージセンサ４Ｘは、スケール２０の中心から第２の距離だけ離れた第２の位置からの第２の光を受光して第２の光に対応するアナログ信号を出力する。実施の形態１では、第１の距離と第２の距離とは異なる距離である。イメージセンサ３Ｘが、出力するアナログ信号が第１のアナログ信号であり、イメージセンサ４Ｘが、出力するアナログ信号が第２のアナログ信号である。
【００２１】
ＡＤ変換器５Ａは、イメージセンサ３Ｘが検出したアナログ信号をデジタル信号に変換する第１の信号変換部である。ＡＤ変換器５Ｂは、イメージセンサ４Ｘが検出したアナログ信号をデジタル信号に変換する第２の信号変換部である。ＡＤ変換器５Ａが変換するデジタル信号が第１のデジタル信号であり、ＡＤ変換器５Ｂが変換するデジタル信号が第２のデジタル信号である。
【００２２】
絶対位置演算部６Ｘは、ＡＤ変換器５Ａ，５Ｂからの出力に基づいて、スケール２０の絶対位置を演算する演算部である。絶対位置演算部６Ｘは、第１のデジタル信号および第２のデジタル信号に基づいて、スケール２０上での絶対位置を算出し、位置データ４０Ｘとして出力する。実施の形態１では、位置データ４０Ｘが第１の絶対位置である。
【００２３】
絶対位置演算部６Ｘは、光量補正部１０Ａ，１０Ｂと、エッジ検出部１１Ａ，１１Ｂと、デコード部１２Ａと、粗検出部１３Ａと、位相検出部１４Ｂと、高精度検出部１５Ｘとを有している。
【００２４】
光量補正部１０Ａは、ＡＤ変換器５Ａから送られてくるデジタル信号の信号強度を均一化して、エッジ検出部１１Ａに送る。光量補正部１０Ｂは、ＡＤ変換器５Ｂから送られてくるデジタル信号の信号強度を均一化して、エッジ検出部１１Ｂに送る。
【００２５】
エッジ検出部１１Ａは、光量補正部１０Ａによって信号強度が均一化された信号に対して、予め設定しておいた閾値レベルに一致する、イメージセンサ３Ｘ上でのエッジ位置（以下、エッジ画素位置という）を求める。また、エッジ検出部１１Ａは、エッジ画素位置がエッジの立ち上がりを示す立ち上がりエッジであるか、エッジの立ち下がりを示す立ち下がりエッジであるかを判別する。
【００２６】
エッジ検出部１１Ｂは、光量補正部１０Ｂによって信号強度が均一化された信号に対して、予め設定しておいた閾値レベルに一致する、イメージセンサ４Ｘ上でのエッジ画素位置を求める。また、エッジ検出部１１Ｂは、エッジ画素位置がエッジの立ち上がりを示す立ち上がりエッジであるか、エッジの立ち下がりを示す立ち下がりエッジであるかを判別する。
【００２７】
デコード部１２Ａは、エッジ検出部１１Ａが判別した立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジに基づいて、信号を、ビット値「１」およびビット値「０」からなるビット列に変換する。
【００２８】
粗検出部１３Ａは、デコード部１２Ａが変換したビット列から粗い絶対位置を検出する。粗検出部１３Ａでは、例えば、絶対値符号パターン３０のビット列を示すルックアップテーブルと、デコード部１２Ａが変換したビット列とを比較することで粗い絶対位置を検出する。実施の形態１では、粗検出部１３Ａが検出する粗い絶対位置が、第２の絶対位置である。
【００２９】
位相検出部１４Ｂは、エッジ検出部１１Ｂが判別した立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジに基づいて、基準となる画素位置（後述する基準画素位置１５０）に対する位相ずれ量を算出する。
【００３０】
高精度検出部１５Ｘは、粗検出部１３Ａが検出した粗い絶対位置と、位相検出部１４Ｂが算出した位相ずれ量とを足し合わせることで、スケール２０の絶対位置を算出する。高精度検出部１５Ｘは、算出した絶対位置を位置データ４０Ｘとして出力する。
【００３１】
なお、イメージセンサ３Ｘ，４Ｘおよび発光素子２は半直線上に重なるように配置されなくても構わない。換言すると、イメージセンサ３Ｘ，４Ｘは、スケール２０の上面側である回転軸方向から見た場合に、スケール２０の中心からスケール２０の第１の径方向に延びる半直線上に重なっていなくてもよい。すなわち、イメージセンサ３Ｘとスケール２０の中心とを結ぶ直線と、イメージセンサ４Ｘとスケール２０の中心とを結ぶ直線とは、異なる方向の直線であってもよい。
【００３２】
イメージセンサ３Ｘ，４Ｘおよび発光素子２が半直線上に重ならない場合、絶対位置演算部６Ｘは、予め算出されたイメージセンサ３Ｘ，４Ｘの位相差を用いて、イメージセンサ３Ｘ，４Ｘから得られる絶対位置の少なくとも一方を補正すればよい。例えば、粗検出部１３Ａは、イメージセンサ３Ｘから得られる絶対位置を、イメージセンサ３Ｘ，４Ｘおよび発光素子２が半直線上に配置された場合にイメージセンサ３Ｘから得られる絶対位置に補正する。また、位相検出部１４Ｂが、イメージセンサ４Ｘから得られる位相ずれ量を、イメージセンサ３Ｘ，４Ｘおよび発光素子２が半直線上に配置された場合にイメージセンサ４Ｘから得られる位相ずれ量に補正してもよい。
【００３３】
イメージセンサ３Ｘ，４Ｘおよび発光素子２が半直線上に重ならない場合、アブソリュートエンコーダ１Ｘには、２つの発光素子２が配置される。イメージセンサ３Ｘは、２つの発光素子２のうちの一方の発光素子２からの光を受光し、イメージセンサ４Ｘは、２つの発光素子２のうちの他方の発光素子２からの光を受光する。
【００３４】
次に、絶対位置演算部６Ｘの各構成部の動作について説明する。ＡＤ変換器５Ａが、イメージセンサ３Ｘで検出されたアナログ信号をデジタル信号に変換して光量補正部１０Ａに送ると、光量補正部１０Ａは、デジタル信号の信号強度を均一化して、エッジ検出部１１Ａに送る。
【００３５】
ＡＤ変換器５Ｂが、イメージセンサ４Ｘで検出されたアナログ信号をデジタル信号に変換して光量補正部１０Ｂに送ると、光量補正部１０Ｂは、デジタル信号の信号強度を均一化して、エッジ検出部１１Ｂに送る。
【００３６】
図２は、実施の形態１にかかるアブソリュートエンコーダの光量補正部に入力される信号を示す図である。図２の横軸は画素位置であり、縦軸は信号強度である。光量補正部１０Ａ，１０Ｂに入力される信号は、光強度分布７０のような分布を有している。
【００３７】
光量補正部１０Ａに入力される信号と、光量補正部１０Ｂに入力される信号とは、イメージセンサ３Ｘ，４Ｘの配置位置の差の分だけ異なる信号となっている。イメージセンサ３Ｘ，４Ｘは同様の処理を実行し、光量補正部１０Ａ，１０Ｂは同様の処理を実行し、エッジ検出部１１Ａ，１１Ｂは同様の処理を実行するので、図２から図５では、イメージセンサ３Ｘ、光量補正部１０Ａ、エッジ検出部１１Ａによる処理について説明する。
【００３８】
図２に示すＨｉｇｈビット８は、スケール２０の反射部３１でのパターンを表し、Ｌｏｗビット９は、スケール２０の非反射部３２でのパターンを表している。イメージセンサ３Ｘ上に投影されるスケール２０の絶対値符号パターン３０に対応する信号は、図２に示すように、Ｈｉｇｈビット８およびＬｏｗビット９が不均一な光強度分布７０となる。すなわち、絶対値符号パターン３０による信号は、発光素子２自体の光強度分布のばらつき、イメージセンサ３Ｘの各画素のゲインばらつき等の影響によって、不均一な光強度分布７０となる。そこで、光量補正部１０Ａは、不均一な光強度分布７０を均一な光強度分布となるように予め計測しておいた光量補正値に基づいて画素毎に光量の補正を行う。
【００３９】
図３は、実施の形態１にかかるアブソリュートエンコーダの光量補正部が出力する信号を示す図である。図３の横軸は画素位置であり、縦軸は信号強度である。図３では、光量補正部１０Ａが、図２に示した信号の光量を補正した後の信号の光強度分布７１を示している。図３に示すように、光量補正後には、絶対値符号パターン３０に対応する信号は、Ｈｉｇｈビット８およびＬｏｗビット９が均一な光強度分布７１となる。光量補正部１０Ａは、光強度分布７１をエッジ検出部１１Ａに送る。また、光量補正部１０Ｂは、光量の補正を行った光強度分布をエッジ検出部１１Ｂに送る。
【００４０】
エッジ検出部１１Ａは、光強度分布７１の信号に対して、予め設定しておいた閾値レベル１０５に一致する、イメージセンサ３Ｘ上でのエッジ画素位置（後述するエッジ画素位置１１０）を求める。図３では、エッジ画素位置を含む領域であるエッジ領域の一例として、エッジ領域７５を示している。
【００４１】
図４は、図３に示したエッジ領域の信号を示す図である。図４の横軸は画素位置であり、縦軸は信号強度である。図４では、図３に示したエッジ領域７５の拡大図を示している。光強度分布７１の信号のうち閾値レベル１０５に一致する画素位置がエッジ画素位置１１０である。
【００４２】
エッジ検出部１１Ａは、隣り合う、ｉ（ｉは自然数）番目の画素の信号強度と、ｉ＋１番目の画素の信号強度とのうち、一方の信号強度が閾値レベル１０５よりも低く、他方の信号強度が閾値レベル１０５よりも高い２つの画素を検出する。具体的には、エッジ検出部１１Ａは、ｉ番目の画素の信号強度が閾値レベル１０５よりも低く、且つｉ＋１番目の画素の信号強度が閾値レベル１０５よりも高い２つの画素間にエッジ画素位置１１０があると判断する。また、エッジ検出部１１Ａは、ｉ番目の画素の信号強度が閾値レベル１０５よりも高く、且つｉ＋１番目の画素の信号強度が閾値レベル１０５よりも低い２つの画素間にエッジ画素位置１１０があると判断する。
【００４３】
さらに、エッジ検出部１１Ａは、エッジ画素位置１１０があると判定したｉ番目の画素とｉ＋１番目の画素に対して、閾値レベル１０５を跨ぐようｉ番目の画素とｉ＋１番目の画素を線形補間する。エッジ検出部１１Ａは、線形補間された信号と、閾値レベル１０５との一致点をエッジ画素位置１１０として検出する。このようにエッジ画素位置１１０は、デジタル信号の立ち上がりまたは立ち下がりの位置である。換言すると、エッジ画素位置１１０は、デジタル信号の有無の境界である。
【００４４】
また、エッジ検出部１１Ａは、検出したエッジ画素位置１１０が、立ち上がりエッジであるか、立ち下がりエッジであるかを判定することで、立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジを検出する。
【００４５】
図５は、実施の形態１にかかるアブソリュートエンコーダのエッジ検出部が検出する立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジを説明するための図である。図５の横方向は、画素位置に対応している。
【００４６】
エッジ検出部１１Ａは、検出したエッジ画素位置１１０のうち、ｉ番目の画素の信号強度がｉ＋１番目の画素の信号強度よりも低いエッジ画素位置１１０を立ち上がりエッジ５１として検出する。
【００４７】
また、エッジ検出部１１Ａは、検出したエッジ画素位置１１０のうち、ｉ番目の画素の信号強度がｉ＋１番目の画素の信号強度よりも高いエッジ画素位置１１０を立ち下がりエッジ５２として検出する。
【００４８】
これにより、エッジ検出部１１Ａは、エッジ画素位置１１０が、立ち上がりエッジ５１であるか、または立ち下がりエッジ５２であるかを示すエッジ方向情報５０を、各エッジ画素位置１１０に対して設定する。エッジ検出部１１Ａは、エッジ方向情報５０およびエッジ画素位置１１０をデコード部１２Ａに送る。
【００４９】
エッジ検出部１１Ｂもエッジ検出部１１Ａと同様の処理によってエッジ方向情報５０およびエッジ画素位置１１０を検出する。エッジ検出部１１Ｂは、エッジ方向情報５０およびエッジ画素位置１１０を位相検出部１４Ｂに送る。
【００５０】
デコード部１２Ａは、エッジ方向情報５０およびエッジ画素位置１１０に基づいて、Ｈｉｇｈビット８およびＬｏｗビット９を、「１」または「０」のビット値に変換することで、信号をビット列に変換する。
【００５１】
図６は、図５に示したエッジ情報に対応するビット列を示す図である。図６では、デコード部１２Ａが、エッジ方向情報５０およびエッジ画素位置１１０に基づいて、Ｈｉｇｈビット８およびＬｏｗビット９を、「１」または「０」に変換したビット列１２０を示している。
【００５２】
デコード部１２Ａは、例えば、立ち上がりエッジ５１から立ち下がりエッジ５２までの間はビット値「１」とし、立ち下がりエッジ５２から立ち上がりエッジ５１までの間はビット値「０」とすることでビット列１２０を生成する。これにより、Ｈｉｇｈビット８がビット値「１」として表現され、Ｌｏｗビット９がビット値「０」として表現される。
【００５３】
また、デコード部１２Ａは、１ビット当たりの画素の幅が基本周期幅と等しくなるように、ビット列１２０を生成する。基本周期幅は、反射部３１および非反射部３２で構成される絶対値符号パターン３０の最小線幅である。但し、絶対値符号パターン３０はスケール２０の中心から放射線状に形成されているので、基本周期幅は、スケール２０の径方向に依存して値が変わる。
【００５４】
デコード部１２Ａは、Ｈｉｇｈビット８およびＬｏｗビット９を２値化処理によって「１」または「０」のビット値に変換することで、信号をビット列１２０に変換してもよい。デコード部１２Ａは、信号を「１」および「０」からなるビット列１２０に変換できる方法であれば、何れの方法で信号をビット列１２０に変換してもよい。デコード部１２Ａは、ビット列１２０を粗検出部１３Ａに送る。
【００５５】
粗検出部１３Ａは、デコード部１２Ａが変換したビット列１２０から粗い絶対位置を検出する。粗検出部１３Ａには、例えば、絶対値符号パターン３０を構成するビット列が、予めルックアップテーブル内に格納されている。粗検出部１３Ａは、デコード部１２Ａが検出したビット列１２０と、ルックアップテーブル内のビット列とを比較することで、粗い絶対位置を特定する。粗検出部１３Ａは、ビット列１２０が、ルックアップテーブル内の何れのビット列に対応しているかに基づいて、粗い絶対位置を特定する。
【００５６】
図７は、実施の形態１にかかるアブソリュートエンコーダのデコード部が粗い絶対位置を特定する処理を説明するための図である。粗検出部１３Ａは、ルックアップテーブル１３０を参照し、ビット列１２０と一致するビット列１４０を探索する。粗検出部１３Ａは、ビット列１４０に相当する絶対位置を求めることで、ビット列１２０に対応する粗い絶対位置を特定する。粗検出部１３Ａは、ビット列１２０と一致するビット列１４０の位置に対応する位置を粗い絶対位置として検出する。粗検出部１３Ａは、特定した絶対位置を高精度検出部１５Ｘに送る。
【００５７】
なお、粗検出部１３Ａが、ビット列１４０の中央ビットに相当する画素位置を基準に粗い絶対位置を特定した場合、特定した絶対位置は、イメージセンサ３Ｘで取得する中心画素位置における絶対位置に相当する。
【００５８】
位相検出部１４Ｂは、エッジ検出部１１Ｂからエッジ方向情報５０およびエッジ画素位置１１０を受け付けると、基準の画素位置である基準画素位置と、信号との間の位相ずれ量を算出する。
【００５９】
図８は、実施の形態１にかかるアブソリュートエンコーダの位相検出部が算出する、信号の位相ずれ量を説明するための図である。位相検出部１４Ｂは、イメージセンサ４Ｘの基準画素位置１５０に対する位相ずれ量θを算出する。基準画素位置１５０の中心位置をＰとし、Ｐに一番近いエッジ画素位置１１０をＺＣ（ｉ）とすると、ＺＣ（ｉ）は、基準画素位置１５０からの位相ずれ量θを用いて以下の式（１）で表すことができる。
【００６０】
ＺＣ（ｉ）＝Ｐ＋θ・・・（１）
【００６１】
θは、基準画素位置１５０よりも左にあればマイナスの符号となり、右にあればプラスの符号となる。換言すると、θは、基準画素位置１５０よりも回転方向の手前にあればマイナスの符号となり、基準画素位置１５０よりも回転方向の奥にあればプラスの符号となる。位相検出部１４Ｂは、エッジ検出部１１Ｂで検出したエッジ画素位置１１０のうち、Ｐに最も近いＺＣ（ｉ）を探索し、ＺＣ（ｉ）とＰとの差分をとることで位相ずれ量θを算出する。
【００６２】
なお、実施の形態１では、位相検出部１４ＢがＺＣ（ｉ）およびＰのみを用いて位相ずれ量θを算出しているが、位相検出部１４Ｂは、全てのエッジ画素位置１１０を用いて、最小二乗法により位相ずれ量θを算出してもよい。また、基準画素位置１５０は、イメージセンサ４Ｘの中心画素であってもよいし、左端または右端の画素でもよく、基準画素位置１５０の位置は特に限定されない。位相検出部１４Ｂは、位相ずれ量θを高精度検出部１５Ｘに送る。
【００６３】
高精度検出部１５Ｘは、粗検出部１３Ａが算出した粗い絶対位置と、位相検出部１４Ｂが算出した位相ずれ量θとを足し合わせることで、スケール２０の絶対位置を算出する。高精度検出部１５Ｘは、粗い絶対位置の特定に使用したビットに対応する画素位置と、位相ずれ量θの算出に使用した基準画素位置１５０とを一致させたうえで、スケール２０の絶対位置を算出する。高精度検出部１５Ｘは、算出した絶対位置を位置データ４０Ｘとして出力する。
【００６４】
このように、アブソリュートエンコーダ１Ｘは、信号検出用のパターンとしては絶対値符号パターン３０のみから高精度な絶対位置を検出することができる。したがって、アブソリュートエンコーダ１Ｘは、信号検出用のパターンを複雑化することなく、高い信頼性で高い分解能の絶対位置を検出することが可能となる。
【００６５】
また、アブソリュートエンコーダ１Ｘは、スケール２０の径方向に沿って配置された２つのイメージセンサ３Ｘ，４Ｘを用いているので、絶対位置の検出精度を向上させることができる。ここで、アブソリュートエンコーダ１Ｘが２つのイメージセンサ３Ｘ，４Ｘを用いて絶対位置の検出精度を向上させることができる理由について説明する。
【００６６】
アブソリュートエンコーダ１Ｘでは、図１に示すように、スケール２０の回転軸方向から見た場合に、スケール２０の径方向に対して、発光素子２の中心、イメージセンサ３Ｘの中心、およびイメージセンサ４Ｘの中心が一直線上になるように、発光素子２、イメージセンサ３Ｘ，４Ｘが配置されている。また、イメージセンサ３Ｘは、イメージセンサ４Ｘよりもスケール２０の中心に近い位置に配置されている。ここでのイメージセンサ３Ｘ，４Ｘは、同一の仕様である。
【００６７】
ここで、イメージセンサ３Ｘ，４Ｘで受光する光を、ＡＤ変換器５Ａ，５Ｂおよび絶対位置演算部６Ｘで処理して得られる信号の特徴について説明する。
【００６８】
図９は、実施の形態１にかかるアブソリュートエンコーダで得られる信号の特徴を説明するための図である。図９の左側に示すスケール２０の一部には、イメージセンサ３Ｘが受光した光のスケール２０上での反射地点１６０と、イメージセンサ４Ｘが受光した光のスケール２０上での反射地点１７０とを示している。また、図９の右側には、イメージセンサ３Ｘ，４Ｘに投影された光の光量補正後の光強度分布７２，７３を示している。光強度分布７２が、反射地点１６０における光の強度分布であり、光強度分布７３が、反射地点１７０における光の強度分布である。
【００６９】
イメージセンサ３Ｘが受光する光の反射地点１６０には、イメージセンサ４Ｘが受光する光の反射地点１７０よりも多くの絶対値符号パターン３０が含まれている。このため、エッジ検出部１１Ｂが、イメージセンサ３Ｘに投影された光の光強度分布７２に対してエッジ検出処理を実行すると、イメージセンサ４Ｘに投影された光の光強度分布７３に対するエッジ検出よりも多くのエッジ画素位置１１０が検出される。
【００７０】
また、反射地点１６０，１７０に含まれる、同一の反射部３１の線幅または同一の非反射部３２の線幅に着目すると、反射地点１６０における線幅の方が、反射地点１７０における線幅よりも狭い。このため、光強度分布７２における基本周期幅は、光強度分布７３における基本周期幅よりも狭くなる。これは、デコード部１２Ａが光強度分布７２に対して生成するビット列１８が、光強度分布７３に対して生成されるビット列１９よりも、１ビット当たりの画素数が少なく、ビット数（ビット長）が多いことを意味している。すなわち、イメージセンサ４Ｘで受光する光の方が、イメージセンサ３Ｘで受光する光よりも１ビット当たりの画素数が多いので、イメージセンサ３Ｘで受光する光よりも分解能が高い。一方、イメージセンサ３Ｘで受光する光の方が、イメージセンサ４Ｘで受光する光よりもビット数が多いので、イメージセンサ４Ｘで受光する光よりも信頼度が高い。
【００７１】
実施の形態１のアブソリュートエンコーダ１Ｘは、イメージセンサ３Ｘ，４Ｘによって得られる信号を絶対位置演算部６Ｘ内で別々に処理し、高精度検出部１５Ｘが、別々に求められた位置情報を足し合わせている。
【００７２】
アブソリュートエンコーダ１Ｘでは、ＡＤ変換器５Ａが、イメージセンサ３Ｘからのアナログ信号をデジタル信号に変換し、絶対位置演算部６Ｘに入力する。絶対位置演算部６Ｘは、このＡＤ変換器５Ａからのデジタル信号に対し、光量補正処理、エッジ検出処理、およびデコード処理を実行し、粗検出部１３Ａが、粗い絶対位置を算出する。
【００７３】
粗検出部１３Ａは、イメージセンサ３Ｘが取得した信号から生成したビット列１８と、ルックアップテーブル１３０に格納されたビット列とを比較することで粗い絶対位置を特定する。ビット列１８は、ビット列１９よりもビット数が多いので、粗検出部１３Ａは、ビット列１９を用いる場合よりも多くのビットを比較対象とすることができ、算出する絶対位置の信頼性を高めることができる。例えば、スケール２０への異物の付着によってスケール２０への光が遮光され、ビット列１８の一部のビットに誤りが発生した場合であっても、比較対象とするビット数が多ければ、粗検出部１３Ａは、異物の付着による影響を受けずに絶対位置を特定することができる。
【００７４】
また、アブソリュートエンコーダ１Ｘでは、ＡＤ変換器５Ｂが、イメージセンサ４Ｘからのアナログ信号をデジタル信号に変換し、絶対位置演算部６Ｘに入力する。絶対位置演算部６Ｘは、このＡＤ変換器５Ｂからのデジタル信号に対し、光量補正処理、およびエッジ検出処理を実行し、エッジ検出部１１Ｂが、位相ずれ量θを算出する。
【００７５】
位相検出部１４Ｂが算出する位相ずれ量θの単位は画素数である。イメージセンサ４Ｘが取得したビット列１９の１ビット当たりの画素数は、ビット列１８の１ビット当たりの画素数よりも多い。したがって、位相ずれ量θに相当する画素数は、ビット列１９の画素数の方が、ビット列１８の画素数よりも多くなる。位相検出部１４Ｂは、ビット列１９を用いて位相ずれ量θを算出しているので、ビット列１８を用いて位相ずれ量θを算出する場合よりも高い分解能の位相ずれ量θを算出することができる。
【００７６】
高精度検出部１５Ｘは、粗検出部１３Ａが算出した信頼性の高い粗い絶対位置と、位相検出部１４Ｂが算出した高い分解能の位相ずれ量θとを足し合わせる。このように、アブソリュートエンコーダ１Ｘは、イメージセンサ３Ｘ，４Ｘから得られる信号を別々に処理して足し合わせることで、信頼性が高く分解能が高い絶対位置を得ることができる。
【００７７】
このように、アブソリュートエンコーダ１Ｘは、絶対値符号パターン３０のうちの２箇所で計測された２つの信号に基づいて位置データ４０Ｘを算出しているので、信頼性が高く分解能が高い絶対位置を得ることができる。
【００７８】
また、アブソリュートエンコーダ１Ｘは、信頼性が高く分解能が高い絶対位置を得ることができるので、ＡＤ変換器５Ａ，５Ｂの分解能を向上させる必要も、また検出回数を増やす必要もない。
【００７９】
また、アブソリュートエンコーダ１Ｘのスケール２０は、円周に沿った方向に絶対値符号パターン３０を有するトラックが１本だけ設けられているので、簡易な構成で信頼性が高く分解能が高い絶対位置を得ることができる。
【００８０】
なお、実施の形態１では、同一仕様のイメージセンサ３Ｘ，４Ｘを用いる場合について説明したが、ビット列１８のビット数が、ビット列１９のビット数よりも多いという条件を満たしていれば、イメージセンサ４Ｘよりも小型化のイメージセンサ３Ｘが用いられてもよい。これにより、アブソリュートエンコーダ１Ｘの実装体積を軽減することができる。また、アブソリュートエンコーダ１Ｘは、３つ以上のイメージセンサを用いて絶対位置を検出してもよい。
【００８１】
このように実施の形態１のアブソリュートエンコーダ１Ｘでは、イメージセンサ３Ｘ，４Ｘが、スケール２０の中心から径方向に延びる半直線上に重なるように配置されている。また、絶対位置演算部６Ｘが、イメージセンサ３Ｘからの信号に基づいてスケール２０上での粗い絶対位置を算出するとともに、イメージセンサ４Ｘからの信号に基づいて基準画素位置１５０からの位相ずれ量θを算出している。そして、絶対位置演算部６Ｘが、粗い絶対位置と位相ずれ量θとを足し合わせることで位置データ４０Ｘを算出している。これにより、絶対位置演算部６Ｘは、信頼度の高い粗い情報に基づいて算出された絶対位置と、分解能が高い情報に基づいて算出された位相ずれ量θとを足し合わせることができるので、信頼性が高く分解能が高い位置データ４０Ｘを算出することができる。
【００８２】
実施の形態２．
つぎに、図１０および図１１を用いて実施の形態２について説明する。実施の形態２では、絶対位置演算部が、一方のイメージセンサから取得した信号を用いて算出したビット列と、他方のイメージセンサから取得した信号を用いて算出したビット列とを繋ぎ合わせたビット列を生成して粗い絶対位置を算出する。
【００８３】
図１０は、実施の形態２にかかるアブソリュートエンコーダの構成を示す図である。図１１は、実施の形態２にかかるアブソリュートエンコーダにおけるイメージセンサの配置位置を説明するための図である。図１０の各構成要素のうち図１に示す実施の形態１のアブソリュートエンコーダ１Ｘと同一機能を達成する構成要素については同一符号を付しており、重複する説明は省略する。
【００８４】
アブソリュートエンコーダ１Ｙは、発光素子２と、イメージセンサ３Ｙ，４Ｙと、スケール２０と、ＡＤ変換器５Ａ，５Ｂと、絶対位置演算部６Ｙとを備えている。イメージセンサ３Ｙ，４Ｙは、イメージセンサ３Ｘ，４Ｘと同様のイメージセンサであり、イメージセンサ３Ｘ，４Ｘとは、スケール２０の円周に沿った方向の配置位置が異なる。
【００８５】
絶対位置演算部６Ｙは、光量補正部１０Ａ，１０Ｂと、エッジ検出部１１Ａ，１１Ｂと、デコード部１２Ａ，１２Ｂと、粗検出部１３Ｙと、位相検出部１４Ａ，１４Ｂと、高精度検出部１５Ａ，１５Ｂと、演算部４５とを有している。
【００８６】
アブソリュートエンコーダ１Ｙでは、イメージセンサ３Ｙの中心Ｃａとイメージセンサ４Ｙの中心Ｃｂとが、スケール２０の円周に沿った方向に対して異なる位置となっている。換言すると、アブソリュートエンコーダ１Ｙでは、スケール２０を上面側から見た場合に、イメージセンサ３Ｙの中心Ｃａ以外の位置とイメージセンサ４Ｙの中心Ｃｂ以外の位置との少なくとも一方が、スケール２０の中心Ｃ１からスケール２０の第１の径方向に延びる半直線２２上に重なるようにイメージセンサ３Ｙ，４Ｙが配置されている。すなわち、イメージセンサ３Ｙの一部およびイメージセンサ４Ｙの一部が半直線２２上に重なり、且つイメージセンサ３Ｙの中心Ｃａとイメージセンサ４Ｙの中心Ｃｂとの少なくとも一方が、半直線２２上に重ならないようにイメージセンサ３Ｙ，４Ｙが配置されている。発光素子２は、発光素子２の中心Ｃ２が、この半直線２２上に重なるように配置されている。中心Ｃａから半直線２２までの最短距離と、中心Ｃｂから半直線２２までの最短距離とは同じである。
【００８７】
また、アブソリュートエンコーダ１Ｙでは、発光素子２の中心Ｃ２とスケール２０の中心Ｃ１とを結ぶ半直線２２が、イメージセンサ３Ｙの受光面２１Ａおよびイメージセンサ４Ｙの受光面２１Ｂを通るように、イメージセンサ３Ｙ，４Ｙが配置されている。また、アブソリュートエンコーダ１Ｙでは、イメージセンサ３Ｙの長手方向に延びる中央線４１と、イメージセンサ４Ｙの長手方向に延びる中央線４２とが重ならないように、イメージセンサ３Ｙ，４Ｙが配置されている。イメージセンサ３Ｙ，４Ｙの長手方向は、半直線２２に垂直な方向である。実施の形態２では、イメージセンサ３Ｙが、第１のイメージセンサであり、イメージセンサ４Ｙが、第２のイメージセンサである。
【００８８】
このように、アブソリュートエンコーダ１Ｙでは、イメージセンサ３Ｙ，４Ｙの円周に沿った方向の位置および径方向の位置が異なり、かつ半直線２２が受光面２１Ａ，２１Ｂを通るように、イメージセンサ３Ｙ，４Ｙが配置されている。
【００８９】
このようなイメージセンサ３Ｙ，４Ｙの配置により、受光面２１Ａ，２１Ｂで受光される光には共通の絶対値符号パターンが一部含まれることになる。これにより、アブソリュートエンコーダ１Ｙは、イメージセンサ３Ｙ，４Ｙの信号をデコードすることで得られるビット列を繋ぎ合わせたビット列２３を得ることができる。
【００９０】
絶対位置演算部６Ｙでは、光量補正部１０Ａ、エッジ検出部１１Ａ、デコード部１２Ａ、位相検出部１４Ａ、および高精度検出部１５Ａが、それぞれ光量補正部１０Ｂ、エッジ検出部１１Ｂ、デコード部１２Ｂ、位相検出部１４Ｂ、および高精度検出部１５Ｂと同様の処理を実行する。したがって、ここでは光量補正部１０Ａ、エッジ検出部１１Ａ、デコード部１２Ａ、位相検出部１４Ａ、および高精度検出部１５Ａが実行する処理について説明する。また、粗検出部１３Ｙおよび演算部４５が実行する処理について説明する。
【００９１】
絶対位置演算部６Ｙの光量補正部１０Ａ、エッジ検出部１１Ａ、デコード部１２Ａ、粗検出部１３Ｙ、位相検出部１４Ａ、および高精度検出部１５Ａは、それぞれ、絶対位置演算部６Ｘの光量補正部１０Ａ、エッジ検出部１１Ａ、デコード部１２Ａ、粗検出部１３Ａ、位相検出部１４Ｂ、および高精度検出部１５Ｘと同様の処理を実行する。
【００９２】
すなわち、光量補正部１０Ａは、ＡＤ変換器５Ａから送られてくるデジタル信号の信号強度を均一化して、エッジ検出部１１Ａに送る。エッジ検出部１１Ａは、信号強度が均一化された信号に対して、閾値レベル１０５に一致するエッジ画素位置１１０を求める。また、エッジ検出部１１Ａは、エッジの立ち上がりまたは立ち下がりを示すエッジ方向情報５０を各エッジ画素位置１１０に設定する。絶対位置演算部６Ｙのエッジ検出部１１Ａは、エッジ方向情報５０およびエッジ画素位置１１０をデコード部１２Ａおよび位相検出部１４Ａに送る。
【００９３】
デコード部１２Ａは、エッジ方向情報５０およびエッジ画素位置１１０に基づいて、信号を、ビット値「１」およびビット値「０」からなるビット列に変換する。デコード部１２Ａは、ビット列を粗検出部１３Ｙに送る。
【００９４】
また、デコード部１２Ｂは、デコード部１２Ａと同様の処理を実行する。すなわち、デコード部１２Ｂは、エッジ検出部１１Ｂから受け付けた、エッジ方向情報５０およびエッジ画素位置１１０に基づいて、信号を、ビット値「１」およびビット値「０」からなるビット列に変換する。デコード部１２Ｂは、ビット列を粗検出部１３Ｙに送る。
【００９５】
粗検出部１３Ｙは、デコード部１２Ａが変換したビット列と、デコード部１２Ｂが変換したビット列とを繋ぎ合わせることで、ビット列２３を生成する。粗検出部１３Ｙは、ビット列２３とルックアップテーブル１３０とを比較することで粗い絶対位置を検出する。このとき、粗検出部１３Ｙは、特定する粗い絶対位置が、半直線２２上のスケール角度位置となるように粗い絶対位置を調整したうえで粗い絶対位置を検出する。実施の形態２では、粗検出部１３Ｙが検出する粗い絶対位置が、第２の絶対位置である。粗検出部１３Ｙは、調整後の粗い絶対位置を高精度検出部１５Ａ，１５Ｂに送る。
【００９６】
位相検出部１４Ａは、エッジ検出部１１Ａが判別した立ち上がりエッジ５１および立ち下がりエッジ５２に基づいて、基準画素位置２４に対する位相ずれ量θを算出する。このとき、位相検出部１４Ａは、イメージセンサ３Ｙの基準画素位置が、半直線２２上の基準画素位置２４となるように位相ずれ量θを調整したうえで位相ずれ量θを算出する。位相検出部１４Ａは、位相ずれ量θを高精度検出部１５Ａに送る。
【００９７】
また、位相検出部１４Ｂは、エッジ検出部１１Ｂが判別した立ち上がりエッジ５１および立ち下がりエッジ５２に基づいて、基準画素位置２５に対する位相ずれ量θを算出する。このとき、位相検出部１４Ｂは、イメージセンサ４Ｙの基準画素位置が、半直線２２上の基準画素位置２５となるように位相ずれ量θを調整したうえで位相ずれ量θを算出する。位相検出部１４Ｂは、位相ずれ量θを高精度検出部１５Ｂに送る。
【００９８】
実施の形態２では、基準画素位置２４が第１の基準画素位置であり、位相検出部１４Ａが算出する位相ずれ量θが第１の位相ずれ量である。また、実施の形態２では、基準画素位置２５が第２の基準画素位置であり、位相検出部１４Ｂが算出する位相ずれ量θが第２の位相ずれ量である。
【００９９】
高精度検出部１５Ａは、粗検出部１３Ｙが検出した粗い絶対位置と、位相検出部１４Ａが算出した位相ずれ量θとを足し合わせることで、スケール２０の絶対位置を算出する。高精度検出部１５Ａは、算出した絶対位置を演算部４５に送る。
【０１００】
また、高精度検出部１５Ｂは、高精度検出部１５Ａと同様に、粗検出部１３Ｙが検出した粗い絶対位置と、位相検出部１４Ｂが算出した位相ずれ量θとを足し合わせることで、スケール２０の絶対位置を算出する。高精度検出部１５Ｂは、算出した絶対位置を演算部４５に送る。
【０１０１】
実施の形態２では、高精度検出部１５Ａが算出する絶対位置が第３の絶対位置であり、高精度検出部１５Ｂが算出する絶対位置が第４の絶対位置である。
【０１０２】
このように、イメージセンサ３Ｙが取得した信号は、光量補正部１０Ａから高精度検出部１５Ａまでの処理によってスケール２０の絶対位置に演算され、イメージセンサ４Ｙが取得した信号は、光量補正部１０Ｂから高精度検出部１５Ｂまでの処理によってスケール２０の絶対位置に演算される。
【０１０３】
演算部４５は、高精度検出部１５Ａが算出した絶対位置と、高精度検出部１５Ｂが算出した絶対位置との平均位置を算出し、算出した平均位置を位置データ４０Ｙとして出力する。実施の形態２では、位置データ４０Ｙが第１の絶対位置である。
【０１０４】
このように実施の形態２の絶対位置演算部６Ｙでは、粗検出部１３Ｙが、デコード部１２Ａが変換したビット列と、デコード部１２Ｂが変換したビット列とを繋ぎ合わせたビット列２３を生成して絶対位置を算出するので、信頼性の高い絶対位置を得ることができる。
【０１０５】
実施の形態３．
つぎに、図１２から図１６を用いて実施の形態３について説明する。実施の形態３のアブソリュートエンコーダは、２つのイメージセンサがスケール２０の中心を挟んで対向する位置に配置されている。実施の形態３のアブソリュートエンコーダは、２つのイメージセンサのうち一方の角度検出機能が異常である場合には、正常なイメージセンサから得られた絶対位置を出力し、両方の角度検出機能が正常である場合には、絶対位置の平均位置を出力する。
【０１０６】
図１２は、実施の形態３にかかるアブソリュートエンコーダの構成を示す図である。図１２の各構成要素のうち図１に示す実施の形態１のアブソリュートエンコーダ１Ｘまたは図１０に示す実施の形態２のアブソリュートエンコーダ１Ｙと同一機能を達成する構成要素については同一符号を付しており、重複する説明は省略する。
【０１０７】
アブソリュートエンコーダ１Ｚは、発光素子２Ａ，２Ｂと、イメージセンサ３Ｚ，４Ｚと、スケール２０と、ＡＤ変換器５Ａ，５Ｂと、絶対位置演算部６Ｚとを備えている。イメージセンサ３Ｚ，４Ｚは、イメージセンサ３Ｘ，４Ｘと同様のイメージセンサであり、イメージセンサ３Ｘ，４Ｘとは配置位置が異なる。
【０１０８】
実施の形態３では、イメージセンサ３Ｚ，４Ｚが、回転シャフト７の回転軸を対称に１８０°ずれた位置に配置されている。換言すると、イメージセンサ３Ｚ，４Ｚが、スケール２０の中心位置を挟んで対向するよう配置されている。
【０１０９】
また、発光素子２Ａ，２Ｂは、実施の形態１の発光素子２と同様にスケール２０に光を照射する照明部である。イメージセンサ３Ｚは、発光素子２Ａが照射してスケール２０で反射された光を受光し、受光した光に対応するアナログ信号をＡＤ変換器５Ａに出力する。イメージセンサ４Ｚは、発光素子２Ｂが照射してスケール２０で反射された光を受光し、受光した光に対応するアナログ信号をＡＤ変換器５Ｂに出力する。
【０１１０】
実施の形態３では、発光素子２Ａが、スケール２０の第１の位置に光を照射する第１の発光素子であり、発光素子２Ｂが、スケール２０の第２の位置に光を照射する第２の発光素子である。また、実施の形態３では、イメージセンサ３Ｚが第１のイメージセンサであり、イメージセンサ４Ｚが第２のイメージセンサである。イメージセンサ３Ｚは、スケール２０の中心から第１の距離だけ離れた第１の位置からの第１の光を受光して第１の光に対応するアナログ信号を出力する。イメージセンサ４Ｚは、スケール２０の中心から第２の距離だけ離れた第２の位置からの第２の光を受光して第２の光に対応するアナログ信号を出力する。実施の形態３では、第１の距離と第２の距離とは異なる距離であってもよいし、同じ距離であってもよい。イメージセンサ３Ｚが、出力するアナログ信号が第１のアナログ信号であり、イメージセンサ４Ｚが、出力するアナログ信号が第２のアナログ信号である。
【０１１１】
絶対位置演算部６Ｚは、光量補正部１０Ａ，１０Ｂと、エッジ検出部１１Ａ，１１Ｂと、デコード部１２Ａ，１２Ｂと、粗検出部１３Ａ，１３Ｂと、位相検出部１４Ａ，１４Ｂと、高精度検出部１５Ａ，１５Ｂと、位置データ生成部１６とを有している。
【０１１２】
粗検出部１３Ａは、デコード部１２Ａが変換したビット列とルックアップテーブル１３０とを比較することで粗い絶対位置を検出する。粗検出部１３Ａは、調整後の粗い絶対位置を高精度検出部１５Ａに送る。
【０１１３】
粗検出部１３Ｂは、デコード部１２Ｂが変換したビット列とルックアップテーブル１３０とを比較することで粗い絶対位置を検出する。粗検出部１３Ｂは、調整後の粗い絶対位置を高精度検出部１５Ｂに送る。
【０１１４】
高精度検出部１５Ａは、粗検出部１３Ａが検出した粗い絶対位置と、位相検出部１４Ａが算出した位相ずれ量θとを足し合わせることで、スケール２０の絶対位置を算出する。高精度検出部１５Ａは、算出した絶対位置を位置データ生成部１６に送る。
【０１１５】
高精度検出部１５Ｂは、粗検出部１３Ｂが検出した粗い絶対位置と、位相検出部１４Ｂが算出した位相ずれ量θとを足し合わせることで、スケール２０の絶対位置を算出する。高精度検出部１５Ｂは、算出した絶対位置を位置データ生成部１６に送る。
【０１１６】
このように、絶対位置演算部６Ｚは、イメージセンサ３Ｚが取得した信号と、イメージセンサ４Ｚが取得した信号とを別々に処理して、それぞれの信号から絶対位置を算出する。すなわち、絶対位置演算部６Ｚは、光量補正部１０Ａから高精度検出部１５Ａまでの処理によって、イメージセンサ３Ｚが取得した信号から絶対位置を算出する。また、絶対位置演算部６Ｚは、光量補正部１０Ｂから高精度検出部１５Ｂまでの処理によって、イメージセンサ４Ｚが取得した信号から絶対位置を算出する。
【０１１７】
位置データ生成部１６は、イメージセンサ３Ｚの絶対位置とイメージセンサ４Ｚの絶対位置との平均位置を位置データ４０Ｚとして算出し出力する。実施の形態３では、イメージセンサ３Ｚの絶対位置が第２の絶対位置であり、イメージセンサ４Ｚの絶対位置が第３の絶対位置である。また、実施の形態３では、位置データ４０Ｚが第１の絶対位置である。
【０１１８】
図１３は、実施の形態３にかかるアブソリュートエンコーダの位置データ生成部による位置データの生成処理手順を示すフローチャートである。位置データ生成部１６は、高精度検出部１５Ａが算出した絶対位置と、高精度検出部１５Ｂが算出した絶対位置との位相差を補正する（ステップＳ１０）。高精度検出部１５Ａが算出した絶対位置が、イメージセンサ３Ｚから得られる絶対位置であり、高精度検出部１５Ｂが算出した絶対位置が、イメージセンサ４Ｚから得られる絶対位置である。位置データ生成部１６は、予め算出しておいたイメージセンサ３Ｚ，４Ｚの位相差を用いて、イメージセンサ３Ｚ，４Ｚから得られる絶対位置の少なくとも一方を補正する。
【０１１９】
位置データ生成部１６は、アブソリュートエンコーダ１Ｚの異常の有無を判定する（ステップＳ２０）。アブソリュートエンコーダ１Ｚの異常は、イメージセンサ３Ｚの角度検出機能およびイメージセンサ４Ｚの角度検出機能の少なくとも一方の異常である。位置データ生成部１６が異常を検出すると、アブソリュートエンコーダ１Ｚの動作を緊急停止させるか、または正常な絶対位置となるよう絶対位置を補正して動作を継続する。
【０１２０】
図１４は、実施の形態３にかかるアブソリュートエンコーダの位置データ生成部による異常判定処理の第１例の処理手順を示すフローチャートである。位置データ生成部１６は、位相差を補正した後にイメージセンサ３Ｚ，４Ｚから得られる絶対位置の差分が、差分の基準値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。
【０１２１】
絶対位置の差分が差分の基準値以上である場合（ステップＳ１１０、Ｙｅｓ）、位置データ生成部１６は、アブソリュートエンコーダ１Ｚの異常であると判定する。すなわち、位置データ生成部１６は、イメージセンサ３Ｚの角度検出機能およびイメージセンサ４Ｚの角度検出機能の少なくとも一方が異常であると判定する。この場合、位置データ生成部１６は、回転シャフト７を回転させるモータを緊急停止させることでスケール２０の回転を緊急停止させる（ステップＳ１２０）。具体的には、絶対位置の差分が差分の基準値以上である場合、位置データ生成部１６は、モータを緊急停止させるための指令を、モータを制御するモータ制御装置に送信する。これにより、モータ制御装置が、モータを停止させる。
【０１２２】
一方、絶対位置の差分が差分の基準値未満である場合（ステップＳ１１０、Ｎｏ）、位置データ生成部１６は、アブソリュートエンコーダ１Ｚが正常であると判定する。この場合、位置データ生成部１６は、イメージセンサ３Ｚ，４Ｚから得られた位相差補正後の絶対位置の平均位置を位置データ４０Ｚとして出力する（ステップＳ１３０）。これにより、アブソリュートエンコーダ１Ｚは、簡易な演算で信頼性の高い絶対位置を得ることができる。
【０１２３】
図１５は、実施の形態３にかかるアブソリュートエンコーダの位置データ生成部による異常判定処理の第２例の処理手順を示すフローチャートである。位置データ生成部１６は、イメージセンサ３Ｚの角度検出機能が異常であるか否かを判定する（ステップＳ２１０）。位置データ生成部１６は、例えば、エッジ検出部１１Ａが検出したエッジ画素位置１１０の個数が、エッジ数の基準値以下である場合に異常であると判定する。また、位置データ生成部１６は、粗検出部１３Ａが求めるビット列１２０と、ルックアップテーブル１３０内のビット列１４０との差異ビット数が閾値以上である場合に異常であると判定してもよい。
【０１２４】
イメージセンサ３Ｚの角度検出機能が異常である場合（ステップＳ２１０、Ｙｅｓ）、位置データ生成部１６は、イメージセンサ４Ｚの角度検出機能が異常であるか否かを判定する（ステップＳ２２０）。位置データ生成部１６は、例えば、エッジ検出部１１Ｂが検出したエッジ画素位置１１０の個数が、エッジ数の基準値以下である場合に異常であると判定する。イメージセンサ３Ｚにおけるエッジ画素位置１１０が第１のエッジ位置であり、イメージセンサ４Ｚにおけるエッジ画素位置１１０が第２のエッジ位置である。
【０１２５】
また、位置データ生成部１６は、粗検出部１３Ｂが求めるビット列１２０と、ルックアップテーブル１３０内のビット列１４０との差異ビット数が閾値以上である場合に異常であると判定してもよい。実施の形態３では、粗検出部１３Ａが求めるビット列１２０が第１のビット列であり、粗検出部１３Ｂが求めるビット列１２０が第２のビット列である。また、ルックアップテーブル１３０内のビット列１４０が、第３のビット列である。また、実施の形態３では、イメージセンサ３Ｚの角度検出機能が第１の角度検出機能であり、イメージセンサ４Ｚの角度検出機能が第２の角度検出機能である。
【０１２６】
イメージセンサ４Ｚの角度検出機能が異常である場合（ステップＳ２２０、Ｙｅｓ）、位置データ生成部１６は、モータを緊急停止させる（ステップＳ２３０）。
【０１２７】
イメージセンサ３Ｚの角度検出機能が異常であるが、イメージセンサ４Ｚの角度検出機能が異常でない場合（ステップＳ２２０、Ｎｏ）、位置データ生成部１６は、イメージセンサ４Ｚから得られた絶対位置を位置データ４０Ｚとして出力する（ステップＳ２４０）。すなわち、位置データ生成部１６は、高精度検出部１５Ｂから送られてきた絶対位置を位置データ４０Ｚとして出力する。
【０１２８】
イメージセンサ３Ｚの角度検出機能が異常でない場合（ステップＳ２１０、Ｎｏ）、位置データ生成部１６は、イメージセンサ４Ｚの角度検出機能が異常であるか否かを判定する（ステップＳ２５０）。ここでの位置データ生成部１６は、エッジ検出部１１Ｂが検出したエッジ画素位置１１０の個数が、エッジ数の基準値以下である場合に異常であると判定してもよいし、ビット列１２０とビット列１４０との差異ビット数が閾値以上である場合に異常であると判定してもよい。
【０１２９】
イメージセンサ３Ｚの角度検出機能は異常ではないが、イメージセンサ４Ｚの角度検出機能が異常である場合（ステップＳ２５０、Ｙｅｓ）、位置データ生成部１６は、イメージセンサ３Ｚから得られた絶対位置を位置データ４０Ｚとして出力する（ステップＳ２６０）。すなわち、位置データ生成部１６は、高精度検出部１５Ａから送られてきた絶対位置を位置データ４０Ｚとして出力する。
【０１３０】
イメージセンサ３Ｚ，４Ｚの角度検出機能が異常ではない場合（ステップＳ２５０、Ｎｏ）、位置データ生成部１６は、イメージセンサ３Ｚ，４Ｚから得られた絶対位置の平均位置を位置データ４０Ｚとして出力する（ステップＳ２７０）。すなわち、位置データ生成部１６は、高精度検出部１５Ａ，１５Ｂから送られてきた絶対位置の平均位置を位置データ４０Ｚとして出力する。
【０１３１】
このように、位置データ生成部１６は、イメージセンサ３Ｚ，４Ｚの角度検出機能が異常であるか否かを判定し、正常な角度検出機能があれば動作を継続するので、アブソリュートエンコーダ１Ｚは、ロバストに絶対位置を得ることができる。
【０１３２】
また、アブソリュートエンコーダ１Ｚでは、１８０°の位相差でイメージセンサ３Ｚ，４Ｚが配置されている。そして、アブソリュートエンコーダ１Ｚは、イメージセンサ３Ｚ，４Ｚで得られた絶対位置の平均位置を位置データ４０Ｚとして生成している。これにより、アブソリュートエンコーダ１Ｚは、回転するスケール２０の面振れによる絶対位置の誤差成分を除去することができる。
【０１３３】
図１６は、実施の形態３にかかるアブソリュートエンコーダのスケールに発生する面振れを説明するための図である。アブソリュートエンコーダ１Ｚでは、スケール２０の上面と制御基板２７の上面とが対向するように配置されている。
【０１３４】
発光素子２Ａ，２Ｂおよびイメージセンサ３Ｚ，４Ｚは、制御基板２７の上面に配置されている。図１６では、制御基板２７に対してスケール２０が面振れによって傾いている場合を図示している。なお、スケール２０に対して制御基板２７が傾く場合もある。
【０１３５】
このように実施の形態３のアブソリュートエンコーダ１Ｚでは、イメージセンサ３Ｚ，４Ｚが１８０°の位相差で配置されているので、イメージセンサ３Ｚとスケール２０との間の距離と、イメージセンサ４Ｚとスケール２０との間の距離との和は、スケール２０の回転位置によらず一定になる。したがって、絶対位置演算部６Ｚは、イメージセンサ３Ｚ，４Ｚから得られた絶対位置の平均位置を位置データ４０Ｚとすることで、面振れに起因する絶対位置の誤差成分を除去することが可能となる。
【０１３６】
なお、イメージセンサ３Ｚとスケール２０との間の距離と、イメージセンサ４Ｚとスケール２０との間の距離とが異なっていてもよい。この場合であっても、絶対位置演算部６Ｚは、イメージセンサ３Ｚ，４Ｚから得られた絶対位置の平均位置を位置データ４０Ｚとすることで、面振れに起因する絶対位置の誤差成分を低減することが可能となる。
【０１３７】
実施の形態４．
つぎに、図１７から図２１を用いて実施の形態４について説明する。実施の形態４では、発光素子２、およびイメージセンサ３Ｘ，４Ｘが１つのモジュールに実装される。
【０１３８】
図１７は、実施の形態４にかかるアブソリュートエンコーダの概略構成を示す図である。図１７の各構成要素のうち図１に示す実施の形態１のアブソリュートエンコーダ１Ｘと同一機能を達成する構成要素については同一符号を付しており、重複する説明は省略する。
【０１３９】
実施の形態４のアブソリュートエンコーダ１Ｘは、実施の形態１のアブソリュートエンコーダ１Ｘと同様の構成要素を有している。実施の形態４のアブソリュートエンコーダ１Ｘでは、発光素子２、およびイメージセンサ３Ｘ，４Ｘが、１つのモジュール８０ａに集約され、アブソリュートエンコーダ１Ｘのハードウェアを構成する制御基板２７に実装されている。具体的には、発光素子２、およびイメージセンサ３Ｘ，４Ｘが、小基板２６上に実装され、この小基板２６が制御基板２７の上面に実装されている。
【０１４０】
ここで、モジュール８０ａの構成と、モジュール８０ａとは異なる位置に発光素子２、またはイメージセンサ３Ｘ，４Ｘが配置されたモジュール８０ｂ，８０ｃの構成について説明する。
【０１４１】
図１８は、実施の形態４にかかるアブソリュートエンコーダのイメージセンサが実装されたモジュールの第１の構成例を示す図である。図１８では、モジュール８０ａをイメージセンサ３Ｘ，４Ｘの実装方向から見たモジュール８０ａの上面図を示している。
【０１４２】
図１９は、実施の形態４にかかるアブソリュートエンコーダのイメージセンサが実装されたモジュールの第２の構成例を示す図である。図１９では、モジュール８０ｂをイメージセンサ３Ｐ，４Ｐの実装方向から見たモジュール８０ｂの上面図を示している。モジュール８０ｂは、実施の形態１で説明したアブソリュートエンコーダ１Ｘなどに適用可能である。
【０１４３】
図２０は、実施の形態４にかかるアブソリュートエンコーダのイメージセンサが実装されたモジュールの第３の構成例を示す図である。図２０では、モジュール８０ｃをイメージセンサ３Ｚの実装方向から見たモジュール８０ｃの上面図を示している。モジュール８０ｃは、実施の形態３で説明したアブソリュートエンコーダ１Ｚなどに適用可能である。
【０１４４】
モジュール８０ａでは、発光素子２およびイメージセンサ３Ｘ，４Ｘが小基板２６の上面に配置されている。モジュール８０ａでは、発光素子２に対向する位置にイメージセンサ４Ｘが配置され、発光素子２とイメージセンサ４Ｘとの間にイメージセンサ３Ｘが配置されている。
【０１４５】
モジュール８０ｂでは、発光素子２およびイメージセンサ３Ｐ，４Ｐが小基板２６の上面に配置されている。イメージセンサ３Ｐ，４Ｐは、イメージセンサ３Ｘ，４Ｘと同様のイメージセンサであり、イメージセンサ３Ｘ，４Ｘとは配置位置が異なる。モジュール８０ｂでは、イメージセンサ３Ｐとイメージセンサ４Ｐとが対向するようにイメージセンサ３Ｐ，４Ｐが配置され、イメージセンサ３Ｐとイメージセンサ４Ｐとの間に発光素子２が配置されている。
【０１４６】
モジュール８０ｃでは、発光素子２Ａおよびイメージセンサ３Ｚが小基板２６の上面に配置されている。モジュール８０ｃでは、発光素子２Ａに対向する位置にイメージセンサ３Ｚが配置されている。また、図２０に示した小基板２６とは異なる小基板２６の上面に、発光素子２Ｂおよびイメージセンサ４Ｚが配置される。
【０１４７】
図２１は、図２０に示したモジュールを実施の形態３のアブソリュートエンコーダに適用した場合の、アブソリュートエンコーダの構成を示す図である。図２１では、上段にアブソリュートエンコーダ１Ｚが備える制御基板２７などの断面図を示し、下段にアブソリュートエンコーダ１Ｚが備える制御基板２７の上面図を示している。
【０１４８】
制御基板２７の上面には、モジュール８０ｃ，８０ｃが、スケール２０の中心を挟んで対向するよう配置されている。一方のモジュール８０ｃは、図２０で説明したモジュールであり、発光素子２Ａおよびイメージセンサ３Ｚが実装されている。他方のモジュール８０ｃでは、発光素子２Ｂに対向する位置にイメージセンサ４Ｚが実装されている。
【０１４９】
なお、実施の形態２で説明したアブソリュートエンコーダ１Ｙの発光素子２およびイメージセンサ３Ｙ，４Ｙが１つのモジュールに実装されてもよい。このようにアブソリュートエンコーダ１Ｘ，１Ｙ，１Ｚでは、少なくとも１つの発光素子と少なくとも１つのイメージセンサとが１つのモジュールに実装されている。
【０１５０】
このように実施の形態４によれば、モジュール８０ａ，８０ｂ，８０ｃの何れかが使用されることで実装部品の集約化を実現でき、制御基板２７の実装面積への圧迫を抑制することができる。また、モジュールとして部品を実装できるので、生産時の実装速度が向上し、実装時の実装位置誤りを低減することが可能となる。
【０１５１】
ここで、絶対位置演算部６Ｘ〜６Ｚのハードウェア構成について説明する。なお、絶対位置演算部６Ｘ〜６Ｚは、同様のハードウェア構成を有しているので、ここでは、絶対位置演算部６Ｘのハードウェア構成について説明する。
【０１５２】
図２２は、実施の形態１にかかるアブソリュートエンコーダが備える絶対位置演算部を実現するハードウェア構成例を示す図である。絶対位置演算部６Ｘは、入力装置３００、プロセッサ１００、メモリ２００、および出力装置４００により実現することができる。プロセッサ１００の例は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ（Digital  Signal  Processor）ともいう）またはシステムＬＳＩ（Large  Scale  Integration）である。メモリ２００の例は、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）である。
【０１５３】
絶対位置演算部６Ｘは、プロセッサ１００が、メモリ２００で記憶されている絶対位置演算部６Ｘの動作を実行するための、コンピュータで実行可能な、絶対位置演算プログラムを読み出して実行することにより実現される。絶対位置演算部６Ｘの動作を実行するためのプログラムである絶対位置演算プログラムは、絶対位置演算部６Ｘの手順または方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。
【０１５４】
絶対位置演算部６Ｘで実行される絶対位置演算プログラムは、光量補正部１０Ａ，１０Ｂと、エッジ検出部１１Ａ，１１Ｂと、デコード部１２Ａと、粗検出部１３Ａと、位相検出部１４Ｂと、高精度検出部１５Ｘとを含むモジュール構成となっており、これらが主記憶装置上にロードされ、これらが主記憶装置上に生成される。
【０１５５】
入力装置３００は、ＡＤ変換器５Ａ，５Ｂからデジタル信号を受け付けてプロセッサ１００に送る。メモリ２００は、プロセッサ１００が各種処理を実行する際の一時メモリに使用される。また、メモリ２００は、閾値レベル１０５、ルックアップテーブル１３０などを記憶する。出力装置４００は、プロセッサ１００が算出した位置データ４０Ｘを出力する。
【０１５６】
絶対位置演算プログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルで、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記憶されてコンピュータプログラムプロダクトとして提供されてもよい。また、絶対位置演算プログラムは、インターネットなどのネットワーク経由で絶対位置演算部６Ｘに提供されてもよい。なお、絶対位置演算部６Ｘの機能について、一部を専用回路などの専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。
【０１５７】
以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【０１５８】
１Ｘ，１Ｙ，１Ｚ  アブソリュートエンコーダ、２，２Ａ，２Ｂ  発光素子、３Ｐ，３Ｘ，３Ｙ，３Ｚ，４Ｐ，４Ｘ，４Ｙ，４Ｚ  イメージセンサ、５Ａ，５Ｂ  ＡＤ変換器、６Ｘ〜６Ｚ  絶対位置演算部、７  回転シャフト、１０Ａ，１０Ｂ  光量補正部、１１Ａ，１１Ｂ  エッジ検出部、１２Ａ，１２Ｂ  デコード部、１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｙ  粗検出部、１４Ａ，１４Ｂ  位相検出部、１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｘ  高精度検出部、１６  位置データ生成部、２０  スケール、２１Ａ，２１Ｂ  受光面、２２  半直線、２４，２５  基準画素位置、３０  絶対値符号パターン、３１  反射部、３２  非反射部、４０Ｘ，４０Ｙ，４０Ｚ  位置データ、４５  演算部、７０〜７３  光強度分布、８０ａ，８０ｂ，８０ｃ  モジュール、１００  プロセッサ、１０５  閾値レベル、１１０  エッジ画素位置、１３０  ルックアップテーブル、１５０  基準画素位置、１６０，１７０  反射地点、２００  メモリ、３００  入力装置、４００  出力装置。
【要約】
アブソリュートエンコーダ（１Ｘ）が、絶対値符号パターンが配置された円板状のスケール（２０）と、スケール（２０）の第１の位置からの光を受光して第１のアナログ信号を出力するイメージセンサ（３Ｘ）と、スケール（２０）の第２の位置からの光を受光して第２のアナログ信号を出力するイメージセンサ（４Ｘ）と、第１のアナログ信号を第１のデジタル信号に変換するＡＤ変換器（５Ａ）と、第２のアナログ信号を第２のデジタル信号に変換するＡＤ変換器（５Ｂ）と、第１および第２のデジタル信号に基づいて、スケール（２０）上での第１の絶対位置を算出する絶対位置演算部（６Ｘ）と、を備えている。【図１】
0006865915.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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