JP2011038795A - エンコーダ装置、制御システム及び観察装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型軽量化及び省配線化を図ることができるエンコーダ装置を提供する。
【解決手段】本発明に係るエンコーダ装置は、センサドグ１０とセンサ２０とを有し、センサドグ１０が移動部３０に設けられ、Ｘ軸方向で原点位置Ｐ０を基準とした移動部３０の位置を検出するためのインクリメンタル型のエンコーダ装置である。センサドグ１０には、センサ２０が反応するドグ凸部１１とセンサ２０が反応しないスリット部１２とがＸ軸方向に交互に設けられ、ドグ凸部１１の幅とスリット部１２の幅との比は、原点位置Ｐ０を境に異なっており、センサ２０は、移動部３０が原点位置Ｐ０にあることを検出するためにも使用される。
【選択図】図２

Description

本発明は、移動部の位置を検出するエンコーダ装置、制御システム及び観察装置に関する。

モータ等のアクチュエータを用いて移動部を移動させる機器においては、移動部の位置を検出するためのエンコーダ装置が広く用いられている。このようなエンコーダ装置には、移動部の相対的な位置（移動量）を検出するインクリメンタル型と、移動部の絶対的な位置を検出するアブソリュート型とがある。

インクリメンタル型のエンコーダ装置は、電源投入時等においては移動部の現在位置が不明であるため、移動部を原点位置に復帰させる原点復帰動作が必要とされる。一方、アブソリュート型のエンコーダ装置は、電源投入時等においても移動部の現在位置を特定できるため、原点復帰動作が不要であるが、インクリメンタル型よりも構造が複雑である。

従来のインクリメンタル型のエンコーダ装置としては、位置検出用センサと、原点位置検出用センサと、被検出体（センサドグ）とを有する構成が知られている（特許文献１及び２参照）。特許文献１及び２に記載のエンコーダ装置では、移動部と共に移動する被検出体に、原点位置検出用センサ用のスリットと、位置検出用センサ用のスリットとが個別に形成されている。原点復帰動作時には、原点位置検出用センサの出力に応じて移動部を原点位置に復帰させ、位置決め動作時には、位置検出用センサの出力に応じて移動部を目標位置に移動させる。

特開平５−２６３３３８号公報 特開２００３−３５５６４号公報

ところで、エンコーダ装置は、小型軽量化が要求され、且つ、エンコーダ装置に接続される配線に繰り返し屈曲が加わることによる断線への対策のために省配線化が要求される。

しかしながら、特許文献１及び２に記載のエンコーダ装置には位置検出用センサ及び原点位置検出用センサの２つのセンサが必要となり、当該２つのセンサによりエンコーダ装置のサイズ及び重量が増大し、且つ、当該２つのセンサによりエンコーダ装置に接続される配線数が増加するという問題があった。

そこで、本発明は、小型軽量化及び省配線化を図ることができるエンコーダ装置、制御システム及び観察装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明は以下のような特徴を有している。まず、本発明のエンコーダ装置の特徴は、所定方向（例えばＸ軸方向）に沿って延びる被検出体（例えばセンサドグ１０）と、前記被検出体に対向するように配置される位置検出用センサ（例えばセンサ２０）と、特定物（例えば容器３２０）を移動させる移動部（例えば移動部３０）とを有し、前記被検出体又は前記位置検出用センサの何れかが移動部に設けられ、前記所定方向において原点位置（例えば原点位置Ｐ０）を基準とした前記移動部の位置を検出するためのインクリメンタル型のエンコーダ装置（例えばセンサドグ１０、センサ２０、移動部３０）であって、前記被検出体には、前記位置検出用センサが反応する反応部分（例えばドグ凸部１１）と、前記位置検出用センサが反応しない非反応部分（例えばスリット部１２）とが、前記所定方向に交互に設けられ、前記所定方向での前記反応部分の幅と前記非反応部分の幅との比は、前記原点位置を境に異なることを要旨とする。

このようなエンコーダ装置によれば、交互に設けられる反応部分と非反応部分とにより、原点位置を基準とした移動部の位置を検出可能である。また、反応部分の幅と非反応部分の幅との比は原点位置を境に異なっているため、原点位置も検出可能である。これにより、位置検出用センサ及び原点位置検出用センサそれぞれの機能を１つのセンサに持たせることができ、位置検出用センサ及び原点位置検出用センサの２つのセンサを使用する場合と比較して、小型軽量化及び省配線化を図ることができる。

上記の特徴において、前記反応部分の幅と前記非反応部分の幅との比は、前記原点位置を境に反転する。

例えば、原点位置を基準とした一方の領域で反応部分の幅：非反応部分の幅＝ａ：ｂである場合、原点位置を基準とした他方の領域では反応部分の幅：非反応部分の幅＝ｂ：ａになる。

これにより、一方の領域における反応部分と非反応部分との切り替わり位置の間隔と、他方の領域における反応部分と非反応部分との切り替わり位置の間隔とが等しくなるため、反応部分と非反応部分との切り替わりの回数を単にカウントし、カウント値から位置を検出できる。したがって、移動部の位置を高速に検出でき、移動部の高速移動にも対応できる。ただし、反応部分と非反応部分との切り替わり位置の間隔が原点位置でのみ変わるため、原点位置を跨って移動する際には、反応部分の幅又は非反応部分の幅１ヶ分加算するといった処理が必要である。

本発明の制御システム（例えば制御システム１）の特徴は、上記の特徴に係るエンコーダ装置と、前記移動部を移動させるための駆動力を発生させる動作を行うアクチュエータ（例えばアクチュエータ５０）と、前記位置検出用センサの出力と前記アクチュエータの動作量とに基づいて前記アクチュエータを制御することで、前記移動部を目標位置に移動させる位置決め動作を行う制御部（例えば駆動制御部６０）とを備え、前記アクチュエータの動作量により前記移動部の位置を検出する際の分解能は、前記位置検出用センサの出力により前記移動部の位置を検出する際の分解能よりも高く、前記制御部は、前記位置決め動作において、前記アクチュエータの動作量により検出した前記移動部の位置を、前記位置検出用センサの出力により検出した前記移動部の位置で補正することを要旨とする。

アクチュエータの動作量により移動部の位置を検出する場合には、伝動機構による減速やバックラッシュ等により分解能は高いが精度は低い。一方で、位置検出用センサの出力により移動部の位置を検出する場合には、分解能は低いが精度は高い。本発明の特徴によれば、位置検出用センサの出力に応じて、アクチュエータの動作量により検出された位置を補正することによって、高分解能と高精度とを両立できる。

上記の特徴において、前記反応部分の幅及び前記非反応部分の幅のうち何れか狭い方の幅は、前記位置検出用センサの出力を用いない場合の位置決め誤差、前記位置検出用センサの検出誤差、及び、前記被検出体の形状誤差のそれぞれの最大値の和の略２倍である。これにより、位置検出用センサの分解能を高めることができる。

上記の特徴において、前記反応部分の幅及び前記非反応部分の幅のうち何れか広い方の幅は、前記位置検出用センサの出力を用いない場合の位置決め誤差、前記位置検出用センサの検出誤差、及び前記被検出体の形状誤差のそれぞれの最大値と、前記狭い方の幅とを加算した値である。これにより、位置検出用センサの分解能を高めることができる。

本発明の観察装置（例えば観察装置３００）は、上記の特徴に係るエンコーダ装置と、撮像光学系（例えば撮像光学系３８０）とを備え、前記移動部は、観察対象物が設置されるステージ部（例えばＸＹステージ３１０）であり、前記撮像光学系は、前記ステージ部に設置された前記観察対象物の撮像に用いられることを要旨とする。

このような特徴によれば、小型軽量化及び省配線化を図ることができるエンコーダ装置を用いて観察装置のステージ部の位置検出を行うことで、観察装置の小型軽量化及び省配線化が実現できる。

本発明によれば、小型軽量化及び省配線化を図ることができるエンコーダ装置、制御システム及び観察装置を提供できる。

本発明の実施形態に係る制御システムの概略構成図である。 本発明の実施形態に係るセンサドグの詳細構成図である。 本発明の実施形態に係る原点復帰動作の概要を説明するための図である。 本発明の実施形態に係る原点復帰動作の動作フローを示すフロー図である。 本発明の実施形態に係る位置決め動作の概要を説明するための図である。 本発明の実施形態に係る位置決め動作の動作フローを示すフロー図である。 本発明の実施例に係る観察システムの概略構成を示す図である。

次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。具体的には、（１）制御システムの概要、（２）センサドグの詳細構成、（３）制御システムの動作、（４）実施形態の効果、（５）実施例、（６）その他の実施形態について説明する。

以下の実施形態における図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。

（１）制御システムの概要
図１は、本実施形態に係る制御システム１の概略構成図である。本実施形態では、直動ステージ機構等の位置決めを行う直動機器に適用される制御システム１を説明する。

図１に示すように、制御システム１は、センサドグ１０（被検出体）、センサ２０（位置検出用センサ）、移動部３０、伝動機構４０、アクチュエータ５０、駆動制御部６０（制御部）、及び回転検出部７０を有する。

本実施形態では、連続するスリット状のセンサドグ１０が直動機器の固定部分に配置され、センサ２０が直動機器の移動部３０に配置される。センサ２０は、センサドグ１０に対向するように配置される。センサドグ１０は、櫛状に形成されている。

センサ２０としては、磁気センサ、静電容量センサ、又は光学式センサ等が使用できるが、本実施形態では静電容量センサを使用する。本実施形態においてセンサドグ１０及びセンサ２０は、インクリメンタル型のリニアエンコーダ装置を構成する。当該エンコーダ装置は、Ｘ軸方向（所定方向）において原点位置Ｐ０（図２参照）を基準とした移動部３０の位置を検出するために使用される。なお、移動部３０がＹ軸方向にも移動するよう構成されている場合、センサドグ１０及びセンサ２０をＹ軸方向に設けてもよい。

移動部３０は、アクチュエータ５０から伝動機構４０を介して伝達される駆動力によりＸ軸方向に沿って移動する。移動部３０に観察対象物等の特定物が設置される場合、移動部３０の移動に伴い当該特定物が移動する。センサドグ１０は、Ｘ軸方向（移動部３０の移動方向）に沿って延びる。

アクチュエータ５０は、移動部３０を移動させるための駆動力を発生させる動作を行う。アクチュエータ５０としては、パルスモータ又はサーボモータ等が使用できる。伝動機構４０は、ギア、タイミングベルト、ボールネジ等を用いて構成される。

回転検出部７０は、アクチュエータ５０の回転軸に取り付けられており、アクチュエータ５０の回転量（動作量）を検出する。回転検出部７０としては例えばロータリエンコーダが使用できる。

あるいは、アクチュエータ５０としてパルスモータを用いる場合には、アクチュエータ５０の回転量は駆動制御部６０からアクチュエータ５０に入力される指令パルスによって定まるため、駆動制御部６０はアクチュエータ５０の回転量を把握している。このため、アクチュエータ５０としてパルスモータを用いる場合には、アクチュエータ５０に取り付けられる回転検出部７０が不要である。

なお、回転検出部７０は、アクチュエータ５０に内蔵されていてもよい。アクチュエータ５０の回転量から移動部３０の位置が計算できる。ここで、回転検出部７０の出力により移動部３０の位置を検出する際の分解能は、センサ２０の出力により移動部３０の位置を検出する際の分解能よりも高い。

駆動制御部６０は、例えばＣＰＵやメモリを用いて構成され、制御システム１全体を制御する。具体的には、駆動制御部６０は、センサ２０の出力、及びアクチュエータ５０の回転量（回転検出部７０の出力）に基づいてアクチュエータ５０を制御する。尚、アクチュエータ５０としてパルスモータを用いる場合には、回転検出部７０の出力の代わりに、駆動制御部６０が把握しているアクチュエータ５０の回転量を使用することができる。

駆動制御部６０は、移動部３０を原点位置Ｐ０に移動させる原点復帰動作と、移動部３０を目標位置に移動させる位置決め動作と、移動部３０が移動可能範囲の限界位置（リミット位置）に居ることを検知する動作とを実行する。

（２）センサドグの詳細構成
図２は、センサドグ１０の詳細構成図である。図２に示すように、センサドグ１０には、センサ２０が反応するドグ凸部１１と、センサ２０が反応しないスリット部１２とが、Ｘ軸方向（＋方向Ｄ１及び−方向Ｄ２）に沿って交互に設けられている。センサドグ１０は、例えば金属板を打ち抜いて製作されてもよく、エッチングにより製作されてもよい。

図２の例では、Ｘ軸上で原点位置Ｐ０よりも右側の領域を＋領域とし、Ｘ軸上で原点位置Ｐ０よりも左側の領域を−領域としている。Ｘ軸上でのドグ凸部１１の幅とスリット部１２の幅との比は、原点位置Ｐ０を境に反転する。原点位置Ｐ０を基準とした一方の領域でドグ凸部１１の幅：スリット部１２の幅＝ａ：ｂである場合、原点位置Ｐ０を基準とした他方の領域ではドグ凸部１１の幅：スリット部１２の幅＝ｂ：ａになる。

ドグ凸部１１の幅及びスリット部１２の幅のうち何れか狭い方の幅は、センサ２０の出力を用いない場合の位置決め誤差、センサ２０の検出誤差、及び、被検出体の形状誤差のそれぞれの最大値の和の略２倍である。

また、ドグ凸部１１の幅及びスリット部１２の幅のうち何れか広い方の幅は、センサ２０の出力を用いない場合の位置決め誤差、センサ２０の検出誤差、被検出体の形状誤差のそれぞれの最大値と、ドグ凸部１１の幅及びスリット部１２の幅のうち何れか狭い方の幅とを加算した値である。

ドグ凸部１１及びスリット部１２は、移動部３０の移動可能範囲に対応する範囲に亘って形成される。なお、スリット部１２に異物等が溜まることを防止するために、スリット部１２の開口方向を重力方向に一致させた状態でセンサドグ１０を配設することが好ましい。

Ｘ軸上でのドグ凸部１１の幅とスリット部１２の幅との比は、移動部３０の原点位置Ｐ０を境に異なっている。センサ２０は、移動部３０が原点位置Ｐ０にあることを検出するための原点位置検出用センサとしても使用される。

センサドグ１０において、移動部３０の移動可能範囲の一端である動作リミット位置Ｐ１に対応する位置には、動作リミット部分１５が形成され、移動部３０の移動可能範囲の他端である動作リミット位置Ｐ２に対応する位置には、動作リミット部分１６が形成される。

動作リミット部分１５及び動作リミット部分１６は、スリット形状ではない。図２の例では、動作リミット部分１５においてスリット部１２（スリット部１２ｘ）が存在しなくなり、動作リミット部分１６においてドグ凸部１１（ドグ凸部１１ｘ）が存在しなくなる。

したがって、駆動制御部６０は、センサ２０の出力により、スリット部１２が存在しなくなったことを以て移動部３０が動作リミット部分１５に対応する位置（動作リミット位置Ｐ１）に居ることを認識できる。また、駆動制御部６０は、センサ２０の出力により、ドグ凸部１１（ドグ凸部１１ｘ）が存在しなくなったことを以て移動部３０が動作リミット部分１６に対応する位置（動作リミット位置Ｐ２）に居ることを認識できる。

（３）制御システムの動作
次に、制御システム１の動作について、（３．１）原点復帰動作、（３．２）位置決め動作の順で説明する。

（３．１）原点復帰動作
図３は、原点復帰動作の概要を説明するための図である。原点復帰動作は、電源投入時等の制御システム１の動作開始時、長時間に渡って移動部３０を動かした場合、又は、長時間に渡って移動部３０を停止させた場合等に行われる。

まず、駆動制御部６０は、図３（ａ）に示すように、センサ２０がエッジ（ドグ凸部１１からスリット部１２への切り替わり点、又は、スリット部１２からドグ凸部１１への切り替わり点）を２回検出するまで、移動部３０を任意の方向へ移動させる。図３（ａ）の例では、駆動制御部６０は、移動部３０を−方向Ｄ２へ移動させる。

駆動制御部６０は、センサ２０の反応状態、及び回転検出部７０が検出するアクチュエータ回転量から、ドグ凸部１１又はスリット部１２の幅を計算し、Ｘ軸上で移動部３０が原点位置Ｐ０に対してどちら側（＋領域、−領域）に居るかを判定する。図３（ａ）の例では、駆動制御部６０は、幅が狭いドグ凸部１１ａが検出されため、−領域に居ると判定する。

次に、駆動制御部６０は、図３（ｂ）に示すように、ドグ凸部１１又はスリット部１２の幅が変わるまで、ドグ凸部１１及びスリット部１２の幅を計算しながら原点位置Ｐ０の方向へ移動部３０を移動させる。図３（ｂ）の例では、駆動制御部６０は、幅が広いドグ凸部１１ｂを検出した時点で、＋領域に移ったことを認識する。

そして、駆動制御部６０は、図３（ｃ）に示すように、原点となるドグ凸部１１ｂのエッジＥ１が検出されるまで、逆方向へ移動部３０を移動させる。その結果、原点復帰動作が完了する。

図４は、原点復帰動作の動作フローを示すフロー図である。

ステップＳ１１において、駆動制御部６０は、センサ２０の出力を監視しながら、移動部３０を−方向へ移動させる。

エッジが２回検出された場合（ステップＳ１２；ＹＥＳ）、ステップＳ１３において、駆動制御部６０は、ドグ凸部１１又はスリット部１２の幅を計算し、移動部３０が原点位置Ｐ０に対してどちら側（＋領域、−領域）に居るかを判定する。

移動部３０が原点位置Ｐ０に対して＋領域側に居ると判定された場合（ステップＳ１４；ＹＥＳ）、ステップＳ１５Ａにおいて駆動制御部６０は、センサ２０の出力を監視しながら移動部３０を−方向へ移動させる。

スリット部１２の幅が広くなった場合（ステップＳ１６Ａ；ＹＥＳ）、ステップＳ１７Ａにおいて駆動制御部６０は、センサ２０の出力を監視しながら移動部３０を＋方向へ移動させる。

スリット部１２からドグ凸部１１へ切り替わるエッジが検出された場合（ステップＳ１８Ａ；ＹＥＳ）、ステップＳ１９において駆動制御部６０は、当該エッジを原点位置Ｐ０として認識する。

一方、ステップＳ１４で移動部３０が−領域に居ると判定された場合（ステップＳ１４；ＮＯ）、ステップＳ１５Ｂにおいて駆動制御部６０は、センサ２０の出力を監視しながら移動部３０を＋方向へ移動させる。

ドグ凸部１１の幅が広くなった場合（ステップＳ１６Ｂ；ＹＥＳ）、ステップＳ１７Ｂにおいて駆動制御部６０は、センサ２０の出力を監視しながら移動部３０を−方向へ移動させる。

ドグ凸部１１からスリット部１２へ切り替わるエッジが検出された場合（ステップＳ１８Ｂ；ＹＥＳ）、ステップＳ１９において駆動制御部６０は、当該エッジを原点位置Ｐ０として認識する。

（３．２）位置決め動作
図５は、位置決め動作の概要を説明するための図である。

図５（ａ）の例では、ドグ凸部１１の幅を７ｍｍとし、スリット部１２の幅を３ｍｍとしている。また、ｂ点からａ点へ移動部３０を移動させるものとする。ｂ点の位置は、モータ回転量に基づく計算上ではＸ＝１であるが、伝動機構４０のヒステリシス特性（例えばバックラッシュによる誤差）等により、実際にはＸ＝１．２の位置にある。ａ点の位置は、Ｘ＝７３である。なお、駆動制御部６０は、センサドグ１０の各エッジの位置を、予め記憶しているセンサドグ形状から各エッジの位置を適宜算出するものとする。

次に、駆動制御部６０は、図５（ｂ）に示すように、回転検出部７０が検出するモータ回転量を用いた制御により、目標位置付近のエッジまで移動部３０を移動させる。図５（ｂ）の例では、目標位置直前のエッジ（Ｘ＝７０）の１ｍｍ手前であるＸ＝６９に移動するよう制御する。６８ｍｍの移動で０．１ｍｍの誤差が発生し、実際にはｃ点（Ｘ＝６９．３）に移動したものとする。

駆動制御部６０は、図５（ｃ）に示すように、センサ２０の出力からエッジを検出するまで移動部３０を移動させ、エッジを検出した時点で現在位置（計算値）を補正する。図５（ｃ）の例では、エッジｄにて計算値をＸ＝７０に更新する。

そして、駆動制御部６０は、図５（ｄ）に示すように、目標位置までの残る距離については、回転検出部７０が検出するモータ回転量を用いた制御により移動部３０を移動させる。図５（ｃ）の例では、エッジｄから３ｍｍ移動するよう制御し、ｅ点に到達する。目標位置までの残る距離は僅かであるため、誤差の影響も微少であり、その結果、位置決めを精度良く行うことができる。

図６は、位置決め動作の動作フローを示すフロー図である。

ステップＳ２１において、駆動制御部６０は、現在位置（計算値）、目標位置、及びセンサドグ形状から、目標位置直前のエッジ位置を算出し、移動部３０を目標位置へ向けて移動させる。

ステップＳ２２において、駆動制御部６０は、目標位置直前のエッジ位置の手前で移動部３０を停止させる。

ステップＳ２３において、駆動制御部６０は、センサ２０の出力を監視しながら、目標位置直前のエッジに向け移動部３０を移動させる。

目標位置直前のエッジが検出された場合（ステップＳ２４；ＹＥＳ）、ステップＳ２５において駆動制御部６０は、現在位置（計算値）を当該エッジの位置（実位置）で補正する。

ステップＳ２６において、駆動制御部６０は、補正後の現在位置と、目標位置との差から残りの移動量を算出する。

ステップＳ２７において、駆動制御部６０は、残りの移動量に応じて移動部３０を目標位置に移動させる。

（４）実施形態の効果
本実施形態に係るエンコーダ装置によれば、交互に設けられるドグ凸部１１とスリット部１２とにより、原点位置Ｐ０を基準とした移動部３０の位置を検出可能である。また、ドグ凸部１１の幅とスリット部１２の幅との比は原点位置Ｐ０を境に異なっているため、原点位置Ｐ０も検出可能である。

これにより、移動部３０の相対的な位置を検出する位置検出用センサ、及び、移動部３０が原点位置Ｐ０にあることを検出する原点位置検出用センサのそれぞれの機能を１つのセンサ２０に持たせることができ、位置検出用センサ及び原点位置検出用センサの２つのセンサを使用する場合と比較して、小型軽量化及び省配線化を図ることができる。

本実施形態では、駆動制御部６０は、位置決め動作において、回転検出部７０の出力により検出（計算）した移動部３０の位置を、センサ２０の出力により検出した移動部３０の位置で補正する。

このように、分解能は高いが精度の低い回転検出部７０の出力に応じて移動部３０の位置を検出しつつ、分解能は低いが精度の高いセンサ２０の出力に応じて当該検出された位置を補正することによって、高分解能と高精度とを両立できる。

本実施形態では、Ｘ軸上において、ドグ凸部１１の幅とスリット部１２の幅との比は、原点位置Ｐ０を境に反転するため、移動部３０の位置を高速に検出でき、移動部３０の高速移動にも対応できる。

本実施形態では、ドグ凸部１１の幅及びスリット部１２の幅のうち何れか狭い方の幅は、センサ２０の出力を用いない場合の位置決め誤差、センサ２０の検出誤差、及び、被検出体の形状誤差のそれぞれの最大値の和の略２倍である。また、ドグ凸部１１の幅及びスリット部１２の幅のうち何れか広い方の幅は、センサ２０の出力を用いない場合の位置決め誤差、センサ２０の検出誤差、及び被検出体の形状誤差のそれぞれの最大値と、ドグ凸部１１の幅及びスリット部１２の幅のうち何れか狭い方の幅とを加算した値である。

このようにドグ凸部１１及びスリット部１２を構成する理由について、図６を参照して説明する。ステップＳ２１の状態での位置誤差は、センサ２０の検出誤差（の最大値）＋センサドグ１０形状誤差（の最大値）＋センサドグ１０を用いない場合の位置決め誤差（の最大値）の和である。

そこから補正に用いるエッジを探すためにステップＳ２２が行われるが、効率良く移動するためには、なるべくエッジ直前で止まるのが望ましい。エッジ直前で止まることができれば、エッジを探索しながら移動する距離が少なくて済むためである。

ステップＳ２２における移動では、センサドグ１０を用いない場合の位置決め誤差が上記の位置誤差に付加される。従って、ステップＳ２２終了後の位置誤差は、センサドグ１０を用いない場合の位置決め誤差（の最大値）×２＋センサ２０の検出誤差（の最大値）＋センサドグ１０形状誤差（の最大値）の和になる。

さらに、補正に用いるエッジが、スリット部１２からドグ凸部１１に変わる部分の場合には、ステップＳ２２が終了した状態でセンサ２０がそのスリット部１２を検出しており、また、補正に用いるエッジが、ドグ凸部１１からスリット部１２に変わる部分の場合には、ステップＳ２２が終了した状態でセンサ２０がそのドグ凸部１１を検出している状態でなければならないため、センサドグ１０の形状やセンサ２０の検出誤差を考慮して、（センサドグ１０を用いない場合の位置決め誤差（の最大値）×２）＋（センサ２０の検出誤差（の最大値）×２）＋（センサドグ１０形状誤差（の最大値）×２）の和となる。

（５）実施例
次に、本実施形態に係るエンコーダ装置を観察装置に適用する実施例を説明する。図７は、本実施例に係る観察システムの概略構成を示す図である。

本実施例では、観察システムは、細胞等を培養しつつ定期的に撮像できる。図７に示すように、観察システムは、制御ＰＣ１００、制御ユニット２００及び観察装置３００を有する。制御ＰＣ１００と制御ユニット２００とはケーブル５００を介して接続され、制御ユニット２００と観察装置３００とはケーブル６００を介して接続される。

制御ＰＣ１００は、操作者からの操作を受け付け、各種の動作指令を制御ユニット２００に送信する。制御ＰＣ１００は、観察装置３００の動作に関する情報を制御ユニット２００から受信する。

制御ユニット２００は、制御ＰＣ１００から受信する動作指令と、観察装置３００からフィードバックされる情報とに応じて観察装置３００を制御する。

観察装置３００は、観察対象物３３０としての細胞等の生育状態を観察するために、細胞等の観察対象物３３０を撮像し、撮像により得られた画像データを制御ユニット２００に送信する。制御ＰＣ１００は、制御ユニット２００を介して画像データ受信し、受信した画像データを保存したり、表示したりする。

観察装置３００は、温度及び湿度が一定に保たれたインキュベータ４００内の棚４０１上に設置される。観察装置３００は、観察対象物３３０を撮像するための撮像光学系３８０を有する。観察装置３００は、撮像光学系３８０の光軸Ｚに直交する方向（具体的には、Ｘ軸方向及びＹ軸方向）に沿って移動するＸＹステージ３１０を有する。ＸＹステージ３１０上には、観察対象物３３０を含んだ容器３２０が設置される。

本実施例においてＸＹステージ３１０は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿って移動する移動部を構成する。撮像光学系３８０は、ＸＹステージ３１０に設置される容器３２０内の観察対象物３３０の撮像に用いられる。上述した実施形態に係るセンサドグ１０、センサ２０、伝動機構４０、アクチュエータ５０、駆動制御部６０、及び回転検出部７０は、観察装置３００内に設けられる。ただし、駆動制御部６０を観察装置３００に設ける場合に限らず制御ユニット２００に設けてもよい。

本実施例によれば、小型軽量化及び省配線化を図ることができるエンコーダ装置を用いて観察装置３００のＸＹステージ３１０の位置検出を行うことで、観察装置３００の小型軽量化及び省配線化が実現できる。

また、ＸＹステージ３１０に関して作業者が作業する際、容器３２０の中身をこぼす、あるいは作業者の手に付着した異物が舞うといった問題があるが、センサドグ１０のスリット部１２の開口方向を重力方向に一致させた状態でセンサドグ１０を配設することで、スリット部１２に異物等が溜まりにくくなり、また、拭き取り清掃しやすくなる。

（６）その他の実施形態
上記のように、本発明は実施形態及び実施例によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。

例えば、上述した実施形態では、センサ２０が反応する反応部分がドグ凸部１１であり、センサ２０が反応しない非反応部分がスリット部１２であったが、他の構成も採用可能である。例えば、センサ２０として光学式のセンサを用いる場合には、スリット部１２を使用せずに、センサ２０が反応する反応部分として反射面を使用し、センサ２０が反応しない非反応部分として非反射面を使用してもよい。

上述した実施形態では、直動ステージ機構等の位置決めを行う直動機器に適用されるエンコーダ装置（すなわち、リニアエンコーダ）について説明したが、ロータリエンコーダに本発明を適用してもよい。この場合、回転板の周方向（所定方向）に沿って被検出体が延設される。

上述した実施形態では、スリット部１２を切り欠き状に形成することでセンサドグ１０が櫛状に形成されていたが、スリット部１２を開口状に形成してもよい。

上述した実施形態では、センサドグ１０が直動機器の固定部分に配置され、センサ２０が直動機器の移動部３０に配置されていたが、逆の構成も可能である。すなわち、センサドグ１０が移動部３０に配置され、センサ２０が直動機器の固定部分に配置されてもよい。

なお、上述した実施形態では特に説明しなかったが、バックラッシュによる誤差を補正するための従来手法を適用してもよい。

このように本発明は、ここでは記載していない様々な実施形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。

１…制御システム、１０…センサドグ、１１…ドグ凸部、１２…スリット部、１５，１６…動作リミット部分、２０…センサ、３０…移動部、４０…伝動機構、５０…アクチュエータ、６０…駆動制御部、７０…回転検出部、１００…制御ＰＣ、２００…制御ユニット、３００…観察装置、３１０…ＸＹステージ、３８０…撮像光学系、４００…インキュベータ、４０１…棚

Claims (6)

1. 所定方向に沿って延びる被検出体と、
   前記被検出体に対向するように配置される位置検出用センサと、
   特定物を移動させる移動部とを有し、
   前記被検出体又は前記位置検出用センサの何れかが前記移動部に設けられ、
   前記所定方向において原点位置を基準とした前記移動部の位置を検出するためのインクリメンタル型のエンコーダ装置であって、
   前記被検出体には、前記位置検出用センサが反応する反応部分と、前記位置検出用センサが反応しない非反応部分とが、前記所定方向に交互に設けられ、
   前記所定方向での前記反応部分の幅と前記非反応部分の幅との比は、前記原点位置を境に異なるエンコーダ装置。
2. 前記反応部分の幅と前記非反応部分の幅との比は、前記原点位置を境に反転する請求項１に記載のエンコーダ装置。
3. 請求項１又は２に記載のエンコーダ装置と、
   前記移動部を移動させるための駆動力を発生させる動作を行うアクチュエータと、
   前記位置検出用センサの出力と前記アクチュエータの動作量とに基づいて前記アクチュエータを制御することで、前記移動部を目標位置に移動させる位置決め動作を行う制御部と
   を備え、
   前記アクチュエータの動作量により前記移動部の位置を検出する際の分解能は、前記位置検出用センサの出力により前記移動部の位置を検出する際の分解能よりも高く、
   前記制御部は、前記位置決め動作において、前記アクチュエータの動作量により検出した前記移動部の位置を、前記位置検出用センサの出力により検出した前記移動部の位置で補正する制御システム。
4. 前記反応部分の幅及び前記非反応部分の幅のうち何れか狭い方の幅は、前記位置検出用センサの出力を用いない場合の位置決め誤差、前記位置検出用センサの検出誤差、及び、前記被検出体の形状誤差のそれぞれの最大値の和の略２倍である請求項３に記載の制御システム。
5. 前記反応部分の幅及び前記非反応部分の幅のうち何れか広い方の幅は、前記位置検出用センサの出力を用いない場合の位置決め誤差、前記位置検出用センサの検出誤差、及び前記被検出体の形状誤差のそれぞれの最大値と、前記狭い方の幅とを加算した値である請求項４に記載の制御システム。
6. 請求項１又は２に記載のエンコーダ装置と、撮像光学系とを備え、
   前記移動部は、観察対象物が設置されるステージ部であり、
   前記撮像光学系は、前記ステージ部に設置された前記観察対象物の撮像に用いられる、観察装置。

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