JP2015225007A - エンコーダ、駆動装置、ロボット装置、及びステージ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度の検出が可能なエンコーダ、駆動装置、ロボット装置、及びステージ装置を提供する。
【解決手段】パターンが形成されたスケール１０と、パターンを照射する光を射出する光源２３と、光源２３から射出された光の一部を通過させて射出する絞り２４を有し、絞り２４を通過した光を前記パターンに導く光学系２５と、パターンを介した光を検出する複数の受光素子が、パターンに対応して第１方向に並んで配置される光検出部２６と、パターンを介した光のうち所定の受光素子に対して第１方向にずれた位置に配置される受光素子に入射する迷光となる光が絞り２４から射出されるのを抑制する抑制部と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンコーダ、駆動装置、ロボット装置、及びステージ装置に関する。

回転モータの駆動軸など、移動する物体の移動量や位置情報を検出するものとしてエンコーダが用いられる。エンコーダの一例として、光学式エンコーダがあり、光学パターンが形成されたスケールと、光学パターンに光を照射する光源と、光学パターンを介した光を検出する光検出部とを備えた構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。

光源の一例として、ＬＥＤなどの発光素子がケース及びカバーガラスによって封止された構成が知られている。このような光源では、発光素子で生成される光は、カバーガラスから検出光として射出される。光源から射出された検出光は、レンズなどの光学系を用いて平行化された状態で光学パターンに入射する。

しかしながら、光源から検出光が射出される際、例えばカバーガラス等において検出光が乱反射を起こし、一部の光が所定の光路に対して斜めに射出される場合がある。この斜めに射出される光は、十分に平行化されずに光学パターンに入射するため、光検出部の所定の入射位置に対してずれた位置に到達してしまう。この光の射出方向によっては、本来であれば光学パターンによって遮光されて検出光が到達しない部分の受光素子にまで光が入射する場合がある。そうなると、本来信号が検出されない部分でも信号が検出されてしまい、検出信号のＳ／Ｎ比が小さくなってしまうという問題があった。そこで、このような斜めに射出される光を遮光するため、光源とパターンとの間に絞りを設ける構成が提案されている。

特開２００９−１８６２２９号公報

しかしながら、絞りを設ける場合であっても、絞りの内周面などで反射した検出光が絞りから斜めに射出され、光学パターンを介した検出光が本来到達しない部分の受光素子に光が到達してしまい、検出信号に影響を及ぼす場合があった。

以上のような事情に鑑み、本発明は、高精度の検出が可能なエンコーダ、駆動装置、ロボット装置、及びステージ装置を提供することを目的とする。

本発明の第１態様に従えば、パターンが形成されたスケールと、パターンを照射する光を射出する光源と、光源から射出された光の一部を通過させて射出する絞りを有し、絞りを通過した光を前記パターンに導く光学系と、パターンを介した光を検出する複数の受光素子が、パターンに対応して第１方向に並んで配置される光検出部と、パターンを介した光のうち所定の受光素子に対して第１方向にずれた位置に配置される受光素子に入射する迷光となる光が絞りから射出されるのを抑制する抑制部と、を備えるエンコーダが提供される。

本発明の第２態様に従えば、移動部材と、当該移動部材を移動させる駆動部と、移動部材に固定され、移動部材の位置情報を検出するエンコーダとを備え、当該エンコーダとして、本発明の第１態様に従うエンコーダが用いられる駆動装置が提供される。

本発明の第３態様に従えば、移動物体と、当該移動物体を移動させる駆動装置とを備え、駆動装置として、本発明の第２態様に従う駆動装置が用いられるロボット装置が提供される。

本発明の第４態様に従えば、移動物体と、当該移動物体を移動させる駆動装置とを備え、駆動装置として、本発明の第２態様に従う駆動装置が用いられるステージ装置が提供される。

本発明の態様によれば、高精度の検出が可能なエンコーダ、駆動装置、ロボット装置、及びステージ装置を提供することができる。

実施形態に係るエンコーダの一例を示す図である。 本実施形態に係るエンコーダの一部の例を示す図である。 本実施形態に係る絞りの一例を示す図である。 光検出部の一例を示す平面図である。 光源から射出される検出光が受光素子に入射する一態様を示す図である。 光検出部で検出される信号の一例を示すグラフ。 変形例に係る絞りの形状の一例を示す図である。 変形例に係る絞りの形状の一例を示す図である。 変形例に係る絞りの形状の一例を示す図である。 変形例に係る絞りの形状の一例を示す図である。 変形例に係るエンコーダの一例を示す図である。 実施形態に係る駆動装置の一例を示す図である。 （ａ）は実施形態に係るロボット装置の一例を示す斜視図であり、（ｂ）は実施形態に係るステージ装置の一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。また、図面においては、実施形態を説明するため、一部分を大きくまたは強調して記載するなど適宜縮尺を変更して表現している。

図１は、本実施形態に係るエンコーダＥＣの一例を示す図である。
図１に示すように、エンコーダＥＣは、スケール１０と、本体部２０と、制御部ＣＯＮＴとを有している。

スケール１０は、基板１１及び固定部１２を有している。基板１１は、回転軸ＡＸを中心として所定の径を有する円形に形成されている。基板１１は、例えばガラスや金属、樹脂、セラミックスなど、回転や衝撃、振動等によって容易に変形しない程度の剛性を有する材料を用いて形成されている。基板１１の材料、厚み、寸法等については、例えば取り付けられる軸部の回転数や、設置される温度や湿度等の設置環境など、その用途に応じて適宜決定することができる。

固定部１２は、基板１１から突出する円筒状に形成されている。固定部１２は、回転モータ等の軸部ＳＦなど、測定対象の回転部材に固定される。固定部１２は、軸部ＳＦを挿入可能な取付穴（不図示）を有している。固定部１２には、軸部ＳＦが取付穴に挿入された状態で、軸部ＳＦを固定するための固定ネジ等の不図示の固定機構が設けられてもよい。

基板１１には、パターン１３が設けられている。パターン１３は、第１パターン１３ａと、第２パターン１３ｂと、第３パターン１３ｃとを有している。第１パターン１３ａ〜第３パターン１３ｃは、基板１１の回転軸ＡＸを中心とした回転方向に形成されている。第１パターン１３ａ〜第３パターン１３ｃは、それぞれ光透過パターンである。

第１パターン１３ａ及び第３パターン１３ｃは、光透過部と遮光部とが回転方向に沿って等しいピッチで形成されている。第１パターン１３ａ及び第３パターン１３ｃは、例えばインクリメンタルパターンとして用いられる。第２パターン１３ｂは、回転方向における光透過部の寸法がＭ系列に従うように設定されている。第２パターン１３ｂは、例えばアブソリュートパターンとして用いられる。ただし、上記した光学パターン１３は一例であって、異なる光学パターンが適用されてもよい。

本体部２０は、回転モータのケーシングなど、非回転部ＢＤに固定されており、筐体２１及び回路基板２２を有している。筐体２１には、光源２３と、絞り２４と、レンズ２５とが設けられている。

図２は、筐体２１のうち光源２３からレンズ２５までの部分を示す図である。図２では、光源２３及び絞り２４については断面を示している。
図２に示すように、光源２３は、検出光Ｌを射出する。光源２３は、発光素子２３ａと、収容部２３ｂと、封止部２３ｃとを有している。

発光素子２３ａとしては、例えばＬＥＤなどが用いられる。発光素子２３ａは、例えば一方向又は複数方向に向けて所定波長のＬＥＤ光を射出可能である。収容部２３ｂは、発光素子２３ａを収容する。収容部２３ｂの内周面には、発光素子２３ａから射出されるＬＥＤ光を反射する光反射部が形成されてもよい。封止部２３ｃは、収容部２３ｂとの間で発光素子２３ａを封止する。封止部２３ｃは、例えばガラス（カバーガラス）などＬＥＤ光を透過する材料を用いて形成されている。封止部２３ｃからは、検出光Ｌとして、ＬＥＤ光が射出される。

絞り２４は、光源２３から射出された検出光Ｌの一部を透過させて射出する。絞り２４は、例えば樹脂材料などを用いてリング状又は筒状に形成されており、開口２４ａを有している。開口２４ａは、検出光Ｌを通過させる。絞り２４は、検出光Ｌの光軸ＬＸが開口２４ａの中心を通るように配置される。開口２４ａは例えば円形に形成されており、開口２４ａの内周面２４ｂは円筒面に形成される。

図３は、レンズ２５側から絞り２４を見たとき例を示している。図２及び図３に示すように、内周面２４ｂには、突出部２４ｃが設けられている。突出部２４ｃは、内周面２４ｂから内側に突出している。突出部２４ｃは、内周面２４ｂのうち周方向の一部が光軸ＬＸへ向けて第１方向Ｄ１に突出して形成される。突出部２４ｃは、光軸ＬＸを挟んで２つ配置される。２つの突出部２４ｃは、突出方向である第１方向Ｄ１に対向するように配置される。

また、突出部２４ｃは、絞り２４のうち光射出側の端部に配置される（図２参照）。図２の断面形状において、突出部２４ｃは、突出方向の先端が矩形に形成されている。また、図３に示すように、レンズ２５側から（光軸ＬＸの方向に）見た場合の形状において、突出部２４ｃは、突出方向の先端に向けて先細りとなるように形成されている。

突出部２４ｃには、光反射部２４ｄが設けられている。光反射部２４ｄは、例えば平面状に形成されている。光反射部２４ｄは、入射する検出光Ｌを光検出部２６に設けられる複数の受光素子２７ｐ（後述）から外れた方向に反射する。例えば、光反射部２４ｄは、第１方向Ｄ１と交差する第２方向Ｄ２へ向けて検出光Ｌを反射するように配置される。

レンズ２５は、絞り２４から射出された検出光Ｌを平行光として光学パターン１３に導光する。

回路基板２２は、光検出部２６を有する。光検出部２６は、上記の光学パターン１３を介した検出光Ｌを検出する。
図４は、光検出部２６の一例を示す平面図である。図４に示すように、光検出部２６は、平面視で矩形状に形成されたチップ基板２６ａを有している。チップ基板２６ａには、受光部２７及び端子２８が形成されている。また、チップ基板２６ａには、不図示の制御回路が形成されている。

受光部２７は、光学パターン１３を透過した光を受光する。受光部２７は、第１受光領域２７ａと、第２受光領域２７ｂと、第３受光領域２７ｃとを有している。第１受光領域２７ａ、第２受光領域２７ｂ及び第３受光領域２７ｃには、それぞれ複数の受光素子２７ｐが設けられている。受光素子２７ｐとしては、例えばフォトダイオードなどが用いられている。なお、受光素子２７ｐは、１次元センサ（ラインセンサ）を用いてもよいし、２次元センサ（イメージセンサ）が用いられてもよい。受光素子２７ｐとして２次元センサが用いられる場合、より高精度の検出が可能となる。２次元センサとしては、例えばＣＣＤやＣＭＯＳのなどイメージセンサが挙げられる。

受光素子２７ｐは、光学パターン１３の配置に対応して配列されている。本実施形態では、光学パターン１３が第１パターン１３ａ〜第３パターン１３ｃの３周に形成されているため、受光素子２７ｐはこれに対応して３列に配置されている。第１受光領域２７ａ〜第３受光領域２７ｃにおいて、受光素子２７ｐは、チップ基板２６ａの一辺に沿って第１方向Ｄ１に並んで配置されている。第１受光領域２７ａ〜第３受光領域２７ｃは、それぞれ第１方向Ｄ１に長手となるように形成されている。なお、各受光素子２７ｐは、第１方向Ｄ１に直交する第２方向Ｄ２に長手に形成されている。受光素子２７ｐの配置数については、光学パターン１３の構成に応じて適宜変更することができる。

図４における第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２については、図３と共通である。したがって、上記の絞り２４と光検出部２６（受光部２７）とは、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２について対応する位置に配置される。具体的には、絞り２４に設けられる突出部２４ｃは、光検出部２６（受光部２７）に設けられる第１受光領域２７ａ〜第３受光領域２７ｃの長手方向に突出している。

第１受光領域２７ａは、インクリメンタルパターンである第１パターン１３ａを透過した検出光Ｌを受光する。第２受光領域２７ｂは、アブソリュートパターンである第２パターン１３ｂを透過した検出光Ｌを受光する。第３受光領域２７ｃは、インクリメンタルパターンである第３パターン１３ｃを透過した検出光Ｌを受光する。

上記のように構成されたエンコーダＥＣにおいては、例えば回転軸ＳＦが回転すると、該回転軸ＳＦの回転と一体的にスケール１０が回転する。この場合に、制御部ＣＯＮＴが光源２３から検出光Ｌを射出させると、光源２３から射出された検出光Ｌの一部が絞り２４を透過し、レンズ２５によって平行化されて第２パターン１３（第１パターン１３ａ〜第３パターン１３ｃ）に入射する。

例えば、第１パターン１３ａ及び第３パターン１３ｃに入射した検査光Ｌは、それぞれ第１受光領域２７ａ及び第３受光領域２７ｃの対応する受光素子２７ｐに入射する。また、第２パターン１３ｂに入射した検査光Ｌのうち該第２パターン１３ｂを透過した検出光Ｌは、第２受光領域２７ｂの対応する受光素子２７ｐに入射する。

光検出部２６は、第１受光領域２７ａ及び第３受光領域２７ｃで受光した第１パターン１３ａ及び第３パターン１３ｃの透過光からインクリメンタル信号を生成するとともに、第２受光部２７ｂで受光した第２パターン１３ｂの透過光からアブソリュート信号を生成する。これらの信号に基づいて、スケール１０の回転量や回転位置が計測される。この計測結果は、制御部ＣＯＮＴからの要求により、または所定期間ごとに制御部ＣＯＮＴへ送られる。

図５は、光源２３から射出される検出光Ｌが受光素子２７ｐに入射する一態様を模式的に示す図である。なお、図５では、光学パターン１３の一例として第２パターン１３ｂを示し、光検出部２６の一例として第２受光領域２７ｂを示している。また、以下の説明では第２パターン１３ｂと第２受光領域２７ｂとの組み合わせを中心に説明するが、第１パターン１３ａ及び第３パターン１３ｃと、第１受光領域２７ａ及び第３受光領域２７ｃとの組み合わせについても同様の説明が可能である。

図５に示すように、光源２３から検出光Ｌが射出される際、レンズ２５によって平行化されるため、第２パターン１３ｂを介した検出光Ｌは、光軸ＬＸに沿って進行する。このため、検出光Ｌは、第２パターン１３ｂに対して光軸ＬＸに沿った方向に配置される所定の受光素子２７ｐに入射する。

一方、例えば封止部２３ｃにおいて検出光Ｌが乱反射を起こし、一部の光Ｌ１が所定の光路（例、光軸ＬＸ）に対して斜めに射出される場合がある。このような光Ｌ１は、レンズ２５においても十分に平行化されずに第２パターン１３ｂに入射するため、第２受光領域２７ｂの所定の入射位置に対してずれた位置に到達する場合がある。例えば、光Ｌ１が光軸ＬＸに対して第２受光領域２７ｂの長手方向（第１方向Ｄ１）に傾いて射出される場合、この光Ｌ１は、光学パターン１３によって遮光されて検出光Ｌが到達しない部分の受光素子２７ｐに入射する場合がある。そうなると、第２受光領域２７ｂのうち本来信号が検出されない受光素子２７ｐで光が検出されてしまい、検出信号のＳ／Ｎ比が小さくなってしまう。そこで、このような斜めに射出される光Ｌ１を遮光するため、光源２３と光学パターン１３との間に絞り２４が設けられる。

しかしながら、絞り２４を設ける構成においては、例えば光源２３から射出される光Ｌ２のように絞り２４の内周面２４ｂに入射する場合がある。例えば内周面２４ｂに突出部２４ｃが設けられない場合、この光Ｌ２は内周面２４ｂで反射され、射出光Ｌ２ａとして光軸ＬＸに対して絞り２４から斜めに射出される。

光Ｌ２が光軸ＬＸに対して第２受光領域２７ｂの長手方向（第１方向Ｄ１）に傾いて射出される場合、この光Ｌ２ａは、レンズ２５においても十分に平行化されず、第２パターン１３ｂを通過した後に第１方向Ｄ１にずれた位置に入射する。このため、光Ｌ２ａは、第２パターン１３ｂを通過した検出光が本来到達しない部分の受光素子２７ｐに到達する迷光となる。そうなると、第２受光領域２７ｂのうち本来信号が検出されない受光素子２７ｐで信号が検出されてしまう。

図６（ａ）は、光Ｌ２ａが到達する場所に配置される受光素子２７ｐ（図５の左端の受光素子２７ｐ）で検出される信号の一例を示すグラフである。グラフの縦軸は光強度を示し、グラフの横軸は時間を示している。例えば図６（ａ）に示すように、この受光素子２７ｐは、検出光Ｌが第２パターン１３ｂで遮光される場合にも迷光を受光するため、検出される信号のＳ／Ｎ比が小さくなってしまう。

これに対して、本実施形態では、絞り２４の内周面２４ｂに突出部２４ｃが設けられるため、絞り２４の内周面２４ｂに入射する光Ｌ２を突出部２４ｃによって遮光又は反射させることができる。このため、内周面２４ｂで反射される光が絞り２４からレンズ２５側へ射出されるのを抑制できる。また、突出部２４ｃには、光反射部２４ｄが設けられるため、例えば突出部２４ｃに入射する光Ｌ３を光反射部２４ｄによって第２方向Ｄ２に向けて反射することができる。この場合、光Ｌ３は絞り２４からレンズ２５側へ射出されるが、第２方向Ｄ２に向けて進行するため、第２受光領域２７ｂから外れた方向に進行することになる。このように、突出部２４ｃにより、第２パターン１３ｂを通過した検出光Ｌが所定の受光素子２７ｐに対して第１方向Ｄ１にずれた位置に配置される受光素子２７ｐに入射する迷光となる光が絞り２４から射出されるのを抑制できる。このように、突出部２４ｃで光を偏向することにより、受光素子２７ｐに迷光が入射しないように、絞り２４の内周面２４ｂにおいて光の反射がコントロールされる。

図６（ｂ）は、図６（ａ）の信号を出力する受光素子２７ｐと同一の受光素子２７ｐ（図５の左端の受光素子２７ｐ）で検出される信号の一例を示すグラフである。突出部２４ｃによりこの受光素子２７ｐに対して迷光が入射するのが抑制されるため、図６（ｂ）に示すように、信号のＳ／Ｎ比が小さくなるのを抑制できる。

以上のように、本実施形態によれば、絞り２４の一部には、光学パターン１３を介した光のうち所定の受光素子２７ｐに対して第１方向Ｄ１にずれた位置に配置される受光素子２７ｐに入射する迷光となる光が絞り２４から射出されるのを抑制する抑制部として突出部２４ｃが設けられるため、検出信号のＳ／Ｎ比の低下を抑制できる。これにより、高精度の検出が可能となる。また、絞り２４の一部に突出部２４ｃ（抑制部）を設けることでＳ／Ｎ比の低下を抑制できるため、他の光学系等を別途設ける必要が無い。これにより、エンコーダＥＣの大型化を抑制できる。

＜変形例＞
上記した実施形態においては、光軸ＬＸの方向に見たときの突出部２４ｃの形状が突出方向に先細りに形成された場合を例に挙げて説明したが、これに限定するものではない。図７（ａ）〜（ｃ）は、光軸ＬＸの方向に見たときの絞り２４の形状の一例を示す図である。

例えば、図７（ａ）に示すように、突出部２４ｃの突出方向の先端が第２方向Ｄ２に直線状に延びた形状であってもよい。これにより、絞り２４の内周面２４ｂで反射される光が迷光として絞り２４から射出されるのを広い範囲に亘って抑制することができる。なお、突出方向の先端は、直線状に限定されるものではなく、波形等であってもよい。

また、図７（ｂ）に示すように、突出部２４ｃの突出方向の先端が矩形状に形成されてもよい。この場合、光反射部２４ｄは、第２方向Ｄ２に向くように形成される。これにより、突出部２４ｃに入射する光を第１方向Ｄ１から外れた方向に確実に反射することができる。

また、図７（ｃ）に示すように、突出部２４ｃの突出方向の先端が円形に形成されてもよい。また、これらの形状に限定されず、他の形状に形成されてもよい。この場合、光反射部２４ｄは、円周面に亘って形成される。これにより、突出部２４ｃに入射する光を放射状に反射するため、この光が第１方向Ｄ１から外れた方向に反射されることになる。

また、上記した実施形態においては、突出部２４ｃの断面形状が矩形に形成された場合を例に挙げて説明したが、これに限定するものではない。図８（ａ）〜（ｃ）は、変形例に係る絞り２４の断面形状の一例を示す図である。図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、突出部２４ｃがテーパー状に形成される、すなわち、突出部２４ｃの断面形状が突出方向の先端に向けて先細りとなるように形成されてもよい。

また、例えば、図８（ａ）に示すように、突出部２４ｃのテーパーが、レンズ側から光源側に傾くように形成されてもよい。これにより、検出光Ｌの進行方向に向けて突出部２４ｃの内周面が外側に傾くため、検出光Ｌが突出部２４ｃの内周面で反射しにくくなる。

また、図８（ｂ）に示すように、突出部２４ｃのテーパーが、光源側からレンズ側に傾くように形成されてもよい。これにより、突出部２４ｃの内周面の全体が、検出光Ｌの進行方向に向けて内側に傾いているため、突出部２４ｃの内周面で反射される検出光Ｌは、絞り２４の光源側に反射されやすくなる。このため、突出部２４ｃの内周面での反射光が絞り２４のレンズ側から射出されにくくなる。

また、図８（ｃ）に示すように、突出部２４ｃのテーパーのうちレンズ側及び光源側がそれぞれ傾くように形成されてもよい。これにより、光源側では検出光Ｌの進行方向に向けて突出部２４ｃの内周面が外側に傾き、レンズ側では突出部２４ｃの内周面の全体が検出光Ｌの進行方向に向けて内側に傾く。このため、突出部２４ｃの光源側では、突出部２４ｃの内周面で反射される検出光Ｌが絞り２４のレンズ側から射出されにくくなる。また、突出部２４ｃのレンズ側では、検出光Ｌが突出部２４ｃの内周面で反射しにくくなる。

また、上記した実施形態においては、絞り２４の内周面２４ｂに突出部２４ｃが抑制部として設けられた構成を例に挙げて説明したが、これに限定するものではない。図９（ａ）〜（ｄ）は、変形例に係る絞り１２４の一例を示す図である。例えば図９（ａ）〜（ｄ）に示す絞り１２４のように、全体がテーパー状に形成された形状であってもよい。すなわち、絞り１２４の断面形状が、外周から内周にかけて先細りとなるように形成されてもよい。この場合、絞り１２４に形成されるテーパー部２４ｅの内周において光が反射するのを抑制することができる。

例えば、図９（ｂ）に示すように、絞り１２４のレンズ側から光源側に傾くようにテーパー部２４ｅが形成されてもよい。この構成によれば、絞り１２４の内部では、検出光Ｌの進行方向に向けて内周面が外側に傾いているため、検出光Ｌが絞り１２４の内周面（テーパー部２４ｅの一部を含む）で反射しにくくなる。

また、図９（ｃ）に示すように、絞り１２４の光源側からレンズ側に傾くようにテーパー部２４ｅが形成されてもよい。この構成によれば、絞り１２４の内周面（テーパー部２４ｅの一部を含む）の全体が、検出光Ｌの進行方向に向けて内側に傾いているため、絞り１２４の内周面で反射される検出光Ｌは、絞り１２４の光源側に反射されやすくなる。このため、絞り１２４の内周面での反射光は、絞り１２４のレンズ側から射出されにくくなる。

また、図９（ｄ）に示すように、絞り１２４のレンズ側及び光源側がそれぞれ傾くように形成されてもよい。この構成によれば、絞り１２４の光源側では内周面（テーパー部２４ｅの一部を含む）が検出光Ｌの進行方向に向けて内側に傾いており、絞り１２４のレンズ側では検出光Ｌの進行方向に向けて内周面が外側に傾いている。このため、絞り１２４の光源側では、絞り１２４の内周面で反射される検出光Ｌは、絞り１２４のレンズ側から射出されにくくなる。また、絞り１２４のレンズ側では、検出光Ｌが絞り１２４の内周面で反射しにくくなる。

また、上記実施形態では、迷光となる光が絞り２４、１２４から射出されるのを抑制する抑制部として突出部２４ｃ又はテーパー部２４ｅが設けられた構成を例に挙げて説明したが、これに限定するものではない。図１０（ａ）は、変形例に係る絞り２２４の一例を示す図である。図１０（ａ）に示すように、例えば円筒状に絞り２２４の内周面２４ｂの一部に光吸収部（光反射抑制部）２４ｆが形成された構成であってもよい。光吸収部２４ｆは、光軸ＬＸを挟んで配置されている。光吸収部２４ｆは、内周面２４ｂに表面処理を行うことによって形成される。光吸収部２４ｆは、内周面２４ｂの全体に亘って形成されてもよい。光吸収部２４ｆが設けられることにより、検出光Ｌのうち内周面２４ｂで反射されると迷光となってしまう光を吸収することができる。このように、光吸収部２４ｆによって光を吸収することで、迷光が受光素子２７ｐに入射しないように内周面２４ｂでの光反射をコントロールしてもよい。

また、上記説明では、絞り２４、１２４が円形である場合を例に挙げて説明したが、これに限定するものではない。図１０（ｂ）は、変形例に係る絞り３２４の一例を示す図である。図１０（ｂ）に示すように、絞り３２４又はその内周面３２４ｂが楕円形に形成されてもよい。この場合、短軸方向が第１方向Ｄ１となるように絞り３２４又は内周面３２４ｂを形成する。これにより、内周面３２４ｂに対して第１方向Ｄ１に入射する光の量を少なくすることができる。なお、内周面３２４ｂには、上記実施形態と同様の構成の突出部３２４ｃが設けられてもよい。これにより、内周面３２４ｂの形状と相俟って、迷光が受光素子２７ｐに入射するのを抑制することができる。

また、上記した各実施形態及び各変形例においては、光透過型の光学パターンを有するスケール１０を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。図１１は、変形例に係るエンコーダＥＣＡの一例を示す図である。図１１に示すエンコーダＥＣＡのように、光反射型の光学パターン１３Ａを有するスケール１０Ａ、及びこのスケール１０Ａを用いたエンコーダＥＣＡが用いられてもよい。

この構成では、例えば光源２３が回路基板２２に設けられており、光源２３から光学パターン１３Ａに向けて検出光Ｌが射出される。光源２３と光学パターン１３Ａとの間には、検出光Ｌの光路に沿って絞り２４及びレンズ２５を含む光学系が配置されている。絞り２４には、上記説明と同様の突出部２４ｃが設けられている。なお、突出部２４ｃに代えて、光吸収部２４ｆが形成されてもよい。また、絞り２４に代えて、絞り１２４、２２４、３２４が設けられてもよい。

このように、光反射型の光学パターン１３Ａを有するスケール１０Ａ及びこのスケール１０Ａを用いたエンコーダＥＣＡであっても同様に、突出部２４ｃで光を偏向することにより、受光素子２７ｐに迷光が入射しないように、絞り２４の内周面２４ｂにおいて光の反射がコントロールされる。これにより、検出信号のＳ／Ｎ比の低下を抑制できるため、高精度の検出が可能となる。

＜駆動装置＞
実施形態に係る駆動装置について説明する。図１２は、駆動装置の実施形態として、電動のモータ装置ＭＴＲの一例を示す図である。以下の説明において、上記した実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。図１２に示すように、モータ装置ＭＴＲは、軸部ＳＦと、軸部ＳＦを回転駆動させる非回転部である本体部（駆動部）ＢＤと、軸部ＳＦの回転情報を検出するエンコーダＥＣとを有している。

軸部ＳＦは、負荷側端部ＳＦａと、反負荷側端部ＳＦｂとを有している。負荷側端部ＳＦａは、減速機など他の動力伝達機構に接続される。反負荷側端部ＳＦｂには、スケール１０が固定される。このスケール１０の固定とともに、エンコーダＥＣが取り付けられている。スケール１０やエンコーダＥＣとしては、上記した実施形態が用いられるが、他の実施形態や変形例が用いられてもよい。

このモータ装置ＭＴＲによれば、検出精度に優れた小型のエンコーダＥＣが搭載されるため、回転量の制御性に優れたモータ装置ＭＴＲを得ることができ、モータ装置ＭＴＲ全体を小型化することができる。また、反負荷側端部ＳＦｂに小型のエンコーダＥＣが取り付けられるため、モータ装置ＭＴＲからの出っ張りが小さくなり、小さなスペースにモータ装置ＭＴＲを設置することができる。なお、駆動装置としてモータ装置ＭＴＲを例に挙げて説明したが、これに限定されず、油圧や空圧を利用して回転する軸部を有する他の駆動装置であってもよい。

＜ロボット装置＞
実施形態に係るロボット装置について説明する。図１３（ａ）は、実施形態に係るロボット装置ＲＢＴの一例を示す斜視図である。なお、図１３（ａ）は、ロボット装置ＲＢＴの一部（関節部分）の構成を模式的に示している。以下の説明において、上記した実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。図１３（ａ）に示すように、ロボット装置ＲＢＴは、第１アームＡＲ１と、第２アームＡＲ２と、関節部ＪＴとを有しており、第１アームＡＲ１と第２アームＡＲ２とが関節部ＪＴを介して接続された構成となっている。

第１アームＡＲ１には、腕部１０１と、軸受１０１ａ、１０１ｂとを備えている。第２アームＡＲ２には、腕部１０２と接続部１０２ａとが設けられている。関節部ＪＴでは、軸受１０１ａ、１０１ｂの間に接続部１０２ａが配置されている。接続部１０２ａは、軸部ＳＦ２と一体的に設けられている。関節部ＪＴでは、軸部ＳＦ２が軸受１０１ａ、１０１ｂの両方に挿入された状態となっている。軸部ＳＦ２のうち軸受１０１ｂに挿入される側の端部は、軸受１０１ｂを貫通して減速機ＲＧに接続されている。

減速機ＲＧは、モータ装置ＭＴＲに接続されており、モータ装置ＭＴＲの回転を例えば１００分の１等に減速して軸部ＳＦ２に伝達する。モータ装置ＭＴＲとしては、図１２に示すモータ装置ＭＴＲが用いられている。図１３（ａ）においては図示されていないが、モータ装置ＭＴＲの軸部ＳＦのうち負荷側端部ＳＦａは、減速機ＲＧに接続されている。また、モータ装置ＭＴＲの軸部ＳＦのうち反負荷側端部ＳＦｂには、エンコーダＥＣのスケール１０が取り付けられている。

上記のように構成されたロボット装置ＲＢＴは、モータ装置ＭＴＲを駆動して軸部ＳＦを回転させると、この回転が減速機ＲＧを介して軸部ＳＦ２に伝達される。軸部ＳＦ２の回転により接続部１０２ａが一体的に回転し、これにより第２アームＡＲ２が、第１アームＡＲ１に対して回転する。その際、エンコーダＥＣは、軸部ＳＦの回転位置等を検出する。従って、エンコーダＥＣからの出力を用いることにより、第２アームＡＲ２の回転位置を検出することができる。

このようにロボット装置ＲＢＴによれば、回転量の制御性に優れた小型のモータ装置ＭＴＲを搭載するため、ロボット装置ＲＢＴ全体を小型化することができる。また、小型のエンコーダＥＣを備えるため、関節部ＪＴからの出っ張りが小さくなり、この出っ張りが他の機器等と干渉するのを抑制できる。なお、ロボット装置ＲＢＴとしては、上記した構成に限定されず、例えば、関節を備える各種ロボット装置にモータ装置ＭＴＲを搭載することができる。

＜ステージ装置＞
実施形態に係るステージ装置について説明する。図１３（ｂ）は、ステージ装置ＳＴＧの実施形態の一例を示す斜視図である。なお、図１３（ｂ）は、図１２に示すモータ装置ＭＴＲの軸部ＳＦのうち負荷側端部ＳＦａに回転テーブル（移動物体）ＳＴを取り付けた構成となっている。以下の説明において、上記した実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。

上記のように構成されたステージ装置ＳＴＧは、モータ装置ＭＴＲを駆動して軸部ＳＦを回転させると、この回転が回転テーブルＳＴに伝達される。その際、エンコーダＥＣは、軸部ＳＦの回転位置等を検出する。従って、エンコーダＥＣからの出力を用いることにより、回転テーブルＳＴの回転位置を検出することができる。なお、モータ装置ＭＴＲの負荷側端部ＳＦａと回転テーブルＳＴとの間に減速機等が配置されてもよい。

このようにステージ装置ＳＴＧによれば、回転量の制御性に優れた小型のモータ装置ＭＴＲを搭載するため、回転テーブルＳＴの位置調整精度に優れたステージ装置ＳＴＧを得ることができ、ステージ装置ＳＴＧ全体を小型化することができる。なお、ステージ装置ＳＴＧとして、例えば旋盤等の工作機械に備える回転テーブル等に適用されてもよい。

以上、実施形態について説明したが、本発明は、上述した説明に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
例えば、上記説明では、突出部２４ｃが光軸ＬＸを挟んで２つ設けられる構成を例に挙げて説明したが、これに限定するものではない。例えば、突出部２４ｃが１つ又は３つ以上配置された構成であってもよい。突出部２４ｃが３つ以上配置される構成では、隣り合う突出部２４ｃ同士の間隔が同一であっても、場所によって異なってもよい。

また、上記説明では、突出部２４ｃが絞りのうち光射出側（レンズ側）の端部に配置される場合を例に挙げて説明したが、これに限定するものではない。例えば、突出部２４ｃが絞りのうち光軸ＬＸ方向の中央部や、光入射側（光源側）の端部に配置された構成であってもよい。

ＥＣ、ＥＣＡ…エンコーダ Ｌ…検出光 ＬＸ…光軸 Ｄ１…第１方向 Ｄ２…第２方向 ＳＦ…回転軸 Ｌ…検査光 Ｌ１…光 Ｌ２…光 Ｌ２ａ…射出光 Ｌ３…光 ＭＴＲ…モータ装置 ＲＢＴ…ロボット装置 ＳＴＧ…ステージ装置 １０、１０Ａ…スケール １３、１３Ａ…光学パターン １３ａ…第１パターン １３ｂ…第２パターン １３ｃ…第３パターン ２０…本体部 ２３…光源 ２３ａ…発光素子 ２３ｂ…収容部 ２３ｃ…封止部 ２４、１２４、２２４、３２４…絞り ２４ａ…開口 ２４ｂ…内周面 ２４ｃ…突出部 ２４ｄ…光反射部 ２４ｅ…テーパー部 ２４ｆ…光吸収部 ２５…レンズ ２６…光検出部 ２７…受光部 ２７ｐ…受光素子 ２７ａ…第１受光領域 ２７ｂ…第２受光領域 ２７ｃ…第３受光領域

Claims (14)

1. パターンが形成されたスケールと、
   前記パターンを照射する光を射出する光源と、
   前記光源から射出された前記光の一部を通過させて射出する絞りを有し、前記絞りを通過した前記光を前記パターンに導く光学系と、
   前記パターンを介した前記光を検出する複数の受光素子が、前記パターンに対応して第１方向に並んで配置される光検出部と、
   前記パターンを介した前記光のうち所定の前記受光素子に対して前記第１方向にずれた位置に配置される前記受光素子に入射する迷光となる光が前記絞りから射出されるのを抑制する抑制部と、
   を備えるエンコーダ。
2. 前記抑制部は、前記絞りに設けられる
   請求項１に記載のエンコーダ。
3. 前記抑制部は、前記光の一部を吸収又は偏向する
   請求項１又は請求項２に記載のエンコーダ。
4. 前記抑制部は、前記絞りの開口の内周面から内側に突出した突出部を有する
   請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のエンコーダ。
5. 前記突出部は、前記内周面のうち周方向の一部が前記絞りを通る光の光軸へ向けて第１方向に突出して形成される
   請求項４に記載のエンコーダ。
6. 前記突出部は、前記複数の受光素子から外れた方向に前記光を反射する光反射部を有する
   請求項４又は請求項５に記載のエンコーダ。
7. 前記光反射部は、前記第１方向と交差する方向へ向けて前記光を反射するように配置される
   請求項６に記載のエンコーダ。
8. 前記絞りの光軸を挟んで配置される２つの前記突出部が設けられる
   請求項４から請求項７のうちいずれか一項に記載のエンコーダ。
9. 前記突出部は、前記絞りのうち光射出側の端部に配置される
   請求項４から請求項８のうちいずれか一項に記載のエンコーダ。
10. 前記突出部は、テーパー状に形成される
    請求項４から請求項９のうちいずれか一項に記載のエンコーダ。
11. 前記抑制部は、前記絞りの内周面の少なくとも一部に形成された光反射抑制部を有する
    請求項１から請求項１０のうちいずれか一項に記載のエンコーダ。
12. 移動部材と、
    前記移動部材を移動させる駆動部と、
    前記移動部材に固定され、前記移動部材の位置情報を検出するエンコーダと
    を備え、
    前記エンコーダとして、請求項１から請求項１１のうちいずれか一項に記載のエンコーダが用いられる
    駆動装置。
13. 移動物体と、
    前記移動物体を移動させる駆動装置と
    を備え、
    前記駆動装置として、請求項１２に記載の駆動装置が用いられる
    ロボット装置。
14. 移動物体と、
    前記移動物体を移動させる駆動装置と
    を備え、
    前記駆動装置として、請求項１２に記載の駆動装置が用いられる
    ステージ装置。

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