JP2016061600A - エンコーダ及びエンコーダの発光量調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】エンコーダの精度良い光量フィードバック制御を可能とする。【解決手段】エンコーダ１００は、測定方向Ｃに沿ってインクリメンタルパターンを有するように形成されたパターンＳＩと、パターンＳＩに光を出射する光源１２１と、光源１２１から出射されパターンＳＩで反射された光に基づく相互に位相差を有する複数の受光信号を加算する配線１４１と、配線１４１により加算された受光信号に基づいて、光源１２１の発光量を調整する発光量調整部１３２と、を有する。【選択図】図５

Description

開示の実施形態は、エンコーダ及びエンコーダの発光量調整方法に関する。

特許文献１には、受光素子の出力を利用して光量の変化を検出し、その結果をＬＥＤの発光制御回路にフィードバックしてＬＥＤの発光量を一定に保つように制御するアブソリュートエンコーダが記載されている。

特開２００５−１２１５９３号公報

上述の光量フィードバック制御を精度良く行うためには、受光素子の出力が脈動等せずに略一定に保持されるように、装置構成のさらなる最適化が要望される。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、光量フィードバック制御を精度良く行うことができるエンコーダ及びエンコーダの発光量調整方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、測定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形成された第１パターンと、前記第１パターンに光を出射するように構成された光源と、前記光源から出射され前記第１パターンを透過又は反射された光に基づく相互に位相差を有する複数の第１受光信号を加算するように構成された加算部と、前記加算部により加算された前記第１受光信号に基づいて、前記光源の発光量を調整するように構成された発光量調整部と、を有する、エンコーダが適用される。

また、本発明の別の観点によれば、測定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形成された第１パターンと、前記第１パターンに光を出射するように構成された光源と、を有するエンコーダの発光量調整方法であって、前記光源から出射され前記第１パターンを透過又は反射された光に基づく相互に位相差を有する複数の第１受光信号を加算することと、加算した前記第１受光信号に基づいて、前記光源の発光量を調整することと、を有する、エンコーダの発光量調整方法が適用される。

また、本発明のさらに別の観点によれば、測定方向に沿って所定のパターンを有するように形成されたパターンと、前記パターンに光を出射するように構成された光源と、前記光源から出射され前記パターンを透過又は反射された光に基づく相互に位相差を有する複数の受光信号に基づいて前記光源の発光量を調整する手段と、を有する、エンコーダが適用される。

また、本発明のさらに別の観点によれば、測定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形成された第１パターンと、前記第１パターンに光を出射するように構成された光源と、前記光源から出射され前記第１パターンを透過又は反射された光に基づく相互に位相差を有する複数の第１受光信号を加算し、加算された前記第１受光信号に基づいて前記光源の発光量を調整する発光量調整手段と、を有する、エンコーダが適用される。

また、本発明のさらに別の観点によれば、測定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形成された第１パターンと、前記第１パターンに光を出射するように構成された光源と、を有するエンコーダの発光量調整方法であって、前記光源から出射され前記第１パターンを透過又は反射された光に基づく相互に位相差を有する複数の第１受光信号を加算するステップと、加算した前記第１受光信号に基づいて、前記光源の発光量を調整するステップと、を有する、エンコーダの発光量調整方法が適用される。

また、本発明のさらに別の観点によれば、測定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形成された第１パターンと、前記第１パターンに光を出射するように構成された光源と、を有するエンコーダの発光量調整装置であって、前記光源から出射され前記第１パターンを透過又は反射された光に基づく相互に位相差を有する複数の第１受光信号を加算する加算部と、前記加算部により加算された前記第１受光信号に基づいて、前記光源の発光量を調整する発光量調整部と、を有する、エンコーダの発光量調整装置が適用される。

本発明によれば、光量フィードバック制御を精度良く行うことができるエンコーダ及びエンコーダの発光量調整方法を提供することができる。

一実施形態に係るエンコーダを備えたサーボシステムの一例を表す説明図である。 エンコーダの一例を表す説明図である。 エンコーダのディスクの一例を表す説明図である。 エンコーダのパターンの一例を表す説明図である。 エンコーダの光学モジュールの一例を表す説明図である。 比較例に係る光学モジュールの一例を表す説明図である。 比較例におけるインクリメンタル信号及び光量調整信号の一例を表す波形図である。 実施形態におけるインクリメンタル信号及び光量調整信号の一例を表す波形図である。 光量調整用の受光アレイの複数の受光素子の一部を接続した変形例における光学モジュールの一例を表す説明図である。 複数の受光信号を回路側の信号処理によって加算する変形例における光学モジュールの一例を表す説明図である。 発光量調整部が実行するエンコーダの発光量調整方法に関する制御手順の一例を表すフローチャートである。 エンコーダの構成例を表す説明図である。

以下、一実施の形態について図面を参照しつつ説明する。

なお、以下で説明する実施形態に係るエンコーダは、回転型（ロータリタイプ）や直線型（リニアタイプ）など様々なタイプのエンコーダに適用可能である。以下では、エンコーダの理解が容易になるように、回転型のエンコーダを例に挙げて説明する。他のタイプのエンコーダに適用する場合には、被測定対象を回転型のディスクから直線型のリニアスケールに変更するなど適切な変更を加えることにより可能であるので、詳しい説明は省略する。

＜１．サーボシステム＞
まず、図１を参照しつつ、本実施形態に係るエンコーダを備えた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。

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を軸心ＡＸ周りに回転させることにより、回転力を出力する。

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。

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。

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。エンコーダ１００は、シャフトＳＨ（回転子）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。

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。

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。

＜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、制御部１３０とを有する。

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。

（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、ディスク中心Ｏが軸心ＡＸとほぼ一致するように配置される。ディスク１１０は、モータＭのシャフトＳＨに連結され、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。

図３に示すように、ディスク１１０は、複数のパターンＳＡ１，ＳＡ２，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の一部に対向しつつ固定して配置される。従って、パターンＳＡ１，ＳＡ２，ＳＩと、光学モジュール１２０とは、モータＭの駆動に伴い、互いに測定方向（図３に示す矢印Ｃの方向。以下適宜「測定方向Ｃ」と記載する。）に相対移動する。

ここで、「測定方向」とは、光学モジュール１２０でディスク１１０に形成された各パターンを光学的に測定する際の測定方向である。本実施形態のように被測定対象がディスク１１０である回転型のエンコーダにおいては、測定方向はディスク１１０の中心軸を中心とした円周方向に一致するが、例えば被測定対象がリニアスケールであり、可動子が固定子に対して移動する直線型のエンコーダにおいては、測定方向はリニアスケールに沿った方向となる。なお、「中心軸」とはディスク１１０の回転軸心であり、ディスク１１０とシャフトＳＨが同軸に連結される場合にはシャフトＳＨの軸心ＡＸと一致する。

（２−２．光学検出機構）
パターンＳＡ１，ＳＡ２，ＳＩと光学モジュール１２０とによって光学検出機構が構成される。各パターンは、ディスク１１０の上面にディスク中心Ｏを中心としたリング状に配置されたトラックとして形成される。各パターンは、トラックの全周にわたって、測定方向Ｃに沿って並べられた複数の反射スリット（図４における斜線ハッチング部分）を有する。１つ１つの反射スリットは、光源１２１から照射された光を反射する。

（２−２−１．パターン）
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。

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、反射スリットが形成可能である。

パターンは、ディスク１１０の上面において幅方向（図３に示す矢印Ｒの方向。以下適宜「幅方向Ｒ」と記載する。）に３本併設される。なお、「幅方向」とは、ディスク１１０の半径方向、すなわち測定方向Ｃと略垂直な方向であり、この幅方向Ｒに沿った各パターンの長さが各パターンの幅に相当する。３本のパターンは、幅方向Ｒの内側から外側に向けて、ＳＡ１，ＳＩ，ＳＡ２の順に同心円状に配置される。各パターンについてより詳細に説明するために、ディスク１１０の光学モジュール１２０と対向する領域近傍の部分拡大図を図４に示す。

（２−２−１−１．アブソリュートパターン）
図４に示すように、パターンＳＡ１，ＳＡ２が有する複数の反射スリットは、測定方向Ｃでアブソリュートパターンを有するように、ディスク１１０の全周に配置される。これらパターンＳＡ１，ＳＡ２が第２パターンの一例に相当する。

なお、「アブソリュートパターン」とは、後述する光学モジュール１２０が有する受光アレイが対向する角度内における反射スリットの位置や割合等が、ディスク１１０の１回転内で一義に定まるようなパターンである。つまり、例えば、図４に示すアブソリュートパターンの例の場合、モータＭがある角度位置となっている場合に、対向した受光アレイの複数の受光素子それぞれの検出又は未検出によるビットパターンの組み合わせが、その角度位置の絶対位置を一義に表すことになる。なお、「絶対位置」とは、ディスク１１０の１回転内での原点に対する角度位置をいう。原点は、ディスク１１０の１回転内での適宜の角度位置に設定され、この原点を基準としてアブソリュートパターンが形成される。

なお、このパターンの一例によれば、モータＭの絶対位置を、受光アレイの受光素子数のビットにより、一次元的に表すようなパターンを生成できる。しかし、アブソリュートパターンは、この例に限定されるものではない。例えば、受光素子数のビットにより多次元的に表すパターンであってもよい。また、所定のビットパターン以外にも、受光素子で受光する光量や位相などの物理量が絶対位置を一義的に表すように変化するパターンや、アブソリュートパターンの符号系列が変調を施されたパターン等であってもよく、その他、様々なパターンであってもよい。

なお、本実施形態では、同様のアブソリュートパターンが、測定方向Ｃで例えば１ビットの１／２の長さだけオフセットされて、２本のパターンＳＡ１，ＳＡ２として形成される。このオフセット量は、例えばパターンＳＩの反射スリットのピッチＰの半分に相当する。仮に、このようにパターンＳＡ１，ＳＡ２をオフセットさせた構成としない場合、次のような可能性がある。つまり、本実施形態のような一次元的なアブソリュートパターンにより絶対位置を表す場合、受光アレイＰＡ１，ＰＡ２の各受光素子Ｐａが反射スリットの端部近傍に対向して位置することによるビットパターンの変わり目の領域において、絶対位置の検出精度が低下する可能性がある。本実施形態では、パターンＳＡ１，ＳＡ２をオフセットさせるので、例えば、パターンＳＡ１による絶対位置がビットパターンの変わり目に相当する場合には、パターンＳＡ２からの検出信号を使用して絶対位置を算出したり、その逆を行うことにより、絶対位置の検出精度を向上できる。なお、このような構成とする場合、２つの受光アレイＰＡ１，ＰＡ２における受光量を均一にする必要があるが、本実施形態では２つの受光アレイＰＡ１，ＰＡ２を光源１２１からほぼ等しい距離に配置するので、上記構成を実現できる。

なお、パターンＳＡ１，ＳＡ２の各アブソリュートパターン同士をオフセットさせる代わりに、例えば、アブソリュートパターン同士はオフセットさせずに、パターンＳＡ１，ＳＡ２それぞれに対応した受光アレイＰＡ１，ＰＡ２同士をオフセットさせてもよい。

また、アブソリュートパターンは必ずしも２本形成される必要はなく、１本のみとしてもよい。但し、以下では、説明の便宜上、２本のパターンＳＡ１，ＳＡ２が形成された場合について説明する。

（２−２−１−２．インクリメンタルパターン）
一方、パターンＳＩが有する複数の反射スリットは、測定方向Ｃでインクリメンタルパターンを有するように、ディスク１１０の全周に配置される。このパターンＳＩが第１パターンの一例に相当する。

「インクリメンタルパターン」とは、図４に示すように、所定のピッチ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パターンＳＩにおける各反射スリットの配置間隔をいう。図４に示すように、パターンＳＩのピッチはＰである。インクリメンタルパターンは、複数の受光素子による検出の有無それぞれをビットとして絶対位置を表すアブソリュートパターンと異なり、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、アブソリュートパターン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。

なお、本実施形態では、パターンＳＡ１，ＳＡ２の反射スリットの測定方向Ｃにおける最小長さは、パターンＳＩの反射スリットのピッチＰと一致する。その結果、パターンＳＡ１，ＳＡ２に基づくアブソリュート信号の分解能は、パターンＳＩの反射スリットの数と一致する。しかしながら、最小長さは、この例に限定されるものではなく、パターンＳＩの反射スリットの数は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。

（２−２−２．光学モジュール）
光学モジュール１２０は、図２及び図５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。従って、ディスク１１０の回転に伴い、光学モジュール１２０は、パターンＳＡ１，ＳＡ２，ＳＩに対して測定方向Ｃで相対移動する。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は基板状でなくともよい。

光学モジュール１２０は、図２及び図５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ＰＡ１，ＰＡ２，ＰＩＬ，ＰＩＲ，ＰＤ１，ＰＤ２とを有する。

（２−２−２−１．光源）
図３に示すように、光源１２１は、パターンＳＩと対向する位置に配置される。そして、光源１２１は、光学モジュール１２０の対向する位置を通過する３つのパターンＳＡ１，ＳＡ２，ＳＩの対向した部分に光を出射する。

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、対向した位置を通過する３つのパターンＳＡ１，ＳＡ２，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、パターンへの光の直進性を高める事が可能である。

（２−２−２−２．投影像の拡大率）
複数の受光アレイは、光源１２１の周囲に配置され、対応付けられたパターンの反射スリットで反射された光を各々受光する複数の受光素子（図５のドットハッチング部分）を有する。複数の受光素子は、図５に示すように、測定方向Ｃに沿って並べられる。

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上に投影されるパターンの像は、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４及び図５に示すように、パターンＳＡ１，ＳＡ２，ＳＩそれぞれの幅方向Ｒの長さをＷＳＡ１，ＷＳＡ２，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幅方向Ｒの長さをＷＰＡ１，ＷＰＡ２，ＷＰＩとすると、ＷＰＡ１，ＷＰＡ２，ＷＰＩは、ＷＳＡ１，ＷＳＡ２，ＷＳＩのε倍の長さとなる。なお、本実施形態では、図５に示すように、各受光アレイの受光素子の幅方向Ｒの長さは、各スリットが光学モジュール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、受光素子の幅方向Ｒの長さは、必ずしもこの例に限定されるものではない。

同様に、光学モジュール１２０における測定方向Ｃも、ディスク１１０における測定方向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。理解が容易になるように、図２に示すように光源１２１の位置における測定方向Ｃを例に挙げて、具体的に説明する。ディスク１１０における測定方向Ｃは、軸心ＡＸを中心とした円状になる。これに対して、光学モジュール１２０に投影された測定方向Ｃの中心は、光源１２１が配置されたディスク１１０の面内位置である光学中心Ｏｐから距離εＬだけ離隔した位置となる。距離εＬは、軸心ＡＸと光学中心Ｏｐとの間の距離Ｌが拡大率εで拡大された距離である。この位置を図２では、概念的に測定中心Ｏｓとして示している。従って、光学モジュール１２０における測定方向Ｃは、光学中心Ｏｐから当該光学中心Ｏｐと軸心ＡＸとが乗るライン上を軸心ＡＸ方向に距離εＬ離れた測定中心Ｏｓを中心とし、距離εＬを半径とするライン上となる。

図４及び図５では、ディスク１１０及び光学モジュール１２０の各々における測定方向Ｃの対応関係を、円弧状のラインＬｃｄ，Ｌｃｐで表す。図４に示すラインＬｃｄは、ディスク１１０上の測定方向Ｃに沿った線を表す一方、図５に示すラインＬｃｐは、基板ＢＡ上の測定方向Ｃに沿った線（ラインＬｃｄが光学モジュール１２０上に投影された線）を表す。

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）

（２−２−２−３．アブソリュート用、インクリメンタル用の受光アレイ）
１つ１つの受光素子としては、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。

本実施形態における受光アレイは、３本のパターンＳＡ１，ＳＡ２，ＳＩに対応して配置される。受光アレイＰＡ１は、パターンＳＡ１で反射した光を受光するように構成され、受光アレイＰＡ２は、パターンＳＡ２で反射した光を受光するように構成される。また、受光アレイＰＩＬ，ＰＩＲ及び受光アレイＰＤ１，ＰＤ２は、パターンＳＩで反射した光を受光するように構成される。受光アレイＰＩＬ，ＰＤ１と受光アレイＰＩＲ，ＰＤ２とは途中で分割されているが、同一トラックに対応する。このように、１つのパターンに対応した受光アレイは１つに限らず、複数であってもよい。

光源１２１と、受光アレイＰＡ１，ＰＡ２と、受光アレイＰＩＬ，ＰＩＲとは、図５に示す位置関係に配置される。アブソリュートパターンに対応する受光アレイＰＡ１，ＰＡ２は、幅方向Ｒにおいて光源１２１を間に挟んで配置される。この例では、受光アレイＰＡ１は内周側、受光アレイＰＡ２は外周側に配置される。本実施形態では、受光アレイＰＡ１，ＰＡ２と光源１２１との距離は略等しくなっている。そして、受光アレイＰＡ１，ＰＡ２が有する複数の受光素子Ｐａは、それぞれ測定方向Ｃ（ラインＬｃｐ）に沿って一定のピッチで並べられる。受光アレイＰＡ１，ＰＡ２では、それぞれパターンＳＡ１，ＳＡ２からの反射光が受光されることにより、受光素子数のビットパターンを有するアブソリュート信号が生成される。

インクリメンタルパターンに対応する受光アレイＰＩＬ，ＰＩＲは、測定方向Ｃにおいて光源１２１を間に挟んで配置される。具体的には、受光アレイＰＩＬ，ＰＩＲは、光源１２１を含むＹ軸に平行な線を対称軸として線対称となるように配置され、受光アレイＰＡ１，ＰＡ２の各々は、上記対称軸を中心に線対称な形状となっている。光源１２１は、測定方向Ｃに１トラックとして配置された受光アレイＰＩＬ，ＰＩＲの間に配置される。

本実施形態ではアブソリュートパターンとして一次元的なパターンを例示しているので、それに対応した受光アレイＰＡ１，ＰＡ２は、対応付けられたパターンＳＡ１，ＳＡ２の反射スリットで反射された光を各々受光するように測定方向Ｃ（ラインＬｃｐ）に沿って並べられた複数（本実施形態では例えば９）の受光素子Ｐａを有する。この複数の受光素子Ｐａでは、上述のとおり、１つ１つの受光又は非受光がビットとして扱われ、９ビットの絶対位置を表す。従って、複数の受光素子Ｐａそれぞれが受光する受光信号は、制御部１３０が備える位置データ生成部１３１（図２参照）において相互に独立して取り扱われて、シリアルなビットパターンに暗号化（コード化）されていた絶対位置が、これらの受光信号の組み合わせから復号される。この受光アレイＰＡ１，ＰＡ２の受光信号を、「アブソリュート信号」という。このアブソリュート信号が位置データに関わる第２受光信号の一例に相当し、これを出力する受光素子Ｐａが第２受光素子の一例に相当し、複数の受光素子Ｐａを備えた受光アレイＰＡ１，ＰＡ２が第２受光部の一例に相当する。なお、本実施形態とは異なるアブソリュートパターンが使用される場合には、受光アレイＰＡ１，ＰＡ２は、そのパターンに対応した構成となる。

受光アレイＰＩＬ，ＰＩＲは、対応付けられたパターンＳＩの反射スリットで反射された光を各々受光するように測定方向Ｃ（ラインＬｃｐ）に沿って並べられた複数の受光素子Ｐｉを有する。

本実施形態では、パターン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。）中に、合計４個の受光素子Ｐｉのセット（図５に「ＳＥＴ」で示す）が並べられ、かつ、４個の受光素子Ｐｉのセットが測定方向Ｃに沿って更に複数並べられる。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であるインクリメンタル相信号を出力することになる。各インクリメンタル相信号をＡ＋相信号、Ｂ＋相信号（Ａ＋相信号に対する位相差が９０°）、Ａ−相信号（Ａ＋相信号に対する位相差が１８０°）、Ｂ−相信号（Ｂ＋相信号に対する位相差が１８０°）と呼ぶ。

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５に示す受光アレイＰＩの多数の受光素子Ｐｉからは、位相が９０°ずつずれる４つの信号が検出されることとなる。従って、受光アレイＰＩＬ，ＰＩＲから位相が９０°ずつずれる４つの信号がそれぞれ生成される。この４つの信号を、「インクリメンタル信号」という。このインクリメンタル信号が、位置データに関わる第３受光信号の一例に相当し、これを出力する受光素子Ｐｉが第３受光素子の一例に相当し、複数の受光素子Ｐｉを備えた受光アレイＰＩＬ，ＰＩＲが第３受光部の一例に相当する。

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Ｐｉが４つ含まれ、受光アレイＰＩＬ及び受光アレイＰＩＲのそれぞれが同様の構成のセットを有す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Ｐｉ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。また、受光アレイＰＩＬ，ＰＩＲが各々異なる位相の受光信号を取得するように構成されてもよい。

（２−２−２−４．光量調整用の受光アレイ）
上述のように、受光アレイＰＡ１，ＰＡ２では、複数の受光素子Ｐａそれぞれの検出又は未検出によるビットパターンが絶対位置を一義に表すことになる性質上、受光アレイＰＡ１，ＰＡ２での受光量が変動すると絶対位置の誤検出が生じやすくなるので、受光量は一定であることが望ましい。しかし、この受光量は、光学モジュール１２０とディスク１１０との間のギャップ（ギャップ長Ｇ）の変動等によって変動する場合がある。また、光源１２１として例えばＬＥＤを用いる場合には、発光量が温度変化によって変動する性質があることから、エンコーダ１００の周囲温度の変動によっても受光量が変動する場合がある。

そこで、本実施形態では、図５に示すように、光学モジュール１２０は、各々複数の受光素子Ｐｄを備えた２つの光量調整用の受光アレイＰＤ１，ＰＤ２を有する。受光アレイＰＤ１，ＰＤ２はそれぞれ、光源１２１から出射されパターンＳＩで反射された光を受光して受光信号を出力する複数の受光素子Ｐｄを備える。複数の受光素子Ｐｄは、測定方向Ｃに沿ってパターンＳＩに対応したピッチで並べられ、各受光素子Ｐｄが出力する受光信号は相互に位相差を有する。

なお、受光アレイＰＤ１，ＰＤ２の構成態様は、上記に限定されるものではない。各受光素子Ｐｄが相互に位相差を有する受光信号を出力可能であれば、それぞれが必ずしも分離されている必要はなく、例えばその一部又は全部が接続された構成でもよい。但し、以下では、説明の便宜上、各受光素子Ｐｄが分離配置された場合について説明する。

また、受光アレイＰＤ１，ＰＤ２の各々は、光源１２１（詳細には光源１２１の光軸。以下同様。）から該受光アレイＰＤ１，ＰＤ２の各々の中心位置ｃｂ１，ｃｂ２までの距離が、光源１２１から受光アレイＰＡ１，ＰＡ２の各々の中心位置ｃａ１，ｃａ２までの距離と、等しくなる位置に配置される。なお、ここでいう「等しくなる」とは、厳密な意味ではない。すなわち、「等しくなる」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に等しくなる」という意味である。言い換えれば、受光アレイＰＤ１，ＰＤ２と受光アレイＰＡ１，ＰＡ２とは、各々の中心位置ｃｂ１，ｃｂ２及び中心位置ｃａ１，ｃａ２が、光源１２１を中心とする仮想的な円ＶＣにほぼ沿うように配置される。

なお、中心位置ｃｂ１，ｃｂ２は、受光アレイＰＤ１，ＰＤ２の実質的な中心位置であればよい。ここでいう「実質的な中心位置」とは、例えば、受光アレイＰＤ１，ＰＤ２それぞれが有する複数の受光素子Ｐｄを１つの塊として見た場合の平面図形（言い換えれば、複数の受光素子Ｐｄの最も外側に位置する周縁を結んだ略四角形状の輪郭を有する平面図形）の重心位置、あるいはその図形の上記中心位置等となる。受光アレイＰＡ１，ＰＡ２の中心位置ｃａ１，ｃａ２も同様である。受光アレイＰＡ１，ＰＡ２それぞれが有する複数の受光素子Ｐａを１つの塊として見た場合の平面図形（言い換えれば、複数の受光素子Ｐａの最も外側に位置する周縁を結んだ略扇形状の輪郭を有する平面図形）の重心位置、あるいはその図形の上記中心位置等となる。

なお、受光アレイＰＤ１，ＰＤ２の配置態様は、上記に限定されるものではない。つまり、受光アレイＰＤ１，ＰＤ２の各々は、光源１２１から中心位置ｃｂ１，ｃｂ２までの距離が、光源１２１から受光アレイＰＡ１，ＰＡ２の各々の中心位置ｃａ１，ｃａ２までの距離と、異なる位置に配置されてもよい。但し、以下では、説明の便宜上、各受光アレイＰＡ１，ＰＡ２，ＰＤ１，ＰＤ２の中心位置が光源１２１から等距離に配置された場合について説明する。

複数の受光素子Ｐｄは、基板ＢＡ上に設けられた配線１４１によって出力端子１４０に接続されている。配線１４１は、一端が分岐されて受光アレイＰＤ１，ＰＤ２を構成する複数の受光素子Ｐｄの各々に接続され、他端が１つの出力端子１４０に接続されている。この配線１４１により、各受光素子Ｐｄから出力された相互に位相差を有する複数の受光信号が加算される。なお、配線１４１が加算部の一例に相当する。

なお、配線１４１は図５に示す例に限定されるものではない。例えば、出力端子１４０を２つ設け、一端が分岐されて受光アレイＰＤ１の受光素子Ｐｄの各々に接続され、他端が一方の出力端子１４０に接続された配線１４１と、一端が分岐されて受光アレイＰＤ２の受光素子Ｐｄの各々に接続され、他端が他方の出力端子１４０に接続された配線１４１との、２つの配線１４１を設けてもよい。但しこの場合、出力端子が余分に必要となるので、図５に示す構成が好ましい。

なお、各受光素子Ｐｄの受光信号の加算態様は、上記に限定されるものではない。例えば、複数の受光素子Ｐｄの一部を接続して受光素子内で受光信号を加算するようにしてもよいし（後述の図９参照）、各受光素子Ｐｄからの相互に位相差を有する複数の受光信号を個別に出力して回路側の信号処理によって加算してもよい（後述の図１０、図１１参照）。但し、以下では、説明の便宜上、配線１４１により各受光素子Ｐｄの受光信号を加算する場合について説明する。

また、複数の受光素子Ｐｄは、測定方向Ｃに沿って受光アレイＰＩＬ，ＰＩＲの複数の受光素子Ｐｉと同じピッチで並べられる。つまり、受光素子Ｐｄは、パターンＳＩを受光アレイＰＤ１，ＰＤ２上に投影した像の配置ピッチ（ε×Ｐ）中に４つ並べられている。そして、受光アレイＰＤ１，ＰＤ２の各々は、測定方向Ｃの長さが、上記配置ピッチ（ε×Ｐ）の整数倍となるように形成される。この例では、受光アレイＰＤ１，ＰＤ２の各々の測定方向Ｃの長さは配置ピッチ（ε×Ｐ）の１倍であり、つまり受光アレイＰＤ１，ＰＤ２は各々４つの受光素子Ｐｄを有している。

なお、受光アレイＰＤ１，ＰＤ２の構成態様は、上記に限定されるものではない。例えば、受光素子Ｐｄを受光素子Ｐｉと異なるピッチで配置してもよいし、受光アレイＰＤ１，ＰＤ２の測定方向Ｃの長さを上記配置ピッチ（ε×Ｐ）の２倍以上、あるいは、整数倍以外としてもよい。また例えば、２つの受光アレイＰＤ１，ＰＤ２の測定方向Ｃの長さの合計が上記配置ピッチの整数倍となるようにしてもよい。また、受光アレイＰＤ１，ＰＤ２の各々の受光素子Ｐｄの数は４に限定されるものではない。但し、以下では、説明の便宜上、受光アレイＰＤ１，ＰＤ２が上記構成態様である場合について説明する。

また、受光アレイＰＤ１，ＰＤ２は、受光アレイＰＩＬ，ＰＩＲに対し測定方向Ｃに沿った位置に配置されている。つまり、受光アレイＰＤ１，ＰＤ２と受光アレイＰＩＬ，ＰＩＲとは、パターンＳＩに対応した同一トラック上に配置されている。そして、受光アレイＰＤ１，ＰＤ２は、受光アレイＰＩＬ，ＰＩＲの測定方向Ｃにおける両側に、光源１２１の光軸を通り測定方向Ｃと略垂直な幅方向Ｒに平行な線を対称軸として線対称となるように配置される。また、受光アレイＰＤ１，ＰＤ２は、測定方向Ｃの寸法（ε×Ｐ）及び幅方向Ｒの寸法（ＷＰＩ）が互いに等しく、略同一形状となるように形成される。

なお、受光アレイＰＤ１，ＰＤ２の構成態様は、上記に限定されるものではない。例えば、受光アレイＰＤ１，ＰＤ２と受光アレイＰＩＬ，ＰＩＲとが別々のトラックとなるように配置されてもよいし、受光アレイＰＤ１，ＰＤ２のいずれか一方を受光アレイＰＩＬ，ＰＩＲの測定方向Ｃにおける片側に配置してもよい。また、受光アレイＰＤ１，ＰＤ２を互いに異なる形状としてもよい。また、図５では、受光アレイＰＤ１，ＰＤ２の幅方向Ｒの長さが受光アレイＰＩＬ，ＰＩＲとほぼ等しく設定されている例を示しているが、受光アレイＰＤ１，ＰＤ２の幅方向Ｒの長さはこの例に限定されるものではない。但し、以下では、説明の便宜上、受光アレイＰＤ１，ＰＤ２が上記構成態様である場合について説明する。

上記構成により、受光アレイＰＤ１，ＰＤ２は、パターンＳＩからの反射光を受光して受光アレイＰＡ１，ＰＡ２で受光する光量を調整するための信号を出力する。具体的には、受光アレイＰＤ１，ＰＤ２の各々の４つの受光素子Ｐｄは、受光アレイＰＩＬ，ＰＩＲの受光素子Ｐｉと同様に、相互に９０°の位相差を有する受光信号を生成する。これらの受光信号が第１受光信号の一例に相当し、これを出力する受光素子Ｐｄが第１受光素子の一例に相当し、複数の受光素子Ｐｄを備えた受光アレイＰＤ１，ＰＤ２が第１受光部の一例に相当する。そして、８つの受光素子Ｐｄが配線１４１によって出力端子１４０に並列接続されているので、９０°ずつ位相がずれた８（２組×４）の周期信号が重畳され加算された受光信号が出力端子１４０に出力される。以下適宜、この受光信号を「光量調整信号」という。

（２−３．制御部）
図２に示すように、制御部１３０は、位置データ生成部１３１と、発光量調整部１３２とを有する。位置データ生成部１３１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、第１絶対位置を表すビットパターンをそれぞれ備えた２つのアブソリュート信号と、位相が９０°ずつずれる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１３１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の第２絶対位置を算出し、算出した第２絶対位置を表す位置データを制御装置ＣＴに出力する。

なお、位置データ生成部１３１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位置データを生成する場合を例にとって説明する。

位置データ生成部１３１は、受光アレイＰＡ１，ＰＡ２からのアブソリュート信号のそれぞれを２値化し、絶対位置を表すビットデータに変換する。そして、予め定められたビットデータと絶対位置との対応関係に基づいて、第１絶対位置を特定する。つまり、ここでいう「第１絶対位置」とは、インクリメンタル信号を重畳する前の低分解能である絶対位置である。一方、受光アレイＰＩＬ，ＰＩＲ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１３１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１３１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−デジタル変換する。

位置データ生成部１３１は、アブソリュート信号に基づいて特定された第１絶対位置に、インクリメンタル信号に基づいて特定された１ピッチ内の位置を重畳する。これにより、アブソリュート信号に基づく第１絶対位置よりも高分解能な第２絶対位置を算出することができる。位置データ生成部１３１は、このようにして算出した第２絶対位置を逓倍処理して分解能をさらに向上させた後、高精度な絶対位置を表す位置データとして制御装置ＣＴに出力する。

発光量調整部１３２は、２つの受光アレイＰＤ１，ＰＤ２から出力される光量調整信号に基づいて光源１２１の発光量を調整する。具体的には、発光量調整部１３２は、２つの受光アレイＰＤ１，ＰＤ２が出力する光量調整信号に基づき、受光量が減少した場合には、図示しない光源１２１の電流回路を制御し、光源１２１の電流を増加させて発光量を増大させる。一方、受光量が増大した場合には、光源１２１の電流を減少させて発光量を減少させる。これにより、発光量調整部１３２は、受光アレイＰＡ１，ＰＡ２の受光量を略一定となるように調整する。

このような制御部１３０は、エンコーダ１００に備えられたＣＰＵ９０１（後述の図１１参照）が実行するプログラムと、エンコーダ１００に備えられた制御回路９０７（後述の図１１参照）と、エンコーダ１００に備えられたＡＳＩＣやＦＰＧＡ等の特定の用途向けに構築された専用集積回路９０９（後述の図１１参照）と、の少なくともいずれかにより実装される。

なお、以上において、配線１４１及び発光量調整部１３２が、発光量調整手段の一例に相当すると共に、発光量調整装置の一例に相当する。

＜３．本実施形態による効果の例＞
以上説明したように、本実施形態のエンコーダ１００は、測定方向Ｃに沿ってインクリメンタルパターンを有するように形成されたパターンＳＩと、パターンＳＩに光を出射するように構成された光源１２１と、光源１２１から出射されパターンＳＩで反射された光に基づく相互に位相差を有する複数の受光信号を加算する配線１４１と、加算された受光信号（光量調整信号）に基づいて、光源１２１の発光量を調整する発光量調整部１３２と、を有する。

受光信号は、光源１２１から出射されインクリメンタルパターンを有するパターンＳＩで反射された光に基づく信号であることから、周期的に振幅が変動する信号となる。このため、相互に位相差を有する複数の受光信号を加算することにより、加算された受光信号（光量調整信号）の振幅を略一定とすることが可能である。その結果、光量調整信号に基づいて光源１２１の発光量を調整することにより、光量フィードバック制御を精度良く行うことができる。したがって、エンコーダ１００の検出精度を向上できる。

本実施形態による効果の一例を、図６に示す比較例と比較しつつ説明する。図６に示すように、比較例の光学モジュール１２０’では、光量調整用に２つの受光素子ＰＤ１’，ＰＤ２’が設けられている。この受光素子ＰＤ１’，ＰＤ２’の各々は、上記実施形態における受光アレイＰＤ１，ＰＤ２のように受光素子が複数に分かれておらず、測定方向Ｃに沿ってパターンＳＩに対応したピッチ（ε×Ｐ）の長さを有する単一の受光素子として形成されている。受光素子ＰＤ１’，ＰＤ２’は、１つの配線１４２によって出力端子１４０に接続されている。その他の構成は上記実施形態と同様であり、図６において図５と同様の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。

図７は、上記比較例におけるインクリメンタル相信号及び光量調整信号の一例を表す波形図である。なお、図に示す光量調整信号は、受光素子ＰＤ１’，ＰＤ２’から出力される信号を加算したものである。比較例の受光素子ＰＤ１’，ＰＤ２’は、測定方向Ｃの長さがピッチ（ε×Ｐ）の整数倍（この例では１倍）であることから、理論的には受光素子ＰＤ１’，ＰＤ２’から出力される受光信号は一定となる。しかし、光量調整用の受光部を単一の受光素子ＰＤ１’，ＰＤ２’として形成すると、図７に示すように、光量調整信号にリップル（脈動）が生じる。これは、受光素子ＰＤ１’，ＰＤ２’と受光アレイＰＩＬ，ＰＩＲとの間でクロストークが生じたり、周囲部品による散乱光や迷光等が受光素子ＰＤ１’，ＰＤ２’に入射すること等に起因するものと考えられる。

図８は、上記実施形態におけるインクリメンタル相信号及び光量調整信号の一例を表す波形図である。なお、図に示す光量調整信号は、受光素子ＰＤ１，ＰＤ２から出力される信号を加算したものである。本実施形態では、インクリメンタルパターンの反射光に基づく相互に位相差を有する複数の受光信号を加算することにより、上述した受光アレイＰＩＬ，ＰＩＲとの間に生じるクロストークや、周囲部品による散乱光や迷光等の影響を低減することが可能となり、図８に示すように、加算された受光信号（光量調整信号）の振幅を略一定とすることができる。

また、本実施形態において、受光アレイＰＤ１，ＰＤ２が、測定方向Ｃに沿ってパターンＳＩに対応したピッチＰで並べられた、光源１２１から出射されパターンＳＩを反射された光を受光して光量調整信号を出力するように構成された複数の受光素子Ｐｄを備える構成とした場合には、次のような効果を得る。

上記構成により、受光アレイＰＤ１，ＰＤ２を、複数の受光素子Ｐｄの相互間に隙間を設けた構成とすることができる。この隙間により、上述した受光アレイＰＩＬ，ＰＩＲとの間に生じるクロストークや、周囲部品による散乱光や迷光等の影響を低減する効果をさらに高めることができ、光量調整信号のリップル（脈動）をさらに低減できる。

また、本実施形態において、受光アレイＰＤ１，ＰＤ２を、光源１２１の光軸から受光アレイＰＡ１，ＰＡ２の実質的な中心位置ｃａ１，ｃａ２までの距離が、上記光軸から受光アレイＰＤ１，ＰＤ２の実質的な中心位置ｃｂ１，ｃｂ２までの距離と、実質的に等しくなる位置に配置した場合には、次のような効果を得る。

上記構成により、ギャップＧの変動に対するアブソリュート信号の振幅変化の態様と光量調整信号の振幅変化の態様とを、ほぼ等しくすることができる。また、温度の変動に対するアブソリュート信号の振幅変化の態様と光量調整信号の振幅変化の態様とをほぼ等しくすることができる。これにより、ギャップ長Ｇの変動やエンコーダ１００の周囲温度の変動が生じた場合でも、光量調整信号に基づいて光源１２１への電流制御を行い発光量を調整することにより、受光アレイＰＡ１，ＰＡ２での受光量を精度良く一定に保持することができる。その結果、位置データの検出精度を高めることができるので、エンコーダ１００の信頼性を向上できる。

また、本実施形態において、一端が複数の受光素子Ｐｄの各々に接続され、他端が１つの出力端子１４０に接続された配線１４１を用いて、複数の受光素子Ｐｄから出力される相互に位相差を有する複数の受光信号を加算する場合には、受光信号を加算する回路や信号処理が不要となり、簡易な構成とすることができる。

また、本実施形態において、複数の受光素子Ｐｄを、測定方向Ｃに沿って複数の受光素子Ｐｉと同じピッチで並べた場合には、次のような効果を得る。上記構成により、光量調整用の受光アレイＰＤ１，ＰＤ２とインクリメンタル用の受光アレイＰＩＬ，ＰＩＲとを同じ構成とすることができるので、受光アレイＰＤ１，ＰＤ２と受光アレイＰＩＬ，ＰＩＲを兼用することが可能となり、エンコーダ１００の小型化やコスト削減等に資する。

また、本実施形態において、受光アレイＰＤ１，ＰＤ２を、受光アレイＰＩＬ，ＰＩＲに対し測定方向Ｃに沿った位置に配置した場合には、次のような効果を得る。上記構成により、受光アレイＰＤ１，ＰＤ２と受光アレイＰＩＬ，ＰＩＲをパターンＳＩに対応した同じトラック上に配置することができる。これにより、ディスク１１０及び光学モジュール１２０において光量調整用のトラックを別途設けなくて済むので、エンコーダ１００を小型化できる。

また、本実施形態において、受光アレイＰＤ１，ＰＤ２を、受光アレイＰＩＬ，ＰＩＲの測定方向Ｃにおける両側に、光源１２１の光軸を通り幅方向Ｒに平行な線を対称軸として線対称となるように配置した場合には、次のような効果を得る。

仮に、受光アレイＰＤ１，ＰＤ２を非対称に配置した場合、光源１２１からの距離に応じて光量が減少する光量分布の特性により、両側の受光アレイＰＤ１，ＰＤ２における受光量にアンバランスが生じる。この受光量のアンバランスは、両側の受光アレイＰＤ１，ＰＤ２の光量調整信号を加算した信号におけるリップルの原因となる。これに対し、上記のように受光アレイＰＤ１，ＰＤ２を線対称に配置することにより、両側の受光アレイＰＤ１，ＰＤ２を光源１２１から等しい距離に配置することができる。これにより、上記受光量のアンバランスを低減でき、受光アレイＰＤ１，ＰＤ２のリップルを低減できる効果をさらに高めることができる。

また、本実施形態において、２つの受光アレイＰＤ１，ＰＤ２を、測定方向Ｃの寸法及び幅方向Ｒの寸法が互いに等しくなるように形成した場合には、２つの受光アレイＰＤ１，ＰＤ２における受光量を略等しくすることができるので、上記リップル低減効果をさらに高めることができる。

また、本実施形態において、受光アレイＰＤ１，ＰＤ２を、測定方向Ｃの長さがパターンＳＩを受光アレイＰＤ１，ＰＤ２上に投影した像の配置ピッチεＰの整数倍となるように形成した場合には、次のような効果を得る。

上記構成により、パターンＳＩと受光アレイＰＤ１，ＰＤ２との相対回転に関わりなく、受光アレイＰＤ１，ＰＤ２における受光量を略一定とすることが可能となり、光量調整信号を光量調整に用いることが容易となる。また、整数倍を可能な範囲で大きな値とすることで、受光アレイＰＤ１，ＰＤ２の受光量を増大できる。

＜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。

（４−１．複数の受光素子の一部を接続する場合）
上記実施形態では、光量調整用の受光アレイＰＤ１，ＰＤ２を構成する複数の受光素子Ｐｄが分離されており、配線１４１により各受光素子Ｐｄからの複数の受光信号が加算される場合を一例として説明したが、受光信号の加算態様はこれに限定されるものではない。例えば、図９に示すように、受光アレイＰＤ３，ＰＤ４の各々を構成する複数の受光素子Ｐｄを１つの基部Ｐｄｂにより接続してもよい。この例では、受光アレイＰＤ３，ＰＤ４の各々において、複数の受光素子Ｐｄは幅方向外周側を基部Ｐｄｂにより接続されており、受光アレイＰＤ３，ＰＤ４はそれぞれ櫛歯状に形成されている。

基部Ｐｄｂは、１つの配線１４３によって出力端子１４０に接続される。つまり、基部Ｐｄｂが加算部として機能し、複数の受光素子Ｐｄの受光信号が基部Ｐｄｂで加算されて、出力端子１４０に出力される。なお、その他の構成は上記実施形態と同様であり、図９において図５と同様の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。

上記構成をとる場合、上記実施形態と同様の効果の他、配線１４３を簡素化できるという効果を得る。

（４−２．複数の受光信号を回路側の信号処理によって加算する場合）
本変形例は、インクリメンタル用の受光アレイＰＩＬ，ＰＩＲが光量調整用の受光アレイＰＤ１，ＰＤ２を兼ねた例である。すなわち、受光アレイＰＩＬ，ＰＩＲの各受光素子Ｐｉからの位相の異なる複数の受光信号を光学モジュール１２０より位相ごとに個別に出力し、制御部１３０の発光量調整部１３２において信号処理等により加算するものである。

図１０に示すように、本変形例では、受光アレイＰＩＬ，ＰＩＲの複数の受光素子Ｐｉ（受光アレイＰＤ１，ＰＤ２の受光素子Ｐｄでもある）は、前述のように相互に９０°の位相差を有する４つの受光信号を生成するので、位相が等しい受光素子Ｐｉ同士が、各配線１４４ａ〜１４４ｄによって対応する出力端子１４０ａ〜１４０ｄに各々接続されている。これにより、各受光素子Ｐｉからの相互に位相差を有する４つの受光信号は個別に出力端子１４０ａ〜１４０ｄに出力される。各出力端子１４０ａ〜１４０ｄからの受光信号は、発光量調整部１３２に個別に入力される。

上記構成により、本変形例は、前述のＡ＋相信号、Ｂ＋相信号、Ａ−相信号、Ｂ−相信号を、位置データ算出用のインクリメンタル信号と光量調整信号の両方に使用する、とも言うことができる。

次に、図１１を参照しつつ、発光量調整部１３２が実行する本変形例に係るエンコーダ１００の発光量調整方法に関する制御手順の一例について説明する。

図１１に示すように、ステップＳ１０において、発光量調整部１３２は、光源１２１から出射されパターンＳＩで反射された光に基づく相互に位相差を有する複数の受光信号を加算する。具体的には、発光量調整部１３２は、受光アレイＰＩＬ，ＰＩＲの各受光素子Ｐｉ（受光アレイＰＤ１，ＰＤ２の各受光素子Ｐｄでもある）から出力された相互に位相差を有する４つの受光信号を加算し、光量調整信号を生成する。

次に、ステップＳ２０において、発光量調整部１３２は、加算された受光信号（光量調整信号）に基づいて光源１２１の発光量を調整する。具体的には、発光量調整部１３２は、光量調整信号に基づいて、受光量が減少した場合には光源１２１の電流を増加させて発光量を増大させ、受光量が増大した場合には光源１２１の電流を減少させて発光量を減少させる。

なお、本変形例においては発光量調整部１３２が加算部の一例及び発光量調整手段の一例に相当する。このような発光量調整部１３２は、エンコーダ１００に備えられたＣＰＵ９０１（後述の図１１参照）が実行するプログラムと、エンコーダ１００に備えられた制御回路９０７（後述の図１１参照）と、エンコーダ１００に備えられたＡＳＩＣやＦＰＧＡ等の特定の用途向けに構築された専用集積回路９０９（後述の図１１参照）と、の少なくともいずれかにより実装される。

なお、上記では発光量調整部１３２がステップＳ１０及びステップＳ２０の両方の処理を実行するようにしたが、これらの処理の分担の例に限定されるものではなく、更に細分化された２以上の処理部により処理されてもよい。例えば、発光量調整部１３２とは別の加算部によりステップＳ１０の処理が実行されてもよい。

（４−３．その他）
上記実施形態では、受光アレイＰＤ１，ＰＤ２から出力される光量調整信号に基づいて光源１２１の発光量を調整する場合を一例として説明するが、光量調整信号を用いて絶対位置の誤検出の低減を図る手法は、これに限定されるものではない。例えば、位置データ生成部がしきい値変更部（図示省略）を有する構成としてもよい。前述のように、位置データ生成部１３１は、受光アレイＰＡ１，ＰＡ２からのアブソリュート信号のそれぞれを２値化し、絶対位置を表すビットデータに変換するが、しきい値変更部は、このアブソリュート信号を２値化する際のしきい値を光量調整信号に基づいて変更する。このようにしても、絶対位置の誤検出の低減を図ることが可能である。また、例えば、位置データ生成部１３１が出力信号調整部（図示省略）を有する構成としてもよい。この出力信号調整部は、受光アレイＰＡ１，ＰＡ２から出力されるアブソリュート信号を２値化する前に、該アブソリュート信号の振幅等を光量調整信号に基づいて調整する。このようにしても、絶対位置の誤検出の低減を図ることが可能である。

また、以上では、受光アレイＰＡ１，ＰＡ２等がそれぞれ９個の受光素子を有し、アブソリュート信号が９ビットの絶対位置を表す場合を説明したが、受光素子の数は９以外でもよく、アブソリュート信号のビット数も９に限定されない。また、受光アレイＰＩＬ，ＰＩＲ等の受光素子の数も、上記実施形態の数に特に限定されるものではない。

また、以上では、光源１２１と受光アレイＰＡ１，ＰＡ２等がディスク１１０のパターン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、これに限定されない。すなわち、光源１２１と受光アレイＰＡ１，ＰＡ２等がディスク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に形成される各パターンは、トラックの全周にわたって、測定方向Ｃに沿って並べられた複数の透過スリットを有する。１つ１つの透過スリットは、光源１２１から照射された光を透過する。

また、上記実施形態では、エンコーダ１００がモータＭに直接連結される場合について説明したが、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。

＜５．エンコーダの構成例＞
以下、図１１を参照しつつ、以上説明した各実施形態や各変形例に係る上記制御部１３０等による処理を実現するエンコーダ１００の構成例について説明する。

図１１に示すように、エンコーダ１００は、例えば、ＣＰＵ９０１と、ＲＯＭ９０３と、ＲＡＭ９０５と、電気回路等の制御回路９０７と、ＡＳＩＣやＦＰＧＡの特定の用途向けに構築された専用集積回路９０９と、入力装置９１３と、出力装置９１５と、ストレージ装置９１７と、ドライブ９１９と、接続ポート９２１と、通信装置９２３とを有する。これらの構成は、バス９０９や入出力インターフェース９１１を介して相互に信号を伝達可能に接続されている。

プログラムは、例えば、ＲＯＭ９０３やＲＡＭ９０５、ストレージ装置９１７等の記録装置に記録しておくことができる。

また、プログラムは、例えば、フレキシブルディスク等の磁気ディスク、各種のＣＤ・ＭＯディスク・ＤＶＤ等の光ディスク、半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体９２５に、一時的又は永続的に記録しておくこともできる。このようなリムーバブル記録媒体９２５は、いわゆるパッケージソフトウエアとして提供することもできる。この場合、これらのリムーバブル記録媒体９２５に記録されたプログラムは、ドライブ９１９により読み出されて、入出力インターフェース９１１やバス９０９等を介し上記記録装置に記録されてもよい。

また、プログラムは、例えば、ダウンロードサイト・他のコンピュータ・他の記録装置等（図示せず）に記録しておくこともできる。この場合、プログラムは、ＬＡＮやインターネット等のネットワークＮＷを介し転送され、通信装置９２３がこのプログラムを受信する。そして、通信装置９２３が受信したプログラムは、入出力インターフェース９１１やバス９０９等を介し上記記録装置に記録されてもよい。

また、プログラムは、例えば、適宜の外部接続機器９２７に記録しておくこともできる。この場合、プログラムは、適宜の接続ポート９２１を介し転送され、入出力インターフェース９１１やバス９０９等を介し上記記録装置に記録されてもよい。

そして、ＣＰＵ９０１が、上記記録装置に記録されたプログラムに従い各種の処理を実行することにより、上記制御部１３０等による処理を実現可能である。この際、ＣＰＵ９０１は、例えば、上記記録装置からプログラムを、直接読み出して実行してもよく、ＲＡＭ９０５に一旦ロードした上で実行してもよい。更に、ＣＰＵ９０１は、例えば、プログラムを通信装置９２３やドライブ９１９、接続ポート９２１を介し受信する場合、受信したプログラムを記録装置に記録せずに直接実行してもよい。

また、ＣＰＵ９０１は、必要に応じて、例えばマウス・キーボード・マイク（図示せず）等の入力装置９１３から入力する信号や情報に基づいて各種の処理を行ってもよい。

そして、ＣＰＵ９０１は、上記の処理を実行した結果を、例えば表示装置や音声出力装置等の出力装置９１５から出力してもよく、更に、ＣＰＵ９０１は、必要に応じてこの処理結果を通信装置９２３や接続ポート９２１を介し送信してもよく、上記記録装置やリムーバブル記録媒体９２５に記録させてもよい。

なお、以上の説明において、「垂直」「平行」「平面」等の記載がある場合には、当該記載は厳密な意味ではない。すなわち、それら「垂直」「平行」「平面」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に垂直」「実質的に平行」「実質的に平面」という意味である。

また、以上の説明において、外観上の寸法や大きさが「同一」「等しい」「異なる」等の記載がある場合は、当該記載は厳密な意味ではない。すなわち、それら「同一」「等しい」「異なる」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に同一」「実質的に等しい」「実質的に異なる」という意味である。

また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。

その他、一々例示はしないが、上記実施形態や各変形例は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。

１００ エンコーダ
１２１ 光源
１３２ 発光量調整部
１４０ 出力端子（端子）
１４１ 配線（加算部の一例）
ｃａ１，ｃａ２ 中心位置
ｃｂ１，ｃｂ２ 中心位置
Ｃ 測定方向
ＰＡ１，ＰＡ２ 受光アレイ（第２受光部の一例）
Ｐａ 受光素子（第２受光素子の一例）
ＰＤ１，ＰＤ２ 受光アレイ（第１受光部の一例）
Ｐｄ 受光素子（第１受光素子の一例）
Ｐｄｂ 基部（加算部の一例）
ＰＩＬ，ＰＩＲ 受光アレイ（第３受光部の一例）
Ｐｉ 受光素子（第３受光素子の一例）
ＳＩ パターン（第１パターンの一例）
ＳＡ１，ＳＡ２ パターン（第２パターンの一例）

Claims (11)

1. 測定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形成された第１パターンと、
   前記第１パターンに光を出射するように構成された光源と、
   前記光源から出射され前記第１パターンを透過又は反射された光に基づく相互に位相差を有する複数の第１受光信号を加算するように構成された加算部と、
   前記加算部により加算された前記第１受光信号に基づいて、前記光源の発光量を調整するように構成された発光量調整部と、
   を有する、エンコーダ。
2. 前記測定方向に沿って前記第１パターンに対応したピッチで並べられ、前記光源から出射され前記第１パターンを透過又は反射された光を受光して前記第１受光信号を出力するように構成された複数の第１受光素子を備えた第１受光部を更に有する、
   請求項１に記載のエンコーダ。
3. 前記エンコーダは、
   前記測定方向に沿ってアブソリュートパターンを有するように形成された第２パターンと、
   前記光源から出射され前記第２パターンを透過又は反射された光を受光して位置データに関わる第２受光信号を出力するように構成された複数の第２受光素子を備えた第２受光部と、を更に有し、
   前記第１受光部は、
   前記光源の光軸から前記第２受光部の実質的な中心位置までの距離が、前記光軸から前記第１受光部の実質的な中心位置までの距離と、実質的に等しくなる位置に配置される、
   請求項２に記載のエンコーダ。
4. 前記加算部は、
   一端が前記複数の第１受光素子の各々に接続され、他端が１つの端子に接続された配線である、
   請求項２又は３に記載のエンコーダ。
5. 前記エンコーダは、
   前記光源から出射され前記第１パターンを透過又は反射された光を受光して位置データに関わる第３受光信号を出力するように構成された複数の第３受光素子を備えた第３受光部を更に有し、
   前記複数の第１受光素子は、
   前記測定方向に沿って前記複数の第３受光素子と同じピッチで並べられる、
   請求項２〜４のいずれか１項に記載のエンコーダ。
6. 前記第１受光部は、
   前記第３受光部に対し前記測定方向に沿った位置に配置される、
   請求項５に記載のエンコーダ。
7. 前記第１受光部は、
   前記第３受光部の前記測定方向における両側に、前記光源の光軸を通り前記測定方向と略垂直な幅方向に平行な線を対称軸として線対称となるように配置される、
   請求項６に記載のエンコーダ。
8. ２つの前記第１受光部は、
   前記測定方向の寸法及び前記幅方向の寸法が互いに等しくなるように形成される、
   請求項７に記載のエンコーダ。
9. 前記第１受光部は、
   前記測定方向の長さが、前記第１パターンを前記第１受光部上に投影した像の配置ピッチの整数倍となるように形成される、
   請求項１〜８のいずれか１項に記載のエンコーダ。
10. 測定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形成された第１パターンと、前記第１パターンに光を出射するように構成された光源と、を有するエンコーダの発光量調整方法であって、
    前記光源から出射され前記第１パターンを透過又は反射された光に基づく相互に位相差を有する複数の第１受光信号を加算することと、
    加算した前記第１受光信号に基づいて、前記光源の発光量を調整することと、
    を有する、エンコーダの発光量調整方法。
11. モータと、
    請求項１〜９のいずれか１項に記載のエンコーダと、
    を有する、エンコーダ付きモータ。

Images