JP2021012212A - エンコーダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリーのメンテナンス（例、交換）がない、あるいはメンテナンスの頻度が低いこと。【解決手段】エンコーダ装置は、スケールを備える。エンコーダ装置は、スケールへ光を照射する発光部を備える。エンコーダ装置は、移動部の移動によってスケールとの相対位置が変化する光検出部と、光検出部の検出結果に基づいて移動部の位置情報を検出する検出部とを含む位置検出系を備える。エンコーダ装置は、移動部の移動によって電気信号が発生する電気信号発生部を備える。エンコーダ装置は、発光部へ電力を供給する電源を備える。エンコーダ装置は、電気信号が発生すると電源から発光部に電力を供給し、発光部からの光の照射を調整する発光調整部を備える。エンコーダ装置は、電気信号に基づいて、位置検出系に含まれる回路に電力を供給する電力供給系を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、エンコーダ装置に関する。

軸の回転の数を区別する多回転型のエンコーダ装置は、ロボット装置などの各種装置に搭載されている（例えば、下記の特許文献１参照）。ロボット装置の動作中において、エンコーダ装置は、例えばロボット装置の主電源から電力供給を受けて、回転の数を示す多回転情報、および１回転未満の角度位置を示す角度位置情報を含む回転位置情報を検出する。

ところで、ロボット装置が所定の処理を終了すると、その主電源がオフにされることがある。この場合に、ロボット装置の主電源からエンコーダ装置への電力供給も停止される。ロボット装置には、主電源が次にオンに切り替えられた際に、つまり次回の動作を開始する際に、初期の姿勢などの情報が必要とされることがある。そのため、エンコーダ装置には、外部から電力が供給されない状態においても、多回転情報を保持することが求められる。そこで、エンコーダ装置として、主電源からの電力供給が得られない状態において、バッテリーから供給される電力によって多回転情報を保持するものが用いられる。

特開平８−５００３４号公報

上述のようなエンコーダ装置は、バッテリーのメンテナンス（例、交換）がない、あるいはメンテナンスの頻度が低いことが望まれる。

本発明の態様においては、エンコーダ装置が提供される。エンコーダ装置は、スケールを備える。エンコーダ装置は、スケールへ光を照射する発光部を備える。エンコーダ装置は、移動部の移動によってスケールとの相対位置が変化する光検出部と、光検出部の検出結果に基づいて移動部の位置情報を検出する検出部とを含む位置検出系を備える。エンコーダ装置は、移動部の移動によって電気信号が発生する電気信号発生部を備える。エンコーダ装置は、発光部へ電力を供給する電源を備える。エンコーダ装置は、電気信号が発生すると電源から発光部に電力を供給し、発光部からの光の照射を調整する発光調整部を備える。エンコーダ装置は、電気信号に基づいて、位置検出系に含まれる回路に電力を供給する電力供給系を備える。

第１実施形態に係るエンコーダ装置を示す図である。 実施形態に係るスケール、及び受光センサの例を示す図である。 実施形態に係る磁石および電気信号発生ユニットの例を示す図である。 第１実施形態に係る電力供給系および多回転情報検出部の回路構成を示す図である。 第１実施形態に係る電力供給系および多回転情報検出部の動作を示す図である。 実施形態に係る発光部および受光素子の動作タイミングを示す図である。 第２実施形態に係るエンコーダ装置の回路構成を示す図である。 第３実施形態に係るエンコーダ装置を示す図である。 第３実施形態に係るエンコーダ装置の回路構成を示す図である。 変形例のエンコーダ装置の一部を示す図である。 実施形態に係る駆動装置の一例を示す図である。 実施形態に係るステージ装置の一例を示す図である。 実施形態に係るロボット装置の一例を示す斜視図である。

［第１実施形態］
第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係るエンコーダ装置ＥＣを示す図である。このエンコーダ装置ＥＣは、モータＭ（動力供給部）の回転軸ＳＦ（移動部）の回転位置情報を検出する。回転軸ＳＦは、例えばモータＭのシャフト（回転子）であるが、モータＭのシャフトに変速機などの動力伝達部を介して接続されるとともに負荷に接続される作用軸（出力軸）であってもよい。エンコーダ装置ＥＣが検出した回転位置情報は、モータ制御部ＭＣに供給される。モータ制御部ＭＣは、エンコーダ装置ＥＣから供給された回転位置情報を使って、モータＭの回転を制御する。モータ制御部ＭＣは、回転軸ＳＦの回転を制御する。

エンコーダ装置ＥＣは、位置検出系１および電力供給系２を備える。位置検出系１は、回転軸ＳＦの回転位置情報を検出する。エンコーダ装置ＥＣは、いわゆる多回転アブソリュートエンコーダであり、回転軸ＳＦの回転の数を示す多回転情報、および１回転未満の角度位置（回転角）を示す角度位置情報を含む回転位置情報を検出する。エンコーダ装置ＥＣは、回転軸ＳＦの多回転情報を検出する多回転情報検出部３、及び回転軸ＳＦの角度位置を検出する角度検出部４を備える。

位置検出系１の少なくとも一部（例、角度検出部４）は、例えば、エンコーダ装置ＥＣが搭載される装置（例、駆動装置、ステージ装置、ロボット装置）の電源が投入されている状態で、この装置から電力の供給を受けて動作する。また、位置検出系１の少なくとも一部（例、多回転情報検出部３）は、例えば、エンコーダ装置ＥＣが搭載される装置の電源が投入されていない状態で、電力供給系２から電力の供給を受けて動作する。例えば、エンコーダ装置ＥＣが搭載される装置からの電力の供給が断たれた状態において、電力供給系２は、位置検出系１の少なくとも一部（例、多回転情報検出部３）に対して断続的（間欠的）に電力を供給し、位置検出系１は、電力供給系２から電力が供給された際に回転軸ＳＦの回転位置情報の少なくとも一部（例、多回転情報）を検出する。

角度検出部４は、例えば、スケールの一回転内の位置情報（角度位置情報）を光学的に検出する。角度検出部４は、発光素子１１（発光部、照射部）、スケールＳ、受光センサ１２（光検出部）、及び検出部１３を備える。角度検出部４は、例えば、スケールＳのパターンニング情報を受光素子で読み取ることにより、回転軸ＳＦの１回転以内の角度位置を検出する。スケールＳのパターンニング情報は、例えば、スケールＳ上の明暗のスリットで表される。

スケールＳは、回転軸ＳＦに固定された円板１４に設けられている。スケールＳは、インクリメンタルスケール及びアブソリュートスケールを含む。発光素子１１は、スケールＳに光を照射する。受光センサ１２は、発光素子１１から照射されスケールＳを経由した光を検出する。発光素子１１および受光センサ１２は、回転軸ＳＦ（移動部）の回転（移動）によってスケールＳとの相対位置が変化する。図１において、角度検出部４は透過型であり、受光センサ１２は、スケールＳを透過した光を検出する。受光センサ１２は、インクリメンタルスケールを経由した光を検出（受光）する受光部（図示せず）、及びアブソリュートスケールを経由した光を検出（受光）する受光部（図示せず）を含む。角度検出部４は反射型であってもよい。受光センサ１２は、角度位置情報の検出結果を示す信号を検出部１３へ供給する。例えば、検出部１３は、アブソリュートスケールからの光を検出した結果を使って第１分解能の角度位置を検出する。また、検出部１３は、インクリメンタルスケールからの光を検出した結果を使って、第１分解能の角度位置に内挿演算を行うことにより、第１分解能よりも高い第２分解能の角度位置を検出する。

図２は、本実施形態に係るスケールＳ、及び受光センサ１２を示す図である。なお、図２には、多回転情報の検出に用いる部分を図示し、角度位置情報の検出に用いる部分（インクリメンタルスケール、アブソリュートスケール、及びこれらに対応する受光部）の図示を省略した。スケールＳは、第１スケールＳａおよび第２スケールＳｂを含む。第１スケールＳａおよび第２スケールＳｂは、それぞれ、回転軸ＳＦを中心とする環状の部材である。第１スケールＳａおよび第２スケールＳｂは、それぞれ、その周方向の角度位置によって光学特性（例、透過率、反射率、光吸収率）が変化する。例えば、第１スケールＳａおよび第２スケールＳｂは、それぞれ、回転軸ＳＦに対する周方向において光学特性が２値的に切替わる。第１スケールＳａおよび第２スケールＳｂのそれぞれにおいて、光学特性が２値的に切替わる角度位置は、磁石１１の周方向においてＮ極とＳ極との境界の角度位置と異なるように設定される。第２スケールＳｂは、第１スケールＳａと同様であるが、第１スケールＳａと比較して、周方向で光学特性が変化する位相が異なる。第１スケールＳａと第２スケールＳｂとの光学特性の位相差は、０°より大きく１８０°よりも小さい範囲に設定され、例えば、９０°に設定される。なお、第１スケールＳａおよび第２スケールＳｂは、インクリメンタルスケール、アブソリュートスケールと別の部材に設けられてもよく、例えば、磁石１１と同じ円板１５に設けられてもよい。この場合、第１スケールＳａおよび第２スケールＳｂに光を照射する発光素子は、例えば、インクリメンタルスケール、アブソリュートスケールに光を照射する発光素子と別に設けられる。

受光センサ１２は、第１受光部１２ａおよび第２受光部１２ｂを含む。第１受光部１２ａは、発光素子１１から照射されて第１スケールＳａを経由（例、透過、反射）した光が入射する位置に配置される。例えば、第１スケールＳａは周方向で透過率が変化し、発光素子１１から照射されて第１スケールＳａを透過する光の光量は、第１スケールＳａ（回転軸ＳＦ）の角度位置に応じて変化し、第１受光部１２ａに入射する光の光量も第１スケールＳａ（回転軸ＳＦ）の角度位置に応じて変化する。

第２受光部１２ｂは、発光素子１１から照射されて第２スケールＳｂを経由（例、透過、反射）した光が入射する位置に配置される。第２受光部１２ｂは、例えば、スケールＳの周方向において第１受光部１２ａとほぼ同じ角度位置に配置される。例えば、第２スケールＳｂは周方向で透過率が変化し、発光素子１１から照射されて第２スケールＳｂを透過する光の光量は、第２スケールＳｂ（回転軸ＳＦ）の角度位置に応じて変化し、第２受光部１２ｂに入射する光の光量も第２スケールＳｂ（回転軸ＳＦ）の角度位置に応じて変化する。

第１スケールＳａと第２スケールＳｂとで光学特性の位相差があることから、検出部１３は、例えば、第１受光部１２ａの検出結果をＡ相信号に利用し、第２受光部１２ｂの検出結果をＢ相信号に利用することができる。なお、図２においては、第１スケールＳａと第２スケールＳｂとで光学特性の変化の位相が異なり、第１受光部１２ａおよび第２受光部１２ｂの角度位置がほぼ同じであるが、第１スケールＳａと第２スケールＳｂとで光学特性の変化の位相が同じであり、第１受光部１２ａおよび第２受光部１２ｂの角度位置が異なっていてもよい。この場合にも、第１受光部１２ａの検出結果をＡ相信号に利用し、第２受光部１２ｂの検出結果をＢ相信号に利用することができる。

なお、図１の説明において、角度検出部４の検出部１３は、受光センサ１２の第１受光部１２ａおよび第２受光部１２ｂの検出結果を使って、回転軸ＳＦの角度位置を検出してもよい。

多回転情報検出部３は、角度検出部４の検出対象と同じ回転軸ＳＦの多回転情報を光学的に検出する。多回転情報検出部３は、発光素子１１（発光部）、スケールＳ、受光センサ１２（光検出部）、検出部２１、及び記憶部２２を備える。なお、発光素子１１、スケールＳ、受光センサ１２の少なくとも一部は、多回転情報検出部３と角度検出部４とで共用であってもよい。検出部２１は、受光センサ１２の検出結果を使って、回転軸ＳＦの多回転情報を検出する。また、例えば、検出部２１は、回転軸ＳＦが所定の向きに回転してスケールＳ上の所定の位置が受光センサ１２による検出位置を通過した場合、回転の数を１だけ加算する（インクリメントする）。また、例えば、検出部１３は、回転軸ＳＦが所定の向きの逆向きに回転してスケールＳ上の所定の位置が受光センサ１２による検出位置を通過した場合、回転の数を１だけ減算する（デクリメントする）。記憶部２２は、検出部２１が検出した多回転情報を記憶する。

本実施形態において、エンコーダ装置ＥＣは、信号処理部２５を備える。信号処理部２５は、位置検出系１による検出結果を処理する。信号処理部２５は、合成部２６および外部通信部２７を備える。合成部２６は、検出部１３が検出した第２分解能の角度位置情報を取得する。また、合成部２６は、多回転情報検出部３の記憶部２２から回転軸ＳＦの多回転情報を取得する。合成部２６は、検出部１３からの角度位置情報、及び多回転情報検出部３からの多回転情報を合成し、回転位置情報を算出する。例えば、検出部１３の検出結果がθ［ｒａｄ］であり、多回転情報検出部３の検出結果がｎ回転である場合に、合成部２６は、回転位置情報として（２π×ｎ＋θ）を算出する。回転位置情報は、多回転情報と、１回転未満の角度位置情報とを組にした情報でもよい。

合成部２６は、回転位置情報を外部通信部２７に供給する。外部通信部２７は、有線または無線によって、モータ制御部ＭＣの通信部ＭＣ１と通信可能に接続されている。外部通信部２７は、デジタル形式の回転位置情報を、モータ制御部ＭＣの通信部ＭＣ１に供給する。モータ制御部ＭＣは、角度検出部４の外部通信部２７からの回転位置情報を適宜復号する。モータ制御部ＭＣは、回転位置情報を使ってモータＭへ供給される電力（駆動電力）を制御することにより、モータＭの回転を制御する。

電力供給系２は、電気信号発生ユニット３１、バッテリー３２（電池）、切替部３３、及び発光調整部３４を備える。電気信号発生ユニット３１は、回転軸ＳＦの回転によって電気信号が発生する。この電気信号は、例えば、電力（電流、電圧）が時間変化する波形を含む。電気信号発生ユニット３１には、例えば、回転軸ＳＦの回転に応じて変化する磁界によって、電気信号として電力が発生する。例えば、回転軸ＳＦには円板３６が設けられ、円板３６には磁石３７が設けられる。回転軸ＳＦの回転によって、磁石３７と電気信号発生ユニット３１との相対位置（相対的な角度位置）が変化し、磁石３７によって電気信号発生ユニット３１の位置に形成される磁界が変化する。

図３は、本実施形態に係る磁石３７および電気信号発生ユニット３１を示す図である。図３（Ａ）には斜視図を示し、図３（Ｂ）には回転軸ＳＦの方向から見た平面図を示した。

磁石３７は、回転軸ＳＦに対する放射方向（径方向）における磁界の向きおよび強さが回転によって変化するように構成される。磁石３７は、例えば回転軸ＳＦと同軸の円環状の部材である。磁石３７の主面（表面および裏面）は、それぞれ、回転軸ＳＦとほぼ垂直である。図３（Ｂ）に示すように、磁石３７は、例えば、８極に着磁された永久磁石である。磁石３７は、同心円状の２つの環状の磁石を組み合わせた形状である。２つの環状の磁石は、それぞれ、４極に着磁されており、その周方向にＮ極、Ｓ極が交互に配置される。２つの環状の磁石は、その径方向（回転軸ＳＦの放射方向）において、Ｎ極とＳ極が並んでいる。磁石３７は、磁石３７の外部に固定された座標系に対し、磁石３７の回転に伴って径方向の磁界の向きが反転する交流磁界を形成する。電気信号発生ユニット３１は、磁石３７の主面の法線方向から見て磁石３７と重なる位置に配置されている。

ここでは説明の便宜上、回転軸ＳＦの先端側（図１のモータＭと反対側）から見た場合の、反時計回りの回転を順回転、時計回りの回転を逆回転という。また、順回転の角度を正の値で表し、逆回転の角度を負の値で表す。なお、回転軸ＳＦの基端側（図１のモータＭ側）から見た場合の、反時計回りの回転を順回転、時計回りの回転を逆回転と定義してもよい。

本実施形態において、電気信号発生ユニット３１は、磁石３７と非接触に設けられている。電気信号発生ユニット３１は、感磁性部４１および発電部４２を備える。感磁性部４１および発電部４２は、磁石３７の外部に固定されており、磁石３７の回転に伴って磁石３７上の各位置との相対位置が変化する。

感磁性部４１は、ウィーガントワイヤなどの感磁性ワイヤである。感磁性部４１には、磁石３７の回転に伴う磁界の変化によって大バルクハウゼンジャンプ（ウィーガンド効果）が生じる。感磁性部４１は、円柱状の部材であり、その軸方向が磁石３７の径方向に設定されている。感磁性部４１は、その軸方向に交流磁界が印加され磁界が反転する際に、軸方向の一端から他端に向かう磁壁が発生する。

発電部４２は、感磁性部４１に巻き付けられて配置される高密度コイルなどである。発電部４２には、感磁性部４１における磁壁の発生に伴って電磁誘導が生じ、誘導電流が流れる。磁石３７が感磁性部４１の位置に形成する磁界の向きが反転する際に、発電部４２にパルス状の電流（電気信号）が発生する。この電気信号は、位置検出系１に含まれる回路における導通と遮断との切替に用いられる。

発電部４２に発生する電流の向きは、磁界の反転前後の向きに応じて変化する。例えば、磁石３７の外側を向く磁界から内側を向く磁界へ反転時に発生する電流の向きは、磁石３７の内側を向く磁界から外側を向く磁界へ反転時に発生する電流の向きの反対になる。発電部４２に発生する電力（誘導電流）は、例えば高密度コイルの巻き数により設定できる。

図３（Ａ）に示すように、感磁性部４１および発電部４２は、ケース４３に収納されている。ケース４３には端子４３ａおよび端子４３ｂが設けられている。発電部４２の高密度コイルは、その一端が端子４３ａと電気的に接続され、その他端が端子４３ｂと電気的に接続されている。発電部４２で発生した電力は、端子４３ａおよび端子４３ｂを介して、電気信号発生ユニット３１の外部へ取り出し可能である。

なお、図１に示したスケールＳは、円板３６に設けられてもよいし、円板３６と一体化された部材であってもよい。例えば、スケールＳは、円板３６において磁石３７と反対側の面に設けられていてもよい。スケールＳは、磁石３７の内側と外側の少なくとも一方に設けられていてもよい。

図１の説明に戻り、バッテリー３２は、電気信号発生ユニット３１で発生する電気信号に応じて、位置検出系１で消費される電力の少なくとも一部を供給する。バッテリー３２は、例えばボタン型電池、乾電池などの一次電池である。バッテリー３２は、例えばボタン型電池であり、保持部４５に保持される。保持部４５は、例えば、位置検出系１の少なくとも一部が設けられる回路基板などである。保持部４５は、例えば、検出部２１、切替部３３、及び記憶部２２を保持する。保持部４５には、例えば、バッテリー３２を収容可能な電池ケース、及びバッテリー３２と接続される電極、配線などが設けられる。

切替部３３は、電気信号発生ユニット３１で発生する電気信号に応じて、バッテリー３２から位置検出系１への電力の供給の有無を切り替える。例えば、切替部３３は、電気信号発生ユニット３１で発生する電気信号のレベルが閾値以上になることでバッテリー３２から位置検出系１への電力の供給を開始させる。例えば、切替部３３は、電気信号発生ユニット３１で閾値以上の電力が発生することでバッテリー３２から位置検出系１への電力の供給を開始させる。また、切替部３３は、電気信号発生ユニット３１で発生する電気信号のレベルが閾値未満になることでバッテリー３２から位置検出系１への電力の供給を停止させる。例えば、切替部３３は、電気信号発生ユニット３１で発生する電力が閾値未満になることでバッテリー３２から位置検出系１への電力の供給を停止させる。例えば、電気信号発生ユニット３１にパルス状の電気信号が発生する場合、切替部３３は、この電気信号のレベル（電力）がローレベルからハイレベルに立ち上がった際に、バッテリー３２から位置検出系１への電力の供給を開始させ、この電気信号のレベル（電力）がローレベルへ変化してから所定の時間経過後に、バッテリー３２から位置検出系１への電力の供給を停止させる。

発光調整部３４は、電気信号発生ユニット３１で発生する電気信号に基づいて、発光素子１１（発光部）から照射される光の調整を行う。例えば、発光素子１１から光が照射されるタイミングを調整する。例えば、発光調整部３４は、電気信号発生ユニット３１で発生する電気信号を用いて、発光素子１１の点灯状態と消灯状態とを切り替える。発光調整部３４は、例えば、発光素子１１へ電力を供給するか否かを切り替えることで、発光素子１１（発光部）から光が照射されるタイミングを調整する。発光調整部３４は、切替部３３と発光素子１１との間の電力の供給経路に設けられる。例えば、発光調整部３４は、切替部３３と電気的に接続され、切替部３３から電力の供給を受けることが可能である。発光調整部３４は、発光素子１１と電気的に接続され、発光素子１１に対して、発光素子１１が点灯状態を維持するのに必要とされる電力を供給可能である。発光調整部３４は、例えば、電気信号発生ユニット３１で発生する電気信号に応じて切替部３３から電力が供給されることをトリガーとして、発光素子１１への電力の供給を開始する。例えば、発光調整部３４は、切替部３３から電力が供給された際に、この電力を発光素子１１に供給することで発光素子１１を点灯させる。このように、発光調整部３４は、電気信号発生ユニット３１で発生する電気信号を用いて、発光素子１１からの光の照射を開始させる。なお、発光調整部３４は、発光素子１１（発光部）から照射される光の強度（発光量）を調整するのでもよい。例えば、発光調整部３４は、発光素子１１が所定の期間において所定の光量で光を照射した後、発光素子１１から照射される光量を上記の所定の光量よりも減らしてもよい。また、発光調整部３４は、発光素子１１から照射される光のタイミングおよび発光量を調整するのでもよい。例えば、発光調整部３４は、電気信号発生ユニット３１で発生する電気信号を用いて、発光素子１１の発光量を調整してもよい。

本実施形態において、発光調整部３４は、電気信号発生ユニット３１で発生する電気信号に基づいて、受光センサ１２が検出動作を行うタイミングを調整してもよい。例えば、発光調整部３４は、電気信号発生ユニット３１で発生する電気信号を用いて、受光センサ１２が検出動作を行う検出期間と検出動作を行わない非検出期間とを切り替える。発光調整部３４は、例えば、受光センサ１２へ電力を供給するか否かを切り替えることで、検出期間と検出動作を行わない非検出期間とを切り替える。発光調整部３４は、切替部３３と受光センサ１２との間の電力の供給経路に設けられる。例えば、発光調整部３４は、受光センサ１２と電気的に接続され、受光センサ１２に対して、受光センサ１２が光を検出する（検出動作を行う）のに必要とされる電力を供給可能である。例えば、発光調整部３４は、電気信号発生ユニット３１で発生する電気信号に応じて切替部３３から電力が供給されることをトリガーとして、受光センサ１２の検出期間を開始する。例えば、発光調整部３４は、切替部３３から電力が供給された際に、この電力を受光センサ１２に供給することで、受光センサ１２が検出動作を行うことが可能な状態にする。なお、発光調整部３４は、受光センサ１２が検出動作を行うタイミングを調整しなくてもよい。例えば、受光センサ１２は、発光調整部３４を介することなく電力の供給を受けて、検出動作を行ってもよい。

発光調整部３４は、例えば、受光センサ１２がスケールＳからの光を検出した後に、発光素子１１からの光の照射を停止させる。例えば、発光調整部３４は、発光素子１１からの光の照射を開始させてから所定の時間が経過した時点で（所定時間の経過をトリガーとして）、発光素子１１からの光の照射を停止させる。上記の所定の時間は、例えば、受光センサ１２が検出動作を行うことが可能な時間以上に予め設定される。発光調整部３４は、例えば、発光素子１１への電力の供給を開始してから所定の時間が経過した時点で、発光素子１１への電力の供給を停止することで、発光素子１１を消灯状態にする。なお、発光調整部３４は、例えば、受光センサ１２の検出期間を開始してから所定の時間が経過した時点で、受光センサ１２の非検出期間へ切り替えてもよい。例えば、発光調整部３４は、受光センサ１２への電力の供給を開始してから所定の時間が経過したことをトリガーとして、受光センサ１２への電力の供給を停止することで、受光センサ１２が検出動作を行わない状態にしてもよい。例えば、発光素子１１から光が照射される期間の長さは、電気信号発生ユニット３１で発生した電気信号に基づいて、位置検出系１への電力の供給を行う期間の長さ以下になる。例えば、発光素子１１から光が照射される期間は、電気信号発生ユニット３１で発生した電気信号に基づいて、位置検出系に含まれる回路が導通している期間の一部になる。また、例えば、発光素子１１が点灯状態となってから消灯状態となるまでの期間は、電気信号発生ユニット３１で電気信号が発生する期間の一部になる。電気信号発生ユニット３１にパルス状の電気信号が発生している場合には、電気信号が発生する期間は、例えば、パルス状の電気信号が発生し始めてから（パルスの立ち上がり時点から）、発生しなくなるまで（パルスの立下りの時点）の期間である。また、発光調整部３４は、非検出期間へ切り替えを行わなくてもよい。例えば、受光センサ１２は、発光調整部３４を介することなく電力の供給を受けて検出動作を行い、電力の供給が絶たれることで検出動作を行わない状態になってもよい。

図４は、本実施形態に係る電力供給系２および多回転情報検出部３の回路構成を示す図である。電力供給系２は、電気信号発生ユニット３１、整流スタック５１、及びバッテリー３２を備える。また、電力供給系２は、図１に示した切替部３３として、レギュレータ５２を備える。

整流スタック５１は、電気信号発生ユニット３１から流れる電流を整流する整流器である。整流スタック５１の第１入力端子５１ａは、電気信号発生ユニット３１の端子４３ａと接続されている。整流スタック５１の第２入力端子５１ｂは、電気信号発生ユニット３１の端子４３ｂと接続されている。整流スタック５１の接地端子５１ｇは、シグナルグランドＳＧと同電位が供給される接地線ＧＬに接続されている。多回転情報検出部３の動作時に、接地線ＧＬの電位は、回路の基準電位になる。整流スタック５１の出力端子５１ｃは、レギュレータ５２の制御端子５２ａに接続されている。

レギュレータ５２は、バッテリー３２から位置検出系１へ供給される電力を調整する。レギュレータ５２は、バッテリー３２と位置検出系１との間の電力の供給経路に設けられるスイッチ５３を含んでもよい。レギュレータ５２は、電気信号発生ユニット３１で発生する電気信号をもとにスイッチ５３の動作を制御する。

レギュレータ５２の入力端子５２ｂは、バッテリー３２に接続されている。レギュレータ５２の出力端子５２ｃは、電源線ＰＬに接続されている。レギュレータ５２の接地端子５２ｇは、接地線ＧＬに接続されている。レギュレータ５２の制御端子５２ａはイネーブル端子であり、レギュレータ５２は、制御端子５２ａに閾値以上の電圧が印加された状態で、出力端子５２ｃの電位を所定電圧に維持する。レギュレータ５２の出力電圧（上記の所定電圧）は、計数器５７（後述する）がＣＭＯＳなどで構成される場合に例えば３Ｖである。記憶部２２（後述する不揮発性メモリ５８）の動作電圧は、例えば、所定電圧と同じ電圧に設定される。なお、所定電圧は、電力供給に必要な電圧であり、一定の電圧値のことだけでなく、段階的に変化する電圧であってもよい。

スイッチ５３は、第１端子５３ａが入力端子５２ｂと接続され、第２端子５３ｂが出力端子５２ｃと接続される。レギュレータ５２は、電気信号発生ユニット３１から制御端子５２ａに供給される電気信号を制御信号（イネーブル信号）に用いて、スイッチ５３の第１端子５３ａと第２端子５３ｂとの間の導通状態（オン）と絶縁状態（オフ）とを切り替える。例えば、スイッチ５３は、ＭＯＳ、ＴＦＴなどのスイッチング素子を含み、第１端子５３ａと第２端子５３ｂとはソース電極とドレイン電極であり、ゲート電極が制御端子５２ａと接続される。スイッチ５３は、電気信号発生ユニット３１で発生する電気信号（電力）によってゲート電極が充電され、ゲート電極の電位が閾値以上になると、ソース電極とドレイン電極との間が導通可能な状態（オン状態）になる。なお、スイッチ５３はレギュレータ５２の外部に設けられてもよく、例えばリレー等の外付けであってもよい。

発光調整部３４の第１入力端子３４ａは、電源線ＰＬと接続されている。発光調整部３４の第１出力端子３４ｂは、発光素子１１の電源端子１１ｐと接続されている。発光素子１１の接地端子１１ｇは、接地線ＧＬに接続されている。発光素子１１は、電源端子１１ｐおよび接地端子１１ｇを介して電力供給系２から供給される電力によって、光を発する。発光調整部３４は、第１入力端子３４ａ（電源線ＰＬ）が所定の電位になった際に、第１入力端子３４ａと第１出力端子３４ｂとの間を導通状態（オン）とし、所定の時間経過後に第１入力端子３４ａと第１出力端子３４ｂとの間を絶縁状態（オフ）にする。発光調整部３４は、第１入力端子３４ａと第１出力端子３４ｂとの間が導通状態である場合に、発光素子１１に電力を供給する。発光調整部３４は、第１入力端子３４ａと第１出力端子３４ｂとの間が絶縁状態である場合に、発光素子１１に電力を供給しない。

また、発光調整部３４の第２入力端子３４ｃは、電源線ＰＬと接続されている。発光調整部３４の第２出力端子３４ｄは、受光センサ１２の電源端子１２ｐと接続されている。受光センサ１２の接地端子１２ｇは、接地線ＧＬに接続されている。受光センサ１２は、電源端子１２ｐおよび接地端子１２ｇを介して電力供給系２から供給される電力によって、光を検出する。受光センサ１２の第１出力端子１２ｃは、図２に示した第１受光部１２ａの検出結果を出力する。受光センサ１２の第２出力端子１２ｄは、図２に示した第２受光部１２ｂの検出結果を出力する。発光調整部３４は、第２入力端子３４ｃ（電源線ＰＬ）が所定の電位になった際に、第２入力端子３４ｃと第２出力端子３４ｄとの間を導通状態（オン）とし、所定の時間経過後に第２入力端子３４ｃと第２出力端子３４ｄとの間を絶縁状態（オフ）にする。発光調整部３４は、第２入力端子３４ｃと第２出力端子３４ｄとの間が導通状態である場合に、受光センサ１２に電力を供給する。発光調整部３４は、第２入力端子３４ｃと第２出力端子３４ｄとの間が絶縁状態である場合に、受光センサ１２に電力を供給しない。発光調整部３４が受光センサ１２へ電力の供給を開始するタイミングは、発光素子１１へ電力の供給を開始するタイミングと同じでもよいし、異なっていてもよい。

多回転情報検出部３は、図１に示した検出部２１として、アナログコンパレータ５５、アナログコンパレータ５６、及び計数器５７を備える。

アナログコンパレータ５５は、受光センサ１２の第１受光部１２ａから出力される電圧を所定電圧と比較する比較器である。アナログコンパレータ５５の電源端子５５ｐは、電源線ＰＬに接続されている。アナログコンパレータ５５の接地端子５５ｇは、接地線ＧＬに接続されている。アナログコンパレータ５５の入力端子５５ａは、受光センサ１２の第１出力端子１２ｃと接続されている。アナログコンパレータ５５の出力端子５５ｂは、計数器５７の第１入力端子５７ａに接続されている。アナログコンパレータ５５は、第１受光部１２ａの出力電圧が閾値以上である場合に出力端子５５ｂからＨレベルの信号を出力し、閾値未満である場合に出力端子５５ｂからＬレベルの信号を出力する。

アナログコンパレータ５６は、受光センサ１２の第２受光部１２ｂから出力される電圧を所定電圧と比較する比較器である。アナログコンパレータ５６の電源端子５６ｐは、電源線ＰＬに接続されている。アナログコンパレータ５６の接地端子５６ｇは、接地線ＧＬに接続されている。アナログコンパレータ５６の入力端子５６ａは、受光センサ１２の第２出力端子１２ｄと接続されている。アナログコンパレータ５６の出力端子５６ｂは、計数器５７の第２入力端子５７ｂに接続されている。アナログコンパレータ５６は、第２受光部１２ｂの出力電圧が閾値以上である場合に出力端子５６ｂからＨレベルの信号を出力し、閾値未満である場合に出力端子５６ｂからＬレベルの信号を出力する。

計数器５７は、回転軸ＳＦの多回転情報を、バッテリー３２から供給される電力を用いて計数する。計数器５７は、例えばＣＭＯＳ論理回路などを含む。計数器５７は、電源端子５７ｐおよび接地端子５７ｇを介して供給される電力を用いて動作する。計数器５７の電源端子５７ｐは、電源線ＰＬに接続されている。計数器５７の接地端子５７ｇは、接地線ＧＬに接続されている。計数器５７は、第１入力端子５７ａを介して供給される電圧、及び第２入力端子５７ｂを介して供給される電圧を制御信号として、計数処理を行う。

本実施形態において、図１に示した記憶部２２として不揮発性メモリ５８が設けられる。不揮発性メモリ５８は、検出部２１が検出した回転位置情報の少なくとも一部（例、多回転情報）を、バッテリー３２から供給される電力を用いて記憶する（書き込み動作を行う）。不揮発性メモリ５８は、電力が供給されている間に書き込まれた情報を、電力が供給されない状態においても保持可能である。不揮発性メモリ５８は、検出部２１が検出した回転位置情報として、計数器５７による計数の結果（多回転情報）を記憶する。不揮発性メモリ５８の電源端子５８ｐは、電源線ＰＬに接続されている。不揮発性メモリ５８の接地端子５８ｇは、接地線ＧＬに接続されている。

本実施形態において、整流スタック５１とレギュレータ５２との間には、コンデンサ５９が設けられている。コンデンサ５９の第１電極５９ａは、整流スタック５１とレギュレータ５２の制御端子５２ａとを接続する信号線に接続されている。コンデンサ５９の第２電極５９ｂは、接地線ＧＬに接続されている。このコンデンサ５９は、いわゆる平滑コンデンサであり、脈動を低減してレギュレータの負荷を低減する。コンデンサ５９の定数は、例えば、検出部２１により回転位置情報を検出して記憶部２２に回転位置情報を書き込むまでの期間に、バッテリー３２から検出部２１および記憶部２２への電力供給が維持されるように設定される。

図５は、本実施形態に係る電力供給系および多回転情報検出部の動作を示す図である。図５の「磁石」は、回転軸ＳＦの角度位置に応じた磁石の角度位置であり、Ｎ極とＳ極とを異なるハッチングで示した。「電気信号発生ユニット、受光素子」は、電気信号発生ユニット３１および受光センサ１２の角度位置であり、回転軸ＳＦの角度位置に依らずに一定である。「電気信号発生ユニット」は、電気信号発生ユニット３１の出力であり、１方向に流れる電流の出力を正（＋）とし、その逆方向に流れる電流の出力を負（−）とした。また、回転軸ＳＦが反時計回りに回転する際の電気信号発生ユニット３１の出力を「反時計回り」に示し、回転軸ＳＦが時計回りに回転する際の電気信号発生ユニット３１の出力を「時計回り」に示した。「イネーブル信号」は、電気信号発生ユニット３１で発生する電気信号によりレギュレータ５２の制御端子５２ａに印加される電位を示し、ハイレベルを「Ｈ」で表し、ローレベルを「Ｌ」で表した。「レギュレータ」は、レギュレータ５２の出力を示し、ハイレベルを「Ｈ」で表し、ローレベルを「Ｌ」で表した。

図５の「受光素子の第１出力」、「受光素子の第２出力」は、それぞれ、第１受光部１２ａの出力、第２受光部１２ｂの出力である。「第１アナログコンパレータ」、「第２アナログコンパレータ」は、それぞれ、アナログコンパレータ５５、アナログコンパレータ５６からの出力を示す。

電気信号発生ユニット３１の出力は、回転軸ＳＦの回転方向によって正負が反転するが、整流スタック５１が電気信号発生ユニット３１からの電流を整流するので、イネーブル信号は、回転軸ＳＦが反時計回りに回転する場合と時計回りに回転する場合とで同じになる。イネーブル信号は、角度位置が４５°、１３５°、２２５°、３１５°においてハイレベル（Ｈ）に立ち上がる。レギュレータ５２の出力は、イネーブル信号の立ち上がりに応じてハイレベル（Ｈ）になる。レギュレータ５２の出力がハイレベルになると、発光素子１１および受光センサ１２に電力が供給され、発光素子１１は光をスケールＳに照射し、受光センサ１２は、発光素子１１から照射されてスケールＳを経由した光を検出する。ここで、アナログコンパレータ５５の出力およびアナログコンパレータ５６の出力の組を、Ｈを「１」とし、Ｌを「０」として（０，１）のように表す。アナログコンパレータ５５の出力およびアナログコンパレータ５６の出力の組は、角度位置４５°、１３５°、２２５°、３１５°において、それぞれ、（１，１）、（１，０）、（０，０）、（０．１）となる。従って、アナログコンパレータ５５の出力およびアナログコンパレータ５６の出力の組から、４つの角度位置を区別することができる。計数器５７は、アナログコンパレータ５５の出力およびアナログコンパレータ５６の出力を用いて、回転軸ＳＦの多回転情報を検出する。例えば、上記の出力の組が前回の検出において（１，１）であり、今回の検出で（１，０）である場合、角度位置が４５°から１３５°に変化したことが分かる。計数器５７は、例えば、上記の出力の組みが（１，１）から（１，０）に変化した場合に、カウンタを１増加させ、上記の出力の組みが（１，０）から（１，１）に変化した場合に、カウンタを１減少させる。記憶部２２（不揮発性メモリ５８）は、計数器５７が検出した多回転情報（カウンタの値）を記憶する。

図６は、本実施形態に係る発光部および受光素子の動作タイミングを示す図である。図６では、信号の遅延などを無視してタイミングを概念的に示した。時刻ｔ１において、イネーブル信号のレベルがＬからＨへ立ち上がり、レギュレータ５２の出力電力がＬからＨに切り替わる。また、時刻ｔ１において、発光調整部３４は、レギュレータ５２からの出力電力がＬからＨに切り替わったのを受けて、出力電力がＬからＨへ切り替わる。時刻ｔ１において、発光調整部３４は、発光素子１１へ電力の供給を開始し、発光素子１１は、消灯状態（図中「ＯＦＦ」で表す）から点灯状態（図中「ＯＮ」）へ切り替わる。また、時刻ｔ１において、発光調整部３４は、受光センサ１２へ電力の供給を開始し、受光センサ１２（図中「受光素子」で表す）は、検出動作を行わない状態（図中「ＯＦＦ」で表す）から、検出動作を行う状態（図中「ＯＮ」）へ切り替わる。受光センサ１２は、検出動作を行う状態において所定のサンプリング周波数で光を検出し、検出結果を検出部２１（図１参照）へ出力する。

発光調整部３４の出力電力は、時刻ｔ１から所定の時間が経過した時刻ｔ２において、ＨからＬへ切り替わる。時刻ｔ２において、発光調整部３４は、発光素子１１へ電力の供給を停止し、発光素子１１は、点灯状態（「ＯＮ」）から消灯状態（「ＯＦＦ」）へ切り替わる。また、時刻ｔ２において、発光調整部３４は、受光センサ１２へ電力の供給を停止し、受光センサ１２は、検出動作を行う状態（「ＯＮ」）から、検出動作を行わない状態（「ＯＦＦ」）へ切り替わる。また、検出部２１は、受光センサ１２から出力された検出結果を用いて、時刻ｔ２あるいはそれ以降に、多回転情報の検出動作を行う。検出部２１は、時刻ｔ２よりも後の時刻ｔ３において、多回転情報の検出結果を記憶部２２に出力する。記憶部２２は、時刻ｔ３あるいはそれ以降に、検出部２１から出力された多回転情報の書込動作を行う。イネーブル信号は、時刻ｔ３よりも後の時刻ｔ４においてレベルがＨからＬへ立下り、レギュレータ５２の出力がＨからＬへ立ち下がる。記憶部２２は、時刻ｔ４よりも前に多回転情報の書込みを完了させる。

このように、発光調整部３４は、例えば、多回転情報検出部３（例、検出部２１）が動作する期間の少なくとも一部において発光素子１１からの光の照射を停止させる。この場合、発光素子１１を消灯状態にした分（発光時間を短縮した分）だけ消費電力を抑えることができ、バッテリー３２の消耗を抑えることができる。また、発光調整部３４は、例えば、記憶部２２が多回転情報を書き込む期間の少なくとも一部において発光素子１１からの光の照射を停止させる。この場合、受光センサ１２が検出動作を行わない分だけ消費電力を抑えることができ、バッテリー３２の消耗を抑えることができる。したがって、エンコーダ装置ＥＣは、バッテリー３２のメンテナンス（例、交換）がない、あるいはメンテナンスの頻度が低い。また、発光調整部３４は、例えば、多回転情報検出部３（例、検出部２１）が動作する期間の少なくとも一部において発光素子１１からの光の照射量（発光強度）を下げてもよい。この場合、多回転情報検出部３（例、検出部２１）が動作する期間において、発光量が大きい場合と小さい場合とが切り替えられる。この場合、発光素子１１の発光量を抑えた期間は消費電力を抑えることができ、バッテリー３２の消耗を抑えることができる。また、発光調整部３４は、例えば、記憶部２２が多回転情報を書き込む期間の少なくとも一部において発光素子１１からの光の照射量（発光強度）を下げてもよい。この場合、受光センサ１２が検出動作を行わない分だけ消費電力を抑えることができ、バッテリー３２の消耗を抑えることができる。したがって、エンコーダ装置ＥＣは、バッテリー３２のメンテナンス（例、交換）がない、あるいはメンテナンスの頻度が低い。

なお、上述の実施形態において、発光調整部３４は、発光素子１１への電力の供給を開始してから所定の時間が経過した時点で、発光素子１１への電力の供給を停止するが、他のトリガーを用いて発光素子１１の消灯するタイミングを調整してもよい。例えば、発光調整部３４は、受光センサ１２の出力、あるいは受光センサ１２の出力から生成される信号をトリガーに用いて、発光素子１１を消灯させてもよい。例えば、発光調整部３４は、アナログコンパレータ５５から所定の回数だけ信号が出力された時点で、発光素子１１への電力の供給を停止してもよい。また、発光調整部３４は、計数器５７から記憶部２２に信号（多回転情報）が出力された時点で、発光素子１１への電力の供給を停止してもよい。

［第２実施形態］
第２実施形態について説明する。本実施形態において、上述の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。図７は、本実施形態に係るエンコーダ装置ＥＣの回路構成を示す図である。このエンコーダ装置ＥＣは、光量補償部６１を備える。光量補償部６１は、発光素子１１から照射される光の光量を調整する。例えば、光量補償部６１は、発光素子１１に供給される電力を調整することにより、発光素子１１の発光量を調整する。

光量補償部６１は、例えば、発光調整部３４と発光素子１１との間の電力の供給経路に設けられる。光量補償部６１は、発光調整部３４から供給される電力を調整して、調整後の電力を発光素子１１に供給する。発光素子１１は、経年劣化などによって発光効率が低下することがある。光量補償部６１は、例えば、経年劣化による発光量の低下の少なくとも一部が補われるように、発光素子１１へ供給される電力を調整する。光量補償部６１は、例えば、受光センサ１２の検出結果に基づいて、発光素子１１から照射される光の光量が所定値に近づくように、発光素子１１へ供給される電力を調整する。例えば、光量補償部６１は、受光センサ１２の第１出力端子１２ｃと接続される。光量補償部６１は、例えば、第１出力端子１２ｃから出力される信号のレベルを閾値と比較する。光量補償部６１は、例えば、第１出力端子１２ｃから出力される信号のレベルが閾値未満である場合、発光素子１１へ供給される電力を増加させる。この場合、発光素子１１が経年劣化などにより発光効率が低下していても、受光センサ１２の出力信号のレベルを確保することができる。また、光量補償部６１は、受光センサ１２の第２出力端子１２ｄと接続される。光量補償部６１は、第２出力端子１２ｄから出力される信号を用いて、発光素子１１から照射される光の光量が所定値に近づくように、発光素子１１へ供給される電力を調整する。

なお、光量補償部６１は、例えば、第１出力端子１２ｃあるいは第２出力端子１２ｄから出力される信号のレベルが閾値を超える場合、発光素子１１へ供給される電力を減少させてもよい。この場合、発光素子１１で消費される電力が減少するので、バッテリー３２の消耗を抑制することができる。また、光量補償部６１は、受光センサ１２の第１出力端子１２ｃからの出力信号と第２出力端子１２ｄからの出力信号の一方のみを用いて、発光素子１１から照射される光の光量を調整してもよい。また、光量補償部６１は、受光センサ１２の検出結果を用いないで、発光素子１１から照射される光の光量を調整してもよい。例えば、光量補償部６１は、発光素子１１の総発光時間に基づいて、発光素子１１から照射される光の光量を調整してもよい。また、光量補償部６１は、ユーザの設定に従って、発光素子１１から照射される光の光量を調整してもよい。例えば、受光センサ１２から出力される信号のレベルが位置情報の検出可能なレベルを超える場合に、予め発光素子１１の発光量を減らすように光量補償部６１によって調整しておいてもよい。また、受光センサ１２から出力される信号のレベルが位置情報の検出可能なレベル未満である場合に、発光素子１１の発光量を増やすように光量補償部６１によって調整しておいてもよい。例えば、光量補償部６１による光量の調整量は、耐ノイズ性能と電池の寿命のバランスを加味して、任意に設定、調整が可能である。耐ノイズ性能を優先する場合は発光素子１１の発光量を強めに設定し、電池の寿命を優先する場合には発光素子１１の発光量を弱めに設定することもできる。

［第３実施形態］
第３実施形態について説明する。本実施形態において、上述の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。図８は、本実施形態に係るエンコーダ装置ＥＣを示す図である。本実施形態において、バッテリー３２は、一次電池６６および二次電池６７を含む。モータ制御部ＭＣは電源部ＭＣ２を備え、二次電池６７は、電源部ＭＣ２から供給される電力により充電される。電源部ＭＣ２は、例えば、回転軸ＳＦ（移動部）の駆動に使われる電力を供給する電源であり、モータＭに対して電力を供給する。二次電池６７は、電源部ＭＣ２がモータＭに対して電力を供給可能な状態（例、主電源がオンの状態）において、電源部ＭＣ２から電力の供給を受けて充電される。また、二次電池６７への充電の少なくとも一部は、電気信号発生部（電気信号発生ユニット３１）で発生する電気信号の電力を用いて行われる。この場合、エンコーダ装置ＥＣに対して外部からの電力の供給が絶たれた状態（例、主電源のオフ状態、停電）などにおいても、二次電池６７を充電することができる。

バッテリー３２は、位置検出系１で消費される電力の少なくとも一部を、一次電池６６から供給することもできるし、二次電池６７から供給することもできる。例えば、一次電池６６および二次電池６７は、それぞれ、切替部３３と電気的に接続され、切替部３３は、一次電池６６からの電力または二次電池６７からの電力を、検出部１３および記憶部２２のそれぞれへ供給する。

図９は、本実施形態に係るエンコーダ装置ＥＣの回路構成を示す図である。二次電池６７は、モータ制御部ＭＣの電源部ＭＣ２と電気的に接続されている。モータ制御部ＭＣの電源部ＭＣ２が電力を供給可能な期間（例、主電源のオン状態）の少なくとも一部において、電源部ＭＣ２から二次電池６７へ電力が供給され、この電力によって二次電池６７が充電される。モータ制御部ＭＣの電源部ＭＣ２が電力を供給不能な期間（例、主電源のオフ状態）において、電源部ＭＣ２から二次電池６７への電力の供給は絶たれる。

また、二次電池６７は、電気信号発生ユニット３１からの電気信号の伝達経路にも電気的に接続される。二次電池６７は、電気信号発生ユニット３１からの電気信号の電力により充電可能である。例えば、二次電池６７は、整流スタック５１とレギュレータ５２との間の回路と電気的に接続される。二次電池６７は、電源部ＭＣ２からの電力の供給が絶たれた状態において、回転軸ＳＦの回転により電気信号発生ユニット３１で発生する電気信号の電力によって、充電される。なお、二次電池６７は、モータＭに駆動されて回転軸ＳＦが回転することにより電気信号発生ユニット３１で発生する電気信号の電力によって、充電されてもよい。

本実施形態に係るエンコーダ装置ＥＣは、外部からの電力の供給が絶たれた状態において、一次電池６６と二次電池６７とのいずれから位置検出系１へ電力を供給するかを選択する。電力供給系２は、電源切替器６８を備え、電源切替器６８は、位置検出系１に対して一次電池６６と二次電池６７とのいずれから電力を供給するかを切り替える（選択する）。電源切替器６８の第１入力端子は、一次電池６６の正極と電気的に接続され、電源切替器６８の第２入力端子は、二次電池６７と電気的に接続される。電源切替器６８の出力端子は、レギュレータ５２の入力端子５２ｂと電気的に接続される。

電源切替器６８は、例えば、二次電池６７の残量に基づいて、位置検出系１に対して電力を供給する電池を、一次電池６６または二次電池６７に選択する。例えば、二次電池６７の残量が閾値以上である場合、電源切替器６８は、二次電池６７から電力を供給させ、一次電池６６から電力を供給させない。この閾値は、位置検出系１で消費される電力に基づいて設定され、例えば、位置検出系１へ対して供給すべき電力以上に設定される。例えば、電源切替器６８は、位置検出系１で消費される電力を二次電池６７からの電力でまかなうことが可能な場合、二次電池６７から電力を供給させ、一次電池６６から電力を供給させない。また、二次電池６７の残量が閾未満である場合、電源切替器６８は、二次電池６７から電力を供給させず、一次電池６６から電力を供給させる。電源切替器６８は、例えば、二次電池６７の充電を制御する充電器を兼ねていてもよく、充電の制御に使われる二次電池６７の残量の情報を用いて、二次電池６７の残量が閾値以上であるか否かを判定してもよい。

本実施形態に係るエンコーダ装置ＥＣは、二次電池６７を併用するので、一次電池６６の消耗を遅らせることができる。したがって、エンコーダ装置ＥＣは、バッテリー３２のメンテナンス（例、交換）がない、あるいはメンテナンスの頻度が低い。

なお、バッテリー３２は、一次電池６６と二次電池６７の少なくとも一方を備えればよい。また、上述の実施形態においては、一次電池６６または二次電池６７から択一的に電力を供給するが、一次電池６６および二次電池６７から並行して電力を供給してもよい。例えば、位置検出系１の各処理部（例、発光素子１１、受光センサ１２、アナログコンパレータ５５、アナログコンパレータ５６、計数器５７、不揮発性メモリ５８）の消費電力に応じて、一次電池６６が電力を供給する処理部と、二次電池６７が電力を供給する処理部とが定められてもよい。なお、二次電池６７は、電源部ＥＣ２から供給される電力と、電気信号発生ユニット３１で発生する電気信号の電力との少なくとも一方を用いて、充電されればよい。また、エンコーダ装置ＥＣは、バッテリー３２を備えなくてもよく、例えば、電気信号発生ユニット３１で発生する電気信号の電力によって、位置検出系１（例、多回転情報検出部３）で消費される電力をまかなってもよい。この場合、エンコーダ装置ＥＣは、切替部３３を備えなくてもよい。

次に、変形例について説明する。図１０（Ａ）〜図１０（Ｄ）は、それぞれ、変形例のエンコーダ装置の一部を示す図である。上述の各実施形態において、磁石３７は、リング状の磁石（図３参照）により交流磁場を発生するが、図１０（Ａ）の磁石３７は棒磁石により交流磁場を発生する。本変形例において磁石３７は、円盤状のプレート７２上に設けられた棒磁石７１ａ〜７１ｆを含む。

プレート７２は、回転軸ＳＦに固定されており、回転軸ＳＦと一体的に回転する。棒磁石７１ａ〜７１ｆは、プレート７２と固定されており、プレート７２および回転軸ＳＦと一体的に回転する。棒磁石７１ａ〜７１ｆは、それぞれ、プレート７２の径方向とほぼ平行に配置されている。

棒磁石７１ａ〜７１ｃは、プレート７２の中心（回転軸ＳＦ）にＳ極を向けて、かつＮ極を回転軸ＳＦに対する放射方向（プレート７２の外側）を向けて、配置されている。棒磁石７１ａは、プレート７２の位置７２ｄの付近に配置されている。棒磁石７１ｂは、プレート７２の位置７２ａに配置されている。棒磁石７１ｃは、プレート７２の位置７２ｂの付近に配置されている。

棒磁石７１ｄ〜７１ｆは、プレート７２の中心（回転軸ＳＦ）にＮ極を向けて、かつＳ極を回転軸ＳＦに対する放射方向（プレート７２の外側）を向けて、配置されている。棒磁石７１ｄは、プレート７２の位置７２ｂの付近に、棒磁石７１ｃと隣接して配置されている。棒磁石７１ｅは、プレート７２の位置７２ｃに配置されている。棒磁石７１ｆは、プレート７２の位置７２ｄの付近に、棒磁石７１ａと隣接して配置されている。

このような磁石３７によれば、プレート７２の位置７２ｂまたは位置７２ｄが電気信号発生ユニット３１の近傍を通過する際に、電気信号発生ユニット３１における磁界の向きが反転し、電気信号発生ユニット３１から電力が出力される。

図１０（Ｂ）の変形例において、電気信号発生ユニット３１として、電気信号発生ユニット３１ａおよび電気信号発生ユニット３１ｂが設けられる。電気信号発生ユニット３１ｂは、磁石３７の周方向において、電気信号発生ユニット３１と１８０°の位相差で配置されている。磁石３７の位置３７ａが電気信号発生ユニット３１の近傍を通過する際に、磁石３７の位置３７ｃは、電気信号発生ユニット３１ｃの近傍を通過する。このように、電気信号発生ユニット３１ａと電気信号発生ユニット３１ｃとがほぼ同時に電力を発生することになり、電気信号発生ユニット３１で発生する電力（電気信号のレベル）を増加させることができる。

図１０（Ｃ）の変形例において、電気信号発生ユニット３１として、電気信号発生ユニット３１ａおよび電気信号発生ユニット３１ｃが設けられる。電気信号発生ユニット３１ｃは、磁石３７に対して電気信号発生ユニット３１ａの反対側に設けられている。電気信号発生ユニット３１ｃは、例えば、磁石３７の周方向において電気信号発生ユニット３１ａと同じ角度位置に設けられる。このエンコーダ装置ＥＣは、電気信号発生ユニット３１ａと電気信号発生ユニット３１ｃとがほぼ同時に電力を発生することになり、電気信号発生ユニット３１で発生する電力（電気信号のレベル）を増加させることができる。

図１０（Ｄ）の変形例において、磁石３７として、磁石７３ａおよび磁石７３ｂが設けられる。また、電気信号発生ユニット３１として、電気信号発生ユニット３１ａおよび電気信号発生ユニット３１ｄが設けられる。磁石７３ａは、図１などに示した円板３６の表面に配置されており、磁石７３ｂは裏面に配置されている。電気信号発生ユニット３１ａは、磁石７３ａの近傍に配置され、磁石７３ａが形成する磁界の変化によって発電する。電気信号発生ユニット３１ｄは、磁石７３ｂの近傍に配置され、磁石７３ｂが形成する磁界の変化によって発電する。このように複数の電気信号発生ユニットが設けられる場合に、電気信号発生ユニット３１ａと対になる磁石７３ａと、電気信号発生ユニット３１ｄと対になる磁石７３ｂとが異なる別の部材であってもよい。

なお、エンコーダ装置ＥＣに設けられる電気信号発生ユニットの数は、３つ以上であってもよい。また、電気信号発生ユニットは、磁石３７の一面側と他面側のそれぞれに感磁性部および発電部が設けられており、これら感磁性部および発電部が１つの筐体に収容されている態様であってもよい。

なお、上述の実施形態において、位置検出系１は、位置情報として回転軸ＳＦ（移動部）の回転位置情報を検出するが、位置情報として所定方向の位置、速度、加速度の少なくとも一つを検出してもよい。エンコーダ装置ＥＣは、ロータリーエンコーダを含んでもよいし、リニアエンコーダを含んでもよい。また、エンコーダ装置ＥＣは、発電部および検出部が回転軸ＳＦに設けられ、磁石３７が移動体（例、回転軸ＳＦ）の外部に設けられることで、磁石と検出部との相対位置が移動部の移動に伴って変化するものでもよい。また、位置検出系１は、回転軸ＳＦの多回転情報を検出しなくてもよく、位置検出系１の外部の処理部により多回転情報を検出してもよい。

なお、電気信号発生ユニット３１は、位置検出系１で消費される電力の少なくとも一部を供給してもよい。例えば、電力供給系２がバッテリー３２（電池）を備えない場合に、発電部で発生した電気信号（電流）を、発光調整部に供給してもよい。例えば、電気信号発生ユニット３１は、位置検出系１のうち消費電力が相対的に小さい処理部に対して、電力を供給してもよい。また、電力供給系２は、位置検出系１の一部に対して電力を供給しなくてもよい。例えば、電力供給系２は、検出部２１に間欠的に電力を供給し、記憶部２２へ電力を供給しなくてもよい。この場合、電力供給系２の外部に設けられる電源、バッテリーなどから記憶部２２に対して、間欠的または連続的に電力が供給されてもよい。発電部は、大バルクハウゼンジャンプ以外の現象により電力が発生するものでもよく、例えば移動部（例、回転軸ＳＦ）の移動に伴う磁界の変化に伴う電磁誘導により、電力を発生するものでもよい。検出部の検出結果を記憶する記憶部は、位置検出系１の外部に設けられてもよく、エンコーダ装置ＥＣの外部に設けられてもよい。

［駆動装置］
次に、駆動装置について説明する。図１１は、駆動装置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。この駆動装置ＭＴＲは、電動モータを含むモータ装置である。駆動装置ＭＴＲは、回転軸ＳＦと、回転軸ＳＦを回転駆動する本体部（駆動部）ＢＤと、回転軸ＳＦの回転位置情報を検出するエンコーダ装置ＥＣとを有している。

回転軸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、固定部を介してスケールＳが固定される。このスケールＳの固定とともに、エンコーダ装置ＥＣが取り付けられている。エンコーダ装置ＥＣは、上述した実施形態、変形例、あるいはその組み合わせに係るエンコーダ装置である。

この駆動装置ＭＴＲは、エンコーダ装置ＥＣの検出結果を使って、図１などに示したモータ制御部ＭＣが本体部ＢＤを制御する。駆動装置ＭＴＲは、エンコーダ装置ＥＣのバッテリー交換の必要性が無いもしくは低いので、メンテナンスコストを減らすことができる。なお、駆動装置ＭＴＲは、モータ装置に限定されず、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。

［ステージ装置］
次に、ステージ装置について説明する。図１２は、ステージ装置ＳＴＧの一例を示す図である。このステージ装置ＳＴＧは、図１１に示した駆動装置ＭＴＲの回転軸ＳＦのうち負荷側端部ＳＦａに、回転テーブル（移動物体）ＴＢを取り付けた構成である。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。

ステージ装置ＳＴＧは、駆動装置ＭＴＲを駆動して回転軸ＳＦを回転させると、この回転が回転テーブルＴＢに伝達される。その際、エンコーダ装置ＥＣは、回転軸ＳＦの角度位置等を検出する。従って、エンコーダ装置ＥＣからの出力を用いることにより、回転テーブルＴＢの角度位置を検出することができる。なお、駆動装置ＭＴＲの負荷側端部ＳＦａと回転テーブルＴＢ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は、エンコーダ装置ＥＣのバッテリー交換の必要性が低い又は無いので、メンテナンスコストを減らすことができる。なお、ステージ装置ＳＴＧは、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できる。

［ロボット装置］
次に、ロボット装置について説明する。図１３は、ロボット装置ＲＢＴの一例を示す斜視図である。なお、図１３には、ロボット装置ＲＢＴの一部（関節部分）を模式的に示した。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。このロボット装置ＲＢＴは、第１アームＡＲ１と、第２アームＡＲ２と、関節部ＪＴとを有している。第１アームＡＲ１は、関節部ＪＴを介して、第２アームＡＲ２と接続されている。

第１アームＡＲ１は、腕部１０１、軸受１０１ａ、及び軸受１０１ｂを備えている。第２アームＡＲ２は、腕部１０２および接続部１０２ａを有する。接続部１０２ａは、関節部ＪＴにおいて、軸受１０１ａと軸受１０１ｂの間に配置されている。接続部１０２ａは、回転軸ＳＦ２と一体的に設けられている。回転軸ＳＦ２は、関節部ＪＴにおいて、軸受１０１ａと軸受１０１ｂの両方に挿入されている。回転軸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、駆動装置ＭＴＲに接続されており、駆動装置ＭＴＲの回転を例えば１００分の１等に減速して回転軸ＳＦ２に伝達する。図１３に図示しないが、駆動装置ＭＴＲの回転軸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、駆動装置ＭＴＲの回転軸ＳＦのうち反負荷側端部ＳＦｂには、エンコーダ装置ＥＣのスケールＳが取り付けられている。

ロボット装置ＲＢＴは、駆動装置ＭＴＲを駆動して回転軸ＳＦを回転させると、この回転が減速機ＲＧを介して回転軸ＳＦ２に伝達される。回転軸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、エンコーダ装置ＥＣは、回転軸ＳＦの角度位置等を検出する。従って、エンコーダ装置ＥＣからの出力を用いることにより、第２アームＡＲ２の角度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は、エンコーダ装置ＥＣのバッテリー交換の必要性が無いもしくは低いので、メンテナンスコストを減らすことができる。なお、ロボット装置ＲＢＴは、上記の構成に限定されず、駆動装置ＭＴＲは、関節を備える各種ロボット装置に適用できる。

なお、本発明の技術範囲は、上述の実施形態などで説明した態様に限定されるものではない。上述の実施形態などで説明した要件の１つ以上は、省略されることがある。また、上述の実施形態などで説明した要件は、適宜組み合わせることができる。また、法令で許容される限りにおいて、上述の実施形態などで引用した全ての文献の開示を援用して本文の記載の一部とする。

上述の実施形態に係るエンコーダ装置は、電気信号発生ユニットで発生した電気信号に基づいてバッテリのＯＮ、ＯＦＦを切り替え、バッテリからの電力によって位置検出系での少なくとも一部（例、発光素子１１、検出部２１、記憶部２２）で消費される電力をまかなってもよい。また、上述の実施形態に係るエンコーダ装置は、電気信号発生ユニットで発生した電気信号を電力として取り出して、位置検出系の少なくとも一部（例、発光素子１１、検出部２１、記憶部２２）で消費される電力をまかなってもよい。

１・・・位置検出系、２・・・電力供給系、３・・・多回転情報検出部、１１・・・発光素子（発光部）、１２・・・受光センサ（光検出部）、２１・・・検出部、２２・・・記憶部、３１・・・電気信号発生ユニット（電気信号発生部）、３２・・・バッテリー、３３・・・切替部、３４・・・発光調整部、６１・・・光量補償部、ＥＣ・・・エンコーダ装置、ＭＴＲ・・・駆動装置、ＲＢＴ・・・ロボット装置、Ｓ・・・スケール、ＳＴＧ・・・ステージ装置

本発明の第１の態様によれば、エンコーダ装置が提供される。エンコーダ装置は、スケールを備えてよい。エンコーダ装置は、スケールへ光を照射する発光部を備えてよい。エンコーダ装置は、移動部の移動によってスケールとの相対位置が変化し、スケールから反射した光を検出する光検出部を含む位置検出系を備えてよい。エンコーダ装置は、移動部の移動によって電気信号が発生する電気信号発生部を備えてよい。エンコーダ装置は、発光部へ電力を供給する電源を備えてよい。エンコーダ装置は、電気信号が発生すると電源から発光部に電力を供給し、発光部からの光の照射を調整する発光調整部を備えてよい。本発明の第２の態様によれば、エンコーダ装置が提供される。エンコーダ装置は、スケールを備えてよい。エンコーダ装置は、スケールへ光を照射する発光部を備えてよい。エンコーダ装置は、移動部の移動によってスケールとの相対位置が変化し、スケールから反射した光を検出する光検出部を含む位置検出系を備えてよい。エンコーダ装置は、移動部の移動によって電気信号を発生させる電気信号発生部を備えてよい。エンコーダ装置は、位置検出系へ電力を供給する電源を備えてよい。エンコーダ装置は、電気信号が発生すると電源から位置検出系に電力を供給し、位置検出系の検出するタイミングを調整する調整部を備えてよい。本発明の第３の態様によれば、駆動装置が提供される。駆動装置は、前述のとおりのエンコーダ装置を備えてよい。駆動装置は、移動部に動力を供給する動力供給部を備えてよい。本発明の第４の態様によれば、ステージ装置が提供される。ステージ装置は、移動物体を備えてよい。ステージ装置は、移動物体を移動させる前述のとおりの駆動装置を備えてよい。本発明の第５の態様によれば、ロボット装置が提供される。ロボット装置は、前述のとおりの駆動装置を備えてよい。ロボット装置は、駆動装置によって相対移動する第１アーム及び第２アームを備えてよい。

図２は、本実施形態に係るスケールＳ、及び受光センサ１２を示す図である。なお、図２には、多回転情報の検出に用いる部分を図示し、角度位置情報の検出に用いる部分（インクリメンタルスケール、アブソリュートスケール、及びこれらに対応する受光部）の図示を省略した。スケールＳは、第１スケールＳａおよび第２スケールＳｂを含む。第１スケールＳａおよび第２スケールＳｂは、それぞれ、回転軸ＳＦを中心とする環状の部材である。第１スケールＳａおよび第２スケールＳｂは、それぞれ、その周方向の角度位置によって光学特性（例、透過率、反射率、光吸収率）が変化する。例えば、第１スケールＳａおよび第２スケールＳｂは、それぞれ、回転軸ＳＦに対する周方向において光学特性が２値的に切替わる。第１スケールＳａおよび第２スケールＳｂのそれぞれにおいて、光学特性が２値的に切替わる角度位置は、磁石３７の周方向においてＮ極とＳ極との境界の角度位置と異なるように設定される。第２スケールＳｂは、第１スケールＳａと同様であるが、第１スケールＳａと比較して、周方向で光学特性が変化する位相が異なる。第１スケールＳａと第２スケールＳｂとの光学特性の位相差は、０°より大きく１８０°よりも小さい範囲に設定され、例えば、９０°に設定される。なお、第１スケールＳａおよび第２スケールＳｂは、インクリメンタルスケール、アブソリュートスケールと別の部材に設けられてもよく、例えば、磁石３７と同じ円板１５に設けられてもよい。この場合、第１スケールＳａおよび第２スケールＳｂに光を照射する発光素子は、例えば、インクリメンタルスケール、アブソリュートスケールに光を照射する発光素子と別に設けられる。

Claims (1)

1. スケールと、
   前記スケールへ光を照射する発光部と、
   移動部の移動によって前記スケールとの相対位置が変化する光検出部と、前記光検出部の検出結果に基づいて前記移動部の位置情報を検出する検出部とを含む位置検出系と、
   前記移動部の移動によって電気信号が発生する電気信号発生部と、
   前記発光部へ電力を供給する電源と、
   前記電気信号が発生すると前記電源から前記発光部に前記電力を供給し、前記発光部からの光の照射を調整する発光調整部と、
   前記電気信号に基づいて、前記位置検出系に含まれる回路に電力を供給する電力供給系と、を備える、エンコーダ装置。

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