JP6004193B2 - エンコーダ、エンコーダ付きモータ、サーボシステム - Google Patents

Description

開示の実施形態は、エンコーダ、エンコーダ付きモータ、サーボシステムに関する。

特許文献１には、１回転したときに２周期以上の異なる周期の信号を出力できるような複数の光学パターンが設けられた回転板と、各光学パターンを透過した光線を受光する複数の光センサを備えた光学式検出部と、を有するアブソリュートエンコーダが記載されている。

特開２００９−２９４０７３号公報

上記従来技術においてエンコーダの高分解能化を図るには、光学式検出部における各光センサの配置態様を最適化することが望ましいが、特に考慮されていなかった。

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、高分解能化を実現可能なエンコーダ、エンコーダ付きモータ、サーボシステム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、測定方向に沿って並べられた複数のスリットをそれぞれ有する複数のスリットトラックと、前記複数のスリットトラックに光を出射するように構成された光源と、所定のピッチを備えたインクリメンタルパターンを有する前記スリットトラックで反射又は透過した光を受光するように構成された第１受光アレイと、前記所定のピッチより長いピッチを備えたインクリメンタルパターンを有する前記スリットトラックで反射した光を受光するように構成され、前記測定方向に略垂直な幅方向の寸法が前記第１受光アレイの前記幅方向の寸法よりも小さく、かつ前記幅方向の位置が前記第１受光アレイと異なる第２受光アレイと、を有する、エンコーダが適用される。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、可動子が固定子に対して移動するリニアモータ、又は、回転子が固定子に対して回転する回転型モータと、前記可動子又は前記回転子の位置及び速度の少なくとも一方を検出するように構成された、上述のエンコーダと、を備える、エンコーダ付きモータが提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、可動子が固定子に対して移動するリニアモータ、又は、回転子が固定子に対して回転する回転型モータと、前記可動子又は前記回転子の位置及び速度の少なくとも一方を検出するように構成された、上述のエンコーダと、前記エンコーダの検出結果に基づいて前記リニアモータ又は前記回転型モータを制御するように構成された制御装置と、を備える、サーボシステムが提供される。

本発明のエンコーダ等によれば、高分解能化を実現することができる。

一実施形態に係るサーボシステムについて説明するための説明図である。 同実施形態に係るエンコーダについて説明するための説明図である。 同実施形態に係るディスクについて説明するための説明図である。 同実施形態に係るスリットトラックについて説明するための説明図である。 同実施形態に係る光学モジュール及び受光アレイについて説明するための説明図である。 同実施形態に係る位置データ生成部について説明するための説明図である。 同実施形態に係るディスク表面の凹凸による乱反射について説明するための説明図である。 凸部による乱反射成分の指向性について説明するための説明図である。 Ｘ軸正方向から見た乱反射成分の強度分布を説明するための説明図である。 Ｚ軸正方向から見た乱反射成分の強度分布を説明するための説明図である。 第１の変形例に係る光学モジュール及び受光アレイについて説明するための説明図である。 第２の変形例に係る光学モジュール及び受光アレイについて説明するための説明図である。 第３の変形例に係る光学モジュール及び受光アレイについて説明するための説明図である。

以下、図面を参照して、一実施形態について説明する。

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。また、エンコーダ１００は、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。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、位置データ生成部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、複数のスリットトラックＳＡ１，ＳＡ２，ＳＩ１，ＳＩ２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、スリットトラックＳＡ１，ＳＡ２，ＳＩ１，ＳＩ２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に形成された各スリットトラック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）
光学検出機構は、スリットトラックＳＡ１，ＳＡ２，ＳＩ１，ＳＩ２と光学モジュール１２０とを有する。各スリットトラックは、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。各スリットトラックは、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．ディスク）
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。

スリットトラックは、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４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に沿った各スリットトラックの長さが各スリットトラックの幅に相当する。４本のスリットトラックは、幅方向Ｒの内側から外側に向けて、ＳＡ１，ＳＩ１，ＳＩ２，ＳＡ２の順に同心円状に配置される。各スリットトラック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。

図４に示すように、スリットトラック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。

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本のスリットトラックＳＡ１，ＳＡ２として形成される。このオフセット量は、例えばスリットトラックＳＩ１の反射スリットのピッチＰ１の半分に相当する。仮に、このようにスリットトラック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、スリットトラックＳＡ１，ＳＡ２をオフセットさせるので、例えば、スリットトラック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、スリットトラック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からほぼ等距離に配置するので、上記構成を実現できる。

なお、スリットトラック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、スリットトラックＳＡ１，ＳＡ２それぞれに対応した受光アレイＰＡ１，ＰＡ２同士を測定方向Ｃにオフセットさせてもよい。

一方、スリットトラックＳＩ１，ＳＩ２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。

「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スリットトラックＳＩ１，ＳＩ２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、スリットトラックＳＩ１のピッチはＰ１であり、スリットトラックＳＩ２のピッチはＰ２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。

本実施形態では、スリットトラックＳＩ１のピッチＰ１は、スリットトラックＳＩ２のピッチＰ２よりも長く設定される。本実施形態では、Ｐ１＝２×Ｐ２となるように各ピッチが設定されている。すなわち、スリットトラックＳＩ２の反射スリットの数はスリットトラックＳＩ１の反射スリットの数の２倍となっている。しかしながら、このスリットピッチの関係は、この例に限定されるものではなく、例えば、３倍、４倍、５倍など様々な値を取り得る。

なお、本実施形態では、スリットトラックＳＡ１，ＳＡ２の反射スリットの測定方向Ｃにおける最小長さは、スリットトラックＳＩ１の反射スリットのピッチＰ１と一致する。その結果、スリットトラックＳＡ１，ＳＡ２に基づくアブソリュート信号の分解能は、スリットトラックＳＩ１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、スリットトラックＳＩ１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、スリットトラックＳＡ１，ＳＡ２，ＳＩ１，ＳＩ２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，ＰＩ１，ＰＩ２とを有する。

図３に示すように、光源１２１は、スリットトラックＳＩ１とスリットトラックＳＩ２との間に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４つのスリットトラックＳＡ１，ＳＡ２，ＳＩ１，ＳＩ２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４つのスリットトラックＳＡ１，ＳＡ２，ＳＩ１，ＳＩ２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、スリットトラックへの光の直進性を高める事が可能である。

複数の受光アレイＰＡ１，ＰＡ２，ＰＩ１，ＰＩ２は、光源１２１の周囲に配置され、対応付けられたスリットトラック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上に投影されるスリットトラックの像は、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、スリットトラックＳＡ１，ＳＡ２，ＳＩ１，ＳＩ２それぞれの幅方向Ｒの長さをＷＳＡ１，ＷＳＡ２，ＷＳＩ１，ＷＳＩ２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，ＷＰＩ１，ＷＰＩ２とすると、ＷＰＡ１，ＷＰＡ２，ＷＰＩ１，ＷＰＩ２は、ＷＳＡ１，ＷＳＡ２，ＷＳＩ１，ＷＳＩ２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。例えば、受光アレイＰＡ１，ＰＡ２について、各受光素子の幅方向Ｒの長さを異ならせてもよい。

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）

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、４本のスリットトラックＳＡ１，ＳＡ２，ＳＩ１，ＳＩ２に対応して配置される。受光アレイＰＡ１は、スリットトラック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、スリットトラック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ＰＩ１は、スリットトラックＳＩ１で反射した光を受光するように構成され、受光アレイＰＩ２は、スリットトラックＳＩ２で反射した光を受光するように構成される。

光源１２１と、受光アレイＰＡ１，ＰＡ２と、受光アレイＰＩ１，ＰＩ２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の各々と光源１２１との距離は略等しくなっている。つまり、受光アレイＰＡ１，ＰＡ２は、幅方向Ｒにおいて光源１２１を間に挟んで実質的に対称となるように配置されている。なお、ここでいう「実質的に対称」とは、受光アレイＰＡ１，ＰＡ２は、測定中心Ｏｓを中心とした湾曲した形状を除き、基本的には、光源１２１を通る測定方向Ｃ上の線を対称軸とする、線対称形状に形成されることをいう。そして、受光アレイＰＡ１，ＰＡ２が有する複数の受光素子は、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、それぞれスリットトラック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。なお、受光アレイＰＡ１，ＰＡ２は第３受光アレイの一例に相当する。

インクリメンタルパターンに対応する受光アレイＰＩ１及び受光アレイＰＩ２は、幅方向Ｒにおいて２つの受光アレイＰＡ１，ＰＡ２の間に配置される。この例では、受光アレイＰＩ１は、受光アレイＰＡ１と光源１２１との間に配置され、受光アレイＰＩ２は、受光アレイＰＡ２と光源１２１との間に配置される。受光アレイＰＩ１は、受光アレイＰＩ２よりも中心軸側に配置される。なお、受光アレイＰＩ２は第１受光アレイの一例に相当し、受光アレイＰＩ１は第２受光アレイの一例に相当する。

受光アレイＰＩ１と受光アレイＰＩ２との寸法関係は、次のようになる。すなわち、受光アレイＰＩ１の幅方向Ｒの寸法である長さＷＰＩ１は、受光アレイＰＩ２の幅方向Ｒの寸法である長さＷＰＩ２よりも小さい。さらに、受光アレイＰＩ２の測定方向Ｃの寸法である長さＬＰＩ２は、受光アレイＰＩ１の測定方向Ｃの寸法である長さＬＰＩ１よりも大きい。つまり、本実施形態では、受光アレイＰＩ２は、幅方向Ｒの寸法と測定方向Ｃの寸法の両方において受光アレイＰＩ１よりも大きくなるように形成される。

なお、受光アレイＰＩ１と受光アレイＰＩ２との寸法関係は、上記に限定されるものではない。例えば、長さＬＰＩ１と長さＬＰＩ２とをほぼ等しくしてもよいし、上記と反対に長さＬＰＩ１の方が長さＬＰＩ２よりも大きくしてもよい。但し、図５では、説明の便宜上、長さＬＰＩ２の方が長さＬＰＩ１よりも大きい場合を図示している。

一方、受光アレイＰＩ１と受光アレイＰＩ２の基板ＢＡ上における配置態様は、次のようになる。すなわち、受光アレイＰＩ２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ＰＩ２までの最短距離ｇＰＩ２が、光源１２１から受光アレイＰＩ１までの最短距離ｇＰＩ１よりも小さくなるように配置される。また、受光アレイＰＩ２は、光源１２１から該受光アレイＰＩ２の中心位置ｃｉ２までの距離ｄＰＩ２が、光源１２１から受光アレイＰＩ１の中心位置ｃｉ１までの距離ｄＰＩ１よりも小さくなるように配置される。

なお、中心位置ｃｉ１，ｃｉ２は、受光アレイＰＩ１，ＰＩ２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ＰＩ１，ＰＩ２はそれぞれ複数の受光素子を有するが、それらを１つの塊として見た場合の平面図形（言い換えれば、複数の受光素子の最も外側に位置する周縁を結んだ輪郭を有する平面図形）の重心位置や、該平面図形の測定方向Ｃにおける中心線と幅方向Ｒにおける中心線との交点位置、あるいは、該平面図形の対角線の交点位置等を含むものである。

なお、受光アレイＰＩ１と受光アレイＰＩ２の配置態様は、上記に限定されるものではない。例えば、最短距離ｇＰＩ２と最短距離ｇＰＩ１とをほぼ等しくしてもよいし、上記と反対に最短距離ｇＰＩ２を最短距離ｇＰＩ１よりも大きくしてもよい。また、距離ｄＰＩ２と距離ｄＰＩ１とをほぼ等しくしてもよいし、上記と反対に距離ｄＰＩ２を距離ｄＰＩ１よりも大きくしてもよい。但し、図５では、説明の便宜上、最短距離ｇＰＩ２が最短距離ｇＰＩ１よりも小さく、且つ、距離ｄＰＩ２が距離ｄＰＩ１よりも小さい場合について図示している。

また、受光アレイＰＩ１，ＰＩ２と受光アレイＰＡ１，ＰＡ２の基板ＢＡ上における配置態様は、次のようになる。すなわち、受光アレイＰＩ１，ＰＩ２及び受光アレイＰＡ１，ＰＡ２は、受光アレイＰＩ１と受光アレイＰＩ２との最短距離ｇＰＩが、受光アレイＰＩ１と受光アレイＰＡ１との最短距離ｇＰＡ１及び受光アレイＰＩ２と受光アレイＰＡ２との最短距離ｇＰＡ２よりも小さくなるように、配置される。

なお、受光アレイＰＩ１，ＰＩ２と受光アレイＰＡ１，ＰＡ２の配置態様は、上記に限定されるものではない。例えば、最短距離ｇＰＩと最短距離ｇＰＡ１，ｇＰＡ２とをほぼ等しくしてもよいし、上記と反対に最短距離ｇＰＩを最短距離ｇＰＡ１，ｇＰＡ２よりも大きくしてもよい。但し、図５では、説明の便宜上、最短距離ｇＰＩが最短距離ｇＰＡ１，ｇＰＡ２よりも小さい場合について図示している。

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、対応付けられたスリットトラック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（第１受光素子の一例に相当）を有する。この複数の受光素子では、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、複数の受光素子それぞれが受光する受光信号は、位置データ生成部１３０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。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ＰＩ１，ＰＩ２は、対応付けられたスリットトラックＳＩ１，ＳＩ２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を有する。まず、受光アレイＰＩ１を例に挙げて説明する。

本実施形態では、スリットトラックＳＩ１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×Ｐ１。）中に、合計４個の受光素子のセット（図５に「ＳＥＴ１」で示す）が並べられ、かつ、４個の受光素子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を検出することになる。この各受光信号を、Ａ相信号、Ｂ相信号（Ａ相信号に対する位相差が９０°）、Ａバー相信号（Ａ相信号に対する位相差が１８０°）、Ｂバー相信号（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ＰＩ１の多数の受光素子からは、位相が９０°ずつズレる４つの信号が検出されることとなる。

一方、受光アレイＰＩ２も、受光アレイＰＩ１と同様に構成される。すなわち、スリットトラックＳＩ２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×Ｐ２。）中に、合計４個の受光素子のセット（図５に「ＳＥＴ２」で示す）が並べられ、かつ、４個の受光素子のセットが測定方向Ｃに沿って複数並べられる。従って、受光アレイＰＩ１，ＰＩ２から位相が９０°ずつズレる４つの信号がそれぞれ生成される。この４信号を、「インクリメンタル信号」という。また、ピッチの短いスリットトラックＳＩ２に対応する受光アレイＰＩ２で生成されるインクリメンタル信号は、他のインクリメンタル信号に比べて高分解能であることから「高インクリメンタル信号」、ピッチの長いスリットトラックＳＩ１に対応する受光アレイＰＩ１で生成されるインクリメンタル信号は、他のインクリメンタル信号に比べて低分解能であることから「低インクリメンタル信号」という。

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が４つ含まれ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。

（２−３．位置データ生成部）
位置データ生成部１３０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、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°ずつズレる４つの信号を含む高インクリメンタル信号及び低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１３０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の絶対位置を算出し、算出した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１３０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、高インクリメンタル信号及び低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。

図６に示すように、位置データ生成部１３０は、絶対位置特定部１３１と、第１位置特定部１３２と、第２位置特定部１３３と、位置データ算出部１３４とを有する。絶対位置特定部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、絶対位置を特定する。

一方、第１位置特定部１３２は、受光アレイＰＩ１からの４つの位相それぞれの低インクリメンタル信号のうち、１８０°位相差の低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、第１位置特定部１３２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、周期信号である低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、第１位置特定部１３２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。

位置データ算出部１３４は、絶対位置特定部１３１により特定された絶対位置に、第１位置特定部１３２により特定された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絶対位置よりも高分解能な絶対位置を算出することができる。本実施形態では、この算出された絶対位置の分解能が、ピッチの短いスリットトラックＳＩ２のスリット数と一致する。すなわち、この例では算出された絶対位置の分解能はアブソリュート信号に基づく絶対位置の分解能の２倍となる。

一方、第２位置特定部１３３は、受光アレイＰＩ２からの高インクリメンタル信号について、上述した第１位置特定部１３２と同様の処理を行い、２つの信号から１ピッチ内の高精度な位置を特定する。そして、位置データ算出部１３４は、上述の低インクリメンタル信号に基づいて算出された絶対位置に、第２位置特定部１３３により特定された１ピッチ内の位置を重畳する。これにより、低インクリメンタル信号に基づいて算出された絶対位置よりもさらに高分解能な絶対位置を算出することができる。

位置データ算出部１３４は、このようにして算出した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。このように、分解能が相異なる複数の位置データから高分解能な絶対位置を特定する方法を、ここでは「積上げ方式」という。

＜３．本実施形態による効果の例＞
以上説明した実施形態では、エンコーダ１００が、ピッチの異なるインクリメンタルパターンを各々有する複数種類のスリットトラックＳＩ１，ＳＩ２を有し、それらで反射した光を各々が受光するように構成された受光アレイＰＩ１，ＰＩ２を有する。これにより、受光アレイＰＩ１の低インクリメンタル信号の逓倍処理と受光アレイＰＩ２の高インクリメンタル信号の逓倍処理を積み上げる逓倍積上げ方式により、高分解能な絶対位置を表す位置データを生成することが可能となるので、高い分解能を実現することができる。

また、このように受光アレイＰＩ１の信号の逓倍処理と受光アレイＰＩ２の信号の逓倍処理を積み上げる場合、エンコーダ１００の最終的な絶対位置の精度は、受光アレイＰＩ２から出力される高インクリメンタル信号の精度に比較的大きな影響を受ける。前述のように、本実施形態では、受光アレイＰＩ１の幅方向Ｒの長さＷＰＩ１が受光アレイＰＩ２の幅方向Ｒの長さＷＰＩ２よりも小さい。言い換えれば、受光アレイＰＩ２の幅方向Ｒの長さＷＰＩ２が受光アレイＰＩ１の幅方向Ｒの長さＷＰＩ１よりも大きい。これにより、精度が求められる受光アレイＰＩ２の受光面積を受光アレイＰＩ１よりも拡大し、受光アレイＰＩ２の受光量を増大することができる。その結果、受光アレイＰＩ２のアナログ信号である受光信号のＳＮ比が高くなるので、その後の逓倍処理の精度を高めることができる。したがって、エンコーダ１００の高分解能化を実現できる。

また、本実施形態において、光源１２１から受光アレイＰＩ２までの最短距離ｇＰＩ２が光源１２１から受光アレイＰＩ１までの最短距離ｇＰＩ１よりも小さくなるように、受光アレイＰＩ１，ＰＩ２が配置された場合には、次のような効果を得る。つまり、上記構成により、比較的大きな影響を絶対位置の精度に与える受光アレイＰＩ２を、受光アレイＰＩ１よりも光源１２１に近接させることができるので、受光アレイＰＩ２の受光量を増大することができる。また、受光アレイＰＩ２の高インクリメンタル信号の応答性を向上することもできる。

また、本実施形態において、光源１２１から受光アレイＰＩ２の中心位置ｃｉ２までの距離ｄＰＩ２が、光源１２１から受光アレイＰＩ１の中心位置ｃｉ１までの距離ｄＰＩ１よりも小さくなるように、受光アレイＰＩ１，ＰＩ２が配置された場合には、次のような効果を得る。つまり、上記構成により、比較的大きな影響を絶対位置の精度に与える受光アレイＰＩ２を、受光アレイＰＩ１よりも光源１２１により一層近接させることができるので、受光アレイＰＩ２の受光量をさらに増大することができる。また、受光アレイＰＩ２の高インクリメンタル信号の応答性をさらに向上できる。

また、本実施形態において、受光アレイＰＩ２の測定方向Ｃの長さＬＰＩ２を、受光アレイＰＩ１の測定方向Ｃの長さＬＰＩ１よりも大きくした場合には、受光アレイＰＩ２の受光面積を受光アレイＰＩ１よりもさらに拡大し、受光アレイＰＩ２の受光量をさらに増大することができる。

また、本実施形態では特に、受光アレイＰＩ１及び受光アレイＰＩ２が、幅方向Ｒにおいて光源１２１を間に挟んで実質的に対称となるように配置された２つの受光アレイＰＡ１，ＰＡ２の間に配置される。このような構成においては、受光アレイＰＩ１と受光アレイＰＩ２とは、受光アレイＰＡ１，ＰＡ２の間の限られた領域内において配置されることとなる。この有限の領域内において、上述のように受光アレイＰＩ２の幅方向Ｒの長さＷＰＩ２を受光アレイＰＩ１の幅方向Ｒの長さＷＰＩ１よりも大きくする、光源１２１から受光アレイＰＩ２までの最短距離ｇＰＩ２を光源１２１から受光アレイＰＩ１までの最短距離ｇＰＩ１よりも小さくする、光源１２１から受光アレイＰＩ２の中心位置ｃｉ２までの距離ｄＰＩ２を光源１２１から受光アレイＰＩ１の中心位置ｃｉ１までの距離ｄＰＩ１よりも小さくする、受光アレイＰＩ２の測定方向Ｃの長さＬＰＩ２を受光アレイＰＩ１の測定方向Ｃの長さＬＰＩ１よりも大きくする、等の少なくともいずれかの配置態様をとることにより、受光アレイＰＩ１，ＰＩ２の配置態様をエンコーダ１００の高分解能化を実現するために最適化することができる。

また、本実施形態において、受光アレイＰＩ１と受光アレイＰＩ２との最短距離ｇＰＩが、受光アレイＰＩ１と受光アレイＰＡ１との最短距離ｇＰＡ１及び受光アレイＰＩ２と受光アレイＰＡ２との最短距離ｇＰＡ２よりも小さくなるように、各受光アレイが配置される場合には、次のような効果を得る。すなわち、エンコーダ１００においては、ディスク１１０の偏心によるスリットの反射像のぶれや、光源１２１の出射面が有限の面積を有することから各受光アレイでの幅方向Ｒにおける光量分布が台形状となる等の影響により、各受光アレイ間の間隔が小さいと、幅方向Ｒにおいて隣り合う受光アレイ間でクロストークが生じやすくなる。

さらに、反射光の乱反射成分に起因したクロストークについて説明する。図７に示すように、ディスク１１０の材質１１１の表面には微細な凹凸が多数存在し、これに起因して光源１２１から出射された光はディスク１１０での反射時に乱反射（散乱）を生じる。

図８に、材質１１１の微細な凹凸における凸部１１２の形状の一例を概念的に示す。なお、図８においては乱反射成分の各矢印の長さが強度の大きさを示している。図８に示す例では、凸部１１２は、上面１１２ａと、上面１１２ａの周囲を取り囲む傾斜した側面１１２ｂとを有する。上面１１２ａは比較的平坦な形状を有するので、斜め上方（この例ではＹ軸方向正側且つＺ軸方向正側）からの入射光が照射される面積は大きいが、側面１１２ｂは傾斜しているので入射光が照射される面積は小さい。このため、入射光により生じる乱反射成分の強度は、図８に示すように、上面１１２ａにより散乱される前方散乱成分Ｌｆ、上方散乱成分Ｌｕ、及び後方散乱成分Ｌｂは相対的に大きく、側面１１２ｂによって周囲方向に散乱する側方散乱成分Ｌｓは相対的に小さくなる。また、前方散乱成分Ｌｆ、上方散乱成分Ｌｕ、後方散乱成分Ｌｂのうち、正反射方向に散乱する前方散乱成分Ｌｆの強度が最も大きくなり、上方へ散乱する上方散乱成分Ｌｕ及び入射光の進行方向に逆行して散乱する後方散乱成分Ｌｂの強度は中程度（側方散乱成分Ｌｓよりは大きい）となる。したがって、全体として乱反射成分の分布は、Ｙ−Ｚ平面に沿う方向が支配的となる。

図９にＸ軸正方向から見た乱反射成分の強度分布を、図１０にＺ軸正方向から見た乱反射成分の強度分布を示す。なお、図９においては各矢印の長さが強度の大きさを示し、図１０においては点Ｅからの距離が強度の大きさを示している。上述した凸部１１２による乱反射により、多数の微細な凸部１１２が存在するディスク１１０の表面での乱反射成分の強度分布は、図９及び図１０に示すように、光の進行方向を含む面（この例ではＹ−Ｚ平面）に沿う方向に長い形状となり、全体としてＹ軸方向に指向性を有するものとなる。より詳細には、図１０に示すように、この乱反射成分の強度分布は、反射位置Ｅを中心として、光の進行方向に並べた２つの円を接続した略８の字状の分布となり、特に光の進行方向奥側の円が進行方向手前側の円よりも大きな分布形状となる。すなわち、光学モジュール１２０において光源１２１に対し同じ方向に２つの受光アレイを配置した場合、両受光アレイ間では、一方の受光アレイに到達すべき反射光における散乱光が他方の受光アレイに到達するなどクロストークが生じ、ノイズの原因となる。そして、光源１２１から離れた方の受光アレイは、光源１２１に近い方の受光アレイよりも互いの光の乱反射成分をより多く受光することになるので、より大きなノイズが生じることがある。

そして、受光アレイＰＡ１，ＰＡ２の各々が出力するアブソリュート信号は、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が絶対位置を一義に表すことになる。このような信号の性質上、受光アレイＰＡ１，ＰＡ２はノイズに対する耐性が比較的低い。また、受光アレイＰＡ１，ＰＡ２が出力するアブソリュート信号はインクリメンタル信号と異なり繰り返し信号（正弦波等）とはならないので、受光アレイＰＡ１，ＰＡ２で受光すべき光の反射成分が受光アレイＰＩ１又は受光アレイＰＩ２で受光されることによるノイズは、フィルタによって低減することが難しい。このため、受光アレイＰＩ１と受光アレイＰＡ１との間、及び、受光アレイＰＩ２と受光アレイＰＡ２との間でノイズが乗り合うことは極力回避されるのが好ましい。

一方で、受光アレイＰＩ１が出力する低インクリメンタル信号と受光アレイＰＩ２が出力する高インクリメンタル信号は、後者の周期が前者の１／２であり、互いに位相が等しい関係にある。このため、Ａ相信号とＢ相信号の差分や複数受光素子間での同相信号の加算が行われることによって、相互に乗り合うノイズが相殺される。このため、受光アレイＰＩ１と受光アレイＰＩ２との間でノイズが乗り合っても比較的影響が少ない。

以上のような事情のもと、本実施形態では、上述のように、ノイズの乗り合いの影響が比較的小さい受光アレイＰＩ１と受光アレイＰＩ２との最短距離ｇＰＩが、ノイズの乗り合いの影響が比較的大きい受光アレイＰＩ１と受光アレイＰＡ１との最短距離ｇＰＡ１及び受光アレイＰＩ２と受光アレイＰＡ２との最短距離ｇＰＡ２よりも小さくなるように、各受光アレイが配置される。これにより、上述のスリットの反射像のぶれや光量分布の形状等の影響による各受光アレイ間でのクロストークの影響を低減できると共に、上述の光の乱反射成分の強度分布に基づく、受光アレイＰＩ１から受光アレイＰＡ１への乱反射成分及び受光アレイＰＩ２から受光アレイＰＡ２への乱反射成分を低減できる。したがって、位置データの信頼性を向上することができる。

また、本実施形態では特に、エンコーダ１００が反射型のエンコーダとして構成される。反射型のエンコーダでは、前述のディスク１１０の偏心によるスリットのぶれが反射像では倍増することや、拡散光を出射する光源１２１を用いることで光量分布が台形状となりやすいことから、受光アレイ間の間隔が小さいと、幅方向Ｒにおいてに隣り合う受光アレイ間でクロストークがより生じやすい。したがって、本実施形態に係る各受光アレイの配置態様は反射型のエンコーダへの適用がより有効であると言える。また、エンコーダ１００を反射型のエンコーダとして構成することで、受光アレイＰＩ１，ＰＩ２及び受光アレイＰＡ１，ＰＡ２を光源１２１に近接して配置することが可能となるので、エンコーダ１００を小型化できる。

＜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．受光アレイＰＩ１を受光アレイＰＩ２よりも外周側に配置）
上記実施形態では、受光アレイＰＩ１が受光アレイＰＩ２よりも内周側に配置される場合を一例として説明したが、例えば図１１に示すように、受光アレイＰＩ１が受光アレイＰＩ２よりも外周側に配置されてもよい。本変形例における各受光アレイの寸法関係及び配置態様は、上記実施形態と同様である。つまり、受光アレイＰＩ２の幅方向Ｒの長さＷＰＩ２は受光アレイＰＩ１の幅方向Ｒの長さＷＰＩ１よりも大きく、光源１２１から受光アレイＰＩ２までの最短距離ｇＰＩ２は光源１２１から受光アレイＰＩ１までの最短距離ｇＰＩ１よりも小さい。また、光源１２１から受光アレイＰＩ２の中心位置ｃｉ２までの距離ｄＰＩ２は光源１２１から受光アレイＰＩ１の中心位置ｃｉ１までの距離ｄＰＩ１よりも小さく、受光アレイＰＩ２の測定方向Ｃの長さＬＰＩ２は受光アレイＰＩ１の測定方向Ｃの長さＬＰＩ１よりも大きい。また、受光アレイＰＩ１と受光アレイＰＩ２との最短距離ｇＰＩが、受光アレイＰＩ１と受光アレイＰＡ２との最短距離ｇＰＡ２及び受光アレイＰＩ２と受光アレイＰＡ１との最短距離ｇＰＡ１よりも小さい。図示は省略するが、本変形例の場合、ディスク１１０では、４本のスリットトラックが幅方向Ｒの内側から外側に向けて、ＳＡ１，ＳＩ２，ＳＩ１，ＳＡ２の順に配置されることになる。

本変形例においても、上記実施形態と同様の効果を得る。また、上記構成をとる場合には、低インクリメンタル信号の偏心に対するロバスト性を高めることが可能である。つまり、一般に、ディスク１１０の偏心による検出誤差はスリットトラックの半径に依存する性質があり、半径が小さいと誤差が大きくなり、半径が大きいと誤差が小さくなる。本変形例では、受光アレイＰＩ１が受光アレイＰＩ２よりも外周側に配置され、ディスク１１０ではスリットトラックＳＩ１が外周側に配置されることとなり、当該スリットトラックＳＩ１の半径を大きくすることができる。その結果、受光アレイＰＩ１の偏心による検出誤差を小さくでき、偏心に対するロバスト性を高めることができる。したがって、高インクリメンタル信号の偏心に対するロバスト性を高める場合には、上記実施形態の構成をとり、低インクリメンタル信号の偏心に対するロバスト性を高める場合には、当該構成をとることが望ましい。

（４−２．一本構成のアブソリュート用受光アレイを内周側に配置）
上記実施形態では、受光アレイＰＡ１，ＰＡ２が幅方向Ｒにオフセットして配置されて２つのトラックとして構成される場合を一例として説明したが、受光アレイＰＡ１，ＰＡ２の配置構成はこれに限定されるものではなく、一本として構成してもよい。

図１２に示すように、本変形例では、受光アレイＰＩ１の内周側に、アブソリュートパターンに対応する受光アレイＰＡが配置される。図示は省略するが、本変形例の場合、ディスク１１０では、３本のスリットトラックが、幅方向Ｒの内側から外側に向けて、ＳＡ，ＳＩ１，ＳＩ２の順に同心円状に配置される。受光アレイＰＡは、２種類の受光アレイＰＡ１，ＰＡ２を有する。これら受光アレイＰＡ１，ＰＡ２の各々を構成する受光素子ｐ１，ｐ２が、測定方向Ｃ（ラインＬｃｐ）に沿って交互に配置されることにより、２つの受光アレイＰＡ１，ＰＡ２が単一トラック（１本）の受光アレイＰＡとして構成される。受光アレイＰＡ１，ＰＡ２では、それぞれスリットトラックＳＡ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。なお、受光アレイＰＡは第３受光アレイの一例に相当する。

この例では、受光素子ｐ１の配置ピッチ及び受光素子ｐ２の配置ピッチは共に、スリットトラックＳＡの反射スリットの測定方向Ｃにおける最小長さ（ピッチＰ１）に対応しており（投影された像における最小長さ。すなわちε×Ｐ１。）、各受光素子ｐ１，ｐ２の測定方向Ｃにおける長さはε×Ｐ１の半分と一致する。これにより、受光アレイＰＡ１，ＰＡ２同士が測定方向Ｃに１ビットの１／２の長さ（ピッチＰ１の半分に相当）だけオフセットされることとなり、上述の実施形態と同様に、受光アレイＰＡ１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、受光アレイＰＡ２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、各受光素子ｐ１，ｐ２の測定方向Ｃの長さは上記に限定されず、ε×Ｐ１の半分以外の長さとしてもよい。

本変形例における各受光アレイの寸法関係及び配置態様は、上記実施形態と同様である。つまり、受光アレイＰＩ２の幅方向Ｒの長さＷＰＩ２は受光アレイＰＩ１の幅方向Ｒの長さＷＰＩ１よりも大きく、光源１２１から受光アレイＰＩ２までの最短距離ｇＰＩ２は光源１２１から受光アレイＰＩ１までの最短距離ｇＰＩ１よりも小さい。また、光源１２１から受光アレイＰＩ２の中心位置ｃｉ２までの距離ｄＰＩ２は光源１２１から受光アレイＰＩ１の中心位置ｃｉ１までの距離ｄＰＩ１よりも小さく、受光アレイＰＩ２の測定方向Ｃの長さＬＰＩ２は受光アレイＰＩ１の測定方向Ｃの長さＬＰＩ１よりも大きい。また、受光アレイＰＩ１と受光アレイＰＩ２との最短距離ｇＰＩが、受光アレイＰＩ１と受光アレイＰＡとの最短距離ｇＰＡよりも小さい。

本変形例においても、上記実施形態と同様の効果を得る。また、上記構成をとる場合には、エンコーダ１００の小型化を図ることが可能である。つまり、本変形例によれば、２つの受光アレイＰＡ１，ＰＡ２が、１本の受光アレイＰＡとして構成されるので、スリットトラックＳＡ及び受光アレイＰＡをいずれも１本のトラックとして構成できる。したがって、ディスク１１０及び光学モジュール１２０を小型化でき、ひいてはエンコーダ１００を小型化することができる。

（４−３．一本構成のアブソリュート用受光アレイを外周側に配置）
上記変形例（４−２）では、受光アレイＰＡが受光アレイＰＩ１，ＰＩ２よりも内周側に配置される場合を一例として説明したが、例えば図１３に示すように、受光アレイＰＡが受光アレイＰＩ１，ＰＩ２よりも外周側に配置されてもよい。

本変形例では、受光アレイＰＩ２の内周側に、アブソリュートパターンに対応する受光アレイＰＡが配置される。図示は省略するが、本変形例の場合、ディスク１１０では、３本のスリットトラックが、幅方向Ｒの内側から外側に向けて、ＳＩ１，ＳＩ２，ＳＡの順に同心円状に配置される。本変形例における各受光アレイの寸法関係及び配置態様は、上記変形例（４−２）と同様である。アブソリュート信号の偏心に対するロバスト性を高める場合には、本変形例の構成をとり、インクリメンタル信号の偏心に対するロバスト性を高める場合には、上記変形例（４−２）をとることが望ましい。

（４−４．透過型エンコーダ）
以上においては、光源と受光アレイとがディスク１１０のスリットトラック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、光源と受光アレイとがディスク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において、スリットトラックＳＡ１，ＳＡ２，ＳＩ１，ＳＩ２の各スリットを透過スリットとして形成する、あるいは、スリット以外の部分をスパッタリング等により粗面としたり透過率の低い材質を塗布したりすることで形成してもよい。なお、本変形例においては、光源１２１と、受光アレイＰＡ１，ＰＡ２，ＰＩ１，ＰＩ２とが、ディスク１１０を挟んで対向配置されるが、本変形例における光学モジュール１２０は、このように別体として形成された光源と受光アレイとを含む。

本変形例では、上記実施形態における最短距離ｇＰＩ１，ｇＰＩ２、距離ｄＰＩ１，ｄＰＩ２等の光源１２１を基準とする距離が、光源１２１の光軸を基準とした位置となる。このような透過型エンコーダを用いた場合も、上記実施形態と同様の効果を得る。

（４−５．その他）
以上では、ディスク１１０にピッチの異なるインクリメンタルパターンを有する２つのスリットトラックＳＩ１，ＳＩ２を設ける場合を説明したが、ピッチの異なるインクリメンタルパターンを有する３以上のスリットトラックを設けてもよい。この場合にも、積上げ方式により高い分解能を実現することができる。この際、例えば受光アレイＰＡ１，ＰＡ２の少なくとも一方をインクリメンタル信号用に使用することも可能である。

また、以上では、受光アレイＰＡ１，ＰＡ２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ＰＩ１，ＰＩ２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、光学モジュール１２０がアブソリュート信号用の受光アレイＰＡ１，ＰＡ２を備える場合について説明したが、必ずしも受光アレイＰＡ１，ＰＡ２を備える必要はない。例えば、受光アレイＰＡ１，ＰＡ２の代わりに、各受光素子からの検出信号により原点位置を表す原点用の受光素子アレイを備えてもよい。この場合、ディスク１１０のスリットトラックＳＡ１，ＳＡ２は、原点用のパターンとして形成される。

なお、以上の説明における「垂直」「平行」「等しい」とは、厳密な意味ではない。すなわち、「垂直」「平行」「等しい」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」「実質的に等しい」という意味である。

１００ エンコーダ
１２０ 光学モジュール
１２１ 光源
Ｃ 測定方向
ＣＴ 制御装置
ｃｉ１ 中心位置
ｃｉ２ 中心位置
ｇＰＡ１ 最短距離
ｇＰＡ２ 最短距離
ｇＰＩ 最短距離
ｇＰＩ１ 最短距離
ｇＰＩ２ 最短距離
ＬＰＩ２ 長さ
Ｍ モータ
ＰＡ 受光アレイ
ＰＡ１，ＰＡ２ 受光アレイ
ＰＩ１ 受光アレイ
ＰＩ２ 受光アレイ
Ｓ サーボシステム
ＳＡ１ スリットトラック
ＳＡ２ スリットトラック
ＳＩ１ スリットトラック
ＳＩ２ スリットトラック
ＳＭ サーボモータ

Claims (9)

1. 測定方向に沿って並べられた複数のスリットをそれぞれ有する複数のスリットトラックと、
   前記複数のスリットトラックに光を出射するように構成された光源と、
   所定のピッチを備えたインクリメンタルパターンを有する前記スリットトラックで反射又は透過した光を受光するように構成された第１受光アレイと、
   前記所定のピッチより長いピッチを備えたインクリメンタルパターンを有する前記スリットトラックで反射した光を受光するように構成され、前記測定方向に略垂直な幅方向の寸法が前記第１受光アレイの前記幅方向の寸法よりも小さく、かつ前記幅方向の位置が前記第１受光アレイと異なる第２受光アレイと、
   を有する、エンコーダ。
2. 前記第１受光アレイは、
   前記光源の光軸からの最短距離が、該光軸から前記第２受光アレイまでの最短距離よりも小さくなるように配置される、
   請求項１に記載のエンコーダ。
3. 前記第１受光アレイは、
   前記光源の光軸から前記第１受光アレイの実質的な中心位置までの距離が、前記光軸から前記第２受光アレイの実質的な中心位置までの距離よりも小さくなるように配置される、
   請求項１又は２に記載のエンコーダ。
4. 前記第１受光アレイは、
   前記測定方向の寸法が前記第２受光アレイよりも大きい、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載のエンコーダ。
5. 前記幅方向において前記光軸を間に挟んで実質的に対称となるように配置され、アブソリュートパターンを有する前記スリットトラックで反射又は透過した光を各々受光するように構成された２つの第３受光アレイをさらに有し、
   前記第１受光アレイ及び前記第２受光アレイは、
   前記幅方向において前記２つの第３受光アレイの間に配置される、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載のエンコーダ。
6. 前記第１受光アレイ及び前記第２受光アレイは、
   前記幅方向において前記光軸を間に挟んで配置され、
   前記第１受光アレイ、前記第２受光アレイ、前記第３受光アレイは、
   前記第１受光アレイと前記第２受光アレイとの最短距離が、前記第１受光アレイと第３受光アレイとの最短距離及び前記第２受光アレイと第３受光アレイとの最短距離よりも小さくなるように、配置される、
   請求項５に記載のエンコーダ。
7. 前記光源は、
   前記複数のスリットトラックに拡散光を出射するように構成された点光源であり、
   前記スリットトラックが有する各前記スリットは、
   前記点光源より出射された光を反射するように構成され、
   前記第１受光アレイ、前記第２受光アレイ、第３受光アレイは、
   前記スリットトラックで反射した光をそれぞれ受光するように構成される、
   請求項１〜６のいずれか１項に記載のエンコーダ。
8. 可動子が固定子に対して移動するリニアモータ、又は、回転子が固定子に対して回転する回転型モータと、
   前記可動子又は前記回転子の位置及び速度の少なくとも一方を検出するように構成された、請求項１〜７のいずれか１項に記載のエンコーダと、を備える、エンコーダ付きモータ。
9. 可動子が固定子に対して移動するリニアモータ、又は、回転子が固定子に対して回転する回転型モータと、
   前記可動子又は前記回転子の位置及び速度の少なくとも一方を検出するように構成された、請求項１〜７のいずれか１項に記載のエンコーダと、
   前記エンコーダの検出結果に基づいて前記リニアモータ又は前記回転型モータを制御するように構成された制御装置と、を備える、サーボシステム。
   

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