JP2013234890A - エンコーダ、及び駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度に位置情報を検出する。
【解決手段】エンコーダは、位置情報に応じて第１の周期信号が得られるパターンを有し、パターンによって第１の周期信号のｍ１周期が得られる被駆動体の所定の変位範囲において、ｍ２周期の第２の周期信号が得られるように構成された符号板と、符号板から得られる第１の周期信号と第２の周期信号とを含む第１の混合信号を出力するｎ個の検出素子であって、被駆動体の所定の変位範囲において、配置されているｎ個の検出素子と、ｎ個の出力信号に基づいて互いに周期の異なるａ１周期及びａ２周期が混合された第２の混合信号を生成する信号生成部と、信号生成部が生成した第２の混合信号に含まれるａ１周期の信号情報とａ２周期の信号情報とを分離する信号分離部と、信号分離部によって分離されたａ１周期の信号情報及びａ２周期の信号情報に基づいて、被駆動体の位置情報を検出する検出部とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、エンコーダ、及び駆動装置に関する。

位置情報を検出するエンコーダにおいて、絶対位置情報を検出する１つの方式として、バーニア方式が知られている（例えば、特許文献１を参照）。このようなバーニア方式のエンコーダは、周期の異なる２つパターンと２系統のセンサ部とを備え、２つパターンを２系統のセンサ部によって検出した２つの周期信号の位相情報の比較により絶対位置情報を検出している。

特開２０１１−１３３２８６号公報

しかしながら、上述のようなエンコーダは、例えば、高次（高調波）の歪み成分（誤差成分）の影響を受け易く、２つの周期信号に高次成分の歪み（誤差成分）が生じている場合に、生じた歪みが位置情報の誤差として検出される場合がある。

本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、高精度に位置情報を検出することができるエンコーダ、及び駆動装置を提供することにある。

上記問題を解決するために、本発明の一実施形態は、被駆動体の位置情報に応じて第１の周期信号が得られるパターンを有し、前記パターンによって前記第１の周期信号のｍ１周期（ただしｍ１は２以上の整数）が得られる前記被駆動体の所定の変位範囲において、前記ｍ１周期とは異なるｍ２周期（ただしｍ２は１以上の整数）の第２の周期信号が得られるように構成された符号板と、前記符号板から得られる前記第１の周期信号と前記第２の周期信号とを含む第１の混合信号を出力するｎ個の検出素子であって、前記被駆動体の所定の変位範囲において、配置されているｎ個の検出素子と、前記ｎ個の出力信号に基づいて、互いに周期の異なるａ１周期及びａ２周期が混合された第２の混合信号を生成する信号生成部と、前記信号生成部が生成した前記第２の混合信号に含まれる前記ａ１周期の信号情報と前記ａ２周期の信号情報とを分離する信号分離部と、前記信号分離部によって分離された前記ａ１周期の信号情報及び前記ａ２周期の信号情報に基づいて、前記被駆動体の位置情報を検出する検出部とを備えることを特徴とするエンコーダである。

また、本発明の一実施形態は、上記に記載のエンコーダと、前記被駆動体を駆動する駆動部と、を備えることを特徴とする駆動装置である。

本発明によれば、高精度に位置情報を検出することができる。

第１の実施形態によるエンコーダの構成の一例を示す概略構成図である。 第１の実施形態におけるエンコーダの構成を示すブロック図である。 第１の実施形態における光センサ部の出力信号を説明する図である。 第１の実施形態におけるエンコーダの絶対位置情報の検出動作を説明する図である。 第２の実施形態におけるエンコーダの構成を示すブロック図である。 第３の実施形態におけるエンコーダの構成を示すブロック図である。 本実施形態におけるエンコーダによる補正結果の一例を示す図である。 第４の実施形態におけるエンコーダの構成を示すブロック図である。 第５の実施形態によるエンコーダの構成の一例を示す概略構成図である。 第５の実施形態における光センサ部の出力信号を説明する図である。 第６の実施形態によるエンコーダの構成の一例を示す概略構成図である。 第６の実施形態におけるエンコーダの構成を示すブロック図である。 本実施形態における駆動装置の概略図である。 本実施形態における減速機を備える駆動装置の概略図である。 本実施形態におけるエンコーダの変形例を示す図である。

以下、本発明の一実施形態によるエンコーダについて、図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
本実施形態では、一例として、光学式ロータリエンコーダの場合について説明する。

図１は、第１の実施形態によるエンコーダ１の構成の一例を示す概略構成図である。
ここで、図１（ａ）は、回転子６の回転軸方向（Ｚ軸方向）から見たエンコーダ１の正面図を示し、図１（ｂ）は、Ａ−Ａ’線におけるエンコーダ１の断面図を示している。

図１において、エンコーダ１は、円盤６０を有する回転子６、光センサ部２０、光源部２１、及び光センサ部２０やその他の制御部品を搭載した基板７を備えている。
ここでは、エンコーダ１は、透過型の光学式ロータリエンコーダである場合の一例を示している。また、本実施形態では、エンコーダ１は、機械角３６０°の絶対位置情報を検出するバーニア方式のロータリエンコーダである。

円盤６０（符号板）は、回転子６の位置情報に応じて周期信号（第１の周期信号）が得られる明暗格子パターン６１を有している。円盤６０は、明暗格子パターン６１によって第１の周期信号のｍ１周期（ただしｍ１は２以上の整数、例、ｍ１＝１０）が得られる回転子６の所定の変位範囲（ここでは、１回転＝３６０°の範囲）において、ｍ１周期（例、１０周期）とは異なるｍ２周期（ただしｍ２は１以上の整数、例、ｍ２＝１）の周期信号（第２の周期信号）が得られるように構成されている。円盤６０は、１周期（ｍ２＝１）の第２の周期信号が得られるように、例えば、回転子６の回転中心Ｐ０と円盤６０の回転中心Ｐ１とを、Ｙ軸方向に距離Ｌ１の偏心量だけ予め偏心させて回転子６に接続されている。このように、円盤６０は、後述する受光素子１０が検出する信号を、例えば、強度変調させることによって第２の周期信号が得られるように構成されている。すなわち、円盤６０は、回転子６の回転中心Ｐ０に対して偏心させて配置されている明暗格子パターン６１に基づいて、第２の周期信号が得られるように受光素子１０（光センサ部２０）が検出する信号を変調させる。

明暗格子パターン６１（パターン）は、回転子６（被駆動体）の１回転に１０個（１０極）の明暗格子（刻線）を備えている。すなわち、明暗格子パターン６１は、回転子６の３６０°の範囲（所定の変位範囲）に対して、１０個の明暗格子を備えている。明暗格子パターン６１は、例えば、回転子６の３６０°の範囲でｍ１周期（ここでは、ｍ１＝１０周期）の周期信号（第１の周期信号）が得られるように、円盤６０の同心円上（同一円周上）に形成されている。すなわち、明暗格子パターン６１は周期的なパターンである。
なお、明暗格子パターン６１は、円盤６０がＹ軸方向に距離Ｌ１だけ偏心しているため、Ｙ軸方向の回転子６の回転中心Ｐ０からの距離Ｌ２及びＬ３が異なるように配置されている。例えば、図１における回転位置では、距離Ｌ３は、距離Ｌ２と２倍の距離Ｌ１とを加算した距離に等しい。例えば、明暗格子パターン６１は、第２の周期信号が得られるように、回転子６の変位方向（例、円周方向）とは異なる方向（例、法線方向）に偏心させて配置されている。ここで、この偏心されて配置されている明暗格子パターン６１は、第２の周期信号が得られるように、後述する受光素子１０が検出する信号を、例えば、強度変調させる変調部に対応する。

なお、上述の周期の数（サイクル数）ｍ１は、２以上の整数であり、回転子６の３６０°の範囲における明暗格子パターン６１の極数（刻線数）に対応する。なお、サイクル数とは、周期信号における１周期の数を示す。

光源部２１は、例えば、レーザ光を射出するレーザダイオードなどの発光素子であり、後述するドライバ部４２から供給された駆動信号に基づいて、照射光（レーザ光）を明暗格子パターン６１に照射する。

光センサ部２０（センサ部）は、ｎ個（例、ｎ＝８個）の受光素子１１〜１８を備える受光素子群である。光センサ部２０は、光源部２１から照射された照射光を、明暗格子パターン６１を介して受光する。
受光素子１１〜１８は、例えば、フォトダイオードなどである。ここで、受光素子１１〜１８のうちの任意の受光素子、又は単にエンコーダ１が備える受光素子を示す場合には、受光素子１０（検出素子）と称して以下説明する。

受光素子１１〜１８は、上述した明暗格子パターン６１を検出することにより、円盤６０から得られる第１の周期信号と第２の周期信号とを含む第１の混合信号を出力する。すなわち、８個の受光素子１１〜１８は、明暗格子パターン６１、及び、上述した円盤６０の偏心に基づいて、第１の混合信号を出力する。
例えば、上述した回転子６の３６０°の範囲（所定の変位範囲）を回転子６が変位した場合に、受光素子１１〜１８は、それぞれ１０周期（ｍ１＝１０）の周期信号と１周期（ｍ２＝１）の周期信号とが混合された混合信号（第１の混合信号）を出力する。ここで、ｍ１周期は、（ｍ１＞ｎ／２）の条件を満たす。

また、受光素子１１〜１８は、例えば、上述した回転子６の３６０°の範囲（所定の変位範囲）において、均等に配置されている。すなわち、受光素子１１〜１８は、例えば、回転子６の３６０°の範囲において等間隔（４５°間隔）に配置されている。ここで、受光素子１１〜１８は、例えば、回転子６の１周（１回転）の電気角０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°、２２５°、２７０°、及び３１５°の信号を取得できるように配置されている。なお、上述した「均等」には、「略均等」が含まれる。ここで、受光素子１０の円周方向のサイズは、例えば、明暗格子パターン６１の１ピッチ分（明暗格子１ピッチ分）よりも小さく定められている。
なお、本実施形態では、上述の回転子６の所定の変位範囲は、回転子６の全変位範囲（例、１回転＝３６０°の範囲）である。したがって、ｎ個（例、８個）の受光素子１０は、回転子６の全変位範囲において均等に配置されている。
また、８個の受光素子１１〜１８は、例えば、それぞれが同様の検出感度を有しており、それぞれが同様の出力レベルを有している。

この図１において、回転子６（被駆動体）がＺ軸方向の回転軸を中心として回転すると、回転子６の回転に伴い円盤６０（明暗格子パターン６１）が回転し、受光素子１１〜１８で検出される光の強度が変化する。エンコーダ１は、この光の強度変化を、受光素子１１〜１８の８個の受光素子１０によりそれぞれ検出し、この検出した光の強度変化量から回転子６の位置情報（例えば、絶対位置情報）を検出する。

図２は、本実施形態におけるエンコーダ１の構成を示すブロック図である。
図２において、エンコーダ１は、光センサ部２０、光源部２１、スイッチ部２、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換部３、及び信号処理部４を備えている。ここで、光センサ部２０は、８個の受光素子１１〜１８を有している。

スイッチ部２（切り替え部）は、例えば、少なくとも８つの第１の端子と、１つの第２の端子とを備えているアナログスイッチである。スイッチ部２の第１の端子には、８個の受光素子１０のそれぞれの出力信号線が接続されている。スイッチ部２は、後述する信号処理部４の切り替え制御部４１から出力される制御信号に基づいて、８つの第１の端子のうちのいずれか１つの端子が選択され、この選択された第１の端子と、第２の端子とが接続される。すなわち、スイッチ部２は、切り替え制御部４１から出力される制御信号に基づいて、受光素子１１〜１８のうちのいずれか１つの出力信号を、Ａ／Ｄ変換部３に出力する。スイッチ部２は、例えば、８個の出力信号を所定の順番により切り替えて逐次出力する。

Ａ／Ｄ変換部３は、例えば、所定のサンプリング周期により、アナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換回路（Ａ／Ｄコンバータ）である。Ａ／Ｄ変換部３は、スイッチ部２から出力された受光素子１０の出力信号であるアナログ信号を、デジタル信号に変換した出力信号を信号処理部４に出力する。

信号処理部４は、エンコーダ１の信号処理を実行する。信号処理部４は、切り替え制御部４１、ドライバ部４２、信号分離部４３、及び絶対位置検出部４４を備えている。

ドライバ部４２は、光源部２１の発光を駆動する駆動信号（例えば、駆動電流）を生成し、生成した駆動信号を光源部２１に供給する。

切り替え制御部４１は、スイッチ部２の切り替え信号（選択信号）である制御信号を生成する。すなわち、切り替え制御部４１は、制御信号を出力し、受光素子１１〜１８の出力信号を例えば、時計回りの順に切り替えることにより、スイッチ部２に受光素子１１〜１８の各出力信号を順次出力（逐次出力）させる。
なお、逐次出力とは、例えば、受光素子１１〜１８の各出力信号を順次（逐次）出力させることである。本実施形態では、切り替え制御部４１は、一例として、受光素子１１の出力信号から受光素子１８の出力信号の順に（順番に）、出力信号を切り替えて出力する。ここで、「順に」又は「順次（逐次）」又は「順番に」とは、「時系列的に」、または、「複数の中から１つずつ選択的に」という意味である。

また、本実施形態において、切り替え制御部４１と、スイッチ部２と、Ａ／Ｄ変換部３とは、信号生成部３０に対応する。
信号生成部３０は、ｎ個（例、ｎ＝８）の受光素子１１〜１８が出力するｎ個（例、ｎ＝８）の出力信号に基づいて、互いに周期の異なるａ１周期（例、２周期）及びａ２周期（例、３周期）が混合された第２の混合信号を生成する。すなわち、信号生成部３０は、上述した第１の混合信号に基づいて、８個の受光素子１０をスイッチ部２により順次出力させて、ａ１周期（例、２周期）及びａ２周期（例、３周期）を含む第２の混合信号を生成する。ここで、信号生成部３０は、離散フーリエ変換におけるエイリアシングを利用することにより、１０周期（ｍ１＝１０）の周期信号と１周期（ｍ２＝１）の周期信号とを含む第１の混合信号である８個（ｎ＝８）の出力信号により、第２の混合信号を生成する。また、ａ１周期及びａ２周期は、上述したｍ１周期及びｍ２周期よりも低次の周期の数である。なお、離散フーリエ変換におけるエイリアシングについては後述する。信号生成部３０は、第２の混合信号を信号処理部４に出力する。

ここで、ａ１周期及びａ２周期は、｜ａ１｜＝（ｍ１−ｋ×ｎ）及び｜ａ２｜＝（ｍ１−ｋ×ｎ±ｍ２）の条件を満たす（ただし、ｋは１以上の整数）。また、ａ２の値は、例えば、（ａ１±１）になるように定められている。なお、ａ１周期及びａ２周期は整数であり、ａ１の値又はａ２の値がマイナスの場合は、後述する離散フーリエ変換におけるエイリアシングで出現する処理信号の位相が１８０°回転していることを示す。
本実施形態では、例えば、ａ１周期は２周期（＝（１０−１×８））であり、ａ２周期は３周期（＝（１０−１×８＋１））である（ｋ＝１）。この場合、周期の数ａ２の値は、（ａ１±１）を満たすように、“３”に定められている。
また、例えば、上述のａ１周期は、（ｎ／２＞｜ａ１｜＞ｍ２）の条件を満たす、又は、ａ２周期は、（ｎ／２＞｜ａ２｜）の条件を満たす。

信号分離部４３は、信号生成部３０が生成した第２の混合信号に含まれるａ１周期（ａ１＝２）の信号情報とａ２周期（ａ２＝３）の信号情報とを分離する。信号分離部４３は、例えば、上述の第２の混合信号に基づいて、ａ１周期の処理信号（ここでは、２次高調波信号）における第１の位相情報をａ１周期の信号情報として生成するとともに、ａ２周期の処理信号（ここでは、３次高調波信号）における第２の位相情報をａ２周期の信号情報として生成する。また、信号分離部４３は、例えば、上述の第２の混合信号に基づいて、ａ１周期に対応する第１の次数（例、２次）のフーリエ係数及びａ２周期に対応する第２の次数（例、３次）のフーリエ係数を生成する。信号分離部４３は、生成した第１の次数のフーリエ係数に基づいて第１の位相情報を生成するとともに、生成した第２の次数のフーリエ係数に基づいて第２の位相情報を生成する。

なお、本実施形態の第１の位相情報における位相情報θは、電気角のことであり、機械角３６°（＝３６０／１０）を３６０°として内挿した情報である。すなわち、回転子６の１回転（３６０°変位）に対して、第１の位相情報は１０θ変位する。また、第２の位相情報における位相情報θは、電気角のことであり、機械角３２．７３°（＝３６０／１１）を３６０°として内挿した情報である。すなわち、回転子６の１回転（３６０°変位）に対して、第２の位相情報は１１θ変位する。ここで、フーリエ係数に基づいて位相情報（位置情報）を検出する方式を「逆フーリエ変換方式」と称する。
また、信号分離部４３は、フーリエ係数生成部４３１及び位相情報生成部４３２を備えている。

フーリエ係数生成部４３１は、例えば、第２の混合信号における８個の出力信号に基づいて、ａ１周期に対応する次数（例えば、２次）のフーリエ係数（ａ_２、ｂ_２）を生成する。また、フーリエ係数生成部４３１は、例えば、第２の混合信号における８個の出力信号に基づいて、ａ２周期に対応する次数（例えば、２次）のフーリエ係数（ａ_３、ｂ_３）を生成する。フーリエ係数生成部４３１は、生成したフーリエ係数を位相情報生成部４３２に出力する。

位相情報生成部４３２は、フーリエ係数生成部４３１が生成したａ１周期に対応する次数（例、２次）のフーリエ係数（ａ_２、ｂ_２）に基づいて回転子６の第１の位相情報（１０θ）を生成（検出）する。また、位相情報生成部４３２は、ａ２周期に対応する次数（例、３次）のフーリエ係数（ａ_３、ｂ_３）に基づいて回転子６の第２の位相情報（１１θ）を生成（検出）する。位相情報生成部４３２は、生成した第１の位相情報、及び第２の位相情報を絶対位置検出部４４に出力する。
なお、信号分離部４３（フーリエ係数生成部４３１及び位相情報生成部４３２）による第１の位相情報、及び第２の位相情報の生成方法の一例については、後述する。

絶対位置検出部４４（検出部）は、信号分離部４３によって分離された上述のａ１周期の信号情報及びａ２周期の信号情報に基づいて、回転子６の位置情報（例えば、絶対位置情報）を検出する。絶対位置検出部４４は、例えば、信号分離部４３が生成した第１の位相情報及び第２の位相情報に基づいて、回転子６の絶対位置を示す位置情報（絶対位置情報）を検出する。なお、本実施形態では、絶対位置検出部４４は、第１の位相情報（１０θ）、及び第２の位相情報（１１θ）に基づいて機械角３６０°の絶対位置情報（θ）を検出する。絶対位置検出部４４は、生成した位置情報（θ）をエンコーダ１の外部に出力する。

次に、光センサ部２０が出力する第１の混合信号、及び離散フーリエ変換におけるエイリアシングについて説明する。
図３は、本実施形態における光センサ部２０の出力信号を説明する図である。

図３（ａ）は、本実施形態における光センサ部２０の出力信号を示している。この図３（ａ）における光センサ部２０の出力信号は、１０周期の周期信号（第１の周期信号）と、上述した偏心により信号強度を変調させた１周期の周期信号（第２の周期信号）を混合した混合信号（第１の混合信号）となる。ここで、波形Ｗ１は、例えば、回転子６を３６０°回転させた場合における１個の受光素子１０（例、受光素子１１）の出力波形を示している。

また、出力ＰＤ１〜ＰＤ８は、回転子６が静止している場合における受光素子１１〜１８に対応する出力信号を示している。この８個の出力ＰＤ１〜ＰＤ８は、離散フーリエ変換におけるエイリアシングによって、波形Ｗ２に示すようなａ１周期（ａ１＝２）とａ２周期（ａ２＝３）とを含む混合信号（第２の混合信号）として検出される。すなわち、この波形Ｗ２は、１０周期の周期信号と１周期の周期信号との混合信号を８個の受光素子１０により検出したものであるが、結果として離散フーリエ変換におけるエイリアシングが発生するため、あたかもａ１周期（ａ１＝２）とａ２周期（ａ２＝３）とを含む混合信号（第２の混合信号）を観測したようにみえる。

ここで「エイリアシング（折り返し歪）」とは、例えば、信号波形が所定のサンプリング周波数（ｆｓ）でサンプリングされている場合、信号の周波数が（ｆｓ／２）よりも大きくなると、信号とは異なる周波数の信号が現れる現象である。本実施形態では、信号波形がｍ１周期の周期信号に対応し、周期の数（サイクル数）ｍ１が周期信号の空間周波数（空間情報）に対応する。また、サンプリング周波数（ｆｓ）は、受光素子１０の個数であるｎ個に対応する。このことから、ｍ１周期は、受光素子１０の数ｎの二分の一より大きい値である。例えば、受光素子１０の数が８個の場合に、ｍ１周期は、４以上にする必要がある。また、この「エイリアシング」を利用して、ｍ１周期の周期信号から信号処理の容易なｍ１周期より低次のａ１周期の処理信号を検出するために、ａ１周期、ｍ１周期、及びｎ個の値は、上述したように、｜ａ１｜＝（ｍ１−ｋ×ｎ）を満たすように設定されている。また、ａ２周期、ｍ１周期、ｍ２周期、及びｎ個の値は、上述したように、｜ａ２｜＝（ｍ１−ｋ×ｎ±ｍ２）を満たすように設定されている。

なお、上述した偏心のない場合における受光素子１０の出力信号（出力ＰＤ）は、下記の式（１）として示される。ここでは、式（１）は、１０周期（例、ｍ１＝１０）の周期信号を表している。

また、上述した偏心による信号強度の変調波形は、変調情報として、下記の式（２）によって示される。ここでは、式（２）は、１周期（例、ｍ２＝１）の周期信号を表している。

本実施形態における受光素子１０の出力信号（出力ＰＤ）は、上述の式（１）と式（２）とを積算した下記の式（３）によって示される。この式（３）は、波形Ｗ１に示すような、上述した第１の混合信号を表している。

式（３）において、第２項及び第３項が基本波（１次）成分に対応し、第４項が２次成分（２次高調波成分）に対応し、第５項が３次成分（３次高調波成分）に対応する。
ここで、第２項の（ｃｏｓ（θ））は基本波情報であるが、第３項の（１／２・ｓｉｎ（９θ））は、８個の受光素子１０による検出によりエイリアシングが発生するため、同様に基本波情報となる。なお、基本波情報には、第２項及び第３項の２つの情報が混在するので、リニアリティ（直線性）が確保できないため、本実施形態におけるエンコーダ１は、処理信号として選択しない。また、第４項の（ｓｉｎ（１０θ））及び第５項の（１／２・ｓｉｎ（１１θ））は、第３項と同様にエイリアシングが発生するため、２次成分情報及び３次成分情報が得られることになる。この場合、格子情報である明暗格子パターン６１は、１０極の明暗格子であるが、明暗格子パターン６１を偏心させることにより、式（３）に示すように、あたかも１１極の明暗格子であるような出力信号を得ることができる。

なお、図３（ｂ）は、上述の波形Ｗ２を周波数解析した場合における基本波成分（波形Ｗ３）、２次高調波成分（波形Ｗ４）、及び３次高調波成分（波形Ｗ５）を示している。波形Ｗ３〜Ｗ５及び式（３）に示されるように、第２の混合信号は、基本波成分、２次高調波成分及び３次高調波成分により構成されている。

このように、本実施形態では、この「エイリアシング」を利用することにより、１０周期（ｍ１＝１０）の周期信号と１周期（ｍ２＝１）の周期信号との混合信号（第１の混合信号）から、２周期（ａ１＝２）の処理信号、及び３周期（ａ２＝３）の処理信号を含む混合信号（第２の混合信号）を検出することが可能である。
この場合、８個の出力ＰＤ１〜ＰＤ８は、離散フーリエ変換におけるエイリアシングによって、波形Ｗ２に示すようなａ１周期（ａ１＝２）の処理信号（２次の高調波信号）とａ２周期（ａ２＝３）の処理信号（３次の高調波信号）とを混合した混合信号（第２の混合信号）して検出される。すなわち、この波形Ｗ２は、１０周期と１周期とを含む混合信号を８個の受光素子１０により検出したものであるが、結果として離散フーリエ変換におけるエイリアシングが発生するため、あたかも１周期と２周期と３周期とを含む混合信号を観測したようにみえる。

ここで、上述した出力ＰＤ１〜ＰＤ８は、下記の式（４）として表される。

次に、本実施形態におけるエンコーダ１の動作の一例について説明する。
図４は、本実施形態におけるエンコーダ１の絶対位置情報の検出動作を説明する図である。
図４において、まず、光センサ部２０は、波形Ｗ６に示すように、１０極格子（１０極の明暗格子）の空間情報（ｇ２（θ２））と強度変調の空間情報（ｇ１（θ１））とを含む第１の混合信号である混合空間情報（ｇ１（θａ）＋ｇ１（θｂ）＋ｇ２（θ２）＋ｇ３（θ３））を出力する。ここで、関数ｇ１は１次成分を示し、関数ｇ２は２次成分を示し、関数ｇ３は３次成分を示す。また、変数θａ及び変数θｂは、基本波成分による位置情報（位相情報）を示す。また、変数θ２は、２次高調波成分による位相情報を示し、変数θ３は、３次高調波成分による位相情報を示す。

次に、信号生成部３０は、スイッチ部２が８個の出力信号を所定の順番により切り替えて逐次出力し、スイッチ部２から出力する逐次出力信号に基づいて、波形Ｗ７に示すような第２の混合信号である低次混合空間情報（ｆ１（ｔ，θａ）＋ｆ２（ｔ，θｂ）＋ｆ２（ｔ，θ２）＋ｆ３（ｔ，θ３））を生成する。すなわち、切り替え制御部４１は、制御信号を出力し、受光素子１１〜１８の出力信号を例えば、時計回りの順に切り替えることにより、スイッチ部２に受光素子１１〜１８の各出力信号を順次出力（逐次出力）させる。このように、信号生成部３０は、スイッチ部２を８個の出力信号を所定の順番により切り替えて逐次出力し、スイッチ部２から出力する逐次出力信号に基づいて、第２の混合信号を生成する。ここで、変数ｔは、時間を示している。
なお、本実施形態では、信号生成部３０は、第２の混合信号を、Ａ／Ｄ変換部３を介して出力ＰＤ１〜ＰＤ８のデジタル値として信号分離部４３に出力する。

次に、信号分離部４３は、信号生成部３０が生成した第２の混合信号に含まれるａ１周期（ａ１＝２）の信号情報とａ２周期（ａ２＝３）の信号情報とを分離する。すなわち、信号分離部４３は、第２の混合信号から２次高調波の位相情報（ｆ２（ｔ，θ２））を分離するとともに、第２の混合信号から３次高調波の位相情報（ｆ３（ｔ，θ３））を分離する。例えば、信号分離部４３は、第２の混合信号に基づいて、波形Ｗ８に示すような２次高調波信号と、波形Ｗ９に示すような３次高調波信号とに分離し、分離したそれぞれの信号の位相情報を検出する。

なお、本実施形態では、信号分離部４３は、逆フーリエ変換方式により位相情報を生成する。例えば、フーリエ係数生成部４３１は、第２の混合信号に基づいて、２次のフーリエ係数（ａ_２、ｂ_２）を生成する。また、フーリエ係数生成部４３１は、例えば、第２の混合信号に基づいて、３次のフーリエ係数（ａ_３、ｂ_３）を生成する。フーリエ係数生成部４３１は、生成したフーリエ係数を位相情報生成部４３２に出力する。
位相情報生成部４３２は、フーリエ係数生成部４３１が生成した２次のフーリエ係数（ａ_２、ｂ_２）に基づいて回転子６の第１の位相情報（θ２＝１０θ）を生成する。また、位相情報生成部４３２は、３次のフーリエ係数（ａ_３、ｂ_３）に基づいて回転子６の第２の位相情報（θ３＝１１θ）を生成する。位相情報生成部４３２は、生成した第１の位相情報、及び第２の位相情報を絶対位置検出部４４に出力する。

次に、絶対位置検出部４４は、信号分離部４３（位相情報生成部４３２）が分離（生成）した第１の位相情報（θ２）及び第２の位相情報（θ３）を比較することにより、絶対位置情報（ここでは、３６０°の範囲の絶対位置情報（ＡＢＳ出力））を検出する。

次に、本実施形態における絶対位置情報の検出処理の一例を説明する。
まず、信号分離部４３のフーリエ係数生成部４３１は、上述した式（４）に示す８個の出力信号（出力ＰＤ１〜ＰＤ８）に基づいて、基本波のフーリエ係数（ａ_２、ｂ_２）を生成する。この場合、フーリエ係数生成部４３１は、下記の式（５）に基づいて、基本波のフーリエ係数ａ_１を生成する。

ここで、式（５）におけるｆ１（θ）〜ｆ８（θ）は、式（４）の出力ＰＤ１〜ＰＤ８に対応する。また、式（５）におけるｃｏｓ（０）、ｃｏｓ（２π／４）、ｃｏｓ（４π／４）、ｃｏｓ（６π／４）、ｃｏｓ（８π／４）、ｃｏｓ（１０π／４）、ｃｏｓ（１２π／４）、及びｃｏｓ（１４π／４）は、フーリエ係数ａ_２を算出する際に用いる定数である。

また、フーリエ係数生成部４３１は、下記の式（６）に基づいて、基本波のフーリエ係数ｂ_２を生成する。

ここで、式（６）におけるｆ１（θ）〜ｆ８（θ）は、式（４）の出力ＰＤ１〜ＰＤ８に対応する。また、式（３）におけるｓｉｎ（０）、ｓｉｎ（２π／４）、ｓｉｎ（４π／４）、ｓｉｎ（６π／４）、ｓｉｎ（８π／４）、ｓｉｎ（１０π／４）、ｓｉｎ（１２π／４）、及びｓｉｎ（１４π／４）は、フーリエ係数ｂ_２を算出する際に用いる定数である。
なお、式（５）及び式（６）における「４」は、一例として、受光素子１０の数「８」を「２」で除算した値を用いているが、必ずしも「４」を用いなくてもよい。

次に、位相情報生成部４３２は、フーリエ係数生成部４３１が生成したフーリエ係数（ａ_２、ｂ_２）と、下記の式（７）とに基づいて第１の位相情報（１０θ）を２次高調波の位相情報として検出する。

また、フーリエ係数生成部４３１は、上述した式（４）に示す８個の出力信号（出力ＰＤ１〜ＰＤ８）に基づいて、３次のフーリエ係数（ａ_３、ｂ_３）を生成する。この場合、フーリエ係数生成部４３１は、下記の式（８）に基づいて、３次のフーリエ係数ａ_３を生成する。

ここで、式（８）におけるｆ１（θ）〜ｆ８（θ）は、式（４）の出力ＰＤ１〜ＰＤ８に対応する。また、式（８）におけるｃｏｓ（０）、ｃｏｓ（３π／４）、ｃｏｓ（６π／４）、ｃｏｓ（９π／４）、ｃｏｓ（１２π／４）、ｃｏｓ（１５π／４）、ｃｏｓ（１８π／４）、及びｃｏｓ（２１π／４）は、フーリエ係数ａ_３を算出する際に用いる定数である。

また、フーリエ係数生成部４３１は、下記の式（９）に基づいて、２次のフーリエ係数ｂ_２を生成する。

ここで、式（９）におけるｆ１（θ）〜ｆ８（θ）は、式（４）の出力ＰＤ１〜ＰＤ８に対応する。また、式（９）におけるｓｉｎ（０）、ｓｉｎ（３π／４）、ｓｉｎ（６π／４）、ｓｉｎ（９π／４）、ｓｉｎ（１２π／４）、ｓｉｎ（１５π／４）、ｓｉｎ（１８π／４）、及びｓｉｎ（２１π／４）は、フーリエ係数ｂ_３を算出する際に用いる定数である。
なお、式（８）及び式（９）における「４」は、一例として、受光素子１０の数「８」を「２」で除算した値を用いているが、必ずしも「４」を用いなくてもよい。

次に、位相情報生成部４３２は、フーリエ係数生成部４３１が生成したフーリエ係数（ａ_３、ｂ_３）と、下記の式（１０）とに基づいて第２の位相情報（１１θ）を３次高調波の位相情報として検出する。

次に、絶対位置検出部４４は、下記の式（１１）に示すように、信号分離部４３が分離（生成）した第１の位相情報（１０θ）と第２の位相情報（１１θ）との差分により、回転子６の３６０°の範囲における絶対位置情報（θ）を検出する。

以上、説明したように、本実施形態におけるエンコーダ１は、円盤６０が、回転子６の位置情報に応じて第１の周期信号が得られる明暗格子パターン６１を有する。円盤６０は、明暗格子パターン６１によって第１の周期信号のｍ１周期（例、１０周期）が得られる回転子６の所定の変位範囲（例、１回転＝３６０°の範囲）において、ｍ１周期とは異なるｍ２周期（例、１周期）の第２の周期信号が得られるように構成されている。ただし、周期の数ｍ１は２以上の整数であり、周期の数ｍ２は１以上の整数である。また、ｎ個（例、８個）の受光素子１０は、回転子６の所定の変位範囲において、均等に配置されており、円盤６０から得られる第１の周期信号と第２の周期信号とを含む第１の混合信号を出力する。信号生成部３０は、ｎ個の出力信号に基づいて、互いに周期の異なるａ１周期（例、２周期）及びａ２周期（例、３周期）が混合された第２の混合信号を生成する。信号分離部４３は、信号生成部３０が生成した第２の混合信号に含まれるａ１周期の信号情報（例、２次高調波の位相情報（１０θ））とａ２周期の信号情報（例、３次高調波の位相情報（１１θ））とを分離する。そして、絶対位置検出部４４は、信号分離部４３によって分離されたａ１周期の信号情報及びａ２周期の信号情報に基づいて、回転子６の位置情報を検出する。

これにより、本実施形態におけるエンコーダ１は、例えば、ｍ１周期より低次のａ１周期の信号情報とａ２周期の信号情報とを分離するので、高次（高調波）の歪み成分（誤差成分）を処理から分離することができる。そのため、本実施形態におけるエンコーダ１は、高次の歪成分を低減することができる。なお、高次（高調波）の歪み成分（誤差成分）には、１回転中の円盤６０に起因した歪み成分も含まれ、本実施形態におけるエンコーダ１は、同様に、円盤６０に起因した歪み成分を低減することができる。よって、本実施形態におけるエンコーダ１は、高精度に位置情報を検出することができる。

また、本実施形態におけるエンコーダ１は、ｎ個（例、８個）の受光素子１０が、第１の周期信号と第２の周期信号とを含む第１の混合信号を出力するので、第１の周期信号と第２の周期信号との２系統のｎ個の受光素子１０（光センサ部２０）を備える必要がない。また、円盤６０は、１つの明暗格子パターン６１により第１の混合信号を生成することができるように構成されているので、周期の異なる２種類のパターン（例、明暗格子パターン）を備える必要がない。そのため、本実施形態におけるエンコーダ１は、ｎ個の受光素子１０（光センサ部２０）を１系統に共有化することができるとともに、明暗格子パターン６１を１つ（１トラック）にすることができる。よって、本実施形態におけるエンコーダ１は、構成を簡略化するとともに、高精度に位置情報を検出することができる。
なお、本実施形態におけるエンコーダ１は、一般的には忌避される偏心や強度変調を利用してインクリメンタルの分解能を維持しつつエンコーダ性能を絶対値化するものであり、バーニア方式などにおいて通常２系統必要なセンサ部や処理回路を１系統で構成した画期的な方式である。

また、本実施形態では、円盤６０は、受光素子１０が検出する信号を変調させることによって上述した第２の周期信号が得られるように構成されている。例えば、円盤６０は、第２の周期信号が得られるように、受光素子１０が検出する信号を強度変調させる変調部（偏心されて配置されている明暗格子パターン６１）を備えている。
これにより、円盤６０は、明暗格子の極数とは異なる手段により受光素子１０が検出する信号を変調させることによって第２の周期信号を得ることができる。そのため、本実施形態におけるエンコーダ１は、１つの明暗格子パターン６１により第１の混合信号を生成することができる。よって、本実施形態におけるエンコーダ１は、明暗格子パターン６１を１つ（１トラック）にすることができる。

また、本実施形態では、明暗格子パターン６１は、第２の周期信号が得られるように、回転子６の変位方向（例、円周方向）とは異なる方向（例、法線方向）に偏心させて配置されている。円盤６０は、偏心させて配置されている明暗格子パターン６１に基づいて、第２の周期信号が得られるように受光素子１０が検出する信号を変調させる。
これにより、明暗格子パターン６１を有する円盤６０を偏心させることにより、第２の周期信号を得ることができるので、本実施形態におけるエンコーダ１は、簡易な構成により、第１の混合信号を生成することができる。よって、本実施形態におけるエンコーダ１は、簡易な構成により、高精度に位置情報を検出することができる。

また、本実施形態では、ｍ１周期は、（ｍ１＞ｎ／２）の条件を満たし、ａ１周期及びａ２周期は、｜ａ１｜＝（ｍ１−ｋ×ｎ）及び｜ａ２｜＝（ｍ１−ｋ×ｎ±ｍ２）の条件を満たす。ただし、ｋは１以上の整数である。
これにより、本実施形態におけるエンコーダ１は、上述した離散フーリエ変換のエイリアシングを利用して、ａ１周期（例、１周期）及びａ２周期（例、２周期）を含む第２の混合信号を容易に生成することができる。

また、本実施形態では、ａ１周期は、（ｎ／２＞｜ａ１｜＞ｍ２）の条件を満たす、又は、ａ２周期は、（ｎ／２＞｜ａ２｜）の条件を満たす。この条件を満たすように、ａ１周期又はａ２周期を選択することにより、本実施形態におけるエンコーダ１は、高精度に位置情報を処理するために有効な処理信号の次数を適切に設定することができる。よって、本実施形態におけるエンコーダ１は、高精度に位置情報を検出することができる。

また、本実施形態では、ａ２の値は、（ａ１±１）になるように定められている。
これにより、ａ１周期の処理信号とａ２の処理信号とは、次数を“１”ずらして設定されるので、本実施形態におけるエンコーダ１は、バーニア方式を利用して正確な絶対位置情報を検出することができる。

また、本実施形態では、回転子６の所定の変位範囲は、回転子６の全変位範囲（例、1回転＝３６０°の範囲）であり、ｎ個（例、８個）の検出素子は、回転子６の全変位範囲（３６０°の範囲）において均等に配置されている。
これにより、本実施形態におけるエンコーダ１は、回転子６の全変位範囲（例、１回転（３６０°））における絶対位置情報を高精度に検出することができる。

また、本実施形態では、信号分離部４３は、第２の混合信号に基づいて、ａ１周期（例、２周期）の処理信号における第１の位相情報（例、１０θ）をａ１周期の信号情報として生成するとともに、ａ２周期（例、３周期）の処理信号における第２の位相情報（例、１１θ）をａ２周期の信号情報として生成する。絶対位置検出部４４は、信号分離部４３が生成した第１の位相情報（例、１０θ）及び第２の位相情報（例、１１θ）に基づいて、回転子６の絶対位置情報（例、θ）を検出する。
これにより、本実施形態におけるエンコーダ１は、バーニア方式を利用して、簡易な手段により、高精度に位置情報を検出することができる。

また、本実施形態では、信号分離部４３は、第２の混合信号に基づいて、ａ１周期に対応する第１の次数（例、２次）のフーリエ係数（ａ_２、ｂ_２）及びａ２周期に対応する第２の次数（例、３次）のフーリエ係数（ａ_３、ｂ_３）を生成する。信号分離部４３は、生成した第１の次数のフーリエ係数（ａ_２、ｂ_２）に基づいて第１の位相情報（例、１０θ）を生成するとともに、生成した第２の次数のフーリエ係数（ａ_３、ｂ_３）に基づいて第２の位相情報（例、１１θ）を生成する。
これにより、本実施形態におけるエンコーダ１は、簡易な構成により、第１の位相情報及び第２の位相情報を正確に検出することができる。したがって、本実施形態におけるエンコーダ１は、簡易な構成により、高精度に位置情報を検出することができる。

次に、第２の実施形態について、図面を参照して説明する。
［第２の実施形態］
第１の実施形態におけるエンコーダ１は、逆フーリエ変換方式を用いて位置情報を検出する場合を説明したが、本実施形態におけるエンコーダ１ａは、後述する位相変調方式（逐次排出方式）を用いて位置情報を検出する場合について説明する。

本実施形態における受光素子１０の配置及び明暗格子パターン６１の極数（刻線数）、及び円盤６０の偏心などの構成は、図１に示される第１の実施形態におけるエンコーダ１と同様である。

図５は、本実施形態におけるエンコーダ１ａの構成を示すブロック図である。
図５において、エンコーダ１ａは、光センサ部２０、光源部２１、スイッチ部２、Ａ／Ｄ変換部３、及び信号処理部４ａを備えている。ここで、光センサ部２０は、８個の受光素子１１〜１８を有している。本実施形態では、信号処理部４ａの構成が、第１の実施形態におけるエンコーダ１と異なる点を除いて、第１の実施形態と同様である。この図において、図２と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。

信号処理部４ａは、切り替え制御部４１、ドライバ部４２、信号分離部４３ａ、及び絶対位置検出部４４を備えている。

信号分離部４３ａは、信号生成部３０が生成した第２の混合信号に含まれるａ１周期（ａ１＝２）の信号情報とａ２周期（ａ２＝３）の信号情報とを分離する。信号分離部４３ａは、例えば、上述の第２の混合信号に基づいて、ａ１周期の処理信号（ここでは、２次高調波信号）における第１の位相情報（１０θ）をａ１周期の信号情報として生成する。また、信号分離部４３ａは、例えば、上述の第２の混合信号に基づいて、ａ２周期の処理信号（ここでは、３次高調波信号）における第２の位相情報（１１θ）をａ２周期の信号情報として生成する。また、信号分離部４３ａは、例えば、第２の混合信号とａ１周期（ａ１＝２）の基準信号とに基づいて第１の位相情報（１０θ）を生成するとともに、第２の混合信号とａ２周期（ａ２＝３）の基準信号とに基づいて第２の位相情報（１１θ）を生成する。

なお、本実施形態の第１の位相情報における位相情報θは、電気角のことであり、機械角１０°（＝３６０／３６）を３６０°として内挿した情報である。すなわち、回転子６の１回転（３６０°変位）に対して、第１の位相情報は３６θ変位する。第２の位相情報θは、電気角のことであり、機械角９°（＝３６０／４０）を３６０°として内挿した情報である。すなわち、回転子６の１回転（３６０°変位）に対して、第２の位相情報は４０θ変位する。
なお、本実施形態の第１の位相情報における位相情報θは、電気角のことであり、機械角３６°（＝３６０／１０）を３６０°として内挿した情報である。すなわち、回転子６の１回転（３６０°変位）に対して、第１の位相情報は１０θ変位する。また、第２の位相情報における位相情報θは、電気角のことであり、機械角３２．７３°（＝３６０／１１）を３６０°として内挿した情報である。すなわち、回転子６の１回転（３６０°変位）に対して、第２の位相情報は１１θ変位する。
また、信号分離部４３ａは、フィルタ部４３３と、位相検出部４３４とを備えている。

フィルタ部４３３は、信号生成部３０によって生成された第２の混合信号からａ１周期（ａ１＝２）の処理信号とａ２周期（ａ２＝３）の処理信号とを分離する。すなわち、フィルタ部４３３は、例えば、バンドパスフィルタ回路などを用いて、第２の混合信号から２次の正弦波を含む所定の周波数帯域を通過させて、２次の正弦波信号（２次高調波信号）を分離する。また、フィルタ部４３３は、例えば、バンドパスフィルタ回路などを用いて、第２の混合信号から３次の正弦波を含む所定の周波数帯域を通過させて、３次の正弦波信号（３次高調波信号）を分離する。すなわち、フィルタ部４３３は、受光素子１１〜１８を逐次出力させた検出信号（第２の混合信号）のうちの４次以上の高次成分を除去（低減）して、２次高調波信号の成分と３次高調波信号の成分とに分離して、位相検出部４３４に出力する。

位相検出部４３４は、フィルタ部４３３によって分離されたａ１周期の処理信号（例、２次高調波信号）とａ１周期の基準信号（２次高調波の基準信号）とに基づいて第１の位相情報を生成する（位相変調方式）。また、位相検出部４３４は、フィルタ部４３３によって分離されたａ２周期の処理信号（例、３次高調波信号）とａ２周期の基準信号（３次高調波の基準信号）とに基づいて第２の位相情報を生成する。ここで、位相検出部４３４は、フィルタ部４３３によって分離された２次高調波信号に基づいて、例えば、同期検波、位相同期、又は０クロス点位置計測の手法を用いて、基準信号（同期信号）に対する位相値を第１の位相情報（１０θ）として検出する。また、位相検出部４３４は、フィルタ部４３３によって分離された３次高調波信号に基づいて、例えば、同期検波、位相同期、又は０クロス点位置計測の手法を用いて、基準信号（同期信号）に対する位相値を第２の位相情報（１１θ）として検出する。

次に、本実施形態におけるエンコーダ１ａの動作について説明する。
本実施形態における信号生成部３０の動作は、上述した第１の実施形態と同様である。信号生成部３０は、上述した第１の混合信号を出力する８個の受光素子１１〜１８を逐次出力させて上述した第２の混合信号を生成する。

また、信号分離部４３ａは、上述したように、信号生成部３０によって生成された第２の混合信号と処理信号の基準信号（同期信号）とに基づいて、例えば、同期検波、位相同期、又は０クロス点位置計測の手法（位相変調方式）を用いて、第１の位相情報（１０θ）及び第２の位相情報（１１θ）を検出する。

絶対位置検出部４４は、第１の実施形態と同様に上述した式（１１）を用いて、信号分離部４３ａが分離（生成）した第１の位相情報（１０θ）と第２の位相情報（１１θ）との差分により、回転子６の３６０°の範囲における絶対位置情報（θ）を検出する。
なお、本実施形態におけるエンコーダ１ａの歪成分の低減については、２次高調波信号及び２次高調波信号をフィルタ部４３３により分離して処理するので、第１の実施形態と同様に、高調波の歪の影響を低減することができる。

以上、説明したように、本実施形態におけるエンコーダ１ａは、信号分離部４３ａが、第２の混合信号とａ１周期（例、２周期）の基準信号とに基づいて第１の位相情報（例、１０θ）を生成するとともに、第２の混合信号とａ２周期（例、３周期）の基準信号とに基づいて第２の位相情報（例、１１θ）を生成する。また、信号分離部４３ａは、第２の混合信号からａ１周期（例、２周期）の処理信号とａ２周期（例、３周期）の処理信号とを分離するフィルタ部４３３を備えている。そして、信号分離部４３ａ（位相検出部４３４）は、フィルタ部４３３によって分離されたａ１周期の処理信号とａ１周期の基準信号とに基づいて第１の位相情報を生成するとともに、フィルタ部４３３によって分離されたａ２周期の処理信号とａ２周期の基準信号とに基づいて第２の位相情報を生成する。
これにより、本実施形態におけるエンコーダ１ａは、第１の実施形態における逆フーリエ変換方式の場合と同様に、簡易な構成により、正確に位置情報を検出することができる。よって、本実施形態におけるエンコーダ１ａは、高精度に位置情報を検出することができる。

次に、第３の実施形態について、図面を参照して説明する。
［第３の実施形態］
第３の実施形態では、エンコーダ１ｂが、受光素子１０の位置ずれが生じている場合に補正処理を行う補正部４５を備える場合の一例について説明する。

本実施形態における受光素子１０の配置及び明暗格子パターン６１の極数（刻線数）、及び円盤６０の偏心などの構成は、図１に示される第１の実施形態におけるエンコーダ１と同様である。

図６は、本実施形態におけるエンコーダ１ｂの構成を示すブロック図である。
図６において、エンコーダ１ｂは、光センサ部２０、光源部２１、スイッチ部２、Ａ／Ｄ変換部３、及び信号処理部４ｂを備えている。ここで、光センサ部２０は、８個の受光素子１１〜１８を有している。本実施形態では、信号処理部４ｂの構成が、第１の実施形態におけるエンコーダ１と異なる点を除いて、第１の実施形態と同様である。この図において、図２と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。

信号処理部４ｂは、切り替え制御部４１、ドライバ部４２、信号分離部４３ｂ、絶対位置検出部４４、及び補正情報記憶部４５１を備えている。また、信号分離部４３ｂは、フーリエ係数生成部４３１ａ、及び位相情報生成部４３２ａを備えている。なお、本実施形態においてフーリエ係数生成部４３１ａ及び補正情報記憶部４５１が補正部４５に対応する。

補正情報記憶部４５１（記憶部）は、後述する本実施形態における補正処理に用いる補正情報を記憶する。補正情報記憶部４５１が記憶する補正情報には、例えば、上述したａ１周期（例、２周期）又はａ２周期（例、３周期）を等分割したＮ個の位相信号（ただしＮ＝ｎ）の位相値情報（例、０°、π／４、・・・、７π／４）と、Ｎ個の位相信号を基準信号として、Ｎ個の位相信号（例、出力ＰＤ１〜ＰＤ８）とｎ個（例、８個）の受光素子１１〜１８の出力信号とのそれぞれの位相差とが含まれる。ここで、位相信号と受光素子１０の出力信号との位相差は、製造の際に発生する受光素子１０の位置ずれなどによって生じる。

ところで、本実施形態では、８個の受光素子１１〜１８を回転子６の１回転の範囲に均等に配置しているが、現実には、製造ばらつきなどにより、例えば、８個の受光素子１１〜１８の配置にばらつき（位置ずれ）が生じる場合がある。この配置のばらつき（位置ずれ）は、上述の位相差として、受光素子１０の出力信号に検出することができる。ここで、位相信号と受光素子１０の出力信号との位相差は、例えば、製造検査（出荷検査）の際に、予め取得している情報である。

補正部４５は、１周期（例、２周期）又はａ２周期（例、３周期）を等分割したＮ個（例、８個）の位相信号（ただしＮ＝ｎ）を基準信号として、８個の位相信号と８個の出力信号（出力ＰＤ１〜ＰＤ８）とのそれぞれの位相差と、８個の出力信号と、に基づいて、８個の出力信号が８個の位相信号になるように８個の出力信号をそれぞれ補正するとともに、補正された出力情報を生成する。補正部４５は、所定の基準信号である８個の位相信号に対する８個の出力信号の位相差を、例えば、補正情報記憶部４５１から取得する。また、補正部４５は、フーリエ係数生成部４３１ａを備えている。

フーリエ係数生成部４３１ａは、例えば、８個の出力信号と、補正情報記憶部４５１から読み出した８個の出力信号のそれぞれに対応する位相信号の位相値及び位相差とに基づいて、ａ１周期に対応する第１の次数（例えば、２次）のフーリエ係数（ａ_２、ｂ_２）を補正された出力情報として生成する。また、フーリエ係数生成部４３１ａは、例えば、８個の出力信号と、補正情報記憶部４５１から読み出した８個の出力信号のそれぞれに対応する位相信号の位相値及び位相差とに基づいて、ａ２周期に対応する第２の次数（例えば、３次）のフーリエ係数（ａ_３、ｂ_３）を補正された出力情報として生成する。
ここで生成されるフーリエ係数は、８個の出力信号が８個の位相信号になるように、補正されたフーリエ係数であり、フーリエ係数生成部４３１ａは、この補正されたフーリエ係数を補正された出力情報として生成する。フーリエ係数生成部４３１ａは、生成したフーリエ係数を位相情報生成部４３２ａに出力する。

位相情報生成部４３２ａは、フーリエ係数生成部４３１ａが生成したフーリエ係数（ａ_２、ｂ_２）に基づいて第１の位相情報を生成する。なお、ここで、フーリエ係数（ａ_２、ｂ_２）は、上述した補正された出力情報である。位相情報生成部４３２ａは、補正されたフーリエ係数（ａ_２、ｂ_２）に基づいて、第１の位相情報を生成する。
また、位相情報生成部４３２ａは、フーリエ係数生成部４３１ａが生成したフーリエ係数（ａ_３、ｂ_３）に基づいて第２の位相情報を生成する。なお、ここで、フーリエ係数（ａ_３、ｂ_３）は、上述した補正された出力情報である。位相情報生成部４３２ａは、補正されたフーリエ係数（ａ_３、ｂ_３）に基づいて、第２の位相情報を生成する。
このように、信号分離部４３ｂは、補正部４５によって生成された補正された出力情報（例えば、フーリエ係数（ａ_２、ｂ_２）及び（ａ_３、ｂ_３））に基づいて、第１の位相情報及び第２の位相情報を生成する。

次に、本実施形態におけるエンコーダ１ｂの動作について説明する。
本実施形態における信号生成部３０の動作は、上述した第１の実施形態と同様である。信号生成部３０は、８個の受光素子１１〜１８を逐次出力させて上述した第２の混合信号を生成する。

次に、本実施形態におけるエンコーダ１ｂにおける受光素子１０の位置ずれが生じている場合の補正処理について説明する。なお、ここでは、一例として、受光素子１２の位置が、δずれている場合について説明する。

この場合に、８個の受光素子１１〜１８の出力ＰＤ１〜ＰＤ８は、下記の式（１２）により示される。ここで、受光素子１２の出力ＰＤ２は、δずれた位相信号として出力される。

補正部４５（信号分離部４３ｂ）のフーリエ係数生成部４３１ａは、所定の基準信号である８個の位相信号に対する８個の出力信号の位相差を、例えば、補正情報記憶部４５１から取得する。ここで、補正情報記憶部４５１には、上述した受光素子１２の位相値（２π／４）及び位相差（δ）が予め記憶されている。フーリエ係数生成部４３１ａは、Ａ／Ｄ変換部３から取得した８個の出力信号（ＰＤ１〜ＰＤ８）と、補正情報記憶部４５１から読み出した位相信号の位相値及び位相差とに基づいて、２次のフーリエ係数（ａ_２、ｂ_２）を、下記の式（１３）及び式（１４）に基づいて生成する。

まず、フーリエ係数生成部４３１ａは、フーリエ係数ａ_２を下記の式（１３）に基づいて生成する。ここで、位相信号の位相値α、位相差δとした場合に、フーリエ係数生成部４３１ａは、フーリエ係数ａ_２を算出する際の定数をｃｏｓ（α）からｃｏｓ（α−δ）に変更して、フーリエ係数ａ_２を算出する。この場合、例えば、位相値αが「２π／４」であるので、フーリエ係数生成部４３１ａは、式（１３）に示すように、受光素子１２の出力信号ＰＤ２に対応する定数をｃｏｓ（２π／４）の代わりに、ｃｏｓ（２π／４−δ）を用いて、フーリエ係数ａ_２を生成する。

また、フーリエ係数生成部４３１ａは、フーリエ係数ｂ_２を下記の式（１４）に基づいて生成する。ここで、フーリエ係数生成部４３１ａは、フーリエ係数ｂ_２を算出する際の定数をｓｉｎ（α）からｓｉｎ（α−δ）に変更して、フーリエ係数ｂ_２を算出する。この場合、例えば、位相値αが「２π／４」であるので、フーリエ係数生成部４３１ａは、式（１４）に示すように、受光素子１２の出力信号ＰＤ２に対応する定数をｓｉｎ（２π／４）の代わりに、ｓｉｎ（２π／４−δ）を用いて、フーリエ係数ｂ_２を生成する。

このように、フーリエ係数生成部４３１ａは、フーリエ係数（ａ_２、ｂ_２）を算出する際に定数を補正することにより、８個の出力信号が８個の位相信号になるように補正し、フーリエ係数（ａ_２、ｂ_２）を補正された出力情報として位相情報生成部４３２ａに出力する。すなわち、補正部４５は、位相信号の位相値αと位相差δとの差分値に基づいて、フーリエ係数（ａ_２、ｂ_２）を生成する。

また、フーリエ係数生成部４３１ａは、同様に、３次のフーリエ係数（ａ_３、ｂ_３）を算出する際に定数を補正することにより、８個の出力信号が８個の位相信号になるように補正し、フーリエ係数（ａ_３、ｂ_３）を補正された出力情報として位相情報生成部４３２ａに出力する。

位相情報生成部４３２ａは、補正されたフーリエ係数（ａ_２、ｂ_２）に基づいて、下記の式（１５）によって、第１の位相情報（１０θ）を生成する。

また、位相情報生成部４３２ａは、補正されたフーリエ係数（ａ_３、ｂ_３）に基づいて、同様に、第２の位相情報（１１θ）を生成する。
位相情報生成部４３２ａは、生成した第１の位相情報（１０θ）及び第２の位相情報（１１θ）を絶対位置検出部４４に出力する。なお、絶対位置検出部４４における動作は、第１の実施形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。

図７は、本実施形態におけるエンコーダ１ｂによる補正結果の一例を示す図である。
図７において、横軸は、回転子６の絶対位置情報（θ）を示し、縦軸は、誤差量を示している。
また、波形Ｗ１０は、例えば、受光素子１２の位置に１°（位相差δ＝１°）のずれが生じている場合において、上述した補正部４５を備えない場合の誤差特性を示している。また、波形Ｗ１１は、同様に、受光素子１２の位置の１°のずれが生じている場合において、補正部４５を備える本実施形態におけるエンコーダ１ｂの誤差特性を示している。
図７の波形Ｗ１０に示すように、補正部４５を備えないこの一例の場合には、誤差量は約±０．２５°である。これに対して、本実施形態におけるエンコーダ１ｂにおける誤差量は、約±０．００２８°（波形Ｗ１１参照）であり、本実施形態における補正部４５を備えない場合に比べて誤差が約１／１００に低減される。このように、本実施形態におけるエンコーダ１ｂは、例えば、受光素子１０の位置ずれなどが生じた場合に、位置情報の誤差を低減することができる。

以上、説明したように、本実施形態におけるエンコーダ１ｂは、補正部４５を備えている。補正部４５は、ａ１周期（例、２周期）又はａ２周期（例、３周期）を等分割したＮ個の位相信号（ただしＮ＝ｎ、例、ｎ＝８）を基準信号として、Ｎ個の位相信号とｎ個の出力信号とのそれぞれの位相差（α）と、ｎ個の出力信号と、に基づいて、ｎ個の出力信号がＮ個の位相信号になるようにｎ個の出力信号をそれぞれ補正する。また、補正部４５は、ｎ個の出力信号をそれぞれ補正するとともに、補正された出力情報（例、フーリエ係数（ａ_２、ｂ_２）及び（ａ_３、ｂ_３））を生成する。信号分離部４３ｂは、補正部４５によって生成された補正された出力情報に基づいて、第１の位相情報及び第２の位相情報を生成する。
これにより、例えば、受光素子１０の位置ずれなどが生じた場合であっても、補正部４５がｎ個の出力信号がＮ個の位相信号になるようにｎ個の出力信号をそれぞれ補正するので、本実施形態におけるエンコーダ１ｂは、高精度に位置情報を検出することができる。

また、本実施形態では、補正部４５（フーリエ係数生成部４３１ａ）は、位相信号の位相値αと位相差δとの差分値（α−δ）に基づいて、フーリエ係数を生成する。すなわち、補正部４５は、例えば、式（１３）及び式（１４）により、定数をｃｏｓ（α−δ）及びｓｉｎ（α−δ）に変換して、フーリエ係数を生成する。
これにより、本実施形態におけるエンコーダ１ｂは、受光素子１０の位置すれなどによる位相信号のずれに基づく誤差を、簡易な手段により、補正することができる。よって、本実施形態におけるエンコーダ１ｂは、簡易な手段により、高精度に位置情報を検出することができる。

次に、第４の実施形態について、図面を参照して説明する。
［第４の実施形態］
本実施形態における受光素子１０の配置及び明暗格子パターン６１の極数（刻線数）、及び円盤６０の偏心などの構成は、図１に示される第１の実施形態におけるエンコーダ１と同様である。

図８は、本実施形態におけるエンコーダ１ｃの構成を示すブロック図である。
図８において、エンコーダ１ｃは、光センサ部２０、光源部２１、スイッチ部２、Ａ／Ｄ変換部３、信号処理部４、及びゲイン調整部５０を備えている。ここで、光センサ部２０は、８個の受光素子１１〜１８を有している。本実施形態では、ゲイン調整部５０を備える点が、第１の実施形態におけるエンコーダ１と異なり、その他の構成は、第１の実施形態と同様である。この図において、図２と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。

ゲイン調整部５０（調整部）は、例えば、ゲイン（利得）調整型の増幅回路（アンプ）であり、８個の受光素子１１〜１８から出力される８個の出力信号の信号レベルを調整する。ゲイン調整部５０は、例えば、８個の出力信号の出力特性を一致させるように、８個の出力信号を調整する。ここで、出力信号の出力特性とは、例えば、出力信号の振幅、最大信号レベル、最小信号レベル、直流オフセット値などのことである。ゲイン調整部５０は、調整した８個の出力信号をスイッチ部２に出力する。
なお、本実施形態において、スイッチ部２以降の動作は、上述した第１の実施形態と同様であり、ここでは説明を省略する。

以上、説明したように、本実施形態におけるエンコーダ１ｃは、ｎ個（例、ｎ＝８）の受光素子１０から出力されるｎ個の出力信号の信号レベルを調整するゲイン調整部５０を備えている。
これにより、受光素子１０の出力レベルのばらつきを低減することができる。そのため、本実施形態におけるエンコーダ１ｃは、第１の実施形態よりも誤差を低減することができる。よって、本実施形態におけるエンコーダ１ｃは、高精度に位置情報を検出することができる。

次に、第５の実施形態について、図面を参照して説明する。
［第５の実施形態］
本実施形態では、円盤６０の偏心とは異なる別の手段により、第２の周期信号が得られるように、受光素子１０の検出信号を変調させる場合の一例について説明する。ここでは、一例として、円盤６０は、明暗格子パターン６１ａの透過領域の面積を回転位置に応じて変更して形成することにより、第２の周期信号が得られるように、受光素子１０の検出信号を変調させる場合について説明する。

図９は、第５の実施形態によるエンコーダ１ｄの構成の一例を示す概略構成図である。
ここで、図９（ａ）は、回転子６の回転軸方向（Ｚ軸方向）から見たエンコーダ１ｄの正面図を示し、図９（ｂ）は、Ａ−Ａ’線におけるエンコーダ１ｄの断面図を示している。

図９において、エンコーダ１ｄは、円盤６０を有する回転子６、光センサ部２０、光源部２１、及び光センサ部２０やその他の制御部品を搭載した基板７を備えている。この図において、図１と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
ここでは、エンコーダ１ｄは、透過型の光学式ロータリエンコーダである場合の一例を示している。また、本実施形態では、エンコーダ１ｄは、機械角３６０°の絶対位置情報を検出するバーニア方式のロータリエンコーダである。

本実施形態における円盤６０（符号板）は、回転子６の位置情報に応じて周期信号（第１の周期信号）が得られる明暗格子パターン６１ａを有している。円盤６０は、明暗格子パターン６１ａによって第１の周期信号のｍ１周期（例、ｍ１＝２０）が得られる回転子６の所定の変位範囲（ここでは、１回転＝３６０°の範囲）において、ｍ１周期（例、２０周期）とは異なるｍ２周期（ただしｍ２は１以上の整数、例、ｍ２＝１）の周期信号（第２の周期信号）が得られるように構成されている。円盤６０は、１周期（ｍ２＝１）の第２の周期信号が得られるように、例えば、明暗格子（刻線）の長さ（法線方向の幅）を回転位置に応じて変更して形成している明暗格子パターン６１ａを備えている。本実施形態における円盤６０は、円盤６０の１回転（＝３６０°）で２０極の明暗格子が配置されており、例えば、ネコ目構成と呼ばれるような１次の強度変調を刻線長に持たせたものである。このように、円盤６０は、受光素子１０が検出する信号を、例えば、強度変調させることによって第２の周期信号が得られるように構成されている。すなわち、円盤６０は、刻線長（法線方向のパターン幅）を変更して形成されている明暗格子パターン６１ａに基づいて、第２の周期信号が得られるように受光素子１０（光センサ部２０）が検出する信号を変調させる。

明暗格子パターン６１ａ（パターン）は、回転子６の１回転に２０個（２０極）の明暗格子（刻線）を備えている。すなわち、明暗格子パターン６１ａは、回転子６の３６０°の範囲（所定の変位範囲）に対して、２０個の明暗格子を備えている。明暗格子パターン６１ａは、例えば、回転子６の３６０°の範囲でｍ１周期（ここでは、ｍ１＝２０周期）の周期信号（第１の周期信号）が得られるように、円盤６０の同心円上に形成されている。すなわち、明暗格子パターン６１ａは周期的なパターンである。
また、明暗格子パターン６１ａは、第２の周期信号が得られるように、例えば、回転子６の変位方向（円周方向）とは異なる方向（法線方向）のパターン幅を変更して形成されている。ここで、このパターン幅を変更して形成されている明暗格子パターン６１ａは、第２の周期信号が得られるように受光素子１０が検出する信号を、例えば、強度変調させる変調部に対応する。

なお、本実施形態における光センサ部２０（センサ部）は、ｎ個（例、ｎ＝９個）の受光素子１１〜１９を備える受光素子群である。
受光素子１１〜１９は、上述した明暗格子パターン６１ａを検出することにより、円盤６０から得られる第１の周期信号と第２の周期信号とを含む第１の混合信号を出力する。すなわち、９個の受光素子１１〜１９は、明暗格子パターン６１ａ、及び、上述したこのパターン幅の変更に基づいて、第１の混合信号を出力する。
例えば、上述した回転子６の３６０°の範囲（所定の変位範囲）を回転子６が変位した場合に、受光素子１１〜１９は、それぞれ２０周期（ｍ１＝２０）の周期信号と１周期（ｍ２＝１）の周期信号とが混合された混合信号（第１の混合信号）を出力する。ここで、ｍ１周期は、（ｍ１＞ｎ／２）の条件を満たす。

また、受光素子１１〜１９は、例えば、上述した回転子６の３６０°の範囲（所定の変位範囲）において、均等に配置されている。すなわち、受光素子１１〜１９は、例えば、回転子６の３６０°の範囲において等間隔（４０°間隔）に配置されている。ここで、受光素子１１〜１９は、例えば、回転子６の１周（１回転）の電気角０°、４０°、８０°、１２０°、１６０°、２００°、２４０°、２８０°、及び３２０°の信号を取得できるように配置されている。また、受光素子１０の円周方向のサイズは、例えば、明暗格子パターン６１の１ピッチ分（明暗格子１ピッチ分）よりも小さく定められている。
なお、本実施形態では、上述の回転子６の所定の変位範囲は、回転子６の全変位範囲（例、１回転＝３６０°の範囲）である。したがって、ｎ個（例、９個）の受光素子１０は、回転子６の全変位範囲において均等に配置されている。
また、９個の受光素子１１〜１９は、例えば、それぞれが同様の検出感度を有しており、それぞれが同様の出力レベルを有している。

ここで、ａ１周期及びａ２周期は、｜ａ１｜＝（ｍ１−ｋ×ｎ）及び｜ａ２｜＝（ｍ１−ｋ×ｎ±ｍ２）の条件を満たす（ただし、ｋは１以上の整数）。
本実施形態では、例えば、ａ１周期は２周期（＝（２０−２×９））であり、ａ２周期は３周期（＝（１０−２×９＋１））である（ここでは、ｋ＝２）。この場合、周期の数ａ２の値は、（ａ１±１）を満たすように、“３”に定められている。
これにより、信号生成部３０は、離散フーリエ変換におけるエイリアシングを利用することにより、２０周期（ｍ１＝２０）の周期信号と１周期（ｍ２＝１）の周期信号とを含む第１の混合信号である９個（ｎ＝９）の出力信号により、第２の混合信号を生成する。

図１０は、本実施形態における光センサ部２０の出力信号を説明する図である。
この図１０における光センサ部２０の出力信号は、２０周期の周期信号（第１の周期信号）と、上述したパターン幅（刻線長）の変更により信号強度を変調させた１周期の周期信号（第２の周期信号）を混合した混合信号（第１の混合信号）となる。ここで、波形Ｗ１２は、例えば、回転子６を３６０°回転させた場合における１個の受光素子１０（例、受光素子１１）の出力波形を示している。

また、出力ＰＤ１〜ＰＤ９は、回転子６が静止している場合における受光素子１１〜１９に対応する出力信号を示している。この９個の出力ＰＤ１〜ＰＤ９は、離散フーリエ変換におけるエイリアシングによって、波形Ｗ１３に示すようなａ１周期（ａ１＝２）とａ２周期（ａ２＝３）とを含む混合信号（第２の混合信号）として検出される。すなわち、この波形Ｗ１３は、２０周期の周期信号と１周期の周期信号との混合信号を９個の受光素子１０により検出したものであるが、結果として離散フーリエ変換におけるエイリアシングが発生するため、あたかもａ１周期（ａ１＝２）とａ２周期（ａ２＝３）とを含む混合信号（第２の混合信号）を観測したようにみえる。

ここで、本実施形態における受光素子１０の出力信号（出力ＰＤ）は、下記の式（１６）によって示される。

式（１６）において、第２項及び第３項が基本波（１次）成分に対応し、第４項が２次成分（２次高調波成分）に対応し、第５項が３次成分（３次高調波成分）に対応する。
ここで、第２項の（ｃｏｓ（θ））は基本波情報であるが、第３項の（１／２・ｓｉｎ（１９θ））は、９個の受光素子１０による検出によりエイリアシングが発生するため、同様に基本波情報となる。また、第４項の（ｓｉｎ（２０θ））及び第５項の（１／２・ｓｉｎ（２１θ））は、第３項と同様にエイリアシングが発生するため、２次成分情報及び３次成分情報が得られることになる。この場合、格子情報である明暗格子パターン６１ａは、２０極の明暗格子であるが、明暗格子パターン６１ａのパターン幅を変更することにより、式（１６）に示すように、あたかも２１極の明暗格子であるような出力信号を得ることができる。

また、エンコーダ１ｄにおける第２の混合信号の生成以降の動作は、第１の実施形態と同様であり、ここでは説明を省略する。ただし、本実施形態では、信号分離部４３は、第１の位相情報（２０θ）と第２の位相情報（２１θ）を生成する。

以上、説明したように、本実施形態におけるエンコーダ１ｄは、明暗格子パターン６１ａが、第２の周期信号が得られるように回転子６の変位方向（例、円周方向）とは異なる方向（例、法線方向）のパターン幅を変更して形成されている。そして、円盤６０は、このパターン幅を変更して形成されている明暗格子パターン６１ａに基づいて、第２の周期信号が得られるように変調させる。すなわち、円盤６０は、例えば、第２の周期信号が得られるように、受光素子１０が検出する信号を強度変調させる変調部（パターン幅を変更して形成されている明暗格子パターン６１ａ）を備えている。

これにより、円盤６０は、明暗格子の極数とは異なる手段により受光素子１０が検出する信号を変調させることによって第２の周期信号を得ることができる。そのため、本実施形態におけるエンコーダ１ｄは、１つの明暗格子パターン６１ａにより第１の混合信号を生成することができる。よって、本実施形態におけるエンコーダ１ｄは、明暗格子パターン６１ａを１つ（１トラック）にすることができる。
また、本実施形態におけるエンコーダ１ｄは、簡易な構成により、第１の混合信号を生成することができる。よって、本実施形態におけるエンコーダ１ｄは、簡易な構成により、高精度に位置情報を検出することができる。

次に、第６の実施形態について、図面を参照して説明する。
［第６の実施形態］
本実施形態では、一例として、磁気式ロータリエンコーダの場合について説明する。

図１１は、第６の実施形態によるエンコーダ１ｅの構成の一例を示す概略構成図である。
ここで、図１１（ａ）は、回転子６の回転軸方向（Ｚ軸方向）から見たエンコーダ１ｅの正面図を示し、図１１（ｂ）は、Ａ−Ａ’線におけるエンコーダ１ｅの断面図を示している。

図１１において、エンコーダ１ｅは、円盤６０ａを有する回転子６、磁気センサ部２０ａ、及び磁気センサ部２０ａやその他の制御部品を搭載した基板７を備えている。
ここでは、エンコーダ１ｅは、磁気式ロータリエンコーダである場合の一例を示している。また、本実施形態では、エンコーダ１ｅは、第１の実施形態と同様に、機械角３６０°の絶対位置情報を検出するバーニア方式のロータリエンコーダである。

円盤６０ａ（符号板）は、回転子６の位置情報に応じて周期信号（第１の周期信号）が得られる磁石５を有している。円盤６０ａは、磁石５によって第１の周期信号のｍ１周期（ただしｍ１は２以上の整数、例、ｍ１＝１０）が得られる回転子６の所定の変位範囲（ここでは、１回転＝３６０°の範囲）において、ｍ１周期（例、１０周期）とは異なるｍ２周期（ただしｍ２は１以上の整数、例、ｍ２＝１）の周期信号（第２の周期信号）が得られるように構成されている。円盤６０ａは、第１の実施形態と同様に、１周期（ｍ２＝１）の第２の周期信号が得られるように、例えば、回転子６の回転中心Ｐ０と円盤６０ａの回転中心Ｐ１とを、Ｙ軸方向に距離Ｌ４の偏心量だけ予め偏心させて回転子６に接続されている。このように、円盤６０ａは、後述するホール素子１０ａが検出する信号を、例えば、強度変調させることによって第２の周期信号が得られるように構成されている。すなわち、円盤６０ａは、回転子６の回転中心Ｐ０に対して偏心させて配置されている磁石５（磁極パターン）に基づいて、第２の周期信号が得られるようにホール素子１０ａ（磁気センサ部２０ａ）が検出する信号を変調させる。

磁石５（パターン）は、例えば、永久磁石であって、多極磁石である。本実施形態では、一例として、磁石５は、磁極数が“１０”の永久磁石である。ここで、「磁極数」とは、Ｓ（エス）極５ＳとＮ（エヌ）極５Ｎとの対の数を示す。すなわち、磁石５は、１０対のＳ極５Ｓ及びＮ極５Ｎ（回転子６の１周に１０極）を有する永久磁石である。また、磁石５は、円盤６０ａの同心円上（同一円周上）に配置（形成）されている。
また、磁石５は、円盤６０ａのドーナツ状の溝に接して配置されている。なお、磁石５は、例えば、ドーナツ状の溝に接して配置されている。
なお、磁石５は、円盤６０ａがＹ軸方向に距離Ｌ４だけ偏心しているため、Ｙ軸方向の回転子６の回転中心Ｐ０からの距離Ｌ５及びＬ６が異なるように配置されている。例えば、磁石５は、第２の周期信号が得られるように、回転子６の変位方向（例、円周方向）とは異なる方向（例、法線方向）に偏心させて配置されている。

磁気センサ部２０ａ（センサ部）は、ｎ個（例、ｎ＝８個）のホール素子１１ａ〜１８ａを備える検出素子群である。
ホール素子１１ａ〜１８ａは、例えば、磁気検出素子である。ここで、ホール素子１１ａ〜１８ａのうちの任意のホール素子、又は単にエンコーダ１ｅが備えるホール素子を示す場合には、ホール素子１０ａ（検出素子）と称して以下説明する。

ホール素子１１ａ〜１８ａは、上述した磁石５を検出することにより、円盤６０ａから得られる第１の周期信号と第２の周期信号とを含む第１の混合信号を出力する。すなわち、８個のホール素子１１ａ〜１８ａは、磁石５、及び、上述した円盤６０ａの偏心に基づいて、第１の混合信号を出力する。

また、ホール素子１１ａ〜１８ａは、例えば、上述した回転子６の３６０°の範囲（所定の変位範囲）において、均等に配置されている。すなわち、ホール素子１１ａ〜１８ａは、例えば、回転子６の３６０°の範囲において等間隔（４５°間隔）に配置されている。ここで、ホール素子１１ａ〜１８ａは、例えば、回転子６の１周（１回転）の電気角０°、４５°、９０°、１３５°、１８０°、２２５°、２７０°、及び３１５°の信号を取得できるように配置されている。また、ホール素子１１ａ〜１８ａの円周方向のサイズは、例えば、磁石５の磁極パターンの１ピッチ分よりも小さく設定されている。
なお、本実施形態では、上述の回転子６の所定の変位範囲は、回転子６の全変位範囲（例、１回転＝３６０°の範囲）である。したがって、ｎ個（例、８個）のホール素子１０ａは、回転子６の全変位範囲において均等に配置されている。
また、８個のホール素子１１ａ〜１８ａは、例えば、それぞれが同様の検出感度を有しており、それぞれが同様の出力レベルを有している。

図１２は、本実施形態におけるエンコーダ１ｅの構成を示すブロック図である。
図１２において、エンコーダ１ｅは、磁気センサ部２０ａ、スイッチ部２、Ａ／Ｄ変換部３、及び信号処理部４ｃを備えている。ここで、磁気センサ部２０ａは、８個のホール素子１１ａ〜１８ａを有している。この図において、図２と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。

本実施形態おけるエンコーダ１ｅは、８個の受光素子１０の代わりに８個のホール素子１０ａを備え、光源部２１及びドライバ部４２を備えない点を除いて、第１の実施形態と同様の構成である。なお、信号処理部４ｃは、切り替え制御部４１、信号分離部４３、及び絶対位置検出部４４を備えている。

また、本実施形態における動作は、第１の実施形態と同様であり、ここでは説明を省略する。

以上、説明したように、本実施形態におけるエンコーダ１ｅは、円盤６０ａが、回転子６の位置情報に応じて第１の周期信号が得られる磁石５を有する。円盤６０ａは、磁石５によって第１の周期信号のｍ１周期（例、１０周期）が得られる回転子６の所定の変位範囲（例、１回転＝３６０°の範囲）において、ｍ１周期とは異なるｍ２周期（例、１周期）の第２の周期信号が得られるように構成されている。また、ｎ個（例、８個）のホール素子１０ａは、回転子６の所定の変位範囲において、均等に配置されており、円盤６０ａから得られる第１の周期信号と第２の周期信号とを含む第１の混合信号を出力する。
信号生成部３０は、ｎ個の出力信号に基づいて、互いに周期の異なるａ１周期（例、２周期）及びａ２周期（例、３周期）が混合された第２の混合信号を生成する。信号分離部４３は、信号生成部３０が生成した第２の混合信号に含まれるａ１周期の信号情報（例、２次高調波の位相情報（１０θ））とａ２周期の信号情報（例、３次高調波の位相情報（１１θ））とを分離する。そして、絶対位置検出部４４は、信号分離部４３によって分離されたａ１周期の信号情報及びａ２周期の信号情報に基づいて、回転子６の位置情報を検出する。
これにより、本実施形態におけるエンコーダ１ｅは、第１の実施形態と同様の効果を奏し、高精度に位置情報を検出することができる。

［第７の実施形態］
次に、上述の実施形態におけるエンコーダ１（１ａ〜１ｅ）を備える駆動装置（モータ装置、アクチュエータ）について説明する。
図１３は、本実施形態における駆動装置ＤＲの概略図である。本実施形態における駆動装置ＤＲは、入力軸ＩＡＸを回転させるモータＭＴＲと、入力軸ＩＡＸ（回転子６）に設けられたエンコーダ１（１ａ〜１ｅ）と、を備える。すなわち、駆動装置ＤＲは、エンコーダ１（１ａ〜１ｅ）と、入力軸ＩＡＸ（被駆動体）を駆動するモータＭＴＲ（駆動部）と、を備えている。

エンコーダ１（１ａ〜１ｅ）は、入力軸ＩＡＸ（被駆動体）の回転位置（角度位置）を検出し、駆動装置ＤＲを制御する上位のコントローラに対して回転位置を含む位置情報をエンコーダ信号として出力する。上位のコントローラは、エンコーダ１（１ａ〜１ｅ）から受信したエンコーダ信号をもとに、駆動装置ＤＲを制御する。本実施形態におけるエンコーダ１（１ａ〜１ｅ）は回転位置を高精度に検出することができるため、本実施形態における駆動装置ＤＲはモータＭＴＲの入力軸ＩＡＸを高精度に位置制御することができる。また、本実施形態におけるエンコーダ１（１ａ〜１ｅ）は、センサ部（光センサ部２０又は磁気センサ部２０ａ）を１系統に共有化することができるとともに、回転子６の位置情報に応じて周期信号が得られるパターン（明暗格子パターン６１（６１ａ）又は磁石５）を１つ（１トラック）にすることができる。よって、本実施形態における駆動装置ＤＲは、小型化、軽量化を図ることができる。

なお、本実施形態における駆動装置ＤＲは、図１４に示すように、モータＭＴＲの入力軸ＩＡＸに減速機ＲＧ（例、遊星歯車式機構）を設ける構成としてもよい。この場合、本実施形態におけるエンコーダ１（１ａ〜１ｅ）は、その減速機ＲＧの出力軸ＯＡＸに配置するようにしてもよいし、モータＭＴＲの入力軸ＩＡＸと減速機ＲＧの出力軸ＯＡＸとの両方に配置するようにしてもよい。

なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、上記の第１〜第５の実施形態において、エンコーダ１（１ａ〜１ｄ）は、透過型の光学式ロータリエンコーダである形態を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、エンコーダ１（１ａ〜１ｄ）は、反射型の光学式ロータリエンコーダであってもよいし、レンズなどを備える形態であってもよい。

図１５は、光学式ロータリエンコーダであるエンコーダ１（１ａ〜１ｄ）の変形例を示す図である。
エンコーダ１（１ａ〜１ｄ）は、例えば、図１５（ａ）に示すように、透過型、且つ照明光を平行光にするレンズ２２（例えば、コリメーターレンズなど）を備える形態であってもよい。
また、エンコーダ１（１ａ〜１ｄ）は、例えば、図１５（ｂ）に示すように、反射型の光学式エンコーダであってもよいし、例えば、図１５（ｃ）に示すように、レンズ２２を備えた反射型の光学式エンコーダであってもよい。また、エンコーダ１（１ａ〜１ｄ）は、受光素子１０に照射される照明光の光量を制限するスリットを備える形態であってもよい。

また、上述したｍ１周期、ｍ２周期、受光素子１０（ホール素子１０ａ）の数ｎ、ａ１周期、及びａ２周期は、上記の各実施形態に限定されるものではない。例えば、（ｍ１＝ｋ×ｎ±２）とした場合に、受光素子１０（ホール素子１０ａ）の出力信号（出力ＰＤ）は、下記の式（１７）によって示される。

式（１７）において、第２項及び第３項が基本波（１次）成分に対応し、第４項が２次成分（２次高調波成分）に対応し、第５項が３次成分（３次高調波成分）に対応する。この場合、信号分離部４３（４３ａ、４３ｂ）は、２次成分情報及び３次成分情報により第１の位相情報及び第２の位相情報を生成することが可能である。
また、例えば、（ｍ１＝ｋ×ｎ±３）とした場合に、受光素子１０（ホール素子１０ａ）の出力信号（出力ＰＤ）は、下記の式（１８）によって示される。

式（１８）において、第２項が基本波（１次）成分に対応し、第３項が２次成分（２次高調波成分）に対応し、第４項が３次成分（３次高調波成分）に対応し、第５項が４次成分（４次高調波成分）に対応する。この場合、信号分離部４３（４３ａ、４３ｂ）は、１次成分情報及び２次成分情報、２次成分情報及び３次成分情報、３次成分情報及び４次成分情報のうちのいずれかの組み合わせにより第１の位相情報及び第２の位相情報を生成することが可能である。
この式（１７）及び式（１８）を一般化し、（ｍ１＝ｋ×ｎ±η）とした場合に、受光素子１０（ホール素子１０ａ）の出力信号（出力ＰＤ）は、下記の式（１９）によって示される。ここで、ｍ２周期が“１”である場合には、例えば、変数ηは、２以上の整数である。なお、変数ηが１以下である場合には、２つ以上の情報が混在するため、処理可能な次数信号を得ることができない。

この場合、信号分離部４３（４３ａ、４３ｂ）は、式（１９）のうちの２つの次数の組み合わせにより第１の位相情報及び第２の位相情報を生成することが可能である。ただし、離散フーリエ変換のエイリアシングを利用するためには、ａ１周期及びａ２周期に使用する最大の周期の数は、（ｎ／２）より小さい必要がある。
また、上記の各実施形態、及び上述の式（１７）〜式（１９）の一例は、ｍ２周期が“１”である場合を説明したが、ｍ２を“２”以上にする形態であってもよい。この場合、上述の式（１９）において、（ｃｏｓ（θ））を（ｃｏｓ（ｍ２・θ））に、（η−１）を（η−ｍ２）に、（η＋１）を（η＋ｍ２）に、それぞれ置き換えることにより適用可能である。

また、上記の各実施形態は、単独で用いる形態を説明したが、上記の各実施形態を組み合わせて適用する形態であってもよい。例えば、上記の第４〜第６の実施形態において、第１の実施形態（逆フーリエ変換方式）に対して適用する形態を説明したが、第２の実施形態（位相変調方式）に対して適用する形態であってもよい。また、例えば、第３及び第５の実施形態を組み合わせて適用する形態でもよいし、第２〜第４の実施形態に第５又は第６の実施形態を適用する形態でもよい。

また、上記の第３の実施形態において、補正部４５は、逆フーリエ変換方式において補正する形態を説明したが、第２の実施形態のような位相変調方式において補正を行うことも可能である。例えば、各受光素子１０の出力（ｆｎ（θ））に対して、下記の式（２０）、式（２１）、式（２２）のうちのいずれかにより補正された出力ＳＨｎを生成することにより、受光素子１０の位置ずれが生じている場合に補正処理を行うことができる。

ここで、位相値（θ＾）は、位相検出部４３４によって１つ前（最新）の位相情報として検出された位相値である。
なお、補正部４５は、位相差δや要求される精度に応じて、上述の式（２０）〜式（２２）のうちの１つを選択して補正処理を実行してもよいし、上述の式（２０）〜式（２２）のうちの予め定められた１つの方式のみを補正処理を実行してもよい。

また、上記の第２の実施形態において、信号分離部４３ａは、フィルタ部４３３を備える形態を説明したが、フィルタ部４３３を備えずに、直接、処理次数の信号（基準信号）で同期検波を実行して位相を求める形態であってもよいし、他の方式を用いて位相情報を検出する形態であってもよい。

また、上記の各実施形態では、検出素子として、受光素子１０、又はホール素子１０ａを用いる形態を説明したが、例えば、他の磁気式、接触式、静電容量方式、電磁誘導方式などの検出素子を用いる形態でもよい。
また、上記の各実施形態では、３６０°（全周）を検出範囲として絶対位置情報を検出する形態を説明したが、エンコーダ１（１ａ〜１ｅ）は、他の検出範囲（例えば、９０°や１８０°など）における絶対位置情報を検出する形態であってもよい。

また、上記の各実施形態において、円盤６０（６０ａ）の偏心又はパターン幅の変更により、第２の周期信号が得られるように検出信号を強度変調する形態を説明したが、これに限定されずに他の方式により強度変調する形態であってもよい。例えば、第６の実施形態において、磁石５の磁極パターンのＺ軸方向の厚さを回転位置に応じて変更して形成する形態でもよい。

また、上記の第４の実施形態において、ゲイン調整部５０を各受光素子１０とスイッチ部２との間に備える形態を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、ゲイン調整部５０をスイッチ部２とＡ／Ｄ変換部３との間に備える形態でもよいし、Ａ／Ｄ変換部３によりデジタル化した後で信号レベルを調整する形態でもよい。スイッチ部２以降の出力信号において、各受光素子１０の信号レベルを調整した場合、シリアル（直列的）に処理することができるので、ゲイン調整部５０の構成を縮小することができる。
また、信号レベルを調整する調整部の一例として、ゲイン調整型アンプを用いる形態を説明したが、光源部２１の駆動電流（磁気式の場合にはホール素子１０ａの駆動電圧）を調整する形態でもよい。

また、上記の各実施形態において、切り替え制御部４１は、一例として、受光素子１０（ホール素子１０ａ）の出力信号を例えば、時計回りの順に切り替える形態を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、切り替え制御部４１は、回転の影響を受け難い所定の順番によって、受光素子１０（ホール素子１０ａ）の出力信号を切り替える形態でもよい。
また、上記の各実施形態において、Ａ／Ｄ変換部３をスイッチ部２の後段に備える形態を説明したが、スイッチ部２の前段において、各受光素子１０（ホール素子１０ａ）の個別のＡ／Ｄ変換部３を備える形態でもよい。

また、上記の各実施形態において、エンコーダ１（１ａ〜１ｅ）は、ロータリエンコーダである場合について説明したが、リニアエンコーダに適用してもよい。
また、第７の実施形態において、駆動装置ＤＲの一例として、ロータリ式のエンコーダ１（１ａ〜１ｅ）を備え、回転子６を回転させるモータ装置の場合を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、駆動装置ＤＲは、上述したリニア式エンコーダを備え、スケールが接続されたステージを駆動するステージ装置であってもよいし、例えば、工作機械、精密機械、半導体のチップマウンタ、ステッパ装置などであってもよい。

また、上記の各実施形態において、信号処理部４（４ａ〜４ｃ）の各部は専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、メモリ及びＣＰＵを備えて、プログラムによって実現されてもよい。

上述のエンコーダ１（１ａ〜１ｅ）は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述したエンコーダ１（１ａ〜１ｅ）の処理過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。

１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ…エンコーダ、５…磁石、６…回転子、１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７，１８，１９…受光素子、１０ａ，１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａ，１６ａ，１７ａ，１８ａ…ホール素子、３０…信号生成部、４３，４３ａ，４３ｂ…信号分離部、４４…絶対位置検出部、４５…補正部、５０…ゲイン調整部、６０，６０ａ…円盤、６１，６１ａ…明暗格子パターン、ＤＲ…駆動装置、ＭＴＲ…モータ

Claims (14)

1. 被駆動体の位置情報に応じて第１の周期信号が得られるパターンを有し、前記パターンによって前記第１の周期信号のｍ１周期（ただしｍ１は２以上の整数）が得られる前記被駆動体の所定の変位範囲において、前記ｍ１周期とは異なるｍ２周期（ただしｍ２は１以上の整数）の第２の周期信号が得られるように構成された符号板と、
   前記符号板から得られる前記第１の周期信号と前記第２の周期信号とを含む第１の混合信号を出力するｎ個の検出素子であって、前記被駆動体の所定の変位範囲において、配置されているｎ個の検出素子と、
   前記ｎ個の出力信号に基づいて、互いに周期の異なるａ１周期及びａ２周期が混合された第２の混合信号を生成する信号生成部と、
   前記信号生成部が生成した前記第２の混合信号に含まれる前記ａ１周期の信号情報と前記ａ２周期の信号情報とを分離する信号分離部と、
   前記信号分離部によって分離された前記ａ１周期の信号情報及び前記ａ２周期の信号情報に基づいて、前記被駆動体の位置情報を検出する検出部と
   を備えることを特徴とするエンコーダ。
2. 前記符号板は、前記検出素子が検出する信号を変調させることによって前記第２の周期信号が得られるように構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ。
3. 前記ｍ１周期は、（ｍ１＞ｎ／２）の条件を満たし、
   前記ａ１周期及び前記ａ２周期は、｜ａ１｜＝（ｍ１−ｋ×ｎ）及び｜ａ２｜＝（ｍ１−ｋ×ｎ±ｍ２）の条件を満たす（ただし、ｋは１以上の整数）
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエンコーダ。
4. 前記ａ１周期は、（ｎ／２＞｜ａ１｜＞ｍ２）の条件を満たす、又は、
   前記ａ２周期は、（ｎ／２＞｜ａ２｜）の条件を満たす
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のエンコーダ。
5. 前記パターンは、前記第２の周期信号が得られるように、前記被駆動体の変位方向とは異なる方向に偏心させて配置されており、
   前記符号板は、
   偏心させて配置されている前記パターンに基づいて、前記第２の周期信号が得られるように前記検出素子が検出する信号を変調させる
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のエンコーダ。
6. 前記パターンは、前記第２の周期信号が得られるように、前記被駆動体の変位方向とは異なる方向のパターン幅を変更して形成されており、
   前記符号板は、
   前記パターン幅を変更して形成されている前記パターンに基づいて、前記第２の周期信号が得られるように前記検出素子が検出する信号を変調させる
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のエンコーダ。
7. 前記被駆動体の所定の変位範囲は、前記被駆動体の全変位範囲であり、
   前記ｎ個の検出素子は、前記被駆動体の全変位範囲において均等に配置されている
   ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のエンコーダ。
8. 前記ａ２の値は、（ａ１±１）になるように定められている
   ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のエンコーダ。
9. 前記信号分離部は、
   前記第２の混合信号に基づいて、前記ａ１周期の処理信号における第１の位相情報を前記ａ１周期の信号情報として生成するとともに、前記ａ２周期の処理信号における第２の位相情報を前記ａ２周期の信号情報として生成し、
   前記検出部は、
   前記信号分離部が生成した前記第１の位相情報及び第２の位相情報に基づいて、前記被駆動体の絶対位置を示す前記位置情報を検出する
   ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のエンコーダ。
10. 前記信号分離部は、
    前記第２の混合信号に基づいて、前記ａ１周期に対応する第１の次数のフーリエ係数及び前記ａ２周期に対応する第２の次数のフーリエ係数を生成し、生成した前記第１の次数のフーリエ係数に基づいて前記第１の位相情報を生成するとともに、生成した前記第２の次数のフーリエ係数に基づいて前記第２の位相情報を生成する
    ことを特徴とする請求項９に記載のエンコーダ。
11. 前記信号分離部は、
    前記第２の混合信号と前記ａ１周期の基準信号とに基づいて前記第１の位相情報を生成するとともに、前記第２の混合信号と前記ａ２周期の基準信号とに基づいて前記第２の位相情報を生成する
    ことを特徴とする請求項９に記載のエンコーダ。
12. 前記ａ１周期又は前記ａ２周期を等分割したＮ個の位相信号（ただしＮ＝ｎ）を基準信号として、前記Ｎ個の位相信号と前記ｎ個の出力信号とのそれぞれの位相差と、前記ｎ個の出力信号と、に基づいて、前記ｎ個の出力信号が前記Ｎ個の位相信号になるように前記ｎ個の出力信号をそれぞれ補正する補正部を備える
    ことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載のエンコーダ。
13. 前記ｎ個の検出素子から出力される前記ｎ個の出力信号の信号レベルを調整する調整部を備える
    ことを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載のエンコーダ。
14. 請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載のエンコーダと、
    前記被駆動体を駆動する駆動部と、
    を備えることを特徴とする駆動装置。

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