特許 6864525 ロータリエンコーダ、回転量を特定する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6864525

(24)【登録日】2021年4月6日

(45)【発行日】2021年4月28日

(54)【発明の名称】ロータリエンコーダ、回転量を特定する方法

(51)【国際特許分類】

   G01D 5/26 20060101AFI20210419BHJP

【ＦＩ】

   G01D5/26 K

【請求項の数】7

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2017-73962(P2017-73962)

(22)【出願日】2017年4月3日

(65)【公開番号】特開2018-179532(P2018-179532A)

(43)【公開日】2018年11月15日

【審査請求日】2020年3月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000114215

【氏名又は名称】ミネベアミツミ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(72)【発明者】

【氏名】山田 太祥

【審査官】 菅藤 政明

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１７／０１４１４２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００２−２８８７７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第５４５７３７１（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／０３５３４７８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｄ ５／２６− ５／４０

Ｇ０１Ｂ １１／２６−１１／２７５

Ｇ０６Ｔ １／００− １／６０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータの回転が入力される主軸の複数回の回転にわたる回転量を特定するロータリエンコーダであって、
前記主軸の回転量に応じて位置が変化する可動体と、
前記可動体を撮像する撮像部と、
を備え、
前記可動体は、前記主軸と同じ回転速度で回転する可動部材と、前記主軸に対して順次減速して回転する複数の可動部材と、を含み、
前記撮像部は、前記可動部材および前記複数の可動部材を一体に撮像するように構成され、
本エンコーダは、前記撮像部の撮像結果に応じて前記主軸の回転量を特定することを特徴とするロータリエンコーダ。

【請求項2】

基準位置を示すマークを有するマーク部材を備え、
前記撮像部は前記可動体と前記マークとを一体に撮像することを特徴とする請求項１に記載のロータリエンコーダ。

【請求項3】

前記撮像部に前記可動体の像を結ぶ光学部を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のロータリエンコーダ。

【請求項4】

前記可動体に光を照射する光源部を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のロータリエンコーダ。

【請求項5】

モータの回転が入力される主軸の複数回の回転にわたる回転量を特定するロータリエンコーダであって、
前記主軸の回転量に応じて位置が変化する可動体を含む可動体ユニットと、
前記可動体を撮像する撮像部を含み、前記可動体ユニットに対し繰り返し着脱可能な撮像ユニットと、
を備え、
前記可動体は、前記主軸と同じ回転速度で回転する可動部材と、前記主軸に対して順次減速して回転する複数の可動部材と、を含み、
前記撮像部は、前記可動部材および前記複数の可動部材を一体に撮像するように構成され、
本エンコーダは、前記撮像部の撮像結果に応じて前記主軸の回転量を特定することを特徴とするロータリエンコーダ。

【請求項6】

複数の主軸それぞれの回転量を特定するロータリエンコーダであって、
前記複数の主軸それぞれの回転量に応じて位置が変化する複数の可動体と、
前記複数の可動体を一体に撮像する撮像部と、
を備え、
前記主軸それぞれにはモータの回転が入力され、
前記可動体それぞれは、前記各主軸と同じ回転速度で回転する可動部材と、前記各主軸に対して順次減速して回転する複数の可動部材と、を含み、
本エンコーダは、前記撮像部の撮像結果に応じて前記複数の主軸それぞれの回転量を特定することを特徴とするロータリエンコーダ。

【請求項7】

モータの回転が入力される主軸の複数回の回転にわたる回転量を特定するロータリエンコーダについて、前記主軸の回転量を特定する方法であって、
前記ロータリエンコーダは、前記主軸と同じ回転速度で回転する可動部材と、前記主軸に対して順次減速して回転する複数の可動部材と、を含んでおり、
本方法は、
前記可動部材および前記複数の可動部材を一体に撮像することと、
当該撮像結果に応じて前記主軸の回転量を特定することと、
を含むことを特徴とする回転量を特定する方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、主軸の回転量を特定するためのロータリエンコーダおよび回転量を特定する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、各種の制御機械装置において、可動要素の位置や角度を検出するために用いられるロータリエンコーダが知られている。このようなエンコーダには相対的な位置又は角度を検出するインクリメンタル型のエンコーダと、絶対的な位置又は角度を検出するアブソリュート型のエンコーダがある。例えば特許文献１には、多回転アブソリュートロータリエンコーダが記載されている。特許文献１に記載のロータリエンコーダは、出力軸に固着された主動歯車とこの主動歯車に噛合される複数の従動歯車とこの複数の従動歯車の回転角度をそれぞれ検出するセンサとを具備している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３−１５２０９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明者は、ロータリエンコーダについて以下のような認識を得た。
ロータリエンコーダとして、複数の減速機構と、この減速機構によって駆動される複数の回転体と、この回転体の回転角を検知する複数の角度センサと、を備える構成が考えられる。このようなロータリエンコーダでは、角度センサの数を減らすと分解能が低下し、分解能を上げようとすると角度センサの数が増え、ロータリエンコーダが大型化するという問題がある。また、このようなロータリエンコーダでは、構造が複雑になるという問題もある。
このことから、本発明者は、ロータリエンコーダには、分解能を確保しつつ構造を簡素化する観点から改善すべき課題があることを認識した。

【0005】

本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、分解能を確保しつつ構造を簡素化することが可能なロータリエンコーダを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明のある態様のロータリエンコーダは、主軸の回転量を特定するロータリエンコーダであって、主軸の回転量に応じて位置が変化する可動体と、可動体を撮像する撮像部と、を備える。撮像部の撮像結果に応じて主軸の回転量を特定する。

【0007】

この態様によると、ロータリエンコーダにおいて、可動体を撮像する撮像部の撮像結果に応じて主軸の回転量を特定することができる。

【0008】

本発明の別の態様もまた、ロータリエンコーダである。このロータリエンコーダは、主軸の回転量を特定するロータリエンコーダであって、主軸の回転量に応じて位置が変化する可動体を含む可動体ユニットと、可動体を撮像する撮像部を含み、可動体ユニットに対し繰り返し着脱可能な撮像ユニットと、を備える。撮像部の撮像結果に応じて主軸の回転量を特定する。

【0009】

本発明のさらに別の態様もまた、ロータリエンコーダである。このロータリエンコーダは、複数の主軸それぞれの回転量を特定するロータリエンコーダであって、複数の主軸それぞれの回転量に応じて位置が変化する複数の可動体と、複数の可動体を一体に撮像する撮像部と、を備える。撮像部の撮像結果に応じて複数の主軸それぞれの回転量を特定する。

【0010】

本発明のさらに別の態様もまた、ロータリエンコーダである。このロータリエンコーダは、主軸の回転量を特定するロータリエンコーダであって、主軸と同じ回転速度で回転する可動部材と、主軸に対してそれぞれ異なる減速比で回転する複数の可動部材と、可動部材および複数の可動部材を一体に撮像する撮像部と、を備える。撮像部の撮像結果から主軸の回転量を特定する。

【0011】

本発明のさらに別の態様は、回転量を特定する方法である。この方法は、主軸の回転に応じて移動する可動体を撮像することと、当該撮像結果に応じて主軸の回転量を特定することと、を含む。

【0012】

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、分解能を確保しつつ構造を簡素化することが可能なロータリエンコーダを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】第１実施形態に係るエンコーダの構成を示す正面図である。

【図2】第１実施形態に係るエンコーダを説明するブロック図である。

【図3】図１の可動部材の周辺を示す側面図である。

【図4】第１実施形態に係るエンコーダの撮像結果の一例を示す画面図である。

【図5】第１実施形態に係るエンコーダの動作の一例を示すフローチャートである。

【図6】第２実施形態に係るエンコーダの構成を示す正面図である。

【図7】第２実施形態に係るエンコーダを説明するブロック図である。

【図8】図６の可動部材の周辺を示す側面図である。

【図9】第２実施形態に係るエンコーダの動作の一例を示すフローチャートである。

【図10】第３実施形態に係るエンコーダの概略構成を示す正面図である。

【図11】第４実施形態に係るエンコーダの概略構成を示す正面図である。

【図12】第４実施形態に係るエンコーダを示すブロック図である。

【図13】図１１の可動部材の周辺を示す側面図である。

【図14】第４実施形態に係るエンコーダの動作の一例を示すフローチャートである。

【図15】第５実施形態に係るエンコーダの概略構成を示す正面図である。

【図16】第５実施形態に係るエンコーダを説明するブロック図である。

【図17】図１５の可動部材の周辺を示す側面図である。

【図18】第５実施形態に係るエンコーダの動作の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明者は、ロータリエンコーダ（以下、単にエンコーダという）について研究し以下のような知見を得た。
インクリメンタル型のエンコーダでは、一旦通電を停止するとカウント値を失うことがある。このため、再通電時に通電停止前と同じ回転角を出力するためにバックアップ電源を備えることが考えられる。しかし、バックアップ電源を備えると、バックアップ用の電池を取り替える手間が掛かかることがあり、またエンコーダが大型化することが考えられる。

【0016】

アブソリュート型のエンコーダとしては、例えば主軸の１回転内の絶対回転角を検知してデジタル信号として出力する角度センサを用いて構成することが考えられる。このようなエンコーダにおいて、分解能を上げるために角度センサを複数備えることが考えられる。例えば、主軸と異なる減速比で回転する第１従軸と第２従軸の３軸それぞれに別々の角度センサを設ける構成が考えられる。この構成では、主軸、第１従軸および第２従軸の３軸それぞれから検知した回転角に基づいて主軸の回転量を演算して求める。この構成では、角度センサを複数備えるため、構成が複雑になることが考えられる。つまり、角度センサを備えるエンコーダでは、分解能を確保しながら構造を簡素化することは容易ではないといえる。

【0017】

これらの認識を踏まえ、本発明者は、主軸の回転に応じて位置が変化する可動体を撮像して、その撮像結果に基づいて主軸の回転量を特定する技術を見出した。可動体の撮像結果に基づき主軸の回転量を特定することにより、構造を簡素化することが容易で分解能を維持可能なロータリエンコーダの技術を提供することができる。
各実施形態はこのような思索に基づいて案出されたもので、以下にその具体的な構成を説明する。

【0018】

以下、本発明を好適ないくつかの実施形態をもとに各図面を参照しながら説明する。各実施形態、変形例では、同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において各実施形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。
また、第１、第２などの序数を含む用語は多様な構成要素を説明するために用いられるが、この用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ用いられ、この用語によって構成要素が限定されるものではない。

【0019】

［第１実施形態］
本発明に係る第１実施形態は、主軸の回転の変位である回転量を特定するエンコーダである。図１は、第１実施形態に係るエンコーダ１００の概略構成を示す正面図である。図１では、内部構造の理解を容易にするため、ハウジングの一部を省いて表示している。以下、ＸＹＺ直交座標系をもとに説明する。Ｘ軸方向は水平な左右方向に対応し、Ｙ軸方向は水平な前後方向に対応し、Ｚ軸方向は鉛直な上下方向に対応する。Ｙ軸方向およびＺ軸方向はそれぞれＸ軸方向に直交する。Ｘ軸方向は左方向あるいは右方向と、Ｙ軸方向は前方向あるいは後方向と、Ｚ軸方向は上方向あるいは下方向と表記することがある。また、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｘ軸における位置をＸ座標、Ｙ座標、Ｚ座標と表記することがある。このような方向の表記はエンコーダ１００の使用姿勢を制限するものではなく、エンコーダ１００は任意の姿勢で使用されうる。また、回転方向における位置を回転角と、回転角の変化量を回転量と、回転の回数を回転回数と、それぞれ表記する。

【0020】

図２はエンコーダ１００を説明するブロック図である。図３は、可動体１２の周辺を示す側面図である。エンコーダ１００は、モータ１の主軸１ａの回転量を特定して出力するアブソリュート型のエンコーダである。モータ１は、一例として、ステッピングモータやＤＣブラシレスモータであってもよい。一例として、モータ１は波動歯車装置などの減速機構を介して産業用などのロボットを駆動する駆動源として適用されてもよい。エンコーダ１００は主軸１ａの回転量を特定して出力信号３０ａとして出力する。

【0021】

図１に示すように、エンコーダ１００は、主軸１ａと、可動体１２と、バックボード１４と、光源部２６と、光学部２４と、撮像部２２と、制御部３０と、ハウジング４０と、を含む。主軸１ａは、モータ１の出力軸であり、エンコーダ１００に回転が入力される入力軸である。主軸１ａは、Ｘ軸方向に延伸している。以下、主軸１ａの回転中心に沿った軸方向を単に軸方向と、主軸１ａの半径方向を単に半径方向という。

【0022】

可動体１２は、主軸１ａの回転量に応じて位置が変化する部材である。可動体１２の回転位置である回転角によって主軸１ａの回転量を示すことができる。可動体１２は、主軸１ａと同じ回転速度で回転する可動部材１２ｂを含む。主軸１ａが１回転するとき、可動部材１２ｂは１回転する。可動部材１２ｂは、主軸１ａに固定され、主軸１ａと一体にモータ１の軸受部材によって回転可能に支持される。可動部材１２ｂは、その形状に特別の制限はないが、回転位置を容易に特定可能な形状が望ましい。第１実施形態では、可動部材１２ｂは、回転中心から半径方向に延びる棒状を呈している。

【0023】

可動部材１２ｂの回転中心に対応する箇所には中心マーク１２ｍが設けられている。中心マーク１２ｍは、可動部材１２ｂが回転しても中心マーク１２ｍが示す中心位置が移動しないように形成されている。中心マーク１２ｍは、十字形状や円形状など、中心位置を特定可能な形状に形成される。第１実施形態では、中心マーク１２ｍは十字形状を有する。可動部材１２ｂは、金属などの無機材料や樹脂などの有機材料など種々の材料から形成することができる。第１実施形態では、可動部材１２ｂは、アルミニウムやステンレス鋼などの金属材料で形成されている。

【0024】

バックボード１４は、撮像部２２から視て可動体１２の背景部材として機能する。特に、バックボード１４は、可動体１２をはっきりと撮像することを可能にする。バックボード１４は、ＹＺ平面に沿って延在しＸ軸方向に薄い板状の部材である。主軸１ａは、バックボード１４の中心部に設けられた開口を貫通している。バックボード１４は、ハウジング４０に固定される。バックボード１４の撮像部２２側の面１４ｄは、白または黒などの単色に塗装されている。バックボード１４は、金属などの無機材料や樹脂などの有機材料など種々の材料から形成することができる。第１実施形態では、バックボード１４は、ステンレス鋼などの金属材料で形成されている。

【0025】

バックボード１４の面１４ｄには基準マーク１４ｅが設けられる。基準マーク１４ｅは、バックボード１４の基準位置を示すマークとして機能する。撮像部２２は可動体１２と基準マーク１４ｅとを一体に撮像する。特に、基準マーク１４ｅは、撮像部２２が可動体１２と一体に撮像可能な位置に設けられる。基準マーク１４ｅは、回転中心１ｂから半径方向外側に離れた位置に１つまたは複数設けられる。基準マーク１４ｅが複数設けられる場合は、周方向に離間して配置されてもよい。第１実施形態では、周方向に等間隔に配置された２個の基準マーク１４ｅが設けられている。基準マーク１４ｅは、印刷や刻印などの工程によって形成することができる。

【0026】

光源部２６は、可動体１２に光２６ｂを照射する。光源部２６は、種々の原理に基づく光源手段を備えることができる。第１実施形態では、光源部２６は、ＬＥＤ(Light Emitting Diode)を備えている。光２６ｂは、赤外光、可視光、紫外光の何れであってもよいが、第１実施形態では赤外光である。光源部２６には、光２６ｂを可動体１２側に集めるためのリフレクタ２６ｆが設けられている。

【0027】

撮像部２２は、撮像素子２２ｂと、基板２２ｄと、を含む。撮像素子２２ｂは、可動体１２を撮像するイメージセンサ機能を有する。撮像素子２２ｂとしては、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどのイメージセンサを用いることができる。撮像素子２２ｂは、軸方向に垂直なＹＺ平面に沿って延在する半導体チップ上に形成される。撮像素子２２ｂは、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に配列される複数の単位セルを有する。図４は、可動体１２を撮像した撮像結果２２ｅの一例を示す画面図である。撮像結果２２ｅは、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に配列される複数の画素２２ｇによって構成される。一例として、複数の画素２２ｇは複数の単位セルに対応している。撮像結果２２ｅには、可動体１２の画像に対応する画素群２２ｆが含まれている。基板２２ｄは、撮像素子２２ｂを支持するプリント基板である。撮像部２２は撮像結果を制御部３０に出力する。

【0028】

光学部２４は、撮像部２２の撮像素子２２ｂに可動体１２の像を結ぶ。光学部２４は、例えば、可動体１２と撮像部２２の撮像素子２２ｂとの間に配置されるレンズであってもよい。光学部２４は、撮像部２２に組み込まれていてもよい。

【0029】

ハウジング４０は、可動体１２と、バックボード１４と、光源部２６と、撮像部２２と、光学部２４と、制御部３０と、を支持するとともにこれらの周囲を包囲する。ハウジング４０は、例えば、軸方向に延在する円筒や角筒などの中空筒状の筒状部４０ｂを含む。筒状部４０ｂの軸方向の両端部に中空部分を覆う側壁４０ｃ、４０ｄが設けられている。モータ１側の側壁４０ｃには、主軸１ａが通るための軸孔４０ｅが設けられる。ハウジング４０は、例えば、種々の樹脂材料から形成することができる。

【0030】

次に制御部３０について説明する。図２に示す制御部３０の各ブロックは、ハードウエア的には、コンピュータのＣＰＵ（Central Processing Unit）をはじめとする素子や機械装置で実現でき、ソフトウエア的にはコンピュータプログラム等によって実現されるが、ここでは、それらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックはハードウエア、ソフトウエアの組合せによっていろいろなかたちで実現できることは、本明細書に触れた当業者には理解されるところである。後述する図７の制御部３２、図１２の制御部３４および図１６の制御部３６についても同様である。

【0031】

制御部３０は、撮像結果取得部３０ｂと、回転角特定部３０ｃと、関係テーブル３０ｆと、出力部３０ｄと、を含む。制御部３０は、ひとつまたは複数のＩＣチップ上に集積されてもよい。このＩＣチップは薄型の直方体形状を有する樹脂中に埋め込まれてもよい。この樹脂から露出する複数の出力端子に検出回転角に対応したデジタル信号やアナログ信号が出力されてもよい。制御部３０は、基板２２ｄに支持されてもよい。制御部３０は、基板２２ｄの撮像素子２２ｂと同じ面に固定されてもよい。制御部３０は、基板２２ｄの撮像素子２２ｂとは反対側の面に固定されてもよい。制御部３０と撮像素子２２ｂとは一体のパッケージ内に埋め込まれてもよい。制御部３０と撮像素子２２ｂとは、一体のＩＣチップ内に集積されてもよい。

【0032】

撮像結果取得部３０ｂは、撮像部２２から撮像結果２２ｅを取得する。撮像結果２２ｅは、例えば、静止画であってもよい。関係テーブル３０ｆは、各画素２２ｇのＹ軸方向位置及びＺ軸方向位置と回転角との対応関係をテーブル化して内蔵している。回転角特定部３０ｃは、撮像結果２２ｅに応じて可動体１２の回転角を特定する。出力部３０ｄは、回転角特定部３０ｃによって特定された回転角を、所望の仕様の出力信号３０ａに変換して出力する。出力信号３０ａは、例えば、デジタル信号であってもよい。

【0033】

次に、このように構成された第１実施形態に係るエンコーダ１００の動作を説明する。図５は、エンコーダ１００の動作の一例を示すフローチャートである。図５は、撮像結果２２ｅから回転角を特定して出力信号３０ａとして出力する処理Ｓ１２０を示している。処理Ｓ１２０を開始すると、制御部３０は、可動体１２を撮像するように撮像部２２を制御する（ステップＳ１２２）。可動体１２を撮像したら、撮像結果取得部３０ｂは、撮像部２２から撮像結果２２ｅを取得する（ステップＳ１２４）。撮像結果２２ｅを取得したら、回転角特定部３０ｃは、撮像結果２２ｅから可動体１２の位置を特定する（ステップＳ１２６）。一例として、ステップＳ１２６では、図４に示すように、回転角特定部３０ｃは、撮像結果２２ｅの画素群２２ｆの先端側の一方のエッジに対応する画素２２ｈの位置を特定する。画素２２ｈのＹ軸方向位置ｉとＺ軸方向位置ｊとが、可動体１２の位置として特定される。

【0034】

画素２２ｈの位置を特定したら、回転角特定部３０ｃは、Ｙ軸方向位置ｉ及びＺ軸方向位置ｊをキーとして関係テーブル３０ｆを用いてテーブル処理によって回転角を特定する（ステップＳ１２８）。回転角を特定したら、出力部３０ｄは、その回転角を出力信号３０ａに変換して出力する（ステップＳ１３０）。ステップＳ１３０を実行した制御部３０は、処理をステップＳ１２２の先頭に戻し、ステップＳ１２２〜Ｓ１３０を繰り返す。なお、この処理Ｓ１２０はあくまでも一例であり、他のステップを追加したり、一部のステップを削除したり、ステップの順序を変更したりすることも可能である。

【0035】

温度変化や経時変化により、回転中心１ｂに対する撮像部２２のＹＺ方向の位置が変化することが考えられる。この位置が変化すると、回転角の特定精度が低下するおそれがある。そこで、第１実施形態に係るエンコーダ１００では、可動部材１２ｂの中心マーク１２ｍを撮像して、中心マーク１２ｍの示す中心位置を原点として、画素２２ｈのＹ軸方向位置及びＺ軸方向位置を相対位置に変換し、その相対位置をキーにしたテーブル処理によって回転角を特定するようにしている。中心マーク１２ｍを用いることによって回転角の特定精度の低下を抑制することができる。

【0036】

中心マーク１２ｍを利用できない場合が考えられる。この場合、第１実施形態に係るエンコーダ１００では、バックボード１４の基準マーク１４ｅを撮像して、基準マーク１４ｅのエッジに対応する画素のＹ軸方向位置及びＺ軸方向位置を取得するようにしている。基準マーク１４ｅのエッジに対応する画素のＹ軸方向位置及びＺ軸方向位置に基づいて、原点位置を取得し、この原点位置を基準に画素２２ｈのＹ軸方向位置及びＺ軸方向位置を相対位置に変換し、その相対位置をキーにしたテーブル処理によって回転角を特定するようにしている。基準マーク１４ｅを用いることによって回転角の特定精度の低下を抑制することができる。

【0037】

次に、このように構成された第１実施形態に係るエンコーダ１００の作用・効果を説明する。

【0038】

第１実施形態に係るエンコーダ１００は、主軸１ａの回転量を特定するロータリエンコーダであって、主軸１ａの回転量に応じて位置が変化する可動体１２と、可動体１２を撮像する撮像部２２と、を備え、撮像部２２の撮像結果２２ｅに応じて主軸１ａの回転量を特定する。この構成によれば、撮像結果２２ｅに応じて回転量を特定するため、撮像部２２の画素数を増やすことによって分解能を向上することができる。また、部品点数を減らして構造を簡素化することができる。また、通電を停止しても再通電時に通電停止前と同じ回転角を出力することができる。あるいは、通電停止中に主軸１ａが外力などによって回転した場合でも、再通電時に、その回転後の主軸１ａの回転角を出力することができる。

【0039】

第１実施形態に係るエンコーダ１００は、基準位置を示す基準マーク１４ｅを有するバックボード１４を備え、撮像部２２は可動体１２と基準マーク１４ｅとを一体に撮像する。この構成によれば、撮像結果２２ｅにおける基準マーク１４ｅの位置を基準に可動体１２の位置を補正することによって、回転角の特定精度の低下を抑制することができる。

【0040】

第１実施形態に係るエンコーダ１００では、撮像部２２に可動体１２の像を結ぶ光学部２４を含む。この構成によれば、撮像部２２は、可動体１２の明瞭な撮像結果２２ｅを取得することができるから、光学部２４の結像性能を上げることによって分解能を向上することができる。

【0041】

第１実施形態に係るエンコーダ１００では、可動体１２に光を照射する光源部２６を備える。この構成によれば、可動体１２が照らされることにより撮像部２２の信号レベルが大きくなるから、相対的にノイズの影響が小さくなって、回転角の特定精度を改善することができる。また、可動体１２が照らされるから、光学部２４の絞り値をその分大きくして結像性能を改善することができる。

【0042】

［第２実施形態］
本発明に係る第２実施形態は、主軸の回転量を特定するエンコーダである。図６は、第２実施形態に係るエンコーダ２００の概略構成を示す正面図である。図６では、内部構造の理解を容易にするため、ハウジングの一部を省いて表示している。図７は、エンコーダ２００を説明するブロック図である。図８は、可動体１２の周辺を示す側面図である。

【0043】

第２実施形態に係るエンコーダ２００では、可動体１２が、主軸１ａに対して順次減速して回転する複数の可動部材１２ｅ、１２ｆと、を含んでおり、撮像部２２は、可動部材１２ｂと複数の可動部材１２ｅ、１２ｆとを一体に撮像するように構成されている。エンコーダ２００は、複数の可動部材１２ｅ、１２ｆを撮像することによって、主軸１ａの複数回の回転にわたる総回転回数を特定することができる。また、エンコーダ２００は、総回転回数と回転角から主軸１ａの複数回の回転にわたる回転量を特定することができる。したがって、エンコーダ２００は、複数回の回転にわたる回転量を特定することが可能なアブソリュート型のエンコーダとして機能しうる。

【0044】

図６に示すように、エンコーダ２００は、主軸１ａと、可動体１２と、バックボード１４と、光源部２６と、撮像部２２と、光学部２４と、制御部３２と、ハウジング４０と、を含む。エンコーダ２００は、第１実施形態のエンコーダ１００に対して、可動体１２の構成および制御部３２の構成において相違し、その他の構成は同様である。したがって重複する説明を省き、可動体１２の構成および制御部３２の構成について重点的に説明する。

【0045】

可動体１２は、主軸１ａと同じ回転速度で回転する可動部材１２ｂと、主軸１ａに対して順次減速して回転する複数の可動部材１２ｅ、１２ｆと、を含む。可動部材１２ｂについては第１実施形態と同様である。可動部材１２ｅ、１２ｆは、その形状や材料に特別の制限はないが、図６の例では、可動部材１２ｂと同様の材料から同様の形状に形成されている。可動部材１２ｅ、１２ｆにはシャフト１３ｅ、１３ｆが固定される。シャフト１３ｅ、１３ｆは、例えば、主軸１ａと平行にＸ軸方向に伸びるように配置される。シャフト１３ｅ、１３ｆは、図示しない軸受部材によってハウジング４０に回転可能に支持されている。つまり、可動部材１２ｅ、１２ｆは、シャフト１３ｅ、１３ｆを中心として回転する。主軸１ａとシャフト１３ｅとの間には第１減速比Ｒ１の減速機構１５ｅが設けられる。シャフト１３ｅとシャフト１３ｆとの間には第２減速比Ｒ２の減速機構１５ｆが設けられる。減速機構１５ｅ、１５ｆは、種々の減速機構によって構成可能であり、第２実施形態では複数の歯車によって構成されている。

【0046】

可動部材１２ｅは、主軸１ａに対して第１減速比Ｒ１で減速回転する。可動部材１２ｆは、可動部材１２ｅの回転に対して第２減速比Ｒ２で減速回転する。一例として、第１減速比Ｒ１は１／１６であり、第２減速比Ｒ２は１／１６である。つまり、主軸１ａおよび可動部材１２ｂが１６回転するとき、可動部材１２ｅは１回転し、可動部材１２ｅが１６回転するとき、可動部材１２ｆは１回転する。換言すると、可動部材１２ｆが１回転するとき、可動部材１２ｅは１６回転し、主軸１ａおよび可動部材１２ｂは２５６回転する。

【0047】

つまり、可動部材１２ｆの１回転内の回転角を特定することによって主軸１ａの２５６回転分の回転の回数を特定することができる。主軸１ａの回転量は、例えば式１によって特定することができる。
（式１） 主軸１ａの回転量＝可動部材１２ｂの回転角＋可動部材１２ｅの回転角×１６＋可動部材１２ｆの回転角×２５６

【0048】

第２実施形態では、図８に示すように、可動部材１２ｂ、可動部材１２ｅおよび可動部材１２ｆは、各可動部材の移動範囲がＹＺ平面において重ならないように配置されている。つまり、各可動部材の回転中心はＹＺ平面において離れて配置されている。

【0049】

制御部３２は、撮像結果取得部３０ｂと、回転角特定部３２ｃと、関係テーブル３０ｆと、回転量特定部３２ｅと、を含む。撮像結果取得部３０ｂ、関係テーブル３０ｆおよび出力部３０ｄは第１実施形態と同様である。回転角特定部３２ｃは、撮像結果２２ｅに応じて可動部材１２ｂ、１２ｅ、１２ｆそれぞれの回転角を特定する。各回転角は、各可動部材の先端部のエッジに対応する画素のＹ軸方向位置及びＺ軸方向位置をキーとして関係テーブル３０ｆを用いたテーブル処理によって特定することができる。回転量特定部３２ｅは、特定された各回転角に応じて主軸１ａの回転量を特定する。主軸１ａの回転量は、各回転角に基づき上述の式１によって特定することができる。出力部３０ｄは、特定された主軸１ａの回転量を、所望の仕様の出力信号３０ａに変換して出力する。

【0050】

次に、このように構成された第２実施形態に係るエンコーダ２００の動作を説明する。図９は、エンコーダ２００の動作の一例を示すフローチャートである。図９は、撮像結果２２ｅから主軸１ａの回転量を特定して出力信号３０ａとして出力する処理Ｓ１４０を示している。処理Ｓ１４０を開始すると、制御部３２は、可動部材１２ｂ、１２ｅ、１２ｆを一体に撮像するように撮像部２２を制御する（ステップＳ１４２）。各可動部材を撮像したら、撮像結果取得部３０ｂは、撮像部２２から撮像結果２２ｅを取得する（ステップＳ１４４）。撮像結果２２ｅを取得したら、回転角特定部３２ｃは、撮像結果２２ｅから可動部材１２ｂ、１２ｅ、１２ｆそれぞれの位置を特定する（ステップＳ１４６）。ステップＳ１４６では、可動部材１２ｂ、１２ｅ、１２ｆそれぞれの先端部のエッジに対応する画素のＹ軸方向位置及びＺ軸方向位置を特定することができる。

【0051】

各画素の位置を特定したら、回転角特定部３２ｃは、各Ｙ軸方向位置及びＺ軸方向位置をキーとして関係テーブル３０ｆを用いてテーブル処理によって各可動部材の各回転角を特定する（ステップＳ１４８）。各回転角を特定したら、回転量特定部３２ｅは、各回転角に応じて、上述の式１に基づく演算によって主軸１ａの回転量を特定する（ステップＳ１５０）。回転量を特定したら、出力部３０ｄは、特定された回転量を出力信号３０ａに変換して出力する（ステップＳ１５２）。ステップＳ１５２を実行した制御部３２は、処理をステップＳ１４２の先頭に戻し、ステップＳ１４２〜Ｓ１５２を繰り返す。なお、この処理Ｓ１４０はあくまでも一例であり、他のステップを追加したり、一部のステップを削除したり、ステップの順序を変更したりすることも可能である。

【0052】

第２実施形態に係るエンコーダ２００は、第１実施形態と同様の作用・効果を奏する。加えて、エンコーダ２００は以下の作用・効果を奏する。

【0053】

第２実施形態に係るエンコーダ２００では、可動体１２は、主軸１ａと同じ回転速度で回転する可動部材１２ｂと、主軸１ａに対して順次減速して回転する複数の可動部材１２ｅ、１２ｆと、を含み、撮像部２２は、可動部材１２ｂおよび複数の可動部材１２ｅ、１２ｆを一体に撮像する。この構成によれば、１つの撮像部２２によって各可動部材を一体に撮像して、主軸１ａの複数回の回転にわたる回転量を特定することができるから、部品点数を減らして構造を簡素化することができる。

【0054】

［第３実施形態］
本発明に係る第３実施形態も、入力軸の回転量を特定するエンコーダである。図１０は、第３実施形態に係るエンコーダ３００の概略構成を示す正面図である。図１０では、内部構造の理解を容易にするため、ハウジングの一部を省いて表示している。エンコーダ３００は、第１実施形態のエンコーダ１００に対して、可動体１２を含む可動体ユニット１０が、撮像部２２を含む撮像ユニット２０に、繰り返し着脱可能に装着されている点で相違し、その他の構成は同様である。つまり、エンコーダ３００は、ハウジング４０の代わりに、装着機構４２ｍを含むハウジング４２と、装着機構４４ｍを含むハウジング４４とを備える。装着機構４２ｍと装着機構４４ｍとが係合することによって、ハウジング４４はハウジング４２に装着される。装着機構４２ｍと装着機構４４ｍの係合が外れることによって、ハウジング４４はハウジング４２から分離される。

【0055】

ハウジング４２は、可動体１２と、バックボード１４と、を支持するとともにこれらの周囲を包囲する。ハウジング４４は、撮像部２２と、光学部２４と、光源部２６と、制御部３０と、を支持するとともにこれらの周囲を包囲する。ハウジング４２、４４は、例えば、軸方向に延在する円筒や角筒などの中空筒状の部材である。ハウジング４２、４４は、ハウジング４０を軸方向に分割したような形状を有し、ハウジング４０と同様に形成することができる。

【0056】

ハウジング４２のモータ１側の端部に中空部分を覆う側壁４２ｂが設けられ、側壁４２ｂには、主軸１ａが通るための軸孔４２ｅが設けられる。ハウジング４２の撮像ユニット２０と対向する側の端部には開口４２ｃが設けられる。開口４２ｃには、透光性を有する透光部材４２ｆが固定される。透光部材４２ｆを設けることは必須ではない。ハウジング４２には装着機構４４ｍと係合するための装着機構４２ｍが設けられる。装着機構４２ｍは、装着機構４４ｍと嵌合するための嵌合部を含んでもよい。装着機構４２ｍは、例えば、ハウジング４２の外周に設けられた凹部４２ｎを含む。凹部４２ｎは、ハウジング４２の外周に半径方向に窪む。凹部４２ｎは周状凹部であってもよい。

【0057】

ハウジング４４の可動体ユニット１０と対向する側の端部には開口４４ｃが設けられる。開口４４ｃには、透光性を有する透光部材４４ｆが固定される。透光部材４４ｆを設けることは必須ではない。ハウジング４４の可動体ユニット１０とは反対側の端部には中空部分を覆う側壁４４ｂが設けられる。ハウジング４４には装着機構４２ｍと係合するための装着機構４４ｍが設けられる。装着機構４４ｍは、装着機構４２ｍと嵌合するための嵌合部を含んでもよい。装着機構４４ｍは、ハウジング４４の外周から軸方向に突き出した複数（例えば２つ）の爪部４４ｎを含む。爪部４４ｎは、凹部４２ｎに係合可能な形状を有する。爪部４４ｎは、半径方向に一定の範囲で弾性変形可能に形成される。爪部４４ｎが凹部４２ｎに係合することによって、ハウジング４４はハウジング４２に装着される。爪部４４ｎを凹部４２ｎから浮かして、ハウジング４４をハウジング４２から軸方向に離すことによって、これらは分離される。

【0058】

第３実施形態に係るエンコーダ３００は、第１実施形態と同様の作用・効果を奏する。加えて、エンコーダ３００は以下の作用・効果を奏する。

【0059】

第３実施形態に係るエンコーダ３００は、主軸１ａの回転量を特定するロータリエンコーダであって、主軸１ａの回転量に応じて位置が変化する可動体１２を含む可動体ユニットと１０、可動体１２を撮像する撮像部２２を含み、可動体ユニット１０に繰り返し着脱可能な撮像ユニット２０と、を備え、撮像部２２の撮像結果２２ｅに応じて主軸１ａの回転量を特定する。この構成によれば、可動体ユニット１０に撮像ユニット２０を装着することによって、第１実施形態に係るエンコーダ１００と同様に動作し、主軸１ａの回転量を特定することができる。エンコーダ３００は、可動体ユニット１０から撮像ユニット２０を取り外すことによって、撮像ユニット２０の装着スペースが活用できる。複数の可動体ユニット１０に対して、１つの撮像ユニット２０を順次装着して回転量の特定をすることができる。

【0060】

［第４実施形態］
本発明に係る第４実施形態は、複数の主軸それぞれの回転量を特定可能なエンコーダである。図１１は、第４実施形態に係るエンコーダ４００の概略構成を示す正面図である。図１１では、内部構造の理解を容易にするため、ハウジングの一部を省いて表示している。図１２は、エンコーダ４００を示すブロック図である。図１３は、可動体１２の周辺を示す側面図である。エンコーダ４００では、可動体１２は、複数の主軸１ａ、２ａそれぞれの回転量に応じて位置が変化する複数の可動体である可動部材１２ｂ、１２ｇを含んでおり、撮像部２２は、可動部材１２ｂ、１２ｇを一体に撮像するように構成されている。エンコーダ４００は、可動部材１２ｂ、１２ｇを一体に撮像することによって、複数の主軸１ａ、２ａそれぞれの回転量を特定することができる。

【0061】

図１１に示すように、エンコーダ４００は、複数のモータ１、２それぞれの主軸１ａ、２ａと、複数の可動部材１２ｂ、１２ｇと、バックボード１４と、光源部２６と、撮像部２２と、光学部２４と、制御部３４と、ハウジング４０と、を含む。エンコーダ４００は、第１実施形態のエンコーダ１００に対して、可動部材１２ｇおよび制御部３４の構成において相違し、その他の構成は同様である。したがって重複する説明を省き、可動部材１２ｇおよび制御部３４の構成について重点的に説明する。可動部材１２ｂは主軸１ａと同じ回転速度で回転し、可動部材１２ｇは主軸２ａと同じ回転速度で回転する。つまり、主軸１ａが１回転するとき、可動部材１２ｂは１回転し、主軸２ａが１回転するとき、可動部材１２ｇは１回転する。

【0062】

制御部３４は、撮像結果取得部３０ｂと、回転角特定部３４ｃと、関係テーブル３０ｆと、出力部３４ｄ、３４ｊと、を含む。撮像結果取得部３０ｂは第１実施形態と同様である。回転角特定部３４ｃは、撮像結果２２ｅに応じて可動部材１２ｂ、１２ｇそれぞれの回転角を特定する。各回転角は、各可動部材の先端部のエッジに対応する画素のＹ軸方向位置及びＺ軸方向位置をキーとして関係テーブル３０ｆを用いたテーブル処理によって特定することができる。出力部３４ｄは、回転角特定部３４ｃによって特定された主軸１ａの回転量を、所望の仕様の出力信号３４ｍに変換して出力する。出力部３４ｊは、回転角特定部３４ｃによって特定された主軸２ａの回転量を、所望の仕様の出力信号３４ｎに変換して出力する。

【0063】

次に、第４実施形態に係るエンコーダ４００の動作を説明する。図１４は、エンコーダ４００の動作の一例を示すフローチャートである。図１４は、撮像結果２２ｅから主軸１ａ、２ａそれぞれの回転量を特定して出力信号３４ｍ、３４ｎとして出力する処理Ｓ１６０を示している。処理Ｓ１６０を開始すると、制御部３４は、可動部材１２ｂ、１２ｇを一体に撮像するように撮像部２２を制御する（ステップＳ１６２）。可動部材１２ｂ、１２ｇを撮像したら、撮像結果取得部３０ｂは、撮像部２２から撮像結果２２ｅを取得する（ステップＳ１６４）。撮像結果２２ｅを取得したら、回転角特定部３４ｃは、撮像結果２２ｅから可動部材１２ｂ、１２ｇの各位置を特定する（ステップＳ１６６）。ステップＳ１６６では、可動部材１２ｂ、１２ｇの先端部の各エッジに対応する各画素のＹ軸方向位置及びＺ軸方向位置を特定することができる。

【0064】

各画素の位置を特定したら、回転角特定部３４ｃは、各Ｙ軸方向位置及びＺ軸方向位置をキーとして関係テーブル３０ｆを用いてテーブル処理によって各可動部材の回転角を特定する（ステップＳ１６８）。各回転角を特定したら、出力部３４ｄ、３４ｊそれぞれは、特定された各回転角を出力信号３４ｍ、３４ｎに変換して出力する（ステップＳ１７０）。ステップＳ１７０を実行した制御部３４は、処理をステップＳ１６２の先頭に戻し、ステップＳ１６２〜Ｓ１７０を繰り返す。なお、この処理Ｓ１６０はあくまでも一例であり、他のステップを追加したり、一部のステップを削除したり、ステップの順序を変更したりすることも可能である。

【0065】

第４実施形態に係るエンコーダ４００は、第１実施形態と同様の作用・効果を奏する。加えて、エンコーダ４００は以下の作用・効果を奏する。

【0066】

第４実施形態に係るエンコーダ４００は、複数の主軸１ａ、２ａそれぞれの回転量を特定するロータリエンコーダであって、複数の主軸１ａ、２ａそれぞれの回転量に応じて位置が変化する複数の可動部材１２ｂ、１２ｇと、複数の可動部材１２ｂ、１２ｇを一体に撮像する撮像部２２と、を備え、撮像部２２の撮像結果２２ｅに応じて複数の主軸１ａ、２ａそれぞれの回転量を特定する。この構成によれば、１つの撮像部２２によって複数の主軸１ａ、２ａに対応する複数の可動部材１２ｂ、１２ｇを一体に撮像して、主軸１ａ、２ａの回転量を特定することができるから、部品点数を減らして構造を簡素化することができる。

【0067】

［第５実施形態］
本発明に係る第５実施形態は、主軸の回転量を特定するエンコーダである。図１５は、第５実施形態に係るエンコーダ５００の概略構成を示す正面図である。図１５では、内部構造の理解を容易にするため、ハウジングの一部を省いて表示している。図１６は、エンコーダ５００を説明するブロック図である。図１７は、可動体の周辺を示す側面図である。

【0068】

第５実施形態に係るエンコーダ５００では、主軸１ａと同じ回転速度で回転する可動部材１２ｂと、主軸１ａに対してそれぞれ異なる減速比で回転する複数の可動部材１２ｈ、１２ｊと、を備えており、撮像部２２は、可動部材１２ｂ、１２ｈ、１２ｊを一体に撮像するように構成されている。エンコーダ５００は、可動部材１２ｂを撮像することによって、主軸１ａの回転角を特定することができる。エンコーダ５００は、可動部材１２ｅ、１２ｊを撮像することによって、主軸１ａの複数回の回転にわたる総回転回数を特定することができる。エンコーダ５００は、総回転回数と回転角から主軸１ａの複数回の回転にわたる回転量を特定することができる。したがって、エンコーダ５００は、複数回の回転にわたる回転量を特定することが可能なアブソリュート型のエンコーダとして機能しうる。

【0069】

図１５に示すように、エンコーダ５００は、主軸１ａと、可動部材１２ｂと、可動部材１２ｈ、１２ｊと、バックボード１４と、光源部２６と、撮像部２２と、光学部２４と、制御部３６と、ハウジング４０と、を含む。エンコーダ５００は、第１実施形態のエンコーダ１００に対して、可動部材１２ｈ、１２ｊおよび制御部３６の構成において相違し、その他の構成は同様である。したがって重複する説明を省き、可動部材および制御部３６の構成について重点的に説明する。

【0070】

エンコーダ５００は、主軸１ａと同じ回転速度で回転する可動部材１２ｂと、主軸１ａに対してそれぞれ異なる減速比で回転する複数の可動部材１２ｈ、１２ｊと、を含む。可動部材１２ｂについては第１実施形態と同様である。可動部材１２ｈ、１２ｊは、その形状や材料に特別の制限はないが、図１５の例では、可動部材１２ｂと同様の材料から同様の形状に形成されている。可動部材１２ｈ、１２ｊにはシャフト１３ｈ、１３ｊが固定される。シャフト１３ｈ、１３ｊは、例えば、主軸１ａと平行にＸ軸方向に伸びるように配置される。シャフト１３ｈ、１３ｊは、図示しない軸受部材によってハウジング４０に回転可能に支持されている。つまり、可動部材１２ｈ、１２ｊは、シャフト１３ｈ、１３ｊを中心として回転する。

【0071】

主軸１ａとシャフト１３ｈとの間には第３減速比Ｒ３の減速機構１５ｈが設けられる。主軸１ａとシャフト１３ｊとの間には第４減速比Ｒ４の減速機構１５ｊが設けられる。減速機構１５ｈ、１５ｊは、種々の減速機構によって構成可能であり、図１５の例では複数の歯車によって構成されている。可動部材１２ｈは、主軸１ａに対して第３減速比Ｒ３で減速回転する。可動部材１２ｊは、主軸１ａに対して第４減速比Ｒ４で減速回転する。一例として、第３減速比Ｒ３は１／１６であり、第４減速比Ｒ４は１／１５である。第４減速比Ｒ４は第３減速比Ｒ３と異なる。つまり、主軸１ａが１６回転するとき、可動部材１２ｈは１回転する。主軸１ａが１５回転するとき、可動部材１２ｊは１回転する。可動部材１２ｊは可動部材１２ｈの１６／１５倍早く回転する。

【0072】

可動部材１２ｈ、１２ｊは、同じ初期回転位置から同時に回転し始めると、主軸１ａが、１５と１６の最小公倍数である２４０回転したときに、当該初期回転位置に同時に達する。つまり、主軸１ａが２４０回転する間、可動部材１２ｈ、１２ｊそれぞれの回転位置の関係は変化し続け、同じ回転位置の関係になることはない。したがって、可動部材１２ｈ、１２ｊそれぞれの回転位置から主軸１ａの総回転回数を特定することができる。また、主軸１ａの複数回の回転にわたる回転量は、例えば式２によって特定することができる。
（式２） 主軸１ａの回転量＝可動部材１２ｂの回転角＋主軸１ａの総回転回数×３６０°

【0073】

制御部３６は、撮像結果取得部３０ｂと、回転角特定部３６ｃと、関係テーブル３０ｆ、３６ｇと、回転数特定部３６ｈと、回転量特定部３６ｊと、出力部３０ｄと、を含む。撮像結果取得部３０ｂ、出力部３０ｄおよび関係テーブル３０ｆは、第１実施形態と同様である。回転角特定部３６ｃは、撮像結果２２ｅに応じて可動部材１２ｂ、１２ｈ、１２ｊそれぞれの回転角を特定する。各回転角は、各可動部材の先端部のエッジに対応する画素のＹ軸方向位置及びＺ軸方向位置をキーとして関係テーブル３０ｆを用いたテーブル処理によって特定することができる。

【0074】

関係テーブル３６ｇは、可動部材１２ｈ、１２ｊそれぞれの回転位置と主軸１ａの総回転回数との関係を内蔵している。回転数特定部３６ｈは、可動部材１２ｈ、１２ｊの回転角に応じて主軸１ａの総回転回数を特定する。主軸１ａの総回転回数は、可動部材１２ｈ、１２ｊの回転角をキーとして関係テーブル３６ｇを用いたテーブル処理によって特定することができる。回転量特定部３６ｊは、特定された可動部材１２ｂの回転角と主軸１ａの総回転回数とに基づいて、上述の式２によって主軸１ａの回転量を特定する。出力部３０ｄは、特定された主軸１ａの回転量を、所望の仕様の出力信号３０ａに変換して出力する。

【0075】

次に、このように構成された第５実施形態に係るエンコーダ５００の動作を説明する。図１８は、エンコーダ５００の動作の一例を示すフローチャートである。図１８は、撮像結果２２ｅから主軸１ａの回転量を特定して出力信号３０ａとして出力する処理Ｓ１６０を示している。処理Ｓ１６０を開始すると、制御部３６は、可動部材１２ｂ、１２ｈ、１２ｊを一体に撮像するように撮像部２２を制御する（ステップＳ１６２）。各可動部材を撮像したら、撮像結果取得部３０ｂは、撮像部２２から撮像結果２２ｅを取得する（ステップＳ１６４）。撮像結果２２ｅを取得したら、回転角特定部３６ｃは、撮像結果２２ｅから可動部材１２ｂ、１２ｈ、１２ｊそれぞれの位置を特定する（ステップＳ１６６）。ステップＳ１６６では、可動部材１２ｂ、１２ｈ、１２ｊそれぞれの先端部のエッジに対応する画素のＹ軸方向位置及びＺ軸方向位置を特定することができる。

【0076】

各画素の位置を特定したら、回転角特定部３６ｃは、各Ｙ軸方向位置及びＺ軸方向位置をキーとして関係テーブル３０ｆを用いてテーブル処理によって各可動部材の各回転角を特定する（ステップＳ１６８）。各回転角を特定したら、回転数特定部３６ｈは、可動部材１２ｈ、１２ｊの回転角をキーとして関係テーブル３６ｇを用いてテーブル処理することにより、主軸１ａの総回転回数を特定する（ステップＳ１７０）。総回転回数を特定したら、回転量特定部３６ｊは、可動部材１２ｂの回転角と主軸１ａの総回転回数とに基づいて上述の式２によって主軸１ａの回転量を特定する（ステップＳ１７２）。回転量を特定したら、出力部３０ｄは、特定された回転量を出力信号３０ａに変換して出力する（ステップＳ１７４）。ステップＳ１７４を実行した制御部３６は、処理をステップＳ１６２の先頭に戻し、ステップＳ１６２〜Ｓ１７４を繰り返す。なお、この処理Ｓ１６０はあくまでも一例であり、他のステップを追加したり、一部のステップを削除したり、ステップの順序を変更したりすることも可能である。

【0077】

第５実施形態に係るエンコーダ５００は、第１実施形態と同様の作用・効果を奏する。加えて、エンコーダ５００は以下の作用・効果を奏する。

【0078】

第５実施形態に係るエンコーダ５００は、主軸１ａの回転量を特定するロータリエンコーダであって、主軸１ａと同じ回転速度で回転する可動部材１２ｂと、主軸１ａに対してそれぞれ異なる減速比で回転する複数の可動部材１２ｈ、１２ｊと、可動部材１２ｂおよび複数の可動部材１２ｈ、１２ｊを一体に撮像する撮像部２２と、を備え、撮像部２２の撮像結果２２ｅから主軸１ａの回転量を特定する。この構成によれば、１つの撮像部２２によって各可動部材を一体に撮像して、主軸１ａの複数回の回転にわたる回転量を特定することができるから、部品点数を減らして構造を簡素化することができる。

【0079】

［第６実施形態］
本発明に係る第６実施形態は、第１実施形態のエンコーダ１００に適用される回転量の特定方法である。角度センサを用いて回転量を特定する方法では、ひとつの角度センサの検知結果からひとつの回転体の回転角を特定するから、回転体の数を増やすと、角度センサの数も増えて構成が煩雑になる場合がある。第６実施形態に係る方法は、主軸１ａの回転に応じて移動する可動体１２を撮像することと、当該撮像結果２２ｅに応じて主軸１ａの回転量を特定することと、を含む。この方法によれば、ひとつの撮像結果から複数の可動体の回転角を特定することができるので、撮像手段の増加を抑えて構成を簡素化することができる。

【0080】

以上、各実施形態をもとに説明した。これらの実施形態は例示であり、いろいろな変形および変更が本発明の特許請求の範囲内で可能なこと、またそうした変形例および変更も本発明の特許請求の範囲にあることは当業者に理解されるところである。従って、本明細書での記述および図面は限定的ではなく例証的に扱われるべきものである。

【0081】

以下、変形例について説明する。変形例の図面および説明では、各実施形態と同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付する。各実施形態と重複する説明を適宜省略し、各実施形態と相違する構成について重点的に説明する。

【0082】

（第１変形例）
各実施形態では、制御部がエンコーダのハウジング内に設けられる例について説明したがこれに限られない。制御部はエンコーダの外部に設けられてもよい。例えば、制御部を含むホストコンピュータを設け、ホストコンピュータがエンコーダから撮像結果２２ｅを取得して主軸の回転量を特定するようにしてもよい。この場合、１つのホストコンピュータによって、複数のエンコーダの主軸の回転量を特定することも可能になる。

【0083】

（第２変形例）
各実施形態では、可動部材１２ｂが主軸１ａに固定されて一体に回転する例について説明したがこれに限られない。可動部材１２ｂは主軸１ａから離れて設けられてもよい。例えば、可動部材１２ｂは、主軸１ａから伝達機構を介して駆動されてもよい。

【0084】

（第３変形例）
各実施形態では、可動体が棒状の可動部材を含む例について説明したがこれに限られない。可動体は、例えば、形状を特定可能なマークや模様が設けられた部材を含んでもよい。この場合、この部材にはホログラムが表示されてもよい。

【0085】

（第４変形例）
第１実施形態では、可動部材１２ｂが主軸１ａと同じ回転速度で回転する例について説明したがこれに限られない。可動部材１２ｂは主軸１ａと異なる回転速度で回転するようにしてもよい。例えば、可動部材１２ｂは、主軸１ａに対して所定の変速比で変速されて回転するように構成されてもよい。可動部材１２ｂが減速回転する構成では、可動部材１２ｂの回転角に応じて主軸１ａの複数回転にわたる回転量を特定することができる。

【0086】

（第５変形例）
第２実施形態では、可動部材１２ｂ、１２ｅ、１２ｆは、各可動部材の移動範囲がＹＺ平面において重ならないように配置される例について説明したが、これに限定されない。可動部材１２ｂ、１２ｅ、１２ｆは、ＹＺ平面において、各可動部材の移動範囲が重なるように配置されてもよい。例えば、各可動部材のＸ軸方向の位置を離して配置することにより実現することができる。可動部材１２ｂ、１２ｅ、１２ｆは、各可動部材の回転中心のＹＺ座標が一致するように配置されてもよい。

【0087】

上述の変形例によれば、各実施形態と同様の作用効果を奏する。

【0088】

上述した各実施形態同士および各実施形態と変形例の任意の組み合わせもまた本発明の実施形態として有用である。組み合わせによって生じる新たな実施形態は、組み合わされる実施形態および変形例それぞれの効果をあわせもつ。

【符号の説明】

【0089】

１・・モータ、 １ａ・・主軸、 １０・・可動体ユニット、 １２・・可動体、 １２ｂ・・可動部材、 １２ｍ・・中心マーク、 １４・・バックボード、 １４ｅ・・基準マーク、 ２０・・撮像ユニット、 ２２・・撮像部、 ２２ｅ・・撮像結果、 ２４・・光学部、 ２６・・光源部、 ３０・・制御部、 ４０・・ハウジング、 １００・・エンコーダ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】