JP2019066235A - エンコーダー、プリンターおよびロボット - Google Patents

Abstract

【課題】小型化を図ることができるエンコーダーを提供すること、また、かかるエンコーダーを備えるプリンターおよびロボットを提供すること。【解決手段】光を出射する光出射部と、前記光を第１光および第２光に分割する光学素子部と、前記光学素子部からの前記第１光および前記第２光を受ける光学スケールと、前記光学スケールからの前記第１光および前記第２光を受けて、その受けた光の強度に応じた信号を出力する受光部と、を備え、前記光学素子部は、前記光が入射するプリズムと、前記プリズム上に配置され、前記プリズムに入射した前記光を前記光学スケールに向かう前記第１光と前記プリズムの内側に向かう前記第２光とに分割するビームスプリッターと、前記プリズム上に配置され、前記ビームスプリッターからの前記第２光を前記光学スケールに向けて反射させる第１ミラー部と、を有することを特徴とするエンコーダー。【選択図】図３

Description

本発明は、エンコーダー、プリンターおよびロボットに関するものである。

エンコーダーの一種として光学式のロータリーエンコーダーが一般に知られている（例えば特許文献１参照）。ロータリーエンコーダーは、例えば、回動可能な関節部を有するロボットアームを備えるロボットに用いられ、関節部の回転角度、回転位置、回転数、回転速度等の回転状態を検出する。

例えば、特許文献１に記載の光エンコーダーは、半導体レーザーと、レンズと、ビームスプリッターと、複屈折板と、２つのミラーと、回折格子スケールと、光検出器と、を備える。この光エンコーダーでは、半導体レーザーとレンズで生成された光ビームがビームスプリッターで２つの光ビームに分割される。そして、一方の光ビームは、複屈折板を透過した後、一方のミラーで反射する。他方の光ビームは、他方のミラーでそのまま反射する。これらの反射光は、回折格子スケール上で交差し、回折格子スケールからの回折光ビームが光検出器へ与えられる。光検出器は回折光ビームの干渉光強度を検出する。

特開平６−１９４１８９号公報

しかし、特許文献１に記載の光エンコーダーは、ビームスプリッターおよび２つのミラーが互いに別体であるため、光学部品の数が多くなり、その結果、エンコーダーの小型化を図ることが難しいという課題がある。

本発明の目的は、小型化を図ることができるエンコーダーを提供すること、また、かかるエンコーダーを備えるプリンターおよびロボットを提供することにある。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例または形態として実現することが可能である。

本適用例のエンコーダーは、光を出射する光出射部と、
前記光を第１光および第２光に分割する光学素子部と、
前記光学素子部からの前記第１光および前記第２光を受ける光学スケールと、
前記光学スケールからの前記第１光および前記第２光を受けて、その受けた光の強度に応じた信号を出力する受光部と、を備え、
前記光学素子部は、前記光が入射するプリズムと、前記プリズム上に配置され、前記プリズムに入射した前記光を前記光学スケールに向かう前記第１光と前記プリズムの内側に向かう前記第２光とに分割するビームスプリッターと、前記プリズム上に配置され、前記ビームスプリッターからの前記第２光を前記光学スケールに向けて反射させる第１ミラー部と、を有することを特徴とする。

このようなエンコーダーによれば、プリズム上にビームスプリッターおよび第１ミラー部を配置することで、部品点数を減らし、その結果、エンコーダーの小型化を図ることができる。

本適用例のエンコーダーでは、前記光学素子部は、前記プリズム上に配置され、前記光を前記ビームスプリッターに入射するように反射させる第２ミラー部を有することが好ましい。

これにより、光出射部の配置の自由度を高め、その結果、エンコーダーの小型化をさらに図ることができる。

本適用例のエンコーダーでは、前記光学スケールは、回動可能に設けられていることが好ましい。
これにより、ロータリーエンコーダーを実現することができる。

本適用例のエンコーダーでは、前記光学スケールは、偏光子または位相差板で構成されているスケール部を有することが好ましい。
これにより、偏光方式のエンコーダーを実現することができる。

本適用例のエンコーダーでは、前記光出射部は、直線偏光を出射する発光素子を有することが好ましい。

これにより、直線偏光を生成するための偏光板が不要となり、その結果、エンコーダーの小型化をさらに図ることができる。

本適用例のエンコーダーでは、前記第１光および前記第２光は、前記光学スケールの面内で互いに少なくとも一部が重なることが好ましい。

これにより、光学スケールの特性に面内でのバラつきがあったとしても、検出精度がそのバラつきの影響を受け難くすることができる。

本適用例のエンコーダーでは、前記受光部は、前記光学スケールに対して前記光出射部と同じ面側にあることが好ましい。

これにより、反射型の光学式エンコーダーを実現することができる。また、透過型のエンコーダーに比べて、小型化を図りやすいという利点もある。

本適用例のエンコーダーでは、前記光学スケールと前記光出射部との間の距離は、前記光学スケールと前記受光部との間の距離と異なることが好ましい。

これにより、光学素子部の設置スペースを確保しつつ、第１光および第２光の光路を短くすることができ、その結果、エンコーダーの小型化をさらに図ることができる。

本適用例のエンコーダーでは、前記プリズムは、互いに接合されている複数のプリズムを有することが好ましい。

これにより、既存のプリズムを組み合わせて、安価に光学素子部（プリズム）を形成することができる。

本適用例のプリンターは、本適用例のエンコーダーを備えることを特徴とする。
このようなプリンターによれば、小型なエンコーダーを用いるため、プリンターの設計の自由度を高めることができる。

本適用例のロボットは、本適用例のエンコーダーを備えることを特徴とする。
このようなロボットによれば、小型なエンコーダーを用いるため、ロボットの設計の自由度を高めることができる。

本発明の第１実施形態に係るエンコーダーを模式的に示す断面図（ＸＺ面で切断した図）である。 図１に示すエンコーダーが備える光学スケールの平面図（Ｚ軸方向から見た図）である。 図１に示すエンコーダーが備えるセンサーユニット（光出射部、受光部および光学素子部）を説明するための模式的断面図（ＸＺ面で切断した図）である。 図３に示すセンサーユニットが備えるホルダーの平面図（Ｚ軸方向から見た図）である。 図１に示すエンコーダーの光学スケールの回転角度と受光部で発生する電流値（ＰＤ出力）との関係を示すグラフである。 本発明の第２実施形態に係るエンコーダーが備えるセンサーユニット（光出射部および光学素子部）を示す模式的断面図（ＸＺ面で切断した図）である。 本発明の第３実施形態に係るエンコーダーが備えるセンサーユニット（光出射部および光学素子部）を示す模式的断面図（ＸＺ面で切断した図）である。 本発明の第４実施形態に係るエンコーダーが備えるセンサーユニット（光出射部および光学素子部）を示す模式的断面図（ＸＺ面で切断した図）である。 本発明の第５実施形態に係るエンコーダーが備えるセンサーユニット（光出射部、受光部および光学素子部）を示す模式的断面図（ＸＺ面で切断した図）である。 図９に示すセンサーユニットが備えるホルダーの平面図（Ｚ軸方向から見た図）である。 本発明の第６実施形態に係るエンコーダーが備えるセンサーユニット（光出射部、受光部および光学素子部）を示す模式的断面図（ＸＺ面で切断した図）である。 本発明の第７実施形態に係るエンコーダーが備えるセンサーユニット（光出射部、受光部および光学素子部）を示す模式的断面図（ＸＺ面で切断した図）である。 図１２に示すセンサーユニットの側面図（図１２中Ａ−Ａ線断面図）である。 図１２に示すセンサーユニットでの第１光および第２光の光路を示す平面図（Ｚ軸方向から見た図）である。 本発明の第８実施形態に係るエンコーダーが備えるセンサーユニット（光出射部、受光部および光学素子部）を示す模式的断面図（ＸＺ面で切断した図）である。 図１５に示すセンサーユニットの側面図（Ｘ軸方向から見た図）である。 図１５に示すセンサーユニットでの第１光および第２光の光路を示す平面図（Ｚ軸方向から見た図）である。 本発明の第９実施形態に係るエンコーダーを模式的に示す断面図（ＸＺ面で切断した図）である。 図１８に示すエンコーダーが備える光学スケールの平面図（Ｚ軸方向から見た図）である。 位相差板の遅相軸が光出射部からの直線偏光の方向に平行であるときに受光部が受光する光の偏光状態を説明するための概念図である。 位相差板の遅相軸が光出射部からの直線偏光の方向に対して９０°傾斜したときに受光部が受光する光の偏光状態を説明するための概念図である。 図１８に示すエンコーダーの光学スケールの回転角度と受光部で発生する電流値（ＰＤ出力）との関係を示すグラフである。 本発明のロボットの実施形態を示す側面図である。 本発明のプリンターの実施形態を示す側面図である。

以下、本発明のエンコーダー、プリンターおよびロボットを添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。

１．エンコーダー
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るエンコーダーを模式的に示す断面図（ＸＺ面で切断した図）である。図２は、図１に示すエンコーダーが備える光学スケールの平面図（Ｚ軸方向から見た図）である。図３は、図１に示すエンコーダーが備えるセンサーユニット（光出射部、受光部および光学素子部）を説明するための模式的断面図（ＸＺ面で切断した図）である。図４は、図３に示すセンサーユニットが備えるホルダーの平面図（Ｚ軸方向から見た図）である。図５は、図１に示すエンコーダーの光学スケールの回転角度と受光部で発生する電流値（ＰＤ出力）との関係を示すグラフである。

なお、以下では、説明の便宜上、互いに直交する３つの軸であるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を適宜用いて説明を行う。また、これらの軸を図中に示す矢印の先端側を「＋」、基端側を「−」とし、Ｘ軸に平行な方向を「Ｘ軸方向」、Ｙ軸に平行な方向を「Ｙ軸方向」、Ｚ軸に平行な方向を「Ｚ軸方向」と言う。また、＋Ｚ軸方向側を「上」、−Ｚ軸方向側を「下」とも言う。また、Ｘ軸およびＹ軸に平行な平面を「ＸＹ面」、Ｘ軸およびＺ軸に平行な平面を「ＸＺ面」、Ｙ軸およびＺ軸に平行な平面を「ＹＺ面」と言う。

図１に示すエンコーダー１は、反射型の光学式のロータリーエンコーダーである。このエンコーダー１は、Ｚ軸方向に沿った回動軸ａまわりに回動する光学スケール２と、光学スケール２に対向して固定設置されるセンサーユニット３と、センサーユニット３に電気的に接続されている演算部４と、を備える。

光学スケール２は、基板２１と、基板２１の一方の面（下面）上に設けられているスケール部２２および１８０°判別用トラック２３と、を有する。また、センサーユニット３は、発光素子３２、３６と、受光素子３４、３５、３７と、発光素子３２とスケール部２２との間に配置されている光学素子部３３と、を有する。

このエンコーダー１では、発光素子３２が直線偏光の光ＬＬを出射し、光学素子部３３が光ＬＬを第１光ＬＬ１および第２光ＬＬ２に分割し一方の光を他方の光に対して偏光方向を４５°ずらしてスケール部２２に向けて入射させる。そして、受光素子３４が、スケール部２２で反射した第１光ＬＬ１を受光し、その受光強度に応じた信号を出力する。また、受光素子３５が、スケール部２２で反射した第２光ＬＬ２を受光し、その受光強度に応じた信号を出力する。

ここで、スケール部２２は、偏光子で構成されている。受光素子３４、３５のうちの一方から出力される信号は、光学スケール２の回転角度１８０°を一周期とするＡ相信号である。受光素子３４、３５のうちの他方から出力される信号は、光学スケール２の回転角度１８０°を一周期とし、Ａ相信号とは４５°位相のずれたＢ相信号である。なお、発光素子３２は、光ＬＬを出射する光出射部１１を構成している。また、受光素子３４、３５は、スケール部２２からの第１光ＬＬ１および第２光ＬＬ２を受光し、その受光強度に応じた信号を出力する受光部１２を構成している。

本実施形態では、発光素子３６が１８０°判別用トラック２３に向けて光を照射し、受光素子３７が、１８０°判別用トラック２３で反射した当該光を受光し、その受光強度に応じた信号を出力する。ここで、受光素子３７から出力される信号は、光学スケール２の回動状態を１８０°異なる状態と判別（区別）するための１８０°判別信号である。

そして、演算部４は、受光素子３４、３５からの信号（Ａ相信号、Ｂ相信号）、および、受光素子３７からの信号（１８０°判別信号）に基づいて、光学スケール２の回動状態（回動角度、回動速度、回動方向等）を判断する。なお、エンコーダー１をインクリメンタルエンコーダーとして用いる場合、１８０°判別用トラック２３を省略することができる。

以下、エンコーダー１の各部について詳述する。
（光学スケール）
図２に示すように、光学スケール２は、円板状をなし、その中央部には、厚さ方向に貫通している孔２１１が設けられている。この光学スケール２は、回動軸ａまわりに回動する部材（図示せず）に取り付けて用いられる。前述したように、光学スケール２は、基板２１と、基板２１の一方の面上に設けられているスケール部２２および１８０°判別用トラック２３と、を有する。

基板２１の一方（図１中下側）の面上には、基板２１の中心側から外周側に向けて、スケール部２２および１８０°判別用トラック２３がこの順に並んで配置されている。なお、スケール部２２および１８０°判別用トラック２３を一体で構成する場合、基板２１は、省略することが可能である。

スケール部２２は、偏光子で構成されており、選択的にＰ偏光の光を透過し、Ｓ偏光の光を反射させる偏光特性を有する。このスケール部２２は、例えば、発光素子３２からの光に対する反射性を有する複数のワイヤーを互いに間隔を隔てて平行に並べて構成されている偏光パターン（ワイヤーグリッド）を有し、ワイヤーの延びる方向と平行な方向の振動の光を反射し、ワイヤーの延びる方向と垂直な方向の振動の光を透過する。ここで、基板２１は、光吸収性を有するか、または、基板２１とスケール部２２との間には、光吸収性を有する光学薄膜等の光吸収部が配置されている。したがって、スケール部２２で反射した光が、前述した受光素子３４または３５で受光され、スケール部２２を透過した光は、受光素子３４、３５に受光されない。この偏光パターンの構成材料としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、金（Ａｕ）、鉄（Ｆｅ）、白金（Ｐｔ）またはこれらの合金等の金属材料等が挙げられる。すなわち、スケール部２２が直線状に延びている複数の金属線を有する。このようなスケール部２２は、例えば、公知の成膜方法を用いて形成してもよいし、シート状または板状の部材をエッチング等により加工して形成してもよい。

なお、光吸収性を有する複数のワイヤーで偏光パターンを構成してもよく、この場合、基板２１が光反射性を有するか、または、基板２１とスケール部２２との間に光反射性を有する金属膜等の反射部が配置され、スケール部２２を透過した光が、基板２１または反射部で反射して受光素子３４または３５で受光される。また、スケール部２２は、ワイヤーグリッド偏光板を用いた構成に限定されず、例えば、ヨウ素または二色性色素を用いた有機系の偏光板を用いてもよく、この場合、基板２１とスケール部２２との間で反射した光が受光素子３４または３５で受光される。

１８０°判別用トラック２３は、回動軸ａを中心とする円に沿って設けられ、回動軸ａまたはＺ軸に沿った方向から見たとき（以下、「平面視」とも言う）、回動軸ａを通る線分αにより二分（図２中上下に二分）される２つの領域２３１、２３２で構成されている。すなわち、１８０°判別用トラック２３の周方向における３６０°の全範囲のうち、１８０°の範囲に領域２３１が設けられ、残りの１８０°の範囲に領域２３２が設けられている。

この２つの領域２３１、２３２は、互いに反射率が異なる。具体的には、２つの領域２３１、２３２のうち、一方の領域２３１は、発光素子３６からの光に対する反射性を有し、他方の領域２３２は、発光素子３６からの光に対する透過性を有する。したがって、発光素子３６からの光に対する領域２３１の反射率は、発光素子３６からの光に対する領域２３２の反射率よりも高い。

ここで、領域２３１には、発光素子３６からの光に対する反射性を有する薄膜が設けられ、一方、領域２３２には、当該薄膜が設けられていない。領域２３１に設けられる薄膜の構成材料としては、例えば、前述したスケール部２２の偏光パターンと同様の金属材料が挙げられる。このような領域２３１の薄膜は、例えば、公知の成膜方法を用いて形成することができ、また、前述したスケール部２２の偏光パターンと一括して形成することもできる。なお、領域２３２には、領域２３１に設けられている薄膜よりも発光素子３６からの光に対する反射率が低い薄膜（発光素子３６からの光に対する反射防止性または吸収性を有する薄膜）、例えば、黒色の塗膜、誘電体多層薄膜（光学多層薄膜）等を設けてもよい。

（センサーユニット）
センサーユニット３は、回動軸ａまわりに回動しない部材（図示せず）に取り付けて用いられる。前述したように、センサーユニット３は、発光素子３２、３６と、受光素子３４、３５、３７と、発光素子３２とスケール部２２との間に配置されている光学素子部３３と、を有する。ここで、図１では、図示を省略しているが、発光素子３２、受光素子３４、３５および光学素子部３３は、図３に示すようにホルダー３１に保持されている。これにより、発光素子３２、受光素子３４、３５および光学素子部３３の位置決め誤差を小さくすることができる。また、発光素子３６および受光素子３７は、ホルダー３１に対する位置が固定されるように、図示しない支持部材に支持されている。

ホルダー３１は、受光素子３４、３５が設置される受光素子設置部３１１と、光学素子部３３が設置される光学素子設置部３１２と、発光素子３２が設置される発光素子設置部３１３と、を有する。

受光素子設置部３１１は、ＸＹ面に沿って板状をなしており、この受光素子設置部３１１の光学スケール２側の面には、受光素子３４、３５が接着剤等により固定されている。光学素子設置部３１２は、光学素子部３３の外形に合致する形状となるように、受光素子設置部３１１よりも−Ｚ軸方向側に凹没した凹部であり、この光学素子設置部３１２内には、光学素子部３３が配置されている。ここで、光学素子部３３は、光学素子設置部３１２との係合によりホルダー３１に対して固定される。また、必要に応じて接着剤等を用いて光学素子部３３をホルダー３１に対して固定してもよい。発光素子設置部３１３は、光学素子設置部３１２（凹部）の底部に設けられ、ＸＹ面に沿って板状をなしており、この発光素子設置部３１３の光学スケール２側の面には、発光素子３２が接着剤等により固定されている。

このようなホルダー３１を用いることにより、発光素子３２、受光素子３４、３５および光学素子部３３の互いの位置関係を固定することができる。本実施形態では、図３および図４に示すように、発光素子３２、受光素子３５、受光素子３４は、＋Ｘ軸方向側から−Ｘ軸方向側に向けて（平面視で基板２１の外周側から中心に向けて）、この順に並んでおり、かつ、これらがＸ軸方向に沿った同一直線上に配置されている。なお、ホルダー３１は、必要に応じて用いればよく、省略することができ、その場合、例えば、同一の配線基板上に発光素子３２、３６および受光素子３４、３５、３７を実装し、光学素子部３３をその配線基板に対して任意の部材を介して固定すればよい。

発光素子３２（光出射部１１）は、例えば、面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）であり、図示しない駆動回路からの通電により、直線偏光した光ＬＬを出射する機能を有する。このように、発光素子３２は、光ＬＬを出射する光出射部１１を構成している。ここで、「直線偏光」とは、電磁波（光）の振動面が一平面内にある光であり、言い換えれば、電場（または磁場）の振動方向が一定な光である。また、発光素子３２が出射する光は、直線偏光成分以外の成分が含まれていたり、偏光方向が変動したりしてもよいが、その場合、直線偏光成分以外の成分および偏光方向の変動のそれぞれができるだけ少ないこと（所望の直線偏光成分に対する他の成分量および偏光方向の変動角度のそれぞれが５％以下とすること）が好ましい。

このように、光出射部１１は、直線偏光を出射する発光素子３２を有する。これにより、直線偏光を生成するための偏光板が不要となり、その結果、エンコーダー１の小型化をさらに図ることができる。

なお、光出射部１１は、直線偏光した光ＬＬを出射することができればよく、発光素子３２として面発光レーザーを用いた構成に限定されず、例えば、発光素子３２として発光ダイオードを用い、発光素子３２と光学素子部３３との間に偏光板を設けた構成であってもよい。また、発光素子３２と光学素子部３３との間には、必要に応じて、発光素子３２からの光ＬＬを平行光とするためのコリメーターレンズ等のレンズを設けてもよい。

光学素子部３３は、前述した発光素子３２からの光ＬＬを第１光ＬＬ１および第２光ＬＬ２の２つの光に分割する機能と、第１光ＬＬ１および第２光ＬＬ２をスケール部２２の同一の照射点Ｐに照射する機能と、第１光ＬＬ１および第２光ＬＬ２の一方の偏光方向を他方の偏光方向に対して４５°ずらす機能と、を有する。

本実施形態の光学素子部３３は、プリズム３３１と、このプリズム３３１上に配置されているミラー部３３２、３３３、ビームスプリッター３３４および位相差板３３５と、を有する。

プリズム３３１は、例えば、樹脂材料、ガラス材料、結晶材料等の光学材料で構成され、光透過性を有する。このプリズム３３１は、図３に示すように、ＸＹ面に沿った面３３１１（図３中下側の面）と、ＹＺ面に沿った２つの面３３１２、３３１３（図３中左側および右側の面）と、Ｙ軸に平行で且つＸＹ面およびＹＺ面に対して傾斜した２つの面３３１４、３３１５（図３中上側の面）と、を有する。

面３３１１の＋Ｘ軸方向側の端部は、発光素子３２に対向している。これにより、面３３１１を介して発光素子３２からの光ＬＬをプリズム３３１内に入射させることができる。２つの面３３１２、３３１３は、それぞれ、前述したホルダー３１の光学素子設置部３１２の壁面に当接している。これにより、プリズム３３１のＸ軸方向での位置およびＸＹ面内での姿勢を規制することができる。面３３１４は、Ｚ軸方向から見たときに、発光素子３２と重なる位置に配置されている。この面３３１４は、面３３１１との間の距離が＋Ｘ軸方向側に向かうに従い小さくなるように、ＸＹ面およびＹＺ面に対して傾斜している。この面３３１４のＹＺ面に対する傾斜角度（角度θ３）は、例えば、７５°程度である。面３３１５は、前述した面３３１４に対して−Ｘ軸方向側に配置されている。この面３３１５は、面３３１１との間の距離が−Ｘ軸方向側に向かうに従い小さくなるように、ＸＹ面およびＹＺ面に対して傾斜している。この面３３１５のＹＺ面に対する傾斜角度（角度θ４）は、例えば、８５°程度である。

このようなプリズム３３１は、例えば、角度θ３を持つ直角三角形プリズムと、角度θ４を持つ直角三角形プリズムとを光学接着し、その接着体の不要部分を除去加工することで安価に得ることができる。このようなプリズム３３１は、図３中二点鎖線で示す部分を接合部として互いに接合されている複数のプリズムを有すると言える。これにより、既存のプリズムを組み合わせて、安価に光学素子部３３（特にプリズム３３１）を形成することができる。また、このようなプリズム３３１は、単に２つのプリズムを接着した場合に比べて、不要部分を除去加工した分、小型化を図ることができる。

ミラー部３３２（第２ミラー部）は、前述したプリズム３３１の面３３１４上に配置され、面３３１４に沿っているので、Ｙ軸に平行で且つＸＹ面およびＹＺ面に対して傾斜している。このミラー部３３２は、例えば、反射率１００％となるような金属薄膜、誘電体多層薄膜（光学多層薄膜）等で構成されており、面３３１１を介してプリズム３３１内に入射した光ＬＬを面３３１１に向けて反射させる。

ミラー部３３３（図３中左側部分が第１ミラー部、図３中右側部分が第２ミラー部）は、前述したプリズム３３１の面３３１１上に、プリズム３３１内への光ＬＬの入射を許容するように、面３３１１の発光素子３２との対向部分を露出させた状態でＸＹ面に沿って配置されている。このミラー部３３３は、例えば、反射率がほぼ１００％となるような金属薄膜、誘電体多層薄膜（光学多層薄膜）等で構成されており、前述したミラー部３３２で反射した光ＬＬを面３３１５に向けて反射させる。また、ミラー部３３３は、後述するビームスプリッター３３４からの第２光ＬＬ２も面３３１５に向けて反射させる。

ビームスプリッター３３４は、前述したプリズム３３１の面３３１５の＋Ｘ軸方向側の部分上に配置され、面３３１５に沿っているので、Ｙ軸に平行で且つＸＹ面およびＹＺ面に対して傾斜している。このビームスプリッター３３４は、例えば、反射率５０％、透過率５０％（吸収は実質的にないものとする）となるような金属薄膜、誘電体多層薄膜（光学多層薄膜）等で構成されており、ミラー部３３３からの光ＬＬの一部を透過して第１光ＬＬ１とするとともに、残部を反射して第２光ＬＬ２とする。なお、反射率と透過率の比は、１：１に限定されない。

位相差板３３５は、前述したプリズム３３１の面３３１５の−Ｘ軸方向側（ビームスプリッター３３４に対して面３３１４とは反対側）の部分上に配置され、面３３１５に沿っているので、Ｙ軸に平行で且つＸＹ面およびＹＺ面に対して傾斜している。この位相差板３３５は、本実施形態では、λ／２位相差板（直交する２つの偏光成分に１／２波長分の位相差（光路差）を生じさせる光学素子）であり、ミラー部３３３からの第２光ＬＬ２の偏光方向を第１光ＬＬ１に対して４５°ずらす。なお、位相差板３３５は、ビームスプリッター３３４のプリズム３３１とは反対側の面上に配置してもよい。この場合、受光素子３４、３５からの信号の位相のずれが前述した構成の場合と同様になるように位相差板３３５を設定する。

以上のような構成の光学素子部３３では、発光素子３２からの光ＬＬが面３３１１を介してプリズム３３１内に入射する。プリズム３３１内に入射した光ＬＬは、ミラー部３３２、３３３で順次反射された後、ビームスプリッター３３４で第１光ＬＬ１と第２光ＬＬ２とに分割される。第１光ＬＬ１は、スケール部２２の照射点Ｐに向かう。一方、第２光ＬＬ２は、ミラー部３３３で反射されることでスケール部２２の照射点Ｐに向かい、その途中、位相差板３３５を通過することで第１光ＬＬ１との位相差が生じる。

ここで、第１光ＬＬ１は、スケール部２２の法線ｎ（Ｚ軸方向に沿った線分）に対して角度θ１で傾斜してスケール部２２に入射する。例えば、プリズム３３１がＢＫ７（ガラス材料）で構成され、角度θ３が７５°であり、角度θ４が８５°である場合、角度θ１は、約４５°となる。一方、第２光ＬＬ２は、スケール部２２の法線ｎ（Ｚ軸方向に沿った線分）に対して角度θ２で傾斜してスケール部２２に入射する。例えば、プリズム３３１がＢＫ７で構成され、角度θ３が７５°であり、角度θ４が８５°である場合、角度θ２は、約３０°となる。

受光素子３４、３５（受光部１２）は、それぞれ、例えば、ＧａＡｓまたはＳｉを用いたフォトダイオードであり、演算部４に電気的に接続されている。そして、受光素子３４は、スケール部２２で反射した第１光ＬＬ１を受光し、その受光強度に応じた電流を検出信号として出力する機能を有する。受光素子３５は、スケール部２２で反射した第２光ＬＬ２を受光し、その受光強度に応じた電流を検出信号として出力する機能を有する。このように、受光素子３４、３５は、スケール部２２からの第１光ＬＬ１および第２光ＬＬ２を受光し、その受光強度に応じた信号を出力する受光部１２を構成している。

また、図１に示す発光素子３６は、例えば、面発光レーザーまたは発光ダイオードであり、出射する光は偏光されていてもいなくてもよい。この発光素子３６は、図示しない駆動回路からの通電により、１８０°判別用トラック２３に向けて光を照射する。

図１に示す受光素子３７は、例えば、ＧａＡｓまたはＳｉを用いたフォトダイオードであり、演算部４に電気的に接続されている。そして、受光素子３７は、１８０°判別用トラック２３で反射した光を受光し、その受光強度に応じた電流を検出信号として出力する機能を有する。

図１に示す演算部４は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサーと、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）等のメモリーと、を含んで構成され、受光素子３４、３５、３７からの信号を用いて、光学スケール２の回動状態を判断する機能を有する。この回動状態としては、例えば、回動位置、回動角度、回動速度、回動方向等が挙げられる。なお、演算部４の機能は、メモリーに記憶されているプログラムをプロセッサーが適宜読み込んで実行することで実現される。

前述したように、発光素子３２が出射する光ＬＬを分割した第１光ＬＬ１および第２光ＬＬ２は、直線偏光され、かつ、一方の光に対して他方の光の偏光方向が４５°ずれている。そして、第１光ＬＬ１および第２光ＬＬ２が照射されるスケール部２２は、選択的にＰ偏光の光を透過し、Ｓ偏光の光を反射させる偏光特性を有する。

このようなスケール部２２により、スケール部２２に照射された第１光ＬＬ１および第２光ＬＬ２は、それぞれ、光学スケール２の回動角度に応じて、スケール部２２での反射率が変化する。したがって、第１光ＬＬ１、第２光ＬＬ２を受光する受光素子３４、３５からの信号（図５中のＰＤ１、ＰＤ２）は、光学スケール２の回動角度（回転角度）に応じて、図５に示すように、電流値（ＰＤ出力）が正弦波に沿って変化する。ただし、前述したように第１光ＬＬ１および第２光ＬＬ２の偏光方向が異なるため、この偏光方向のずれに応じて、受光素子３４、３５からの信号の位相が４５°ずれる。

ここで、受光素子３４、３５のうちの一方からの信号は、Ａ相信号であり、他方からの信号は、Ａ相信号とは４５°位相のずれたＢ相信号である。このようなＡ相信号およびＢ相信号を組み合わせて用いることで、光学スケール２の回動角度が０〜πまたはπ〜２πの範囲内における角度の判別を行うことができる。ただし、受光素子３４、３５からの信号は、０〜πの範囲とπ〜２πの範囲とが互いに同じ波形となる。そのため、受光素子３４からの信号（Ａ相信号およびＢ相信号）のみでは、光学スケール２の回動角度が０〜１８０°であるときと１８０°〜３６０°であるときの区別ができない。

一方、１８０°判別用トラック２３に照射された光は、光学スケール２の回動角度に応じて、１８０°判別用トラック２３の反射率が二値的に変化する。したがって、受光素子３７からの信号（図５中のＰＤ３）は、光学スケール２の回動角度（回転角度）に応じて、図５に示すように、電流値（ＰＤ出力）が二値的に変化する。ここで、受光素子３７からの信号は、０〜πの範囲とπ〜２πの範囲とで互いに異なる値となる。そのため、受光素子３７からの信号（１８０°回転判別信号）を用いることで、光学スケール２の回動角度が０〜１８０°であるときと１８０°〜３６０°であるときとの判別を行うことができる。

以上のように、エンコーダー１は、光ＬＬを出射する光出射部１１と、光ＬＬを第１光ＬＬ１および第２光ＬＬ２に分割する光学素子部３３と、光学素子部３３からの第１光ＬＬ１および第２光ＬＬ２を受ける光学スケール２と、光学スケール２からの第１光ＬＬ１および第２光ＬＬ２を受光し、その受光強度に応じた信号を出力する受光部１２と、を備える。そして、光学素子部３３は、光ＬＬが入射するプリズム３３１と、プリズム３３１上に配置され、プリズム３３１に入射した光ＬＬを光学スケール２に向かう第１光ＬＬ１とプリズム３３１の内側に向かう第２光ＬＬ２とに分割するビームスプリッター３３４と、プリズム３３１上に配置され、ビームスプリッター３３４からの第２光ＬＬ２を光学スケール２に向けて反射させる第１ミラー部であるミラー部３３３と、を有する。

このようなエンコーダー１によれば、光出射部１１からスケール部２２に向かう途中の光ＬＬを光学素子部３３で第１光ＬＬ１および第２光ＬＬ２に分割するため、光出射部１１を１つの光源（本実施形態では発光素子３２）で構成することができる。そのため、２つの光源（発光素子）を用いる場合のような２つの光源間の出力バラつきによる検出精度の低下を解消することができる。

その上で、エンコーダー１では、プリズム３３１上にビームスプリッター３３４およびミラー部３３３（第１ミラー部）を配置すること（言い換えると、プリズム３３１、ビームスプリッター３３４およびミラー部３３３を光学素子部３３として一体化すること）で、部品点数を減らし、その結果、エンコーダー１の小型化を図ることができる。また、ビームスプリッター３３４およびミラー部３３３の配置がプリズム３３１の面で高精度に規定することができ、その結果、エンコーダー１の組み立て等が簡単化したり、検出特性の変動を小さくしたりすることができるという利点もある。

前述したように、光学素子部３３では、プリズム３３１に入射した光ＬＬがミラー部３３２、３３３で順次反射してビームスプリッター３３４に入射する。したがって、光学素子部３３は、プリズム３３１上に配置され、光出射部１１からの光ＬＬをビームスプリッター３３４に入射するように反射させる第２ミラー部であるミラー部３３２、３３３を有すると言える（ミラー部３３３では図３中右側が第２ミラー部）。これにより、光出射部１１からの光ＬＬを直接的にビームスプリッター３３４に入射する場合に比べて、光出射部１１の配置の自由度を高め、その結果、エンコーダー１の小型化をさらに図ることができる。

ここで、前述したように、第１光ＬＬ１および第２光ＬＬ２は、ともにスケール部２２の照射点Ｐに照射される。このように、第１光ＬＬ１および第２光ＬＬ２は、光学スケール２の面内で互いに少なくとも一部が重なる。これにより、光学スケール２の特性に面内でのバラつきがあったとしても、検出精度がそのバラつきの影響を受け難くすることができる。その結果、エンコーダー１の検出精度を向上させることができる。

第１光ＬＬ１および第２光ＬＬ２は、本実施形態のようにスケール部２２の面内で同一の照射点Ｐを含む場合、スケール部２上でのスポット径およびスポット形状がそれぞれ互いに同一であっても異なっていてもよいが、スポット径が異なる場合、スポット径の比が０．５以上１．５以下であることが好ましく、０．８以上１．２以下であることがより好ましい。また、第１光ＬＬ１および第２光ＬＬ２のそれぞれの光軸（中心軸）が照射点Ｐにできるだけ一致することが好ましい。また、第１光ＬＬ１および第２光ＬＬ２の一方が他方に対してスケール部２２の面内で５０％以上重なっていることが好ましく、８０％以上重なっていることがより好ましい。

また、前述したように、光出射部１１は、受光部１２が設置されているホルダー３１の受光素子設置部３１１よりも凹没した位置にある発光素子設置部３１３に設置されている。そのため、光学スケール２と光出射部１１との間の距離Ｌ１は、光学スケール２と受光部１２との間の距離Ｌ２と異なる（特に、Ｌ１＞Ｌ２の関係を満たす）。これにより、光学素子部３３の設置スペースを確保しつつ、第１光ＬＬ１および第２光ＬＬ２の光路（照射点Ｐと受光素子３４、３５との間の距離）を短くすることができる。その結果、エンコーダー１の小型化をさらに図ることができる。これに対し、光学スケール２と光出射部１１との間の距離Ｌ１が光学スケール２と受光部１２との間の距離Ｌ２と等しい場合、距離Ｌ２が長くなるだけでなく、Ｘ軸方向にもセンサーユニット３が大きくなってしまう。これは、第１光ＬＬ１および第２光ＬＬ２が光学スケール２の面に対して傾斜して入射するためである。

本実施形態のエンコーダー１では、光学スケール２は、回動可能に設けられている。これにより、ロータリーエンコーダーであるエンコーダー１を実現することができる。

また、光学スケール２は、偏光子で構成されているスケール部２２を有する。これにより、偏光方式のエンコーダー１を実現することができる。

さらに、受光部１２は、光学スケール２に対して光出射部１１と同じ面側にある。これにより、反射型の光学式エンコーダーであるエンコーダー１を実現することができる。また、透過型のエンコーダーに比べて、小型化を図りやすいという利点もある。なお、光学スケール２は受光部１２を光学スケール２に対して光出射部１１とは反対側に配置することで、透過型のエンコーダー１を実現することができる。この場合、光学スケール２が第１光ＬＬ１および第２光ＬＬ２に対する透過性を有するように構成すればよい。

＜第２実施形態＞
図６は、本発明の第２実施形態に係るエンコーダーが備えるセンサーユニット（光出射部および光学素子部）を示す模式的断面図（ＸＺ面で切断した図）である。

以下、第２実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図６において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。

図６に示すセンサーユニット３Ａは、光学素子部３３Ａを備える。この光学素子部３３Ａは、プリズム３３１Ａと、このプリズム３３１Ａ上に配置されているミラー部３３３、ビームスプリッター３３４、位相差板３３５および反射防止膜３３６と、を有する。

プリズム３３１Ａは、ＸＹ面に沿った面３３１１（図６中下側の面）と、ＹＺ面に沿った面３３１３（図６中左側の面）と、Ｙ軸に平行で且つＸＹ面およびＹＺ面に対して傾斜した２つの面３３１５、３３１６（図６中上側および右側の面）と、を有する。

面３３１６は、発光素子３２に対して＋Ｚ軸方向側に配置され、発光素子３２側を向くように傾斜している。これにより、面３３１６を介して発光素子３２からの光ＬＬをプリズム３３１Ａ内に入射させることができる。この面３３１６のＸＹ面（面３３１１）に対する傾斜角度（角度θ５）は、例えば、１１３°程度である。

反射防止膜３３６は、前述したプリズム３３１の面３３１６上に配置されている。この反射防止膜３３６は、例えば、誘電体多層薄膜（光学多層薄膜）等で構成されており、光ＬＬに対する反射防止性を有し、発光素子３２からの光ＬＬを効率的にプリズム３３１Ａ内に入射させる。

以上のような構成の光学素子部３３Ａでは、発光素子３２からの光ＬＬが反射防止膜３３６および面３３１６を介してプリズム３３１Ａ内に入射する。プリズム３３１Ａ内に入射した光ＬＬは、ビームスプリッター３３４で第１光ＬＬ１と第２光ＬＬ２とに分割される。第１光ＬＬ１は、スケール部２２の照射点Ｐに向かう。一方、第２光ＬＬ２は、ミラー部３３３で反射することでスケール部２２の照射点Ｐに向かい、その途中、位相差板３３５を通過することで第１光ＬＬ１との位相差が生じる。

ここで、例えば、プリズム３３１ＡがＢＫ７で構成され、角度θ５が１１３°である場合、角度θ１は、約４５°となり、角度θ２は、約３０°となる。

以上のような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

＜第３実施形態＞
図７は、本発明の第３実施形態に係るエンコーダーが備えるセンサーユニット（光出射部および光学素子部）を示す模式的断面図（ＸＺ面で切断した図）である。

以下、第３実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図７において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。

図７に示すセンサーユニット３Ｂは、光学素子部３３Ｂを備える。この光学素子部３３Ｂは、プリズム３３１Ｂと、このプリズム３３１Ｂ上に配置されているミラー部３３３、ビームスプリッター３３４および位相差板３３５と、を有する。

プリズム３３１Ｂは、ＸＹ面に沿った面３３１１（図７中下側の面）と、ＹＺ面に沿った面３３１３（図７中左側の面）と、Ｙ軸に平行で且つＸＹ面およびＹＺ面に対して傾斜した２つの面３３１５、３３１７（図７中上側および右側の面）と、を有する。

面３３１７は、発光素子３２に対して＋Ｚ軸方向側に配置され、発光素子３２側を向くように傾斜している。これにより、面３３１７を介して発光素子３２からの光ＬＬをプリズム３３１Ｂ内に入射させることができる。この面３３１７のＸＹ面（面３３１１）に対する傾斜角度（角度θ６）は、例えば、１５０°程度である。

ここで、発光素子３２は、面３３１７に平行な面に沿ってＸＹ面（面３０）に対して角度θ０（例えば３０°程度）で傾斜するように、図示しない支持部材により支持されている。これにより、面３３１７に反射防止膜を設けなくても、発光素子３２からの光ＬＬを効率的にプリズム３３１Ｂ内に入射させることができる。なお、面３３１７に反射防止膜を設けてよいことはもちろんである。

以上のような構成の光学素子部３３Ｂでは、発光素子３２からの光ＬＬが面３３１７を介してプリズム３３１Ｂ内に入射する。プリズム３３１Ｂ内に入射した光ＬＬは、ビームスプリッター３３４で第１光ＬＬ１と第２光ＬＬ２とに分割される。第１光ＬＬ１は、スケール部２２の照射点Ｐに向かう。一方、第２光ＬＬ２は、ミラー部３３３で反射することでスケール部２２の照射点Ｐに向かい、その途中、位相差板３３５を通過することで第１光ＬＬ１との位相差が生じる。

ここで、例えば、プリズム３３１ＢがＢＫ７で構成され、角度θ６が１５０°であり、角度θ０が３０°である場合、角度θ１は、約４５°となり、角度θ２は、約３０°となる。

以上のような第３実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

＜第４実施形態＞
図８は、本発明の第４実施形態に係るエンコーダーが備えるセンサーユニット（光出射部および光学素子部）を示す模式的断面図（ＸＺ面で切断した図）である。

以下、第４実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図８において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。

図８に示すセンサーユニット３Ｃは、光学素子部３３Ｃを備える。この光学素子部３３Ｃは、プリズム３３１Ｃと、このプリズム３３１Ｃ上に配置されているミラー部３３３、３３７、３３８、ビームスプリッター３３４および位相差板３３５と、を有する。

プリズム３３１Ｃは、ＸＹ面に沿った面３３１１（図８中下側の面）と、Ｙ軸に平行で且つＸＹ面およびＹＺ面に対して傾斜した３つの面３３１５、３３１８、３３１９（図８中上側、左側および右側の面）と、を有する。

本実施形態では、面３３１１の−Ｘ軸方向側の端部（ミラー部３３３が配置されていない部分）が発光素子３２に対向している。これにより、面３３１１を介して発光素子３２からの光ＬＬをプリズム３３１Ｃ内に入射させることができる。

そして、面３３１８は、発光素子３２に対して＋Ｚ軸方向側に配置され、発光素子３２とは反対側（＋Ｚ軸方向側）を向くように傾斜している。この面３３１８のＸＹ面（面３３１１）に対する傾斜角度（角度θ７）は、例えば、４５°程度である。面３３１９は、面３３１１、３３１５に対して＋Ｘ軸方向側に配置され、＋Ｚ軸方向側を向くように傾斜している。この面３３１９のＸＹ面（面３３１１）に対する傾斜角度（角度θ８）は、例えば、１２０°程度である。

ミラー部３３７（第２ミラー部）は、前述したプリズム３３１Ｃの面３３１８上に配置され、面３３１８に沿っているので、Ｙ軸に平行で且つＸＹ面およびＹＺ面に対して傾斜している。このミラー部３３７は、例えば、反射率１００％となるような金属薄膜、誘電体多層薄膜（光学多層薄膜）等で構成されており、面３３１１を介してプリズム３３１Ｃ内に入射した光ＬＬを面３３１９に向けて反射させる。

ミラー部３３８（第２ミラー部）は、前述したプリズム３３１Ｃの面３３１９上に配置され、面３３１９に沿っているので、Ｙ軸に平行で且つＸＹ面およびＹＺ面に対して傾斜している。このミラー部３３８は、例えば、反射率１００％となるような金属薄膜、誘電体多層薄膜（光学多層薄膜）等で構成されており、ミラー部３３７からの光ＬＬをビームスプリッター３３４に向けて反射させる。

以上のような構成の光学素子部３３Ｃでは、発光素子３２からの光ＬＬが面３３１１を介してプリズム３３１Ｃ内に入射する。プリズム３３１Ｃ内に入射した光ＬＬは、ミラー部３３７、３３８で順次反射された後、ビームスプリッター３３４で第１光ＬＬ１と第２光ＬＬ２とに分割される。第１光ＬＬ１は、スケール部２２の照射点Ｐに向かう。一方、第２光ＬＬ２は、ミラー部３３３で反射することでスケール部２２の照射点Ｐに向かい、その途中、位相差板３３５を通過することで第１光ＬＬ１との位相差が生じる。

ここで、例えば、プリズム３３１ＣがＢＫ７で構成され、角度θ７が４５°であり、角度θ８が１２０°である場合、角度θ１は、約４５°となり、角度θ２は、約３０°となる。

以上のような第４実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

＜第５実施形態＞
図９は、本発明の第５実施形態に係るエンコーダーが備えるセンサーユニット（光出射部、受光部および光学素子部）を示す模式的断面図（ＸＺ面で切断した図）である。図１０は、図９に示すセンサーユニットが備えるホルダーの平面図（Ｚ軸方向から見た図）である。

以下、第５実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図９および図１０において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。

図９に示すセンサーユニット３Ｄは、発光素子３２と、受光素子３４、３５と、光学素子部３３Ｄと、これらを保持しているホルダー３１Ｄと、を有する。

ホルダー３１Ｄは、受光素子３４、３５が設置される受光素子設置部３１１と、光学素子部３３Ｄが設置される光学素子設置部３１４と、発光素子３２が設置される発光素子設置部３１６と、を有する。

光学素子設置部３１４は、光学素子部３３Ｄの外形に合致した形状となるように、受光素子設置部３１１よりも−Ｚ軸方向側に凹没した部分を有する凹部であり、この光学素子設置部３１４内には、光学素子部３３Ｄが配置されホルダー３１Ｄに対して固定される。発光素子設置部３１６は、光学素子設置部３１４の壁面に開口する開口部３１５を介して光学素子設置部３１４に連通する位置に設けられ、ＸＹ面に沿って板状をなしている。この発光素子設置部３１６の光学スケール２側の面には、発光素子３２が接着剤等により固定されている。

光学素子部３３Ｄは、プリズム３３１Ｄと、このプリズム３３１Ｄ上に配置されているミラー部３３２、３３３、ビームスプリッター３３４および位相差板３３５と、を有する。

プリズム３３１Ｄは、図９に示すように、Ｙ軸に平行で且つＸＹ面およびＹＺ面に対して傾斜した３つの面３３２０、３３２１、３３２２（図９中下側の２つの面および上側の面）と、ＹＺ面に沿った２つの面３３２３、３３２４（図９中右側および左側の面）と、を有する。

面３３２０は、Ｚ軸方向から見たときに、プリズム３３１Ｄの＋Ｘ軸方向側の部分において発光素子３２に重なる位置に配置され、発光素子３２側（−Ｚ軸方向側）を向くように傾斜している。これにより、面３３２０を介して発光素子３２からの光ＬＬをプリズム３３１Ｄ内に入射させることができる。この面３３２０上には、光ＬＬの入射部分に対して−Ｚ軸方向側に、ミラー部３３２が配置されている。

面３３２１は、プリズム３３１Ｄの−Ｘ軸方向側の部分に配置され、−Ｚ軸方向側を向くように傾斜している。ここで、面３３２０と面３３２１とのなす角度θ９は、例えば、１０５°程度である。この面３３２１上には、ミラー部３３３が配置されている。

２つの面３３２３、３３２４は、それぞれ、前述したホルダー３１Ｄの光学素子設置部３１４の壁面に当接している。これにより、プリズム３３１ＤのＸ軸方向での位置およびＸＹ面内での姿勢を規制することができる。また、このような２つの面３３２３、３３２４を設けることで、後述する第６実施形態のプリズム３３１Ｅに比べて、プリズム３３１Ｄの小型化を図ることができる。

面３３２２は、面３３２０、３３２１に対して＋Ｚ軸方向側に配置され、＋Ｘ軸方向側に向かうに従い光学スケール２から離れるように、ＸＹ面およびＹＺ面に対して傾斜している。この面３３２２のＸＹ面に対する傾斜角度（以下、「面３３２２の傾斜角度」とも言う）は、例えば、５°程度である。この面３３２２上には、＋Ｘ軸方向側にビームスプリッター３３４、−Ｘ軸方向側に位相差板３３５が配置されている。

以上のような構成の光学素子部３３Ｄでは、発光素子３２からの光ＬＬが面３３２０を介してプリズム３３１Ｄ内に入射する。プリズム３３１Ｄ内に入射した光ＬＬは、ビームスプリッター３３４で第１光ＬＬ１と第２光ＬＬ２とに分割される。第１光ＬＬ１は、スケール部２２の照射点Ｐに向かう。一方、第２光ＬＬ２は、ミラー部３３２、３３３で順次反射されることでスケール部２２の照射点Ｐに向かい、その途中、位相差板３３５を通過することで第１光ＬＬ１との位相差が生じる。

ここで、例えば、プリズム３３１ＤがＢＫ７（ガラス材料）で構成され、角度θ９が１０５°であり、面３３２２の傾斜角度が５°である場合、角度θ１は、約３０°となり、角度θ２は、約１５°となる。

以上のような第５実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

＜第６実施形態＞
図１１は、本発明の第６実施形態に係るエンコーダーが備えるセンサーユニット（光出射部、受光部および光学素子部）を示す模式的断面図（ＸＺ面で切断した図）である。

以下、第６実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図１１において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。

図１１に示すセンサーユニット３Ｅは、発光素子３２と、受光素子３４、３５と、光学素子部３３Ｅと、これらを保持しているホルダー３１Ｅと、を有する。

ホルダー３１Ｅは、受光素子３４、３５が設置される受光素子設置部３１１と、光学素子部３３Ｅが設置される光学素子設置部３１７と、発光素子３２が設置される発光素子設置部３１６と、を有する。

光学素子設置部３１７は、光学素子部３３Ｅの外形に合致した形状となるように、受光素子設置部３１１よりも−Ｚ軸方向側に凹没した部分を有する凹部であり、この光学素子設置部３１７内には、光学素子部３３Ｅが配置されホルダー３１Ｅに対して固定されている。発光素子設置部３１６は、光学素子設置部３１７の壁面に開口する開口部３１５を介して光学素子設置部３１７に連通する位置に設けられている。

光学素子部３３Ｅは、プリズム３３１Ｅと、このプリズム３３１Ｅ上に配置されているミラー部３３２、３３３、ビームスプリッター３３４および位相差板３３５と、を有する。

プリズム３３１Ｅは、図１１に示すように、Ｙ軸に平行で且つＸＹ面およびＹＺ面に対して傾斜した３つの面３３２０、３３２１、３３２２（図１１中下側の２つの面および上側の面）を有する。本実施形態のプリズム３３１Ｅは、前述した第５実施形態のプリズム３３１Ｄの２つの面３３２３、３３２４を省略した形状をなしている。そのため、２つのプリズムを接着するだけでプリズム３３１Ｅを簡単に形成することができるという利点がある。ここで、面３３２２と面３３２０とのなす角度θ１０は、例えば、４５°程度である。面３３２２と面３３２１とのなす角度θ１１は、例えば、３０°程度である。

本実施形態では、２つの面３３２０、３３２１が前述したホルダー３１Ｅの光学素子設置部３１７（凹部）の壁面に当接している。これにより、プリズム３３１ＥのＸ軸方向での位置およびＸＹ面内での姿勢を規制することができる。

以上のような構成の光学素子部３３Ｅでは、前述した光学素子部３３Ｄと同様、発光素子３２からの光ＬＬを第１光ＬＬ１および第２光ＬＬ２に分割し、スケール部２２の照射点Ｐに照射する。

以上のような第６実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

＜第７実施形態＞
図１２は、本発明の第７実施形態に係るエンコーダーが備えるセンサーユニット（光出射部、受光部および光学素子部）を示す模式的断面図（ＸＺ面で切断した図）である。図１３は、図１２に示すセンサーユニットの側面図（図１２中Ａ−Ａ線断面図）である。図１４は、図１２に示すセンサーユニットでの第１光および第２光の光路を示す平面図（Ｚ軸方向から見た図）である。

以下、第７実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図１２ないし図１４において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。

図１２に示すセンサーユニット３Ｆは、発光素子３２と、受光素子３４、３５と、光学素子部３３Ｆと、これらを保持しているホルダー３１Ｆと、を有する。

図１３に示すように、ホルダー３１Ｆは、受光素子３４、３５が設置される受光素子設置部３１９と、光学素子部３３Ｆが設置される光学素子設置部３１８と、発光素子３２が設置される発光素子設置部３１６と、を有する。ここで、ホルダー３１Ｆは、支持部材３２０上に設置されている。

受光素子設置部３１９は、ＸＹ面に沿って板状をなしており、この受光素子設置部３１９の光学スケール２側の面には、受光素子３４、３５が接着剤等により固定されている。光学素子設置部３１８は、光学素子部３３Ｆの外形に合致した形状となるように、受光素子設置部３１９よりも−Ｚ軸方向側に凹没した部分を有する凹部であり、この光学素子設置部３１８内には、光学素子部３３Ｆが配置されホルダー３１Ｆに対して固定される。発光素子設置部３１６は、光学素子設置部３１８の壁面に開口する開口部３１５を介して光学素子設置部３１８に連通する位置に設けられ、ＸＹ面に沿って板状をなしている。

ここで、光学素子設置部３１８は、図１３に示すように、ＸＺ面に対してＸ軸まわりに傾斜した方向に沿った側面を有する。これにより、光学素子部３３ＦをＸＺ面に対してＸ軸まわりに傾斜した状態で設置することができる。また、発光素子設置部３１６は、このような光学素子部３３Ｆの傾斜に合わせて光出射部１１を傾斜させて設置するように設けられている。

図１２に示すように、光学素子部３３Ｆは、プリズム３３１Ｆと、このプリズム３３１Ｆ上に配置されているミラー部３３２、３３３、ビームスプリッター３３４および位相差板３３５と、を有する。

プリズム３３１Ｆは、Ｙ軸に平行で且つＸＹ面およびＹＺ面に対して傾斜した２つの面３３２５、３３２６（図１２中下側の面）と、ＸＹ面に沿った面３３２７（図１２中上側の面）と、を有する。

面３３２５は、Ｚ軸方向から見たときに、発光素子３２に重なる位置に配置され、発光素子３２側（−Ｚ軸方向側）を向くように傾斜している。これにより、面３３２５を介して発光素子３２からの光ＬＬをプリズム３３１Ｆ内に入射させることができる。この面３３２５上には、光ＬＬの入射部分に対して−Ｚ軸方向側に、ミラー部３３２が配置されている。

面３３２６は、前述した面３３２５に対して−Ｘ軸方向側に配置され、−Ｚ軸方向側を向くように傾斜している。ここで、面３３２５と面３３２６とのなす角度θ１２は、例えば、９０°程度である。この面３３２６上には、ミラー部３３３が配置されている。

２つの面３３２５、３３２６は、それぞれ、前述したホルダー３１Ｆの光学素子設置部３１８（凹部）の壁面に当接している。これにより、プリズム３３１Ｆの位置および姿勢を規制することができる。

面３３２７は、面３３２５、３３２６に対して＋Ｚ軸方向側に配置されている。ここで、面３３２５と面３３２７とのなす角度θ１３は、例えば、４５°程度である。また、面３３２６と面３３２７とのなす角度θ１４は、角度θ１３と等しく、例えば、４５°程度である。このように、角度θ１３、θ１４のそれぞれを４５°とすることで、既成のプリズムをそのまま用いることができるという利点がある。この面３３２７上には、＋Ｘ軸方向側にビームスプリッター３３４、−Ｘ軸方向側に位相差板３３５が配置されている。

以上のような構成の光学素子部３３Ｆでは、発光素子３２からの光ＬＬが面３３２５を介してプリズム３３１Ｆ内に入射する。プリズム３３１Ｆ内に入射した光ＬＬは、ビームスプリッター３３４で第１光ＬＬ１と第２光ＬＬ２とに分割される。第１光ＬＬ１は、スケール部２２の照射点Ｐに向かう。一方、第２光ＬＬ２は、ミラー部３３２、３３３で順次反射されることでスケール部２２の照射点Ｐに向かい、その途中、位相差板３３５を通過することで第１光ＬＬ１との位相差が生じる。

ここで、例えば、プリズム３３１ＦがＢＫ７（ガラス材料）で構成され、角度θ１３、θ１４がそれぞれ４５°である場合、角度θ１、θ２は、それぞれ、約３０°となる。また、図１３に示すように、Ｘ軸方向から見たとき、第１光ＬＬ１および第２光ＬＬ２は、それぞれ、Ｙ軸方向成分およびＺ軸方向成分を有する方向で光学素子部３３Ｆから出射する。また、図１４に示すように、Ｚ軸方向から見たとき、第１光ＬＬ１および第２光ＬＬ２は、それぞれ、Ｘ軸方向成分およびＹ軸方向成分を有する方向で光学素子部３３Ｆから出射する。このように、第１光ＬＬ１および第２光ＬＬ２をＹ軸方向成分を有する方向で光学素子部３３Ｆから出射することにより、受光部１２と光学素子部３３ＦとをＹ軸方向に並べることができ、センサーユニット３ＦのＸ軸方向での小型化を図ることができる。

以上のような第７実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

＜第８実施形態＞
図１５は、本発明の第８実施形態に係るエンコーダーが備えるセンサーユニット（光出射部、受光部および光学素子部）を示す模式的断面図（ＸＺ面で切断した図）である。図１６は、図１５に示すセンサーユニットの側面図（Ｘ軸方向から見た図）である。図１７は、図１５に示すセンサーユニットでの第１光および第２光の光路を示す平面図（Ｚ軸方向から見た図）である。

以下、第８実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図１５ないし図１７において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。

図１５に示すセンサーユニット３Ｇは、光学素子部３３Ｇを備える。この光学素子部３３Ｇは、プリズム３３１Ｇと、このプリズム３３１Ｇ上に配置されているミラー部３３２、３３３、ビームスプリッター３３４および位相差板３３５と、を有する。ここで、光出射部１１および受光部１２は、それぞれ、支持部材３２０上に配置されており、受光部１２が配置されている面３２０１は、ＸＹ面に沿っており、光出射部１１が配置されている面３２０２は、ＸＹ面に対して傾斜している。

プリズム３３１Ｇは、Ｙ軸に平行で且つＸＹ面およびＹＺ面に対して傾斜した２つの面３３２８、３３２９（図１５中下側の面）と、ＸＹ面に沿った面３３２７（図１５中上側の面）と、を有する。

面３３２８は、Ｚ軸方向から見たときに、発光素子３２に重なる位置に配置され、発光素子３２側（−Ｚ軸方向側）を向くように傾斜している。これにより、面３３２８を介して発光素子３２からの光ＬＬをプリズム３３１Ｇ内に入射させることができる。この面３３２８上には、光ＬＬの入射部分に対して−Ｚ軸方向側に、ミラー部３３２が配置されている。

面３３２９は、前述した面３３２８に対して−Ｘ軸方向側に配置され、−Ｚ軸方向側を向くように傾斜している。ここで、面３３２８と面３３２９とのなす角度θ１５は、例えば、９９°程度である。この面３３２９上には、ミラー部３３３が配置されている。

面３３２７は、面３３２８、３３２９に対して＋Ｚ軸方向側に配置されている。ここで、面３３２７と面３３２８とのなす角度θ１６は、例えば、４５°程度である。また、面３３２７と面３３２９とのなす角度θ１７は、角度θ１６と異なり、例えば、３６°程度である。この面３３２７上には、＋Ｘ軸方向側にビームスプリッター３３４、−Ｘ軸方向側に位相差板３３５が配置されている。

以上のような構成の光学素子部３３Ｇでは、発光素子３２からの光ＬＬが面３３２８を介してプリズム３３１Ｇ内に入射する。プリズム３３１Ｇ内に入射した光ＬＬは、ビームスプリッター３３４で第１光ＬＬ１と第２光ＬＬ２とに分割される。第１光ＬＬ１は、スケール部２２の照射点Ｐに向かう。一方、第２光ＬＬ２は、ミラー部３３２、３３３で順次反射されることでスケール部２２の照射点Ｐに向かい、その途中、位相差板３３５を通過することで第１光ＬＬ１との位相差が生じる。

ここで、例えば、プリズム３３１ＧがＢＫ７で構成され、角度θ１６が４５°であり、角度θ１７が３６°である場合、角度θ１は、約２６°となり、角度θ２は、約０°となる。また、図１６に示すように、Ｘ軸方向から見たとき、第１光ＬＬ１および第２光ＬＬ２は、それぞれ、Ｙ軸方向成分およびＺ軸方向成分を有する方向で光学素子部３３Ｇから出射する。また、図１７に示すように、Ｚ軸方向から見たとき、第１光ＬＬ１は、Ｘ軸方向成分およびＹ軸方向成分を有する方向で光学素子部３３Ｇから出射し、第２光ＬＬ２は、Ｙ軸方向で光学素子部３３Ｇから出射する。

以上のような第８実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

＜第９実施形態＞
図１８は、本発明の第９実施形態に係るエンコーダーを模式的に示す断面図（ＸＺ面で切断した図）である。図１９は、図１８に示すエンコーダーが備える光学スケールの平面図（Ｚ軸方向から見た図）である。図２０は、位相差板の遅相軸が光出射部からの直線偏光の方向に平行であるときに受光部が受光する光の偏光状態を説明するための概念図である。図２１は、位相差板の遅相軸が光出射部からの直線偏光の方向に対して９０°傾斜したときに受光部が受光する光の偏光状態を説明するための概念図である。図２２は、図１８に示すエンコーダーの光学スケールの回転角度と受光部で発生する電流値（ＰＤ出力）との関係を示すグラフである。

以下、第９実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、図１８ないし図２２において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。

図１８に示すエンコーダー１Ｈは、回動軸ａまわりに回動する光学スケール２Ｈと、光学スケール２Ｈに対向して固定設置されるセンサーユニット３Ｈと、センサーユニット３Ｈに電気的に接続されている演算部４Ｈと、を備えている。

光学スケール２Ｈは、反射板２１Ｈと、反射板２１Ｈの一方の面（図１８中下面）上に設けられているスケール部２２Ｈ、１８０°判別用トラック２３および９０°判別用トラック２４と、を有する。

反射板２１Ｈは、発光素子３２、３６、３８からの光に対する反射性を有する。反射板２１Ｈの構成材料としては、特に限定されず、例えば、金属材料、半導体材料、ガラス材料、樹脂材料等が挙げられる。なお、反射板２１Ｈは、互いに異なる２種以上の材料を組み合わせて構成されていてもよく、例えば、スケール部２２Ｈが設けられている部分の構成材料と、１８０°判別用トラック２３が設けられている部分の構成材料と、９０°判別用トラック２４が設けられている部分の構成材料とのうちの少なくとも２つが互いに異なっていてもよい。また、反射板２１Ｈのスケール部２２Ｈ、１８０°判別用トラック２３および９０°判別用トラック２４が設けられている側の面が光の反射性を有すればよく、他の面が光の反射性を有していなくてもよい。

このような反射板２１Ｈの一方の面上には、反射板２１Ｈの中心側から外周側に向けて、スケール部２２Ｈ、９０°判別用トラック２４および１８０°判別用トラック２３がこの順に並んで配置されている。

スケール部２２Ｈは、位相差板で構成され、反射板２１Ｈの一方の面に光学接着剤等により接合されている。スケール部２２Ｈは、直交する２つの偏光成分に１／４波長分の位相差（光路差）を生じさせる光学素子、すなわち、λ／４位相差板である。このスケール部２２Ｈ（位相差板）の構成材料としては、特に限定されず、例えば、水晶、ＭｇＦ_２結晶、複屈折ポリマー等の複屈折材料が挙げられる。また、スケール部２２Ｈは、公知の位相差板と同様に製造することが可能である。なお、スケール部２２Ｈが生じさせる位相差は、（２ｎ＋１）×λ／４であればよい。ただし、ｎは、０以上の整数である。また、スケール部２２Ｈは、このような位相差を生じさせるように複数枚の位相差板を組み合わせて構成してもよい。このように、光学スケール２は、位相差板で構成されているスケール部２２Ｈを有する。これにより、偏光方式のエンコーダー１Ｈを実現することができる。

９０°判別用トラック２４は、平面視で、回動軸ａを通り互いに直交する線分α、βにより分割された４つの領域のうちの互いに対向する２つ（図１９中右上側および左下側）の領域２４１と、残りの互いに対向する２つ（図１９中右下側および左上側）の領域２４２とで構成されている。そして、領域２３１、２３２、２４１、２４２との組み合わせは、光学スケール２Ｈの周方向での９０°ごとに異なる識別パターンである９０°判別パターン１３となっている。

ここで、例えば、各領域２３１、２４１には、光反射防止性を有する薄膜が設けられ、一方、各領域２３２、２４２には、当該薄膜が設けられていない。当該薄膜としては、特に限定されないが、例えば、黒色の塗膜、誘電体多層薄膜（光学多層薄膜）等が挙げられる。なお、エンコーダー１Ｈをインクリメンタルエンコーダーとして用いる場合、１８０°判別用トラック２３および９０°判別用トラック２４を省略することができる。

また、センサーユニット３Ｈは、発光素子３２、３６、３８と、受光素子３４、３５、３７、３９と、発光素子３２とスケール部２２Ｈとの間に配置されている光学素子部３３Ｈと、受光素子３４、３５上に配置されている偏光板４０と、を有する。

光学素子部３３Ｈは、光ＬＬを第１光ＬＬ１および第２光ＬＬ２に分割し一方の光を他方の光に対して偏光方向を２２．５°ずらしてスケール部２２Ｈに向けて入射させる機能を有する。この光学素子部３３Ｈは、前述した第１実施形態の光学素子部３３において、第１光ＬＬ１および第２光ＬＬ２の一方の偏光方向が他方の偏光方向に対して２２．５°ずれるよう、位相差板３３５の向きを変更すればよい。

発光素子３８は、例えば、面発光レーザーまたは発光ダイオードであり、出射する光は偏光されていてもいなくてもよい。この発光素子３８は、９０°判別用トラック２４に向けて光を照射する。受光素子３９は、例えば、ＧａＡｓまたはＳｉを用いたフォトダイオードであり、９０°判別用トラック２４で反射した光を受光し、その受光強度に応じた電流を検出信号として出力する機能を有する。

また、偏光板４０は、受光素子３４、３５とスケール部２２Ｈとの間に配置されている。この偏光板４０は、前述した第１実施形態の光学スケール２のスケール部２２と同様に構成することができる。

以下、図２０および図２１を用いて、エンコーダー１Ｈの検出原理について詳述する。なお、図２０および図２１は、第１光ＬＬ１についての作用を代表的に図示している。

図２０に示すように、直線偏光の第１光ＬＬ１は、スケール部２２Ｈに入射し、スケール部２２Ｈ（位相差板）の遅相軸Ｎｘの向きに応じた偏光状態の光ＬＬａとしてスケール部２２Ｈから出射される。この光ＬＬａは、反射板２１Ｈでスケール部２２Ｈに向けて反射されて光ＬＬｂとなる。この光ＬＬｂは、スケール部２２Ｈの遅相軸Ｎｘの向きに応じた偏光状態の光ＬＬｃとしてスケール部２２Ｈから出射される。この光ＬＬｃは、偏光板４０に入射し、偏光板４０の偏光軸方向Ｐｄに沿った方向成分のみが偏光板４０を透過する。これにより、偏光板４０から偏光軸方向Ｐｄに沿った方向の直線偏光の光ＬＬｄが受光素子３４で受光される。

図２０は、スケール部２２Ｈの遅相軸Ｎｘが光ＬＬの直線偏光の方向（電場の振動方向）に平行となる状態を図示しており、この状態では、光ＬＬａ、ＬＬｂ、ＬＬｃ、ＬＬｄは、いずれも、第１光ＬＬ１と同じ方向の直線偏光となる。ここで、光ＬＬｃは、偏光板４０でほとんど吸収されることなく、偏光板４０を透過して光ＬＬｄとなる。なお、スケール部２２Ｈを構成する位相差板の光の進む速度が速い（屈折率が最小となる）方位を「進相軸Ｎｙ」と言い、反対に遅い（屈折率が最大となる）方位を「遅相軸Ｎｘ」と言う。

図２１に示すように、スケール部２２Ｈの遅相軸Ｎｘが第１光ＬＬ１の直線偏光の方向に対して４５°傾斜（回転）した状態では、光ＬＬａは、円偏光となる。また、光ＬＬｂは、光ＬＬａとは逆回りの円偏光となる。そのため、光ＬＬｃは、遅相軸Ｎｘに対して線対称となる振動方向の直線偏光、すなわち、第１光ＬＬ１の直線偏光の方向に対して９０°回転した方向の直線偏光となる。したがって、光ＬＬｃの偏光軸方向Ｐｄに沿った方向以外の方向成分（すなわち全て）が偏光板４０に吸収されることにより、光ＬＬｄの光量は、ゼロとなる。

このような原理により、第１光ＬＬ１の直線偏光の方向に対するスケール部２２Ｈの遅相軸Ｎｘの傾斜角度に応じて、光ＬＬｄの光量が周期的に変化する。したがって、受光素子３４、３５から出力される信号（図２２中のＰＤ１）は、図２２に示すように、光学スケール２Ｈの回転角度９０°を一周期とし、光学スケール２Ｈの回動角度に応じて正弦波的に変化する。ただし、前述したように第１光ＬＬ１および第２光ＬＬ２の偏光方向が異なるため、この偏光方向のずれに応じて、受光素子３４、３５からの信号の位相が２２．５°ずれる。

これらの信号の一方をＡ相信号、他方をＢ相信号として用いることで、光学スケール２Ｈの回動角度が０°〜９０°となる範囲、９０°〜１８０°となる範囲、１８０°〜２７０°となる範囲、２７０°〜３６０°となる範囲のそれぞれの範囲内での回動角度を判別することができる。

また、前述したように、９０°判別用トラック２４の領域２４１および領域２４２は互いに反射率が異なるため、受光素子３９から出力される信号（図２２中のＰＤ４）は、二値的に変化する。ここで、受光素子３９からの信号は、０°〜９０°、１８０°〜２７０°の範囲と、９０°〜１８０°、２７０°〜３６０°の範囲とで互いに異なる値となる。

また、前述したように、１８０°判別用トラック２３の領域２３１および領域２３２は互いに反射率が異なるため、受光素子３７から出力される信号（図２２中のＰＤ３）は、二値的に変化する。ここで、受光素子３７からの信号は、０°〜１８０°の範囲と、１８０°〜３６０°の範囲とで互いに異なる値となる。

このような受光素子３７、３９からの信号を組み合わせると、０°〜９０°の範囲と、１８０°〜２７０°の範囲と、９０°〜１８０°の範囲と、２７０°〜３６０°の範囲とのうち、いずれの範囲であるかの判別を行うことができる。

２．ロボット
図２３は、本発明のロボットの実施形態を示す側面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図２３中の上側を「上」、下側を「下」と言う。また、図２３中の基台側を「基端」、その反対側（エンドエフェクター側）を「先端」と言う。また、図２３の上下方向を「鉛直方向」とし、左右方向を「水平方向」とする。

図２３に示すロボット１００は、いわゆる水平多関節ロボット（スカラロボット）であり、例えば、精密機器等を製造する製造工程等で用いられ、精密機器や部品等の把持や搬送等を行うことができる。

図２３に示すように、ロボット１００は、基台１１０と、第１アーム１２０と、第２アーム１３０と、作業ヘッド１４０と、エンドエフェクター１５０と、配線引き回し部１６０と、を有している。以下、ロボット１００の各部を順次簡単に説明する。

基台１１０は、例えば、図示しない床面にボルト等によって固定されている。基台１１０の上端部には、第１アーム１２０が連結している。第１アーム１２０は、基台１１０に対して鉛直方向に沿う第１軸である回動軸Ｊ１（回動軸ａ）まわりに回動可能となっている。

基台１１０内には、第１アーム１２０を回動させる駆動力を発生させる第１モーターであるモーター１１１と、モーター１１１の駆動力を減速する第１減速機である減速機１１２とが設置されている。減速機１１２の入力軸は、モーター１１１の回転軸に連結され、減速機１１２の出力軸は、第１アーム１２０に連結されている。そのため、モーター１１１が駆動し、その駆動力が減速機１１２を介して第１アーム１２０に伝達されると、第１アーム１２０が基台１１０に対して回動軸Ｊ１まわりに水平面内で回動する。また、基台１１０および第１アーム１２０には、基台１１０に対する第１アーム１２０の回転状態（回動状態）を検出する第１エンコーダーであるエンコーダー１が設けられている。

第１アーム１２０の先端部には、第２アーム１３０が連結している。第２アーム１３０は、第１アーム１２０に対して鉛直方向に沿う第２軸Ｊ２まわりに回動可能となっている。図示しないが、第２アーム１３０内には、第２アーム１３０を回動させる駆動力を発生させる第２モーターと、第２モーターの駆動力を減速する第２減速機とが設置されている。そして、第２モーターの駆動力が第２減速機を介して第２アーム１３０に伝達されることにより、第２アーム１３０が第１アーム１２０に対して第２軸Ｊ２まわりに水平面内で回動する。また、図示しないが、第２モーターには、第１アーム１２０に対する第２アーム１３０の回転状態を検出する第２エンコーダーが設けられている。

第２アーム１３０の先端部には、作業ヘッド１４０が配置されている。作業ヘッド１４０は、第２アーム１３０の先端部に同軸的に配置されたスプラインナットおよびボールネジナット（ともに図示せず）に挿通されたスプラインシャフト１４１を有している。スプラインシャフト１４１は、第２アーム１３０に対して、その軸Ｊ３まわりに回転可能であり、かつ、上下方向に移動（昇降）可能となっている。

図示しないが、第２アーム１３０内には、回転モーターおよび昇降モーターが配置されている。回転モーターの駆動力は、図示しない駆動力伝達機構によってスプラインナットに伝達され、スプラインナットが正逆回転すると、スプラインシャフト１４１が鉛直方向に沿う軸Ｊ３まわりに正逆回転する。また、図示しないが、回転モーターには、第２アーム１３０に対するスプラインシャフト１４１の回転状態を検出する第３エンコーダーが設けられている。

一方、昇降モーターの駆動力は、図示しない駆動力伝達機構によってボールネジナットに伝達され、ボールネジナットが正逆回転すると、スプラインシャフト１４１が上下に移動する。昇降モーターには、第２アーム１３０に対するスプラインシャフト１４１の移動量を検出する第４エンコーダーが設けられている。

スプラインシャフト１４１の先端部（下端部）には、エンドエフェクター１５０が連結されている。エンドエフェクター１５０としては、特に限定されず、例えば、被搬送物を把持するもの、被加工物を加工するもの等が挙げられる。

第２アーム１３０内に配置された各電子部品（例えば、第２モーター、回転モーター、昇降モーター、第２〜第４エンコーダー等）に接続される複数の配線は、第２アーム１３０と基台１１０とを連結する管状の配線引き回し部１６０内を通って基台１１０内まで引き回されている。さらに、かかる複数の配線は、基台１１０内でまとめられることによって、モーター１１１およびエンコーダー１に接続される配線とともに、基台１１０の外部に設置され、ロボット１００を統括制御する図示しない制御装置まで引き回される。

以上のように、ロボット１００は、第１〜第９実施形態のいずれかのエンコーダー１または１Ｈを備える。このようなロボット１００によれば、小型なエンコーダー１または１Ｈを用いるため、ロボット１００の設計の自由度を高めることができる。

３．プリンター
図２４は、本発明のプリンターの実施形態を示す側面図である。

図２４に示すプリンター１０００は、ドラム状のプラテンを備えたラベル印刷装置である。このプリンター１０００では、その両端が繰出軸１１２０および巻取軸１１４０に記録媒体としてのロール状に巻き付けられた紙系やフィルム系等の１枚のシートＳ（ウェブ）が、繰出軸１１２０と巻取軸１１４０の間に張架されており、シートＳはこうして張架された搬送経路Ｓｃに沿って、繰出軸１１２０から巻取軸１１４０へと搬送される。そして、プリンター１０００は、この搬送経路Ｓｃに沿って搬送されるシートＳに対して機能液を吐出してシートＳ上に画像を記録（形成）するように構成されている。

プリンター１０００は、概略的な構成として、繰出軸１１２０からシートＳを繰り出す繰出部１１０２と、繰出部１１０２から繰り出されたシートＳに画像を記録するプロセス部１１０３と、プロセス部１１０３で画像の記録されたシートＳを切り抜くレーザースキャナー装置１００７と、シートＳを巻取軸１１４０に巻き取る巻取部１１０４とを含み構成されている。

繰出部１１０２は、シートＳの端を巻き付けた繰出軸１１２０と、繰出軸１１２０から引き出されたシートＳを巻き掛ける従動ローラー１１２１と、を有する。

プロセス部１１０３は、繰出部１１０２から繰り出されたシートＳを支持部としてのプラテンドラム１１３０で支持しつつ、プラテンドラム１１３０の外周面に沿って配置されたヘッドユニット１１１５に配置された記録ヘッド１１５１等により適宜処理を行わせ、シートＳに画像を記録するものである。

プラテンドラム１１３０は、図示しない支持機構によりドラム軸１１３０ｓを中心にして回転自在に支持された円筒形状のドラムであり、繰出部１１０２から巻取部１１０４へと搬送されるシートＳを裏面（記録面とは反対側の面）側から巻き掛けられる。このプラテンドラム１１３０は、シートＳとの間の摩擦力を受けてシートＳの搬送方向Ｄｓに従動回転しつつ、周方向での範囲Ｒａにわたって、シートＳを裏面側から支持するものである。ここで、プロセス部１１０３では、プラテンドラム１１３０への巻き掛け部の両側でシートＳを折り返す従動ローラー１１３３、１１３４が設けられている。また、繰出軸１１２０と従動ローラー１１３３との間には、従動ローラー１１２１、１１３１およびセンサーＳｅが設けられ、巻取軸１１４０と従動ローラー１１３４との間には、従動ローラー１１３２、１１４１が設けられている。

プロセス部１１０３は、ヘッドユニット１１１５を備え、ヘッドユニット１１１５には、イエロー、シアン、マゼンタおよびブラックに対応する４個の記録ヘッド１１５１が設けられている。各記録ヘッド１１５１は、プラテンドラム１１３０に巻き掛けられたシートＳの表面に対して若干のクリアランス（プラテンギャップ）を空けて対向しており、対応する色の機能液をノズルからインクジェット方式で吐出する。そして、搬送方向Ｄｓへ搬送されるシートＳに対して各記録ヘッド１１５１が機能液を吐出することにより、シートＳの表面にカラー画像が形成される。

ここで、機能液として、紫外線（光）を照射することで硬化するＵＶ（ultraviolet）インク（光硬化性インク）を用いる。そのため、プロセス部１１０３のヘッドユニット１１１５には、ＵＶインクを仮硬化させてシートＳに定着させるために、複数の記録ヘッド１１５１の各間に第１ＵＶ光源１１６１（光照射部）が設けられている。また、複数の記録ヘッド１１５１（ヘッドユニット１１１５）に対して搬送方向Ｄｓの下流側には、本硬化用の硬化部としての第２ＵＶ光源１１６２が設けられている。

レーザースキャナー装置１００７は、画像の記録されたシートＳを部分的に切り抜く、もしくは分断するように設けられている。レーザースキャナー装置１００７のレーザー発振器１４０１によって発振されたレーザー光は、エンコーダー１を含む駆動装置１４０２、１４０６、１４０８によって位置または回転位置（角度）を制御された第１レンズ１４０３および第１ミラー１４０７や第２ミラー１４０９などを経由し、被加工物であるシートＳに照射される。このように、シートＳに照射されるレーザー光ＬＡは、各駆動装置１４０２、１４０６、１４０８によって照射位置が制御され、シートＳ上の所望の位置に照射することができる。シートＳは、レーザー光ＬＡの照射された部分が溶断され、部分的に切り抜かれるか、もしくは分断される。

以上のように、プリンター１０００は、第１〜第９実施形態のいずれかのエンコーダー１または１Ｈを備える。このようなプリンター１０００によれば、小型なエンコーダー１または１Ｈを用いるため、プリンター１０００の設計の自由度を高めることができる。

以上、本発明のエンコーダー、プリンターおよびロボットを図示の好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、他の任意の構成物が付加されていてもよい。

前述した実施形態では、本発明のエンコーダーをロータリーエンコーダーに適用した場合について説明したが、これに限定されず、本発明のエンコーダーをリニアエンコーダーに適用することもできる。

また、エンコーダーの設置箇所は、基台と第１アームとの関節部に限定されず、相対的に回動する任意の２つのアームの関節部であってもよい。また、エンコーダーの設置箇所は、ロボットが有する関節部に限定されない。

また、前述した実施形態では、ロボットアームの数は、１つであったが、ロボットアームの数は、これに限定されず、例えば、２つ以上でもよい。すなわち、本発明のロボットは、例えば、双腕ロボット等の複数腕ロボットであってもよい。

また、前述した実施形態では、ロボットが有するアームの数は、２つであったが、アームの数は、これに限定されず、例えば、１つまたは３つ以上でもよい。

また、前述した実施形態では、本発明のロボットの設置箇所は、床面に限定されず、例えば、天井面や側壁面等でもよい。また、本発明のロボットは、建物等の構造物に固定設置されるものに限定されず、例えば、脚部を有する脚式歩行（走行）ロボットであってもよい。

また、前述した実施形態では、本発明のロボットの一例として、水平多関節ロボットを例に説明したが、本発明のロボットは、相対的に回動する２つの部材を有すれば、垂直多関節ロボット等の他の形式のロボットであってもよい。

また、本発明のエンコーダーは、前述したロボットおよびプリンターに限定されず、回転軸を有する各種デバイスに用いることができる。

１…エンコーダー、１Ｈ…エンコーダー、２…光学スケール、２Ｈ…光学スケール、３…センサーユニット、３Ａ…センサーユニット、３Ｂ…センサーユニット、３Ｃ…センサーユニット、３Ｄ…センサーユニット、３Ｆ…センサーユニット、３Ｇ…センサーユニット、３Ｈ…センサーユニット、４…演算部、４Ｈ…演算部、１１…光出射部、１２…受光部、１３…９０°判別パターン、２１…基板、２１Ｈ…反射板、２２…スケール部、２２Ｈ…スケール部、２３…１８０°判別用トラック、２４…９０°判別用トラック、３０…面、３１…ホルダー、３１Ｄ…ホルダー、３１Ｅ…ホルダー、３１Ｆ…ホルダー、３２…発光素子、３３…光学素子部、３３Ａ…光学素子部、３３Ｂ…光学素子部、３３Ｃ…光学素子部、３３Ｄ…光学素子部、３３Ｅ…光学素子部、３３Ｆ…光学素子部、３３Ｇ…光学素子部、３３Ｈ…光学素子部、３４…受光素子、３５…受光素子、３６…発光素子、３７…受光素子、３８…発光素子、３９…受光素子、４０…偏光板、１００…ロボット、１１０…基台、１１１…モーター、１１２…減速機、１２０…第１アーム、１３０…第２アーム、１４０…作業ヘッド、１４１…スプラインシャフト、１５０…エンドエフェクター、１６０…部、２１１…孔、２３１…領域、２３２…領域、２４１…領域、２４２…領域、３１１…受光素子設置部、３１２…光学素子設置部、３１３…発光素子設置部、３１４…光学素子設置部、３１５…開口部、３１６…発光素子設置部、３１７…光学素子設置部、３１８…光学素子設置部、３１９…受光素子設置部、３２０…支持部材、３３１…プリズム、３３１Ａ…プリズム、３３１Ｂ…プリズム、３３１Ｃ…プリズム、３３１Ｄ…プリズム、３３１Ｅ…プリズム、３３１Ｆ…プリズム、３３１Ｇ…プリズム、３３２…ミラー部、３３３…ミラー部、３３４…ビームスプリッター、３３５…位相差板、３３６…反射防止膜、３３７…ミラー部、３３８…ミラー部、１０００…プリンター、１００７…レーザースキャナー装置、１１０２…繰出部、１１０３…プロセス部、１１０４…巻取部、１１１５…ヘッドユニット、１１２０…繰出軸、１１２１…従動ローラー、１１３０…プラテンドラム、１１３０ｓ…ドラム軸、１１３１…従動ローラー、１１３２…従動ローラー、１１３３…従動ローラー、１１３４…従動ローラー、１１４０…巻取軸、１１４１…従動ローラー、１１５１…記録ヘッド、１１６１…第１ＵＶ光源、１１６２…第２ＵＶ光源、１４０１…レーザー発振器、１４０２…駆動装置、１４０３…第１レンズ、１４０６…駆動装置、１４０７…第１ミラー、１４０８…駆動装置、１４０９…第２ミラー、３２０１…面、３２０２…面、３３１１…面、３３１２…面、３３１３…面、３３１４…面、３３１５…面、３３１６…面、３３１７…面、３３１８…面、３３１９…面、３３２０…面、３３２１…面、３３２２…面、３３２３…面、３３２４…面、３３２５…面、３３２６…面、３３２７…面、３３２８…面、３３２９…面、Ｄｓ…搬送方向、Ｊ１…回動軸、Ｊ２…第２軸、Ｊ３…軸、Ｌ１…距離、Ｌ２…距離、ＬＡ…レーザー光、ＬＬ…光、ＬＬ１…第１光、ＬＬ２…第２光、ＬＬａ…光、ＬＬｂ…光、ＬＬｃ…光、ＬＬｄ…光、Ｎｘ…遅相軸、Ｎｙ…進相軸、Ｐ…照射点、Ｐｄ…偏光軸方向、Ｒａ…範囲、Ｓ…シート、Ｓｃ…搬送経路、Ｓｅ…センサー、ａ…回動軸、ｎ…法線、α…線分、β…線分、θ０…角度、θ１…角度、θ１２…角度、θ１３…角度、θ１４…角度、θ１５…角度、θ１６…角度、θ１７…角度、θ２…角度、θ３…角度、θ４…角度、θ５…角度、θ６…角度、θ７…角度、θ８…角度、θ９…角度

Claims (11)

1. 光を出射する光出射部と、
   前記光を第１光および第２光に分割する光学素子部と、
   前記光学素子部からの前記第１光および前記第２光を受ける光学スケールと、
   前記光学スケールからの前記第１光および前記第２光を受けて、その受けた光の強度に応じた信号を出力する受光部と、を備え、
   前記光学素子部は、前記光が入射するプリズムと、前記プリズム上に配置され、前記プリズムに入射した前記光を前記光学スケールに向かう前記第１光と前記プリズムの内側に向かう前記第２光とに分割するビームスプリッターと、前記プリズム上に配置され、前記ビームスプリッターからの前記第２光を前記光学スケールに向けて反射させる第１ミラー部と、を有することを特徴とするエンコーダー。
2. 前記光学素子部は、前記プリズム上に配置され、前記光を前記ビームスプリッターに入射するように反射させる第２ミラー部を有する請求項１に記載のエンコーダー。
3. 前記光学スケールは、回動可能に設けられている請求項１または２に記載のエンコーダー。
4. 前記光学スケールは、偏光子または位相差板で構成されているスケール部を有する請求項１ないし３のいずれか１項に記載のエンコーダー。
5. 前記光出射部は、直線偏光を出射する発光素子を有する請求項１ないし４のいずれか１項に記載のエンコーダー。
6. 前記第１光および前記第２光は、前記光学スケールの面内で互いに少なくとも一部が重なる請求項１ないし５のいずれか１項に記載のエンコーダー。
7. 前記受光部は、前記光学スケールに対して前記光出射部と同じ面側にある請求項１ないし６のいずれか１項に記載のエンコーダー。
8. 前記光学スケールと前記光出射部との間の距離は、前記光学スケールと前記受光部との間の距離と異なる請求項１ないし７のいずれか１項に記載のエンコーダー。
9. 前記プリズムは、互いに接合されている複数のプリズムを有する請求項１ないし８のいずれか１項に記載のエンコーダー。
10. 請求項１ないし９のいずれか１項に記載のエンコーダーを備えることを特徴とするプリンター。
11. 請求項１ないし９のいずれか１項に記載のエンコーダーを備えることを特徴とするロボット。

Images