位置情報検出センサ、位置情報検出センサの製造方法、エンコーダ、モータ装置及びロボット装置
【課題】小型化が可能な位置情報検出センサ、位置情報検出センサの製造方法、エンコーダ、モータ装置及びロボット装置を提供する。
【解決手段】光学パターンを介した光を検出する光検出部２０と、磁気パターンによる磁場を検出する磁性薄膜をそれぞれ有す第１検出部３１と第２検出部３２からなる磁場検出部３０とを備え、光検出部２０と磁場検出部３０とは、同一のチップ基板１０に第１検出部３１と第２検出部３２が光検出部２０を挟む位置に配置されている。
【解決手段】光学パターンを介した光を検出する光検出部２０と、磁気パターンによる磁場を検出する磁性薄膜をそれぞれ有す第１検出部３１と第２検出部３２からなる磁場検出部３０とを備え、光検出部２０と磁場検出部３０とは、同一のチップ基板１０に第１検出部３１と第２検出部３２が光検出部２０を挟む位置に配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置情報検出センサ、位置情報検出センサの製造方法、エンコーダ、モータ装置及びロボット装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータの回転軸など回転体の回転数や位置情報を検出する装置として、エンコーダが知られている（例えば、特許文献１）。エンコーダは、例えばモータの回転軸に取り付けられて用いられる。エンコーダの具体的構成として、例えば所定の光反射パターン及び磁気パターンが形成された回転部を回転軸と一体的に回転させ、例えば光反射パターンに光を照射して反射光を読み取ると共に、例えば磁気パターンの変化を検出することで、モータの回転軸の回転情報を検出できるようになっている。
【０００３】
上記のような構成のエンコーダにおいては、上記回転部と、例えば反射光や磁気パターンの変化を検出する検出部などを有する本体部とを備えている。光反射パターンを介した光を読み取るセンサとして、例えば発光部及び受光部を有する受発光センサが用いられている。また、磁気パターンの変化を検出するセンサとして、磁気センサが用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２０５４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、受発光センサ及び磁気センサは、それぞれ独立した部品として形成されており、本体部の異なる位置に実装されていた。このため、本体部には受発光センサ及び磁気センサをそれぞれ実装するためのスペースを確保する必要があり、本体部を小型化する上での課題となっていた。
【０００６】
以上のような事情に鑑み、本発明は、小型化が可能な位置情報検出センサ、位置情報検出センサの製造方法、エンコーダ、モータ装置及びロボット装置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】
【０００７】
本発明の第一の態様に従えば、光学パターンを介した光を検出する光検出部と、磁気パターンによる磁場を検出する磁場検出部と、を備え、光検出部と磁場検出部とは、同一のチップ基板に実装されている位置情報検出センサが提供される。
【０００８】
本発明の第二の態様に従えば、光学パターンを介した光を検出する光検出部をチップ基板に実装する光検出部形成工程と、磁気パターンによる磁場を検出する磁場検出部をチップ基板に実装する磁場検出部形成工程とを含む位置情報検出センサの製造方法が提供される。
【０００９】
本発明の第三の態様に従えば、測定対象の回転子に固定され、光学パターン及び磁気パターンが形成された回転部と、光学パターンを介した光及び磁気パターンによる磁場を検出する検出部とを備え、検出部として、本発明の第一の態様に従う位置情報検出センサが用いられているエンコーダが提供される。
【００１０】
本発明の第四の態様に従えば、回転子と、回転子を回転させる駆動部と、回転子に固定され、回転子の位置情報を検出するエンコーダとを備え、エンコーダとして、本発明の第三の態様に従うエンコーダが用いられているモータ装置が提供される。
【００１１】
本発明の第五の態様に従えば、回転部材と、回転部材を回転させるモータ装置とを備え、モータ装置として、本発明の第四の態様に従うモータ装置が用いられているロボット装置が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の態様によれば、小型化が可能な位置情報検出センサ、位置情報検出センサの製造方法、エンコーダ、モータ装置及びロボット装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第一実施形態に係る位置情報検出センサの構成を示す平面図。
【図２】本実施形態に係る位置情報検出センサの構成を示す底面図。
【図３】本実施形態に係る位置情報検出センサの構成を示す断面図。
【図４】本実施形態に係る位置情報検出センサの処理系を示すブロック図。
【図５】本実施形態に係る位置情報検出センサの製造過程を示す図。
【図６】本実施形態に係る位置情報検出センサの製造過程を示す図。
【図７】本実施形態に係る位置情報検出センサの製造過程を示す図。
【図８】本実施形態に係る位置情報検出センサの製造過程を示す図。
【図９】本発明の第二実施形態に係る位置情報検出センサの構成を示す平面図。
【図１０】本実施形態に係る位置情報検出センサの構成を示す断面図。
【図１１】本実施形態に係る位置情報検出センサの製造過程を示す図。
【図１２】本実施形態に係る位置情報検出センサの製造過程を示す図。
【図１３】本実施形態に係る位置情報検出センサの製造過程を示す図。
【図１４】本実施形態に係る位置情報検出センサの製造過程を示す図。
【図１５】本発明の第三実施形態に係るモータ装置及びエンコーダの構成を示す図。
【図１６】本実施形態に係るエンコーダの一部の構成を示す図。
【図１７】本発明の第四実施形態に係るロボット装置の構成を示す図。
【図１８】本発明に係る位置情報検出センサの他の構成例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［第一実施形態］
以下、図面を参照して、本発明の第一実施形態を説明する。
図１は、本実施形態に係る位置情報検出センサ１００の構成を示す平面図である。
図１に示すように、位置情報検出センサ１００は、平面視で矩形に形成されたチップ基板１０に光検出部２０及び磁場検出部３０が実装された構成である。光検出部２０は、所定の光学パターンを介した光を検出する。光学パターンとしては、例えば、原点パターン、インクリメンタルパターンや、アブソリュートパターンなどが挙げられる。磁場検出部３０は、所定の磁気パターンによる磁場を検出する。
【００１５】
以下、各図の説明においてはＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。チップ基板１０の一辺に平行な方向をＸ方向とし、当該一辺に直交する方向をＹ方向とし、チップ基板１０の厚さ方向をＺ方向とする。
【００１６】
チップ基板１０は、基材１１、処理回路１２、電極１３及び発光部１４を有している。基材１１は、例えばシリコンなどの半導体材料を用いて形成されており、Ｚ方向視で矩形の板状に形成されている。処理回路１２は、基材１１の内部に形成されている。処理回路１２は、光検出部２０及び磁場検出部３０によって検出された情報を処理する。
【００１７】
電極１３は、チップ基板１０と外部との間で信号の入出力を行う。電極１３は、チップ基板１０のうち＋Ｘ側の辺及び−Ｘ側の辺に沿って複数配置されている。電極１３は、処理回路１２や発光部１４、光検出部２０などに接続される第一電極１３ａと、磁場検出部３０に接続される第二電極１３ｂとを有する。第一電極１３ａ及び第二電極１３ｂは、Ｙ方向に一列に配置されている。第一電極１３ａ及び第二電極１３ｂは、図中一点鎖線で示すリード線などを介して外部の電極に電気的に接続されている。第二電極１３ｂは、チップ基板１０の＋Ｚ側の面と−Ｚ側の面とを貫通して形成されている。
【００１８】
発光部１４は、上記の光パターンに照射する光を射出する。発光部１４は、Ｚ方向視でチップ基板１０の中央部に配置されている。発光部１４は、発光素子１４ａ、接続部１４ｂ及びカソード電極１４ｃを有しており、他に不図示のアノード電極を有している。発光素子１４ａは、一方向又は複数方向に向けてレーザ光を射出可能に形成されている。接続部１４ｂとカソード電極１４ｃとの間は、例えばリード線などによって接続されている。
【００１９】
光検出部２０は、光パターンを介した光を受光する。光検出部２０は、第一受光部２１及び第二受光部２２を有する。第一受光部２１は、光パターンのうちインクリメンタルパターンを検出する。第一受光部２１は、発光部１４及び光検出部２０の＋Ｙ側に配置されている。第二受光部２２は、光パターンのうちアブソリュートパターンを検出する。第二受光部２２は、発光部１４及び光検出部２０の−Ｙ側に配置されている。したがって、第一受光部２１及び第二受光部２２は、発光部１４及び光検出部２０をＹ方向に挟んで配置されている。
【００２０】
第一受光部２１及び第二受光部２２は、それぞれ複数の受光素子２３を有している。受光素子２３としては、例えばフォトダイオードなどが用いられている。受光素子２３は、基材１１のうち−Ｙ側の辺及び＋Ｙ側の辺に沿って配置されている。受光素子２３は、光パターンの形状に対応する形状に形成されている。受光素子２３の数については、光パターンの構成に応じて適宜変更することができる。
【００２１】
磁場検出部３０は、磁気パターンによる磁場を検出する。磁場検出部３０は、発光部１４及び光検出部２０から外れた位置に配置されている。磁場検出部３０は、チップ基板１０の−Ｚ側（後述の基材１１の第二面１１ｂ）に配置されている。
【００２２】
図２は、チップ基板１０を−Ｚ側から見たときの構成を示す図である。
図２に示すように、磁場検出部３０は、第一検出部３１及び第二検出部３２を有する。第一検出部３１は、チップ基板１０の中央部よりも−Ｘ側に配置されている。第二検出部３２は、チップ基板１０の中央部よりも＋Ｘ側に配置されている。第一検出部３１及び第二検出部３２は、チップ基板１０の中央部を挟む位置に配置されている。なお、第一検出部３１及び第二検出部３２は、チップ基板１０の中央部に配置されてもよいし、チップ基板１０の端部に配置されてもよい。
【００２３】
第一検出部３１及び第二検出部３２は、磁性薄膜３３を有している。磁性薄膜３３は、例えば金属配線などによって形成された直交する２つの繰り返しパターンを有している。磁性薄膜３３は、接続配線３４によって第三電極１３ｃに接続されている。第三電極１３ｃは、第二電極１３ｂに接続されている。第三電極１３ｃは、Ｚ方向視で第二電極１３ｂに重なる位置に配置されている。
【００２４】
図３は、図１におけるＡ１−Ａ５（Ａ１−Ａ２−Ａ３−Ａ４−Ａ５）断面に沿った構成を左右方向に展開したときの構成を示す図である。
図３に示すように、チップ基板１０のうち基材１１の＋Ｚ側の第一面１１ａには、絶縁層１５、受光素子２３、保護層１６及び電極１３が順に積層されている。
【００２５】
絶縁層１５は、例えばＳｉＯ２などを用いて形成されている。受光素子２３は、絶縁層１５上に形成されており、保護層１６によって覆われている。保護層１６は、例えばＳｉＮやＳｉＯ２などを用いて形成されている。保護層１６上には、第一電極１３ａ及び第二電極１３ｂが形成されている。第一電極１３ａは、不図示の配線を介して受光素子２３に接続されている。
【００２６】
チップ基板１０のうち基材１１の第二面１１ｂには、シールド層１７、絶縁層１８、磁性薄膜３３、保護層１９及び第三電極１３ｃが順に積層されている。シールド層１７は、例えばアルミニウムなどの金属を用いて形成されている。シールド層１７は、上記の所定の磁気パターンによる磁場以外の磁場のうち少なくとも一部を遮蔽し、磁性薄膜３３から出力される電気信号のノイズを低下させる機能を有する。
【００２７】
絶縁層１８は、例えばＳｉＯ２などを用いて形成されている。保護層１９は、例えばＳｉＮやＳｉＯ２などを用いて形成されている。光検出部２０の受光素子２３は、絶縁層１５上に配置されており、保護層１６によって覆われている。磁場検出部３０の磁性薄膜３３及び接続配線３４は、絶縁層１８上に形成されており、保護層１９によって覆われている。
【００２８】
保護層１９上には、第三電極１３ｃが形成されている。第三電極１３ｃは、接続配線３４を介して磁性薄膜３３に接続されている。チップ基板１０にはスルーホールＨが形成されている。第三電極１３ｃは、スルーホールＨを埋めるように形成された貫通部１３ｄを介して第二電極１３ｂに接続されている。接続配線３４は、貫通部１３ｄに接続されている。
【００２９】
図４は、チップ基板１０の回路構成の一例である制御回路ＣＣを示すブロック図である。
図４に示すように、チップ基板１０には、第一検出部３１及び第二検出部３２の磁性薄膜３３に接続されたコンパレータ３５が設けられている。コンパレータ３５は、処理回路１２に接続されている。コンパレータ３５は、磁場検出部３０において検出された検出信号（ＭＡｎ、ＭＡｐ、ＭＢｎ、ＭＢｐ）を受信する。そして、コンパレータ３５は、２値化した多回転信号ＭＡ及びＭＢを生成し、その多回転信号ＭＡ及びＭＢを処理回路１２に送信する。
【００３０】
また、チップ基板１０には、インクリメンタルパターンを検出する第一受光部２１の受光素子２３に接続されたアンプ２４及びコンパレータ２６と、アブソリュートパターンを検出する第二受光部２２の受光素子２３に接続されたアンプ２５及びコンパレータ２７とが形成されている。コンパレータ２６は、第一受光部２１において検出され、アンプ２４によって増幅された検出信号を受信する。そして、コンパレータ２６は、２値化したインクリメンタル信号ＩＮＣを生成し、そのインクリメンタル信号ＩＮＣを処理回路１２に送信する。コンパレータ２７は、第二受光部２２において検出され、アンプ２５によって増幅された検出信号を受信する。そして、コンパレータ２７は、２値化したアブソリュート信号ＡＢＳを生成し、そのアブソリュート信号ＡＢＳを処理回路１２に送信する。
【００３１】
処理回路１２は、コンパレータ３５から受信した多回転信号ＭＡ及びＭＢに基づき多回転情報ＭＴを生成し、コンパレータ２６から受信した内挿用のインクリメンタル信号ＩＮＣとコンパレータ２７から受信したアブソリュート信号ＡＢＳとに基づき一回転情報ＳＴを生成する。例えば、処理回路１２は、外部コントローラＣＯＮＴからの要求などによって、多回転情報ＭＴと一回転情報ＳＴとを含む位置情報を外部コントローラＣＯＮＴへシリアル方式で出力する。処理回路１２は、第一電極１３ａに接続されている。例えば上記位置情報は、第一電極１３ａを介して外部コントローラＣＯＮＴに出力される。なお、本実施形態における制御回路ＣＣは、アンプ２４及び２５、コンパレータ２６及び２７、コンパレータ３５、処理回路１２、を有する構成であるが、例えば処理回路１２を有していない構成でもよい。また、本実施形態における一回転情報ＳＴは、絶対位置情報であるが、相対位置情報でも構わない。
【００３２】
次に、図５〜図８を参照して、上記のように構成された位置情報検出センサ１００の製造方法を説明する。
図５〜図８は、位置情報検出センサ１００の製造過程を示す図である。
まず、図５に示すように、処理回路１２、アンプ２４及び２５、コンパレータ２６、２７及び３５が形成された基材１１の第一面１１ａ上に絶縁層１５を形成する。なお、基材１１に上記の処理回路１２、アンプ２４及び２５、コンパレータ２６、２７及び３５を形成する工程を行っても構わない（制御回路形成工程）。絶縁層１５を形成した後、当該絶縁層１５上に例えばスパッタリング法やフォトリソグラフィ法、エッチング法を用いて受光素子２３及び不図示の配線をパターニングする（光検出部形成工程）。
【００３３】
受光素子２３及び不図示の配線を形成した後、当該受光素子２３を含む絶縁層１５上に保護層１６を形成する（保護層形成工程）。保護層１６を形成した後、当該保護層１６上に第一電極１３ａ及び第二電極１３ｂをパターニングする。この段階において、第一電極１３ａ及び第二電極１３ｂは、保護層１６上に積層させた状態である。
【００３４】
次に、図６に示すように、基材１１の第二面１１ｂ上にシールド層１７を形成する（シールド層形成工程）。シールド層１７を形成した後、当該シールド層１７上に絶縁層１８を形成する。絶縁層１８を形成した後、絶縁層１８上に例えばスパッタリング法やフォトリソグラフィ法、エッチング法を用いて磁性薄膜３３及び接続配線３４を形成する（磁場検出部形成工程）。この場合、第一検出部３１の磁性薄膜３３と第二検出部３２の磁性薄膜３３とを同一工程で形成する。磁性薄膜３３を形成した後、当該磁性薄膜３３を含む絶縁層１８上に保護層１９を形成する（保護層形成工程）。
【００３５】
次に、図７に示すように、保護層１９の表面から第二電極１３ｂの底部までの部分に、例えばエッチング法などを用いてスルーホールＨを形成する。当該スルーホールＨは、保護層１９、絶縁層１８、シールド層１７、基材１１、絶縁層１５及び保護層１６を貫通して形成される。スルーホールＨは、接続配線３４の一部が露出するように形成される。
【００３６】
次に、図８に示すように、スルーホールＨの内部に貫通部１３ｄを形成する。当該貫通部１３ｄは、スルーホールＨに露出している接続配線３４に接続される（接続工程）。貫通部１３ｄを形成した後、当該貫通部１３ｄに重なるように、例えば第三電極１３ｃをパターニングする（電極形成工程）。その後、保護層１６上に発光部１４を配置させる（光射出部形成工程）ことにより、位置情報検出センサ１００が形成される。
【００３７】
以上のように、本実施形態によれば、光学パターンを介した光を検出する光検出部２０と、磁気パターンによる磁場を検出する磁場検出部３０と、を備え、光検出部２０と磁場検出部３０とが同一のチップ基板１０に実装されているので、両者をそれぞれ独立した部品として形成する場合に比べて、小型化が可能となる。また、本実施形態によれば、製造工程において、磁場検出部３０と光検出部２０とを同一のチップ基板１０に実装できるので、製造コストを低減できる。
【００３８】
また、本実施形態によれば、アンプ（例、アンプ２４及び２５）やコンパレータ（例、コンパレータ２６、２７及び３５）のような複数の機能をチップ基板１０に内蔵できるため、耐ノイズ性能が向上する。例えば、本実施形態における位置情報検出センサ１００は、アンプ（例、アンプ２４及び２５）やコンパレータ（例、コンパレータ２６、２７及び３５）のような複数の機能をチップ基板１０に内蔵することによって互いをつなぐラインの長さを短くできるため、磁場検出部３０とコンパレータ３５とをつなぐライン、アンプ（例、アンプ２４及び２５）とコンパレータ（例、コンパレータ２６及び２７）とをつなぐライン、や光検出部３０とアンプ（例、アンプ２４及び２５）とをつなぐライン等を、小型化やバックアップ時を考慮して、微小ラインで形成することができる。
【００３９】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態を説明する。
本実施形態では、磁場検出部３０の配置が第一実施形態とは異なっているため、当該相違点を中心に説明する。また、第一実施形態と同一の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略あるいは簡略化する。
【００４０】
図９は、本実施形態に係る位置情報検出センサ２００の構成を示す図である。
図９に示すように、本実施形態では、チップ基板１０のうち同一面（例、＋Ｚ側の面）に光検出部２０と磁場検出部３０とが設けられている。なお、Ｚ方向視における位置は、第一実施形態と同様に、第一検出部３１と第二検出部３２とで光検出部２０及び発光部１４を挟む位置に設けられている。
【００４１】
なお、第一検出部３１と第二検出部３２とは、図９のように、所定のＹ方向に沿って、第二受光部２２、第一検出部３１及び第二検出部３２、第一受光部２１、の順に配置されている。また、第一検出部３１と第二検出部３２とは、後述の図１８のように、所定のＹ方向に沿って、第一検出部３１及び第二検出部３２、第二受光部２２、第一受光部２１、の順に配置されてもよい。
【００４２】
また、本実施形態における第一検出部３１と第二検出部３２とは、第一受光部２１、第二受光部２２及び発光部１４のうち少なくとも２つがチップ基板に並んで配置される一方向と直交する方向に沿って配置されてもよいし、第一受光部２１、第二受光部２２及び発光部１４のうち少なくとも２つがチップ基板に並んで配置される一方向に沿って配置されてもよい（後述の図１８など）。
【００４３】
図１０は、図９におけるＢ１−Ｂ５（Ｂ１−Ｂ２−Ｂ３−Ｂ４−Ｂ５）断面に沿った構成を左右方向に展開したときの構成を示す図である。
図１０に示すように、チップ基板１０のうち基材１１の＋Ｚ側の第一面１１ａには、シールド層１７、絶縁層１５、受光素子２３、磁性薄膜３３、保護層１６及び電極１３が順に積層されている。本実施形態では、シールド層１７が第一面１１ａ上に設けられており、絶縁層１５はシールド層１７上に設けられている。
【００４４】
受光素子２３及び磁性薄膜３３は、絶縁層１５上に形成されており、保護層１６によって覆われている。保護層１６上には、第一電極１３ａ及び第二電極１３ｂが形成されている。第一電極１３ａは、不図示の配線を介して受光素子２３に接続されている。磁性薄膜３３は、接続配線３４（図９参照）を介して第二電極１３ｂに接続されている。
【００４５】
次に、図１１〜図１４を参照して、上記のように構成された位置情報検出センサ２００の製造方法を説明する。
図１１〜図１４は、位置情報検出センサ２００の製造過程を示す図である。
まず、図１１に示すように、基材１１の第一面１１ａ上にシールド層１７を形成し、当該シールド層１７上に絶縁層１５を形成する。
【００４６】
絶縁層１５を形成した後、図１２に示すように、当該絶縁層１５上に例えばスパッタリング法やフォトリソグラフィ法、エッチング法を用いて受光素子２３及び不図示の配線をパターニングする（光検出部形成工程）。受光素子２３及び不図示の配線を形成した後、絶縁層１５上に例えばスパッタリング法やフォトリソグラフィ法、エッチング法を用いて磁性薄膜３３及び接続配線３４を形成する（磁場検出部形成工程）。
【００４７】
絶縁層１５上に受光素子２３及び磁性薄膜３３を形成した後、図１３に示すように、これら受光素子２３及び磁性薄膜３３を含む絶縁層１５上に保護層１６を形成する（保護層形成工程）。したがって、本実施形態では、受光素子２３及び磁性薄膜３３を被う保護層１６を一工程で形成することができる。
【００４８】
保護層１６を形成した後、図１４に示すように、当該保護層１６上に第一電極１３ａ及び第二電極１３ｂをパターニングする。この場合、受光素子２３の不図示の配線に接続されるように第一電極１３ａを形成すると共に、磁性薄膜３３の接続配線３４に接続されるように第二電極１３ｂを形成する。第一電極１３ａ及び第二電極１３ｂは同一層に形成されるため、第一電極１３ａ及び第二電極１３ｂを同一工程で形成することができる。その後、保護層１６上に発光部１４を配置させることにより、位置情報検出センサ２００が形成される。
【００４９】
以上のように、本実施形態によれば、光検出部２０と磁場検出部３０とがチップ基板１０の同一面に設けられているため、光検出部２０と磁場検出部３０とをチップ基板１０の異なる面に形成する場合に比べて製造工程をさらに短縮することができる。
【００５０】
［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態を説明する。
図１５は、本実施形態に係るエンコーダ及びモータ装置の構成を示す図である。
図１５に示すように、モータ装置ＭＴＲは、回転軸ＳＦと、当該回転軸ＳＦを回転させる駆動部ＢＤと、回転軸ＳＦの回転情報を検出するエンコーダＥＣとを有している。図１５では、回転軸ＳＦの中心軸方向がＺ方向と設定されている。
【００５１】
エンコーダＥＣは、回転部Ｒ、検出部Ｄを有している。回転部Ｒは、モータ装置ＭＴＲの回転軸ＳＦに固定されており、回転軸ＳＦと一体的に回転する。回転部Ｒは、例えばＳＵＳなどを用いて円盤状に形成されている。回転部Ｒの構成材料としてＳＵＳなどの剛性の高い材料を用いることで、耐変形性などに優れた回転部Ｒが形成される。回転部Ｒの構成材料として、他の材料を用いても勿論構わない。回転部Ｒは、取付部３２０、パターン形成部３２１及び凹部３２３を有している。
【００５２】
取付部３２０は、回転部Ｒの下面Ｒｂに設けられている。取付部３２０の下面側には、平面視中央部に挿入穴３２０ａが形成されている。挿入穴３２０ａは、上記モータ装置ＭＴＲの回転軸ＳＦが挿入されるようになっている。取付部３２０は、回転軸ＳＦが挿入穴３２０ａに挿入された状態で回転軸ＳＦと取付部３２０との間を固定する固定機構（不図示）を有している。
【００５３】
パターン形成部３２１は、回転部Ｒの上面Ｒａの周縁部に円環状に設けられている。パターン形成部３２１には、光反射パターン３２４が形成されている。光反射パターン３２４は、例えば回転部Ｒの外周に沿って円環状に形成されている。
【００５４】
例えば、光反射パターン３２４は、インクリメンタルパターン３２４ａ及びアブソリュートパターン３２４ｂを有している。インクリメンタルパターン３２４ａは、光反射パターン３２４のうち回転部Ｒの径方向の外側に形成されている。アブソリュートパターン３２４ｂは、光反射パターン３２４のうち回転部Ｒの径方向の内側に形成されている。
【００５５】
凹部３２３は、取付部３２０と反対側の上面Ｒａ側に形成されている。凹部３２３には、磁石部材Ｍが収容されるようになっている。
【００５６】
磁石部材Ｍは、回転部Ｒの回転方向に沿って円環状に形成された永久磁石である。磁石部材Ｍは、例えば回転部Ｒの周縁部に配置されている。磁石部材Ｍには、所定の磁気パターン３３４が形成されている。磁石部材Ｍの磁気パターン３３４として、例えば回転軸ＳＦの軸方向に見て円環の半分の領域がＮ極に着磁され、円環の他の半分の領域がＳ極に着磁された磁気パターンなどが挙げられる。磁石部材Ｍは、回転部Ｒの凹部３２３に収容されている。磁石部材Ｍは、回転部Ｒとの間で例えば不図示の接着剤などを介して固着されている。したがって、磁石部材Ｍは、回転部Ｒとの間で一体的に形成されている。
【００５７】
検出部Ｄは、筐体３４１、センサＳＲ及びバイアス磁石３４２を有している。センサＳＲは、上記の光反射パターン３２４を介した光及び磁石部材Ｍの磁気パターン３３４による磁場を検出する。センサＳＲとしては、例えば上記第一実施形態に記載の位置情報検出センサ１００や、上記第二実施形態に記載の位置情報検出センサ２００などが用いられる。
【００５８】
バイアス磁石３４２は、磁石部材Ｍの磁場との間で合成磁場を形成する磁石である。バイアス磁石３４２を構成する材料として、例えばサマリウム・コバルトなどの磁力の大きい希土類磁石などが挙げられる。
【００５９】
センサＳＲの磁場検出部３０のうち第一検出部３１及び第二検出部３２に設けられる磁性薄膜３３は、バイアス磁石３４２との間で磁気抵抗素子として機能する。すなわち、磁場の方向が磁性薄膜３３の繰り返しパターンに流れる電流の方向の垂直方向に近くなると電気抵抗が低下する。磁性薄膜３３は、この電気抵抗の低下を利用して磁場の方向を電気信号に変換するようになっている。
【００６０】
次に、第一検出部３１及び第二検出部３２と回転軸ＳＦとの位置関係について説明する。図１６は、検出部Ｄの構成を示す図である。図１６では、センサＳＲの配置が第一実施形態における位置情報検出センサ１００の配置に一致するようにＸＹＺ方向が設定されている。第一検出部３１及び第二検出部３２と回転軸ＳＦとの位置関係を説明するため、図１６には回転軸ＳＦの位置を示している。
【００６１】
図１６に示すように、回転軸ＳＦの中心軸方向視（Ｚ方向視）において、回転軸ＳＦの中心軸ＣからセンサＳＲ側へＹ方向に平行に伸びる基準線分ＳＧ０を０°とし、この基準線分ＳＧ０と、Ｚ方向視において中心軸Ｃから第一検出部３１へ向けて伸びる第一線分ＳＧ１とで形成される角度をθ１とし、上記基準線分ＳＧ０と、Ｚ方向視において中心軸Ｃから第二検出部３２へ向けて伸びる第二線分ＳＧ２とで形成される角度をθ２とすると、第一検出部３１及び第二検出部３２は、０°＜θ１＜９０°、かつ、０°＜θ２＜９０°を満たすように配置されている。本実施形態では、一例として、θ１＋θ２＝９０°となるように第一検出部３１及び第二検出部３２が配置されている。なお、基準線分ＳＧ０の端部は、回転軸ＳＦの中心軸Ｃに限られず、他の位置（例、光反射パターン３２４の中心軸）であっても構わない。
【００６２】
また、中心軸Ｃから第一検出部３１までの距離である第一線分ＳＧ１の長さをＬ１とし、中心軸Ｃから第二検出部３２までの距離である第二線分ＳＧ２の長さをＬ２とし、第一線分ＳＧ１と第二線分ＳＧ２とで形成される角度をθ３とし、第一検出部３１と第二検出部３２との距離をＬ３とすると、第一検出部３１及び第二検出部３２は、
（Ｌ３）２＝（Ｌ１）２＋（Ｌ２）２−２・Ｌ１・Ｌ２・ｃｏｓθ３
（０°＜θ３＜１８０°）
を満たすように配置されている。
【００６３】
なお、Ｌ１＝Ｌ２である場合、第一検出部３１及び第二検出部３２は、中心軸Ｃを中心とする同じ円の円周上に配置されていることになる。この場合において、当該円の半径をＲとし、上記角度θ３によって規定される円弧の長さをＲａとすると、第一検出部３１及び第二検出部３２は、
Ｒａ＝２πＲ×（θ３／３６０°）
（０°＜θ３＜１８０°）
を満たすように配置されている。
【００６４】
以上のように、本実施形態に係るエンコーダＥＣは、モータ装置ＭＴＲの回転軸ＳＦに固定され、光反射パターン３２４及び磁気パターン３３４が形成された回転部Ｒと、光反射パターン３２４を介した光及び磁気パターン３３４による磁場を検出する検出部Ｄとを備え、検出部Ｄとして、上記実施形態に記載の位置情報検出センサ１００又は２００が用いられているので、小型で検出信頼性の高いエンコーダＥＣ、及び、回転特性の高いモータ装置ＭＴＲ、を提供することができる。
【００６５】
［第四実施形態］
次に、本発明の第四実施形態を説明する。
図１７は、一例として第一実施形態〜第三実施形態に記載のモータ装置ＭＴＲを備えるロボット装置ＲＢＴの一部（ハンドロボットの指部分の先端）の構成を示す図である。なお、上記実施形態に記載のモータ装置ＭＴＲは、ロボット装置ＲＢＴのアーム部を駆動する駆動部として用いてもよい。
【００６６】
図１７に示すように、ロボット装置ＲＢＴは、末節部１０１、中節部１０２及び関節部１０３を有しており、末節部１０１と中節部１０２とが関節部１０３を介して接続された構成になっている。関節部１０３には軸支持部１０３ａ及び軸部１０３ｂが設けられている。軸支持部１０３ａは中節部１０２に固定されている。軸部１０３ｂは、軸支持部１０３ａによって固定された状態で支持されている。
【００６７】
末節部１０１は、接続部１０１ａ及び歯車１０１ｂを有している。接続部１０１ａには、関節部１０３の軸部１０３ｂが貫通した状態になっており、当該軸部１０３ｂを回転軸として末節部１０１が回転可能になっている。この歯車１０１ｂは、接続部１０１ａに固定されたベベルギアである。接続部１０１ａは、歯車１０１ｂと一体的に回転するようになっている。
【００６８】
中節部１０２は、筐体１０２ａ及びモータ装置ＭＴＲを有している。モータ装置ＭＴＲは、上記実施形態に記載のモータ装置ＭＴＲを用いることができる。モータ装置ＭＴＲは、筐体１０２ａ内に設けられている。モータ装置ＭＴＲには、回転軸部材１０４ａが取り付けられている。回転軸部材１０４ａの先端には、歯車１０４ｂが設けられている。この歯車１０４ｂは、回転軸部材１０４ａに固定されたベベルギアである。歯車１０４ｂは、上記の歯車１０１ｂとの間で噛み合った状態になっている。なお、回転軸部材１０４ａに直接ギアが形成された構成であっても構わない。
【００６９】
上記のように構成されたロボット装置ＲＢＴは、モータ装置ＭＴＲの駆動によって回転軸部材１０４ａが回転し、当該回転軸部材１０４ａと一体的に歯車１０４ｂが回転する。歯車１０４ｂの回転は、当該歯車１０４ｂと噛み合った歯車１０１ｂに伝達され、歯車１０１ｂが回転する。当該歯車１０１ｂが回転することで接続部１０１ａも回転し、これにより末節部１０１が軸部１０３ｂを中心に回転する。
【００７０】
このように、本実施形態によれば、小型で回転特性の高いモータ装置ＭＴＲを搭載することにより、軽量で機動性の高いロボット装置ＲＢＴが提供される。
【００７１】
本発明の技術範囲は上記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適宜変更を加えることができる。
上記実施形態においては、チップ基板１０に発光部１４及び光検出部２０が設けられる光反射型の構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。例えば、図１８に示すように、チップ基板１０に発光部１４が設けられていない構成としても構わない。このような構成の位置情報検出センサ３００は、例えば光学パターンとして光透過型のパターンを有するエンコーダに取り付けて用いることができる。
【００７２】
また、上記実施形態においては、光検出部２０において一回転情報を検出し、磁場検出部３０において多回転情報を検出する構成としたが、これに限られることは無く、光検出部２０において多回転情報を検出し、磁場検出部３０において一回転情報を検出する構成であっても構わない。また、上記実施形態における第一検出部３１及び第二検出部３２は、ＭＲセンサで構成されているが、ＧＩＧセンサ、ＧＭＲセンサやホール素子のようなセンサで構成されてもよい。
【符号の説明】
【００７３】
ＭＴＲ…モータ装置 ＳＦ…回転軸 ＢＤ…駆動部 ＥＣ…エンコーダ Ｒ…回転部 Ｄ…検出部 ＲＢＴ…ロボット装置 ＳＧ０…基準線分 ＳＧ１…第一線分 ＳＧ２…第二線分 １０…チップ基板 １１…基材 １１ａ…第一面 １１ｂ…第二面 １２…処理回路 １３…電極 １３ａ…第一電極 １３ｂ…第二電極 １３ｃ…第三電極 １３ｄ…貫通部 １４…発光部 １５、１８…絶縁層 １６、１９…保護層 １７…シールド層 ２０…光検出部 ２１…第一受光部 ２２…第二受光部 ２３…受光素子 ３０…磁場検出部 ３１…第一検出部 ３２…第二検出部 ３３…磁性薄膜 １００、２００、３００…位置情報検出センサ ３２４…光反射パターン ３３４…磁気パターン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置情報検出センサ、位置情報検出センサの製造方法、エンコーダ、モータ装置及びロボット装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータの回転軸など回転体の回転数や位置情報を検出する装置として、エンコーダが知られている（例えば、特許文献１）。エンコーダは、例えばモータの回転軸に取り付けられて用いられる。エンコーダの具体的構成として、例えば所定の光反射パターン及び磁気パターンが形成された回転部を回転軸と一体的に回転させ、例えば光反射パターンに光を照射して反射光を読み取ると共に、例えば磁気パターンの変化を検出することで、モータの回転軸の回転情報を検出できるようになっている。
【０００３】
上記のような構成のエンコーダにおいては、上記回転部と、例えば反射光や磁気パターンの変化を検出する検出部などを有する本体部とを備えている。光反射パターンを介した光を読み取るセンサとして、例えば発光部及び受光部を有する受発光センサが用いられている。また、磁気パターンの変化を検出するセンサとして、磁気センサが用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２０５４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、受発光センサ及び磁気センサは、それぞれ独立した部品として形成されており、本体部の異なる位置に実装されていた。このため、本体部には受発光センサ及び磁気センサをそれぞれ実装するためのスペースを確保する必要があり、本体部を小型化する上での課題となっていた。
【０００６】
以上のような事情に鑑み、本発明は、小型化が可能な位置情報検出センサ、位置情報検出センサの製造方法、エンコーダ、モータ装置及びロボット装置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】
【０００７】
本発明の第一の態様に従えば、光学パターンを介した光を検出する光検出部と、磁気パターンによる磁場を検出する磁場検出部と、を備え、光検出部と磁場検出部とは、同一のチップ基板に実装されている位置情報検出センサが提供される。
【０００８】
本発明の第二の態様に従えば、光学パターンを介した光を検出する光検出部をチップ基板に実装する光検出部形成工程と、磁気パターンによる磁場を検出する磁場検出部をチップ基板に実装する磁場検出部形成工程とを含む位置情報検出センサの製造方法が提供される。
【０００９】
本発明の第三の態様に従えば、測定対象の回転子に固定され、光学パターン及び磁気パターンが形成された回転部と、光学パターンを介した光及び磁気パターンによる磁場を検出する検出部とを備え、検出部として、本発明の第一の態様に従う位置情報検出センサが用いられているエンコーダが提供される。
【００１０】
本発明の第四の態様に従えば、回転子と、回転子を回転させる駆動部と、回転子に固定され、回転子の位置情報を検出するエンコーダとを備え、エンコーダとして、本発明の第三の態様に従うエンコーダが用いられているモータ装置が提供される。
【００１１】
本発明の第五の態様に従えば、回転部材と、回転部材を回転させるモータ装置とを備え、モータ装置として、本発明の第四の態様に従うモータ装置が用いられているロボット装置が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の態様によれば、小型化が可能な位置情報検出センサ、位置情報検出センサの製造方法、エンコーダ、モータ装置及びロボット装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第一実施形態に係る位置情報検出センサの構成を示す平面図。
【図２】本実施形態に係る位置情報検出センサの構成を示す底面図。
【図３】本実施形態に係る位置情報検出センサの構成を示す断面図。
【図４】本実施形態に係る位置情報検出センサの処理系を示すブロック図。
【図５】本実施形態に係る位置情報検出センサの製造過程を示す図。
【図６】本実施形態に係る位置情報検出センサの製造過程を示す図。
【図７】本実施形態に係る位置情報検出センサの製造過程を示す図。
【図８】本実施形態に係る位置情報検出センサの製造過程を示す図。
【図９】本発明の第二実施形態に係る位置情報検出センサの構成を示す平面図。
【図１０】本実施形態に係る位置情報検出センサの構成を示す断面図。
【図１１】本実施形態に係る位置情報検出センサの製造過程を示す図。
【図１２】本実施形態に係る位置情報検出センサの製造過程を示す図。
【図１３】本実施形態に係る位置情報検出センサの製造過程を示す図。
【図１４】本実施形態に係る位置情報検出センサの製造過程を示す図。
【図１５】本発明の第三実施形態に係るモータ装置及びエンコーダの構成を示す図。
【図１６】本実施形態に係るエンコーダの一部の構成を示す図。
【図１７】本発明の第四実施形態に係るロボット装置の構成を示す図。
【図１８】本発明に係る位置情報検出センサの他の構成例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［第一実施形態］
以下、図面を参照して、本発明の第一実施形態を説明する。
図１は、本実施形態に係る位置情報検出センサ１００の構成を示す平面図である。
図１に示すように、位置情報検出センサ１００は、平面視で矩形に形成されたチップ基板１０に光検出部２０及び磁場検出部３０が実装された構成である。光検出部２０は、所定の光学パターンを介した光を検出する。光学パターンとしては、例えば、原点パターン、インクリメンタルパターンや、アブソリュートパターンなどが挙げられる。磁場検出部３０は、所定の磁気パターンによる磁場を検出する。
【００１５】
以下、各図の説明においてはＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。チップ基板１０の一辺に平行な方向をＸ方向とし、当該一辺に直交する方向をＹ方向とし、チップ基板１０の厚さ方向をＺ方向とする。
【００１６】
チップ基板１０は、基材１１、処理回路１２、電極１３及び発光部１４を有している。基材１１は、例えばシリコンなどの半導体材料を用いて形成されており、Ｚ方向視で矩形の板状に形成されている。処理回路１２は、基材１１の内部に形成されている。処理回路１２は、光検出部２０及び磁場検出部３０によって検出された情報を処理する。
【００１７】
電極１３は、チップ基板１０と外部との間で信号の入出力を行う。電極１３は、チップ基板１０のうち＋Ｘ側の辺及び−Ｘ側の辺に沿って複数配置されている。電極１３は、処理回路１２や発光部１４、光検出部２０などに接続される第一電極１３ａと、磁場検出部３０に接続される第二電極１３ｂとを有する。第一電極１３ａ及び第二電極１３ｂは、Ｙ方向に一列に配置されている。第一電極１３ａ及び第二電極１３ｂは、図中一点鎖線で示すリード線などを介して外部の電極に電気的に接続されている。第二電極１３ｂは、チップ基板１０の＋Ｚ側の面と−Ｚ側の面とを貫通して形成されている。
【００１８】
発光部１４は、上記の光パターンに照射する光を射出する。発光部１４は、Ｚ方向視でチップ基板１０の中央部に配置されている。発光部１４は、発光素子１４ａ、接続部１４ｂ及びカソード電極１４ｃを有しており、他に不図示のアノード電極を有している。発光素子１４ａは、一方向又は複数方向に向けてレーザ光を射出可能に形成されている。接続部１４ｂとカソード電極１４ｃとの間は、例えばリード線などによって接続されている。
【００１９】
光検出部２０は、光パターンを介した光を受光する。光検出部２０は、第一受光部２１及び第二受光部２２を有する。第一受光部２１は、光パターンのうちインクリメンタルパターンを検出する。第一受光部２１は、発光部１４及び光検出部２０の＋Ｙ側に配置されている。第二受光部２２は、光パターンのうちアブソリュートパターンを検出する。第二受光部２２は、発光部１４及び光検出部２０の−Ｙ側に配置されている。したがって、第一受光部２１及び第二受光部２２は、発光部１４及び光検出部２０をＹ方向に挟んで配置されている。
【００２０】
第一受光部２１及び第二受光部２２は、それぞれ複数の受光素子２３を有している。受光素子２３としては、例えばフォトダイオードなどが用いられている。受光素子２３は、基材１１のうち−Ｙ側の辺及び＋Ｙ側の辺に沿って配置されている。受光素子２３は、光パターンの形状に対応する形状に形成されている。受光素子２３の数については、光パターンの構成に応じて適宜変更することができる。
【００２１】
磁場検出部３０は、磁気パターンによる磁場を検出する。磁場検出部３０は、発光部１４及び光検出部２０から外れた位置に配置されている。磁場検出部３０は、チップ基板１０の−Ｚ側（後述の基材１１の第二面１１ｂ）に配置されている。
【００２２】
図２は、チップ基板１０を−Ｚ側から見たときの構成を示す図である。
図２に示すように、磁場検出部３０は、第一検出部３１及び第二検出部３２を有する。第一検出部３１は、チップ基板１０の中央部よりも−Ｘ側に配置されている。第二検出部３２は、チップ基板１０の中央部よりも＋Ｘ側に配置されている。第一検出部３１及び第二検出部３２は、チップ基板１０の中央部を挟む位置に配置されている。なお、第一検出部３１及び第二検出部３２は、チップ基板１０の中央部に配置されてもよいし、チップ基板１０の端部に配置されてもよい。
【００２３】
第一検出部３１及び第二検出部３２は、磁性薄膜３３を有している。磁性薄膜３３は、例えば金属配線などによって形成された直交する２つの繰り返しパターンを有している。磁性薄膜３３は、接続配線３４によって第三電極１３ｃに接続されている。第三電極１３ｃは、第二電極１３ｂに接続されている。第三電極１３ｃは、Ｚ方向視で第二電極１３ｂに重なる位置に配置されている。
【００２４】
図３は、図１におけるＡ１−Ａ５（Ａ１−Ａ２−Ａ３−Ａ４−Ａ５）断面に沿った構成を左右方向に展開したときの構成を示す図である。
図３に示すように、チップ基板１０のうち基材１１の＋Ｚ側の第一面１１ａには、絶縁層１５、受光素子２３、保護層１６及び電極１３が順に積層されている。
【００２５】
絶縁層１５は、例えばＳｉＯ２などを用いて形成されている。受光素子２３は、絶縁層１５上に形成されており、保護層１６によって覆われている。保護層１６は、例えばＳｉＮやＳｉＯ２などを用いて形成されている。保護層１６上には、第一電極１３ａ及び第二電極１３ｂが形成されている。第一電極１３ａは、不図示の配線を介して受光素子２３に接続されている。
【００２６】
チップ基板１０のうち基材１１の第二面１１ｂには、シールド層１７、絶縁層１８、磁性薄膜３３、保護層１９及び第三電極１３ｃが順に積層されている。シールド層１７は、例えばアルミニウムなどの金属を用いて形成されている。シールド層１７は、上記の所定の磁気パターンによる磁場以外の磁場のうち少なくとも一部を遮蔽し、磁性薄膜３３から出力される電気信号のノイズを低下させる機能を有する。
【００２７】
絶縁層１８は、例えばＳｉＯ２などを用いて形成されている。保護層１９は、例えばＳｉＮやＳｉＯ２などを用いて形成されている。光検出部２０の受光素子２３は、絶縁層１５上に配置されており、保護層１６によって覆われている。磁場検出部３０の磁性薄膜３３及び接続配線３４は、絶縁層１８上に形成されており、保護層１９によって覆われている。
【００２８】
保護層１９上には、第三電極１３ｃが形成されている。第三電極１３ｃは、接続配線３４を介して磁性薄膜３３に接続されている。チップ基板１０にはスルーホールＨが形成されている。第三電極１３ｃは、スルーホールＨを埋めるように形成された貫通部１３ｄを介して第二電極１３ｂに接続されている。接続配線３４は、貫通部１３ｄに接続されている。
【００２９】
図４は、チップ基板１０の回路構成の一例である制御回路ＣＣを示すブロック図である。
図４に示すように、チップ基板１０には、第一検出部３１及び第二検出部３２の磁性薄膜３３に接続されたコンパレータ３５が設けられている。コンパレータ３５は、処理回路１２に接続されている。コンパレータ３５は、磁場検出部３０において検出された検出信号（ＭＡｎ、ＭＡｐ、ＭＢｎ、ＭＢｐ）を受信する。そして、コンパレータ３５は、２値化した多回転信号ＭＡ及びＭＢを生成し、その多回転信号ＭＡ及びＭＢを処理回路１２に送信する。
【００３０】
また、チップ基板１０には、インクリメンタルパターンを検出する第一受光部２１の受光素子２３に接続されたアンプ２４及びコンパレータ２６と、アブソリュートパターンを検出する第二受光部２２の受光素子２３に接続されたアンプ２５及びコンパレータ２７とが形成されている。コンパレータ２６は、第一受光部２１において検出され、アンプ２４によって増幅された検出信号を受信する。そして、コンパレータ２６は、２値化したインクリメンタル信号ＩＮＣを生成し、そのインクリメンタル信号ＩＮＣを処理回路１２に送信する。コンパレータ２７は、第二受光部２２において検出され、アンプ２５によって増幅された検出信号を受信する。そして、コンパレータ２７は、２値化したアブソリュート信号ＡＢＳを生成し、そのアブソリュート信号ＡＢＳを処理回路１２に送信する。
【００３１】
処理回路１２は、コンパレータ３５から受信した多回転信号ＭＡ及びＭＢに基づき多回転情報ＭＴを生成し、コンパレータ２６から受信した内挿用のインクリメンタル信号ＩＮＣとコンパレータ２７から受信したアブソリュート信号ＡＢＳとに基づき一回転情報ＳＴを生成する。例えば、処理回路１２は、外部コントローラＣＯＮＴからの要求などによって、多回転情報ＭＴと一回転情報ＳＴとを含む位置情報を外部コントローラＣＯＮＴへシリアル方式で出力する。処理回路１２は、第一電極１３ａに接続されている。例えば上記位置情報は、第一電極１３ａを介して外部コントローラＣＯＮＴに出力される。なお、本実施形態における制御回路ＣＣは、アンプ２４及び２５、コンパレータ２６及び２７、コンパレータ３５、処理回路１２、を有する構成であるが、例えば処理回路１２を有していない構成でもよい。また、本実施形態における一回転情報ＳＴは、絶対位置情報であるが、相対位置情報でも構わない。
【００３２】
次に、図５〜図８を参照して、上記のように構成された位置情報検出センサ１００の製造方法を説明する。
図５〜図８は、位置情報検出センサ１００の製造過程を示す図である。
まず、図５に示すように、処理回路１２、アンプ２４及び２５、コンパレータ２６、２７及び３５が形成された基材１１の第一面１１ａ上に絶縁層１５を形成する。なお、基材１１に上記の処理回路１２、アンプ２４及び２５、コンパレータ２６、２７及び３５を形成する工程を行っても構わない（制御回路形成工程）。絶縁層１５を形成した後、当該絶縁層１５上に例えばスパッタリング法やフォトリソグラフィ法、エッチング法を用いて受光素子２３及び不図示の配線をパターニングする（光検出部形成工程）。
【００３３】
受光素子２３及び不図示の配線を形成した後、当該受光素子２３を含む絶縁層１５上に保護層１６を形成する（保護層形成工程）。保護層１６を形成した後、当該保護層１６上に第一電極１３ａ及び第二電極１３ｂをパターニングする。この段階において、第一電極１３ａ及び第二電極１３ｂは、保護層１６上に積層させた状態である。
【００３４】
次に、図６に示すように、基材１１の第二面１１ｂ上にシールド層１７を形成する（シールド層形成工程）。シールド層１７を形成した後、当該シールド層１７上に絶縁層１８を形成する。絶縁層１８を形成した後、絶縁層１８上に例えばスパッタリング法やフォトリソグラフィ法、エッチング法を用いて磁性薄膜３３及び接続配線３４を形成する（磁場検出部形成工程）。この場合、第一検出部３１の磁性薄膜３３と第二検出部３２の磁性薄膜３３とを同一工程で形成する。磁性薄膜３３を形成した後、当該磁性薄膜３３を含む絶縁層１８上に保護層１９を形成する（保護層形成工程）。
【００３５】
次に、図７に示すように、保護層１９の表面から第二電極１３ｂの底部までの部分に、例えばエッチング法などを用いてスルーホールＨを形成する。当該スルーホールＨは、保護層１９、絶縁層１８、シールド層１７、基材１１、絶縁層１５及び保護層１６を貫通して形成される。スルーホールＨは、接続配線３４の一部が露出するように形成される。
【００３６】
次に、図８に示すように、スルーホールＨの内部に貫通部１３ｄを形成する。当該貫通部１３ｄは、スルーホールＨに露出している接続配線３４に接続される（接続工程）。貫通部１３ｄを形成した後、当該貫通部１３ｄに重なるように、例えば第三電極１３ｃをパターニングする（電極形成工程）。その後、保護層１６上に発光部１４を配置させる（光射出部形成工程）ことにより、位置情報検出センサ１００が形成される。
【００３７】
以上のように、本実施形態によれば、光学パターンを介した光を検出する光検出部２０と、磁気パターンによる磁場を検出する磁場検出部３０と、を備え、光検出部２０と磁場検出部３０とが同一のチップ基板１０に実装されているので、両者をそれぞれ独立した部品として形成する場合に比べて、小型化が可能となる。また、本実施形態によれば、製造工程において、磁場検出部３０と光検出部２０とを同一のチップ基板１０に実装できるので、製造コストを低減できる。
【００３８】
また、本実施形態によれば、アンプ（例、アンプ２４及び２５）やコンパレータ（例、コンパレータ２６、２７及び３５）のような複数の機能をチップ基板１０に内蔵できるため、耐ノイズ性能が向上する。例えば、本実施形態における位置情報検出センサ１００は、アンプ（例、アンプ２４及び２５）やコンパレータ（例、コンパレータ２６、２７及び３５）のような複数の機能をチップ基板１０に内蔵することによって互いをつなぐラインの長さを短くできるため、磁場検出部３０とコンパレータ３５とをつなぐライン、アンプ（例、アンプ２４及び２５）とコンパレータ（例、コンパレータ２６及び２７）とをつなぐライン、や光検出部３０とアンプ（例、アンプ２４及び２５）とをつなぐライン等を、小型化やバックアップ時を考慮して、微小ラインで形成することができる。
【００３９】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態を説明する。
本実施形態では、磁場検出部３０の配置が第一実施形態とは異なっているため、当該相違点を中心に説明する。また、第一実施形態と同一の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略あるいは簡略化する。
【００４０】
図９は、本実施形態に係る位置情報検出センサ２００の構成を示す図である。
図９に示すように、本実施形態では、チップ基板１０のうち同一面（例、＋Ｚ側の面）に光検出部２０と磁場検出部３０とが設けられている。なお、Ｚ方向視における位置は、第一実施形態と同様に、第一検出部３１と第二検出部３２とで光検出部２０及び発光部１４を挟む位置に設けられている。
【００４１】
なお、第一検出部３１と第二検出部３２とは、図９のように、所定のＹ方向に沿って、第二受光部２２、第一検出部３１及び第二検出部３２、第一受光部２１、の順に配置されている。また、第一検出部３１と第二検出部３２とは、後述の図１８のように、所定のＹ方向に沿って、第一検出部３１及び第二検出部３２、第二受光部２２、第一受光部２１、の順に配置されてもよい。
【００４２】
また、本実施形態における第一検出部３１と第二検出部３２とは、第一受光部２１、第二受光部２２及び発光部１４のうち少なくとも２つがチップ基板に並んで配置される一方向と直交する方向に沿って配置されてもよいし、第一受光部２１、第二受光部２２及び発光部１４のうち少なくとも２つがチップ基板に並んで配置される一方向に沿って配置されてもよい（後述の図１８など）。
【００４３】
図１０は、図９におけるＢ１−Ｂ５（Ｂ１−Ｂ２−Ｂ３−Ｂ４−Ｂ５）断面に沿った構成を左右方向に展開したときの構成を示す図である。
図１０に示すように、チップ基板１０のうち基材１１の＋Ｚ側の第一面１１ａには、シールド層１７、絶縁層１５、受光素子２３、磁性薄膜３３、保護層１６及び電極１３が順に積層されている。本実施形態では、シールド層１７が第一面１１ａ上に設けられており、絶縁層１５はシールド層１７上に設けられている。
【００４４】
受光素子２３及び磁性薄膜３３は、絶縁層１５上に形成されており、保護層１６によって覆われている。保護層１６上には、第一電極１３ａ及び第二電極１３ｂが形成されている。第一電極１３ａは、不図示の配線を介して受光素子２３に接続されている。磁性薄膜３３は、接続配線３４（図９参照）を介して第二電極１３ｂに接続されている。
【００４５】
次に、図１１〜図１４を参照して、上記のように構成された位置情報検出センサ２００の製造方法を説明する。
図１１〜図１４は、位置情報検出センサ２００の製造過程を示す図である。
まず、図１１に示すように、基材１１の第一面１１ａ上にシールド層１７を形成し、当該シールド層１７上に絶縁層１５を形成する。
【００４６】
絶縁層１５を形成した後、図１２に示すように、当該絶縁層１５上に例えばスパッタリング法やフォトリソグラフィ法、エッチング法を用いて受光素子２３及び不図示の配線をパターニングする（光検出部形成工程）。受光素子２３及び不図示の配線を形成した後、絶縁層１５上に例えばスパッタリング法やフォトリソグラフィ法、エッチング法を用いて磁性薄膜３３及び接続配線３４を形成する（磁場検出部形成工程）。
【００４７】
絶縁層１５上に受光素子２３及び磁性薄膜３３を形成した後、図１３に示すように、これら受光素子２３及び磁性薄膜３３を含む絶縁層１５上に保護層１６を形成する（保護層形成工程）。したがって、本実施形態では、受光素子２３及び磁性薄膜３３を被う保護層１６を一工程で形成することができる。
【００４８】
保護層１６を形成した後、図１４に示すように、当該保護層１６上に第一電極１３ａ及び第二電極１３ｂをパターニングする。この場合、受光素子２３の不図示の配線に接続されるように第一電極１３ａを形成すると共に、磁性薄膜３３の接続配線３４に接続されるように第二電極１３ｂを形成する。第一電極１３ａ及び第二電極１３ｂは同一層に形成されるため、第一電極１３ａ及び第二電極１３ｂを同一工程で形成することができる。その後、保護層１６上に発光部１４を配置させることにより、位置情報検出センサ２００が形成される。
【００４９】
以上のように、本実施形態によれば、光検出部２０と磁場検出部３０とがチップ基板１０の同一面に設けられているため、光検出部２０と磁場検出部３０とをチップ基板１０の異なる面に形成する場合に比べて製造工程をさらに短縮することができる。
【００５０】
［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態を説明する。
図１５は、本実施形態に係るエンコーダ及びモータ装置の構成を示す図である。
図１５に示すように、モータ装置ＭＴＲは、回転軸ＳＦと、当該回転軸ＳＦを回転させる駆動部ＢＤと、回転軸ＳＦの回転情報を検出するエンコーダＥＣとを有している。図１５では、回転軸ＳＦの中心軸方向がＺ方向と設定されている。
【００５１】
エンコーダＥＣは、回転部Ｒ、検出部Ｄを有している。回転部Ｒは、モータ装置ＭＴＲの回転軸ＳＦに固定されており、回転軸ＳＦと一体的に回転する。回転部Ｒは、例えばＳＵＳなどを用いて円盤状に形成されている。回転部Ｒの構成材料としてＳＵＳなどの剛性の高い材料を用いることで、耐変形性などに優れた回転部Ｒが形成される。回転部Ｒの構成材料として、他の材料を用いても勿論構わない。回転部Ｒは、取付部３２０、パターン形成部３２１及び凹部３２３を有している。
【００５２】
取付部３２０は、回転部Ｒの下面Ｒｂに設けられている。取付部３２０の下面側には、平面視中央部に挿入穴３２０ａが形成されている。挿入穴３２０ａは、上記モータ装置ＭＴＲの回転軸ＳＦが挿入されるようになっている。取付部３２０は、回転軸ＳＦが挿入穴３２０ａに挿入された状態で回転軸ＳＦと取付部３２０との間を固定する固定機構（不図示）を有している。
【００５３】
パターン形成部３２１は、回転部Ｒの上面Ｒａの周縁部に円環状に設けられている。パターン形成部３２１には、光反射パターン３２４が形成されている。光反射パターン３２４は、例えば回転部Ｒの外周に沿って円環状に形成されている。
【００５４】
例えば、光反射パターン３２４は、インクリメンタルパターン３２４ａ及びアブソリュートパターン３２４ｂを有している。インクリメンタルパターン３２４ａは、光反射パターン３２４のうち回転部Ｒの径方向の外側に形成されている。アブソリュートパターン３２４ｂは、光反射パターン３２４のうち回転部Ｒの径方向の内側に形成されている。
【００５５】
凹部３２３は、取付部３２０と反対側の上面Ｒａ側に形成されている。凹部３２３には、磁石部材Ｍが収容されるようになっている。
【００５６】
磁石部材Ｍは、回転部Ｒの回転方向に沿って円環状に形成された永久磁石である。磁石部材Ｍは、例えば回転部Ｒの周縁部に配置されている。磁石部材Ｍには、所定の磁気パターン３３４が形成されている。磁石部材Ｍの磁気パターン３３４として、例えば回転軸ＳＦの軸方向に見て円環の半分の領域がＮ極に着磁され、円環の他の半分の領域がＳ極に着磁された磁気パターンなどが挙げられる。磁石部材Ｍは、回転部Ｒの凹部３２３に収容されている。磁石部材Ｍは、回転部Ｒとの間で例えば不図示の接着剤などを介して固着されている。したがって、磁石部材Ｍは、回転部Ｒとの間で一体的に形成されている。
【００５７】
検出部Ｄは、筐体３４１、センサＳＲ及びバイアス磁石３４２を有している。センサＳＲは、上記の光反射パターン３２４を介した光及び磁石部材Ｍの磁気パターン３３４による磁場を検出する。センサＳＲとしては、例えば上記第一実施形態に記載の位置情報検出センサ１００や、上記第二実施形態に記載の位置情報検出センサ２００などが用いられる。
【００５８】
バイアス磁石３４２は、磁石部材Ｍの磁場との間で合成磁場を形成する磁石である。バイアス磁石３４２を構成する材料として、例えばサマリウム・コバルトなどの磁力の大きい希土類磁石などが挙げられる。
【００５９】
センサＳＲの磁場検出部３０のうち第一検出部３１及び第二検出部３２に設けられる磁性薄膜３３は、バイアス磁石３４２との間で磁気抵抗素子として機能する。すなわち、磁場の方向が磁性薄膜３３の繰り返しパターンに流れる電流の方向の垂直方向に近くなると電気抵抗が低下する。磁性薄膜３３は、この電気抵抗の低下を利用して磁場の方向を電気信号に変換するようになっている。
【００６０】
次に、第一検出部３１及び第二検出部３２と回転軸ＳＦとの位置関係について説明する。図１６は、検出部Ｄの構成を示す図である。図１６では、センサＳＲの配置が第一実施形態における位置情報検出センサ１００の配置に一致するようにＸＹＺ方向が設定されている。第一検出部３１及び第二検出部３２と回転軸ＳＦとの位置関係を説明するため、図１６には回転軸ＳＦの位置を示している。
【００６１】
図１６に示すように、回転軸ＳＦの中心軸方向視（Ｚ方向視）において、回転軸ＳＦの中心軸ＣからセンサＳＲ側へＹ方向に平行に伸びる基準線分ＳＧ０を０°とし、この基準線分ＳＧ０と、Ｚ方向視において中心軸Ｃから第一検出部３１へ向けて伸びる第一線分ＳＧ１とで形成される角度をθ１とし、上記基準線分ＳＧ０と、Ｚ方向視において中心軸Ｃから第二検出部３２へ向けて伸びる第二線分ＳＧ２とで形成される角度をθ２とすると、第一検出部３１及び第二検出部３２は、０°＜θ１＜９０°、かつ、０°＜θ２＜９０°を満たすように配置されている。本実施形態では、一例として、θ１＋θ２＝９０°となるように第一検出部３１及び第二検出部３２が配置されている。なお、基準線分ＳＧ０の端部は、回転軸ＳＦの中心軸Ｃに限られず、他の位置（例、光反射パターン３２４の中心軸）であっても構わない。
【００６２】
また、中心軸Ｃから第一検出部３１までの距離である第一線分ＳＧ１の長さをＬ１とし、中心軸Ｃから第二検出部３２までの距離である第二線分ＳＧ２の長さをＬ２とし、第一線分ＳＧ１と第二線分ＳＧ２とで形成される角度をθ３とし、第一検出部３１と第二検出部３２との距離をＬ３とすると、第一検出部３１及び第二検出部３２は、
（Ｌ３）２＝（Ｌ１）２＋（Ｌ２）２−２・Ｌ１・Ｌ２・ｃｏｓθ３
（０°＜θ３＜１８０°）
を満たすように配置されている。
【００６３】
なお、Ｌ１＝Ｌ２である場合、第一検出部３１及び第二検出部３２は、中心軸Ｃを中心とする同じ円の円周上に配置されていることになる。この場合において、当該円の半径をＲとし、上記角度θ３によって規定される円弧の長さをＲａとすると、第一検出部３１及び第二検出部３２は、
Ｒａ＝２πＲ×（θ３／３６０°）
（０°＜θ３＜１８０°）
を満たすように配置されている。
【００６４】
以上のように、本実施形態に係るエンコーダＥＣは、モータ装置ＭＴＲの回転軸ＳＦに固定され、光反射パターン３２４及び磁気パターン３３４が形成された回転部Ｒと、光反射パターン３２４を介した光及び磁気パターン３３４による磁場を検出する検出部Ｄとを備え、検出部Ｄとして、上記実施形態に記載の位置情報検出センサ１００又は２００が用いられているので、小型で検出信頼性の高いエンコーダＥＣ、及び、回転特性の高いモータ装置ＭＴＲ、を提供することができる。
【００６５】
［第四実施形態］
次に、本発明の第四実施形態を説明する。
図１７は、一例として第一実施形態〜第三実施形態に記載のモータ装置ＭＴＲを備えるロボット装置ＲＢＴの一部（ハンドロボットの指部分の先端）の構成を示す図である。なお、上記実施形態に記載のモータ装置ＭＴＲは、ロボット装置ＲＢＴのアーム部を駆動する駆動部として用いてもよい。
【００６６】
図１７に示すように、ロボット装置ＲＢＴは、末節部１０１、中節部１０２及び関節部１０３を有しており、末節部１０１と中節部１０２とが関節部１０３を介して接続された構成になっている。関節部１０３には軸支持部１０３ａ及び軸部１０３ｂが設けられている。軸支持部１０３ａは中節部１０２に固定されている。軸部１０３ｂは、軸支持部１０３ａによって固定された状態で支持されている。
【００６７】
末節部１０１は、接続部１０１ａ及び歯車１０１ｂを有している。接続部１０１ａには、関節部１０３の軸部１０３ｂが貫通した状態になっており、当該軸部１０３ｂを回転軸として末節部１０１が回転可能になっている。この歯車１０１ｂは、接続部１０１ａに固定されたベベルギアである。接続部１０１ａは、歯車１０１ｂと一体的に回転するようになっている。
【００６８】
中節部１０２は、筐体１０２ａ及びモータ装置ＭＴＲを有している。モータ装置ＭＴＲは、上記実施形態に記載のモータ装置ＭＴＲを用いることができる。モータ装置ＭＴＲは、筐体１０２ａ内に設けられている。モータ装置ＭＴＲには、回転軸部材１０４ａが取り付けられている。回転軸部材１０４ａの先端には、歯車１０４ｂが設けられている。この歯車１０４ｂは、回転軸部材１０４ａに固定されたベベルギアである。歯車１０４ｂは、上記の歯車１０１ｂとの間で噛み合った状態になっている。なお、回転軸部材１０４ａに直接ギアが形成された構成であっても構わない。
【００６９】
上記のように構成されたロボット装置ＲＢＴは、モータ装置ＭＴＲの駆動によって回転軸部材１０４ａが回転し、当該回転軸部材１０４ａと一体的に歯車１０４ｂが回転する。歯車１０４ｂの回転は、当該歯車１０４ｂと噛み合った歯車１０１ｂに伝達され、歯車１０１ｂが回転する。当該歯車１０１ｂが回転することで接続部１０１ａも回転し、これにより末節部１０１が軸部１０３ｂを中心に回転する。
【００７０】
このように、本実施形態によれば、小型で回転特性の高いモータ装置ＭＴＲを搭載することにより、軽量で機動性の高いロボット装置ＲＢＴが提供される。
【００７１】
本発明の技術範囲は上記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適宜変更を加えることができる。
上記実施形態においては、チップ基板１０に発光部１４及び光検出部２０が設けられる光反射型の構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。例えば、図１８に示すように、チップ基板１０に発光部１４が設けられていない構成としても構わない。このような構成の位置情報検出センサ３００は、例えば光学パターンとして光透過型のパターンを有するエンコーダに取り付けて用いることができる。
【００７２】
また、上記実施形態においては、光検出部２０において一回転情報を検出し、磁場検出部３０において多回転情報を検出する構成としたが、これに限られることは無く、光検出部２０において多回転情報を検出し、磁場検出部３０において一回転情報を検出する構成であっても構わない。また、上記実施形態における第一検出部３１及び第二検出部３２は、ＭＲセンサで構成されているが、ＧＩＧセンサ、ＧＭＲセンサやホール素子のようなセンサで構成されてもよい。
【符号の説明】
【００７３】
ＭＴＲ…モータ装置 ＳＦ…回転軸 ＢＤ…駆動部 ＥＣ…エンコーダ Ｒ…回転部 Ｄ…検出部 ＲＢＴ…ロボット装置 ＳＧ０…基準線分 ＳＧ１…第一線分 ＳＧ２…第二線分 １０…チップ基板 １１…基材 １１ａ…第一面 １１ｂ…第二面 １２…処理回路 １３…電極 １３ａ…第一電極 １３ｂ…第二電極 １３ｃ…第三電極 １３ｄ…貫通部 １４…発光部 １５、１８…絶縁層 １６、１９…保護層 １７…シールド層 ２０…光検出部 ２１…第一受光部 ２２…第二受光部 ２３…受光素子 ３０…磁場検出部 ３１…第一検出部 ３２…第二検出部 ３３…磁性薄膜 １００、２００、３００…位置情報検出センサ ３２４…光反射パターン ３３４…磁気パターン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学パターンを介した光を検出する光検出部と、
磁気パターンによる磁場を検出する磁場検出部と、を備え、
前記光検出部と前記磁場検出部とは、同一のチップ基板に実装されている
位置情報検出センサ。
【請求項２】
前記磁場検出部は、前記チップ基板に形成された磁性薄膜を有する
請求項１に記載の位置情報検出センサ。
【請求項３】
前記磁気パターンによる磁場とは異なる磁場を低減させるシールド層
を備える請求項１又は請求項２に記載の位置情報検出センサ。
【請求項４】
前記光検出部及び前記磁場検出部を保護する保護層
を備える請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の位置情報検出センサ。
【請求項５】
前記磁場検出部は、少なくとも第一検出部と第二検出部とを有する
請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の位置情報検出センサ。
【請求項６】
前記第一検出部と前記第二検出部とは、互いに前記光検出部を挟む位置に配置されている
請求項５に記載の位置情報検出センサ。
【請求項７】
前記光学パターン及び前記磁気パターンは、測定対象の回転子と一体的に回転するように設けられており、
前記回転子の中心軸方向視において、前記中心軸から前記光検出部側へ伸びる基準線分を０°とし、
前記基準線分と、前記回転子の中心軸方向視において前記中心軸から前記第一検出部へ向けて伸びる第一線分とで形成される角度をθ１とし、
前記基準線分と、前記回転子の中心軸方向視において前記中心軸から前記第二検出部へ向けて伸びる第二線分とで形成される角度をθ２とすると、
前記第一検出部及び前記第二検出部は、
０°＜θ１＜９０°、かつ、０°＜θ２＜９０°
を満たすように配置されている
請求項５又は請求項６に記載の位置情報検出センサ。
【請求項８】
前記第一検出部と前記第二検出とは同心円の円周上に配置され、
前記同心円の中心点から前記第一検出部へ向けて伸びる直線と前記同心円の中心点から前記第二検出部へ向けて伸びる直線とで形成される角度をθ３とし、
前記同心円の中心点から前記第一検出部までの距離をＬ１とし、
前記同心円の中心点から前記第二検出部までの距離をＬ２とし、
前記第一検出部と前記第二検出部との距離をＬ３とすると、
前記第一検出部と前記第二検出部とは、
（Ｌ３）２＝（Ｌ１）２＋（Ｌ２）２−２・Ｌ１・Ｌ２・ｃｏｓθ３
（０°＜θ３＜１８０°）
を満たすように配置される
請求項５から請求項７のうちいずれか一項に記載の位置情報検出センサ。
【請求項９】
前記第一検出部と前記第二検出部とは同じ円の円周上に配置され、
前記円の中心点から前記第一検出部へ向けて伸びる直線と前記円の中心点から前記第二検出部へ向けて伸びる直線とで形成される角度をθ３とし、
前記円の半径をＲとし、
前記角度θ３によって規定される円弧の長さをＲａとすると、
前記第一検出部と前記第二検出部とは、
Ｒａ＝２πＲ×（θ３／３６０°）
（０°＜θ３＜１８０°）
を満たすように配置される
請求項５から請求項７のいずれか一項に記載の位置情報検出センサ。
【請求項１０】
前記チップ基板は、前記光検出部による検出結果及び前記磁場検出部による検出結果を処理する制御回路を有する
請求項１から請求項９のうちいずれか一項に記載の位置情報検出センサ。
【請求項１１】
前記制御回路は、１回転情報と多回転情報とを含む位置情報を出力する
請求項１０に記載の位置情報検出センサ。
【請求項１２】
前記チップ基板に設けられ、前記光学パターンへ向けて前記光を射出する光射出部
を備える請求項１から請求項１１のうちいずれか一項に記載の位置情報検出センサ。
【請求項１３】
前記チップ基板は、複数の面を有し、
前記光検出部及び前記磁場検出部は、同一の面に設けられている
請求項１から請求項１２のうちいずれか一項に記載の位置情報検出センサ。
【請求項１４】
前記チップ基板は、複数の面を有し、
前記光検出部と前記磁場検出部とは、互いに異なる面に設けられている
請求項１から請求項１２のうちいずれか一項に記載の位置情報検出センサ。
【請求項１５】
前記チップ基板のうち前記光検出部が設けられる面に形成された電極を備え、
前記磁場検出部は、前記チップ基板を貫通して前記電極に接続されている
請求項１４に記載の位置情報検出センサ。
【請求項１６】
光学パターンを介した光を検出する光検出部をチップ基板に実装する光検出部形成工程と、
磁気パターンによる磁場を検出する磁場検出部を前記チップ基板に実装する磁場検出部形成工程と
を含む位置情報検出センサの製造方法。
【請求項１７】
前記磁場検出部形成工程は、磁性薄膜を前記チップ基板にパターニングすることを含む
請求項１６に記載の位置情報検出センサの製造方法。
【請求項１８】
前記磁気パターンによる磁場とは異なる磁場を低減させるシールド層を前記チップ基板に形成するシールド層形成工程
を含む請求項１６又は請求項１７に記載の位置情報検出センサの製造方法。
【請求項１９】
前記光検出部及び前記磁場検出部を保護する保護層を形成する保護層形成工程
を含む請求項１６から請求項１８のうちいずれか一項に記載の位置情報検出センサの製造方法。
【請求項２０】
前記磁場検出部形成工程は、前記磁場検出部として、少なくとも第一検出部と第二検出部とを形成することを含む
請求項１６から請求項１９のうちいずれか一項に記載の位置情報検出センサの製造方法。
【請求項２１】
前記磁場検出部形成工程は、前記第一検出部と前記第二検出部とを互いに前記光検出部を挟む位置に形成することを含む
請求項２０に記載の位置情報検出センサの製造方法。
【請求項２２】
前記光学パターン及び前記磁気パターンは、測定対象の回転子と一体的に回転するように設けられており、
前記回転子の中心軸方向視において、前記中心軸から前記光検出部側へ伸びる基準線分を０°とし、
前記基準線分と、前記回転子の中心軸方向視において前記中心軸から前記第一検出部へ向けて伸びる第一線分とで形成される角度をθ１とし、
前記基準線分と、前記回転子の中心軸方向視において前記中心軸から前記第二検出部へ向けて伸びる第二線分とで形成される角度をθ２とすると、
前記磁場検出部形成工程は、
０°＜θ１＜９０°、かつ、０°＜θ２＜９０°
を満たすように前記第一検出部及び前記第二検出部を形成することを含む
請求項２０又は請求項２１に記載の位置情報検出センサの製造方法。
【請求項２３】
前記第一検出部と前記第二検出とは同心円の円周上に配置され、
該同心円の中心点から前記第一検出部へ向けて伸びる直線と該同心円の中心点から前記第二検出部へ向けて伸びる直線とで形成される角度をθ３とし、
該同心円の中心点から前記第一検出部までの距離をＬ１とし、
該同心円の中心点から前記第二検出部までの距離をＬ２とし、
前記第一検出部と前記第二検出部との距離をＬ３とすると、
前記磁場検出部形成工程は、
（Ｌ３）２＝（Ｌ１）２＋（Ｌ２）２−２・Ｌ１・Ｌ２・ｃｏｓθ３
（０°＜θ３＜１８０°）
を満たすように前記第一検出部と前記第二検出部とを形成することを含む
請求項２０から請求項２２のうちいずれか一項に記載の位置情報検出センサの製造方法。
【請求項２４】
前記第一検出部と前記第二検出部とは同じ円の円周上に配置され、
該円の中心点から前記第一検出部へ向けて伸びる直線と該円の中心点から前記第二検出部へ向けて伸びる直線とで形成される角度をθ３とし、
該円の半径をＲとし、
前記角度θ３によって規定される円弧の長さをＲａとすると、
前記磁場検出部形成工程は、
Ｒａ＝２πＲ×（θ３／３６０°）
（０°＜θ３＜１８０°）
を満たすように前記第一検出部と前記第二検出部とを形成することを含む
請求項２０から請求項２２のいずれか一項に記載の位置情報検出センサの製造方法。
【請求項２５】
前記光学パターンへ向けて前記光を射出する光射出部を前記チップ基板に形成する光射出部形成工程
を含む請求項１６から請求項２４のうちいずれか一項に記載の位置情報検出センサの製造方法。
【請求項２６】
前記光検出部による検出結果及び前記磁場検出部による検出結果を処理する制御回路を前記チップ基板に形成する制御回路形成工程を含む
請求項１６から請求項２５のうちいずれか一項に記載の位置情報検出センサの製造方法。
【請求項２７】
前記磁場検出部形成工程は、複数の面を有する前記チップ基板のうち同一の面に前記光検出部及び前記磁場検出部を形成することを含む
請求項１６から請求項２６のうちいずれか一項に記載の位置情報検出センサの製造方法。
【請求項２８】
前記磁場検出部形成工程は、複数の面を有する前記チップ基板のうち互いに異なる面に前記光検出部及び前記磁場検出部を形成することを含む
請求項１６から請求項２６のうちいずれか一項に記載の位置情報検出センサの製造方法。
【請求項２９】
前記チップ基板のうち前記光検出部が形成された面に電極を形成する電極形成工程と、
前記チップ基板を貫通するように前記磁場検出部と前記電極とを接続する接続工程と
を備える請求項２８に記載の位置情報検出センサの製造方法。
【請求項３０】
測定対象の回転子に固定され、光学パターン及び磁気パターンが形成された回転部と、
前記光学パターンを介した光及び前記磁気パターンによる磁場を検出する検出部と
を備え、
前記検出部として、請求項１から請求項１５のうちいずれか一項に記載の位置情報検出センサが用いられている
エンコーダ。
【請求項３１】
回転子と、
前記回転子を回転させる駆動部と、
前記回転子に固定され、前記回転子の位置情報を検出するエンコーダと
を備え、
前記エンコーダとして、請求項３０に記載のエンコーダが用いられている
モータ装置。
【請求項３２】
回転部材と、
前記回転部材を回転させるモータ装置と
を備え、
前記モータ装置として、請求項３１に記載のモータ装置が用いられている
ロボット装置。
【請求項１】
光学パターンを介した光を検出する光検出部と、
磁気パターンによる磁場を検出する磁場検出部と、を備え、
前記光検出部と前記磁場検出部とは、同一のチップ基板に実装されている
位置情報検出センサ。
【請求項２】
前記磁場検出部は、前記チップ基板に形成された磁性薄膜を有する
請求項１に記載の位置情報検出センサ。
【請求項３】
前記磁気パターンによる磁場とは異なる磁場を低減させるシールド層
を備える請求項１又は請求項２に記載の位置情報検出センサ。
【請求項４】
前記光検出部及び前記磁場検出部を保護する保護層
を備える請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の位置情報検出センサ。
【請求項５】
前記磁場検出部は、少なくとも第一検出部と第二検出部とを有する
請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の位置情報検出センサ。
【請求項６】
前記第一検出部と前記第二検出部とは、互いに前記光検出部を挟む位置に配置されている
請求項５に記載の位置情報検出センサ。
【請求項７】
前記光学パターン及び前記磁気パターンは、測定対象の回転子と一体的に回転するように設けられており、
前記回転子の中心軸方向視において、前記中心軸から前記光検出部側へ伸びる基準線分を０°とし、
前記基準線分と、前記回転子の中心軸方向視において前記中心軸から前記第一検出部へ向けて伸びる第一線分とで形成される角度をθ１とし、
前記基準線分と、前記回転子の中心軸方向視において前記中心軸から前記第二検出部へ向けて伸びる第二線分とで形成される角度をθ２とすると、
前記第一検出部及び前記第二検出部は、
０°＜θ１＜９０°、かつ、０°＜θ２＜９０°
を満たすように配置されている
請求項５又は請求項６に記載の位置情報検出センサ。
【請求項８】
前記第一検出部と前記第二検出とは同心円の円周上に配置され、
前記同心円の中心点から前記第一検出部へ向けて伸びる直線と前記同心円の中心点から前記第二検出部へ向けて伸びる直線とで形成される角度をθ３とし、
前記同心円の中心点から前記第一検出部までの距離をＬ１とし、
前記同心円の中心点から前記第二検出部までの距離をＬ２とし、
前記第一検出部と前記第二検出部との距離をＬ３とすると、
前記第一検出部と前記第二検出部とは、
（Ｌ３）２＝（Ｌ１）２＋（Ｌ２）２−２・Ｌ１・Ｌ２・ｃｏｓθ３
（０°＜θ３＜１８０°）
を満たすように配置される
請求項５から請求項７のうちいずれか一項に記載の位置情報検出センサ。
【請求項９】
前記第一検出部と前記第二検出部とは同じ円の円周上に配置され、
前記円の中心点から前記第一検出部へ向けて伸びる直線と前記円の中心点から前記第二検出部へ向けて伸びる直線とで形成される角度をθ３とし、
前記円の半径をＲとし、
前記角度θ３によって規定される円弧の長さをＲａとすると、
前記第一検出部と前記第二検出部とは、
Ｒａ＝２πＲ×（θ３／３６０°）
（０°＜θ３＜１８０°）
を満たすように配置される
請求項５から請求項７のいずれか一項に記載の位置情報検出センサ。
【請求項１０】
前記チップ基板は、前記光検出部による検出結果及び前記磁場検出部による検出結果を処理する制御回路を有する
請求項１から請求項９のうちいずれか一項に記載の位置情報検出センサ。
【請求項１１】
前記制御回路は、１回転情報と多回転情報とを含む位置情報を出力する
請求項１０に記載の位置情報検出センサ。
【請求項１２】
前記チップ基板に設けられ、前記光学パターンへ向けて前記光を射出する光射出部
を備える請求項１から請求項１１のうちいずれか一項に記載の位置情報検出センサ。
【請求項１３】
前記チップ基板は、複数の面を有し、
前記光検出部及び前記磁場検出部は、同一の面に設けられている
請求項１から請求項１２のうちいずれか一項に記載の位置情報検出センサ。
【請求項１４】
前記チップ基板は、複数の面を有し、
前記光検出部と前記磁場検出部とは、互いに異なる面に設けられている
請求項１から請求項１２のうちいずれか一項に記載の位置情報検出センサ。
【請求項１５】
前記チップ基板のうち前記光検出部が設けられる面に形成された電極を備え、
前記磁場検出部は、前記チップ基板を貫通して前記電極に接続されている
請求項１４に記載の位置情報検出センサ。
【請求項１６】
光学パターンを介した光を検出する光検出部をチップ基板に実装する光検出部形成工程と、
磁気パターンによる磁場を検出する磁場検出部を前記チップ基板に実装する磁場検出部形成工程と
を含む位置情報検出センサの製造方法。
【請求項１７】
前記磁場検出部形成工程は、磁性薄膜を前記チップ基板にパターニングすることを含む
請求項１６に記載の位置情報検出センサの製造方法。
【請求項１８】
前記磁気パターンによる磁場とは異なる磁場を低減させるシールド層を前記チップ基板に形成するシールド層形成工程
を含む請求項１６又は請求項１７に記載の位置情報検出センサの製造方法。
【請求項１９】
前記光検出部及び前記磁場検出部を保護する保護層を形成する保護層形成工程
を含む請求項１６から請求項１８のうちいずれか一項に記載の位置情報検出センサの製造方法。
【請求項２０】
前記磁場検出部形成工程は、前記磁場検出部として、少なくとも第一検出部と第二検出部とを形成することを含む
請求項１６から請求項１９のうちいずれか一項に記載の位置情報検出センサの製造方法。
【請求項２１】
前記磁場検出部形成工程は、前記第一検出部と前記第二検出部とを互いに前記光検出部を挟む位置に形成することを含む
請求項２０に記載の位置情報検出センサの製造方法。
【請求項２２】
前記光学パターン及び前記磁気パターンは、測定対象の回転子と一体的に回転するように設けられており、
前記回転子の中心軸方向視において、前記中心軸から前記光検出部側へ伸びる基準線分を０°とし、
前記基準線分と、前記回転子の中心軸方向視において前記中心軸から前記第一検出部へ向けて伸びる第一線分とで形成される角度をθ１とし、
前記基準線分と、前記回転子の中心軸方向視において前記中心軸から前記第二検出部へ向けて伸びる第二線分とで形成される角度をθ２とすると、
前記磁場検出部形成工程は、
０°＜θ１＜９０°、かつ、０°＜θ２＜９０°
を満たすように前記第一検出部及び前記第二検出部を形成することを含む
請求項２０又は請求項２１に記載の位置情報検出センサの製造方法。
【請求項２３】
前記第一検出部と前記第二検出とは同心円の円周上に配置され、
該同心円の中心点から前記第一検出部へ向けて伸びる直線と該同心円の中心点から前記第二検出部へ向けて伸びる直線とで形成される角度をθ３とし、
該同心円の中心点から前記第一検出部までの距離をＬ１とし、
該同心円の中心点から前記第二検出部までの距離をＬ２とし、
前記第一検出部と前記第二検出部との距離をＬ３とすると、
前記磁場検出部形成工程は、
（Ｌ３）２＝（Ｌ１）２＋（Ｌ２）２−２・Ｌ１・Ｌ２・ｃｏｓθ３
（０°＜θ３＜１８０°）
を満たすように前記第一検出部と前記第二検出部とを形成することを含む
請求項２０から請求項２２のうちいずれか一項に記載の位置情報検出センサの製造方法。
【請求項２４】
前記第一検出部と前記第二検出部とは同じ円の円周上に配置され、
該円の中心点から前記第一検出部へ向けて伸びる直線と該円の中心点から前記第二検出部へ向けて伸びる直線とで形成される角度をθ３とし、
該円の半径をＲとし、
前記角度θ３によって規定される円弧の長さをＲａとすると、
前記磁場検出部形成工程は、
Ｒａ＝２πＲ×（θ３／３６０°）
（０°＜θ３＜１８０°）
を満たすように前記第一検出部と前記第二検出部とを形成することを含む
請求項２０から請求項２２のいずれか一項に記載の位置情報検出センサの製造方法。
【請求項２５】
前記光学パターンへ向けて前記光を射出する光射出部を前記チップ基板に形成する光射出部形成工程
を含む請求項１６から請求項２４のうちいずれか一項に記載の位置情報検出センサの製造方法。
【請求項２６】
前記光検出部による検出結果及び前記磁場検出部による検出結果を処理する制御回路を前記チップ基板に形成する制御回路形成工程を含む
請求項１６から請求項２５のうちいずれか一項に記載の位置情報検出センサの製造方法。
【請求項２７】
前記磁場検出部形成工程は、複数の面を有する前記チップ基板のうち同一の面に前記光検出部及び前記磁場検出部を形成することを含む
請求項１６から請求項２６のうちいずれか一項に記載の位置情報検出センサの製造方法。
【請求項２８】
前記磁場検出部形成工程は、複数の面を有する前記チップ基板のうち互いに異なる面に前記光検出部及び前記磁場検出部を形成することを含む
請求項１６から請求項２６のうちいずれか一項に記載の位置情報検出センサの製造方法。
【請求項２９】
前記チップ基板のうち前記光検出部が形成された面に電極を形成する電極形成工程と、
前記チップ基板を貫通するように前記磁場検出部と前記電極とを接続する接続工程と
を備える請求項２８に記載の位置情報検出センサの製造方法。
【請求項３０】
測定対象の回転子に固定され、光学パターン及び磁気パターンが形成された回転部と、
前記光学パターンを介した光及び前記磁気パターンによる磁場を検出する検出部と
を備え、
前記検出部として、請求項１から請求項１５のうちいずれか一項に記載の位置情報検出センサが用いられている
エンコーダ。
【請求項３１】
回転子と、
前記回転子を回転させる駆動部と、
前記回転子に固定され、前記回転子の位置情報を検出するエンコーダと
を備え、
前記エンコーダとして、請求項３０に記載のエンコーダが用いられている
モータ装置。
【請求項３２】
回転部材と、
前記回転部材を回転させるモータ装置と
を備え、
前記モータ装置として、請求項３１に記載のモータ装置が用いられている
ロボット装置。
【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】
【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】
【公開番号】特開２０１２−２２５６７４（Ｐ２０１２−２２５６７４Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９１１２０（Ｐ２０１１−９１１２０）
【出願日】平成２３年４月１５日（２０１１．４．１５）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１５日（２０１１．４．１５）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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