(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸周りに回転可能に配置され、光学的な回転格子が全周に形成された１以上のリング状のトラックと、光学的な回転格子が形成され前記回転軸からオフセットした部分的な領域である１以上の原点検出領域と、を有する円板状のディスクと、
前記ディスクと対向して固定配置され、前記トラックの回転格子及び前記原点検出領域の回転格子それぞれと回折干渉光学系を構成可能な２以上の光学的な固定格子が形成されたマスクと
を備え、
前記原点検出領域の回転格子に含まれる複数のスリットは、前記回転軸を中心とした放射状線から周方向に傾いて形成された傾斜スリットであるか、又は、前記回転軸を中心とした放射状線から周方向に向けて湾曲された湾曲スリットである、ロータリエンコーダ。
【請求項２】
前記原点検出領域の回転格子に含まれる複数のスリットは、該複数のスリットにおけるピッチが、前記トラックの回転格子に含まれる複数のスリットにおけるピッチと等しい、請求項１に記載のロータリエンコーダ。
【請求項３】
前記原点検出領域の回転格子を含む回折干渉光学系から前記ディスクの１回転において部分的に得られる周期信号と、前記トラックの回転格子を含む回折干渉光学系から前記１回転の全周に亘って得られる周期信号とに基づいて、前記ディスクの原点位置を表す原点信号を生成する原点信号生成部をさらに備える、請求項２に記載のロータリエンコーダ。
【請求項４】
前記湾曲スリットとして形成される前記原点検出領域の複数のスリットそれぞれは、該スリットのピッチが前記トラックにおけるスリットのピッチと等しくなるように、複数の前記放射状線それぞれを所定の湾曲度合いで周方向に向けて湾曲させた湾曲線に沿って形成された、請求項１に記載のロータリエンコーダ。
【請求項５】
前記ディスクは、２以上の原点検出領域を有し、
一の前記原点検出領域の複数のスリットにおける放射状線に対する湾曲度合いは、該複数のスリットにおけるピッチが他の前記原点検出領域の複数のスリットにおけるピッチと等しくなるように、該他の原点検出領域の複数のスリットにおける放射状線に対する湾曲度合いと異なる値に設定される、請求項４に記載のロータリエンコーダ。
【請求項６】
前記一の原点検出領域のスリットにおける湾曲方向は、前記他の原点検出領域のスリットにおける湾曲方向と逆の湾曲方向であることを特徴とする、請求項５に記載のロータリエンコーダ。
【請求項７】
前記一の原点検出領域と、前記他の原点検出領域とは、周方向に並べて設定される、請求項５に記載のロータリエンコーダ。
【請求項８】
前記湾曲線に沿って前記スリットが形成された前記原点検出領域に対応した前記固定格子は、前記湾曲線の接線と平行に形成されたことを特徴とする、請求項４に記載のロータリエンコーダ。
【請求項９】
前記原点検出領域の回転格子と該回転格子に対応する前記固定格子との間のギャップは、前記トラックの回転格子と該回転格子に対応する前記固定格子との間のギャップと等しい、請求項１に記載のロータリエンコーダ。
【請求項１０】
前記トラックの回転格子及び前記原点検出領域の回転格子に含まれる複数のスリットは、反射スリットであり、
前記当該回転格子に対応する２の前記固定格子は、前記ディスクの同一面側に配置され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１１】
回転シャフトを回転させるモータ部と、
前記回転シャフトに連結されて前記回転シャフトの位置を測定するロータリエンコーダと、
を備え、
前記ロータリエンコーダは、
前記回転シャフトの回転にあわせて回転軸周りに回転可能に配置され、光学的な回転格子が全周に形成された１以上のリング状のトラックと、光学的な回転格子が形成され前記回転軸からオフセットした部分的な領域である１以上の原点検出領域と、を有する円板状のディスクと、
前記ディスクと対向して固定配置され、前記トラックの回転格子及び前記原点検出領域の回転格子それぞれと回折干渉光学系を構成可能な２以上の光学的な固定格子が形成されたマスクと
を備え、
前記原点検出領域の回転格子に含まれる複数のスリットは、前記回転軸を中心とした放射状線から周方向に傾いて形成された傾斜スリットであるか、又は、前記回転軸を中心とした放射状線から周方向に向けて湾曲された湾曲スリットである、ロータリモータ。
【請求項１２】
回転シャフトを回転させるモータ部と、
前記回転シャフトに連結されて前記回転シャフトの位置を測定するロータリエンコーダと、
前記ロータリエンコーダが検出した位置に基づいて、前記モータ部の回転を制御する制御部と、
を備え、
前記ロータリエンコーダは、
前記回転シャフトの回転にあわせて回転軸周りに回転可能に配置され、光学的な回転格子が全周に形成された１以上のリング状のトラックと、光学的な回転格子が形成され前記回転軸からオフセットした部分的な領域である１以上の原点検出領域と、を有する円板状のディスクと、
前記ディスクと対向して固定配置され、前記トラックの回転格子及び前記原点検出領域の回転格子それぞれと回折干渉光学系を構成可能な２以上の光学的な固定格子が形成されたマスクと
を備え、
前記原点検出領域の回転格子に含まれる複数のスリットは、前記回転軸を中心とした放射状線から周方向に傾いて形成された傾斜スリットであるか、又は、前記回転軸を中心とした放射状線から周方向に向けて湾曲された湾曲スリットである、ロータリモータシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータリエンコーダ、ロータリモータ及びロータリモータシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体の位置や速度等の物理量を測定するために、エンコーダが使用される。
このエンコーダは、移動体の移動方向に応じて、主に回転型（以下「ロータリ」ともいう。）と直線型（以下「リニア」ともいう。）に大別される。【０００３】
ロータリエンコーダは、回転位置検出装置等ともいわれ、移動体（回転体）の位置（角度）や速度（回転速度）等を検出する。一方、リニアエンコーダは、直線位置検出装置等ともいわれ、移動体の位置や速度等を検出する。【０００４】
一方、エンコーダは、検出原理等に応じて、非接触型であれば「磁気式（レゾルバを含む。）」と「光学式」とに大別される。磁気式エンコーダは、光学式エンコーダに比べて、例えば耐環境性能等が優れている特性を有する。光学式エンコーダは、磁気式エンコーダに比べて、例えば位置分解性能等が優れている特性を有する。また、両者の特性を有するように、磁気及び光の両者を利用したエンコーダ（「ハイブリッド式」ともいう。）も開発されている。【０００５】
更に、エンコーダは、位置検出方法等に応じて、インクリメンタル型（以下「インクレ」ともいう。）と、アブソリュート型（以下「アブソ」ともいう。）に大別される。インクレ型エンコーダは、主に、移動体の原点位置からの相対位置を検出する。具体的には、インクレ型エンコーダでは、予め原点位置を検出し、その原点位置からの移動量に応じたパルス信号等の周期信号を取得し、その周期信号を積算等の処理をおこなうことで位置等を検出する。一方、アブソ型エンコーダは、絶対値エンコーダともいわれ、移動体の絶対位置を検出する。【０００６】
上記様々な種類のエンコーダは、使用用途に必要とされる特性に応じて、各形式のエンコーダが適宜選択されて使用される。特に、エンコーダは、例えば位置制御や速度制御などの制御をおこなうサーボモータ（ロータリモータ及びリニアモータ等を含む。）等にとって、現在位置等を把握する上で重要な役割を担う。換言すれば、モータに対して選定されて使用されるエンコーダの性能や特性は、そのモータの性能や特性をも左右しえる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３５０９８３０号
【特許文献２】特開平６−３４７２９３号公報
【特許文献３】国際公開第０７／１０８３９８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以下、光学式エンコーダについて説明する。
光学式エンコーダとして、複数のスリット（反射型及び透過型を含む。）で形成された格子を利用したものが開発されている。この光学格子を利用したエンコーダは、単に格子を透過又は反射した光を利用する「幾何光学型」と、複数の格子による回折干渉光を利用する「回折干渉光学型」とに大別される（特許文献１，２参照。）。【０００９】
幾何光学型エンコーダは、格子を形成するスリットにより反射又は透過した光を回折干渉させずに受光し、その受光回数等により位置変化等を特定する。この幾何光学型エンコーダでは、１の格子のスリット間隔（以下「ピッチｐ」ともいう。）を一定にした場合、その格子と他の格子又は受光部等との間の距離（以下「ギャップｇ」ともいう。）が長くなるほど、検出精度が低下しやすいという特性を有する。【００１０】
一方、回折干渉光学型エンコーダは、複数の格子による回折干渉光を利用し、その回折干渉光の受光回数等により位置変化等を特定する。よって、この回折干渉光学型エンコーダは、幾何光学型エンコーダよりもＳ／Ｎ比（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）を高めることができる。そればかりか、回折干渉光学型エンコーダは、ギャップｇを比較的長く設定したとしても、検出精度に影響しにくいという特性を有する。このことは、構成部品同士の機械的干渉が生じる可能性を低減して、衝撃などの耐環境性能を向上させることができることも意味する。このように回折干渉光学型エンコーダは、幾何光学型エンコーダに比べて有利な点が多い。【００１１】
しかし、回折干渉光学型エンコーダでは、回折干渉光学系を構成する必要があるため、複数の格子（回折格子）それぞれにおけるピッチｐと、各格子の間隔であるギャップｇとが適切な値に設定されることになる。このピッチｐとギャップｇとの関係は、エンコーダ自体の開発や製造における制約となる。つまり、ピッチｐ又はギャップｇを適切な値から変更すれば、回折干渉光の質が低下して検出する周期信号のＳ／Ｎ比が低下してしまう。一方、ピッチｐ又はギャップｇを適切な値に維持するためには、更にピッチｐ及びギャップｇと共に周期信号の周期数やスリットの形成位置等をも考慮して回折干渉光学系を設計・開発する必要がある。【００１２】
従って、自由度が低下して設計・開発が容易でなく、また、複数の回折干渉光学系毎に調整が必要なため製造も容易でない。更に、このような設計・開発の制約により、装置自体を小型化することが難しい。【００１３】
この設計・開発・製造への制約は、１の周期信号を得るために１セットの回折干渉光学系を使用する場合でも生じえる。しかし、特に、例えばインクレ型エンコーダのように原点信号を得るために複数セットの回折干渉光学系を使用する場合、各回折干渉光学系のセット毎に設計・開発・製造する必要があるため、これらへの制約度合いは一層大きくなる。【００１４】
例えば、回折干渉光学系で原点信号を得る光学式エンコーダが開示されている（特許文献３)。【００１５】
この光学式エンコーダは、回転ディスクに平行に配列された等ピッチの直線状のスリットパターンからなる原点相用回転スリットを有し、原点相用固定スケールに、平行に配列された等ピッチの直線状のスリットパターンからなる原点相用光源スリットと原点相用固定スリットを有する。【００１６】
光源からの照射光は原点相用光源スリットを通して原点相用回転スリットを照射する。原点相用回転スリットからの反射光を原点相用固定スリットを通して受光素子で検出し、この検出信号から原点信号を生成する。【００１７】
しかし、この検出方法では高精度な原点信号を得るためにより急峻な信号を得る必要があるが、より急峻な信号を得るためには原点相用回転スリットの領域や受光面を広くする必要がある。従って、小型化と高精度を両立することが難しい。【００１８】
そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、回折干渉光を利用して検出精度を向上させた位置の原点検出を可能とし、小型化及び製造等を容易にすることが可能な、ロータリエンコーダ、ロータリモータ及びロータリモータシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、回転軸周りに回転可能に配置され、光学的な回転格子が全周に形成された１以上のリング状のトラックと、光学的な回転格子が形成され上記回転軸からオフセットした部分的な領域である１以上の原点検出領域と、を有する円板状のディスクと、
上記ディスクと対向して固定配置され、上記トラックの回転格子及び上記原点検出領域の回転格子それぞれと回折干渉光学系を構成可能な２以上の光学的な固定格子が形成されたマスクと、
上記原点検出領域の回転格子を含む回折干渉光学系から上記ディスクの１回転において部分的に得られる周期信号と、上記トラックの回転格子を含む回折干渉光学系から上記１回転の全周に亘って得られる周期信号とに基づいて、上記ディスクの原点位置を表す原点信号を生成する原点信号生成部と、
備え、
上記原点検出領域の回転格子に含まれる複数のスリットは、該複数のスリットにおけるピッチが上記トラックの回転格子に含まれる複数のスリットにおけるピッチと等しくなるように、上記回転軸を中心とした放射状線から周方向に傾いて形成された傾斜スリットであるか、又は、上記回転軸を中心とした放射状線から周方向に向けて湾曲された湾曲スリットである、ロータリエンコーダが提供される。【００２０】
また、上記湾曲スリットとして形成される上記原点検出領域の複数のスリットそれぞれは、該スリットのピッチが上記トラックにおけるスリットのピッチと等しくなるように、複数の上記放射状線それぞれを所定の湾曲度合いで周方向に向けて湾曲させた湾曲線に沿って形成されてもよい。【００２１】
また、上記ディスクは、２以上の原点検出領域を有し、
一の上記原点検出領域の複数のスリットにおける放射状線に対する湾曲度合いは、該複数のスリットにおけるピッチが他の上記原点検出領域の複数のスリットにおけるピッチと等しくなるように、該他の原点検出領域の複数のスリットにおける放射状線に対する湾曲度合いと異なる値に設定されてもよい。【００２２】
また、上記一の原点検出領域のスリットにおける湾曲方向は、上記他の原点検出領域のスリットにおける湾曲方向と逆の湾曲方向であってもよい。【００２３】
また、上記一の原点検出領域と、上記他の原点検出領域とは、周方向に並べて設定されてもよい。【００２４】
また、上記湾曲線に沿って上記スリットが形成された上記原点検出領域に対応した上記固定格子は、上記湾曲線の接線と平行に形成されてもよい。【００２５】
また、上記原点検出領域の回転格子と該回転格子に対応する上記固定格子との間のギャップは、上記トラックの回転格子と該回転格子に対応する上記固定格子との間のギャップと等しくてもよい。【００２６】
また、上記トラックの回転格子及び上記原点検出領域の回転格子に含まれる複数のスリットは、反射スリットであり、
上記当該回転格子に対応する２の上記固定格子は、上記ディスクの同一面側に配置されてもよい。【００２７】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、回転シャフトを回転させるモータ部と、
上記回転シャフトに連結されて上記回転シャフトの位置を測定するロータリエンコーダと、
を備え、
上記ロータリエンコーダは、
上記回転シャフトの回転にあわせて回転軸周りに回転可能に配置され、光学的な回転格子が全周に形成された１以上のリング状のトラックと、光学的な回転格子が形成され上記回転軸からオフセットした部分的な領域である１以上の原点検出領域と、を有する円板状のディスクと、
上記ディスクと対向して固定配置され、上記トラックの回転格子及び上記原点検出領域の回転格子それぞれと回折干渉光学系を構成可能な２以上の光学的な固定格子が形成されたマスクと、
上記原点検出領域の回転格子を含む回折干渉光学系から上記ディスクの１回転において部分的に得られる周期信号と、上記トラックの回転格子を含む回折干渉光学系から上記１回転の全周に亘って得られる周期信号とに基づいて、上記ディスクの原点位置を表す原点信号を生成する原点信号生成部と、
備え、
上記原点検出領域の回転格子に含まれる複数のスリットは、該複数のスリットにおけるピッチが上記トラックの回転格子に含まれる複数のスリットにおけるピッチと等しくなるように、上記回転軸を中心とした放射状線から周方向に傾いて形成された傾斜スリットであるか、又は、上記回転軸を中心とした放射状線から周方向に向けて湾曲された湾曲スリットである、ロータリモータが提供される。【００２８】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、回転シャフトを回転させるモータ部と、
上記回転シャフトに連結されて上記回転シャフトの位置を測定するロータリエンコーダと、
上記ロータリエンコーダが検出した位置に基づいて、上記モータ部の回転を制御する制御部と、
を備え、
上記ロータリエンコーダは、
上記回転シャフトの回転にあわせて回転軸周りに回転可能に配置され、光学的な回転格子が全周に形成された１以上のリング状のトラックと、光学的な回転格子が形成され上記回転軸からオフセットした部分的な領域である１以上の原点検出領域と、を有する円板状のディスクと、
上記ディスクと対向して固定配置され、上記トラックの回転格子及び上記原点検出領域の回転格子それぞれと回折干渉光学系を構成可能な２以上の光学的な固定格子が形成されたマスクと、
上記原点検出領域の回転格子を含む回折干渉光学系から上記ディスクの１回転において部分的に得られる周期信号と、上記トラックの回転格子を含む回折干渉光学系から上記１回転の全周に亘って得られる周期信号とに基づいて、上記ディスクの原点位置を表す原点信号を生成する原点信号生成部と、
を備え、
上記原点検出領域の回転格子に含まれる複数のスリットは、該複数のスリットにおけるピッチが上記トラックの回転格子に含まれる複数のスリットにおけるピッチと等しくなるように、上記回転軸を中心とした放射状線から周方向に傾いて形成された傾斜スリットであるか、又は、上記回転軸を中心とした放射状線から周方向に向けて湾曲された湾曲スリットである、ロータリモータシステムが提供される。
【発明の効果】
【００２９】
以上説明したように本発明によれば、回折干渉光を利用して検出精度を向上させた位置の原点検出を可能とし、小型化及び製造等を容易にすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係るロータリモータシステムの構成について説明するための説明図である。
【図２】図２は、同実施形態に係るロータリエンコーダの構成について説明するための説明図である。
【図３Ａ】図３Ａは、同実施形態に係るロータリエンコーダが有するディスクについて説明するための説明図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、同実施形態に係るロータリエンコーダが有するディスクについて説明するための説明図である。
【図４】図４は、同実施形態に係るロータリエンコーダが有する光学検出機構について説明するための説明図である。
【図５】図５は、同実施形態に係るロータリエンコーダが有する光学検出機構について説明するための説明図である。
【図６】図６は、同実施形態に係るロータリエンコーダが有する光学検出機構について説明するための説明図である。
【図７】図７は、同実施形態に係るロータリエンコーダが有する湾曲スリットについて説明するための説明図である。
【図８Ａ】図８Ａは、同実施形態に係るロータリエンコーダが有する原点信号生成部について説明するための説明図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、同実施形態に係るロータリエンコーダが有する原点信号生成部について説明するための説明図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、同実施形態に係るロータリエンコーダが有する原点信号生成部について説明するための説明図である。
【図８Ｄ】図８Ｄは、同実施形態に係るロータリエンコーダが有する原点信号生成部について説明するための説明図である。
【図９】図９は、同実施形態に係るロータリエンコーダの製造方法について説明するための説明図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、本発明の第２実施形態に係るロータリエンコーダが有するディスクについて説明するための説明図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、同実施形態に係るロータリエンコーダが有するディスクについて説明するための説明図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、本発明の第３実施形態に係るロータリエンコーダが有するディスクについて説明するための説明図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、同実施形態に係るロータリエンコーダが有するディスクについて説明するための説明図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、本発明の第４実施形態に係るロータリエンコーダが有するディスクについて説明するための説明図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、同実施形態に係るロータリエンコーダが有するディスクについて説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下に添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能を有する構成要素は、原則として同一の符号で表し、これらの構成要素についての重複説明は、適宜省略するものとする。
【００３２】
以下で説明する本発明の各実施形態では、インクレ型のロータリエンコーダを有するロータリモータシステムを例に挙げて説明する。つまり、各実施形態に係るロータリエンコーダは、ロータリモータに適用され、ロータリモータの回転角度θを位置ｘとし、原点位置を原点ｚとして検出する。しかしながら、ここで説明する各実施形態に係るロータリエンコーダは、例えば原動機やステアリング等のように一定の回転軸周りに回転する様々な回転体に対して適用可能であることは言うまでもない。
【００３３】
なお、本発明の各実施形態について理解が容易になるように以下の順序で説明することとする。
＜１．第１実施形態＞
（１−１．第１実施形態に係るロータリモータシステム）
（１−２．第１実施形態に係るロータリエンコーダ）
（１−２−１．ディスク１１０）
（トラックＴＡ〜ＴＣ）
（スリットＳの形状）
（１−２−２．検出部１３０Ａ〜１３０Ｃ）
（光学検出機構）
（１−２−３．湾曲スリットの構成）
（一のトラックＴ内の湾曲スリット）
（湾曲スリットと固定格子側のスリットの位置関係）
（複数のトラック間の関係における湾曲スリット）
（１−２−４．位置データ生成部１４０）
（１−２−５．原点信号生成部１４１）
（１−３．第１実施形態に係るロータリモータシステムの動作）
（１−４．第１実施形態に係るロータリエンコーダの製造方法）
（１−５．第１実施形態に係るロータリエンコーダシステムによる効果の例）
＜２．第２実施形態＞
＜３．第３実施形態＞
＜４．第４実施形態＞
【００３４】
＜１．第１実施形態＞
（１−１．第１実施形態に係るロータリモータシステム）
まず、図１を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係るロータリモータシステムの構成について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るロータリモータシステムの構成について説明するための説明図である。
【００３５】
図１に示すように、本実施形態に係るロータリモータシステム（以下単に「モータシステム」ともいう。）１は、ロータリモータ（以下単に「モータ」ともいう。）１０と、制御部２０とを有する。また、モータ１０は、ロータリエンコーダ（以下単に「エンコーダ」ともいう。）１００と、ロータリモータ部（以下単に「モータ部」ともいう。）２００とを有する。
【００３６】
モータ部２００は、エンコーダ１００を含まない動力発生源の一例である。このモータ部２００を単にモータという場合もある。モータ部２００は、少なくとも一側に回転シャフト２０１を有し、この回転シャフト２０１を回転軸ＡＸ周りに回転させることにより、回転力を出力する。
【００３７】
なお、モータ部２００は、位置データに基づいて制御されるサーボモータであれば特に限定されるものではない。また、モータ部２００は、動力源として電気を使用する電動式モータ部である場合に限られるものではなく、例えば、油圧式モータ部、エア式モータ部、蒸気式モータ部等の他の動力源を使用したモータ部であってもよい。ただし、説明の便宜上、以下ではモータ部２００が電動式モータ部である場合について説明する。
【００３８】
エンコーダ１００は、モータ部２００の回転シャフト２０１とは逆側に配置され、当該回転シャフト２０１に対応して回転する他の回転シャフト（図２における回転シャフト２０２）に連結される。そして、このエンコーダ１００は、回転シャフト２０２の位置を検出することにより、回転力が出力される回転シャフト２０１の位置ｘ（回転角度θ、モータ部２００の位置ｘ等ともいう。）を検出し、その位置ｘを表す位置データと原点ｚを表す原点信号を出力する。
【００３９】
ただし、エンコーダ１００は、モータ部２００の位置ｘに加えてか又は代えて、回転シャフト２０１の速度ｖ（回転速度、角速度、モータ部２００の速度ｖ等ともいう。）及び加速度ａ（回転加速度、角加速度、モータ部２００の加速度ａ等ともいう。）の少なくとも一方を検出してもよい。この場合、モータ部２００の速度ｖ及び加速度ａは、位置ｘを時間で１又は２回微分したり後述する周期信号を所定間隔でカウントするなどの処理により検出することが可能である。説明の便宜上、以下ではエンコーダ１００が検出する物理量は位置ｘであるとして説明する。
【００４０】
なお、エンコーダ１００の配置位置は特に限定されるものではない。例えば、エンコーダ１００は、回転シャフト２０１に直接連結されるように配置されてもよく、また、減速機や回転方向変換機などの他の機構を介して回転シャフト２０１等の回転体に連結されてもよい。
【００４１】
制御部２０は、エンコーダ１００から出力される位置データを取得して、当該位置データに基づいて、モータ部２００の回転を制御する。従って、モータ部２００として電動式モータ部が使用される本実施形態では、制御部２０は、位置データに基づいて、モータ部２００に印加する電流又は電圧等を制御することにより、モータ部２００の回転を制御する。更に、制御部２０は、上位制御装置（図示せず）から上位制御信号を取得して、当該上位制御信号に表された位置又は速度等がモータ部２００の回転シャフト２０１から出力されるように、モータ部２００を制御することも可能である。なお、モータ部２００が、油圧式、エア式、蒸気式などの他の動力源を使用する場合には、制御部２０は、それらの動力源の供給を制御することにより、モータ部２００の回転を制御することが可能である。
【００４２】
（１−２．第１実施形態に係るロータリエンコーダ）
次に、図２及び図３Ａを参照しつつ、本実施形態に係るエンコーダ１００の構成について説明する。図２は、本実施形態に係るロータリエンコーダの構成について説明するための説明図である。図３Ａは、本実施形態に係るロータリエンコーダが有するディスクについて説明するための説明図である。
【００４３】
図２に示すように、本実施形態に係るエンコーダ１００は、回転シャフト１０１と、ディスク１１０と、検出部１３０Ａ〜１３０Ｃと、位置データ生成部１４０と、原点信号生成部１４１と、を有する。
【００４４】
（１−２−１．ディスク１１０）
ディスク１１０は、図３Ａに示すように円板状に形成され、ディスク中心Ｏが回転軸ＡＸとほぼ一致するように配置される。そして、ディスク１１０は、この回転軸ＡＸ周りに回転可能な回転シャフト１０１を介して、モータ部２００の回転シャフト２０１に対応した回転シャフト２０２に連結される。従って、ディスク１１０は、モータ部２００の回転に応じて回転軸ＡＸ周りに回転可能に配置されることとなる。
【００４５】
図３Ａに示すように、ディスク１１０は、トラックＴＡ〜ＴＣを有する。
【００４６】
本実施形態ではインクレ型のエンコーダ１００を例に説明しているので、ディスク１１０は、モータ部２００の回転における位置ｘを検出するトラックＴＣと、原点ｚを精度よく検出するための２本のトラックＴＡ，ＴＢを有する。なお、このトラックＴの本数は、３本に限られるものではなく、原点ｚに要求される検出精度や信号処理に応じて適宜複数に設定される。
【００４７】
（トラックＴＡ〜ＴＣ）
図３Ａに示す通り、トラックＴＣは、ディスク１１０のディスク中心Ｏを中心としてリング状に全周に亘って設定される。トラックＴＡ，ＴＢは、それぞれディスク１１０のディスク中心Ｏを中心として扇形状に所定の原点検出領域基準角Ｈを基準とした周方向長の原点検出領域ｈＡ，ｈＢに形成される。図３Ｂに示す通り、本実施形態では、トラックＴＡ〜ＴＣの原点検出領域ｈＡ〜ｈＣをまとめて「原点検出領域ｈ」ともいう。
【００４８】
なお、本実施形態では、トラックＴＡ〜ＴＣの原点検出領域ｈＡ〜ｈＣが、同一の原点検出領域基準角Ｈを基準とした周方向の長さの範囲に設定される場合を例示しているが、この原点検出領域基準角Ｈは、それぞれ異なっていても良い。
【００４９】
各トラックＴＡ〜ＴＣは所定の幅ｗＡ〜ｗＣで設定される。本実施形態では、各トラックＴＡ〜ＴＣの幅ｗＡ〜ｗＣは同一の幅ｗに設定される（ｗ＝ｗＡ＝ｗＢ＝ｗＣ）。なお、本実施形態では、各トラックＴＡ〜ＴＣの幅ｗＡ〜ｗＣが同一である場合を例示しているが、このトラック幅ｗＡ〜ｗＣは、異なっていても良い。
【００５０】
そして、各トラックＴＡ〜ＴＣは、それぞれ幅ｗの中心における径方向の位置（トラック半径ｒＡ〜ｒＣ）が異なるように配置される。つまり、トラックＴＡ，ＴＢは、ディスク中心Ｏを中心とした同心円上に形成され、ディスク中心Ｏから外周に向けてトラックＴＡ，ＴＢ，ＴＣの順で配置される（ｒＡ＜ｒＢ＜ｒＣ）。この各トラック半径ｒＡ〜ｒＣを基準とした同心円状の測定円ＸＡ〜ＸＣをまとめて「測定円Ｘ」ともいう。
【００５１】
図３Ａに示すように、各トラックＴＡ〜ＴＣのそれぞれには、光学的な回転格子ＬＡ〜ＬＣ（回転する光学回折格子）が形成される。
【００５２】
回転格子ＬＡ〜ＬＣのそれぞれは、光学的な複数のスリットＳＬＡ〜ＳＬＣを有して、回転格子ＬＡ〜ＬＣ毎にそれぞれ独立した個別の回折干渉光学系の一部を構成する。
【００５３】
スリットＳＬＡ〜ＳＬＣのそれぞれは、光を反射するか（反射スリット）又は光を透過する（透過スリット）ように形成される。
反射スリットとして形成される場合、スリットＳＬは、例えば反射率の高い材質を蒸着するなどの方法により形成されてもよい。一方、ディスク１１０におけるスリットＳＬＡ〜ＳＬＣ以外の部位は、例えば、蒸着等の方法により光を吸収する材質を配置したり、ディスク１１０自体に光を透過する材質を使用するなどの方法で形成されてもよい。また、ディスク１１０自体に光を反射する材質を使用して、スリットＳＬＡ〜ＳＬＣ以外の部位をエッチング等により加工することも可能である。更に、スリットＳＬＡ〜ＳＬＣもＳＬＡ〜ＳＬＣ以外の部位も反射率の高い材料で形成した上で、スリットＳＬＡ〜ＳＬＣとＳＬＡ〜ＳＬＣ以外の部位とにギャップ方向の段差を設けて位相回折格子としてスリット形成することも可能である。
一方、透過スリットとして形成される場合、ディスク１１０自体を光が透過する材質で形成し、スリットＳＬＡ〜ＳＬＣ以外の部位に、吸収又は反射するなどにより光を遮蔽する物質を配置したり光を遮蔽する加工を施すなどの方法で形成されてもよい。ただし、スリットＳＬＡ〜ＳＬＣの形成方法は特に限定されるものではない。
要するに、反射型スリットの場合、スリットＳＬＡ〜ＳＬＣは、光を反射し、それ以外の部位は、光を反射せず、透過型スリットの場合、スリットＳＬＡ〜ＳＬＣは、光を透過し、それ以外の部位は、光を遮蔽することとなる。
【００５４】
以下では、本実施形態では、説明の便宜上、ディスク１１０の各トラックＴＡ〜ＴＣのスリットＳＬＡ〜ＳＬＣが反射スリットである場合について説明する。このようにディスク１１０に反射スリットが使用される場合には、反射型の回折干渉光学系を形成することができるので、ディスク１１０に透過スリットが使用される場合に比べて、ディスク１１０と後述するマスク１２０との間のギャップｇの変動によるノイズや検出精度への影響を低減することが可能である。
【００５５】
各トラックＴＡ〜ＴＣにおいて周方向に並べられるスリットＳＬＡ〜ＳＬＣによる原点検出領域ｈＡ〜ｈＣの領域分割数ｎＡ〜ｎＣは、相互に異なる数に設定される。なお、領域分割数ｎＡ〜ｎＣは、スリットＳＬＡ〜ＳＬＣの本数を原点検出領域ｈ内において周方向（測定円Ｘ）に沿ってカウントした場合のスリット本数に対応する。従って、領域分割数ｎＡ〜ｎＣ、つまり原点検出領域ｈ内で周方向に沿って並べられるスリット本数は、相互に異なる数に設定される。なお、各トラックＴＡ〜ＴＣは、トラック半径ｒＡ〜ｒＣが大きいほど、原点検出領域ｈでの領域分割数ｎＡ〜ｎＣが多くなるように形成されることが望ましい。つまり、トラックＴＡ〜ＴＣそれぞれの原点検出領域ｈでの領域分割数は、トラック半径が「ｒＡ＜ｒＢ＜ｒＣ」であるため、「ｎＡ＜ｎＢ＜ｎＣ」となるように設定される。各トラックＴＡ〜ＴＣからは、それぞれ領域分割数ｎＡ〜ｎＣに応じた３の周期信号が得られることになる。従って、トラックＴＣの原点検出領域ｈＣにおける領域分割数ｎＣは、要求される精度の位置ｘが検出可能なように、また、トラックＴＡ，ＴＢの原点検出領域ｈＡ，ｈＢにおける領域分割数ｎＡ，ｎＢは、要求される精度の原点ｚが検出可能なように、必要とされる分解能に応じた数に設定されることが望ましい。
【００５６】
各トラックＴＡ〜ＴＣそれぞれにおけるスリットＳＬＡ〜ＳＬＣの間隔であるピッチｐＬＡ〜ｐＬＣは、本実施形態では、トラックＴＡ〜ＴＣで全てほぼ同じピッチｐＬに設定される（ｐＬ＝ｐＬＡ＝ｐＬＢ＝ｐＬＣ）。ただし、２以上のトラックＴＡ〜ＴＣのピッチｐＬＡ〜ｐＬＣがほぼ同じであればよく、異なるピッチのトラックが含まれてもよい。このように複数のトラックＴＡ〜ＴＣの各ピッチｐＬＡ〜ｐＬＣをほぼ等しく設定することにより、その複数のトラックＴＡ〜ＴＣそれぞれの回折干渉光学系を、同様に形成することが可能となり、設計・開発・製造（製造等ともいう。）を容易にすることが可能である。特に、本実施形態のように全てのトラックＴＡ〜ＴＣのピッチｐＬＡ〜ｐＬＣをほぼ同一にすることで、製造等を大幅に容易にすることが可能である。なお、本実施形態では「ピッチｐＬＡ〜ｐＬＣ」という場合、スリットＳＬＡ〜ＳＬＣそれぞれにおいて、相隣接するスリットの配置間隔を意味するものとする。つまり、ピッチｐＬＡ〜ｐＬＣは、各スリットの中心間距離を意味するものとする。
【００５７】
（スリットＳの形状）
ここで、各トラックＴＡ〜ＴＣそれぞれにおけるスリットＳＬＡ〜ＳＬＣの形状について説明する。
【００５８】
最外周に配置されるトラックＴＣでは、スリットＳＬＣがディスク中心Ｏ（回転軸ＡＸ）を中心として等角度間隔で設定される放射状線（図７の放射状線ＬＩＮＥ１）上に形成される。このような形状のスリットを「放射スリット」ともいう。
【００５９】
一方、本実施形態に係るエンコーダ１００では、上述のように複数のトラックＴＡ〜ＴＣのピッチｐＬＡ〜ｐＬＣをピッチｐＬに揃えることを可能とし、かつ、更に小型化や製造等を大幅に容易にするために、トラックＴＡ，ＴＢのスリットＳＬＡ，ＳＬＢは、放射スリットとは異なる「湾曲スリット」で形成される。なお、トラックＴＣのスリットＳＬＣも湾曲スリットで形成されてもよい。つまり、複数のトラックＴＡ〜ＴＣの少なくともいずれか１以上が湾曲スリットで形成されてもよい。このように湾曲スリットが含まれる場合、上記のようなピッチｐＬＡ〜ｐＬＣの調整・小型化・製造等の容易化を実現することが可能である。この湾曲スリットについては、詳しく後述する。
【００６０】
なお、本実施形態における放射スリット及び湾曲スリットのピッチｐＬＡ〜ｐＬＣは、トラックＴの幅ｗＡ〜ｗＣの中心におけるスリットの間隔（ピッチ）を意味するものとする。
【００６１】
本実施形態では、トラックＴＡ〜ＴＣの原点検出領域ｈでの領域分割数ｎＡ〜ｎＣは、上述の通り、ｎＡ＜ｎＢ＜ｎＣに設定される。そして、各トラックＴＡ〜ＴＣから得られる原点検出領域ｈでの信号の周期数は、それぞれ原点検出領域ｈでの領域分割数ｎＡ〜ｎＣに対応する。
【００６２】
トラックＴＡ，ＴＢは、原点ｚを検出するための原点検出機構の一例の一部を構成する。トラックＴＣは、位置ｘを検出するための位置検出機構の一例の一部を構成する。
【００６３】
各トラックＴＡ〜ＴＣの中でも原点検出領域ｈで得られる信号周期数が最も少ないＴＡトラック検出機構をここでは「原点Ｌ（ロー）検出機構」ともいう。
そして、トラックＴＢによる検出機構は、原点Ｌ検出機構よりも原点検出領域ｈでの信号周期数を多く検出することができる。このトラックＴＢによる検出機構をここでは「原点Ｈ（ハイ）検出機構」ともいう。
更に、トラックＴＣによる検出機構は、原点Ｈ検出機構よりも原点検出領域ｈでの信号周期数を更に多く検出することができる。このトラックＴＣによる検出機構をここでは「インクレ検出機構」ともいう。
【００６４】
本実施形態に係るインクレ型のエンコーダ１００は、インクレ検出機構による出力を処理することにより、位置ｘを検出する。また、原点Ｌ、原点Ｈ、インクレそれぞれの検出機構による出力を処理することにより、原点ｚを検出する。
【００６５】
なお、原点Ｌ検出機構、原点Ｈ検出機構及びインクレ検出機構のそれぞれは、原点検出領域ｈでの領域分割数ｎＡ〜ｎＣやスリット形状などに差異はあるものの、機構毎に別個独立した回折干渉光学系を１つずつ有しており、検出原理として光学式の回折干渉光学系を使用する点などで共通する。そこで、以下では、原点Ｌ検出機構、原点Ｈ検出機構及びインクレ検出機構を総称して「光学検出機構」ともいう。
【００６６】
（１−２−２．検出部１３０Ａ〜１３０Ｃ）
次に、図２〜図６を参照しつつ、検出部１３０Ａ〜１３０Ｃについて説明しつつ、これらの検出機構についてより具体的に説明する。図４〜図６は、本実施形態に係るロータリエンコーダが有する光学検出機構について説明するための説明図である。
【００６７】
（光学検出機構）
検出部１３０Ａは、トラックＴＡに対向して配置され、トラックＴＡと共に原点Ｌ検出機構を構成する。検出部１３０Ｂは、トラックＴＢに対向して配置され、トラックＴＢと共に原点Ｈ検出機構を構成する。検出部１３０Ｃは、トラックＴＣに対向して配置され、トラックＴＣと共にインクレ検出機構を構成する。また、上述の通り、トラックＴＢ及びトラックＴＣは原点検出領域ｈのみにスリットを有する。そこで、検出部１３０Ａ〜検出部１３０Ｃは、ディスク１１０の一回転内で同時に、原点検出領域ｈに対向する位置にそれぞれ配置される。なお、図３Ａの場合は、原点検出領域ｈＡ〜ｈＣが一直線上に配置されるため、それらに対応した検出部１３０Ａ〜１３０Ｃも対応した一直線上に配置されることになる。
【００６８】
検出部１３０Ａ〜１３０Ｃによる各光学検出機構は、上述の通り、それぞれ独立した回折干渉光学系を有する点などで共通する。従って、ここでは、図４を参照しつつ、一の光学検出機構を例に説明し、各光学検出機構毎に異なる点については、個別に追記することとする。
【００６９】
これに伴い、一の光学検出機構を例に説明する場合、以下では、図４に示すように、その光学検出機構に対応する検出部（検出部１３０Ａ〜１３０Ｃ）、トラック（トラックＴＡ〜ＴＣ）及び回転格子（回転格子ＬＡ〜ＬＣ）を単に「検出部１３０」、「トラックＴ」及び「回転格子Ｌ」ともいい、その回転格子Ｌに含まれるスリット（スリットＳＬＡ〜ＳＬＣ）を単に「スリットＳＬ」ともいう。そして、そのスリットＳＬのピッチ（ピッチｐＬＡ〜ｐＬＣ）を単に「ピッチｐＬ」ともいい、原点検出領域ｈでの測定円Ｘ上の領域分割数（領域分割数ｎＡ〜nＣ）を単に「領域分割数ｎ」ともいう。
【００７０】
図４に示すように、検出部１３０は、マスク１２０と、発光部１３１と、受光部１３２とを有する。
【００７１】
マスク１２０は、ギャップｇを間にあけてディスク１１０に対向して固定配置される。また、マスク１２０は、光を遮蔽する材料で形成される一方、光を透過する複数のスリットＳＧ１，ＳＧ２をそれぞれ有する２の光学的な固定格子Ｇ１，Ｇ２（固定する回折格子）を有する。つまり、マスク１２０は、固定格子Ｇ１，Ｇ２のスリットＳＧ１，ＳＧ２で光を透過することになり、この固定格子Ｇ１，Ｇ２は、回転格子Ｌと共に３格子の回折干渉光学系を構成する。
【００７２】
本実施形態において固定格子Ｇ１と固定格子Ｇ２とは、同一のマスク１２０に形成される。なお、固定格子Ｇ１と固定格子Ｇ２とは、別体のマスク１２０に形成されてもよい。固定格子Ｇ１と固定格子Ｇ２とは、別体のマスク１２０に形成される場合、ディスク１１０の同一面側において、固定格子Ｇ１と回転格子Ｌとの間の距離（ギャップｇ）と回転格子Ｌと固定格子Ｇ２との間の距離（ギャップｇ）とが等しくなるように配置されることが望ましい。このような回転格子Ｌからの距離が等しい２の固定格子Ｇ１，Ｇ２を使用し、かつ、回転格子ＬのスリットＳＬに反射型スリットを使用すると、ディスク１１０と検出部１３０との位置関係が変動しても、両固定格子Ｇ１，Ｇ２それぞれのギャップｇが常に一定になる。よって、ギャップｇの変動が回折干渉光学系に与える影響を、低減することができる。
【００７３】
ここで、各光学検出機構の検出部１３０Ａ〜１３０Ｃそれぞれのギャップｇの関係について説明する。
【００７４】
本実施形態では、各トラックＴＡ〜ＴＣのスリットＳＬＡ〜ＳＬＣのピッチｐＬＡ〜ｐＬＣが相互にほぼ等しくピッチｐＬに設定されるので、検出部１３０Ａ〜１３０Ｃと、トラックＴＡ〜ＴＣつまりディスク１１０との間のギャップｇは、相互にほぼ等しく設定され得る。つまり、本実施形態では、回転格子ＬＡとそれに対応する固定格子Ｇ１，Ｇ２との間のギャップｇと、回転格子ＬＢとそれに対応する固定格子Ｇ１，Ｇ２との間のギャップｇと、回転格子ＬＣとそれに対応する固定格子Ｇ１，Ｇ２との間のギャップｇとは、図２に示すように、全てほぼ等しく設定され得る。
【００７５】
このように設定される場合、検出部１３０Ａ〜１３０Ｃそれぞれに対してギャップｇに応じた回折干渉光学系を共通で設計・開発することができ、かつ、製造時のギャップｇの調整を各検出部１３０Ａ〜１３０Ｃに対して同時におこなうことができる。よって、製造等を容易にすることが可能である。なお、このように検出部１３０Ａ〜１３０Ｃのギャップｇが相等しく設定されるため、図４に示す検出部１３０Ａ〜１３０Ｃそれぞれのマスク１２０を一体に形成したり、検出部１３０Ａ〜１３０Ｃを一体に構成することにより、更に製造等を容易にすることも可能である。
【００７６】
なお、このような作用効果は、いずれか２つの回転格子ＬＡ〜ＬＣ（１のトラック及び他のトラックの一例）とそれに対応する固定格子Ｇ１，Ｇ２との間のギャップｇを揃えるだけでも、同様に奏されることは言うまでもない。ただし、ギャップｇが揃えられる光学検出機構は、トラックＴのピッチｐＬが相等しく設定された光学検出機構であることが望ましい。
【００７７】
次に、発光部１３１及び受光部１３２について説明しつつ、固定格子Ｇ１，Ｇ２それぞれについて説明する。
【００７８】
発光部１３１は、光源を有して、マスク１２０の固定格子Ｇ１に向けて光を照射する。発光部１３１が照射する光の波長や強度は特に限定されるものではないが、回折干渉光学系の特性や必要な位置分解能等に応じて適宜決定されてもよい。また、この照射光は、本実施形態では、拡散光が使用される。拡散光を使用することで、後述する固定格子Ｇ１の各スリットＳＧ１を略線光源とみなすことができ、回折干渉効果を高めることができる。なお、このようにスリットＳＧ１を略線光源とみなすことができれば、照射光として、平行光やレーザ光、収束光などを使用することも可能である。発光部１３１は、平行光・レーザ光・集束光・拡散光など、使用する光の特性等に応じて、拡散レンズなどの所定の光学素子を有してもよいことは言うまでもない。
【００７９】
固定格子Ｇ１は、発光部１３１が照射する光が入射する位置に形成される。この固定格子Ｇ１は、透過型の複数のスリットＳＧ１を有しており、その複数のスリットＳＧ１により入射した光を回折させる。その結果、各スリットＳＧ１は、それぞれディスク１１０に照射される光を、各スリットＳＧ１を略線光源とする光に変換することができる。
【００８０】
固定格子Ｇ１の複数のスリットＳＧ１間のピッチｐＧ１は、回転格子Ｌの複数のスリットＳＬ間のピッチｐＬに対して「ｐＧ１＝ｉ×ｐＬ（ｉ＝１，２，３…）」の関係となるように形成される。ただし、特に「ｉ＝１，２」の場合に、得られる周期信号の強度を強められる場合が多く、更にいえば、「ｉ＝２」の場合に、周期信号の強度を「ｉ＝１」よりも強められる場合が多い。一方、原点検出領域ｈで得られる信号周期数ｍは、領域分割数ｎだけでなく、このｉによっても変化する。具体的には、信号周期数ｍは、少なくとも「ｉ＝１，２」の場合、「ｍ＝２×ｎ／ｉ」となる。以下では、説明の便宜上、「ｉ＝２」つまり「ｐＧ１＝２ｐＬ」であり「ｍ＝ｎ」である場合について説明する。
【００８１】
なお、固定格子Ｇ１を透過した光は、固定格子Ｇ１に入射する際の入射角に応じて、固定格子Ｇ１の幅方向に広がる。従って、回転格子ＬのスリットＳＬの幅は、この広がり角を考慮して、信号強度を向上させるために、固定格子Ｇ１のスリットＳＧ１の幅よりも広く設定されることが望ましい。その際、回転格子ＬのスリットＳＬの幅を、更に、固定格子Ｇ１を透過した光が到達すると予想される幅よりも広く設定するか又は狭く設定することにより、固定格子Ｇ１と回転格子Ｌとの取り付け誤差に対する信号の安定性を、更に向上させることが可能である。
これと同様に、回転格子Ｌで反射した光は、回転格子Ｌに入射する際の入射角に応じて、回転格子Ｌの幅方向に広がる。従って、後述する固定格子Ｇ２のスリットＳＧ２の幅も、この広がり角を考慮して、信号強度を向上させるために、回転格子ＬのスリットＳＬの幅よりも広く設定されることが望ましい。その際、固定格子Ｇ２のスリットＳＬの幅を、更に、回転格子Ｌで反射した光が到達すると予想される幅よりも広く設定するか又は狭く設定することにより、固定格子Ｇ２と回転格子Ｌとの取り付け誤差に対する信号の安定性を、更に向上させることが可能であることも同様である。
ただし、固定格子Ｇ１と固定格子Ｇ２と回転格子Ｌそれぞれのスリットの幅の関係は、十分な信号強度が確保でき、また、取り付け誤差に対する信号の安定性も十分に確保できる場合には、特に限定されるものではないことは言うまでもない。
【００８２】
固定格子Ｇ１が有する複数のスリットＳＧ１は、他の回転格子Ｌ及び固定格子Ｇ２と共に形成する回折干渉光学系の回折干渉効果を高めてノイズを低減するために、対向した位置におけるスリットＳＬと略平行になるように形成されることが望ましい。
【００８３】
つまり、図３Ａに示すように、回転格子ＬＡ，ＬＢのスリットＳＬＡ，ＳＬＢが湾曲スリットであるため、検出部１３０Ａ，１３０Ｂの固定格子Ｇ１の複数のスリットＳＧ１，ＳＧ２は、対向した湾曲スリットと平行になるように、湾曲スリットで形成されることが望ましい。一方、回転格子ＬＣのスリットＳが放射スリットであるため、検出部１３０Ｃの固定格子Ｇ１の複数のスリットＳＧ１，ＳＧ２は、対向した放射スリットと平行になるように、放射スリットで形成されることが望ましい。
【００８４】
ただし、放射スリットについて「米国特許第５，５５９，６００号明細書」にも記載されているように、放射スリットのピッチｐＬはトラックＴの全周長に比べて十分に短いため、放射スリットを光学的には平行スリットとみなすことができる。従って、放射スリットに対応した検出部１３０Ｃの固定格子Ｇ１の複数のスリットＳＧ１を、相互に平行な「平行スリット」にすることが可能である。一方、これと同様に、湾曲スリットに対応した検出部１３０Ａ，１３０Ｂの固定格子Ｇ１の複数のスリットＳＧ１を、図５に示すように、平行スリットとすることも可能である。この場合、放射スリットに対応する固定格子Ｇ１の平行スリットは、放射スリットを平行スリットとみなした場合のその平行スリットと平行になるように配置されることが望ましい。そして、湾曲スリットに対応する固定格子Ｇ１の平行スリットは、図５に示すように、各湾曲スリットの少なくとも１点での接線ＬＩＮＥ３とほぼ平行になるように配置されることが望ましい。このように放射スリット及び湾曲スリットに対応する両固定格子Ｇ１を、平行スリットとすることで、両固定格子Ｇ１に対して同一の固定格子Ｇ１を使用することが可能となり、製造等を更に容易にすることが可能となるだけでなく、製造コストを低減することも可能である。
【００８５】
図４に示すように、固定格子Ｇ１で回折された光は、固定格子Ｇ１に対応する回転格子Ｌに照射される。すると、回転格子Ｌに照射された光は、回転格子ＬのスリットＳＬで反射される。この際、反射される光は、回転格子Ｌで更に回折される。そして、この回転格子Ｌで回折された光は、固定格子Ｇ２に照射される。
【００８６】
原点Ｌ検出機構と原点Ｈ検出機構で使用するマスク１２０の固定格子Ｇ２は、回転格子Ｌで回折された光が入射する位置に形成される。この固定格子Ｇ２のスリットＳＧ２のピッチｐＧ２は、固定格子Ｇ１のスリットＳＧ１のピッチｐＧ１と同じに設定される。つまり、本実施形態では「ｐＧ１＝ｐＧ２＝２×ｐＬ」となる。更に、このスリットＳＧ２の形状や、固定格子Ｇ１のスリットＳＧ１との位置関係等も、上記固定格子Ｇ１のスリットＳＧ２と同様である。よって、これらの詳しい説明は省略する。
【００８７】
一方、図４に示すように、回転格子Ｌで回折された光は、固定格子Ｇ２に照射される。この固定格子Ｇ２に照射される光は、回転格子Ｌの複数のスリットＳＬそれぞれで回折された光が干渉した干渉縞状となる。干渉縞の明部の位置は、ディスク１１０が回転して固定格子Ｇ１と回転格子Ｌとの間の位置関係の変化に応じて、移動することになる。その結果、スリットＳＧ２を通過する光の強度は、正弦波状に増減する。
【００８８】
受光部１３２は、固定格子Ｇ２のスリットＳＧ２を透過した光を受光するように配置される。そして、受光部１３２は、例えばフォトダイオードのような受光素子を有しており、受光した光の強度を電気信号に変換する。
【００８９】
そして、受光部１３２が生成する電気信号は、ディスク１１０がピッチｐＬ等に応じた分だけ移動する度に繰り返される所定の周期の略正弦波状の電気信号（「周期信号」ともいう。）となる。
【００９０】
原点Ｌ検出機構、原点Ｈ検出機構それぞれで得られる周期信号をまとめて、ここでは「原点Ｌ信号」、「原点Ｈ信号」ともいう。
【００９１】
なお、インクレ検出機構で使用するマスク１２０（マスク１２０Ｃ）は、図６に示すように、原点Ｌ検出機構と原点Ｈ検出機構で使用するマスク１２０（マスク１２０Ａ，１２０Ｂ）と構成が異なるのでここで説明しておく。マスク１２０Ｃの固定格子Ｇ２は、マスク１２０Ａ，１２０Ｂの固定格子Ｇ１と異なり、２以上の領域（例えば図６に示す領域Ｇ２Ａ，Ｇ２Ｂ）に分かれている。そして、各領域のスリットＳＧ２は、その領域内ではピッチｐＧ２が均一に形成されるが、領域間では「ｐＧ２／４」づつずらして形成される。
【００９２】
その結果、「ｐＧ２／４」づつずらされた各領域Ｇ２Ａ，Ｇ２ＢそれぞれのスリットＳＧ２を通過する光の強度は、９０°ずれて正弦波状に増減する。
【００９３】
この際、受光部１３２は、各領域Ｇ２Ａ，Ｇ２Ｂ毎に別々の電気信号を生成可能なように、例えば２の受光面を有する。
【００９４】
そして、この各領域Ｇ２Ａ，Ｇ２Ｂぞれぞれに対応した周期信号は、領域Ｇ２Ａ，Ｇ２ＢそれぞれのスリットＳＧ２を通過する光の強度と同様に、位相が９０°ずれた２の周期信号となる。
【００９５】
この２の周期信号を、それぞれ「Ａ相周期信号」，「Ｂ相周期信号」ともいう。そして、インクレ検出機構で得られる２の周期信号をまとめて、「インクレ信号」ともいう。すなわち、原点Ｌ信号と原点Ｈ信号はそれぞれ１の周期信号であり、インクレ信号は２の周期信号である。
【００９６】
このように光学検出機構では、３格子の回折干渉光学系を構成する。よって、ギャップｇの大小に関わらずピッチｐＬ，ｐＧ１，ｐＧ２等との関係で干渉が生じれば、所望の周期信号を検出することができる。
【００９７】
ところで、幾何光学型エンコーダでは、単にスリットＳＬを透過した光を受光するため、ギャップｇを大きくすればするほど、回折成分や拡散成分の光の影響により、ノイズが増加するため、ギャップｇを小さくする必要がある。これに対して、本実施形態に記載のような回折干渉光学系では、固定部材と回転部材との間のギャップｇを大きくすることができ、結果として設計・開発の自由度を高めることができると共に、衝撃等により固定部材と回転部材とが干渉する不具合を低減することができる。
【００９８】
本実施形態では、上述の通り、３格子（回転格子Ｌ及び固定格子Ｇ１，Ｇ２）の回折干渉光学系を例に説明しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、固定格子Ｇ２の変わりにその固定格子Ｇ２のスリットＳＧ２それぞれの位置に受光面を有する帯状の受光素子を使用することで、擬似的に３格子の回折干渉光学系を形成することも可能である。更にいえば、固定格子Ｇ１の変わりにその固定格子Ｇ１のスリットＳＧ１それぞれの位置で発光する帯状又は線状の発光素子等を使用することで、擬似的に３格子の回折干渉光学系を形成することも可能である。その他、同様な回折干渉光学系を構成することができれば、格子の数は特に限定されないことは言うまでもない。
【００９９】
（１−２−３．湾曲スリットの構成）
以上、本発明の第１実施形態に係るロータリエンコーダ１００の構成について説明した。次に、図５及び図７を参照しつつ、上記回転格子ＬＡ，ＬＢに使用される湾曲スリットについて、詳しく説明する。図７は、本実施形態に係るロータリエンコーダが有する湾曲スリットについて説明するための説明図である。
【０１００】
（一のトラックＴ内の湾曲スリット）
まず、図７を参照しつつ、どちらか一方の湾曲スリット、つまり、トラックＴＡの回転格子ＬＡのスリットＳＬＡ、又は、トラックＴＢの回転格子ＬＢのスリットＳＬＢを例に挙げて説明する。そして、スリットＳＬＡとスリットＳＬＢとで異なる点については、個別に説明することとする。
【０１０１】
本実施形態に係る回転格子ＬのスリットＳＬは、トラックＴに配置されるが、上述しかつ図７にも示す通り、少なくとも１以上の回転格子ＬのスリットＳＬは、放射スリットと異なる湾曲スリットとして形成される。
【０１０２】
湾曲スリットとして形成されるスリットＳＬ（ここでは単に「スリットＳＬ」という。）は、図７に示すように、ディスク中心Ｏ（回転軸ＡＸ）を中心とした放射状線ＬＩＮＥ１それぞれを、所定の湾曲度合いＣで、周方向に向けて湾曲させた湾曲線ＬＩＮＥ２に沿って形成される。
【０１０３】
このような湾曲線ＬＩＮＥ２に沿ったスリットＳＬについては様々な形成例が考えられるが、このスリットＳＬの一形成例について説明すると以下の通りである。
【０１０４】
各スリットＳＬに対応する放射状線ＬＩＮＥ１は、そのトラックＴの原点検出領域ｈ中に設定されるべき領域分割数ｎに対応したスリット本数で、原点検出領域基準角Ｈを等角度分割した角度毎に、スリット本数分設定される。その後、各放射状線ＬＩＮＥ１が同一の周方向に同一の湾曲度合いＣで湾曲させられて原点検出領域ｈに位置されることにより、各スリットＳＬの湾曲線ＬＩＮＥ２が設定される。そして、このように設定された各湾曲線ＬＩＮＥ２に沿って、各スリットＳＬが所定の幅で形成されることになる。
【０１０５】
更に具体的に式を使用してスリットＳＬの一形成例について説明する。
ディスク中心Ｏを原点とし、原点からの距離をｌとし、原点を通る基準線からの角度をθとし、原点検出領域ｈが設定されたトラックＴの内径及び外径をｒＩＮ，ｒＯＵＴとし、その原点検出領域ｈの原点検出領域基準角度をＨ°とする。そして、原点検出領域ｈの回転格子Ｌが含む測定円Ｘに沿ったスリット本数、つまり領域分割数をｎとし、各スリットをｊ（ｊ＝０，１，２…，ｎ−１）で識別するものとする。すると、放射状線ＬＩＮＥ１は、極座標で下記式１で表される。
ＬＩＮＥ１＝（ｌ，ｊ×Ｈ／ｎ）      …（式１）
ただしｒＩＮ≦ｌ≦ｒＯＵＴ
【０１０６】
そして、湾曲度合いをＣと、かつ、回転格子Ｌの複数のスリットＳＬのピッチが所望のｐＬとなる半径（原点検出領域ｈの幅方向中心における半径）をｒ０とした場合、湾曲線ＬＩＮＥ２は、極座標で下記式２で表される。スリットＳＬは、この湾曲線ＬＩＮＥ２に沿って原点検出領域ｈの所定の幅ｗ（＝ｒＯＵＴ−ｒＩＮ）内で形成される。
ＬＩＮＥ２＝（ｒ０（1−Ｃθ），θ＋ｊ×Ｈ／ｎ）      …（式２）
ただしｒＩＮ≦ｒ０（1−Ｃθ）≦ｒＯＵＴ
ここで、ｒ０，は、回転格子Ｌの複数のスリットＳＬのピッチが所望のｐＬとなる半径である。
【０１０７】
この湾曲スリット形成例の場合、湾曲度合いＣは、下記式３で表される。
Ｃ＝ｔａｎ［ｓｉｎ−1｛ｐＬ×ｎ／（2πｒ０）｝］      …（式３）
なお、トラックＴ（つまり原点検出領域ｈ）は、回折格子Ｇ２を透過した後に受光素子で受光した回転格子Ｌからの反射光が、十分な光量となるだけの幅ｗ（＝ｒＯＵＴ−ｒＩＮ）で形成されることが望ましい。本実施形態に係る回折干渉光学系では、トラックＴの幅ｗを例えば回転格子ＬのピッチｐＬの２０倍〜５０倍程度に設定すれば、十分な光量が得られる。従って、湾曲スリットであるスリットＳＬは、式３から判るように、トラック内径（ｒＩＮ）の位置から角度θで１８０°以内の位置でトラック外径（ｒＯＵＴ）に到達する。湾曲したスリットＳＬの１本１本は、それぞれ角度θで１８０°以内となり、トラックＴを１回転も周回しないように形成される。このように湾曲スリットを形成することにより、ディスク１１０の強度を高めたり、スリットＳＬの形成を容易にすることが可能である。
【０１０８】
一方、本実施形態に係る回転格子Ｌが構成する回折干渉光学系は、一般的に、回転格子Ｌに含まれる複数のスリットＳＬのピッチがスリットＳＬの長さ方向の位置によらずに均一であるほど、得られる正弦波の周期信号のノイズを低減し、位置検出精度を向上させることができる。換言すれば、トラックＴの幅ｗの中心からスリットＳＬに沿ってトラック内径又は外径に向かって移動した場合における、その移動量に対するピッチのｐＬからのズレ量の増加率又は減少率が少ないほど、ノイズが低く抑えられ、検出精度が向上する。
【０１０９】
これに対して、本実施形態のような湾曲スリットによれば、スリットＳＬが湾曲して形成されることにより、スリットＳＬの形成方向（湾曲線ＬＩＮＥ２方向）におけるスリットＳＬのピッチの変化量（ここでは「ピッチの変化率」ともいう。）を低減することができる。結果として、本実施形態によるエンコーダ１００によれば、各光学検出機構から得られる周期信号の検出精度を向上させて、原点検出精度を向上させることが可能である。
【０１１０】
より具体的には、例えば、放射スリットであれば、放射状線ＬＩＮＥ１上にスリットＳＬが形成されることになるが、スリットＳＬの形成方向（放射状線ＬＩＮＥ１）における長さが、ほぼトラックＴの幅ｗと等しくなるため、その形成方向におけるスリットＳＬのピッチの変化率は比較的大きい。この比較的大きなピッチの変化率は、周期信号の検出精度の低下を招く。そして、このような検出精度の低下は、領域分割数ｎが少ないほど大きい。これに対して、湾曲スリットであれば、スリットＳＬの形成方向（湾曲線ＬＩＮＥ２）における長さを、放射スリットに比べて湾曲度合いＣに対応した長さ分引き伸ばすことができる。その結果、スリットＳＬのピッチの変化率を比較的小さくすることができ、周期信号の検出精度を向上させることができる。
【０１１１】
従って、本実施形態に係るエンコーダ１００は、このような湾曲スリットを使用することにより、得られる信号周期数ｍが異なる複数トラックＴＡ〜ＴＣを、設計開発等の自由度を低下させず、かつ、周期信号の検出精度を低下させることなく、設定することが可能である。よって、本実施形態によれば、高精度かつ小型なエンコーダ１００を容易に形成することが可能である。
【０１１２】
更に、一般に回折干渉光学系において、回転格子Ｌと固定格子Ｇ１，Ｇ２との間の最適ギャップｇは、発光部１３１が発する光の波長λと、回転格子Ｌの複数のスリットＳＬのピッチｐＬに依存する。例えば、３格子光学系において、ギャップｇは、ｋを正の整数とすると、ｐＧ１＝ｐＬ＝ｐＧ２の場合には、下記式４を満たすときに最適に、ｐＧ１＝２×ｐＬ＝ｐＧ２の場合には、下記式５を満たすときに最適になる。
ｇ＝（２×ｋ−１）×ｐＬ２／４λ    …（式４）
ｇ＝（２×ｋ）×ｐＬ２／λ          …（式５）
【０１１３】
これに対しては、本実施形態のような湾曲スリットによれば、複数のスリットＳＬのピッチｐＬは、スリット本数ｎと、トラック半径ｒ（＝ｒ０）と、湾曲度合いＣとの関数ｆで式６のように表される。
ｐＬ＝ｆ（ｎ，ｒ，Ｃ）        …（式６）
＝（２πｒ／ｎ）×ｓｉｎ（ｔａｎ−１Ｃ）
【０１１４】
従って、領域分割数ｎ（つまり周期信号の周期に対応）やトラック半径ｒを変更せずに、湾曲度合いＣを適宜設定するだけで、回折干渉光学系を構成するような最適な値にピッチｐＬを設定することが可能となる。その結果、領域分割数ｎやトラック半径ｒ等を自由に設定することが可能となり、小型化が容易で設計・開発等も容易になる。
【０１１５】
ところで、本実施形態と異なりスリットＳＬがトラックＴ内を１回転以上周回して形成される場合、このようなスリットを「多重螺旋スリット」ともいう。このような多重螺旋スリットでは、半径方向に積層されるスリットＳＬの数が多くなり、トラックＴの幅ｗが大きくなって小型化が難しくなる。従って、設計・開発の自由度が減り、ひいては製造自体が難しくなる。これに対して、本実施形態に係るスリットＳＬは、多重螺旋スリットではなく、湾曲スリットで形成される。その結果、上述の通り、設計・開発の自由度を高めて、製造や小型化を容易にすることができる。
【０１１６】
なお、ここで説明した湾曲スリット形成例や湾曲線ＬＩＮＥ２の式等は、あくまで一例であり、このような式が実際に立てられる必要はない。つまり、上記のように周方向に湾曲した湾曲線ＬＩＮＥ２に沿ったスリットＳＬが形成されれば、その形成方法や設計方法等は、特に限定されるものでない。
【０１１７】
（湾曲スリットと固定格子側のスリットの位置関係）
固定格子Ｇ１，Ｇ２として平行スリットを使用する場合、図５に示すように、固定格子Ｇ１，Ｇ２は、対応する回転格子ＬのスリットＳＬの湾曲線ＬＩＮＥ２の接線ＬＩＮＥ３と各スリットＳＧ１，ＳＧ２が平行になるように、配置される。本実施形態のような湾曲スリットであれば、固定格子Ｇ１，Ｇ２の配置位置が多少ずれた場合でも、湾曲スリットのピッチｐＬの上記変化量が比較的小さいため、平行スリットである固定格子Ｇ１，Ｇ２と回転格子Ｌとが平行になる領域を大きく確保することができる。よって、周期信号の検出精度を更に向上させつつ、製造等を非常に容易にすることができる。
【０１１８】
（複数のトラック間の関係における湾曲スリット）
以上、一のトラックＴ内の湾曲スリットについて説明した。ここで、複数のトラックＴＡ〜ＴＢ間の関係における湾曲スリットについて、図２及び図３Ａを参照しつつ説明する。
【０１１９】
本実施形態では、図２に示すように、全てのトラックＴＡ〜ＴＣの回転格子ＬＡ〜ＬＣとそれに対する検出部１３０Ａ〜１３０Ｃのマスク１２０とのギャップｇは、ほぼ等しく設定される。一方、回折干渉光学系を形成するには、上記式４又は式５を満たすように、ギャップｇに対応したスリットＳＬのピッチｐＬを実現することが重要である。
【０１２０】
そこで、本実施形態では、トラックＴＡのスリットＳＬＡにおける湾曲度合いＣは、図３Ａに示すように、そのスリットＳＬＡのピッチｐＬＡが他のトラックＴＣのスリットＳＬＣのピッチｐＬＣと等しくなるように設定される。更に、トラックＴＢのスリットＳＬＢにおける湾曲度合いＣも、図３Ａに示すように、そのスリットＳＬＢのピッチｐＬＢが他のトラックＴＣのスリットＳＬＣのピッチｐＬＣと等しくなるように設定される。
【０１２１】
一方、トラックＴＡの原点検出領域ｈＡにおける領域分割数ｎＡは、トラックＴＢの原点検出領域ｈＢにおける領域分割数ｎＢと異なる。従って、上記式３からも判るように、トラックＴＡにおける湾曲度合いＣは、トラックＴＢにおける湾曲度合いＣと異なるように設定される。よって、湾曲スリット同士であるトラックＴＡにおけるピッチｐＬＡと、トラックＴＢにおけるピッチｐＬＢとをほぼ等しくすることができる。
【０１２２】
これらの結果、全てのトラックＴＡ〜ＴＣにおけるスリットＳＬＡ〜ＳＬＢのピッチｐＬＡ〜ｐＬＣをほぼ一定にすることが可能となる。よって、検出部１３０Ａ〜１３０Ｃは、回折干渉光学系をそれぞれ形成しつつ、ギャップｇを一定にして配置され得る。このように複数の検出部１３０Ａ〜１３０Ｃを一定のギャップｇで形成できる場合、検出部１３０Ａ〜１３０Ｃのギャップｇ方向での調整が容易になるばかりか、これら検出部１３０Ａ〜１３０Ｃを一体に形成することも可能となる。なお、検出部１３０Ａ〜１３０Ｃを一体に形成する場合、それぞれが有するマスク１２０も一体に１枚のマスクとして形成されてもよい。この場合、設計等の自由度を向上させ、かつ、製造を容易にすることが可能である。
【０１２３】
（１−２−４．位置データ生成部１４０）
次に、図２を参照しつつ、エンコーダ１００の構成である位置データ生成部１４０について説明する。
【０１２４】
位置データ生成部１４０は、上述の検出部１３０Ｃから、正弦波状のインクレ信号を取得する。そして、位置データ生成部１４０は、これらの信号からモータ部２００の位置ｘを特定し、その位置ｘを表した位置データを出力する。以下、より具体的に位置データ生成部１４０による位置ｘの特定処理の一例について説明する。
【０１２５】
ここで位置データ生成部１４０が取得するインクレ信号は、上述の通り、本実施形態では、位相が９０°ずれたＡ相周期信号とＢ相周期信号との２の周期信号を含む。すなわち、位置データ生成部１４０は、インクレ信号について、それぞれＡ相及びＢ相の２つの正弦波信号を取得する。
【０１２６】
そして、位置データ生成部１４０は、Ａ相及びＢ相の２つの正弦波信号を、インクレ信号に、逓倍処理等を施すことにより、周期内で単調に増加する信号（単調に減少する信号でもよい。以下「単調増加信号」ともいう。）を生成する。
【０１２７】
このように位置データ生成部１４０は、インクレ信号に基づいて、モータ部２００の位置ｘを特定する。
【０１２８】
なお、ここで説明した位置データ生成部１４０における処理は、制御部２０で行われてもよいことは言うまでもない。この場合、位置データ生成部１４０は、位置データとして、正弦波状の各周期信号を制御部２０に出力してもよい。
【０１２９】
（１−２−５．原点信号生成部１４１）
次に、図２及び図８Ａ〜図８Ｄを参照しつつ、エンコーダ１００の残りの構成である原点信号生成部１４１について説明する。図８Ａ〜図８Ｃは、本実施形態に係るロータリエンコーダが有する原点信号生成部について説明するための説明図である。
【０１３０】
原点信号生成部１４１は、上述の検出部１３０Ａ〜１３０Ｄから、正弦波状の原点Ｌ信号、原点Ｈ信号及びインクレ信号を取得する。そして、原点信号生成部１４１は、これらの信号からモータ部２００の原点ｚを特定し、その原点ｚを表した原点信号を出力する。以下、より具体的に原点信号生成部１４１による原点ｚの特定処理の一例について説明する。
【０１３１】
ここで原点信号生成部１４１が取得するインクレ信号は、上述の通り、本実施形態では、位相が９０°ずれたＡ相周期信号とＢ相周期信号との２の周期信号を含む。すなわち、インクレ信号について、それぞれＡ相及びＢ相の２つの正弦波信号を取得する。
【０１３２】
そして、原点信号生成部１４１は、Ａ相及びＢ相の２つの正弦波信号のどちらか一方を使用し処理をおこなう。例えばＡ相を使用するとして、ここで以下ではインクレ信号のＡ相信号を単にインクレＡ信号ともいう。
【０１３３】
図８Ａに、原点Ｌ信号の例を示し、図８Ｂに、原点Ｈ信号の例を示し、図８Ｃに、インクレＡ信号の例を示し、図８Ｄに、原点信号の例を示す。図８Ａ〜図８Ｄでは、横軸に機械角（角度θ）を示し、縦軸に各信号Ｖを示す。なお、原点Ｌ信号、原点Ｈ信号及びインクレ信号それぞれの出力信号をここではＶＡ，ＶＢ，ＶＣともいう。
【０１３４】
図８Ａでは、原点Ｌ信号として、回転ディスク１１０が原点検出領域基準角Ｈ以下の所定の角度だけ回転した場合、つまり、原点検出領域ｈを通過した場合の信号ＶＡの例を示している。
図８Ｂでは、原点Ｈ信号として、回転ディスク１１０が原点検出領域基準角度Ｈ以下の所定の角度だけ回転した場合、つまり、原点検出領域ｈを通過した場合の信号ＶＢの例を示している。
図８Ｃでは、インクレＡ信号として、回転ディスク１１０が原点検出領域基準角Ｈ以下の所定の角度だけ回転した場合の例、つまり、原点検出領域ｈを通過した場合の信号ＶＣの例を示している。
図８Ｄでは、原点信号として、回転ディスク１１０が原点検出領域基準角Ｈだけ回転した場合、つまり、原点検出領域ｈの一部を通過した場合の、上記出力信号ＶＡ，ＶＢ，ＶＣを加算した例を示している。
【０１３５】
原点Ｌ信号、原点Ｈ信号、インクレ信号の領域分割数ｎはそれぞれ１、３、５と奇数倍に設定されており、それに対応した周期数の正弦波を出力する。
【０１３６】
各トラックＴＡ〜ＴＣの測定円Ｘで繰り返される原点検出領域ｈでの領域分割数ｎＡ〜ｎＣは、本実施形態のようにピッチが「ｐＧ１＝２×ｐＬ＝ｐＧ２」に設定される場合、このような分解能を実現するために、それぞれ１，３，５分割に設定されることとなる。しかし、これは、あくまで一例であって、各トラックＴＡ〜ＴＣの領域分割数ｎＡ〜ｎＣを限定するものではなく、各トラックＴＡ〜ＴＣの領域分割数ｎＡ〜ｎＣは、それぞれから得られる周期信号に望まれる所望の信号周期数に応じて適宜設定され得る。
【０１３７】
原点信号生成部１４１は、このような原点Ｌ信号、原点Ｈ信号及びインクレＡ信号を生成し、これらの信号に基づいて、モータ部２００の原点ｚを特定する。
【０１３８】
より具体的には、図８Ａ〜図８Ｃに示す例の場合、トラックＴＡ〜ＴＣの各スリットＳＬＡ〜ＳＬＣは、ディスク１１０の一回転内の一箇所のみで複数の周期信号の山が一致するように配置されており、原点信号生成部１４１は、原点Ｌ信号、原点Ｈ信号及びインクレＡ信号の３信号を加算する。この加算された信号は、図８Ｄに示すように、各周期信号の山が一致する位置でピークを形成する。従って、原点信号生成部１４１は、加算信号のピーク形成位置から、原点信号ＶＺを生成する。そして、原点信号生成部１４１は、原点信号生成方法の一例として、例えばコンパレータ等の比較器を用いて、加算信号のピークのみを抽出可能な所定の閾値により、加算された信号をデジタル変換することで、原点位置を意味する矩形波、すなわち原点ｚを表す原点パルス信号を、原点信号Ｖｚとして生成する。
【０１３９】
その結果、原点信号生成部１４１は、最外のインクレ検出機構の分解能と同様の分解能において、モータ部２００の原点ｚを特定することが可能となる。そして、原点信号生成部１４１は、このように特定した原点ｚを表す原点信号を制御部２０に出力する。
【０１４０】
なお、ここで説明した原点信号生成部１４１における処理は、制御部２０で行われてもよいことは言うまでもない。この場合、原点信号生成部１４１は、原点信号として正弦波状の各周期信号を制御部２０に出力してもよい。
【０１４１】
（１−３．第１実施形態に係るロータリモータシステムの動作）
次に、本実施形態に係るモータシステム１の動作について説明する。なお、各構成における動作や作用等については、各構成の説明で詳しく説明したので適宜省略して説明する。
【０１４２】
制御部２０は、上位制御装置等から上位制御信号を取得し、更にエンコーダ１００から、モータ部２００の位置ｘを表す位置データと、原点ｚを表す原点信号とを取得する。そして、制御部２０は、上位制御信号と位置データと原点信号に基づいて制御信号を生成してモータ部２００に出力する。
【０１４３】
その結果、モータ部２００は、この制御信号に基づいて回転シャフト２０１を回転させる。すると、その回転シャフト２０１に対応する回転シャフト２０２に、回転シャフト１０１を介して連結されたエンコーダ１００のディスク１１０が回転される。一方、各検出部１３０Ａ〜１３０Ｃは、このディスク１１０の回転に応じてそれぞれ信号を検出し、位置データ生成部１４０と原点信号生成部１４１に出力する。そして、位置データ生成部１４０と原点信号生成部１４１は、取得したこれらの信号に基づいて位置データと原点信号とをそれぞれ生成し、制御部２０に出力する。
【０１４４】
なお、上述の通り、本実施形態に係るエンコーダ１００は、モータ部２００の高精度な位置ｘと原点ｚを検出して、位置データと原点信号として制御部２０に供給することができる。従って、このモータシステム１は、その高精度な位置ｘと原点ｚに基づいて、モータ部２００の位置ｘを高精度に制御することができる。
【０１４５】
（１−４．第１実施形態に係るロータリエンコーダの製造方法）
以上、本発明の第１実施形態に係るロータリモータシステムについて説明した。
次に、図９を参照しつつ、本実施形態に係るエンコーダ１００の製造方法について説明する。図９は、本実施形態に係るロータリエンコーダの製造方法について説明するための説明図である。なお、ここでは湾曲スリットの製造方法を中心に説明する。
【０１４６】
図９に示すように、エンコーダ１００の製造方法では、まずステップＳ１０１が処理される。このステップＳ１０１（スリット数決定ステップの一例）では、湾曲スリットであるディスク１１０の１のトラックＴの原点検出領域ｈで得るべき所望の信号周期数が決定される。そして、その周期に応じて、領域分割数ｎ、つまりその原点検出領域ｈに形成される測定円Ｘに沿ったスリット本数が設定される。そして、ステップＳ１０３に進む。
【０１４７】
ステップＳ１０３（放射状線設定ステップの一例）では、図７に示すように、ステップＳ１０１で決定した数の放射状線ＬＩＮＥ１が、原点検出領域ｈの原点検出領域基準角Ｈ内で等角度に、ディスク中心Ｏ（回転軸ＡＸ）を中心として設定される。そして、ステップＳ１０５に進む。
【０１４８】
ステップＳ１０５（湾曲線設定ステップの一例）では、スリットＳＬのピッチｐＬが所望の値となるように湾曲度合いＣが設定される。そして、ステップＳ１０３で設定した複数の放射状線ＬＩＮＥ１が、設定された湾曲度合いＣで同一の周方向に向けて湾曲され、複数の湾曲線ＬＩＮＥ２が設定される。この際、複数の湾曲線ＬＩＮＥ２が原点検出領域ｈに含まれるように、ステップＳ１０３において放射状線ＬＩＮＥ１の設定位置が決定される。なお、例えばトラックＴＣなどのような放射スリットを製造する場合には、このステップＳ１０５では、湾曲度合いＣは０（湾曲させないことを意味）に設定されることになる。
【０１４９】
このステップＳ１０５では、これから形成しようとしているトラックＴ（１のトラックの一例）のスリットＳＬのピッチｐＬが、既に形成されたトラックＴ又は後続して形成されるトラックＴ（他のトラックＴの一例）のスリットＳＬのピッチｐＬと等しくなるように、湾曲度合いＣが設定されることになる。このステップＳ１０５の処理後は、ステップＳ１０７に進む。
【０１５０】
ステップＳ１０７（スリット形成ステップの一例）では、ステップＳ１０５で設定した複数の湾曲線ＬＩＮＥ２に沿って、所定の幅ｗで複数のスリットＳＬが、原点検出領域ｈ内で形成される。そして、ステップＳ１０９に進む。
【０１５１】
ステップＳ１０９では、所望の複数の原点検出領域ｈ（又はトラックＴ）の全てにスリットＳＬが形成されたか否かが確認される。そして、スリットＳＬが未形成の原点検出領域ｈ（又はトラックＴ）があれば、ステップＳ１０１以降の処理が繰り返される。一方、全てのスリットＳＬが形成されていればステップＳ１１１に進む。
【０１５２】
ステップＳ１１１（マスク配置ステップの一例）では、少なくともピッチｐＬが等しい２以上のトラックＴ及び原点検出領域ｈに対して、回転格子Ｌと固定格子Ｇ１，Ｇ２との間のギャップｇが等しくなるように、マスク１２０を含む検出部１３０が配置される。
【０１５３】
なお、これらの処理と同時にか前後して、回転シャフト１０１をディスク１１０に連結する処理、各検出部１３０と位置データ生成部１４０及び原点信号生成部１４１とを連結する処理、各構成をケースに収納して固定又は回転可能に支持する処理等が行われて、エンコーダ１００が完成する。ただし、これらの処理についてのここでの詳しい説明は省略する。
【０１５４】
（１−５．第１実施形態に係るロータリエンコーダシステムによる効果の例）
以上、本発明の第１実施形態に係るロータリエンコーダ、ロータリモータ、ロータリモータシステム、ディスク及びロータリエンコーダの製造方法について説明した。
【０１５５】
本実施形態に係るエンコーダ１００等によれば、少なくとも１の原点検出領域ｈの複数のスリットＳＬが、湾曲線ＬＩＮＥ２に沿った湾曲スリットとして形成される。この湾曲スリットは、湾曲線ＬＩＮＥ２の湾曲度合いＣを調整することにより、領域分割数ｎを所望の値に固定した状態で、ピッチｐＬを調整することが可能である。従って、設計・開発等の自由度を高めることが可能である。
【０１５６】
また、このエンコーダ１００等で使用される湾曲スリットは、その湾曲度合いＣに応じた分スリットＳＬ１つ１つの長さを延長することができる。その結果、スリットＳＬのピッチｐＬのスリット形成方向における変化量を、低減することができる。このことは、各スリットＳＬのピッチｐＬをスリット形成方向で均一化すること、つまり、湾曲スリットである各スリットＳＬを平行スリットに近づけることが可能であることを意味する。一方、本実施形態に係るエンコーダ１００は、この湾曲スリットを利用した回折干渉光学系を利用する。回折干渉光学系では、複数のスリットＳＬが平行スリットに近いほど、検出信号のＳ／Ｎ比等を向上させることができ、検出精度を向上させることができる。従って、本実施形態に係るエンコーダ１００は、湾曲スリットとすることで、複数のスリットＳＬを平行スリットに近づけることができるので、検出信号のＳ／Ｎ比等を向上させることができ、検出精度を向上させることが可能である。
【０１５７】
従って、本実施形態に係るエンコーダ１００によれば、回折干渉光を使用して、検出精度を向上させつつ、回折干渉光学系を構成する際の設計・開発時の制限等を低減して、製造が容易なように設計・開発等をおこなうことが可能となる。
【０１５８】
一方、本実施形態のようにインクレ型エンコーダ１００に本実施形態が適用される場合、少なくとも１以上の原点検出領域ｈを湾曲スリットとすることで、２以上の原点検出領域ｈ及びトラックＴにおけるピッチｐＬを相等しくすることができる。その結果、検出部１３０（つまりマスク１２０）と、原点検出領域ｈ又はトラックＴとの間のギャップｇを相等しくすることができる。従って、これらの原点検出領域ｈ及びトラックＴについて、回折干渉光学系をほぼ同様に設計・開発等することが可能であり、また、これらの原点検出領域ｈ及びトラックＴに対応する検出部１３０について同時にギャップｇの調整をおこなうことが可能である。従って、設計・開発・製造等を大幅に容易にすることが可能である。
【０１５９】
＜２．第２実施形態＞
次に、図１０Ａを参照しつつ、本発明の第２実施形態に係るロータリモータシステムについて説明する。図１０Ａは、本発明の第２実施形態に係るロータリエンコーダが有するディスクの構成について説明するための説明図である。
【０１６０】
上記本発明の第１実施形態では、図３Ａに示すように、湾曲スリットとして形成されるトラックＴＡ，ＴＢのトラック半径ｒが異なった設定（ｒＡ＜ｒＢ）の場合について説明した。しかし、本発明は、かかる例に限定されるものではなく、トラックＴＡ，ＴＢのトラック半径ｒを、同一にすることも可能である。そこで、ここでは、本発明の第２実施形態として、トラックＴＡ，ＴＢのトラック半径ｒが同一に形成された場合の例について説明する。なお、トラックＴＡ，ＴＢのトラック半径ｒが同一に形成されること以外、本実施形態に係るエンコーダ等は、上記第１実施形態と同様に構成可能であるため、ここでは、第１実施形態との違いについて中心に説明する。
【０１６１】
図１０Ａに示すように、本実施形態に係るエンコーダが有するディスク６１０は、第１実施形態と同様にトラックＴＡとトラックＴＢを有する。
【０１６２】
しかし、トラックＴＡ，トラックＴＢの形成位置は、図３Ａに示した位置とは異なり、トラックＴＡとトラックＴＢは周方向に隣接する同一のトラック半径ｒＤ位置に形成される。
【０１６３】
一方、図３Ａのようにそれぞれのトラックが径方向に形成されると、トラック幅やトラック数に応じてディスクの径方向に対するトラックの領域が長くなり、ディスク外形の設計・開発が制約を受ける場合がある。
【０１６４】
このような場合、本実施形態のようにトラックＴＡ，ＴＢのトラック半径ｒを同一に設定することで、ディスクの径方向に対するトラックの領域を短くすることが可能となり、小型なディスク外形の設計・開発を容易におこなうことが可能である。
【０１６５】
なお、本実施形態においても、上記第１実施形態で奏される他の格別な作用効果等を奏することが可能であることは、言うまでもない。
【０１６６】
＜３．第３実施形態＞
次に、図１１Ａを参照しつつ、本発明の第３実施形態に係るロータリモータシステムについて説明する。図１１Ａは、本発明の第３実施形態に係るロータリエンコーダが有するディスクの構成について説明するための説明図である。
【０１６７】
上記本発明の第１及び第２実施形態では、原点検出機構として、トラックＴＡ，ＴＢのスリットＳＬＡ，ＳＬＢとして湾曲スリットを使用する場合について説明した。しかしながら、原点検出機構としては、指定のスリットピッチで求められる精度の原点信号の検出が可能であればよいので、湾曲スリットに限定されるものではない。そこで、ここでは、本発明の第３実施形態として、湾曲スリットの代わりに傾斜スリットが使用される場合について説明する。また、スリットＳＬＡ，ＳＬＢ以外の構成は、上記第１又は第２実施形態と同様に構成可能であるため、ここでは、第１及び第２実施形態との違いについて中心に説明する。
【０１６８】
図１１Ａに示すように、本実施形態に関わるエンコーダが有するディスク７１０は図３Ａで示したトラックＴＡ，ＴＢの変わりに、トラックＴＤ，ＴＥを有する。本実施形態ではトラックＴＤ，ＴＥは図１１に示すように帯状に形成する。
【０１６９】
各トラックＴＤ，ＴＥにおける原点検出領域ｈは、同一の周方向幅ｌＤＥで設定されるが、異なっていても良い。また、各トラックＴＤ，ＴＥは同一の幅ｗＤ，ｗＥで設定される。各トラックＴＣ，ＴＤ，ＴＥの幅ｗＣ，ｗＤ，ｗＥについて同一の幅ｗに設定される（ｗ＝ｗＣ＝ｗＤ＝ｗＥ）が、異なっていても良い。
【０１７０】
そして、トラックＴＤ，ＴＥ，ＴＣは、それぞれ幅ｗの中心における径方向の位置（トラック半径ｒＤＤ，ｒＥＥ，ｒＣ）が異なるように配置される。つまり、ディスク中心Ｏから外周に向けてトラックＴＤ，ＴＥ，ＴＣの順で配置される（ｒＤＤ＜ｒＥＥ＜ｒＣ）。
【０１７１】
トラックＴＤ，ＴＥは回転格子ＬＤ，ＬＥを有し、それぞれ複数の傾斜スリットＳＬＤ，ＳＬＥを有する。
【０１７２】
傾斜スリットＳＬＤ，ＳＬＥはスリットピッチｐＬＤ，ｐＬＥで形成される。なお、ピッチｐＬＤ，ｐＬＥは、スリットＳＬＣのピッチｐＬＣと等しく設定されることが望ましい（ｐＬ＝ｐＬＣ＝ｐＬＤ＝ｐＬＥ）。各傾斜スリットＳＬＤ，ＳＬＥの本数は、上記第１実施形態等と同様に原点検出が可能な周期数の周期信号が得られるように、設定される。一方、傾斜スリットＳＬＤ，ＳＬＥの傾斜角度（度合い）は、各原点検出領域ｈ内に上記の本数のスリットが形成され、かつ、ピッチｐＬＣが上記の値になるように傾斜される。図１１では、傾斜スリットＰＬＥの本数は、傾斜スリットＰＬＤの本数よりも多い。従って、両ピッチをピッチｐＬＣで揃えるために、傾斜スリットＰＬＥは、放射状線から傾斜スリットＰＬＤよりも小さな傾斜角度で傾斜して形成される。
【０１７３】
このように構成されることにより、本実施形態に係る２の回折干渉光学系からも、第１実施形態に示す原点Ｌ信号と原点Ｈ信号の検出が可能である。そして、本実施形態においても、上記第１実施形態で奏される他の格別な作用効果等を奏することが可能であることは、言うまでもない。
【０１７４】
なお、本実施形態に係る傾斜スリットは、図９に示す湾曲スリットの製造方法とほぼ同様に形成される。ただし、ステップＳ１０５が異なるため、このステップＳ１０５について説明する。
【０１７５】
傾斜スリットを形成する場合、ステップＳ１０５では、スリットＳＬの本数に応じて、そのピッチｐＬが所望の値となるように傾斜角が設定される。これから形成しようとしている原点検出領域ｈのスリットＳＬのピッチｐＬが、既に形成されたか、若しくは、後続して形成される原点検出領域ｈ若しくはトラックＴ（他のトラックＴの一例）のスリットＳＬのピッチｐＬと等しくなるように、傾斜角が設定されることになる。
【０１７６】
本実施形態の場合、湾曲スリットを使用せず、単純な傾斜スリットによってトラックが形成されるため、第１及び第２実施形態によるエンコーダ等よりも、ディスクの設計・開発が容易である。
【０１７７】
＜４．第４実施形態＞
最後に、図１２Ａを参照しつつ、本発明の第４実施形態に係るロータリモータシステムについて説明する。図１２Ａは、本発明の第４実施形態に係るロータリエンコーダが有するディスクの構成について説明するための説明図である。
【０１７８】
上記本発明の第１実施形態では、図３Ａに示すように、湾曲スリットとして形成されるトラックＴＡ，ＴＢのスリットＳＬＡ，ＳＬＢの湾曲される向きが、同一の周方向である場合について説明した。しかし、本発明は、かかる例に限定されるものではなく、相隣接するトラック同士（つまり原点検出領域同士）の湾曲方向を、周方向で逆にすることも可能である。そこで、ここでは、本発明の第４実施形態として、相隣接するトラック同士の湾曲方向が周方向で逆に設定された場合の例について説明する。なお、トラックの湾曲方向が周方向で逆に設定されること以外、本実施形態に係るエンコーダ等は、上記第１実施形態と同様に構成可能であるため、ここでは、第１実施形態との違いについて中心に説明する。
【０１７９】
図１２Ａに示すように、本実施形態に係るエンコーダが有するディスク８１０は、トラックＴＢ（少なくとも１のトラックの一例）に、図３Ａに示した回転格子ＬＢの代わりに回転格子ＬＦを有する。そして、この回転格子ＬＦは、複数のスリットＳＬＦを有する。
【０１８０】
スリットＳＬＦの湾曲方向は、図３Ａに示したスリットＳＬＢと異なり、隣接するトラックＴＡ（他のトラックの一例）のスリットＳＬＡの湾曲方向と逆の周方向に設定されている。つまり、スリットＳＬＡが、放射状線ＬＩＮＥ１を時計回り方向に湾曲させた湾曲線ＬＩＮＥ２に沿って形成されるのに対して、このスリットＳＬＦは、これとは逆に、放射状線ＬＩＮＥ１を反時計回り方向に湾曲させた湾曲線に沿って形成される。
【０１８１】
一方、各スリットＳＬから生じる回折干渉光は、各スリットＳＬの長手方向に対して略直角な方向に繰り返す干渉縞を形成する。これに対して、湾曲スリットのスリットＳＬの長手方向は、湾曲されることにより、ディスクの径方向から周方向に近づくこととなる。よって、干渉縞は、隣接するトラックの方向に繰り返すように形成される場合がある。その結果、干渉縞が隣接トラックの回折干渉光学系とクロストークしてしまう恐れがある。また、そのようなクロストークを防ぐために、エンコーダの設計・開発が制約を受ける場合がある。
【０１８２】
このような場合、本実施形態のように相隣接するトラックＴＡ，ＴＢの各スリットＳＬＡ，ＳＬＦの湾曲方向を互いに逆向きに設定することで、干渉縞が形成される向きを変更することが可能となり、クロストークが生じないような設計・開発を容易におこなうことが可能である。
【０１８３】
なお、本実施形態においても、上記第１実施形態等で奏される他の格別な作用効果等を奏することが可能であることは、言うまでもない。
【０１８４】
以上、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について詳細に説明した。しかしながら、本発明の技術的思想の範囲は、ここで説明した実施の形態に限定されないことは言うまでもない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想の範囲内において、様々な変更や修正、組み合わせなどをおこなうことに想到できることは明らかである。従って、これらの変更や修正、組み合わせなどの後の技術も、当然に本発明の技術的思想の範囲に属するものである。
【符号の説明】
【０１８５】
１                        モータシステム
１０                      モータ
２０                      制御部
１００                    エンコーダ
１１０，６１０，７１０，８１０    ディスク
１２０                    マスク
１３０，１３０Ａ，１３０Ｂ，１３０Ｃ，１３０Ｘ，１３０Ｙ    検出部
１３１                    発光部
１３２                    受光部
１４０                    位置データ生成部
１４１                    原点信号生成部
２００                    モータ部
２０１，２０２            回転シャフト
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
0005545366.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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