(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源光が透過又は反射する位置によって前記光源光の偏光状態を変化させる偏光パターンを有するベース基板と、
前記ベース基板の表面に立設するスペーサ部材と、
前記スペーサ部材を介して、前記ベース基板と対向するキャップ基板とを備え、
前記偏光パターンは、前記ベース基板と、前記スペーサ部材と、前記キャップ基板とに囲まれ、
前記キャップ基板の前記ベース基板側の表面には、前記偏光パターンを有し、
前記ベース基板の前記偏光パターンと前記キャップ基板の前記偏光パターンとの偏光パターン同士が、同じ配列となるように対向している、光学スケール。
【請求項２】
前記ベース基板と、前記スペーサ部材と、前記キャップ基板とに囲まれる空間が真空である、請求項１に記載の光学スケール。
【請求項３】
前記ベース基板と、前記スペーサ部材と、前記キャップ基板とに囲まれる空間が窒素雰囲気である、請求項１に記載の光学スケール。
【請求項４】
前記ベース基板と、前記スペーサ部材と、前記キャップ基板とに囲まれる空間には、光を透過する透光性の保護層がある、請求項１に記載の光学スケール。
【請求項５】
前記スペーサ部材を介して、前記ベース基板の両面と対向する２枚の前記キャップ基板とを備え、
前記ベース基板の両面の表面には、前記偏光パターンを有し、
２枚の前記キャップ基板の各前記ベース基板側の表面には、前記偏光パターンを有し、
前記ベース基板の両面にある前記偏光パターンの偏光パターン同士が、同じ配列となるように対向している請求項１から４のいずれか１項に記載の光学スケール。
【請求項６】
前記ベース基板の外側には、乱反射を抑制する反射防止膜を有する、請求項１から４のいずれか１項に記載の光学スケール。
【請求項７】
乱反射を抑制する一組の反射防止膜に挟まれた、請求項１から５のいずれか１項に記載の光学スケール。
【請求項８】
偏光パターンは、交差しない複数の金属細線を有する信号トラックである請求項１から７のいずれか１項に記載の光学スケール。
【請求項９】
光源光が透過又は反射する位置によって前記光源光の偏光状態を変化させる偏光パターンを有するベース基板と、
前記ベース基板の表面に立設するスペーサ部材と、
前記スペーサ部材を介して、前記ベース基板と対向するキャップ基板とを備え、
前記偏光パターンは、前記ベース基板と、前記スペーサ部材と、前記キャップ基板とに囲まれ、
前記キャップ基板の前記ベース基板側の表面には、前記偏光パターンを有し、
前記ベース基板と前記キャップ基板とが対向する位置の偏光パターン同士が同じパターンであって、
前記偏光パターンは、交差しない複数の金属細線を有する信号トラックである、光学スケール。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載の光学スケールと、
光源と、
前記光学スケールに前記光源の光源光が透過又は反射して入射する入射光を受光する光学センサと、
前記光学スケールと前記光学センサとの相対的な移動量を演算する演算装置と、
を含む光学式エンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学スケール、光学スケールの製造方法及び光学式エンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
エンコーダは、各種機械装置において、可動要素の位置や角度を検出するために用いられている。一般に、エンコーダは、相対的な位置又は角度を検出するエンコーダと、絶対的な位置又は角度を検出するエンコーダがある。エンコーダは、光学式と磁気式とがあるが、光学式エンコーダは異物等の影響を受け、検出光量の変動の影響を受けやすい。
【０００３】
特許文献１には、耐ノイズ性及び汎用性に優れ、正確な移動量を検出することができる光学式エンコーダの技術が記載されている。この技術は、検出光学系において、光源からスケールに照射されたレーザ光は、スケールを透過又はスケールで反射され、透過又は反射されたレーザ光から偏光分離手段により所定偏光方向の偏光成分が分離され、光強度検出手段により分離された偏光成分の光強度が検出される。
【０００４】
また、特許文献２には、異物等による検出光量の変動の影響を受けず、かつ１回転内の絶対角度を検出し得る光学式エンコーダの技術が記載されている。この技術は、回動自在に支持されてその回転角度が検出される光学式スケール円板であって、円環状の信号トラックを有し、該信号トラックは、当該光学式スケール円板の周方向において分割されたそれぞれの領域に形成された偏光子を有し、隣接する互いの上記偏光子は、当該光学式スケール円板の回転方向において順次異なる偏光方位を有し、該偏光方位は、当該光学式スケール円板が１回転するときにｍ／２回（ｍは０以上の整数）回転する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１９４５８６号公報
【特許文献２】特開２００９−１６８７０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の技術は、レーザ光を使用しスケールが光学異方性を配列する必要がある。また特許文献２に開示される技術では、信号トラックは、光学式スケール円板の周方向において円周をＮ等分してなる微小の扇状領域で構成する必要がある。
【０００７】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２のエンコーダの分解能を高めようとすると、１／２波長板又は微小の扇状領域を多くする必要がある。このため、特許文献１及び特許文献２のエンコーダは、回転円板の大きさが分解能を制約してしまう。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、検出光量の変動の影響を低減しかつ分解能を高めることのできる光学スケール、光学スケールの製造方法及び光学式エンコーダを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、光学スケールは、光源の光源光が透過又は反射する光学スケールであって、交差せず、かつ連続して接線方向が変化するように複数の金属細線を配置した。
【００１０】
この構造により、接線方向に応じて、透過光又は反射光の偏光状態を、光学スケールに照射される光源光が透過又は反射する位置によって変化させることができる。このため、上記光学スケールは、偏光方向の異なるセグメントを細かくする必要がない。その結果、光学スケールは、小さくしても高分解能とすることができる。そして、小さな光学スケールは、光源及び光学センサの配置に自由度を与えることができる。また、光誘起の偏光板に比較して、光学スケールは耐熱性を高めることができる。また、光学スケールは、局所的にも交差するような部分のないラインパターンとなっているため、精度を高く誤差の少ない光学スケールとすることができる。また、光学スケールは、一括した露光又はナノインプリント技術により安定して製造することもできるため、精度を高く誤差の少ない光学スケールとすることができる。
【００１１】
本発明の望ましい態様として、隣り合う前記複数の金属細線の間隔が異なる第１範囲と第２範囲とを含み、前記第１範囲における前記複数の金属細線のそれぞれの前記接線方向が同じ向きであり、前記第１範囲における金属細線の前記接線方向の向きと前記第２範囲における金属細線の前記接線方向の向きとが異なることが好ましい。この構造により、容易に連続して接線方向が変化するように複数の金属細線を配置することができる。
【００１２】
本発明の望ましい態様として、前記接線方向の変化が周期的であることが好ましい。この構造により、接線方向の変化の周期を計測することで、光学スケールが光学センサに対して相対的に移動した相対変位を把握することが容易となる。
【００１３】
本発明の望ましい態様として、前記金属細線を覆う保護層又は基板を備えていることが好ましい。この構造により、金属細線の周囲に異物が付着する可能性を抑制することができる。
【００１４】
本発明の望ましい態様として、前記金属細線は、透過光又は反射光が入射する厚み方向に、複数積層されていることが好ましい。この構造により、精度を高く誤差の少ない光学スケールとすることができる。
【００１５】
上述した課題を解決し、第１目的を達成するために、光学式エンコーダは、交差せず、かつ連続して接線方向が変化するように複数の金属細線を配置した光学スケールと、光源と、前記光学スケールに前記光源の光源光が透過又は反射して入射する入射光を第１の偏光方向に分離する第１偏光層と、前記入射光を第２の偏光方向に分離する第２偏光層と、前記第１偏光層で分離した第１分離光を受光する第１受光部と、前記第２偏光層で分離した第２分離光を受光する第２受光部と、を含む光学センサと、前記第１分離光の光強度と、前記第２分離光の光強度と、から前記光学スケールと前記光学センサとの相対的な移動量を演算する演算手段と、を含む。
【００１６】
この構造により、接線方向に応じて、透過光又は反射光の偏光状態を、光学スケールに照射される光源光が透過又は反射する位置によって変化させることができる。このため、上記光学スケールは、偏光方向の異なるセグメントを細かくする必要がない。その結果、光学スケールは、小さくしても高分解能とすることができる。そして、小さな光学スケールは、光源及び光学センサの配置に自由度を与えることができる。また、光誘起の偏光板に比較して、光学スケールは耐熱性を高めることができる。また、光学スケールは、局所的にも交差するような部分のないラインパターンとなっているため、精度を高く誤差の少ない光学スケールとすることができる。また、光学スケールは、一括した露光又はナノインプリント技術により安定して製造することもできるため、精度を高く誤差の少ない光学スケールとすることができる。
【００１７】
また、上述の構造により、入射光は、第１分離光と第２分離光とに偏光分離される。その結果、演算手段は、第１の偏光方向と第２の偏光方向とに分離された各偏光成分の信号強度から、透過光又は反射光の偏光角度を演算することができる。第１の偏光方向と第２の偏光方向とは、９０°異なる方向であることがより好ましい。これにより、演算手段においては、偏光角度の演算を容易とすることができる。
【００１８】
本発明の望ましい態様として、前記光学スケールは、隣り合う前記複数の金属細線の間隔が異なる第１範囲と第２範囲とを含み、前記第１範囲における前記複数の金属細線のそれぞれの前記接線方向が同じ向きであり、前記第１範囲における金属細線の前記接線方向の向きと前記第２範囲における金属細線の前記接線方向の向きとが異なることが好ましい。この構造により、容易に連続して接線方向が変化するように複数の金属細線を配置することができる。
【００１９】
本発明の望ましい態様として、前記光学センサは、前記接線方向が同じ向きにある複数の前記金属細線の一部をセンシング範囲とし、前記センシング範囲に前記光源光を透過又は反射させて、入射する入射光を受光することが好ましい。
【００２０】
上述の構造により、入射光は、第１分離光と第２分離光とに偏光分離される。その結果、演算手段は、第１の偏光方向と第２の偏光方向とに分離された各偏光成分の信号強度から、透過光又は反射光の偏光角度を演算することができる。第１の偏光方向と第２の偏光方向とは、９０°異なる方向であることがより好ましい。これにより、演算手段においては、偏光角度の演算を容易とすることができる。
【００２１】
本発明の望ましい態様として、前記接線方向が周期的に変化することが好ましい。この構造により、接線方向の変化を計測することで、光学スケールが光学センサに対して相対的に移動した相対変位を把握することが容易となる。
【００２２】
本発明の望ましい態様として、前記光学スケールは、前記接線方向が周期的に変化する第１周期を有する第１グリットパターンと、前記第１周期の１回転当たりの周期の数とは異なる数となるように前記接線方向が周期的に変化する第２周期を有する第２グリットパターンと、を備えることが好ましい。
【００２３】
この構造により、接線方向の変化を計測することで、光学スケールが光学センサに対して相対的に移動した相対変位を把握し、光学スケールの絶対角度を把握することが容易となる。
【００２４】
本発明の望ましい態様として、前記第１周期の１回転当たりの周期の数と、前記第２周期の１回転当たりの周期の数とが互いに素であることが好ましい。
【００２５】
この構造により、接線方向の変化を計測することで、光学スケールが光学センサに対して相対的に移動した相対変位を把握し、光学スケールの絶対角度を把握することが容易となる。
【００２６】
本発明の望ましい態様として、前記光学センサは、前記第１受光部と前記第２受光部とが互いに一定距離を隔てて交互に配置されていることが好ましい。
【００２７】
この構造により、第１受光部と第２受光部とは、異物により同程度に遮蔽される確率が高まり、どちらか一方が極端に信号強度を下げてしまうおそれを低減することができる。このため、異物により入射光の光強度が減じられても、光学式エンコーダは、異物に対して影響を低減した状態で、透過光又は反射光の偏光方向の変化を検出することができる。
【００２８】
本発明の望ましい態様として、前記金属細線を覆う保護層又は基板を備えていることが好ましい。この構造により、金属細線の周囲に異物が付着する可能性を抑制することができる。
【００２９】
本発明の望ましい態様として、前記金属細線は、透過光又は反射光が入射する厚み方向に、複数積層されていることが好ましい。この構造により、精度を高く誤差の少ない光学スケールとすることができる。
【００３０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、光学スケールの製造方法は、基板を準備し、前記基板のレジスト層に凹凸のパターンを形成する工程と、前記凹凸のパターンに沿って金属を形成する工程と、を含む光学スケールの製造方法であって、前記金属は、交差せず、かつ連続して接線方向が変化するように複数の金属細線として前記基板の表面上に配置されている。
【００３１】
この工程により、接線方向に応じて、透過光又は反射光の偏光状態を、光学スケールに照射される光源光が透過又は反射する位置によって変化させる光学スケールを製造することができる。このため、上記光学スケールは、偏光方向の異なるセグメントを細かくする必要がない。その結果、光学スケールは、小さくしても高分解能とすることができる。そして、小さな光学スケールは、光源及び光学センサの配置に自由度を与えることができる。また、光誘起の偏光板に比較して、光学スケールは耐熱性を高めることができる。また、光学スケールは、局所的にも交差するような部分のないラインパターンとなっているため、精度を高く誤差の少ない光学スケールとすることができる。また、光学スケールは、一括した露光又はナノインプリント技術により安定して製造することもできるため、精度を高く誤差の少ない光学スケールとすることができる。
【００３２】
本発明の望ましい態様として、隣り合う前記複数の金属細線の間隔が異なる第１範囲と第２範囲とを含み、前記第１範囲における前記複数の金属細線のそれぞれの前記接線方向が同じ向きであり、前記第１範囲における金属細線の前記接線方向の向きと前記第２範囲における金属細線の前記接線方向の向きとが異なることが好ましい。これにより、光学スケールの製造方法は、容易に連続して接線方向が変化するように複数の金属細線を配置することができる。
【００３３】
本発明の望ましい態様として、前記基板のレジスト層に凹凸のパターンを形成する工程において、前記レジスト層に金型を押しつけて、金型の凹凸を転写することが好ましい。これにより、光学スケールの製造方法は、基板のレジスト層に微細な凹凸のパターンを形成することができる。
【００３４】
本発明の望ましい態様として、前記凹凸のパターンに沿って金属を形成する工程において、前記金属細線がめっき又は蒸着により形成されることが好ましい。これにより、光学スケールの製造方法は、微細な金属のグリットパターンを形成することができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、検出光量の変動の影響を低減しかつ分解能を高めることのできる光学スケール、光学スケールの製造方法及び光学式エンコーダを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、実施形態１に係るエンコーダユニットの構成図である。
【図２−１】図２−１は、光学スケール及び光学センサの配置を説明する説明図である。
【図２−２】図２−２は、光学スケール及び光学センサの配置の変形例を説明する説明図である。
【図３】図３は、実施形態１に係るエンコーダのブロック図である。
【図４】図４は、実施形態１に係る光学スケールのワイヤーグリッドパターンの一例を示す説明図である。
【図５】図５は、実施形態１に係る金属細線（ワイヤー）のパターンの一例を説明するための説明図である。
【図６】図６は、実施形態１に係る光学スケールの回転角度と偏光軸方向との関係を説明するための説明図である。
【図７】図７は、実施形態１に係る光学スケールの回転角度と偏光軸方向との関係を説明するための説明図である。
【図８−１】図８−１は、実施形態１に係る光学スケールのワイヤーグリッドパターンを説明するための説明図である。
【図８−２】図８−２は、実施形態１に係る光学スケールのワイヤーグリッドパターンを説明するための説明図である。
【図９−１】図９−１は、実施形態１に係る光学スケールのワイヤーグリッドパターンを説明するための説明図である。
【図９−２】図９−２は、実施形態１に係る光学スケールのワイヤーグリッドパターンを説明するための説明図である。
【図１０−１】図１０−１は、実施形態１に係る光学スケールのワイヤーグリッドパターンを説明するための説明図である。
【図１０−２】図１０−２は、実施形態１に係る光学スケールのワイヤーグリッドパターンを説明するための説明図である。
【図１１−１】図１１−１は、実施形態１に係る光学スケールの検出範囲を説明するための説明図である。
【図１１−２】図１１−２は、実施形態１に係る光学スケールの検出範囲を説明するための説明図である。
【図１１−３】図１１−３は、実施形態１に係る光学スケールの検出範囲を説明するための説明図である。
【図１１−４】図１１−４は、実施形態１に係る光学スケールの検出範囲を説明するための説明図である。
【図１２−１】図１２−１は、実施形態１に係る光学センサを説明するための説明図である。
【図１２−２】図１２−２は、実施形態１に係る光学センサを説明するための説明図である。
【図１３−１】図１３−１は、実施形態１に係る光学センサの偏光成分の分離を説明するための説明図である。
【図１３−２】図１３−２は、実施形態１に係る光学センサの偏光成分の分離を説明するための説明図である。
【図１３−３】図１３−３は、実施形態１に係る光学センサの偏光成分の分離を説明するための説明図である。
【図１４】図１４は、実施形態１に係る光学センサの回転角度と差動信号との関係を説明するための説明図である。
【図１５−１】図１５−１は、実施形態１に係る光学センサの変形例を説明するための説明図である。
【図１５−２】図１５−２は、実施形態１に係る光学センサの変形例を説明するための説明図である。
【図１５−３】図１５−３は、実施形態１に係る光学センサの変形例を説明するための説明図である。
【図１６】図１６は、実施形態１に係る光学センサの変形例を説明するための説明図である。
【図１７】図１７は、実施形態１に係る光学センサの製造工程を説明するためのフローチャートである。
【図１８−１】図１８−１は、実施形態１に係る光学センサの製造工程を説明するための説明図である。
【図１８−２】図１８−２は、実施形態１に係る光学センサの製造工程を説明するための説明図である。
【図１８−３】図１８−３は、実施形態１に係る光学センサの製造工程を説明するための説明図である。
【図１８−４】図１８−４は、実施形態１に係る光学センサの製造工程を説明するための説明図である。
【図１８−５】図１８−５は、実施形態１に係る光学センサの製造工程を説明するための説明図である。
【図１８−６】図１８−６は、実施形態１に係る光学センサの製造工程を説明するための説明図である。
【図１９】図１９は、実施形態１に係る光学スケールの変形例を説明するための説明図である。
【図２０】図２０は、実施形態１の変形例に係るエンコーダの構成図である。
【図２１】図２１は、実施形態２に係るエンコーダの構成図である。
【図２２】図２２は、実施形態２に係るエンコーダの側面視構成図である。
【図２３】図２３は、実施形態２に係る光学スケールのワイヤーグリッドパターンの一例を示す説明図である。
【図２４−１】図２４−１は、実施形態２に係る光学スケールのワイヤーグリッドパターンを説明するための説明図である。
【図２４−２】図２４−２は、実施形態２に係る光学スケールのワイヤーグリッドパターンを説明するための説明図である。
【図２５−１】図２５−１は、実施形態２に係る光学スケールのワイヤーグリッドパターンを説明するための説明図である。
【図２５−２】図２５−２は、実施形態２に係る光学スケールのワイヤーグリッドパターンを説明するための説明図である。
【図２６】図２６は、実施形態２に係る光学スケールの回転角度と偏光軸方向との関係を説明するための説明図である。
【図２７】図２７は、実施形態２の変形例に係るエンコーダの構成図である。
【図２８】図２８は、実施形態３に係るエンコーダの構成図である。
【図２９】図２９は、実施形態３に係る光学スケールのワイヤーグリッドパターンの一例を示す説明図である。
【図３０】図３０は、実施形態３に係る光学センサの回転角度と差動信号との関係を説明するための説明図である。
【図３１】図３１は、実施形態３の変形例に係るエンコーダの構成図である。
【図３２】図３２は、実施形態４に係るトルクセンサの主要構成部品を説明するための分解斜視図である。
【図３３−１】図３３−１は、実施形態４に係るトルクセンサの光学スケール及び光学センサの配置を説明する説明図である。
【図３３−２】図３３−２は、実施形態４に係るトルクセンサの光学スケール及び光学センサの配置を模式的に説明する説明図である。
【図３４】図３４は、実施形態４に係るトルクセンサの光学スケール及び光学センサの配置を説明する説明図である。
【図３５】図３５は、実施形態４に係るトルク検出装置のブロック図である。
【図３６】図３６は、実施形態４に係るトルクセンサの変形例を説明するための説明図である。
【図３７】図３７は、実施形態５に係るトルクセンサの光学スケール及び光学センサの配置を説明する説明図である。
【図３８】図３８は、実施形態６に係るトルクセンサの光学スケール及び光学センサの配置を説明する説明図である。
【図３９】図３９は、実施形態７に係るトルクセンサを模式的に説明するための説明図である。
【図４０】図４０は、実施形態７に係るトルクセンサの光学スケール及び光学センサの配置を説明する説明図である。
【図４１】図４１は、実施形態７に係るトルクセンサの変形例を説明するための説明図である。
【図４２】図４２は、実施形態８に係るトルクセンサの構成図である。
【図４３】図４３は、実施形態８に係るトルクセンサの側面視構成図である。
【図４４】図４４は、実施形態８の変形例に係るトルクセンサの構成図である。
【図４５】図４５は、実施形態９に係る電動パワーステアリング装置の構成図である。
【図４６】図４６は、実施形態１０に係るロボットアームの構成図である。
【図４７】図４７は、実施形態１０の変形例に係るロボットアームの構成図である。
【図４８】図４８は、実施形態１１に係る光学センサを説明するための説明図である。
【図４９】図４９は、実施形態１２に係る光学センサを説明するための説明図である。
【図５０】図５０は、実施形態１２に係る光学センサの変形例を説明するための説明図である。
【図５１】図５１は、実施形態１３に係る光学センサの製造工程を説明するためのフローチャートである。
【図５２−１】図５２−１は、実施形態１３に係る光学センサの製造工程を説明するための説明図である。
【図５２−２】図５２−２は、実施形態１３に係る光学センサの製造工程を説明するための説明図である。
【図５２−３】図５２−３は、実施形態１３に係る光学センサの製造工程を説明するための説明図である。
【図５２−４】図５２−４は、実施形態１３に係る光学センサの製造工程を説明するための説明図である。
【図５２−５】図５２−５は、実施形態１３に係る光学センサの製造工程を説明するための説明図である。
【図５３−１】図５３−１は、実施形態１３の変形例に係る光学センサの製造工程の偏光層の製造を説明するための説明図である。
【図５３−２】図５３−２は、実施形態１３の変形例に係る光学センサの製造工程の偏光層の製造を説明するための説明図である。
【図５３−３】図５３−３は、実施形態１３の変形例に係る光学センサの製造工程の偏光層の製造を説明するための説明図である。
【図５４−１】図５４−１は、実施形態１３の他の変形例に係る光学センサの製造工程の偏光層の製造を説明するための説明図である。
【図５４−２】図５４−２は、実施形態１３の他の変形例に係る光学センサの製造工程の偏光層の製造を説明するための説明図である。
【図５５】図５５は、実施形態１３に係る光学センサの一例を説明するための説明図である。
【図５６】図５６は、実施形態１４に係る光学センサのパッケージ製造工程を説明するためのフローチャートである。
【図５７−１】図５７−１は、実施形態１４に係る光学センサのパッケージ製造工程を説明するための説明図である。
【図５７−２】図５７−２は、実施形態１４に係る光学センサのパッケージ製造工程を説明するための説明図である。
【図５７−３】図５７−３は、実施形態１４に係る光学センサのパッケージ製造工程を説明するための説明図である。
【図５７−４】図５７−４は、実施形態１４に係る光学センサのパッケージ製造工程を説明するための説明図である。
【図５７−５】図５７−５は、実施形態１４に係る光学センサのパッケージ製造工程を説明するための説明図である。
【図５７−６】図５７−６は、実施形態１４に係る光学センサのパッケージ製造工程を説明するための説明図である。
【図５８】図５８は、実施形態１４に係る光学センサの光入射部を説明するための平面図である。
【図５９−１】図５９−１は、実施形態１４に係る光学センサのパッケージ製造工程を説明するための説明図である。
【図５９−２】図５９−２は、実施形態１４に係る光学センサのパッケージ製造工程を説明するための説明図である。
【図５９−３】図５９−３は、実施形態１４に係る光学センサのパッケージ製造工程を説明するための説明図である。
【図５９−４】図５９−４は、実施形態１４に係る光学センサのパッケージ製造工程を説明するための説明図である。
【図５９−５】図５９−５は、実施形態１４に係る光学センサのパッケージ製造工程を説明するための説明図である。
【図５９−６】図５９−６は、実施形態１４に係る光学センサのパッケージ製造工程を説明するための説明図である。
【図６０】図６０は、実施形態１５に係る光源を説明するための平面図である。
【図６１】図６１は、実施形態１５に係る光源の光出射部を説明するための平面図である。
【図６２】図６２は、実施形態１５に係る光源の変形例を説明するための平面図である。
【図６３】図６３は、実施形態１５に係る光源の他の変形例を説明するための平面図である。
【図６４】図６４は、実施形態１５に係る光源の光源光を導く導光路の一例を説明するための平面図である。
【図６５】図６５は、実施形態１５に係る光源の光源光を導く導光路の一例を説明するための平面図である。
【図６６】図６６は、実施形態１５に係る光源の光源光を導く導光路の一例を説明するための平面図である。
【図６７】図６７は、実施形態１５に係る光源の光源光を導く導光路の一例を説明するための平面図である。
【図６８】図６８は、実施形態１５に係る光源のパッケージ製造工程を説明するためのフローチャートである。
【図６９−１】図６９−１は、実施形態１５に係る光源のパッケージ製造工程を説明するための説明図である。
【図６９−２】図６９−２は、実施形態１５に係る光源のパッケージ製造工程を説明するための説明図である。
【図６９−３】図６９−３は、実施形態１５に係る光源のパッケージ製造工程を説明するための説明図である。
【図６９−４】図６９−４は、実施形態１５に係る光源のパッケージ製造工程を説明するための説明図である。
【図６９−５】図６９−５は、実施形態１５に係る光源のパッケージ製造工程を説明するための説明図である。
【図６９−６】図６９−６は、実施形態１５に係る光源のパッケージ製造工程を説明するための説明図である。
【図７０】図７０は、実施形態１５に係る光源の遮蔽を説明するための模式図である。
【図７１】図７１は、実施形態１５に係る遮蔽効率を高めた光源を説明するための説明図である。
【図７２】図７２は、実施形態１５に係る遮蔽効率を高めた光源を説明するための説明図である。
【図７３】図７３は、実施形態１６に係る光学スケールの製造工程を説明するためのフローチャートである。
【図７４−１】図７４−１は、実施形態１６に係る光学スケールの製造工程を説明するための説明図である。
【図７４−２】図７４−２は、実施形態１６に係る光学スケールの製造工程を説明するための説明図である。
【図７４−３】図７４−３は、実施形態１６に係る光学スケールの製造工程を説明するための説明図である。
【図７４−４】図７４−４は、実施形態１６に係る光学スケールの製造工程を説明するための説明図である。
【図７４−５】図７４−５は、実施形態１６に係る光学スケールの製造工程を説明するための説明図である。
【図７４−６】図７４−６は、実施形態１６に係る光学スケールの製造工程を説明するための説明図である。
【図７４−７】図７４−７は、実施形態１６に係る光学スケールの製造工程を説明するための説明図である。
【図７５】図７５は、実施形態１７に係る光学スケールの製造工程を説明するためのフローチャートである。
【図７６−１】図７６−１は、実施形態１７に係る光学スケールの製造工程を説明するための説明図である。
【図７６−２】図７６−２は、実施形態１７に係る光学スケールの製造工程を説明するための説明図である。
【図７６−３】図７６−３は、実施形態１７に係る光学スケールの製造工程を説明するための説明図である。
【図７６−４】図７６−４は、実施形態１７に係る光学スケールの製造工程を説明するための説明図である。
【図７６−５】図７６−５は、実施形態１７に係る光学スケールの製造工程を説明するための説明図である。
【図７６−６】図７６−６は、実施形態１７に係る光学スケールの製造工程を説明するための説明図である。
【図７７】図７７は、実施形態１７に係る光学スケールのワイヤーグリッドパターンの一例を示す説明図である。
【図７８】図７８は、実施形態１７に係る光学スケールのワイヤーグリッドパターンの一例を示す説明図である。
【図７９】図７９は、実施形態１７に係る光学スケールのワイヤーグリッドパターンの一例を示す説明図である。
【図８０】図８０は、実施形態１７に係る光学スケールのワイヤーグリッドパターンの一例を示す説明図である。
【図８１】図８１は、実施形態１７に係る光学スケールのワイヤーグリッドパターンの一例を示す説明図である。
【図８２】図８２は、実施形態１７に係る光学スケールのワイヤーグリッドパターンの一例を示す説明図である。
【図８３】図８３は、実施形態１７に係る光学スケールのワイヤーグリッドパターンの一例を示す説明図である。
【図８４】図８４は、実施形態１７に係る光学スケールのワイヤーグリッドパターンの一例を示す説明図である。
【図８５】図８５は、実施形態１７に係る光学スケールのワイヤーグリッドパターンの一例を示す説明図である。
【図８６】図８６は、実施形態１７に係る光学スケールのワイヤーグリッドパターンの一例を示す説明図である。
【図８７】図８７は、実施形態１８に係る光学スケールを説明するための説明図である。
【図８８】図８８は、実施形態１８に係る光学センサの偏光軸を説明するための説明図である。
【図８９】図８９は、実施形態１８に係る光学センサの偏光軸を説明するための説明図である。
【図９０】図９０は、実施形態１８に係る光学センサの偏光軸を説明するための説明図である。
【図９１】図９１は、実施形態１８に係る光学スケールの変形例を説明するための説明図である。
【図９２】図９２は、実施形態１８に係る光学センサの変形例を説明するための説明図である。
【図９３】図９３は、実施形態１８に係るエンコーダの出力を説明するための説明図である。
【図９４】図９４は、実施形態１９に係る光学スケールを説明するための説明図である。
【図９５】図９５は、実施形態１９に係る光学センサの偏光軸を説明するための説明図である。
【図９６】図９６は、実施形態１９に係る光学センサの偏光軸を説明するための説明図である。
【図９７】図９７は、実施形態１９に係るエンコーダの出力を説明するための説明図である。
【図９８】図９８は、実施形態１９に係るエンコーダの出力を説明するための説明図である。
【図９９】図９９は、実施形態１９に係るエンコーダの変形例を説明するための説明図である。
【図１００】図１００は、図９９に示すエンコーダの光学センサを説明するための説明図である。
【図１０１】図１０１は、図９９に示すエンコーダの光学センサを説明するための説明図である。
【図１０２】図１０２は、実施形態１９に係るエンコーダの変形例を説明するための説明図である。
【図１０３】図１０３は、図１０２に示すエンコーダの光学センサの配置を説明するための説明図である。
【図１０４】図１０４は、実施形態１９に係るエンコーダのブロック図である。
【図１０５】図１０５は、実施形態１９に係るエンコーダのブロック図である。
【図１０６】図１０６は、実施形態１９に係るエンコーダの角度検出用信号出力を説明する説明図である。
【図１０７】図１０７は、実施形態１９に係るエンコーダの角度検出用信号出力を説明する説明図である。
【図１０８】図１０８は、実施形態１９に係るエンコーダの角度検出用信号出力を説明する説明図である。
【図１０９】図１０９は、実施形態１９に係るエンコーダの角度検出用信号出力を説明する説明図である。
【図１１０】図１１０は、実施形態１９に係るエンコーダの角度検出用信号出力を説明するフローチャートである。
【図１１１】図１１１は、実施形態２０に係る光学スケールを説明するための説明図である。
【図１１２】図１１２は、実施形態２０に係る光学スケールの回転角度と角度範囲との関係を説明するための説明図である。
【図１１３−１】図１１３−１は、実施形態２１に係る光学スケールを説明するための説明図である。
【図１１３−２】図１１３−２は、実施形態２１に係る光学スケールを説明するための説明図である。
【図１１４−１】図１１４−１は、実施形態２１に係る光学スケールの回転角度とリサージュ角度との関係を説明するための説明図である。
【図１１４−２】図１１４−２は、実施形態２１に係る光学スケールの回転角度とリサージュ角度との関係を説明するための説明図である。
【図１１４−３】図１１４−３は、実施形態２１に係る光学スケールの回転角度とリサージュ角度との関係を説明するための説明図である。
【図１１４−４】図１１４−４は、実施形態２１に係る光学スケールの回転角度とリサージュ角度との関係を説明するための説明図である。
【図１１５−１】図１１５−１は、実施形態２１に係る光学スケールの回転角度とリサージュ角度との関係を説明するための説明図である。
【図１１５−２】図１１５−２は、実施形態２１に係る光学スケールの回転角度とリサージュ角度との関係を説明するための説明図である。
【図１１５−３】図１１５−３は、実施形態２１に係る光学スケールの回転角度とリサージュ角度との関係を説明するための説明図である。
【図１１５−４】図１１５−４は、実施形態２１に係る光学スケールの回転角度とリサージュ角度との関係を説明するための説明図である。
【図１１６−１】図１１６−１は、実施形態２１に係る光学スケールの回転角度とリサージュ角度との関係を説明するための説明図である。
【図１１６−２】図１１６−２は、実施形態２１に係る光学スケールの回転角度とリサージュ角度との関係を説明するための説明図である。
【図１１６−３】図１１６−３は、実施形態２１に係る光学スケールの回転角度とリサージュ角度との関係を説明するための説明図である。
【図１１６−４】図１１６−４は、実施形態２１に係る光学スケールの回転角度とリサージュ角度との関係を説明するための説明図である。
【図１１７−１】図１１７−１は、実施形態２１に係る光学スケールの回転角度とリサージュ角度との関係を説明するための説明図である。
【図１１７−２】図１１７−２は、実施形態２１に係る光学スケールの回転角度とリサージュ角度との関係を説明するための説明図である。
【図１１７−３】図１１７−３は、実施形態２１に係る光学スケールの回転角度とリサージュ角度との関係を説明するための説明図である。
【図１１７−４】図１１７−４は、実施形態２１に係る光学スケールの回転角度とリサージュ角度との関係を説明するための説明図である。
【図１１８−１】図１１８−１は、実施形態２１に係る光学スケールの回転角度とリサージュ角度との関係を説明するための説明図である。
【図１１８−２】図１１８−２は、実施形態２１に係る光学スケールの回転角度とリサージュ角度との関係を説明するための説明図である。
【図１１８−３】図１１８−３は、実施形態２１に係る光学スケールの回転角度とリサージュ角度との関係を説明するための説明図である。
【図１１８−４】図１１８−４は、実施形態２１に係る光学スケールの回転角度とリサージュ角度との関係を説明するための説明図である。
【図１１９−１】図１１９−１は、比較例に係る光学スケールの回転角度とリサージュ角度との関係を説明するための説明図である。
【図１１９−２】図１１９−２は、比較例に係る光学スケールの回転角度とリサージュ角度との関係を説明するための説明図である。
【図１１９−３】図１１９−３は、比較例に係る光学スケールの回転角度とリサージュ角度との関係を説明するための説明図である。
【図１１９−４】図１１９−４は、比較例に係る光学スケールの回転角度とリサージュ角度との関係を説明するための説明図である。
【図１２０】図１２０は、実施形態２２に係るトルク検出装置の動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【００３８】
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係るエンコーダユニットの構成図である。エンコーダユニット１は、モータ等の回転機械に連結されたシャフト２９と、ステータ２０と、ロータ１０と、信号パターンを読み取り可能な後述する光学センサをパッケージした光学センサパッケージ３1とを有している。
【００３９】
ロータ１０は、円板形状の部材である光学スケール１１を有している。光学スケール１１は例えば、シリコン、ガラス、高分子材料などで形成されている。光学スケール１１は、信号トラックＴ１を一方又は両方の板面に有している。また、ロータ１０には、光学スケール１１の取り付けられた板面に対し他方の板面にシャフト２９が取り付けられている。
【００４０】
ステータ２０はシャフト２９及びロータ１０とは独立に固定されている。ステータ２０は、軸受部２１を有している。ステータ２０は、軸受部２１を介してシャフト２９を回転可能に支持する。シャフト２９がモータからの回転により回転すると、シャフト２９に連動してロータ１０が中心Ｏを軸中心として回転する。光学センサパッケージ３１は、ステータ２０とハウジングを介して固定されている。ロータ１０が回転すると、光学スケール１１の信号トラックＴ１が光学センサパッケージ３１に対して相対的に移動する。
【００４１】
図２−１は、光学スケール及び光学センサの配置を説明する説明図である。上述したロータ１０が回転すると、光学スケール１１の信号トラックＴ１が、例えばＲ方向に光学センサパッケージ３１に対して相対的に移動する。光学センサパッケージ３１は、光学スケール１１の信号トラックＴ１を読み取り可能な光学センサ３５と、光源４１とを含む。光源４１の光源光７１が光学スケール１１の信号トラックＴ１に反射し、この反射した反射光７２を入射光として光学センサ３５が検知する。実施形態１に係るエンコーダユニット１は、上述した反射型の光学スケール及び光学センサの配置に限られず、透過型の光学スケール及び光学センサの配置であってもよい。
【００４２】
図２−２は、光学スケール及び光学センサの配置の変形例を説明する説明図である。上述したロータ１０が回転すると、光学スケール１１の信号トラックＴ１が、例えばＲ方向に光学センサパッケージ３１に対して相対的に移動する。図２−２に示すように、透過型の変形例では、光学センサパッケージ３１は、光学スケール１１の信号トラックＴ１を読み取り可能な光学センサ３５を含む。そして、光源４１は、光学スケール１１を介して、光学センサ３５と対向する位置に配置されている。この構成により、光源４１の光源光７１が光学スケール１１の信号トラックＴ１を透過し、この透過した透過光７３を入射光として光学センサ３５が検知する。
【００４３】
図３は、実施形態１に係るエンコーダのブロック図である。エンコーダ２は、上述したエンコーダユニット１と、演算装置３と、を備えており、図３に示すように、エンコーダユニット１の光学センサ３５と、演算装置３とが接続されている。演算装置３は、モータ等の回転機械の制御部５と接続されている。
【００４４】
エンコーダ２は、光学スケール１１に光源光７１が透過又は反射して入射する反射光７２又は透過光７３を光学センサ３５で検出する。演算装置３は、光学センサ３５の検出信号からエンコーダユニット１のロータ１０と光学センサパッケージ３１との相対位置を演算し、相対位置の情報を制御信号として、モータ等の回転機械の制御部５へ出力する。
【００４５】
演算装置３は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等のコンピュータであり、入力インターフェース４ａと、出力インターフェース４ｂと、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）４ｃと、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）４ｄと、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）４ｅと、内部記憶装置４ｆと、を含んでいる。入力インターフェース４ａ、出力インターフェース４ｂ、ＣＰＵ４ｃ、ＲＯＭ４ｄ、ＲＡＭ４ｅ及び内部記憶装置４ｆは、内部バスで接続されている。なお、演算装置３は、専用の処理回路で構成してもよい。
【００４６】
入力インターフェース４ａは、エンコーダユニット１の光学センサ３５からの入力信号を受け取り、ＣＰＵ４ｃに出力する。出力インターフェース４ｂは、ＣＰＵ４ｃから制御信号を受け取り、制御部５に出力する。
【００４７】
ＲＯＭ４ｄには、ＢＩＯＳ（Basic  Input  Output  System）等のプログラムが記憶されている。内部記憶装置４ｆは、例えばＨＤＤ（Hard  Disk  Drive）やフラッシュメモリ等であり、オペレーティングシステムプログラムやアプリケーションプログラムを記憶している。ＣＰＵ４ｃは、ＲＡＭ４ｅをワークエリアとして使用しながらＲＯＭ４ｄや内部記憶装置４ｆに記憶されているプログラムを実行することにより、種々の機能を実現する。
【００４８】
内部記憶装置４ｆには、光学スケール１１における後述する偏光軸と光学センサ３５の出力とを対応付けたデータベースが記憶されている。
【００４９】
図４は、実施形態１に係る光学スケールのワイヤーグリッドパターンの一例を示す説明図である。図４に示す信号トラックＴ１は、ワイヤーグリッドパターンとよばれる金属細線（ワイヤー）ｇの配列が図１に示す光学スケール１１に形成されている。
【００５０】
複数の金属細線ｇは、交差せず、かつ連続して接線方向が変化するように配置されている。隣り合う金属細線ｇの間は、光源光７１の全部又は一部が透過可能な透過領域ｗである。金属細線ｇの幅及び隣り合う金属細線ｇの間隔、つまり金属細線ｇの幅及び透過領域ｗの幅は、光源４１の光源光７１の波長より十分小さくする場合、光学スケール１１は、光源光７１の反射光７２又は透過光７３を偏光分離することができる。
【００５１】
この構成により、接線方向に応じて、透過光７３又は反射光７２の偏光状態を、光学スケール１１に照射される光源光７１が透過又は反射する位置によって変化させることができる。このため、上記光学スケール１１は、偏光方向の異なるセグメントを細かくする必要がない。その結果、光学スケール１１は、小さくしても高分解能とすることができる。そして、小さな光学スケール１１は、光源４１及び光学センサ３５の配置に自由度を与えることができる。また、光誘起の偏光板に比較して、光学スケール１１は耐熱性を高めることができる。また、光学スケール１１は、局所的にも交差するような部分のないラインパターンとなっているため、精度を高く誤差の少ない光学スケールとすることができる。また、光学スケール１１は、一括した露光又はナノインプリント技術により安定して製造することもできるため、精度を高く誤差の少ない光学スケールとすることができる。
【００５２】
図５は、実施形態１に係る金属細線（ワイヤー）のパターンの一例を説明するための説明図である。金属細線ｇは、図５に示すパターンを座標（０、０）からの距離を異なるようにして、また、接線方向が一定となるように複数配列して、図４に示すようにドーナッツ状に切り出している。図６及び図７は、実施形態１に係る光学スケールの回転角度と偏光軸方向との関係を説明するための説明図である。図６において、回転角度をθｒｏｔとし、金属細線の動径方向を基準とした接線角度、すなわち光学センサパッケージ３１によって検出される接線ＴＧＬの接線方向の角度変化をθｄとする。回転角度を３６０°つまり信号トラックＴ１が１回転するとθｄは、図７に示すように変化する。図５に示す金属細線ｇのパターンにおいて、回転角度のθｒｏｔが０°から１５°へ変化する場合、例えば、接線角度のθｄが９０°から４５°へ変化する。同様に、回転角度のθｒｏｔが１５°から３０°へ変化する場合、例えば、接線角度のθｄが４５°から９０°へ変化する。このように、光学スケール１１は、回転角度のθｒｏｔに応じて接線角度のθｄが所定の関係で周期的に変化することができる。図７に示すように、回転角度のθｒｏｔが３０°変化する毎に、接線角度のθｄの値にとびが発生するが、演算装置３は、回転角度のθｒｏｔが３０°変化する毎の接線角度のθｄの値を接線方向（偏光軸）としては同値として扱うことができる。このように、接線角度θｄの変化量が４５°の場合について説明してきたが、本実施形態はこれに限定されず、例えば、接線角度θｄの変化量が４５°以下であってもよい。
【００５３】
図８−１、図８−２、図９−１、図９−２及び図１０−１、図１０−２は、実施形態１に係る光学スケールのワイヤーグリッドパターンを説明するための説明図である。接線角度であるθｄを元に偏光軸を検出するために、本実施形態のワイヤーグリットパターンは、隣り合う金属細線ｇ１と金属細線ｇ２とが、同じ接線角度を保ちながら連続的に変化する。そして、図８−１及び図９−１に示すように、本実施形態のワイヤーグリットパターンは、接線角度が異なる場合には、透過領域の幅Δｗ１及び透過領域の幅Δｗ２が異なるように配列している。
【００５４】
例えば、隣り合う金属細線ｇ１と金属細線ｇ２とが歪曲する領域の図８−１に示す透過領域の幅Δｗ１は、図９−１に示す透過領域の幅Δｗ２よりも広くなっている。この構成により、容易に連続して接線方向が変化するように複数の金属細線を配置することができる。そして、隣り合う金属細線ｇ１と金属細線ｇ２とは、図１０−１のようなワイヤーグリッドパターンとなる。また、隣り合う金属細線ｇは、同じ規則性で配列すると、図４に示すようなワイヤーグリッドパターンを有する信号トラックＴ１とすることができる。
【００５５】
図８−２及び図９−２に示す本実施形態のワイヤーグリットパターンは、図４に示す金属細線ｇの中心線を示している。接線角度であるθｄを偏光軸として検出するために、本実施形態のワイヤーグリットパターンは、隣り合う金属細線ｇ１と金属細線ｇ２とが、同じ接線角度を保ちながら連続的に変化する。また、ワイヤーグリットパターンは、隣り合う金属細線ｇ２と金属細線ｇ３とが、同じ接線角度を保ちながら連続的に変化する。金属細線ｇ１、金属細線ｇ２及び金属細線ｇ３の接線角度の変化の基準点は、上述したロータ１０の中心Ｏ（図５の（０，０）に対応する位置）である。
【００５６】
図８−２に示すように、半径方向において、隣り合う金属細線ｇ１及び金属細線ｇ２の中心線間のピッチ（間隔）Δｗ１は、隣り合う金属細線ｇ２及び金属細線ｇ３の中心線間のピッチΔｗ１と同じになる。図９−２に示すように、半径方向において、隣り合う金属細線ｇ１及び金属細線ｇ２の中心線間のピッチΔｗ２は、隣り合う金属細線ｇ２及び金属細線ｇ３の中心線間のピッチΔｗ２と同じになる。これにより、金属細線ｇ１、金属細線ｇ２及び金属細線ｇ３の同じ半径方向において、金属細線ｇ１、金属細線ｇ２及び金属細線ｇ３の接線角度が同じになる。
【００５７】
また、複数の金属細線ｇ１、金属細線ｇ２及び金属細線ｇ３は、交差せず、かつ連続して接線方向が変化するように配置されている。その結果、接線角度が異なる位置（半径方向が異なる位置）では、例えば図８−２に示すピッチΔｗ１及び図９−２に示すピッチΔｗ２が異なるように配列されている。例えば、隣り合う金属細線ｇ１と金属細線ｇ２とが歪曲する（うねり）領域の図８−２に示すピッチΔｗ１は、図９−２に示すピッチΔｗ２よりも広くなっている。このように、隣り合う金属細線ｇ１、金属細線ｇ２及び金属細線ｇ３の金属細線のピッチΔｗ１（間隔）が等しい範囲で複数の金属細線の接線方向が同じ向きであり、ピッチΔｗ１（間隔）とピッチΔｗ２（間隔）とが異なる範囲で金属細線ｇ１、金属細線ｇ２及び金属細線ｇ３接線方向の向きが異なる。この構成により、容易に連続して接線方向が変化するように複数の金属細線を配置することができる。
【００５８】
上述した金属細線間のピッチは、図１０−２に示すように隣り合う金属細線ｇ１の縁部と金属細線ｇ２の縁部との間隔で定義してもよい。同じ半径方向において、隣り合う金属細線ｇ１の縁部及び金属細線ｇ２の縁部間のピッチ（間隔）Δｗ３は、隣り合う金属細線ｇ２の縁部及び金属細線ｇ３の縁部間のピッチΔｗ３と同じになる。また半径方向において、隣り合う金属細線ｇ１の縁部及び金属細線ｇ２の縁部間のピッチΔｗ４は、隣り合う金属細線ｇ２の縁部及び金属細線ｇ３の縁部間のピッチΔｗ４と同じになる。これにより、金属細線ｇ１、金属細線ｇ２及び金属細線ｇ３の同じ半径方向において、金属細線ｇ１、金属細線ｇ２及び金属細線ｇ３の接線角度が同じになる。
【００５９】
また、複数の金属細線ｇ１、金属細線ｇ２及び金属細線ｇ３は、交差せず、かつ連続して接線方向が変化するように配置されている。その結果、接線角度が異なる場合、本実施形態のワイヤーグリットパターンは、例えば図１０−２に示すピッチΔｗ３及びピッチΔｗ４が異なるように配列している。隣り合う金属細線ｇ１と金属細線ｇ２とが歪曲する（うねり）領域の図１０−２に示すピッチΔｗ３は、金属細線ｇ１と金属細線ｇ２とが直線的な領域のピッチΔｗ４よりも広くなっている。この構成により、容易に連続して接線方向が変化するように複数の金属細線を配置することができる。
【００６０】
以上説明したように、複数の金属細線ｇ１、金属細線ｇ２及び金属細線ｇ３は、同じ規則性で配列すると、図４に示すようなワイヤーグリッドパターンを有する信号トラックＴ１とすることができる。また、図４に示す複数の金属細線ｇは、閉曲線を基にしており、上述した中心Ｏを基準点として同じ半径方向において、隣り合う金属細線ｇのピッチ（間隔）が等間隔となるように、配置されている。また、光学スケール１１は、金属細線ｇを連続的なパターンとして製造することができる。このため、光学スケール１１は、単純なラインアンドスペースのパターンで形成されることから、例えばフォトリソグラフィプロセスにおける精度を向上させることができる。その結果、光学スケール１１は、精度の高いスケールとすることができる。また、中心Ｏを基準点として同じ半径方向において、隣り合う金属細線ｇのピッチ（間隔）が等間隔となるように、配置されていれば、中心Ｏを基準点として異なる半径方向であれば、隣り合う金属細線ｇのピッチ（間隔）、つまり金属細線ｇ１、ｇ２、ｇ３のラインアンドスペースの比を１：１ではなく、場所に応じて適宜変化させてもよい。このように、光学スケール１１は、線幅比を変更することで偏光比の補正をすることができる。
【００６１】
図１１−１、図１１−２、図１１−３、図１１−４は、実施形態１に係る光学スケールの検出範囲を説明するための説明図である。図１１−１において、光学センサ３５は、信号トラックＴ１のセンシング範囲Ｃ１のワイヤーグリッドパターンを元に偏光軸を検出する。図１１−２において、光学センサ３５は、信号トラックＴ１のセンシング範囲Ｃ２のワイヤーグリッドパターンを元に偏光軸を検出する。ここで、センシング範囲とは、光学スケール１１に光源光が透過又は反射する範囲である。
【００６２】
図１１−１及び図１１−２に示すように、光学スケール１１がＲ方向に回転し、光学スケールの信号トラックＴ１のセンシング範囲が変化する。上述のように、光学スケール１１の信号トラックＴ１は、連続して接線方向が変化するように複数の金属細線を配置する。つまり、上述のように、信号トラックＴ１は、センシング範囲Ｃ１において、隣り合う上述した複数の金属細線ｇの間隔が等しい。また、センシング範囲Ｃ２において、隣り合う上述した複数の金属細線ｇの間隔が等しい。
【００６３】
そして、センシング範囲Ｃ１において隣り合う上述した複数の金属細線ｇの間隔と、センシング範囲Ｃ２において隣り合う上述した複数の金属細線ｇの間隔とは異なることがある。つまり接線方向が異なる位置同士では、隣り合う複数の金属細線ｇの間隔が異なる。そして、複数の金属細線ｇに照射された光源光７１は、接線方向によって変化する偏光軸をもつ反射光７２又は透過光７３となる。
【００６４】
図１１−３は、図１１−１に示すセンシング範囲Ｃ１のパターン方向Ｐ９０が例えば、＋９０°であることを示している。図１１−４は、図１１−２に示すセンシング範囲Ｃ２のパターン方向Ｐ４５が＋４５°であることを示している。このように、ワイヤーグリッドパターンの接線角度の変化に伴い光学センサ３５へ入射する入射光の偏光軸は、光学スケール１１の回転に応じて変化する。そこで、偏光軸の変化を検出すれば、光学スケール１１の回転状態を把握することができる。次に、偏光軸の変化を検出し、偏光分離手段となる実施形態１に係る光学センサ３５について説明する。
【００６５】
図１２−１及び図１２−２は、実施形態１に係る光学センサを説明するための説明図である。図１２−１に示すように、光学センサ３５は、第１の光学センサ３６Ａと、第２の光学センサ３６Ｂとを含む。第１の光学センサ３６Ａは、入射光を第１の偏光方向に分離する第１偏光層と、この第１偏光層で分離した第１分離光を受光する第１受光部と、を含み、第１の偏光方向の光強度を検出することができる。第２の光学センサ３６Ｂは、上述した入射光を第２の偏光方向に分離する第２偏光層と、この第２偏光層で分離した第２分離光を受光する第２受光部と、を含み、第２の偏光方向の光強度を検出することができる。
【００６６】
この構成により、入射光は、第１分離光と第２分離光とに偏光分離される。その結果、演算装置３は、第１の偏光方向と第２の偏光方向とに分離された各偏光成分の信号強度から、反射光７２又は透過光７３の偏光角度を演算することができる。第１の偏光方向と第２の偏光方向とは、相対的に９０°異なる方向であることがより好ましい。これにより、演算装置３は、偏光角度の演算を容易とすることができる。
【００６７】
図１２−２に示すように、光学センサ３５は、第１の光学センサ３６Ａと、第２の光学センサ３６Ｂとを、縦横に交互に配列するようにしてもよい。この構成により、異物が、センシング範囲の一部を遮蔽したとしても、第１の光学センサ３６Ａと、第２の光学センサ３６Ｂとは、同程度に遮蔽される確率が高まり、どちらか一方が極端に信号強度を下げてしまう可能性を低減することができる。このため、異物により入射光の光強度が減じられても、エンコーダ２は、異物に対して影響を低減した状態で、偏光方向の変化を後述する差動信号Ｖで検出することができる。
【００６８】
図１３−１、図１３−２及び図１３−３は、実施形態１に係る光学センサの偏光成分の分離を説明するための説明図である。図１３−１のように、光学センサ３５のセンシング範囲Ｔｍでは、光源光７１を光学スケール１１により偏光方向Ｐｍに偏光された入射光が入射する。図１３−１において、光学センサ３５のセンシング範囲Ｔｍには、異物Ｄ１及び異物Ｄ２がある。入射光の偏光方向Ｐｍは、上述した第１の偏光方向の成分の信号強度Ｉ（−）と、第２の偏光方向の成分の信号強度Ｉ（＋）と、で表現することができる。第１の偏光方向と、第２の偏光方向とは、９０°異なる方向であることが好ましく、基準方向に対して例えば＋４５°成分と−４５°成分のようになっている。
【００６９】
図１３−２に示すように、第１の光学センサ３６Ａは、入射光を第１の偏光方向に分離する第１偏光層を介して検知するため、第１の偏光方向の成分の信号強度Ｉ（−）を検知する。図１３−３に示すように、第２の光学センサ３６Ｂは、入射光を第２の偏光方向に分離する第２偏光層を介して検知するため、第２の偏光方向の成分の信号強度Ｉ（＋）を検知する。
【００７０】
上述した図３に示す演算装置３は、光学センサ３５の検出信号である、第１の偏光方向の成分の信号強度Ｉ（−）と、第２の偏光方向の成分の信号強度Ｉ（＋）とを取得する。そして、演算装置３は、下記式（１）に従って、第１の偏光方向の成分の信号強度Ｉ（−）及び第２の偏光方向の成分の信号強度Ｉ（＋）から差動信号Ｖを算出する。
【００７１】
【数１】
0005994908.tif 000002
【００７２】
式（１）により演算した差動信号Ｖには、光源４１の光強度の影響を受けるパラメータが含まれておらず、エンコーダ２は、光学センサ３５と光学スケール１１との距離、光源４１の光強度のばらつき等の影響を低減することができる。また、図１３−１に示すように、異物Ｄ１及び異物Ｄ２により、入射光の光強度が減じられても、エンコーダ２は、異物Ｄ１及び異物Ｄ２に対して影響を低減した状態で、上述した偏光方向Ｐｍの変化を差動信号Ｖで検出することができる。
【００７３】
図１４は、実施形態１に係る光学センサの回転角度と差動信号との関係を説明するための説明図である。図１４の縦軸は、差動信号Ｖであり、横軸は、図６に示す回転角度θｒｏｔを示している。回転角度θｒｏｔが３６０°つまり、光学スケール１１が一回転する場合、差動信号Ｖは、６周期の波形を示す。これは、図５に示す、金属細線のパターンが３６０°で６周期のうねりをもつ曲線の周期と一致する。例えば、図１４に示す差動信号Ｖの波形は、正弦波形である。なお、うねりの波数は例示であり、上述した周期に限定されない。また、差動信号Ｖは、透過光の場合と、反射光の場合とで位相が異なるが６周期の波形であることに変わりはない。
【００７４】
演算装置３は、ＲＡＭ４ｅ及び内部記憶装置４ｆの少なくとも１つに、図１４に示す回転角度θｒｏｔと、差動信号Ｖとの関係の情報を記憶しており、ＣＰＵ４ｃは、差動信号Ｖの情報から、ロータ１０の回転回数を演算することができる。
【００７５】
例えば、演算装置３は、図７に示す接線角度のθｄと回転角度θｒｏｔとの関係及び上述した式（１）に示す差動信号Ｖから、接線角度θｄを演算することができる。なお、図７に示すように、接線角度のθｄが、最大量変化するときの光学スケール１１の波数（うねりの数）に関係する回転角度を最大角度θｍａｘとする場合、θｒｏｔ当たりのθｄの変化率は、式（２）のようになる。
【００７６】
【数２】
0005994908.tif 000003
【００７７】
式（２）により演算したθｄを式（１）に代入すると、回転角度θｒｏｔと、差動信号Ｖとの関係の情報が求められる。そして、演算装置３は、回転角度θｒｏｔと差動信号Ｖとの関係の情報に基づいて、光学センサ３５の検出信号よる差動信号Ｖから回転角度θｒｏｔを演算することができる。
【００７８】
そして、エンコーダ２は、光学スケールが、接線角度θｄとその最大角度θｍａｘとを任意に変えたワイヤーグリッドパターンとすることで、回転角度θｒｏｔと差動信号Ｖとの関係を有する検出装置とすることができる。
【００７９】
上述したように、エンコーダ２は、光学スケール１１が、交差せず、かつ連続して接線方向が変化するように複数の金属細線を配置している。また、光学センサ３５は、光学スケール１１に光源４１の光源光７１が透過又は反射して入射する入射光を第１の偏光方向に分離する第１偏光層を備え、この第１偏光層で分離した第１分離光を受光する第１の光学センサ３６Ａと、入射光を第２の偏光方向に分離する第２偏光層を備え、この第２偏光層で分離した第２分離光を受光する第２の光学センサ３６Ｂと、を含む。そして、演算手段である演算装置３は、第１分離光の光強度と第２分離光の光強度とから光学スケール１１と光学センサ３５との相対的な移動量を演算する。
【００８０】
この構成により、光学センサは、ロータ１０の回転角度を、透過光７３又は反射光７２を偏光分離した偏光状態で検出する。このため、入射光の光強度を直接検出する場合に比較して、エンコーダ２は、異物等による検出光量の変動の影響を低減することができる。これにより、異物の許容範囲が広くなるため使用環境を広げることができる。
【００８１】
また、エンコーダ２は、光学式エンコーダユニットを用いても光路（光学スケールから光学センサまでの距離）の精度による検出光量の変動の影響を低減することができる。その結果、光源及び光学センサの配置に自由度を与えることができる。これにより、エンコーダユニット１は、小型とすることもできる。また、光学式エンコーダは、磁気式エンコーダに比較して、分解能を高くすることができる。
【００８２】
（光学センサの変形例）
図１５−１、図１５−２、図１５−３及び図１６は、実施形態１に係る光学センサの変形例を説明するための説明図である。光学センサ３５は、第１の光学センサ３６Ａと、第２の光学センサ３６Ｂとを含む。第１の光学センサ３６Ａは、電極基部３６ＫＡと、第１受光部３６ａと、を含み、第１の偏光方向の光強度を検出することができる。第１受光部３６ａは、入射光を第１の偏光方向に分離する第１偏光層を備えており、この第１偏光層で分離した第１分離光を受光する。
【００８３】
第２の光学センサ３６Ｂは、電極基部３６ＫＢと、第２受光部３６ｂと、を含み、第２の偏光方向の光強度を検出することができる。第２受光部３６ｂは、上述した入射光を第２の偏光方向に分離する第２偏光層を備えており、この第２偏光層で分離した第２分離光を受光する。そして、図１５−１に示すように、第１受光部３６ａと第２受光部３６ｂとは、互いに一定距離を隔てて噛み合う櫛歯状に形成されている。なお、電極基部３６ＫＡ、電極基部３６ＫＢは、Ａｕ、Ａｌ等の導電体で構成され、第１受光部３６ａ及び第２受光部３６ｂにそれぞれ通電可能としている。電極基部３６ＫＡ及び電極基部３６ＫＢが遮光体である場合、ノイズをより抑制することができる。
【００８４】
この構成により、入射光は、第１分離光と第２分離光とに偏光分離される。その結果、演算装置３は、第１の偏光方向と第２の偏光方向とに分離された各偏光成分の信号強度から、反射光７２又は透過光７３の偏光角度を演算することができる。第１の偏光方向と第２の偏光方向とは、相対的に９０°異なる方向であることがより好ましい。これにより、演算装置３は、偏光角度の演算を容易とすることができる。
【００８５】
図１５−２に示すように、光学センサ３５は、第１の光学センサ３６Ａと、第２の光学センサ３６Ｂとを含む。第１の光学センサ３６Ａは、電極基部３６ＫＡと、電極基部３６ＫＡと接続するセンサ基部３６Ｋａと、第１受光部３６ａと、を含み、第１の偏光方向の光強度を検出することができる。第１受光部３６ａは、入射光を第１の偏光方向に分離する第１偏光層を備えており、この第１偏光層で分離した第１分離光を受光する。
【００８６】
第２の光学センサ３６Ｂは、電極基部３６ＫＢと、電極基部３６ＫＢと接続するセンサ基部３６Ｋｂと、第２受光部３６ｂと、を含み、第２の偏光方向の光強度を検出することができる。第２受光部３６ｂは、上述した入射光を第２の偏光方向に分離する第２偏光層を備えており、この第２偏光層で分離した第２分離光を受光する。そして、図１５−２に示すように、第１受光部３６ａと第２受光部３６ｂとは、互いに一定距離を隔てて噛み合う櫛歯状に形成されている。なお、電極基部３６ＫＡ、電極基部３６ＫＢは、Ａｕ、Ａｌ等の導電体で構成され、第１受光部３６ａ及び第２受光部３６ｂにそれぞれ通電可能としている。
【００８７】
図１５−１に示すように、光学センサ３５は、外形が矩形だけでなく、図１５−３に示すように、外径が円弧に沿った形状であってもよい。例えば、入射する入射光が円形である場合、第１受光部３６ａと第２受光部３６ｂとは、入射光に対して同程度受光することができる。
【００８８】
この構造により、例えば、図１６に示すように、異物Ｄ３が、センシング範囲の一部を遮蔽したとしても、第１受光部３６ａと第２受光部３６ｂとは、同程度に遮蔽される確率が高まり、どちらか一方が極端に信号強度を下げてしまう可能性を低減することができる。このため、異物Ｄ３により入射光の光強度が減じられても、エンコーダ２は、異物に対して影響を低減した状態で、偏光方向Ｐｍの変化を差動信号Ｖで検出することができる。
【００８９】
（光学センサの製造方法）
図１７は、実施形態１に係る光学センサの製造工程を説明するためのフローチャートである。図１８−１から図１８−６は、実施形態１に係る光学センサの製造工程を説明するための説明図である。なお、図１８−１から図１８−６は、図１５−１のＱ−Ｑ断面の製造過程を説明するための部分断面図である。図１５−１、図１７、図１８−１から図１８−６を参照して、光学センサの製造工程を説明する。
【００９０】
図１７に示すように、まず、製造装置は、図１８−１に示すｎ型のシリコン基板３４を準備する（ステップＳ１）。なお、ｎ型のシリコン基板３４を例示したが、ｎ型のシリコン基板３４の代わりにＧａＡｓ基板など他の半導体基板を用いてもよい。次に、製造装置は、シリコン基板３４に対して、Ｂ又はＩｎ等の元素をドープするドープ工程を行う（ステップＳ２）。図１８−２に示すように、シリコン基板３４には、Ｐ型半導体の受光部３７が形成される。
【００９１】
次に、図１７に示すように、製造装置は、図１５−１に示すような櫛歯状のパターニングとなるように、シリコン基板３４に対してフォトレジストでマスクし、エッチングを行うエッチング工程を行う（ステップＳ３）。エッチングは、物理的エッチングであっても、化学的エッチングであってもよい。図１８−３に示すように、シリコン基板３４の表面には、エッチングにより凹部３８ａが形成される。これにより、図１５−１に示す第１の光学センサ３６Ａと、第２の光学センサ３６Ｂとは分離される。
【００９２】
次に、図１７に示すように、製造装置は、スパッタリング処理により、凹部３８ａをＳｉＯ２、アルミナ等の絶縁体で覆う絶縁工程を行う（ステップＳ４）。これにより、図１８−４に示すように、図１８−３に示すシリコン基板３４の凹部３８ａが絶縁体３８ｂで埋められる。絶縁工程において、受光部３７が露出するように、表面を平坦化することがより好ましい。
【００９３】
次に、図１７に示すように、製造装置は、図１５−１に示す第１受光部３６ａとなる位置に第１の偏光層３９ａを形成する第１の偏光層形成工程を行う（ステップＳ５）。第１の偏光層３９ａは、光誘起の偏光層又は金属細線を平行に配列したワイヤーグリットパターン等で形成することができる。これにより、図１８−５に示すように、一つおきの受光部３７上に第１の偏光層３９ａが形成される。
【００９４】
次に、図１７に示すように、製造装置は、図１５−１に示す第２受光部３６ｂとなる位置に第２の偏光層３９ｂを形成する第２の偏光層形成工程を行う（ステップＳ６）。第２の偏光層３９ｂは、光誘起の偏光層又は金属細線を平行に配列したワイヤーグリットパターン等で形成することができる。これにより、図１８−６に示すように、一つおきの受光部３７上に第２の偏光層３９ｂが形成される。そして、図１５−１に示す電極基部３６ＫＡ、電極基部３６ＫＢが、Ａｕ、Ａｌ等の導電体で形成され、第１受光部３６ａ及び第２受光部３６ｂにそれぞれ通電可能となるようにする。
【００９５】
図１８−６に示す、光学センサ３５は、第１受光部３６ａと第２受光部３６ｂとは、互いに一定距離を隔てて噛み合う櫛歯状に形成されている。そして、第１受光部３６ａは、入射光を第１の偏光方向に分離する第１偏光層３９ａを備えており、この第１偏光層３９ａで分離した第１分離光をＰＮ接合で形成されたフォトダイオードで受光することができる。また、第２受光部３６ｂは、上述した入射光を第２の偏光方向に分離する第２偏光層３９ｂを備えており、この第２偏光層３９ｂで分離した第２分離光をＰＮ接合で形成されたフォトダイオードで受光することができる。なお、受光部は、ＰＮ接合で形成されたフォトダイオードに限られず、フォトトランジスタ等を用いてもよい。受光部は、ｐｉｎ接合で形成されたフォトダイオードでもよい。また、受光部は、アンプ又は周辺回路を集積した集積回路として製造してもよい。
【００９６】
以上説明したように、光学センサの製造方法は、受光部を形成する工程と、偏光層を形成する工程と、を含む。受光部を形成する工程は、シリコン基板３４の表面上に、受光する第１受光部３６ａと第２受光部３６ｂとが互いに一定距離を隔てて交互に配置されているように、受光部を形成する。偏光層を形成する工程は、入射光を第１の偏光方向に分離した第１分離光にする第１偏光層３９ａを、第１分離光が第１受光部３６ａに入射されるように第１受光部３６ａと重ね合わせて配置し、入射光を第２の偏光方向に分離した第２分離光にする第２偏光層３９ｂを、第２分離光が第２受光部３６ｂに入射されるように第２受光部と重ね合わせて配置する。
【００９７】
（光学スケールの変形例）
図１９は、実施形態１に係る光学スケールの変形例を説明するための説明図である。光学スケール１１ａは、信号トラックＴ１ａとして、隣り合う金属細線ｇを平行に直線的に配置している。変形例に係る光学スケール１１ａは、回転する周方向において、光学センサ３５へ入射する入射光の偏光軸が光学スケール１１ａの回転に応じて変化する。本実施形態において、光学スケール１１ａは、光学センサ３５へ入射する入射光の偏光軸が光学スケール１１ａの回転に応じて変化する光学異方性材料で構成してもよい。
【００９８】
以上説明したように、実施形態１に係る光学センサ３５は、第１受光部３６ａと第２受光部３６ｂとは、互いに一定距離を隔てて噛み合う櫛歯状に形成されている。そして、第１受光部３６ａは、入射光を第１の偏光方向に分離する第１偏光層３９ａを備えており、この第１偏光層３９ａで分離した第１分離光をＰＮ接合で形成されたフォトダイオードで受光することができる。また、第２受光部３６ｂは、上述した入射光を第２の偏光方向に分離する第２偏光層３９ｂを備えており、この第２偏光層３９ｂで分離した第２分離光をＰＮ接合で形成されたフォトダイオードで受光することができる。
【００９９】
上述の構成により、透過光７３又は反射光７２の入射光は、第１分離光と第２分離光とに偏光分離される。その結果、演算手段である演算装置３は、第１分離光の第１の偏光方向と第２分離光の第２の偏光方向とに分離された各偏光成分の信号強度から、透過光７３又は反射光７２の偏光角度を演算することができる。第１受光部３６ａと第２受光部３６ｂとは、異物により同程度に遮蔽される確率が高まり、どちらか一方が極端に信号強度を下げてしまう可能性を低減することができる。このため、異物により入射光の光強度が減じられても、光学センサ３５は、異物に対して影響を低減した状態で、透過光７３又は反射光７２の偏光方向の変化を検出することができる。
【０１００】
（エンコーダの変形例）
図２０は、実施形態１の変形例に係るエンコーダユニットの構成図である。なお、上述したものと同じ部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。エンコーダユニット１Ａは、モータ等の回転機械に連結されたシャフト２９と、ステータ２０と、ロータ１０と、信号パターンを読み取り可能な光学センサパッケージ３１及び光学センサパッケージ３２とを有している。ロータ１０は、円板形状の部材である光学スケール１１を有している。光学スケール１１は、信号トラックＴ１及び信号トラックＴ２を一方又は両方の板面に有している。
【０１０１】
光学センサパッケージ３２は、上述した光学センサパッケージ３１の構成と同じであり、信号トラックＴ２を読み取ることができる。演算装置３は、光学センサパッケージ３１及び光学センサパッケージ３２が備えるそれぞれの光学センサ３５の検出信号である、第１の偏光方向の成分の信号強度Ｉ（−）と、第２の偏光方向の成分の信号強度Ｉ（＋）とを取得することができる。
【０１０２】
信号トラックＴ２は、信号トラックＴ１に対して所定の位相、例えば上述した差動信号Ｖが１／４周期分ずれた上述したワイヤーグリッドパターンとなっている。ロータ１０が回転すると、信号トラックＴ２が信号トラックＴ１と同じだけの回転角で回転する。このため、演算装置３は、信号トラックＴ２の差動信号と、信号トラックＴ１の差動信号とからリサージュパターンを演算し、ロータ１０の回転角度の絶対位置を特定することができる。本変形例のエンコーダ２は、ロータ１０の絶対位置が演算できるアブソリュートエンコーダとすることができる。
【０１０３】
（実施形態２）
図２１は、実施形態２に係るエンコーダユニットの構成図である。図２２は、実施形態２に係るエンコーダの側面視構成図である。なお、上述したものと同じ部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。エンコーダユニット１Ｂは、モータ等の回転機械に連結されたシャフトとなるロータ１０Ａと、ステータ２０Ａと、信号パターンを読み取り可能な光学センサパッケージ３１Ａとを有している。ステータ２０Ａは、ロータ１０Ａとは独立に固定されている。
【０１０４】
ロータ１０Ａは、円筒形状の部材である。ロータ１０Ａは、円筒外周面に光学スケール１１Ａを有している。光学スケール１１Ａは、ワイヤーグリッドパターンの信号トラックＴ１１を有している。光学センサパッケージ３１Ａは、ステータ２０Ａを介して固定されている。ロータ１０ＡがＲ１方向に回転すると、光学スケール１１Ａの信号トラックＴ１１が光学センサパッケージ３１Ａに対して相対的に移動する。
【０１０５】
光学センサパッケージ３１Ａは、光学スケール１１Ａの信号トラックＴ１１を読み取り可能な光学センサ３５Ａと、光源４１Ａとを含む。光源４１Ａの光源光７１が光学スケール１１Ａの信号トラックＴ１１に反射し、この反射した反射光７２を入射光として光学センサ３５Ａが検知する。なお、光学センサ３５Ａは、上述した光学センサ３５と同じである。光源４１Ａは、上述した光源４１と同じである。本実施形態のエンコーダは、上述したエンコーダユニット１Ｂと、演算装置３と、を備えており、図３と同様に、エンコーダユニット１Ｂの光学センサ３５Ａと、演算装置３とが接続されている。演算装置３は、モータ等の回転機械の制御部５と接続されている。
【０１０６】
図２３は、実施形態２に係る光学スケールのワイヤーグリッドパターンの一例を示す説明図である。図２３に示す信号トラックＴ１１は、ワイヤーグリッドパターンとよばれる金属細線ｇの配列が図２１及び図２２に示す光学スケール１１Ａに形成されている。隣り合う金属細線ｇの間は、光源光７１の全部又は一部が透過可能な透過領域ｗである。金属細線ｇの幅及び隣り合う金属細線ｇの間隔、つまり金属細線ｇの幅及び透過領域ｗの幅は、光源４１Ａの光源光７１の波長より十分小さくする場合、光学スケール１１Ａは、光源光７１の反射光７２を偏光分離することができる。例えば、上述したロータ１０Ａが回転すると、上述した光学センサパッケージ３１Ａのセンシング範囲Ｌｓ１は、センシング範囲Ｌｓ２へ移動する。
【０１０７】
図２４−１、図２４−２、図２５−１及び図２５−２は、実施形態２に係る光学スケールのワイヤーグリッドパターンを説明するための説明図である。接線角度であるθｓを元に偏光軸を検出するために、本実施形態のワイヤーグリットパターンは、隣り合う金属細線ｇ３と金属細線ｇ４とが、同じ接線角度を保ちながら連続的に変化し、かつ接線角度θｓが異なる場合には、透過領域の幅Δｗ３及び透過領域の幅Δｗ４が異なるように配列している。例えば、隣り合う金属細線ｇ３と金属細線ｇ４とが歪曲する領域の透過領域の幅Δｗ３は、透過領域の幅Δｗ４よりも広くなっている。これにより、図２５−１のようなワイヤーグリッドパターンとなり、同じ規則性で配列すると、図２３に示す光学スケール１１Ａのワイヤーグリッドパターンを有する信号トラックＴ１１とすることができる。なお、接線角度θｓは、図２１に示すＲ１方向と平行な方向、つまり移動方向を示す水平線ＨＺＬと、接線ＴＧＬとのなす角である。
【０１０８】
図２４−２は、実施形態２に係る光学スケールのワイヤーグリッドパターンを説明するための説明図である。なお、図２４−２に示す本実施形態のワイヤーグリットパターンは、図２３に示す金属細線ｇの中心線を示している。接線角度であるθｓを偏光軸として検出するために、本実施形態のワイヤーグリットパターンは、隣り合う金属細線ｇ４と金属細線ｇ５とが、同じ接線角度を保ちながら連続的に変化する。また、ワイヤーグリットパターンは、隣り合う金属細線ｇ５と金属細線ｇ６とが、同じ接線角度を保ちながら連続的に変化する。金属細線ｇ４、金属細線ｇ５及び金属細線ｇ６は、センシング範囲Ｌｓ１がセンシング範囲Ｌｓ２へ移動する方向と直交する方向（図２３の上下方向）に、一定間隔又はオフセットした状態で配列されている。
【０１０９】
図２３に示すセンシング範囲Ｌｓ１において、図２４−２に示す隣り合う金属細線ｇ４及び金属細線ｇ５の中心線間のピッチ（間隔）ΔＷ１は、隣り合う金属細線ｇ５及び金属細線ｇ６の中心線間のピッチΔＷ１と同じになる。同様に、図２３に示すセンシング範囲Ｌｓ２において、図２４−２に示す隣り合う金属細線ｇ４及び金属細線ｇ５の中心線間のピッチΔＷ２は、隣り合う金属細線ｇ５及び金属細線ｇ６の中心線間のピッチΔＷ２と同じになる。これにより、センシング範囲Ｌｓ１又はセンシング範囲Ｌｓ２において、金属細線ｇ４、金属細線ｇ５及び金属細線ｇ６の接線角度が同じになる。
【０１１０】
また、複数の金属細線ｇ４、金属細線ｇ５及び金属細線ｇ６は、交差せず、かつ連続して接線方向が変化するように配置されている。その結果、接線角度が異なる場合、本実施形態のワイヤーグリットパターンは、例えば図２４−２に示すピッチΔＷ１及びピッチΔＷ２が異なるように配列している。例えば、隣り合う金属細線ｇ４と金属細線ｇ５とが歪曲する（うねり）領域のピッチΔＷ２は、金属細線ｇ４と金属細線ｇ５とが直線的な領域のピッチΔＷ１よりも広くなっている。この構成により、容易に連続して接線方向が変化するように複数の金属細線を配置することができる。
【０１１１】
図２５−２は、実施形態２に係る光学スケールのワイヤーグリッドパターンを説明するための説明図である。上述した金属細線間のピッチは、図２５−２に示すように隣り合う金属細線ｇ４の縁部と金属細線ｇ５の縁部との間隔で定義してもよい。図２３に示すセンシング範囲Ｌｓ１において、図２５−２に示す隣り合う金属細線ｇ４の縁部及び金属細線ｇ５の縁部間のピッチ（間隔）ΔＷ３は、隣り合う金属細線ｇ５の縁部及び金属細線ｇ６の縁部間のピッチΔＷ３と同じになる。同様に、図２３に示すセンシング範囲Ｌｓ２において、図２５−２に示す隣り合う金属細線ｇ４の縁部及び金属細線ｇ５の縁部間のピッチΔＷ４は、隣り合う金属細線ｇ５の縁部及び金属細線ｇ６の縁部間のピッチΔＷ４と同じになる。これにより、センシング範囲Ｌｓ１又はセンシング範囲Ｌｓ２において、金属細線ｇ４、金属細線ｇ５及び金属細線ｇ６の接線角度が同じになる。
【０１１２】
また、複数の金属細線ｇ４、金属細線ｇ５及び金属細線ｇ６は、交差せず、かつ連続して接線方向が変化するように配置されている。その結果、接線角度が異なる場合、本実施形態のワイヤーグリットパターンは、例えば図２５−２に示すピッチΔＷ３及びピッチΔＷ４が異なるように配列している。例えば、隣り合う金属細線ｇ４と金属細線ｇ５とが歪曲する（うねり）領域のピッチΔＷ４は、金属細線ｇ４と金属細線ｇ５とが直線的な領域のピッチΔＷ３よりも広くなっている。この構成により、容易に連続して接線方向が変化するように複数の金属細線を配置することができる。複数の金属細線ｇ４、金属細線ｇ５及び金属細線ｇ６は、同じ規則性で配列すると、図２３に示す光学スケール１１Ａのワイヤーグリッドパターンを有する信号トラックＴ１１とすることができる。
【０１１３】
光学スケール１１Ａは、図２３に示すようなワイヤーグリッドパターンをロータ１０Ａの円筒外周表面に蒸着等により直接パターンを形成することができる。また、光学スケール１１Ａは、図２３に示すようなワイヤーグリッドパターンを可撓性のある透明な基材に形成し、ロータ１０Ａの円筒外周表面に巻き付けることにより形成することができる。
【０１１４】
図２６は、実施形態２に係る光学スケールの回転角度と偏光軸方向との関係を説明するための説明図である。図２６において、ロータ１０Ａの半径はｒであり、ロータ１０Ａの回転中心はｚｒである。ロータ１０Ａが回転すると、光学センサパッケージ３１Ａのセンシング範囲Ｌｓ１は、センシング範囲Ｌｓ２へ移動する。ロータ１０Ａの回転角度は、θｒｏｔである。
【０１１５】
上述した図３に示す演算装置３は、光学センサ３５の検出信号である、第１の偏光方向の成分の信号強度Ｉ（−）と、第２の偏光方向の成分の信号強度Ｉ（＋）とを取得する。そして、演算装置３は、下記式（３）に従って、第１の偏光方向の成分の信号強度Ｉ（−）及び第２の偏光方向の成分の信号強度Ｉ（＋）から差動信号Ｖを算出する。
【０１１６】
【数３】
0005994908.tif 000004
【０１１７】
式（３）により演算した差動信号Ｖには、光源４１Ａの光強度の影響を受けるパラメータが含まれておらず、エンコーダ２は、光学センサ３５Ａと光学スケール１１Ａとの距離、光源４１Ａの光強度のばらつき等の影響を低減することができる。また、エンコーダ２は、異物に対して影響を低減した状態で、上述した偏光方向の変化を差動信号Ｖで検出することができる。
【０１１８】
実施形態２に係る光学センサの回転角度と差動信号との関係は、図１４に示す実施形態１に係る光学センサの回転角度と差動信号との関係と同じになる。上述したように、図１４の縦軸は、差動信号Ｖであり、横軸は、図２６に示す回転角度θｒｏｔを示している。回転角度θｒｏｔが３６０°つまり、光学スケール１１Ａが回転中心ｚｒを一回転する場合、差動信号Ｖは、６周期の波形を示す。これは、図２３に示す、金属細線のパターンが３６０°で６周期のうねりをもつ場合に一致する。例えば、図１４に示す差動信号Ｖの波形は、正弦波形である。なお、うねりの波数は例示であり、上述した周期に限定されない。また、差動信号Ｖは、透過光の場合と、反射光の場合とで位相が異なるが６周期の波形であることに変わりはない。
【０１１９】
例えば、演算装置３は、接線角度のθｓと回転角度θｒｏｔとの関係及び上述した式（３）に示す差動信号Ｖから、接線角度θｓを演算することができる。接線角度のθｓが、最大量変化するときの光学スケール１１の波数（うねりの数）に関係する回転角度を最大角度θｍａｘとする場合、θｒｏｔ当たりのθｓの変化率は、式（４）のようになる。
【０１２０】
【数４】
0005994908.tif 000005
【０１２１】
式（４）により演算したθｓを式（３）に代入すると、回転角度θｒｏｔと、差動信号Ｖとの関係の情報が求められる。そして、演算装置３は、回転角度θｒｏｔと差動信号Ｖとの関係の情報に基づいて、光学センサ３５の検出信号よる差動信号Ｖから回転角度θｒｏｔを演算することができる。
【０１２２】
演算装置３は、ＲＡＭ４ｅ及び内部記憶装置４ｆの少なくとも１つに、図１４に示す回転角度θｒｏｔと、差動信号Ｖとの関係の情報を記憶しており、ＣＰＵ４ｃは、差動信号Ｖの情報から、ロータ１０Ａの回転回数を演算することができる。
【０１２３】
（エンコーダの変形例）
図２７は、実施形態２の変形例に係るエンコーダの構成図である。なお、上述したものと同じ部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。エンコーダユニット１Ｃは、モータ等の回転機械に連結されたシャフトとなるロータ１０Ａと、ステータ２０Ａと、信号パターンを読み取り可能な光学センサパッケージ３１Ｂとを有している。ステータ２０Ａは、ロータ１０Ａとは独立に固定されている。光学スケール１１Ｂは、図２３に示すようなワイヤーグリッドパターンをロータ１０Ａの円筒外周表面に有している。
【０１２４】
ロータ１０Ａは、光学スケール１１Ｂと連動して回転する。光学スケール１１Ｂは、ワイヤーグリッドパターンの信号トラックＴ１１を有している。光学センサパッケージ３１Ｂは、ステータ２０Ａに固定されている。光学センサパッケージ３１Ｂは、光学スケール１１Ｂの信号トラックＴ１１を読み取り可能な光学センサ３５Ｂを含む。
【０１２５】
光源４１Ｂは、ステータ２０Ａに固定された取付部材２０Ｂ及び取付部材２０Ｃに支持され、ロータ１０Ａと光学スケール１１Ｂとの間に配置されている。なお、光学センサ３５Ｂは、上述した光学センサ３５と同じである。光源４１Ｂは、上述した光源４１と同じである。この構成により光源４１Ｂは、光学スケール１１Ｂを介して光学センサ３５Ｂと対向する位置に配置されている。このため、光源４１Ｂの光源光７１は、光学スケール１１Ｂの信号トラックＴ１１を透過し、この透過した透過光７３を入射光として光学センサ３５Ｂが検知することができる。また、ロータ１０Ａが回転すると、光学スケール１１Ｂの信号トラックＴ１１が光学センサパッケージ３１Ｂに対して相対的に移動する。
【０１２６】
本実施形態のエンコーダは、上述したエンコーダユニット１Ｃと、演算装置３と、を備えており、図３と同様に、エンコーダユニット１Ｃの光学センサ３５Ｂと、演算装置３とが接続されている。演算装置３は、モータ等の回転機械の制御部５と接続されている。
【０１２７】
図２３に示す信号トラックＴ１１は、ワイヤーグリッドパターンとよばれる金属細線ｇの配列が図２７に示す光学スケール１１Ｂに形成されている。隣り合う金属細線ｇの間は、光源光７１の全部又は一部が透過可能な透過領域ｗである。金属細線ｇの幅及び隣り合う金属細線ｇの間隔、つまり金属細線ｇの幅及び透過領域ｗの幅は、光源４１の光源光７１の波長より十分小さくする場合、光学スケール１１Ｂは、光源光７１の透過光７３を偏光分離することができる。
【０１２８】
上述したように、エンコーダ２は、光学スケール１１Ａ、１１Ｂが、交差せず、かつ連続して接線方向が変化するように配置している。エンコーダ２は、光学スケール１１Ａ、１１Ｂに光源４１Ａ、４１Ｂの光源光が透過又は反射して入射する入射光を第１の偏光方向に分離する第１偏光層と、この第１偏光層で分離した第１分離光を受光する第１受光部と、入射光を第２の偏光方向に分離する第２偏光層と、この第２偏光層で分離した第２分離光を受光する第２受光部と、を含む光学センサと、を含む。そして、演算手段である演算装置３は、第１分離光の光強度と、第２分離光の光強度と、から光学スケール１１Ａ、１１Ｂと光学センサ３５Ａ、３５Ｂとの相対的な移動量を演算する。
【０１２９】
この構成により、光学センサ３５Ａ、３５Ｂは、ロータ１０Ａの回転角度を、入射光を偏光分離した偏光状態で検出する。このため、入射光の光強度を直接検出する場合に比較して、エンコーダ２は、異物等による検出光量の変動の影響を低減することができる。これにより、異物の許容範囲が広くなるため使用環境を広げることができる。また、エンコーダ２は、光学式エンコーダユニットを用いても光路（光学スケールから光学センサまでの距離）の精度による検出光量の変動の影響を低減することができる。その結果、光源４１Ａ、４１Ｂ及び光学センサ３５Ａ、３５Ｂの配置に自由度を与えることができる。これにより、例えば、エンコーダユニット２は、小型とすることもできる。また、光学式エンコーダは、磁気式エンコーダに比較して、分解能を高くすることができる。
【０１３０】
（実施形態３）
図２８は、実施形態３に係るエンコーダユニットの構成図である。図２９は、実施形態３に係る光学スケールのワイヤーグリッドパターンの一例を示す説明図である。図３０は、実施形態３に係る光学センサの回転角度と差動信号との関係を説明するための説明図である。なお、上述したものと同じ部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。エンコーダユニット１Ｄは、光学スケール１１Ｄと、信号パターンを読み取り可能な光学センサパッケージ３１Ｄとを有している。光学スケール１１Ｄは、光学センサパッケージ３１Ｄと相対位置が変化するように例えばＵ方向に移動する。
【０１３１】
光学スケール１１Ｄは、上述したワイヤーグリッドパターンの信号トラックＴ１１を有している。光学センサパッケージ３１Ｄは、光学スケール１１Ｄの信号トラックＴ１１を読み取り可能な光学センサ３５Ｄを含む。
【０１３２】
光源４１Ｄは、光学スケール１１Ｄを介して光学センサ３５Ｄと対向する位置に配置されている。なお、光学センサ３５Ｄは、上述した光学センサ３５と同じである。光源４１Ｄは、上述した光源４１と同じである。このため、光源４１Ｄの光源光７１は、光学スケール１１Ｄの信号トラックＴ１１を透過し、この透過した透過光７３を入射光として光学センサ３５Ｄが検知することができる。また、例えば、直動機構によりＵ方向に光学スケール１１Ｄが直線的に移動すると、光学スケール１１Ｄの信号トラックＴ１１が光学センサパッケージ３１Ｄに対して相対的に移動する。
【０１３３】
本実施形態のエンコーダは、上述したエンコーダユニット１Ｄと、演算装置３と、を備えており、図３と同様に、エンコーダユニット１Ｄの光学センサ３５Ｄと、演算装置３とが接続されている。演算装置３は、直動装置等の制御部５と接続されている。
【０１３４】
信号トラックＴ１１として、ワイヤーグリッドパターンとよばれる金属細線ｇの配列が図２９に示す光学スケール１１Ｄに形成されている。図２９に示す隣り合う金属細線ｇの間は、光源光７１の全部又は一部が透過可能な透過領域ｗである。金属細線ｇの幅及び隣り合う金属細線ｇの間隔、つまり金属細線ｇの幅及び透過領域ｗの幅は、光源４１Ｄの光源光７１の波長より十分小さくする場合、図２９に示す光学スケール１１Ｄは、光源光７１の透過光７３を偏光分離することができる。
【０１３５】
上述した図３に示す演算装置３は、光学センサ３５Ｄの検出信号である、第１の偏光方向の成分の信号強度Ｉ（−）と、第２の偏光方向の成分の信号強度Ｉ（＋）とを取得する。そして、演算装置３は、上述した式（３）に従って、第１の偏光方向の成分の信号強度Ｉ（−）及び第２の偏光方向の成分の信号強度Ｉ（＋）から差動信号Ｖを算出する。
【０１３６】
演算装置３は、ＲＡＭ４ｅ及び内部記憶装置４ｆの少なくとも１つに、図２９に示す移動距離Ｌ−１、Ｌ０、ｌ１、Ｌ２と、差動信号Ｖとの関係の情報（図３０参照）を記憶しており、ＣＰＵ４ｃは、差動信号Ｖの情報から、光学スケール１１Ｄの相対的な移動量を演算することができる。
【０１３７】
（エンコーダの変形例）
図３１は、実施形態３の変形例に係るエンコーダの構成図である。なお、上述したものと同じ部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。エンコーダユニット１Ｅは、光学スケール１１Ｄと、信号パターンを読み取り可能な光学センサパッケージ３１Ｄとを有している。光学スケール１１Ｄは、光学センサパッケージ３１Ｄと相対位置が変化するように例えばＵ方向に移動する。
【０１３８】
光学スケール１１Ｄは、ワイヤーグリッドパターンの信号トラックＴ１１を有している。光学センサパッケージ３１Ｄは、光学スケール１１Ｄの信号トラックＴ１１を読み取り可能な光学センサ３５Ｄと、光源４１Ｄとを含む。光源４１Ｄの光源光７１が光学スケール１１Ｄの信号トラックＴ１１に反射し、この反射した反射光７２を入射光として光学センサ３５が検知する。
【０１３９】
本実施形態のエンコーダは、上述したエンコーダユニット１Ｅと、演算装置３と、を備えており、図３と同様に、エンコーダユニット１Ｅの光学センサ３５Ｄと、演算装置３とが接続されている。演算装置３は、直動装置等の制御部５と接続されている。
【０１４０】
図２３に示す信号トラックＴ１１は、ワイヤーグリッドパターンとよばれる金属細線ｇの配列が図２９に示す光学スケール１１Ｄに形成されている。隣り合う金属細線ｇの間は、光源光７１の全部又は一部が透過可能な透過領域ｗである。金属細線ｇの幅及び隣り合う金属細線ｇの間隔、つまり金属細線ｇの幅及び透過領域ｗの幅は、光源４１Ｄの光源光７１の波長より十分小さくする場合、光学スケール１１Ｄは、光源光７１の反射光７２を偏光分離することができる。
【０１４１】
上述した図３に示す演算装置３は、光学センサ３５の検出信号である、第１の偏光方向の成分の信号強度Ｉ（−）と、第２の偏光方向の成分の信号強度Ｉ（＋）とを取得する。そして、演算装置３は、上述した式（３）に従って、第１の偏光方向の成分の信号強度Ｉ（−）及び第２の偏光方向の成分の信号強度Ｉ（＋）から差動信号Ｖを算出する。
【０１４２】
演算装置３は、ＲＡＭ４ｅ及び内部記憶装置４ｆの少なくとも１つに、図２９に示す移動距離Ｌ−１、Ｌ０、ｌ１、Ｌ２と、差動信号Ｖとの関係の情報（図３０参照）を記憶しており、ＣＰＵ４ｃは、差動信号Ｖの情報から、光学スケール１１Ｄの相対的な移動量を演算することができる。なお、図２８及び図３１に示す形態は、リニアエンコーダとしても適用可能である。
【０１４３】
上述したように、エンコーダ２は、光学スケール１１Ｄが、交差せず、かつ連続して接線方向が変化するように複数の金属細線を配置している。エンコーダ２は、光学スケール１１Ｄに光源４１Ｄの光源光７１が透過又は反射して入射する入射光を第１の偏光方向に分離する第１偏光層と、この第１偏光層で分離した第１分離光を受光する第１受光部と、入射光を第２の偏光方向に分離する第２偏光層と、この第２偏光層で分離した第２分離光を受光する第２受光部と、を含む光学センサ３５Ｄと、を含む。そして、演算手段である演算装置３は、第１分離光の光強度と、第２分離光の光強度と、から光学スケール１１Ｄと光学センサ３５Ｄとの相対的な移動量を演算する。
【０１４４】
この構成により、光学センサは、Ｕ方向に移動する移動量を、透過光又は反射光を偏光分離した偏光状態で検出する。このため、入射光の光強度を直接検出する場合に比較して、エンコーダ２は、異物等による検出光量の変動の影響を低減することができる。これにより、異物の許容範囲が広くなるため使用環境を広げることができる。また、エンコーダ２は、光学式エンコーダユニットを用いても光路（光学スケールから光学センサまでの距離）の精度による検出光量の変動の影響を低減することができる。その結果、光源及び光学センサの配置に自由度を与えることができる。これにより、例えば、エンコーダユニットは、小型とすることもできる。また、光学式エンコーダは、磁気式エンコーダに比較して、分解能を高くすることができる。
【０１４５】
（実施形態４）
図３２は、実施形態４に係るトルクセンサの主要構成部品を説明するための分解斜視図である。図３３−１は、実施形態４に係るトルクセンサの光学スケール及び光学センサの配置を説明する説明図である。図３３−２は、実施形態４に係るトルクセンサの光学スケール及び光学センサの配置を模式的に説明する説明図である。図３２から図３３−２を用いて、トルクセンサ１０１Ａについて詳細に説明する。上述したものと同じ部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【０１４６】
トルクセンサ１０１Ａは、ハウジング１２０内に、第１の回転軸１１０Ａと、第２の回転軸１１０Ｂと、トーションバー１２９と、光学スケール１１ＡＴと、光学センサ３５ＡＴと、光源４１ＡＴと、光学スケール１１ＢＴと、光学センサ３５ＢＴと、光源４１ＢＴとを含む。トルクセンサ１０１Ａは、アキシャル型トルクセンサとよばれる。
【０１４７】
トーションバー１２９は、一端部が第１の回転軸１１０Ａに、他端部（第１の回転軸１１０Ａに取り付けられる側の端部とは反対側の端部）が第２の回転軸１１０Ｂに取り付けられる。つまり、トーションバー１２９の一端部には第１の回転軸１１０Ａが設けられ、他端部には第２の回転軸１１０Ｂが設けられる。第１の回転軸１１０Ａは、例えば入力軸に連結される。また、第２の回転軸１１０Ｂは、出力軸に連結される。第１の回転軸１１０Ａ及び第２の回転軸１１０Ｂは、ハウジング１２０に、軸受１２６Ａ、軸受１２６Ｂを介して回転可能に支持される。
【０１４８】
なお、トルクセンサ１０１Ａは、第１の回転軸１１０Ａを入力軸と一体に、第２の回転軸１１０Ｂを出力軸と一体に形成してもよい。上記構成により入力軸と、第１の回転軸１１０Ａと、トーションバー１２９と、第２の回転軸１１０Ｂと、出力軸とは同軸に配置される。本実施形態において、第１の回転軸１１０Ａとトーションバー１２９の一端部とは回転不動に結合され、また、トーションバー１２９の他端部と第２の回転軸１１０Ｂとは回転不動に結合される。トーションバー１２９は、トルクが入力されることでねじれが発生する。つまり、第１の回転軸１１０Ａを介して入力されたトルクによって、第１の回転軸１１０Ａと、第２の回転軸１１０Ｂとの間に回転変位が生じ、トーションバー１２９にねじれが発生する。
【０１４９】
第１の回転軸１１０Ａは、略円筒形状の部材である。第１の回転軸１１０Ａは、光学スケール１１ＡＴが外周部に形成される。本実施形態では、光学スケール１１ＡＴは、第１の回転軸１１０Ａの外周から突出し第１の回転軸１１０Ａの周方向に向かって円環状に配置されている。
【０１５０】
第２の回転軸１１０Ｂは、略円筒形状の部材である。第２の回転軸１１０Ｂは、光学スケール１１ＢＴが外周部に形成される。本実施形態では、光学スケール１１ＢＴは、第２の回転軸１１０Ｂの外周から突出し第２の回転軸１１０Ｂの周方向に向かって円環状に配置されている。
【０１５１】
図３２〜図３３−２に示すように、第１の回転軸１１０Ａ及び第２の回転軸１１０Ｂの外側には、第１の回転軸１１０Ａ及び第２の回転軸１１０Ｂの回転軸Ｚｒ方向に向かって、少なくとも２組の、光源４１ＡＴ、４１ＢＴ及び光学センサパッケージ３１ＡＴ、３１ＢＴが配列されて設けられる。本実施形態では、２組の光源及び光学センサが設けられるが、光源及び光学センサの数はこれに限定されるものではない。光源４１ＡＴ、４１ＢＴ及び光学センサパッケージ３１ＡＴ、３１ＢＴは、同一光源及び光学センサが組み合わされて対を構成し、ハウジング１２０内に配置される。
【０１５２】
トルクセンサ１０１Ａは、トーションバー１２９で連結された第１の回転軸１１０Ａと第２の回転軸１１０Ｂとの相対的な変位（回転変位）を、光学スケール１１ＡＴを読み取る光学センサパッケージ３１ＡＴ又は光学スケール１１ＢＴを読み取る光学センサパッケージ３１ＢＴの検出変化に反映させて検出するものである。
【０１５３】
光学スケール１１ＡＴ、１１ＢＴは例えば、シリコン、ガラス、高分子材料などで形成されている。光学スケール１１ＡＴ、１１ＢＴは、信号トラックＴ１を一方又は両方の板面に有している。そして、図３３−１及び図３３−２に示すように、光源４１ＡＴは、光学スケール１１ＡＴを介して、光学センサ３５ＡＴと対向する位置に配置されている。また、光源４１ＢＴは、光学スケール１１ＢＴを介して、光学センサ３５ＢＴと対向する位置に配置されている。
【０１５４】
図３４は、実施形態４に係るトルクセンサの光学スケール及び光学センサの配置を説明する説明図である。図２−２の光学センサ３５と同様に、図３４に示す光学センサ３５ＡＴは、光学スケール１１ＡＴの信号トラックＴ１を読み取り可能であり、光源４１ＡＴは、光学スケール１１ＡＴを介して、光学センサ３５ＡＴと対向する位置に配置されている。この構成により、光源４１ＡＴの光源光７１ＡＴが光学スケール１１ＡＴの信号トラックＴ１を透過し、この透過した透過光７３ＡＴを入射光として光学センサ３５ＡＴが検知する。光学センサ３５ＢＴと、光学スケール１１ＢＴと、光源４１ＢＴとの関係も光学センサ３５ＡＴと、光学スケール１１ＡＴと、光源４１ＡＴとの関係と同じである。この構成により、光源４１ＢＴの光源光７１ＢＴが光学スケール１１ＢＴの信号トラックＴ１を透過し、この透過した透過光７３ＢＴを入射光として光学センサ３５ＢＴが検知する。
【０１５５】
第１の回転軸１１０Ａが回転すると、光学スケール１１ＡＴの信号トラックＴ１が光学センサ３５ＡＴに対して相対的に移動する。また、第２の回転軸１１０Ｂが回転すると、光学スケール１１ＢＴの信号トラックＴ１が光学センサ３５ＢＴに対して相対的に移動する。
【０１５６】
図３５は、実施形態４に係るトルク検出装置のブロック図である。トルク検出装置２００は、上述したトルクセンサ１０１Ａと、演算装置３と、を備えており、図３５に示すように、トルクセンサ１０１Ａの光学センサ３５ＡＴ、光学センサ３５ＢＴ、及び演算装置３が接続されている。演算装置３は、モータ等の回転機械の制御部５と接続されている。
【０１５７】
トルク検出装置２００は、光学スケール１１ＡＴ、光学スケール１１ＢＴに光源光７１ＡＴ、７１ＢＴが透過して入射する透過光７３ＡＴ、７３ＢＴを光学センサ３５ＡＴ、光学センサ３５ＢＴで検出する。演算装置３は、光学センサ３５ＡＴの検出信号からトルクセンサ１０１Ａの第１の回転軸１１０Ａと光学センサパッケージ３１ＡＴとの相対位置を演算する。演算装置３は、光学センサ３５ＢＴの検出信号からトルクセンサ１０１Ａの第２の回転軸１１０Ｂと光学センサパッケージ３１ＢＴとの相対位置を演算する。
【０１５８】
演算装置３は、ＲＡＭ４ｅ及び内部記憶装置４ｆにトーションバー１２９におけるねじれの弾性係数を記憶している。トルクは、トーションバー１２９におけるねじれの弾性係数に比例する。このため、演算装置３は、ねじれを求めるために、第１の回転軸１１０Ａの回転角度と第２の回転軸１１０Ｂの回転角度の回転変位（ずれ量）を演算する。そして、演算装置３は、トーションバー１２９の弾性係数と、第１の回転軸１１０Ａ及び第２の回転軸１１０Ｂの相対位置の情報からトルクを演算することができる。演算装置３は、制御信号として、回転機械（モータ）等の制御部５へ出力する。
【０１５９】
演算装置３は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等のコンピュータであり、入力インターフェース４ａと、出力インターフェース４ｂと、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）４ｃと、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）４ｄと、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）４ｅと、内部記憶装置４ｆと、を含んでいる。入力インターフェース４ａ、出力インターフェース４ｂ、ＣＰＵ４ｃ、ＲＯＭ４ｄ、ＲＡＭ４ｅ及び内部記憶装置４ｆは、内部バスで接続されている。なお、演算装置３は、専用の処理回路で構成してもよい。
【０１６０】
入力インターフェース４ａは、トルクセンサ１０１Ａの光学センサ３５ＡＴ及び光学センサ３５ＢＴからの入力信号を受け取り、ＣＰＵ４ｃに出力する。出力インターフェース４ｂは、ＣＰＵ４ｃから制御信号を受け取り、制御部５に出力する。
【０１６１】
ＲＯＭ４ｄには、ＢＩＯＳ（Basic  Input  Output  System）等のプログラムが記憶されている。内部記憶装置４ｆは、例えばＨＤＤ（Hard  Disk  Drive）やフラッシュメモリ等であり、オペレーティングシステムプログラムやアプリケーションプログラムを記憶している。ＣＰＵ４ｃは、ＲＡＭ４ｅをワークエリアとして使用しながらＲＯＭ４ｄや内部記憶装置４ｆに記憶されているプログラムを実行することにより、種々の機能を実現する。
【０１６２】
内部記憶装置４ｆは、光学スケール１１ＡＴ及び光学スケール１１ＢＴにおける後述する偏光軸と光学センサ３５ＡＴ、３５ＢＴの出力とを対応付けたデータベースが記憶されている。
【０１６３】
信号トラックＴ１として、図４に示すワイヤーグリッドパターンとよばれる金属細線（ワイヤー）ｇの配列が図３２から図３３−２に示す光学スケール１１ＡＴ及び光学スケール１１ＢＴに形成されている。
【０１６４】
複数の金属細線ｇは、交差せず、かつ連続して接線方向が変化するように配置されている。隣り合う金属細線ｇの間は、光源光７１ＡＴ、７１ＢＴの全部又は一部が透過可能な透過領域ｗである。金属細線ｇの幅及び隣り合う金属細線ｇの間隔、つまり金属細線ｇの幅及び透過領域ｗの幅を、光源光７１ＡＴ、７１ＢＴの波長より十分小さくする場合、光学スケール１１ＡＴ、１１ＢＴは、光源光７１ＡＴ、７１ＢＴの透過光７３ＡＴ、７３ＢＴを偏光分離することができる。
【０１６５】
この構成により、接線方向に応じて、透過光７３ＡＴ、７３ＢＴ（又は反射光）の偏光状態を、光学スケール１１ＡＴ、１１ＢＴに照射される光源光７１ＡＴ、７１ＢＴが透過する位置によって変化させることができる。このため、上記光学スケール１１ＡＴ、１１ＢＴは、偏光方向の異なるセグメントを細かくする必要がない。その結果、光学スケール１１ＡＴ、１１ＢＴは、小さくしても高分解能とすることができる。そして、小さな光学スケール１１ＡＴ、１１ＢＴは、光源４１ＡＴ、４１ＢＴ及び光学センサ３５ＡＴ、３５ＢＴの配置に自由度を与えることができる。また、光誘起の偏光板に比較して、光学スケール１１ＡＴ、１１ＢＴは耐熱性を高めることができる。また、光学スケール１１ＡＴ、１１ＢＴは、局所的にも交差するような部分のないラインパターンとなっているため、精度を高く誤差の少ない光学スケールとすることができる。また、光学スケール１１ＡＴ、１１ＢＴは、一括した露光により安定して製造することもできるため、精度を高く誤差の少ない光学スケールとすることができる。
【０１６６】
ワイヤーグリッドパターンの接線角度の変化に伴い光学センサ３５ＡＴへ入射する入射光の偏光軸は、光学スケール１１ＡＴの回転に応じて変化する。そこで、偏光軸の変化を検出すれば、光学スケール１１ＡＴの回転状態を把握することができる。次に、偏光軸の変化を検出し、偏光分離手段となる実施形態４に係る光学センサ３５ＡＴについて説明する。光学センサ３５ＢＴは、光学センサ３５ＡＴと同様であるので詳細な説明を省略する。
【０１６７】
図１５−１に示す光学センサ３５と同様に、光学センサ３５ＡＴは、第１の光学センサ３６Ａと、第２の光学センサ３６Ｂとを含む。第１の光学センサ３６Ａは、センサ基部３６Ｋａと、第１受光部３６ａと、を含み、第１の偏光方向の光強度を検出することができる。第１受光部３６ａは、入射光を第１の偏光方向に分離する第１偏光層を備えており、この第１偏光層で分離した第１分離光を受光する。
【０１６８】
第２の光学センサ３６Ｂは、センサ基部３６Ｋｂと、第２受光部３６ｂと、を含み、第２の偏光方向の光強度を検出することができる。第２受光部３６ｂは、上述した入射光を第２の偏光方向に分離する第２偏光層を備えており、この第２偏光層で分離した第２分離光を受光する。そして、図１５−１に示すように、第１受光部３６ａと第２受光部３６ｂとは、互いに一定距離を隔てて噛み合う櫛歯状に形成されている。
【０１６９】
この構成により、入射光は、第１分離光と第２分離光とに偏光分離される。その結果、演算装置は、第１の偏光方向と第２の偏光方向とに分離された各偏光成分の信号強度から、透過光又は反射光の偏光角度を演算することができる。第１の偏光方向と第２の偏光方向とは、相対的に９０°異なる方向であることがより好ましい。これにより、演算装置は、偏光角度の演算が容易とすることができる。
【０１７０】
上述した演算装置３は、光学センサ３５ＡＴの検出信号である、第１の偏光方向の成分の信号強度Ｉ（−）と、第２の偏光方向の成分の信号強度Ｉ（＋）とを取得する。そして、演算装置３は、下記式（１）に従って、第１の偏光方向の成分の信号強度Ｉ（−）及び第２の偏光方向の成分の信号強度Ｉ（＋）から差動信号Ｖを演算する。
【０１７１】
上述した式（１）により演算した差動信号Ｖには、光源光７１ＡＴの光強度の影響を受けるパラメータが含まれておらず、トルク検出装置２００は、光学センサ３５ＡＴと光学スケール１１ＡＴとの距離、光源４１ＡＴの光強度のばらつき等の影響を低減することができる。このため、異物により入射光の光強度が減じられても、トルク検出装置２００は、異物に対して影響を低減した状態で、偏光方向Ｐｍの変化を差動信号Ｖで検出することができる。
【０１７２】
図１４の縦軸は、差動信号Ｖであり、横軸は、図６に示す回転角度θｒｏｔを示している。回転角度θｒｏｔが３６０°つまり、光学スケール１１ＡＴが一回転する場合、差動信号Ｖは、６周期の波形を示す。これは、図４に示す、金属細線のパターンが３６０°で６周期のうねりをもつ曲線の周期と一致する。例えば、図１４に示す差動信号Ｖの波形は、正弦波形である。なお、うねりの波数は例示であり、上述した周期に限定されない。また、差動信号Ｖは、透過光の場合と、反射光の場合とで位相が異なるが６周期の波形であることに変わりはない。
【０１７３】
演算装置３は、ＲＡＭ４ｅ及び内部記憶装置４ｆの少なくとも１つに、図１４に示す回転角度θｒｏｔと、差動信号Ｖとの関係の情報を記憶しており、ＣＰＵ４ｃは、差動信号Ｖの情報から、第１の回転軸１１０Ａ及び第２の回転軸１１０Ｂの回転回数又は回転角度を演算することができる。つまりトルク検出装置２００は、アングルセンサの機能も有している。このため、アングルセンサを別途設ける必要がないので、トルク検出装置２００は、コストを低減することができる。
【０１７４】
演算装置３は、第１の回転軸１１０Ａの回転角度及び第２の回転軸１１０Ｂの回転角度とのずれ量と、トーションバー１２９の弾性係数とからトルク量を演算することができる。
【０１７５】
また、演算装置３は、差動信号Ｖから回転角度θｒｏｔを演算する。そして、演算装置３は、図７に示す接線角度のθｄと回転角度θｒｏｔとの関係及び上述した式（１）に示す差動信号Ｖから、接線角度θｄを演算することができる。そして、トルク検出装置２００は、光学スケール１１ＡＴが、接線角度θｄと、図７に示す最大角度θｍａｘとを任意に変えたワイヤーグリッドパターンとすることで、回転角度と差動信号との関係を有する検出装置とすることができる。光学スケール１１ＢＴと光学センサ３５ＢＴとの関係は、上述した光学スケール１１ＡＴと光学センサ３５ＡＴとの関係と同様であるので詳細な説明を省略する。
【０１７６】
上述したように、トルク検出装置２００は、トーションバー１２９のねじれを利用してトルクを検出するものである。第１の回転軸１１０Ａ及び第２の回転軸１１０Ｂは、トルクが入力されることでねじれが発生するトーションバー１２９で連結されている。そして、トルク検出装置２００は、第１の回転軸１１０Ａ及び第２の回転軸１１０Ｂのそれぞれの回転に対応して連動する光学スケール１１ＡＴ及び光学スケール１１ＢＴと、光学スケール１１ＡＴ及び光学スケール１１ＢＴと対をなし、かつ光学スケール１１ＡＴ及び光学スケール１１ＢＴに照射される光源光が透過する位置によって変化する透過光の偏光状態を検出する光学センサ３５ＡＴ及び３５ＢＴとを含む。トルク検出装置２００は、演算手段である演算装置３が、光学スケール１１ＡＴと光学センサ３５ＡＴとの相対的な回転角度を演算しかつ光学スケール１１ＢＴと光学センサ３５ＢＴとの相対的な回転角度を演算し、第１の回転軸１１０Ａ及び第２の回転軸１１０Ｂの回転変位を演算する。
【０１７７】
この構成により、光学センサは、第１の回転軸及び第２の回転軸のそれぞれの回転に対応して連動する複数の光学スケールの回転角度を、透過光又は反射光を偏光分離した偏光状態で検出する。このため、透過光の光強度を直接検出する場合に比較して、トルク検出装置は、光学式トルクセンサを用いても異物等による検出光量の変動の影響を低減することができる。これにより、異物の許容範囲が広くなるため使用環境を広げることができる。また、トルク検出装置は、光学式トルクセンサを用いても光路（光学スケールから光学センサまでの距離）の精度による検出光量の変動の影響を低減することができる。その結果、光源及び光学センサの配置に自由度を与えることができる。これにより、トルク検出装置のトルクセンサは、小型とすることもできる。また、トルク検出装置は、磁気式トルクセンサに比較して、分解能を高くすることができる。
【０１７８】
（トルクセンサの変形例）
図３６は、実施形態４に係るトルクセンサの変形例を説明するための説明図である。なお、上述したものと同じ部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。トルクセンサ１０１Ｂは、図３２に示すハウジング１２０内に、第１の回転軸１１０Ｃと、第２の回転軸１１０Ｄ、トーションバー１２９と、光学スケール１１ＡＴと、光学センサ３５ＡＴと、光源４１ＡＴと、光学スケール１１ＢＴと、光学センサ３５ＢＴと、光源４１ＢＴとを含む。トルクセンサ１０１Ｂは、埋め込み型トルクセンサとよばれる。
【０１７９】
トーションバー１２９は、一端部が第１の回転軸１１０Ｃに、他端部（第１の回転軸１１０Ｃが取り付けられる側の端部とは反対側の端部）が第２の回転軸１１０Ｄに取り付けられる。つまり、トーションバー１２９の一端部には第１の回転軸１１０Ｃが設けられ、他端部には第２の回転軸１１０Ｄが設けられる。第１の回転軸１１０Ｃは、第２の回転軸１１０Ｄ内部に埋め込まれ、軸受により回転可能に支持される。この構成により、トルクセンサ１０１Ｂは、回転軸Ｚｒの軸方向の長さを短くすることができる。
【０１８０】
（実施形態５）
図３７は、実施形態５に係るトルクセンサを説明するための説明図である。なお、上述したものと同じ部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。トルクセンサ１０１Ｃは、図３２に示すハウジング１２０内に、第１の回転軸１１０Ａと、第２の回転軸１１０Ｂ、トーションバー１２９と、光学スケール１１ＣＴと、光学センサ３５ＡＴと、光源４１ＡＴと、光学スケール１１ＤＴと、光学センサ３５ＢＴと、光源４１ＢＴとを含む。
【０１８１】
トルクセンサ１０１Ｃは、光源４１ＡＴから光学センサ３５ＡＴへの方向と、光源４１ＢＴから光学センサ３５ＢＴへの方向とが同一方向を向いている。そして、光源４１ＡＴから光学センサ３５ＡＴへの光路と、光源４１ＢＴから光学センサ３５ＢＴへの光路とが径方向に異なるように配置している。
【０１８２】
光学スケール１１ＣＴ及び光学スケール１１ＤＴは、上述した光学スケール１１ＡＴ及び光学スケール１１ＢＴと同じく、信号トラックＴ１を有している。光学スケール１１ＣＴの信号トラックＴ１は、光源４１ＡＴから光学センサ３５ＡＴへの光路上に配置され、光学スケール１１ＤＴの信号トラックＴ１は、光源４１ＢＴから光学センサ３５ＢＴへの光路上に配置される。このため、例えば、光学スケール１１ＣＴは、光学スケール１１ＤＴよりも径が大きくなっている。
【０１８３】
実施形態５に係るトルクセンサ１０１Ｃは、光学スケール１１ＣＴが光学スケール１１ＤＴよりも径が大きくなっており、光学スケール１１ＣＴを透過した光が光学スケール１１ＤＴを透過し、光学センサパッケージ３１ＢＴに到達する。このように、トルクセンサ１０１Ｃは、異物の許容範囲が広くなるため使用環境を広げることができる。また、検出光量の変動の影響を低減することができるため、光学センサ３５ＢＴは、光学スケール１１ＣＴ及び光学スケール１１ＤＴを透過する透過光であっても検出することができる。その結果、実施形態５に係るトルクセンサ１０１Ｃは、光源及び光学センサの配置に自由度を与えることができる。
【０１８４】
（実施形態６）
図３８は、実施形態６に係るトルクセンサを説明するための説明図である。なお、上述したものと同じ部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。トルクセンサ１０１Ｄは、図３２に示すハウジング１２０内に、第１の回転軸１１０Ａと、第２の回転軸１１０Ｂと、トーションバー１２９と、光学スケール１１ＡＴと、光学センサ３５ＡＴと、光源４１ＡＴと、導波路４５Ａと、光学スケール１１ＢＴと、光学センサ３５ＢＴと、光源４１ＢＴと、導波路４５Ｂとを含む。
【０１８５】
トルクセンサ１０１Ｄは、光源４１ＡＴと光学センサ３５ＡＴとを隣り合うように配置している。そして、光源４１ＡＴからの光源光を光学スケール１１ＡＴに透過させて、透過光とし、透過光をプリズム等の導波路４５Ａで屈折させ、光学センサ３５ＡＴで検知している。同様に、トルクセンサ１０１Ｄは、光源４１ＢＴと光学センサ３５ＢＴとを隣り合うように配置している。そして、光源４１ＢＴからの光源光を光学スケール１１ＢＴに透過させて、透過光とし、透過光をプリズム等の導波路４５Ｂで屈折させ、光学センサ３５ＢＴで検知している。
【０１８６】
実施形態６に係るトルクセンサ１０１Ｄは、導波路４５Ａ、４５Ｂを透過した光が、光学センサ３５ＡＴ、３５ＢＴに到達する。このように、トルクセンサ１０１Ｄは、異物の許容範囲が広くなるため使用環境を広げることができる。また、検出光量の変動の影響を低減することができるため、光学センサ３５ＡＴ、３５ＢＴは、導波路４５Ａ、４５Ｂを透過する透過光であっても検出することができる。その結果、実施形態６に係るトルクセンサ１０１Ｄは、光源及び光学センサの配置に自由度を与えることができる。
【０１８７】
（実施形態７）
図３９は、実施形態７に係るトルクセンサを模式的に説明するための説明図である。図４０は、実施形態７に係るトルクセンサの光学スケール及び光学センサの配置を説明する説明図である。なお、上述したものと同じ部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。トルクセンサ１０１Ｅは、図３２に示すハウジング１２０内に、第１の回転軸１１０Ａと、第２の回転軸１１０Ｂと、トーションバー１２９と、光学スケール１１ＡＴと、光学センサパッケージ３１ＡＴと、光源４１ＡＴと、光学スケール１１ＢＴと、光学センサパッケージ３１ＢＴと、光源４１ＢＴとを含む。
【０１８８】
図４０に示すように、光学センサパッケージ３１ＡＴ、３１ＢＴは、光学スケール１１ＡＴ及び光学スケール１１ＢＴの信号トラックＴ１を読み取り可能な光学センサ３５ＡＴ、３５ＢＴと、光源４１ＡＴ、４１ＢＴと、を含む。例えば、光源４１ＡＴの光源光７１ＡＴが信号トラックＴ１に反射し、この反射した反射光７２ＡＴを入射光として光学センサ３５ＡＴが検知する。
【０１８９】
上述したように、トルク検出装置２００は、第１の回転軸１１０Ａ及び第２の回転軸１１０Ｂのそれぞれの回転に対応して連動する光学スケール１１ＡＴ及び光学スケール１１ＢＴと、光学スケール１１ＡＴ及び光学スケール１１ＢＴと対をなし、かつ光学スケール１１ＡＴ及び光学スケール１１ＢＴに照射される光源光が反射する位置によって変化する反射光の偏光状態を検出する光学センサ３５ＡＴ及び３５ＢＴとを含む。トルク検出装置２００は、演算手段である演算装置３が、光学スケール１１ＡＴと光学センサ３５ＡＴとの相対的な回転角度を演算しかつ光学スケール１１ＢＴと光学センサ３５ＢＴとの相対的な回転角度を演算し、第１の回転軸１１０Ａ及び第２の回転軸１１０Ｂの回転変位を演算する。
【０１９０】
この構成により、光学センサは、第１の回転軸及び第２の回転軸のそれぞれの回転に対応して連動する複数の光学スケールの回転角度を、反射光を偏光分離した偏光状態で検出する。このため、反射光の光強度を直接検出する場合に比較して、トルク検出装置は、光学式トルクセンサを用いても異物等による検出光量の変動の影響を低減することができる。これにより、異物の許容範囲が広くなるため使用環境を広げることができる。また、トルク検出装置は、光学式トルクセンサを用いても光路（光学スケールから光学センサまでの距離）の精度による検出光量の変動の影響を低減することができる。その結果、光源及び光学センサの配置に自由度を与えることができる。これにより、トルク検出装置のトルクセンサは、小型とすることもできる。また、トルク検出装置は、磁気式トルクセンサに比較して、分解能を高くすることができる。
【０１９１】
（トルクセンサの変形例）
図４１は、実施形態７に係るトルクセンサの変形例を説明するための説明図である。なお、上述したものと同じ部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。トルクセンサ１０１Ｆは、ハウジング１２０内に、第１の回転軸１１０Ｃと、第２の回転軸１１０Ｄと、トーションバー１２９と、光学スケール１１ＡＴと、光学センサパッケージ３１ＡＴと、光源４１ＡＴと、光学スケール１１ＢＴと、光学センサパッケージ３１ＢＴと、光源４１ＢＴとを含む。トルクセンサ１０１Ｆは、埋め込み型トルクセンサとよばれる。
【０１９２】
トーションバー１２９は、一端部が第１の回転軸１１０Ｃに、他端部（第１の回転軸１１０Ｃが取り付けられる側の端部とは反対側の端部）が第２の回転軸１１０Ｄに取り付けられる。つまり、トーションバー１２９の一端部には第１の回転軸１１０Ｃが設けられ、他端部には第２の回転軸１１０Ｄが設けられる。第１の回転軸１１０Ｃは、第２の回転軸１１０Ｄ内部に埋め込まれ、軸受により回転可能に支持される。この構成により、トルクセンサ１０１Ｆは、Ｚｒ軸方向の長さを短くすることができる。
【０１９３】
（実施形態８）
図４２は、実施形態８に係るトルクセンサの構成図である。図４３は、実施形態８に係るトルクセンサの側面視構成図である。なお、上述したものと同じ部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【０１９４】
トルクセンサ１０１Ｇは、ハウジング１２０内に、第１の回転軸１１０Ａと、第２の回転軸１１０Ｂと、トーションバー１２９と、光学スケール１１ＥＴと、光学センサ３５ＡＴと、光源４１ＡＴと、光学スケール１１ＦＴと、光学センサ３５ＢＴと、光源４１ＢＴとを含む。トルクセンサ１０１Ｇは、ラジアル型トルクセンサとよばれる。
【０１９５】
第１の回転軸１１０Ａ及び第２の回転軸１１０Ｂは、円筒形状の部材である。第１の回転軸１１０Ａ及び第２の回転軸１１０Ｂは、円筒外周面に光学スケール１１ＥＴ及び光学スケール１１ＦＴを有している。光学スケール１１ＥＴ及び光学スケール１１ＦＴは、ワイヤーグリッドパターンの信号トラックＴ１１を有している。光学センサ３５ＡＴ及び光学センサ３５ＢＴは、ハウジング１２０に固定されている。第１の回転軸１１０Ａが回転すると、光学スケール１１ＥＴの信号トラックＴ１１が光学センサパッケージ３１ＡＴに対して相対的に移動する。また、第２の回転軸１１０Ｂが回転すると、光学スケール１１ＦＴの信号トラックＴ１１が光学センサパッケージ３１ＢＴに対して相対的に移動する。
【０１９６】
光学センサパッケージ３１ＡＴは、光学スケール１１ＥＴの信号トラックＴ１１を読み取り可能な光学センサ３５ＡＴと、光源４１ＡＴとを含む。光源４１ＡＴの光源光７１ＡＴが光学スケール１１ＥＴの信号トラックＴ１１に反射し、この反射した反射光７２ＡＴを入射光として光学センサ３５ＡＴが検知する。光学センサパッケージ３１ＢＴは、光学スケール１１ＦＴの信号トラックＴ１１を読み取り可能な光学センサ３５ＢＴと、光源４１ＢＴとを含む。光源４１ＢＴの光源光７１ＢＴが光学スケール１１ＦＴの信号トラックＴ１１に反射し、この反射した反射光７２ＢＴを入射光として光学センサ３５ＢＴが検知する。本実施形態のトルク検出装置は、上述したトルクセンサ１０１Ｇと、演算装置３と、を備えており、図３５に示すように、トルクセンサ１０１Ｇの光学センサ３５ＡＴ及び光学センサ３５ＢＴと、演算装置３とが接続されている。演算装置３は、モータ等の回転機械の制御部５と接続されている。
【０１９７】
図２３に示す信号トラックＴ１１は、ワイヤーグリッドパターンとよばれる金属細線ｇの配列が図４２及び図４３に示す光学スケール１１ＥＴ及び光学スケール１１ＦＴに形成されている。
【０１９８】
複数の金属細線ｇは、交差せず、かつ連続して接線方向が変化するように複数の金属細線を配置されている。隣り合う金属細線ｇの間は、光源光７１ＡＴ、７１ＢＴの全部又は一部が透過可能な透過領域ｗである。金属細線ｇの幅及び隣り合う金属細線ｇの間隔、つまり金属細線ｇの幅及び透過領域ｗの幅を、光源４１ＡＴ、４１ＢＴの光源光７１ＡＴ、７１ＢＴの波長より十分小さくする場合、光学スケール１１ＥＴ及び光学スケール１１ＦＴは、光源光７１ＡＴの反射光７２ＡＴ及び光源光７１ＢＴの反射光７２ＢＴを偏光分離することができる。
【０１９９】
この構成により、接線方向に応じて、透過光又は反射光の偏光状態を、光学スケールに照射される光源光が透過又は反射する位置によって変化させることができる。このため、上記光学スケールは、偏光方向の異なるセグメントを細かくする必要がない。その結果、光学スケールは、小さくしても高分解能とすることができる。そして、小さな光学スケールは、光源及び光学センサの配置に自由度を与えることができる。また、光誘起の偏光板に比較して、光学スケールは耐熱性を高めることができる。また、光学スケールは、局所的にも交差するような部分のないラインパターンとなっているため、精度を高く誤差の少ない光学スケールとすることができる。また、光学スケールは、一括した露光により安定して製造することもできるため、精度を高く誤差の少ない光学スケールとすることができる。
【０２００】
光学スケール１１ＥＴ及び光学スケール１１ＦＴは、図２３に示すようなワイヤーグリッドパターンを第１の回転軸１１０Ａ及び第２の回転軸１１０Ｂの円筒外周表面に蒸着等により直接パターンを形成することができる。また、光学スケール１１ＥＴ及び光学スケール１１ＦＴは、図２３に示すようなワイヤーグリッドパターンを可撓性のある透明な基材に形成し、第１の回転軸１１０Ａ及び第２の回転軸１１０Ｂの円筒外周表面に巻き付けることにより形成することができる。
【０２０１】
図２６と同様に、第１の回転軸１１０Ａ及び第２の回転軸１１０Ｂの半径はｒであり、第１の回転軸１１０Ａ及び第２の回転軸１１０Ｂの回転中心はｚｒである。第１の回転軸１１０Ａ及び第２の回転軸１１０Ｂが回転すると、光学センサ３５ＡＴ及び光学センサ３５ＢＴのセンシング範囲Ｌｓ１は、センシング範囲Ｌｓ２へ移動する。第１の回転軸１１０Ａ又は第２の回転軸１１０Ｂの回転角度は、θｒｏｔである。
【０２０２】
上述した図３５に示す演算装置３は、光学センサ３５ＡＴ及び光学センサ３５ＢＴの検出信号である、第１の偏光方向の成分の信号強度Ｉ（−）と、第２の偏光方向の成分の信号強度Ｉ（＋）とを取得する。そして、演算装置３は、上述した式（１）に従って、第１の偏光方向の成分の信号強度Ｉ（−）及び第２の偏光方向の成分の信号強度Ｉ（＋）から差動信号Ｖを演算する。また、差動信号Ｖは、透過光の場合と、反射光の場合とで位相が異なるが６周期の波形であることに変わりはない。
【０２０３】
図１４の縦軸は、差動信号Ｖであり、横軸は、図２６に示す回転角度θｒｏｔを示している。回転角度θｒｏｔが３６０°つまり、光学スケール１１ＥＴ又は光学スケール１１ＦＴが回転中心Ｚｒを一回転する場合、差動信号Ｖは、６周期の波形を示す。これは、図２３に示す、金属細線のパターンが３６０°で６周期のうねりをもつ曲線の周期と一致する。例えば、図１４に示す差動信号Ｖの波形は、正弦波形である。なお、うねりの波数は例示であり、上述した周期に限定されない。
【０２０４】
演算装置３は、ＲＡＭ４ｅ及び内部記憶装置４ｆの少なくとも１つに、図２６に示す回転角度θｒｏｔと、差動信号Ｖとの関係の情報を記憶しており、ＣＰＵ４ｃは、差動信号Ｖの情報から、第１の回転軸１１０Ａ又は第２の回転軸１１０Ｂの回転回数を演算することができる。つまりトルク検出装置２００は、アングルセンサの機能も有している。このため、アングルセンサを別途設ける必要がないので、トルク検出装置２００は、コストを低減することができる。演算装置３は、第１の回転軸１１０Ａの回転角度及び第２の回転軸１１０Ｂの回転角度とのずれ量と、トーションバー１２９の弾性係数とからトルク量を演算することができる。
【０２０５】
上述したように、トルク検出装置２００は、第１の回転軸１１０Ａ及び第２の回転軸１１０Ｂのそれぞれの回転に対応して連動する光学スケール１１ＥＴ及び光学スケール１１ＦＴと、光学スケール１１ＥＴ及び光学スケール１１ＦＴと対をなし、かつ光学スケール１１ＥＴ及び光学スケール１１ＦＴに照射される光源光が反射する位置によって変化する反射光の偏光状態を検出する光学センサ３５ＡＴ及び３５ＢＴとを含む。トルク検出装置２００は、演算手段である演算装置３が、光学スケール１１ＥＴと光学センサ３５ＡＴとの相対的な回転角度を演算しかつ光学スケール１１ＦＴと光学センサ３５ＢＴとの相対的な回転角度を演算し、第１の回転軸１１０Ａ及び第２の回転軸１１０Ｂの回転変位を演算する。
【０２０６】
この構成により、光学センサは、第１の回転軸及び第２の回転軸のそれぞれの回転に対応して連動する複数の光学スケールの回転角度を、反射光を偏光分離した偏光状態で検出する。このため、反射光の光強度を直接検出する場合に比較して、トルク検出装置は、光学式トルクセンサを用いても異物等による検出光量の変動の影響を低減することができる。これにより、異物の許容範囲が広くなるため使用環境を広げることができる。また、トルク検出装置は、光学式トルクセンサを用いても光路（光学スケールから光学センサまでの距離）の精度による検出光量の変動の影響を低減することができる。その結果、光源及び光学センサの配置に自由度を与えることができる。これにより、トルク検出装置のトルクセンサは、小型とすることもできる。また、トルク検出装置は、磁気式トルクセンサに比較して、分解能を高くすることができる。
【０２０７】
（トルクセンサの変形例）
図４４は、実施形態８の変形例に係るトルクセンサの構成図である。なお、上述したものと同じ部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。トルクセンサ１０１Ｈは、ハウジング１２０内に、第１の回転軸１１０Ａと、第２の回転軸１１０Ｂと、トーションバー１２９と、光学スケール１１ＧＴと、光学センサ３５ＡＴと、光源４１ＡＴと、光学スケール１１ＨＴと、光学センサ３５ＢＴと、光源４１ＢＴとを含む。
【０２０８】
第１の回転軸１１０Ａ及び第２の回転軸１１０Ｂは、円筒形状の部材である。図２３に示す信号トラックＴ１１は、ワイヤーグリッドパターンとよばれる金属細線ｇの配列が光学スケール１１ＧＴ及び光学スケールＨＴに形成されている。隣り合う金属細線ｇの間は、光源光７１ＡＴ、７１ＢＴの全部又は一部が透過可能な透過領域ｗである。金属細線ｇの幅及び隣り合う金属細線ｇの間隔、つまり金属細線ｇの幅及び透過領域ｗの幅を、光源４１ＡＴ、４１ＢＴの光源光７１ＡＴ、７１ＢＴの波長より十分小さくする場合、光学スケール１１ＧＴ及び光学スケール１１ＨＴは、光源光７１ＡＴの透過光７３ＡＴ及び光源光７１ＢＴの透過光７３ＢＴを偏光分離することができる。
【０２０９】
光源４１ＡＴは、ハウジング１２０に固定された取付部材１２０Ｂ及び取付部材１２０Ｃに支持され、第１の回転軸１１０Ａと光学スケール１１ＧＴとの間に配置されている。この構成により光源４１ＡＴは、光学スケール１１ＧＴを介して光学センサ３５ＡＴと対向する位置に配置されている。このため、光源４１ＡＴの光源光７１ＡＴは、光学スケール１１ＧＴの信号トラックＴ１１を透過し、この透過した透過光７３ＡＴを入射光として光学センサ３５ＡＴが検知することができる。また、第１の回転軸１１０Ａが回転すると、光学スケール１１ＧＴの信号トラックＴ１１が光学センサ３５ＡＴに対して相対的に移動する。
【０２１０】
また、光源４１ＢＴは、ハウジング１２０に固定された取付部材１２０Ｂ及び取付部材１２０Ｃに支持され、第２の回転軸１１０Ｂと光学スケール１１ＨＴとの間に配置されている。この構成により光源４１ＢＴは、光学スケール１１ＨＴを介して光学センサ３５ＢＴと対向する位置に配置されている。このため、光源４１ＢＴの光源光７１ＢＴは、光学スケール１１ＨＴの信号トラックＴ１１を透過し、この透過した透過光７３ＢＴを光学センサ３５ＢＴが検知することができる。また、第２の回転軸１１０Ｂが回転すると、光学スケール１１ＨＴの信号トラックＴ１１が光学センサ３５ＢＴに対して相対的に移動する。
【０２１１】
上述したように、トルク検出装置２００は、第１の回転軸１１０Ａ及び第２の回転軸１１０Ｂのそれぞれの回転に対応して連動する光学スケール１１ＧＴ及び光学スケール１１ＨＴと、光学スケール１１ＧＴ及び光学スケール１１ＨＴと対をなし、かつ光学スケール１１ＧＴ及び光学スケール１１ＨＴに照射される光源光が透過する位置によって変化する透過光の偏光状態を検出する光学センサ３５ＡＴ及び３５ＢＴとを含む。トルク検出装置２００は、演算手段である演算装置３が、光学スケール１１ＧＴと光学センサ３５ＡＴとの相対的な回転角度を演算しかつ光学スケール１１ＨＴと光学センサ３５ＢＴとの相対的な回転角度を演算し、第１の回転軸１１０Ａ及び第２の回転軸１１０Ｂの回転変位を演算する。
【０２１２】
この構成により、光学センサは、第１の回転軸及び第２の回転軸のそれぞれの回転に対応して連動する複数の光学スケールの回転角度を、透過光又は反射光を偏光分離した偏光状態で検出する。このため、透過光の光強度を直接検出する場合に比較して、トルク検出装置は、光学式トルクセンサを用いても異物等による検出光量の変動の影響を低減することができる。これにより、異物の許容範囲が広くなるため使用環境を広げることができる。また、トルク検出装置は、光学式トルクセンサを用いても光路（光学スケールから光学センサまでの距離）の精度による検出光量の変動の影響を低減することができる。その結果、光源及び光学センサの配置に自由度を与えることができる。これにより、トルク検出装置のトルクセンサは、小型とすることもできる。また、トルク検出装置は、磁気式トルクセンサに比較して、分解能を高くすることができる。
【０２１３】
（実施形態９）
図４５は、実施形態９に係る電動パワーステアリング装置の構成図である。なお、上述したものと同じ部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【０２１４】
電動パワーステアリング装置８０は、操舵者から与えられる力が伝達する順に、ステアリングホイール８１と、ステアリングシャフト８２と、操舵力アシスト機構８３と、ユニバーサルジョイント８４と、ロアシャフト８５と、ユニバーサルジョイント８６と、ピニオンシャフト８７と、ステアリングギヤ８８と、タイロッド８９とを備える。また、電動パワーステアリング装置８０は、ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）９０と、トルクセンサ９１ａと、車速センサ９１ｖとを備える。なお、上述した演算装置３は、ＥＣＵ９０として機能してもよく、またＥＣＵ９０とは別に設けられていてもよい。
【０２１５】
ステアリングシャフト８２は、入力軸８２ａと、出力軸８２ｂとを含む。入力軸８２ａは、一方の端部がステアリングホイール８１に連結され、他方の端部がトルクセンサ９１ａを介して操舵力アシスト機構８３に連結される。出力軸８２ｂは、一方の端部が操舵力アシスト機構８３に連結され、他方の端部がユニバーサルジョイント８４に連結される。本実施形態では、入力軸８２ａ及び出力軸８２ｂは、鉄等の磁性材料から形成される。
【０２１６】
ロアシャフト８５は、一方の端部がユニバーサルジョイント８４に連結され、他方の端部がユニバーサルジョイント８６に連結される。ピニオンシャフト８７は、一方の端部がユニバーサルジョイント８６に連結され、他方の端部がステアリングギヤ８８に連結される。
【０２１７】
ステアリングギヤ８８は、ピニオン８８ａと、ラック８８ｂとを含む。ピニオン８８ａは、ピニオンシャフト８７に連結される。ラック８８ｂは、ピニオン８８ａに噛み合う。ステアリングギヤ８８は、ラックアンドピニオン形式として構成される。ステアリングギヤ８８は、ピニオン８８ａに伝達された回転運動をラック８８ｂで直進運動に変換する。タイロッド８９は、ラック８８ｂに連結される。
【０２１８】
操舵力アシスト機構８３は、減速装置９２と、ブラシレスモータ１０１とを含む。減速装置９２は、出力軸８２ｂに連結される。ブラシレスモータ１０１は、減速装置９２に連結され、かつ、補助操舵トルクを発生させる電動機である。なお、電動パワーステアリング装置８０は、ステアリングシャフト８２と、トルクセンサ９１ａと、減速装置９２とによりステアリングコラムが構成されている。ブラシレスモータ１０１は、ステアリングコラムの出力軸８２ｂに補助操舵トルクを与える。すなわち、本実施形態の電動パワーステアリング装置８０は、コラムアシスト方式である。ブラシレスモータ１０１は、ブラシ付きモータでもよく、回転電動機であればよい。
【０２１９】
トルクセンサ９１ａには、上述した実施形態で説明したトルクセンサを用いることができる。トルクセンサ９１ａは、ステアリングホイール８１を介して入力軸８２ａに伝達された運転者の操舵力を操舵トルクとして検出する。車速センサ９１ｖは、電動パワーステアリング装置８０が搭載される車両の走行速度を検出する。ＥＣＵ９０は、ブラシレスモータ１０１と、トルクセンサ９１ａと、車速センサ９１ｖと電気的に接続される。
【０２２０】
ＥＣＵ９０は、ブラシレスモータ１０１の動作を制御する。また、ＥＣＵ９０は、トルクセンサ９１ａ及び車速センサ９１ｖのそれぞれから信号を取得する。すなわち、ＥＣＵ９０は、トルクセンサ９１ａから操舵トルクＴを取得し、かつ、車速センサ９１ｖから車両の走行速度Ｖｂを取得する。ＥＣＵ９０は、イグニッションスイッチ９８がオンの状態で、電源装置（例えば車載のバッテリ）９９から電力が供給される。ＥＣＵ９０は、操舵トルクＴと走行速度Ｖｂとに基づいてアシスト指令の補助操舵指令値を演算する。そして、ＥＣＵ９０は、その演算された補助操舵指令値に基づいてブラシレスモータ１０１へ供給する電力値Ｘを調節する。ＥＣＵ９０は、ブラシレスモータ１０１から誘起電圧の情報を動作情報Ｙとして取得する。
【０２２１】
ステアリングホイール８１に入力された操舵者（運転者）の操舵力は、入力軸８２ａを介して操舵力アシスト機構８３の減速装置９２に伝わる。この時に、ＥＣＵ９０は、入力軸８２ａに入力された操舵トルクＴをトルクセンサ９１ａから取得し、かつ、走行速度Ｖｂを車速センサ９１ｖから取得する。そして、ＥＣＵ９０は、ブラシレスモータ１０１の動作を制御する。ブラシレスモータ１０１が作り出した補助操舵トルクは、減速装置９２に伝えられる。
【０２２２】
出力軸８２ｂを介して出力された操舵トルク（補助操舵トルクを含む）は、ユニバーサルジョイント８４を介してロアシャフト８５に伝達され、さらにユニバーサルジョイント８６を介してピニオンシャフト８７に伝達される。ピニオンシャフト８７に伝達された操舵力は、ステアリングギヤ８８を介してタイロッド８９に伝達され、操舵輪を転舵させる。
【０２２３】
上述したように、電動パワーステアリング装置８０は、本実施形態のトルクセンサの第１回転軸と第２回転軸とをステアリングシャフトに取り付けて、トルク検出装置２００が操舵トルクを検出することができる。
【０２２４】
この構成により、光学センサは、異物に対して影響を低減した状態で、透過光又は反射光の偏光方向の変化を検出することができる。これにより、電動パワーステアリング装置の信頼性を高めることができる。
【０２２５】
（実施形態１０）
図４６は、実施形態１０に係るロボットアームの構成図である。なお、上述したものと同じ部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。ロボットアーム６０は、駆動源６１から与えられる力が伝達する順に、アーム６２と、アーム６３とを備える。ロボットアーム６０は、トルクセンサ９１ｂと、トルクセンサ９１ｃとを備える。
【０２２６】
トルクセンサ９１ｂ及びトルクセンサ９１ｃには、上述した実施形態で説明したトルクセンサを用いることができる。図４６に示すトルクセンサ９１ｂは、駆動源６１からアーム６２に伝達されたトルクを検出することができる。トルクセンサ９１ｃは、アーム６２からアーム６３に伝達されたトルクを検出することができる。
【０２２７】
（変形例）
図４７は、実施形態１０の変形例に係るロボットアームの構成図である。なお、上述したものと同じ部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。ロボットアーム６０Ａは、与えられる力が伝達する順に、アーム６４と、アーム６５とを備える。ロボットアーム６０Ａは、トルクセンサ９１ｄを備える。トルクセンサ９１ｄは、アーム６４からアーム６５に伝達されたトルクを検出することができる。
【０２２８】
以上説明したように、上述した実施形態のトルク検出装置は、ロボットアームの関節部分に加えられるトルクを演算することができる。
【０２２９】
（実施形態１１）
図４８は、実施形態１１に係る光学センサを説明するための説明図である。なお、上述したものと同じ部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。図４８に示すように、光学センサ３５は、センサ配置中心３６Ｒの周囲に４つ配列されている。センサ配置中心３６Ｒを通過する３６Ｘ−から３６Ｘ＋のセンサ配置軸と、センサ配置中心３６Ｒを通過する３６Ｙ−から３６Ｙ＋のセンサ配置軸とが直交している。４つの光学センサ３５は、上記センサ配置軸を挟んで対称配置されている。
【０２３０】
上述した光源４１からの反射光又は透過光がセンサ配置中心３６Ｒに照射されるように設計されていてもばらつきにより、照射位置にずれが生じる可能性がある。この場合、上記センサ配置軸を挟んで対称配置された、４つの光学センサ３５の出力を比較すれば、３６Ｘ−から３６Ｘ＋のセンサ配置軸と、３６Ｙ−から３６Ｙ＋のセンサ配置軸とで規定される４つの象限のうち、センサ配置中心３６Ｒからどの象限の方向に、光源４１からの反射光又は透過光の照射位置がずれているかを把握することができる。このため、光源４１からの反射光又は透過光の光軸調整を行うことにより、上述した光学式エンコーダ、トルクセンサなどの精度を高めることができる。
【０２３１】
（実施形態１２）
図４９は、実施形態１２に係る光学センサを説明するための説明図である。なお、上述したものと同じ部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。図４９に示すように、光学センサ３５は、第１の光学センサ３６Ａと、第２の光学センサ３６Ｂとを含む。第１の光学センサ３６Ａは、電極基部３６ＫＡと、電極基部３６ＫＡと接続するセンサ基部３６Ｋａと、第１受光部３６ａと、を含み、第１の偏光方向の光強度を検出することができる。第１受光部３６ａは、入射光を第１の偏光方向に分離する第１偏光層を備えており、この第１偏光層で分離した第１分離光を受光する。
【０２３２】
第２の光学センサ３６Ｂは、電極基部３６ＫＢと、電極基部３６ＫＢと接続するセンサ基部３６Ｋｂと、第２受光部３６ｂと、を含み、第２の偏光方向の光強度を検出することができる。第２受光部３６ｂは、上述した入射光を第２の偏光方向に分離する第２偏光層を備えており、この第２偏光層で分離した第２分離光を受光する。
【０２３３】
そして、図４９に示すように、第１受光部３６ａと第２受光部３６ｂとは、巻回されており、互いに一定距離３６ｗを隔てて交互に形成されている。
【０２３４】
この構造により、例えば、異物が、センシング範囲の一部を遮蔽したとしても、第１受光部３６ａと第２受光部３６ｂとは、同程度に遮蔽される確率が高まり、どちらか一方が極端に信号強度を下げてしまう可能性を低減することができる。このため、異物により入射光の光強度が減じられても、光学センサ３５は、異物に対して影響を低減した状態で、偏光方向Ｐｍの変化を差動信号Ｖで検出することができる。
【０２３５】
図５０は、実施形態１２に係る光学センサの変形例を説明するための説明図である。なお、上述したものと同じ部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。図５０に示すように、電極基部３６ＫＡと、電極基部３６ＫＢとが９０度延在する方向が異なるによう配置されている。第１受光部３６ａは、電極基部３６ＫＡが延長する方向とは直交する方向に延在し、途中で電極基部３６ＫＢに近づくように屈曲している。第２受光部３６ｂは、電極基部３６ＫＢが延長する方向とは直交する方向に延在し、途中で電極基部３６ＫＡに近づくように屈曲する。そして、第１受光部３６ａと第２受光部３６ｂとは、巻回されており、互いに一定距離３６ｗを隔てて交互に形成されている。実施形態１２に係る光学センサの変形例も、実施形態１及び実施形態１２に係る光学センサ３５と同様の作用効果を奏する。
【０２３６】
（実施形態１３）
図５１は、実施形態１３に係る光学センサの製造工程を説明するためのフローチャートである。図５２−１から図５２−５は、実施形態１３に係る光学センサの製造工程を説明するための説明図である。なお、図５２−１から図５２−５は、上述図１５−１のＱ−Ｑ断面の製造過程を説明するための部分断面図である。上述したものと同じ部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。図１５−１、図５１、図５２−１から図５２−５を参照して、光学センサの製造工程を説明する。
【０２３７】
図５１に示すように、まず、製造装置は、図５２−１に示すｎ型のシリコン基板３４を準備する（ステップＳ１１）。図５２−１に示すｎ型のシリコン基板３４は、ベースシリコン基板３４Ｂは、シリコン基板３４の基板表面３４にドナーを多くドープしたｎ＋層を有している。
【０２３８】
次に、図５２−２に示すように、製造装置は、図１５−１に示すような第１受光部３６ａ及び第２受光部３６ｂの形状となるように、基板表面３４Ａをフォトレジストのレジストパターン３４Ｑでパターニングするレジストパターニング工程を行う（ステップＳ１２）。
【０２３９】
次に、製造装置は、基板表面３４Ａに対して、Ｂ又はＩｎ等の元素をドープするドープ工程を行う（ステップＳ１３）。図５２−３に示すように、基板表面３４Ａには、Ｐ型半導体の受光部３７が形成される。
【０２４０】
次に、図５２−４に示すように、製造装置は、レジストパターン３４Ｑを除去し、基板表面３４ＡをＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２等の絶縁層３８ｂで覆う絶縁工程を行う（ステップＳ１４）。絶縁層３８ｂは、透光性を有する材料である。以上の、製造工程により、光学センサ３５受光体３５Ｕを得る。
【０２４１】
次に、図５２−５に示すように、製造装置は、図１５−１に示す第１受光部３６ａとなる位置に第１の偏光層３９ａを形成する第１の偏光層形成工程を行う（ステップＳ１５）。第１の偏光層３９ａは、光誘起の偏光層又は金属細線を平行に配列したワイヤーグリットパターン等で形成することができる。これにより、図５２−５に示すように、一つおきの受光部３７上に第１の偏光層３９ａが形成される。
【０２４２】
次に、製造装置は、図１５−１に示す第２受光部３６ｂとなる位置に第２の偏光層３９ｂを形成する第２の偏光層形成工程を行う（ステップＳ１６）。第２の偏光層３９ｂは、光誘起の偏光層又は金属細線を平行に配列したワイヤーグリットパターン等で形成することができる。これにより、図５２−５に示すように、一つおきの受光部３７上に第２の偏光層３９ｂが形成される。そして、図１５−１に示す電極基部３６ＫＡ、電極基部３６ＫＢが、Ａｕ、Ａｌ等の導電体で形成され、第１受光部３６ａ及び第２受光部３６ｂに図示しない絶縁体３８ｂに開けられたスルーホールを介してそれぞれ通電可能となるようにする電極形成工程を行う（ステップＳ１７）。
【０２４３】
以上説明したように、光学センサの製造方法は、受光部を形成する工程と、偏光層を形成する工程と、を含む。受光部を形成する工程は、シリコン基板３４の表面上に、受光する第１受光部３６ａと第２受光部３６ｂとが互いに一定距離を隔てて交互に配置されているように、受光部を形成する。偏光層を形成する工程は、入射光を第１の偏光方向に分離した第１分離光にする第１偏光層３９ａを、第１分離光が第１受光部３６ａに入射されるように第１受光部３６ａと重ね合わせて配置し、入射光を第２の偏光方向に分離した第２分離光にする第２偏光層３９ｂを、第２分離光が第２受光部３６ｂに入射されるように第２受光部と重ね合わせて配置する。
【０２４４】
（光学センサの製造工程の変形例）
図５３−１から図５３−３は、実施形態１３の変形例に係る光学センサの製造工程の偏光層の製造を説明するための説明図である。なお、上述したものと同じ部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。図５１に示すステップＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１３及びＳ１４を経て、図５３−３に示す光学センサ３５の受光体３５Ｕを得る。
【０２４５】
次に、図５３−１に示すように、製造装置は、光が透過する透光性基板３９Ｂを準備する。次に、図５３−２に示すように、製造装置は、光が透過する透光性基板３９Ｂ上の図１５−１に示す第１受光部３６ａとなる位置に第１の偏光層３９ａを形成する第１の偏光層形成工程を行う（ステップＳ１５）。第１の偏光層３９ａは、光誘起の偏光層又は金属細線を平行に配列したワイヤーグリットパターン等で形成することができる。
【０２４６】
次に、製造装置は、図１５−１に示す第２受光部３６ｂとなる位置に第２の偏光層３９ｂを形成する第２の偏光層形成工程を行う（ステップＳ１６）。第２の偏光層３９ｂは、光誘起の偏光層又は金属細線を平行に配列したワイヤーグリットパターン等で形成することができる。これにより、図５３−２に示すように、一つおきの受光部３７上に第２の偏光層３９ｂが形成される。そして、図５３−３に示すように、光学センサ３５の受光体３５Ｕの絶縁体３８ｂ上に透光性基板３９Ｂを搭載し、固定する。絶縁体３８ｂ及び透光性基板３９Ｂは、光が減衰しない程度の厚みとなるように調整されている。
【０２４７】
次に、製造装置は、図１５−１に示す電極基部３６ＫＡ、電極基部３６ＫＢが、Ａｕ、Ａｌ等の導電体で形成され、第１受光部３６ａ及び第２受光部３６ｂに透光性基板３９Ｂ及び絶縁体３８ｂに開けられたスルーホール（図示省略）を介してそれぞれ通電可能となるようにする電極形成工程を行う（ステップＳ１７）。なお、製造装置は、電極形成工程（ステップＳ１７）を、上述した第１の偏光層形成工程（ステップＳ１５）及び第２の偏光層形成工程（ステップＳ１６）を行う前に、処理してもよい。
【０２４８】
以上説明したように、光学センサの製造方法は、受光部を形成する工程と、偏光層を形成する工程と、を含む。受光部を形成する工程は、シリコン基板３４の表面上に、受光する第１受光部３６ａと第２受光部３６ｂとが互いに一定距離を隔てて交互に配置されているように、受光部を形成する。偏光層を形成する工程は、入射光を第１の偏光方向に分離した第１分離光にする第１偏光層３９ａを、第１分離光が第１受光部３６ａに入射されるように第１受光部３６ａと重ね合わせて配置し、入射光を第２の偏光方向に分離した第２分離光にする第２偏光層３９ｂを、第２分離光が第２受光部３６ｂに入射されるように第２受光部と重ね合わせて配置する。そして、シリコン基板３４を第１基板とし、偏光層を形成する工程において、第２基板となる透光性基板３９Ｂの表面に第１偏光層３９ａ及び第２偏光層３９ｂを形成し、第１基板に第２基板を貼り合わせて、第１偏光層３９ａを第１受光部３６ａに重ね合わせて配置し、かつ第２偏光層３９ｂを第２受光部３６ｂに重ね合わせて配置する。
【０２４９】
（光学センサの製造工程の他の変形例）
図５４−１及び図５４−２は、実施形態１３の他の変形例に係る光学センサの製造工程の偏光層の製造を説明するための説明図である。図５５は、実施形態１３に係る光学センサの一例を説明するための説明図である。なお、上述したものと同じ部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。図５１に示すステップＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１３及びＳ１４を経て、図５３−３に示す光学センサ３５の受光体３５Ｕを得る。
【０２５０】
次に、図５４−１に示すように、製造装置は、光が透過する透光性基板３９Ｃ、３９Ｄを準備する。次に、製造装置は、透光性基板３９Ｄ上で、かつ図１５−１に示す第１受光部３６ａとなる位置に第１の偏光層３９ａを形成する第１の偏光層形成工程を行う（ステップＳ１５）。第１の偏光層３９ａは、光誘起の偏光層又は金属細線を平行に配列したワイヤーグリットパターン等で形成することができる。
【０２５１】
次に、製造装置は、透光性基板３９Ｄに対向する側の透光性基板３９Ｃ上で、かつ図１５−１に示す第２受光部３６ｂとなる位置に第２の偏光層３９ｂを形成する第２の偏光層形成工程を行う（ステップＳ１６）。第２の偏光層３９ｂは、光誘起の偏光層又は金属細線を平行に配列したワイヤーグリットパターン等で形成することができる。図５４−２に示すように、透光性基板３９Ｃ及び透光性基板３９Ｄを積層する。そして、光学センサ３５の受光体３５Ｕの絶縁体３８ｂ上に透光性基板３９Ｄを搭載し、固定する。絶縁体３８ｂ及び透光性基板３９Ｃ、３９Ｄは、光が減衰しない程度の厚みとなるように調整されている。これにより、図５５に示すように、一つおきの受光部３７上に第２の偏光層３９ｂが形成され、一つおきの受光部３７上に第１の偏光層３９ａが形成される。
【０２５２】
次に、製造装置は、図５５に示す電極基部３６ＫＡ、電極基部３６ＫＢが、Ａｕ、Ａｌ等の導電体で形成され、第１受光部３６ａ及び第２受光部３６ｂに、透光性基板３９Ｃ、３９Ｄ及び絶縁体３８ｂに開けられたスルーホール（図示省略）を介してそれぞれ通電可能となるようにする電極形成工程を行う（ステップＳ１７）。なお、製造装置は、電極形成工程（ステップＳ１７）を、上述した第１の偏光層形成工程（ステップＳ１５）及び第２の偏光層形成工程（ステップＳ１６）を行う前に、処理してもよい。
【０２５３】
以上説明したように、光学センサの製造方法は、受光部を形成する工程と、偏光層を形成する工程と、を含む。受光部を形成する工程は、シリコン基板３４の表面上に、受光する第１受光部３６ａと第２受光部３６ｂとが互いに一定距離を隔てて交互に配置されているように、受光部を形成する。偏光層を形成する工程は、入射光を第１の偏光方向に分離した第１分離光にする第１偏光層３９ａを、第１分離光が第１受光部３６ａに入射されるように第１受光部３６ａと重ね合わせて配置し、入射光を第２の偏光方向に分離した第２分離光にする第２偏光層３９ｂを、第２分離光が第２受光部３６ｂに入射されるように第２受光部と重ね合わせて配置する。そして、シリコン基板３４を第１基板とし、偏光層を形成する工程において、第２基板となる透光性基板３９Ｄの表面に第１偏光層３９ａを形成し、第３基板となる透光性基板３９Ｃの表面に第２偏光層３９ｂを形成し、第１基板に第２基板及び第３基板を貼り合わせて、第１偏光層３９ａを第１受光部３６ａに重ね合わせて配置し、かつ第２偏光層３９ｂを第２受光部３６ｂに重ね合わせて配置する。
【０２５４】
（実施形態１４）
図５６は、実施形態１４に係る光学センサのパッケージ製造工程を説明するためのフローチャートである。図５７−１から図５７−６は、実施形態１４に係る光学センサのパッケージ製造工程を説明するための説明図である。図５８は、実施形態１４に係る光学センサの光入射部を説明するための平面図である。図２−２に示す光学センサパッケージ３１は、光学センサ３５をパッケージして製造されている。なお、上述したものと同じ部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。図５６、図５７−１から図５７−６及び図５８を参照して、光学センサの製造工程を説明する。
【０２５５】
図５６に示すように、まず、製造装置は、図５７−１に示すガラス、石英（ＳｉＯ２）、シリコン、プリント基板又はフィルム材料のセンサ基板３１Ｋを準備する（ステップＳ２１）。図５７−１に示すセンサ基板３１Ｋは、ベース基板３１Ｆと、その表裏面を貫くスルーホールＳＨに埋め込まれた貫通導電層３１Ｈと、貫通導電層３１Ｈと電気的に接続された外部電極３１Ｐとを有している。
【０２５６】
次に、図５７−２に示すように、製造装置は、センサ基板３１Ｋの一面に光学センサ３５を搭載する実装工程を行う（ステップＳ２２）。
【０２５７】
次に、図５７−３に示すように、製造装置は、光学センサ３５と貫通導電層３１Ｈとをボンディングワイヤ３１Ｗにより導通接続する電気接続工程を行う（ステップＳ２３）。電気接続は、ボンディングワイヤ３１Ｗを介したワイヤボンディングに限られず、光学センサ３５と貫通導電層３１Ｈとの導通が確保できればよい。
【０２５８】
次に、図５７−４に示すように、製造装置は、光学センサ３５を封止樹脂３１Ｍで保護するキャップ工程を行う（ステップＳ２４）。封止樹脂３１Ｍは、透光性を有する絶縁材料である。
【０２５９】
次に、図５７−５に示すように、製造装置は、封止樹脂３１Ｍの表面にブラックレジスト、合成樹脂、塗料、金属膜等の遮光性のある材料で、遮光膜３１Ｒを成膜する遮光工程を行う（ステップＳ２５）。遮光膜３１Ｒは、入射光の絞りの機能を奏するため、平面でみて、光学センサ３５における、上述した第１受光部３６ａ及び第２受光部３６ｂに重ならないように成膜されている。光学センサ３５は、遮光膜３１Ｒにより入射光の量を加減し、入射光が到達する範囲を調節することができる。その結果、光学センサ３５は、透過光又は反射光の偏光方向の変化を精度よく検出することができる。
【０２６０】
次に、製造装置は、図５７−５に示すダイシングラインＤＳでセンサ基板３１Ｋを切断する切断工程を行う（ステップＳ２６）。センサ基板３１Ｋは、個々に分離され、図５７−６に示すパッケージ毎に分離され、光学センサパッケージ３１が製造される。
【０２６１】
図５７−６及び図５８に示すように、光学センサ３５が受光するために、遮光膜３１Ｒが囲む光入射部３１Ｔが設けられ、光学センサ３５は、光入射部３１Ｔを透過する入射光を受光することができる。光入射部３１Ｔは、図５８に示すように、円形を例示したが、矩形でもよい。
【０２６２】
（光学センサのパッケージ製造工程の変形例）
図５９−１から図５９−６は、実施形態１４に係る光学センサのパッケージ製造工程を説明するための説明図である。なお、上述したものと同じ部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。図５６、図５８及び図５９−１から図５９−６を参照して、光学センサの製造工程の変形例を説明する。
【０２６３】
図５６に示すように、まず、製造装置は、図５９−１に示すセンサ基板３１Ｋを準備する（ステップＳ２１）。図５９−１に示すセンサ基板３１Ｋは、ベース基板３１Ｆと、その表裏面を貫くスルーホールＳＨに埋め込まれた貫通導電層３１Ｈと、貫通導電層３１Ｈと電気的に接続された外部電極３１Ｐとを有している。
【０２６４】
次に、図５９−２に示すように、製造装置は、センサ基板３１Ｋの一面に光学センサ３５を搭載する実装工程を行う（ステップＳ２２）。
【０２６５】
次に、図５９−３に示すように、製造装置は、光学センサ３５と貫通導電層３１Ｈとをボンディングワイヤ３１Ｗにより導通接続する電気接続工程を行う（ステップＳ２３）。電気接続は、ボンディングワイヤ３１Ｗを介したワイヤボンディングに限られず、光学センサ３５と貫通導電層３１Ｈとの導通が確保できればよい。
【０２６６】
次に、図５９−４及び図５９−５に示すように、製造装置は、光学センサ３５を壁部材３１Ｉ及びキャップ基板３１Ｇで保護するキャップ工程を行う（ステップＳ２４）。壁部材３１Ｉ及びキャップ基板３１Ｇは、ガラス、シリコン、セラミック、絶縁材料で形成されている。キャップ基板３１Ｇで壁部材３１Ｉを覆う場合、窒素雰囲気又は真空雰囲気で行うことで、光学センサパッケージ３１の内部空間３１Ｑを窒素封止又は真空封止することができる。その結果、光学センサ３５の周囲は、清浄に保たれ、異物等の影響を低減することができる。
【０２６７】
次に、図５９−５に示すように、製造装置は、キャップ基板３１Ｇの表面にブラックレジスト、合成樹脂、塗料、金属膜等の遮光性のある材料で、遮光膜３１Ｒを成膜する遮光工程を行う（ステップＳ２５）。遮光膜３１Ｒは、後述するように、入射光の絞りの機能を奏するため、平面でみて、光学センサ３５における、上述した第１受光部３６ａ及び第２受光部３６ｂに重ならないように成膜されている。
【０２６８】
次に、製造装置は、図５９−５に示すダイシングラインＤＳでセンサ基板３１Ｋを切断する切断工程を行う（ステップＳ２６）。センサ基板３１Ｋは、個々に分離され、図５９−６に示すパッケージ毎に分離され、光学センサパッケージ３１が製造される。
【０２６９】
図５８及び図５９−６に示すように、光学センサ３５が受光するために、遮光膜３１Ｒが囲む光入射部３１Ｔが設けられ、光学センサ３５は、光入射部３１Ｔを透過する入射光を受光することができる。光入射部３１Ｔは、図５８に示すように、円形を例示したが、矩形でもよい。
【０２７０】
（実施形態１５）
図６０は、実施形態１５に係る光源を説明するための平面図である。図６１は、実施形態１５に係る光源の光出射部を説明するための平面図である。なお、上述したものと同じ部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。上述した実施形態の光源４１は、図６０に示す光源４１Ｘと同じであり、例えば発光ダイオード、垂直共振器面発光レーザ等のレーザ光源、フィラメント等の発光デバイス４１Ｕをパッケージしたものである。発光デバイス４１Ｕは、面発光型光源を用いている。
【０２７１】
光源４１Ｘは、ベース基板４１Ｆと、スルーホールＳＨに埋め込まれた貫通導電層４１Ｈと、貫通導電層４１Ｈと電気的に接続された外部電極４１Ｐと、ベース基板４１Ｆに搭載された発光デバイス４１Ｕと、発光デバイス４１Ｕと貫通導電層４１Ｈとを導通接続するボンディングワイヤ４１Ｗと、発光デバイス４１Ｕを保護する封止樹脂４１Ｍと、遮光膜４１Ｒとを備えている。
【０２７２】
光源４１Ｘは、遮光膜４１Ｒが図６０及び図６１に示すように発光デバイス４１Ｕが放射する光源光７１を光出射部４１Ｔの範囲に絞る光源光７１の絞りの機能を奏している。
【０２７３】
図６２は、実施形態１５に係る光源の変形例を説明するための平面図である。図６２に示す光源４１Ｙは、光出射部４１ＴＬが上述した光源４１Ｘの光出射部４１Ｔと比較して凸形状を有し、その表面の曲面形状を発光デバイス４１Ｕが放射する光源光７１が平行光線となるようにしたコリメートレンズ又は集光レンズとなっている。この構造により、光源４１Ｙは、光強度の分布を一様化させた状態で光源光７１を照射することができる。
【０２７４】
図６３は、実施形態１５に係る光源の他の変形例を説明するための平面図である。図６３に示す光源４１Ｚは、光出射部４１ＴＰが上述した光源４１Ｘの光出射部４１Ｔと比較して円筒形状を有し、その内部の円筒体を発光デバイス４１Ｕが放射する光源光７１が導波路として通過するようにライトパイプとなっている。この構造により、光源４１Ｚは、光強度の分布を一様化させた状態で光源光７１を照射することができる。
【０２７５】
図６４、図６５、図６６及び図６７は、実施形態１５に係る光源の光源光を導く導光路の一例を説明するための平面図である。図６３に示す光源４１Ｚは、ライトパイプをパッケージに一体化しているが、光学系システムとして構成してもよい。例えば、この光学系システム４１Ｖ１は、図６４に示すように、光源４１Ｙと、ライトパイプＬＰ１と、散乱板ＳＱと、複数の遮蔽板ＡＰ間に生じる隙間であるスリットＳＬとを直列に配置する。散乱板ＳＱと、後述する遮蔽板ＡＰとは設置されていなくてもよい。散乱板ＳＱは、透過する光を拡散させ、照度むらを低減することができる。ライトパイプＬＰ１は、アクリル等の樹脂材料、ガラス、石英などの材料を筒状に形成しており、断面を円又は多角形とすることができる。また他の例として、光学系システム４１Ｖ２は、図６５に示すライトパイプＬＰ２のように屈曲させてもよい。また他の例として、光学系システム４１Ｖ３は、図６６に示すライトパイプＬＰ３のようにＵ字状に屈曲させてもよい。ライトパイプＬＰ２、ライトパイプＬＰ３は、光源Ｙの配置位置の自由度を高めることができる。
【０２７６】
図６７に示す光学系システム４１Ｖ４は、光源４１Ｙと、板状の導波板ＬＰ４と、散乱板ＳＱとを備えている。光学系システム４１Ｖ４は、光源４１Ｙの周囲をリフレクタＲＦで覆い、光源４１Ｙの光源光７１を導波板ＬＰ４の側面に入射させる。導波板ＬＰ４の片側面に設けられた凹凸形状で構成するミラー面ＭＬは、導波板ＬＰ４の側面に入射した光源光７１を導波板ＬＰ４の面から垂直に照射する方向に、光源光７１の方向を変化させる。この構造により、光学系システム４１Ｖ４は、光強度の分布を一様化させた状態で光源光７１を照射することができる。
【０２７７】
（光源のパッケージ製造工程）
図６８は、実施形態１５に係る光源のパッケージ製造工程を説明するためのフローチャートである。図６９−１から図６９−６は、実施形態１５に係る光源のパッケージ製造工程を説明するための説明図である。なお、上述したものと同じ部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。図６２、図６８、図６９−１から図６９−６を参照して、光源４１Ｙの製造工程を説明する。
【０２７８】
図６８に示すように、まず、製造装置は、図６９−１に示す光源基板４１Ｋを準備する（ステップＳ３１）。図６９−１に示す光源基板４１Ｋは、ベース基板４１Ｆと、その表裏面を貫くスルーホールＳＨに埋め込まれた貫通導電層４１Ｈと、貫通導電層４１Ｈと電気的に接続された外部電極４１Ｐとを有している。
【０２７９】
次に、図６９−２に示すように、製造装置は、光源基板４１Ｋの一面に発光デバイス４１Ｕを搭載する実装工程を行う（ステップＳ３２）。
【０２８０】
次に、図６９−３に示すように、製造装置は、発光デバイス４１Ｕと貫通導電層４１Ｈとをボンディングワイヤ４１Ｗにより導通接続する電気接続工程を行う（ステップＳ３３）。電気接続は、ボンディングワイヤ４１Ｗを介したワイヤボンディングに限られず、発光デバイス４１Ｕと貫通導電層４１Ｈとの導通が確保できればよい。
【０２８１】
次に、図６９−４に示すように、製造装置は、発光デバイス４１Ｕを封止樹脂４１Ｍで保護するキャップ工程を行う（ステップＳ３４）。封止樹脂４１Ｍは、透光性を有する絶縁材料である。
【０２８２】
次に、図６９−５に示すように、製造装置は、封止樹脂４１Ｍの表面にブラックレジスト、合成樹脂、塗料、金属膜等の遮光性のある材料で、遮光膜４１Ｒを成膜する遮光工程を行う（ステップＳ３５）。
【０２８３】
次に、製造装置は、図６９−６に示す光出射部４１ＴＬを形成する光学部材工程を行う（ステップＳ３６）。光出射部４１ＴＬは、例えば、封止樹脂４１Ｍと同じ材料を金型で圧着して形成される。
【０２８４】
次に、製造装置は、図６９−６に示すダイシングラインＤＳで光源基板４１Ｋを切断する切断工程を行う（ステップＳ３７）。光源基板４１Ｋは、個々に分離され、図６２に示すパッケージ毎に分離され、光源４１Ｙが製造される。
【０２８５】
図７０は、実施形態１５に係る光源の遮蔽を説明するための模式図である。光源４１の光源光７１は、上述した複数の遮蔽板ＡＰの間の隙間であるスリットＳＬを通じて、光学スケール１１に照射される。光学スケール１１のセンシング範囲７１Ｘは、上述したスリットＳＬの形状に依存する。このため、遮蔽板ＡＰの形状及び配置を変更することで、適宜センシング範囲７１Ｘを変更することができる。光学スケール１１のセンシング範囲７１Ｘは、光学センサの検出範囲７２Ｘの形状に対応する。
【０２８６】
図７１及び図７２は、実施形態１５に係る遮蔽効率を高めた光源を説明するための説明図である。図７１及び図７２に示す光源４１Ｙ１、４１Ｚ１は、遮蔽板４１ＡＰを一体として備え、遮蔽板４１ＡＰで任意の形状に、光源光７１を絞り、センシング範囲７１Ｘを決めている。
【０２８７】
（実施形態１６）
図７３は、実施形態１６に係る光学スケールの製造工程を説明するためのフローチャートである。図７４−１から図７４−７は、実施形態１６に係る光学スケールの製造工程を説明するための説明図である。なお、上述したものと同じ部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。図７４−１から図７４−７は、図４に示す光学スケール１１の製造過程における部分断面図である。図４、図７３、図７４−１から図７４−７を参照して、実施形態１６に係る光学スケール１１のナノインプリント技術による製造工程を説明する。
【０２８８】
図７３に示すように、まず、製造装置は、図７４−１に示すガラス、石英（ＳｉＯ２）、シリコン、プリント基板又はフィルム材料のベース基板１１ｂｅを準備する（ステップＳ４１）。図７４−１に示すベース基板１１ｂｅは、表面にシード層１１ｓｅを介して、ポリメチルメタクリレート（PMMA：Poly  methyl  methacrylate）、ポリイミド樹脂等のレジスト層１１ｒが塗布されている。シード層１１ｓｅは、例えば、ベース基板１１ｂｅの上にＣｒ層、Ｃｕ層の順に成膜された多層膜である。
【０２８９】
次に、図７４−２に示すように、製造装置は、図７４−２に示すような金属製の金型１１Ｋをレジスト層１１ｒに押しつけて、金型１１Ｋに刻み込んだ寸法が５０ｎｍ〜５００ｎｍの凹凸をレジスト層１１ｒの微細パターン１１ｒｐに転写させるナノインプリント工程を行う（ステップＳ４２）。ナノインプリント工程（ステップＳ４２）では、レジスト層１１ｒに熱を加える熱ナノインプリント又はレジスト層１１ｒにＵＶ光を照射するＵＶナノインプリントとよばれる、微細パターン１１ｒｐの形成プロセスを用いてもよい。次に、図７４−３に示すように、製造装置は、金型１１Ｋをレジスト層１１ｒから離す離型工程を行う（ステップＳ４３）。転写されたレジスト層１１ｒは、微細パターン１１ｒｐと、残膜１１ｒｎとになっており、図７４−４に示すように不要な残膜１１ｒｎを反応性イオンエッチング（Reactive  Ion  Etching：ＲＩＥ）で除去する残膜処理工程を行う（ステップＳ４４）。
【０２９０】
次に、製造装置は、シード層１１ｓｅに対して、電気メッキにより金属１１ｍを成長させる、めっき工程を行う（ステップＳ４５）。図７４−５に示すように、微細パターン１１ｒｐの間には、金属１１ｍが形成される。金属１１ｍは、例えば、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ａｕ又はこれらのうち１つ以上の合金等である。
【０２９１】
次に、図７４−６に示すように、製造装置は、微細パターン１１ｒｐのレジストを除去するレジスト除去工程を行う（ステップＳ４６）。微細パターン１１ｒｐのレジストが除去されると、金属１１ｍの金属細線１１ｍｐのパターンが残る。
【０２９２】
次に、図７４−７に示すように、製造装置は、金属細線１１ｍｐ間のシード層１１ｓｅの除去を行うシード層エッチング工程を行う（ステップＳ４７）。シード層１１ｓｅの膜厚が薄く、光学スケール１１の光学特性に影響を与えない場合、シード層エッチング工程（ステップＳ４７）を省略してもよい。
【０２９３】
以上の製造工程により、製造装置は、ワイヤーグリッドパターンとよばれる金属細線（ワイヤー）ｇと、光源光７１の全部又は一部が透過可能な透過領域ｗとを有する信号トラックＴ１を光学スケール１１に形成することができる。
【０２９４】
（実施形態１７）
図７５は、実施形態１７に係る光学スケールの製造工程を説明するためのフローチャートである。図７６−１から図７６−６は、実施形態１７に係る光学スケールの製造工程を説明するための説明図である。なお、上述したものと同じ部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。図７６−１から図７６−６は、図４に示す光学スケール１１の製造過程における部分断面図である。図４、図７５、図７６−１から図７６−６を参照して、実施形態１７に係る光学スケール１１の製造工程を説明する。
【０２９５】
図７５に示すように、まず、製造装置は、図７６−１に示すガラス、石英（ＳｉＯ２）、シリコン、プリント基板又はフィルム材料のベース基板１１ｂｅを準備する（ステップＳ５１）。図７６−１に示すベース基板１１ｂｅは、表面に、ポリメチルメタクリレート、ポリイミド樹脂等のレジスト層１１ｒが塗布されている。
【０２９６】
次に、図７６−２に示すように、製造装置は、図７６−２に示すような金属製の金型１１Ｋをレジスト層１１ｒに押しつけて、金型１１Ｋに刻み込んだ寸法が５０ｎｍ〜５００ｎｍの凹凸をレジスト層１１ｒの微細パターン１１ｒｐに転写させるナノインプリント工程を行う（ステップＳ５２）。ナノインプリント工程（ステップＳ５２）では、レジスト層１１ｒに熱を加える熱ナノインプリント又はレジスト層１１ｒにＵＶ光を照射するＵＶナノインプリントとよばれる、微細パターン１１ｒｐの形成プロセスを用いてもよい。次に、図７６−３に示すように、製造装置は、金型１１Ｋをレジスト層１１ｒから離す離型工程を行う（ステップＳ５３）。転写されたレジスト層１１ｒは、微細パターン１１ｒｐと、残膜１１ｒｎとになっており、図７６−４に示すように不要な残膜１１ｒｎをＲＩＥで除去する残膜処理工程を行う（ステップＳ５４）。
【０２９７】
次に、製造装置は、微細パターン１１ｒｐを覆うように金属１１ｍを蒸着させる、蒸着工程を行う（ステップＳ５５）。図７６−５に示すように、微細パターン１１ｒｐの間には、金属１１ｍが形成される。また、微細パターン１１ｒｐのレジストの上にも金属１１ｍｎが形成される。金属１１ｍは、例えば、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ａｕ又はこれらのうち１つ以上の合金等である。蒸着の処理は、真空蒸着、スパッタリング、気相成長などの方法によって行われる。
【０２９８】
次に、図７６−６に示すように、製造装置は、微細パターン１１ｒｐのレジストを除去するレジスト除去工程を行う（ステップＳ５６）。微細パターン１１ｒｐのレジストが除去されると、図７６−５に示すレジスト上の金属１１ｍｎが同時にリフトオフされ、金属１１ｍのパターン（金属細線ｇ）が残る。以上の製造工程により、製造装置は、ワイヤーグリッドパターンとよばれる金属細線ｇと、光源光７１の全部又は一部が透過可能な透過領域ｗとを有する信号トラックＴ１を光学スケール１１に形成することができる。
【０２９９】
図７７は、実施形態１７に係る光学スケールのワイヤーグリッドパターンの一例を示す説明図である。以上の製造方法により光学スケール１１は、例えば図７７に示すように、金属１１ｍがベース基板１１ｂｅ表面に露出してしまっている。このため、金属１１ｍの周囲に異物が付着する可能性がある。
【０３００】
図７８から図８６は、実施形態１７に係る光学スケールのワイヤーグリッドパターンの一例を示す説明図である。図７８に示す光学スケール１１は、ベース基板１１ｂｅと、スペーサ部材１１ｓｐと、キャップ基板１１ｃｐとを備えている。スペーサ部材１１ｓｐは、ベース基板１１ｂｅの表面に立設し、ベース基板１１ｂｅの外周を囲む、キャップ基板１１ｃｐは、スペーサ部材１１ｓｐの蓋となり、ベース基板１１ｂｅと、スペーサ部材１１ｓｐと、キャップ基板１１ｃｐとにより、金属１１ｍは取り囲まれる。スペーサ部材１１ｓｐと、キャップ基板１１ｃｐとは、ガラス、シリコン、セラミック、絶縁材料、アクリル樹脂等の樹脂で形成されている。キャップ基板１１ｃｐでスペーサ部材１１ｓｐを覆う場合、窒素雰囲気又は真空雰囲気で行うことで、ベース基板１１ｂｅと、スペーサ部材１１ｓｐと、キャップ基板１１ｃｐとにより囲まれる内部空間１１Ｑを窒素封止又は真空封止することができる。その結果、光学スケール１１の金属１１ｍ（金属細線（ワイヤー）のパターン）の周囲は、清浄に保たれ、異物等の影響を低減することができる。
【０３０１】
図７９に示すように、光学スケール１１は、キャップ基板１１ｃｐにも、金属１１ｍ（金属細線（ワイヤー）のパターン）を設け、金属細線（ワイヤー）の同じパターン同士を対向させ、積層するようにしてもよい。これにより、光学スケール１１は、ワイヤーグリッドパターンとよばれる金属細線（ワイヤー）の配列を、透過光７３又は反射光７２が入射する厚み方向に多重に配列でき、精度を高く誤差の少ない光学スケールとすることができる。
【０３０２】
図８０に示すように、光学スケール１１は、ベース基板１１ｂｅの両面に、金属１１ｍ（金属細線（ワイヤー）のパターン）を設け、金属細線（ワイヤー）の同じパターン同士を、ベース基板１１ｂｅを介して対向させるようにしてもよい。これにより、光学スケール１１は、ワイヤーグリッドパターンとよばれる金属細線（ワイヤー）の配列を、透過光７３又は反射光７２が入射する厚み方向に多重に配列（積層）でき、精度を高く誤差の少ない光学スケールとすることができる。図８０に示す光学スケール１１は、ベース基板１１ｂｅと、スペーサ部材１１ｓｐ１、１１ｓｐ２と、キャップ基板１１ｃｐ１、１１ｃｐ２とを備えている。スペーサ部材１１ｓｐ１、１１ｓｐ２は、ベース基板１１ｂｅの表面に立設し、ベース基板１１ｂｅの外周を囲む、キャップ基板１１ｃｐ１、１１ｃｐ２は、スペーサ部材１１ｓｐ１、１１ｓｐ２の蓋となり、ベース基板１１ｂｅと、スペーサ部材１１ｓｐ１、１１ｓｐ２と、キャップ基板１１ｃｐ１、１１ｃｐ２とにより、金属１１ｍは取り囲まれる。そして、光学スケール１１は、内部空間１１Ｑを窒素封止又は真空封止することができる。光学スケール１１は、図８１に示すように、キャップ基板１１ｃｐ１、１１ｃｐ２も、金属１１ｍ（金属細線（ワイヤー）のパターン）を設け、金属細線（ワイヤー）の同じパターン同士を対向させるようにしてもよい。これにより、光学スケール１１は、ワイヤーグリッドパターンとよばれる金属細線（ワイヤー）の配列を、透過光７３又は反射光７２が入射する厚み方向に多重に４つ配列でき、精度を高く誤差の少ない光学スケールとすることができる。
【０３０３】
図８２に示すように、光学スケール１１は、光を透過する透光性の保護層１１ｖで金属１１ｍを覆う。このため、光学スケール１１の金属１１ｍ（金属細線（ワイヤー）のパターン）の周囲は、清浄に保たれ、異物等の影響を低減することができる。
【０３０４】
図８３に示すように、光学スケール１１は、２組の金属１１ｍを備えるベース基板１１ｂｅを、保護層１１ｖを介して対向させ、金属細線（ワイヤー）の同じパターン同士を対向させるようにしてもよい。これにより、光学スケール１１は、ワイヤーグリッドパターンとよばれる金属細線（ワイヤー）の配列を、透過光７３又は反射光７２が入射する厚み方向に多重に配列でき、精度を高く誤差の少ない光学スケールとすることができる。
【０３０５】
図８４に示すように、光学スケール１１は、ベース基板１１ｂｅの両面に、金属１１ｍ（金属細線（ワイヤー）のパターン）を設け、金属細線（ワイヤー）の同じパターン同士を、ベース基板１１ｂｅを介して対向させるようにしてもよい。そして、光学スケール１１は、光を透過する透光性の保護層１１ｖで金属１１ｍを覆う。このため、光学スケール１１の金属１１ｍ（金属細線（ワイヤー）のパターン）の周囲は、清浄に保たれ、異物等の影響を低減することができる。
【０３０６】
図８５に示す光学スケール１１は、図８４に示す光学スケール１１を透過光７３又は反射光７２が入射する厚み方向に積層している。これにより、光学スケールは、ワイヤーグリッドパターンとよばれる金属細線（ワイヤー）の配列を、透過光７３又は反射光７２が入射する厚み方向に多重に４つ配列でき、精度を高く誤差の少ない光学スケールとすることができる。
【０３０７】
図８６に示す光学スケール１１は、図８２に示す光学スケールの両面に、反射防止膜１１ＡＲを備えている。これにより、光学スケール１１は、乱反射を抑制することができる。反射防止膜１１ＡＲは、図７８から図８５に示す光学スケール１１の表面に設けてもよい。
【０３０８】
（実施形態１８）
図８７は、実施形態１８に係る光学スケールを説明するための説明図である。図８８、図８９及び図９０は、実施形態１８に係る光学センサの偏光軸を説明するための説明図である。なお、上述したものと同じ部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【０３０９】
図８７に示す、光学スケール１１Ｉは、上述した中心Ｏを基準点として面内の３６０°に渡って偏光子の偏光方向が一方向を向いている光学スケール１１ａと、光学スケール１１ａの外周を取り囲むように配置され、光学スケール１１ａと連動して中心Ｏで回転する光学スケール１１ｂとを有している。光学スケール１１ｂは、上述した中心Ｏを基準点として面内の１８０°毎に偏光子の偏光方向が異なる信号トラックＴ２１、Ｔ２２とを有している。信号トラックＴ２１は、中心Ｏの同心円となる方向に偏光子の偏光方向が一方向を向いている同心軸偏光パターンである。信号トラックＴ２２は、中心Ｏから放射線状となる方向（動径方向）に偏光子の偏光方向が一方向を向いている放射軸偏光パターンである。光学スケール１１ａは、中心Ｏを介して１８０°対称の位置で、光学センサ３５が配置される光学センサＳＥ１と、光学センサＳＥ２とで、信号トラックＴ１ａが読み取られる。そして、光学スケール１１ｂは、光学センサ３５が配置される光学センサＳＥ３で、交互に通過する信号トラックＴ２１、Ｔ２２が読み取られる。
【０３１０】
光学センサＳＥ１は、上述した光学センサ３５と同様に、図８８に示す第１の光学センサ３６Ａと、第２の光学センサ３６Ｂとを含む。第１の光学センサ３６Ａは、入射光を第１の偏光方向に分離する第１偏光層３９ａ１と、この第１偏光層３９ａ１で分離した第１分離光を受光する第１受光部と、を含み、第１の偏光方向の光強度を検出することができる。第２の光学センサ３６Ｂは、上述した入射光を第２の偏光方向に分離する第２偏光層３９ｂ１と、この第２偏光層３９ｂ１で分離した第２分離光を受光する第２受光部と、を含み、第２の偏光方向の光強度を検出することができる。
【０３１１】
光学センサＳＥ２は、上述した光学センサ３５と同様に、図８９に示す第１の光学センサ３６Ａと、第２の光学センサ３６Ｂとを含む。第１の光学センサ３６Ａは、入射光を第１の偏光方向に分離する第１偏光層３９ａ２と、この第１偏光層３９ａ２で分離した第１分離光を受光する第１受光部と、を含み、第１の偏光方向の光強度を検出することができる。第２の光学センサ３６Ｂは、上述した入射光を第２の偏光方向に分離する第２偏光層３９ｂ２と、この第２偏光層３９ｂ２で分離した第２分離光を受光する第２受光部と、を含み、第２の偏光方向の光強度を検出することができる。第１偏光層３９ａ１と第１偏光層３９ａ２とが検出する偏光方向は、４５度異なる。また、第２偏光層３９ｂ１と第２偏光層３９ｂ２とが検出する偏光方向は、４５度異なる。
【０３１２】
光学センサＳＥ３は、上述した光学センサ３５と同様に、図９０に示す第１の光学センサ３６Ａと、第２の光学センサ３６Ｂとを含む。第１の光学センサ３６Ａは、入射光を第１の偏光方向に分離する第１偏光層３９ａ３と、この第１偏光層３９ａ３で分離した第１分離光を受光する第１受光部と、を含み、第１の偏光方向の光強度を検出することができる。第２の光学センサ３６Ｂは、上述した入射光を第２の偏光方向に分離する第２偏光層３９ｂ３と、この第２偏光層３９ｂ３で分離した第２分離光を受光する第２受光部と、を含み、第２の偏光方向の光強度を検出することができる。光学センサＳＥ１、ＳＥ２、ＳＥ３は、第１受光部３６ａと第２受光部３６ｂとが互いに一定距離を隔てて交互に形成されているとより好ましい。この場合、異物が、センシング範囲の一部を遮蔽したとしても、第１受光部３６ａと第２受光部３６ｂとは、同程度に遮蔽される確率が高まり、どちらか一方が極端に信号強度を下げてしまう可能性を低減することができる。
【０３１３】
（変形例）
図９１は、実施形態１８に係る光学スケールの変形例を説明するための説明図である。図９２は、実施形態１８に係る光学センサの変形例を説明するための説明図である。なお、上述したものと同じ部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【０３１４】
図９１に示す、光学スケール１１Ｊは、上述した中心Ｏを基準点として面内の３６０°に渡って偏光子の偏光方向が一方向を向いている光学スケール１１ａと、光学スケール１１ａの外周を取り囲むように配置され、光学スケール１１ａと連動して中心Ｏで回転する光学スケール１１ｃとを有している。光学スケール１１ｃは、上述した中心Ｏを基準点として面内の１８０°毎に、光を遮る遮光パターンの信号トラックＴ３１、光を透過する透光パターンの信号トラックＴ３２とを有している。光学スケール１１ａは、中心Ｏを介して１８０°対称の位置で、光学センサ３５が配置される光学センサＳＥ１と、光学センサＳＥ２とで、信号トラックＴ１ａが読み取られる。そして、光学スケール１１ｃは、図９２に示すフォトダイオード３６ＰＤの光学センサＳＥ３で、交互に通過する信号トラックＴ３１、Ｔ３２が読み取られる。フォトダイオード３６ＰＤは、光の強弱が判別できれば、フォトダイオード以外の光学センサであってもよい。
【０３１５】
（エンコーダ）
図９３は、実施形態１８に係るエンコーダの出力を説明するための説明図である。図９３は、図８７に示した光学スケール１１Ｉのエンコーダの出力を示している。光学スケール１１ａは、面内における偏光軸が一様な偏光子を有している。光学スケール１１ａは、回転する周方向において、光学センサＳＥ１、ＳＥ２へ入射する入射光の偏光軸が光学スケール１１ａの回転に応じて変化する。上述したように、第１偏光層３９ａ１と第１偏光層３９ａ２とが検出する偏光方向は、４５度異なる。また、第２偏光層３９ｂ１と第１偏光層３９ｂ２とが検出する偏光方向は、４５度異なる。このため、光学センサＳＥ１の出力は、図９３に示すｓｉｎ波とした場合、光学センサＳＥ２の出力は、ｃｏｓ波となる。そして、演算手段であるＣＰＵ４ｃは、第１分離光の光強度と、第２分離光の光強度と、から光学スケール１１ａと光学センサＳＥ１、ＳＥ２との相対的な移動量を示す差動信号Ｖを演算できる。しかしながら、光学スケール１１ａに起因する差動信号Ｖが偏光軸の回転角度に応じて、光学スケール１１ａの１回転に対して２回の増減を繰り返すため、演算手段であるＣＰＵ４ｃは、光学スケール１１Ｉ（１１Ｊ）の回転角度が、０°以上１８０°未満の領域又は１８０°以上３６０°未満の領域のうち、いずれかの領域であるかを特定した上で、絶対角度を演算する必要がある。
【０３１６】
そこで、光学スケール１１ｂは、上述した中心Ｏを基準点として面内の１８０°毎に偏光子の偏光方向が異なる信号トラックＴ３１、Ｔ３２とを有している。光学センサＳＥ３は、差動信号として、図９３に示すように、３６０°のうち１カ所で境界が分かる分岐検出用信号出力ｂｒａｎｃｈを出力する。光学スケール１１ｃを光学センサＳＥ３が読み取る場合は、光学センサＳＥ３は、光強度の強弱信号として、３６０°のうち１カ所で境界が分かる分岐検出用信号出力ｂｒａｎｃｈを出力する。このため、ＣＰＵ４ｃは、光学スケール１１Ｉ（１１Ｊ）の回転角度が、０°以上１８０°未満の領域又は１８０°以上３６０°未満の領域のうち、いずれかの領域であるかを特定することができる。演算装置３は、信号トラックＴ１１ａの差動信号と、信号トラックＴ２１、Ｔ２１（Ｔ３１、Ｔ３２）の差動信号とから、ロータ１０の回転角度の絶対位置を特定することができる。このように、実施形態１８のエンコーダ２は、ロータ１０の絶対位置が演算できるアブソリュートエンコーダとすることができる。
【０３１７】
（実施形態１９）
図９４は、実施形態１９に係る光学スケールを説明するための説明図である。図９５及び図９６は、実施形態１９に係る光学センサの偏光軸を説明するための説明図である。なお、上述したものと同じ部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【０３１８】
図９４に示す、光学スケール１１ＨＹは、上述した光学スケール１１ａと、光学スケール１１ａの外周を取り囲むように配置され、光学スケール１１ａと連動して中心Ｏで回転する光学スケール１１ｂとを有している。また、光学スケール１１ＨＹは、光学スケール１１ｂの外周を取り囲むように配置され、光学スケール１１ｂと連動して中心Ｏで回転する、上述した光学スケール１１を有している。
【０３１９】
光学スケール１１ａは、中心Ｏを介して１８０°対称の位置で、光学センサ３５が配置される光学センサＳＥ１と、光学センサＳＥ２とで、信号トラックＴ１ａが読み取られる。そして、光学スケール１１ｂは、光学センサ３５が配置される光学センサＳＥ３で、交互に通過する信号トラックＴ２１、Ｔ２２が読み取られる。
【０３２０】
光学スケール１１は、光学センサ３５が配置される光学センサＳＥＣＯＳ、ＳＥＳＩＮとで信号トラックＴ１が読み取られる。上述したように、信号トラックＴ１は、中心Ｏを基準として金属細線のパターンが３６０°で６周期のうねりをもつ曲線の周期を有しており、１周期が６０°である。このため、光学センサＳＥＣＯＳから中心Ｏまでの直線と、光学センサＳＥＳＩＮと中心Ｏまでの直線とのなす角が、１／４周期となる１５°位相をずらして配置する。
【０３２１】
光学センサＳＥＣＯＳは、上述した光学センサ３５と同様に、図９５に示す第１の光学センサ３６Ａと、第２の光学センサ３６Ｂとを含む。第１の光学センサ３６Ａは、入射光を第１の偏光方向に分離する第１偏光層３９ａ４と、この第１偏光層３９ａ４で分離した第１分離光を受光する第１受光部と、を含み、第１の偏光方向の光強度を検出することができる。第２の光学センサ３６Ｂは、上述した入射光を第２の偏光方向に分離する第２偏光層３９ｂ４と、この第２偏光層３９ｂ４で分離した第２分離光を受光する第２受光部と、を含み、第２の偏光方向の光強度を検出することができる。
【０３２２】
光学センサＳＥＳＩＮは、上述した光学センサ３５と同様に、図９６に示す第１の光学センサ３６Ａと、第２の光学センサ３６Ｂとを含む。第１の光学センサ３６Ａは、入射光を第１の偏光方向に分離する第１偏光層３９ａ４と、この第１偏光層３９ａ４で分離した第１分離光を受光する第１受光部と、を含み、第１の偏光方向の光強度を検出することができる。第２の光学センサ３６Ｂは、上述した入射光を第２の偏光方向に分離する第２偏光層３９ｂ４と、この第２偏光層３９ｂ４で分離した第２分離光を受光する第２受光部と、を含み、第２の偏光方向の光強度を検出することができる。光学センサＳＥＣＯＳと光学センサＳＥＳＩＮとが、１５°ずらして配置しているため、光学センサＳＥＣＯＳと光学センサＳＥＳＩＮとが検出する偏光方向は、１５度異なる。光学センサＳＥＣＯＳ、ＳＥＳＩＮは、第１受光部３６ａと第２受光部３６ｂとが互いに一定距離を隔てて交互に形成されているとより好ましい。この場合、異物が、センシング範囲の一部を遮蔽したとしても、第１受光部３６ａと第２受光部３６ｂとは、同程度に遮蔽される確率が高まり、どちらか一方が極端に信号強度を下げてしまう可能性を低減することができる。
【０３２３】
図９７は、実施形態１９に係るエンコーダの出力を説明するための説明図である。光学スケール１１ａは、面内における偏光軸が一様な偏光子を有している。光学スケール１１ａは、回転する周方向において、光学センサＳＥ１、ＳＥ２へ入射する入射光の偏光軸が光学スケール１１ａの回転に応じて変化する。上述したように、第１偏光層３９ａ１と第１偏光層３９ａ２とが検出する偏光方向は、４５度異なる。また、第２偏光層３９ｂ１と第１偏光層３９ｂ２とが検出する偏光方向は、４５度異なる。このため、光学センサＳＥ１の出力は、図９７に示すｓｉｎ波とした場合、光学センサＳＥ２の出力は、ｃｏｓ波となる。そして、演算手段であるＣＰＵ４ｃは、第１分離光の光強度と、第２分離光の光強度と、から光学スケール１１ａと光学センサＳＥ１、ＳＥ２との相対的な移動量を示す差動信号Ｖを演算できる。しかしながら、光学スケール１１ａに起因する差動信号Ｖが偏光軸の回転角度に応じて、光学スケール１１ａの１回転に対して２回の増減を繰り返すため、演算手段であるＣＰＵ４ｃは、光学スケール１１Ｉ（１１Ｊ）の回転角度が、０°以上１８０°未満の領域又は１８０°以上３６０°未満の領域のうち、いずれかの領域であるかを特定した上で、絶対角度を演算する必要がある。
【０３２４】
そこで、光学スケール１１ｂは、上述した中心Ｏを基準点として面内の１８０°毎に偏光子の偏光方向が異なる信号トラックＴ２１、Ｔ２２とを有している。光学センサＳＥ３は、図９７に示すように、３６０°のうち１カ所で境界が分かる分岐検出用信号出力ｂｒａｎｃｈを出力する。このため、ＣＰＵ４ｃは、光学スケール１１ＨＹの回転角度が、０°以上１８０°未満の領域又は１８０°以上３６０°未満の領域のうち、いずれかの領域であるかを特定することができる。
【０３２５】
図９８は、実施形態１９に係るエンコーダの出力を説明するための説明図である。光学スケール１１ＨＹは、上述した光学スケール１１を有しており、上述した光学センサＳＥＣＯＳと、光学センサＳＥＳＩＮとは、第１の偏光方向の成分の信号強度Ｉ（−）と、第２の偏光方向の成分の信号強度Ｉ（＋）とを出力する。そして、図３に示す演算装置３は、光学センサ３５の検出信号である、第１の偏光方向の成分の信号強度Ｉ（−）と、第２の偏光方向の成分の信号強度Ｉ（＋）とを取得する。そして、演算装置３は、上記式（１）に従って、第１の偏光方向の成分の信号強度Ｉ（−）及び第２の偏光方向の成分の信号強度Ｉ（＋）から差動信号Ｖを算出する。光学スケール１１が一回転する場合、差動信号Ｖは、６周期の波形を示す。このため、ＣＰＵ４ｃは、光学スケール１１ＨＹの回転角度が、３０°毎の領域のうち、いずれかの領域であるかを特定する必要がある。このため、上述した演算装置３は、図９７に示したように信号トラックＴ１１ａの差動信号と、信号トラックＴ２１、Ｔ２１の差動信号とから、ロータ１０の回転角度の絶対位置の３０°毎の領域を特定する。その上で、演算装置３は、図９８に示す差動信号Ｖから詳細な回転角度を演算する。これによりエンコーダ２は、ロータ１０の絶対位置が演算できるアブソリュートエンコーダとすることができる。
【０３２６】
（変形例）
図９９は、実施形態１９に係るエンコーダの変形例を説明するための説明図である。図１００は、図９９に示すエンコーダの光学センサを説明するための説明図である。図１０１は、図９９に示すエンコーダの光学センサを説明するための説明図である。光学センサＳＥＣＯＳと光学センサＳＥＳＩＮとの配置は、図９９のように、中心Ｏからみて直線的に配列してもよい。ここで、光学センサＳＥＣＯＳは、上述した光学センサ３５と同様に、図１００に示す第１の光学センサ３６Ａと、第２の光学センサ３６Ｂとを含む。第１の光学センサ３６Ａは、入射光を第１の偏光方向に分離する第１偏光層３９ａ４と、この第１偏光層３９ａ４で分離した第１分離光を受光する第１受光部と、を含み、第１の偏光方向の光強度を検出することができる。第２の光学センサ３６Ｂは、上述した入射光を第２の偏光方向に分離する第２偏光層３９ｂ４と、この第２偏光層３９ｂ４で分離した第２分離光を受光する第２受光部と、を含み、第２の偏光方向の光強度を検出することができる。
【０３２７】
光学センサＳＥＳＩＮは、上述した光学センサ３５と同様に、図１０１に示す第１の光学センサ３６Ａと、第２の光学センサ３６Ｂとを含む。第１の光学センサ３６Ａは、入射光を第１の偏光方向に分離する第１偏光層３９ａ５と、この第１偏光層３９ａ５で分離した第１分離光を受光する第１受光部と、を含み、第１の偏光方向の光強度を検出することができる。第２の光学センサ３６Ｂは、上述した入射光を第２の偏光方向に分離する第２偏光層３９ｂ５と、この第２偏光層３９ｂ５で分離した第２分離光を受光する第２受光部と、を含み、第２の偏光方向の光強度を検出することができる。
【０３２８】
第１偏光層３９ａ４と第１偏光層３９ａ５とが検出する偏光方向は、上述した１／４周期となる１５°位相をずらして配置する。同様に、第２偏光層３９ｂ４と第２偏光層３９ｂ５とが検出する偏光方向は、上述した１／４周期となる１５°位相をずらして配置する。
【０３２９】
また、光学センサＳＥＳＩＮ、ＳＥＣＯＳは、光学スケール１１ＨＹの周方向に複数設けられていてよい。図１０２は、実施形態１９に係るエンコーダの変形例を説明するための説明図である。図１０３は、図１０２に示すエンコーダの光学センサの配置を説明するための説明図である。例えば、図１０２に示すように、光学スケール１１は、上述した信号トラックＴ１と同様に、中心Ｏを基準として金属細線のパターンが３６０°で６周期のうねりをもつ曲線の周期を有しているので、周方向に１２組の光学センサＳＥＳＩＮ、ＳＥＣＯＳを備えてもよい。これにより、光学センサＳＥＳＩＮ、ＳＥＣＯＳの出力の冗長化をはかることができる。図１０３に示すように、光学センサＳＥＳＩＮ、ＳＥＣＯＳを複数設ける場合には、上述した光学センサ３５を、同一のセンサ実装基板（プリント基板、シリコン基板など）３４０の上の光学センサＳＥＳＩＮ、ＳＥＣＯＳの位置に複数形成してもよい。センサ実装基板３４０をシリコン基板やガラス基板とし、一つの基板上に上述した方法（図１７等）を用いてセンサＳＥＳＩＮ、ＳＥＣＯＳを一体に形成しても良い。また、中心Ｏの中心軸の延長線上にあるシャフト２９を避ける程度の大きさのスリット３４０ＳＬをセンサ実装基板３４０に備えていてもよい。これにより、センサ実装後の中心軸への取付を容易にすることができる。
【０３３０】
（エンコーダ）
図１０４及び図１０５は、実施形態１９に係るエンコーダのブロック図である。図１０５は、図１０４のノイズ除去回路を詳細に説明するブロック図である。図１０６及び図１０７は、実施形態１９に係るエンコーダの角度検出用信号出力を説明する説明図である。
【０３３１】
図１０４に示すように、エンコーダ２は、演算装置３Ａがノイズ除去回路ＮＲ１，ＮＲ２、・・・ＮＲ４、ＮＲ５・・と、逓倍回路ＡＰ１と、演算回路ＣＵとを備えている。演算装置３Ａは、モータ等の回転機械の制御部５と接続されている。図１０５に示すように、ノイズ除去回路ＮＲ１を代表して説明すると、ノイズ除去回路ＮＲ１は、交流増幅器１ＮＲ１１と、位相調整回路１ＮＲ１２と、極性反転回路１ＮＲ１３と、積分回路１ＮＲ１４と、直流アンプ１ＮＲ１５とを備えている。上述した光源４１は、発光デバイス４１Ｕと、発光デバイス４１Ｕに電力を与えるドライバ４１ｄｖとを備えている。光学センサパッケージ３１は、第１の光学センサ３６Ａ及び第２の光学センサ３６Ｂを含む受光部を有する光学センサＳＥＣＯＳ（３５）と、受光アンプＡＭＰ１とを備えている。受光アンプＡＭＰ１は、電流を電圧に変換するアンプであって、トランスインピーダンスアンプである。
【０３３２】
信号発生器ＳＩＧで発生させた基準信号ＩＳＩＧは、上述したドライバ４１ｄｖに入力される。発光デバイス４１Ｕは、基準信号ＩＳＩＧに基づいた発光を行い、光学スケール１１、１１Ｉに光源光７１を照射する。反射光７２（透過光７３でもよい。）は、受光部である光学センサＳＥＣＯＳ、ＳＥＳＩＮ、ＳＥ１、ＳＥ２、ＳＥ３に受光される。図１０５に示すように、受光アンプＡＭＰ１で増幅された受光信号ＶＳＩＧ１は、ノイズ除去回路ＮＲ１に入力される。ノイズ除去回路ＮＲ１は、ロックインアンプであり、受光信号ＶＳＩＧ１と、信号発生器ＳＩＧで発生させた参照信号ＩＲＥＦとを入力すると、位相調整回路１ＮＲ１２を通じて位相調整された参照信号ＩＲＥＦが、極性反転回路１ＮＲ１３で検出したい受光信号ＶＳＩＧ１にのみに作用して、積分回路１ＮＲ１４で検出したい受光信号ＶＳＩＧ１の振幅情報を検出する。直流アンプ１ＮＲ１５は、検出された受光信号ＶＳＩＧ１の振幅情報を増幅し、図１０４に示す逓倍回路ＡＰ１に送出する。逓倍回路ＡＰ１では、基本周波数から数倍の周波数の高調波信号を生成する。演算回路ＣＵは、上述した絶対角を演算する絶対角演算回路ＡＢと、光学センサＳＥＣＯＳ、ＳＥＳＩＮ、ＳＥ１、ＳＥ２、ＳＥ３のそれぞれの出力から角度演算を補正する角度演算補正回路ＲＥと、多回転演算回路ＡＤＡとを備えている。
【０３３３】
多回転演算回路ＡＤＡは、３６０°以上の光学スケール１１ＨＹの回転を含む多回転角度の演算を行う。ロータ１０が回転すると、光学スケール１１ａ、光学スケール１１ｂが光学スケール１１と同じだけの回転角で回転する。光学センサＳＥ３は、差動信号として、図９３に示すように、３６０°のうち１カ所で境界が分かる分岐検出用信号出力ｂｒａｎｃｈを出力する。そして、演算装置３Ａは、実施形態１８で説明したように、図９３に示すＳＥ１、ＳＥ２の差動信号Ｖから、ロータ１０の回転角度の絶対領域を特定することができる。演算装置３Ａは、特定した絶対領域（絶対位置）を初期位置として移動量を図１０６に示すＳＥＣＯＳ、ＳＥＳＩＮの差動信号Ｖから求める。例えば、演算装置３Ａは、図１０６に示すＳＥＣＯＳ、ＳＥＳＩＮの差動信号Ｖから図１０７に示すリサージュパターンを演算し、初期位置から回転したロータ１０の回転角度の絶対角度を特定することができる。図１０７に示すリサージュパターンは、ロータ１０が１回転すると、６周する。これにより、エンコーダ２は、ロータ１０の絶対位置が演算できるアブソリュートエンコーダとすることができる。
【０３３４】
図１０８は、実施形態１９に係るエンコーダの角度検出用信号出力を説明する説明図である。図１０９は、実施形態１９に係るエンコーダの角度検出用信号出力を説明する説明図である。図１０８に示すＳＥＣＯＳの差動信号ＶＣＯＳと、ＳＥＳＩＮの差動信号ＶＳＩＮとは、λ／４位相がずれた差動信号Ｖである。上述したように、図１０９に示す差動信号ＶＣＯＳを横軸に、差動信号ＶＳＩＮを縦軸にとったリサージュパターンをとると、図１０８に示す回転角度θｒｏｔに応じて、図１０９に示すリサージュ角θＬＡが定まることになる。
【０３３５】
図１１０は、実施形態１９に係るエンコーダの角度検出用信号出力を説明するフローチャートである。図１１０及び図１０４に示すように、エンコーダ２は、多回転演算回路ＡＤＡが、上述したＲＡＭ４ｅ及び内部記憶装置４ｆの少なくとも１つに記憶しているロータ１０の回転数を読み出す（ステップＳ６１）。
【０３３６】
次に、角度演算補正回路ＲＥは、光学センサＳＥ１、ＳＥ２及びＳＥ３の出力から角度範囲の演算を行う（ステップＳ６２）。光学スケール１１ＨＹの１回転に対して光学スケール１１ａが２回の増減を繰り返すため、角度演算補正回路ＲＥは、光学スケール１１ＨＹの回転角度が、０°以上１８０°未満の領域、又は１８０°以上３６０°未満の領域のうち、いずれかの領域であるかを特定する角度範囲の演算を行う必要がある。特定された光学スケール１１ＨＹの回転角度、つまり、０°以上１８０°未満の領域、又は１８０°以上３６０°未満の領域のうち一方の角度範囲において、角度演算補正回路ＲＥは、光学スケール１１ａと光学センサＳＥ１、ＳＥ２との相対的な移動量を示す差動信号Ｖを演算する。その結果、演算装置３は、信号トラックＴ１１ａの差動信号と、信号トラックＴ２１、Ｔ２２の差動信号とから、ロータ１０の回転角度の絶対位置の３０°毎の領域（角度範囲）を特定する。
【０３３７】
上述したように、図１０７に示すリサージュパターンは、ロータ１０の光学スケール１１が１回転すると、６周する。そこで、絶対角演算回路ＡＢは、ステップＳ６２で特定されたロータ１０の回転角度の絶対位置の３０°毎の領域（角度範囲）に基づいて、光学スケール１１が回転している、６周中のどの周回であるかを求め、詳細角度の演算を行う（ステップＳ６３）。そして、絶対角演算回路ＡＢは、光学スケール１１が回転している、特定された周回におけるリサージュ角θＬＡを上述した回転角度θｒｏｔする。そして、演算回路ＣＵは、回転角度θｒｏｔを絶対角度として出力する（ステップＳ６４）。
【０３３８】
ロータ１０の回転が継続しており、エンコーダ２の動作が終了しない場合（ステップＳ６５、Ｎｏ）演算装置３Ａは処理をステップＳ６２に戻し、角度演算補正回路ＲＥが、光学センサＳＥ１、ＳＥ２及びＳＥ３の出力から角度範囲の演算を行う（ステップＳ６２）。ロータ１０の回転が停止し、エンコーダ２の動作が終了する場合（ステップＳ６５、Ｙｅｓ）演算装置３Ａは処理をステップＳ６６に進める。
【０３３９】
エンコーダ２は、多回転演算回路ＡＤＡが動作中に何回転したのかを終了時の回転数として、上述したＲＡＭ４ｅ及び内部記憶装置４ｆの少なくとも１つに記憶する（ステップＳ６６）。エンコーダ２は、多回転演算回路ＡＤＡが出力可能な回転数の情報と、絶対角演算回路ＡＢが出力可能な絶対角を加えることで、光学スケール１１ＨＹが１回転を超えて回転する場合でも、３６０°以上の絶対角度を制御部５に出力することができる。
【０３４０】
（実施形態２０）
図１１１は、実施形態２０に係る光学スケールを説明するための説明図である。図１１２は、実施形態２０に係る光学スケールの回転角度と角度範囲との関係を説明するための説明図である。なお、上述したものと同じ部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【０３４１】
図１１１に示す、光学スケール１１ＨＷは、上述した光学スケール１１ａと、光学スケール１１ａの外周を取り囲むように配置され、光学スケール１１ａと連動して中心Ｏで回転する光学スケール１１ｂとを有している。また、光学スケール１１ＨＷは、光学スケール１１ｂの外周を取り囲むように配置され、光学スケール１１ｂと連動して中心Ｏで回転する、光学スケール１１Ｙ４、１１Ｙ８、１１Ｙ１６を有している。
【０３４２】
上述した光学スケール１１ＨＷは、金属細線のパターンが３６０°で４、８、１６周期のうねりをもつ曲線のワイヤーグリッドパターンを有しており、接線方向が同じ位置で隣り合う複数の金属細線の間隔が等しく、接線方向が異なる位置同士を比較すると間隔が異なる。光学スケール１１Ｙ４は、光学スケール１１と同様に、金属細線のパターンが３６０°で４周期のうねりをもつ曲線のワイヤーグリッドパターンを有しており、接線方向が同じ位置で隣り合う複数の金属細線の間隔が等しく、接線方向が異なる位置同士を比較すると間隔が異なる。光学スケール１１Ｙ８は、光学スケール１１と同様に、金属細線のパターンが３６０°で８周期のうねりをもつ曲線のワイヤーグリッドパターンを有しており、接線方向が同じ位置で隣り合う複数の金属細線の間隔が等しく、接線方向が異なる位置同士を比較すると間隔が異なる。光学スケール１１Ｙ１６は、光学スケール１１と同様に、金属細線のパターンが３６０°で１６周期のうねりをもつ曲線のワイヤーグリッドパターンを有しており、接線方向が同じ位置で隣り合う複数の金属細線の間隔が等しく、接線方向が異なる位置同士を比較すると間隔が異なる。
【０３４３】
なお、光学センサＳＥＣＯＳと光学センサＳＥＳＩＮとは、光学スケール１１Ｙ４、１１Ｙ８、１１Ｙ１６のそれぞれに、図９９のように、中心Ｏからみて径方向外側に直線的に配列される。ここで、光学センサＳＥＣＯＳは、上述した光学センサ３５と同様に、図１００に示す第１の光学センサ３６Ａと、第２の光学センサ３６Ｂとを含む。第１の光学センサ３６Ａは、入射光を第１の偏光方向に分離する第１偏光層３９ａ４と、この第１偏光層３９ａ４で分離した第１分離光を受光する第１受光部と、を含み、第１の偏光方向の光強度を検出することができる。第２の光学センサ３６Ｂは、上述した入射光を第２の偏光方向に分離する第２偏光層３９ｂ４と、この第２偏光層３９ｂ４で分離した第２分離光を受光する第２受光部と、を含み、第２の偏光方向の光強度を検出することができる。
【０３４４】
光学センサＳＥＳＩＮは、上述した光学センサ３５と同様に、図１０１に示す第１の光学センサ３６Ａと、第２の光学センサ３６Ｂとを含む。第１の光学センサ３６Ａは、入射光を第１の偏光方向に分離する第１偏光層３９ａ５と、この第１偏光層３９ａ５で分離した第１分離光を受光する第１受光部と、を含み、第１の偏光方向の光強度を検出することができる。第２の光学センサ３６Ｂは、上述した入射光を第２の偏光方向に分離する第２偏光層３９ｂ５と、この第２偏光層３９ｂ５で分離した第２分離光を受光する第２受光部と、を含み、第２の偏光方向の光強度を検出することができる。
【０３４５】
図１１０及び図１０４に示すように、エンコーダ２は、多回転演算回路ＡＤＡが、上述したＲＡＭ４ｅ及び内部記憶装置４ｆの少なくとも１つに記憶しているロータ１０の回転数を読み出す（ステップＳ６１）。
【０３４６】
次に、角度演算補正回路ＲＥは、光学センサＳＥ１、ＳＥ２、ＳＥ３及び光学スケール１１Ｙ４、１１Ｙ８、１１Ｙ１６毎に設けられたＳＥＳＩＮ、ＳＥＣＯＳの出力から角度範囲の演算を行う（ステップＳ６２）。先ず、光学スケール１１ＨＷの１回転に対して光学スケール１１ａが２回の増減を繰り返すため、角度演算補正回路ＲＥは、光学スケール１１ＨＷの回転角度が、０°以上１８０°未満の領域、又は１８０°以上３６０°未満の領域のうち、いずれかの領域であるかを特定する角度範囲の演算を行う必要がある。
【０３４７】
図１１２に示すように、光学スケール１１ＨＷの回転角度θｒｏｔは、同期する光学スケール１１ａにおける、０°以上１８０°未満の領域である角度範囲ブランチＱ２１、１８０°以上３６０°未満の領域である角度範囲ブランチＱ２２のうちのいずれかに属する。図１１２に示すように、例えば、絶対角度θａｂとして、光学スケール１１ＨＷの回転角度θｒｏｔは、矢印ＱＱにあるとする。なお、絶対角度θａｂが３６０°を超える位置ＭＭ毎に、多回転演算回路ＡＤＡが上述したＲＡＭ４ｅ及び内部記憶装置４ｆの少なくとも１つに記憶する。角度演算補正回路ＲＥは、例えば、矢印ＱＱの位置が角度範囲ブランチＱ２１であるとして角度範囲の演算を行う。
【０３４８】
次に、角度演算補正回路ＲＥは、光学スケール１１Ｙ４を読み取るＳＥＳＩＮ、ＳＥＣＯＳの出力から角度範囲の演算を行う。図１１２に示すように、特定された光学スケール１１ＨＷの回転角度θｒｏｔは、同期する光学スケール１１Ｙ４における、０°以上９０°未満の領域である角度範囲ブランチＱ４１、９０°以上１８０°未満の領域である角度範囲ブランチＱ４２、１８０°以上２７０°未満の領域である角度範囲ブランチＱ４３、２７０°以上３６０°未満の領域である角度範囲ブランチＱ４４のうちのいずれかに属する。角度演算補正回路ＲＥは、光学スケール１１Ｙ４を読み取るＳＥＳＩＮ、ＳＥＣＯＳの出力を図１０７に示すリサージュパターンとして演算し、４周をそれぞれ角度範囲ブランチＱ４１、Ｑ４２、Ｑ４３及びＱ４４に割り当て、上述した角度範囲ブランチＱ２１に対応した矢印ＱＱの位置が角度範囲ブランチＱ４１であるとして角度範囲の演算を行う。
【０３４９】
次に、角度演算補正回路ＲＥは、光学スケール１１Ｙ８を読み取るＳＥＳＩＮ、ＳＥＣＯＳの出力から角度範囲の演算を行う。図１１２に示すように、特定された光学スケール１１ＨＷの回転角度θｒｏｔは、同期する光学スケール１１Ｙ８における、０°以上４５°未満の領域である角度範囲ブランチＱ８１、４５°以上９０°未満の領域である角度範囲ブランチＱ８２、９０°以上１３５°未満の領域である角度範囲ブランチＱ８３、１３５°以上１８０°未満の領域である角度範囲ブランチＱ８４、１８０°以上２２５°未満の領域である角度範囲ブランチＱ８５、２２５°以上２７０°未満の領域である角度範囲ブランチＱ８６、２７０°以上３１５°未満の領域である角度範囲ブランチＱ８７、３１５°以上３６０°未満の領域である角度範囲ブランチＱ８８のうちのいずれかに属する。角度演算補正回路ＲＥは、光学スケール１１Ｙ８を読み取るＳＥＳＩＮ、ＳＥＣＯＳの出力を図１０７に示すリサージュパターンとして演算し、８周をそれぞれ角度範囲ブランチＱ８１、Ｑ８２、Ｑ８３、Ｑ８４、Ｑ８５、Ｑ８６、Ｑ８７及びＱ８８に割り当て、上述した角度範囲ブランチＱ４１に対応した矢印ＱＱの位置が角度範囲ブランチＱ８２であるとして角度範囲の演算を行う。
【０３５０】
次に、角度演算補正回路ＲＥは、光学スケール１１Ｙ１６を読み取るＳＥＳＩＮ、ＳＥＣＯＳの出力から角度範囲の演算を行う。図１１２に示すように、特定された光学スケール１１ＨＷの回転角度θｒｏｔは、同期する光学スケール１１Ｙ１６における、０°以上２２．５°未満の領域である角度範囲ブランチＱ１６１、２２．５°以上４５°未満の領域である角度範囲ブランチＱ１６２、４５°以上６７．５°未満の領域である角度範囲ブランチＱ１６３、６７．５°以上９０°未満の領域である角度範囲ブランチＱ１６４、９０°以上１１２．５°未満の領域である角度範囲ブランチＱ１６５、１１２．５°以上１３５°未満の領域である角度範囲ブランチＱ１６６、１３５°以上１５７．５°未満の領域である角度範囲ブランチＱ１６７、１５７．５°以上１８０°未満の領域である角度範囲ブランチＱ１６８、１８０°以上２０２．５°未満の領域である角度範囲ブランチＱ１６９、２０２．５°以上２２５°未満の領域である角度範囲ブランチＱ１６１０、２２５°以上２４７．５°未満の領域である角度範囲ブランチＱ１６１１、２４７．５°以上２７０°未満の領域である角度範囲ブランチＱ１６１２、２７０°以上２９２．５°未満の領域である角度範囲ブランチＱ１６１３、２９２．５°以上３１５°未満の領域である角度範囲ブランチＱ１６１４、３１５°以上３３７．５°未満の領域である角度範囲ブランチＱ１６１５、３３７．５°以上３６０°未満の領域である角度範囲ブランチＱ１６１６のうちのいずれかに属する。角度演算補正回路ＲＥは、光学スケール１１Ｙ１６を読み取るＳＥＳＩＮ、ＳＥＣＯＳの出力を図１０７に示すリサージュパターンとして演算し、１６周をそれぞれ角度範囲ブランチＱ１６１、Ｑ１６２、Ｑ１６３、Ｑ１６４、Ｑ１６５、Ｑ１６６、Ｑ１６７、Ｑ１６８、Ｑ１６９、Ｑ１６１０、Ｑ１６１１、Ｑ１６１２、Ｑ１６１３、Ｑ１６１４、Ｑ１６１５及びＱ１６１６に割り当て、上述した角度範囲ブランチＱ８２に対応した矢印ＱＱの位置が角度範囲ブランチＱ１６３であるとして角度範囲の演算を行う。
【０３５１】
上述したように、絶対角演算回路ＡＢは、ステップＳ６２で特定された角度範囲ブランチＱ１６３に基づいて、光学スケール１１Ｙ１６が回転している、３週目におけるリサージュ角θＬＡを上述した回転角度θｒｏｔにする。そして、演算回路ＣＵは、回転角度θｒｏｔを絶対角度として出力する（ステップＳ６４）。
【０３５２】
ロータ１０の回転が継続しており、エンコーダ２の動作が終了しない場合（ステップＳ６５、Ｎｏ）演算装置３Ａは処理をステップＳ６２に戻し、角度演算補正回路ＲＥが、光学センサＳＥ１、ＳＥ２及びＳＥ３の出力から角度範囲の演算を行う（ステップＳ６２）。ロータ１０の回転が停止し、エンコーダ２の動作が終了する場合（ステップＳ６５、Ｙｅｓ）演算装置３Ａは処理をステップＳ６６に進める。
【０３５３】
エンコーダ２は、多回転演算回路ＡＤＡが動作中に何回転したのか、上述した位置ＭＭの通過回数を終了時の回転数として、上述したＲＡＭ４ｅ及び内部記憶装置４ｆの少なくとも１つに記憶する（ステップＳ６６）。エンコーダ２は、多回転演算回路ＡＤＡが出力可能な回転数の情報と、絶対角演算回路ＡＢが出力可能な絶対角を加えることで、光学スケール１１ＨＹが１回転を超えて回転する場合でも、３６０°以上の絶対角度を制御部５に出力することができる。
【０３５４】
（実施形態２１）
図１１３−１及び図１１３−２は、実施形態２１に係る光学スケールを説明するための説明図である。図１１４−１から図１１８−４は、実施形態２１に係る光学スケールの回転角度とリサージュ角度との関係を説明するための説明図である。図１１９−１から図１１９−４は、比較例に係る光学スケールの回転角度とリサージュ角度との関係を説明するための説明図である。なお、上述したものと同じ部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【０３５５】
図１１３−１に示す、光学スケール１１ＨＸは、光学スケール１１Ｙ５の外周を取り囲むように配置され、光学スケール１１Ｙ５と連動して中心Ｏで回転する、光学スケール１１Ｙ１１を有している。
【０３５６】
上述した光学スケール１１は、金属細線のパターンが３６０°で６周期のうねりをもつ曲線のワイヤーグリッドパターンを有しており、接線方向が同じ位置で隣り合う複数の金属細線の間隔が等しく、接線方向が異なる位置同士を比較すると間隔が異なる。光学スケール１１Ｙ５は、光学スケール１１と同様に、金属細線のパターンが３６０°で５、１１周期のうねりをもつ曲線のワイヤーグリッドパターンを有しており、接線方向が同じ位置で隣り合う複数の金属細線の間隔が等しく、接線方向が異なる位置同士を比較すると間隔が異なる。光学センサＳＥＳＩＮと、光学センサＳＥＣＯＳとは、金属細線のパターンの１周期をλとしたとき、光学センサＳＥＣＯＳから中心Ｏまでの直線と、光学センサＳＥＳＩＮと中心Ｏまでの直線とのなす角が、１／４周期となるθＹ５だけ位相をずらして配置される。
【０３５７】
光学スケール１１Ｙ１１は、光学スケール１１と同様に、金属細線のパターンが３６０°で１１周期のうねりをもつ曲線のワイヤーグリッドパターンを有しており、接線方向が同じ位置で隣り合う複数の金属細線の間隔が等しく、接線方向が異なる位置同士を比較すると間隔が異なる。光学センサＳＥＳＩＮと、光学センサＳＥＣＯＳとは、金属細線のパターンの１周期をλとしたとき、光学センサＳＥＣＯＳから中心Ｏまでの直線と、光学センサＳＥＳＩＮと中心Ｏまでの直線とのなす角が、λ／４周期となるθＹ１１だけ位相をずらして配置される。
【０３５８】
内側の光学スケール１１Ｙ５における金属細線のパターンのうねりの数（周期の数）の「５」と、外側の光学スケール１１Ｙ１１における金属細線のパターンのうねりの数（周期の数）の「１１」とが互いに素であって、大きい方のうねりの数（周期の数）が、小さい方のうねりの数（周期の数）の約数にならない関係にある。このように、内側の光学スケール１１Ｙ５における金属細線のパターンのうねりの数（周期の数）の「５」と、外側の光学スケール１１Ｙ１１における金属細線のパターンのうねりの数（周期の数）の「１１」とは、１以外の公約数を有しない整数である。そして、内側の光学スケール１１Ｙ５における金属細線のパターンのうねりの数（周期の数）の「５」と、外側の光学スケール１１Ｙ１１における金属細線のパターンのうねりの数（周期の数）の「１１」とは、互いに素である。
【０３５９】
図１１３−２に示す、光学スケール１１ＨＺは、光学スケール１１Ｙ５ａ、１１Ｙ５ｂの外周を取り囲むように配置され、光学スケール１１Ｙ５ａ、１１Ｙ５ｂと連動して中心Ｏで回転する、光学スケール１１Ｙ１１ａ、１１Ｙ１１ｂを有している。光学スケール１１Ｙ５ａ、１１Ｙ５ｂは、上述した光学スケール１１Ｙ５と同じ金属細線のパターンを有している。光学スケール１１Ｙ５ａ、１１Ｙ５ｂは、光学スケール１１Ｙ５ｂが光学スケール１１Ｙ５ａの外周を取り囲むように配置されており、金属細線のパターンの１周期をλとしたとき、金属細線のパターンが１／４周期となるθＹ５だけ位相をずらして配置される。
【０３６０】
また、光学スケール１１Ｙ１１ａ、１１Ｙ１１ｂは、上述した光学スケール１１Ｙ１１と同じ金属細線のパターンを有している。光学スケール１１Ｙ１１ａ、１１Ｙ１１ｂは、光学スケール１１Ｙ１１ｂが光学スケール１１Ｙ１１ａの外周を取り囲むように配置されており、金属細線のパターンの１周期をλとしたとき、金属細線のパターンが１／４周期となるθＹ１１だけ位相をずらして配置される。
【０３６１】
以上の構造により、図１１３−２に示す、光学スケール１１ＨＺは、光学センサＳＥＣＯＳと光学センサＳＥＳＩＮとが、光学スケール１１Ｙ５ａ、１１Ｙ５ｂ、１１Ｙ１１ａ、１１Ｙ１１ｂのそれぞれに、中心Ｏからみて径方向外側に直線的に交互に配列される。図１１３−１に示す、光学スケール１１ＨＸは、図１１３−２に示す、光学スケール１１ＨＺよりも、径方向外側の外周を取り囲む光学スケールを少なくすることができ、ロータ１０の大きさを小型化することができる。
【０３６２】
次に、実施形態２１に係るエンコーダ２の動作について説明する。ここで、図１１４−１から図１１８−４は、実施形態２１に係る光学スケール１１Ｙ５、１１Ｙ１１の回転角度とリサージュ角度との関係を説明するための説明図である。図１１０及び図１０４に示すように、エンコーダ２は、多回転演算回路ＡＤＡが、上述したＲＡＭ４ｅ及び内部記憶装置４ｆの少なくとも１つに記憶しているロータ１０の回転数を読み出す（ステップＳ６１）。
【０３６３】
次に、角度演算補正回路ＲＥは、光学スケール１１Ｙ５、１１Ｙ１１毎に設けられたＳＥＳＩＮ、ＳＥＣＯＳの出力から角度範囲の演算を行う（ステップＳ６２）。先ず、光学スケール１１ＨＸの１回転に対して、図１１４−１に示す、内側の光学スケール１１Ｙ５のリサージュパターンは、ロータ１０が１回転すると、５周する。光学スケール１１ＨＸの１回転に対して、図１１４−２に示す、外側の光学スケール１１Ｙ１１のリサージュパターンは、ロータ１０が１回転すると、１１周する。そこで、ロータ１０の１回転の角度３６０°を外側の光学スケール１１Ｙ１１の周期の最大数である１１で割った角度で、図１１４−１に示す、内側の光学スケール１１Ｙ５のリサージュパターンを折り返すと、図１１４−３に示す、光学スケール１１Ｙ５の角度範囲を示す１１本に分岐したブランチプロットとなる。角度演算補正回路ＲＥは、内側の光学スケール１１Ｙ５のリサージュ角度を演算し、内側の光学スケール１１Ｙ５のリサージュ角度から外側の光学スケール１１Ｙ１１の回転角度が位置する角度範囲を求める。
【０３６４】
同様に、ロータ１０の１回転の角度３６０°を外側の光学スケール１１Ｙ１１の周期の最大数である１１で割った角度で、図１１４−２に示す、外側の光学スケール１１Ｙ５のリサージュパターンを折り返すと、図１１４−４に示す、光学スケール１１Ｙ１１の角度範囲を示す１１本の重なったプロットとなる。そして、角度演算補正回路ＲＥは、光学スケール１１Ｙ１１の回転角度が位置する角度範囲から、図１１４−４に示す光学スケール１１Ｙ１１の回転角度とリサージュ角度との関係を演算し、詳細角度の演算を行う（ステップＳ６３）。
【０３６５】
上述したように、絶対角演算回路ＡＢは、ステップＳ６３で特定された角度範囲ブランチＱ１６３に基づいて、光学スケール１１Ｙ１６が回転している、３週目におけるリサージュ角θＬＡを上述した回転角度θｒｏｔにする。そして、演算回路ＣＵは、回転角度θｒｏｔを絶対角度として出力する（ステップＳ６４）。
【０３６６】
ロータ１０の回転が継続しており、エンコーダ２の動作が終了しない場合（ステップＳ６５、Ｎｏ）演算装置３Ａは処理をステップＳ６２に戻し、角度演算補正回路ＲＥが、光学センサＳＥ１、ＳＥ２及びＳＥ３の出力から角度範囲の演算を行う（ステップＳ６２）。ロータ１０の回転が停止し、エンコーダ２の動作が終了する場合（ステップＳ６５、Ｙｅｓ）演算装置３Ａは処理をステップＳ６６に進める。
【０３６７】
エンコーダ２は、多回転演算回路ＡＤＡが動作中に何回転したのかを終了時の回転数として、上述したＲＡＭ４ｅ及び内部記憶装置４ｆの少なくとも１つに記憶する（ステップＳ６６）。エンコーダ２は、多回転演算回路ＡＤＡが出力可能な回転数の情報と、絶対角演算回路ＡＢが出力可能な絶対角を加えることで、光学スケール１１ＨＸが１回転を超えて回転する場合でも、３６０°以上の絶対角度を制御部５に出力することができる。
【０３６８】
（変形例）
図１１５−１から図１１５−４は、内側の光学スケールにおける金属細線のパターンが上述した光学スケール１１ａのようなワイヤーグリッドパターン（３６０°で２周期のうねりをもつ曲線に相当するワイヤーグリッドパターン）を有しており、外側の光学スケールにおける金属細線のパターンが３６０°で５周期のうねりをもつ曲線のワイヤーグリッドパターンを有している場合の回転角度とリサージュ角度との関係を説明するための説明図である。図１１５−２に示す、ロータ１０の１回転の角度３６０°を外側の光学スケールの周期の最大数である５で割った角度で、図１１５−１に示す、内側の光学スケールのリサージュパターンを折り返すと、図１１５−３に示す、内側の光学スケールの角度範囲を示す５本に分岐したブランチプロットとなる。同様に、ロータ１０の１回転の角度３６０°を外側の光学スケールの周期の最大数である５で割った角度で、図１１５−２に示す、外側の光学スケールのリサージュパターンを折り返すと、図１１５−４に示す、外側の光学スケールの角度範囲を示す５本の重なったプロットとなる。内側の光学スケールにおける金属細線のパターンのうねりの数（周期の数）と、外側の光学スケールにおける金属細線のパターンのうねりの数（周期の数）とが、互いに素であって、大きい方のうねりの数（周期の数）が、小さい方のうねりの数（周期の数）の約数にならない関係にある。このように、内側の光学スケールにおける金属細線のパターンのうねりの数（周期の数）の「２」と、外側の光学スケールにおける金属細線のパターンのうねりの数（周期の数）の「５」とは、１以外の公約数を有しない整数である。そして、内側の光学スケールにおける金属細線のパターンのうねりの数（周期の数）の「２」と、外側の光学スケールにおける金属細線のパターンのうねりの数（周期の数）の「５」とは、互いに素である。
【０３６９】
図１１６−１から図１１６−４は、内側の光学スケールにおける金属細線のパターンが上述した光学スケール１１ａのようなワイヤーグリッドパターン（３６０°で２周期のうねりをもつ曲線に相当するワイヤーグリッドパターン）を有しており、外側の光学スケールにおける金属細線のパターンが３６０°で３周期のうねりをもつ曲線のワイヤーグリッドパターンを有している場合の回転角度とリサージュ角度との関係を説明するための説明図である。図１１６−２に示す、ロータ１０の１回転の角度３６０°を外側の光学スケールの周期の最大数である３で割った角度で、図１１６−１に示す、内側の光学スケールのリサージュパターンを折り返すと、図１１６−３に示す、内側の光学スケールの角度範囲を示す３本に分岐したブランチプロットとなる。同様に、ロータ１０の１回転の角度３６０°を外側の光学スケールの周期の最大数である３で割った角度で、図１１６−２に示す、外側の光学スケールのリサージュパターンを折り返すと、図１１６−４に示す、外側の光学スケールの角度範囲を示す３本の重なったプロットとなる。内側の光学スケールにおける金属細線のパターンのうねりの数（周期の数）と、外側の光学スケールにおける金属細線のパターンのうねりの数（周期の数）とが、互いに素であって、大きい方のうねりの数（周期の数）が、小さい方のうねりの数（周期の数）の約数にならない関係にある。このように、内側の光学スケールにおける金属細線のパターンのうねりの数（周期の数）の「２」と、外側の光学スケールにおける金属細線のパターンのうねりの数（周期の数）の「３」とは、１以外の公約数を有しない整数である。そして、内側の光学スケールにおける金属細線のパターンのうねりの数（周期の数）の「２」と、外側の光学スケールにおける金属細線のパターンのうねりの数（周期の数）の「３」とは、互いに素である。
【０３７０】
図１１７−１から図１１７−４は、内側の光学スケールにおける金属細線のパターンが３６０°で３周期のうねりをもつ曲線のワイヤーグリッドパターンを有しており、外側の光学スケールにおける金属細線のパターンが３６０°で１１周期のうねりをもつ曲線のワイヤーグリッドパターンを有している場合の回転角度とリサージュ角度との関係を説明するための説明図である。図１１７−２に示す、ロータ１０の１回転の角度３６０°を外側の光学スケールの周期の最大数である１１で割った角度で、図１１７−１に示す、内側の光学スケールのリサージュパターンを折り返すと、図１１７−３に示す、内側の光学スケールの角度範囲を示す１１本に分岐したブランチプロットとなる。同様に、ロータ１０の１回転の角度３６０°を外側の光学スケールの周期の最大数である１１で割った角度で、図１１７−２に示す、外側の光学スケールのリサージュパターンを折り返すと、図１１７−４に示す、外側の光学スケールの角度範囲を示す１１本の重なったプロットとなる。内側の光学スケールにおける金属細線のパターンのうねりの数（周期の数）と、外側の光学スケールにおける金属細線のパターンのうねりの数（周期の数）とが、互いに素であって、大きい方のうねりの数（周期の数）が、小さい方のうねりの数（周期の数）の約数にならない関係にある。このように、内側の光学スケールにおける金属細線のパターンのうねりの数（周期の数）の「３」と、外側の光学スケールにおける金属細線のパターンのうねりの数（周期の数）の「１１」とは、１以外の公約数を有しない整数である。そして、内側の光学スケールにおける金属細線のパターンのうねりの数（周期の数）の「３」と、外側の光学スケールにおける金属細線のパターンのうねりの数（周期の数）の「１１」とは、互いに素である。
【０３７１】
図１１８−１から図１１８−４は、内側の光学スケールにおける金属細線のパターンが３６０°で５周期のうねりをもつ曲線のワイヤーグリッドパターンを有しており、外側の光学スケールにおける金属細線のパターンが３６０°で１２周期のうねりをもつ曲線のワイヤーグリッドパターンを有している場合の回転角度とリサージュ角度との関係を説明するための説明図である。図１１８−２に示す、ロータ１０の１回転の角度３６０°を外側の光学スケールの周期の最大数である１２で割った角度で、図１１８−１に示す、内側の光学スケールのリサージュパターンを折り返すと、図１１８−３に示す、内側の光学スケールの角度範囲を示す１２本に分岐したブランチプロットとなる。同様に、ロータ１０の１回転の角度３６０°を外側の光学スケールの周期の最大数である１２で割った角度で、図１１８−２に示す、外側の光学スケールのリサージュパターンを折り返すと、図１１８−４に示す、外側の光学スケールの角度範囲を示す１２本の重なったプロットとなる。内側の光学スケールにおける金属細線のパターンのうねりの数（周期の数）と、外側の光学スケールにおける金属細線のパターンのうねりの数（周期の数）とが、１以外の公約数を有しない整数であって、大きい方のうねりの数（周期の数）と、小さい方のうねりの数（周期の数）とが互いに素である。以上の例では、外側にうねりの数（周期の数）が大きいパターンを配置する例を示したが、これに限定されず、内側にうねりの数が大きいパターンを配置することもできる。但し、外側にうねりの数が大きいパターンを置く方が、感度の面から好ましい。
【０３７２】
（比較例）
図１１９−１から図１１９−４は、内側の光学スケールにおける金属細線のパターンが３６０°で３周期のうねりをもつ曲線のワイヤーグリッドパターンを有しており、外側の光学スケールにおける金属細線のパターンが３６０°で１２周期のうねりをもつ曲線のワイヤーグリッドパターンを有している場合の回転角度とリサージュ角度との関係を説明するための説明図である。内側の光学スケールにおける金属細線のパターンのうねりの数（周期の数）と、外側の光学スケールにおける金属細線のパターンのうねりの数（周期の数）とが、１以外の約数として３を有している整数である。つまり、大きい方のうねりの数（周期の数）が、小さい方のうねりの数（周期の数）の約数となる関係にある。この比較例の場合、図１１９−２に示す、ロータ１０の１回転の角度３６０°を外側の光学スケールの周期の最大数である１２で割った角度で、図１１９−１に示す、内側の光学スケールのリサージュパターンを折り返すと、図１１９−３に示すように、内側の光学スケールにおけるリサージュ角度と、外側の光学スケールにおけるリサージュ角度とが重なり合うことになる。このため、ロータ１０の１回転の角度３６０°を外側の光学スケールの周期の最大数である１２で割った角度で、図１１９−２に示す、外側の光学スケールのリサージュパターンを折り返して、図１１９−４に示す、外側の光学スケールの角度範囲を演算しても、エンコーダ２は、一義的に絶対角度を演算することができない。
【０３７３】
（実施形態２２）
図１２０は、実施形態２２に係るトルク検出装置の動作を説明するフローチャートである。実施形態２２では、上述した実施形態９に係る電動パワーステアリング装置８０において、トルク検出装置２００が操舵トルクを検出することができる動作について説明する。なお、上述したものと同じ部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【０３７４】
上述した電動パワーステアリング装置８０のトルクセンサ９１ａには、上述した実施形態で説明したトルクセンサを用いることができる。トルクセンサ９１ａは、ステアリングホイール８１を介して入力軸８２ａに伝達された運転者の操舵力を操舵トルクとして検出する。車速センサ９１ｖは、電動パワーステアリング装置８０が搭載される車両の走行速度を検出する。ＥＣＵ９０は、ブラシレスモータ１０１と、トルクセンサ９１ａと、車速センサ９１ｖと電気的に接続される。トルクセンサ９１ａは、操舵の回転角度をＥＣＵ９０に出力することができる。このような、トルクセンサ９１ａは、トルクアングルセンサとも呼ばれている。
【０３７５】
図１２０に示すように、トルクセンサ９１ａとして図３５に示すトルク検出装置２００は、上述したＲＡＭ４ｅ及び内部記憶装置４ｆの少なくとも１つに記憶している第１の回転軸１１０Ａ又は第２の回転軸１１０Ｂの回転数を読み出す（ステップＳ７１）。
【０３７６】
第１の回転軸１１０Ａ又は第２の回転軸１１０Ｂの間の捻れ角度は、±５°〜±１０°程度の範囲であり、ハウジング１２０内において、第１の回転軸１１０Ａ及び第２の回転軸１１０Ｂは、操舵者のステアリングの操作などにより、連れ回るように回転する。そこで、トルク検出装置２００は、上述したエンコーダ２の構成を適用し、第１の回転軸１１０Ａ又は第２の回転軸１１０Ｂの回転角度を出力する。又は、トルク検出装置２００は、上述したエンコーダ２の構成を適用し、第１の回転軸１１０Ａ及び第２の回転軸１１０Ｂの回転角度を両方出力することができる。あるいは、トルク検出装置２００は、上述したエンコーダ２の構成を適用し、第１の回転軸１１０Ａ及び第２の回転軸１１０Ｂの回転角度の平均値を演算し、第１の回転軸１１０Ａ及び第２の回転軸１１０Ｂの回転角度の平均値を出力することができる。光学スケール１１ＡＴ、光学スケール１１ＢＴは、上述した光学スケール１１ＨＴ、１１ＨＷ、１１ＨＸ、１１ＨＹ、１１ＨＺ、１１Ｙ４、１１Ｙ５、１１Ｙ８、１１Ｙ１１、１１Ｙ１２などを用いてもよい。これにより、トルク検出装置２００は、絶対角度の回転角度を出力することができる。
【０３７７】
例えば、トルク検出装置２００は、上述した実施形態１９、２０、２１、２２に記載したステップ６２と同様な手順で角度範囲の演算を行う（ステップＳ７２）。
【０３７８】
次に、トルク検出装置２００は、上述した実施形態１９、２０、２１、２２に記載したステップ６３と同様な手順で詳細角度の演算を行う（ステップＳ７３）。
【０３７９】
次に、トルク検出装置２００は、上述した実施形態１９、２０、２１、２２に記載したステップ６４と同様な手順で絶対角度の出力を行う（ステップＳ７４）。
【０３８０】
次に、トルク検出装置２００は、光学スケール１１ＡＴ、光学スケール１１ＢＴに光源光７１ＡＴ、７１ＢＴが透過して入射する透過光７３ＡＴ、７３ＢＴを光学センサ３５ＡＴ、光学センサ３５ＢＴで検出する。演算装置３は、光学センサ３５ＡＴの検出信号からトルクセンサ１０１Ａの第１の回転軸１１０Ａと光学センサパッケージ３１ＡＴとの相対位置を演算する。演算装置３は、光学センサ３５ＢＴの検出信号からトルクセンサ１０１Ａの第２の回転軸１１０Ｂと光学センサパッケージ３１ＢＴとの相対位置を演算する。
【０３８１】
演算装置３は、ＲＡＭ４ｅ及び内部記憶装置４ｆにトーションバー１２９におけるねじれの弾性係数を記憶している。トルクは、トーションバー１２９におけるねじれの弾性係数に比例する。このため、演算装置３は、ねじれを求めるために、第１の回転軸１１０Ａの回転角度と第２の回転軸１１０Ｂの回転角度の回転変位（ずれ量）を演算する。そして、演算装置３は、トーションバー１２９の弾性係数と、第１の回転軸１１０Ａ及び第２の回転軸１１０Ｂの相対位置の情報からトルクを演算することができる。演算装置３は、制御信号として、回転機械（モータ）等の制御部５へ出力する（ステップＳ７５）。
【０３８２】
ＥＣＵ９０は、ブラシレスモータ１０１の動作を制御する。また、ＥＣＵ９０は、トルクセンサ９１ａ及び車速センサ９１ｖのそれぞれから信号を取得する。すなわち、ＥＣＵ９０は、トルクセンサ９１ａから操舵トルクＴを取得し、かつ、車速センサ９１ｖから車両の走行速度Ｖｂを取得する。ＥＣＵ９０は、イグニッションスイッチ９８がオンの状態で、電源装置（例えば車載のバッテリ）９９から電力が供給される。ＥＣＵ９０は、操舵トルクＴと走行速度Ｖｂとに基づいてアシスト指令の補助操舵指令値を演算する。そして、ＥＣＵ９０は、その演算された補助操舵指令値に基づいてブラシレスモータ１０１へ供給する電力値Ｘを調節する。ＥＣＵ９０は、ブラシレスモータ１０１から誘起電圧の情報を動作情報Ｙとして取得する。
【０３８３】
ステアリングホイール８１に入力された操舵者（運転者）の操舵力は、入力軸８２ａを介して操舵力アシスト機構８３の減速装置９２に伝わる。この時に、ＥＣＵ９０は、入力軸８２ａに入力された操舵トルクＴをトルクセンサ９１ａから取得し、かつ、走行速度Ｖｂを車速センサ９１ｖから取得する。そして、ＥＣＵ９０は、ブラシレスモータ１０１の動作を制御する。ブラシレスモータ１０１が作り出した補助操舵トルクは、減速装置９２に伝えられる。
【０３８４】
出力軸８２ｂを介して出力された操舵トルク（補助操舵トルクを含む）は、ユニバーサルジョイント８４を介してロアシャフト８５に伝達され、さらにユニバーサルジョイント８６を介してピニオンシャフト８７に伝達される。ピニオンシャフト８７に伝達された操舵力は、ステアリングギヤ８８を介してタイロッド８９に伝達され、操舵輪を転舵させる。
【０３８５】
電動パワーステアリング装置８０の動作が継続しており、トルク検出装置２００の動作が終了しない場合（ステップＳ７６、Ｎｏ）、演算装置３は処理をステップＳ７２に戻し、角度範囲の演算を行う（ステップＳ７２）。電動パワーステアリング装置８０の動作が終了する場合（ステップＳ７６、Ｙｅｓ）、演算装置３は処理をステップＳ７７に進める。
【０３８６】
トルク検出装置２００は、第１の回転軸１１０Ａ又は第２の回転軸１１０Ｂが動作中に何回転したのかを終了時の回転数として、上述したＲＡＭ４ｅ及び内部記憶装置４ｆの少なくとも１つに記憶する（ステップＳ７７）。
【０３８７】
上述したように、電動パワーステアリング装置８０は、本実施形態のトルクセンサの第１回転軸と第２回転軸とをステアリングシャフトに取り付けて、トルク検出装置２００が操舵トルク、ステアリングの回転数及び操舵角度を検出することができる。
【０３８８】
この構成により、光学センサは、異物に対して影響を低減した状態で、透過光又は反射光の偏光方向の変化を検出することができる。これにより、電動パワーステアリング装置の信頼性を高めることができる。
【符号の説明】
【０３８９】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ  エンコーダユニット
２  エンコーダ
３  演算装置
５  制御部
１０、１０Ａ  ロータ
１１、１１ａ、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｉ、１１Ｊ、１１ＡＴ、１１ＢＴ、１１ＣＴ、１１ＤＴ、１１ＥＴ、１１ＦＴ、１１ＧＴ、１１ＨＴ、１１ＨＷ、１１ＨＸ、１１ＨＹ、１１ＨＺ、１１Ｙ４、１１Ｙ５、１１Ｙ８、１１Ｙ１１、１１Ｙ１２  光学スケール
２０、２０Ａ  ステータ
２０Ｂ、２０Ｃ  取付部材
２１  軸受部
２９  シャフト
３１、３１Ａ、３１Ｂ、３１ＡＴ、３１ＢＴ  光学センサパッケージ
３５、３６Ａ、３６Ｂ、３５ＡＴ、３５ＢＴ  光学センサ
３６Ｋａ、３６Ｋｂ  センサ基部
３６ａ  第１受光部
３６ｂ  第２受光部
４１、４１ＡＴ、４１ＢＴ  光源
７１、７１ＡＴ、７１ＢＴ  光源光
７２、７２ＡＴ、７２ＢＴ  反射光
７３、７３ＡＴ、７３ＢＴ  透過光
１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃ、１０１Ｄ、１０１Ｅ、１０１Ｆ、１０１Ｇ、１０１Ｈ  トルクセンサ
１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄ  回転軸
１２０  ハウジング
１２０Ｂ、１２０Ｃ  取付部材
１２６Ａ、１２６Ｂ  軸受
２００  トルク検出装置
Ｃ１、Ｃ２、Ｌｓ１、Ｌｓ２  センシング範囲
ｇ、ｇ１、ｇ２、ｇ３、ｇ４  金属細線
【図１】
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【図２−１】
0005994908.tif 000007
【図２−２】
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【図３】
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【図４】
0005994908.tif 000010
【図５】
0005994908.tif 000011
【図６】
0005994908.tif 000012
【図７】
0005994908.tif 000013
【図８−１】
0005994908.tif 000014
【図８−２】
0005994908.tif 000015
【図９−１】
0005994908.tif 000016
【図９−２】
0005994908.tif 000017
【図１０−１】
0005994908.tif 000018
【図１０−２】
0005994908.tif 000019
【図１１−１】
0005994908.tif 000020
【図１１−２】
0005994908.tif 000021
【図１１−３】
0005994908.tif 000022
【図１１−４】
0005994908.tif 000023
【図１２−１】
0005994908.tif 000024
【図１２−２】
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【図１３−１】
0005994908.tif 000026
【図１３−２】
0005994908.tif 000027
【図１３−３】
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【図１４】
0005994908.tif 000029
【図１５−１】
0005994908.tif 000030
【図１５−２】
0005994908.tif 000031
【図１５−３】
0005994908.tif 000032
【図１６】
0005994908.tif 000033
【図１７】
0005994908.tif 000034
【図１８−１】
0005994908.tif 000035
【図１８−２】
0005994908.tif 000036
【図１８−３】
0005994908.tif 000037
【図１８−４】
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【図１８−５】
0005994908.tif 000039
【図１８−６】
0005994908.tif 000040
【図１９】
0005994908.tif 000041
【図２０】
0005994908.tif 000042
【図２１】
0005994908.tif 000043
【図２２】
0005994908.tif 000044
【図２３】
0005994908.tif 000045
【図２４−１】
0005994908.tif 000046
【図２４−２】
0005994908.tif 000047
【図２５−１】
0005994908.tif 000048
【図２５−２】
0005994908.tif 000049
【図２６】
0005994908.tif 000050
【図２７】
0005994908.tif 000051
【図２８】
0005994908.tif 000052
【図２９】
0005994908.tif 000053
【図３０】
0005994908.tif 000054
【図３１】
0005994908.tif 000055
【図３２】
0005994908.tif 000056
【図３３−１】
0005994908.tif 000057
【図３３−２】
0005994908.tif 000058
【図３４】
0005994908.tif 000059
【図３５】
0005994908.tif 000060
【図３６】
0005994908.tif 000061
【図３７】
0005994908.tif 000062
【図３８】
0005994908.tif 000063
【図３９】
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【図４０】
0005994908.tif 000065
【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
0005994908.tif 000069
【図４５】
0005994908.tif 000070
【図４６】
0005994908.tif 000071
【図４７】
0005994908.tif 000072
【図４８】
0005994908.tif 000073
【図４９】
0005994908.tif 000074
【図５０】
0005994908.tif 000075
【図５１】
0005994908.tif 000076
【図５２−１】
0005994908.tif 000077
【図５２−２】
0005994908.tif 000078
【図５２−３】
0005994908.tif 000079
【図５２−４】
0005994908.tif 000080
【図５２−５】
0005994908.tif 000081
【図５３−１】
0005994908.tif 000082
【図５３−２】
0005994908.tif 000083
【図５３−３】
0005994908.tif 000084
【図５４−１】
0005994908.tif 000085
【図５４−２】
0005994908.tif 000086
【図５５】
0005994908.tif 000087
【図５６】
0005994908.tif 000088
【図５７−１】
0005994908.tif 000089
【図５７−２】
0005994908.tif 000090
【図５７−３】
0005994908.tif 000091
【図５７−４】
0005994908.tif 000092
【図５７−５】
0005994908.tif 000093
【図５７−６】
0005994908.tif 000094
【図５８】
0005994908.tif 000095
【図５９−１】
0005994908.tif 000096
【図５９−２】
0005994908.tif 000097
【図５９−３】
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【図５９−４】
0005994908.tif 000099
【図５９−５】
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【図５９−６】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９−１】
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【図６９−２】
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【図６９−３】
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【図６９−４】
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【図６９−５】
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【図６９−６】
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【図７０】
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【図７１】
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【図７２】
0005994908.tif 000119
【図７３】
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【図７４−１】
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【図７４−２】
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【図７４−３】
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【図７４−４】
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【図７４−５】
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【図７４−６】
0005994908.tif 000126
【図７４−７】
0005994908.tif 000127
【図７５】
0005994908.tif 000128
【図７６−１】
0005994908.tif 000129
【図７６−２】
0005994908.tif 000130
【図７６−３】
0005994908.tif 000131
【図７６−４】
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【図７６−５】
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【図７６−６】
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【図７７】
0005994908.tif 000135
【図７８】
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【図７９】
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【図８０】
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【図８１】
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【図８２】
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【図８３】
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【図８４】
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【図８５】
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【図８６】
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【図８７】
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【図８８】
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【図８９】
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【図９０】
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【図９１】
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【図９２】
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【図９３】
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【図９４】
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【図９５】
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【図９６】
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【図９７】
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【図９８】
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【図９９】
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【図１００】
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【図１０１】
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【図１０２】
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【図１０３】
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【図１０４】
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【図１０５】
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【図１０６】
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【図１０７】
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【図１０８】
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【図１０９】
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【図１１０】
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【図１１２】
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【図１１４−１】
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【図１１４−２】
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【図１１４−３】
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【図１１４−４】
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【図１１５−１】
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【図１１５−２】
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【図１１５−３】
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【図１１５−４】
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【図１１６−１】
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【図１１６−２】
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【図１１６−３】
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【図１１６−４】
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【図１１７−１】
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【図１１７−２】
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【図１１７−３】
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【図１１７−４】
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【図１１８−１】
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【図１１８−２】
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【図１１８−３】
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【図１１８−４】
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【図１１９−１】
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【図１１９−２】
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【図１１９−３】
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【図１１９−４】
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【図１２０】
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【図１１１】
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【図１１３−１】
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【図１１３−２】
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