(57)【要約】【課題】回折干渉光を利用して分解能を向上させつつ、小型化及び製造等を容易にすることができるロータリエンコーダ、ロータリモータ、ロータリモータシステム、ディスク及びロータリエンコーダの製造方法を提供すること。【解決手段】エンコーダ１００は、回転軸ＡＸ周りに回転可能に配置され、回転格子Ｌがそれぞれ形成されたリング状の１以上のトラックＴＡ〜ＴＣを有する円板状のディスク１１０と、回転格子Ｌと回折干渉光学系を構成するようにディスク１１０に対向して固定配置され１以上の固定格子Ｇ１，Ｇ２が形成されたマスク１２０と、を備え、少なくとも１の回転格子ＬＡ，ＬＢに含まれる複数のスリットＳＬＡ，ＳＬＢは、該スリットＳＬＡ，ＳＬＢのピッチｐＬＡ，ｐＬＢを所定の値に設定可能なように、回転軸ＡＸを中心とした複数の放射状線ＬＩＮＥ１を所定の湾曲度合いＣで周方向に向けて湾曲させた湾曲線ＬＩＮＥ２に沿って形成される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸周りに回転可能に配置され、光学的な回転格子がそれぞれ形成されたリング状の１又は２以上のトラックを有する円板状のディスクと、
前記回転格子と回折干渉光学系を構成するように前記ディスクに対向して固定配置され、光学的な１又は２以上の固定格子が形成されたマスクと、
を備え、
少なくとも１の前記トラックの回転格子に含まれる複数のスリットそれぞれは、該スリットのピッチを所定の値に設定可能なように、前記回転軸を中心とした複数の放射状線それぞれを所定の湾曲度合いで周方向に向けて湾曲させた湾曲線に沿って形成されることを特徴とする、ロータリエンコーダ。
【請求項２】
前記少なくとも１のトラックのスリットにおける湾曲度合いは、該トラックにおけるスリットのピッチが１以上の他の前記トラックのスリットのピッチと等しくなるように、設定されることを特徴とする、請求項１に記載のロータリエンコーダ。
【請求項３】
前記少なくとも１のトラックの回転格子と該回転格子に対応する少なくとも１の前記固定格子との間のギャップは、前記他のトラックの回転格子と該回転格子に対応する少なくとも１の前記固定格子との間のギャップと等しいことを特徴とする、請求項２に記載のロータリエンコーダ。
【請求項４】
前記少なくとも１のトラックの前記スリットにおける湾曲度合いは、前記他のトラックの前記スリットにおける湾曲度合いと異なることを特徴とする、請求項２又は３に記載のロータリエンコーダ。
【請求項５】
前記少なくとも１のトラックのスリットにおける湾曲方向は、該トラックに隣接する他のトラックの前記スリットにおける湾曲方向と逆の周方向であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかの１項に記載のロータリエンコーダ。
【請求項６】
前記トラックの回転格子に含まれる複数のスリットは、反射スリットであり、
１の当該回転格子に対応する２の前記固定格子は、前記ディスクの同一面側に配置されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のロータリエンコーダ。
【請求項７】
前記湾曲線に沿って前記スリットが形成された前記トラックに対応した前記固定格子は、前記湾曲線の接線と平行に形成されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のロータリエンコーダ。
【請求項８】
回転シャフトを回転させるモータ部と、
前記回転シャフトに連結されて前記回転シャフトの位置を測定するロータリエンコーダと、
を備え、
前記ロータリエンコーダは、
前記回転シャフトの回転にあわせて回転軸周りに回転可能に配置され、光学的な回転格子がそれぞれ形成されたリング状の１又は２以上のトラックを有する円板状のディスクと、
前記回転格子と回折干渉光学系を構成するように前記ディスクに対向して固定配置され、光学的な１又は２以上の固定格子が形成されたマスクと、
を備え、
少なくとも１の前記トラックの回転格子に含まれる複数のスリットそれぞれは、該スリットのピッチを所定の値に設定可能なように、前記回転軸を中心とした複数の放射状線それぞれを所定の湾曲度合いで周方向に向けて湾曲させた湾曲線に沿って形成されることを特徴とする、ロータリモータ。
【請求項９】
回転シャフトを回転させるモータ部と、
前記回転シャフトに連結されて前記回転シャフトの位置を測定するロータリエンコーダと、
前記ロータリエンコーダが検出した位置に基づいて、前記モータ部の回転を制御する制御部と、
を備え、
前記ロータリエンコーダは、
前記回転シャフトの回転にあわせて回転軸周りに回転可能に配置され、光学的な回転格子がそれぞれ形成されたリング状の１又は２以上のトラックを有する円板状のディスクと、
前記回転格子と回折干渉光学系を構成するように前記ディスクに対向して固定配置され、光学的な１又は２以上の固定格子が形成されたマスクと、
を備え、
少なくとも１の前記トラックの回転格子に含まれる複数のスリットそれぞれは、該スリットのピッチを所定の値に設定可能なように、前記回転軸を中心とした複数の放射状線それぞれを所定の湾曲度合いで周方向に向けて湾曲させた湾曲線に沿って形成されることを特徴とする、ロータリモータシステム。
【請求項１０】
円板状に形成され、
光学的な１又は２以上の固定格子が形成されたマスクと対向して回転軸周りに回転可能に配置されてロータリエンコーダに使用された場合に、前記固定格子と回折干渉光学系を形成する光学的な回転格子がそれぞれ形成されたリング状の１又は２以上のトラックを有し、
少なくとも１の前記トラックの回転格子に含まれる複数のスリットそれぞれは、該スリットのピッチを所定の値に設定可能なように、前記回転軸を中心とした複数の放射状線それぞれを所定の湾曲度合いで周方向に向けて湾曲させた湾曲線に沿って形成されることを特徴とする、ディスク。
【請求項１１】
回転軸周りに回転可能に配置され光学的な回転格子がそれぞれ形成されたリング状の１又は２以上のトラックを有する円板状のディスクと、前記回転格子と回折干渉光学系を構成するように前記ディスクに対向して固定配置され光学的な１又は２以上の固定格子が形成されたマスクと、を有するロータリエンコーダの製造方法であって、
前記１又は２以上のトラックそれぞれの回折格子に含まれる複数のスリットの数を、所望の周期信号が得られるように決定するスリット数決定ステップと、
少なくとも１の前記トラックについて、前記回転軸を中心として、前記スリット数決定ステップで決定したスリットの数と等しい複数の放射状線を、前記回転軸を中心に等角度で設定する放射状線設定ステップと、
前記少なくとも１のトラックについて、前記複数のスリットのピッチが所定の値になるように、前記複数の放射状線それぞれを所定の湾曲度合いで周方向に向けて湾曲して、複数の湾曲線を設定する湾曲線設定ステップと、
前記少なくとも１のトラックの前記複数のスリットを、前記複数の湾曲線に沿って形成するスリット形成ステップと、
を有することを特徴とする、ロータリエンコーダの製造方法。
【請求項１２】
前記湾曲線設定ステップでは、前記少なくとも１のトラックのスリットにおける湾曲度合いを、該トラックにおけるスリットのピッチが１以上の他の前記トラックのスリットのピッチと等しくなるように設定することを特徴とする、請求項１１に記載のロータリエンコーダの製造方法。
【請求項１３】
前記少なくとも１のトラックの回転格子と該回転格子に対応する少なくとも１の前記固定格子との間のギャップが、前記他のトラックの回転格子と該回転格子に対応する少なくとも１の前記固定格子との間のギャップと等しくなるように、前記マスクを配置するマスク配置ステップを更に有することを特徴とする、請求項１２に記載のロータリエンコーダの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータリエンコーダ、ロータリモータ、ロータリモータシステム、ディスク及びロータリエンコーダの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体の位置や速度等の物理量を測定するために、エンコーダが使用される。
このエンコーダは、移動体の移動方向に応じて、主に回転型（以下「ロータリ」ともいう。）と直線型（以下「リニア」ともいう。）に大別される。
【０００３】
ロータリエンコーダは、回転位置検出装置等ともいわれ、移動体（回転体）の位置（角度）や速度（回転速度）等を検出する。一方、リニアエンコーダは、直線位置検出装置等ともいわれ、移動体の位置や速度等を検出する。
【０００４】
一方、エンコーダは、検出原理等に応じて、非接触型であれば「磁気式（レゾルバを含む。）」と「光学式」とに大別される。磁気式エンコーダは、光学式エンコーダに比べて、例えば耐環境性能等が優れている特性を有する。光学式エンコーダは、磁気式エンコーダに比べて、例えば位置分解性能等が優れている特性を有する。また、両者の特性を有するように、磁気及び光の両者を利用したエンコーダ（「ハイブリッド式」ともいう。）も開発されている。
【０００５】
更に、エンコーダは、位置検出方法等に応じて、インクリメンタル型（以下「インクレ」ともいう。）と、アブソリュート型（以下「アブソ」ともいう。）に大別される。インクレ型エンコーダは、主に、移動体の原点位置からの相対位置を検出する。具体的には、インクレ型エンコーダでは、予め原点位置を検出し、その原点位置からの移動量に応じたパルス信号等の周期信号を取得し、その周期信号を積算等の処理を行うことで位置等を検出する。一方、アブソ型エンコーダは、絶対値エンコーダともいわれ、移動体の絶対位置を検出する。
【０００６】
上記様々な種類のエンコーダは、使用用途に必要とされる特性に応じて、各形式のエンコーダが適宜選択されて使用される。特に、エンコーダは、例えば位置制御や速度制御などの制御を行うサーボモータ（ロータリモータ及びリニアモータ等を含む。）等にとって、現在位置等を把握する上で重要な役割を担う。換言すれば、モータに対して選定されて使用されるエンコーダの性能や特性は、そのモータの性能や特性をも左右しえる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３５０９８３０号
【特許文献２】特開平６−３４７２９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以下、光学式エンコーダについて説明する。
光学式エンコーダとして、複数のスリット（反射型及び透過型を含む。）で形成された格子を利用したものが開発されている。この光学格子を利用したエンコーダは、単に格子を透過又は反射した光を利用する「幾何光学型」と、複数の格子による回折干渉光を利用する「回折干渉光学型」とに大別される（特許文献１，２参照。）。
【０００９】
幾何光学型エンコーダは、格子を形成するスリットにより反射又は透過した光を回折干渉させずに受光し、その受光回数等により位置変化等を特定する。この幾何光学型エンコーダでは、１の格子のスリット間隔（以下「ピッチｐ」ともいう。）を一定にした場合、その格子と他の格子又は受光部等との間の距離（以下「ギャップｇ」ともいう。）が長くなるほど、検出精度が低下しやすいという特性を有する。
【００１０】
一方、回折干渉光学型エンコーダは、複数の格子による回折干渉光を利用し、その回折干渉光の受光回数等により位置変化等を特定する。よって、この回折干渉光学型エンコーダは、幾何光学型エンコーダよりもＳ／Ｎ比（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）を高めることができる。そればかりか、回折干渉光学型エンコーダは、ギャップｇを比較的長く設定したとしても、検出精度に影響しにくいという特性を有する。このことは、構成部品同士の機械的干渉が生じる可能性を低減して、衝撃などの耐環境性能を向上させることができることも意味する。このように回折干渉光学型エンコーダは、幾何光学型エンコーダに比べて有利な点が多い。
【００１１】
しかし、回折干渉光学型エンコーダでは、回折干渉光学系を構成する必要があるため、複数の格子（回折格子）それぞれにおけるピッチｐと、各格子の間隔であるギャップｇとが適切な値に設定されることになる。このピッチｐとギャップｇとの関係は、エンコーダ自体の開発や製造における制約となる。つまり、ピッチｐ又はギャップｇを適切な値から変更すれば、回折干渉光の質が低下して検出する周期信号のＳ／Ｎ比が低下してしまう。一方、ピッチｐ又はギャップｇを適切な値に維持するためには、更にピッチｐ及びギャップｇと共に周期信号の周期数（スリット本数に対応して変化）やスリットの形成位置等をも考慮して回折干渉光学系を設計・開発する必要がある。
【００１２】
従って、自由度が低下して設計・開発が容易でなく、また、回折干渉光学系毎に調整が必要なため製造も容易でない。更に、このような設計・開発の制約により、装置自体を小型化することが難しい。
【００１３】
この設計・開発・製造への制約は、１の周期信号を得るために１セットの回折干渉光学系を使用する場合でも生じえる。しかし、特に、例えばアブソ型エンコーダのように複数の周期信号を得るために複数セットの回折干渉光学系を使用する場合、各回折干渉光学系のセット毎に設計・開発・製造する必要があるため、これらへの制約度合いは一層大きくなる。
【００１４】
そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、回折干渉光を利用して分解能を向上させつつ、小型化及び設計・開発・製造等を容易にすることが可能な、ロータリエンコーダ、ロータリモータ、ロータリモータシステム、ディスク及びロータリエンコーダの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、回転軸周りに回転可能に配置され、光学的な回転格子がそれぞれ形成されたリング状の１又は２以上のトラックを有する円板状のディスクと、
上記回転格子と回折干渉光学系を構成するように上記ディスクに対向して固定配置され、光学的な１又は２以上の固定格子が形成されたマスクと、
を備え、
少なくとも１の上記トラックの回転格子に含まれる複数のスリットそれぞれは、該スリットのピッチを所定の値に設定可能なように、上記回転軸を中心とした複数の放射状線それぞれを所定の湾曲度合いで周方向に向けて湾曲させた湾曲線に沿って形成されることを特徴とする、ロータリエンコーダが提供される。
【００１６】
また、上記少なくとも１のトラックのスリットにおける湾曲度合いは、該トラックにおけるスリットのピッチが１以上の他の上記トラックのスリットのピッチと等しくなるように、設定されてもよい。
【００１７】
また、上記少なくとも１のトラックの回転格子と該回転格子に対応する少なくとも１の上記固定格子との間のギャップは、上記他のトラックの回転格子と該回転格子に対応する少なくとも１の上記固定格子との間のギャップと等しくてもよい。
【００１８】
また、上記少なくとも１のトラックの上記スリットにおける湾曲度合いは、上記他のトラックの上記スリットにおける湾曲度合いと異なってもよい。
【００１９】
また、上記少なくとも１のトラックのスリットにおける湾曲方向は、該トラックに隣接する他のトラックの上記スリットにおける湾曲方向と逆の周方向であってもよい。
【００２０】
また、上記トラックの回転格子に含まれる複数のスリットは、反射スリットであり、
１の当該回転格子に対応する２の上記固定格子は、上記ディスクの同一面側に配置されてもよい。
【００２１】
また、上記湾曲線に沿って上記スリットが形成された上記トラックに対応した上記固定格子は、上記湾曲線の接線と平行に形成されてもよい。
【００２２】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、回転シャフトを回転させるモータ部と、
上記回転シャフトに連結されて上記回転シャフトの位置を測定するロータリエンコーダと、
を備え、
上記ロータリエンコーダは、
上記回転シャフトの回転にあわせて回転軸周りに回転可能に配置され、光学的な回転格子がそれぞれ形成されたリング状の１又は２以上のトラックを有する円板状のディスクと、
上記回転格子と回折干渉光学系を構成するように上記ディスクに対向して固定配置され、光学的な１又は２以上の固定格子が形成されたマスクと、
を備え、
少なくとも１の上記トラックの回転格子に含まれる複数のスリットそれぞれは、該スリットのピッチを所定の値に設定可能なように、上記回転軸を中心とした複数の放射状線それぞれを所定の湾曲度合いで周方向に向けて湾曲させた湾曲線に沿って形成されることを特徴とする、ロータリモータが提供される。
【００２３】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、回転シャフトを回転させるモータ部と、
上記回転シャフトに連結されて上記回転シャフトの位置を測定するロータリエンコーダと、
上記ロータリエンコーダが検出した位置に基づいて、上記モータ部の回転を制御する制御部と、
を備え、
上記ロータリエンコーダは、
上記回転シャフトの回転にあわせて回転軸周りに回転可能に配置され、光学的な回転格子がそれぞれ形成されたリング状の１又は２以上のトラックを有する円板状のディスクと、
上記回転格子と回折干渉光学系を構成するように上記ディスクに対向して固定配置され、光学的な１又は２以上の固定格子が形成されたマスクと、
を備え、
少なくとも１の上記トラックの回転格子に含まれる複数のスリットそれぞれは、該スリットのピッチを所定の値に設定可能なように、上記回転軸を中心とした複数の放射状線それぞれを所定の湾曲度合いで周方向に向けて湾曲させた湾曲線に沿って形成されることを特徴とする、ロータリモータシステムが提供される。
【００２４】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、円板状に形成され、
光学的な１又は２以上の固定格子が形成されたマスクと対向して回転軸周りに回転可能に配置されてロータリエンコーダに使用された場合に、上記固定格子と回折干渉光学系を形成する光学的な回転格子がそれぞれ形成されたリング状の１又は２以上のトラックを有し、
少なくとも１の上記トラックの回転格子に含まれる複数のスリットそれぞれは、該スリットのピッチを所定の値に設定可能なように、上記回転軸を中心とした複数の放射状線それぞれを所定の湾曲度合いで周方向に向けて湾曲させた湾曲線に沿って形成されることを特徴とする、ディスクが提供される。
【００２５】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、回転軸周りに回転可能に配置され光学的な回転格子がそれぞれ形成されたリング状の１又は２以上のトラックを有する円板状のディスクと、上記回転格子と回折干渉光学系を構成するように上記ディスクに対向して固定配置され光学的な１又は２以上の固定格子が形成されたマスクと、を有するロータリエンコーダの製造方法であって、
上記１又は２以上のトラックそれぞれの回折格子に含まれる複数のスリットの数を、所望の周期信号が得られるように決定するスリット数決定ステップと、
少なくとも１の上記トラックについて、上記回転軸を中心として、上記スリット数決定ステップで決定したスリットの数と等しい複数の放射状線を、上記回転軸を中心に等角度で設定する放射状線設定ステップと、
上記少なくとも１のトラックについて、上記複数のスリットのピッチが所定の値になるように、上記複数の放射状線それぞれを所定の湾曲度合いで周方向に向けて湾曲して、複数の湾曲線を設定する湾曲線設定ステップと、
上記少なくとも１のトラックの上記複数のスリットを、上記複数の湾曲線に沿って形成するスリット形成ステップと、
を有することを特徴とする、ロータリエンコーダの製造方法が提供される。
【００２６】
また、上記湾曲線設定ステップでは、上記少なくとも１のトラックのスリットにおける湾曲度合いを、該トラックにおけるスリットのピッチが１以上の他の上記トラックのスリットのピッチと等しくなるように設定してもよい。
【００２７】
また、上記少なくとも１のトラックの回転格子と該回転格子に対応する少なくとも１の上記固定格子との間のギャップが、上記他のトラックの回転格子と該回転格子に対応する少なくとも１の上記固定格子との間のギャップと等しくなるように、上記マスクを配置するマスク配置ステップを更に有してもよい。
【発明の効果】
【００２８】
以上説明したように本発明によれば、湾曲線に沿って形成される回転格子の湾曲度合いを適宜設定することでピッチを適切な値に設定することが可能であるため、ギャップや回転格子の形成位置などを任意に設定できる。従って、回折干渉光を利用して分解能を向上させつつ、設計・開発の自由度を高めることができる。その結果、装置自体の小型化が可能で、かつ、製造が容易な回折干渉光学系を使用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るロータリモータシステムの構成について説明するための説明図である。
【図２】同実施形態に係るロータリエンコーダの構成について説明するための説明図である。
【図３】同実施形態に係るロータリエンコーダが有するディスクについて説明するための説明図である。
【図４】同実施形態に係るロータリエンコーダが有する光学検出機構について説明するための説明図である。
【図５】同実施形態に係るロータリエンコーダが有する光学検出機構について説明するための説明図である。
【図６】同実施形態に係るロータリエンコーダが有する湾曲スリットについて説明するための説明図である。
【図７Ａ】同実施形態に係るロータリエンコーダが有する位置データ生成部について説明するための説明図である。
【図７Ｂ】同実施形態に係るロータリエンコーダが有する位置データ生成部について説明するための説明図である。
【図７Ｃ】同実施形態に係るロータリエンコーダが有する位置データ生成部について説明するための説明図である。
【図７Ｄ】同実施形態に係るロータリエンコーダが有する位置データ生成部について説明するための説明図である。
【図８】同実施形態に係るロータリエンコーダの製造方法について説明するための説明図である。
【図９】同実施形態の実施例に係るロータリエンコーダが有するディスクについて説明するための説明図である。
【図１０】比較例１に係るロータリエンコーダが有するディスクについて説明するための説明図である。
【図１１】比較例２に係るロータリエンコーダが有するディスクについて説明するための説明図である。
【図１２】比較例３に係るロータリエンコーダが有するディスクについて説明するための説明図である。
【図１３】本発明の第２実施形態に係るロータリエンコーダが有するディスクの構成について説明するための説明図である。
【図１４】本発明の第３実施形態に係るロータリエンコーダが有するディスクの構成について説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下に添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能を有する構成要素は、原則として同一の符号で表し、これらの構成要素についての重複説明は、適宜省略するものとする。
【００３１】
以下で説明する本発明の各実施形態では、アブソ型のロータリエンコーダを有するロータリモータシステムを例に挙げて説明する。つまり、各実施形態に係るロータリエンコーダは、ロータリモータに適用され、ロータリモータの回転角度θを位置ｘとして検出する。しかしながら、ここで説明する各実施形態に係るロータリエンコーダは、例えば原動機やステアリング等のように一定の回転軸周りに回転する様々な回転体に対して適用可能であることは言うまでもない。
【００３２】
なお、本発明の各実施形態について理解が容易になるように以下の順序で説明することとする。
＜１．第１実施形態＞
（１−１．第１実施形態に係るロータリモータシステム）
（１−２．第１実施形態に係るロータリエンコーダ）
（１−２−１．ディスク１１０）
（トラックＴＡ〜ＴＣ）
（スリットＳの形状）
（磁石ＭＧ）
（１−２−２．検出部ＭＸ，検出部１３０Ａ〜１３０Ｃ）
（１Ｘ検出機構）
（光学検出機構）
（１−２−３．湾曲スリットの構成）
（一のトラックＴ内の湾曲スリット）
（湾曲スリットと固定格子側のスリットの位置関係）
（複数のトラック間の関係における湾曲スリット）
（１−２−４．位置データ生成部１４０）
（１−３．第１実施形態に係るロータリモータシステムの動作）
（１−４．第１実施形態に係るロータリエンコーダの製造方法）
（１−５．第１実施形態に係るロータリエンコーダシステムによる効果の例）
（１−６．第１実施形態に係るロータリエンコーダの実施例）
＜２．第２実施形態＞
＜３．第３実施形態＞
【００３３】
＜１．第１実施形態＞
（１−１．第１実施形態に係るロータリモータシステム）
まず、図１を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係るロータリモータシステムの構成について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るロータリモータシステムの構成について説明するための説明図である。
【００３４】
図１に示すように、本実施形態に係るロータリモータシステム（以下単に「モータシステム」ともいう。）１は、ロータリモータ（以下単に「モータ」ともいう。）１０と、制御部２０とを有する。また、モータ１０は、ロータリエンコーダ（以下単に「エンコーダ」ともいう。）１００と、ロータリモータ部（以下単に「モータ部」ともいう。）２００とを有する。
【００３５】
モータ部２００は、エンコーダ１００を含まない動力発生源の一例である。このモータ部２００を単にモータという場合もある。モータ部２００は、少なくとも一側に回転シャフト２０１を有し、この回転シャフト２０１を回転軸ＡＸ周りに回転させることにより、回転力を出力する。
【００３６】
なお、モータ部２００は、位置データに基づいて制御されるサーボモータであれば特に限定されるものではない。また、モータ部２００は、動力源として電気を使用する電動式モータ部である場合に限られるものではなく、例えば、油圧式モータ部、エア式モータ部、蒸気式モータ部等の他の動力源を使用したモータ部であってもよい。ただし、説明の便宜上、以下ではモータ部２００が電動式モータ部である場合について説明する。
【００３７】
エンコーダ１００は、モータ部２００の回転シャフト２０１とは逆側に配置され、当該回転シャフト２０１に対応して回転する他の回転シャフト（図２における回転シャフト２０２）に連結される。そして、このエンコーダ１００は、回転シャフト２０２の位置を検出することにより、回転力が出力される回転シャフト２０１の位置ｘ（回転角度θ、モータ部２００の位置ｘ等ともいう。）を検出し、その位置ｘを表す位置データを出力する。
【００３８】
ただし、エンコーダ１００は、モータ部２００の位置ｘに加えてか又は代えて、回転シャフト２０１の速度ｖ（回転速度、角速度、モータ部２００の速度ｖ等ともいう。）及び加速度ａ（回転加速度、角加速度、モータ部２００の加速度ａ等ともいう。）の少なくとも一方を検出してもよい。この場合、モータ部２００の速度ｖ及び加速度ａは、位置ｘを時間で１又は２回微分したり後述する周期信号を所定間隔でカウントするなどの処理により検出することが可能である。説明の便宜上、以下ではエンコーダ１００が検出する物理量は位置ｘであるとして説明する。
【００３９】
なお、エンコーダ１００の配置位置は特に限定されるものではない。例えば、エンコーダ１００は、回転シャフト２０１に直接連結されるように配置されてもよく、また、減速機や回転方向変換機などの他の機構を介して回転シャフト２０１等の回転体に連結されてもよい。
【００４０】
制御部２０は、エンコーダ１００から出力される位置データを取得して、当該位置データに基づいて、モータ部２００の回転を制御する。従って、モータ部２００として電動式モータ部が使用される本実施形態では、制御部２０は、位置データに基づいて、モータ部２００に印加する電流又は電圧等を制御することにより、モータ部２００の回転を制御する。更に、制御部２０は、上位制御装置（図示せず）から上位制御信号を取得して、当該上位制御信号に表された位置又は速度等がモータ部２００の回転軸２０１から出力されるように、モータ部２００を制御することも可能である。なお、モータ部２００が、油圧式、エア式、蒸気式などの他の動力源を使用する場合には、制御部２０は、それらの動力源の供給を制御することにより、モータ部２００の回転を制御することが可能である。
【００４１】
（１−２．第１実施形態に係るロータリエンコーダ）
次に、図２及び図３を参照しつつ、本実施形態に係るエンコーダ１００の構成について説明する。図２は、本実施形態に係るロータリエンコーダの構成について説明するための説明図である。図３は、本実施形態に係るロータリエンコーダが有するディスクについて説明するための説明図である。
【００４２】
図２に示すように、本実施形態に係るエンコーダ１００は、回転シャフト１０１と、ディスク１１０と、検出部ＭＸと、検出部１３０Ａ〜１３０Ｃと、位置データ生成部１４０と、を有する。
【００４３】
（１−２−１．ディスク１１０）
ディスク１１０は、図３に示すように円板状に形成され、ディスク中心Ｏが回転軸ＡＸとほぼ一致するように配置される。そして、ディスク１１０は、この回転軸ＡＸ周りに回転可能な回転シャフト１０１を介して、モータ部２００の回転シャフト２０１に対応した回転シャフト２０２に連結される。従って、ディスク１１０は、モータ部２００の回転に応じて回転軸ＡＸ周りに回転可能に配置されることとなる。
【００４４】
図３に示すように、ディスク１１０は、トラックＴＡ〜ＴＣと、磁石ＭＧとを有する。
【００４５】
本実施形態ではアブソ型のエンコーダ１００を例に説明しているので、ディスク１１０は、モータ部１００の回転における絶対位置ｘを精度よく検出するために３本のトラックＴＡ〜ＴＣを有する。なお、このトラックＴの本数は、３本に限られるものではなく、絶対値ｘに要求される検出精度や信号処理に応じて適宜複数本に設定される。また、本発明の各実施形態がインクレ型のエンコーダ１００に適用される場合、トラックＴの本数は、後述する湾曲スリットを有すれば、少なくとも１以上あればよい。
【００４６】
（トラックＴＡ〜ＴＣ）
トラックＴＡ〜ＴＣは、それぞれディスク１１０のディスク中心Ｏを中心とするリング状に所定の幅ｗＡ〜ｗＣで設定される。本実施形態では、各トラックＴＡ〜ＴＣの幅ｗＡ〜ｗＣは同一の幅ｗに設定される（ｗ＝ｗＡ＝ｗＢ＝ｗＣ）。
【００４７】
そして、各トラックＴＡ〜ＴＣは、それぞれ幅ｗの中心における径方向の位置（トラック半径ｒＡ〜ｒＣ）が異なるように配置される。つまり、トラックＴＡ〜ＴCは、ディスク中心Ｏを中心とした同心円状に形成され、ディスク中心Ｏから外周に向けてトラックＴＡ，ＴＢ，ＴＣの順で配置される（ｒＡ＜ｒＢ＜ｒＣ）。
【００４８】
なお、本実施形態では、各トラックＴＡ〜ＴＣの幅ｗＡ〜ｗＣが同一である場合を例示しているが、このトラック幅ｗＡ〜ｗＣは、異なっていても良い。
【００４９】
図３に示すように、各トラックＴＡ〜ＴＣのそれぞれには、光学的な回転格子ＬＡ〜ＬＣ（回転する光学回折格子）が形成される。
【００５０】
回転格子ＬＡ〜ＬＣのそれぞれは、光学的な複数のスリットＳＬＡ〜ＳＬＣを有して、回転格子ＬＡ〜ＬＣ毎にそれぞれ独立した個別の回折干渉光学系の一部を構成する。
【００５１】
スリットＳＬＡ〜ＳＬＣのそれぞれは、光を反射するか（反射スリット）又は光を透過する（透過スリット）ように形成される。
反射スリットとして形成される場合、スリットＳＬは、例えば反射率の高い材質を蒸着するなどの方法により形成されてもよい。一方、ディスク１１０におけるスリットＳＬＡ〜ＳＬＣ以外の部位は、例えば、蒸着等の方法により光を吸収する材質を配置したり、ディスク１１０自体に光を透過する材質を使用するなどの方法で形成されてもよい。また、ディスク１１０自体に光を反射する材質を使用して、スリットＳＬＡ〜ＳＬＣ以外の部位をエッチング等により加工することも可能である。更に、スリットＳＬＡ〜ＳＬＣもＳＬＡ〜ＳＬＣ以外の部位も反射率の高い材料で形成した上で、スリットＳＬＡ〜ＳＬＣとＳＬＡ〜ＳＬＣ以外の部位とにギャップ方向の段差を設けて位相回折格子としてスリット形成することも可能である。
一方、透過スリットとして形成される場合、ディスク１１０自体を光が透過する材質で形成し、スリットＳＬＡ〜ＳＬＣ以外の部位に、吸収又は反射するなどにより光を遮蔽する物質を配置したり光を遮蔽する加工を施すなどの方法で形成されてもよい。ただし、スリットＳＬＡ〜ＳＬＣの形成方法は特に限定されるものではない。
要するに、反射型スリットの場合、スリットＳＬＡ〜ＳＬＣは、光を反射し、それ以外の部位は、光を反射せず、透過型スリットの場合、スリットＳＬＡ〜ＳＬＣは、光を透過し、それ以外の部位は、光を遮蔽することとなる。
【００５２】
以下では、本実施形態では、説明の便宜上、ディスク１１０の各トラックＴＡ〜ＴＣのスリットＳＬＡ〜ＳＬＣが反射スリットである場合について説明する。このようにディスク１１０に反射スリットが使用される場合には、反射型の回折干渉光学系を形成することができるので、ディスク１１０に透過スリットが使用される場合に比べて、ディスク１１０と後述するマスク１２０との間のギャップｇの変動によるノイズや検出精度への影響を低減することが可能である。
【００５３】
各トラックＴＡ〜ＴＣは、トラック半径ｒＡ〜ｒＣが大きいほど、スリットＳＬＡ〜ＳＬＣの本数ｎＡ〜ｎＣが多くなるように形成されることが望ましい。つまり、トラックＴＡ〜ＴＣそれぞれのスリット本数は、トラック半径が「ｒＡ＜ｒＢ＜ｒＣ」であるため、「ｎＡ＜ｎＢ＜ｎＣ」となるように設定される。各トラックＴＡ〜ＴＣからは、それぞれスリット本数ｎＡ〜ｎＣに応じた繰り返し数の３の周期信号が得られることになる。この３の周期信号におけるディスク１１０の１回転（３６０°）あたりの繰り返し数を、それぞれ周期数ｍＡ〜ｍＣともいう。つまり、周期数ｍＡ〜ｍＣそれぞれは、各スリット本数ｎＡ〜ｎＣに応じた数となる。従って、各トラックＴＡ〜ＴＣのスリット本数ｎＡ〜ｎＣは、要求される精度の絶対位置ｘが検出可能なように、必要とされる分解能に応じた数に設定されることが望ましい。
【００５４】
各トラックＴＡ〜ＴＣそれぞれにおけるスリットＳＬＡ〜ＳＬＣの間隔であるピッチｐＬＡ〜ｐＬＣは、本実施形態では、トラックＴＡ〜ＴＣで全てほぼ同じピッチｐＬに設定される（ｐＬ＝ｐＬＡ＝ｐＬＢ＝ｐＬＣ）。ただし、２以上のトラックＴＡ〜ＴＣのピッチｐＬＡ〜ｐＬＣがほぼ同じであればよく、異なるピッチのトラックが含まれてもよい。このように複数のトラックＴＡ〜ＴＣの各ピッチｐＬＡ〜ｐＬＣをほぼ等しく設定することにより、その複数のトラックＴＡ〜ＴＣそれぞれの回折干渉光学系を、同様に形成することが可能となり、設計・開発・製造（製造等ともいう。）を容易にすることが可能である。特に、本実施形態のように全てのトラックＴＡ〜ＴＣのピッチｐＬＡ〜ｐＬＣをほぼ同一にすることで、製造等を大幅に容易にすることが可能である。なお、本実施形態では「ピッチｐＬＡ〜ｐＬＣ」という場合、スリットＳＬＡ〜ＳＬＣそれぞれにおいて、相隣接するスリットの配置間隔を意味するものとする。つまり、ピッチｐＬＡ〜ｐＬＣは、各スリットの中心間距離を意味するものとする。
【００５５】
（スリットＳの形状）
ここで、各トラックＴＡ〜ＴＣそれぞれにおけるスリットＳＬＡ〜ＳＬＣの形状について説明する。
【００５６】
最外周に配置されるトラックＴＣでは、スリットＳＬＣがディスク中心Ｏ（回転軸ＡＸ）を中心として等角度間隔で設定される放射状線（図６の放射状線ＬＩＮＥ１）上に形成される。このような形状のスリットを「放射スリット」ともいう。
【００５７】
一方、本実施形態に係るエンコーダ１００では、上述のように複数のトラックＴＡ〜ＴＣのピッチｐＬＡ〜ｐＬＣをピッチｐＬに揃えることを可能とし、かつ、更に小型化や製造等を大幅に容易にするために、トラックＴＡ，ＴＢのスリットＳＬＡ，ＳＬＢは、放射スリットとは異なる「湾曲スリット」で形成される。なお、トラックＴＣのスリットＳＬＣも湾曲スリットで形成されてもよい。つまり、複数のトラックＴＡ〜ＴＣの少なくともいずれか１以上が湾曲スリットで形成されてもよい。このように湾曲スリットが含まれる場合、上記のようなピッチｐＬＡ〜ｐＬＣの調整・小型化・製造等の容易化を実現することが可能である。この湾曲スリットについては、詳しく後述する。
【００５８】
なお、本実施形態における放射スリット及び湾曲スリットのピッチｐＬＡ〜ｐＬＣは、トラックＴの幅ｗＡ〜ｗＣの中心におけるスリットの間隔（ピッチ）を意味するものとする。
【００５９】
（磁石ＭＧ）
磁石ＭＧは、１回転内の大まかな絶対位置ｘを検出するための１回転検出機構の一例の一部を構成する。磁石ＭＧは、両磁極（Ｎ極及びＳ極）がディスク面と平行な方向でディスク中心Ｏ（回転軸ＡＸ）を挟んで対称に位置するように配置される。この磁石ＭＧは、本実施形態と異なる１回転検出機構が使用される場合、その機構に応じた構成に変更されてもよい（例えば第３実施形態など）。
【００６０】
この１回転検出機構のことを「１Ｘ検出機構」などともいう。
一方、本実施形態では、トラックＴＡ〜ＴＣのスリット本数ｎＡ〜ｎＣは、上述の通り、ｎＡ＜ｎＢ＜ｎＣに設定される。そして、各トラックＴＡ〜ＴＣから得られる周期信号の周期数ｍＡ〜ｍＢは、各トラックＴＡ〜ＴＣ毎の位置検出精度を表し、それぞれスリット本数ｎＡ〜ｎＣに対応する。
【００６１】
換言すれば、１Ｘ検出機構は、上述の通り、１回転内の大まかな絶対位置ｘを検出する。
一方、トラックＴＡによる検出機構は、１回転よりも狭い範囲内での絶対位置ｘを、１Ｘ検出機構よりも高い精度で検出することができる。このトラックＴＡによる検出機構をここでは「ミドルＬ（ロー）検出機構」ともいう。
そして、トラックＴＢによる検出機構は、ミドルＬ検出機構よりも更に狭い範囲内での絶対位置ｘを、ミドルＬ検出機構よりも高い精度で検出することができる。このトラックＴＢによる検出機構をここでは「ミドルＨ（ハイ）検出機構」ともいう。
更に、トラックＴＣによる検出機構は、ミドルＨ検出機構よりも更に狭い範囲内での絶対位置ｘを、ミドルＨ検出機構よりも高い精度で検出することができる。このトラックＴＣによる検出機構をここでは「インクレ検出機構」ともいう。
【００６２】
つまり、本実施形態に係るアブソ型のエンコーダ１００は、１Ｘ、ミドルＬ、ミドルＨ、インクレそれぞれの検出機構による検出位置ｘを処理することにより、インクレ検出機構の検出精度と同程度の絶対位置ｘを検出することになる。
【００６３】
なお、ミドルＬ検出機構、ミドルＨ検出機構及びインクレ検出機構のそれぞれは、スリット本数ｎＡ〜ｎＣやスリット形状などに差異はあるものの、機構毎に別個独立した回折干渉光学系を１つずつ有しており、検出原理として光学式の回折干渉光学系を使用する点などで共通する。そこで、以下では、ミドルＬ検出機構、ミドルＨ検出機構及びインクレ検出機構を総称して「光学検出機構」ともいう。
【００６４】
（１−２−２．検出部ＭＸ，検出部１３０Ａ〜１３０Ｃ）
次に、図２〜図５を参照しつつ、検出部ＭＸ及び検出部１３０Ａ〜１３０Ｃについて説明しつつ、これらの検出機構についてより具体的に説明する。図４及び図５は、本実施形態に係るロータリエンコーダが有する光学検出機構について説明するための説明図である。
【００６５】
（１Ｘ検出機構）
検出部ＭＸは、磁石ＭＧに対向して配置され、磁石ＭＧと共に１Ｘ検出機構を構成する。検出部ＭＸと磁石ＭＧとの間のギャップｇは、図２に示すように、他の検出部１３０Ａ〜１３０Ｃとディスク１１０との間のギャップｇと同一に設定される。その結果、検出器ＭＸ，１３０Ａ〜１３０Ｃのギャップｇを同時に調整することが可能になり、製造等が容易になる。ただし、この検出部ＭＸのギャップｇを、検出器１３０Ａ〜１３０Ｃのギャップｇと異なる値にすることも可能である。
【００６６】
そして、検出部ＭＸは、ディスク１１０の回転に応じた磁石ＭＧの磁界の向きの回転を検出する。検出部ＭＸは、このように磁界の向きを検出可能な構成であれば、特に限定されるものではない。なお、検出部ＭＸの一例として、例えばＭＲ（磁気抵抗効果：Ｍａｇｎｅｔｒｏ  Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ  ｅｆｆｅｃｔ）素子やＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果：Ｇｉａｎｔ  Ｍａｇｎｅｔｒｏ  Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ  ｅｆｆｅｃｔ）素子などのような磁気角度センサを使用することが可能である。また、検出部ＭＸとして、例えばホール素子などの磁界検出素子を使用して、回転軸ＡＸに対して垂直な２軸方向の磁界の強度を検出し、磁界検出素子からの検出信号に基づいて磁石ＭＧの磁界の向きを算出することで、ディスク１１０の回転を検出することも可能である。
【００６７】
検出部ＭＸによる検出信号は、ディスク１１０の回転角度θ（位置ｘ）が３６０°回転する間に電気角φｘで３６０°回転する正弦波状の電気信号となる。そして、この検出信号は、ディスク１１０の１回転あたりの大まかな絶対位置ｘを表す。検出部ＭＸが検出する電気信号を、ここでは「１Ｘ信号」ともいう。この１Ｘ信号は、位置データ生成部１４０に出力される。
【００６８】
（光学検出機構）
検出部１３０Ａは、トラックＴＡに対向して配置され、トラックＴＡと共にミドルＬ検出機構を構成する。検出部１３０Ｂは、トラックＴＢに対向して配置され、トラックＴＢと共にミドルＨ検出機構を構成する。検出部１３０Ｃは、トラックＴＣに対向して配置され、トラックＴＣと共にインクレ検出機構を構成する。
【００６９】
検出部１３０Ａ〜１３０Ｃによる各光学検出機構は、上述の通り、それぞれ独立した回折干渉光学系を有する点などで共通する。従って、ここでは、図４を参照しつつ、一の光学検出機構を例に説明し、各光学検出機構毎に異なる点については、個別に追記することとする。
【００７０】
これに伴い、一の光学検出機構を例に説明する場合、以下では、図４に示すように、その光学検出機構に対応する検出部（検出部１３０Ａ〜１３０Ｃ）、トラック（トラックＴＡ〜ＴＣ）及び回転格子（回転格子ＬＡ〜ＬＣ）を単に「検出部１３０」、「トラックＴ」及び「回転格子Ｌ」ともいい、その回転格子Ｌに含まれるスリット（スリットＳＬＡ〜ＳＬＣ）を単に「スリットＳＬ」ともいう。そして、そのスリットＳＬのピッチ（ピッチｐＬＡ〜ｐＬＣ）を単に「ピッチｐＬ」ともいい、スリット本数（スリット本数ｎＡ〜ｎＣ）を単に「スリット本数ｎ」ともいい、この光学検出機構から得られる周期信号の周期数（周期数ｍＡ〜ｍＣ）を単に「周期数ｍ」ともいう。
【００７１】
図４に示すように、検出部１３０は、マスク１２０と、発光部１３１と、受光部１３２とを有する。
【００７２】
マスク１２０は、ギャップｇを間にあけてディスク１１０に対向して固定配置される。また、マスク１２０は、光を遮蔽する材料で形成される一方、光を透過する複数のスリットＳＧ１，ＳＧ２をそれぞれ有する２の光学的な固定格子Ｇ１，Ｇ２（固定する回折格子）を有する。つまり、マスク１２０は、固定格子Ｇ１，Ｇ２のスリットＳＧ１，ＳＧ２で光を透過することになり、この固定格子Ｇ１，Ｇ２は、回転格子Ｌと共に３格子の回折干渉光学系を構成する。
【００７３】
本実施形態において固定格子Ｇ１と固定格子Ｇ２とは、同一のマスク１２０に形成される。なお、固定格子Ｇ１と固定格子Ｇ２とは、別体のマスク１２０に形成されてもよい。固定格子Ｇ１と固定格子Ｇ２とは、別体のマスク１２０に形成される場合、ディスク１１０の同一面側において、固定格子Ｇ１と回転格子Ｌとの間の距離（ギャップｇ）と回転格子Ｌと固定格子Ｇ２との間の距離（ギャップｇ）とが等しくなるように配置されることが望ましい。このような回転格子Ｌからの距離が等しい２の固定格子Ｇ１，Ｇ２を使用し、かつ、回転格子ＬのスリットＳＬに反射型スリットを使用すると、ディスク１１０と検出部１３０との位置関係が変動しても、両固定格子Ｇ１，Ｇ２それぞれのギャップｇが常に一定になる。よって、ギャップｇの変動が回折干渉光学系に与える影響を、低減することができる。
【００７４】
ここで、各光学検出機構の検出部１３０Ａ〜１３０Ｃそれぞれのギャップｇの関係について説明する。
【００７５】
本実施形態では、各トラックＴＡ〜ＴＣのスリットＳＬＡ〜ＳＬＣのピッチｐＬＡ〜ｐＬＣが相互にほぼ等しくピッチｐＬに設定されるので、検出部１３０Ａ〜１３０Ｃと、トラックＴＡ〜ＴＣつまりディスク１１０との間のギャップｇは、相互にほぼ等しく設定され得る。つまり、本実施形態では、回転格子ＬＡとそれに対応する固定格子Ｇ１，Ｇ２との間のギャップｇと、回転格子ＬＢとそれに対応する固定格子Ｇ１，Ｇ２との間のギャップｇと、回転格子ＬＣとそれに対応する固定格子Ｇ１，Ｇ２との間のギャップｇとは、図２に示すように、全てほぼ等しく設定され得る。
【００７６】
このように設定される場合、検出部１３０Ａ〜１３０Ｃそれぞれに対してギャップｇに応じた回折干渉光学系を共通で設計・開発することができ、かつ、製造時のギャップｇの調整を各検出部１３０Ａ〜１３０Ｃに対して同時に行うことができる。よって、製造等を容易にすることが可能である。なお、このように検出部１３０Ａ〜１３０Ｃのギャップｇが相等しく設定されるため、図４に示す検出部１３０Ａ〜１３０Ｃそれぞれのマスク１２０を一体に形成したり、検出部１３０Ａ〜１３０Ｃを一体に構成することにより、更に製造等を容易にすることも可能である。
【００７７】
なお、このような作用効果は、いずれか２つの回転格子ＬＡ〜ＬＣ（１のトラック及び他のトラックの一例）とそれに対応する固定格子Ｇ１，Ｇ２との間のギャップｇを揃えるだけでも、同様に奏されることは言うまでもない。ただし、ギャップｇが揃えられる光学検出機構は、トラックＴのピッチｐＬが相等しく設定された光学検出機構であることが望ましい。
【００７８】
次に、発光部１３１及び受光部１３２について説明しつつ、固定格子Ｇ１，Ｇ２それぞれについて説明する。
【００７９】
発光部１３１は、光源を有して、マスク１２０の固定格子Ｇ１に向けて光を照射する。発光部１３１が照射する光の波長や強度は特に限定されるものではないが、回折干渉光学系の特性や必要な位置分解能等に応じて適宜決定されてもよい。また、この照射光は、本実施形態では、拡散光が使用される。拡散光を使用することで、後述する固定格子Ｇ１の各スリットＳＧ１を略線光源とみなすことができ、回折干渉効果を高めることができる。なお、このようにスリットＳＧ１を略線光源とみなすことができれば、照射光として、平行光やレーザ光、集束光などを使用することも可能である。発光部１３１は、平行光・レーザ光・集束光・拡散光など、使用する光の特性等に応じて、拡散レンズなどの所定の光学素子を有してもよいことは言うまでもない。
【００８０】
固定格子Ｇ１は、発光部１３１が照射する光が入射する位置に形成される。この固定格子Ｇ１は、透過型の複数のスリットＳＧ１を有しており、その複数のスリットＳＧ１により入射した光を回折させる。その結果、各スリットＳＧ１は、それぞれディスク１１０に照射される光を、各スリットＳＧ１を略線光源とする光に変換することができる。
【００８１】
固定格子Ｇ１の複数のスリットＳＧ１間のピッチｐＧ１は、回転格子Ｌの複数のスリットＳＬ間のピッチｐＬに対して「ｐＧ１＝ｉ×ｐＬ（ｉ＝１，２，３…）」の関係となるように形成される。ただし、特に「ｉ＝１，２」の場合に、得られる周期信号の強度を強めれる場合が多く、更に言えば、「ｉ＝２」の場合に、周期信号の強度を「ｉ＝１」よりも強められる場合が多い。一方、周期信号の周期数ｍは、スリット本数ｎだけでなく、このｉに寄っても変化する。具体的には、周期数ｍは、少なくとも「ｉ＝１，２」の場合、「ｍ＝２×ｎ／ｉ」となる。以下では、説明の便宜上、「ｉ＝２」つまり「ｐＧ１＝２ｐＬ」であり「ｍ＝ｎ」である場合について説明する。
【００８２】
なお、固定格子Ｇ１を透過した光は、固定格子Ｇ１に入射する際の入射角に応じて、固定格子Ｇ１の幅方向に広がる。従って、回転格子ＬのスリットＳＬの幅は、この広がり角を考慮して、信号強度を向上させるために、固定格子Ｇ１のスリットＳＧ１の幅よりも広く設定されることが望ましい。その際、回転格子ＬのスリットＳＬの幅を、更に、固定格子Ｇ１を透過した光が到達すると予想される幅よりも広く設定するか又は狭く設定することにより、固定格子Ｇ１と回転格子Ｌとの取り付け誤差に対する信号の安定性を、更に向上させることが可能である。
これと同様に、回転格子Ｌで反射した光は、回転格子Ｌに入射する際の入射角に応じて、回転格子Ｌの幅方向に広がる。従って、後述する固定格子Ｇ２のスリットＳＧ２の幅も、この広がり角を考慮して、信号強度を向上させるために、回転格子ＬのスリットＳＬの幅よりも広く設定されることが望ましい。その際、固定格子Ｇ２のスリットＳＬの幅を、更に、回転格子Ｌで反射した光が到達すると予想される幅よりも広く設定するか又は狭く設定することにより、固定格子Ｇ２と回転格子Ｌとの取り付け誤差に対する信号の安定性を、更に向上させることが可能であることも同様である。
ただし、固定格子Ｇ１と固定格子Ｇ２と回転格子Ｌそれぞれのスリットの幅の関係は、十分な信号強度が確保でき、また、取り付け誤差に対する信号の安定性も十分に確保できる場合には、特に限定されるものではないことは言うまでもない。
【００８３】
固定格子Ｇ１が有する複数のスリットＳＧ１は、他の回転格子Ｌ及び固定格子Ｇ２と共に形成する回折干渉光学系の回折干渉効果を高めてノイズを低減するために、対向した位置におけるスリットＳＬと略平行になるように形成されることが望ましい。
【００８４】
つまり、図３に示すように、回転格子ＬＡ，ＬＢのスリットＳＬＡ，ＳＬＢが湾曲スリットであるため、検出部１３０Ａ，１３０Ｂの固定格子Ｇ１の複数のスリットＳＧ１，ＳＧ２は、対向した湾曲スリットと平行になるように、湾曲スリットで形成されることが望ましい。一方、回転格子ＬＣのスリットＳが放射スリットであるため、検出部１３０Ｃの固定格子Ｇ１の複数のスリットＳＧ１，ＳＧ２は、対向した放射スリットと平行になるように、放射スリットで形成されることが望ましい。
【００８５】
ただし、放射スリットについて「米国特許第５，５５９，６００号明細書」にも記載されているように、放射スリットのピッチｐＬはトラックＴの全周長に比べて十分に短いため、放射スリットを光学的には平行スリットとみなすことができる。従って、放射スリットに対応した検出部１３０Ｃの固定格子Ｇ１の複数のスリットＳＧ１を、相互に平行な「平行スリット」にすることが可能である。一方、これと同様に、湾曲スリットに対応した検出部１３０Ａ，１３０Ｂの固定格子Ｇ１の複数のスリットＳＧ１を、図５に示すように、平行スリットとすることも可能である。この場合、放射スリットに対応する固定格子Ｇ１の平行スリットは、放射スリットを平行スリットとみなした場合のその平行スリットと平行になるように配置されることが望ましい。そして、湾曲スリットに対応する固定格子Ｇ１の平行スリットは、図５に示すように、各湾曲スリットの少なくとも１点での接線ＬＩＮＥ３とほぼ平行になるように配置されることが望ましい。このように放射スリット及び湾曲スリットに対応する両固定格子Ｇ１を、平行スリットとすることで、両固定格子Ｇ１に対して同一の固定格子Ｇ１を使用することが可能となり、製造等を更に容易にすることが可能となるだけでなく、製造コストを低減することも可能である。
【００８６】
図４に示すように、固定格子Ｇ１で回折された光は、固定格子Ｇ１に対応する回転格子Ｌに照射される。すると、回転格子Ｌに照射された光は、回転格子ＬのスリットＳＬで反射される。この際、反射される光は、回転格子Ｌで更に回折される。そして、この回転格子Ｌで回折された光は、固定格子Ｇ２に照射される。
【００８７】
固定格子Ｇ２は、回転格子Ｌで回折された光が入射する位置に形成される。この固定格子Ｇ２のスリットＳＧ２のピッチｐＧ２は、固定格子Ｇ１のスリットＳＧ１のピッチｐＧ１と同じに設定される。つまり、本実施形態では「ｐＧ１＝ｐＧ２＝２×ｐＬ」となる。更に、このスリットＳＧ２の形状や、固定格子Ｇ１のスリットＳＧ１との位置関係等も、上記固定格子Ｇ１のスリットＳＧ２と同様である。よって、これらの詳しい説明は省略する。
【００８８】
なお、この固定格子Ｇ２は、固定格子Ｇ１と異なり、２以上の領域（例えば図５に示す領域Ｇ２Ａ，Ｇ２Ｂ）に別れている。そして、各領域のスリットＳＧ２は、その領域内ではピッチｐＧ２が均一に形成されるが、領域間では「ｐＧ２／４」ずつずらされて形成される。なお、説明の便宜上、以下では、図５に示すように固定格子Ｇ２が２の領域Ｇ２Ａ，Ｇ２Ｂに分割された場合について説明する。
【００８９】
一方、図４に示すように、回転格子Ｌで回折された光は、固定格子Ｇ２に照射される。この固定格子Ｇ２に照射される光は、回転格子Ｌの複数のスリットＳＬそれぞれで回折された光が干渉した干渉縞状となる。干渉縞の明部の位置は、ディスク１１０が回転して固定格子Ｇ１と回転格子Ｌとの間の位置関係の変化に応じて、移動することになる。その結果、「ｐＧ２／４」ずつずらされた各領域Ｇ２Ａ，Ｇ２ＢそれぞれのスリットＳＧ２を通過する光の強度は、９０°ずれて正弦波状に増減する。
【００９０】
受光部１３２は、固定格子Ｇ２のスリットＳＧ２を透過した光を受光するように配置される。そして、受光部１３２は、例えばフォトダイオードのような受光素子を有しており、受光した光の強度を電気信号に変換する。ただし、この際、受光部１３２は、各領域Ｇ２Ａ，Ｇ２Ｂ毎に別々の電気信号を生成可能なように、例えば２の受光面を有する。
【００９１】
そして、受光部１３２が生成する電気信号は、ディスク１１０がピッチｐ等に応じた分だけ移動する度に繰り返される所定の周期の略正弦波状の電気信号（「周期信号」ともいう。）となる。一方、この各領域Ｇ２Ａ，Ｇ２Ｂぞれぞれに対応した周期信号は、領域Ｇ２Ａ，Ｇ２ＢそれぞれのスリットＳＧ２を通過する光の強度と同様に、位相が９０°ずれた２の周期信号となる。
【００９２】
この２の周期信号を、それぞれ「Ａ相周期信号」，「Ｂ相周期信号」ともいう。そして、ミドルＬ検出機構、ミドルＨ検出機構、インクレ検出機構それぞれで得られる２の周期信号をまとめて、ここでは「ミドルＬ信号」、「ミドルＨ信号」、「インクレ信号」ともいう。
【００９３】
このように光学検出機構では、３格子の回折干渉光学系を構成する。よって、ギャップｇの大小に関わらずピッチｐＬ，ｐＧ１，ｐＧ２等との関係で干渉が生じれば、所望の周期信号を検出することができる。
【００９４】
ところで、幾何光学型エンコーダでは、単にスリットＳＬを透過した光を受光するため、ギャップｇを大きくすればするほど、回折成分や拡散成分の光の影響により、ノイズが増加するため、ギャップｇを小さくする必要がある。これに対して、本実施形態に記載のような回折干渉光学系では、固定部材と回転部材との間のギャップｇを大きくすることができ、結果として設計・開発の自由度を高めることができると共に、衝撃等により固定部材と回転部材とが干渉する不具合を低減することができる。
【００９５】
なお、本実施形態では、上述の通り、３格子（回転格子Ｌ及び固定格子Ｇ１，Ｇ２）の回折干渉光学系を例に説明しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、固定格子Ｇ２の変わりにその固定格子Ｇ２のスリットＳＧ２それぞれの位置に受光面を有する帯状の受光素子を使用することで、擬似的に３格子の回折干渉光学系を形成することも可能である。更に言えば、固定格子Ｇ１の変わりにその固定格子Ｇ１のスリットＳＧ１それぞれの位置で発光する帯状又は線状の発光素子等を使用することで、擬似的に３格子の回折干渉光学系を形成することも可能である。その他、同様な回折干渉光学系を構成することができれば、格子の数は特に限定されないことは言うまでもない。
【００９６】
（１−２−３．湾曲スリットの構成）
以上、本発明の第１実施形態に係るロータリエンコーダ１００の構成について説明した。次に、図５及び図６を参照しつつ、上記回転格子ＬＡ，ＬＢに使用される湾曲スリットについて、詳しく説明する。図６は、本実施形態に係るロータリエンコーダが有する湾曲スリットについて説明するための説明図である。
【００９７】
（一のトラックＴ内の湾曲スリット）
まず、図６を参照しつつ、どちらか一方の湾曲スリット、つまり、トラックＴＡの回転格子ＬＡのスリットＳＬＡ、又は、トラックＴＢの回転格子ＬＢのスリットＳＬＢを例に挙げて説明する。そして、スリットＳＬＡとスリットＳＬＢとで異なる点については、個別に説明することとする。
【００９８】
本実施形態に係る回転格子ＬのスリットＳＬは、リング状のトラックＴに配置されるが、上述しかつ図６にも示す通り、少なくとも１以上の回転格子ＬのスリットＳＬは、放射スリットと異なる湾曲スリットとして形成される。
【００９９】
湾曲スリットとして形成されるスリットＳＬ（ここでは単に「スリットＳＬ」という。）は、図６に示すように、ディスク中心Ｏ（回転軸ＡＸ）を中心とした放射状線ＬＩＮＥ１それぞれを、所定の湾曲度合いＣで、周方向に向けて湾曲させた湾曲線ＬＩＮＥ２に沿って形成される。
【０１００】
このような湾曲線ＬＩＮＥ２に沿ったスリットＳＬについては様々な形成例が考えられるが、このスリットＳＬの一形成例について説明すると以下の通りである。
【０１０１】
各スリットＳＬに対応する放射状線ＬＩＮＥ１は、そのトラックＴ中に配置されるべきスリット本数ｎで１回転の２π（３６０°）を等角度分割した角度毎に、スリット本数ｎ分設定される。その後、各放射状線ＬＩＮＥ１が同一の周方向に同一の湾曲度合いＣで湾曲させることにより、各スリットＳＬの湾曲線ＬＩＮＥ２が設定される。そして、このように設定された各湾曲線ＬＩＮＥ２に沿って、各スリットＳＬが所定の幅で形成されることになる。
【０１０２】
更に具体的に式を使用してスリットＳＬの一形成例について説明する。
ディスク中心Ｏを原点とし、原点からの距離をｌとし、原点を通る基準線からの角度をθとし、トラックＴの内径及び外径をｒＩＮ，ｒＯＵＴとする。そして、トラックＴの回転格子Ｌが含むスリット本数をｎとし、各スリットをｊ（ｊ＝０，１，２…，ｎ−１）で識別するものとする。すると、放射状線ＬＩＮＥ１は、極座標で下記式１で表される。
ＬＩＮＥ１＝（ｌ，ｊ×２π／ｎ）      …（式１）
ただしｒＩＮ≦ｌ≦ｒＯＵＴ
【０１０３】
そして、湾曲度合いをＣとし、かつ、回転格子Ｌの複数のスリットＳＬのピッチが所望のｐＬとなる半径（トラックＴの幅方向中心における半径）をｒ０とした場合、湾曲線ＬＩＮＥ２は、極座標で下記式２で表される。スリットＳＬは、この湾曲線ＬＩＮＥ２に沿ってトラックＴの所定の幅ｗ（＝ｒＯＵＴ−ｒＩＮ）内で形成される。
ＬＩＮＥ２＝（ｒ０（1−Ｃθ），θ＋ｊ×２π／ｎ）      …（式２）
ただしｒＩＮ≦ｒ０（1−Cθ）≦ｒＯＵＴ
【０１０４】
この湾曲スリット形成例の場合、湾曲度合いＣは、下記式３で表される。
Ｃ＝ｔａｎ［ｓｉｎ−１｛ｐＬ×ｎ／（２πｒ０｝］      …（式３）
なお、トラックＴは、回折格子Ｇ２を透過した後に受光素子で受光した回転格子Ｌからの反射光が、十分な光量となるだけの幅ｗ（＝ｒＯＵＴ−ｒＩＮ）で形成されることが望ましい。本実施形態に係る回折干渉光学系では、トラックＴの幅ｗを例えば回転格子ＬのピッチｐＬの２０倍〜５０倍程度に設定すれば、十分な光量が得られる。従って、湾曲スリットであるスリットＳＬは、式３から判るように、トラック内径（ｒＩＮ）の位置から角度θで１８０°以内の位置でトラック外径（ｒＯＵＴ）に到達する。湾曲したスリットＳＬの１本１本は、それぞれ角度θで１８０°以内となり、トラックＴを１回転も周回しないように形成される。このように湾曲スリットを形成することにより、ディスク１１０の強度を高めたり、スリットＳＬの形成を容易にすることが可能である。
【０１０５】
一方、本実施形態に係る回転格子Ｌが構成する回折干渉光学系は、一般的に、回転格子Ｌに含まれる複数のスリットＳＬのピッチがスリットＳＬの長さ方向の位置に寄らずに均一であるほど、得られる正弦波の周期信号のノイズを低減し、位置検出精度を向上させることができる。換言すれば、トラックＴの幅ｗの中心からスリットＳＬに沿ってトラック内径又は外形に向かって移動した場合における、その移動量に対するピッチのｐＬからのズレ量の増加率又は減少率が少ないほど、ノイズが低く抑えられ、検出精度が向上する。
【０１０６】
これに対して、本実施形態のような湾曲スリットによれば、スリットＳＬが湾曲して形成されることにより、スリットＳＬの形成方向（湾曲線ＬＩＮＥ２方向）におけるスリットＳＬのピッチの変化量（ここでは「ピッチの変化率」ともいう。）を低減することができる。結果として、本実施形態によるエンコーダ１００によれば、各光学検出機構から得られる周期信号の検出精度を向上させて、位置検出精度を向上させることが可能である。
【０１０７】
より具体的には、例えば、放射スリットであれば、放射状線ＬＩＮＥ１上にスリットＳＬが形成されることになるが、スリットＳＬの形成方向（放射状線ＬＩＮＥ１）における長さが、ほぼトラックＴの幅ｗと等しくなるため、その形成方向におけるスリットＳＬのピッチの変化率は比較的大きい。この比較的大きなピッチの変化率は、周期信号の検出精度の低下を招く。そして、このような検出精度の低下は、スリット本数ｎが少ないほど大きい。これに対して、湾曲スリットであれば、スリットＳＬの形成方向（湾曲線ＬＩＮＥ２）における長さを、放射スリットに比べて湾曲度合いＣに対応した長さ分引き伸ばすことができる。その結果、スリットＳＬのピッチの変化率を比較的小さくすることができ、周期信号の検出精度を向上させることができる。
【０１０８】
従って、本実施形態に係るエンコーダ１００は、このような湾曲スリットを使用することにより、周期信号の周期数ｍが異なる複数トラックＴＡ〜ＴＣを、設計開発等の自由度を低下させず、かつ、周期信号の検出精度を低下させることなく、設定することが可能である。よって、本実施形態によれば、高精度かつ小型なエンコーダ１００を容易に形成することが可能である。
【０１０９】
更に、一般に回折干渉光学系において、回転格子Ｌと固定格子Ｇ１，Ｇ２との間の最適ギャップｇは、発光部１３１が発する光の波長λと、回転格子Ｌの複数のスリットＳＬのピッチｐＬに依存する。例えば、３格子光学系において、ギャップｇは、ｋを正の整数とすると、ｐＧ１＝ｐＬ＝ｐＧ２の場合には、下記式４を満たすときに最適に、ｐＧ１＝２×ｐＬ＝ｐＧ２の場合には、下記式５を満たすときに最適になる。
ｇ＝（２×ｋ−１）×ｐＬ２／４λ    …（式４）
ｇ＝（２×ｋ）×ｐＬ２／λ          …（式５）
【０１１０】
これに対しては、本実施形態のような湾曲スリットによれば、複数のスリットＳＬのピッチｐＬは、スリット本数ｎと、トラック半径ｒ（＝ｒ０）と、湾曲度合いＣとの関数ｆで式６のように表される。
ｐＬ＝ｆ（ｎ，ｒ，Ｃ）        …（式６）
＝（２πｒ／ｎ）×ｓｉｎ（ｔａｎ−１Ｃ）
【０１１１】
従って、スリット本数ｎ（つまり周期信号の周期に対応）やトラック半径ｒを変更せずに、湾曲度合いＣを適宜設定するだけで、回折干渉光学系を構成するような最適な値にピッチｐを設定することが可能となる。その結果、トラック本数ｎやトラック半径ｒ等を自由に設定することが可能となり、小型化が容易で設計・開発等も容易になる。
【０１１２】
ところで、本実施形態と異なりスリットＳＬがトラックＴ内を１回転以上周回して形成される場合、このようなスリットを「多重螺旋スリット」ともいう。このような多重螺旋スリットでは、半径方向に積層されるスリットＳＬの数が多くなり、トラックＴの幅ｗが大きくなって小型化が難しくなる。従って、設計・開発の自由度が減り、ひいては製造自体が難しくなる。これに対して、本実施形態に係るスリットＳＬは、多重螺旋スリットではなく、湾曲スリットで形成される。その結果、上述の通り、設計・開発の自由度を高めて、製造や小型化を容易にすることができる。
【０１１３】
なお、ここで説明した湾曲スリット形成例や湾曲線ＬＩＮＥ２の式等は、あくまで一例であり、このような式が実際に立てられる必要はない。つまり、上記のように周方向に湾曲した湾曲線ＬＩＮＥ２に沿ったスリットＳＬが形成されれば、その形成方法や設計方法等は、特に限定されるものでない。
【０１１４】
（湾曲スリットと固定格子側のスリットの位置関係）
固定格子Ｇ１，Ｇ２として平行スリットを使用する場合、図５に示すように、固定格子Ｇ１，Ｇ２は、対応する回転格子ＬのスリットＳＬの湾曲線ＬＩＮＥ２の接線ＬＩＮＥ３と各スリットＳＧ１，ＳＧ２が平行になるように、配置される。本実施形態のような湾曲スリットであれば、固定格子Ｇ１，Ｇ２の配置位置が多少ずれた場合でも、湾曲スリットのピッチｐＬの上記変化量が比較的小さいため、平行スリットである固定格子Ｇ１，Ｇ２と回転格子Ｌとが平行になる領域を大きく確保することができる。よって、周期信号の検出精度を更に向上させつつ、製造等を非常に容易にすることができる。
【０１１５】
（複数のトラック間の関係における湾曲スリット）
以上、一のトラックＴ内の湾曲スリットについて説明した。ここで、複数のトラックＴＡ〜ＴＢ間の関係における湾曲スリットについて、図２及び図３を参照しつつ説明する。
【０１１６】
本実施形態では、図２に示すように、全てのトラックＴＡ〜ＴＣの回転格子ＬＡ〜ＬＣとそれに対する検出部１３０Ａ〜１３０Ｃのマスク１２０とのギャップｇは、ほぼ等しく設定される。一方、回折干渉光学系を形成するには、上記式４又は式５を満たすように、ギャップｇに対応したスリットＳＬのピッチｐＬを実現することが重要である。
【０１１７】
そこで、本実施形態では、トラックＴＡのスリットＳＬＡにおける湾曲度合いＣは、図３に示すように、そのスリットＳＬＡのピッチｐＬＡが他のトラックＴＣのスリットＳＬＣのピッチｐＬＣと等しくなるように設定される。更に、トラックＴＢのスリットＳＬＢにおける湾曲度合いＣも、図３に示すように、そのスリットＳＬＢのピッチｐＬＢが他のトラックＴＣのスリットＳＬＣのピッチｐＬＣと等しくなるように設定される。
【０１１８】
一方、トラックＴＡのスリット本数ｎＡは、トラックＴＢのスリット本数ｎＢと異なる。従って、上記式３からもわかるように、トラックＴＡにおける湾曲度合いＣは、トラックＴＢにおける湾曲度合いＣと異なるように設定される。よって、湾曲スリット同士であるトラックＴＡにおけるピッチｐＬＡと、トラックＴＢにおけるピッチｐＬＢとをほぼ等しくすることができる。
【０１１９】
これらの結果、全てのトラックＴＡ〜ＴＣにおけるスリットＳＬＡ〜ＳＬＢのピッチｐＬＡ〜ｐＬＣをほぼ一定にすることが可能となる。よって、検出部１３０Ａ〜１３０Ｃは、回折干渉光学系をそれぞれ形成しつつ、ギャップｇを一定にして配置され得る。このように複数の検出部１３０Ａ〜１３０Ｃを一定のギャップｇで形成できる場合、検出部１３０Ａ〜１３０Ｃのギャップｇ方向での調整が容易になるばかりか、これら検出部１３０Ａ〜１３０Ｃを一体に形成することも可能となる。なお、検出部１３０Ａ〜１３０Ｃを一体に形成する場合、それぞれが有するマスク１２０も一体に１枚のマスクとして形成されてもよい。この場合、設計等の自由度を向上させ、かつ、製造を容易にすることが可能である。
【０１２０】
（１−２−４．位置データ生成部１４０）
次に、図２及び図７Ａ〜図７Ｄを参照しつつ、エンコーダ１００の残りの構成である位置データ生成部１４０について説明する。
【０１２１】
位置データ生成部１４０は、上述の検出部ＭＸ及び検出部１３０Ａ〜１３０Ｃから、正弦波状の１Ｘ信号、ミドルＬ信号、ミドルＨ信号及びインクレ信号を取得する。そして、位置データ生成部１４０は、これらの信号からモータ部２００の絶対位置ｘを特定し、その位置ｘを表した位置データを出力する。以下、より具体的に位置データ生成部１４０による位置ｘの特定処理の一例について説明する。
【０１２２】
ここで位置データ生成部１４０が取得するミドルＬ信号、ミドルＨ信号及びインクレ信号それぞれは、上述の通り、本実施形態では、位相が９０°ずれたＡ相周期信号とＢ相周期信号との２の周期信号を含む。
【０１２３】
一方、検出部ＭＸも、９０°異なる磁界の向きを検出する２（２以上でもよい）の磁気角度センサを有し、上記周期信号と同じように電気角で位相が９０°ずつずれた同一周期の２の１Ｘ信号（Ａ相１Ｘ信号、Ｂ相１Ｘ信号ともいう。）を出力する。なお、１Ｘ信号もディスク１１０が１回転するたびに繰り返される正弦波状の電気信号となるため周期信号となる。しかし、検出原理等が異なるため説明の便宜上ここでは、１Ｘ信号と、ミドルＬ信号、ミドルＨ信号及びインクレ信号と、を区別することにし、単に周期信号という場合、１Ｘ信号を除いたミドルＬ信号、ミドルＨ信号及びインクレ信号を意味するものとする。
【０１２４】
そこで、位置データ生成部１４０は、１Ｘ信号、ミドルＬ信号、ミドルＨ信号及びインクレ信号について、それぞれＡ相及びＢ相の２つの正弦波信号を取得する。そして、位置データ生成部１４０は、Ａ相及びＢ相の２つの正弦波信号を、１Ｘ信号、ミドルＬ信号、ミドルＨ信号及びインクレ信号毎に、逓倍処理等を施すことにより、各周期内で単調に増加する信号（単調に減少する信号でもよい。以下「単調増加信号」ともいう。）を生成する。
【０１２５】
ここで以下では、１Ｘ信号の処理後の単調増加信号を単に１Ｘ信号ともいい、ミドルＬ信号の処理後の単調増加信号を単にミドルＬ信号ともいい、ミドルＨ信号の処理後の単調増加信号を単にミドルＨ信号ともいい、そして、インクレ信号の処理後の単調増加信号を単にインクレ信号ともいう。
【０１２６】
図７Ａに、１Ｘ信号の例を示し、図７Ｂに、ミドルＬ信号の例を示し、図７Ｃに、ミドルＨ信号の例を示し、図７Ｄに、インクレ信号の例を示す。図７Ａ〜図７Ｃでは、横軸に機械角（角度θ）に相当する位置ｘを示し、縦軸に各信号における電気角φを示す。なお、１Ｘ信号、ミドルＬ信号、ミドルＨ信号及びインクレ信号それぞれの電気角をここではφＸ，φＡ，φＢ，φＣともいう。
【０１２７】
図７Ａでは、１Ｘ信号として、位置ｘが３６０°回転する毎に、電気角φＸが１回転する例、つまり、１回単調増加する例を示している。
図７Ｂでは、ミドルＬ信号として、位置ｘが３６０°回転する毎に、電気角φＡが４回転する例、つまり、４回単調増加を繰り返す例を示している。
図７Ｃでは、ミドルＨ信号として、位置ｘが３６０°回転する毎に、電気角φＣが１６回転する例、つまり、１６回単調増加を繰り返す例を示している。
図７Ｄでは、インクレ信号として、位置ｘが３６０°回転する毎に、電気角φＢが６４回転する例、つまり、６４回単調増加を繰り返す例を示している。
つまり、ミドルＬ信号、ミドルＨ信号、インクレ信号は、それぞれ１Ｘ信号、ミドルＬ信号、ミドルＨ信号の４倍の位置分解能を有することを意味する。
【０１２８】
各トラックＴＡ〜ＴＣのスリット本数ｎＡ〜ｎＣは、本実施形態のようにピッチが「ｐＧ１＝２×ｐＬ＝ｐＧ２」に設定される場合、このような分解能を実現するために、それぞれ４，１６，６４本に設定されることとなる。しかし、これは、あくまで一例であって、各トラックＴＡ〜ＴＣのスリット本数ｎＡ〜ｎＣを限定するものではなく、各トラックＴＡ〜ＴＣのスリット本数ｎＡ〜ｎＣは、それぞれから得られる周期信号に望まれる所望の周期数ｍＡ〜ｍＣに応じて適宜設定され得る。なお、実施形態のようにピッチが「ｐＧ１＝２×ｐＬ＝ｐＧ２」に設定される場合、「ｍＡ＝ｎＡ，ｍＡ＝ｎＡ，ｍＡ＝ｎＡ」となり、「ｐＧ１＝１×ｐＬ＝ｐＧ２」に設定される場合、「ｍＡ＝２×ｎＡ，ｍＡ＝２×ｎＡ，ｍＡ＝２×ｎＡ」となる。これらの関係から、所望の周期数ｍＡ〜ｍＣに応じたスリット本数ｎＡ〜ｎＣを決定することが可能である。
【０１２９】
なお、図７Ａ〜図７Ｃでは、線形に単調増加する各信号を示しているが、位置データ生成部１４０は、例えば、１Ｘ信号、ミドルＬ信号、ミドルＨ信号及びインクレ信号として階段状に単調増加する信号を出力してもよい。ただし、位置ｘ方向における階段幅は、それぞれ分解能が１つ上位の信号の周期に対応した長さとなることが望ましい。
【０１３０】
位置データ生成部１４０は、このような１Ｘ信号、ミドルＬ信号、ミドルＨ信号及びインクレ信号を生成し、これらの信号に基づいて、モータ部２００の絶対位置ｘを特定する。
【０１３１】
より具体的には、図７Ａ〜図７Ｃに示す例の場合、位置データ生成部１４０は、まず、１Ｘ信号から、機械角で３６０°内における９０°毎の位置を特定する。
そして、位置データ生成部１４０は、ミドルＬ信号を使用して、その９０°内における（９０／４）°毎の位置を特定する。
次に、位置データ生成部１４０は、ミドルＨ信号を使用して、その（９０／４）°内における（９０／１６）°毎の位置を特定する。
そして最後に、位置データ生成部１４０は、インクレ信号を使用して、その（９０／１６）°内における（９０／６４）°毎の位置を特定する。
その結果、位置データ生成部１４０は、最外のインクレ検出機構の分解能と同様の分解能において、モータ部２００の絶対位置ｘを特定することが可能となる。そして、位置データ生成部１４０は、このように特定した絶対位置ｘを表す位置データを制御部２０に出力する。
【０１３２】
なお、位置データ生成部１４０は、このような処理を行わずに、１Ｘ信号、ミドルＬ信号、ミドルＨ信号及びインクレ信号の組み合わせに対する絶対位置ｘのテーブルを記憶しており、当該テーブルを使用して絶対位置ｘを特定することも可能である。また、ここで説明した位置データ１４０における処理は、制御部２０で行われてもよいことは言うまでもない。この場合、位置データ生成部１４０は、位置データとして、正弦波状の１Ｘ信号及び各周期信号、または、逓倍等の処理後の単調増加する１Ｘ信号及び各周期信号を、制御部２０に出力してもよい。
【０１３３】
（１−３．第１実施形態に係るロータリモータシステムの動作）
次に、本実施形態に係るモータシステム１の動作について説明する。なお、各構成における動作や作用等については、各構成の説明で詳しく説明したので適宜省略して説明する。
【０１３４】
制御部２０は、上位制御装置等から上位制御信号を取得し、更にエンコーダ１００から、モータ部２００の絶対位置ｘを表す位置データを取得する。そして、制御部２０は、上位制御信号と位置データとに基づいて制御信号を生成してモータ部２００に出力する。
【０１３５】
その結果、モータ部２００は、この制御信号に基づいて回転軸２０１を回転させる。すると、その回転軸２０１に対応する回転軸２０２に、回転軸１０１を介して連結されたエンコーダ１００のディスク１１０が回転される。一方、各検出部ＭＸ，１３０Ａ〜１３０Ｃは、このディスク１１０の回転に応じてそれぞれ１Ｘ信号及び周期信号を検出し、位置データ生成部１４０に出力する。そして、位置データ生成部１４０は、取得したこれらの信号に基づいて位置データを生成し、制御部２０に出力する。
【０１３６】
なお、上述の通り、本実施形態に係るエンコーダ１００は、モータ部２００の高精度な絶対位置ｘを検出して、位置データとして制御部２０に供給することができる。従って、このモータシステム１は、その高精度な絶対位置ｘに基づいて、モータ部２００の位置ｘを高精度に制御することができる。
【０１３７】
（１−４．第１実施形態に係るロータリエンコーダの製造方法）
以上、本発明の第１実施形態に係るロータリモータシステムについて説明した。
次に、図８を参照しつつ、本実施形態に係るエンコーダ１００の製造方法について説明する。図８は、本実施形態に係るロータリエンコーダの製造方法について説明するための説明図である。
【０１３８】
図８に示すように、エンコーダ１００の製造方法では、まずステップＳ１０１が処理される。このステップＳ１０１（スリット数決定ステップの一例）では、ディスク１１０の１のトラックＴについて、そのトラックＴから得たい分解能に応じて、１回転で得るべき所望の周期信号の周期数ｍが決定される。そして、その周期に応じて、そのトラックＴに形成されるスリット本数ｎが設定される。そして、ステップＳ１０３に進む。
【０１３９】
ステップＳ１０３（放射状線設定ステップの一例）では、図６に示すように、ステップＳ１０１で決定した数の放射状線ＬＩＮＥ１が、ディスク中心Ｏ（回転軸ＡＸ）を中心とした等角度で設定される。そして、ステップＳ１０５に進む。
【０１４０】
ステップＳ１０５（湾曲線設定ステップの一例）では、スリットＳＬのピッチｐＬが所望の値となるように湾曲度合いＣが設定される。そして、ステップＳ１０３で設定した複数の放射状線ＬＩＮＥ１が、設定された湾曲度合いＣで同一の周方向に向けて湾曲され、複数の湾曲線ＬＩＮＥ２が設定される。ただし、例えばトラックＴＣなどのような放射スリットの場合には、このステップＳ１０５では、湾曲度合いＣは０（湾曲させないことを意味）に設定されることになる。
【０１４１】
なお、このステップＳ１０５では、これから形成しようとしているトラックＴ（１のトラックの一例）のスリットＳＬのピッチｐＬが、既に形成されたトラックＴまたは後続して形成されるトラックＴ（他のトラックＴの一例）のスリットＳＬのピッチｐＬと等しくなるように、湾曲度合いＣが設定されることになる。このステップＳ１０５の処理後は、ステップＳ１０７に進む。
【０１４２】
ステップＳ１０７（スリット形成ステップの一例）では、ステップＳ１０５で設定した複数の湾曲線ＬＩＮＥ２に沿って、所定の幅ｗで複数のスリットＳＬが、トラックＴ内で形成される。そして、ステップＳ１０９に進む。
【０１４３】
ステップＳ１０９では、所望の複数のトラックＴ全てにスリットＳＬが形成されたか否かが確認される。そして、スリットＳＬが未形成のトラックＴがあれば、ステップＳ１０１以降の処理が繰り返される。一方、全てのスリットＳＬが形成されていればステップＳ１１１に進む。
【０１４４】
ステップＳ１１１（マスク配置ステップの一例）では、少なくともピッチｐＬが等しい２以上のトラックＴに対して、回転格子Ｌと固定格子Ｇ１，Ｇ２との間のギャップｇが等しくなるように、マスク１２０を含む検出部１３０が配置される。
【０１４５】
なお、これらの処理と同時にか前後して、回転軸１０１をディスク１１０に連結する処理、各検出部１３０と位置データ生成部１４０とを連結する処理、各構成をケースに収納して固定又は回転可能に支持する処理等が行われて、エンコーダ１００が完成する。ただし、これらの処理についてのここでの詳しい説明は省略する。
【０１４６】
（１−５．第１実施形態に係るロータリエンコーダシステムによる効果の例）
以上、本発明の第１実施形態に係るロータリエンコーダ、ロータリモータ、ロータリモータシステム、ディスク及びロータリエンコーダの製造方法について説明した。
【０１４７】
本実施形態に係るエンコーダ１００等によれば、少なくとも１のトラックＴの複数のスリットＳＬが、湾曲線ＬＩＮＥ２に沿った湾曲スリットとして形成される。この湾曲スリットは、湾曲線ＬＩＮＥ２の湾曲度合いＣを調整することにより、トラックＴの形成位置やトラックＴに含まれるスリット本数ｎを変更せずに、ピッチｐＬを調整することが可能である。従って、設計・開発等の自由度を高めることが可能である。
【０１４８】
また、このエンコーダ１００等で使用される湾曲スリットは、その湾曲度合いＣに応じた分スリットＳＬ１つ１つの長さを延長することができる。その結果、スリットＳＬのピッチｐＬのスリット形成方向における変化量を、低減することができる。このことは、各スリットＳＬのピッチｐＬをスリット形成方向で均一化すること、つまり、湾曲スリットである各スリットＳＬを平行スリットに近づけることが可能であることを意味する。一方、本実施形態に係るエンコーダ１００は、この湾曲スリットを利用した回折干渉光学系を利用する。回折干渉光学系では、複数のスリットＳＬが平行スリットに近いほど、検出信号のＳ／Ｎ比等を向上させることができ、検出精度を向上させることができる。従って、本実施形態に係るエンコーダ１００は、湾曲スリットとすることで、複数のスリットＳＬを平行スリットに近づけることができるので、検出信号のＳ／Ｎ比等を向上させることができ、検出精度を向上させることが可能である。
【０１４９】
従って、本実施形態に係るエンコーダ１００によれば、回折干渉光を使用して、検出精度を向上させつつ、回折干渉光学系を構成する際の設計・開発時の制限等を低減して、製造が容易なように設計・開発等をおこなうことが可能となる。
【０１５０】
このような効果は、トラック半径ｒを大きく設定したり、周期信号の周期数ｍＬを小さく設定する場合に特に有効である。つまり、通常、回折干渉光学系を形成するには、トラック半径ｒを大きくすると、スリットＳＬのピッチｐＬを回折干渉光学系が形成可能なように十分に小さくする必要がある。すると、そのスリット本数ｎは、大きくならざるをえず、そのスリット本数ｎに対応した周期信号の周期数ｍＬも大きくなる。一方、同様に、周期数ｍＬを小さくする場合には、これと逆に、トラック半径ｒを小さくせざるをえない。しかしながら、上述のように本実施形態に係るエンコーダ１００では、湾曲度合いＣを調整することにより、スリット本数ｎ又はトラック半径ｒを独立して調整することが可能である。従って、設計・開発時の制約を大幅に低減して、小型化なども可能である。
【０１５１】
ところで、本実施形態では、エンコーダ１００としてアブソ型について説明した。しかし、ここで説明したような１本のトラックＴの湾曲スリットによる作用・効果等は、インクレ型のエンコーダに本実施形態を適用したとしても、同様に奏されることとなる。なお、この場合、例えば、１以上のトラックＴの複数のスリットＳＬが湾曲スリットとして形成されることとなる。
【０１５２】
一方、本実施形態のようにアブソ型エンコーダ１００に本実施形態が適用される場合、少なくとも１以上のトラックＴを湾曲スリットとすることで、２以上のトラックＴにおけるピッチｐＬを相等しくすることができる。その結果、それらのトラックＴに対する検出部１３０（つまりマスク１２０）と、トラックＴとの間のギャップｇを相等しくすることができる。従って、これらのトラックＴについて、回折干渉光学系をほぼ同様に設計・開発等することが可能であり、また、これらのトラックＴに対応する検出部１３０について同時にギャップｇの調整を行うことが可能である。従って、設計・開発・製造等を大幅に容易にすることが可能である。
【０１５３】
（１−６．第１実施形態に係るロータリエンコーダの実施例）
ここで、本実施形態に係るエンコーダ１００等による効果がより明確になるように、本実施形態に係るエンコーダ１００による実施例と、本実施形態とは異なる構成のエンコーダによる比較例とを比較しつつ、上記効果についてより詳細に説明する。
【０１５４】
なお、ここでは、説明の便宜上、１つのトラックＴのみをディスク１１０に形成して、その１つのトラックＴにおける作用効果等について比較を行った。ただし、本実施形態に係るエンコーダ１００等が、ここで説明する作用効果等に加えて、上記実施形態に記載のよう他の作用効果を奏することが可能であることは言うまでもない。
【０１５５】
比較を行うにあたり、本実施形態の実施例に係るエンコーダ１００として、ディスク１１０について、トラックＴの幅ｗ方向中心における半径（トラック半径）ｒを８ｍｍに設定し、そのトラック幅ｗ（径方向の厚み）を０．５ｍｍに設定した。そして、そのトラックＴに、ディスク１１０の回転格子Ｔの湾曲したスリットＳＬを、トラック半径ｒ＝８ｍｍにおけるスリットＳＬ間のピッチｐＬが２０μｍとなるように、上記湾曲線ＬＩＮＥ２に沿って５１２本形成した。この際、スリットＳＬの幅はピッチｐＬの半分の１０μｍに設定した。そして、各固定格子Ｇ１，Ｇ２は、この湾曲した回転格子Ｌの接線方向に沿って、「ｐＧ１＝２×ｐＬ＝ｐＧ２」となるように、４０μｍのピッチで形成して、１回転当たり周期信号の周期数ｍとして５１２／回転を得るように、本実施例に係るエンコーダを形成した。なお、固定格子Ｇ１，Ｇ２と回転格子Ｌとの間の距離であるギャップｇは、光源に波長λ＝８８０ｎｍのＬＥＤを用いたので、ｇ=ｐＬ２／λの２倍の０．９ｍｍに設定した。
【０１５６】
これに対して、本実施形態の実施例に係るエンコーダの作用効果等が明確になるように、比較例に係るエンコーダとして、例えば、同様のトラックＴ３〜Ｔ５（ｒ＝８ｍｍ，ｗ＝０．５ｍｍ）において同様の周期数ｍ＝５１２の周期信号が得られるように、湾曲させない放射スリットのみが形成されたディスク３１０を有するエンコーダ（比較例１）と、放射スリットを湾曲させずに周方向に対して所定の角度Δθを成すように傾けた傾斜スリットのみが形成されたディスク４１０を有するエンコーダ（比較例２）と、特許文献２に記載のような多重螺旋スリットのみが形成されたディスク５１０を有するエンコーダ（比較例３）とを用意した。
【０１５７】
より具体的には、トラックＴ３〜Ｔ５の設定条件及びギャップｇの設定条件を本実施例と同一にすべく、比較例１〜３でも、スリットＳＬの幅をピッチｐの半分に、トラック半径ｒを８ｍｍに、トラック幅ｗを０．５ｍｍに、ギャップｇを０．９ｍｍに設定した。そして、同一の周期数（ｍ＝５１２／回転）の周期信号を得るために、比較例１〜３でも、トラックＴに５１２本のスリットＳＬ３〜Ｓ５をそれぞれの形態で形成した。
【０１５８】
つまり、比較例１では、５１２本の回転格子ＬのスリットＳＬ３を、ディスク中心Ｏから等角度間隔で引かれた放射状線ＬＩＮＥ１に沿って形成した。
比較例２では、比較例１における放射状線ＬＩＮＥ１を、湾曲させるのではなくトラックＴの周方向にΔθ＝０．３５度傾け、その線に沿ってスリットＳＬ４を形成した。
この比較例１，２では、固定格子Ｇ１，Ｇ２は、平行スリットとして形成され、少なくとも一部の回転格子Ｌ３，Ｌ４と略平行になるように配置される。
一方、比較例３では、５１２本のスリットＳＬ５を、上記トラックＴ５内に納まるように、ディスク中心Ｏを中心に螺旋状に１回転以上巻きつけて形成した。ただし、図１３では５１２本のスリットＳＬ５を適宜省略して概念的に記載している。この比較例３では、固定格子Ｇ１，Ｇ２は、平行スリットとして形成され、ディスク５１０の螺旋の接線と平行に配置される。
【０１５９】
表１に示すように、このように形成した比較例１〜３についてトラック半径ｒを８ｍｍに設定した場合、各ピッチｐＬは、比較例１，２で９８μｍとなり、比較例３で０．９８μｍとなる。
比較例１，２では、ピッチｐＬが９８μｍと大きくなるため、上記回折干渉現象を利用したエンコーダを構成することが難しい。一方、比較例３では、ピッチｐＬが０．９８μｍと小さくなるため、回転格子Ｌ及び固定格子Ｇ１，Ｇ２に対して高い製作精度が要求され、製造が困難になる。また、これらのピッチｐＬは、ギャップｇに対して最適な値（２０μｍ）に設定することができない。
これに対して、本実施例では、湾曲度合いＣ等を調整することにより、ピッチｐＬをギャップｇに対して最適な値２０μｍに調整することが可能である。
【０１６０】
ここで、比較例１，２におけるピッチｐＬは、周期数ｍとの間で、「ｍ＝２πｒ／ｐＬ」の関係が成立する。一方、比較例３におけるピッチｐＬは、周期数ｍとの間で、「ｍ≦２πｒ／ｐＬ」となるものの、ｑを螺旋の周回数とすると「ｐＬ＝２ｗ／（ｑ×ｍ）」の関係が成立する。つまり、トラック半径ｒ等を一定に保ったまま、周期数ｍを変更したい場合、比較例１〜３では必然的に回転格子Ｌ３〜Ｌ５のピッチｐＬの値を変更する必要があり、結果として、そのピッチｐＬに対する最適なギャップｇをも変更する必要がある。
【０１６１】
これに対して、本実施例におけるｐＬは、周期数ｍとの間で、ｍ≦２πｒ／ｐＬの関係が成立するが、回転格子Ｌの湾曲度合いＣを調整することにより、上記関係を満たす範囲内で、自由にピッチｐＬを設定することが可能である。従って、ピッチｐＬを一定にして、ひいてはギャップｇを一定にした状態で周期数ｍを変更することが可能である。
【０１６２】
なお、仮に比較例１〜３においてピッチｐＬを本実施例と同一とした場合（ｐＬ＝２０μｍ）、５１２本のスリットＳＬ３〜Ｓ５により５１２周期の周期信号を得るには、比較例１，２では、トラック半径ｒを１．６３ｍｍにする必要がある。比較例３では、トラック幅が１０．２４ｍｍ以上になるように、トラック半径ｒも１０．２４ｍｍ以上にする必要がある。よって、この場合、必然的に固定格子Ｇ１，Ｇ２及び受光部１３２の配置等も変更する必要がある。更に、この場合、比較例１，２のようにトラック半径ｒが１．６３ｍｍと非常に小さくなれば、スリット間の広がり角が広がりすぎ、つまり、ピッチｐＬの変化率が大きくなりすぎ、回折干渉現象を利用することが難しくなる。一方、比較例３のようにトラック半径ｒが１０．２４ｍと大きくなれば、大きなディスク１１０が必要となり、エンコーダ自身が大型化してしまうことになる。
【０１６３】
一方、本実施例から得られる周期信号と、比較例１〜３から得られる周期信号とを比較結果を示すと以下の通りである。つまり、トラック半径ｒを８ｍｍに維持した比較例１，２では、ピッチｐＬが９８μｍと非常に大きくなり、回折干渉光学系による周期信号を得ることができなかった（―）。また、ピッチｐＬを２０μｍに揃えた場合、放射スリットが使用されている比較例１では、ピッチｐＬの変化率が大きく、周期信号は正弦波状の信号から大きくずれてしまい、信号特性がよくなく（×）、傾斜スリットが使用されている比較例２では、傾斜スリットのおかげでピッチｐＬの変化率が低減され、周期信号はいくぶん正弦波に近づくが、十分な信号特性ではない（△）。
【０１６４】
そして、比較例３については、トラック半径ｒを８ｍｍに維持した場合、スリットピッチｐＬが０．９８μｍと非常に小さくなり、最適ギャップが２μｍの倍数で生じる。つまり、２μｍのギャップ変動毎に出力が変動してしまった（×）。また、ピッチｐＬを２０μｍに揃えた場合、多重螺旋スリットと、半径方向に等ピッチで形成された固定格子Ｇ２とで、形状が一致する範囲が小さく、十分な信号特性を得ることは難しい（△）。
【０１６５】
これらに対して、本実施例では、スリットＳＬが湾曲されて形成されるため、スリットＳＬが平行になる領域が増え、周期信号はほぼ正弦波となり、非常に良い信号特性が実現可能である（◎）。
【０１６６】
【表１】
2011064612.tif 000003
【０１６７】
以上、表１に示すように、本実施例に係るエンコーダは、比較例１〜３に係るエンコーダに比べて、ピッチｐＬの調整を容易に行うことが可能であるばかりか、非常に良好な信号特性を実現することが可能である。
【０１６８】
＜２．第２実施形態＞
以上、本発明の第１実施形態に係るロータリモータシステムについて説明した。
次に、図１３を参照しつつ、本発明の第２実施形態に係るロータリモータシステムについて説明する。図１３は、本発明の第２実施形態に係るロータリエンコーダが有するディスクの構成について説明するための説明図である。
【０１６９】
上記本発明の第１実施形態では、図３に示すように、湾曲スリットとして形成されるトラックＴＡ，ＴＢのスリットＳＬＡ，ＳＬＢの湾曲される向きが、同一の周方向である場合について説明した。しかし、本発明は、かかる例に限定されるものではなく、相隣接するトラック同士の湾曲方向を、周方向で逆にすることも可能である。そこで、ここでは、本発明の第２実施形態として、相隣接するトラック同士の湾曲方向が周方向で逆に設定された場合の例について説明する。なお、トラックの湾曲方向が周方向で逆に設定されること以外、本実施形態に係るエンコーダ等は、上記第１実施形態と同様に構成可能であるため、ここでは、第１実施形態との違いについて中心に説明する。
【０１７０】
図１３に示すように、本実施形態に係るエンコーダが有するディスク６１０は、トラックＴＡ（少なくとも１のトラックの一例）に、図３に示した回転格子ＬＡの代わりに回転格子ＬＤを有する。そして、この回転格子ＬＤは、複数のスリットＳＬＤを有する。
【０１７１】
スリットＳＬＤの湾曲方向は、図３に示したスリットＳＬＡと異なり、隣接するトラックＴＢ（他のトラックの一例）のスリットＳＬＢの湾曲方向と逆の周方向に設定されている。つまり、スリットＳＬＢが、放射状線ＬＩＮＥ１を時計回り方向に湾曲させた湾曲線ＬＩＮＥ２に沿って形成されるのに対して、このスリットＳＬＤは、これとは逆に、放射状線ＬＩＮＥ１を反時計回り方向に湾曲させた湾曲線に沿って形成される。
【０１７２】
一方、各スリットＳＬから生じる回折干渉光は、各スリットＳＬの長手方向に対して略直角な方向に繰り返す干渉縞を形成する。これに対して、湾曲スリットのスリットＳＬの長手方向は、湾曲されることにより、ディスクの径方向から周方向に近づくこととなる。よって、干渉縞は、隣接するトラックの方向に繰り返すように形成される場合がある。その結果、干渉縞が隣接トラックの回折干渉光学系とクロストークしてしまう恐れがある。また、そのようなクロストークを防ぐために、エンコーダの設計・開発が制約を受ける場合がある。
【０１７３】
このような場合、本実施形態のように相隣接するトラックＴＡ，ＴＢの各スリットＳＬＤ，ＳＬＢの湾曲方向を互いに逆向きに設定することで、干渉縞が形成される向きを変更することが可能となり、クロストークが生じないような設計・開発を容易に行うことが可能である。
【０１７４】
なお、本実施形態においても、上記第１実施形態で奏される他の格別な作用効果等を奏することが可能であることは、言うまでもない。
【０１７５】
＜３．第３実施形態＞
以上、本発明の第２実施形態に係るロータリモータシステムについて説明した。
次に、図１４を参照しつつ、本発明の第３実施形態に係るロータリモータシステムについて説明する。図１４は、本発明の第３実施形態に係るロータリエンコーダが有するディスクの構成について説明するための説明図である。
【０１７６】
上記本発明の第１及び第２実施形態では、１Ｘ検出機構として磁石ＭＧを使用する場合について説明した。しかしながら、１Ｘ検出機構としては、上述の通り、モータ部２００の絶対位置ｘを一回転内で大まかに検出可能なものであれば、特に限定されるものではない。そこで、ここでは、本発明の第３実施形態として、１Ｘ検出機構の他の例につついて説明する。ただし、ここで説明する１Ｘ検出機構もあくまで一例であり、他の１Ｘ検出機構を使用可能であることを付言しておく。また、１Ｘ検出機構以外の構成は、上記第１又は第２実施形態と同様に構成可能であるため、ここでは、第１及び第２実施形態との違いについて中心に説明する。
【０１７７】
図１４に示すように、本実施形態に係るエンコーダが有するディスク７１０には、磁石ＭＧに代えて、光学的な２以上の回転格子ＬＸ，ＬＹが形成される。
【０１７８】
回転格子ＬＸ，ＬＹは、回転格子ＬＡ〜ＬＣとは異なって放射スリットや湾曲スリットではない、複数のスリットＳＬＸ，ＳＬＹを有する。
【０１７９】
複数のスリットＳＬＸは、ピッチｐＬＸを有する多重の同心円状に形成され、複数のスリットＳＬＹは、ピッチｐＬＹを有する多重の同心円状に形成される。なお、ピッチｐＬＸ，ｐＬＹは、スリットＳＬＡ〜ＳＬＣのピッチｐＬＡ〜ｐＬＣと等しく設定されることが望ましい（ｐＬ＝ｐＬＡ＝ｐＬＢ＝ｐＬＣ＝ｐＬＸ＝ｐＬＹ）。そして、各スリットＳＬＸ，ＳＬＹは、形状が異なる以外は、スリットＳＬＡ〜ＳＬＣと同様に形成される。
【０１８０】
多重の同心円状に形成される複数のスリットＳＬＸは、ディスク中心Ｏから第１方向に１ピッチｐＬＸだけずれた点ＯＸを中心に形成される。多重の同心円状に形成される複数のスリットＳＬＹは、第１方向と９０°異なる第２方向にディスク中心Ｏから１ピッチｐＬＹだけずれた点ＯＹを中心に形成される。
【０１８１】
一方、これらのスリットＳＬＸ，ＳＬＹに対向して、図２に示した検出部ＭＸの代わりに、検出部１３０Ａ〜１３０Ｃと同様の検出部１３０が１つずつ配置される。ここでは、スリットＳＬＸに対応した検出部１３０を「検出部１３０Ｘ」（図示せず）といい、スリットＳＬＹに対応した検出部１３０を「検出部１３０Ｙ」（図示せず）という。なお、この検出部１３０Ｘ，１３０Ｙは、検出部１３０Ａ〜１３０Ｃと異なり、マスク１２０の固定格子Ｇ２が複数の領域Ｇ２Ａ，Ｇ２Ｂに別れていなくてもよい。そして、検出部１３０Ｘ，１３０Ｙは、各マスク１２０の固定格子Ｇ１，Ｇ２のスリットＳＧ１，ＳＧ２が、対応する同心円状のスリットＳＬＸ，ＳＬＹの接線と平行になるように、配置される。その結果、スリットＳＬＸとそれに対応する検出部１３０Ｘとは、上記光学検出機構と同様の３格子の回折干渉光学系を構成する。そして、スリットＳＬＹとそれに対応する検出部１３０Ｙとも、上記光学検出機構と同様の３格子の回折干渉光学系を構成する。
【０１８２】
このように構成された２の回折干渉光学系からは、スリットＳＬＸ，ＳＬＹの中心の点ＯＸ，ＯＹが、ディスク中心Ｏから１ピッチｐＬＸ〜ｐＬＹだけずれているため、ディスク７１０の１回転で１周期となる正弦波状の１Ｘ信号をえることができる。また、スリットＳＬＸ，ＳＬＹの中心の点ＯＸ，ＯＹのディスク中心Ｏからずれる方向が９０°ずれていることにより、２の回折干渉光学系それぞれからは、位相が９０°ずれたＡ相及びＢ相の１Ｘ信号を生成することができる。
【０１８３】
従って、位置データ生成部１４０は、磁石ＭＧによる１Ｘ信号の代わりに、スリットＳＬＸ，ＳＬＹから得られた１Ｘ信号を使用して、モータ部２００の大まかな絶対位置ｘを生成できる。そして、上記第１実施形態と同様に、位置データ生成部１４０は、１Ｘ信号と他の周期信号とから、高精度な絶対位置ｘを特定して、位置データを制御部２０に出力することが可能である。
【０１８４】
本実施形態の場合、１Ｘ検出機構として磁気を使用せずに、また、検出部１３０Ｘ，１３０Ｙとして、位置検出部１３０Ａ〜１３０Ｃと同様の構成を使用することが可能である。更に、スリットＳＬＸ，ＳＬＹのピッチｐＬＸ，ｐＬＹを、スリットＳＬＡ〜ＳＬＣのピッチｐＬＡ〜ｐＬＣと等しく設定することにより、検出部１３０Ｘ，１３０Ｙのギャップｇと、位置検出部１３０Ａ〜１３０Ｃのギャップｇとを同じ値に揃えることも可能である。これらの結果、第１及び第２実施形態によるエンコーダ等よりも、より製造等を容易にすることが可能で、かつ、製造コストを削減することも可能である。
【０１８５】
以上、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明した。しかしながら、本発明はこれらの実施形態の例に限定されないことは言うまでもない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内において、様々な変更や修正を行うことに想到できることは明らかである。従って、これらの変更後や修正後の技術も、当然に本発明の技術的範囲に属するものである。
【０１８６】
尚、本明細書において、フローチャートに記述されたステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的に又は個別的に実行される処理をも含む。また時系列的に処理されるステップでも、場合によっては適宜順序を変更することが可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１８７】
１                        モータシステム
１０                      モータ
２０                      制御部
１００                    エンコーダ
１１０，６１０，７１０    ディスク
１２０                    マスク
１３０，１３０Ａ，１３０Ｂ，１３０Ｃ，１３０Ｘ，１３０Ｙ    検出部
１３１                    発光部
１３２                    受光部
１４０                    位置データ生成部
２００                    モータ部
２０１，２０２            シャフト
３１０，４１０，５１０    ディスク
ａ                        加速度
ＡＸ                      回転軸
Ｇ１，Ｇ２                固定格子
Ｇ２Ａ，Ｇ２Ｂ            領域
Ｌ，ＬＡ，ＬＢ，ＬＣ      回転格子
Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５          回転格子
ＬＩＮＥ１                放射状線
ＬＩＮＥ２                湾曲線
ＬＩＮＥ３                接線
ＬＸ１，ＬＸ２            回転格子
ｍ，ｍＡ，ｍＢ，ｍＣ        周期数
ＭＧ                      磁石
ＭＸ                      検出部
ｎ，ｎＡ，ｎＢ，ｎＣ        スリット本数
Ｏ                        ディスク中心
ｐ                        ピッチ
ｐＧ１，ｐＧ２              ピッチ
ｐＬ，ｐＬＡ，ｐＬＢ，ｐＬＢ，ｐＬＸ，ｐＬＹ    ピッチ
ｒ，ｒＡ，ｒＢ，ｒＣ        トラック半径
ｒＩＮ                    トラック内径
ｒＯＵＴ                    トラック外径
Ｓ１，Ｓ２                スリット
ＳＧ１，ＳＧ２            スリット
ＳＬ，ＳＬＡ，ＳＬＢ，ＳＬＣ    スリット
ＳＬ３，ＳＬ４，ＳＬ５    スリット
Ｔ，ＴＡ，ＴＢ，ＴＣ      トラック
Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５          トラック
ｖ                        速度
ｗ，ｗＡ，ｗＢ，ｗＣ        トラック幅
ｘ                        位置
θ，θ４                  角度
φＸ，φＡ，φＢ，φＣ      電気角
ｇ                        ギャップ
【図１】
2011064612.tif 000004
【図２】
2011064612.tif 000005
【図３】
2011064612.tif 000006
【図４】
2011064612.tif 000007
【図５】
2011064612.tif 000008
【図６】
2011064612.tif 000009
【図７Ａ】
2011064612.tif 000010
【図７Ｂ】
2011064612.tif 000011
【図７Ｃ】
2011064612.tif 000012
【図７Ｄ】
2011064612.tif 000013
【図８】
2011064612.tif 000014
【図９】
2011064612.tif 000015
【図１０】
2011064612.tif 000016
【図１１】
2011064612.tif 000017
【図１２】
2011064612.tif 000018
【図１３】
2011064612.tif 000019
【図１４】
2011064612.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成22年9月1日(2010.9.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸周りに回転可能に配置され、光学的な回転格子がそれぞれ形成されたリング状の１又は２以上のトラックを有する円板状のディスクと、
前記回転格子と回折干渉光学系を構成するように前記ディスクに対向して固定配置され、光学的な１又は２以上の固定格子と、
を備え、
少なくとも１の前記トラックの回転格子に含まれる複数のスリットそれぞれは、該スリットのピッチを所定の値に設定可能なように、前記回転軸を中心とした複数の放射状線それぞれを所定の湾曲度合いで周方向に向けて湾曲させた湾曲線に沿って形成される、ロータリエンコーダ。
【請求項２】
前記少なくとも１のトラックのスリットにおける湾曲度合いは、該トラックにおけるスリットのピッチが１以上の他の前記トラックのスリットのピッチと等しくなるように、設定される、請求項１に記載のロータリエンコーダ。
【請求項３】
前記少なくとも１のトラックの回転格子と該回転格子に対応する少なくとも１の前記固定格子との間のギャップは、前記他のトラックの回転格子と該回転格子に対応する少なくとも１の前記固定格子との間のギャップと等しい、請求項２に記載のロータリエンコーダ。
【請求項４】
前記少なくとも１のトラックの前記スリットにおける湾曲度合いは、前記他のトラックの前記スリットにおける湾曲度合いと異なる、請求項２又は３に記載のロータリエンコーダ。
【請求項５】
前記少なくとも１のトラックのスリットにおける湾曲方向は、該トラックに隣接する他のトラックの前記スリットにおける湾曲方向と逆の周方向である、請求項１〜４のいずれかの１項に記載のロータリエンコーダ。
【請求項６】
前記トラックの回転格子に含まれる複数のスリットは、反射スリットであり、
１の当該回転格子に対応する２の前記固定格子は、前記ディスクの同一面側に配置される、請求項１〜５のいずれか１項に記載のロータリエンコーダ。
【請求項７】
前記湾曲線に沿って前記スリットが形成された前記トラックに対応した前記固定格子は、前記湾曲線の接線と平行に形成される、請求項１〜６のいずれか１項に記載のロータリエンコーダ。
【請求項８】
回転シャフトを回転させるモータ部と、
前記回転シャフトに連結されて前記回転シャフトの位置を測定するロータリエンコーダと、
を備え、
前記ロータリエンコーダは、
前記回転シャフトの回転にあわせて回転軸周りに回転可能に配置され、光学的な回転格子がそれぞれ形成されたリング状の１又は２以上のトラックを有する円板状のディスクと、
前記回転格子と回折干渉光学系を構成するように前記ディスクに対向して固定配置され、光学的な１又は２以上の固定格子と、
を備え、
少なくとも１の前記トラックの回転格子に含まれる複数のスリットそれぞれは、該スリットのピッチを所定の値に設定可能なように、前記回転軸を中心とした複数の放射状線それぞれを所定の湾曲度合いで周方向に向けて湾曲させた湾曲線に沿って形成される、ロータリモータ。
【請求項９】
回転シャフトを回転させるモータ部と、
前記回転シャフトに連結されて前記回転シャフトの位置を測定するロータリエンコーダと、
前記ロータリエンコーダが検出した位置に基づいて、前記モータ部の回転を制御する制御部と、
を備え、
前記ロータリエンコーダは、
前記回転シャフトの回転にあわせて回転軸周りに回転可能に配置され、光学的な回転格子がそれぞれ形成されたリング状の１又は２以上のトラックを有する円板状のディスクと、
前記回転格子と回折干渉光学系を構成するように前記ディスクに対向して固定配置され、光学的な１又は２以上の固定格子と、
を備え、
少なくとも１の前記トラックの回転格子に含まれる複数のスリットそれぞれは、該スリットのピッチを所定の値に設定可能なように、前記回転軸を中心とした複数の放射状線それぞれを所定の湾曲度合いで周方向に向けて湾曲させた湾曲線に沿って形成される、ロータリモータシステム。
【請求項１０】
円板状に形成され、
光学的な１又は２以上の固定格子と対向して回転軸周りに回転可能に配置されてロータリエンコーダに使用された場合に、前記固定格子と回折干渉光学系を形成する光学的な回転格子がそれぞれ形成されたリング状の１又は２以上のトラックを有し、
少なくとも１の前記トラックの回転格子に含まれる複数のスリットそれぞれは、該スリットのピッチを所定の値に設定可能なように、前記回転軸を中心とした複数の放射状線それぞれを所定の湾曲度合いで周方向に向けて湾曲させた湾曲線に沿って形成される、ディスク。
【請求項１１】
回転軸周りに回転可能に配置され光学的な回転格子がそれぞれ形成されたリング状の１又は２以上のトラックを有する円板状のディスクと、前記回転格子と回折干渉光学系を構成するように前記ディスクに対向して固定配置され光学的な１又は２以上の固定格子と、を有するロータリエンコーダの製造方法であって、
前記１又は２以上のトラックそれぞれの回折格子に含まれる複数のスリットの数を、所望の周期信号が得られるように決定するスリット数決定ステップと、
少なくとも１の前記トラックについて、前記回転軸を中心として、前記スリット数決定ステップで決定したスリットの数と等しい複数の放射状線を、前記回転軸を中心に等角度で設定する放射状線設定ステップと、
前記少なくとも１のトラックについて、前記複数のスリットのピッチが所定の値になるように、前記複数の放射状線それぞれを所定の湾曲度合いで周方向に向けて湾曲して、複数の湾曲線を設定する湾曲線設定ステップと、
前記少なくとも１のトラックの前記複数のスリットを、前記複数の湾曲線に沿って形成するスリット形成ステップと、
を有する、ロータリエンコーダの製造方法。
【請求項１２】
前記湾曲線設定ステップでは、前記少なくとも１のトラックのスリットにおける湾曲度合いを、該トラックにおけるスリットのピッチが１以上の他の前記トラックのスリットのピッチと等しくなるように設定する、請求項１１に記載のロータリエンコーダの製造方法。
【請求項１３】
前記少なくとも１のトラックの回転格子と該回転格子に対応する少なくとも１の前記固定格子との間のギャップが、前記他のトラックの回転格子と該回転格子に対応する少なくとも１の前記固定格子との間のギャップと等しくなるように、該固定格子が形成されたマスクを配置するマスク配置ステップを更に有する、請求項１２に記載のロータリエンコーダの製造方法。