专利名称：编码器、伺服马达和马达单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及编码器、伺服马达和马达单元。
背景技术：
专利文献I公开了一种通过衍射栅格利用光衍射的光学编码器。专利文献2公开了一种利用三个狭缝改善了 S/N比(信噪比)的光学编码器。专利文献3公开了一种借助简单构造来防止由间距变动引起的误差发生的光学编码器。该编码器具有螺旋栅格单元、发光元件和受光元件，所述受光元件构造成检测从发光元件发射并且已经穿过栅格单元的光通量。编码器基于受光元件的检测来检测栅格单元与受光元件之间的相对旋转。现有技术文献专利文献[专利文献I]US 5559600 A[专利文献2] JP, B, 3509830[专利文献3] JP, A, 06-34729
发明内容
本发明待解决的技术问题本发明的目的在于提供一种能够增加设计或开发中的自由度的编码器、伺服马达和马达单元。解决该问题的手段用于实现该目的的根据第一发明的编码器包括码盘，所述码盘以能绕旋转轴线旋转的方式设置，并且包括第一轨道和第二轨道，在所述第一轨道和所述第二轨道中分别形成有第一光学旋转栅格和第二光学旋转栅格；以及第一检测器和第二检测器，所述第一检测器和所述第二检测器被设置成面对所述第一轨道和所述第二轨道，所述第一检测器和第二检测器分别包括第一固定栅格和第二固定栅格，所述第一固定栅格与所述第一旋转栅格一起构成第一衍射干涉光学系统，所述第二固定栅格与所述第二旋转栅格一起构成第二衍射干涉光学系统，并且所述第一检测器和所述第二检测器构造成分别从所述第一衍射干涉光学系统和所述第二衍射干涉光学系统检测第一检测信号和第二检测信号，其中所述第一旋转栅格和所述第二旋转栅格中的至少一个包括呈弯曲形状的多个弯曲狭缝，并且基于所述第一旋转栅格的狭缝数量和所述第二旋转栅格的狭缝数量之差来获得所述码盘的绝对值。在根据第一发明的编码器中，优选地，所述第一旋转栅格的狭缝数量和所述第二旋转栅格的狭缝数量之差是一。在根据第一发明的编码器中，优选地，所述弯曲狭缝分别沿着以下弯曲线形成，这些弯曲线是通过使得从所述旋转轴线沿所述码盘的径向方向延伸的多条径向线以预先确定的弯曲度朝周向方向弯曲而形成的。在根据第一发明的编码器中，优选地，所述弯曲狭缝被形成在以所述旋转轴线为中心超过O度并且小于360度的角度范围内。根据第一发明的编码器还可包括位置数据生成部，所述位置数据生成部构造成基于所述第一检测信号和所述第二检测信号生成第一位置数据和第二位置数据，所述第一位置数据表示在一圈旋转期间所述码盘的绝对位置，所述第二位置数据与所述第一位置数据相比具有更高的分辨率；并且基于所述第一位置数据和所述第二位置数据规定所述码盘的与所述第一位置数据相比具有更高的分辨率的绝对位置。在根据第一发明的编码器中，优选地，所述第一旋转栅格和所述第二旋转栅格分别包括第一弯曲狭缝和第二弯曲狭缝，并且所述第一弯曲狭缝的弯曲度和所述第二弯曲狭缝的弯曲度分别被设定成使得所述第一弯曲狭缝的间距和所述第二弯曲狭缝的间距大致相等。在根据第一发明的编码器中，优选地，所述第一旋转栅格和所述第一固定栅格之间的第一间隙与所述第二旋转栅格和所述第二固定栅格之间的第二间隙在尺寸上大致相
坐寸ο在根据第一发明的编码器中，所述第一弯曲狭缝可沿与所述第二弯曲狭缝弯曲所沿的方向相反的周向方向弯曲。在根据第一发明的编码器中，所述第一弯曲狭缝和所述第二弯曲狭缝分别是反射狭缝，并且所述第一固定栅格和所述第二固定栅格分别设置在所述码盘的同一表面侧。在根据第一发明的编码器中，优选地，所述码盘还包括位于最外周上的第三轨道，在所述第三轨道中形成有第三光学旋转栅格，并且所述第三轨道构造成确定所述编码器的最大分辨率，在所述码盘中设定多条径向线，这些径向线以所述旋转轴线为中心以预先确定的角度间隔沿径向方向延伸，并且所述第三旋转栅格包括沿着所述径向线延伸的径向狭缝。在根据第一发明的编码器中，优选地，所述径向狭缝的间距、所述第一弯曲狭缝的间距以及所述第二弯曲狭缝的间距大致相等。在根据第一发明的编码器中，优选地，所述第一固定栅格中包括的狭缝和所述第二固定栅格中包括的狭缝大致平行于所述第一弯曲狭缝和所述第二弯曲狭缝分别弯曲所沿的弯曲线的切线。用于实现该目的的根据第二发明的伺服马达包括马达，所述马达构造成使得旋转轴旋转；以及编码器，所述编码器构造成测量所述旋转轴的绝对位置，其中所述编码器包括码盘，所述码盘以能绕所述旋转轴的旋转轴线旋转的方式设置，并且包括第一轨道和第二轨道，在所述第一轨道和所述第二轨道中分别形成有第一光学旋转栅格和第二光学旋转栅格；以及
第一检测器和第二检测器，所述第一检测器和所述第二检测器被设置成面对所述第一轨道和所述第二轨道，所述第一检测器和所述第二检测器分别包括第一固定栅格和第二固定栅格，所述第一固定栅格与所述第一旋转栅格一起构成第一衍射干涉光学系统，所述第二固定栅格与所述第二旋转栅格一起构成第二衍射干涉光学系统，并且所述第一检测器和所述第二检测器构造成分别从所述第一衍射干涉光学系统和所述第二衍射干涉光学系统检测第一检测信号和第二检测信号，所述第一旋转栅格和所述第二旋转栅格中的至少一个包括呈弯曲形状的多个弯曲狭缝，并且基于所述第一旋转栅格的狭缝数量和所述第二旋转栅格的狭缝数量之差来获得所述码盘的绝对值。用于实现该目的的根据第三发明的马达单元包括马达，所述马达构造成使得旋转轴旋转；编码器，所述编码器构造成测量所述旋转轴的位置；以及控制器，所述控制器构造成基于由所述编码器检测的所述位置来控制所述马达的旋转，其中所述编码器包括码盘，所述码盘以能绕所述旋转轴的旋转轴线旋转的方式设置，并且包括第一轨道和第二轨道，在所述第一轨道和所述第二轨道中分别形成有第一光学旋转栅格和第二光学旋转栅格；以及第一检测器和第二检测器，所述第一检测器和所述第二检测器被设置成面对所述第一轨道和所述第二轨道，所述第一检测器和所述第二检测器分别包括第一固定栅格和第二固定栅格，所述第一固定栅格与所述第一旋转栅格一起构成第一衍射干涉光学系统，所述第二固定栅格与所述第二旋转栅格一起构成第二衍射干涉光学系统，并且所述第一检测器和所述第二检测器构造成分别从所述第一衍射干涉光学系统和所述第二衍射干涉光学系统检测第一检测信号和第二检测信号，所述第一旋转栅格和所述第二旋转栅格中的至少一个包括呈弯曲形状的多个弯曲狭缝，并且基于所述第一旋转栅格的狭缝数量和所述第二旋转栅格的狭缝数量之差来获得所述码盘的绝对值。本发明的优点借助根据本发明的编码器、伺服马达和马达单元，可以增加编码器的码盘的设计或开发中的自由度。
图1是根据本发明的第一实施方式的说明图，示出了具有编码器的马达单元的构造。图2是示出了编码器的构造的说明图。图3是示出了编码器的码盘的说明图。图4是示出了编码器的光学检测机构的操作原理的操作原理图。图5是示出了编码器的掩模和轨道的布置的布置图。
图6是示出了编码器的弯曲狭缝的说明图。图7A是示出了由编码器的位置数据生成部生成的第一位置数据的曲线图。图7B是示出了由编码器的位置数据生成部生成的第一三角波信号的曲线图。图7C是示出了由编码器的位置数据生成部生成的第二位置数据(第二三角波信号)的曲线图。图7D是示出了由编码器的位置数据生成部生成的第三位置数据(第三三角波信号)的曲线图。图8是用于解释制造编码器的方法的流程图。图9是示出了根据本发明的第二实施方式的编码器的码盘的说明图。
具体实施例方式接下来，结合附图来阐述体现本发明的实施方式，以便于理解本发明。要注意，在本说明书和附图中，具有大致相同功能的部件原则上由相同的附图标记表示，并且合适地省除对部件的重复说明。在待在下文阐述的本发明的每个实施方式中，利用具有旋转式光学绝对值编码器的马达单元作为示例进行说明。也就是说，根据每个实施方式的编码器被应用到旋转式马达，并且检测马达的旋转角度Θ作为绝对位置X。根据待被在此解释的每个实施方式的编码器可应用到各种旋转体，所述旋转体绕固定旋转轴线旋转，所述旋转体例如是原动机和转向器(a motor and steering)。要注意，本发明的每个实施方式按照如下顺序被解释。〈1.第一实施方式>(1-1.根据第一实施方式的马达单元)(1-2.根据第一实施方式的编码器)(1-2-1.码盘 110)(轨道TA-TC )(狭缝SLA-SLC的形状)(1-2-2.检测器 130A-130C)(光学检测机构)(1-2-3.弯曲狭缝的构造)(一个轨道T中的弯曲狭缝)(弯曲狭缝与固定栅格侧的狭缝之间的位置关系)(弯曲狭缝在多个轨道之间的关系)(1-2-4.位置数据生成部)(1-3.根据第一实施方式的马达单元的操作)(1-4.用于制造根据第一实施方式的编码器的方法)( 1-5.根据第一实施方式的编码器的效果的示例)<2.第二实施方式>〈1.第一实施方式>(1-1.根据第一实施方式的马达单元)
首先，阐述根据本发明的第一实施方式的马达单元I的构造。如图1所示，根据本实施方式的马达单元I具有伺服马达10和控制器20。伺服马达10具有绝对值编码器(在下文中有时被简称为“编码器”)100和马达200。马达200是动力产生源的示例。马达200至少在一侧具有旋转轴201。马达200借助使得旋转轴201绕旋转轴线AX旋转来产生旋转力。要注意，马达200不局限于将电力用作动力源的电动马达。马达200可以是利用其它动力源的马达，例如液压马达、空气马达、蒸汽马达等。然而，为了便于说明，在下文阐述其中马达200是电动马达的情况。编码器100设置在位于马达200的旋转轴201的相反侧的端部处，并且被联接到旋转轴202 (见图2)，所述旋转轴202以与旋转轴201对应的方式旋转。要注意，还存在其中旋转轴202与旋转轴201 —体形成为一个单元的情况。编码器100通过检测旋转轴202的位置来检测旋转轴201的绝对位置x(也被称为绝对旋转角度Θ、马达200的绝对位置X等)，并且该编码器输出代表该绝对位置X的位置数据。应当注意的是，编码器100的设置位置并不具体地被限制。例如，编码器100可设置成直接联接到旋转轴201。另选地，编码器100可借助其他机构(例如，减速装置和旋转方向转换器)被联接到诸如旋转轴201的旋转体。控制器20获取从编码器100输出的位置数据。控制器20通过基于所获取的位置数据来控制待被施加到马达200的电流和电压等而控制马达200的旋转。控制器20例如是伺服放大器。此外，控制器20还可以控制马达200的旋转，以便遵从被包括在上级控制信号中的位置指令和速度指令等，所述上级控制信号从诸如可编程逻辑控制器的上级控制器(未被示意性地示出)被获得。要注意，在其中马达200使用其他动力源(例如，液压动力源、空气动力源和蒸汽动力源)的情况中，控制器20可以通过控制这种动力源的供应来控制马达200的旋转。(1-2.根据第一实施方式的编码器)接下来，参考图2和图3来阐述根据本实施方式的编码器100的构造。如图2所示，根据本实施方式的编码器100具有旋转轴101、码盘110、检测器130A至130C (分别是第一检测器至第三检测器的示例)以及位置数据生成部140。(1-2-1.码盘 110)码盘110形成为如图3所示的盘形。码盘110设置成使得码盘中心O与旋转轴线AX大致重合。码盘110借助能够绕旋转轴线AX旋转的旋转轴101被联接到马达200的旋转轴202的一端。因此，码盘110随着马达200的旋转而绕旋转轴线AX旋转。如图3所示，码盘110具有三个轨道TA至TC (分别是第一轨道至第三轨道的示例)。要注意，轨道的数量不局限于三个，而是根据编码器100所需的检测精度和信号处理被合适地设定为多个。(轨道TA 至 TC)轨道TA至TC均呈将码盘110的码盘中心O作为中心的环形形状。轨道TA至TC的宽度分别被设定为预先确定的宽度wA至W。。在本实施方式中，相应轨道TA至TC的宽度wA至w。被设定为相同宽度w (W=Wa=Wb=Wc)0然而,轨道宽度Wa至W。可以不同。然后，相应轨道TA至TC被设置成使得宽度的中心沿径向方向的位置(轨道半径rA_rc)彼此不同。即，轨道TA至TC被形成为以码盘中心O作为中心的同心圆形状，并且从码盘中心朝向外周以轨道TA、TB和TC的顺序设置(rA〈rB〈rc)。如图3所示，旋转栅格LA至LC (分别是第一旋转栅格至第三旋转栅格的示例)分别形成于相应轨道TA至TC中，所述旋转栅格是旋转的光学衍射栅格。多个光学狭缝SLA至SLC分别形成于旋转栅格LA至LC中。旋转栅格LA至LC均构成彼此独立的第一至第三衍射干涉光学系统的单独部分。狭缝SLA至SLC均是构造成反射光的反射狭缝。除了狭缝SLA至SLC之外的部分不反射光。在其中如本实施方式中在码盘110中使用反射狭缝的情况下，形成反射类型的衍射干涉光学系统。因此，与其中在码盘110中使用透射狭缝的情况相比，减少了由于待在下文描述的码盘110和掩模120之间的间隙g的变动而引起的噪声和对检测精度的影响。然而，可以构造使用透射狭缝的衍射干涉光学系统。期望将相应轨道TA至TC形成为使得轨道半径rA至r。越大则狭缝SLA至SLC的数量nA至nc就越多。也就是说，由于轨道半径处于关系〃rA〈rB〈rc〃，因此相应轨道TA至TC的狭缝数量被设定为满足关系〃nA〈nB〈n。"。从相应轨道TA至TC，分别获得与狭缝数量nA至%对应的重复数的周期信号。周期信号中码盘110的每圈(360° )中的重复数也分别被称为周期数％至％。也就是说，周期数％至是分别与狭缝数量％至％对应的数量。因此，相应轨道TA至TC的狭缝数量nA至η。被设定为与所需分辨率对应的数量，使得绝对位置χ可按照所需精度被检测。然而，狭缝数量ηΑ比狭缝数量ηΒ大一。狭缝SLA至SLC的每个间距Pu至Plr被设定成大致相同间距P (P=Pla=Plb=Plc:)。在此，狭缝的间距Pla至Pu是狭缝在轨道的宽度wA至W。的中心部中的间隔(间距)。通过将多个轨道TA至TC的相应间距Pla至Pm设定成大致相同间距，可使得多个轨道TA至TC的衍射干涉光学系统被共用。因此，可以有利于制造(包括设计或开发的过程)。(狭缝SLA至SLC的形状)在此，阐述狭缝SLA至SLC的形状。狭缝SLA (第一弯曲狭缝的示例)和狭缝SLB (第二弯曲狭缝的示例)被形成为以预先确定的弯曲程度弯曲的“弯曲狭缝”。将在下文详细地描述弯曲狭缝。狭缝SLC沿着以码盘中心O (旋转轴线AX)为中心的多条径向线(图6中的径向线LINE1)从而沿径向方向延伸，这些径向线以预先确定的角度间隔被设定。具有这种形状的狭缝也被称为“径向狭缝”。在本实施方式中，狭缝SLC的数量η。是最大的，编码器100的最大分辨率由轨道TC来确定。在此，在其中相同数量的狭缝以相同间距(相同分辨率)被形成的情况下，如果使用径向狭缝，那么可以将轨道半径抑制成小的半径。因此，通过利用径向狭缝来形成狭缝SLC，与其中利用弯曲狭缝来形成狭缝SLC的情况相比可以将码盘半径抑制为小的半径。要注意，这并不防止轨道TC的狭缝SLC由弯曲狭缝形成，并且还可以由弯曲狭缝来形成全部轨道T的狭缝SL。此外，还可以由弯曲狭缝形成多个轨道TA至TC中的至少一个或多个。(1-2-2.检测器 130Α 至 130C)接下来，参考图2至图5来阐述检测器130Α至130C，并且更具体地阐述使用检测器的光学检测机构。
(光学检测机构)如图2所示，检测器130A被设置成面对轨道TA。检测器130A与轨道TA —起构成第一光学检测机构。检测器130B被设置成面对轨道TB。检测器130B与轨道TB —起构成第二光学检测机构。检测器130C被设置成面对轨道TC。检测器130C与轨道TC 一起构成第三光学检测机构。检测器130A-130C的相应光学检测机构的共同之处在于，每个光学检测机构都具有独立的衍射干涉光学系统等，如上文所述的。因此，在本文中，将其中一个光学检测机构作为示例来阐述，并且在下文单独描述每个光学检测机构不同的方面。在本说明书中，检测器130A至130C、轨道TA至TC和旋转栅格LA至LC也都被分别简称为“检测器130”、“轨道T”和“旋转栅格L”。此外，被包括在旋转栅格L中的狭缝(狭缝SLA至SLC)也被简称为“狭缝SL”。此外，狭缝SL的间距(间距Pla至pj也被简称为“间距ΡΛ此外，狭缝的数量(狭缝数量nAgnc)也被简称为“狭缝数量η”。此外，从光学检测机构获得的周期信号的周期数(周期数mA至m。)也被简称为“周期数m”。如图4所示，检测器130具有掩模120、发光部131和受光部132。要注意，由于图4是用于阐述光学检测机构的操作原理的操作原理图，因此构成光学检测机构的每个元件的布置关系与实际布置关系不同。掩模120设置成面对码盘110，并且在它们之间具有间隙g。掩模120被固定到构成编码器100的框架主体上。也就是说，码盘110相对于掩模120旋转。掩模120由遮光的材料形成。掩模120具有两个光学固定栅格Gl和G2 (固定衍射栅格),所述光学固定栅格分别具有透射光的多个狭缝SGl和多个狭缝SG2。换句话说，掩模120通过固定栅格Gl和G2的狭缝SGl和SG2来透射光。固定栅格Gl和G2与旋转栅格L 一起构成具有三个栅格的衍射干涉光学系统。在下文中，固定栅格Gl被称为一次固定栅格，并且固定栅格G2被称为二次固定栅格。—次固定栅格Gl和二次固定栅格G2被形成在同一掩模120中。然而,一次固定栅格Gl和二次固定栅格G2可形成在分离的掩模120中。在其中栅格被形成于分离的掩模120中的情况下，期望将一次固定栅格Gl和二次固定栅格G2布置成使得所述一次固定栅格Gl和旋转栅格L之间的距离(间隙g)以及旋转栅格L和二次固定栅格G2之间的距离(间隙g)在码盘110的相同表面侧相等。通过使用与旋转栅格L等距离的两个固定栅格Gl和G2并且如上所述通过将反射类型的狭缝用作旋转栅格L的狭缝SL，即使盘110和检测器130之间的位置关系变动，固定栅格Gl和G2的间隙g也都是恒定。因此，可以降低间隙g的变动对衍射干涉光学系统的影响。在本文中，阐述了相应光学检测机构的检测器130A至130C的间隙g(分别是第一至第三间隙的示例)之间的关系。在本实施方式中，相应轨道TA至TC的狭缝SLA至SLC的间距Pla至被设定为间距九从而彼此大致相等，且因此可以将每个检测器130A至130C与码盘110之间的每个间隙g设定成彼此大致相等，如图2所示。在其中如上所述检测器130A至130C与码盘110之间的间隙g被设定成彼此大致相等的情况下，可以共同设计或开发与用于每个检测器130A至130C的间隙g对应的衍射干涉光学系统。此外，通过将图4所示的检测器130A至130C的相应掩模120 (第一至第三掩模)形成为一体式单元，针对相应的检测器130A至130C每次都可以调节制造(组装)编码器100时的间隙g。因此，有利于编码器100的制造。要注意，类似地通过使得旋转栅格LA至LC和与其对应的固定栅格Gl、G2的任何两者之间的间隙g相同，获得这种作业效果。然而，期望这样的光学检测机构，在所述光学检测机构中，间隙g被使得与其中轨道T的间距&被设定成彼此相等的光学检测机构的情况相同。随后，阐述发光部131和受光部132，并且还分别阐述固定栅格Gl和G2。如图4所不,发光部131具有光源并且朝向形成于掩模120中的一次固定栅格Gl发射光。由发光部131所发射的光的波长和强度并不被具体地限制。然而，光的波长和强度根据衍射干涉光学系统的特征和所需位置分辨率等被合适地确定。此外，作为待被发射的光，在本实施方式中使用发散光。通过使用发散光，待在下文描述的一次固定栅格Gl中的每个狭缝SGl可被认为实质上是线光源。由此，衍射干涉效应被提高。要注意，如果狭缝SGl如上所述可被认为实质上是线光源，那么还可以使用平行光、激光、会聚光等作为待被发射的光。根据待被使用的光的特征等(例如，平行光、激光、会聚光或发散光)，发光部131还可以具有光学器件，例如发散透镜。一次固定栅格Gl形成于其中由发光部131发射的光进入所处的位置中。一次固定栅格Gl具有透射类型的多个狭缝SGl。多个狭缝SGl衍射该入射光。由此，穿过每个狭缝SGl并且被发射到码盘110的光会聚成将每个狭缝SGl作为实质上线光源的光。要注意，形成于一次固定栅格Gl中的多个狭缝SGl之间的间距pei被形成为满足针对旋转栅格L的多个狭缝SL之间的间距Pl的关系“pei=iXpL(i=l，2，3...)”。在此，具体地在〃i=l，2"的情况下，在许多情况下被获得的周期信号的强度都是高的。此外，在"i=2〃的情况下，在许多情况下周期信号的强度比在"i=l"的情况更高。另一方面，周期信号的周期数m不仅取决于狭缝数量η还取决于〃i"而变化。具体地，至少在〃i=l，2〃的情况下，周期数m变为〃m=2Xn/i"。在下文中，为了便于说明，阐述〃i=2〃(即，〃pei=2pj并且〃m=n〃)的情况。要注意，已经穿过一次固定栅格Gl的光根据进入一次固定栅格Gl时的入射角而沿一次固定栅格Gl的宽度方向扩散。因此，期望将旋转栅格L的狭缝SL的宽度设定成比一次固定栅格Gl的狭缝SGl的宽度更大的宽度，以便在扩散角度方面增加信号强度。此时，通过将旋转栅格L的狭缝SL的宽度设定成比已经穿过一次固定栅格Gl的光所预期达到的宽度更大的宽度，由透射光的狭缝SL反射的光量增加，且因此抑制图像的尺寸的变动。另选地，通过将旋转栅格L的狭缝SL的宽度设定成比已经穿过一次固定栅格Gl的光所预期达到的宽度更窄的宽度，透射光在峰值位置中被反射，在峰值位置中通过狭缝SL的透射的光量是大的，并且因此即使狭缝SL的位置稍微移位，也抑制由狭缝SL反射的光所形成的图像尺寸的变动。也就是说，通过将宽度设定成比用于已经穿过一次固定栅格Gl的光所预期达到的宽度更大或更窄的宽度，可以进一步改善信号的稳定性，而抵抗接一次固定栅格Gl和旋转栅格L中的误差。以与上文所述相同的方式，由旋转栅格L反射的光根据进入旋转栅格L时的入射角而沿旋转栅格L的宽度方向扩散。因此，还期望将下文待述的二次固定栅格G2的狭缝SG2的宽度设定成比旋转栅格L的狭缝SL的宽度更大的宽度，以便考虑到扩散角度来增加信号强度。此时，通过将二次固定栅格G2的狭缝SG2的宽度设定成比已由旋转栅格L反射的光所预期达到的宽度更大或更窄的宽度，还可以进一步改善信号的稳定性，而抵抗附接二次固定栅格G2和旋转栅格L中的误差。然而，如果能够保证足够的信号强度并且还能够充分地保证信号的稳定性而抵抗附接中的误差，那么一次固定栅格G1、二次固定栅格G2和旋转栅格L的狭缝的相应宽度之间的关系不被具体地限制。期望将一次固定栅格Gl的多个狭缝SGl形成为处于面对位置中的狭缝SL大致平行，以便提高由旋转栅格L和二次固定栅格G2—起形成的衍射干涉光学系统的衍射干涉效应并且以便降低噪音。也就是说，如图3所示，旋转栅格LA和LB的狭缝SLA和SLB是弯曲狭缝，且因此期望还通过弯曲狭缝来形成检测器130A和130B的一次固定栅格Gl的多个狭缝SGl以及二次固定栅格G2的多个狭缝SG2。另一方面，旋转栅格LC的狭缝SLC是径向狭缝，且因此期望还通过径向狭缝来形成检测器130C的固定栅格Gl和G2的多个狭缝SGl和SG2。在该情况下，还如专利文献I中关于径向狭缝所述的，径向狭缝的间距&与轨道T的整个圆周的长度相比足够短，且因此可以在光学上将径向狭缝当作平行狭缝。因此，可以将检测器130C的一次固定栅格Gl的与径向狭缝对应的多个狭缝SGl形成为彼此平行地邻近的“平行狭缝”。期望将平行狭缝(对应于径向狭缝的多个狭缝SGl)设置成在径向狭缝被当作平行狭缝的情况下平行于所述平行狭缝。类似地，还可以将检测器130A和130B的一次固定栅格Gl的与弯曲狭缝对应的多个狭缝SGl形成为平行狭缝，如图5所示。期望将平行狭缝(对应于弯曲狭缝的多个狭缝SGl)设置成大致平行于LINE2 (将在下文描述)的切线LINE3,所述LINE2与每个弯曲狭缝延伸所处的方向相一致,如图5所示。通过将与径向狭缝和弯曲狭缝对应的两个一次固定栅格Gl形成为平行狭缝，可以共同使用所述狭缝。由此，可以不仅进一步有利于制造等，而且还有利于降低制造成本。如图4所示，由一次固定栅格Gl所衍射的光被发射到与一次固定栅格Gl对应的旋转栅格L。发射到旋转栅格L的光由旋转栅格L的狭缝SL反射。此时，所反射的光由旋转栅格L进一步衍射。然后，由旋转栅格L衍射的光被发射到二次固定栅格G2。二次固定栅格G2形成在供由旋转栅格L衍射的光进入的位置中。形成于二次固定栅格G2中的狭缝SG2的间距pG2被设定成与形成于一次固定栅格Gl中的狭缝SGl的间距Pc1相同。也就是说，在本实施方式中，满足"Pc1=Pc2=ZXPl'此外，狭缝SG2的形状、狭缝SG2与旋转栅格LA和LB的狭缝SLA和SLB之间的位置关系等都与上述的一次固定栅格Gl的狭缝SGl的情况相似。因此，将省除其详细说明。要注意，不同于一次固定栅格G1，二次固定栅格G2被划分为两个或更多个区域(例如，如图5所示的区域G2A和G2B)。每个区域中的狭缝SG2的间距Pe2被形成为在该区域中都是相同的。将区域的边界夹设在其间的相邻狭缝SG2之间的间距(例如，如图5所示的边界部间距Pr)被设定为比间距pe2长(或短)〃pe2/4〃的间距。要注意，为了便于说明，在下文中，阐述如图5所示的其中二次固定栅格G2被划分为两个区域G2A和G2B的情况。被发射到二次固定栅格G2的光形成干涉图案，在所述干涉图案中，由旋转栅格L的多个狭缝SL中的每个衍射的光彼此干涉。干涉图案中的明亮部的位置由此根据当码盘110旋转时一次固定栅格Gl和旋转栅格L之间的位置关系的变化而移动。由此，穿过区域G2A和G2B的相应狭缝SG2的光的强度以正弦波形状增加/减少，其中电气角移相90°，这是因为边界部间距Pr被设定为比间距pe2长(或短)〃pe2/4〃的间距。受光部132设置成接收已经穿过二次固定栅格G2的狭缝SG2的光。例如，受光部132具有受光元件，例如光电二极管。借助该受光元件，所接收的光的强度被转换为电信号。在该情况下，例如受光部132具有两个受光表面，使得能够针对区域G2A和G2B中的每个单独地产生电信号。由受光部132产生的电信号变为形状大致为正弦波的周期性电信号(也被称为“周期信号”)，所述周期性电信号每当码盘110旋转对应于间距P的量就重复。分别对应于区域G2A和G2B的周期信号变为两个周期信号，这两个周期信号的相位移位90°，如与穿过分别形成于区域G2A和G2B中的狭缝SG2的光的强度那样。这两个周期信号还分别被称为“A相周期信号”和“B相周期信号”。然后，在第一光学检测机构、第二光学检测机构和第三光学检测机构中的每个获得的两个周期信号也分别被统称为“第一检测信号”、“第二检测信号”和“第三检测信号”。如上所述，在光学检测机构中，构造具有三个栅格的衍射干涉光学系统。因此，如果由于与间距PpPvPe2等的关系而发生干涉，而与间隙g的尺寸无关，那么可以检测期望的周期信号。同时，几何光学型编码器接收已经仅仅穿过狭缝SL的光，并且因此如果间隙g的尺寸增大，那么由于光的衍射成分和扩散成分的影响，噪音因而增加。由此，间隙g需要被设定为小的。与此相比，在利用如在本实施方式中描述的这种衍射干涉光学系统的编码器100中，可以使得固定构件和旋转构件之间的间隙g是大的。由此，可以提高设计或开发的自由度，并且还可以降低固定构件和旋转构件由于撞击等而干涉的这种问题发生的可能性。要注意，在本实施方式中，具有三个栅格(旋转栅格L和固定栅格Gl和G2)的衍射干涉光学系统如前所述作为示例被阐述。但是本发明不局限于此。例如，通过利用在二次固定栅格G2的每个狭缝SG2的位置中具有受光面的带状受光元件来取代二次固定栅格G2，还可以形成具有三个栅格的伪衍射干涉光学系统。此外，通过利用在一次固定栅格Gl的每个狭缝SGl的位置中发射光的带状或直线发光元件等来取代一次固定栅格G1，还可以形成具有三个栅格的伪衍射干涉光学系统。此外，如果可以构造类似衍射干涉光学系统，那么栅格的数量并不被具体地限制。(1-2-3.弯曲狭缝的构造)接下来，参考图5和图6，详细地阐述在上述旋转栅格LA和LB中使用的弯曲狭缝。(一个轨道T中的弯曲狭缝)首先参考图6，作为示例来阐述其中一个弯曲狭缝，S卩，形成于轨道TA的旋转栅格LA中的狭缝SLA或形成于轨道TB的旋转栅格LB中的狭缝SLB。将单独阐述狭缝SLA和狭缝SLB之间的不同点。旋转栅格L的狭缝SL被设置在轨道T中。如上所述，旋转栅格L的至少一个或多个狭缝SL被形成为与径向狭缝不同的呈弯曲形状的弯曲狭缝。狭缝SL形成在以旋转轴线AX作为中心的超过O度并且小于360的角度范围内。具体地，形成为弯曲狭缝的狭缝SL (这里，简称为“狭缝SL”)沿着LINE2形成，如图6所示。LINE2是弯曲线，其通过使得径向线LINEl以码盘中心O (旋转轴线AX)为中心沿周向方向以预定弯曲度C弯曲而形成。能够想到沿着如上所述的弯曲线LINE2的狭缝SL的各种形成示例。如下将描述狭缝SL的形成示例。对应于相应狭缝SL的径向线LINEl被设定成在数量上对应于具有预定分割角度的狭缝的数量n，所述预定分割角度由一圈2 π (360° )除以待被设置在轨道T中的狭缝数量η来获得。通过使得每条径向线LINEl沿相同周向方向以相同弯曲度C弯曲，来设定每个狭缝SL的弯曲线LINE2。每个狭缝SL以该方式以预定宽度沿着每条弯曲线LINE2被形成。此外，更具体地利用表达式来解释狭缝SL的形成示例。码盘中心O被当作原点，与原点的距离是d，与经过原点的基准线的角度是Θ，并且轨道T的内径和外径分别是rIN和r.。因此，被包括在轨道T的旋转栅格L中的狭缝的数量被当作n，并且假定每个狭缝用j (」=0，1，2，...，η-1)标记。然后，径向线LINEl由下述表达式I以极坐标表述。LINEl= (d, jX2 π/n)...(表达式 I)其中；rIN≤d ≤r0UT。接下来，在其中弯曲度被当作是C并且使得旋转栅格L的多个狭缝SL的间距变为期望PL的半径(轨道T的宽度方向上的中心的半径)被当作是Γ(ι的情况下，弯曲线LINE2由下述表达式2以极坐标表述。狭缝SL沿着弯曲线LINE2在轨道T的预定宽度w(=rOT-rIN)内形成。LINE2=(r0(l-C θ ), Θ + j X 2 π/n)…(表达式 2)其中rIN ≤r0(l-C θ ) ≤r0UT。要注意，在弯曲狭缝的形成示例的情况下，弯曲度C由下述表达式3来表述。C=tan [sin-1 {pLXn/ (2 π r0)} ]...(表达式 3)期望形成具有宽度w (=1..-!^)的轨道T，藉此由旋转栅格L反射的、在穿过二次固定栅格G2之后已经由受光元件接收的光的量变得足够。在本实施方式的衍射干涉光学系统中，如果轨道T的宽度w被设定成例如是旋转栅格L的间距的大约20至50倍，那么获得足够量的光。因此，如从表达式3将看出的，作为弯曲狭缝的狭缝SL形成在以码盘中心O为中心的180°或更小的范围内。也就是说，每个弯曲狭缝SL均被形成为不周向延伸过轨道T的一圈以上。通过以这种方式形成弯曲狭缝，可以增加码盘110的强度并且可以有利于形成狭缝SL。通常，在本实施方式的由旋转栅格L构造的这种衍射干涉光学系统中，被包括在旋转栅格L中的多个狭缝SL的间距在与沿狭缝L的纵向方向的位置无关的情况下变得越均匀，那么能够越多地减少待被获得的正弦波周期信号中的噪音，并且可越多地改善位置检测精度。换句话说，在沿着狭缝SL从轨道T的宽度w的中心朝向该轨道的内侧或外侧(内周或外周)运动的情况下针对该运动量的间距九的变化量越小，那么噪音被抑制得更低，并且越多地改善检测精度。
关于该点，根据本实施方式的弯曲狭缝，通过将狭缝SL形成为弯曲形状，可以减少狭缝SL的间距沿狭缝SL的形成方向(弯曲线LINE2延伸所处的方向)的变化量(在此，也被称为“间距变化率”)。结果，根据本实施方式的编码器100，通过提高从每个光学检测机构获得的周期信号的检测精度，可以提高位置检测精度。例如更具体地，在径向狭缝的情况下，狭缝SL被形成于径向线LINEl上，并且狭缝SL沿形成方向(径向线LINEl延伸所处的方向)的长度变得大致等于轨道T的宽度W。结果，狭缝SL沿狭缝SL的形成方向的间距的变化率相对较大。该间距的相对较大的变化率导致周期信号的检测精度的降低。狭缝的数量η越小，则这种检测精度的降低的幅值就越大。与此相比，在弯曲狭缝的情况下，与在径向狭缝的情况相比，可以将狭缝SL沿形成方向(弯曲线LINE2)的长度增加与弯曲度C对应的长度量。由此，可以将狭缝SL的间距的变化率减少至相对较小的变化率，并且可以提高周期信号的检测精度。因此，通过在根据本实施方式的编码器100中使用这种弯曲狭缝，可以设定具有周期信号的不同周期数m的多个轨道TA至TC，而不降低在设计和开发等中的自由度并且不降低周期信号的检测精度。因此，根据本实施方式，与其中不使用弯曲狭缝的编码器相比，可以容易地形成具有高精度的紧凑编码器100。此外，一般地，在衍射干涉光学系统中，旋转栅格L与固定栅格Gl和G2之间的最优间隙g取决于从发光部131发射的光的波长λ以及旋转栅格L的多个狭缝SL的间距Pp例如，在具有三个栅格的衍射干涉光学系统中，在Pei=PfPe2的情况下，当满足下述表达式4时间隙g变为最优间隙。在PePXp^pe2的情况下，当满足下述表达式5时间隙g变为最优间隙。在此，k是正整数。g=(2Xk_l) XpL2/4 λ …(表达式 4)g=(2Xk) Xp12/λ …(表达式 5)在此，根据如本实施方式中的弯曲狭缝，通过使用例如狭缝数量η、轨道半径r(r=r0)以及弯曲度C的函数f的表达式6来表述多个狭缝SL的间距PppL=f (n, r, C)= (2 π r/n) X sin (tan-lC)...(表达式 6)因此，仅通过合适地设定弯曲度C而不改变狭缝数量η (即，对应于周期信号的周期)或轨道半径r，使得可以将间距P设定成最优值，以用于构造衍射干涉光学系统。由此，使得可以自由地设定轨道数量η、轨道半径r等，并且使得容易实现小型化，并且还有利于设计、开发等。同时，在其中如专利文献3中所述的狭缝SL被形成为在轨道T中周向延伸一圈或多圈的情况下，与本实施方式不同，这种狭缝也被称为“多重螺旋狭缝”。在这种多重螺旋狭缝的情况下，沿径向方向堆叠的狭缝SL的数量增加，并且轨道T的宽度w变大，且因此难以实现小型化。因此，在设计和开发中的自由度减少，且因此，制造自身变得困难。与此相t匕，根据本实施方式的狭缝SL由弯曲狭缝而不是由多重螺旋狭缝来形成，所述弯曲狭缝的环绕量小于一圈。由此，如前文所述，通过增加在设计和开发中的自由度，可以有利于制造和小型化。从获得更高的信号精度的角度看，优选地，弯曲狭缝的环绕量等于或小于半圈，且更优选地等于或小于四分之一圈。 要注意，此处解释的弯曲狭缝的形成示例、弯曲线LINE2的表达式等等仅仅是示例。如果可以如上所述沿着在周向上弯曲的弯曲线LINE2形成狭缝SL，那么形成方法、设计方法等并不被具体地限制。(弯曲狭缝与固定栅格侧的狭缝之间的位置关系)在其中平行狭缝被用作固定栅格Gl和G2的情况下，如图5所示，固定栅格Gl和G2设置成使得相应旋转栅格L的狭缝SL的弯曲线LINE2的切线LINE3与每个狭缝SGl和SG2彼此平行。要注意，此处所指的“平行”并不是该词语严格意义上的平行。也就是说，“平行”意味着“大致平行”，从而允许在设计和制造中的误差(这还适用于下文)。具体地，例如，可以足以使得每个狭缝SGl和SG2与切线LINE3在-5度与+5度的范围内相交。当使用如本实施方式中的弯曲狭缝时，即使在其中固定栅格Gl和G2的布置位置稍微移位的情况下，弯曲狭缝的间距的变化率也相对较小，且因此可以保证大区域，在所述大区域中，固定栅格Gl和G2是平行狭缝并且旋转栅格L可被认为彼此平行。因此，可以非常便于制造等，并且同时进一步提高周期信号的检测精度。(弯曲狭缝在多个轨道中的关系)接下来，参考图2和图3阐述弯曲狭缝在多个轨道TA和TB之间的关系。在本实施方式中，如图2所示，全部轨道TA至TC的旋转栅格LA至LC与相对应的检测器130A至130C的掩模120之间的间隙g被设定成大致相等。另一方面，为了形成衍射干涉光学系统，重要的是将与间隙g相对应的狭缝SL的间距九设定成满足上述的表达式4或表达式5。因此，在本实施方式中，轨道TA的狭缝SLA的弯曲度C被设定成使得如图3所示，狭缝SLA的间距Pla变得等于另一轨道TC的狭缝SLC的间距Pm。类似地，轨道TB的狭缝SLB的弯曲度C也设定成使得狭缝SLB的间距变得等于狭缝SLC的间距pLC。另一方面，如前文所述，轨道TA的狭缝的数量nA比轨道TB的狭缝的数量nB小一。由于上述，可以使得在全部轨道TA至TC中的狭缝SLA至SLB的间距pu至Plc大致彼此相等。要注意，此处所指的“相等”并不是该词语严格意义上的相等。也就是说，“相等”意味着“大致相等”，从而允许在设计和制造中的误差(这同样适用于下文)。具体地，例如，在间距Pla至Pu中可以存在在-10%至+10%之间的范围内的误差。因此，可以将检测器130A至130C布置成使得间隙g相等，同时每个检测器均形成衍射干涉光学系统。例如要注意，间隙g可以存在在-10%至+10%之间的范围内的误差。在其中如上所述可以将多个检测器130A至130C形成为使得间隙g相等的情况下，有利于沿检测器130A至130C的间隙g方向的调节。此外，还可以一体地形成检测器130A至130C。在其中检测器130A至130C一体地形成的情况下，还可以将相应检测器的掩模120—体地形成为单个掩模。在该情况下，可以提高在设计等方面的自由度并且有利于制造。(1-2-4.位置数据生成部)接下来，阐述位置数据生成部140。如上所述，位置数据生成部140获取分别来自检测器130A至130C的均具有正弦波形状的第一检测信号、第二检测信号和第三检测信号。也就是说，位置数据生成部140获取用于第一检测信号、第二检测信号和第三检测信号的分别处于A相和B相的两个正弦波信号(见图2)。位置数据生成部140分别从第一检测信号至第三检测信号来产生第一三角波信号至第三三角波信号(周期信号的示例)，所述第一三角波信号至第三三角波信号单调地增力口，如图7B至图7D所示。第一三角波信号至第三三角波信号的周期分别与第一检测信号至第三检测信号的周期相同。从所述第一三角波信号和第二三角波信号，产生图7A所示的第一位置数据。第二三角波信号和第三三角波信号分别形成如图7C和图7D所示的第二位置数据和第三位置数据。要注意，由位置数据生成部140来生成第一三角波信号至第三三角波信号的方法并不被具体地限制。作为用于生成位置数据的方法，例如提及下述:1)通过执行对A相和B相的两个正弦波信号的除法结果的反正切操作来计算电气角φ的方法；2)利用跟踪电路将两个正弦波信号转换为电气角Φ的方法；以及3)在预先生成的表中规定与A相和B相信号的值相关联的电气角φ的方法。此外，此时，优选的是，在执行用于每个检测信号的A相和B相的两个正弦波信号的模数转换并且然后通过对两个转换后的数字信号执行倍乘处理而提高分辨率之后，位置数据生成 部140生成上述位置数据。位置数据生成部140从被生成的第一位置数据、第二位置数据和第三位置数据来规定马达200的绝对位置X，并且输出表示绝对位置χ的位置数据。在下文中，更具体地阐述由位置数据生成部140规定绝对位置χ的处理的示例。要注意，为了更容易理解，码盘110被简化并且阐述如下码盘，在所述码盘中，间距被设定成满足"PePXPL=Pe2'并且狭缝SLA、SLB和SLC的数量分别是15、16和64。如图7Α所示，在第一位置数据中，当码盘旋转一圈时，电气角φχ(0°至360° )单调地增加(或减少)一次。也就是说，第一位置数据是大致代表当使码盘旋转一圈时的绝对位置χ的数据。具体地，第一位置数据如下被生成。形成于第一光学检测机构的轨道TA中的狭缝SLA的数量nA (=15)比形成于第二光学检测机构的轨道TB中的狭缝SLB的数量nB (=16)小一。因此，当码盘旋转一圈时，第一检测信号以周期数比第二检测信号的周期数小一的方式被输出。也就是说，当码盘旋转一圈时，图7Β所示的第一三角波信号以周期数比图7C所示的第二三角波信号的周期数小一的方式被输出。通过如图7Α所示从第二三角波信号减去第一三角波信号，由360°的码盘的绝对旋转角度Θ (绝对位置χ)来生成一个周期的三角波形状的电信号(第一位置数据)。要注意，用于由位置数据生成部140生成第一位置数据的方法不被具体地限制。第二位置数据和第三位置数据分别是第二三角波信号和第三三角波信号。如图7C所示，在第二位置数据中，当码盘旋转一圈时，电气角Φβ(0°至360° )单调地增加(或减少)16次(也就是说，周期数叫=“)。如图7D所示，在第三位置数据中，当码盘旋转一圈时，电气角机'(0°至360° )单调地增加(或减少)64次(也就是说，周期数πιε=64)。要注意，图7Α至图7D均示出了单调地线性地增加的信号。然而，位置数据生成部140还可以生成例如作为第一三角波信号至第三三角波信号的单调地分阶段地增加的信号。第一位置数据至第三位置数据代表具有对应于周期数!^、!^和!!!。中的每个的分辨率的绝对位置X。因此，第三位置数据的分辨率比第二位置数据的分辨率更高，并且第二位置数据的分辨率比第一位置数据的分辨率更高。
因此，位置数据生成部140基于第一位置数据至第三位置数据计算绝对位置X，所述绝对位置与具有最高分辨率的第三位置数据具有相同水平的分辨率。第一位置数据具有相对较低的分辨率，并且代表绝对位置。通过将由第二位置数据表示的具有相对较高分辨率的位置叠加在由第一位置数据表示的绝对位置上，位置数据生成部140可以计算与第二位置数据具有相同水平的分辨率的绝对位置χ。类似地，通过将由第三位置数据表示的具有更高分辨率的位置叠加在从第二位置数据计算的绝对位置χ上，位置数据生成部140可以计算与第三位置数据具有相同水平的分辨率的绝对位置X。换句话说，如图7A至图7D所示，通过顺序地使用第二位置数据和第一位置数据，位置数据生成部140将由具有最高分辨率的第三位置数据表示的位置转换为绝对位置χ (游标法)。要注意，通过存储用于第一位置数据、第二位置数据和第三位置数据的组合的绝对位置χ的基准表，位置数据生成部140还可以利用基准表来规定绝对位置X，而不执行这种处理。此外，位置数据生成部140可设置在控制器20中。(1-3.根据第一实施方式的马达单元的操作)接下来，阐述根据本实施方式的马达系统I的操作。要注意，在每个构造中的操作和作业等已在每个构造的说明中被阐述，且因此在说明中适当地省除所述操作和作业等。控制器20从上级控制器等获取上级控制信号，并且还从编码器100获取表示马达200的绝对位置χ的位置数据。然后，控制器20基于所述上级控制信号和位置数据来输出马达200的驱动电流或电压。由此，马达200基于驱动电流或电压来旋转旋转轴201。然后，编码器100的借助旋转轴101联接到与旋转轴201对应的旋转轴202的码盘110也旋转。另一方面，检测器130A至130C均根据码盘110的旋转来检测周期信号，并且向位置数据生成部140输出所述周期信号。然后，位置数据生成部140基于所获取的信号生成位置数据并且将所述位置数据输出给所述控制器20。(1-4.用于制造根据第一实施方式的编码器的方法)接下来，参考图8，阐述用于制造根据本实施方式的编码器100的方法。如图8所示，在用于制造编码器100的方法中，首先执行在步骤SlOl处的处理。在步骤SlOl (确定狭缝数量的步骤的示例)，对于码盘110的一个轨道T，在一圈旋转中待被获得的期望周期信号的周期数m根据期望从轨道T获得的分辨率被确定。然后，根据所述周期，设定待在轨道T中形成的狭缝的数量η。然后，该过程推进到步骤S103。在步骤S103(设置径向线的步骤的示例)，在步骤SlOl确定的数量的径向线LINEl(见图6)以码盘中心O (旋转轴线AX)为中心被以相等的角度设定。然后，该过程推进到步骤 S105。在步骤S105 (设定弯曲线的步骤的示例)，弯曲度C被设定成使得狭缝SL的间距PJ变为期望值。然后，在步骤S103设定的多条径向线LINEl沿相同周向方向以设定的弯曲度C弯曲，由此，设定多条弯曲线LINE2。然而，在径向狭缝(例如，轨道TC)的情况下，因此弯曲度C在步骤S105被设定为零(意味着，线不弯曲)。要注意，在步骤S105中，弯曲度C被设定成使得待被形成的轨道T(一个轨道的示例)的狭缝SL的间距九等于已经形成的轨道或者由此随后待被形成的轨道(另一轨道T的示例)的狭缝SL的间距Pp在步骤S105的处理之后，该过程推进到步骤S107。
在步骤S107 (形成狭缝的步骤的示例)，沿着在步骤S105被设定的多条弯曲线LINE2，多个狭缝SL被形成在轨道T中，其中轨道的宽度w被预先确定。然后，该过程推进到步骤S109。在步骤S109，确认狭缝SL是否形成于期望的多个轨道T的全部中。然后，如果存在其中尚未形成有狭缝SL的轨道T，那么在步骤101和随后步骤中的处理被重复进行。另一方面，如果形成了全部的狭缝SL，那么该过程推进到步骤S111。在步骤Slll (设置掩模的步骤的示例)，对于其中至少间距pL相等的两个或更多个轨道T，包括掩模120的检测器130被设置成使得旋转栅格L与固定栅格Gl和G2之间的间隙g是相等的。要注意，与该处理相同时、在该处理之前或之后，执行将旋转轴101联接到码盘110的处理、将每个检测器130和位置数据生成部140联接的处理、将每个构造容纳在壳体中并且固定地或可旋转地支承所述构造的处理等，且因此完成编码器100。
(1-5.根据第一实施方式的编码器的效果的示例)在根据本实施方式的编码器100等中，至少一个轨道T的多个狭缝SL沿着弯曲线LINE2形成为弯曲狭缝。当码盘110旋转一圈时可以从该弯曲狭缝光学地获得大致表示绝对位置X的第一位置数据，并且通过调节弯曲线LINE2的弯曲度C而不改变轨道T的形成位置或被包括在轨道T中的狭缝数量n，还可以调节弯曲狭缝的间距!V因此，可以增加设计和开发等的自由度。此外，对于在编码器100等中使用的弯曲狭缝，可以以与其弯曲度C对应的量来增加每个狭缝SL的长度。由此，可以减小沿狭缝SL的间距的狭缝形成方向的变化量。这意味着可以使得每个狭缝SL沿狭缝形成方向的间距&是一致的，也就是说，可以使得作为弯曲狭缝的每个狭缝SL接近于平行狭缝。另一方面，根据本实施方式的编码器100使用采用弯曲狭缝的衍射干涉光学系统。在衍射干涉光学系统中，多个狭缝SL变得越接近于平行狭缝，就越可以提高检测信号的S/N比等，并且越可以提高检测精度。因此，在根据本实施方式的编码器100中，可以提高检测信号的S/N比等，并且可以进一步提高检测精度，这是因为通过在码盘110中形成弯曲狭缝而可以使得多个狭缝SL变得接近于平行狭缝。因此，根据本实施方式的编码器100，使得可以执行设计和开发等，以便通过使用衍射干涉光以及当构造衍射干涉光学系统时减少在设计或开发时的约束等而有利于制造，并且同时提闻检测精度。在其中轨道半径r被设定成是大的或者其中周期信号的周期数m被设定成小的情况下，这种效果尤其有效。也就是说，通常，如果轨道半径r增加，那么有必要充分地减小狭缝SL的间距&以便能够形成衍射干涉光学系统。结果，狭缝的数量η需要不可避免地变大，且因此与狭缝数量η相对应的周期信号的周期数m也增加。另一方面，类似地，在其中与上述相比周期数m减少的情况下，轨道半径r需要不可避免地减少。然而，在根据本实施方式的编码器100中，通过如上所述调节弯曲度C可以独立地调节狭缝数量η或轨道半径r。因此，通过在设计或开发时显著地减少约束，还可以执行小型化等。此外，根据本发明的绝对值编码器100，通过在一个或多个轨道T中形成弯曲狭缝，可以使得两个或更多个轨道T中的间距九相等。由此，可以使得轨道T的检测器130(即，掩模120)与轨道T之间的间隙g相等。
因此，可以以大致相同的方式执行用于轨道T的衍射干涉光学系统设计和开发等，并且可以共同地调节与轨道T对应的检测器130的间隙g。因此，可以显著地有利于制造(包括设计和开发的处理)。〈2.第二实施方式>接下来，参考图9阐述根据本发明的第二实施方式的马达单元。在上述的本发明的第一实施方式中，阐述了如下情况，即轨道TA和TB的形成为弯曲狭缝的狭缝SLA和SLB弯曲所沿的方向是如图3所示的相同周向方向。然而，本发明不局限于该示例，并且还可以使得相邻轨道的弯曲方向沿周向方向彼此相反。因此，在此，作为本发明的第二实施方式，作为示例阐述了其中相邻轨道的弯曲方向沿周向方向彼此相反的情况。要注意，根据本实施方式的编码器等与上述第一实施方式的编码器等具有相同构造，不同之处在于，轨道的弯曲方向被设定为沿周向方向彼此相反，且因此在此主要阐述与第一实施方式的不同。如图9所示，根据本实施方式的编码器的码盘610在轨道TA (至少一个轨道的示例)中具有旋转栅格LD，所述旋转栅格LD取代图3所示的旋转栅格LA。然后，旋转栅格LD具有多个狭缝SLD。与图3所示的狭缝SLA不同，狭缝SLD的弯曲方向被设定成沿周向方向与相邻轨道TB (另一轨道的示例)的狭缝SLB的弯曲方向相反。也就是说，当狭缝SLB沿着通过将径向线LINEl沿顺时针方向弯曲而形成的弯曲线LINE2形成时，狭缝SLD沿着通过将径向线LINEl沿逆时针方向弯曲而形成的弯曲线形成，这与前述情况相反。另一方面，从每个狭缝SL生成的衍射干涉光形成干涉图案，所述干涉图案沿相对于每个狭缝SL的纵向方向大致成直角的方向重复。因此，作为弯曲狭缝的狭缝SL的纵向方向沿所述周向方向弯曲，且因此，存在其中干涉图案形成为沿相邻轨道的方向重复的情况。由此，恐怕在干涉图案与相邻轨道的衍射干涉光学系统之间发生串扰(crosstalk)。此外，存在其中编码器的开发或设计可以被限制以防止这种串扰的情况。在这种情况下，通过将相邻轨道TA和TB的每个狭缝SLD和SLB的弯曲方向如本实施方式中的那样沿彼此相反的方向设定，可以改变干扰图案所形成的方向，且因此可以容易地执行设计或开发以便防止发生串扰。当然要注意，在本实施方式中，也可以获得在上述第一实施方式中所获得的其他特定作业和效果等。如上所述，本发明的实施方式参考附图被详细地阐述。然而，当然本发明不局限于实施方式的示例。显然，本发明所属领域的技术人员会构想到落入权利要求书中所述的技术构思的范围内的各种变化和修改。因此，变化和修改后的技术当然应当被认为属于本发明的技术范围。要注意，在多个轨道之中，至少两个或更多个轨道的间距可以是大致相等的，或者可包括具有不同间距的轨道。在本说明书中，在流程图中描述的步骤包括以所述的顺序按时间顺序被执行的处理、以及被并行或单独地执行甚至不必要按时间顺序被执行的处理。在一些情况下，还可以合适地改变按时间顺序被执行的步骤的顺序。附图标记
I马达单元10伺服马达20控制器100编码器101旋转轴110、610 码盘120掩模130、130A、130B、130C 检测器131发光部132受光部140 位置数据生成部200马达201、202 旋转轴
AX旋转轴线Gl一次固定栅格G2次固定栅格G2A、G2B 区域L、LA、LB、LC、LD 旋转栅格LINEl 径向线LINE2 弯曲线LINE3 切线O码盘中心SGI, SG2 狭缝SL、SLA、SLB、SLC、SLD 狭缝T、TA、TB、TC轨道
权利要求
1.一种编码器，所述编码器包括: 码盘，所述码盘以能绕旋转轴线旋转的方式设置，并且包括第一轨道和第二轨道，在所述第一轨道和所述第二轨道中分别形成有第一光学旋转栅格和第二光学旋转栅格；以及 第一检测器和第二检测器，所述第一检测器和所述第二检测器被设置成面对所述第一轨道和所述第二轨道，所述第一检测器和第二检测器分别包括第一固定栅格和第二固定栅格，所述第一固定栅格与所述第一旋转栅格一起构成第一衍射干涉光学系统，所述第二固定栅格与所述第二旋转栅格一起构成第二衍射干涉光学系统，并且所述第一检测器和所述第二检测器构造成分别从所述第一衍射干涉光学系统和所述第二衍射干涉光学系统检测第一检测信号和第二检测信号，其中: 所述第一旋转栅格和所述第二旋转栅格中的至少一个包括呈弯曲形状的多个弯曲狭缝，并且 基于所述第一旋转栅格的狭缝数量和所述第二旋转栅格的狭缝数量之差来获得所述码盘的绝对值。
2.根据权利要求1所述的编码器，其中: 所述第一旋转栅格的狭缝数量和所述第二旋转栅格的狭缝数量之差是一。
3.根据权利要求1或2所述的编码器，其中: 所述弯曲狭缝分别沿着以下弯曲线形成，即:这些弯曲线是通过使得从所述旋转轴线沿所述码盘的径向方向延伸的多条径向线以预先确定的弯曲度朝周向方向弯曲而形成的。
4.根据权利要求1或2所述的编码器，其中: 所述弯曲狭缝被形成在以 所述旋转轴线为中心超过O度并且小于360度的角度范围内。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的编码器，所述编码器还包括位置数据生成部，所述位置数据生成部构造成:基于所述第一检测信号和所述第二检测信号生成第一位置数据和第二位置数据，所述第一位置数据表示在一圈旋转期间所述码盘的绝对位置，所述第二位置数据与所述第一位置数据相比具有更高的分辨率；并且基于所述第一位置数据和所述第二位置数据规定所述码盘的与所述第一位置数据相比具有更高的分辨率的绝对位置。
6.根据权利要求5所述的编码器，其中: 所述第一旋转栅格和所述第二旋转栅格分别包括第一弯曲狭缝和第二弯曲狭缝，并且所述第一弯曲狭缝的弯曲度和所述第二弯曲狭缝的弯曲度分别被设定成使得所述第一弯曲狭缝的间距和所述第二弯曲狭缝的间距大致相等。
7.根据权利要求6所述的编码器，其中: 所述第一旋转栅格和所述第一固定栅格之间的第一间隙与所述第二旋转栅格和所述第二固定栅格之间的第二间隙在尺寸上大致相等。
8.根据权利要求6或7所述的编码器，其中: 所述第一弯曲狭缝沿与所述第二弯曲狭缝弯曲所沿的方向相反的周向方向弯曲。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的编码器，其中: 所述第一弯曲狭缝和所述第二弯曲狭缝分别是反射狭缝；并且 所述第一固定栅格和所述第二固定栅格分别设置在所述码盘的同一表面侧。
10.根据权利要求9所述的编码器，其中:所述码盘还包括位于最外周上的第三轨道，在所述第三轨道中形成有第三光学旋转栅格，并且所述第三轨道构造成确定所述编码器的最大分辨率； 在所述码盘中设定多条径向线，这些径向线以所述旋转轴线为中心以预先确定的角度间隔沿径向方向延伸；并且 所述第三旋转栅格包括沿着所述径向线延伸的径向狭缝。
11.根据权利要求10所述的编码器，其中: 所述径向狭缝的间距、所述第一弯曲狭缝的间距以及所述第二弯曲狭缝的间距大致相坐寸O
12.根据权利要求10或11所述的编码器，其中: 所述第一固定栅格中包括的狭缝和所述第二固定栅格中包括的狭缝大致平行于所述第一弯曲狭缝和所述第二弯曲狭缝分别弯曲所沿的弯曲线的切线。
13.一种伺服马达，所述伺服马达包括: 马达，所述马达构造成使得旋转轴旋转；以及 编码器，所述编码器构造成测量所述旋转轴的绝对位置，其中: 所述编码器包括: 码盘，所述码盘以能绕所述旋转轴的旋转轴线旋转的方式设置，并且包括第一轨道和第二轨道，在所述第一轨道和所述第二轨道中分别形成有第一光学旋转栅格和第二光学旋转栅格；以及 第一检测器和第二检测器，所述第一检测器和所述第二检测器被设置成面对所述第一轨道和所述第二轨道，所述第一检测器和所述第二检测器分别包括第一固定栅格和第二固定栅格，所述第一固定栅格与所述第一旋转栅格一起构成第一衍射干涉光学系统，所述第二固定栅格与所述第二旋转栅格一起构成第二衍射干涉光学系统，并且所述第一检测器和所述第二检测器构造成分别从所述第一衍射干涉光学系统和所述第二衍射干涉光学系统检测第一检测信号和第二检测信号； 所述第一旋转栅格和所述第二旋转栅格中的至少一个包括呈弯曲形状的多个弯曲狭缝，并且 基于所述第一旋转栅格的狭缝数量和所述第二旋转栅格的狭缝数量之差来获得所述码盘的绝对值。
14.一种马达单元，所述马达单元包括: 马达，所述马达构造成使得旋转轴旋转； 编码器，所述编码器构造成测量所述旋转轴的位置；以及 控制器，所述控制器构造成基于由所述编码器检测的位置来控制所述马达的旋转，其中: 所述编码器包括: 码盘，所述码盘以能绕所述旋转轴的旋转轴线旋转的方式设置，并且包括第一轨道和第二轨道，在所述第一轨道和所述第二轨道中分别形成有第一光学旋转栅格和第二光学旋转栅格；以及 第一检测器和第二检测 器，所述第一检测器和所述第二检测器被设置成面对所述第一轨道和所述第二轨道，所述第一检测器和所述第二检测器分别包括第一固定栅格和第二固定栅格，所述第一固定栅格与所述第一旋转栅格一起构成第一衍射干涉光学系统，所述第二固定栅格与所述第二旋转栅格一起构成第二衍射干涉光学系统，并且所述第一检测器和所述第二检测器构造成分别从所述第一衍射干涉光学系统和所述第二衍射干涉光学系统检测第一检测信号和第二检测信号； 所述第一旋转栅格和所述第二旋转栅格中的至少一个包括呈弯曲形状的多个弯曲狭缝，并且 基于所述第一旋转栅格的狭缝数量和所述第二旋转栅格的狭缝数量之差来获得所述码盘的绝对值。
全文摘要
提供一种能够增加设计自由度的编码器、伺服马达和马达单元。编码器(100)设置有具有第一和第二轨道(TA，TB)的码盘(110)，在第一和第二轨道中分别形成第一和第二旋转栅格(LA，LB)。所述编码器(100)还设置有第一和第二检测器(130A，130B)，第一和第二检测器被定位成面对第一和第二轨道(TA，TB)，第一和第二检测器分别具有第一和第二固定栅格，第一固定栅格用于与第一旋转栅格(LA)一起构成第一衍射干涉光学系统，第二固定栅格用于与第二旋转栅格(LB)一起构成第二衍射干涉光学系统，并且第一和第二检测器分别从第一和第二衍射干涉光学系统检测第一和第二检测信号。第一和第二旋转栅格(LA，LB)中的至少一个由弯曲形状的多个弯曲狭缝(SL)形成。
文档编号G01D5/38GK103080701SQ20118004236
公开日2013年5月1日 申请日期2011年9月1日 优先权日2010年9月2日
发明者吉田康, 铃木嚆二 申请人:株式会社安川电机