CN102023030A - 直线编码器、直线电机系统以及直线编码器的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及直线编码器、直线电机系统以及直线编码器的制造方法。编码器具有：主标尺，其以测量轴方向为长边，具备形成有光学主光栅的2个以上的带状轨道；以及索引标尺，其形成有2个以上的光学索引光栅，以与主标尺相对而在测量轴方向上能相对移动的方式配置，与主光栅构成衍射干涉光学系统，对于至少1个轨道的主光栅所包含的多个狭缝，以其间距与1个以上的其它轨道的狭缝间距相等的方式，从与测量轴方向垂直的方向倾斜规定的倾斜角度而形成。

Description

直线编码器、直线电机系统以及直线编码器的制造方法
技术领域
本发明涉及直线编码器、直线电机系统以及直线编码器的制造方法。
背景技术
为了测量直线移动的移动体的位置及速度等物理量，而使用直线编码器。并且，编码器主要分为增量型(以下称为“增量”)和绝对型(以下称为“绝对”)。增量型编码器主要检测移动体距离原点位置的相对位置。具体地说，在增量型编码器中，预先检测原点位置，取得与从该原点位置起的移动量相应的脉冲信号等周期信号，对该周期信号进行累计等处理，由此来检测位置等。另一方面，绝对型编码器还称为绝对值编码器，其检测移动体的绝对位置。
关于编码器，开发了各种各样的检测原理，根据使用用途所需的特性，适当选择各种形式的编码器进行使用。尤其是，对于例如进行位置控制或速度控制等控制的伺服电机等来说，编码器在掌握当前位置等方面承担重要的作用。换言之，针对电机所选定使用的编码器的性能及特性还能够左右该电机的性能及特性。
作为能实现高分解度的编码器，例如日本特开平9-14916号公报以及日本特开平6-347293号公报所公开的那样，开发出利用基于多个狭缝(包括反射型以及透射型)的衍射干涉光的光学式编码器。但在这些编码器中形成衍射干涉光学系统，因此很难小型化且设计、开发、制造等较为困难。
发明内容
因此，本发明是鉴于这样的问题而提出的，本发明的目的在于提供直线编码器、直线电机系统以及直线编码器的制造方法，能够利用衍射干涉光来提高分解度、并且容易进行小型化以及设计开发制造等。
为了解决上述课题，根据本发明的一个方面提供了如下的直线编码器，其具有主标尺，其以测量轴方向为长边而具备分别形成有光学主光栅的2个以上的带状轨道；以及索引标尺，其形成有2个以上的光学索引光栅，按照与上述主光栅构成衍射干涉光学系统的方式与上述主标尺相对并且被配置成能够在上述测量轴方向上与上述主标尺相对移动，
对于至少1个上述轨道的主光栅所包含的多个狭缝，以该轨道的狭缝间距与1个以上的其它上述轨道的狭缝间距相等的方式，从与上述测量轴方向垂直的方向倾斜规定的倾斜角度而形成。
另外，上述至少1个轨道的主光栅与对应于该主光栅的至少1个上述索引光栅之间的间隙，可以等于上述其它轨道的主光栅与对应于该主光栅的至少1个上述索引光栅之间的间隙。
另外，上述至少1个轨道的狭缝的上述倾斜角度可以不同于上述其它轨道的狭缝的上述倾斜角度。
另外，上述至少1个轨道的狭缝的倾斜方向相对于与该轨道相邻的其它轨道的狭缝的倾斜方向，可以是相反的方向。
另外，上述轨道的主光栅所包含的多个狭缝可以是反射狭缝，
与1个该主光栅对应的2个上述索引光栅可以配置在上述主标尺的同一面侧。
另外，为了解决上述课题，根据本发明的另一方面，提供了一种直线电机系统，该直线电机系统具备：
电机部，其使移动体沿着导轨移动；
直线编码器，其检测上述移动体在延长形成有上述导轨的测量轴方向上的位置；以及
控制部，其根据由上述直线编码器检测到的位置来控制上述电机部，
上述直线编码器具有：
主标尺，其沿着上述导轨配置，以上述测量轴方向为长边而具备分别形成有光学主光栅的2个以上的带状轨道；以及
索引标尺，其形成有2个以上的光学索引光栅，按照与上述主光栅构成衍射干涉光学系统的方式，与上述主标尺相对并且被配置成能够在上述测量轴方向上与上述主标尺相对移动，
对于至少1个上述轨道的主光栅所包含的多个狭缝，以该轨道的狭缝间距与1个以上的其它上述轨道的狭缝间距相等的方式，从与上述测量轴方向垂直的方向倾斜规定的倾斜角度而形成。
另外，为了解决上述课题，根据本发明的另一方面，提供了一种直线编码器的制造方法，该直线编码器具有：主标尺，其以测量轴方向为长边而具备分别形成有光学主光栅的2个以上的带状轨道；以及索引标尺，其形成有2个以上的光学索引光栅，按照与上述主光栅构成衍射干涉光学系统的方式，与上述主标尺相对并且被配置成能够在上述测量轴方向上与上述主标尺相对移动，
该直线编码器的制造方法的特征在于，具有以下步骤：
狭缝数确定步骤，以获得期望的周期信号的方式，确定上述2个以上轨道各自的主光栅的排列在上述测量轴方向上的多个狭缝的数量；
倾斜角度设定步骤，针对至少1个上述轨道的主光栅所包含的多个狭缝，以该轨道的狭缝间距与1个以上的其它上述轨道的狭缝间距相等的方式，设定相对于与上述测量轴方向垂直的方向倾斜的倾斜角度；以及
狭缝形成步骤，以上述倾斜角度形成上述至少1个轨道的上述多个狭缝。
如以上所说明的那样，根据本发明，至少1个主光栅的多个狭缝以其间距与其它主光栅的间距相等的方式倾斜设置。结果，能够使得从倾斜的主光栅获得的周期信号的周期数低于从相应的其它主光栅获得的周期信号的周期数。此时，因为可以将间距保持为固定，所以即使测量范围较长也能生成低周期数的周期信号，不设置衍射干涉光学系统以外的检测机构也能检测绝对位置。另一方面，如上所述可以将间距保持固定，所以可同样地形成针对各主光栅的衍射干涉光学系统，能够容易地进行设计、开发、制造等。
附图说明
通过以下的详细说明，结合附图，可以更完整地理解本发明及其优点，其中：
图1是用于说明本发明第1实施方式的直线电机系统的结构的说明图。
图2是用于说明本实施方式的直线编码器的结构的说明图。
图3是用于说明本实施方式的直线编码器所具有的主标尺的说明图。
图4是用于说明本实施方式的直线编码器所具有的光学检测机构的说明图。
图5是用于说明本实施方式的直线编码器所具有的倾斜狭缝的说明图。
图6A是用于说明本实施方式的直线编码器所具有的位置数据生成部的说明图。
图6B是用于说明本实施方式的直线编码器所具有的位置数据生成部的说明图。
图6C是用于说明本实施方式的直线编码器所具有的位置数据生成部的说明图。
图7是用于说明本实施方式的直线编码器的制造方法的说明图。
图8是用于说明本发明第2实施方式的直线编码器所具有的主标尺的结构的说明图。
标号说明
1       电机系统
10      电机
20      控制部
100     编码器
110，310主标尺
120     索引标尺
130     移动部
131，131A，131B，131C    检测部
132    发光部
132    受光部
140    位置数据生成部
200    电机部
201    移动体
202    导轨
310，410，510    主标尺
a     加速度
G1，G2索引光栅
G2A，G2B    区域
L，LA，LB，LC，LD    主光栅
m，mA，mB，mC        周期数
n，nA，nB，nC        狭缝个数
p           间距
pG1，pG2    间距
pL，pLA，pLB，pLC，pLD    间距
pX        狭缝间距离
S1，S2    狭缝
SG1，SG2  狭缝
SL，SLA，SLB，SLC，SLD    狭缝
T，TA，TB，TC  轨道
v              速度
w，wA，wB，wC  轨道宽度
x              位置
θ，θA，θB，θC，θD    倾斜角度
       电角
g    间隙
X    测量轴
Y    法线轴
Z    垂直轴
具体实施方式
下面将参考附图来详细描述本发明的优选实施方式。注意，在说明书以及附图中，具有相同功能和结构的构件由相同的标号来表示，并且省略了对这些构件的重复解释。
此外，在说明本发明的各实施方式之前，先说明与各实施方式关联的技术所涉及的光学式编码器的概要。作为光学式编码器，开发出了利用由多个狭缝(包括反射型以及透射型)形成的光栅的编码器。利用该光学光栅的编码器主要分为仅利用透射光栅或被光栅反射的光的“几何光学型”和利用由多个光栅产生的衍射干涉光的“衍射干涉光学型”(例如参照日本特开平9-14916号公报以及日本特开平6-347293号公报。)。
几何光学型编码器以不对被形成光栅的狭缝反射或透射该狭缝的光进行衍射干涉的方式来接受光，根据该受光次数等确定位置变化等。该几何光学型编码器具有下述特性，当1个光栅的狭缝间隔(以下还称为“间距p”)固定时，该光栅与其它光栅或受光部等之间的距离(以下，还称为“间隙g”)越长，检测精度越容易降低。
另一方面，衍射干涉光学型编码器利用多个光栅的衍射干涉光，根据该衍射干涉光的受光次数等来确定位置变化等。由此，该衍射干涉光学型编码器与几何光学型编码器相比，能够提高S/N比(Signal to Noise Ratio：信噪比)。不仅如此，衍射干涉光学型编码器具有这样的特性：即使将间隙g设定得比较长，也很难影响检测精度。这意味着，该衍射干涉光学型编码器能够降低构成部件彼此间产生机械干涉的可能性，从而提高冲击等的耐环境性能。这样，衍射干涉光学型编码器与几何光学型编码器相比优点较多。
但是，在衍射干涉光学型编码器中，需要构成衍射干涉光学系统，所以将多个光栅(衍射光栅)各自的间距p和各个光栅的间隔即间隙g设定为适当的值。该间距p与间隙g的关系会制约编码器本身的开发和制造。即，如果间距p或间隙g偏离适当值发生改变，则造成衍射干涉光的质量下降，检测出的周期信号的S/N比下降。另一方面，为了将间距p或间隙g维持在适当的值，除了间距p以及间隙g之外还需要考虑周期信号的周期数(与狭缝个数对应地变化)和狭缝的形成位置等，来设计开发衍射干涉光学系统。因此，自由度降低，不容易进行设计开发，并且需要针对每个衍射干涉光学系统进行调节，因此不容易制造。
尤其在如绝对型编码器那样为了获得多个周期信号而使用多组衍射干涉光学系统的情况下，需要对各衍射干涉光学系统的每组进行设计开发制造，所以对该设计开发制造的制约进一步加大。
另一方面，使用衍射干涉光学系统的绝对型直线编码器更加难以设计开发。具体地说，为了形成衍射干涉光学系统，光栅的间距必须足够短，所以在形成直线编码器的情况下，需要在其测量范围的整个长度上以足够短的间距形成光栅。结果，在具有较长测量范围的直线编码器中，很难生成在制作绝对型编码器时所需的周期数较少的周期信号。另一方面，为了延长测量范围，需要设计除了衍射干涉光学系统以外的检测机构。
因此，本发明的发明人等对这样的光学式编码器进行了专心研究，结果发明了能进行利用衍射干涉光而提高了检测精度的绝对位置检测，并能容易地进行设计、开发、制造等的各实施方式的直线编码器等。以下，对本发明的各实施方式进行详细说明。
其中，在以下说明的本发明的各实施方式中，列举具有利用了衍射干涉光学系统的绝对型直线编码器的直线电机系统为例进行说明。即，各实施方式的直线编码器适用于直线电机，检测利用直线电机产生的动力在直线上移动的移动体在移动方向(还称为“测量轴方向”)上的位置x。但是显然，在此说明的各实施方式的直线编码器也可以检测例如通过手动或重力等其它动力源而移动的移动体的位置x。
此外，为了便于理解本发明的各实施方式，按照以下顺序进行说明。
<1.第1实施方式>
(1-1.第1实施方式的直线电机系统)
(1-2.第1实施方式的直线编码器)
(1-2-1.主标尺110)
(轨道TA～TC)
(狭缝S的形状)
(狭缝个数等)
(1-2-2.光学检测机构)
(1-2-3.倾斜狭缝的构成)
(一个轨道T内的倾斜狭缝)
(倾斜狭缝与索引光栅侧狭缝之间的位置关系)
(多个轨道间关联的倾斜狭缝)
(1-2-4.位置数据生成部140)
(1-3.第1实施方式的直线电机系统的动作)
(1-4.第1实施方式的直线编码器的制造方法)
(1-5.第1实施方式的直线编码器系统的效果例)
<2.第2实施方式>
<1.第1实施方式>
(1-1.第1实施方式的直线电机系统)
首先，参照图1来说明本发明第1实施方式的直线电机系统的结构。图1是用于对本发明第1实施方式的直线电机系统的结构进行说明的说明图。
如图1所示，本实施方式的直线电机系统(以下简称为“电机系统”)1对移动体201提供用于移动的动力。结果，移动体201利用由电机系统1提供的动力，在沿着任意形状的导轨202的方向上前后移动。此时，在电机系统1中，不仅仅是简单地对移动体201提供动力源，为了高精度地控制移动体201的位置x，测量移动体201在沿着导轨202的方向上的绝对位置x，根据所测量的绝对位置x对移动体201提供动力源。
关于本实施方式的电机系统1可移动的移动体201，没有特别限定种类及大小等。另一方面，对移动体201进行引导的导轨202只要是线状地引导移动体201即可，其引导方向(即移动体的移动方向)可以是直线状也可以是曲线状。此外，该引导方向还可以是圆状等环状。
但是，在本实施方式中，为了便于说明，如图1所示，导轨202在直线上引导移动体201。并且，导轨202引导移动体201的直线方向意味着在电机系统1中测量该方向的绝对位置x，这里称为“测量轴X”或“测量轴方向”。即，在本实施方式的情况下如图1所示，测量轴X表示直线上的轴，不过如果上述引导方向是曲线或环状，则该测量轴X为曲线状的轴或环状的轴。并且，为了便于说明，在该测量轴X上将朝向一侧的方向称为“前”或“前方”，将与其相反的方向称为“后”或“后方”。
另外，移动体201沿着导轨202移动，该移动范围意味着对移动体201的位置进行测量的范围，称为“测量范围”。并且这里，将该测量范围在测量轴X方向上的长度称为“测量范围长度R”。
如上所述，电机系统1为了高精度地控制移动体201，如图1所示具有直线电机(以下简称为“电机”)10和控制部20。另外，电机10构成为测量移动体201在测量范围内的绝对位置x，具有直线编码器(以下简称为“编码器”)100。而且，电机10构成为产生使该移动体201移动的动力，具有直线电机部(以下简称为“电机部”)200。以下，对各个结构进行说明。
电机部200是不包含编码器100的动力产生源的一例。有时将该电机部200简称为电机。电机部200具有规定的动力产生机构(未图示)和规定的动力传递机构(未图示)。并且，电机部200利用动力产生机构产生动力，利用动力传递机构将动力传递至移动体201。
对该电机部200的动力产生机构没有特别地限定，但这里设为使用电的电动式动力产生机构。即，在本实施方式中，对电机部200是电动式电机部的情况进行说明。但是，该电机部200例如可以是液压式电机部、气动式电机部、蒸气式电机部等使用其它动力源的电机部。
此外，在将电机及电机部作为动力产生源时，主要分为“旋转”和“直线”，但在本实施方式中，在动力传递机构传递动力的结果是移动体201沿着导轨202在线上移动的情况下，动力产生机构无论是旋转型还是直线型，在广义上都称为“直线”。即，本实施方式的直线电机部200的动力产生机构不仅是例如磁悬浮式电机等这种所谓狭义的“直线电机”，在例如使用起重螺栓(jack screw)等这样的将旋转力转换为直线力的机构作为动力传递机构时，可以是产生旋转力的“旋转电机”等。但是，以下为了便于说明，说明使用磁悬浮式电机作为直线电机部200的情况。
编码器100粗略而言具有2个部件。1个部件被固定在导轨202上，另1个部件被固定在移动体201上。固定在导轨202上的部件包含主标尺110。固定在移动体201上的部件包含索引标尺120(参照图4。)。此外，这里将固定在移动体201上包括索引标尺120在内的部件称为“移动部130”。
如这里所说明的那样，主标尺110包含在固定于导轨202的部件中，索引标尺120以空开作为规定间隔的间隙g的方式与主标尺110相对，并且配置在固定于移动体201的移动部130上。因此，主标尺110和索引标尺120配置成可随着移动体201的移动而相对移动。编码器100利用主标尺110与索引标尺120之间的相对位置关系，检测移动体201的绝对位置x。另外，像这样所谓利用相对移动也可以是，通过固定移动体201而使导轨202移动，来检测导轨202相对于移动体201的位置x。
此外，为了便于说明，设本实施方式的编码器100通过检测索引标尺120(移动部130)在主标尺110中的绝对位置，来检测移动体201的绝对位置x。即，设相对于主标尺110，索引标尺120的绝对位置x表示移动部130的绝对位置x，进而表示移动体201的绝对位置x。这里，还将这些位置总称为“绝对位置x”或“位置x”。
然后，编码器100检测这样的绝对位置x，输出表示该位置x的位置数据。但是，编码器100可以除了位置x之外或者取代该位置x，检测移动体201等的速度v和加速度a的至少一方。在此情况下，可通过按时间对位置x进行1次或2次微分或者以规定间隔对后述的周期信号进行计数等处理，来检测速度v和加速度a。为了便于说明，在以下说明编码器100检测的物理量是位置x。
此外，编码器100的主标尺110和移动部130的配置位置只要是主标尺110与索引标尺120以空开间隙g的方式相对即可，没有特别限定。
控制部20取得从编码器100输出的位置数据，根据该位置数据来控制电机部200的产生动力。因此，在使用电磁悬浮型的电动式电机部作为电机部200的本实施方式中，控制部20通过根据位置数据控制对构成电磁悬浮机构的绕组等施加的电流或电压等，来控制电机部200的产生动力，控制移动体201的移动。而且，控制部20还可以从上位控制装置(未图示)取得上位控制信号，对电机部200进行控制，以使移动部202实现该上位控制信号所表示的位置或速度等。此外，在电机部200使用液压式、气动式、蒸气式等其它动力源的情况下，控制部20可通过控制这些动力源的供给，来控制电机部200的旋转。
(1-2.第1实施方式的直线编码器)
接着，参照图2以及图3，对本实施方式的编码器100的结构进行说明。图2是用于说明本实施方式的直线编码器的结构的说明图。图3是用于说明本实施方式的直线编码器所具有的主标尺的说明图。此外，图2示出在A-A线处切断图1所示的编码器100时的概念剖视图，图3示出针对编码器100具有的主标尺110，从移动部130侧观察与移动部130相对的面的图。
如上所述，本实施方式的编码器100具有主标尺110和移动部130。并且，如图2所示，移动部130具有检测部131A～131C和位置数据生成部140。
(1-2-1.主标尺110)
如图1所示，主标尺110沿着导轨202配置在测量轴X方向的测量范围的几乎整个区域。图1示出了将主标尺110配置在导轨202的与移动部130相对的面上的例子，但主标尺110的配置位置只要是能与移动部130相对的位置即可，没有特别限定。另外，主标尺110不需要物理地配置在测量范围的整个区域，只要对于应该测量移动体201位置的范围，配置在能测量该位置的范围内即可。
如图3所示，主标尺110具有轨道TA～TC。
本实施方式的编码器100是绝对型，所以主标尺110为了针对移动体201的移动高精度地检测绝对位置x，而具有3个轨道TA～TC。此外，该轨道T的个数不限于3个，可根据绝对值x所要求的检测精度及信号处理来适当地设定为多个。
(轨道TA～TC)
轨道TA～TC分别形成为以测量轴X方向为长边的带状。该带上的轨道TA～TC的短边方向的宽度设定为能形成后述的衍射干涉光学系统的宽度。并且，轨道TA～TC在与测量轴X方向垂直的“垂直轴Z”方向上排列配置。
如图3所示，在各轨道TA～TC上分别形成有光学主光栅LA～LC(主标尺110所具有的光学衍射光栅)。
主光栅LA～LC分别具有光学性的多个狭缝SLA～SLC，对于每个主光栅LA～LC构成分别独立的单个衍射干涉光学系统的一部分。
狭缝SLA～SLC分别形成为使光反射(反射狭缝)或者使光透射(透射狭缝)。
在形成为反射狭缝的情况下，狭缝SLA～SLC例如可通过对反射率高的材质进行蒸镀等方法来形成。另一方面，对于主标尺110中除了狭缝SLA～SLC以外的部位，例如可通过利用蒸镀等方法配置吸收光的材质来形成，或者通过主标尺110本身使用透射光的材质等的方法来形成。另外，还可以通过主标尺110本身使用反射光的材质，对狭缝SLA～SLC以外的部位进行蚀刻，由此进行加工。此外，还可以利用反射率高的材料来形成狭缝SLA～SLC和SLA～SLC以外的部位，并对狭缝SLA～SLC和SLA～SLC以外的部位设置间隙方向的阶差，作为相位衍射光栅来形成狭缝。
另一方面，在形成为透射狭缝的情况下，可通过以下等的方法形成：利用透射光的材质来形成主标尺110本身，对于狭缝SLA～SLC以外的部位，配置通过吸收或反射等来遮蔽光的物质、或者实施遮蔽光的加工。不过，对狭缝SLA～SLC的形成方法没有特别限定。
总之，在反射型狭缝的情况下，狭缝SLA～SLC反射光，除此以外的部位不反射光，在透射型狭缝的情况下，狭缝SLA～SLC透射光，除此以外的部位遮蔽光。
以下，在本实施方式中，为了便于说明，对主标尺110的各轨道TA～TC的狭缝SLA～SLC是反射狭缝的情况进行说明。这样在主标尺110中使用反射狭缝的情况下，可形成反射型的衍射干涉光学系统，所以与在主标尺110中使用透射狭缝的情况相比，能够降低由主标尺110与后述索引标尺120之间的间隙g的变动导致的噪声及对检测精度的影响。
在各轨道TA～TC中，在测量轴X方向上排列的狭缝SLA～SLC的狭缝个数nA～nC设定为互不相同的数。即，狭缝个数nA～nC表示在沿着测量轴X计数时的狭缝SLA～SLC的个数，该狭缝个数nA～nC被设定为互不相同的数。从各个轨道TA～TC分别获得与各狭缝个数nA～nC对应的反复数量的周期信号。即，在本实施方式中获得3个周期信号。移动体201在测量范围整个区域内移动时产生的上述3个周期信号各自的反复数量还称为周期数mA～mC。该周期数mA～mC分别为与各轨道TA～TC的分解度对应、且是与各狭缝个数nA～nC对应的数。因此，各轨道TA～TC的狭缝个数nA～nC优选被设定为与所需分解度对应的数，以使能够检测所要求精度的绝对位置x。此外，在本实施方式中如图3所示，以设定成“nA＜nB＜nC”的情况为例进行说明。
在本实施方式中，各轨道TA～TC各自的狭缝SLA～SLC的间隔(即间距pLA～pLC)被设定为在轨道TA～TC中全部大致相同的间距pL(pL＝pLA＝pLB＝pLC)。其中，只要2个以上的轨道TA～TC的间距pLA～pLC大致相同即可，可以包含不同间距的轨道。这样，可以通过将多个轨道TA～TC的各间距pLA～pLC设定为大致相等，来同样地形成该多个轨道TA～TC各自的衍射干涉光学系统，能够容易地进行设计、开发、制造(也称为制造等)。尤其，如本实施方式那样，可以通过使所有轨道TA～TC的间距pLA～pLC大致相同，来大幅简化制造等。此外在本实施方式中，当称为“间距pLA～pLC”时，意味着在狭缝SLA～SLC中分别相邻的狭缝的配置间隔。即，间距pLA～pLC表示各狭缝的中心间距离。
(狭缝S的形状)
这里，对各轨道TA～TC各自的狭缝SLA～SLC的形状进行说明。
在狭缝个数n最大的轨道TC中，多个狭缝SLC分别以相对于测量轴X方向垂直的垂直轴Z方向为长边的方式延长形成。并且，该多个狭缝SLC以狭缝SLC之间的间隔(即间距pLC)相同的方式平行配置。这里，将这种形状的狭缝称为“垂直狭缝”。
另一方面，在本实施方式的编码器100中，如上所述可以使多个轨道TA～TC的间距pLA～pLC统一成间距pL，并且，为了更加容易地进行小型化及制造等，轨道TA、TB的狭缝SLA、SLB分别以多个狭缝SLA彼此平行和多个狭缝SLB彼此平行的方式配置，另一方面，轨道TA、TB的狭缝SLA、SLB由不同于垂直狭缝的“倾斜狭缝”形成。此外，轨道TC的狭缝SLC也可以由倾斜狭缝形成。即，多个轨道TA～TC的至少任意1个以上由倾斜狭缝形成即可。在这样包含倾斜狭缝的情况下，能够容易地实现对如上所述的间距pLA～pLC进行调整/小型化/制造等。后面，对该倾斜狭缝进行详细叙述。
(狭缝个数等)
轨道TA构成“绝对检测机构”一例的一部分，该绝对检测机构检测在与移动体201连结的移动部130在测量轴X方向上的测量范围的整个区域移动时的概略绝对位置x。因此，该轨道TA的狭缝个数nA被设定为能检测在测量范围内测量轴X方向上的移动部130的绝对位置x的个数。另一方面，在本实施方式中，轨道TB、TC的狭缝个数nB、nC如上所述被设定为nA＜nB＜nC。此外如上所述，从各轨道TA～TC获得的周期信号的周期数mA～mC表示各个轨道TA～TC的位置检测精度，分别与狭缝个数nA～nC对应。
换言之，如上所述，绝对检测机构检测在整个测量范围内的概略绝对位置x。
另一方面，基于轨道TB的检测机构可按照比绝对检测机构高的精度来检测在比绝对检测机构窄的范围内的绝对位置x。这里，将该基于轨道TB的检测机构称为“中间检测机构”。
而且，基于轨道TC的检测机构可按照比中间检测机构高的精度来检测在比中间检测机构更窄的范围内的绝对位置x。这里，将该基于轨道TC的检测机构称为“增量检测机构”。
即，本实施方式的绝对型编码器100通过处理由绝对检测机构、中间检测机构和增量检测机构所检测到的检测位置x，来检测与增量检测机构的检测精度同等程度的绝对位置x。
此外，虽然绝对检测机构、中间检测机构以及增量检测机构分别在狭缝个数nA～nC及狭缝形状等上存在差异，但在以下方面等是共同的：针对每个机构逐个具有各自独立的衍射干涉光学系统，并作为检测原理使用光学式衍射干涉光学系统。因此在下文中，将绝对检测机构、中间检测机构以及增量检测机构总称为“光学检测机构”。
(1-2-2.光学检测机构)
接着，参照图2～图4，对移动部130所具有的检测部131A～131C进行说明，并且对这些光学检测机构进行更具体的说明。图4是用于说明本实施方式的直线编码器所具有的光学检测机构的说明图。
检测部131A与轨道TA相对配置，与轨道TA一起构成绝对检测机构。检测部131B与轨道TB相对配置，与轨道TB一起构成中间检测机构。检测部131C与轨道TC相对配置，与轨道TC一起构成增量检测机构。
如上所述，基于检测部131A～131C的各光学检测机构在分别具有独立的衍射干涉光学系统等的方面是共同的。因此这里，参照图4以一个光学检测机构为例进行说明，关于根据每个光学检测机构而不同的方面，个别追加说明。
与此相伴，在以一个光学检测机构为例进行说明的情况下，在下文中，如图4所示，可以将与该光学检测机构对应的检测部(检测部131A～131C)、轨道(轨道TA～TC)以及主光栅(主光栅LA～LC)简称为“检测部131”、“轨道T”以及“主光栅L”，将该主光栅L所包含的狭缝(狭缝SLA～SLC)简称为“狭缝SL”。并且，可以将该狭缝SL的间距(间距pLA～pLC)简称为“间距pL”，将狭缝个数(狭缝个数nA～nC)简称为“狭缝个数n”，将从该光学检测机构获得的周期信号的周期数(周期数mA～mC)简称为“周期数m”。
如图4所示，检测部131具有索引标尺120、发光部132和受光部133。
索引标尺120以空开间隙g的方式与主标尺110相对地配置。另外，索引标尺120由遮蔽光的材料形成，另一方面具有2个光学索引光栅G1、G2(形成在索引标尺120上的衍射光栅)，这2个光学索引光栅G1、G2分别具有透射光的多个狭缝SG1、SG2。即，索引标尺120利用索引光栅G1、G2的狭缝SG1、SG2透射光，该索引光栅G1、G2与主光栅L一起构成3光栅的衍射干涉光学系统。
在本实施方式中，索引光栅G1与索引光栅G2形成在同一索引标尺120上。此外，索引光栅G1与索引光栅G2可形成在分体的索引标尺120上。当索引光栅G1与索引光栅G2形成在分体的索引标尺120上时，优选在主标尺110的同一面侧，配置成索引光栅G1与主光栅L之间的距离(间隙g)和主光栅L与索引光栅G2之间的距离(间隙g)相等。当使用这样的离开主光栅L的距离相等的2个索引光栅G1、G2、并且主光栅L的狭缝SL使用反射型狭缝时，即使主标尺110与检测部131之间的位置关系发生变动，也能使两个索引光栅G1、G2各自的间隙g始终固定。由此，能够降低间隙g的变动对衍射干涉光学系统造成的影响。
这里，对各光学检测机构的检测部131A～131C各自间隙g的关系进行说明。
在本实施方式中，因为将各轨道TA～TC的狭缝SLA～SLC的间距pLA～pLC设定为相互大致相等的间距pL，所以检测部131A～131C与轨道TA～TC(即主标尺110)之间的间隙g可设定为相互大致相等。即，在本实施方式中，如图2所示，主光栅LA和与其对应的索引光栅G1、G2之间的间隙g、主光栅LB和与其对应的索引光栅G1、G2之间的间隙g以及主光栅LC和与其对应的索引光栅G1、G2之间的间隙g可设定为全部大致相等。
在这样设定的情况下，分别对于检测部131A～131C可以共同地对与间隙g对应的衍射干涉光学系统进行设计开发，并且，在制造时可以对各检测部131A～131C同时进行间隙g的调整。由此，可以容易地进行制造等。此外，像这样将检测部131A～131C的间隙g设定为相等，所以如图4所示检测部131A～131C各自的索引标尺120可以一体形成，或者检测部131A～131C可以一体构成，由此更容易地进行制造等。
此外，不言而喻，使任意2个主光栅LA～LC(1个轨道以及其它轨道的一例)和与其对应的索引光栅G1、G2之间的间隙g一致，也同样达到这样的作用效果。但是，优选间隙g一致的光学检测机构是轨道T的间距pL被设定为相等的光学检测机构。
接着，对发光部132以及受光部133进行说明，并且分别说明索引光栅G1、G2。
发光部132具有光源，向索引标尺120的索引光栅G1照射光。发光部132所照射的光的波长和强度没有特别限定，可以根据衍射干涉光学系统的特性和必要的位置分解度等来适当确定。另外，在本实施方式中该照射光使用扩散光。由于使用扩散光，可以将后述的索引光栅G1的各狭缝SG1视为近似线光源，从而能够提高衍射干涉效果。此外，像这样如果可以将狭缝SG1视为近似线光源，则还可以使用平行光、激光和集束光等作为照射光。不言而喻，发光部132还可以根据平行光、激光、集束光、扩散光等所使用的光的特性等，具有扩散透镜等规定的光学元件。
索引光栅G1形成在发光部132所照射的光入射的位置上。该索引光栅G1具有透射型的多个狭缝SG1，通过这些多个狭缝SG1使入射的光发生衍射。结果，各狭缝SG1可以将分别照射到主标尺110的光转换成以各狭缝SG1为近似线光源的光。
索引光栅G1的多个狭缝SG1间的间距pG1相对于主光栅L的多个狭缝SL间的间距pL形成为“pG1＝i×pL(i＝1、2、3...)”的关系。其中，尤其在“i＝1、2”的情况下，往往增强所获得的周期信号的强度，进一步而言，往往在“i＝2”的情况下周期信号的强度强于“i＝1”。另一方面，周期信号的周期数m不仅根据狭缝个数n还根据该i发生变化。具体地说，至少在“i＝1、2”的情况下，周期数m成为“m＝2×n/i”。以下，为了便于说明，对“i＝2”(即“pG1＝2pL”)、“m＝n”的情况进行说明。
此外，透射过索引光栅G1的光根据入射到索引光栅G1时的入射角，在索引光栅G1的宽度方向上扩展。因此，考虑到该扩展角度，为了提高信号强度，优选主光栅L的狭缝SL的宽度设定得比索引光栅G1的狭缝SG1的宽度宽。此时，进而可以通过将主光栅L的狭缝SL的宽度设定得比在透射过索引光栅G1的光到达时所预想的宽度要宽或者窄，来进一步提高信号相对于索引光栅G1和主光栅L的安装误差的稳定性。
与此相同，被主光栅L反射的光根据入射到主光栅L时的入射角，在主光栅L的宽度方向上扩展。因此，考虑到该扩展角度，为了提高信号强度，还优选后述的索引光栅G2的狭缝SG2的宽度设定得比主光栅L的狭缝SL的宽度宽。此时，同样，进而可以通过将索引光栅G2的狭缝SG2的宽度设定得比当被主光栅L反射的光到达时所预想的宽度宽或者窄，来进一步提高信号相对于索引光栅G2和主光栅L的安装误差的稳定性。
但是，对于索引光栅G1、索引光栅G2和主光栅L各自的狭缝宽度的关系，在能够确保充分的信号强度、并且还能确保信号相对于安装误差的稳定性的情况下，显然没有特别的限定。
对于索引光栅G1所具有的多个狭缝SG1，为了提高与另外的主光栅L以及索引光栅G2一起形成的衍射干涉光学系统的衍射干涉效果而降低噪声，优选形成为与相对位置上的狭缝SL大致平行。
即，如图3所示，由于主光栅LA、LB的狭缝SLA、SLB是倾斜狭缝，所以优选检测部131A、131B的索引光栅G1的多个狭缝SG1、SG2以与相对的倾斜狭缝平行的方式由倾斜狭缝形成。另一方面，由于主光栅LC的狭缝S是垂直狭缝，所以优选检测部131C的索引光栅G1的多个狭缝SG1、SG2以与相对的垂直狭缝平行的方式，由垂直狭缝形成。
但是，检测部131A、131B的倾斜狭缝不同于轨道TA、TB的倾斜狭缝，可以仅通过以下方式来形成：使与作为垂直狭缝的检测部131C相同的检测部绕着主标尺110的测量面的法线方向的法线轴Y，与轨道TA、TB的倾斜狭缝对应地旋转进行配置。因此，可使用同一检测部作为检测部131A～131C，不仅能够更容易地进行制造等，还能够降低制造成本。
如图4所示，被索引光栅G1衍射的光照射到与索引光栅G1对应的主光栅L。于是，照射到主光栅L的光被主光栅L的狭缝SL反射。此时，被反射的光进一步被主光栅L衍射。然后，被该主光栅L衍射的光照射到索引光栅G2。
索引光栅G2形成在被主光栅L衍射的光所入射的位置上。该索引光栅G2的狭缝SG2的间距pG2被设定为与索引光栅G1的狭缝SG1的间距pG1相同。即，在本实施方式中为“pG1＝pG2＝2×pL”。并且，该狭缝SG2的形状、与索引光栅G1的狭缝SG1之间的位置关系等也与上述索引光栅G1的狭缝SG1相同。由此，省略它们的详细说明。
此外，该索引光栅G2与索引光栅G1不同，分为2个以上的区域(例如，图5所示的区域G2A、G2B)。并且，各区域的狭缝SG2形成为在其区域内间距pG2均匀，在区域间以依次错开“pG2/4”的方式形成。此外，为了便于说明，以下如图5所示，说明将索引光栅G2分割成2个区域G2A、G2B的情况。
另一方面，如图4所示，被主光栅L衍射的光照射到索引光栅G2。照射到该索引光栅G2的光是被主光栅L的多个狭缝SL衍射后的光发生干涉而形成的干涉条纹状。随着主标尺110移动而索引光栅G1与主光栅L之间的位置关系发生变化，干涉条纹的明部位置移动。结果，透射过依次错开“pG2/4”的各区域G2A、G2B各自的狭缝SG2的光强度错开90°以正弦波状增减。
受光部133配置成接受透射过索引光栅G2的狭缝SG2的光。并且，受光部133例如具有发光二极管这样的受光元件，将接受到的光的强度转换为电信号。但是此时，受光部133例如具有2个受光面，使得可以针对每个区域G2A、G2B生成各自的电信号。
而且，受光部133所生成的电信号是每当主标尺110移动与间距p等相应的量时反复的、规定周期的大致正弦波状的电信号(也称为“周期信号”)。另一方面，分别与各区域G2A、G2B对应的周期信号与透射过该区域G2A、G2B各自的狭缝SG2的光的强度同样，是相位错开90°的2个周期信号。
将这2个周期信号分别称为“A相周期信号”、“B相周期信号”。并且，汇总分别由绝对检测机构、中间检测机构、增量检测机构获得的2个周期信号，在此称为“绝对信号”、“中间信号”、“增量信号”。
这样在光学检测机构中构成3光栅的衍射干涉光学系统。由此，如果与间隙g的大小无关而由于间距pL、pG1、pG2等之间的关系生成干涉，则能检测期望的周期信号。
但是，在几何光学型编码器中，仅仅接受透射过狭缝SL的光，因此间隙g越大，越受衍射成分及扩散成分的光的影响，导致噪声增加，因此需要减小间隙g。与此相对，在本实施方式所记载的衍射干涉光学系统中，可以增大固定部件与旋转部件之间的间隙g，结果能提高设计开发的自由度，并且能够降低由于冲击等而使固定部件与移动部件产生干涉的不便。
此外，在本实施方式中，如上所述，以3光栅(主光栅L以及索引光栅G1、G2)的衍射干涉光学系统为例进行说明，但本发明不限于此。例如，可以对索引光栅G2进行改变而使用在该索引光栅G2的狭缝SG2各自的位置上具有受光面的带状受光元件，由此模拟地形成3光栅的衍射干涉光学系统。进一步说，也可以对索引光栅G1进行改变而使用在该索引光栅G1的狭缝SG1各自的位置上发光的带状或线状发光元件等，由此模拟地形成3光栅的衍射干涉光学系统。另外显然，只要能构成同样的衍射干涉光学系统即可，对光栅数没有特别的限定。
(1-2-3.倾斜狭缝的结构)
以上，对本发明第1实施方式的直线编码器100的结构进行了说明。接着，参照图5，对在上述主光栅LA、LB中使用的倾斜狭缝进行详细说明。图5是用于说明本实施方式的直线编码器所具有的倾斜狭缝的说明图。
(一个轨道T内的倾斜狭缝)
首先，参照图5，列举任一倾斜狭缝(即轨道TA的主光栅LA的狭缝SLA或轨道TB的主光栅LB的狭缝SLB)为例进行说明。并且，对狭缝SLA与狭缝SLB不同的地方分别进行说明。
将本实施方式的主光栅L的狭缝SL配置成带状的轨道T，不过如上述以及图5所示，至少1个以上的主光栅L的狭缝SL形成为与垂直狭缝不同的倾斜狭缝。
如图5所示，形成为倾斜狭缝的狭缝SL(这里，简称为“狭缝SL”)，以使从垂直于测量轴X方向的垂直轴Z方向倾斜规定倾斜角度θ的方向为长边而延长形成。并且，该多个狭缝SL以狭缝SL间的间隔即间距pL相同的方式平行地配置。此外，这里对于倾斜角度θ，将相对于如图5所示的一个倾斜方向的角度设为正，将关于测量轴X方向与该倾斜方向相反的倾斜方向的角度设为负进行说明。换言之，在图5中，以使垂直轴Z顺时针旋转正倾斜角度θ的方向为长边，形成狭缝SL。另一方面，在负倾斜角度θ的情况下，以使垂直轴Z逆时针旋转该倾斜角度θ的绝对值量的方向为长边，形成狭缝SL。
关于这样的倾斜狭缝考虑了各种形成例，但在说明该狭缝SL的一个形成例时，如以下所示。
各狭缝SL以相对于垂直轴Z倾斜规定倾斜角度θ的方向为长边延长形成。此时，该狭缝SL以各狭缝SL间的间距pL固定的方式，沿着测量轴X方向配置n个狭缝。
此外如上所述，在“i＝1”(即“pG1＝2pL”)、“m＝n”的情况下，为了获得该周期数m的周期信号，如下地形成倾斜狭缝。即，首先，根据m＝n确定狭缝个数n。另一方面，在本实施方式中，间距pL被设定为与其它轨道T中的间距pL相同的值，所以可以通过适当设定针对狭缝SL的倾斜角度θ，由此将间距pL调整为期望的值。例如，倾斜角度θ设定成满足下述式1。
θ＝arccos((R/n)/pL)   ...(式1)
并且，狭缝个数n的狭缝SL以该倾斜角度θ的方向为长边、狭缝SL的间隔固定为间距pL的方式，在测量轴X方向上排列而以规定宽度形成。另外，此时测量轴X方向的狭缝间距离pX用下式2来表示。
pX＝pL×cos(θ)＝R/n    ...(式2)
不过，通常在衍射干涉光学系统中，主光栅L与索引光栅G1、G2之间的最优间隙g取决于发光部131发出的光的波长λ和主光栅L的多个狭缝SL的间距pL。例如，在3光栅光学系统中，当设k为正整数时，在pG1＝pL＝pG2的情况下，优选间隙g满足下式3，在pG1＝2×pL＝pG2的情况下，优选满足下式4。
g＝(2×k-1)×pL 2/4λ ...(式3)
g＝(2×k)×pL 2/λ   ...(式4)
另一方面，在使用衍射干涉光学系统形成绝对型编码器的情况下，需要狭缝个数n不同的多个轨道T，以获得周期数m不同的多个周期信号。并且，假设将多个轨道T全都形成为垂直狭缝，则各轨道T的间距pL成为“pL＝R/n”而互不相同。结果，针对各轨道T的间隙g也互不相同，需要针对各轨道T的衍射干涉光学系统来设计开发间隙g等。
与此相对，根据本实施方式这样的倾斜狭缝，多个狭缝SL的间距pL如式2～式5所示。
pL＝(R/n)/cos(θ)  ...(式5)
因此，可以仅通过将狭缝个数n(即与周期信号的周期相对应)维持为期望值(与周期数m对应的值)，并且适当设定倾斜角度θ，由此将间距pL设定为构成衍射干涉光学系统的最优值。结果，可以自由地设定轨道个数n，容易进行设计开发等。
此外，这里说明的倾斜狭缝形成例和式子等只是一例，这样的式子不需要实际成立。即，如果如上所述地形成从垂直轴Z方向倾斜的倾斜狭缝，则其形成方法及设计方法等没有特别的限定。
(倾斜狭缝与索引光栅侧的狭缝之间位置关系)
如上所述，即使是倾斜狭缝，只要使与垂直狭缝同样的结构绕法线轴Y旋转倾斜角度θ进行配置，即可形成索引光栅G1、G2。结果，如图5所示，索引光栅G1、G2以所对应的主光栅L的狭缝SL与各狭缝SG1、SG2平行的方式进行配置。
(多个轨道间关联的倾斜狭缝)
以上，对一个轨道T内的倾斜狭缝进行了说明。这里，参照图2以及图3对多个轨道TA～TB间关联的倾斜狭缝进行说明。此外这里，将各轨道TA、TB的倾斜角度θ分别称为“倾斜角度θA、θB”。
在本实施方式中，如图2所示，将全部轨道TA～TC的主光栅LA～LC和与其相对的检测部131A～131C的索引标尺120之间的间隙g设定为大致相同。另一方面，为了形成衍射干涉光学系统，重要的是以满足上述式3或式4的方式，实现与间隙g对应的狭缝SL的间距pL。
因此，在本实施方式中，如图3所示，以轨道TA的狭缝SLA的间距pLA与其它轨道TC的狭缝SLC的间距pLC相等的方式，来设定轨道TA的狭缝SLA的倾斜角度θA。而且，如图3所示，还以轨道TB的狭缝SLB的间距pLB与其它轨道TC的狭缝SLC的间距pLC相等的方式，来设定轨道TB的狭缝SLB的倾斜角度θB。
另一方面，轨道TA的狭缝个数nA与轨道TB的狭缝个数nB不同(nA＜nB)。因此，从上述式5可知，轨道TA的倾斜角度θA设定为与轨道TB的倾斜角度θB不同(θA＞θB)。结果，可使倾斜狭缝彼此间即轨道TA的间距pLA与轨道TB的间距pLB大致相等。
作为这些的结果，可以使所有轨道TA～TC的狭缝SLA～SLB的间距pLA～pLC大致固定。由此，检测部131A～131C分别形成衍射干涉光学系统，并且可以将间隙g配置为固定。这样，在可以按照固定间隙g形成多个检测部131A～131C的情况下，不仅容易在间隙g方向上对检测部131A～131C进行调整，还可以使这些检测部131A～131C一体形成。此外，在检测部131A～131C一体形成的情况下，各自具有的索引标尺120也可以一体地形成为1个索引标尺。在此情况下，能够提高设计等的自由度并且容易进行制造。
(1-2-4.位置数据生成部140)
接着，参照图2以及图6A～图6C，对作为编码器100的其余结构的位置数据生成部140进行说明。图6A～图6C是用于说明本实施方式的直线编码器所具有的位置数据生成部的说明图。
位置数据生成部140从上述检测部131A～131C取得正弦波状的绝对信号、中间信号以及增量信号。然后，位置数据生成部140根据这些信号确定电机部200的绝对位置x，输出表示该位置x的位置数据。以下，更具体地说明由位置数据生成部140进行的确定位置x的处理的一例。
这里，如上所述在本实施方式中，绝对信号、中间信号以及增量信号分别包含相位错开90°的A相周期信号和B相周期信号这2个周期信号。因此，位置数据生成部140分别针对绝对信号、中间信号以及增量信号取得A相和B相这2个正弦波信号。然后，位置数据生成部140针对绝对信号、中间信号以及增量信号，对A相和B相这2个正弦波信号实施倍增处理等，由此来生成在各周期内单调增大的信号(也可以是单调减小的信号。以下，称为“单调增大信号”)。
以下，将绝对信号处理后的单调增大信号简称为绝对信号，将中间信号处理后的单调增大信号简称为中间信号，并且，将增量信号处理后的单调增大信号简称为增量信号。
图6A示出绝对信号的例子，图6B示出中间信号的例子，图6C示出增量信号的例子。在图6A～图6C中，横轴表示与机械角(角度θ)相当的位置x，纵轴示出各信号中的电角
Figure BSA00000277462500241
此外这里将绝对信号、中间信号以及增量信号各自的电角称为
Figure BSA00000277462500242
在图6A中，示出作为绝对信号当位置x在测量范围整个区域内移动时电角旋转1次的例子(即1次单调增大的例子)。
在图6B中，示出作为中间信号当位置x在测量范围整个区域内移动时电角旋转4次的例子(即反复4次单调增大的例子)。
在图6C中，示出作为增量信号当位置x在测量范围整个区域内移动时电角
Figure BSA00000277462500245
旋转16次的例子(即反复16次单调增大的例子)。
即，意味着中间信号具有绝对信号的4倍的位置分解度、增量信号具有中间信号4倍的位置分解度。
对于各轨道TA～TC的在测量轴Z方向上反复的狭缝个数nA～nC，如本实施方式那样，当将间距设定为“pG1＝2×pL＝pG2”时，为了实现这样的分解度，狭缝个数nA～nC分别设定为1、4、16个。但这仅仅是一例，并不限定各轨道TA～TC的狭缝个数nA～nC，各轨道TA～TC的狭缝个数nA～nC可根据期望从各个轨道获得的周期信号的期望周期数mA～mC来适当设定。这里，如实施方式那样，在将间距设定为“pG1＝2×pL＝pG2”的情况下，为“mA＝nA、mB＝nB、mC＝nC”、在设定为“pG1＝1×pL＝pG2”的情况下，为“mA＝2×nA、mB＝2×nB、mC＝2×nC”。可以根据这些关系来确定与期望的周期数mA～mC对应的狭缝个数nA～nC。
此外，在图6A～图6C中示出了线性地单调增大的各个信号，但位置数据生成部140例如可输出阶段性单调增大的信号作为绝对信号、中间信号以及增量信号。其中，优选位置x方向上的阶段宽度为分解度分别与1个上位信号的周期对应的长度。
位置数据生成部140生成这样的绝对信号、中间信号以及增量信号，根据这些信号来确定移动体201的绝对位置x。
更具体地说，在图6A～图6C所示例的情况下，位置数据生成部140首先根据绝对信号确定在测量范围整个区域内测量范围长度R的每4分之1的位置。
接着，位置数据生成部140使用中间信号，确定在每长度R/4范围内的每(R/4)/4的位置。
并且最后，位置数据生成部140使用增量信号，确定在每长度(R/16)的范围内的每(R/16)/4的位置。
结果，位置数据生成部140可以按照与周期数m大小的增量检测机构的分解度相同的分解度，确定移动部201的绝对位置x。并且，位置数据生成部140向控制部20输出表示以这种方式确定的绝对位置x的位置数据。
此外，位置数据生成部140还可以不进行这样的处理，而是存储针对绝对信号、中间信号以及增量信号的组合的绝对位置x的表，使用该表来确定绝对位置x。另外不言而喻，可利用控制部20来进行这里说明的位置数据140的处理。在此情况下，位置数据生成部140向控制部20输出正弦波状的绝对信号以及各周期信号、或者倍增等处理后的单调增大的绝对信号以及各周期信号，作为位置数据。
(1-3.第1实施方式的直线电机系统的动作)
接着，对本实施方式的电机系统1的动作进行说明。此外，关于各个结构中的动作及作用等，因为已在各结构的说明中进行了详细说明，所以适当省略地进行说明。
控制部20从上位控制装置等取得上位控制信号，还从编码器100取得表示移动体201的绝对位置x的位置数据。并且，控制部20根据上位控制信号和位置数据来生成控制信号，输出到电机部200。
结果，电机部200根据该控制信号来产生动力以使移动体201移动。于是，与该移动体201连结的移动部130移动，移动部130具有的多个索引标尺120与主标尺110相对地移动。结果，另一方面，各检测部131A～131C根据索引标尺120相对于该主标尺110的相对移动，来分别检测周期信号，输出到位置数据生成部140。然后，位置数据生成部140根据所取得的这些信号生成位置数据，并输出到控制部20。
此外如上所述，本实施方式的编码器100可以检测移动体201的高精度的绝对位置x，作为位置数据提供给控制部20。因此，该电机系统1可根据该高精度的绝对位置x，来高精度地控制移动体201的位置x。
(1-4.第1实施方式的直线编码器的制造方法)
以上，对本发明第1实施方式的直线电机系统进行了说明。
接着，参照图7，对本实施方式的编码器100的制造方法进行说明。图7是用于说明本实施方式的直线编码器的制造方法的说明图。
如图7所示，在编码器100的制造方法中，首先处理步骤S101。在该步骤S101(狭缝数确定步骤的一例)中，针对主标尺110的1个轨道T，根据希望从该轨道T获得的分解度，来确定当移动体201在测量范围整个区域内移动时应该获得的期望周期信号的周期数m。并且，根据该周期来设定形成在该轨道T上的狭缝个数n。然后，进入步骤S103。
在步骤S103(倾斜角度设定步骤的一例)中，设定倾斜角度θ，使得狭缝SL的间距pL成为期望值。但是，例如在轨道TC等这样的垂直狭缝的情况下，在该步骤S105中，倾斜角度θC设定为0°(表示不倾斜)。
此外，在该步骤S103中，设定倾斜角度θ，以使接下来要形成的轨道T(1个轨道的一例)的狭缝SL的间距pL与已经形成的轨道T或后续形成的轨道T(其它轨道T的一例)的狭缝SL的间距pL相等。在该步骤S103的处理后，进入步骤S105。
在步骤S105(狭缝形成步骤的一例)中，按照在步骤S103中设定的倾斜角度θ，以间距pL固定并且在轨道T内平行排列的方式形成规定宽度w的多个狭缝SL。然后，进入步骤S107。
在步骤S107中，确认是否在期望的多个轨道T中都形成了狭缝SL。然后，如果存在没有形成狭缝SL的轨道T，则反复从步骤S101起的处理。另一方面，如果形成了所有的狭缝SL，则进入步骤S109。
在步骤S109(索引标尺配置步骤的一例)中，以下述方式配置包含索引标尺120的检测部131：对于至少间距pL相等的2个以上轨道T，主光栅L与索引光栅G1、G2之间的间隙g相等。
此外，与这些处理同时、或在这些处理前后，进行在移动部130内配置各检测部131的处理、连结各检测部131和位置数据生成部140的处理、将各结构收纳在壳体内以固定或可移动的方式进行支承的处理等，完成编码器100。其中，省略在此关于这些处理的详细说明。
(1-5.第1实施方式的直线编码器系统的效果例)
以上，对本发明第1实施方式的直线编码器、直线电机、直线电机系统、主标尺以及直线编码器的制造方法进行了说明。
根据本实施方式的编码器100等，将至少1个轨道T的多个狭缝SL形成为以从垂直轴Z方向倾斜了倾斜角度θ的方向为长边的倾斜狭缝。该倾斜狭缝可以通过调整倾斜角度θ来调整间距pL，而无需变更配置在轨道T的测量轴Z方向上的狭缝个数n。因此，能够提高设计开发等的自由度。
另外，如上所述在使用衍射干涉光学系统并且形成绝对型编码器的情况下，需要所获得的周期信号的周期数m不同的多个轨道T。并且，各轨道T内的狭缝个数n是与周期数m对应的数。因此，为了获得相对低的周期数m，而将狭缝个数n设为相对小的数。但是，在未使用如本实施方式这样的倾斜狭缝的情况下，像这样当将狭缝个数n设定为比较小的数时，间距pL变大，很难形成衍射干涉光学系统。假设即使能够形成衍射干涉光学系统，如果不使用倾斜狭缝，则由于各轨道T的狭缝个数n不同，由此各轨道T的间距pL也不同。结果，针对每个轨道T适合各轨道T的间距pL的间隙g也不同，需要针对每个衍射干涉光学系统进行设计开发制造等。
与此相对，根据本实施方式的编码器100，可通过调整各轨道T的倾斜角度θ来调整间距pL。因此，所有轨道T的间距pL可以设定成能形成衍射干涉光学系统的程度而比较小。此时，如果适当调整倾斜角度θ，则可以将多个轨道T的间距pL设定为同一值，所以可以将适合多个轨道T的间隙g设定为同一值。由此，可以同样地设计开发制造该多个轨道T分别构成的各衍射干涉光学系统。另外，还可以同时对多个轨道T调整间隙g。
因此，根据本实施方式的编码器100，可使用衍射干涉光来提高检测精度，并且降低构成衍射干涉光学系统时的设计开发的限制等，从而能够以容易制造的方式进行设计开发等。
<2.第2实施方式>
以上，对本发明第1实施方式的直线电机系统进行了说明。
接着，参照图8对本发明第2实施方式的直线电机系统进行说明。图8是用于说明本发明第2实施方式的直线编码器所具有的主标尺的结构的说明图。
在上述本发明的第1实施方式中，如图3所示，说明了形成为倾斜狭缝的轨道TA、TB的狭缝SLA、SLB的倾斜朝向(倾斜方向)相对于测量轴X是同一方向的情况。即，对倾斜角度θA以及倾斜角度θB都为正的情况进行了说明。但是，本发明不仅限于此例，还可以使相邻接的轨道彼此间的偏离垂直轴Z方向的倾斜方向相反。因此，这里，作为本发明的第2实施方式，说明相邻接的轨道彼此间的倾斜方向设定为相反时的例子。此外，除了将轨道的倾斜方向设定为相反之外，本实施方式的编码器等的结构与上述第1实施方式的相同，这里主要说明与第1实施方式的不同点。
如图8所示，本实施方式的编码器所具有的主标尺310在轨道TA(至少1个轨道的一例)上取代图3所示的主光栅LA而具有主光栅LD。并且，该主光栅LD具有多个狭缝SLD。
狭缝SLD的倾斜方向被设定为不同于图3所示的狭缝SLA，是与相邻轨道TB(其它轨道的一例)的狭缝SLB的倾斜方向相反的方向。即，狭缝SLB形成在以法线轴Y为旋转轴使垂直轴Z方向顺时针旋转后的方向上，而与其相反，该狭缝SLD形成在以法线轴Y为旋转轴使垂直轴Z方向逆时针旋转后的方向上。即，倾斜角度θB为正，倾斜角度θD为负。此时，与上述第1实施方式同样地设定倾斜角度θD的大小，如果狭缝个数nD＝nA，则|θD|＝|θA|。
另一方面，由各狭缝SL产生的衍射干涉光形成在相对于各狭缝SL的长边方向大致垂直的方向上重复的干涉条纹。与此相对，倾斜狭缝的狭缝SL的长边方向由于倾斜而从主标尺的宽度方向(垂直轴Z方向)向长边方向(测量轴X方向)接近。由此，干涉条纹有时形成为在相邻轨道的方向上反复。结果，干涉条纹有可能与相邻轨道的衍射干涉光学系统发生串扰。另外，为了防止这样的串扰，编码器的设计开发有时会受到制约。
在这样的情况下，如本实施方式那样，可以通过相邻接的轨道TA、TB的各狭缝SLD、SLB的倾斜方向设定为相反，来变更形成干涉条纹的朝向，从而能够容易地进行不产生串扰的设计开发。
此外，在本实施方式中，显然也能够起到在上述第1实施方式中起到的其它显著作用效果等。
显然，根据以上说明，在本发明中存在多种修改和变形。因此可以理解为，在所附权利要求的范围以内，本发明可适用于除了在此描述的特定实施方式之外的其它实施方式。
例如，在上述各实施方式中说明了使用全部衍射干涉光学系统来取得用于形成绝对型编码器的多个周期信号的情况。但是，本发明不仅限于此例。显然，本发明还适用于以下编码器：从衍射干涉光学系统取得至少2个以上的周期信号，对于除此以外的周期信号例如使用几何光学系统的光学式或磁式检测装置等。但是，在此情况下，也优选从衍射干涉光学系统获得增量信号(周期数m最多的信号)。
此外，在本说明书中，关于流程图中记载的步骤，按照所记载的顺序以时间序列进行的的处理当然不一定是以时间序列进行的处理，还包含并列或分别执行的处理。另外，即使是以时间序列进行处理的步骤，也可以根据情况来适当变更顺序。

Claims (7)

1.一种直线编码器，具有：
主标尺，其以测量轴方向为长边而具备分别形成有光学主光栅的2个以上的带状轨道；以及
索引标尺，其形成有2个以上的光学索引光栅，按照与上述主光栅构成衍射干涉光学系统的方式，与上述主标尺相对并且被配置成能够在上述测量轴方向上与上述主标尺相对移动，
对于至少1个上述轨道的主光栅所包含的多个狭缝，以该轨道的狭缝间距与1个以上的其它上述轨道的狭缝间距相等的方式，从与上述测量轴方向垂直的方向倾斜规定的倾斜角度而形成。
2.根据权利要求1所述的直线编码器，其中，
上述至少1个轨道的主光栅与对应于该主光栅的至少1个上述索引光栅之间的间隙，等于上述其它轨道的主光栅与对应于该主光栅的至少1个上述索引光栅之间的间隙。
3.根据权利要求1所述的直线编码器，其中，
上述至少1个轨道的狭缝的上述倾斜角度不同于上述其它轨道的狭缝的上述倾斜角度。
4.根据权利要求1所述的直线编码器，其中，
上述至少1个轨道的狭缝的倾斜方向相对于与该轨道相邻的其它轨道的狭缝的倾斜方向是相反的方向。
5.根据权利要求1所述的直线编码器，其中，
上述轨道的主光栅所包含的多个狭缝是反射狭缝，
与1个该主光栅对应的2个上述索引光栅配置在上述主标尺的同一面侧。
6.一种直线电机系统，该直线电机系统具备：
电机部，其使移动体沿着导轨移动；
直线编码器，其检测上述移动体在延长形成有上述导轨的测量轴方向上的位置；以及
控制部，其根据由上述直线编码器检测到的位置来控制上述电机部，
上述直线编码器具有：
主标尺，其沿着上述导轨配置，以上述测量轴方向为长边而具备分别形成有光学主光栅的2个以上的带状轨道；以及
索引标尺，其形成有2个以上的光学索引光栅，按照与上述主光栅构成衍射干涉光学系统的方式，与上述主标尺相对并且被配置成能够在上述测量轴方向上与上述主标尺相对移动，
对于至少1个上述轨道的主光栅所包含的多个狭缝，以该轨道的狭缝间距与1个以上的其它上述轨道的狭缝间距相等的方式，从与上述测量轴方向垂直的方向倾斜规定的倾斜角度而形成。
7.一种直线编码器的制造方法，该直线编码器具有：
主标尺，其以测量轴方向为长边而具备分别形成有光学主光栅的2个以上的带状轨道；以及
索引标尺，其形成有2个以上的光学索引光栅，按照与上述主光栅构成衍射干涉光学系统的方式，与上述主标尺相对并且被配置成能够在上述测量轴方向上与上述主标尺相对移动，
该直线编码器的制造方法的特征在于，具有以下步骤：
狭缝数确定步骤，以获得期望的周期信号的方式，确定上述2个以上轨道各自的主光栅的排列在上述测量轴方向上的多个狭缝的数量；
倾斜角度设定步骤，针对至少1个上述轨道的主光栅所包含的多个狭缝，以该轨道的狭缝间距与1个以上的其它上述轨道的狭缝间距相等的方式，设定相对于与上述测量轴方向垂直的方向倾斜的倾斜角度；以及
狭缝形成步骤，以上述倾斜角度形成上述至少1个轨道的上述多个狭缝。
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