WO2012029927A1 - エンコーダ、サーボモータ、及びモータユニット - Google Patents

エンコーダ、サーボモータ、及びモータユニット Download PDF

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WO2012029927A1
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WO
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slits
curved
encoder
grating
slit
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PCT/JP2011/069949
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French (fr)
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康 吉田
嚆二 鈴木
Original Assignee
株式会社安川電機
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    • G01D5/347—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using displacement encoding scales
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    • G01D5/36—Forming the light into pulses
    • G01D5/38—Forming the light into pulses by diffraction gratings
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B1/00—Comparing elements, i.e. elements for effecting comparison directly or indirectly between a desired value and existing or anticipated values
    • G05B1/01—Comparing elements, i.e. elements for effecting comparison directly or indirectly between a desired value and existing or anticipated values electric
    • G05B1/04—Comparing elements, i.e. elements for effecting comparison directly or indirectly between a desired value and existing or anticipated values electric with sensing of the position of the pointer of a measuring instrument
    • G05B1/08—Comparing elements, i.e. elements for effecting comparison directly or indirectly between a desired value and existing or anticipated values electric with sensing of the position of the pointer of a measuring instrument stepwise sensing
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/21—Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
    • H02K11/22—Optical devices

Definitions

  • the present invention relates to an encoder, a servo motor, and a motor unit.
  • Patent Document 1 discloses an optical encoder using light diffraction by a diffraction grating.
  • Patent Document 2 discloses an optical encoder that uses three slits and has an increased S / N ratio (Signal to Noise Ratio).
  • Patent Document 3 discloses an optical encoder that does not generate an error due to pitch fluctuation with a simple configuration. This encoder has a spiral grating part, a light emitting element, and a light receiving element for detecting a light beam emitted from the light emitting element and passing through the grating part. This encoder detects relative rotation between the grating portion and the light receiving element based on detection of the light receiving element.
  • the object of the present invention is to provide an encoder, a servo motor, and a motor unit that can increase the degree of freedom of design or development.
  • An encoder includes a disk having first and second tracks that are rotatably arranged around a rotation axis and on which optical first and second rotating gratings are respectively formed.
  • a first fixed grating and a second diffraction grating and a second diffraction interference which are arranged opposite to the first and second tracks and constitute the first diffraction grating and the first diffraction interference optical system.
  • First and second detection units each having a second fixed grating constituting the optical system and detecting first and second detection signals from the first and second diffraction interference optical systems, respectively.
  • At least one of the first and second rotating gratings is formed by a plurality of curved slits having a curved shape,
  • the absolute value of the disk is obtained based on the difference between the number of slits of the first and second rotating gratings.
  • the difference in the number of slits of the first and second rotating gratings is preferably one.
  • the curved slit is a curved line obtained by bending a plurality of radial lines extending in the radial direction of the disk from the rotating shaft toward the circumferential direction with a predetermined degree of curvature. It is preferable to form along.
  • the curved slit is formed within an angle range of more than 0 degrees and less than 360 degrees around the rotation axis.
  • the encoder based on the first and second detection signals, the first position data representing the absolute position of the disk during one rotation and higher resolution than the first position data.
  • a position data generation unit that generates second position data and specifies the absolute position of the disk with higher resolution than the first position data based on the first and second position data can be further provided. .
  • the first and second rotating gratings are formed by first and second curved slits, respectively, and the degree of curvature of the first and second curved slits is determined by the first and second curved slits. It is preferable that the pitches of the second curved slit and the second curved slit are set to be substantially equal.
  • a first gap between the first rotating grating and the first fixed grating and a second gap between the second rotating grating and the second fixed grating It is preferable that the sizes of the gaps are substantially equal.
  • the first curved slit may be curved in a circumferential direction opposite to a curved direction of the second curved slit.
  • the disk further includes a third track on which an optical third rotating grating is formed on the outermost periphery to determine the maximum resolution of the encoder, A plurality of radial lines extending in the radial direction at predetermined angular intervals around the rotation axis are set on the disk,
  • the third rotating grating is preferably formed by a radiation slit extending along the radial line.
  • pitches of the radiation slit and the first and second curved slits are substantially equal.
  • the slits forming the first and second fixed gratings are substantially parallel to tangents of the curved lines along which the first and second curved slits are respectively formed.
  • the servo motor according to the second invention that meets the above-described object is a motor unit that rotates a rotating shaft; An encoder for measuring the absolute position of the rotating shaft; The encoder is disposed so as to be rotatable around a rotation axis of the rotating shaft, and a disk having first and second tracks on which optical first and second rotating gratings are respectively formed; A first fixed grating and a second diffraction grating and a second diffraction interference which are arranged opposite to the first and second tracks and constitute the first diffraction grating and the first diffraction interference optical system.
  • a second fixed grating that constitutes the optical system, and first and second detectors that respectively detect the first and second detection signals from the first and second diffraction interference optical systems.
  • At least one of the first and second rotating gratings is formed by a plurality of curved slits having a curved shape, The absolute value of the disk is obtained based on the difference between the number of slits of the first and second rotating gratings.
  • a motor unit that meets the above-described object is a motor unit that rotates a rotating shaft; An encoder for measuring the position of the rotating shaft; A control unit that controls rotation of the motor unit based on the position detected by the encoder, and The encoder is disposed so as to be rotatable around a rotation axis of the rotating shaft, and a disk having first and second tracks on which optical first and second rotating gratings are respectively formed; A first fixed grating and a second diffraction grating and a second diffraction interference which are arranged opposite to the first and second tracks and constitute the first diffraction grating and the first diffraction interference optical system.
  • a second fixed grating that constitutes the optical system, and first and second detectors that respectively detect the first and second detection signals from the first and second diffraction interference optical systems.
  • At least one of the first and second rotating gratings is formed by a plurality of curved slits having a curved shape, The absolute value of the disk is obtained based on the difference between the number of slits of the first and second rotating gratings.
  • a motor unit having a rotary optical absolute value encoder will be described as an example. That is, the encoder according to each embodiment is applied to a rotary motor, and detects the rotation angle ⁇ of the motor as an absolute position x.
  • the encoder according to each embodiment described here can be applied to various rotating bodies that rotate around a certain rotation axis such as a prime mover and a steering.
  • First Embodiment> (1-1. Motor unit according to the first embodiment) (1-2. Encoder according to the first embodiment) (1-2-1. Disc 110) (Track TA ⁇ TC) (Shapes of slits SLA to SLC) (1-2-2. Detection units 130A to 130C) (Optical detection mechanism) (1-2-3. Configuration of curved slit) (Curved slit in one track T) (Position relationship between curved slit and slit on fixed grid side) (Curved slit in the relationship between multiple tracks) (1-2-4. Position data generation unit) (1-3. Operation of Motor Unit According to First Embodiment) (1-4. Method for Manufacturing Encoder according to First Embodiment) (1-5. Example of effect by encoder according to first embodiment) ⁇ 2. Second Embodiment>
  • the motor unit 1 includes a servo motor 10 and a control unit 20.
  • the servo motor 10 includes an absolute value encoder (hereinafter sometimes simply referred to as “encoder”) 100 and a motor unit 200.
  • the motor unit 200 is an example of a power generation source.
  • the motor unit 200 has a rotating shaft 201 on at least one side.
  • the motor unit 200 generates a rotational force by rotating the rotary shaft 201 around the rotation axis AX.
  • the motor unit 200 is not limited to an electric motor that uses electricity as a power source.
  • the motor unit 200 may be, for example, a motor using another power source such as a hydraulic motor, an air motor, or a steam motor.
  • a case where the motor unit 200 is an electric motor will be described below.
  • the encoder 100 is disposed at the end of the motor unit 200 opposite to the rotating shaft 201, and is connected to a rotating shaft 202 (see FIG. 2) that rotates corresponding to the rotating shaft 201.
  • the rotating shaft 202 may be configured integrally with the rotating shaft 201.
  • the encoder 100 detects the absolute position x of the rotating shaft 201 (also referred to as the absolute rotation angle ⁇ , the absolute position x of the motor unit 200, etc.) by detecting the position of the rotating shaft 202, and the absolute position x is detected. Output position data to represent.
  • the position of the encoder 100 is not particularly limited.
  • the encoder 100 may be arranged to be directly connected to the rotating shaft 201.
  • the encoder 100 may be coupled to a rotating body such as the rotating shaft 201 via another mechanism such as a speed reducer or a rotation direction changer.
  • the control unit 20 acquires the position data output from the encoder 100.
  • the control unit 20 controls the rotation of the motor unit 200 by controlling the current or voltage applied to the motor unit 200 based on the acquired position data.
  • the control unit 20 is, for example, a servo amplifier. Further, the control unit 20 obtains a host control signal from a host control device (not shown) such as a programmable logic controller and follows a position command or speed command included in the host control signal. It is also possible to control the rotation of the unit 200.
  • a host control device such as a programmable logic controller
  • the control unit 20 controls the rotation of the motor unit 200 by controlling the supply of these power sources. Can be controlled.
  • the encoder 100 includes a rotating shaft 101, a disk 110, detection units 130A to 130C (an example of first to third detection units, respectively), and a position data generation unit. 140.
  • the disk 110 is formed in a disk shape as shown in FIG.
  • the disk 110 is arranged so that the disk center O substantially coincides with the rotation axis AX.
  • the disk 110 is connected to one end of the rotating shaft 202 of the motor unit 200 via a rotating shaft 101 that can rotate about the rotation axis AX. Accordingly, the disk 110 rotates around the rotation axis AX according to the rotation of the motor unit 200.
  • the disk 110 has three tracks TA to TC (an example of first to third tracks, respectively). Note that the number of tracks is not limited to three, and a plurality of tracks are appropriately set according to detection accuracy and signal processing required for the encoder 100.
  • the tracks TA to TC are arranged so that the radial positions (track radii r A to r C ) at the center of the width w are different. That is, the tracks TA to TC are formed concentrically around the disc center O, and are arranged in the order of the tracks TA, TB, TC from the disc center O toward the outer periphery (r A ⁇ r B ⁇ r C ).
  • rotating gratings LA to LC an example of first to third rotating gratings, respectively
  • rotating optical diffraction gratings are formed on each of the tracks TA to TC.
  • a plurality of optical slits SLA to SLC are formed in each of the rotating lattices LA to LC. These rotating gratings LA to LC constitute a part of independent first to third diffraction interference optical systems.
  • Each of the slits SLA to SLC is a reflective slit that reflects light. Sites other than the slits SLA to SLC do not reflect light.
  • a reflective slit is used for the disk 110 as in this embodiment, a reflective diffraction interference optical system is formed. Therefore, compared to the case where a transmission slit is used for the disk 110, the influence on noise and detection accuracy due to the change in the gap g between the disk 110 and a mask 120 described later is reduced. However, it is possible to construct a diffraction interference optical system using a transmission slit.
  • the tracks TA ⁇ TC is, the larger the track radii r A ⁇ r C, number n A ⁇ n C of slits SLA ⁇ SLC is is preferably formed to be larger. That is, the number of slits for each of the tracks TA to TC is set to satisfy “n A ⁇ n B ⁇ n C ” because the track radius is “r A ⁇ r B ⁇ r C ”. From each of the tracks TA to TC, a periodic signal having a repetition number corresponding to the number of slits n A to n C is obtained. The number of repetitions per rotation (360 °) of the disk 110 in the periodic signal is also referred to as the period number m A to m C , respectively.
  • each of the cycle numbers m A to m C is a number corresponding to the number of slits n A to n C. Accordingly, the number of slits n A to n C of each track TA to TC is set to a number according to the required resolution so that the absolute position x with the required accuracy can be detected. However, number of slits n A, only one less than the number of slits n B.
  • the slit pitches p LA to p LC are the slit intervals (pitch) at the center of the track widths w A to w C.
  • the slit SLA (an example of the first curved slit) and the slit SLB (an example of the second curved slit) are formed by “curved slits” that are curved with a predetermined degree of curvature. This curved slit will be described later in detail.
  • the slits SLC are formed along a plurality of radial lines (radial lines LINE1 in FIG. 6) set to extend in the radial direction at a predetermined angular interval around the disk center O (rotation axis AX). .
  • a slit is also referred to as a “radiation slit”.
  • the number n C of slits SLC is the largest, and the maximum resolution of the encoder 100 is determined by the track TC.
  • the track radius can be kept small if the slits are formed as radiation slits.
  • the disk diameter can be suppressed smaller than when the slit SLC is formed by the curved slit.
  • the slits SLC of the tracks TC are formed by the curved slits, and the slits SL of all the tracks T may be formed by the curved slits.
  • at least one of the plurality of tracks TA to TC may be formed by a curved slit.
  • the detection unit 130A is disposed to face the track TA.
  • the detection unit 130A configures a first optical detection mechanism together with the track TA.
  • the detection unit 130B is disposed to face the track TB.
  • the detection unit 130B constitutes a second optical detection mechanism together with the track TB.
  • the detection unit 130C is disposed to face the track TC.
  • the detection unit 130C constitutes a third optical detection mechanism together with the track TC.
  • optical detection mechanisms by the detection units 130A to 130C are common in that they have independent diffraction interference optical systems as described above. Accordingly, here, one optical detection mechanism will be described as an example, and points that differ for each optical detection mechanism will be individually added.
  • the detection units 130A to 130C, the tracks TA to TC, and the rotation gratings LA to LC are also simply referred to as “detection unit 130”, “track T”, and “rotation grating L”, respectively.
  • the slits (slits SLA to SLC) included in the rotating lattice L are also simply referred to as “slit SL”.
  • the pitch of the slits SL (pitch p LA to p LC ) is also simply referred to as “pitch p L ”.
  • the number of slits (the number of slits n A to n C ) is also simply referred to as “the number of slits n”.
  • the number of periods (period number m A to m C ) of the periodic signal obtained from this optical detection mechanism is also simply referred to as “period number m”.
  • the detection unit 130 includes a mask 120, a light emitting unit 131, and a light receiving unit 132.
  • positioning relationship of each element which comprises an optical detection mechanism differs from an actual thing.
  • the mask 120 is disposed to face the disk 110 with a gap g in between.
  • the mask 120 is fixed to a frame that constitutes the encoder 100. That is, the disk 110 rotates relative to the mask 120.
  • the mask 120 is formed of a material that blocks light.
  • the mask 120 has two optical fixed gratings G1 and G2 (fixed diffraction gratings) each having a plurality of slits SG1 and SG2 that transmit light. That is, the mask 120 transmits light through the slits SG1 and SG2 of the fixed gratings G1 and G2.
  • the fixed gratings G1 and G2 together with the rotating grating L constitute a three-grating diffraction interference optical system.
  • the fixed grating G1 is referred to as a primary fixed grating
  • the fixed grating G2 is referred to as a secondary fixed grating.
  • the primary fixed grating G1 and the secondary fixed grating G2 are formed on the same mask 120. However, the primary fixed grating G1 and the secondary fixed grating G2 may be formed on separate masks 120. When formed on a separate mask 120, the distance (gap g) between the primary fixed grating G 1 and the rotating grating L and between the rotating grating L and the secondary fixed grating G 2 on the same surface side of the disk 110. It is desirable that the primary fixed grating G1 and the secondary fixed grating G2 are arranged so that the distance (gap g) of the first fixed grating G2 and the second fixed grating G2 is equal.
  • the positional relationship between the disk 110 and the detection unit 130 is obtained. Even if it fluctuates, the gaps g of the two fixed gratings G1 and G2 become constant. Therefore, it is possible to reduce the influence of the fluctuation of the gap g on the diffraction interference optical system.
  • the pitch p LA ⁇ p LC of the slits SLA ⁇ SLC in the tracks TA ⁇ TC are set to almost the same pitch p L in each other, each gap between the detecting portion 130A ⁇ 130C and the disk 110 g can be set approximately equal to each other as shown in FIG.
  • the optical detection mechanism in which the gaps g are aligned is preferably an optical detection mechanism in which the pitches p L of the tracks T are set to be equal.
  • the light emitting unit 131 has a light source and irradiates light toward the primary fixed grating G ⁇ b> 1 formed on the mask 120.
  • the wavelength and intensity of the light emitted by the light emitting unit 131 are not particularly limited. However, the wavelength and intensity of this light are appropriately determined according to the characteristics of the diffraction interference optical system, the required position resolution, and the like.
  • diffused light is used as the irradiation light. By using the diffused light, each slit SG1 of the primary fixed grating G1 described later is substantially regarded as a linear light source. As a result, the diffraction interference effect is enhanced.
  • the primary fixed grating G1 is formed at a position where light emitted from the light emitting unit 131 is incident.
  • the primary fixed grating G1 has a plurality of transmissive slits SG1.
  • the plurality of slits SG1 diffract the incident light. As a result, the light that passes through each slit SG1 and is applied to the disk 110 is converted into light that uses each slit SG1 as a substantial line light source.
  • the strength of the obtained periodic signal is often increased.
  • the light transmitted through the primary fixed grating G1 spreads in the width direction of the primary fixed grating G1 according to the incident angle when entering the primary fixed grating G1. Accordingly, it is desirable that the width of the slit SL of the rotating grating L is set wider than the width of the slit SG1 of the primary fixed grating G1 in order to improve the signal intensity in consideration of this spread angle. At that time, by setting the width of the slit SL of the rotating grating L to be wider than the width that the light transmitted through the primary fixed grating G1 is expected to reach, the transmitted light is reflected by the slit SL. As the amount of light increases, fluctuations in the image size can be suppressed.
  • the width of the slit SL of the rotating grating L is further set to be narrower than the width that the light transmitted through the primary fixed grating G1 is expected to reach, so that the transmitted light has the amount of the transmitted light of the slit SL. Even if the position of the slit SL is slightly shifted due to reflection at many peak positions, fluctuations in the size of the image of the light reflected by the slit SL can be suppressed. That is, the stability of the signal with respect to the mounting error between the primary fixed grating G1 and the rotating grating L is set by setting the width wider or narrower than the width that the light transmitted through the primary fixed grating G1 is expected to reach. Further improvement is possible.
  • the width of the slit SG2 of the secondary fixed grating G2 which will be described later, is also set wider than the width of the slit SL of the rotating grating L in order to improve the signal intensity in consideration of this spread angle.
  • the width of the slit SG2 of the secondary fixed grating G2 is set wider or narrower than the width that the light reflected by the rotating grating L is expected to reach.
  • the relationship between the slit widths of the primary fixed grating G1, the secondary fixed grating G2, and the rotating grating L is sufficient when sufficient signal strength can be ensured and signal stability against mounting errors can be sufficiently ensured. Is not particularly limited.
  • the plurality of slits SG1 included in the primary fixed grating G1 are formed with slits SL at opposing positions in order to enhance the diffraction interference effect of the diffraction interference optical system formed together with the rotary grating L and the secondary fixed grating G2 and reduce noise. It is desirable to form so that it may become substantially parallel.
  • the slits SLA and SLB of the rotating gratings LA and LB are curved slits, a plurality of slits SG1 and a plurality of secondary fixed gratings G2 of the primary fixed grating G1 of the detection units 130A and 130B.
  • the slit SG2 is also preferably formed by a curved slit.
  • the slit SLC of the rotating grating LC is a radiation slit, it is desirable that the plurality of slits SG1 and SG2 of the fixed gratings G1 and G2 of the detection unit 130C are also formed by radiation slits.
  • the radiation slit is optically a parallel slit.
  • the plurality of slits SG1 of the primary fixed grating G1 of the detection unit 130C corresponding to the radiation slits can be made “parallel slits” adjacent to each other in parallel.
  • the parallel slits (the plurality of slits SG1 corresponding to the radiation slits) are desirably arranged so as to be parallel to the parallel slits when the radiation slits are regarded as parallel slits.
  • the plurality of slits SG1 of the primary fixed grating G1 of the detection units 130A and 130B corresponding to the curved slits can be parallel slits as shown in FIG.
  • the parallel slits (a plurality of slits SG1 corresponding to the curved slits) are arranged so as to be substantially parallel to a tangential line LINE3 of LINE2 (described later) that coincides with the extending direction of each curved slit. Is desirable.
  • the light diffracted by the primary fixed grating G1 is irradiated to the rotating grating L corresponding to the primary fixed grating G1.
  • the light irradiated to the rotating grating L is reflected by the slit SL of the rotating grating L.
  • the reflected light is further diffracted by the rotating grating L.
  • the light diffracted by the rotating grating L is applied to the secondary fixed grating G2.
  • the secondary fixed grating G2 is formed at a position where the light diffracted by the rotating grating L enters.
  • the shape of the slit SG2, the positional relationship of the rotary gratings LA and LB with the slits SLA and SLB, and the like are the same as the slit SG1 of the primary fixed grating G1. Therefore, detailed description thereof will be omitted.
  • the secondary fixed grating G2 is divided into two or more areas (for example, areas G2A and G2B shown in FIG. 5), unlike the primary fixed grating G1.
  • the pitches p G2 of the slits SG2 in each region are formed equally in that region.
  • the pitch between the slits SG2 adjacent to each other across the boundary of the region (for example, the boundary portion pitch pr shown in FIG. 5) is set longer (or shorter) by “p G2 / 4” than the pitch p G2 .
  • the light irradiated to the secondary fixed grating G2 has an interference fringe shape in which light diffracted by each of the plurality of slits SL of the rotating grating L interferes.
  • the position of the bright part of the interference fringe moves in accordance with the change in the positional relationship between the primary fixed grating G1 and the rotating grating L as the disk 110 rotates.
  • the boundary pitch pr is set longer (or shorter) by “p G2 / 4” than the pitch p G2
  • the intensity of light passing through the slit SG2 of each of the regions G2A and G2B is an electrical angle. Increase or decrease in a sine wave shape with a 90 ° offset.
  • the light receiving unit 132 is arranged to receive light transmitted through the slit SG2 of the secondary fixed grating G2.
  • the light receiving unit 132 includes a light receiving element such as a photodiode.
  • the light receiving element converts the intensity of the received light into an electric signal.
  • the light receiving unit 132 has, for example, two light receiving surfaces so that separate electric signals can be generated for each of the regions G2A and G2B.
  • the electrical signal generated by the light receiving unit 132 is a substantially sinusoidal periodic electrical signal (also referred to as “periodic signal”) that is repeated each time the disk 110 rotates by an amount corresponding to the pitch p.
  • the periodic signal corresponding to each of the regions G2A and G2B is a periodic signal of 2 whose phase is shifted by 90 °, similarly to the intensity of light passing through the slits SG2 formed in the regions G2A and G2B.
  • the optical detection mechanism constitutes a three-grating diffraction interference optical system. Therefore, a desired periodic signal can be detected if interference occurs in relation to the pitches p L , p G1 , and p G2 regardless of the size of the gap g.
  • the gap g needs to be set small.
  • the gap g between the fixed member and the rotating member can be increased.
  • the degree of freedom of design or development can be increased, and the possibility of occurrence of a problem in which the fixed member and the rotating member interfere due to impact or the like can be reduced.
  • a diffraction interference optical system having three gratings (rotating grating L and fixed gratings G1 and G2) is described as an example.
  • the present invention is not limited to this.
  • a band-shaped light receiving element having a light receiving surface at each position of the slit SG2 of the secondary fixed grating G2 is used to form a pseudo three-grating diffraction interference optical system. It is also possible.
  • the primary fixed grating G1 instead of the primary fixed grating G1, by using a band-like or linear light emitting element that emits light at each position of the slit SG1 of the primary fixed grating G1, a pseudo three-grating diffraction interference optical system is used. It is also possible to form a system.
  • the number of gratings is not particularly limited as long as a similar diffraction interference optical system can be configured.
  • one of the curved slits that is, the slit SLA formed in the rotating lattice LA of the track TA or the slit SLB formed in the rotating lattice LB of the track TB will be described as an example. To do. Differences between the slit SLA and the slit SLB will be described separately.
  • the slit SL of the rotating grid L is arranged on the track T.
  • the slit SL of the at least one rotary grating L is formed as a curved slit having a curved shape different from the radiation slit.
  • the slit SL is formed within an angle range of more than 0 degrees and less than 360 degrees around the rotation axis AX.
  • the slit SL formed as a curved slit (herein simply referred to as “slit SL”) is formed along the LINE 2 as shown in FIG.
  • This LINE2 is a curved line obtained by curving each radial line LINE1 around the disc center O (rotation axis AX) in the circumferential direction with a predetermined degree of curvature C.
  • a radial line LINE1 corresponding to each slit SL has a slit number n for each angle obtained by dividing 2 ⁇ (360 °) of one rotation by a predetermined angle with the number n of slits to be arranged in the track T. Set minutes.
  • the radial lines LINE1 are curved with the same degree of curvature C in the same circumferential direction, so that the curved lines LINE2 of the slits SL are set.
  • Each slit SL is formed with a predetermined width along each curved line LINE2 set in this way.
  • the disk center O is the origin
  • the distance from the origin is d
  • the angle from the reference line passing through the origin is ⁇
  • the inner and outer diameters of the track T are r IN and r OUT , respectively.
  • the radial line LINE1 is represented by the following formula 1 in polar coordinates.
  • LINE1 (d, j ⁇ 2 ⁇ / n) (Formula 1)
  • the curved line LINE2 is It is expressed by the following formula 2 in polar coordinates.
  • LINE2 (r 0 (1 ⁇ C ⁇ ), ⁇ + j ⁇ 2 ⁇ / n) (Expression 2) However, r IN ⁇ r 0 (1 ⁇ C ⁇ ) ⁇ r OUT
  • the degree of curvature C is expressed by the following formula 3.
  • C tan [sin ⁇ 1 ⁇ p L ⁇ n / (2 ⁇ r 0 ) ⁇ ] (Formula 3)
  • the slit SL which is a curved slit, is formed in a range of 180 ° or less about the disc center O. That is, each of the curved slits SL is formed so as not to go around the track T more than one rotation.
  • the pitch of the plurality of slits SL included in the rotary grating L is uniform regardless of the position in the length direction of the slit SL.
  • the noise of the obtained sine wave periodic signal is reduced, and the position detection accuracy can be improved.
  • the smaller the change amount of the pitch p L with respect to the moving amount Noise is kept low and detection accuracy is improved.
  • the amount of change in the pitch of the slit SL in the slit SL forming direction (here) Then, it is also referred to as “pitch change rate”).
  • pitch change rate the amount of change in the pitch of the slit SL in the slit SL forming direction (the direction in which the curved line LINE2 extends)
  • the slit SL is formed on the radial line LINE1, and the length in the formation direction of the slit SL (the direction in which the radial line LINE1 extends) is approximately the width of the track T. It becomes equal to w. Therefore, the rate of change of the pitch of the slit SL in the slit SL forming direction is relatively large. This relatively large change rate of the pitch causes a decrease in detection accuracy of the periodic signal. Such a decrease in detection accuracy increases as the number of slits n decreases.
  • the length in the formation direction of the slit SL (curved line LINE2) can be extended by a length corresponding to the degree of curvature C compared to the radiation slit.
  • the change rate of the pitch of the slit SL can be made relatively small, and the detection accuracy of the periodic signal can be improved.
  • the encoder 100 uses such a curved slit, so that a plurality of tracks TA to TC having different period numbers m of periodic signals can be reduced without reducing the degree of freedom in design development and the like. It is possible to set without reducing the detection accuracy of the periodic signal. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to easily form a highly accurate and small encoder 100 as compared with an encoder that does not use a curved slit.
  • the optimum gap g between the rotating grating L and the fixed gratings G1 and G2 is the wavelength ⁇ of light emitted from the light emitting unit 131 and the pitch p L of the plurality of slits SL of the rotating grating L.
  • the gap g is optimal when the following Expression 4 is satisfied.
  • the gap g is optimal when the following expression 5 is satisfied.
  • k is a positive integer.
  • the pitch p is set to an optimum value for constructing the diffraction interference optical system by appropriately setting the degree of curvature C without changing the number of slits n (that is, corresponding to the period of the periodic signal) and the track radius r. It becomes possible to set. As a result, the number n of tracks, the track radius r, and the like can be freely set, so that downsizing is easy and design or development is facilitated.
  • the slit SL as described in Patent Document 3 is formed by making one or more rounds in the track T, such a slit is also referred to as a “multiple spiral slit”.
  • a multiple spiral slit the number of slits SL stacked in the radial direction increases, and the width w of the track T becomes large, making it difficult to reduce the size. Therefore, the degree of freedom of design / development decreases, and as a result, manufacturing itself becomes difficult.
  • the slit SL according to the present embodiment is not a multiple spiral slit but a curved slit having a circulation amount of less than one rotation.
  • the turning amount of the curved slit is preferably 1 ⁇ 2 rotation or less, and more preferably 1 ⁇ 4 rotation or less.
  • the curved slit formation example and the curved line LINE2 formula described here are merely examples. As long as the slit SL is formed along the curved line LINE2 curved in the circumferential direction as described above, the formation method, the design method, and the like are not particularly limited.
  • the tangent LINE3 and the slits SG1 and SG2 only need to intersect within a range of ⁇ 5 degrees to +5 degrees.
  • the rate of change of the pitch of the curved slits is relatively small. It is possible to secure a large area in which the rotary grating L can be regarded as parallel. Therefore, manufacturing and the like can be made very easy while further improving the detection accuracy of the periodic signal.
  • the gaps g between the rotary gratings LA to LC of all the tracks TA to TC and the masks 120 of the detection units 130A to 130C are set to be approximately equal.
  • the curve degree C in the slit SLA of the track TA as shown in FIG. 3, set so that the pitch p LA of the slit SLA becomes equal to the pitch p LC of the slits SLC in another track TC Is done.
  • curve degree C in the slit SLB of the track TB, the pitch p LB of the slit SLB is set to be equal to the pitch p LC of the slits SLC.
  • the pitches p LA to p LC of the slits SLA to SLB in all the tracks TA to TC can be made equal.
  • “equal” here does not mean exactly. That is, “equal” means that a manufacturing error is allowed in design and “substantially equal” (hereinafter the same).
  • the pitches p LA to p LC may have errors within a range of ⁇ 10%. Therefore, the detectors 130A to 130C can be arranged with the gap g equal while forming the diffraction interference optical system. For example, there may be an error in the gap g within a range of ⁇ 10%.
  • the detection units 130A to 130C can be formed with the same gap g in this way, the detection units 130A to 130C can be easily adjusted in the gap g direction. It is also possible to integrally form the detection units 130A to 130C.
  • the masks 120 included in the detection units 130A to 130C may be integrally formed as a single mask. In this case, it is possible to improve the degree of freedom of design and the like and facilitate manufacturing.
  • the position data generation unit 140 acquires the first detection signal, the second detection signal, and the third detection signal that are sinusoidal from the detection units 130A to 130C, respectively. That is, the position data generation unit 140 acquires two sine wave signals of the A phase and the B phase for the first detection signal, the second detection signal, and the third detection signal, respectively (see FIG. 2).
  • the position data generation unit 140 generates first to third triangular wave signals (an example of a periodic signal) that monotonically increase as shown in FIGS. 7B to 7D from the first to third detection signals, respectively.
  • the periods of the first to third triangular wave signals are the same as the periods of the first to third detection signals, respectively.
  • First position data shown in FIG. 7A is generated from the first and second triangular wave signals.
  • the second and third triangular wave signals become the second and third position data shown in FIGS. 7C and 7D, respectively.
  • the method for generating the first to third triangular wave signals by the position data generating unit 140 is not particularly limited.
  • position data generation methods for example, 1) a method of calculating an electrical angle ⁇ by performing an arctan operation on the division result of two A-phase and B-phase sine wave signals, and 2) two sine waves using a tracking circuit Examples thereof include a method of converting a signal into an electrical angle ⁇ , and 3) a method of specifying the electrical angle ⁇ associated with the values of the A-phase and B-phase signals in a previously created table.
  • the position data generation unit 140 first performs analog-to-digital conversion on the two sine wave signals of the A phase and the B phase for each detection signal, and multiplies the converted two digital signals to obtain a resolution. It is desirable to generate the position data after improving the position.
  • the position data generation unit 140 specifies the absolute position x of the motor unit 200 from the generated first position data, second position data, and third position data, and outputs position data representing the absolute position x. .
  • the electrical angle ⁇ X (0 ° to 360 °) monotonously increases (or decreases) once in one rotation of the disk. That is, the first position data is data representing a rough absolute position x per one rotation of the disk. Specifically, the first position data is generated as follows.
  • the first detection signal is output by one period less than the second detection signal. That is, when the disk rotates once, the first triangular wave signal shown in FIG. 7B is output by one period less than the second triangular wave signal shown in FIG. 7C.
  • a triangular wave-shaped electrical signal (first wave) with a rotation absolute angle ⁇ (absolute position x) of 360 ° of the disk and one cycle is obtained.
  • Position data is generated. Note that the first position data generation method by the position data generation unit 140 is not particularly limited.
  • the second position data and the third position data are second and third triangular wave signals, respectively.
  • the position data generation unit 140 may generate, for example, a signal that monotonously increases stepwise as the first to third triangular wave signals.
  • the first to third position data represent the absolute position x with a resolution corresponding to the number of periods m A , m B , and m C. Therefore, the third position data has a higher resolution than the second position data, and the second position data has a higher resolution than the first position data.
  • the position data generation unit 140 calculates an absolute position x having the same level of resolution as the third position data having the highest resolution based on the first position data to the third position data.
  • the first position data has a relatively low resolution and represents an absolute position.
  • the position data generation unit 140 superimposes a relatively high-resolution position represented by the second position data on the absolute position represented by the first position data, thereby obtaining an absolute value with the same level of resolution as the second position data. It is possible to calculate the position x.
  • the position data generation unit 140 superimposes the position represented by the third position data having a higher resolution on the absolute position x calculated from the second position data, thereby obtaining the third position data. It is possible to calculate an absolute position x having the same level of resolution as the position data.
  • the position data generation unit 140 sequentially uses the position represented by the third position data with the highest resolution, the second position data and the first position data.
  • the absolute position x is converted (vernier method).
  • the position data generation unit 140 stores the reference table of the absolute position x for the combination of the first position data, the second position data, and the third position data without performing such processing. It is also possible to specify the absolute position x using the reference table. Further, the position data generation unit 140 may be provided in the control unit 20.
  • the control unit 20 acquires a higher-level control signal from a higher-level control device or the like, and further acquires position data representing the absolute position x of the motor unit 200 from the encoder 100. And the control part 20 outputs the drive current or voltage of the motor part 200 based on a high-order control signal and position data.
  • the motor unit 200 rotates the rotating shaft 201 based on this drive current or voltage. Then, the disk 110 of the encoder 100 connected to the rotating shaft 202 corresponding to the rotating shaft 201 via the rotating shaft 101 rotates.
  • the detection units 130A to 130C detect periodic signals according to the rotation of the disk 110 and output them to the position data generation unit 140.
  • the position data generation unit 140 generates position data based on the acquired signals and outputs the position data to the control unit 20.
  • step S101 is first processed.
  • this step S101 (an example of the slit number determination step)
  • the number of periods m of a desired periodic signal to be obtained in one rotation is determined according to the resolution desired to be obtained from the track T. .
  • the number n of slits formed in the track T is set according to the cycle. Then, the process proceeds to step S103.
  • step S103 an example of a radial line setting step
  • the number of radial lines LINE1 determined in step S101 is set at an equal angle with the disk center O (rotation axis AX) as the center. Then, the process proceeds to step S105.
  • step S105 an example of a curve line setting step
  • the curve degree C is set so that the pitch p L of the slit SL becomes a desired value. Then, the plurality of radial lines LINE1 set in step S103 are bent toward the same circumferential direction with the set bending degree C, and a plurality of bending lines LINE2 are set. However, in the case of a radiation slit such as a track TC, for example, the curvature degree C is set to 0 (meaning not to be curved) in this step S105.
  • step S105 the pitch p L of the slit SL of the track T (an example of one track) to be formed is set to the track T that has already been formed or the track T that is formed subsequently (the other track T).
  • the curvature degree C is set so as to be equal to the pitch p L of the slit SL in one example).
  • step S107 (an example of a slit forming step) a plurality of slits SL are formed in the track T with a predetermined width w along the plurality of curved lines LINE2 set in step S105. Then, the process proceeds to step S109.
  • step S109 it is confirmed whether or not the slits SL are formed in all the desired plurality of tracks T. If there is a track T in which the slit SL is not formed, the processes after step S101 are repeated. On the other hand, if all the slits SL are formed, the process proceeds to step S111.
  • step S 111 (an example of a mask arrangement step), at least for the pitch p L is equal 2 or more tracks T, as the gap g between the rotating grating L and the fixed gratings G1, G2 are equal, the mask 120 A detection unit 130 including this is arranged.
  • the supporting process etc. are performed so that the encoder 100 is completed.
  • the plurality of slits SL of at least one track T are formed as curved slits along the curved line LINE2.
  • the curved slit optically obtains first position data representing a rough absolute position x per rotation of the disk 110, and adjusts the degree of curvature C of the curved line LINE2, thereby adjusting the formation position of the track T. It is possible to adjust the pitch p L without changing the number of slits n included in the track T. Therefore, it is possible to increase the degree of freedom of design or development.
  • each slit SL according to the curvature degree C can be extended.
  • the amount of change in the slit formation direction of the pitch p L of the slit SL can be reduced.
  • the pitch p L of each slit SL can be made uniform in the slit forming direction, that is, each slit SL that is a curved slit can be brought close to a parallel slit.
  • the encoder 100 according to the present embodiment uses a diffraction interference optical system using the curved slit.
  • the encoder 100 can improve the S / N ratio of the detection signal and the like because the plurality of slits SL can be brought close to the parallel slits by forming the curved slits in the disk 110. Furthermore, the detection accuracy can be improved.
  • the diffraction interference light is used to improve the detection accuracy, while reducing the design or development restrictions when configuring the diffraction interference optical system, and the like. Design or development can be performed easily.
  • Such an effect is particularly effective when the track radius r is set large or the period number m of the periodic signal is set small. That is, usually, when the track radius r is increased, the pitch p L of the slit SL needs to be sufficiently reduced so that the diffraction interference optical system can be formed. Then, the number n of slits must be increased, and the number m of periodic signals corresponding to the number n of slits also increases. On the other hand, similarly, when the period number m is reduced, the track radius r must be reduced conversely.
  • the number of slits n or the track radius r can be independently adjusted by adjusting the degree of curvature C. Therefore, it is possible to reduce the size and the like by greatly reducing the restrictions in designing or developing.
  • the pitch p L in two or more tracks T can be made equal by setting at least one or more tracks T as curved slits.
  • the gaps g between the detection units 130 (that is, the mask 120) and the tracks T for the tracks T can be made equal.
  • the diffraction interference optical system can be designed or developed in the same manner for these tracks T, and the gap g can be adjusted collectively for the detectors 130 corresponding to these tracks T. Is possible. Therefore, manufacturing (including the design and development process) can be greatly facilitated.
  • the present invention is not limited to such an example, and the curving directions of adjacent tracks can be reversed in the circumferential direction. Therefore, here, as a second embodiment of the present invention, an example in which the curving directions of adjacent tracks are set to be opposite in the circumferential direction will be described.
  • the encoder according to the present embodiment can be configured in the same manner as in the first embodiment except that the track bending direction is reversed in the circumferential direction. The difference will be explained mainly.
  • the disk 610 included in the encoder according to the present embodiment has a rotary grating LD instead of the rotary grating LA shown in FIG. 3 in a track TA (an example of at least one track).
  • the rotating grating LD has a plurality of slits SLD.
  • the bending direction of the slit SLD is different from the slit SLA shown in FIG. 3 and is set in the circumferential direction opposite to the bending direction of the slit SLB of the adjacent track TB (an example of another track). That is, the slit SLB is formed along a curved line LINE2 that is a clockwise curve of the radial line LINE1, whereas the slit SLD is opposite to the radial line LINE1 in the counterclockwise direction. It is formed along a curved line curved in the turning direction.
  • the diffracted interference light generated from each slit SL forms interference fringes that repeat in a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction of each slit SL. Therefore, since the longitudinal direction of the slit SL of the curved slit is curved in the circumferential direction, the interference fringes may be formed to repeat in the direction of the adjacent track. As a result, the interference fringes may crosstalk with the diffraction interference optical system of the adjacent track. In addition, in order to prevent such crosstalk, the design or development of the encoder may be restricted.
  • the direction in which the interference fringes are formed can be changed by setting the bending directions of the slits SLD and SLB of the adjacent tracks TA and TB to be opposite to each other as in the present embodiment. Therefore, it is possible to easily design or develop such that crosstalk does not occur.

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Abstract

設計自由度を高めることが可能な、エンコーダ、サーボモータ、及びモータユニットを提供する。 エンコーダ（１００）は、第１及び第２の回転格子（ＬＡ，ＬＢ）がそれぞれ形成された第１及び第２のトラック（ＴＡ，ＴＢ）を有するディスク（１１０）と、第１及び第２のトラック（ＴＡ，ＴＢ）に対向して配置され、第１の回転格子（ＬＡ）と第１の回折干渉光学系を構成する第１の固定格子及び第２の回転格子（ＬＢ）と第２の回折干渉光学系を構成する第２の固定格子をそれぞれ有し、第１及び第２の回折干渉光学系から第１及び第２の検出信号をそれぞれ検出する第１及び第２の検出部（１３０Ａ，１３０Ｂ）とを備え、第１及び第２の回転格子（ＬＡ，ＬＢ）のうち、少なくとも一方は、湾曲した形状の複数の湾曲スリット（ＳＬ）によって形成される。

Description

エンコーダ、サーボモータ、及びモータユニット
本発明は、エンコーダ、サーボモータ、及びモータユニットに関する。
　特許文献１には、回折格子による光の回折を利用した光学式エンコーダが開示されている。
　特許文献２には、３つのスリットを用い、Ｓ／Ｎ比（Ｓｉｇｎａｌ　ｔｏ　Ｎｏｉｓｅ　Ｒａｔｉｏ）を高めた光学式エンコーダが開示されている。
　特許文献３には、簡易な構成でピッチ変動に起因する誤差を発生しないようにする光学式エンコーダが開示されている。このエンコーダは、螺旋状の格子部と、発光素子と、この発光素子から照射され、格子部を経由した光束を検出するための受光素子とを有している。このエンコーダは、受光素子の検出に基づいて格子部と受光素子との相対回転を検出する。
米国特許第５，５５９，６００号明細書 特許第３５０９８３０号 特開平６－３４７２９３号公報
　本発明は、設計又は開発の自由度を高めることが可能な、エンコーダ、サーボモータ、及びモータユニットを提供することを目的とする。
　前記目的に沿う第１の発明に係るエンコーダは、回転軸周りに回転可能に配置され、光学的な第１及び第２の回転格子がそれぞれ形成された第１及び第２のトラックを有するディスクと、
　前記第１及び第２のトラックに対向して配置され、前記第１の回転格子と第１の回折干渉光学系を構成する第１の固定格子及び前記第２の回転格子と第２の回折干渉光学系を構成する第２の固定格子をそれぞれ有し、該第１及び第２の回折干渉光学系から第１及び第２の検出信号をそれぞれ検出する第１及び第２の検出部とを備え、
　前記第１及び第２の回転格子のうち、少なくとも一方は、湾曲した形状の複数の湾曲スリットによって形成され、
　前記第１及び第２の回転格子のスリット本数の差に基づいて前記ディスクの絶対値が求められる。
　第１の発明に係るエンコーダにおいて、前記第１及び第２の回転格子のスリット本数の差は、１本であることが好ましい。
　第１の発明に係るエンコーダにおいて、前記湾曲スリットは、前記回転軸から前記ディスクの径方向に延びる複数の径方向線をそれぞれ予め決められた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が好ましい。
　第１の発明に係るエンコーダにおいて、前記湾曲スリットは、前記回転軸を中心にして０度を超え３６０度未満の角度範囲内に形成されることが好ましい。
　第１の発明に係るエンコーダにおいて、前記第１及び第２の検出信号に基づいて、前記ディスクの１回転中の絶対位置を表す第１の位置データ及び該第１の位置データよりも高い分解能の第２の位置データを生成し、該第１及び第２の位置データに基づいて前記ディスクの絶対位置を前記第１の位置データよりも高い分解能で特定する位置データ生成部を更に備えることができる。
　第１の発明に係るエンコーダにおいて、前記第１及び第２の回転格子は、それぞれ第１及び第２の湾曲スリットによって形成され、該第１及び第２の湾曲スリットの湾曲度合いは、該第１及び第２の湾曲スリットのピッチが実質的に等しくなるように、それぞれ設定されることが好ましい。
　第１の発明に係るエンコーダにおいて、前記第１の回転格子と前記第１の固定格子との間の第１のギャップ及び前記第２の回転格子と前記第２の固定格子との間の第２のギャップの大きさが実質的に等しいことが好ましい。
　第１の発明に係るエンコーダにおいて、前記第１の湾曲スリットは、前記第２の湾曲スリットの湾曲方向と逆の周方向に湾曲してもよい。
　第１の発明に係るエンコーダにおいて、前記第１及び第２の湾曲スリットは、それぞれ反射スリットであり、
前記第１及び第２の固定格子を、それぞれ前記ディスクの同一面側に配置することができる。
　第１の発明に係るエンコーダにおいて、前記ディスクは、最外周に、光学的な第３の回転格子が形成され該エンコーダの最大分解能を決定する第３のトラックを更に有し、
前記ディスクに、前記回転軸を中心として予め決められた角度間隔で径方向に延びる複数の径方向線が設定され、
前記第３の回転格子は、前記径方向線に沿って延びる放射スリットによって形成されることが好ましい。
　第１の発明に係るエンコーダにおいて、前記放射スリットと前記第１及び第２の湾曲スリットのピッチが実質的に等しいことが好ましい。
　第１の発明に係るエンコーダにおいて、前記第１及び第２の固定格子を形成するスリットは、それぞれ前記第１及び第２の湾曲スリットが沿う湾曲線の接線と実質的に平行となることが好ましい。
　前記目的に沿う第２の発明に係るサーボモータは、回転シャフトを回転させるモータ部と、
　前記回転シャフトの絶対位置を測定するエンコーダとを備え、
　前記エンコーダは、前記回転シャフトの回転軸周りに回転可能に配置され、光学的な第１及び第２の回転格子がそれぞれ形成された第１及び第２のトラックを有するディスクと、
　前記第１及び第２のトラックに対向して配置され、前記第１の回転格子と第１の回折干渉光学系を構成する第１の固定格子及び前記第２の回転格子と第２の回折干渉光学系を構成する第２の固定格子をそれぞれ有し、該第１及び第２の回折干渉光学系から第１及び第２の検出信号をそれぞれ検出する第１及び第２の検出部とを有し、
　前記第１及び第２の回転格子のうち、少なくとも一方は、湾曲した形状の複数の湾曲スリットによって形成され、
　前記第１及び第２の回転格子のスリット本数の差に基づいて前記ディスクの絶対値が求められる。
前記目的に沿う第３の発明に係るモータユニットは、回転シャフトを回転させるモータ部と、
　前記回転シャフトの位置を測定するエンコーダと、
　前記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、
　前記エンコーダは、前記回転シャフトの回転軸周りに回転可能に配置され、光学的な第１及び第２の回転格子がそれぞれ形成された第１及び第２のトラックを有するディスクと、
　前記第１及び第２のトラックに対向して配置され、前記第１の回転格子と第１の回折干渉光学系を構成する第１の固定格子及び前記第２の回転格子と第２の回折干渉光学系を構成する第２の固定格子をそれぞれ有し、該第１及び第２の回折干渉光学系から第１及び第２の検出信号をそれぞれ検出する第１及び第２の検出部とを有し、
　前記第１及び第２の回転格子のうち、少なくとも一方は、湾曲した形状の複数の湾曲スリットによって形成され、
　前記第１及び第２の回転格子のスリット本数の差に基づいて前記ディスクの絶対値が求められる。
　本発明に係るエンコーダ、サーボモータ、及びモータユニットにおいては、エンコーダのディスクの設計又は開発の自由度を高めることが可能である。
本発明の第１実施形態に係るエンコーダを有するモータユニットの構成を示す説明図である。 同エンコーダの構成を示す説明図である。 同エンコーダが有するディスクを示す説明図である。 同エンコーダが有する光学検出機構の動作原理を示す動作原理図である。 同エンコーダが有するマスクとトラックの配置を示す配置図である。 同エンコーダが有する湾曲スリットを示す説明図である。 同エンコーダが有する位置データ生成部が生成する第１の位置データを示すグラフである。 同エンコーダが有する位置データ生成部が生成する第１の三角波信号を示すグラフである。 同エンコーダが有する位置データ生成部が生成する第２の位置データ（第２の三角波信号）を示すグラフである。 同エンコーダが有する位置データ生成部が生成する第３の位置データ（第３の三角波信号）を示すグラフである。 同エンコーダの製造方法について説明するためのフロー図である。 本発明の第２実施形態に係るエンコーダが有するディスクを示す説明図である。
　続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。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。
　以下で説明する本発明の各実施形態では、回転型の光学式の絶対値エンコーダを有するモータユニットを例に挙げて説明する。つまり、各実施形態に係るエンコーダは、回転型のモータに適用され、モータの回転角度θを絶対位置ｘとして検出する。ここで説明する各実施形態に係るエンコーダは、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。
　なお、本発明の各実施形態について以下の順序で説明する。
　＜１．第１実施形態＞
　　（１－１．第１実施形態に係るモータユニット）
　　（１－２．第１実施形態に係るエンコーダ）
　　　（１－２－１．ディスク１１０）
　　　　（トラックＴＡ～ＴＣ）
　　　　（スリットＳＬＡ～ＳＬＣの形状）
　　　（１－２－２．検出部１３０Ａ～１３０Ｃ）
　　　　（光学検出機構）
　　　（１－２－３．湾曲スリットの構成）
　　　　（１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）
　　（１－３．第１実施形態に係るモータユニットの動作）
　　（１－４．第１実施形態に係るエンコーダの製造方法）
　　（１－５．第１実施形態に係るエンコーダによる効果の例）
　＜２．第２実施形態＞
　＜１．第１実施形態＞
　　（１－１．第１実施形態に係るモータユニット）
　まず、本発明の第１実施形態に係るモータユニット１の構成について説明する。
　図１に示すように、本実施形態に係るモータユニット１は、サーボモータ１０と、制御部２０とを有する。このサーボモータ１０は、絶対値エンコーダ（以下、単に「エンコーダ」という場合がある）１００と、モータ部２００とを有する。
　モータ部２００は、動力発生源の一例である。モータ部２００は、少なくとも一側に回転シャフト２０１を有する。モータ部２００は、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、回転力を発生する。
　なお、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に限られるものではない。モータ部２００は、例えば、油圧式モータ、エア式モータ、蒸気式モータ等の他の動力源を使用したモータであってもよい。ただし、説明の便宜上、以下ではモータ部２００が電動式モータである場合について説明する。
　エンコーダ１００は、モータ部２００の回転シャフト２０１とは反対側の端部に配置され、この回転シャフト２０１に対応して回転する回転シャフト２０２（図２参照）に連結される。なお、この回転シャフト２０２は、回転シャフト２０１と一体に構成されている場合もある。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、回転シャフト２０１の絶対位置ｘ（回転絶対角度θ、モータ部２００の絶対位置ｘ等ともいう。）を検出し、その絶対位置ｘを表す位置データを出力する。
　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い。また、エンコーダ１００は、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。
　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する。制御部２０は、取得した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。この制御部２０は、例えばサーボアンプである。更に、制御部２０は、例えばプログラマブルロジックコントローラのような上位制御装置（図示せず）から上位制御信号を取得して、この上位制御信号に含まれた位置指令又は速度指令等に従うように、モータ部２００の回転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。
　　（１－２．第１実施形態に係るエンコーダ）
　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に示すように、本実施形態に係るエンコーダ１００は、回転シャフト１０１と、ディスク１１０と、検出部１３０Ａ～１３０Ｃ（それぞれ、第１～第３の検出部の一例）と、位置データ生成部１４０とを有する。
　　　（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る。ディスク１１０は、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。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２０２の一端に連結される。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周りに回転する。
　図３に示すように、ディスク１１０は、３本のトラックＴＡ～ＴＣ（それぞれ第１～第３のトラックの一例）を有する。なお、このトラックの本数は、３本に限られるものではなく、エンコーダ１００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。
　　　　（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である。トラックＴＡ～ＴＣの幅は、それぞれ予め決められた幅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）。ただし、これらトラック幅ｗＡ～ｗＣは、異なっていても良い。
　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）。
　図３に示すように、各トラックＴＡ～ＴＣのそれぞれには、回転する光学回折格子である回転格子ＬＡ～ＬＣ（それぞれ第１～第３の回転格子の一例）が形成される。
　回転格子ＬＡ～ＬＣのそれぞれには、光学的な複数のスリットＳＬＡ～ＳＬＣが形成されている。これら回転格子ＬＡ～ＬＣは、それぞれ独立した個別の第１～第３の回折干渉光学系の一部を構成する。
　スリットＳＬＡ～ＳＬＣは、それぞれは、光を反射する反射スリットである。スリットＳＬＡ～ＳＬＣ以外の部位は、光を反射しない。
　本実施形態のようにディスク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が形成される。従って、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が低減される。ただし、透過スリットを使用して回折干渉光学系を構成することは可能である。
　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周期信号が得られる。こ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。ただし、スリット本数ｎＡは、スリット本数ｎＢよりも１本だけ少ない。
　スリットＳＬＡ～ＳＬＣのピッチｐＬＡ～ｐＬＣは、それぞれほぼ同じピッチｐに設定される（ｐ＝ｐＬＡ＝ｐＬＢ＝ｐＬＣ）。ここで、スリットのピッチｐＬＡ～ｐＬＣは、トラックの幅ｗＡ～ｗＣの中心部におけるスリットの間隔（ピッチ）である。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が共通化される。その結果、製造（設計又は開発の過程も含む）を容易にすることが可能である。
　　　　（スリットＳＬＡ～ＳＬＣの形状）
　ここで、スリットＳＬＡ～ＳＬＣの形状について説明する。
　スリットＳＬＡ（第１の湾曲スリットの一例）及びスリットＳＬＢ（第２の湾曲スリットの一例）は、予め決められた湾曲度合いで湾曲した「湾曲スリット」で形成される。この湾曲スリットについては、詳しく後述する。
　スリットＳＬＣは、ディスク中心Ｏ（回転軸ＡＸ）を中心として予め決められた角度間隔で径方向に延びて設定される複数の径方向線（図６の径方向線ＬＩＮＥ１）に沿って形成される。このような形状のスリットを「放射スリット」ともいう。本実施形態においては、スリットＳＬＣの本数ｎＣがもっとも多く、トラックＴＣによって、エンコーダ１００の最大分解能が決定される。
　ここで、同一本数のスリットを同一ピッチ（同一分解能）で形成する場合、放射スリットとするとトラック半径が小さく抑えられる。従って、スリットＳＬＣが放射スリットにより形成されることにより、湾曲スリットにより形成される場合よりもディスク径が小さく抑えられる。なお、トラックＴＣのスリットＳＬＣが湾曲スリットにより形成されることが否定されるものではなく、全トラックＴのスリットＳＬが湾曲スリットにより形成されてもよい。また、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。
　　　（１－２－２．検出部１３０Ａ～１３０Ｃ）
　次に、図２～図５を参照しつつ、検出部１３０Ａ～１３０Ｃについて説明しつつ、これらによる光学検出機構についてより具体的に説明する。
　　　　（光学検出機構）
　図２に示すように、検出部１３０Ａは、トラックＴＡに対向して配置される。検出部１３０Ａは、トラックＴＡと共に第１の光学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る。検出部１３０Ｂは、トラックＴＢと共に第２の光学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る。検出部１３０Ｃは、トラックＴＣと共に第３の光学検出機構を構成する。
　検出部１３０Ａ～１３０Ｃによる各光学検出機構は、前述の通り、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、一の光学検出機構を例に説明し、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。
　本明細書においては、検出部１３０Ａ～１３０Ｃ、トラックＴＡ～ＴＣ及び回転格子ＬＡ～ＬＣをそれぞれ単に「検出部１３０」、「トラックＴ」及び「回転格子Ｌ」ともいう。また、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。また、そのスリットＳＬのピッチ（ピッチｐＬＡ～ｐＬＣ）を単に「ピッチｐＬ」ともいう。また、スリット本数（スリット本数ｎＡ～ｎＣ）を単に「スリット本数ｎ」ともいう。更に、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。
　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。なお、光学検出機構の動作原理について説明するための動作原理図であるため、光学検出機構を構成する各要素の配置関係は現実のものとは相違する。
　マスク１２０は、ギャップｇを間にあけてディスク１１０に対向して配置される。マスク１２０は、エンコーダ１００を構成する枠体に固定される。即ち、ディスク１１０は、マスク１２０に対して相対的に回転する。また、マスク１２０は、光を遮蔽する材料で形成される。マスク１２０は、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において光を透過する。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。以下、固定格子Ｇ１を１次固定格子、固定格子Ｇ２を２次固定格子と呼ぶ。
　１次固定格子Ｇ１と２次固定格子Ｇ２とは、同一のマスク１２０に形成される。ただし、１次固定格子Ｇ１と２次固定格子Ｇ２とは、別体のマスク１２０に形成されてもよい。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、１次固定格子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２次固定格子Ｇ２との間の距離（ギャップｇ）とが等しくなるように、１次固定格子Ｇ１及び２次固定格子Ｇ２が配置されることが望ましい。
　このように、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。
　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（それぞれ第１～第３のギャップの一例）の関係について説明する。
　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とディスク１１０との間の各ギャップｇは、図２に示すように相互にほぼ等しく設定され得る。
　このように検出部１３０Ａ～１３０Ｃとディスク１１０との間の各ギャップｇがほぼ等しく設定される場合、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又は開発することができる。
　また、図４に示す検出部１３０Ａ～１３０Ｃそれぞれのマスク１２０（第１～第３のマスク）を一体として構成することにより、エンコーダ１００を製造（組み立て）する際のギャップｇの調整を各検出部１３０Ａ～１３０Ｃに対し、一括して行うことができる。よって、エンコーダ１００の製造が容易となる。
　なお、このような作用効果は、回転格子ＬＡ～ＬＣのいずれか２つ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。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。
　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。
　図４に示すように、発光部１３１は、光源を有して、マスク１２０に形成された１次固定格子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。ただし、この光の波長や強度は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る。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１次固定格子Ｇ１の各スリットＳＧ１は実質的に線光源とみなされる。その結果、回折干渉効果が高まる。なお、このようにスリットＳＧ１を実質的に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、使用する光（例えば、平行光、レーザ光、集束光、及び拡散光）の特性等に応じて、拡散レンズなどの光学素子を有してもよい。
　１次固定格子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１次固定格子Ｇ１は、透過型の複数のスリットＳＧ１を有している。これら複数のスリットＳＧ１は、入射した光を回折させる。その結果、各スリットＳＧ１を透過してそれぞれディスク１１０に照射される光は、各スリットＳＧ１を実質的な線光源とする光に変換される。
　１次固定格子Ｇ１に形成された複数のスリット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。ここで、特に「ｉ＝１，２」の場合に、得られる周期信号の強度が大きくなる場合が多い。更に言えば、「ｉ＝２」の場合に、周期信号の強度が「ｉ＝１」よりも大きくなる場合が多い。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によっても変化する。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。
　なお、１次固定格子Ｇ１を透過した光は、１次固定格子Ｇ１に入射する際の入射角に応じて、１次固定格子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、１次固定格子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、１次固定格子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ことにより、この透過光のうち、スリットＳＬで反射される光量が増加するので、像の大きさの変動が抑えられる。あるいは、回転格子ＬのスリットＳＬの幅を、更に、１次固定格子Ｇ１を透過した光が到達すると予想される幅よりも狭く設定することにより、この透過光がスリットＳＬの透過光の光量の多いピーク位置で反射され、スリットＳＬの位置が多少ずれたとしてもスリットＳＬにて反射された光の像の大きさの変動が抑えられる。即ち、１次固定格子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、１次固定格子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２次固定格子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、２次固定格子Ｇ２のスリットＳＧ２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、２次固定格子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、１次固定格子Ｇ１、２次固定格子Ｇ２及び回転格子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。
　１次固定格子Ｇ１が有する複数のスリットＳＧ１は、回転格子Ｌ及び２次固定格子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。
　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１次固定格子Ｇ１の複数のスリットＳＧ１，２次固定格子Ｇ２の複数のスリットＳＧ２も、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ＳＬＣが放射スリットであるため、検出部１３０Ｃの固定格子Ｇ１，Ｇ２の複数のスリットＳＧ１，ＳＧ２も、放射スリットで形成されることが望ましい。
　この場合において、放射スリットについて特許文献１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１次固定格子Ｇ１の複数のスリットＳＧ１を、相互に平行に隣接する「平行スリット」にすることが可能である。この平行スリット（放射スリットに対応する複数のスリットＳＧ１）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。同様に、湾曲スリットに対応した検出部１３０Ａ，１３０Ｂの１次固定格子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。この平行スリット（湾曲スリットに対応する複数のスリットＳＧ１）は、図５に示すように、各湾曲スリットが延びる方向と一致するＬＩＮＥ２（後述）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１次固定格子Ｇ１を、平行スリットとすることで、共通化することが可能となる。その結果、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。
　図４に示すように、１次固定格子Ｇ１で回折された光は、１次固定格子Ｇ１に対応する回転格子Ｌに照射される。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、２次固定格子Ｇ２に照射される。
　２次固定格子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２次固定格子Ｇ２に形成されたスリットＳＧ２のピッチｐＧ２は、１次固定格子Ｇ１に形成されたスリット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、回転格子ＬＡ，ＬＢのスリットＳＬＡ，ＳＬＢとの位置関係等も、上記１次固定格子Ｇ１のスリットＳＧ１と同様である。よって、これらの詳しい説明は省略する。
　なお、この２次固定格子Ｇ２は、１次固定格子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。各領域のスリットＳＧ２のピッチｐＧ２は、その領域内では等しく形成される。領域の境界を挟んで互いに隣り合うスリットＳＧ２の間のピッチ（例えば図５に示す境界部ピッチｐｒ）は、ピッチｐＧ２より「ｐＧ２／４」だけ長く（又は短く）設定される。なお、説明の便宜上、以下では、図５に示すように２次固定格子Ｇ２が２の領域Ｇ２Ａ，Ｇ２Ｂに分割された場合について説明する。
　２次固定格子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１次固定格子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、境界部ピッチｐｒがピッチｐＧ２より「ｐＧ２／４」だけ長く（又は短く）設定されているので、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、電気角で９０°ずれて正弦波状に増減する。
　受光部１３２は、２次固定格子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。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いる。この受光素子により、受光した光の強度が電気信号に変換される。この場合において受光部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。
　受光部１３２が生成する電気信号は、ディスク１１０がピッチｐに応じた分だけ回転する度に繰り返される略正弦波状の周期的な電気信号（「周期信号」ともいう。）となる。各領域Ｇ２Ａ，Ｇ２Ｂそれぞれに対応した周期信号は、領域Ｇ２Ａ及び領域Ｇ２Ｂに形成されたスリットＳＧ２をそれぞれ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。
　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、第１の光学検出機構、第２の光学検出機構、第３の光学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「第１の検出信号」、「第２の検出信号」、「第３の検出信号」ともいう。
　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。
　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。そのため、ギャップｇは小さく設定される必要がある。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を使用したエンコーダ１００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る。その結果、設計又は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が発生する可能性を低減することができる。
　なお、本実施形態では、前述の通り、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。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、２次固定格子Ｇ２の代わりにその２次固定格子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、１次固定格子Ｇ１の代わりにその１次固定格子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。
　　　（１－２－３．湾曲スリットの構成）
　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。
　　　　（１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に形成されたスリットＳＬＡ、又はトラックＴＢの回転格子ＬＢに形成されたスリットＳＬＢを例に挙げて説明する。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。
　回転格子ＬのスリットＳＬは、トラックＴに配置される。前述の通り、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した形状の湾曲スリットとして形成される。スリットＳＬは、回転軸ＡＸを中心として０度を超え３６０度未満の角度範囲内に形成される。
　具体的には、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、ＬＩＮＥ２に沿って形成される。このＬＩＮＥ２は、ディスク中心Ｏ（回転軸ＡＸ）を中心とした径方向線ＬＩＮＥ１それぞれを、予め決められたの湾曲度合いＣで、周方向に向けて湾曲させた湾曲線である。
　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。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。
　各スリットＳＬに対応する径方向線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°）を予め決められた角度で分割された角度毎に、スリット本数ｎ分設定される。この各径方向線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。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が予め決められた幅で形成されることになる。
　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、原点からの距離をｄ、原点を通る基準線からの角度をθ、トラックＴの内径及び外径をそれぞれ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、径方向線ＬＩＮＥ１は、極座標にて下記式１により表される。
　　ＬＩＮＥ１＝（ｄ，ｊ×２π／ｎ）　　　…（式１）
　　　　　ただしｒＩＮ≦ｄ≦ｒＯＵＴ
　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、極座標にて下記式２により表される。スリットＳＬは、この湾曲線ＬＩＮＥ２に沿ってトラックＴの予め決められたの幅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
　この湾曲スリットの形成例の場合、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、２次固定格子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。本実施形態の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、式３から判るように、湾曲スリットであるスリットＳＬは、ディスク中心Ｏを中心として１８０°以内の範囲に形成される。即ち、湾曲したスリットＳＬの１本１本は、トラックＴを１回転を超えて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の形成を容易にしたりすることが可能である。
　一般的に、本実施形態の回転格子Ｌが構成するような回折干渉光学系は、回転格子Ｌに含まれる複数のスリットＳＬのピッチがスリットＳＬの長さ方向の位置によらずに均一であるほど、得られる正弦波の周期信号のノイズが低減され、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形又は外形（内周又は外周）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ｐＬの変化量が少ないほど、ノイズが低く抑えられ、検出精度が向上する。
　この点、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が延びる方向）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。
　より具体的には、例えば、放射スリットであれば、径方向線ＬＩＮＥ１上にスリットＳＬが形成され、スリットＳＬの形成方向（径方向線ＬＩＮＥ１が延びる方向）における長さが、ほぼトラックＴの幅ｗと等しくなる。そのため、スリットＳＬ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。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。
　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、湾曲スリットが使用されていないエンコーダに比べ、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。
　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とに依存する。例えば、３格子の回折干渉光学系において、ｐＧ１＝ｐＬ＝ｐＧ２の場合には、ギャップｇは、下記式４を満たすときに最適になる。また、ｐＧ１＝２×ｐＬ＝ｐＧ２の場合には、ギャップｇは、下記式５を満たすときに最適になる。なお、ｋは正の整数である。
　　ｇ＝（２×ｋ－１）×ｐＬ ２／４λ　　…（式４）
　　ｇ＝（２×ｋ）×ｐＬ ２／λ　　　　　…（式５）
　ここで、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を用いて、例えば式６のように表される。
　　ｐＬ＝ｆ（ｎ，ｒ，Ｃ）
　　　　＝（２πｒ／ｎ）×ｓｉｎ（ｔａｎ－１Ｃ）　　　　…（式６）
　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又は開発等も容易になる。
　ところで、本実施形態と異なり、特許文献３に記載されたようなスリット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、周回量が１回転未満の湾曲スリットで形成される。その結果、前述の通り、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。より高い信号精度を得る観点から、湾曲スリットの周回量は、１／２回転以下が好ましく、１／４回転以下がより好ましい。
　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、あくまで一例である。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。
　　　　（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。なお、ここに言う「平行」とは、厳密な意味での平行ではない。即ち、「平行」とは、設計上、製造上の誤差が許容され、「実質的に平行」という意味である（以下、同様）。具体的には、例えば、―５度～＋５度の範囲内で接線ＬＩＮＥ３と各スリットＳＧ１，ＳＧ２が交差していればよい。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の変化率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とを平行とみなすことができ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。
　　　　（複数のトラック間の関係における湾曲スリット）
　次に、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。
　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を設定することが重要である。
　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。同様に、トラックＴＢのスリットＳＬＢにおける湾曲度合いＣも、そのスリットＳＬＢのピッチｐＬＢがスリットＳＬＣのピッチｐＬＣと等しくなるように設定される。
　一方、前述のようにトラックＴＡのスリット本数ｎＡは、トラックＴＢのスリット本数ｎＢよりも１本だけ少ない。
　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をそれぞれ等しくすることが可能となる。なお、ここに言う「等しい」とは、厳密な意味ではない。即ち、「等しい」とは、設計上、製造上の誤差が許容され、「実質的に等しい」という意味である（以下、同様）。具体的には、例えば±１０％の範囲内でピッチｐＬＡ～ｐＬＣに誤差があってもよい。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を等しくして配置され得る。なお、例えば±１０％の範囲内でギャップｇに誤差があってもよい。このように複数の検出部１３０Ａ～１３０Ｃを等しいギャップ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。また、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。
　　　（１－２－４．位置データ生成部）
　次に、位置データ生成部１４０について説明する。
　前述の通り、位置データ生成部１４０は、検出部１３０Ａ～１３０Ｃから、それぞれ正弦波状の第１の検出信号、第２の検出信号及び第３の検出信号を取得する。即ち、位置データ生成部１４０は、第１の検出信号、第２の検出信号及び第３の検出信号について、それぞれＡ相及びＢ相の２つの正弦波信号を取得する（図２参照）。
　位置データ生成部１４０は、第１～第３の検出信号から、それぞれ図７Ｂ～図７Ｄに示すような単調増加する第１～第３の三角波信号（周期信号の一例）を生成する。この第１～第３の三角波信号の周期は、それぞれ第１～第３の検出信号の周期と同じである。第１及び第２の三角波信号から、図７Ａに示す第１の位置データが生成される。第２及び第３の三角波信号は、それぞれ図７Ｃ、図７Ｄに示す第２及び第３の位置データとなる。
　なお、位置データ生成部１４０による第１～第３の三角波信号の生成方法は、特に限定されるものではない。位置データ生成方法としては、例えば、１）Ａ相及びＢ相の２つの正弦波信号の除算結果をａｒｃｔａｎ演算することにより電気角φを算出する方法、２）トラッキング回路を用いて２つの正弦波信号を電気角φに変換する方法、及び３）予め作成されたテーブルにおいてＡ相及びＢ相の信号の値に対応付けられた電気角φを特定する方法などが挙げられる。また、この際、位置データ生成部１４０は、まず、Ａ相及びＢ相の２つの正弦波信号を検出信号毎にアナログ－デジタル変換し、その変換後の２のデジタル信号を逓倍処理して分解能を向上させた後に、上記位置データ生成を行うことが望ましい。
　位置データ生成部１４０は、生成した第１の位置データ、第２の位置データ及び第３の位置データからモータ部２００の絶対位置ｘを特定し、その絶対位置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による絶対位置ｘを特定する処理の一例について説明する。なお、理解を容易にするためディスク１１０を簡略化し、ピッチが「ｐＧ１＝２×ｐＬ＝ｐＧ２」、スリットＳＬＡ、ＳＬＢ、ＳＬＣの本数がそれぞれ１５、１６、６４のディスクについて説明する。
　第１の位置データは、図７Ａに示すように、ディスクの１回転で電気角φＸ（０°～３６０°）が１回単調に増加（又は減少）する。
　即ち、第１の位置データは、ディスクの１回転あたりの大まかな絶対位置ｘを表すデータである。第１の位置データは、具体的には、以下のように生成される。
　第１の光学検出機構のトラックＴＡに形成されたスリットＳＬＡの本数ｎＡ（＝１５）は、第２の光学検出機構のトラックＴＢに形成されたスリットＳＬＢの本数ｎＢ（＝１６）よりも１本だけ少ない。従って、ディスクが１回転すると、第１の検出信号は、第２の検出信号よりも１周期だけ少なく出力される。即ち、ディスクが１回転すると、図７Ｂに示す第１の三角波信号は、図７Ｃに示す第２の三角波信号よりも１周期だけ少なく出力される。この第２の三角波信号から、第１の三角波信号を減算すると、図７Ａに示すように、ディスクの回転絶対角度θ（絶対位置ｘ）が３６０°で１周期の三角波状の電気信号（第１の位置データ）が生成される。
　なお、位置データ生成部１４０による第１の位置データ生成方法は、特に限定されるものではない。
　第２の位置データ及び第３の位置データは、それぞれ第２及び第３の三角波信号である。第２の位置データは、図７Ｃに示すように、ディスクの１回転で電気角φＢ（０°～３６０°）が１６回単調に増加（又は減少）する（つまり周期数ｍＢ＝１６）。第３位置データは、図７Ｄに示すように、ディスクの１回転で電気角φＣ（０°～３６０°）が６４回単調に増加（又は減少）する（つまり周期数ｍＢ＝６４）。
　なお、図７Ａ～図７Ｄは、線形に単調増加する各信号を示している。ただし、位置データ生成部１４０は、例えば、第１～第３の三角波信号として階段状に単調増加する信号を生成してもよい。
　第１～第３の位置データは、各周期数ｍＡ、ｍＢ、ｍＣに応じた分解能で絶対位置ｘを表すことになる。従って、第３の位置データは、第２の位置データよりも分解能が高く、第２の位置データは、第１の位置データよりも分解能が高い。
　そこで、位置データ生成部１４０は、第１の位置データ～第３の位置データに基づいて、最も分解能が高い第３の位置データと同じレベルの分解能を有する絶対位置ｘを算出する。第１の位置データは、分解能が比較的低く、絶対位置を表す。位置データ生成部１４０は、この第１の位置データが表す絶対位置に、第２の位置データが表す比較的高分解能な位置を重畳することにより、第２の位置データと同じレベルの分解能の絶対位置ｘを算出することが可能である。そして、位置データ生成部１４０は、同様に、第２の位置データから算出された絶対位置ｘに、更にそれよりも分解能が高い第３の位置データが表す位置を重畳することにより、第３の位置データと同じレベルの分解能の絶対位置ｘを算出することが可能である。換言すれば、位置データ生成部１４０は、図７Ａ～図７Ｄに示すように、最も分解能が高い第３の位置データが表す位置を、第２の位置データ及び第１の位置データを順次使用して、絶対位置ｘに変換する（バーニア方式）。
　なお、位置データ生成部１４０は、このような処理を行わずに、第１の位置データ、第２の位置データ及び第３の位置データの組み合わせに対する絶対位置ｘの参照テーブルを記憶しておき、当該参照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、位置データ生成部１４０は、制御部２０に設けられてもよい。
　　（１－３．第１実施形態に係るモータユニットの動作）
　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。
　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モータ部２００の駆動電流又は電圧を出力する。
　その結果、モータ部２００は、この駆動電流又は電圧に基づいて回転軸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が回転する。一方、検出部１３０Ａ～１３０Ｃは、このディスク１１０の回転に応じてそれぞれ周期信号を検出し、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。
　　（１－４．第１実施形態に係るエンコーダの製造方法）
　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。
　ステップＳ１０３（径方向線設定ステップの一例）では、ステップＳ１０１で決定した数の径方向線ＬＩＮＥ１（図６参照）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。
　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で設定した複数の径方向線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。
　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又は後続して形成されるトラックＴ（他のトラックＴの一例）のスリットＳＬのピッチｐＬと等しくなるように、湾曲度合いＣが設定されることになる。このステップＳ１０５の処理後は、ステップＳ１０７に進む。
　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、予め決められたの幅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。
　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。
　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。
　なお、これらの処理と並行又は前後して、回転シャフト１０１をディスク１１０に連結する処理、各検出部１３０と位置データ生成部１４０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。
　　（１－５．第１実施形態に係るエンコーダユニットによる効果の例）
　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、ディスク１１０の１回転あたりの大まかな絶対位置ｘを表す第１の位置データが光学的に得られると共に、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、設計又は開発等の自由度を高めることが可能である。
　また、このエンコーダ１００等で使用される湾曲スリットについては、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、ディスク１１０に湾曲スリットを形成することで、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、更には検出精度を向上させることが可能である。
　従って、本実施形態のエンコーダ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又は開発時の制限等を低減して、製造が容易なように設計又は開発等を行うことが可能となる。
　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ｍを小さく設定したりする場合に特に有効である。つまり、通常、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ｍも大きくなる。一方、同様に、周期数ｍ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、前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、設計又は開発する際の制約を大幅に低減して、小型化なども可能である。
　また、本実施形態の絶対値エンコーダ１００によれば、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をそれぞれ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又は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について一括してギャップｇの調整を行うことが可能である。従って、製造（設計及び開発の過程も含む）を大幅に容易にすることが可能である。
　＜２．第２実施形態＞
　次に、図９を参照しつつ、本発明の第２実施形態に係るモータユニットについて説明する。
　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。
　図９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。
　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、径方向線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、径方向線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。
　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。従って、湾曲スリットのスリットＳＬの長手方向は、周方向に湾曲されるため、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、エンコーダの設計又は開発が制約を受ける場合がある。
　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又は開発を容易に行うことが可能である。
　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。
　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、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。
　なお、複数存在するトラックのうち、少なくとも２つ以上のトラックのピッチが実質的に等しくてもよく、異なるピッチのトラックが含まれてもよい。
　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。
１：モータユニット、１０：サーボモータ、２０：制御部、１００：エンコーダ、１０１：回転シャフト、１１０，６１０：ディスク、１２０：マスク、１３０，１３０Ａ，１３０Ｂ，１３０Ｃ：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：回転シャフト、ＡＸ：回転軸、Ｇ１：１次固定格子、Ｇ２：２次固定格子、Ｇ２Ａ，Ｇ２Ｂ：領域、Ｌ，ＬＡ，ＬＢ，ＬＣ，ＬＤ：回転格子、ＬＩＮＥ１：径方向線、ＬＩＮＥ２：湾曲線、ＬＩＮＥ３：接線、Ｏ：ディスク中心、ＳＧ１，ＳＧ２：スリット、ＳＬ，ＳＬＡ，ＳＬＢ，ＳＬＣ，ＳＬＤ：スリット、Ｔ，ＴＡ，ＴＢ，ＴＣ：トラック

Claims (14)

  1. 　回転軸周りに回転可能に配置され、光学的な第１及び第２の回転格子がそれぞれ形成された第１及び第２のトラックを有するディスクと、
    　前記第１及び第２のトラックに対向して配置され、前記第１の回転格子と第１の回折干渉光学系を構成する第１の固定格子及び前記第２の回転格子と第２の回折干渉光学系を構成する第２の固定格子をそれぞれ有し、該第１及び第２の回折干渉光学系から第１及び第２の検出信号をそれぞれ検出する第１及び第２の検出部とを備え、
    　前記第１及び第２の回転格子のうち、少なくとも一方は、湾曲した形状の複数の湾曲スリットによって形成され、
    　前記第１及び第２の回転格子のスリット本数の差に基づいて前記ディスクの絶対値が求められるエンコーダ。
  2. 　請求項１記載のエンコーダにおいて、前記第１及び第２の回転格子のスリット本数の差は、１本であるエンコーダ。
  3. 　請求項１又は２記載のエンコーダにおいて、前記湾曲スリットは、前記回転軸から前記ディスクの径方向に延びる複数の径方向線をそれぞれ予め決められた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エンコーダ。
  4. 　請求項１又は２記載のエンコーダにおいて、前記湾曲スリットは、前記回転軸を中心にして０度を超え３６０度未満の角度範囲内に形成されるエンコーダ。
  5. 　請求項１～４のいずれか１項に記載のエンコーダにおいて、前記第１及び第２の検出信号に基づいて、前記ディスクの１回転中の絶対位置を表す第１の位置データ及び該第１の位置データよりも高い分解能の第２の位置データを生成し、該第１及び第２の位置データに基づいて前記ディスクの絶対位置を前記第１の位置データよりも高い分解能で特定する位置データ生成部を更に備えるエンコーダ。
  6. 　請求項５記載のエンコーダにおいて、前記第１及び第２の回転格子は、それぞれ第１及び第２の湾曲スリットによって形成され、該第１及び第２の湾曲スリットの湾曲度合いは、該第１及び第２の湾曲スリットのピッチが実質的に等しくなるように、それぞれ設定されるエンコーダ。
  7. 　請求項６記載のエンコーダにおいて、前記第１の回転格子と前記第１の固定格子との間の第１のギャップ及び前記第２の回転格子と前記第２の固定格子との間の第２のギャップの大きさが実質的に等しいエンコーダ。
  8. 　請求項６又は７記載のエンコーダにおいて、前記第１の湾曲スリットは、前記第２の湾曲スリットの湾曲方向と逆の周方向に湾曲するエンコーダ。
  9. 　請求項６～８のいずれか１項に記載のエンコーダにおいて、前記第１及び第２の湾曲スリットは、それぞれ反射スリットであり、
    　前記第１及び第２の固定格子は、それぞれ前記ディスクの同一面側に配置されるエンコーダ。
  10. 　請求項９記載のエンコーダにおいて、前記ディスクは、最外周に、光学的な第３の回転格子が形成され該エンコーダの最大分解能を決定する第３のトラックを更に有し、
    　前記ディスクに、前記回転軸を中心として予め決められた角度間隔で径方向に延びる複数の径方向線が設定され、
    　前記第３の回転格子は、前記径方向線に沿って延びる放射スリットによって形成されるエンコーダ。
  11. 　請求項１０記載のエンコーダにおいて、前記放射スリットと前記第１及び第２の湾曲スリットのピッチが実質的に等しいエンコーダ。
  12. 　請求項１０又は１１記載のエンコーダにおいて、前記第１及び第２の固定格子を形成するスリットは、それぞれ前記第１及び第２の湾曲スリットが沿う湾曲線の接線と実質的に平行となるエンコーダ。
  13. 　回転シャフトを回転させるモータ部と、
    　前記回転シャフトの絶対位置を測定するエンコーダとを備え、
    　前記エンコーダは、前記回転シャフトの回転軸周りに回転可能に配置され、光学的な第１及び第２の回転格子がそれぞれ形成された第１及び第２のトラックを有するディスクと、
    　前記第１及び第２のトラックに対向して配置され、前記第１の回転格子と第１の回折干渉光学系を構成する第１の固定格子及び前記第２の回転格子と第２の回折干渉光学系を構成する第２の固定格子をそれぞれ有し、該第１及び第２の回折干渉光学系から第１及び第２の検出信号をそれぞれ検出する第１及び第２の検出部とを有し、
    　前記第１及び第２の回転格子のうち、少なくとも一方は、湾曲した形状の複数の湾曲スリットによって形成され、
    　前記第１及び第２の回転格子のスリット本数の差に基づいて前記ディスクの絶対値が求められるサーボモータ。
  14. 　回転シャフトを回転させるモータ部と、
    　前記回転シャフトの位置を測定するエンコーダと、
    　前記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、
    　前記エンコーダは、前記回転シャフトの回転軸周りに回転可能に配置され、光学的な第１及び第２の回転格子がそれぞれ形成された第１及び第２のトラックを有するディスクと、
    　前記第１及び第２のトラックに対向して配置され、前記第１の回転格子と第１の回折干渉光学系を構成する第１の固定格子及び前記第２の回転格子と第２の回折干渉光学系を構成する第２の固定格子をそれぞれ有し、該第１及び第２の回折干渉光学系から第１及び第２の検出信号をそれぞれ検出する第１及び第２の検出部とを有し、
    　前記第１及び第２の回転格子のうち、少なくとも一方は、湾曲した形状の複数の湾曲スリットによって形成され、
    　前記第１及び第２の回転格子のスリット本数の差に基づいて前記ディスクの絶対値が求められるモータユニット。
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