專利名稱：旋轉(zhuǎn)編碼器、旋轉(zhuǎn)馬達(dá)以及旋轉(zhuǎn)馬達(dá)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)編碼器、旋轉(zhuǎn)馬達(dá)以及旋轉(zhuǎn)馬達(dá)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
已使用編碼器來測(cè)量物理量，例如運(yùn)動(dòng)體的位置以及速度。依據(jù)運(yùn)動(dòng)體的運(yùn)動(dòng)方向，將編碼器大體分為旋轉(zhuǎn)型編碼器(在下文中也稱作“旋轉(zhuǎn)編碼器”)與直線型編碼器(在下文中也稱作“線性編碼器”)。旋轉(zhuǎn)編碼器還被稱作例如旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)，其檢測(cè)運(yùn)動(dòng)體(正在旋轉(zhuǎn)的物體)的位置(角度)以及速度(旋轉(zhuǎn)速度)。與之相比，線性編碼器還被稱作例如線性位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)，其檢測(cè)運(yùn)動(dòng)體的位置以及速度。依據(jù)其檢測(cè)原理等，將非接觸式編碼器大體分為“磁性(包括解析器)”編碼器與“光學(xué)”編碼器。與光學(xué)編碼器相比，磁性編碼器具有例如良好的耐環(huán)境性等特性。與磁性編碼器相比，光學(xué)編碼器具有例如良好的位置分辨率等特性。此外，也研發(fā)出利用磁和電兩者的編碼器(也稱作“混合”編碼器)，以便提供兩種編碼器的特點(diǎn)。此外，依據(jù)其位置檢測(cè)方法等，將編碼器大體分為增量型編碼器(在下文中也稱作“增量編碼器”)與絕對(duì)型編碼器(在下文中也稱作“絕對(duì)編碼器”)。增量編碼器主要檢測(cè)運(yùn)動(dòng)體關(guān)于原點(diǎn)位置的相對(duì)位置。更具體地說，增量編碼器提前檢測(cè)原點(diǎn)位置并獲取與從原點(diǎn)位置開始的運(yùn)動(dòng)量對(duì)應(yīng)的周期信號(hào)，例如脈沖信號(hào)。隨后，增量編碼器執(zhí)行周期信號(hào)的積分處理，由此檢測(cè)例如位置。與之相比，絕對(duì)編碼器還被稱作絕對(duì)值編碼器，其檢測(cè)運(yùn)動(dòng)體的絕對(duì)位置。根據(jù)期望用途所需的特性來適當(dāng)選擇和使用上述多種類型編碼器中的每種類型的編碼器。尤其是在執(zhí)行諸如位置控制和速度控制的伺服馬達(dá)(包括旋轉(zhuǎn)馬達(dá)與線性馬達(dá))中，編碼器發(fā)揮重要作用，用于例如獲取當(dāng)前位置。換言之，馬達(dá)中選擇和使用的編碼器的性能與特性可影響馬達(dá)的性能和特性。引用列表專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本特許第3509830號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 :日本特開平6-347293號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 :日本國際公開第07/108398號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題以下將描述光學(xué)編碼器。作為光學(xué)編碼器，已研發(fā)出使用由多個(gè)狹縫(包括反射型與透射型)形成的光柵的編碼器。將應(yīng)用光柵的編碼器大體分為“幾何光學(xué)型”與“衍射干涉光學(xué)型”，幾何光學(xué)編碼器應(yīng)用通過光柵簡單透射的光或從光柵反射的光，衍射干涉光學(xué)編碼器應(yīng)用借助多個(gè)光柵獲得的衍射干涉光(參見專利文獻(xiàn)I與專利文獻(xiàn)2)。幾何光學(xué)編碼器接收由形成光柵的狹縫反射的光或透射過形成光柵的狹縫的光，而不使光衍射或干涉，并基于受光次數(shù)等而明確位置變化等。這種幾何光學(xué)編碼器具有以下特性當(dāng)光柵中的狹縫間距(在下文中也稱作間距“間距P”)恒定時(shí)，隨著一個(gè)光柵與另一光柵、受光單元等之間的距離(以下也稱為“間隙g”)變大，檢測(cè)精度容易降低。另一方面，衍射干涉光學(xué)編碼器應(yīng)用借助多個(gè)光柵獲得的衍射干涉光，并基于衍射干涉光的接收次數(shù)等明確位置變化等。因此，與幾何光學(xué)編碼器相比，這種衍射干涉光學(xué)編碼器可提高S/N比(信噪比)。此外，衍射干涉光學(xué)編碼器具有以下特性即便將間隙g設(shè)置得相對(duì)較大，也不太可能影響檢測(cè)精度。這意味著可借助減小元件之間產(chǎn)生機(jī)械干擾的可能性而提高耐環(huán)境性(例如，抗沖擊性)。因此，衍射干涉光學(xué)編碼器比幾何光學(xué)編碼器更有利。
然而，在衍射干涉光學(xué)編碼器中，由于需要形成衍射干涉光學(xué)系統(tǒng)，因此需將多個(gè)光柵的各個(gè)光柵的間距P與作為光柵之間的間隔的間隙g設(shè)為適當(dāng)?shù)闹?。間距P與間隙g之間的關(guān)系限制了編碼器自身的發(fā)展與制造。這意味著如果間距P或間隙g由適當(dāng)?shù)闹蛋l(fā)生變化，那么衍射干涉光的質(zhì)量下降，并且檢測(cè)到的周期信號(hào)的S/N比減小。另一方面，為了將間距P或間隙g維持在適當(dāng)?shù)闹?，除了間距P與間隙g之外，還需考慮周期信號(hào)的周期數(shù)、狹縫的形成位置等來設(shè)計(jì)并研發(fā)衍射干涉光學(xué)系統(tǒng)。因此，靈活性減小，并且因此使設(shè)計(jì)與研發(fā)不易。此外，由于需要調(diào)整多個(gè)衍射干涉光學(xué)系統(tǒng)中的每個(gè)，因此難以制造衍射干涉光學(xué)編碼器。此外，設(shè)計(jì)與研發(fā)方面的限制使得難以減小裝置自身的尺寸。即便使用一個(gè)衍射干涉光學(xué)系統(tǒng)來獲取一個(gè)周期信號(hào)，仍會(huì)有設(shè)計(jì)、研發(fā)以及制造方面的制約。然而，尤其是當(dāng)使用多個(gè)衍射干涉光學(xué)系統(tǒng)來獲取原點(diǎn)信號(hào)時(shí)，例如就增量編碼器而言，需為每個(gè)衍射干涉光學(xué)系統(tǒng)實(shí)施設(shè)計(jì)、研發(fā)以及制造，因此進(jìn)一步增加了這些方面的限制程度。例如，公開了借助衍射干涉光學(xué)系統(tǒng)獲取原點(diǎn)信號(hào)的光學(xué)編碼器(專利文獻(xiàn)3)。這種光學(xué)編碼器包括由在旋轉(zhuǎn)盤中以等間距平行布置的直線式狹縫圖案構(gòu)成的原點(diǎn)相用旋轉(zhuǎn)狹縫，并且以原點(diǎn)相用固定比例包括原點(diǎn)相用固定狹縫以及由以等間距平行布置的直線式狹縫圖案構(gòu)成的原點(diǎn)相用光源狹縫。利用來自光源的照射光穿過原點(diǎn)相用光源狹縫照射原點(diǎn)相用旋轉(zhuǎn)狹縫。來自原點(diǎn)相用旋轉(zhuǎn)狹縫的反射光穿過原點(diǎn)相用固定狹縫，并由受光元件檢測(cè)，從檢測(cè)信號(hào)生成原點(diǎn)信號(hào)。然而，在該檢測(cè)方法中，需要獲取強(qiáng)烈的信號(hào)以獲取高精度的原點(diǎn)信號(hào)。為了獲取強(qiáng)烈的信號(hào)，需要增加原點(diǎn)相用旋轉(zhuǎn)狹縫的面積以及受光面。因此，難以既減小尺寸又實(shí)現(xiàn)高精度。因而，鑒于這些問題而完成本發(fā)明，本發(fā)明的目的是提供旋轉(zhuǎn)編碼器、旋轉(zhuǎn)馬達(dá)以及旋轉(zhuǎn)馬達(dá)系統(tǒng)，該旋轉(zhuǎn)編碼器、旋轉(zhuǎn)馬達(dá)以及旋轉(zhuǎn)馬達(dá)系統(tǒng)能夠通過應(yīng)用衍射干涉光而以提高的檢測(cè)精度檢測(cè)原點(diǎn)位置，并且例如利于減小尺寸并利于制造。解決間題的方案根據(jù)實(shí)施方式的一方面的旋轉(zhuǎn)編碼器包括呈盤形的盤、掩模、原點(diǎn)信號(hào)生成器。所述盤以能繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)置。并且所述盤包括一個(gè)或多個(gè)環(huán)形的軌跡，在所述軌跡上在整個(gè)圓周上形成光學(xué)旋轉(zhuǎn)光柵，所述盤還包括用作部分區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域，在所述原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域上形成有光學(xué)旋轉(zhuǎn)光柵，并且所述原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域從所述旋轉(zhuǎn)軸線偏移。所述掩模以面向盤的方式設(shè)置并固定，在所述掩模上形成有兩個(gè)或更多個(gè)光學(xué)固定光柵，所述固定光柵能與所述軌跡的旋轉(zhuǎn)光柵以及所述原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的旋轉(zhuǎn)光柵各自一起構(gòu)成衍射干涉光學(xué)系統(tǒng)。所述原點(diǎn)信號(hào)生成器基于以下周期信號(hào)生成表示所述盤的原點(diǎn)位置的原點(diǎn)信號(hào)，所述周期信號(hào)是指從包括所述原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的旋轉(zhuǎn)光柵的衍射干涉光學(xué)系統(tǒng)在所述盤的單次旋轉(zhuǎn)中部分獲得的周期信號(hào)、以及從包括所述軌跡的旋轉(zhuǎn)光柵的衍射干涉光學(xué)系統(tǒng)在該單次旋轉(zhuǎn)的全周上獲得的周期信號(hào)。所述原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的旋轉(zhuǎn)光柵中所包括的多個(gè)狹縫為傾斜狹縫或者彎曲狹縫，使得這些狹縫之間的間距與包括在所述軌跡的旋轉(zhuǎn)光柵中的多個(gè)狹縫之間的間距相等，所述傾斜狹縫以相對(duì)于繞所述旋轉(zhuǎn)軸線的放射狀線沿周向方向傾斜的方式形成，所述彎曲狹縫相對(duì)于繞所述旋轉(zhuǎn)軸線的放射狀線沿周向彎曲。所述原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的形成所述彎曲狹縫的各狹縫可沿一彎曲線形成，使得這些狹縫之間的間距與所述軌跡的狹縫之間的間距相等，該彎曲線是通過使各所述放射狀線沿周·向方向以預(yù)定的曲率彎曲而得到的。所述盤可包括兩個(gè)或多個(gè)所述原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域。并且可將在所述原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的第一原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的狹縫中的關(guān)于放射狀線的曲率設(shè)為與在所述原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的第二原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的多個(gè)狹縫中的關(guān)于放射狀線的曲率不同的值，使得這些狹縫之間的間距與所述第二原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的狹縫之間的間距相等。所述第一原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的狹縫的彎曲方向可以與所述第二原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的狹縫的彎曲方向相反。所述第一原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域與所述第二原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域可沿周向方向并排設(shè)置。根據(jù)第二方面的旋轉(zhuǎn)編碼器，與其上沿所述彎曲線形成狹縫的所述原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域?qū)?yīng)的所述固定光柵以平行于所述彎曲線的切線的方式形成。所述原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的旋轉(zhuǎn)光柵與和其對(duì)應(yīng)的所述固定光柵之間的間隙可等于所述軌跡的旋轉(zhuǎn)光柵與和其對(duì)應(yīng)的所述固定光柵之間的間隙。所述軌跡的旋轉(zhuǎn)光柵中所包括的狹縫與所述原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的旋轉(zhuǎn)光柵中所包括的狹縫可以是反射狹縫。并且與所述旋轉(zhuǎn)光柵對(duì)應(yīng)的兩個(gè)所述固定光柵可以設(shè)置在所述盤的同一表面?zhèn)?。根?jù)實(shí)施方式的一個(gè)方面的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)包括馬達(dá)單元與旋轉(zhuǎn)編碼器。馬達(dá)單元使旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。所述旋轉(zhuǎn)編碼器連接至所述旋轉(zhuǎn)軸，并且測(cè)量所述旋轉(zhuǎn)軸的位置。旋轉(zhuǎn)編碼器包括呈盤形的盤、掩模、原點(diǎn)信號(hào)生成器。所述盤以能繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)置。并且所述盤包括一個(gè)或多個(gè)環(huán)形的軌跡，在所述軌跡上在整個(gè)圓周上形成光學(xué)旋轉(zhuǎn)光柵，所述盤還包括用作部分區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域，在所述原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域上形成有光學(xué)旋轉(zhuǎn)光柵，并且所述原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域從所述旋轉(zhuǎn)軸線偏移。所述掩模以面向盤的方式設(shè)置并固定，在所述掩模上形成有兩個(gè)或更多個(gè)光學(xué)固定光柵，所述固定光柵能與所述軌跡的旋轉(zhuǎn)光柵以及所述原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的旋轉(zhuǎn)光柵各自一起構(gòu)成衍射干涉光學(xué)系統(tǒng)。所述原點(diǎn)信號(hào)生成器基于以下周期信號(hào)生成表示所述盤的原點(diǎn)位置的原點(diǎn)信號(hào)，所述周期信號(hào)是指從包括所述原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的旋轉(zhuǎn)光柵的衍射干涉光學(xué)系統(tǒng)在所述盤的單次旋轉(zhuǎn)中部分獲得的周期信號(hào)、以及從包括所述軌跡的旋轉(zhuǎn)光柵的衍射干涉光學(xué)系統(tǒng)在該單次旋轉(zhuǎn)的全周上獲得的周期信號(hào)。所述原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的旋轉(zhuǎn)光柵中所包括的多個(gè)狹縫為傾斜狹縫或者彎曲狹縫，使得這些狹縫之間的間距與包括在所述軌跡的旋轉(zhuǎn)光柵中的多個(gè)狹縫之間的間距相等，所述傾斜狹縫以相對(duì)于繞所述旋轉(zhuǎn)軸線的放射狀線沿周向方向傾斜的方式形成，所述彎曲狹縫相對(duì)于繞所述旋轉(zhuǎn)軸線的放射狀線沿周向彎曲。根據(jù)實(shí)施方式的一個(gè)方面的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)系統(tǒng)包括馬達(dá)、旋轉(zhuǎn)編碼器和控制器。馬達(dá)單元使旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。所述旋轉(zhuǎn)編碼器連接至所述旋轉(zhuǎn)軸，并且測(cè)量所述旋轉(zhuǎn)軸的位置。旋轉(zhuǎn)編碼器包括呈盤形的盤、掩模、原點(diǎn)信號(hào)生成器。所述盤以能繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)置。并且所述盤包括一個(gè)或多個(gè)環(huán)形的軌跡，在所述軌跡上在整個(gè)圓周上形成光學(xué)旋轉(zhuǎn)光柵，所述盤還包括用作部分區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域，在所述原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域上形成有光學(xué)旋轉(zhuǎn)光柵，并且所述原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域從所述旋轉(zhuǎn)軸線偏移。所述掩模以面向盤的方式設(shè)置并固定，在所述掩模上形成有兩個(gè)或更多個(gè)光學(xué)固定光柵，所述固定光柵能與所述軌跡的 旋轉(zhuǎn)光柵以及所述原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的旋轉(zhuǎn)光柵各自一起構(gòu)成衍射干涉光學(xué)系統(tǒng)。所述原點(diǎn)信號(hào)生成器基于以下周期信號(hào)生成表示所述盤的原點(diǎn)位置的原點(diǎn)信號(hào)，所述周期信號(hào)是指從包括所述原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的旋轉(zhuǎn)光柵的衍射干涉光學(xué)系統(tǒng)在所述盤的單次旋轉(zhuǎn)中部分獲得的周期信號(hào)、以及從包括所述軌跡的旋轉(zhuǎn)光柵的衍射干涉光學(xué)系統(tǒng)在該單次旋轉(zhuǎn)的全周上獲得的周期信號(hào)。所述原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的旋轉(zhuǎn)光柵中所包括的多個(gè)狹縫為傾斜狹縫或者彎曲狹縫，使得這些狹縫之間的間距與包括在所述軌跡的旋轉(zhuǎn)光柵中的多個(gè)狹縫之間的間距相等，所述傾斜狹縫以相對(duì)于繞所述旋轉(zhuǎn)軸線的放射狀線沿周向方向傾斜的方式形成，所述彎曲狹縫相對(duì)于繞所述旋轉(zhuǎn)軸線的放射狀線沿周向彎曲。本發(fā)明的有益效果如上所述，根據(jù)本發(fā)明，通過利用衍射干涉光而以提高的檢測(cè)精度檢測(cè)原點(diǎn)的位置，并能例如利于減小尺寸以及利于制造。


圖I是用于說明根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)系統(tǒng)的構(gòu)造的視圖。圖2是用于說明根據(jù)所述實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)編碼器的構(gòu)造的視圖。圖3A是用于說明為根據(jù)所述實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)編碼器提供的盤的視圖。圖3B是用于說明為根據(jù)所述實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)編碼器提供的盤的另一視圖。圖4是用于說明為根據(jù)所述實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)編碼器提供的光學(xué)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的視圖。圖5是用于說明為根據(jù)所述實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)編碼器提供的光學(xué)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的視圖。圖6是用于說明為根據(jù)所述實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)編碼器提供的光學(xué)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的視圖。圖7是用于說明為根據(jù)所述實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)編碼器提供的彎曲狹縫的視圖。圖8A是用于說明為根據(jù)所述實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)編碼器提供的原點(diǎn)信號(hào)生成器的視圖。圖SB是用于說明為根據(jù)所述實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)編碼器提供的原點(diǎn)信號(hào)生成器的視圖。圖SC是用于說明為根據(jù)所述實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)編碼器提供的原點(diǎn)信號(hào)生成器的視圖。圖8D是用于說明為根據(jù)所述實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)編碼器提供的原點(diǎn)信號(hào)生成器的視圖。圖9是用于說明制造根據(jù)所述實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)編碼器的方法的流程圖。圖IOA是用于說明為根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)編碼器提供的盤的視圖。圖IOB是用于說明為根據(jù)所述實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)編碼器提供的盤的視圖。圖IlA是用于說明為根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)編碼器提供的盤的視圖。圖IlB是用于說明為所述實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)編碼器提供的盤的視圖。 圖12A是用于說明為根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)編碼器提供的盤的視圖。圖12B是用于說明為所述實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)編碼器提供的盤的視圖。
具體實(shí)施例方式以下參照附圖更為詳細(xì)地描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式。在本說明與附圖中，原則上，具有實(shí)質(zhì)相同功能的元件由相同的附圖標(biāo)記表示，并且將酌情省略對(duì)于這些元件的重復(fù)說明。在以下所描述的本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方式中，將說明包括例如增量旋轉(zhuǎn)編碼器的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)系統(tǒng)。換言之，根據(jù)各個(gè)實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)編碼器應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)馬達(dá)，并且檢測(cè)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)角Θ作為位置X，檢測(cè)原點(diǎn)位置作為原點(diǎn)Z。然而，毋庸置疑的是根據(jù)這里所述的各個(gè)實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)編碼器可應(yīng)用至多種繞一定旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)體，例如馬達(dá)與轉(zhuǎn)向裝置。為了便于理解本發(fā)明的實(shí)施方式，將按以下順序進(jìn)行說明< I.第一實(shí)施方式>(1-6.根據(jù)第一實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)系統(tǒng))(1-7.根據(jù)第一實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)編碼器)(1-2-1.盤 110)(軌跡TA 至 TC)(狹縫S的形狀)(1-2-2.檢測(cè)單元 130A 至 130C)(光學(xué)檢測(cè)機(jī)構(gòu))(1-2-3.彎曲狹縫的結(jié)構(gòu))(一個(gè)軌跡T中的彎曲狹縫)(彎曲狹縫與固定光柵側(cè)的狹縫之間的位置關(guān)系)(彎曲狹縫在多個(gè)軌跡之中的關(guān)系)(1-2-4.位置數(shù)據(jù)生成單元140)(1-2-5.原點(diǎn)信號(hào)生成器141)(1-8.根據(jù)第一實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)系統(tǒng)的運(yùn)行)(1-9.制造根據(jù)第一實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)編碼器的方法)(1-10.根據(jù)第一實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)編碼器系統(tǒng)的有益效果的實(shí)例)< 2.第二實(shí)施方式>< 3.第三實(shí)施方式>
<4.第四實(shí)施方式>< I.第一實(shí)施方式>(1-1.根據(jù)第一實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)系統(tǒng))現(xiàn)將參照?qǐng)DI描述根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)系統(tǒng)的構(gòu)造。圖I是用于說明根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)系統(tǒng)的構(gòu)造的視圖。如圖I所示，根據(jù)本實(shí) 施方式的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)系統(tǒng)(在下文中也簡稱為“馬達(dá)系統(tǒng)”)I包括旋轉(zhuǎn)馬達(dá)(在下文中也簡稱為“馬達(dá)”)10與控制器20。馬達(dá)10包括旋轉(zhuǎn)編碼器(在下文中也簡稱為“編碼器”)100與旋轉(zhuǎn)馬達(dá)單元(在下文中也簡稱為“馬達(dá)單元”)200。馬達(dá)單元200是不包括編碼器100的動(dòng)力發(fā)生源的實(shí)施例?？蓪ⅠR達(dá)單元200簡稱作馬達(dá)。馬達(dá)單元200包括在至少一側(cè)上的旋轉(zhuǎn)軸201，并且馬達(dá)單元200使旋轉(zhuǎn)軸201繞旋轉(zhuǎn)軸線AX旋轉(zhuǎn)，由此輸出轉(zhuǎn)矩。馬達(dá)單元200不受具體限定，只要馬達(dá)單元200是基于位置數(shù)據(jù)被控制的伺服馬達(dá)即可。此外，馬達(dá)單元200不限于將電力用作動(dòng)力源的電動(dòng)馬達(dá)單元，而是可以是使用其他動(dòng)力源的馬達(dá)單元，例如液壓馬達(dá)單元、氣動(dòng)馬達(dá)單元以及蒸汽馬達(dá)單元。然而，為了便于描述，將說明馬達(dá)單元200為電動(dòng)馬達(dá)單元的情況。編碼器100設(shè)置在馬達(dá)單元200上位于旋轉(zhuǎn)軸201的相反側(cè)，并且連接至與旋轉(zhuǎn)軸201相關(guān)聯(lián)地旋轉(zhuǎn)的另一旋轉(zhuǎn)軸(圖2所示的旋轉(zhuǎn)軸202)。通過檢測(cè)旋轉(zhuǎn)軸202的位置，編碼器100檢測(cè)輸出轉(zhuǎn)矩的旋轉(zhuǎn)軸201的位置X (例如，也稱作旋轉(zhuǎn)角Θ或馬達(dá)單元200的位置X)，并且輸出表示位置X的位置數(shù)據(jù)與表示原點(diǎn)z的原點(diǎn)信號(hào)。除了或替代馬達(dá)單元200的位置X，編碼器100可檢測(cè)旋轉(zhuǎn)軸201的速度v(例如，也稱作旋轉(zhuǎn)速度、角速度或馬達(dá)單元200的速度V)與旋轉(zhuǎn)軸201的加速度(例如，也稱作旋轉(zhuǎn)加速度、角加速度或馬達(dá)單元200的加速度)中的至少一者。在這種情況下，可例如通過關(guān)于時(shí)間對(duì)位置X進(jìn)行一次微分或二次微分，或者以預(yù)定間隔計(jì)數(shù)后述的周期信號(hào)來檢測(cè)馬達(dá)單元200的速度V與加速度。為了便于描述，將說明以位置X作為由編碼器100檢測(cè)的物理量的情況。編碼器100的設(shè)置位置不受具體限定。例如，編碼器100能以直接連接至旋轉(zhuǎn)軸201的方式設(shè)置或可通過另一機(jī)構(gòu)(例如減速器與旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)換器)連接至旋轉(zhuǎn)體，例如旋轉(zhuǎn)軸201?？刂破?0獲取從編碼器100輸出的位置數(shù)據(jù)，并基于位置數(shù)據(jù)控制馬達(dá)單元200的旋轉(zhuǎn)。因此，在將電動(dòng)馬達(dá)單元用作馬達(dá)單元200的本實(shí)施方式中，控制器20基于位置數(shù)據(jù)來控制作用至馬達(dá)單元200的電流、電壓等，從而控制馬達(dá)單元200的旋轉(zhuǎn)。此外，控制器20可從上級(jí)控制裝置(未示出)獲得上級(jí)控制信號(hào)以控制馬達(dá)單元200，使得從馬達(dá)單元200的旋轉(zhuǎn)軸201輸出由上級(jí)控制信號(hào)指示的位置、速度等。如果馬達(dá)單元200使用其他動(dòng)力源，例如液壓、空氣以及蒸汽，那么控制器20可通過控制動(dòng)力源的供應(yīng)來控制馬達(dá)單元200的旋轉(zhuǎn)。(1-2.根據(jù)第一實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)編碼器)現(xiàn)將參照?qǐng)D2與圖3A描述根據(jù)本實(shí)施方式的編碼器100的構(gòu)造。圖2是用于說明根據(jù)所述實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)編碼器的構(gòu)造的視圖。圖3A是用于說明為根據(jù)所述實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)編碼器提供的盤的視圖。
如圖2所示，根據(jù)本實(shí)施方式的編碼器100包括旋轉(zhuǎn)軸101、盤110、檢測(cè)單元130A至130C、位置數(shù)據(jù)生成單元140以及原點(diǎn)信號(hào)生成器141。(1-2-1.盤 110)如圖3A所示，盤110呈盤形，并且如此設(shè)置盤中心O與旋轉(zhuǎn)軸線AX幾乎一致。盤110通過可繞旋轉(zhuǎn)軸線AX旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸101連接至與馬達(dá)單元200的旋轉(zhuǎn)軸201對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)軸202。因此，盤110以能與馬達(dá)單元200的旋轉(zhuǎn)相關(guān)聯(lián)地繞旋轉(zhuǎn)軸線AX旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)置。如圖3A所示，盤110包括軌跡TA至TC。
由于在本實(shí)施方式中將增量編碼器100作為實(shí)施例，盤110包括用于檢測(cè)馬達(dá)單元200的旋轉(zhuǎn)中的位置X的軌跡TC，以及用于精確檢測(cè)原點(diǎn)z的兩個(gè)軌跡TA與TB。軌跡T的數(shù)量不限于三個(gè)，而是依據(jù)檢測(cè)精度與原點(diǎn)z所需的信號(hào)處理而設(shè)為合適的復(fù)數(shù)個(gè)。(軌跡TA 至 TC)如圖3A所示，軌跡TC在整個(gè)圓周上關(guān)于盤110的盤中心O呈環(huán)形形成。軌跡TA與TB形成在原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域hA與hB中，所述原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域hA與hB以關(guān)于預(yù)定的原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域基準(zhǔn)角H的周向長度繞盤110的盤中心O呈扇形。在本實(shí)施方式中，如圖3B所示，也將軌跡TA至TC的原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域hA至hC統(tǒng)稱作“原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域h”。盡管在本實(shí)施方式中軌跡TA至TC的原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域hA至hC均形成在關(guān)于相同的原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域基準(zhǔn)角H的周向長度的范圍內(nèi)，但是原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域hA至hC可相對(duì)應(yīng)不同的原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域基準(zhǔn)角H形成。軌跡TA至TC分別以預(yù)定的寬度wA至《C形成。在本實(shí)施方式中，軌跡TA至TC的寬度wA至wC設(shè)為相同的寬度w(w=wA=wB=wC)。盡管在本實(shí)施方式中軌跡TA至TC的寬度wA至wC為相同的寬度,但是寬度wA至wC可互不相同。軌跡TA至TC如此設(shè)置，使得在寬度w的徑向方向中心處(軌跡半徑rA至rC)的位置互不相同。換句話說，軌跡TA與TB在關(guān)于盤中心O的同心圓上形成，并且軌跡TA、TB以及TC從盤中心O朝外周按軌跡TA、TB、TC的順序設(shè)置(rA < rB < rC)。也將基于軌跡半徑rA至rC的同心測(cè)量圓XA至XC統(tǒng)稱為“測(cè)量圓V，。如圖3A所示，在軌跡TA至TC上分別形成光學(xué)旋轉(zhuǎn)光柵LA至LC (旋轉(zhuǎn)光學(xué)衍射光柵)。旋轉(zhuǎn)光柵LA至LC分別包括多個(gè)光學(xué)狹縫SLA至SLC，并且每個(gè)旋轉(zhuǎn)光柵形成相互獨(dú)立的單獨(dú)衍射干涉光學(xué)系統(tǒng)的一部分。狹縫SLA至SLC各自以反射光(反射狹縫)的方式，或者以透射光(透射狹縫)的方式形成。例如，如果狹縫SL以反射狹縫形成，那么可通過沉積具有高反射率的材料形成狹縫SL。與之相比，盤110上的除狹縫SLA至SLC以外的部分可通過以例如蒸鍍的方式設(shè)置吸光材料而形成，或者例如盤110自身使用透射光的材料形成。例如，也可通過使盤110自身使用反射光的材料并通過刻蝕處理除狹縫SLA至SLC以外的部分而形成狹縫SL。此外，狹縫可這樣形成為相位衍射光柵，即使狹縫SLA至SLC以及除狹縫SLA至SLC以外的部分都用具有高反射率的材料形成，并且在狹縫SLA至SLC與除狹縫SLA至SLC以外的部分之間的間隙方向上提供高度差。
與之相比，如果狹縫SL形成為透射狹縫，那么例如狹縫SL可如下形成用透射光的材料形成盤110自身，并在除狹縫SLA至SLC以外的部分上設(shè)置吸光或反射光的材料以阻擋光，或者執(zhí)行處理以阻擋光。形成狹縫SLA至SLC的方法不受具體限定。換言之，如果狹縫SL是反射狹縫，那么狹縫SLA至SLC反射光，而除狹縫SLA至SLC以外的部分不反射光。與之相比，如果狹縫SL是透射狹縫，那么狹縫SLA至SLC透射光，而除狹縫SLA至SLC以外的部分阻擋光。在本實(shí)施方式中，為了便于描述將說明盤110上的軌跡TA至TC的狹縫SLA至SLC為反射狹縫的情況。如果以此方式將反射狹縫用于盤110 ，那么可形成反射型衍射干涉光學(xué)系統(tǒng)。因此，與將透射狹縫用于盤110的情況相比，將反射狹縫用于盤110可減少由盤110與掩模120 (以下將描述)之間的間隙g的波動(dòng)而引起的噪聲及對(duì)檢測(cè)精度的影響。由在軌跡TA至TC上沿周向設(shè)置的狹縫SLA至SLC劃分出的原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域hA至hC的區(qū)域劃分?jǐn)?shù)目nA至nC分別被設(shè)為相互不同的數(shù)目。區(qū)域劃分?jǐn)?shù)目nA至nC分別對(duì)應(yīng)于通過在原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域h中沿周向(測(cè)量圓X)計(jì)數(shù)狹縫SLA至SLC的數(shù)量而獲得的狹縫數(shù)量。因此，區(qū)域劃分?jǐn)?shù)目nA至nC，即在原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域h中沿周向方向設(shè)置的狹縫數(shù)量，設(shè)為相互不同的數(shù)目。軌跡TA至TC優(yōu)選地如此形成，使得在原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域h中的區(qū)域劃分?jǐn)?shù)目nA至nC隨軌跡半徑rA至rC的增大而增加。換言之，由于軌跡半徑以滿足“rA < rB
<rC”的方式設(shè)定，所以在軌跡TA至TC的原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域h中的區(qū)域劃分?jǐn)?shù)目以滿足“nA
<nB < nC”的方式設(shè)定。從軌跡TA至TC獲得與區(qū)域劃分?jǐn)?shù)目nA至nC相應(yīng)的三個(gè)周期信號(hào)。因此，將軌跡TC的原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域hC中的區(qū)域劃分?jǐn)?shù)目nC優(yōu)選地設(shè)為與以期望精度檢測(cè)位置X所需的分辨率對(duì)應(yīng)的數(shù)目。此外，將軌跡TA與TB的原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域hA與hB中的區(qū)域劃分?jǐn)?shù)目nA與nB優(yōu)選地設(shè)為與以期望精度檢測(cè)原點(diǎn)z所需的分辨率對(duì)應(yīng)的數(shù)目。在本實(shí)施方式中，將作為軌跡TA至TC中的狹縫SLA至SLC的間隔的間距pLA至PLC設(shè)為在軌跡TA至TC中幾乎相同的間距pL (pL=pLA=pLB=pLC)。軌跡TA至TC的間距PLA至pLC之中的兩個(gè)或更多個(gè)間距僅需近似相同，并且可包括具有不同間距的軌跡。通過以此方式將軌跡TA至TC的間距pLA至pLC設(shè)為幾乎彼此相等，能以相同的方式形成軌跡TA至TC的衍射干涉光學(xué)系統(tǒng)。因此，可便于設(shè)計(jì)、研發(fā)以及制造(也稱為制造等)。特別地，在本實(shí)施方式中，通過將所有軌跡TA至TC的間距pLA至pLC設(shè)為幾乎彼此相同，可顯著便于制造等。在本實(shí)施方式中，“間距PLA至pLC”分別指狹縫SLA至SLC中相鄰狹縫之間的設(shè)置間隔。換言之，間距PLA至pLC指狹縫的中心與中心的距離。(狹縫S的形狀)現(xiàn)將描述軌跡TA至TC中狹縫SLA至SLC的形狀。在最外周上設(shè)置的軌跡TC中，在關(guān)于盤中心O (旋轉(zhuǎn)軸線AX)以等角間隔設(shè)置的放射狀線(圖7中所示的放射狀線“線I”)上形成狹縫SLC。也將呈此形狀的狹縫稱為“放
射狹縫”。與之相比，在根據(jù)本實(shí)施方式的編碼器100中，軌跡TA與TB的狹縫SLA與SLB形成與放射狹縫不同的“彎曲狹縫”，以便如上所述將軌跡TA至TC的間距pLA至pLC調(diào)整至間距PL，并且更顯著地利于減小尺寸以及利于制造等。軌跡TC的狹縫SLC也可形成彎曲狹縫。換言之，可以使軌跡TA至TC至少其一形成彎曲狹縫。如果以此方式包括彎曲狹縫，則可利于如上所述調(diào)整間距pLA至pLC、減小尺寸并利于制造等。稍后將詳細(xì)描述彎曲狹縫。
在本實(shí)施方式中，放射狹縫與彎曲狹縫的間距pLA至pLC是指在軌跡T的寬度wA至wC的中央處狹縫之間的間隔(間距)。在本實(shí)施方式中，如上所述，將軌跡TA至TC的原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域h中的區(qū)域劃分?jǐn)?shù)目nA至nC以滿足nA < nB < nC的方式設(shè)定。從軌跡TA至TC獲得的原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域h中的信號(hào)的周期數(shù)分別與原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域h中的區(qū)域劃分?jǐn)?shù)目nA至nC對(duì)應(yīng)。軌跡TA與TB構(gòu)成檢測(cè)原點(diǎn)z的原點(diǎn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的實(shí)施例的一部分。軌跡TC構(gòu)成檢測(cè)位置X的位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)的實(shí)施例的一部分。在軌跡TA至TC中在原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域h中獲得最少信號(hào)周期數(shù)的TA軌跡檢測(cè)機(jī)構(gòu)也被稱為“原點(diǎn)L (低)檢測(cè)機(jī)構(gòu)”。與原點(diǎn)L檢測(cè)機(jī)構(gòu)相比，具有軌跡TB的檢測(cè)機(jī)構(gòu)在原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域h中可檢測(cè)出更多的信號(hào)周期數(shù)。具有軌跡TB的檢測(cè)機(jī)構(gòu)也被稱為“原點(diǎn)H (高)檢測(cè)機(jī)構(gòu)”。
與原點(diǎn)H檢測(cè)機(jī)構(gòu)相比，具有TC軌跡的檢測(cè)機(jī)構(gòu)在原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域h可檢測(cè)出更多的信號(hào)周期數(shù)。具有軌跡TC的檢測(cè)機(jī)構(gòu)也被稱為“增量檢測(cè)機(jī)構(gòu)”。根據(jù)本實(shí)施方式的增量編碼器100通過處理來自增量檢測(cè)機(jī)構(gòu)的輸出而檢測(cè)位置X。此外，增量編碼器100通過處理來自原點(diǎn)L檢測(cè)機(jī)構(gòu)、原點(diǎn)H檢測(cè)機(jī)構(gòu)以及增量檢測(cè)機(jī)構(gòu)的輸出而檢測(cè)原點(diǎn)z。在原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域h中的區(qū)域劃分?jǐn)?shù)目nA至nC方面以及狹縫的形狀方面，原點(diǎn)L檢測(cè)機(jī)構(gòu)、原點(diǎn)H檢測(cè)機(jī)構(gòu)以及增量檢測(cè)機(jī)構(gòu)互不相同。然而，原點(diǎn)L檢測(cè)機(jī)構(gòu)、原點(diǎn)H檢測(cè)機(jī)構(gòu)以及增量檢測(cè)機(jī)構(gòu)具有某些共同之處例如，每個(gè)機(jī)構(gòu)具有獨(dú)立的衍射干涉光學(xué)系統(tǒng)，并且每個(gè)機(jī)構(gòu)使用衍射干涉光學(xué)系統(tǒng)作為光學(xué)檢測(cè)原理。因此，在以下描述中，也將原點(diǎn)L檢測(cè)機(jī)構(gòu)、原點(diǎn)H檢測(cè)機(jī)構(gòu)以及增量檢測(cè)機(jī)構(gòu)統(tǒng)稱作“光學(xué)檢測(cè)機(jī)構(gòu)”。(1-2-2.檢測(cè)單元 130A 至 130C)現(xiàn)在，在參照?qǐng)D2至圖6說明檢測(cè)單元130A至130C時(shí)，更詳細(xì)地描述這些檢測(cè)機(jī)構(gòu)。圖4至圖6是用于說明為根據(jù)本實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)編碼器提供的光學(xué)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的視圖。(光學(xué)檢測(cè)機(jī)構(gòu))以面向軌跡TA的方式設(shè)置檢測(cè)單元130A，并且該檢測(cè)單元130A與軌跡TA —起構(gòu)成原點(diǎn)L檢測(cè)機(jī)構(gòu)。以面向軌跡TB的方式設(shè)置檢測(cè)單元130B，并且該檢測(cè)單元130B與軌跡TB —起構(gòu)成原點(diǎn)H檢測(cè)機(jī)構(gòu)。以面向軌跡TC的方式設(shè)置檢測(cè)單元130C，并且該檢測(cè)單元130C與軌跡TC 一起構(gòu)成增量檢測(cè)機(jī)構(gòu)。此外，如上所述，軌跡TB與軌跡TC僅在原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域h中具有狹縫。因此，檢測(cè)單元130A至檢測(cè)單元130C設(shè)置于在盤110的一轉(zhuǎn)中同時(shí)面向原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域h的位置。就圖3A來說，由于將原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域hA至hC設(shè)置為沿一條直線，因此與之相對(duì)應(yīng)的檢測(cè)單元130A至檢測(cè)單元130C也設(shè)置為沿相應(yīng)的直線。如上所述，檢測(cè)單元130A至130C形成的光學(xué)檢測(cè)機(jī)構(gòu)具有某些相同之處例如每個(gè)機(jī)構(gòu)具有獨(dú)立的衍射干涉光學(xué)系統(tǒng)。為此，參照?qǐng)D4，將一個(gè)光學(xué)檢測(cè)機(jī)構(gòu)作為實(shí)施例進(jìn)行描述，另外將單獨(dú)地描述光學(xué)檢測(cè)機(jī)構(gòu)中的不同之處。與此相關(guān),為了作為實(shí)施例說明一個(gè)光學(xué)檢測(cè)機(jī)構(gòu)，還將與光學(xué)檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)的檢測(cè)單元(檢測(cè)單元130A至檢測(cè)單元130C)、軌跡(軌跡TA至軌跡TC)以及旋轉(zhuǎn)光柵(旋轉(zhuǎn)光柵LA至旋轉(zhuǎn)光柵LC)分別簡稱作“檢測(cè)單元130”、“軌跡T”以及“旋轉(zhuǎn)光柵L”，并且還將包括在旋轉(zhuǎn)光柵L中的狹縫(狹縫SLA至SLC)簡稱為“狹縫SL”，如圖4所示。此外，還將狹縫SL的間距(間距pLA至pLC)簡稱為“間距pL”，并且還將在原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域h中在測(cè)量圓X上的區(qū)域劃分?jǐn)?shù)目(區(qū)域劃分?jǐn)?shù)目nA至nC)簡稱為“區(qū)域劃分?jǐn)?shù)目η”。如圖4所示，檢測(cè)單元130包括掩模120、發(fā)光單元131以及受光單元132。掩模120是固定的，并面向盤110設(shè)置，二者之間隔著間隙g。掩模120由阻擋光的材料形成，并包括兩個(gè)固定的光柵Gl和G2 (固定的衍射光柵)，這兩個(gè)固定光柵分別具有透射光的多個(gè)狹縫SGl與狹縫SG2。換言之，掩模120通過固定光柵Gl和G2的狹縫SGl和SG2透射光,并且固定光柵Gl 和G2與旋轉(zhuǎn)光柵L 一起構(gòu)成三光柵式衍射干涉光學(xué)系統(tǒng)。在本實(shí)施方式中，固定光柵Gl與固定光柵G2形成在單個(gè)掩模120上?？蛇x地是，固定光柵Gl與固定光柵G2可在不同的掩模120上形成。如果固定光柵Gl與固定光柵G2在不同的掩模120上形成，那么固定光柵Gl與固定光柵G2優(yōu)選地設(shè)置為位于盤110的同一表面?zhèn)龋潭ü鈻臛l與旋轉(zhuǎn)光柵L之間的距離(間隙g)等于旋轉(zhuǎn)光柵L與固定光柵G2之間的距離(間隙g)。通過使用與旋轉(zhuǎn)光柵L的距離彼此相等的固定光柵Gl與固定光柵G2并對(duì)旋轉(zhuǎn)光柵L的狹縫SL使用反射狹縫，即便盤110與檢測(cè)單元130之間的位置關(guān)系發(fā)生波動(dòng)，固定光柵Gl與固定光柵G2各自的間隙g也會(huì)一致。因此，可減小由間隙g的波動(dòng)導(dǎo)致的對(duì)衍射干涉光學(xué)系統(tǒng)的影響。現(xiàn)將描述光學(xué)檢測(cè)機(jī)構(gòu)中的檢測(cè)單元130A至130C的間隙g之間的關(guān)系。在本實(shí)施方式中，由于將軌跡TA至TC的狹縫SLA至SLC的間距pLA至pLC設(shè)為與間距PL大致相等，可將檢測(cè)單元130A至130C與軌跡TA至TC (S卩，至盤110)之間的間隙g設(shè)為彼此大致相等。換言之，在本實(shí)施方式中，如圖2所示，可將旋轉(zhuǎn)光柵LA與和其對(duì)應(yīng)的固定光柵Gl和G2之間的間隙g、旋轉(zhuǎn)光柵LB與和其對(duì)應(yīng)的固定光柵Gl和G2之間的間隙g以及旋轉(zhuǎn)光柵LC與和其對(duì)應(yīng)的固定光柵Gl和G2之間的間隙g設(shè)為彼此大致相等。如果以此方式設(shè)置間隙g，可為檢測(cè)單元130A至檢測(cè)單元130C共同設(shè)計(jì)并研發(fā)對(duì)應(yīng)于間隙g的衍射干涉光學(xué)系統(tǒng)，并且在制造過程中，可同時(shí)在檢測(cè)單元130A至檢測(cè)單元130C上執(zhí)行間隙g的調(diào)整。因此，可便于制造等。由于以此方式將檢測(cè)單元130A至檢測(cè)單元130C的間隙g設(shè)為彼此相等，圖4中所示的檢測(cè)單元130A至檢測(cè)單元130C的掩模120可整體地形成，或者說檢測(cè)單元130A至檢測(cè)單元130C可整體地形成。因此，可進(jìn)一步便于制造等。毋庸置疑的是簡單地借助使旋轉(zhuǎn)光柵LA至LC中的任意兩個(gè)(一個(gè)軌跡與另一軌跡的實(shí)施例)與和其對(duì)應(yīng)的固定光柵Gl和G2之間的間隙g —致，能以相同的方式提供這樣的有益效果。然而，使其中的間隙g—致的光學(xué)檢測(cè)機(jī)構(gòu)優(yōu)選的為其中將軌跡T的間距pL設(shè)為彼此相等的光學(xué)檢測(cè)機(jī)構(gòu)?，F(xiàn)在，將在說明發(fā)光單元131與受光單元132的同時(shí)，描述固定光柵Gl和固定光柵G2。發(fā)光單兀131包括光源,并用光照射掩模120的固定光柵G1。雖然從發(fā)光單兀131輸出的光的波長與強(qiáng)度不受特別限定，但是可根據(jù)衍射干涉光學(xué)系統(tǒng)的特性、所需的位置分辨率等確定合適的波長與強(qiáng)度。在本實(shí)施方式中，將擴(kuò)散光用作照射光。通過使用擴(kuò)散光，可將固定光柵Gl的狹縫SGl (以下將描述)看作是近似線性光源，由此增強(qiáng)衍射干涉效果。只要能以此方式將狹縫SGl看作是近似線性光源，那么平行光、激光、會(huì)聚光等都可用作照射光。毋庸置疑的是發(fā)光單元131可根據(jù)所使用的光(例如平行光、激光、會(huì)聚光以及擴(kuò)散光)的特征包括預(yù)定的光學(xué)元件，例如擴(kuò)散透鏡。在從發(fā)光單元131輸出的光入射的位置處形成固定光柵G1。固定光柵Gl包括透射狹縫SGl，并且借助狹縫SGl衍射入射光。因此，每個(gè)狹縫SGl可將輸出至盤110的光轉(zhuǎn)換為從每個(gè)狹縫SGl輸出的作為近似線性光源的光。固定光柵Gl的多個(gè)狹縫SGl之間的間距PGl形成為關(guān)于旋轉(zhuǎn)光柵L的多個(gè)狹縫SL之間的間距pL滿足關(guān)系式“PGl=iXpL (i=l、2、3…)”。尤其是，在“ i=l、2”的情況下，獲得的周期信號(hào)強(qiáng)度可能會(huì)增大。此外，在“ i=2”的情況下，與“ i=l ”的情況相比，周期信號(hào)的強(qiáng)度更有可能增大。在原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域h中獲得的信號(hào)周期數(shù)m除區(qū)域劃分?jǐn)?shù)目η外還根據(jù)值i而改變。詳細(xì)地說，至少在“i=l、2”的情況下，信號(hào)周期數(shù)m滿足“m=2Xn / i”。為了便于描述，現(xiàn)將說明滿足“i=2”的情況，即，滿足“PGl=2pL”與“m=n”。通過固定光柵Gl透射的光根據(jù)在固定光柵Gl上入射的光的入射角沿固定光柵Gl的寬度方向傳播。因此，將旋轉(zhuǎn)光柵L的狹縫SL的寬度優(yōu)選地設(shè)為比固定光柵Gl的狹縫SGl的寬度大，從而考慮傳播角而提高信號(hào)強(qiáng)度。在此情況下，通過將旋轉(zhuǎn)光柵L的狹縫SL 的寬度設(shè)為比通過固定光柵Gl透射的光預(yù)期達(dá)到的寬度更大或更小，可進(jìn)一步提高信號(hào)對(duì)抗固定光柵Gl與旋轉(zhuǎn)光柵L之間的安裝誤差的穩(wěn)定性。類似地，通過旋轉(zhuǎn)光柵L反射的光根據(jù)在旋轉(zhuǎn)光柵L上入射的光的入射角而沿旋轉(zhuǎn)光柵L的寬度方向傳播。因此，將固定光柵G2的狹縫SG2 (以下將描述)的寬度優(yōu)選地設(shè)為比旋轉(zhuǎn)光柵L的狹縫SL的寬度大，以便考慮到傳播角而提高信號(hào)強(qiáng)度。在此情況下，借助將固定光柵G2的狹縫SL的寬度設(shè)為比由旋轉(zhuǎn)光柵L反射的光預(yù)期達(dá)到的寬度更大或更小，能以相同的方式進(jìn)一步提高信號(hào)對(duì)抗固定光柵G2與旋轉(zhuǎn)光柵L之間的安裝誤差的穩(wěn)定性。毋庸置疑的是如果能保證充足的信號(hào)強(qiáng)度，并且充分確保信號(hào)對(duì)抗安裝誤差的穩(wěn)定性，那么并不特別限定固定光柵G1、固定光柵G2以及旋轉(zhuǎn)光柵L的狹縫寬度之間的關(guān)系O包括在固定光柵Gl中的狹縫SGl優(yōu)選地以近似平行于在對(duì)面位置形成的狹縫SL的方式形成，以便提高與旋轉(zhuǎn)光柵L以及固定光柵G2 —起形成的衍射光柵光學(xué)系統(tǒng)的衍射干涉效果，并減小噪聲。換言之，如圖3A所示，由于旋轉(zhuǎn)光柵LA與旋轉(zhuǎn)光柵LB的狹縫SLA與狹縫SLB是彎曲狹縫，檢測(cè)單元130A與檢測(cè)單元130B的固定光柵Gl的狹縫SGl和SG2優(yōu)選地形成為與所面對(duì)的彎曲狹縫平行的彎曲狹縫。與之相比，由于旋轉(zhuǎn)光柵LC的狹縫S是放射狹縫，檢測(cè)單元130C的固定光柵Gl的狹縫SGl和SG2優(yōu)選地形成為與所面對(duì)的放射狹縫平行的放射狹縫。對(duì)放射狹縫而言，如美國專利5，559，600的美國專利所公開的，與軌跡T的整個(gè)周長相比，放射狹縫的間距PL足夠短，以致將放射狹縫看作光學(xué)上平行的狹縫。因此，與放射狹縫對(duì)應(yīng)的檢測(cè)單元130C的固定光柵Gl的狹縫SGl可形成為彼此平行的“平行狹縫”。類似地，如圖5所示，與彎曲狹縫對(duì)應(yīng)的檢測(cè)單元130A和130B的固定光柵Gl的狹縫SGl可形成為平行狹縫。在此情況下，將與放射狹縫對(duì)應(yīng)的固定光柵Gl的平行狹縫優(yōu)選地以與將放射狹縫看作平行狹縫得到的平行狹縫平行的方式設(shè)置。此外，如圖5所示，將與彎曲狹縫對(duì)應(yīng)的固定光柵Gl的平行狹縫優(yōu)選地以與每個(gè)彎曲狹縫在一個(gè)點(diǎn)或更多個(gè)點(diǎn)處的切線“線3”平行的方式設(shè)置。通過以此方式使與放射狹縫和彎曲狹縫對(duì)應(yīng)的兩個(gè)固定光柵Gl形成為平行狹縫，兩個(gè)固定光柵Gl可使用相同的固定光柵Gl。因此，可進(jìn)一步便于制造等，并可減少制造成本。如圖4所示，由固定光柵Gl衍射的光輸出至與固定光柵Gl相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)光柵L。接著，輸出至旋轉(zhuǎn)光柵L的光被旋轉(zhuǎn)光柵L的狹縫SL反射。此時(shí)，旋轉(zhuǎn)光柵L進(jìn)一步衍射如此反射的光。隨后，由旋轉(zhuǎn)光柵L衍射的光被輸出至固定光柵G2。在由旋轉(zhuǎn)光柵L衍射的光入射的位置處形成用于原點(diǎn)L檢測(cè)機(jī)構(gòu)與原點(diǎn)H檢測(cè)機(jī)構(gòu)的掩模120的固定光柵G2。將固定光柵G2的多個(gè)狹縫SG2之間的間距pG2設(shè)為與固定光柵Gl的多個(gè)狹縫SGl之間的間距pGl相等。換言之，在本實(shí)施方式中，滿足“pGl=pG2=2XpL”。此外，狹縫SG2的形狀、固定光柵Gl相對(duì)于狹縫SGl的位置關(guān)系以及其他因素與上述固定光柵Gl的狹縫SG2的那些方面相同。因此，將省略其詳細(xì)說明。與之相比，如圖4所示，由旋轉(zhuǎn)光柵L衍射的光被輸出至固定光柵G2。輸出至固定 光柵G2的光形成干涉條紋，其中由旋轉(zhuǎn)光柵L的每個(gè)狹縫SL衍射的光發(fā)生干涉。干涉條紋中的亮帶的位置隨著由盤110的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致的固定光柵Gl與旋轉(zhuǎn)光柵L之間的位置關(guān)系的變化而移動(dòng)。因此，穿過狹縫SG2的光的強(qiáng)度以正弦方式增加。設(shè)置受光單元132以便接收通過固定光柵G2的狹縫SG2透射的光。受光單元132包括受光元件(例如光電二極管)，并且將由此接收的光的強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。由受光單元132產(chǎn)生的電信號(hào)近似正弦電信號(hào)(也稱作“周期信號(hào)”)，每當(dāng)盤110移動(dòng)過與間距PL等對(duì)應(yīng)的量時(shí)，該電信號(hào)以預(yù)定周期重復(fù)。也將在原點(diǎn)L檢測(cè)機(jī)構(gòu)與原點(diǎn)H檢測(cè)機(jī)構(gòu)中得到的周期信號(hào)分別統(tǒng)稱為“原點(diǎn)L信號(hào)”與“原點(diǎn)H信號(hào)”。如圖6所不，由于用于增量檢測(cè)機(jī)構(gòu)的掩模120 (掩模120C)具有與用于原點(diǎn)L檢測(cè)機(jī)構(gòu)與原點(diǎn)H檢測(cè)機(jī)構(gòu)的掩模120 (掩模120A與掩模120B)不同的結(jié)構(gòu)，因此將對(duì)其進(jìn)行說明。不同于掩模120A與掩模120B的固定光柵Gl,掩模120C的固定光柵G2被劃分為兩個(gè)或更多個(gè)區(qū)域(例如圖6所示的區(qū)域G2A與區(qū)域G2B)。每個(gè)區(qū)域的狹縫SG2形成有在這些區(qū)域中一致的間距pG2。然而，區(qū)域之間的間距形成為間距pG2加pG2/4。因此，穿過區(qū)域G2A與區(qū)域G2B的相互偏移pG2/4的狹縫SG2的光的強(qiáng)度以偏移90度的方式以正弦曲線增大。在此情況下，受光單元132包括例如兩個(gè)受光面，這樣受光單元132可對(duì)區(qū)域G2A與區(qū)域G2B產(chǎn)生不同的電信號(hào)。與穿過區(qū)域G2A與區(qū)域G2B的狹縫SG2的光的強(qiáng)度相似，與區(qū)域G2A和區(qū)域G2B對(duì)應(yīng)的各周期信號(hào)是相互離相90度的兩個(gè)周期信號(hào)。也將兩個(gè)周期信號(hào)稱作“A相位周期信號(hào)”與“B相位周期信號(hào)”。在增量檢測(cè)機(jī)構(gòu)中獲得的這兩個(gè)周期信號(hào)還統(tǒng)稱為“增量信號(hào)”。換言之，每個(gè)原點(diǎn)L信號(hào)與原點(diǎn)H信號(hào)為一個(gè)周期信號(hào)，而增量信號(hào)為兩個(gè)周期信號(hào)。如上所述，上述光學(xué)檢測(cè)機(jī)構(gòu)形成為三光柵式衍射干涉光學(xué)系統(tǒng)。因此，如果不管間隙g的尺寸如何而在間距pL、PGl、PG2等之間的關(guān)系中發(fā)生干涉，則可檢測(cè)期望的周期信號(hào)。幾何光學(xué)編碼器簡單地接收通過狹縫SL透射的光。因此，當(dāng)間隙g增大時(shí)，由于衍射部件與擴(kuò)散部件中的光的影響，噪聲增大。為了應(yīng)對(duì)此種情況，需要使間隙g減小。與之相比，在本實(shí)施方式中公開的衍射干涉光學(xué)系統(tǒng)中，可使固定構(gòu)件與旋轉(zhuǎn)構(gòu)件之間的間隙更大。因此，可增加在設(shè)計(jì)與研發(fā)方面的靈活性，并可減少由于沖擊等使固定構(gòu)件與旋轉(zhuǎn)構(gòu)件彼此干涉的問題。如上所述，在本實(shí)施方式中盡管以三光柵(旋轉(zhuǎn)光柵L以及固定光柵Gl與固定光柵G2)式衍射干涉光學(xué)系統(tǒng)為例進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不限制于此。例如，通過使用在與每個(gè)固定光柵G2的狹縫SG2相應(yīng)的位置處具有受光面的帶狀受光元件來代替固定光柵G2，可形成偽三光柵式衍射干涉光學(xué)系統(tǒng)。此外，例如，通過使用在與每個(gè)固定光柵Gl的狹縫SGl相應(yīng)的位置發(fā)射光的帶狀或線狀光發(fā)射元件來代替固定光柵G1，也可形成偽三光柵式衍射干涉光學(xué)系統(tǒng)。毋庸置疑的是，不特別限定光柵的數(shù)量，只要其可形成類似的三光柵式衍射干涉光學(xué)系統(tǒng)即可。(1-2-3.彎曲狹縫的結(jié)構(gòu))
已說明了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)編碼器100的構(gòu)造?，F(xiàn)將參照?qǐng)D5至圖7詳細(xì)描述用于旋轉(zhuǎn)光柵LA與旋轉(zhuǎn)光柵LB的彎曲狹縫。圖7是用于說明為根據(jù)本實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)編碼器設(shè)置的彎曲狹縫的視圖。(一個(gè)軌跡T中的彎曲狹縫)現(xiàn)將參照?qǐng)D7將彎曲狹縫之一，即在軌跡TA上的旋轉(zhuǎn)光柵LA的狹縫SLA，或在在軌跡TB上的旋轉(zhuǎn)光柵LB的狹縫SLB，作為實(shí)施例進(jìn)行描述。將單獨(dú)描述狹縫SLA與狹縫SLB之間的區(qū)別。盡管在軌跡T上設(shè)置根據(jù)本實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)光柵L的狹縫SL，但是，如上所述以及圖7所示，一個(gè)或更多個(gè)旋轉(zhuǎn)光柵L的狹縫SL形成不同于放射狹縫的彎曲狹縫。如圖7所示，形成彎曲狹縫(簡稱為“狹縫SL”)的狹縫SL沿彎曲線“線2”形成，該線2是通過使繞盤中心O (旋轉(zhuǎn)軸線AX)的放射狀線“線I”以預(yù)定曲率C沿周向方向彎曲而得到的。盡管可構(gòu)想沿彎曲線“線2”的狹縫SL的形式的多種實(shí)施例，但下文將說明狹縫SL的一種形式的實(shí)施例。根據(jù)針對(duì)與在軌跡T的原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域h中設(shè)定的區(qū)域劃分?jǐn)?shù)目η對(duì)應(yīng)的狹縫的數(shù)量并以通過均分原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域基準(zhǔn)角H而得到的每一角度，設(shè)定與每個(gè)狹縫SL對(duì)應(yīng)的放射狀線“線I”。隨后，沿相同的周向方向以相同的曲率C彎曲每條放射狀線“線I”而將其定位在原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域h處，由此設(shè)定每個(gè)狹縫SL的彎曲線“線2”。接著，沿由此設(shè)定的彎曲線“線2”形成具有預(yù)定寬度的每個(gè)狹縫SL。將用等式更詳細(xì)地說明狹縫SL的形式的實(shí)施例。將盤中心O確定為原點(diǎn)，I代表距離原點(diǎn)的距離，Θ代表相對(duì)于穿過原點(diǎn)的基準(zhǔn)線的角度，rIN與rOUT分別代表設(shè)定原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域h的軌跡T的內(nèi)徑與外徑，以及H。代表原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域h中的原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域基準(zhǔn)角。此外，η代表在原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域h中沿測(cè)量圓X包括在旋轉(zhuǎn)光柵L中的狹縫的數(shù)量，即區(qū)域劃分?jǐn)?shù)目，并假定每個(gè)狹縫由j標(biāo)識(shí)(j=0，I, 2···，n-l)。放射狀線“線I”由等式I以極坐標(biāo)表示。線1=(1，」父!1/11)(I)其中，滿足rIN彡I彡rOUT。
如果C代表曲率，并且rO代表這樣的半徑，在該半徑處，旋轉(zhuǎn)光柵L的狹縫SL的間距是期望的PL (在原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域h的寬度方向中央處的半徑)，彎曲線“線2”由等式2以極坐標(biāo)表示。沿彎曲線“線2”在原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域h的預(yù)定寬度w (=rOUT-rIN)內(nèi)形成狹縫SL0線2= (r0(l-c θ ), Θ + jXH/n) (2)其中，滿足rIN 彡 rO(l_C θ )彡 r0UT。注意r0代表旋轉(zhuǎn)光柵L的狹縫SL的間距是期望的pL處的半徑。在彎曲狹縫的形式的實(shí)施例中，曲率C由等式3表示。C = tan [sin-1 {pLXn/ (2 n rO)} ] (3)·軌跡T (即，原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域h)優(yōu)選地具有寬度w (=rOUT_rIN)，該寬度足夠大，以允許由旋轉(zhuǎn)光柵L反射、透射過衍射光柵G2并由受光元件接收的光具有足夠的光量。在根據(jù)本實(shí)施方式的衍射干涉光學(xué)系統(tǒng)中，例如將軌跡T的寬度w設(shè)為近似為旋轉(zhuǎn)光柵L的間距pL的20倍至50倍，從而可獲得足夠的光量。因此，如從等式3清楚的，以在180度內(nèi)的角度Θ，用作彎曲狹縫的狹縫SL從軌跡內(nèi)徑(rIN)的位置到達(dá)軌跡外徑(rOUT)的位置。每個(gè)彎曲狹縫SL以在180度內(nèi)的角度Θ形成，從而不形成軌跡T的回路。以此方式形成彎曲狹縫可增大盤110的強(qiáng)度，并便于形成狹縫SL。通常，在由根據(jù)本實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)光柵L形成的衍射干涉光學(xué)系統(tǒng)中，由于不管狹縫SL在縱向方向上的位置如何，都可使包括在旋轉(zhuǎn)光柵L中的狹縫SL的間距形成得更均勻，因此可減小由此獲得的正弦周期信號(hào)中的噪聲，并可提高位置檢測(cè)精度。換言之，因?yàn)闇p小了相對(duì)于沿狹縫SL從軌跡T的寬度w的中央至軌跡內(nèi)徑或軌跡外徑的運(yùn)動(dòng)，從間距PL偏移的偏移量的增長率和減小率，所以可抑制噪聲，并可提高檢測(cè)精確度。與之相比，通過根據(jù)本實(shí)施方式的彎曲狹縫，以彎曲的方式形成狹縫SL，由此可減小狹縫SL在狹縫SL的形成方向(彎曲線“線2”的方向)上的間距變化量(也稱作“變化率”)。因此，根據(jù)本實(shí)施方式的編碼器100可提高從每個(gè)光學(xué)檢測(cè)機(jī)構(gòu)獲得的周期信號(hào)的檢測(cè)精度，并提高原點(diǎn)檢測(cè)精度。更詳細(xì)地說，例如，如果狹縫SL是放射狹縫，那么狹縫SL在放射狀線“線I”上形成。因?yàn)樵讵M縫SL的形成方向(放射狀線“線I”)上的長度與軌跡T的寬度w近似相等，所以狹縫SL在形成方向上的間距的變化率相當(dāng)高。相當(dāng)高的間距變化率導(dǎo)致周期信號(hào)的檢測(cè)精度降低。區(qū)域劃分?jǐn)?shù)目η越小，檢測(cè)精度的減小程度越大。相比之下，與放射狹縫相t匕，如果狹縫SL是彎曲狹縫，那么狹縫SL在形成方向(彎曲線“線2”)上的長度可以延伸與曲率C對(duì)應(yīng)的長度。因此，可使狹縫SL的間距的變化率相當(dāng)?shù)?，由此提高周期信?hào)的檢測(cè)精度。因此，借助這種彎曲狹縫，根據(jù)本實(shí)施方式的編碼器100可設(shè)定能獲得不同信號(hào)周期數(shù)的軌跡TA至軌跡TC，而不降低設(shè)計(jì)、研發(fā)等的靈活性或者不降低周期信號(hào)的檢測(cè)精度。因此，根據(jù)本實(shí)施方式，可便于高精度小型編碼器100的形成。通常,在衍射干涉光學(xué)系統(tǒng)中，旋轉(zhuǎn)光柵L與固定光柵Gl和固定光柵G2之間的最佳間隙g取決于從光發(fā)射元件131輸出的光的波長λ以及旋轉(zhuǎn)光柵L的狹縫SL的間距pL。在三光柵式光學(xué)系統(tǒng)中，例如如果k代表正整數(shù)，那么在pGl=pL=pG2的情況下當(dāng)滿足等式4時(shí)，間隙g為最佳。在pGl = 2XpL = pG2的情況下當(dāng)滿足等式5時(shí)，間隙g為最佳。
g = (2Xk-l) XpL2/4A (4)g = (2Xk) XpL2/ λ (5)與之相比，通過根據(jù)本實(shí)施方式的彎曲狹縫，狹縫SL的間距pL由等式6表示，該等式使用具有狹縫數(shù)目η、軌跡半徑r (=r0)以及曲率C的函數(shù)。pL = f (n, r, C)(6)= (2 r/n) X sin (tan-lC)因此，僅通過設(shè)定適當(dāng)?shù)那蔆，就可將間距pL設(shè)為最佳值，在該最佳值時(shí)，在不改變區(qū)域劃分?jǐn)?shù)目η (與周期信號(hào)的周期對(duì)應(yīng))或軌跡半徑r的情況下形成衍射干涉光學(xué)系統(tǒng)。因此，可任選地設(shè)定區(qū)域劃分?jǐn)?shù)目η、軌跡半徑r以及其他因素，由此，可便于小型化、設(shè)計(jì)、研發(fā)等。 如果狹縫SL不像本實(shí)施方式中那樣形成，而是在軌跡T中以環(huán)形一次或多次的方式形成，那么也將這樣的狹縫稱作“多重螺旋狹縫”。在這種多重螺旋狹縫中，在徑向方向上層積的狹縫SL的數(shù)量增加，并且軌跡T的寬度w增大，由此難以實(shí)現(xiàn)小型化。因此，減小了在設(shè)計(jì)以及研發(fā)方面的靈活性，結(jié)果使制造困難。與之相比，根據(jù)本實(shí)施方式的狹縫SL不是多重螺旋狹縫，而是彎曲狹縫。因此，如上所述，可增大在設(shè)計(jì)和研發(fā)方面的靈活性，并且便于制造以及小型化。上述彎曲狹縫的形式例、彎曲線“線2”的等式等僅作為實(shí)施例給出，并不需要精確計(jì)算上述等式。換言之，只要如上所述沿周向方向彎曲的彎曲線“線2”形成狹縫SL即可，形成方法、設(shè)計(jì)方法以及其他方法不受具體限定。(彎曲狹縫與固定光柵側(cè)的狹縫之間的位置關(guān)系)如果對(duì)于固定光柵Gl與固定光柵G2使用平行狹縫，那么將固定光柵Gl與固定光柵G2設(shè)置成使得每個(gè)狹縫SGl與狹縫SG2平行于與之對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)光柵L的狹縫SL的彎曲線“線2”的切線“線3”，如圖5所示。通過根據(jù)本實(shí)施方式的彎曲狹縫，即便固定光柵Gl與固定光柵G2的布置位置略微偏移，由于彎曲狹縫的間距pL的變化量相對(duì)較小，所以也可顯著確保其中用作平行狹縫的固定光柵Gl和G2與旋轉(zhuǎn)光柵L平行的區(qū)域。因此，可進(jìn)一步提高周期信號(hào)的檢測(cè)精度，并顯著地便于制造等。(彎曲狹縫在多個(gè)軌跡之中的關(guān)系)已對(duì)一個(gè)軌跡T中的彎曲狹縫進(jìn)行了說明。現(xiàn)將參照?qǐng)D2與圖3A描述彎曲狹縫在軌跡TA與軌跡TB之間的關(guān)系。在本實(shí)施方式中，如圖2所示，將所有軌跡TA至TC的旋轉(zhuǎn)光柵LA至LC與檢測(cè)單元130A至130C的分別和旋轉(zhuǎn)光柵LA至LC對(duì)應(yīng)的掩模120之間的間隙g設(shè)為彼此近似相等。要形成衍射干涉光學(xué)系統(tǒng)，重要的是實(shí)現(xiàn)與間隙g對(duì)應(yīng)的狹縫SL的間距pL，使得滿足等式4或滿足等式5。在本實(shí)施方式中，如圖3A所示，將軌跡TA的狹縫SLA的曲率C如此設(shè)定狹縫SLA的間距PLA等于用作除軌跡TA外的軌跡的軌跡TC的狹縫SLC的間距pLC。此外，如圖3A所示，將軌跡TB的狹縫SLB的曲率C如此設(shè)定狹縫SLB的間距pLB等于用作除軌跡TB外的軌跡的軌跡TC的狹縫SLC的間距pLC。軌跡TA的原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域hA中的區(qū)域劃分?jǐn)?shù)目nA與軌跡TB的原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域hB中的區(qū)域劃分?jǐn)?shù)目nB不同。因此，如從等式3清楚的，將軌跡TA中的曲率C設(shè)定為與將軌跡TB中的曲率C不同。因此，可將為彎曲狹縫的軌跡TA中的間距pLA與軌跡TB中的間距PLB設(shè)定為彼此近似相等。因此，可使所有軌跡TA至TC中的狹縫SLA至狹縫SLC的間距pLA至間距pLC近似一致。因此，檢測(cè)單元130A至檢測(cè)單元130C在形成衍射干涉光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，可設(shè)置成具有一致的間隙g。如果檢測(cè)單元130A至檢測(cè)單元130C能以此方式形成具有一致的間隙g，那么可便于沿間隙g的方向調(diào)整檢測(cè)單元130A至檢測(cè)單元130C，并且可整體地形成檢測(cè)單元130A至檢測(cè)單元130C。如果使檢測(cè)單元130A至檢測(cè)單元130C整體地形成，那么為每個(gè)檢測(cè)單元提供的掩模120可整體地形成為單個(gè)掩模。在此情況下，可增加設(shè)計(jì)等方面的靈活性，并可便于制造。(1-2-4.位置數(shù)據(jù)生成單元140)現(xiàn)將參照?qǐng)D2描述包括在編碼器100中的位置數(shù)據(jù)生成單元140。位置數(shù)據(jù)生成單元140從檢測(cè)單元130C獲得正弦增量信號(hào)。接著，位置數(shù)據(jù)生成 單元140從該信號(hào)明確馬達(dá)單元200的位置X，并輸出表示位置X的位置數(shù)據(jù)。現(xiàn)將更詳細(xì)地描述由位置數(shù)據(jù)生成單元140執(zhí)行的位置X的具體處理的實(shí)施例。如上所述，在本實(shí)施方式中，由位置數(shù)據(jù)生成單元140獲得的增量信號(hào)包括彼此離相90度的A相位信號(hào)與B相位信號(hào)這兩個(gè)周期信號(hào)。換言之，位置數(shù)據(jù)生成單元140獲確A相位與B相位兩個(gè)正弦信號(hào)作為增量信號(hào)。接著，位置數(shù)據(jù)生成單元140對(duì)增量信號(hào)執(zhí)行倍增處理等，由此將A相位和B相位兩個(gè)正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換成在一個(gè)周期內(nèi)單調(diào)遞增的信號(hào)(可選地，可為單調(diào)遞減的信號(hào)。在下文中，也將其稱作“單調(diào)遞增信號(hào)”)。因此，位置數(shù)據(jù)生成單元140基于增量信號(hào)明確馬達(dá)單元200的位置X。毋庸置疑的是，由位置數(shù)據(jù)生成單元140執(zhí)行的處理可由控制器20執(zhí)行。在此情況下，位置數(shù)據(jù)生成單元140可將每個(gè)正弦周期信號(hào)作為位置數(shù)據(jù)輸出至控制器20。(1-2-5.原點(diǎn)信號(hào)生成器141)現(xiàn)將參照?qǐng)D2與圖8A至圖8D描述也包括在編碼器100中的原點(diǎn)信號(hào)生成器141。圖8A至圖SC是用于說明為根據(jù)本實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)編碼器設(shè)置的原點(diǎn)信號(hào)生成器的視圖。原點(diǎn)信號(hào)生成器141從檢測(cè)單元130A至檢測(cè)單元130C獲取正弦原點(diǎn)L信號(hào)、正弦原點(diǎn)H信號(hào)以及正弦增量信號(hào)。接著，原點(diǎn)信號(hào)生成器141從這些信號(hào)明確馬達(dá)單元200的原點(diǎn)z，并且輸出表示原點(diǎn)z的原點(diǎn)信號(hào)?，F(xiàn)將更具體地描述由原點(diǎn)信號(hào)生成器141執(zhí)行的原點(diǎn)z的具體處理的實(shí)施例。如上所述，在本實(shí)施方式中，由原點(diǎn)信號(hào)生成器141獲得的增量信號(hào)包括彼此以90度離相的A相位周期信號(hào)與B相位周期信號(hào)這兩個(gè)周期信號(hào)。換言之，原點(diǎn)信號(hào)生成器141獲取A相位與B相位兩個(gè)正弦信號(hào)作為增量信號(hào)。接著，原點(diǎn)信號(hào)生成器141使用A相位與B相位兩個(gè)正弦信號(hào)之一執(zhí)行處理。例如，假設(shè)原點(diǎn)信號(hào)生成器141使用A相位。在以下的描述中，也將增量信號(hào)的A相位信號(hào)簡稱為“增量A信號(hào)”。圖8A示出了原點(diǎn)L信號(hào)的實(shí)施例，圖8B示出了原點(diǎn)H信號(hào)的實(shí)施例，圖8C示出增量A信號(hào)的實(shí)施例，以及圖8D示出原點(diǎn)信號(hào)的實(shí)施例。在圖8A至圖8D中，水平軸線代表機(jī)械角度(角Θ )，垂直軸線代表各信號(hào)V。也將原點(diǎn)L信號(hào)、原點(diǎn)H信號(hào)以及增量信號(hào)的輸出信號(hào)分別稱作“VA”、“VB”以及“VC”。圖8A示出了作為原點(diǎn)L信號(hào)的信號(hào)VA的實(shí)施例，當(dāng)旋轉(zhuǎn)盤110旋轉(zhuǎn)過等于或小于原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域基準(zhǔn)角H的預(yù)定角時(shí)，即當(dāng)經(jīng)過原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域h時(shí)，得到該信號(hào)VA。圖SB示出了作為原點(diǎn)H信號(hào)的信號(hào)VB的實(shí)施例，當(dāng)旋轉(zhuǎn)盤110旋轉(zhuǎn)過等于或小于原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域基準(zhǔn)角H的預(yù)定角時(shí)，即當(dāng)經(jīng)過原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域h時(shí)，得到該信號(hào)VB。圖SC示出了作為增量A信號(hào)的信號(hào)VC的實(shí)施例，當(dāng)旋轉(zhuǎn)盤110旋轉(zhuǎn)過等于或小于原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域基準(zhǔn)角H的預(yù)定角得時(shí)，即當(dāng)經(jīng)過原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域h時(shí)，得到該信號(hào)VC。圖8D示出了原點(diǎn)信號(hào)的實(shí)施例，其中當(dāng)旋轉(zhuǎn)盤110旋轉(zhuǎn)過原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域基準(zhǔn)角H時(shí)，即當(dāng)經(jīng)過原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域h時(shí)，輸出信號(hào)VA、VB以及VC相加?！?br> 將原點(diǎn)L信號(hào)、原點(diǎn)H信號(hào)以及增量信號(hào)的區(qū)域劃分?jǐn)?shù)目η分別設(shè)為1、3、5的奇數(shù)倍，并且每個(gè)信號(hào)輸出周期數(shù)與之相應(yīng)的正弦波。如果如本實(shí)施方式中那樣，間距滿足“pGl = 2XpL = pG2”，那么將在軌跡TA至軌跡TC的測(cè)量圓X中重復(fù)的在原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域h中的區(qū)域劃分?jǐn)?shù)目nA至nC分別設(shè)為1、3、5，以實(shí)現(xiàn)這樣的分辨率。然而，這僅作為實(shí)施例給出，并不旨在限制軌跡TA至軌跡TC的區(qū)域劃分?jǐn)?shù)目nA至nC?？筛鶕?jù)由此得到的周期信號(hào)的期望信號(hào)周期數(shù)，將軌跡TA至軌跡TC的區(qū)域劃分?jǐn)?shù)目nA至nC設(shè)為適當(dāng)?shù)闹?。原點(diǎn)信號(hào)生成器141生成原點(diǎn)L信號(hào)、原點(diǎn)H信號(hào)以及增量A信號(hào)，并且基于這些信號(hào)指定馬達(dá)單元200的原點(diǎn)z。更詳細(xì)地說，在圖8A至圖8C所示的實(shí)施例中，軌跡TA至軌跡TC的狹縫SLA至狹縫SLC如此設(shè)置在盤110的一次旋轉(zhuǎn)中僅在一個(gè)點(diǎn)處，多個(gè)周期信號(hào)的峰部彼此一致，并且原點(diǎn)信號(hào)生成器141使原點(diǎn)L信號(hào)、原點(diǎn)H信號(hào)以及增量A信號(hào)相加。如圖8D所示，如此疊加的信號(hào)在周期信號(hào)的峰部彼此一致的位置處形成峰部。因此，原點(diǎn)信號(hào)生成器141從疊加信號(hào)的峰部形成位置生成信號(hào)\。作為用于生成原點(diǎn)信號(hào)的方法的實(shí)施例，原點(diǎn)信號(hào)生成器141利用比較裝置(例如，比較器)利用僅能提取疊加信號(hào)的峰部的預(yù)定域值將疊加信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。因此，原點(diǎn)信號(hào)生成器141產(chǎn)生表示原點(diǎn)位置的方波，即，作為原點(diǎn)信號(hào)Vz生成表不原點(diǎn)z的原點(diǎn)脈沖信號(hào)。因此，原點(diǎn)信號(hào)生成器141能以與最外增量檢測(cè)機(jī)構(gòu)的分辨率相似的分辨率指定馬達(dá)單元200的原點(diǎn)z。然后，原點(diǎn)信號(hào)生成器141向控制器20輸出表示這樣指定的原點(diǎn)z的原點(diǎn)信號(hào)。毋庸置疑的是，由原點(diǎn)信號(hào)生成器141執(zhí)行的處理可由控制器20執(zhí)行。在此情況下，原點(diǎn)信號(hào)生成器141可將各正弦周期信號(hào)作為原點(diǎn)信號(hào)輸出至控制器20。(1-3.根據(jù)第一實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)系統(tǒng)的運(yùn)行)現(xiàn)在將描述根據(jù)本實(shí)施方式的馬達(dá)系統(tǒng)I的運(yùn)行。由于在對(duì)每個(gè)部件的說明中，已詳細(xì)描述了每個(gè)部件的操作、功能等，因此將適當(dāng)省略對(duì)這些部件的說明?？刂破?0從上級(jí)控制裝置等獲得上級(jí)控制信號(hào)，并且從編碼器100獲得表示馬達(dá)單元200的位置X的位置數(shù)據(jù)，以及表示原點(diǎn)z的原點(diǎn)信號(hào)。接著，控制器20產(chǎn)生基于上級(jí)控制信號(hào)、位置數(shù)據(jù)以及原點(diǎn)信號(hào)產(chǎn)生控制信號(hào)，并向馬達(dá)單元200輸出該控制信號(hào)。因此，馬達(dá)單元200基于該控制信號(hào)使旋轉(zhuǎn)軸201旋轉(zhuǎn)。因此，使通過旋轉(zhuǎn)軸101連接至與旋轉(zhuǎn)軸201對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)軸202的編碼器100的盤110旋轉(zhuǎn)。檢測(cè)單元130A至檢測(cè)單元130C均響應(yīng)于盤110旋轉(zhuǎn)而檢測(cè)信號(hào)，并且將該信號(hào)輸出至位置數(shù)據(jù)生成單元140與原點(diǎn)信號(hào)生成器141。位置數(shù)據(jù)生成單元140與原點(diǎn)信號(hào)生成器141基于如此獲得的這些信號(hào)分別生成位置數(shù)據(jù)與原點(diǎn)信號(hào)，并將位置數(shù)據(jù)與原點(diǎn)信號(hào)輸出至控制器20。如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式的編碼器100可檢測(cè)馬達(dá)單元200的高精度的位置x與原點(diǎn)z，并將位置X與原點(diǎn)z作為位置數(shù)據(jù)與原點(diǎn)信號(hào)提供給控制器20。因此，馬達(dá)系統(tǒng)I可基于高精度的位置X與原點(diǎn)z高度精度地控制馬達(dá)單元200的位置X。
(1-4.用于制造根據(jù)第一實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)編碼器的方法)已經(jīng)說明了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)系統(tǒng)。現(xiàn)將參照?qǐng)D9描述根據(jù)本實(shí)施方式的用于制造編碼器100的方法。圖9是用于說明用于制造根據(jù)本實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)編碼器的方法的流程圖。在以下的描述中，將主要說明用于產(chǎn)生彎曲狹縫的方法。如圖9所示，在用于制造編碼器100的方法中，在步驟SlOl進(jìn)行處理。在步驟SlOl(狹縫數(shù)目確定步驟的實(shí)施例)，確定要在盤110的一個(gè)軌跡T (彎曲狹縫)的原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域h中獲得的期望信號(hào)周期數(shù)。根據(jù)該周期，確定區(qū)域劃分?jǐn)?shù)目n，即，沿測(cè)量圓X在原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域h中形成的狹縫的數(shù)量。隨后，控制系統(tǒng)進(jìn)入步驟S103。在步驟S103 (設(shè)定放射狀線步驟的實(shí)施例)，使在步驟SlOl確定的數(shù)目的放射狀線“線I”在原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域h的原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域基準(zhǔn)角H內(nèi)關(guān)于盤中心O (旋轉(zhuǎn)軸線AX)等角間隔地設(shè)置，如圖7所示。隨后，控制系統(tǒng)進(jìn)入步驟S105。在步驟S105 (彎曲線設(shè)定步驟的實(shí)施例)，曲率C設(shè)定成使狹縫SL的間距pL是期望值。使在步驟S103設(shè)定的放射狀線“線I”以這樣設(shè)定的相同曲率C沿相同的周向方向彎曲，由此設(shè)定多個(gè)彎曲線“線2”。此時(shí)，在步驟S103確定的放射狀線“線I”的設(shè)定位置確定為使得彎曲線“線2”包括在原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域h中。為了形成放射狹縫，例如軌跡TC，在步驟S105將曲率C設(shè)為O (表示線是不彎曲的)。在步驟S105，曲率C如此設(shè)定所要形成的軌跡T (一個(gè)軌跡的實(shí)施例)的狹縫SL的間距PL與已經(jīng)形成的或隨后形成的軌跡T (另一軌跡T的實(shí)施例)的狹縫SL的間距pL相等。在執(zhí)行了步驟S105的處理后，控制系統(tǒng)進(jìn)入步驟S107。在步驟S107 (狹縫形成步驟的實(shí)施例)，沿在步驟S105設(shè)定的彎曲線“線2”，在原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域h中以預(yù)定寬度w形成多個(gè)狹縫SL。隨后，控制系統(tǒng)進(jìn)入步驟S109。在步驟S109，確定在所有期望的原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域h中(或軌跡T)是否都形成了狹縫SL0如此存在尚未形成有狹縫SL的原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域h (或軌跡T)，那么控制系統(tǒng)返回步驟SlOl0相反，如果形成了所有的狹縫SL，那么控制系統(tǒng)進(jìn)入步驟S111。在步驟Slll (掩模設(shè)置步驟的實(shí)施例)，為針對(duì)至少具有相等間距PL的兩個(gè)或多個(gè)軌跡T以及原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域h設(shè)置包括掩模120的檢測(cè)單元130，使得旋轉(zhuǎn)光柵L與固定光柵Gl和固定光柵G2之間的間隙g彼此相等。與上述處理過程同時(shí)或幾乎同時(shí)，執(zhí)行用于將旋轉(zhuǎn)軸101連接至盤110的處理、用于將每個(gè)檢測(cè)單元130連接至位置數(shù)據(jù)生成單元140以及原點(diǎn)信號(hào)生成器141的處理、用于以固定或旋轉(zhuǎn)支撐的方式將每個(gè)構(gòu)件容納于殼體中的處理以及其他處理，由此完成編碼器100。然而，將省略這些處理的詳細(xì)說明。( 1-5.根據(jù)第一實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)編碼器系統(tǒng)的有益效果的實(shí)施例)
已經(jīng)說明了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)編碼器、旋轉(zhuǎn)馬達(dá)、旋轉(zhuǎn)馬達(dá)系統(tǒng)、盤、以及用于制造旋轉(zhuǎn)編碼器的方法。通過根據(jù)本實(shí)施方式的編碼器100等，沿彎曲線“線2”在至少一個(gè)原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域h中形成作為彎曲狹縫的狹縫SL。在彎曲狹縫中，在區(qū)域劃分?jǐn)?shù)目η固定為希望值的情況下，通過調(diào)整彎曲線“線2”的曲率C，可調(diào)整間距pL。因此，可提高在設(shè)計(jì)、研發(fā)等方面的靈活性。在用于編碼器100的彎曲狹縫SL等中，可使每個(gè)狹縫SL的長度以與曲率C對(duì)應(yīng)的長度延伸。因此，可減少在狹縫形成方向上狹縫SL的間距pL的變化量。這意味著在狹縫形成方向上可使狹縫SL的間距pL—致，即可使用作彎曲狹縫的狹縫更近似于平行狹縫。根據(jù)本實(shí)施方式的編碼器100使用具有彎曲狹縫的衍射干涉光學(xué)系統(tǒng)。在衍射干涉光學(xué)系統(tǒng)中，由于狹縫SL更近似于平行狹縫，因此可提高檢測(cè)信號(hào)以及其他元件的S/N比，并且可提高檢測(cè)精度。因?yàn)楦鶕?jù)本實(shí)施方式的編碼器100使用彎曲狹縫以使狹縫SL更 近似于平行狹縫，所以可提高檢測(cè)信號(hào)以及其他元件的S/N比，并且可提高檢測(cè)精度。因此，通過根據(jù)本實(shí)施方式的編碼器100，可提高使用衍射干涉光的檢測(cè)精度。此夕卜，可如此設(shè)計(jì)并研發(fā)衍射干涉光學(xué)系統(tǒng)，使得在衍射干涉光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研發(fā)中的制約減小，以例如利于其制造等。如果將本實(shí)施方式用于本實(shí)施方式中的增量編碼器100，那么通過在一個(gè)或多個(gè)原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域h中使用彎曲狹縫，可使在兩個(gè)或更多個(gè)原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域h或軌跡T中的間距PL彼此相等。因此，可使檢測(cè)單元130 (即，掩模120)與原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域h或軌跡T之間的間隙g彼此相等。因此，例如，可為原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域h與軌跡T設(shè)計(jì)并研發(fā)近似相同的衍射干涉光學(xué)系統(tǒng)。此外，可同時(shí)調(diào)整與原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域h與軌跡T對(duì)應(yīng)的檢測(cè)單元130的間隙g。因此，可顯著便于例如設(shè)計(jì)、研發(fā)以及制造。<第二實(shí)施方式>現(xiàn)將參照?qǐng)DIOA描述根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)系統(tǒng)。圖IOA是用于說明為根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)編碼器提供的盤的結(jié)構(gòu)的視圖。在本發(fā)明的第一實(shí)施方式中，已說明了如圖3A所示形成為彎曲狹縫的軌跡TA與軌跡TB具有不同軌跡半徑(rA < rB)的情況。然而，本發(fā)明不限于此實(shí)施例，而且軌跡TA與軌跡TB的半徑r可彼此相等。在以下描述中，作為本發(fā)明的第二實(shí)施方式，將說明軌跡TA與軌跡TB的半徑r形成為彼此相等的情況。除軌跡TA與軌跡TB的半徑r形成為彼此相等以外，根據(jù)本實(shí)施方式的編碼器以及其他構(gòu)件可以與在第一實(shí)施方式中相同的方式構(gòu)造。因此，將主要說明與第一實(shí)施方式的差別。如圖IOA所示，為根據(jù)本實(shí)施方式的編碼器設(shè)置的盤610包括與第一實(shí)施方式相似的軌跡TA與軌跡TB。軌跡TA與軌跡TB的形成位置與圖3A中所示的位置不同。軌跡TA與軌跡TB在相同的軌跡半徑rD上形成在沿周向方向彼此相鄰的位置。與之相比，如果軌跡如圖3A所示沿徑向方向形成，那么軌跡在盤的徑向方向上的區(qū)域根據(jù)軌跡寬度以及軌跡數(shù)量增加，由此可限制對(duì)盤的形狀的設(shè)計(jì)以及研發(fā)。鑒于此，如本實(shí)施方式中那樣，通過將軌跡TA與軌跡TB的半徑r設(shè)為彼此相等，可減小軌跡在盤的徑向方向上的區(qū)域。因此，可便于對(duì)小尺寸的盤形狀的設(shè)計(jì)以及研發(fā)。
毋庸置疑的是，本實(shí)施方式也可提供由第一實(shí)施方式所提供的其他特別有益的效果等。<第三實(shí)施方式>現(xiàn)將參照?qǐng)DIlA描述根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)系統(tǒng)。圖IlA是用于說明為根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)編碼器提供的盤的結(jié)構(gòu)的視圖。在本發(fā)明的第一實(shí)施方式與第二實(shí)施方式中，已經(jīng)說明了將彎曲狹縫作為原點(diǎn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的軌跡TA與軌跡TB的狹縫SLA與狹縫SLB的情況。因?yàn)閮H需原點(diǎn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)能以由指定的狹縫間距獲得的精度檢測(cè)原點(diǎn)信號(hào)，所以狹縫SLA與狹縫SLB不限于彎曲狹縫。在以下的描述中，作為本發(fā)明的第三實(shí)施方式，將說明代替彎曲狹縫使用傾斜狹縫的情況。除狹縫SLA與狹縫SLB外的構(gòu)件能以與第一實(shí)施方式或第二實(shí)施方式中相同的方式構(gòu)造。因此，將主要說明與第一實(shí)施方式和第二實(shí)施方式的差別。
如圖IlA所示，為根據(jù)本實(shí)施方式的編碼器提供的盤710包括代替與圖3A所示的軌跡TA、TB的軌跡TD、TE。在本實(shí)施方式中，如圖11所示，軌跡TD與軌跡TE形成帶狀。盡管在軌跡TD和TE中原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域h設(shè)定為在周向方向上具有相同寬度IDEJS是原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域h可具有不同的寬度。軌跡TD與軌跡TE分別具有彼此相等的寬度wD與寬度wE。盡管軌跡TC、軌跡TD與軌跡TE的寬度《C、寬度wD以及寬度wE分別設(shè)定為同一寬度w (w=wC=wD=wE),但是寬度可彼此不同。軌跡TD、軌跡TE與軌跡TC如此設(shè)置，使得寬度w在徑向方向上的中央處的位置(軌跡半徑rDD、rEE和rC)彼此不同。換言之，軌跡TD、TE和TC從盤中心O朝外圓周以TD、TE、TC 的順序(rDD < rEE < rC)設(shè)置。軌跡TD與軌跡TE分別具有包括多個(gè)傾斜狹縫SLD與傾斜狹縫SLE的旋轉(zhuǎn)光柵LD與旋轉(zhuǎn)光柵LE。形成分別具有狹縫間距pLD與狹縫間距pLE的傾斜狹縫SLD與傾斜狹縫SLE。優(yōu)選地，將狹縫間距PLD與狹縫間距pLE設(shè)為與狹縫SLC的間距pLC相等(pL=pLC=pLD=pLE)。傾斜狹縫SLD與傾斜狹縫SLE的數(shù)目設(shè)置成獲得具有這樣的周期數(shù)的周期信號(hào)，該周期數(shù)使得能以與在第一實(shí)施方式等中相同的方式檢測(cè)原點(diǎn)。傾斜狹縫SLD與傾斜狹縫SLE的傾斜角(度)設(shè)定成使得在原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域h中形成上述數(shù)目的狹縫，并且將間距pLC設(shè)為上述值。在圖11中，傾斜狹縫PLE的數(shù)目比傾斜狹縫PLD的數(shù)目多。為了將兩個(gè)間距設(shè)至間距PLC，傾斜狹縫PLE以比傾斜狹縫PLD小的傾斜角關(guān)于放射狀線傾斜。通過這種構(gòu)造，根據(jù)本實(shí)施方式的兩個(gè)衍射干涉光學(xué)系統(tǒng)也可檢測(cè)在第一實(shí)施方式中所述的原點(diǎn)L信號(hào)與原點(diǎn)H信號(hào)。毋庸置疑的是，本實(shí)施方式也可提供由第一實(shí)施方式所提供的其他特別有益的效果等。根據(jù)本實(shí)施方式的傾斜狹縫以與圖9所示的用于產(chǎn)生彎曲狹縫的近似相同的方式形成。然而，因?yàn)椴襟ES105的處理不同，所以將描述步驟S105的處理。為了形成傾斜狹縫，在步驟S105，根據(jù)狹縫SL的數(shù)目設(shè)定傾斜角，使得傾斜狹縫的間距PL為期望值。如此設(shè)定傾斜角，使得要形成的原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域h中的狹縫SL的間距PL與已形成的或隨后要形成的原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域h或軌跡T (其他軌跡T的實(shí)施例)的狹縫SL的間距PL相等。在本實(shí)施方式中，由于不使用彎曲狹縫而由簡單的傾斜狹縫形成軌跡，所以與根據(jù)第一實(shí)施方式與第二實(shí)施方式的編碼器等相比，便于盤的設(shè)計(jì)及研發(fā)。〈第四實(shí)施方式〉現(xiàn)將參照?qǐng)D12A描述根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)系統(tǒng)。圖12A是用于說明為根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)編碼器提供的盤的結(jié)構(gòu)的視圖。在本發(fā)明的第一實(shí)施方式中，已經(jīng)說明了使形成彎曲狹縫的狹縫SLD與狹縫SLE彎曲所沿的方向?yàn)橄嗤芟蚍较虻那闆r，如圖3A所示。然而，本發(fā)明并不限于此實(shí)施例，并且可將相鄰軌跡(即，原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域)的彎曲方向設(shè)為在周向方向上彼此相反。在以下的描述中，作為本發(fā)明的第四實(shí)施方式，將說明將相鄰軌跡的彎曲方向設(shè)為在周向方向上彼此相反的情況。除了將相鄰軌跡的彎曲方向設(shè)為在周向方向上彼此相反外，根據(jù)本實(shí)施方式的編碼器以及其他構(gòu)件能以與第一實(shí)施方式相同的方式構(gòu)造。因此，將主要說明與第一實(shí)施方式的差別。 如圖12A所示，為根據(jù)本實(shí)施方式的編碼器提供的盤810包括在軌跡TB (至少一個(gè)軌跡的實(shí)施例)上代替圖3A所示的旋轉(zhuǎn)光柵LB的旋轉(zhuǎn)光柵LF。在本實(shí)施方式中，旋轉(zhuǎn)光柵LF包括多個(gè)狹縫SLF。不同于圖3A所示的狹縫SLB，狹縫SLF的彎曲方向設(shè)定為在周向方向上與相鄰軌跡TA (另一軌跡的實(shí)施例)的狹縫SLA的彎曲方向相反。換言之，沿著通過使放射狀線“直線I”沿順時(shí)針方向彎曲而得到的彎曲線“線2”形成狹縫SLA，但是沿著通過使放射狀線“直線I”逆時(shí)針方向彎曲而得到的彎曲線形成狹縫SLF。從狹縫SL輸出的衍射光柵光形成在近似垂直于狹縫SL的縱向方向的方向上重復(fù)的干涉條紋。用作彎曲狹縫的狹縫SL的縱向方向通過彎曲從盤的徑向方向靠近周向方向。因此，干涉條紋能以在相鄰軌跡的方向上重復(fù)的方式形成。因此，在干涉條紋與相鄰軌跡的衍射干涉光學(xué)系統(tǒng)之間可能發(fā)生串?dāng)_。為了防止串?dāng)_，可能會(huì)限制編碼器的設(shè)計(jì)與研發(fā)。在此情況下，可通過如在本實(shí)施方式中那樣，將相鄰的軌跡TA與軌跡TB的狹縫SLA與狹縫SLF的彎曲方向設(shè)為彼此相反，可改變干涉條紋的形成方向。因此，可以便于設(shè)計(jì)并研發(fā)防止串?dāng)_的編碼器。毋庸置疑的是，本實(shí)施方式也可提供由第一實(shí)施方式所提供的其他特別有益的效果等。盡管已參照附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的實(shí)施方式，但是，毋庸置疑的是，本發(fā)明的范圍與宗旨并不限于在此所描述的實(shí)施方式。顯然，對(duì)本發(fā)明技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員來說，在不脫離所附權(quán)利要求公開的本發(fā)明的宗旨與范圍的情況下，可對(duì)本發(fā)明做出多種變更、變型以及組合。因此，由變更、變型以及組合而得的技術(shù)落于本發(fā)明的范圍與宗旨內(nèi)。附圖標(biāo)記列表I馬達(dá)系統(tǒng)、10 馬達(dá)20控制器100編碼器110，610，710，810 盤120 掩模130，130A, 130B, 130C, 130X, 130Y，檢測(cè)單元
131發(fā)光單元132受光單元140位置數(shù)據(jù)生成單元141原點(diǎn)信號(hào)生成器200 馬達(dá) 201，202 旋轉(zhuǎn)軸
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)編碼器，該旋轉(zhuǎn)編碼器包括 呈盤形的盤，所述盤以能繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)置，并且包括一個(gè)或多個(gè)環(huán)形的軌跡，在所述軌跡上在整個(gè)圓周上形成光學(xué)旋轉(zhuǎn)光柵，所述盤還包括作為部分區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域，在所述原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域上形成有光學(xué)旋轉(zhuǎn)光柵，并且所述原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域從所述旋轉(zhuǎn)軸線偏移； 以面向所述盤的方式設(shè)置并固定的掩模，在所述掩模上形成有兩個(gè)或更多個(gè)光學(xué)固定光柵，所述固定光柵能與所述軌跡的旋轉(zhuǎn)光柵一起并能與所述原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的旋轉(zhuǎn)光柵一起構(gòu)成衍射干涉光學(xué)系統(tǒng)；以及 原點(diǎn)信號(hào)生成器，所述原點(diǎn)信號(hào)生成器基于以下周期信號(hào)生成表示所述盤的原點(diǎn)位置的原點(diǎn)信號(hào)，所述周期信號(hào)是指從包括所述原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的旋轉(zhuǎn)光柵的衍射干涉光學(xué)系統(tǒng)在所述盤的單次旋轉(zhuǎn)中部分獲得的周期信號(hào)、以及從包括所述軌跡的旋轉(zhuǎn)光柵的衍射干涉光學(xué)系統(tǒng)在該單次旋轉(zhuǎn)的全周上獲得的周期信號(hào)； 其中，所述原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的旋轉(zhuǎn)光柵中所包括的多個(gè)狹縫為傾斜狹縫或者彎曲狹縫，使得這些狹縫之間的間距與所述軌跡的旋轉(zhuǎn)光柵中所包括的多個(gè)狹縫之間的間距相等，所述傾斜狹縫以相對(duì)于繞所述旋轉(zhuǎn)軸線的放射狀線沿周向方向傾斜的方式形成，所述彎曲狹縫相對(duì)于繞所述旋轉(zhuǎn)軸線的放射狀線沿周向彎曲。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)編碼器，其中 所述原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的形成所述彎曲狹縫的各狹縫沿一彎曲線形成，使得這些狹縫之間的間距與所述軌跡的狹縫之間的間距相等，該彎曲線是通過使各所述放射狀線沿周向方向以預(yù)定的曲率彎曲而得到的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)編碼器，其中 所述盤包括兩個(gè)或更多個(gè)所述原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域，并且 將在所述原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的第一原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的多個(gè)狹縫中的關(guān)于放射狀線的曲率設(shè)定為與在所述原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的第二原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的多個(gè)狹縫中的關(guān)于放射狀線的曲率不同的值，使得這些狹縫之間的間距與所述第二原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的多個(gè)狹縫之間的間距相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的旋轉(zhuǎn)編碼器，其中，所述第一原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的狹縫的彎曲方向與所述第二原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的狹縫的彎曲方向相反。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的旋轉(zhuǎn)編碼器，其中，所述第一原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域與所述第二原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域在周向方向上并排設(shè)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)編碼器，其中，與沿所述彎曲線形成有所述狹縫的所述原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域?qū)?yīng)的所述固定光柵以平行于所述彎曲線的切線的方式形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)編碼器，其中，所述原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的旋轉(zhuǎn)光柵與和其對(duì)應(yīng)的所述固定光柵之間的間隙等于所述軌跡的旋轉(zhuǎn)光柵與和其對(duì)應(yīng)的所述固定光柵之間的間隙。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)編碼器，其中 所述軌跡的旋轉(zhuǎn)光柵中所包括的多個(gè)狹縫與所述原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的旋轉(zhuǎn)光柵中所包括的多個(gè)狹縫是反射狹縫，并且 與所述旋轉(zhuǎn)光柵對(duì)應(yīng)的兩個(gè)所述固定光柵設(shè)置在所述盤的同一表面?zhèn)取?br> 9.一種旋轉(zhuǎn)馬達(dá)，該旋轉(zhuǎn)馬達(dá)包括使旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的馬達(dá)單元；以及 旋轉(zhuǎn)編碼器，所述旋轉(zhuǎn)編碼器連接至所述旋轉(zhuǎn)軸，并且測(cè)量所述旋轉(zhuǎn)軸的位置，其中，所述旋轉(zhuǎn)編碼器包括 呈盤形的盤，所述盤以能與所述旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)相關(guān)聯(lián)地繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)置，并且包括一個(gè)或多個(gè)環(huán)形的軌跡，在所述軌跡上在整個(gè)圓周上形成光學(xué)旋轉(zhuǎn)光柵，所述盤還包括用作部分區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域，在所述原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域上形成有光學(xué)旋轉(zhuǎn)光柵，并且所述原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域從所述旋轉(zhuǎn)軸線偏移； 以面向所述盤的方式設(shè)置并固定的掩模，在所述掩模上形成有兩個(gè)或更多個(gè)光學(xué)固定光柵，所述固定光柵能與所述軌跡的旋轉(zhuǎn)光柵以及所述原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的旋轉(zhuǎn)光柵各自一起構(gòu)成衍射干涉光學(xué)系統(tǒng)；以及 原點(diǎn)信號(hào)生成器，所述原點(diǎn)信號(hào)生成器基于以下周期信號(hào)生成表示所述盤的原點(diǎn)位置的原點(diǎn)信號(hào)，所述周期信號(hào)是指從包括所述原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的旋轉(zhuǎn)光柵的衍射干涉光學(xué)系統(tǒng)在所述盤的單次旋轉(zhuǎn)中部分獲得的周期信號(hào)、以及從包括所述軌跡的旋轉(zhuǎn)光柵的衍射干涉光學(xué)系統(tǒng)在該單次旋轉(zhuǎn)的全周上獲得的周期信號(hào)，其中， 所述原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的旋轉(zhuǎn)光柵中所包括的多個(gè)狹縫為傾斜狹縫或者彎曲狹縫，使得這些狹縫之間的間距與所述軌跡的旋轉(zhuǎn)光柵中所包括的多個(gè)狹縫之間的間距相等，所述傾斜狹縫以相對(duì)于繞所述旋轉(zhuǎn)軸線的放射狀線沿周向方向傾斜的方式形成，所述彎曲狹縫相對(duì)于繞所述旋轉(zhuǎn)軸線的放射狀線沿周向彎曲。
10.一種旋轉(zhuǎn)馬達(dá)系統(tǒng)，該旋轉(zhuǎn)馬達(dá)系統(tǒng)包括 使旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的馬達(dá)單元； 旋轉(zhuǎn)編碼器，所述旋轉(zhuǎn)編碼器連接至所述旋轉(zhuǎn)軸，并且測(cè)量所述旋轉(zhuǎn)軸的位置；以及 控制器，所述控制器基于由所述旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)到的位置控制所述馬達(dá)單元的旋轉(zhuǎn)， 其中，所述旋轉(zhuǎn)編碼器包括 呈盤形的盤，所述盤以能與所述旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)相關(guān)聯(lián)地繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的方式設(shè)置，并且包括一個(gè)或多個(gè)環(huán)形的軌跡，在所述軌跡上在整個(gè)圓周上形成光學(xué)旋轉(zhuǎn)光柵，所述盤還包括用作部分區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域，在所述原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域上形成有光學(xué)旋轉(zhuǎn)光柵，并且所述原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域從所述旋轉(zhuǎn)軸線偏移； 以面向所述盤的方式設(shè)置并固定的掩模，在所述掩模上形成有兩個(gè)或更多個(gè)光學(xué)固定光柵，所述固定光柵能與所述軌跡的旋轉(zhuǎn)光柵以及所述原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的旋轉(zhuǎn)光柵各自一起構(gòu)成衍射干涉光學(xué)系統(tǒng)；以及 原點(diǎn)信號(hào)生成器，所述原點(diǎn)信號(hào)生成器基于以下周期信號(hào)生成表示所述盤的原點(diǎn)位置的原點(diǎn)信號(hào)，所述周期信號(hào)是指從包括所述原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的旋轉(zhuǎn)光柵的衍射干涉光學(xué)系統(tǒng)在所述盤的單次旋轉(zhuǎn)中部分獲得的周期信號(hào)、以及從包括所述軌跡的旋轉(zhuǎn)光柵的衍射干涉光學(xué)系統(tǒng)在該單次旋轉(zhuǎn)的全周上獲得的周期信號(hào)，其中， 所述原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的旋轉(zhuǎn)光柵中所包括的多個(gè)狹縫為傾斜狹縫或者彎曲狹縫，使得這些狹縫之間的間距與所述軌跡的旋轉(zhuǎn)光柵中所包括的多個(gè)狹縫之間的間距相等，所述傾斜狹縫以相對(duì)于繞所述旋轉(zhuǎn)軸線的放射狀線沿周向方向傾斜的方式形成，所述彎曲狹縫相對(duì)于繞所述旋轉(zhuǎn)軸線的放射狀線沿周向彎曲。
全文摘要
本發(fā)明提供一種旋轉(zhuǎn)編碼器、旋轉(zhuǎn)馬達(dá)以及旋轉(zhuǎn)馬達(dá)系統(tǒng)，其中通過使用衍射干涉光能以提高的檢測(cè)精度檢測(cè)原點(diǎn)的位置，并利于減小尺寸以及制造等。編碼器包括圓盤形的盤(110)，所述盤能繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)地布置，并且具有一個(gè)呈環(huán)形的軌跡(TC)，在該軌跡上分別形成有旋轉(zhuǎn)光柵，該盤具有在其一部分中形成的一個(gè)或多個(gè)原點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域(h)；以及以固定方式面向盤(110)設(shè)置的掩模，在所述掩模中形成有兩個(gè)或更多個(gè)固定光柵，以便與所述旋轉(zhuǎn)光柵一起構(gòu)成衍射干涉光學(xué)系統(tǒng)。包括在至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)光柵中的多個(gè)狹縫(SLA，SLB)沿彎曲線形成，該彎曲線是使以該旋轉(zhuǎn)軸線為中心的多條放射狀線以預(yù)定的曲率沿周向方向彎曲而形成的；狹縫(SLA，SLB)形成為使得狹縫(SLA，SLB)的間距(pLA，pLB)可被設(shè)定為預(yù)定的值。
文檔編號(hào)G01D5/38GK102918363SQ20118002669
公開日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2011年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月31日
發(fā)明者山口陽介, 吉田康, 吉冨史朗 申請(qǐng)人:株式會(huì)社安川電機(jī)