扭矩檢測裝置以及電動動力轉向裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種能夠降低檢測光量的變動的影響且提高分辨率的扭矩檢測裝置以及電動動力轉向裝置。扭矩檢測裝置利用扭桿的扭轉來檢測扭矩，該扭矩檢測裝置包括：第一旋轉軸和第二旋轉軸，通過扭桿進行連結，該扭桿通過被輸入扭矩而產(chǎn)生扭轉；多個光學標尺，與第一旋轉軸和第二旋轉軸各自的旋轉相對應地進行連動；光學傳感器，其與光學標尺成對設置，并且檢測根據(jù)所照射的光源光在光學標尺發(fā)生透射或反射的位置的不同而變化的透射光或反射光的偏振狀態(tài)；以及運算單元，其計算光學標尺與光學傳感器的相對的旋轉角度，并計算第一旋轉軸和第二旋轉軸的旋轉位移。
【專利說明】扭矩檢測裝置以及電動動力轉向裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種扭矩檢測裝置以及電動動力轉向裝置。
【背景技術】
[0002]在專利文獻I中記載了如下的磁性式的扭矩傳感器的技術:除了能夠檢測扭矩之夕卜，還能夠檢測旋轉角度和/或旋轉速度，能夠更加小型化，并且還能夠降低制造成本。
[0003]專利文獻1:日本特開2010-190632號公報

【發(fā)明內容】

_4] 發(fā)明要解決的問題
[0005]作為想要提高扭矩傳感器的分辨率的方法，具有代替如專利文獻I那樣的磁性式扭矩傳感器而使用光學式扭矩傳感器的方法。然而，光學式扭矩傳感器容易受到異物等的影響，從而容易受到檢測光量的變動的影響。特別地，扭矩傳感器需要多個光學標尺以及與光學標尺成對的光學傳感器，容易受到異物的影響。
[0006]本發(fā)明是鑒于上述情形而完成的，其目的在于提供一種能夠減少檢測光量的變動的影響且提高分辨率的扭矩檢測裝置以及電動動力轉向裝置。
_7] 用于解決問題的方案
[0008]為了解決上述問題并達到目的，扭矩檢測裝置的特征在于，利用扭桿(torsionbar)的扭轉來檢測扭矩，該扭矩檢測裝置包括:第一旋轉軸和第二旋轉軸，該第一旋轉軸和第二旋轉軸通過扭桿進行連結，該扭桿通過被輸入扭矩而產(chǎn)生扭轉；多個光學標尺，該多個光學標尺與上述第一旋轉軸和上述第二旋轉軸各自的旋轉相對應地進行連動；光學傳感器，其與上述光學標尺成對設置，并且檢測根據(jù)所照射的光源光在上述光學標尺發(fā)生透射或反射的位置的不同而變化的透射光或反射光的偏振狀態(tài)；以及運算單元，其計算上述光學標尺與上述光學傳感器的相對的旋轉角度，并計算上述第一旋轉軸和上述第二旋轉軸的旋轉位移。
[0009]根據(jù)該結構，光學傳感器在對透射光或反射光進行了偏振分離的偏振狀態(tài)下檢測與第一旋轉軸和第二旋轉軸各自的旋轉對應地連動的多個光學標尺的旋轉角度。因此，與直接檢測透射光或反射光的光強度的情況相比，扭矩檢測裝置使用光學式扭矩傳感器也能夠降低由于異物等引起的檢測光量的變動的影響。由此，由于異物的允許范圍變大，因此能夠擴展使用環(huán)境。另外，扭矩檢測裝置即使使用光學式扭矩傳感器，也能夠降低由光路(光學標尺到光學傳感器的距離)的精度引起的檢測光量的變動的影響。其結果，能夠對光源和光學傳感器的配置提供自由度。由此，扭矩檢測裝置的扭矩傳感器也能夠形成為小型。另夕卜，扭矩檢測裝置與磁性式扭矩傳感器相比，能夠提高分辨率。
[0010]作為本發(fā)明的期望的方式，優(yōu)選的是，上述光學標尺以不交叉且切線方向連續(xù)變化的方式配置了多個金屬細線。
[0011]根據(jù)該結構，能夠與切線方向相應地，根據(jù)所照射的光源光在光學標尺發(fā)生透射或反射的位置的不同而改變透射光或反射光的偏振狀態(tài)。因此，上述光學標尺不需要使偏振方向不同的部分變細。其結果，光學標尺即使小也能夠形成高分辨率。而且，小的光學標尺能夠對光源和光學傳感器的配置提供自由度。另外，與光感應的偏振片相比，光學標尺能夠提高耐熱性。另外，光學標尺形成為沒有局部地交叉那樣的部分的直線圖案，因此能夠形成精度提高且誤差少的光學標尺。另外，光學標尺也能夠通過集體的曝光或者納米壓印技術來穩(wěn)定地進行制造，因此能夠形成精度提高且誤差少的光學標尺。
[0012]作為本發(fā)明的期望的方式，優(yōu)選的是，在相鄰的上述多個金屬細線的間隔相等的范圍內上述多個金屬細線的上述切線方向為相同的朝向，在上述間隔不同的范圍內上述多個金屬細線的上述切線方向的朝向不同。
[0013]根據(jù)該結構，能夠容易地以切線方向連續(xù)變化的方式配置多個金屬細線。
[0014]作為本發(fā)明的期望的方式，優(yōu)選的是，上述光學傳感器將上述切線方向處于相同的朝向的多個上述金屬細線的一部分設為感測范圍，接收使上述光源光在上述感測范圍發(fā)生透射或反射而入射的入射光。
[0015]根據(jù)上述結構，入射光被偏振分離為第一分離光和第二分離光。其結果，運算單元能夠根據(jù)在第一偏振方向和第二偏振方向上分離得到的各偏振分量的信號強度來計算透射光或反射光的偏振角度。第一偏振方向和第二偏振方向更優(yōu)選為相差90°的方向。由此，在運算單元中，能夠容易地進行偏振角度的運算。
[0016]作為本發(fā)明的期望的方式，優(yōu)選的是，上述切線方向周期性地變化。根據(jù)該結構，通過測量切線方向的變化，容易掌握光學標尺相對于光學傳感器相對移動的相對位移。
[0017]作為本發(fā)明的期望的方式，優(yōu)選的是，上述光學標尺具備第一柵格圖案(gridpattern)和第二柵格圖案，該第一柵格圖案具有上述切線方向周期性地變化的第一周期，該第二柵格圖案具有上述切線方向周期性地變化的第二周期，該第二周期的每旋轉一周的周期個數(shù)與上述第一周期的每旋轉一周的周期個數(shù)不同。
[0018]根據(jù)該結構，通過測量切線方向的變化，容易掌握光學標尺相對于光學傳感器相對移動的相對位移，并容易掌握光學標尺的絕對角度。
[0019]作為本發(fā)明的期望的方式，優(yōu)選的是，上述第一周期的每旋轉一周的周期個數(shù)和上述第二周期的每旋轉一周的周期個數(shù)為互質數(shù)。
[0020]根據(jù)該結構，通過測量切線方向的變化，容易掌握光學標尺相對于光學傳感器相對移動的相對位移，并容易掌握光學標尺的絕對角度。
[0021]作為本發(fā)明的期望的方式，優(yōu)選的是，具備覆蓋上述金屬細線的保護層或基板。根據(jù)該結構，能夠抑制異物附著于金屬細線的周圍的可能性。
[0022]作為本發(fā)明的期望的方式，優(yōu)選的是，在透射光或反射光入射的厚度方向上層疊有多個上述金屬細線。根據(jù)該結構，能夠形成精度提高且誤差少的光學標尺。
[0023]作為本發(fā)明的期望的方式，優(yōu)選的是，上述光學傳感器包括:第一偏振層，其在第一偏振方向上分離入射光，該入射光是上述透射光或上述反射光；第二偏振層，其在第二偏振方向上分離上述入射光；第一受光部，其接收由上述第一偏振層分離出的第一分離光；以及第二受光部，其接收由上述第二偏振層分離出的第二分離光。
[0024]根據(jù)該結構，入射光被偏振分離為第一分離光和第二分離光。其結果，運算單元能夠根據(jù)在第一偏振方向和第二偏振方向上分離得到的各偏振分量的信號強度來計算透射光或反射光的偏振角度。
[0025]作為本發(fā)明的期望的方式，優(yōu)選的是，上述光學傳感器將上述第一受光部和上述第二受光部彼此隔開固定距離地交替地配置。
[0026]根據(jù)該結構，第一受光部和第二受光部被異物相同程度地遮蔽的概率提高，從而能夠降低使某一方的信號強度下降得非常低的可能性。因此，即使由于異物而入射光的光強度減少，扭矩檢測裝置也能夠在降低了異物的影響的狀態(tài)下檢測透射光或反射光的偏振方向的變化。
[0027]作為本發(fā)明的期望的方式，更為優(yōu)選的是，上述第一分離光的偏振軸和上述第二分離光的偏振軸相對地相差90°。由此，運算單元能夠容易地進行偏振角度的運算。
[0028]作為本發(fā)明的期望的方式，優(yōu)選的是，上述第一受光部和上述第二受光部呈彼此隔開固定距離地相嚙合的梳齒狀。因此，即使由于異物而入射光的光強度減少，光學傳感器也能夠在降低了異物的影響的狀態(tài)下檢測透射光或反射光的偏振方向的變化。
[0029]作為本發(fā)明的期望的方式，優(yōu)選的是，還包括遮光膜，該遮光膜對向上述第一受光部和上述第二受光部入射的上述入射光進行限制。因此，光學傳感器能夠對入射光的量進行增加和減少，調節(jié)入射光到達的范圍。其結果，光學傳感器能夠高精度地檢測透射光或反射光的偏振方向的變化。
[0030]作為本發(fā)明的期望的方式，優(yōu)選的是，上述運算單元根據(jù)上述光學標尺與上述光學傳感器的相對的旋轉角度來計算上述第一旋轉軸和上述第二旋轉軸中的至少一個的絕對的旋轉角度，輸出根據(jù)上述第一旋轉軸和上述第二旋轉軸的旋轉位移求出的扭矩檢測值和上述絕對的旋轉角度。由此，扭矩檢測裝置能夠作為扭矩角度傳感器發(fā)揮功能。
[0031]作為本發(fā)明的期望的方式，優(yōu)選的是，電動動力轉向裝置具備上述的扭矩檢測裝置，將上述第一旋轉軸和上述第二旋轉軸安裝于轉向軸。根據(jù)該結構，電動動力轉向裝置能夠由扭矩檢測裝置將通過方向盤傳遞到輸入軸的駕駛員的轉向力檢測為轉向扭矩。
[0032]發(fā)明的效果
[0033]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種能夠降低檢測光量的變動的影響且提高分辨率的扭矩檢測裝置以及電動動力轉向裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖1是實施方式I所涉及的編碼器部件的結構圖。
[0035]圖2-1是說明光學標尺和光學傳感器的配置的說明圖。
[0036]圖2-2是說明光學標尺和光學傳感器的配置的變形例的說明圖。
[0037]圖3是實施方式I所涉及的編碼器的框圖。
[0038]圖4是表示實施方式I所涉及的光學標尺的線柵(wire grid)圖案的一例的說明圖。
[0039]圖5是用于說明實施方式I所涉及的金屬細線(wire)的圖案的一例的說明圖。
[0040]圖6是用于說明實施方式I所涉及的光學標尺的旋轉角度與偏振軸方向的關系的說明圖。
[0041]圖7是用于說明實施方式I所涉及的光學標尺的旋轉角度與偏振軸方向的關系的說明圖。[0042]圖8-1是用于說明實施方式I所涉及的光學標尺的線柵圖案的說明圖。
[0043]圖8-2是用于說明實施方式I所涉及的光學標尺的線柵圖案的說明圖。
[0044]圖9-1是用于說明實施方式I所涉及的光學標尺的線柵圖案的說明圖。
[0045]圖9-2是用于說明實施方式I所涉及的光學標尺的線柵圖案的說明圖。
[0046]圖10-1是用于說明實施方式I所涉及的光學標尺的線柵圖案的說明圖。
[0047]圖10-2是用于說明實施方式I所涉及的光學標尺的線柵圖案的說明圖。
[0048]圖11-1是用于說明實施方式I所涉及的光學標尺的檢測范圍的說明圖。
[0049]圖11-2是用于說明實施方式I所涉及的光學標尺的檢測范圍的說明圖。
[0050]圖11-3是用于說明實施方式I所涉及的光學標尺的檢測范圍的說明圖。
[0051]圖11-4是用于說明實施方式I所涉及的光學標尺的檢測范圍的說明圖。
[0052]圖12-1是用于說明實施方式I所涉及的光學傳感器的說明圖。
[0053]圖12-2是用于說明實施方式I所涉及的光學傳感器的說明圖。
[0054]圖13-1是用于說明實施方式I所涉及的光學傳感器的偏振分量的分離的說明圖。
[0055]圖13-2是用于說明實施方式I所涉及的光學傳感器的偏振分量的分離的說明圖。
[0056]圖13-3是用于說明實施方式I所涉及的光學傳感器的偏振分量的分離的說明圖。
[0057]圖14是用于說明實施方式I所涉及的光學傳感器的旋轉角度與差動信號的關系的說明圖。
[0058]圖15-1是用于說明實施方式I所涉及的光學傳感器的變形例的說明圖。
[0059]圖15-2是用于說明實施方式I所涉及的光學傳感器的變形例的說明圖。
[0060]圖15-3是用于說明實施方式I所涉及的光學傳感器的變形例的說明圖。
[0061]圖16是用于說明實施方式I所涉及的光學傳感器的變形例的說明圖。
[0062]圖17是用于說明實施方式I所涉及的光學傳感器的制造工序的流程圖。
[0063]圖18-1是用于說明實施方式I所涉及的光學傳感器的制造工序的說明圖。
[0064]圖18-2是用于說明實施方式I所涉及的光學傳感器的制造工序的說明圖。
[0065]圖18-3是用于說明實施方式I所涉及的光學傳感器的制造工序的說明圖。
[0066]圖18-4是用于說明實施方式I所涉及的光學傳感器的制造工序的說明圖。
[0067]圖18-5是用于說明實施方式I所涉及的光學傳感器的制造工序的說明圖。
[0068]圖18-6是用于說明實施方式I所涉及的光學傳感器的制造工序的說明圖。
[0069]圖19是用于說明實施方式I所涉及的光學標尺的變形例的說明圖。
[0070]圖20是實施方式I的變形例所涉及的編碼器的結構圖。
[0071]圖21是實施方式2所涉及的編碼器的結構圖。
[0072]圖22是實施方式2所涉及的編碼器的側視結構圖。
[0073]圖23是表示實施方式2所涉及的光學標尺的線柵圖案的一例的說明圖。
[0074]圖24-1是用于說明實施方式2所涉及的光學標尺的線柵圖案的說明圖。
[0075]圖24-2是用于說明實施方式2所涉及的光學標尺的線柵圖案的說明圖。
[0076]圖25-1是用于說明實施方式2所涉及的光學標尺的線柵圖案的說明圖。
[0077]圖25-2是用于說明實施方式2所涉及的光學標尺的線柵圖案的說明圖。
[0078]圖26是用于說明實施方式2所涉及的光學標尺的旋轉角度與偏振軸方向的關系的說明圖。[0079]圖27是實施方式2的變形例所涉及的編碼器的結構圖。
[0080]圖28是實施方式3所涉及的編碼器的結構圖。
[0081]圖29是表示實施方式3所涉及的光學標尺的線柵圖案的一例的說明圖。
[0082]圖30是用于說明實施方式3所涉及的光學傳感器的旋轉角度與差動信號的關系的說明圖。
[0083]圖31是實施方式3的變形例所涉及的編碼器的結構圖。
[0084]圖32是用于說明實施方式4所涉及的扭矩傳感器的主要結構部件的分解立體圖。
[0085]圖33-1是說明實施方式4所涉及的扭矩傳感器的光學標尺和光學傳感器的配置的說明圖。
[0086]圖33-2是示意性地說明實施方式4所涉及的扭矩傳感器的光學標尺和光學傳感器的配置的說明圖。
[0087]圖34是說明實施方式4所涉及的扭矩傳感器的光學標尺和光學傳感器的配置的說明圖。
[0088]圖35是實施方式4所涉及的扭矩檢測裝置的框圖。
[0089]圖36是用于說明實施方式4所涉及的扭矩傳感器的變形例的說明圖。
[0090]圖37是說明實施方式5所涉及的扭矩傳感器的光學標尺和光學傳感器的配置的說明圖。
[0091]圖38是說明實施方式6所涉及的扭矩傳感器的光學標尺和光學傳感器的配置的說明圖。
[0092]圖39是用于示意性地說明實施方式7所涉及的扭矩傳感器的說明圖。
[0093]圖40是說明實施方式7所涉及的扭矩傳感器的光學標尺和光學傳感器的配置的說明圖。
[0094]圖41是用于說明實施方式7所涉及的扭矩傳感器的變形例的說明圖。
[0095]圖42是實施方式8所涉及的扭矩傳感器的結構圖。
[0096]圖43是實施方式8所涉及的扭矩傳感器的側視結構圖。
[0097]圖44是實施方式8的變形例所涉及的扭矩傳感器的結構圖。
[0098]圖45是實施方式9所涉及的電動動力轉向裝置的結構圖。
[0099]圖46是實施方式10所涉及的機械臂的結構圖。
[0100]圖47是實施方式10的變形例所涉及的機械臂的結構圖。
[0101]圖48是用于說明實施方式11所涉及的光學傳感器的說明圖。
[0102]圖49是用于說明實施方式12所涉及的光學傳感器的說明圖。
[0103]圖50是用于說明實施方式12所涉及的光學傳感器的變形例的說明圖。
[0104]圖51是用于說明實施方式13所涉及的光學傳感器的制造工序的流程圖。
[0105]圖52-1是用于說明實施方式13所涉及的光學傳感器的制造工序的說明圖。
[0106]圖52-2是用于說明實施方式13所涉及的光學傳感器的制造工序的說明圖。
[0107]圖52-3是用于說明實施方式13所涉及的光學傳感器的制造工序的說明圖。
[0108]圖52-4是用于說明實施方式13所涉及的光學傳感器的制造工序的說明圖。
[0109]圖52-5是用于說明實施方式13所涉及的光學傳感器的制造工序的說明圖。
[0110]圖53-1是用于說明實施方式13的變形例所涉及的光學傳感器的制造工序的偏振層的制造的說明圖。
[0111]圖53-2是用于說明實施方式13的變形例所涉及的光學傳感器的制造工序的偏振層的制造的說明圖。
[0112]圖53-3是用于說明實施方式13的變形例所涉及的光學傳感器的制造工序的偏振層的制造的說明圖。
[0113]圖54-1是用于說明實施方式13的另一變形例所涉及的光學傳感器的制造工序的偏振層的制造的說明圖。
[0114]圖54-2是用于說明實施方式13的另一變形例所涉及的光學傳感器的制造工序的偏振層的制造的說明圖。
[0115]圖55是用于說明實施方式13所涉及的光學傳感器的一例的說明圖。
[0116]圖56是用于說明實施方式14所涉及的光學傳感器的封裝制造工序的流程圖。
[0117]圖57-1是用于說明實施方式14所涉及的光學傳感器的封裝制造工序的說明圖。
[0118]圖57-2是用于說明實施方式14所涉及的光學傳感器的封裝制造工序的說明圖。
[0119]圖57-3是用于說明實施方式14所涉及的光學傳感器的封裝制造工序的說明圖。
[0120]圖57-4是用于說明實施方式14所涉及的光學傳感器的封裝制造工序的說明圖。
[0121]圖57-5是用于說明實施方式14所涉及的光學傳感器的封裝制造工序的說明圖。
[0122]圖57-6是用于說明實施方式14所涉及的光學傳感器的封裝制造工序的說明圖。
[0123]圖58是用于說明實施方式14所涉及的光學傳感器的光入射部的平面圖。
[0124]圖59-1是用于說明實施方式14所涉及的光學傳感器的封裝制造工序的說明圖。
[0125]圖59-2是用于說明實施方式14所涉及的光學傳感器的封裝制造工序的說明圖。
[0126]圖59-3是用于說明實施方式14所涉及的光學傳感器的封裝制造工序的說明圖。
[0127]圖59-4是用于說明實施方式14所涉及的光學傳感器的封裝制造工序的說明圖。
[0128]圖59-5是用于說明實施方式14所涉及的光學傳感器的封裝制造工序的說明圖。
[0129]圖59-6是用于說明實施方式14所涉及的光學傳感器的封裝制造工序的說明圖。
[0130]圖60是用于說明實施方式15所涉及的光源的平面圖。
[0131]圖61是用于說明實施方式15所涉及的光源的光出射部的平面圖。
[0132]圖62是用于說明實施方式15所涉及的光源的變形例的平面圖。
[0133]圖63是用于說明實施方式15所涉及的光源的另一變形例的平面圖。
[0134]圖64是用于說明對實施方式15所涉及的光源的光源光進行引導的導光路徑的一例的平面圖。
[0135]圖65是用于說明對實施方式15所涉及的光源的光源光進行引導的導光路徑的一例的平面圖。
[0136]圖66是用于說明對實施方式15所涉及的光源的光源光進行引導的導光路徑的一例的平面圖。
[0137]圖67是用于說明對實施方式15所涉及的光源的光源光進行引導的導光路徑的一例的平面圖。
[0138]圖68是用于說明實施方式15所涉及的光源的封裝制造工序的流程圖。
[0139]圖69-1是用于說明實施方式15所涉及的光源的封裝制造工序的說明圖。
[0140]圖69-2是用于說明實施方式15所涉及的光源的封裝制造工序的說明圖。[0141]圖69-3是用于說明實施方式15所涉及的光源的封裝制造工序的說明圖。
[0142]圖69-4是用于說明實施方式15所涉及的光源的封裝制造工序的說明圖。
[0143]圖69-5是用于說明實施方式15所涉及的光源的封裝制造工序的說明圖。
[0144]圖69-6是用于說明實施方式15所涉及的光源的封裝制造工序的說明圖。
[0145]圖70是用于說明實施方式15所涉及的光源的遮蔽的示意圖。
[0146]圖71是用于說明實施方式15所涉及的提高了遮蔽效率的光源的說明圖。
[0147]圖72是用于說明實施方式15所涉及的提高了遮蔽效率的光源的說明圖。
[0148]圖73是用于說明實施方式16所涉及的光學標尺的制造工序的流程圖。
[0149]圖74-1是用于說明實施方式16所涉及的光學標尺的制造工序的說明圖。
[0150]圖74-2是用于說明實施方式16所涉及的光學標尺的制造工序的說明圖。
[0151]圖74-3是用于說明實施方式16所涉及的光學標尺的制造工序的說明圖。
[0152]圖74-4是用于說明實施方式16所涉及的光學標尺的制造工序的說明圖。
[0153]圖74-5是用于說明實施方式16所涉及的光學標尺的制造工序的說明圖。
[0154]圖74-6是用于說明實施方式16所涉及的光學標尺的制造工序的說明圖。
[0155]圖74-7是用于說明實施方式16所涉及的光學標尺的制造工序的說明圖。
[0156]圖75是用于說明實施方式17所涉及的光學標尺的制造工序的流程圖。
[0157]圖76-1是用于說明實施方式17所涉及的光學標尺的制造工序的說明圖。
[0158]圖76-2是用于說明實施方式17所涉及的光學標尺的制造工序的說明圖。
[0159]圖76-3是用于說明實施方式17所涉及的光學標尺的制造工序的說明圖。
[0160]圖76-4是用于說明實施方式17所涉及的光學標尺的制造工序的說明圖。
[0161]圖76-5是用于說明實施方式17所涉及的光學標尺的制造工序的說明圖。
[0162]圖76-6是用于說明實施方式17所涉及的光學標尺的制造工序的說明圖。
[0163]圖77是表示實施方式17所涉及的光學標尺的線柵圖案的一例的說明圖。
[0164]圖78是表示實施方式17所涉及的光學標尺的線柵圖案的一例的說明圖。
[0165]圖79是表示實施方式17所涉及的光學標尺的線柵圖案的一例的說明圖。
[0166]圖80是表示實施方式17所涉及的光學標尺的線柵圖案的一例的說明圖。
[0167]圖81是表示實施方式17所涉及的光學標尺的線柵圖案的一例的說明圖。
[0168]圖82是表示實施方式17所涉及的光學標尺的線柵圖案的一例的說明圖。
[0169]圖83是表示實施方式17所涉及的光學標尺的線柵圖案的一例的說明圖。
[0170]圖84是表示實施方式17所涉及的光學標尺的線柵圖案的一例的說明圖。
[0171]圖85是表示實施方式17所涉及的光學標尺的線柵圖案的一例的說明圖。
[0172]圖86是表示實施方式17所涉及的光學標尺的線柵圖案的一例的說明圖。
[0173]圖87是用于說明實施方式18所涉及的光學標尺的說明圖。
[0174]圖88是用于說明實施方式18所涉及的光學傳感器的偏振軸的說明圖。
[0175]圖89是用于說明實施方式18所涉及的光學傳感器的偏振軸的說明圖。
[0176]圖90是用于說明實施方式18所涉及的光學傳感器的偏振軸的說明圖。
[0177]圖91是用于說明實施方式18所涉及的光學標尺的變形例的說明圖。
[0178]圖92是用于說明實施方式18所涉及的光學傳感器的變形例的說明圖。
[0179]圖93是用于說明實施方式18所涉及的編碼器的輸出的說明圖。[0180]圖94是用于說明實施方式19所涉及的光學標尺的說明圖。
[0181]圖95是用于說明實施方式19所涉及的光學傳感器的偏振軸的說明圖。
[0182]圖96是用于說明實施方式19所涉及的光學傳感器的偏振軸的說明圖。
[0183]圖97是用于說明實施方式19所涉及的編碼器的輸出的說明圖。
[0184]圖98是用于說明實施方式19所涉及的編碼器的輸出的說明圖。
[0185]圖99是用于說明實施方式19所涉及的編碼器的變形例的說明圖。
[0186]圖100是用于說明圖99所示的編碼器的光學傳感器的說明圖。
[0187]圖101是用于說明圖99所示的編碼器的光學傳感器的說明圖。
[0188]圖102是用于說明實施方式19所涉及的編碼器的變形例的說明圖。
[0189]圖103是用于說明圖102所示的編碼器的光學傳感器的配置的說明圖。
[0190]圖104是實施方式19所涉及的編碼器的框圖。
[0191]圖105是實施方式19所涉及的編碼器的框圖。
[0192]圖106是說明實施方式19所涉及的編碼器的角度檢測用信號輸出的說明圖。
[0193]圖107是說明實施方式19所涉及的編碼器的角度檢測用信號輸出的說明圖。
[0194]圖108是說明實施方式19所涉及的編碼器的角度檢測用信號輸出的說明圖。
[0195]圖109是說明實施方式19所涉及的編碼器的角度檢測用信號輸出的說明圖。
[0196]圖110是說明實施方式19所涉及的編碼器的角度檢測用信號輸出的流程圖。
[0197]圖111是用于說明實施方式20所涉及的光學標尺的說明圖。
[0198]圖112是用于說明實施方式20所涉及的光學標尺的旋轉角度與角度范圍的關系的說明圖。
[0199]圖113-1是用于說明實施方式21所涉及的光學標尺的說明圖。
[0200]圖113-2是用于說明實施方式21所涉及的光學標尺的說明圖。
[0201]圖114-1是用于說明實施方式21所涉及的光學標尺的旋轉角度與利薩如角度的關系的說明圖。
[0202]圖114-2是用于說明實施方式21所涉及的光學標尺的旋轉角度與利薩如角度的關系的說明圖。
[0203]圖114-3是用于說明實施方式21所涉及的光學標尺的旋轉角度與利薩如角度的關系的說明圖。
[0204]圖114-4是用于說明實施方式21所涉及的光學標尺的旋轉角度與利薩如角度的關系的說明圖。
[0205]圖115-1是用于說明實施方式21所涉及的光學標尺的旋轉角度與利薩如角度的關系的說明圖。
[0206]圖115-2是用于說明實施方式21所涉及的光學標尺的旋轉角度與利薩如角度的關系的說明圖。
[0207]圖115-3是用于說明實施方式21所涉及的光學標尺的旋轉角度與利薩如角度的關系的說明圖。
[0208]圖115-4是用于說明實施方式21所涉及的光學標尺的旋轉角度與利薩如角度的關系的說明圖。
[0209]圖116-1是用于說明實施方式21所涉及的光學標尺的旋轉角度與利薩如角度的關系的說明圖。
[0210]圖116-2是用于說明實施方式21所涉及的光學標尺的旋轉角度與利薩如角度的關系的說明圖。
[0211]圖116-3是用于說明實施方式21所涉及的光學標尺的旋轉角度與利薩如角度的關系的說明圖。
[0212]圖116-4是用于說明實施方式21所涉及的光學標尺的旋轉角度與利薩如角度的關系的說明圖。
[0213]圖117-1是用于說明實施方式21所涉及的光學標尺的旋轉角度與利薩如角度的關系的說明圖。
[0214]圖117-2是用于說明實施方式21所涉及的光學標尺的旋轉角度與利薩如角度的關系的說明圖。
[0215]圖117-3是用于說明實施方式21所涉及的光學標尺的旋轉角度與利薩如角度的關系的說明圖。
[0216]圖117-4是用于說明實施方式21所涉及的光學標尺的旋轉角度與利薩如角度的關系的說明圖。
[0217]圖118-1是用于說明實施方式21所涉及的光學標尺的旋轉角度與利薩如角度的關系的說明圖。
[0218]圖118-2是用于說明實施方式21所涉及的光學標尺的旋轉角度與利薩如角度的關系的說明圖。
[0219]圖118-3是用于說明實施方式21所涉及的光學標尺的旋轉角度與利薩如角度的關系的說明圖。
[0220]圖118-4是用于說明實施方式21所涉及的光學標尺的旋轉角度與利薩如角度的關系的說明圖。
[0221]圖119-1是用于說明比較例所涉及的光學標尺的旋轉角度與利薩如角度的關系的說明圖。
[0222]圖119-2是用于說明比較例所涉及的光學標尺的旋轉角度與利薩如角度的關系的說明圖。
[0223]圖119-3是用于說明比較例所涉及的光學標尺的旋轉角度與利薩如角度的關系的說明圖。
[0224]圖119-4是用于說明比較例所涉及的光學標尺的旋轉角度與利薩如角度的關系的說明圖。
[0225]圖120是說明實施方式22所涉及的扭矩檢測裝置的動作的流程圖。
【具體實施方式】
[0226]參照附圖詳細說明用于實施本發(fā)明的方式(實施方式)。本發(fā)明不限定于下面的實施方式所記載的內容。另外，下面所記載的結構要素中包含本領域技術人員能夠容易設想的要素、實質相同的要素。還能夠適當?shù)亟M合下面所記載的結構要素。
[0227](實施方式I)
[0228]圖1是實施方式I所涉及的編碼器部件的結構圖。編碼器部件I具有與電動機等旋轉機械連結的軸29、定子20、轉子10以及將能夠讀取信號圖案的后述的光學傳感器進行封裝得到的光學傳感器封裝件31。
[0229]轉子10具有作為圓板形狀的部件的光學標尺11。光學標尺11例如由娃、玻璃、高分子材料等形成。光學標尺11在一方或兩方的板面上具有信號軌道Tl。另外，在轉子10上，相對于安裝有光學標尺11的板面在另一方的板面上安裝有軸29。
[0230]定子20與軸29和轉子10相獨立地固定。定子20具有軸承部21。定子20通過軸承部21將軸29能夠旋轉地進行支承。當軸29由于來自電動機的旋轉而進行旋轉時，與軸29連動地轉子10以中心O為軸中心進行旋轉。光學傳感器封裝件31通過外殼與定子20固定在一起。當轉子10旋轉時，光學標尺11的信號軌道Tl相對于光學傳感器封裝件31相對地移動。
[0231]圖2-1是說明光學標尺和光學傳感器的配置的說明圖。當上述轉子10旋轉時，光學標尺11的信號軌道Tl例如沿R方向相對于光學傳感器封裝件31相對地移動。光學傳感器封裝件31包括能夠讀取光學標尺11的信號軌道Tl的光學傳感器35和光源41。光源41的光源光71在光學標尺11的信號軌道Tl上發(fā)生反射，光學傳感器35將該反射的反射光72作為入射光進行檢測。實施方式I所涉及的編碼器部件I不限于上述的反射型的光學標尺和光學傳感器的配置，也可以是透射型的光學標尺和光學傳感器的配置。
[0232]圖2-2是說明光學標尺和光學傳感器的配置的變形例的說明圖。當上述轉子10旋轉時，光學標尺11的信號軌道Tl例如沿R方向相對于光學傳感器封裝件31相對地移動。如圖2-2所示，在透射型的變形例中，光學傳感器封裝件31包括能夠讀取光學標尺11的信號軌道Tl的光學傳感器35。而且,光源41隔著光學標尺11配置在與光學傳感器35相向的位置上。根據(jù)該結構，光源41的光源光71透過光學標尺11的信號軌道Tl,光學傳感器35將該透過的透射光73作為入射光進行檢測。
[0233]圖3是實施方式I所涉及的編碼器的框圖。編碼器2具備上述的編碼器部件I以及運算裝置3，如圖3所示，編碼器部件I的光學傳感器35與運算裝置3相連接。運算裝置3與電動機等旋轉機械的控制部5相連接。
[0234]編碼器2通過光學傳感器35檢測光源光71在光學標尺11發(fā)生透射或反射而入射的反射光72或透射光73。運算裝置3根據(jù)光學傳感器35的檢測信號計算編碼器部件I的轉子10與光學傳感器封裝件31的相對位置，將相對位置的信息作為控制信號輸出到電動機等旋轉機械的控制部5。
[0235]運算裝置3是個人計算機(PC)等計算機，包括輸入接口 4a、輸出接口 4b、CPU (Central Processing Unit:中央處理單兀)4c、ROM (Read Only Memory:只讀存儲器)4d、RAM (Random Access Memory:隨機存取存儲器)4e以及內部存儲裝置4f。輸入接口 4a、輸出接口 4b、CPU4c、R0M4d、RAM4e以及內部存儲裝置4f通過內部總線進行連接。此夕卜，運算裝置3也可以由專用的處理電路構成。
[0236]輸入接口 4a接收來自編碼器部件I的光學傳感器35的輸入信號，并輸出到CPU4c。輸出接口 4b接收來自CPU4c的控制信號，并輸出到控制部5。
[0237]在R0M4d中存儲有BIOS (Basic Input Output System:基本輸入輸出系統(tǒng))等的程序。內部存儲裝置4f例如是HDD (Hard Disk Drive:硬盤驅動器)、快閃存儲器等，存儲有操作系統(tǒng)程序、應用程序。CPU4c通過在將RAM4e用作工作區(qū)的同時執(zhí)行存儲在R0M4d、內部存儲裝置4f中的程序，來實現(xiàn)各種功能。
[0238]內部存儲裝置4f中存儲有將光學標尺11中的后述的偏振軸與光學傳感器35的輸出進行對應的數(shù)據(jù)庫。
[0239]圖4是表示實施方式I所涉及的光學標尺的線柵圖案的一例的說明圖。圖4所示的信號軌道Tl的被稱為線柵圖案的金屬細線(wire) g的排列形成在圖1所示的光學標尺11上。
[0240]多個金屬細線g以不交叉且切線方向連續(xù)變化的方式進行配置。相鄰的金屬細線g之間是光源光71的全部或一部分能夠透過的透過區(qū)域W。在金屬細線g的寬度和相鄰的金屬細線g的間隔、即金屬細線g的寬度和透過區(qū)域w的寬度與光源41的光源光71的波長相比充分小的情況下，光學標尺11能夠對光源光71的反射光72或透射光73進行偏振分離。
[0241]根據(jù)該結構，能夠與切線方向相應地，根據(jù)所照射的光源光71在光學標尺11發(fā)生透射或反射的位置的不同而改變透射光73或反射光72的偏振狀態(tài)。因此，上述光學標尺11不需要使偏振方向不同的部分變細。其結果，光學標尺11即使小也能夠形成高分辨率。而且，小的光學標尺11能夠對光源41和光學傳感器35的配置提供自由度。另外，與光感應的偏振片相比，光學標尺11能夠提高耐熱性。另外，光學標尺11形成為沒有局部地交叉那樣的部分的直線圖案，因此能夠形成精度提高且誤差少的光學標尺。另外，光學標尺11也能夠通過集體的曝光或者納米壓印技術來穩(wěn)定地進行制造，因此能夠形成精度提高且誤差少的光學標尺。
[0242]圖5是用于說明實施方式I所涉及的金屬細線(wire)的圖案的一例的說明圖。關于金屬細線g，使圖5所示的圖案距坐標(0，0)的距離不同，并且以切線方向固定的方式排列多個，來如圖4所示那樣剪切成環(huán)狀。圖6和圖7是用于說明實施方式I所涉及的光學標尺的旋轉角度與偏振軸方向的關系的說明圖。在圖6中，將旋轉角度設為erot，將以金屬細線的極徑方向為基準的切線角度、即由光學傳感器封裝件31檢測出的切線TGL的切線方向的角度變化設為9d。當將旋轉角度設為360°、即信號軌道Tl旋轉一周時，0d如圖7所示那樣變化。在圖5所示的金屬細線g的圖案中，在旋轉角度0rot從0°變?yōu)?5°的情況下，例如切線角度0d從90°變?yōu)?5°。同樣地，在旋轉角度Θ rot從15°變?yōu)?0°的情況下，例如切線角度0d從45°變?yōu)?0°。這樣，光學標尺11的切線角度0d能夠與旋轉角度Θ rot相應地以規(guī)定的關系周期性地變化。如圖7所示，每當旋轉角度Θ rot變化30°時，切線角度0d的值都產(chǎn)生跳躍，但是運算裝置3能夠將每當旋轉角度Θ rot變化30°時的切線角度0d的值就切線方向(偏振軸)而言都作為相同的值進行處理。這樣，對于切線角度Gd的變化量為45°的情況進行了說明，但是本實施方式不限定于此，例如切線角度Qd的變化量也可以為45°以下。
[0243]圖8_1、圖8_2、圖9_1、圖9_2以及圖10_1、圖10_2是用于說明實施方式I所涉及的光學標尺的線柵圖案的說明圖。由于根據(jù)作為切線角度的Gd檢測偏振軸，因此本實施方式的線柵圖案的相鄰的金屬細線gl和金屬細線g2在保持相同的切線角度的同時連續(xù)地變化。而且，如圖8-1和圖9-1所示，本實施方式的線柵圖案在切線角度不同的情況下以透過區(qū)域的寬度Awl和透過區(qū)域的寬度Aw2不同的方式排列。
[0244]例如相鄰的金屬細線gl和金屬細線g2彎曲的區(qū)域的圖8-1所示的透過區(qū)域的寬度Awl大于圖9-1所示的透過區(qū)域的寬度Aw2。根據(jù)該結構，能夠容易地以切線方向連續(xù)變化的方式配置多個金屬細線。而且，相鄰的金屬細線gl和金屬細線g2形成如圖10-1那樣的線柵圖案。另外，當相鄰的金屬細線g以相同的規(guī)律性排列時，能夠形成具有如圖4所示那樣的線柵圖案的信號軌道Tl。
[0245]圖8-2和圖9-2所示的本實施方式的線柵圖案示出了圖4所示的金屬細線g的中心線。由于將作為切線角度的Gd檢測為偏振軸，因此本實施方式的線柵圖案的相鄰的金屬細線gl和金屬細線g2在保持相同的切線角度的同時連續(xù)地變化。另外，線柵圖案的相鄰的金屬細線g2和金屬細線g3在保持相同的切線角度的同時連續(xù)地變化。金屬細線gl、金屬細線g2以及金屬細線g3的切線角度的變化的基準點為上述轉子10的中心0(與圖5的(O, O)對應的位置)。
[0246]如圖8-2所示，在半徑方向上，相鄰的金屬細線gl和金屬細線g2的中心線間的間距(間隔)Awl與相鄰的金屬細線g2和金屬細線g3的中心線間的間距Awl相同。如圖
9-2所示，在半徑方向上，相鄰的金屬細線gl和金屬細線g2的中心線間的間距Aw2與相鄰的金屬細線g2和金屬細線g3的中心線間的間距Aw2相同。由此，在金屬細線gl、金屬細線g2以及金屬細線g3的相同的半徑方向上，金屬細線gl、金屬細線g2以及金屬細線g3的切線角度相同。
[0247]另外，多個金屬細線gl、金屬細線g2以及金屬細線g3以不交叉且切線方向連續(xù)變化的方式進行配置。其結果，在切線角度不同的位置(半徑方向不同的位置)，例如以圖8-2所示的間距Awl和圖9-2所示的間距Λ W2不同的方式排列。例如相鄰的金屬細線gl和金屬細線g2彎曲的(波浪)區(qū)域的圖8-2所示的間距Awl大于圖9-2所示的間距Aw2。這樣，在相鄰的金屬細線gl、金屬細線g2以及金屬細線g3的金屬細線的間距Awl (間隔)相等的范圍內多個金屬細線的切線方向為相同的朝向，在間距Awl(間隔)與間距Aw2(間隔)不同的范圍內金屬細線gl、金屬細線g2以及金屬細線g3的切線方向的朝向不同。根據(jù)該結構，能夠容易地以切線方向連續(xù)變化的方式配置多個金屬細線。
[0248]上述金屬細線間的間距也可以如圖10-2所示那樣用相鄰的金屬細線gl的邊緣部與金屬細線g2的邊緣部的間隔來定義。在相同的半徑方向上，相鄰的金屬細線gl的邊緣部和金屬細線g2的邊緣部間的間距(間隔)AW3與相鄰的金屬細線g2的邊緣部和金屬細線g3的邊緣部間的間距AW3相同。另外，在半徑方向上，相鄰的金屬細線gl的邊緣部和金屬細線g2的邊緣部間的間距Aw4與相鄰的金屬細線g2的邊緣部和金屬細線g3的邊緣部間的間距AW4相同。由此，在金屬細線gl、金屬細線g2以及金屬細線g3的相同的半徑方向上，金屬細線gl、金屬細線g2以及金屬細線g3的切線角度相同。
[0249]另外，多個金屬細線gl、金屬細線g2以及金屬細線g3以不交叉且切線方向連續(xù)變化的方式進行配置。其結果，在切線角度不同的情況下，本實施方式的線柵圖案例如以圖
10-2所示的間距Aw3和間距ΛW4不同的方式排列。相鄰的金屬細線gl和金屬細線g2彎曲的(波浪)區(qū)域的圖10-2所示的間距Aw3大于金屬細線gl和金屬細線g2呈直線的區(qū)域的間距Aw4。根據(jù)該結構，能夠容易地以切線方向連續(xù)變化的方式配置多個金屬細線。
[0250]如以上說明的那樣，多個金屬細線gl、金屬細線g2以及金屬細線g3當以相同的規(guī)律性排列時，能夠形成具有如圖4所示那樣的線柵圖案的信號軌道Tl。另外，圖4所示的多個金屬細線g以閉合曲線為基礎，配置成以上述中心O為基準點在相同的半徑方向上相鄰的金屬細線g的間距(間隔)為相等的間隔。另外，光學標尺11能夠將金屬細線g制造為連續(xù)的圖案。因此，光學標尺11由簡單的線-間隔的圖案形成，因此例如能夠提高光刻工藝的精度。其結果，光學標尺11能夠形成為精度高的標尺。另外，如果在以中心O為基準點的相同的半徑方向上，以相鄰的金屬細線g的間距(間隔)為相等的間隔的方式進行配置，則只要是以中心O為基準點的不同的半徑方向，就可以不使相鄰的金屬細線g的間距(間隔)、即金屬細線gl、g2、g3的線-間隔之比為1:1，而使其根據(jù)場所適當?shù)刈兓?。這樣，關于光學標尺11，能夠通過變更線寬比來進行偏振比的校正。
[0251]圖11-1、圖11-2、圖11-3、圖11_4是用于說明實施方式I所涉及的光學標尺的檢測范圍的說明圖。在圖11-1中，光學傳感器35基于信號軌道Tl的感測范圍Cl的線柵圖案來檢測偏振軸。在圖11-2中，光學傳感器35基于信號軌道Tl的感測范圍C2的線柵圖案檢測偏振軸。在此，感測范圍是指光源光在光學標尺11發(fā)生透射或反射的范圍。
[0252]如圖11-1和圖11-2所示，光學標尺11沿R方向旋轉，光學標尺的信號軌道Tl的感測范圍發(fā)生變化。如上所述，光學標尺11的信號軌道Tl以切線方向連續(xù)變化的方式配置多個金屬細線。也就是說，如上所述，信號軌道Tl在感測范圍Cl中，相鄰的上述多個金屬細線g的間隔相等。另外，在感測范圍C2中，相鄰的上述多個金屬細線g的間隔相等。
[0253]而且，有時在感測范圍Cl中相鄰的上述多個金屬細線g的間隔與在感測范圍C2中相鄰的上述多個金屬細線g的間隔不同。也就是說，在切線方向不同的位置，相鄰的多個金屬細線g的間隔不同。而且，照射至多個金屬細線g的光源光71成為具有根據(jù)切線方向的不同而變化的偏振軸的反射光72或透射光73。
[0254]圖11-3示出了圖11-1所示的感測范圍Cl的圖案方向P90例如為+90°的情形。圖11-4示出了圖11-2所示的感測范圍C2的圖案方向P45為+45°的情形。這樣，隨著線柵圖案的切線角度的變化，向光學傳感器35入射的入射光的偏振軸與光學標尺11的旋轉相應地變化。因此，只要檢測出偏振軸的變化，就能夠掌握光學標尺11的旋轉狀態(tài)。接著，說明檢測偏振軸的變化并作為偏振分離單元的實施方式I所涉及的光學傳感器35。
[0255]圖12-1和圖12-2是用于說明實施方式I所涉及的光學傳感器的說明圖。如圖12-1所不,光學傳感器35包括第一光學傳感器36A和第二光學傳感器36B。第一光學傳感器36A包括在第一偏振方向上分離入射光的第一偏振層和接收由該第一偏振層分離出的第一分離光的第一受光部，能夠檢測第一偏振方向的光強度。第二光學傳感器36B包括在第二偏振方向上分尚上述入射光的第二偏振層和接收由該第二偏振層分尚出的第二分尚光的第二受光部，能夠檢測第二偏振方向的光強度。
[0256]根據(jù)該結構，入射光被偏振分離為第一分離光和第二分離光。其結果，運算裝置3能夠根據(jù)在第一偏振方向和第二偏振方向上分離得到的各偏振分量的信號強度來計算反射光72或透射光73的偏振角度。第一偏振方向和第二偏振方向更為優(yōu)選是相對地相差90°的方向。由此，運算裝置3能夠容易地進行偏振角度的計算。
[0257]如圖12-2所不,光學傳感器35也可以將第一光學傳感器36A和第二光學傳感器36B縱橫交替地排列。根據(jù)該結構，即使異物遮蔽了感測范圍的一部分，第一光學傳感器36A和第二光學傳感器36B被相同程度地遮蔽的概率提高，從而也能夠降低使某一方的信號強度下降得非常低的可能性。因此，即使由于異物而入射光的光強度減少，編碼器2也能夠在降低了異物的影響的狀態(tài)下利用后述的差動信號V檢測偏振方向的變化。[0258]圖13-1、圖13-2以及圖13_3是用于說明實施方式I所涉及的光學傳感器的偏振分量的分離的說明圖。如圖13-1那樣，通過光學標尺11使光源光71向偏振方向Pm偏振的入射光入射至光學傳感器35的感測范圍Tm。在圖13-1中，在光學傳感器35的感測范圍Tm內存在異物Dl和異物D2。入射光的偏振方向Pm能夠用上述的第一偏振方向的分量的信號強度1(-)和第二偏振方向的分量的信號強度I (+)來表現(xiàn)。第一偏振方向和第二偏振方向優(yōu)選為相差90°的方向,相對于基準方向形成為例如+45°分量和-45°分量。
[0259]如圖13-2所不,第一光學傳感器36A通過在第一偏振方向上分離入射光的第一偏振層進行檢測，因此檢測出第一偏振方向的分量的信號強度I (_)。如圖13-3所示，第二光學傳感器36B通過在第二偏振方向上分離入射光的第二偏振層進行檢測，因此檢測出第二偏振方向的分量的信號強度I (+)。
[0260]上述的圖3所示的運算裝置3獲取光學傳感器35的檢測信號、即第一偏振方向的分量的信號強度1(-)和第二偏振方向的分量的信號強度U+)。然后，運算裝置3依照下述式(I)，根據(jù)第一偏振方向的分量的信號強度I (-)和第二偏振方向的分量的信號強度I (+)計算差動信號V。
[0261][式I]
[0262]V= [I (+) -1 (-) ] / [I (+) +I (-) ] = sin (2 Θ d)…(I)
[0263]通過式(I)計算出的差動信號V不包含受到光源41的光強度的影響的參數(shù)，從而編碼器2能夠降低光學傳感器35與光學標尺11之間的距離、光源41的光強度的偏差等的影響。另外，即使如圖13-1所示那樣由于異物Dl和異物D2而入射光的光強度減少，編碼器2也能夠在降低了異物Dl和異物D2的影響的狀態(tài)下利用差動信號V檢測上述偏振方向Pm的變化。
[0264]圖14是用于說明實施方式I所涉及的光學傳感器的旋轉角度與差動信號的關系的說明圖。圖14的縱軸是差動信號V，橫軸表示圖6所示的旋轉角度0rot。在旋轉角度0rot為360°、即光學標尺11旋轉一周的情況下，差動信號V表示6個周期的波形。這與圖5所示的金屬細線的圖案在360°具有6個周期的波浪的曲線的周期一致。例如，圖14所示的差動信號V的波形為正弦波形。此外，波浪的波數(shù)是例示的，不限定于上述的周期。另外，差動信號V在透射光的情況和反射光的情況下雖然相位不同，但都保持6個周期的波形。
[0265]運算裝置3在RAM4e和內部存儲裝置4f中的至少一個中存儲有圖14所示的旋轉角度Θ rot與差動信號V的關系的信息，CPU4c能夠根據(jù)差動信號V的信息來計算轉子10的轉數(shù)。
[0266]例如，運算裝置3能夠根據(jù)圖7所示的切線角度Θ d與旋轉角度Θ rot的關系和上述式(I)所示的差動信號V來計算切線角度0d。此外，如圖7所示，在將與切線角度0d變化最大量時的光學標尺Ii的波數(shù)(波浪個數(shù))有關的旋轉角度設為最大角度emax的情況下，每一個Θ rot時的Θ d的變化率如式(2)那樣。
[0267][式2]
[0268]
【權利要求】
1.一種扭矩檢測裝置，其特征在于，利用扭桿的扭轉來檢測扭矩， 該扭矩檢測裝置包括: 第一旋轉軸和第二旋轉軸，該第一旋轉軸和第二旋轉軸通過扭桿進行連結，該扭桿通過被輸入扭矩而產(chǎn)生扭轉； 多個光學標尺，該多個光學標尺與上述第一旋轉軸和上述第二旋轉軸各自的旋轉相對應地進行連動； 光學傳感器，其與上述光學標尺成對設置，并且檢測根據(jù)所照射的光源光在上述光學標尺發(fā)生透射或反射的位置的不同而變化的透射光或反射光的偏振狀態(tài)；以及 運算單元，其計算上述光學標尺與上述光學傳感器的相對的旋轉角度，并計算上述第一旋轉軸和上述第二旋轉軸的旋轉位移。
2.根據(jù)權利要求1所述的扭矩檢測裝置，其特征在于， 上述光學標尺以不交叉且切線方向連續(xù)變化的方式配置了多個金屬細線。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的扭矩檢測裝置，其特征在于， 上述光學標尺在相鄰的上述多個金屬細線的間隔相等的范圍內上述多個金屬細線的上述切線方向為相同的朝向，在上述間隔不同的范圍內上述多個金屬細線的上述切線方向的朝向不同。
4.根據(jù)權利要求3所述的扭矩檢測裝置，其特征在于， 上述光學傳感器將上述切線方向處于相同的朝向的多個上述金屬細線的一部分設為感測范圍，接收使上述光源光在上述感測范圍發(fā)生透射或反射而入射的入射光。
5.根據(jù)權利要求1~4中的任一項所述的扭矩檢測裝置，其特征在于， 上述切線方向周期性地變化。
6.根據(jù)權利要求5所述的扭矩檢測裝置，其特征在于， 上述光學標尺具備第一柵格圖案和第二柵格圖案，該第一柵格圖案具有上述切線方向周期性地變化的第一周期，該第二柵格圖案具有上述切線方向周期性地變化的第二周期，該第二周期的每旋轉一周的周期個數(shù)與上述第一周期的每旋轉一周的周期個數(shù)不同。
7.根據(jù)權利要求6所述的扭矩檢測裝置，其特征在于， 上 述第一周期的每旋轉一周的周期個數(shù)和上述第二周期的每旋轉一周的周期個數(shù)為互質數(shù)。
8.根據(jù)權利要求2~7中的任一項所述的扭矩檢測裝置，其特征在于， 具備覆蓋上述金屬細線的保護層或基板。
9.根據(jù)權利要求2~8中的任一項所述的扭矩檢測裝置，其特征在于， 在透射光或反射光入射的厚度方向上層疊有多個上述金屬細線。
10.根據(jù)權利要求2~9中的任一項所述的扭矩檢測裝置，其特征在于，上述光學傳感器包括: 第一偏振層，其在第一偏振方向上分離入射光，該入射光是上述透射光或上述反射光; 第二偏振層，其在第二偏振方向上分離上述入射光； 第一受光部，其接收由上述第一偏振層分離出的第一分離光；以及 第二受光部，其接收由上述第二偏振層分離出的第二分離光。
11.根據(jù)權利要求10所述的扭矩檢測裝置，其特征在于， 上述光學傳感器將上述第一受光部和上述第二受光部彼此隔開固定距離地交替地配置。
12.根據(jù)權利要求10或11所述的扭矩檢測裝置，其特征在于， 上述第一分離光的偏振軸和上述第二分離光的偏振軸相對地相差90°。
13.根據(jù)權利要求10~12中的任一項所述的扭矩檢測裝置，其特征在于， 上述第一受光部和上述第二受光部呈彼此隔開固定距離地相嚙合的梳齒狀。
14.根據(jù)權利要求10~13中的任一項所述的扭矩檢測裝置，其特征在于， 還包括遮光膜，該遮光膜對向上述第一受光部和上述第二受光部入射的上述入射光進行限制。
15.根據(jù)權利要求1~14中的任一項所述的扭矩檢測裝置，其特征在于， 上述運算單元根據(jù)上述光學標尺與上述光學傳感器的相對的旋轉角度來計算上述第一旋轉軸和上述第二旋轉軸中的至少一個的絕對的旋轉角度，輸出根據(jù)上述第一旋轉軸和上述第二旋轉軸的旋轉位移求出的扭矩檢測值和上述絕對的旋轉角度。
16.一種電動動力轉向裝置，其具備根據(jù)權利要求1~15中的任一項所述的扭矩檢測裝置， 將上述第一旋轉軸和上述第二旋轉軸安裝于轉向軸。
【文檔編號】G01D5/347GK104024803SQ201280053908
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2012年10月31日 優(yōu)先權日:2011年10月31日
【發(fā)明者】小口壽明, 笹尾邦彥, 杉田澄雄 申請人:日本精工株式會社