編碼器、具有編碼器的電機、和伺服系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及編碼器、具有編碼器的電機、和伺服系統(tǒng)。一種光學(xué)模塊，包括：被配置為向多個軌道射出擴散光的光源；在與測量方向大致垂直的寬度方向上夾著點光源配置的一個受光陣列和另一個受光陣列；配置在一個受光陣列與點光源之間并且被配置為接收在具有第一增量圖案的軌道上反射的光的受光陣列；以及配置在另一個受光陣列與光源之間并且被配置為接收在具有間距比第一增量圖案的間距長的第二增量圖案的軌道上反射的光的受光陣列。
【專利說明】編碼器、具有編碼器的電機、和伺服系統(tǒng)
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本實用新型包含在2013年11月5日向日本專利局提交的日本優(yōu)先權(quán)專利申請 JP2013-229842中披露的內(nèi)容相關(guān)的主題，該日本優(yōu)先權(quán)專利申請的全部內(nèi)容通過援引被 并入到本文。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003] 本文公開的實施方式涉及編碼器、具有編碼器的電機、和伺服系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0004] 在JP 2012-103032A中了一種反射型編碼器，該編碼器包括將在光源兩側(cè)沿轉(zhuǎn)盤 的圓周方向分隔設(shè)置的增量受光元件組、以及在轉(zhuǎn)盤的半徑方向上設(shè)置在光源的外側(cè)和內(nèi) 側(cè)的至少一者上的絕對受光元件組。
[0005] 近年來，伴隨著伺服系統(tǒng)的性能的提高，還期望實現(xiàn)反射型編碼器的更高的分辨 率。 實用新型內(nèi)容
[0006] 本實用新型的一個方面可被總結(jié)為一種編碼器，包括：分別具有沿著測量方向設(shè) 置的多個反射部的多個軌道；被配置為向所述多個軌道射出擴散光的點光源；在與所述測 量方向大致垂直的寬度方向上夾著所述點光源配置的一個第一受光陣列和另一個第一受 光陣列；配置在所述一個第一受光陣列與所述點光源之間并且被配置為接收在具有第一增 量圖案的所述軌道上反射的光的第二受光陣列；以及配置在所述另一個第一受光陣列與所 述點光源之間并且被配置為接收在具有間距比所述第一增量圖案的間距長的第二增量圖 案的所述軌道上反射的光的第三受光陣列。
[0007] 本實用新型的另一方面可被總結(jié)為一種具有編碼器的電機，包括：可動部件相對 于定子移動的線性電機、或者轉(zhuǎn)子相對于定子移動的旋轉(zhuǎn)型電機；以及被配置為檢測所述 可動部件或所述轉(zhuǎn)子的位置和速度中的至少一者的編碼器。
[0008] 本實用新型的另一方面可被總結(jié)為一種伺服系統(tǒng)，包括：可動部件相對于定子移 動的線性電機、或者轉(zhuǎn)子相對于定子移動的旋轉(zhuǎn)型電機；被配置為檢測所述可動部件或所 述轉(zhuǎn)子的位置和速度中的至少一者的編碼器；以及被配置為根據(jù)由所述編碼器檢測的結(jié)果 來控制所述線性電機或所述旋轉(zhuǎn)型電機的控制器。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 圖1是用于對根據(jù)實施方式的伺服系統(tǒng)進行說明的說明圖。
[0010] 圖2是用于對根據(jù)該實施方式的編碼器進行說明的說明圖。
[0011] 圖3是用于對根據(jù)該實施方式的圓盤進行說明的說明圖。
[0012] 圖4是用于對根據(jù)該實施方式的軌道進行說明的說明圖。
[0013] 圖5是用于對根據(jù)該實施方式的光學(xué)模塊和受光陣列進行說明的說明圖。
[0014] 圖6是用于對根據(jù)該實施方式的位置數(shù)據(jù)生成部進行說明的說明圖。
[0015] 圖7是用于對根據(jù)該實施方式的由圓盤表面的凹凸部引起的漫反射進行說明的 說明圖。
[0016] 圖8是用于對由凸部引起的漫反射分量的指向性進行說明的說明圖。
[0017] 圖9是用于對從X軸正方向側(cè)觀察時漫反射分量的強度分布進行說明的說明圖。
[0018] 圖10是用于對從Z軸正方向側(cè)觀察時漫反射分量的強度分布進行說明的說明圖。
[0019] 圖11是用于根據(jù)變形例的光學(xué)模塊和受光陣列進行說明的說明圖。

【具體實施方式】
[0020] 以下，參照附圖，對本實用新型的實施方式進行說明。
[0021] 此外，下面所說明的根據(jù)實施方式的編碼器可應(yīng)用于例如旋轉(zhuǎn)型和直線型的各種 各樣的編碼器。在下面，為了使編碼器容易理解，使用旋轉(zhuǎn)型編碼器作為例子進行說明。在 使用其他類型的編碼器的情況中，可以將被測量對象從旋轉(zhuǎn)型圓盤適當(dāng)?shù)馗淖優(yōu)榫€性標(biāo) 尺，因此省略其詳細(xì)的說明。
[0022] 〈1?伺服系統(tǒng)〉
[0023] 首先，將參照圖1對根據(jù)該實施方式的伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進行說明。如圖1所示，伺 服系統(tǒng)S包括伺服電機SM和控制器CT。伺服電機SM包括編碼器100和電機M。
[0024] 電機M是不包括編碼器100的動力產(chǎn)生源的示例。電機M是轉(zhuǎn)子（未示出）相對 于定子（未示出）旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)型電機，其通過使固定到轉(zhuǎn)子的軸SH圍繞軸心AX旋轉(zhuǎn)來輸 出旋轉(zhuǎn)力。
[0025] 另外，有時將單個電機M稱作伺服電機，但是，在該實施方式中，將包括編碼器100 和電機M的結(jié)構(gòu)稱作伺服電機SM。即，伺服電機SM相當(dāng)于具有編碼器的電機的示例。在下 面，為了便于說明，對具有編碼器的電機是以追蹤位置和速度值等目標(biāo)值的方式被控制的 伺服電機的情況進行說明，但是具有編碼器的電機不一定限于伺服電機。例如，只要附接有 編碼器，當(dāng)編碼器僅用于顯示輸出時，則具有編碼器的電機也包括用于除伺服系統(tǒng)以外的 系統(tǒng)的電機。
[0026] 另外，電機M只要例如能夠通過編碼器檢測其位置數(shù)據(jù)，則不特別地限定。另外， 電機M不限于使用電作為動力源的電動式電機，其也可以是例如液壓式電機、氣動式電機、 蒸汽式電機等使用其他的動力源的電機。但是，為了便于說明，在下面對電機M是電動式電 機的情況進行說明。
[0027] 編碼器100連接到電機M的軸SH的旋轉(zhuǎn)力輸出側(cè)的相反側(cè)，但是，被連接側(cè)不一 定限于該相反側(cè)。編碼器1〇〇也可以連接到軸SH的旋轉(zhuǎn)力輸出側(cè)。編碼器100通過檢測 軸SH (轉(zhuǎn)子）的位置來檢測電機M的位置（也稱作旋轉(zhuǎn)角度），并輸出表示電機M的該位置 的位置數(shù)據(jù)。
[0028] 除了檢測電機M的位置以外或者取代檢測電機M的位置，編碼器100可以檢測電 機M的速度（也稱作旋轉(zhuǎn)速度、角速度等）以及電機M的加速度（也稱作旋轉(zhuǎn)加速度、角加 速度等）中的至少一者。在這種情況下，可以通過例如求出位置相對于時間的一階或二階 微分或者在預(yù)定的時間段對檢測信號（例如，下述的增量信號）進行計數(shù)等處理，來檢測電 機M的速度和加速度。為了便于說明，在下面，將由編碼器100檢測的物理量描述為位置。
[0029] 控制器CT獲取從編碼器100輸出的位置數(shù)據(jù)，并基于獲取的該位置數(shù)據(jù)來控制電 機M的旋轉(zhuǎn)。因此，在使用電動式電機作為電機M的本實施方式中，控制器CT基于該位置 數(shù)據(jù)控制施加于電機M的電流或電壓等，由此控制電機M的旋轉(zhuǎn)。另外，控制器CT還可以 從上位控制器（未示出）獲取上位控制信號，以從電機M的軸SH輸出能夠?qū)崿F(xiàn)該上位控制 信號所表示的位置等的旋轉(zhuǎn)力的方式，來控制電機M。此外，在電機M使用液壓式動力源、氣 動式動力源或蒸汽式動力源等其他的動力源的情況下，控制器CT可以通過控制這些動力 源的供給來控制電機M的旋轉(zhuǎn)。
[0030] < 2?編碼器〉
[0031] 接下來，說明根據(jù)該實施方式的編碼器100。如圖2所示，編碼器100包括圓盤 110、光學(xué)模塊120、以及位置數(shù)據(jù)生成部130。
[0032] 在此，為了便于說明編碼器100的結(jié)構(gòu)，如下定義并適當(dāng)?shù)厥褂蒙舷路较?。在圖2 中，將圓盤110面向光學(xué)模塊120的方向、即沿Z軸的正方向稱作"上"方向，將沿Z軸的負(fù) 方向稱作"下"方向。但是，該方向根據(jù)編碼器的安裝方式而變化，因此不限制編碼器100的 各部件的位置關(guān)系。
[0033] (2-1?圓盤）
[0034] 圓盤110形成為如圖3所示的圓板狀，并且被配置成其圓盤中心0與軸心AX大致 一致。圓盤110被連接到電機M的軸SH，并通過軸SH的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。在本實施例中，將圓 板狀的圓盤110作為對電機M的旋轉(zhuǎn)進行測量的被測量對象的例子進行了描述。但是，例 如，也可以使用軸SH的端面等其他的部件作為被測量對象。另外，雖然在圖2所示的例子 中圓盤110被直接連接到軸SH，但是圓盤110也可以經(jīng)由轂等連接部件連接到軸SH。
[0035] 如圖3所示，圓盤110包括多個軌道541、5八2、511、512。雖然圓盤110隨著電機 M的驅(qū)動而旋轉(zhuǎn)，但是光學(xué)模塊120面向圓盤110的一部分的同時被固定地配置。因此，軌 道SA1、SA2、SI1、SI2以及光學(xué)模塊120隨著電機M被驅(qū)動，在測量方向（S卩，圖3所示的 箭頭C的方向；在下文適當(dāng)?shù)胤Q作"測量方向C"）上相對于彼此相對地移動。
[0036] 在此，"測量方向"是由光學(xué)模塊120以光學(xué)方式測量在圓盤110上形成的各軌道 時的測量方向。在如本實施方式中被測量對象是圓盤110的旋轉(zhuǎn)型編碼器中，測量方向與 以圓盤110的中心軸為中心的圓周方向一致，但是，例如在被測量對象是線性標(biāo)尺并且可 動部件相對于定子移動的直線型編碼器中，測量方向是指沿著線性標(biāo)尺的方向。此外，"中 心軸"是指圓盤110的旋轉(zhuǎn)軸線的中心，并且當(dāng)圓盤110和軸SH被同軸連接到彼此時與軸 SH的軸心AX -致。
[0037] (2 - 2.光學(xué)檢測機構(gòu)）
[0038] 光學(xué)檢測機構(gòu)包括軌道SA1、SA2、SI1、SI2以及光學(xué)模塊120。各軌道被形成為以 圓盤中心0為中心的圓環(huán)狀配置在圓盤110的上表面上的軌道。各軌道包括在軌道的整周 上沿測量方向C設(shè)置的多個反射部（圖4中的斜線的陰影部分）。各反射部被設(shè)置成反射 從光源121照射的光。反射部可稱作"狹縫（反射狹縫）"，這是因為在反射部上反射的光 沿著預(yù)定方向行進而不阻礙光路。此外，多個反射部可以整體上是光柵。
[0039] (2-2-1?圓盤）
[0040] 例如，圓盤110由反射光的材料例如金屬形成。然后，對在圓盤110的表面上不反 射光的部分施加并設(shè)置反射率低的材料（例如，氧化鉻），由此在沒有設(shè)置該材料的部分上 形成反射部。此外，也可以通過噴濺等將不反射光的部分轉(zhuǎn)變成粗糙面并減少反射。由此， 在這些部分上形成反射部。
[0041] 此外，圓盤110的材料及其制造方法不特別地限定。例如，圓盤110可以由例如玻 璃或透明樹脂的透過光的材料來形成。在這種情況下，可以通過在圓盤110的表面上通過 蒸鍍等設(shè)置光反射材料（例如，鋁等），由此形成反射部。
[0042] 在圓盤110的上表面上沿寬度方向（S卩，圖3中所示的箭頭R的方向，在下面適當(dāng) 地稱作"寬度方向R"）并列設(shè)置有四個軌道。此外，"寬度方向"是指圓盤110的徑向，即與 測量方向C大致正交的方向。沿該寬度方向R的各軌道的長度相當(dāng)于各軌道的寬度。四個 軌道沿著寬度方向R從內(nèi)側(cè)向外側(cè)按照SA1、SI1、SI2、SA2的順序以同心狀配置。為了對 各軌道進行詳細(xì)說明，圖4示出了圓盤110的與光學(xué)模塊120相對的附近區(qū)域的局部放大 圖。
[0043] 如圖4所示，對軌道SA1和SA2設(shè)置的多個反射部以在測量方向C上具有絕對圖 案的方式，設(shè)置在圓盤110的整個圓周上。
[0044] 此外，"絕對圖案"是指在下述的光學(xué)模塊120中設(shè)置的受光陣列相互面對的角度 內(nèi)的反射部的位置、比例等在圓盤110的一轉(zhuǎn)內(nèi)被唯一確定的圖案。即，例如，在圖4所示 的絕對圖案的例子的情況下，當(dāng)電機M位于某一角度位置時，由相互面對的受光陣列的多 個受光元件各自的檢測或未檢測產(chǎn)生的位圖案的組合能夠唯一地表示該角度位置的絕對 位置。此外，"絕對位置"是指圓盤110的一轉(zhuǎn)內(nèi)的相對于原點的角度位置。原點被設(shè)定在 圓盤110的一轉(zhuǎn)內(nèi)的適當(dāng)?shù)慕嵌任恢?，并以該原點為基準(zhǔn)形成絕對圖案。
[0045] 此外，根據(jù)該圖案的一個例子，可以生成通過受光陣列的受光元件數(shù)量的位以一 維方式表示電機M的絕對位置的圖案。但是，絕對圖案不限于該列。例如，圖案可以是通過 受光元件數(shù)量的位以多維方式表示的圖案。另外，除了預(yù)定的位圖案以外，圖案還可以是由 在受光元件中接收的光量或相位等物理量變化從而唯一地表示絕對位置的圖案、絕對圖案 的符號序列進行了調(diào)制處理的圖案、或者其他的各種圖案。
[0046] 此外，在本實施方式中，相同的絕對圖案在測量方向C上相互偏移例如一位的長 度的二分之一，并形成為兩個軌道SA1和SA2。該偏移量相當(dāng)于例如軌道SI1的反射部的間 距P1的一半。如果軌道SA1和SA2沒有設(shè)置成偏移，則存在如下的可能性。即，當(dāng)如本實 施方式中由一維絕對圖案表示絕對位置時，受光陣列PA1和PA2的受光元件在反射部的端 部附近彼此相對地設(shè)置，因此在位圖案的變化的區(qū)域中絕對位置的檢測精度有可能下降。 在本實施方式中，由于使軌道SA1、SA2偏移，例如，當(dāng)基于軌道SA1的絕對位置相當(dāng)于位圖 案中的變化時，使用來自軌道SA2的檢測信號來計算絕對位置，或者進行相反的動作，因此 能夠提高絕對位置的檢測精度。此外，在這種結(jié)構(gòu)的情況下，需要使在兩個受光陣列PA1和 PA2中接收的受光量均一。但是，在本實施方式中，將兩個受光陣列PA1和PA2設(shè)置在距離 光源121基本上等距離的位置上，由此能夠?qū)崿F(xiàn)上述的結(jié)構(gòu)。
[0047] 此外，也可以取代使軌道SA1和SA2的各絕對圖案偏移，例如，使與各軌道SA1和 SA2相對應(yīng)的受光陣列PA1和PA2在測量方向C上偏移，而不使絕對圖案偏移。
[0048] 另一方面，軌道SI1和SI2中設(shè)置的多個反射部以在測量方向C上具有增量圖案 的方式，沿圓盤110的整周配置。
[0049] "增量圖案"如圖4所示是指以預(yù)定的間距有規(guī)律地重復(fù)的圖案。在此，"間距"是 指具有增量圖案的軌道SI1和SI2中的各反射部的配置間隔。如圖4所示，軌道SI1的間 距是P1，軌道SI2的間距是P2。與絕對圖案（其將絕對位置表示為與由多個受光元件進行 的檢測或未檢測相對應(yīng)的位）不同，增量圖案通過由至少一個或多個受光元件的檢測信號 之和來表示每個間距或一個間距內(nèi)的電機M的位置。因此，增量圖案不表示電機M的絕對 位置，而是與絕對圖案相比能夠以更高的精度表示位置。
[0050] 在本實施方式中，軌道SI1的間距P1被設(shè)定成比軌道SI2的間距P2長。在本實 施方式中，各間距被設(shè)定成滿足PI = 2XP2的關(guān)系。即，軌道SI2的反射部的數(shù)量為軌道 SI1的反射部的數(shù)量的2倍。然而，軌道的間距的關(guān)系不限于該例，也可以包括例如3倍、4 倍、5倍等各種值。
[0051] 在本實施方式中，軌道SA1和SA2的反射部在測量方向C上的最小長度與軌道SI1 的反射部的間距P1 -致。其結(jié)果，基于軌道SA1和SA2的絕對信號的分辨率與軌道SI1的 反射部的數(shù)量一致。然而，最小長度不限于該例，軌道SI1的反射部的數(shù)量優(yōu)選設(shè)定成等 于或大于絕對信號的分辨率。
[0052] (2-2-2?光學(xué)模塊）
[0053] 如圖2和圖5所示，光學(xué)模塊120被形成為與圓盤110平行的一個基板BA。因此， 編碼器100能夠薄型化或者光學(xué)模塊120能夠容易制造。因此，伴隨著圓盤110的旋轉(zhuǎn)，光 學(xué)模塊120相對于軌道SA1、SA2、SI1、SI2在測量方向C上相對移動。此外，光學(xué)模塊120 不一定必須被配置為一個基板BA，各部件可以被配置為多個基板。在這種情況下，這些基 板可被集中地配置。此外，光學(xué)模塊120也可以不設(shè)置成基板狀。
[0054] 如圖2和圖5所示，光學(xué)模塊120包括在基板BA的面向圓盤110的表面上設(shè)置的 光源121以及多個受光陣列PA1、PA2、PI1、PI2。
[0055] 如圖3所示，光源121在基板BA的面向圓盤110的表面上被配置在與軌道SI1與 軌道SI2之間的位置相面對的位置上。并且，光源121向圓盤110的面向基板BA的表面上 的通過面向光學(xué)模塊120的位置的四個軌道SA1、SA2、SI1、SI2射出光。
[0056] 光源121不特別地限定，只要其是能夠?qū)φ丈鋮^(qū)域照射光的光源即可。例如，可以 使用發(fā)光二極管（LED)。光源121被特別地配置為沒有配置光學(xué)透鏡等的點光源，并且從 發(fā)光部射出擴散光。此外，在"點光源"這樣的情況下，光源不需要是嚴(yán)格的點?？梢詮挠?限的發(fā)光面發(fā)出光，只要光源從設(shè)計和工作原理的角度被認(rèn)為是能夠從大致點狀的位置發(fā) 出擴散光的光源即可。另外，"擴散光"不局限于從點光源朝向全方位射出的光，而包括朝 向有限的一定的方位擴散的同時射出的光。即，在此所述的"擴散光"包括比平行光具有更 大的擴散性的光。通過如上所述地使用點光源，光源121能夠?qū)A盤110的面向基板BA的 表面上的通過面向光學(xué)模塊120的位置的四個軌道SA1、SA2、SI1、SI2大致均等地照射光。 另外，在本實施方式中，由于光不被光學(xué)元件聚集和擴散，因此難以產(chǎn)生由光學(xué)元件引起的 誤差等，從而能夠提高光朝向軌道的直進性。
[0057] 多個受光陣列PA1、PA2、PI1、PI2圍繞光源121配置，并且包括多個受光元件（圖 5的陰影部分），各受光元件接收在與其相對應(yīng)的軌道的反射部上反射的光。如圖5所示， 多個受光元件沿著測量方向C設(shè)置。
[0058] 從光源121射出的光是擴散光。因此，投影到光學(xué)模塊120上的軌道的圖像是被 放大與光學(xué)路徑長度相對應(yīng)的預(yù)定放大率e的圖像。即，如圖4和圖5所示，當(dāng)假設(shè)軌道 SA1、SA2、SI1、SI2各自在寬度方向R上的長度為WSA1、WSA2、WSI1、WSI2并且反射光投影 在光學(xué)模塊120上的形狀在寬度方向R上的長度為WPA1、WPA2、WPI1、WPI2時，WPA1、WPA2、 耶11、1?12為1541、1542、1511、1512的￡倍。在本實施方式中，作為一個例子，如圖5所 示，受光陣列的受光元件在寬度方向R上的各長度被設(shè)定成與反射部投影到光學(xué)模塊120 上的各形狀大致相同。但是，受光元件在寬度方向R上的長度不一定限于該例。例如，受光 元件在寬度方向R上的各長度可以相對于受光陣列PA1、PA2不同。
[0059] 同樣地，光學(xué)模塊120的測量方向的形狀也是圓盤110中的測量方向C投影到光 學(xué)模塊120上的形狀，即受放大率e影響的形狀。為了使理解更加容易，如圖2所示，將光 源121的位置上的測量方向C作為一個例子進行詳細(xì)的說明。圓盤110中的測量方向C具 有以軸心AX為中心的圓形。相對于此，投影到光學(xué)模塊120上的測量方向C的中心位于與 光學(xué)中心Op分離距離e L的位置上，光學(xué)中心Op位于圓盤110的配置有光源121的面內(nèi)。 距離eL是軸心AX與光學(xué)中心Op之間的距離L以放大率e放大后的距離。該位置在圖 2中被概念性地示作測量中心Os。因此，光學(xué)模塊120中的測量方向C位于將測量中心Os 作為中心、將距離e L作為半徑的線上，測量中心Os距離光學(xué)中心Op在光學(xué)中心Op和軸 心AX所在的線上在軸心AX方向上分離距離e L。
[0060] 在圖4和圖5中，圓盤110和光學(xué)模塊120的測量方向C的對應(yīng)關(guān)系由圓弧狀的 線Led和Lcp表示。圖4中所示的線Led表示沿著圓盤110上的測量方向C的線，而圖5 中所示的線Lcp表示沿著基板BA上的測量方向C的線（線Led被投影到光學(xué)模塊120上 的線）。
[0061] 如圖2所示，當(dāng)假設(shè)光學(xué)模塊120與圓盤110之間的間距長度為G、光源121從基 板BA的突出量為A d時，放大率e如下（式1)表示。
[0062] e = (2G - A d)/(G-A d) (式 1)
[0063] 例如，可以使用光電二極管作為各受光元件。但是，受光元件不限于光電二極管。 即，只要受光元件能夠接收從光源121射出的光并將所接收的光轉(zhuǎn)換成電信號，則不特別 地限定受光元件。
[0064] 在本實施方式中，受光陣列與四個軌道341、5八2、511、512相對應(yīng)地配置。受光陣 列PA1被配置為接收被軌道SA1反射的光，受光陣列PA2被配置為接收被軌道SA2反射的 光。另外，受光陣列PI1被配置為接收被軌道SI1反射的光，受光陣列PI2被配置為接收被 軌道SI2反射的光。
[0065] 光源121、受光陣列PA1、PA2、以及受光陣列PI1和PI2被配置成圖5所示的位置 關(guān)系。與絕對圖案相對應(yīng)的受光陣列PA1和PA2在寬度方向R上夾著光源121配置。在該 例中，受光陣列PA1被配置在內(nèi)周側(cè)，受光陣列PA2被配置在外周側(cè)。在本實施方式中，光 源121與受光陣列PA1之間的距離與光源121與受光陣列PA2之間的距離大致相等。艮口， 受光陣列PA1和PA2 (不包括以測量中心Os為中心的彎曲的形狀）基本上形成為使用通過 光源121的寬度方向R上的線和測量方向C上的線作為對稱軸的、線對稱的形狀。并且，對 受光陣列PA1和PA2設(shè)置的多個受光元件分別沿著測量方向C(沿著線Lcp)以固定的間距 設(shè)置。受光陣列PA1和PA2接收從各軌道SA1和SA2反射的光，由此生成具有與受光元件 數(shù)量相對應(yīng)的位圖案的絕對信號。另外，受光陣列PA1和PA2相當(dāng)于第一受光陣列的示例。
[0066] 與增量圖案相對應(yīng)的受光陣列PI1可被設(shè)置在受光陣列PA1 (位于另一側(cè)的第一 受光陣列的示例）與光源121之間。另外，與增量圖案相對應(yīng)的受光陣列PI2可被設(shè)置在 受光陣列PA2(位于一側(cè)的第一受光陣列的示例）與光源121之間。受光陣列PI1可被配 置在比受光陣列PI2更靠近中心軸的一側(cè)。另外，光源121與受光陣列PI1之間的距離與 光源121與受光陣列PI2之間的距離大致相等。即，受光陣列PI1、PI2 (不包括以測量中心 Os為中心的彎曲的形狀）基本上形成為使用通過光源121的寬度方向R上的線以及測量 方向C上的線作為對稱軸的、線對稱的形狀。此外，受光陣列PI2相當(dāng)于第二受光陣列的示 例，受光陣列PI1相當(dāng)于第三受光陣列的示例。
[0067]在本實施方式中，由于一維的圖案被例示作為絕對圖案，因此與其相對應(yīng)的受光 陣列PA1和PA2包括以接收被相對應(yīng)的軌道SA1和SA2的各反射部反射的光的方式沿著測 量方向C(沿著線Lcp)設(shè)置的多個受光元件（在本實施方式中，例如，九個受光元件和第一 受光元件的一個例子）。在多個受光元件中，如上所述，將各受光或非受光的信號作為位進 行處理，并表示九位的絕對位置。因此，多個受光元件分別接收的受光信號在位置數(shù)據(jù)生成 部130中被相互獨立地處理，被加密（編碼）成串行位圖案的絕對位置根據(jù)這些受光信號 的組合而被解碼。將受光陣列PA1和PA2的受光信號稱作"絕對信號"。此外，當(dāng)使用與本 實施方式不同的絕對圖案時，受光陣列PA1和PA2配置為與該圖案相對應(yīng)。
[0068] 受光陣列PI1和PI2包括以接收被相對應(yīng)的軌道SI1和SI2的反射部反射的光的 方式沿著測量方向C(沿著線Lcp)設(shè)置的多個受光元件。首先，以受光陣列PI1作為例子 進行說明。
[0069] 在本實施方式中，在軌道SI1的增量圖案的一個間距（被投影的圖像中的一個間 距，g卩，e XP1)中，設(shè)置有總共四個受光元件的組（在圖5中由"組1"表示），并且沿著測 量方向C進一步設(shè)置有多個四個受光元件的組。于是，在增量圖案中，在每一間距反復(fù)地形 成反射部。因此，當(dāng)圓盤110旋轉(zhuǎn)時，各受光元件在一個間距中生成一個周期（按照電角， 稱作360° )的周期信號。并且，由于在相當(dāng)于一個間距的一組中配置有四個受光元件，一 組內(nèi)的彼此相鄰的受光元件檢測彼此具有90°相位差的周期信號。將這些受光信號分別稱 作A相信號、B相信號（與A相信號的相位差是90°)、反轉(zhuǎn)的A相信號（與A相信號的相 位差是180°)、反轉(zhuǎn)的B相信號（與B相信號的相位差是180° )。
[0070] 由于增量圖案表示一個間距中的位置，因此一組中的各相位的信號和與其相對應(yīng) 的另一組中的各相位的信號具有以相同的方式變化的值。因此，同一相位的信號在多個組 中被累加。因此，將由圖5所示的受光陣列PI1的大量的受光元件檢測相對于彼此偏移90° 相位的四個信號。
[0071] 另一方面，受光陣列PI2也與受光陣列PI1同樣地配置。即，在軌道SI2的增量圖 案的一個間距（所投影的圖像中的一個間距，即，e XP2)中，設(shè)置有包括總計四個受光元 件的組（在圖5中示作"組2"），并且沿著測量方向C設(shè)置有四個受光元件的多個組。因 此，從受光陣列PI1、PI2分別生成相位偏移90°的四個信號。將所述四個信號稱作"增量信 號"。另外，由與間距短的軌道SI2相對應(yīng)的受光陣列PI2生成的增量信號與其他的增量信 號相比具有更高的分辨率，因此將該增量信號稱作"高增量信號"，而由與間距長的軌道SI1 相對應(yīng)的受光陣列PI1生成的增量信號與其他的增量信號相比具有更低的分辨率，因此將 該增量信號稱作"低增量信號"。
[0072] 在本實施方式中，將與增量圖案的一個間距相對應(yīng)地1組中包含有四個受光元件 的情況作為示例進行說明，但是，例如，在一組中也可以包含兩個受光元件。因此，一組中的 受光元件的數(shù)量不特別地限定。
[0073] 如上所述，在受光陣列PA1和PA2中由多個受光元件各自的檢測或未檢測產(chǎn)生的 位圖案唯一地表示絕對位置的性質(zhì)上，當(dāng)在受光陣列PA1和PA2上接收的受光量改變時，容 易發(fā)生絕對位置的誤檢測。因此，優(yōu)選地，受光陣列PA1和PA2上接收的受光量均一。但 是，光源121的光量有可能隨著老化變質(zhì)而變化。特別地，例如，當(dāng)使用LED作為光源121 時，具有光源121中的光量由于溫度變化而變動的性質(zhì)。在本實施方式中，如圖5所示，光 學(xué)模塊120可以具有用于調(diào)整在受光陣列PA1和PA2中接收的光的兩個光量調(diào)整用受光元 件ro(相當(dāng)于第二受光元件的示例）?；谠诠饬空{(diào)整用受光元件ro中接收的受光量（信 號的振幅），當(dāng)在光量調(diào)整用受光元件ro中接收的受光量減少時，光源121的電流控制電 路（未示出）使流向光源121的電流增加，當(dāng)在光量調(diào)整用受光元件ro中接收的受光量增 大時，使流向光源121的電流減少，由此能夠使在受光陣列PA1、PA2中接收的受光量大致恒 定。
[0074] 兩個光量調(diào)整用受光元件ro被配置于測量方向C上受光陣列PI1的兩側(cè)。即，光 量調(diào)整用受光元件ro被配置為接收在作為與受光陣列PI1相對應(yīng)的軌道的軌道SI1上反 射的光。并且，光量調(diào)整用受光元件ro被形成為其在測量方向c上的長度是軌道sii的增 量圖案的一個間距（被投影的圖像中的一個間距，即，e XP1)的整數(shù)倍。因此，使在光量 調(diào)整用受光元件ro中接收的受光量大致恒定，由此能夠?qū)⒐饬空{(diào)整用受光元件pd的信號 用于調(diào)整在受光陣列PA1和PA2中接收的受光量。此外，對于兩個光量調(diào)整用受光元件ro 中的每一個，也可以將其在測量方向c上的長度設(shè)定為上述間距的整數(shù)倍，兩個光量調(diào)整 用受光元件ro在測量方向c上的總長度可被設(shè)定為上述間距的整數(shù)倍。
[0075] 此外，在本實施方式中，可以將兩個光量調(diào)整用受光元件ro設(shè)置在受光陣列PI1 的兩側(cè)，但是也可以將單個光量調(diào)整用受光元件ro設(shè)置在受光陣列pii的一側(cè)。另外，光 量調(diào)整用受光元件ro不一定必須是與受光陣列pii相同的軌道，也可以配置成與受光陣列 PI2相同的軌道。在這種情況下，光量調(diào)整用受光元件ro被形成為其在測量方向c上的長 度為軌道SI2的增量圖案的一個間距（被投影的圖像中的一個間距。即，e XP2)的整數(shù) 倍。
[0076] (2-3?位置數(shù)據(jù)生成部）
[0077] 位置數(shù)據(jù)生成部130在對電機M的絕對位置進行測量的時刻，從光學(xué)模塊120獲 取分別包括表示絕對位置的位圖案的兩個絕對信號、以及包括相對于彼此相位偏移90°的 四個信號的高增量信號和低增量信號。然后，位置數(shù)據(jù)生成部130基于所獲取的信號，計算 這些信號所表示的電機M的絕對位置，并將表示計算出的絕對位置的位置數(shù)據(jù)輸出到控制 器CT。
[0078] 作為通過位置數(shù)據(jù)生成部130生成位置數(shù)據(jù)的方法，能夠使用各種方法，而不特 別地限定。在此，作為示例，描述了根據(jù)高增量信號、低增量信號和絕對信號來計算絕對位 置從而生成位置數(shù)據(jù)的情況。
[0079] 如圖6所示，位置數(shù)據(jù)生成部130包括絕對位置確定部131、第一位置確定部132、 第二位置確定部133、以及位置數(shù)據(jù)計算部134。絕對位置確定部131將來自受光陣列PA1 和PA2的各絕對信號二進制化，并將信號轉(zhuǎn)換成表示絕對位置的位數(shù)據(jù)。然后，位置數(shù)據(jù)生 成部130基于預(yù)先確定的位數(shù)據(jù)與絕對位置之間的對應(yīng)關(guān)系，來確定絕對位置。
[0080] 另一方面，第一位置確定部132對分別來自受光陣列PI1的具有四個相位的低增 量信號中的、具有180°相位差的低增量信號進行相減。通過對相位差是180°之間的信號 進行相減，能夠?qū)⒁粋€間距內(nèi)的反射部的制造誤差、測量誤差等抵消。如上所述，在此將相 減得到的信號稱作"第一增量信號"和"第二增量信號"。該第一增量信號和第二增量信號 在電角上相互具有90°的相位差（簡稱作"A相信號"、"B相信號"等）。因此，第一位置確 定部132根據(jù)這兩個信號來確定一個間距內(nèi)的位置。確定一個間距內(nèi)的位置的方法不特別 地限定。例如，當(dāng)作為周期信號的低增量信號是正弦信號時，作為上述的確定方法的例子， 具有通過對A相和B相中的兩個正弦信號的相除結(jié)果進行反正切運算來計算電角0的方 法。另外，作為上述方法的一個例子，還具有使用跟蹤電路來將兩個正弦信號轉(zhuǎn)換成電角0 的方法?；蛘?，作為上述方法的一個例子，還具有在預(yù)先準(zhǔn)備的表格中確定與A相和B相信 號的值相關(guān)聯(lián)的電角0的方法。此時，對于各檢測信號，第一位置確定部132優(yōu)選地對A相 和B相的兩個正弦信號進行模擬向數(shù)字的轉(zhuǎn)換。
[0081] 位置數(shù)據(jù)計算部134將由第一位置確定部132確定的一個間距內(nèi)的位置重疊于由 絕對位置確定部131確定的絕對位置。由此，能夠計算出具有比基于絕對信號的絕對位置 的分辨率更高分辨率的絕對位置。在本實施方式中，該計算出的絕對位置的分辨率與間距 短的軌道SI2的反射部的數(shù)量一致。即，在該例中，所計算出的絕對位置的分辨率是基于絕 對信號的絕對位置的分辨率的2倍。
[0082] 另一方面，第二位置確定部133對來自受光陣列PI2的高增量信號進行與上述的 第一位置確定部132相同的處理，并根據(jù)兩個信號確定一個間距內(nèi)的高精度的位置。然后， 位置數(shù)據(jù)計算部134將由第二位置確定部133確定的一個間距內(nèi)的位置重疊于基于上述的 低增量信號計算出的絕對位置。由此，能夠計算出比基于低增量信號計算出的絕對位置的 分辨率具有更高的分辨率的絕對位置。
[0083] 位置數(shù)據(jù)計算部134對以上述方式計算出的絕對位置進行增倍處理從而進一步 提高分辨率，之后，將其以表示高精度的絕對位置的位置數(shù)據(jù)的形式輸出到控制器CT。如上 所述，將根據(jù)分辨率相互不同的多個位置數(shù)據(jù)來確定具有高分辨率的絕對位置的方法稱作 "累積方法"。
[0084] (3?根據(jù)本實施方式的效果的例子）
[0085] 在本實施方式中，多個軌道包括：具有一個增量圖案的軌道SI2 ;以及具有間距比 其他的增量圖案的間距長的增量圖案的軌道SI1，受光陣列PI1被配置為接收在更長的間 距的軌道SI1上反射的光。即，編碼器100包括分別具有間距相互不同的增量圖案的多個 軌道SI1和SI2,并且包括被配置為接收光的多個受光陣列PI1、PI2。由此，能夠使用對受 光陣列PI1的信號的增倍處理和受光陣列PI2的信號的增倍處理進行累計的增倍累計方法 產(chǎn)生表示高分辨率的絕對位置的位置數(shù)據(jù)，由此能夠?qū)崿F(xiàn)高分辨率。
[0086] 在本實施方式中，特別地，能夠獲得如下的效果。如圖7所示，在圓盤110的材質(zhì) 111上存在有多個微細(xì)的凹凸部，由于這些凹凸部，當(dāng)在圓盤110上反射時，發(fā)生從光源121 射出的光的漫反射（散射）。
[0087] 作為示例，圖8概念性地示出了材質(zhì)111的微細(xì)的凹凸部中的凸部112的形狀。在 圖8中，漫反射分量的各箭頭的長度表示強度的大小。在圖8所示的例子中，凸部112包括 上表面112a和包圍上表面112a的周圍的傾斜的側(cè)面112b。由于上表面112a具有較平坦 的形狀，因此來自斜上方（在該例中，Y軸方向的正方向側(cè)且Z軸方向的正方向側(cè)）的入射 光的照射面積大。但是，由于側(cè)面112b傾斜，入射光的照射面積小。因此，相對于由于入射 光產(chǎn)生的漫反射分量的強度，如圖8所示，被上表面112a散射的前方散射分量Lf、上方散射 分量Lu、以及后方散射分量Lb相對較大，但是被側(cè)面112b在圓周方向上散射的側(cè)部散射分 量Ls相對較小。另外，在前方散射分量Lf、上方散射分量Lu、后方散射分量Lb中，沿著正 反射方向散射的前方散射分量Lf?的強度最大，沿著上方散射的上方散射分量Lu和沿著與 入射光的行進方向相反的方向散射的后方散射分量Lb的強度具有大約中等強度（比側(cè)部 散射分量Ls的強度大）。因此，漫反射分量整體上主要分布在沿著Y - Z平面的方向上。
[0088] 圖9不出了從X軸正方向側(cè)觀察時的漫反射分量的強度分布，圖10不出了從Z軸 正方向側(cè)觀察時的漫反射分量的強度分布。在圖9中，各箭頭的長度表示強度的大小。在 圖10中，與點E的距離表示強度的大小。如圖9和圖10所示，由于由上述的凸部112產(chǎn) 生的漫反射，存在有多個微細(xì)的凸部112的圓盤110的上表面上的漫反射分量的強度以在 沿著包含光的行進方向的面（在該例中，Y - Z平面）的方向上細(xì)長的形狀分布，并且分布 成在Y軸方向上整體上具有指向性。更具體地，如圖10所示，這種漫反射分量的強度以圍 繞反射位置E將在光的行進方向上設(shè)置的兩個圓相互連接的大致"8"字狀分布，特別地，以 如下方式分布，即，光的行進方向內(nèi)側(cè)的圓比光的行進方向的遠(yuǎn)側(cè)的圓大。即，當(dāng)在光學(xué)模 塊120中將兩個受光陣列相對于光源121配置在相同方向上時，在兩受光陣列之間產(chǎn)生串 擾，例如應(yīng)該到達(dá)一個受光陣列的反射光中的散射光到達(dá)另一個受光陣列，由此可能引起 噪聲。并且，與光源121遠(yuǎn)離的受光陣列比靠近光源121的受光陣列，更多地接收兩個光線 的漫反射分量，由此可能產(chǎn)生更大的噪聲。
[0089] 另一方面，由于受光陣列PI2的信號最終決定編碼器100的分辨率，因此優(yōu)選使施 加于受光陣列PI2的噪聲盡可能小。在本實施方式中，受光陣列PI2被配置在受光陣列PA1 和PA2的一者（在上述的實施方式中，受光陣列PA2)與光源121之間。由此，根據(jù)上述的 光的漫反射分量的強度分布，能夠減小從受光陣列PA2向受光陣列PI2的漫反射分量，并且 能夠抑制噪聲施加在受光陣列PI2上。
[0090] 另外，在本實施方式中，受光陣列PI2被配置在受光陣列PA2與光源121之間，受 光陣列PI1被配置在受光陣列PA1和PA2的一者（在上述的實施方式中，受光陣列PA1)與 光源121之間。即，受光陣列PI1和PI2分別夾著光源121被配置在寬度方向的相反側(cè)。由 此，根據(jù)上述的光的漫反射分量的強度分布，能夠減小從受光陣列PI1向受光陣列PI2的漫 反射分量，并且能夠抑制噪聲施加于受光陣列PI2。其結(jié)果，能夠提高編碼器100的可靠性。
[0091] 另外，在本實施方式中，受光陣列PI2被配置在受光陣列PA2與光源121之間，受 光陣列PI1被配置在受光陣列PA1與光源121之間。即，受光陣列PI1、PI2分別夾著光源 121被配置在寬度方向的相反側(cè)。由此，受光陣列PI1和PI2能夠?qū)⒐庠?21夾在它們之間 彼此大致對稱地配置。其結(jié)果是，當(dāng)光學(xué)模塊120在以光源121為中心的旋轉(zhuǎn)方向上偏位 地配置，并且圓盤110相對于軸SH偏心地設(shè)置時，受光陣列PI1和PI2的一個信號的相位 提前，并且受光陣列PI1和PI2的另一個信號的相位滯后。由于這些相位的移位量彼此相 等，因此，在進行增倍累積處理時，能夠校正兩個受光陣列PI1和PI2的信號的相位。因此， 即使當(dāng)光學(xué)模塊120的位置沿著旋轉(zhuǎn)方向移位或者圓盤110被偏心地安裝時，也能夠防止 位置數(shù)據(jù)的精度下降。
[0092] 在本實施方式中，特別地，獲得如下的效果。如上所述，為了通過將受光陣列PI1 的信號的增倍處理和受光陣列PI2的信號的增倍處理累積來實現(xiàn)編碼器100的更高的分辨 率，需要兩個受光陣列PI1和PI2的高精度的定位從而使兩個受光陣列PI1和PI2的信號 相位彼此一致。
[0093] 在本實施方式中，受光陣列PI2被配置在受光陣列PA2與光源121之間，受光陣列 PI1被配置在受光陣列PA1與光源121之間。即，受光陣列PI1、PI2被配置在兩個受光陣 列PA1和PA2的內(nèi)側(cè)。由此，受光陣列PI1和受光陣列PI2能夠相互接近地配置，因此，在 基板BA上形成兩個受光陣列PI1和PI2時或者將光學(xué)模塊120相對于圓盤110進行定位 時，位置對準(zhǔn)變得非常容易，由此能夠提高編碼器100的制造性。另外，與將兩個受光陣列 PI1、PI2分離地配置的情況相比，能夠減小由安裝誤差（例如，圓盤110的偏心等）或制造 誤差引起的機械的移位所產(chǎn)生的影響，并且能夠提高對機械的移位的魯棒性。
[0094] 另外，在本實施方式中，特別地，獲得如下的效果。通常，隨著受光陣列遠(yuǎn)離光源 121配置，光源121上的受光量減少。在為了確保光源121上的受光量而增大受光面積的情 況下，各受光元件的結(jié)電容增大，因此信號的響應(yīng)性下降。另外，當(dāng)光源121上的受光量減 少，則即使在回路側(cè)的增益增大，信號響應(yīng)性也同樣下降。
[0095] 如本實施方式，在對受光陣列PI1的信號的增倍處理和受光陣列PI2的信號的增 倍處理進行累積的情況下，編碼器100的最終的絕對位置的精度被從受光陣列PI2輸出的 信號的響應(yīng)性相對較大地影響。因此，受光陣列PI2的配置位置在精度提高方面是重要的 因素。在本實施方式中，受光陣列PI2被配置在受光陣列PA2與光源121之間。由此，能夠 將對絕對位置的精度具有較大影響的受光陣列PI2靠近光源121配置，由此能夠提高響應(yīng) 性。另外，由于要求精度的受光陣列PI2的受光量增大，因此能夠提高絕對位置的精度。
[0096] 另外，在本實施方式中，特別地，能夠獲得如下的效果。通常，與增量信號不同，與 具有絕對圖案的軌道SA1和SA2相對應(yīng)的受光陣列PA1和PA2所輸出的絕對信號不是重復(fù) 信號（正弦波等）。因此，使用濾波器難以減小應(yīng)該在受光陣列PA1和PA2上接收的光的漫 反射分量在受光陣列PI1或PI2上被接收時產(chǎn)生的噪聲。因此，優(yōu)選盡可能避免噪聲從受 光陣列PA1和PA2施加于受光陣列PI1或PI2。
[0097] 在本實施方式中，受光陣列PI1和PI2被配置在與絕對圖案相對應(yīng)的兩個受光陣 列PA1和PA2的內(nèi)側(cè)。由此，根據(jù)上述的光的漫反射分量的強度分布，能夠抑制噪聲從受光 陣列PA1和PA2施加于受光陣列PI1或PI2。特別地，由于受光陣列PI2的信號最終決定編 碼器100的分辨率，因此能夠抑制噪聲施加于受光陣列PI2上，由此能夠提高編碼器100的 可靠性。
[0098] 另外，在本實施方式中，特別地，獲得如下的效果。當(dāng)使用LED等作為光源121時， 光源121有可能具有指向性很強的配光特性。在這種情況下，在光源121周圍的附近區(qū)域 中，反射光的光量（光強度）較大地變化，但是，在其外側(cè)的區(qū)域中，反射光的光量變化較 小。并且，在用于輸出絕對信號的兩個受光陣列PA1和PA2中，由多個受光元件各自的檢測 或未檢測產(chǎn)生的位圖案唯一地表示絕對位置。從這種信號的性質(zhì)上，當(dāng)在各受光元件上接 收的受光量變動時，容易產(chǎn)生絕對位置的誤檢測。因此各受光元件上的受光量優(yōu)選均一，并 且受光陣列PA1和PA2優(yōu)選配置在光量變化小的區(qū)域中。
[0099] 在本實施方式中，與絕對圖案相對應(yīng)的兩個受光陣列PA1和PA2分別配置成，在光 源121與各受光陣列PA1和PA2之間分別夾著受光陣列PI1和PI2。由此，受光陣列PA1和 PA2與光源121分離，并且受光陣列PA1和PA2能夠配置在光量變化小的上述區(qū)域中。其結(jié) 果，能夠提高受光陣列PA1和PA2所輸出的絕對信號的可靠性。
[0100] 另外，在本實施方式中，特別地，獲得如下的效果。如上所述，兩個受光陣列PA1和 PA2分別輸出的絕對信號使由多個受光元件各自的檢測或未檢測產(chǎn)生的位圖案唯一地表示 絕對位置。另一方面，各受光陣列PI1和PI2輸出的增量信號通過由相位相互對應(yīng)的多個 受光元件產(chǎn)生的檢測信號的累加來表示一間距內(nèi)的位置。在這種信號的性質(zhì)方面，受光陣 列PI1和PI2由于噪聲被平均化，因此具有相對較高的抗噪聲性，然而，受光陣列PA1和PA2 具有相對較低的抗噪聲性。并且，當(dāng)使用LED等作為光源121時，在光源121附近產(chǎn)生沒有 時間波動的DC噪聲光。
[0101] 在本實施方式中，與絕對圖案相對應(yīng)的兩個受光陣列PA1和PA2分別配置成，分別 在光源121與各受光陣列PA1和PA2之間夾著受光陣列PI1和PI2。由此，將具有較高的抗 噪聲性的受光陣列PI1和PI2靠近光源121配置，并且將具有較低的抗噪聲性的受光陣列 PA1和PA2配置在遠(yuǎn)離光源121的位置上。其結(jié)果，能夠?qū)⒂捎谏鲜龅腄C噪聲光引起的噪 聲的影響最小化。
[0102] 另外，在本實施方式中，特別地，獲得如下的效果。在本實施方式中，通過受光陣列 PI1的信號的增倍處理和受光陣列PI2的信號的增倍處理的累積，實現(xiàn)由從受光陣列PA1和 PA2輸出的絕對信號確定的絕對位置的更高的分辨率。由此，為了使用受光陣列PI1的信號 對由受光陣列PA1和PA2產(chǎn)生的絕對位置進行增倍處理，需要兩個受光陣列的高精度的定 位，使得輸出絕對信號的受光陣列PA1和PA2的信號相位與受光陣列PI1的信號相位一致。
[0103] 在本實施方式中，受光陣列PI1被配置在受光陣列PA1與光源121之間。由此，輸 出絕對信號的受光陣列PA1能夠靠近受光陣列PI1配置，因此，在基板BA上形成兩個受光 陣列PA1和PI1時或者將光學(xué)模塊120相對于圓盤110進行定位時，位置對準(zhǔn)變得非常容 易，由此能夠提高編碼器100的制造性。另外，與將兩個受光陣列PA1和PI1分離地配置的 情況相比，能夠減小由安裝誤差（例如，圓盤110的偏心）或制造誤差引起的機械移位所產(chǎn) 生的影響，并且能夠提高對機械移位的魯棒性。
[0104] 另外，在本實施方式中，特別地，獲得如下的效果。通常，具有由圓盤110的偏心引 起的檢測誤差依賴于軌道的半徑的性質(zhì)。因此，當(dāng)半徑小時，誤差變大，當(dāng)半徑大時，誤差變 小。
[0105] 在本實施方式中，受光陣列PI1被配置在比受光陣列PI2更靠近中心軸的一側(cè)。 SP，受光陣列PI2被配置在受光陣列PI1的與中心軸相反的側(cè)（即，外周側(cè)），間距短（即， 具有多個反射部）的軌道SI2被配置在圓盤110的外周側(cè)，因此能夠放大軌道SI2的半徑。 其結(jié)果，能夠減小由受光陣列PI2的偏心引起的檢測誤差，并且能夠提高對偏心的魯棒性。 另外，能夠確保具有多個與受光陣列PI2相對應(yīng)的反射部的軌道SI2的大間距。
[0106] 另外，在本實施方式中，特別地，獲得如下的效果。如上所述，從由多個受光元件各 自的檢測或未檢測產(chǎn)生的位圖案唯一地表示在受光陣列PA1和PA2中的絕對位置的性質(zhì) 上，當(dāng)在受光陣列PA1和PA2中的受光量變動時，容易產(chǎn)生絕對位置的誤檢測。因此，優(yōu)選 受光陣列PA1和PA2中的受光量均一。但是，當(dāng)使用LED等作為光源121時，具有LED的光 量由于溫度變化發(fā)生變動的性質(zhì)。
[0107] 因此，在本實施方式中，設(shè)置兩個光量調(diào)整用受光元件ro來調(diào)整受光陣列pai和 PA2的受光量。根據(jù)光量調(diào)整用受光元件ro的受光量（信號的振幅），當(dāng)光量調(diào)整用受光 元件ro的受光量減少時，增加光源121的電流，而當(dāng)光量調(diào)整用受光元件ro的受光量增大 時，減小光源121的電流。因此，能夠使受光陣列PA1和PA2中的受光量大致恒定。因此， 能夠提高受光陣列PA1和PA2的信號的可靠性。
[0108] 另外，在本實施方式中，兩個光量調(diào)整用受光元件ro被配置到受光陣列PI1的在 測量方向C上的兩側(cè)。即，光量調(diào)整用受光元件ro被配置為接收在與對應(yīng)于受光陣列PI1 并具有增量圖案的軌道SI1相同的軌道上反射的光。即使以這種方式，通過將光量調(diào)整用 受光元件ro的在測量方向c上的寬度設(shè)定為受光陣列PI1的各受光元件的配置間距的整 數(shù)倍，也能夠使在光量調(diào)整用受光元件ro上的受光量大致恒定，因此能夠?qū)⒐饬空{(diào)整用受 光元件ro的信號用于調(diào)整在受光陣列PA1和PA2中接收的受光量。因此，由于不需要在圓 盤110和光學(xué)模塊120中單獨地設(shè)置用于調(diào)整在受光陣列PA1和PA2中的受光量的軌道， 因此能夠減小編碼器100的大小。
[0109] 另外，在本實施方式中，由于設(shè)置兩個光量調(diào)整用受光元件ro，與單個光量調(diào)整用 受光元件的情況相比，提高了配置結(jié)構(gòu)的自由度，因此，能夠提高光學(xué)模塊120的設(shè)計的自 由度。另外，通過使兩個光量調(diào)整用受光元件ro的相位（例如，受光陣列PI1的各受光元 件的1/2間距，S卩，e XP1X 1/2)偏移，能夠進一步減小光量調(diào)整用受光元件ro中的受光 量的變動，并且能夠提高受光量的調(diào)整精度。
[0110] 4.變型例
[0111] 參照附圖對本實用新型的一個實施方式進行了上述說明。然而，權(quán)利要求書中記 載的技術(shù)思想的范圍不限于上述實施方式。對于本實用新型的實施方式所屬的【技術(shù)領(lǐng)域】的 普通技術(shù)人員而言顯而易見的是，在本技術(shù)思想的范圍能夠?qū)嵤└鞣N變更或替換或它們的 組合。因此，進行了這些變更或替換或它們的組合之后的技術(shù)當(dāng)然也視為落在本實用新型 的技術(shù)思想的范圍內(nèi)。
[0112] 例如，在上述實施方式中，描述了在圓盤110上設(shè)置具有不同間距的增量圖案的 兩個軌道SI1和SI2的情況，但是可以安裝三個或更多個具有不同間距的軌道。在這種情 況下，使用累積方法也能夠?qū)崿F(xiàn)高分辨率。例如，在這種情況下，可以將受光陣列PA1和PA2 的至少一個用于增量信號。
[0113] 另外，在上述的實施方式中，描述了受光陣列PI1配置在相對于光源121的中心軸 側(cè)的情況，但是，如圖11所示，例如，受光陣列PI1也可以相對于光源121配置在中心軸的 相反側(cè)（外周側(cè)）。雖然圖示省略，但是，在這種情況下，在圓盤110上，四個軌道沿著寬度 方向R從內(nèi)側(cè)向外側(cè)按照SA1、SI2、SI1、SA2的順序配置。優(yōu)選地，在要提高對高增量信號 的偏心的魯棒性的情況下，應(yīng)用上述的實施方式的結(jié)構(gòu)，在要提高相對于低增量信號的偏 心的魯棒性的情況下，應(yīng)用該變形例的結(jié)構(gòu)。
[0114] 另外，在上述的實施方式中，描述了各受光陣列PA1和PA2具有九個受光元件并且 絕對信號表示九位的絕對位置的情況，但是，受光元件的數(shù)量可以不是九個，絕對信號的位 數(shù)也不限于九位。另外，受光陣列PI1和PI2中的受光元件的數(shù)量也不特別地限于根據(jù)上 述的實施方式的數(shù)量。
[0115] 雖然上述的實施方式描述了編碼器100直接連接到電機M的情況，但是，編碼器 100例如可以通過減速器或旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)換器等其他的機構(gòu)連接到電機M。
[0116] 另外，雖然上述的實施方式描述了受光陣列PA1和PA2是絕對信號用的受光陣列 的情況，但是不實用新型不限于此。例如，受光陣列PA1和PA2可以是通過來自各受光元件 的檢測信號表示原點位置的原點用的受光元件組。在這種情況下，圓盤110上的軌道SA1 和SA2被形成為具有原點用的圖案。并且，來自受光陣列PA1和PA2的受光信號的位圖案 或強度表示原點位置。
[0117] 在上面的說明中，"垂直"、"平行"、"相等"的意思不被嚴(yán)格地使用。即，"垂直"、"平 行"、"相等"是指允許設(shè)計或制造上的公差和誤差的"大致垂直"、"大致平行"和"大致相等" 的意思。
[0118] 本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，根據(jù)設(shè)計需要和其他的因素，可進行各種變更、 組合、子組合以及替換，只要它們在所附權(quán)利要求或其等效物的范圍內(nèi)即可。
【權(quán)利要求】
1. 一種編碼器，其特征在于，所述編碼器包括： 多個軌道，所述多個軌道分別具有沿著測量方向設(shè)置的多個反射部； 點光源，所述點光源被配置為向所述多個軌道射出擴散光； 一個第一受光陣列和另一個第一受光陣列，所述一個第一受光陣列和另一個第一受光 陣列在與所述測量方向大致垂直的寬度方向上夾著所述點光源配置； 第二受光陣列，所述第二受光陣列配置在所述一個第一受光陣列與所述點光源之間， 并且被配置為接收在具有第一增量圖案的所述軌道上反射的光；以及 第三受光陣列，所述第三受光陣列配置在所述另一個第一受光陣列與所述點光源之 間，并且被配置為接收在具有間距比所述第一增量圖案的間距長的第二增量圖案的所述軌 道上反射的光。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼器，其特征在于， 所述一個第一受光陣列和所述另一個第一受光陣列被配置為接收在所述軌道中的具 有絕對圖案的兩個軌道中的各軌道反射的光。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼器，其特征在于， 所述測量方向是以中心軸為中心的圓周方向， 所述第三受光陣列被配置在比所述第二受光陣列更靠近所述中心軸的一側(cè)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的編碼器，其特征在于，所述編碼器還包括： 第二受光元件，所述第二受光元件被配置為控制在所述一個第一受光陣列和所述另一 個第一受光陣列上的受光量， 所述第二受光元件被設(shè)置在所述第三受光陣列的在所述測量方向上的兩側(cè)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的編碼器，其特征在于，所述編碼器還包括： 第二受光元件，所述第二受光元件被配置為控制在所述一個第一受光陣列和所述另一 個第一受光陣列上的受光量， 所述第二受光元件被設(shè)置在所述第三受光陣列的在所述測量方向上的兩側(cè)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的編碼器，其特征在于，所述編碼器還包括： 第二受光元件，所述第二受光元件被配置為控制在所述一個第一受光陣列和所述另一 個第一受光陣列上的受光量， 所述第二受光元件被設(shè)置在所述第三受光陣列的在所述測量方向上的兩側(cè)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的編碼器，其特征在于， 所述測量方向是以中心軸為中心的圓周方向， 所述第三受光陣列被配置在比所述第二受光陣列更靠近所述中心軸的一側(cè)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的編碼器，其特征在于，所述編碼器還包括： 第二受光元件，所述第二受光元件被配置為控制在所述一個第一受光陣列和所述另一 個第一受光陣列上的受光量， 所述第二受光元件被設(shè)置在所述第三受光陣列的在所述測量方向上的兩側(cè)。
9. 一種具有編碼器的電機，其特征在于，所述電機包括： 線性電機或者旋轉(zhuǎn)型電機，在所述線性電機中，可動部件相對于定子移動，在所述旋轉(zhuǎn) 型電機中，轉(zhuǎn)子相對于定子移動；以及 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的編碼器，所述編碼器被配置為檢測所述可動部件 的位置和速度中的至少一者、或者所述編碼器被配置為檢測所述轉(zhuǎn)子的位置和速度中的至 少一者。
10. -種伺服系統(tǒng)，其特征在于，所述伺服系統(tǒng)包括： 線性電機或者旋轉(zhuǎn)型電機，在所述線性電機中，可動部件相對于定子移動，在所述旋轉(zhuǎn) 型電機中，轉(zhuǎn)子相對于定子移動； 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的編碼器，所述編碼器被配置為檢測所述可動部件 的位置和速度中的至少一者、或者所述編碼器被配置為檢測所述轉(zhuǎn)子的位置和速度中的至 少一者；以及 控制器，所述控制器被配置為根據(jù)由所述編碼器檢測的結(jié)果來控制所述線性電機或所 述旋轉(zhuǎn)型電機。
【文檔編號】G01D5/347GK204202627SQ201420673726
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月5日
【發(fā)明者】吉田康, 松谷泰裕, 吉富史朗, 高田裕司, 有永雄司, 室北幾磨, 原田正信, 近藤宏樹 申請人:株式會社安川電機