光学式编码器

摘要

本发明提供在正弦波角度内插方式的编码器中能够提高单一的信号轨道中的内插角度精度的光学式编码器。对基本周期的正弦波以规定的周期重叠了相位调制波的波形设为信号轨道(103)，设置取出相位调制波的正弦信号以及余弦信号的光检测器(104)。运算部(106)从光检测器所具备的第一光检测器对以及第二光检测器对的输出信号中分别运算电角度，通过求出它们的和以及差，来得到基本周期的电角度和相位调制波。

权利要求

1.一种光学式编码器，其特征在于，具备：

光源；

一个信号轨道，设于测定对象，并与该测定对象的运动联动地调制来自所述光源的光束；

光检测部，接收来自所述信号轨道的光束并转换为电信号而输出；以及

运算部，运算来自该光检测部的输出信号，

所述信号轨道具有如下结构：对来自所述光源的光进行强度调制为正弦波状，且对该正弦波提供以λ为基本周期而针对每个mλ＝Λ重复的相位调制，其中，m为自然数，所述光检测部从如下光束取出正弦信号以及余弦信号，该光束是从提供所述相位调制的信号轨道以正弦波状受到调制的光束，通过所述运算部，从一个所述信号轨道得到周期λ的基本周期信号和周期Λ的相位调制信号这两个周期的信号。

2.根据权利要求1所述的光学式编码器，其特征在于，

在所述光检测部中，将第一光检测器对和第二光检测器对配置于在所述相位调制的周期Λ中以{(2n+1)Λ/2}周期隔开的位置，所述第一光检测器对是从通过所述信号轨道以所述正弦波状受到调制的光束取出正弦信号以及余弦信号的一对光检测器所构成的，所述第二光检测器对是从通过所述信号轨道以所述正弦波状受到调制的光束取出正弦信号以及余弦信号的一对光检测器所构成的，所述运算部根据从所述第一光检测器对以及所述第二光检测器对分别输出的所述正弦信号以及所述余弦信号来运算各光检测器对的位置中的各电角度，取得所得到的各电角度之和并求出所述基本周期λ中的电角度，取得所述各电角度之差并求出第一相位调制信号。

3.根据权利要求1或者2所述的光学式编码器，其特征在于，

所述光检测部还具备第三光检测器对和第四光检测器对，所述第三光检测器对和第四光检测器对配置于相对所述第一光检测器对和所述第二光检测器对分别以{(2n+1)Λ/4}周期隔开的位置，且由与所述第一光检测器对和所述第二光检测器对相同的结构所构成，所述运算部根据从所述第一光检测器对和所述第二光检测器对求出的所述第一相位调制信号、以及从所述第三光检测器对和所述第四光检测器对求出的第二相位调制信号来运算相位调制信号的电角度。

4.根据权利要求1或者2所述的光学式编码器，其特征在于，

在所述光检测部中，将第一光检测器对和第二光检测器对配置于在所述相位调制的周期Λ中以Λ/2周期隔开的位置，所述第一光检测器对是从通过所述信号轨道以所述正弦波状受到调制的光束取出正弦信号以及余弦信号的一对光检测器所构成的，所述第二光检测器对是从通过所述信号轨道以所述正弦波状受到调制的光束取出正弦信号以及余弦信号的一对光检测器所构成的，所述光检测部还具备第三光检测器对和第四光检测器对，所述第三光检测器对和第四光检测器对配置于相对所述第一光检测器对和所述第二光检测器对分别以Λ/4周期隔开的位置，且由与所述第一光检测器对和所述第二光检测器对相同的结构所构成，所述运算部根据从所述第一光检测器对以及所述第二光检测器对、和所述第三光检测器对以及所述第四光检测器对分别输出的所述正弦信号以及所述余弦信号来运算各光检测器对的位置中的各电角度，取得所得到的各电角度之和并求出所述基本周期λ中的电角度，取得所述各电角度之差并求出第一相位调制信号。

5.根据权利要求2所述的光学式编码器，其特征在于，

所述运算部还根据所述第一相位调制信号和所述第二相位调制信号之差来运算相位调制信号的电角度，所述第一相位调制信号是从所述第一光检测器对以及所述第二光检测器对、和所述第三光检测器以及所述第四光检测器对求出的，所述第二相位调制信号是从所述第二光检测器对以及所述第三光检测器对、和所述第四光检测器以及所述第一光检测器对求出的。

6.根据权利要求4所述的光学式编码器，其特征在于，

所述运算部还根据所述第一相位调制信号和所述第二相位调制信号之差来运算相位调制信号的电角度，所述第一相位调制信号是从所述第一光检测器对以及所述第二光检测器对、和所述第三光检测器以及所述第四光检测器对求出的，所述第二相位调制信号是从所述第二光检测器对以及所述第三光检测器对、和所述第四光检测器以及所述第一光检测器对求出的。

7.根据权利要求1所述的光学式编码器，其特征在于，

所述测定对象除了具有作为所述信号轨道的第一信号轨道之外，还具有与该第一信号轨道不同的第二信号轨道，与各信号轨道对应地具有所述光检测部，第一信号轨道是生成所述被相位调制的正弦波的信号轨道，第二信号轨道是进行单一周期的正弦波状的光强度调制的信号轨道，该单一周期具有比所述第一信号轨道能够分辨的分辨率更高的频率。

8.根据权利要求1所述的光学式编码器，其特征在于，

所述测定对象除了具有作为所述信号轨道的第一信号轨道之外，还具有与该第一信号轨道不同的第二信号轨道，与各信号轨道对应地具有所述光检测部，第一信号轨道是生成所述被相位调制的正弦波的信号轨道，第二信号轨道是进行单一周期的正弦波状的光强度调制的信号轨道，该单一周期具有比所述第一信号轨道能够分辨的分辨率更低的频率。

9.根据权利要求7或者8所述的光学式编码器，其特征在于，

所述第二信号轨道是进行单一周期的正弦波状的光强度调制的信号轨道，该单一周期具有如下波数：该第二信号轨道的波数n与所述第一信号轨道的波数L相比相差j。

10.根据权利要求9所述的光学式编码器，其特征在于，

相对于所述第二信号轨道的轨道半径R，所述第一信号轨道的轨道半径是R(L/n)。

11.一种光学式编码器，具备：光源；标度盘，具有第一轨道和第二轨道，所述第一轨道和第二轨道安装于被测定物，并与所述被测定物的运动联动地调制来自所述光源的光束；

光检测部，接收来自所述标度盘的被调制的光束并转换为电信号而输出；以及运算部，运算来自所述光检测部的输出信号来运算所述被测定物的位置，该光学式编码器的特征在于，所述第一轨道由固定的周期图案构成，该固定的周期图案针对将该轨道整体进行k分割的周期Λ具有n的波数，所述第二轨道具有与所述第一轨道的n的波数相比相差m的波数，且构成为赋予基于以所述周期Λ变化的函数进行的相位调制，所述光检测部具有：第一光检测器，与所述第一轨道相对应地配置；和多个第二光检测器，与所述第二轨道相对应地配置，且配置成相互偏移Λ/4周期，所述运算部运算出从所述第一光检测器的输出信号和所述第二光检测器的输出信号分别求出的电角度运算输出的差，从而求出长周期的信号；运算出从所述第二光检测器的输出信号求出的电角度运算输出之差，从而求出所述周期Λ内的绝对位置；运算出所述电角度运算输出之和，从而求出在周期Λ内重复m次的游标输出。

12.根据权利要求11所述的光学式编码器，其特征在于，还具备固定格栅，所述固定格栅固定配置在所述标度盘的所述第一轨道以及所述第二轨道和所述光源之间，所述光检测部检测出由所述固定格栅和所述标度盘生成的格栅像。

13.根据权利要求12所述的光学式编码器，其特征在于，

所述标度盘的所述第一轨道以及所述第二轨道具有对光的相位提供调制的相位格栅。

说明书

光学式编码器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种光学式编码器，所述光学式编码器具备光源、设于测定对象的信号轨道(track)、以及感光元件，通过运算感光元件的输出来求出所述测定对象的变位。

背景技术

[0002] 在如上所述的光学式编码器中，在现有技术中具有如下结构：例如，形成信号轨道使得从光源经过所述信号轨道被感光元件所得到的透射光量或者反射光量以正弦波状进行变化，并且在所述正弦波状的光量变化中，在各偏移1/4间距的位置配置感光元件。根据这种结构，能够从各个感光元件中取出相位相互偏移90°的信号，将从所述信号轨道的图案中所得到的信号的一个周期内分割为多个(例如参照专利文献1)。

[0003] 另外，在具备多个衍射格栅的光学式编码器中，还存在如下结构(例如参照专利文献2)：为了去除输出信号中的高次谐波失真，在衍射格栅中，相邻的图案的间隔不是恒定的，而是设为相对于成为基准相位的图案具有规定的相位差、以及与各相位差之和的组合相应的相位差的图案。

[0004] 并且另外，提出如下游标式编码器的方法(例如参照专利文献3)：设置相对于具有规定波数的主狭缝轨道少了规定波数的副狭缝轨道，从两者的电角度之差中生成长周期的信号。

[0005] 专利文献1：日本特开昭61-182522号公报

[0006] 专利文献2：日本特开平8-184466号公报

[0007] 专利文献3：日本特开平08-304113号公报

发明内容

[0008] 在光学式编码器中，在使用正弦波角度内插方式的检测中，内插精度被检测正弦波的值的电路所限制。由此，在如进行需要高分辨率的绝对值检测那样的情况下，不得不在测定对象中设置多个信号轨道，依次连接内插角度位置来构成。由此，存在设置信号轨道的标度盘的面积变大这样的问题点。

[0009] 另外，虽然提出了如所述那样改变图案间隔，但是在提高正弦波角度内插分辨率的目的中，还考虑到感光元件的配置位置以及输出信号的运算方法的技术在现有技术中还不存在。

[0010] 本发明是为了解决如上所述的问题点而作出的，其目的在于提供一种能够由单一的信号轨道来提高内插角度精度的光学式编码器。

[0011] 为了达成所述目的，本发明构成为如下。

[0012] 即，本发明的一个方式中的光学式编码器，其特征在于，具备：光源；一个信号轨道，设于测定对象，并与该测定对象的运动联动地调制来自所述光源的光束；光检测部，接收来自所述信号轨道的光束并转换为电信号而输出；以及运算部，运算来自该光检测部的输出信号，所述信号轨道具有如下结构：对来自所述光源的光进行强度调制为正弦波状，且对该正弦波提供以λ为基本周期而针对每个mλ＝Λ(m为自然数)重复的相位调制，所述光检测部从如下光束取出正弦信号以及余弦信号，该光束是从提供所述相位调制的信号轨道以正弦波状受到调制的光束，通过所述运算部，从一个所述信号轨道得到周期λ的基本周期信号和周期Λ的相位调制信号这两个周期的信号。

[0013] 在所述第一方式中，还能够构成为：在所述光检测部中，将第一光检测器对和第二光检测器对配置于在所述相位调制的周期Λ中以{(2n+1)Λ/2}周期隔开的位置，所述第一光检测器对是从通过所述信号轨道以所述正弦波状受到调制的光束取出正弦信号以及余弦信号的一对光检测器所构成的，所述第二光检测器对是从通过所述信号轨道以所述正弦波状受到调制的光束取出正弦信号以及余弦信号的一对光检测器所构成的，所述运算部根据从所述第一光检测器对以及所述第二光检测器对分别输出的所述正弦信号以及所述余弦信号来运算各光检测器对的位置中的各电角度，取得所得到的各电角度之和并求出所述基本周期λ中的电角度，取得所述各电角度之差并求出第一相位调制信号。

[0014] 在所述第一方式中，还能够构成为：所述光检测部还具备第三光检测器对和第四光检测器对，所述第三光检测器对和第四光检测器对配置于相对所述第一光检测器对和所述第二光检测器对分别以{(2n+1)Λ/4}周期隔开的位置，且由与所述第一光检测器对和所述第二光检测器对相同的结构所构成，所述运算部根据从所述第一光检测器对和所述第二光检测器对求出的所述第一相位调制信号、以及从所述第三光检测器对和所述第四光检测器对求出的第二相位调制信号来运算相位调制信号的电角度。

[0015] 在所述第一方式中，还能够构成为：在所述光检测部中，将第一光检测器对和第二光检测器对配置于在所述相位调制的周期Λ中以Λ/2周期隔开的位置，所述第一光检测器对是从通过所述信号轨道以所述正弦波状受到调制的光束取出正弦信号以及余弦信号的一对光检测器所构成的，所述第二光检测器对是从通过所述信号轨道以所述正弦波状受到调制的光束取出正弦信号以及余弦信号的一对光检测器所构成的，所述光检测部还具备第三光检测器对和第四光检测器对，所述第三光检测器对和第四光检测器对配置于相对所述第一光检测器对和所述第二光检测器对分别以Λ/4周期隔开的位置，且由与所述第一光检测器对和所述第二光检测器对相同的结构所构成，所述运算部根据从所述第一光检测器对以及所述第二光检测器对、和所述第三光检测器对以及所述第四光检测器对分别输出的所述正弦信号以及所述余弦信号来运算各光检测器对的位置中的各电角度，取得所得到的各电角度之和并求出所述基本周期λ中的电角度，取得所述各电角度之差并求出第一相位调制信号。

[0016] 在所述第一方式中，还能够构成为：所述运算部还根据所述第一相位调制信号和所述第二相位调制信号之差来运算相位调制信号的电角度，所述第一相位调制信号是从所述第一光检测器对以及所述第二光检测器对、和所述第三光检测器以及所述第四光检测器对求出的，所述第二相位调制信号是从所述第二光检测器对以及所述第三光检测器对、和所述第四光检测器以及所述第一光检测器对求出的。

[0017] 在所述第一方式中，还能够构成为：所述测定对象除了具有作为所述信号轨道的第一信号轨道之外，还具有与该第一信号轨道不同的第二信号轨道，与各信号轨道对应地具有所述光检测部，第一信号轨道是生成所述被相位调制的正弦波的信号轨道，第二信号轨道是进行单一周期的正弦波状的光强度调制的信号轨道，该单一周期具有比所述第一信号轨道能够分辨的分辨率更高的频率。

[0018] 在所述第一方式中，还能够构成为：所述测定对象除了具有作为所述信号轨道的第一信号轨道之外，还具有与该第一信号轨道不同的第二信号轨道，与各信号轨道对应地具有所述光检测部，第一信号轨道是生成所述被相位调制的正弦波的信号轨道，第二信号轨道是进行单一周期的正弦波状的光强度调制的信号轨道，该单一周期具有比所述第一信号轨道能够分辨的分辨率更低的频率。

[0019] 在所述第一方式中，还能够构成为：所述第二信号轨道是进行单一周期的正弦波状的光强度调制的信号轨道，该单一周期具有如下波数：该第二信号轨道的波数n与所述第一信号轨道的波数L相比相差j。

[0020] 在所述第一方式中，还能够构成为：相对于所述第二信号轨道的轨道半径R，所述第一信号轨道的轨道半径是R(L/n)。

[0021] 另外，本发明的第二方式中的光学式编码器，具备：光源；标度盘，具有第一轨道和第二轨道，所述第一轨道和第二轨道安装于被测定物，并与所述被测定物的运动联动地调制来自所述光源的光束；光检测部，接收来自所述标度盘的被调制的光束并转换为电信号而输出；以及运算部，运算来自所述光检测部的输出信号来运算所述被测定物的位置，该光学式编码器的特征在于，所述第一轨道由固定的周期图案构成，该固定的周期图案针对将该轨道整体进行k分割的周期Λ具有n的波数，所述第二轨道具有与所述第一轨道的n的波数相比相差m的波数，且构成为赋予基于以所述周期Λ变化的函数进行的相位调制，所述光检测部具有：第一光检测器，与所述第一轨道相对应地配置；和多个第二光检测器，与所述第二轨道相对应地配置，且配置成相互偏移Λ/4周期，所述运算部运算出从所述第一光检测器的输出信号和所述第二光检测器的输出信号分别求出的电角度运算输出的差，从而求出长周期的信号；运算出从所述第二光检测器的输出信号求出的电角度运算输出之差，从而求出所述周期Λ内的绝对位置；运算出所述电角度运算输出之和，从而求出在周期Λ内重复m次的游标输出。

[0022] 在所述第二方式中，还能够构成为：还具备固定格栅，所述固定格栅固定配置在所述标度盘的所述第一轨道以及所述第二轨道和所述光源之间，所述光检测部检测出由所述固定格栅和所述标度盘生成的格栅像。

[0023] 在所述第二方式中，还能够构成为：所述标度盘的所述第一轨道以及所述第二轨道具有对光的相位提供调制的相位格栅。

[0024] 根据本发明的第一方式中的光学式编码器，具备与一个信号轨道相对置的光检测部和运算部，从所述光检测部中得到具有多个不同周期的正弦波信号以及余弦波信号。这样，能够从一个信号轨道中得到周期不同的两个周期信号。由此，能够达成具有信号轨道的标度盘的小型化，并且在一个信号轨道中能够内插的电角度能够从所述两个周期信号中求出，与现有技术相比能够提高内插分辨率。具体地说，所述能够内插的电角度能够通过所述光检测部所具备的第一光检测器对以及第二光检测器对中的各电角度之和来求出。

[0025] 另外，根据本发明的第二方式中的光学式编码器，通过具备第二轨道、第二光检测器以及运算部，能够从第二轨道中得到多个周期的正弦波输出。由此，在一个轨道中，能够内插的电角度能够通过所述多个周期的内插电角度之和来得到，能够提高内插分辨率。

[0026] 另外，如所述那样能够从一个轨道中得到多个周期的正弦波输出，因此不需要设置多段的轨道也能够实现标度盘的小型化。

附图说明

[0027] 图1是表示本发明的实施方式1的光学式编码器的结构的立体图。

[0028] 图2是表示图1所示的光学式编码器的信号轨道的俯视图。

[0029] 图3是表示图2所示的信号轨道的放大图。

[0030] 图4是表示将图2所示的信号轨道以直线状展开的图。

[0031] 图5是说明图1所示的光学式编码器所具备的光检测部的结构的图，是将光检测部以直线状展开的图。

[0032] 图6是说明本发明的实施方式2的光学式编码器所具备的光检测部的结构的图，是将光检测部以直线状展开的图。

[0033] 图7是表示本发明的实施方式4的光学式编码器的信号轨道的放大图。

[0034] 图8是表示本发明的实施方式6的光学式编码器的信号轨道的放大图。

[0035] 图9是表示本发明的实施方式7的光学式编码器的信号轨道的放大图。

[0036] 图10是表示本发明的实施方式8的光学式编码器的结构图。

[0037] 图11是表示本发明的实施方式8的光学式编码器的信号轨道的俯视图。

[0038] 图12是表示本发明的实施方式9的光学式编码器的信号轨道的俯视图。

[0039] 图13是表示说明本发明的实施方式10的光学式编码器的信号轨道中的游标方式的直线展开图。

[0040] 图14是表示本发明的实施方式10的光学式编码器的信号轨道的直线展开图。

[0041] 图15是表示本发明的实施方式10的光学式编码器的检测狭缝(slit)的直线展开图。

[0042] 图16是表示本发明的实施方式10的光学式编码器的检测狭缝的动作的直线展开图。

[0043] 图17是表示本发明的实施方式11的光学式编码器的结构图。

[0044] 附图标记说明

[0045] 100：光学式编码器；101：光源；102、102-2、102-3：标度盘；103：信号轨道；104：光检测部；105：旋转轴；106：运算部；107～114：光检测器；200：光学式编码器；201：光源；203：信号轨道；204：光检测部；206：运算部；233：信号轨道；243：信号轨道；250：光学式编码器。

具体实施方式

[0046] 下面参照附图来说明作为本发明的实施方式的光学式编码器。此外，在各图中，对于同一或者相同的结构部分标记相同符号。

[0047] 实施方式1.

[0048] 图1是表示本发明的实施方式1的光学式编码器100的结构图。该光学式编码器100具备：光源101、标度盘(scale)102、光检测部104、以及连接到光检测部104的运算部
106。

[0049] 作为光源101，例如能够使用LED、LD等。标度盘102是安装在作为本实施方式1中的测定对象的旋转轴105上的圆板，所述圆板被配置成被光源101和光检测部104夹着，沿着圆周设有对来自光源101的光束进行调制的一个信号轨道103。信号轨道103是与旋转轴105的旋转角相对应地被构图。

[0050] 光检测部104接收来自信号轨道103的光束，转换为电信号并向运算部106输出。运算部106的详细情况将后述，功能上具有：电角度运算部106a、求和运算部106b、以及求差运算部106c，运算出标度盘102即旋转轴105的旋转角度或者旋转位置进行输出。

[0051] 如图所示且如上所述，在本实施方式1中，光学式编码器100是采用旋转编码器(rotary encoder)的情况为例，但是不限于此，本发明还能够应用于线性编码器(linear encoder)的实施方式中。另外，在本实施方式1中，光检测部104检测透过信号轨道103的光源101的光束，但是不限于此，也可以构成为检测反射光。

[0052] 另外，在图2中示出标度盘102的信号轨道103的方式，在图3中放大图示在图2内以虚线表示的Λ区域。另外，为了容易理解，图4是将图3所示的信号轨道103的图案以直线状展开的图。

[0053] 信号轨道103的图案是向来自光源101的光提供正弦波状的调制，调制的暗部(dark section)(斜线部)115和明部(bright section)116交互地构成，提供以基本周期λ针对每个Λ＝mλ(m为自然数)周期重复的相位调制。另外，相位调制的周期Λ是将信号轨道103的一圈进行k等分的角度，在本实施方式中设为k＝16、m＝8。

[0054] 如图2以及图3所示，光检测部104具有光检测器107～114，光检测器107～114被配置成与单一的信号轨道103相对置。并且，光检测器107、109、111、113在标度盘102的外周侧，沿着圆周方向配置在同一半径上，如详细后述那样输出相位调制波形的正弦波。光检测器108、110、112、114相对于光检测器107、109、111、113，在标度盘102的内周侧，沿着圆周方向配置在同一半径上，如详细后述那样输出相位调制波形的余弦波。另外，光检测器107和光检测器108、光检测器109和光检测器110、光检测器111和光检测器112、光检测器113和光检测器114的各对，是沿着标度盘102中的各自不同的直径上配置的。另外，由光检测器107和光检测器108来构成第一光检测器对，由光检测器109和光检测器110来构成第二光检测器对，由光检测器111和光检测器112来构成第三光检测器对，由光检测器113和光检测器114来构成第四光检测器对。

[0055] 针对如所述那样形成的信号轨道103的图案，在本实施方式中，如图3所示，由光检测器107和光检测器108所构成的第一光检测器对、和由光检测器109和光检测器110所构成的第二光检测器对，配置在相隔Λ/2周期(一般为{(2n+1)Λ/2}的周期(n为0以上的整数)的位置，同样地，由光检测器111和光检测器112所构成的第三光检测器对、和由光检测器113和光检测器114所构成的第四光检测器对，也配置在相隔Λ/2周期(一般为{(2n+1)Λ/2}的周期)的位置。并且，第一光检测器对和第三光检测器对、第三光检测器对和第二光检测器对、第二光检测器对和第四光检测器对，分别配置在相隔Λ/4周期(一般为{(2n+1)Λ/4}的周期)的位置。

[0056] 并且另外，光检测器107～114是如图5所示地构成的。此外，图5与图4的图示相对应，以将图3所示的各光检测器以直线状配置的状态进行图示。当以构成第一光检测器对的光检测器107和光检测器108为例进行说明时，光检测器107是由子检测器107a、107b、107c所构成，光检测器108是由子检测器108a、108b所构成。子检测器107b和子检测器107c是由子检测器107a的面积的各自1/2来形成，其间夹着子检测器107a，配置在相对子检测器107a偏移基本周期λ的1/2的位置。子检测器108a和子检测器108b是由相同面积构成，子检测器108a和子检测器108b也配置在偏移基本周期λ的1/2的位置。并且，子检测器107a和子检测器108a以及子检测器108b，被配置成相互提供基本周期λ的
1/4的偏移。关于其它构成第二光检测器对的光检测器109和光检测器110、构成第三光检测器对的光检测器111和光检测器112、构成第四光检测器对的光检测器113和光检测器
114，也与所述第一光检测器对相同地构成。

[0057] 下面说明具有如以上那样的结构的本是实施方式1的光学式编码器100中的动作。

[0058] 如上所述，在提供以基本周期λ针对每个Λ＝mλ周期重复的相位调制的信号轨道103的信号图案中，相位调制图案的电角度原点117(图4)相对于以虚线表示的基本周期λ的电角度原点117a，伴随着相位调制产生δ(θ)的偏移。相位调制图案的f[θ]波形、以及δ[θ]波形，例如是由成为如下[数式1]和[数式2]的强度调制来提供的。

[0059] [数式1]

[0060]

[0061] [数式2]

[0062]

[0063] 另外，如参照图5所述那样，例如在构成光检测器107的子检测器107a、107b、107c配置在规定位置、构成光检测器108的子检测器108a、108b配置在规定位置的状态中，以子检测器107a的中心为基准，由[数式3]来提供其输出f7a[θ]时，

[0064] [数式3]

[0065]

[0066] 子检测器107b的输出f7b[θ]、以及子检测器107c的输出f7c[θ]，能够分别由[数式4]以及[数式5]来表示。

[0067] [数式4]

[0068]

[0069]

[0070] [数式5]

[0071]

[0072]

[0073] 在此，当β小、m大时，f7a[θ]-(f7b[θ]+f7c[θ])能够近似为[数式6]。

[0074] [数式6]

[0075]

[0076] 此外，β表示相位调制波的相位振幅，是在0＜β＜π中能够任意设定的常数，m为自然数。

[0077] 并且，子检测器108a的输出f8a[θ]、以及子检测器108b的输出f8b[θ]，能够由[数式7]以及[数式8]来表示。

[0078] [数式7]

[0079]

[0080]

[0081] [数式8]

[0082]

[0083]

[0084] 在此，当β小、m大时，f8a[θ]-f8b[θ]能够近似为[数式9]。

[0085] [数式9]

[0086]

[0087] 由此，在同一位置θ中，光检测器107输出正弦信号，光检测器108输出余弦信号。

[0088] 对该光检测器107的正弦信号、和光检测器108的余弦信号是由运算部106的电角度运算部106a来进行除法运算，即通过进行反正切运算来求出下述(10)式所示的电角度。

[0089] [数式10]

[0090]

[0091] 另外，构成第二光检测器对的光检测器109和光检测器110相对所述的构成第一光检测器对的光检测器107和光检测器108，配置在偏移相位调制周期的半周期、Λ/2的位置。由此，如下述(11)式所示，从光检测器109和光检测器110中所得到的反正切运算输出，其相位调制项的符号相对于(10)式进行翻转。

[0092] [数式11]

[0093]

[0094] 并且，由运算部106的求和运算部106b来运算如下两个电角度运算结果之和：基于构成第一光检测器对的光检测器107和光检测器108的、(10)式所示的电角度运算结果；和基于构成第二光检测器对的光检测器109和光检测器110的、(11)式所示的电角度运算结果。通过该运算，求出下述(12)式所示的基于基本周期的电角度。

[0095] [数式12]

[0096]

[0097] 另外，通过由运算部106的求差运算部106c来运算(10)式所示的电角度运算结果、和(11)式所示的电角度运算结果之差，来抽取下述(13)式所示的相位调制成分。

[0098] [数式13]

[0099]

[0100] 能够通过由(13)式所得到的相位调制周期Λ的信号来检测内插角度。然而，为了进一步提高内插角度的精度，优选采用下面的方法。

[0101] 即如(13)式所示，所述相位调制周期Λ的信号是正弦波信号，电角度分辨率中存在位置依赖性。

[0102] 另一方面，构成第三光检测器对的光检测器111、112、以及构成第四光检测器对的光检测器113、114分别相对于构成第一光检测器对的光检测器107、108、以及构成第二光检测器对的光检测器109、110，设在相互偏移相位调制周期的1/4周期(Λ/4)的位置。由此，关于这些第三光检测器对的光检测器111、112、以及第四光检测器对的光检测器113、114，与所述的第一光检测器对以及第二光检测器对的情况相同，当由运算部106来运算出各自的电角度运算结果之差时，能够得到如下述(14)式所示相对(13)式以电角度位移
90°相位的余弦波形状的相位调制信号。

[0103] [数式14]

[0104]

[0105] 而且，由运算部106的电角度运算部106a来进行如下两个信号的反正切运算：从第一光检测器对和第二光检测器对中求出的所述(13)式所示的相位调制信号；以及从第三光检测器对和第四光检测器对中求出的所述(14)式所示的相位调制信号。通过该运算结果，能够得到在电角度分辨率中不存在位置依赖性的、周期Λ下的电角度2πθ/Λ。

[0106] 这样根据本实施方式1的光学式编码器，能够以更高精度来求出相位调制信号的电角度。由此，能够提供与现有相比更高分辨率的光学式编码器。

[0107] 实施方式2.

[0108] 在实施方式1的光学式编码器中，如上所述由光检测器107和光检测器108来构成第一光检测器对，由光检测器109和光检测器110来构成第二光检测器对，由光检测器111和光检测器112来构成第三光检测器对，由光检测器113和光检测器114来构成第四光检测器对。

[0109] 与此相对，在本实施方式中，由光检测器107和光检测器111、以及光检测器108和光检测器112来构成第一光检测器对，由光检测器109和光检测器113、以及光检测器110和光检测器114来构成第二光检测器对，由光检测器111和光检测器109、以及光检测器112和光检测器110来构成第三光检测器对，由光检测器113和光检测器107、以及光检测器114和光检测器108来构成第四光检测器对。其它结构与实施方式1的光学式编码器中的结构相同。

[0110] 采用所述第一光检测器对为例，进一步具体地进行说明。此外，在其它光检测器对中，也能够同样地考虑。

[0111] 如实施方式1中所说明，从在相同的圆周上位于外周侧的光检测器107和光检测器111中得到正弦波输出，从位于内周侧的光检测器108和光检测器112中得到余弦波输出。由运算部106的电角度运算部106a来进行所述正弦波输出和所述余弦波输出之间的除法运算，即通过进行反正切运算，能够得到与所述(10)式所示相同的电角度。

[0112] 如实施方式1的情况相同，本实施方式2中的第一光检测器对和第二光检测器对、以及第三光检测器对和第四光检测器对，处于偏移了相位调制周期的半周期、即Λ/2的相位关系中。此外，本实施方式2中的第一光检测器对和第三光检测器对、以及第二光检测器对和第四光检测器对，处于偏移了相位调制周期的四分之一周期、即Λ/4的相位关系中。由此，如实施方式1中所说明，通过所述(12)式的运算来求出基于基本周期的电角度，通过所述(13)式的运算来抽取相位调制成分。

[0113] 如本实施方式2中的光学式编码器那样，通过将例如来自光检测器107和光检测器108的输出在第一光检测器对和第四光检测器对这两个光检测器对中共用，输入到运算部106中的信号的输出，能够得到与实施方式1的情况相比为两倍的输出。因此，根据本实施方式2的光学式编码器，当然得到所述实施方式1中的效果，除此之外还具有如下优点：在如只能得到微弱信号那样的方式中，也能够以更高精度来求出相位调制信号的电角度。

[0114] 实施方式3.

[0115] 图6是表示构成本发明的实施方式3中的光学式编码器所具备的光检测部104-3的各光检测器的配置的概要图。此外，在图6中，也与图5的情况相同地以将各光检测器配置为直线状的状态进行图示。

[0116] 本实施方式3中的光学式编码器的基本结构与实施方式1以及实施方式2中的结构相同，但是只有光检测部的结构不同。即本实施方式3的光学式编码器所具备的光检测部104-3，在相对所述光检测器113和光检测器114向右方偏移Λ/4的位置中还配置有光检测器125和光检测器126。光检测器125是由子检测器125a、125b、125c所构成，光检测器126是由子检测器126a、126b所构成。子检测器125a、125b、125c具有与所述的子检测器107a、107b、107c相同的结构。另外，关于子检测器126a、126b，也具有与所述的子检测器108a、108b相同的结构。

[0117] 在此，信号轨道103的图案以周期Λ来进行调制，因此能够从光检测器125和光检测器107、以及光检测器126和光检测器108中得到相同相位的信号。

[0118] 另外，在本实施方式3中的光学式编码器中，由光检测器107和光检测器111、以及光检测器108和光检测器112来构成第一光检测器对，由光检测器109和光检测器113、以及光检测器110和光检测器114来构成第二光检测器对，由光检测器111和光检测器109、以及光检测器112和光检测器110来构成第三光检测器对，由光检测器113和光检测器125、以及光检测器114和光检测器126来构成第四光检测器对。

[0119] 在这样构成的本实施方式3中的光学式编码器中，所述第一光检测器对和第二光检测器对、以及第三光检测器对和第四光检测器对，与实施方式2的情况相同，处于偏移了相位调制周期的半周期、即Λ/2的相位关系中，另外，第一光检测器对和第三光检测器对、以及第二光检测器对和第四光检测器对，处于偏移了相位调制周期的四分之一周期、即Λ/4的相位关系中。由此，在本实施方式3的光学式编码器中所具备的运算部106中，如实施方式1中所说明，通过所述(12)式的运算来求出基于基本周期的电角度，通过所述(13)式的运算来抽取相位调制成分。

[0120] 在实施方式2中，第一光检测器对、第二光检测器对、第三光检测器对的各个，得到来自以Λ/4间隔配置的光检测器的输出，与此相对，第四光检测器对得到来自以3Λ/4间隔配置的光检测器的输出。信号轨道103的图案是以周期Λ来进行调制，因此第四光检测器对内的光检测器113和光检测器107、以及光检测器114和光检测器108，作为输出的相位与其它光检测器相同，处于相位Λ/4的位置关系中。然而，在第四光检测器对内的光检测器113、107、114、108中，标度盘102的实际的一个旋转内的机械角位置与其它光检测器对不同。由此，例如在标度盘102相对旋转轴105偏移来被组装的情况下，在实施方式2的结构中，担心只有第四光检测器对表示与其它检测器对不同的信号举动。

[0121] 与此相对，在本实施方式3的结构中，在第一至第四的全部光检测器对中，相位以及标度盘102的一个旋转内的机械角位置关系成为相同。由此，假如例如在标度盘102相对旋转轴105偏移来被组装那样的情况下，根据本实施方式3的光学式编码器，能够起到能够得到稳定信号这样的效果。当然，本实施方式3的光学式编码器能够得到所述实施方式1的光学式编码器所起到的效果。

[0122] 实施方式4.

[0123] 图7是表示构成本发明的实施方式4中的光学式编码器所具备的光检测部104-4的各光检测器的配置的概要图。此外，在图7中，也与图5以及图6的情况相同地以将各光检测器配置为直线状的状态进行图示。

[0124] 本实施方式4中的光学式编码器的基本结构与实施方式1以及实施方式2中的结构相同，只有光检测部的结构不同。

[0125] 即本实施方式4的光学式编码器所具备的图7所示的光检测部104-4，具有光检测器131～134。光检测器131～134是由相同结构所构成。例如以光检测器131为例进行说明时，光检测器131是由子检测器117a、117b、117c、117d、118a、118b、118c、118d所构成。子检测器117a、117b、117c、117d虽然个数不同，但是与实施方式1中的光检测器107的子检测器107a～107c相当，子检测器118a、118b、118c、118d虽然个数不同，但是与实施方式
1中的光检测器108的子检测器108a、108b相当。

[0126] 子检测器117a～117d、以及子检测器118a～118d全部是由相同面积所构成。子检测器118a配置在相对于子检测器117a偏移了基本周期λ的1/4的位置。子检测器117b和子检测器118b、子检测器117c和子检测器118c、子检测器117d和子检测器118d也同样，配置在偏移了基本周期λ的1/4的位置。子检测器117a和子检测器117c、子检测器117b和子检测器117d被配置成相互提供基本周期λ的1/2的偏移，子检测器118a和子检测器118c、子检测器118b和子检测器118d也被配置成相互提供基本周期λ的1/2的偏移。

[0127] 另外，子检测器117a、117b、以及子检测器118a、118b是沿着标度盘102中的相同直径上而配置的，子检测器117c、117d、以及子检测器118c、118d是沿着标度盘102中的相同直径上而配置的，子检测器117a、117b、118a、118b、以及子检测器117c、117d、118c、118d是沿着标度盘102中的不同直径上而配置的。

[0128] 另外，与实施方式1中所说明的第一光检测器对和第二光检测器对相当的光检测器131和光检测器132，与实施方式1相同，配置在相隔Λ/2周期(一般为{(2n+1)Λ/2}的周期)的位置，同样地，关于与第三光检测器对和第四光检测器对相当的光检测器133和光检测器134，也配置在相隔Λ/2周期(一般为{(2n+1)Λ/2}的周期)的位置。并且，光检测器131和光检测器133、光检测器133和光检测器132、光检测器132和光检测器134，分别配置在相隔Λ/4周期(一般为{(2n+1)Λ/4}的周期)的位置。

[0129] 具备如以上那样构成的光检测部104-4的本实施方式4的光学式编码器，如以下那样进行动作。

[0130] 作为动作大体上与实施方式1的情况相同。即，当子检测器117a的输出设为f7a[θ]、子检测器117b的输出设为f7b[θ]、子检测器107c的输出设为f7c[θ]、以及子检测器117d的输出设为f7d[θ]时，(f7a[θ]+f7c[θ])-(f7b[θ]+f7d[θ])成为与实施方式1中所说明的(6)式中的正弦输出f7a[θ]-(f7b[θ]+f7c[θ])相同的输出。同样地，关于子检测器118a～118d，也将它们的输出分别设为f8a[θ]、f8b[θ]、f8c[θ]、f8d[θ]时，(f8a[θ]+f8c[θ])-(f8b[θ]+f8d[θ])成为与实施方式1中所说明的(9)式中的余弦输出f8a[θ]-f8b[θ]相同的输出。下面同样地，通过进行运算部106的电角度运算部106a的运算，本实施方式4的光学式编码器能够得到与实施方式1中所说明的光学式编码器相同的效果。

[0131] 在实施方式1中，通过配置子检测器107b和107c使得夹着子检测器107a，具有由(6)式所示的正弦输出f7a[θ]-(f7b[θ]+f7c[θ])、和由(9)式所示的余弦输出f8a[θ]-f8b[θ]的针对标度盘102的旋转角度的相位大致一致的效果。然而，在实施方式1中，与子检测器108相比，子检测器107输出来自更宽的角度范围的信号。由此，在标度盘
102相对旋转中心偏移来被组装的情况下，考虑到如下情况：在使用(6)式和(9)式进行运算的输出之间产生相位偏移，在使用(10)式进行运算的电角度中产生角度检测误差。

[0132] 与此相对，在本实施方式4中的光学式编码器中，例如在光检测器131中，在标度盘102中的外周侧和内周侧，均匀地配置有子检测器117a～d、以及子检测器118a～d。由此，能够使正弦输出和余弦输出针对标度盘102的旋转角度的相位大致一致，并且还能够使正弦输出和余弦输出的信号检测的角度范围大致一致。因而，假如还包括标度盘102相对旋转中心偏移来被组装的情况，与实施方式1中的光学式编码器相比，实施方式4中的光学式编码器能够得到更稳定的角度检测值。当然在本实施方式4的光学式编码器中，也通过具有单一的信号轨道103，与实施方式1的光学式编码器的情况相同，能够得到标度盘
102的小型化这样的效果。

[0133] 实施方式5.

[0134] 本实施方式5中的光学式编码器是如下构成的光学式编码器：针对所述实施方式4的光学式编码器所具备的光检测部104-4，采用与所述实施方式2相同的信号处理方法，得到光检测部104-4的大的信号强度。

[0135] 下面具体地进行说明。在实施方式4中，光检测器131～134构成各自独立的检测器。与此相对，在本实施方式5中的光学式编码器中，由光检测器131和光检测器133来构成第一光检测器对，由光检测器132和光检测器134来构成第二光检测器对，由光检测器133和光检测器132来构成第三光检测器对，由光检测器134和光检测器131来构成第四光检测器对。

[0136] 通过这样构成，关于本实施方式5也与实施方式2相同，能够将例如来自光检测器131的输出在第一光检测器对和第四个光检测器对这两个光检测器对中共用。由此，关于输入到运算部106中的信号的输出，本实施方式5的情况与实施方式4的情况相比，能够得到两倍的输出。因而，与实施方式2的情况相同，本实施方式5的光学式编码器在只能得到微弱信号那样的方式中，也具有能够以更高的精度来求出相位调制信号的电角度这样的优点。另外，本实施方式5的光学式编码器当然能够得到所述实施方式1的光学式编码器所起到的效果。

[0137] 实施方式6.

[0138] 图8是表示构成本发明的实施方式6中的光学式编码器所具备的光检测部104-6的光检测器的配置的概要图。此外，在图8中，也与图5等的情况相同地以将各光检测器配置为直线状的状态进行图示。

[0139] 本实施方式6中的光学式编码器的基本结构与实施方式1以及实施方式2中的结构相同，但是只有光检测部的结构不同。如图8所示，本实施方式6中的光学式编码器所具备的光检测部104-6，具有与所述的实施方式4以及实施方式5的情况相同的光检测器131～134，并且在相对光检测器134向右方偏移Λ/4的位置中配置有光检测器135。在各光检测器131～135中，光检测器所具备的子检测器的结构与实施方式4中所说明的结构相同。

[0140] 另外，在本实施方式6中，由光检测器131和光检测器133来构成第一光检测器对，由光检测器132和光检测器134来构成第二光检测器对，由光检测器133和光检测器132来构成第三光检测器对，由光检测器134和光检测器135来构成第四光检测器对。

[0141] 在如上所述构成的本实施方式6中的光学式编码器中，当然能够得到所述实施方式1的光学式编码器所起到的效果，还能够得到兼具所述实施方式3的光学式编码器、和实施方式4以及实施方式5的光学式编码器效果的效果。

[0142] 实施方式7.

[0143] 在实施方式1～6中的光学式编码器中，表示标度盘102具有单一的信号轨道103的结构。通过具有单一的信号轨道103，实施方式1～6中的光学式编码器，得到能够使标度盘102小型化这样的效果。

[0144] 另一方面，如图9所示的标度盘102-1那样，还能够设置多个信号轨道103、151。本实施方式7中的光学式编码器，具有代替实施方式1中的光学式编码器所具备的标度盘
102而设有所述标度盘102-1的结构。标度盘102-1中的第二信号轨道151，是由具有比第一信号轨道103的基本周期更细的间距的单一间距的信号轨道所构成。

[0145] 另外，在本实施方式7中的光学式编码器中，与各自的信号轨道103、151相对置地，分别配置实施方式1中所说明的光检测部104、104这两个。此外，光源101以及运算部106也可以与各自的信号轨道103、151相对应而设置，也可以构成为由信号轨道103、151所共有。

[0146] 另外，在本实施方式7中的光学式编码器中，设定第二信号轨道151的间距使得比根据第一信号轨道103的图案由运算部106求出的基本周期的电角度的内插精度还好。由此，能够通过第一信号轨道103来确定第二信号轨道151的波数位置。

[0147] 并且另外，在本实施方式7中的光学式编码器中，将第二信号轨道151设为在标度盘102-1的一个旋转中具有一个周期的信号图案，将其检测精度设定为由第一信号轨道103所得到的相位调制周期以上。由此，能够由第二信号轨道151来确定相位调制周期的波数位置，并且能够通过从第一信号轨道103所得到的相位调制信号的电角度来确定第一信号轨道103的基本周期的波数位置，能够确定一个旋转的绝对角度位置。

[0148] 另外，也可以还加上具有比第一信号轨道103的基本周期更细的间距的第三信号轨道。在这种情况下，能够实现由第三信号轨道来规定分辨率的一个旋转的绝对值的检测。

[0149] 如以上那样，根据实施方式7的光学式编码器，由于具有两个信号轨道，因此与所述的实施方式1～6的结构相比，在装置小型化这点中略差，但是与实施方式1～6的光学式编码器相比，能够得到更高分辨率。

[0150] 实施方式8.

[0151] 接着，说明实施方式8中的光学式编码器。

[0152] 作为现有的光学式编码器的问题之一，有提高光学系统的缝隙、即针对标度盘的信号轨道的光源和光检测部的间隙的余量这样的问题。作为克服该问题的有效方案，可举出使用三格栅方式的光学系统。在该三格栅方式中，所述缝隙是由在标度盘上构成信号轨道的狭缝的间距来决定的。由此，当为了进行标度盘的旋转角度的绝对值检测而想要将长周期和短周期的狭缝配置到标度盘时，导致所需光学系统的缝隙差变得过大，存在难以构成光学式编码器这样的问题点。

[0153] 下面具体地进行说明。为了检测标度盘的一个旋转的绝对角度位置，如实施方式7中所说明那样，使用第二信号轨道，所述第二信号轨道具有以具有比第一信号轨道103的基本周期更细的间距的单一的间距排列的狭缝。将使用这种第二信号轨道的三格栅方式的光学系统采用为例子。在该结构中，在第一信号轨道和第二信号轨道中，构成各轨道的各个狭缝的信号间距不同。由此，对于各信号轨道，最好地生成狭缝的像的各光检测部针对标度盘的位置不同。换句话说，各光检测部和标度盘之间的各个最佳缝隙，在第一信号轨道和第二信号轨道中不同。由此，存在难以构成具有这种各光检测部的光学系统这样的问题。

[0154] 因此，在与本实施方式8有关的光学式编码器中，标度盘是由构成游标(vernier)的主狭缝的信号轨道、和所具有的波数相对于该主狭缝的信号轨道相差规定波数的副狭缝的信号轨道所构成。而且，构成为使从副狭缝所得到的波形是成为在基本周期的正弦波上以规定的周期重叠相位调制波的波形。

[0155] 通过这样构成，能够使构成两个信号轨道的各个狭缝中的信号间距相接近。由此，光学式编码器的光学系统的所述缝隙不会变得过大且不同，能够应用使用三格栅方式的光学系统。下面参照图10来更详细地进行说明。

[0156] 图10是表示本发明的实施方式8的光学式编码器200的结构图。该光学式编码器200具备光源101、201、标度盘102-2、光检测部104、204、以及连接到光检测部104的运算部206。

[0157] 光源101、第一信号轨道103、以及光检测部104与实施方式1中所说明的结构相同。

[0158] 以旋转轴105为中心旋转且具有所述第一信号轨道103的标度盘102-2，在第一信号轨道103的外周侧与第一信号轨道103相邻而具有第二信号轨道203。光源201和光检测部204是与第二信号轨道203相对置而配置的。运算部206是用于运算从光检测部104、204所得到的信号并输出标度盘102-2的旋转角度位置的运算单元。此外，运算部206是进行与实施方式1中所说明的运算部106相同的动作的部分，功能上具有所述的电角度运算部106a、求和运算部106b、以及求差运算部106c。

[0159] 在本实施方式中，光源101、201对各轨道103、203各设有一个，但是也可以采取使一个光源照射到两个信号轨道103、203并由光检测部104、204来检测其透射光的结构。另外，如图所示，在本实施方式中，在光检测部104、204、以及标度盘102-2之间配置有固定标度盘207，所述固定标度盘207与第一信号轨道103相对置而设有检测狭缝208，与第二信号轨道203相对置而设有检测狭缝209。然而不限于该结构，也可以构成为如实施方式1那样由光检测部104、204来直接检测来自信号轨道103、201的透射光。

[0160] 图11是表示标度盘102-2中的第一信号轨道103和第二信号轨道203、以及光检测部104、204的配置的图。第二信号轨道203以将第一信号轨道103的一圈进行n等分的周期ξ来配置狭缝，详细情况虽然未图示，但是构成与周期ξ相对应而输出正弦波以及余弦波的光检测部204、或者由光检测部204和检测狭缝209的组合构成的光检测部。

[0161] 此外，针对第一信号轨道103的光检测部104，能够采用与实施方式1～6相同的结构。图11所示的光检测部104的结构与图3所示相同，但是为了图示的简要化，将图3所示的光检测器107和光检测器108用一个模块图示为光检测器对104a，将光检测器111和光检测器112用一个模块图示为光检测器对104b，将光检测器109和光检测器110用一个模块图示为光检测器对104c，将光检测器113和光检测器114用一个模块图示为光检测器对104d。

[0162] 此外，光检测部204将两个光检测器用一个模块图示为光检测器对204a。

[0163] 第二信号轨道203如所述那样以将第一信号轨道103的一圈进行n等分的周期ξ来配置狭缝，第一信号轨道103提供以基本周期λ针对每个Λ＝mλ(m为自然数)周期重复的相位调制。另外，相位调制的周期Λ，是将信号轨道103的一圈进行k等分的角度。在本实施方式8中，设为n＝2048、k＝16、m＝112。即当第二信号轨道203的周期设为ξ＝360/n、第一信号轨道103的基本周期λ＝360/L时，成为频率差j＝n-L＝256。根据第一信号轨道103和第二信号轨道203之间的频率差j＝n-L，构成游标。即在本实施方式8中，能够从两个信号轨道103、203中得到2048波(2048waves)、256波、16波三个频率的信号。

[0164] 另外，通过将作为主信号轨道的第二信号轨道203的标度盘102-2上的半径位置设为R，作为副信号轨道的第一信号轨道103配置在第二信号轨道203的内周侧，能够使第二信号轨道203以及第一信号轨道103中的各狭缝的信号间距相同。具体地说，当第一信号轨道103的半径位置设定在R×(L/n)的位置时，相对于构成第二信号轨道203的狭缝的间距2πR/n，构成第一信号轨道103的狭缝的间距成为2π(R×L/n)/L＝2πR/n，能够使构成第一信号轨道103的狭缝、和构成第二信号轨道203的狭缝的间距整齐。

[0165] 通过所述那样构成，能够使第二信号轨道203中的狭缝的间距、和第一信号轨道103中的狭缝的间距一致或者大致一致。由此，光学式编码器的光学系统的所述缝隙不会过大且不同。具体地说，能够使第二信号轨道203和光检测部204之间的间隙、第一信号轨道103和光检测部104之间的间隙一致或者大致一致。因而，能够应用使用了三格栅方式的光学系统。

[0166] 并且，在本实施方式8中的光学式编码器中，也与所述的实施方式1～7的光学式编码器的情况相同，当然能够起到具有高分辨率这样的效果。

[0167] 在本实施方式8中，如图所示或者如上所述，采用光学式编码器200是旋转编码器的情况为例，但是不限于此，本发明还能够应用于线性编码器的实施方式中。另外，在本实施方式8中，光检测部104、204虽然检测透过信号轨道103、203的来自光源101、201的光束，但是不限于此，也可以构成为检测反射光。

[0168] 实施方式9.

[0169] 在实施方式8中，决定为构成第一信号轨道103的副狭缝的波数L相对构成第二信号轨道203的主狭缝的波数n成为少的波数，使得第一信号轨道103和第二信号轨道203的频率差j＝n-L。与此相对，还能够设定副狭缝的波数h使得副狭缝的波数h取为比主狭缝的波数n多j，即成为j＝h-n。本实施方式9中的光学式编码器，具有这种将副狭缝的波数h取为比主狭缝的波数n多j的结构。此外，在本实施方式9的光学式编码器中，其它结构与实施方式8中的结构相同。

[0170] 如图12所示，在本实施方式9的光学式编码器中，当具有主狭缝的第二信号轨道203-2的标度盘上的半径位置设为R时，将具有副狭缝的第一信号轨道103-2配置在第二信号轨道203-2的外周侧。由此，能够使构成第二信号轨道203-2的狭缝、和构成第一信号轨道103-2的狭缝的信号间距相同。具体地说，当第一信号轨道103-2的半径位置设定在R×(h/n)的位置时，相对于构成第二信号轨道203-2的第二狭缝的间距2πR/n，构成第一信号轨道103-2的第一狭缝的间距成为2π(R×h/n)/h＝2πR/n。由此，能够使构成第二信号轨道203-2的第二狭缝的间距、和构成第一信号轨道103-2的第一狭缝的间距整齐。

[0171] 根据本实施方式9的光学式编码器，当然能够起到与所述实施方式1等的光学式编码器的情况相同地具有高分辨率这样的效果，除此之外还能得到如下效果。即，在光检测部针对标度盘所占的角度范围规定为某恒定值的情况下，标度盘的外周侧的曲率比内周侧小，因此光检测部的实际面积中，标度盘的外周侧能够取更大的面积。由此，为了通过相位调制波来取出信号而光检测器的数量变多的光检测部配置在标度盘的外周侧时，其光检测部的构成在物理上变得容易。在本实施方式中，将具有副狭缝的第一信号轨道103-2配置在第二信号轨道203-2的外周侧，能够容易构成光检测部。

[0172] 实施方式10.

[0173] 说明实施方式10中的光学式编码器的结构。本实施方式10中的光学式编码器的基本的整体结构与图10以及图11所示的结构相同，但是标度盘上的构成两个信号轨道的狭缝的配置与图10以及图11所示的情况不同。另外，关于图10所示的检测狭缝208、209，在本实施方式10中的光学式编码器中其结构有所不同。

[0174] 首先，参照图13～图16来说明所述两个信号轨道的详细结构。

[0175] 图13是用于说明构图为实施方式10中的光学式编码器所具有的标度盘中所具备的信号轨道233、243的狭缝图案的直线展开图，将圆周上的角度位置展开为直线位置。此外，信号轨道233与图10以及图11所示的第一信号轨道103相对应，信号轨道243与第二信号轨道203相对应。

[0176] 信号轨道233、243中的各狭缝图案对光提供周期性的正弦波状的调制，交互地构成调制的图示上的暗部211和明部212。构成信号轨道243的狭缝是以恒定周期ξ配置，在信号轨道233中狭缝是以接受了调制的周期λ配置。信号轨道233、243中的各狭缝图案都将Λ设为对标度盘的一个旋转进行k等分的周期Λ＝2π/k。信号轨道233中的周期λ的狭缝被提供有在周期Λ中形成m个狭缝列的针对每个周期重复的相位调制。

[0177] 另一方面，信号轨道243的周期ξ是将相对信号轨道233的周期λ的周期Λ内的波数L少j的波数设为基本周期，并对它加上依赖于位置θ的相位调制δ(θ)。

[0178] 关于信号轨道233的相位调制图案的波形f[θ]，例如将其振幅设为α(0＜α＜1)，以成为下述(15)、(16)式的强度调制来提供。

[0179] [数式15]

[0180]

[0181] [数式16]

[0182]

[0183] 另一方面，关于信号轨道243的该图案的波形g[θ]，例如将其振幅设为γ(0＜γ＜1)，可设为下述(17)式。

[0184] [数式17]

[0185]

[0186] 在所述(16)中，当β＝0时，以游标轨道的结构，如图13那样，信号轨道243和信号轨道233成为针对每个周期ω相位一致的周期图案。在该图案中，取出所述波形f[θ]和所述波形g[θ]的相位，通过运算其差，得到下述(18)的长周期的信号。此外，运算动作是还包含下面的运算而由所述运算部206来执行。

[0187] [数式18]

[0188]

[0189] 此外，这样设置与主轨道相当的信号轨道243和与副轨道相当的信号轨道233，从两者的电角度之差取出长周期的信号的编码器被称作游标式编码器。

[0190] 所述的相位取出，在参照图10说明的固定标度盘207的检测狭缝209中，能够由例如图15所示的检测狭缝图案209-1来实现。检测狭缝图案209-1具有与信号轨道243相同的周期ξ，相对信号轨道243的狭缝倾斜而形成。被图中虚线包围的区域210a～210d表示光检测部204的分割区域，光检测部204的光检测器204a(图11)构成为输出入射到分割区域210a～210d的光的积分值。检测狭缝图案209的各狭缝的倾斜是设定为在相邻的所述分割区域中平均各位移1/4周期。在这种结构中，来自光检测器204a的各分割区域210a～210d的输出，如图16那样是基于与信号轨道243的重叠的透射光量，如下述(19)～下述(22)式那样，成为各偏移π/2相位的正弦波。

[0191] [数式19]

[0192]

[0193] [数式20]

[0194]

[0195] [数式21]

[0196]

[0197] [数式22]

[0198]

[0199] 如下述(23)式那样进一步运算所述(19)～(22)的各式，算出正切，能够通过反正切运算来抽取即取出相位。其中，(19)～(22)式中的θ1是固定的初始相位，是相对于机械角原点的光检测器204a的位置偏移。

[0200] [数式23]

[0201]

[0202] 在本实施方式10中的信号轨道233中，所述β是β≠0，这种情况下的信号轨道233中的狭缝图案成为在图14中以剖面线表示的图案。在图14中，将图13中所示的β＝
0的情况下的图案重叠进行显示，β≠0的图案成为相对于所述β＝0的情况具有相位偏移的狭缝图案。

[0203] 对这种信号轨道233的狭缝图案，配置与所述检测狭缝图案209-1相同的检测狭缝图案，由构成光检测部104的所述光检测器对104a～104d(图11)来接收来自光源101的透射光。而且，针对来自各光检测器对104a～104d的信号，通过运算部206中的运算处理来输出各相位角(电角度)。各光检测器对104a～104d被配置成位置偏移为Λ/4。当各光检测器对104a～104d的输出相位分别设为Ψ1、Ψ2、Ψ3、Ψ4时，如下述(24)～(27)式那样表示。

[0204] [数式24]

[0205]

[0206] [数式25]

[0207]

[0208] [数式26]

[0209]

[0210] [数式27]

[0211]

[0212] 与所述(23)式相同，当针对作为透过信号轨道233以及检测狭缝图案的光的检测相位的所述(24)～(27)式运算与信号轨道243之间的相位差φ1、φ2、φ3、φ4时，如下面的(28)～(31)式那样得到角度输出。

[0213] [数式28]

[0214]

[0215] [数式29]

[0216]

[0217] [数式30]

[0218]

[0219] [数式31]

[0220]

[0221] 由运算部206来运算来自位置偏移了Λ/2的光检测器对104a和光检测器对104c的角度输出φ1[θ]以及φ3[θ]之差，得到下述(32)式。

[0222] [数式32]

[0223]

[0224]

[0225]

[0226] 同样地，运算来自位置偏移了Λ/2的光检测器对104a和光检测器对104c的角度输出φ2[θ]以及φ4[θ]之差，得到下述(33)式。

[0227] [数式33]

[0228]

[0229]

[0230]

[0231] 通过所述(32)式以及(33)式，抽取在信号轨道233中重叠的相位调制成分。并且，通过由运算部206去除固定相位，进行除法运算，还进行反正切运算，得到在信号轨道233中重叠的重叠波形的电角度。

[0232] 另一方面，分别运算来自光检测器对104a的角度输出φ1[θ]、和来自光检测器对104c的角度输出φ3[θ]之和、以及来自光检测器对104b的角度输出φ2[θ]、和来自光检测器对104d的角度输出φ4[θ]之和，得到下述(34)式以及(35)式。

[0233] [数式34]

[0234]

[0235] [数式35]

[0236]

[0237] (34)式以及(35)式的运算输出是(18)式的游标检测的运算输出，成为在周期Λ内重复j次的输出。另一方面，由(32)式以及(33)式所示的所述相位调制波，是在周期Λ内只有一次的波形。由此，通过使用由(32)式以及(33)式表示的所述相位调制波的电角度输出，能够确定由(34)式以及(35)式所示的所述游标检测的j次重复中的重复次数位置。并且，通过由(34)式以及(35)式所示的所述游标检测的电角度，能够确定信号轨道243的n次重复波形中的位置，能够实现高精度的绝对位置检测。

[0238] 即，在本实施方式10中的正弦波角度内插方式的光学式编码器中，超过在单一周期的正弦波中由于信号检测电路而受到的内插精度的限制，能够提高单一的信号轨道中的内插角度精度。

[0239] 另外，在本实施方式10中，也采用旋转编码器的情况为例进行说明，但是如图13、图14中可明确那样，即使采用线性编码器的结构，本发明也同样能够应用。

[0240] 另外，在本实施方式10中，虽然将相位调制波δ(θ)假定为正弦波，但是只要是满足δ(θ+Λ/2)＝-δ(θ)的函数，就能够分离相位调制波和基本波。

[0241] 另外，在本实施方式10中，也以光源和光检测部夹着标度盘的透射式光学系统来进行了说明，但是显然地，即使作为将光源和光检测部配置在标度盘的相同侧并以标度盘为反射板的反射式光学系统，也能够进行完全相同的动作。

[0242] 并且另外，在本实施方式10中设为如下结构：信号轨道233的周期λ将比信号轨道243的波数n少j的波数L设为基本周期，并对它加上依赖于位置θ的相位调制δ(θ)但是本实施方式不限于此，如实施方式9那样还能够设为信号轨道233的周期将比信号轨道243的波数n多j的波数h设为基本周期的结构。这种情况下所得到的效果与实施方式9相同。

[0243] 实施方式11.

[0244] 在实施方式10的光学式编码器中，示出设在标度盘102-1中的信号轨道243以及233的图案投影到固定标度盘207的检测狭缝209-1、209-1的结构。然而，还能够采用如图
17所示的本实施方式11中的光学式编码器250那样的结构。

[0245] 即构成为：在光源201、101侧、即光源201、101和标度盘102-3之间固定配置第一个格栅221、222，来自光源201、101的各光通过第一个格栅221、222，通过信号轨道243、233，通过检测狭缝图案209-1、209-1，分别到达光检测部204、104。在这种结构中，还构成为：基于信号轨道243、233的狭缝图案的第一个格栅221、222的格栅像，成像在作为第三个格栅的检测狭缝图案209-1、209-1上。这种结构被称作三格栅法或者光栅成像(Grating imaging)法，但是即使采用这种光学结构，能够实现实施方式10的光学式编码器所具有的动作以及效果。

[0246] 在本实施方式11中的光学式编码器250中，第一个格栅221、222、以及检测狭缝图案209-1、209-1的各格栅的间距，是通过加上标度盘102-3、第一个格栅221、222以及检测狭缝图案209-1、209-1的缝隙的成像关系来选择的。由此，根据本实施方式11中的光学式编码器250，通过对各格栅使其间距大体上相等，不用使变位灵敏度敏感就能够提高所述间隙的裕度。换句话来说，能够实现宽间隙且高分辨率的检测。

[0247] 另外，在这种方式中的信号轨道243、233中的狭缝图案中，能够使用对光提供周期性相位调制的相位格栅。通过将标度盘设为相位格栅，与振幅格栅相比，能够提高光利用效率。

[0248] 并且，与实施方式10中所示相同，在本实施方式11中也能够实现通过线性编码器的结构、以及通过反射型的结构。

[0249] 此外，通过适当组合所述各种实施方式中的任意实施方式，能够起到各自所具有的效果。

[0250] 虽然参照附图关于优选实施方式充分地记载了本发明，但是作为对本技术熟悉的人员来说各种变形、修正是显而易见的。应该理解为，只要不超出所附的权利要求书所限定的本发明范围，这种变形、修正包含在其中。

[0251] 另外，2008年6月5日申请的日本特许申请No.特愿2008-148063号、以及2008年11月18日申请的日本特许申请No.特愿2008-294189号的说明书、附图、权利要求书、以及摘要的公开内容的全部，都作为参考编入到本说明书中。