光学标尺、光学标尺的制造方法以及光学式编码器

摘要

提供一种能够降低检测光量的变动的影响且提高分辨率的光光学标尺、光学标尺的制造方法以及光学式编码器。光学标尺透射或反射光源的光源光，该光学标尺以不交叉且切线方向连续变化的方式配置多个金属细线。另外，光学式编码器包括：该光学标尺；光源；光学传感器，其包括在第一偏振方向上分离在光学标尺透射或反射光源的光源光而入射的入射光的第一偏振层、在第二偏振方向上分离入射光的第二偏振层、接收由第一偏振层分离出的第一分离光的第一受光部及接收由第二偏振层分离出的第二分离光的第二受光部；以及运算单元，其根据第一分离光的光强度和第二分离光的光强度，来计算光学标尺与光学传感器的相对的移动量。

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学标尺、光学标尺的制造方法以及光学式编码器。

背景技术

编码器用于检测各种机械装置中可动要素的位置、角度。一般地，编码 器存在检测相对的位置或角度的编码器和检测绝对的位置或角度的编码器。 编码器存在光学式和磁性式，但是光学式编码器容易受到异物等的影响，从 而容易受到检测光量的变动的影响。

在专利文献1中记载了抗噪性和通用性良好、能够检测准确的移动量的 光学式编码器的技术。该技术为，在检测光学系统中，从光源照射至标尺的 激光透过标尺或被标尺反射，通过偏振分离单元从透过或被反射的激光分离 出规定偏振方向的偏振分量，通过光强度检测单元检测被分离出的偏振分量 的光强度。

另外，在专利文献2中记载了不受由于异物等引起的检测光量的变动的 影响且能够检测旋转一周内的绝对角度的光学式编码器的技术。该技术为， 一种被转动自如地支承并被检测其旋转角度的光学式标尺圆板，其具有圆环 状的信号轨道，该信号轨道具有形成于在该光学式标尺圆板的圆周方向上分 割出的各个区域中的偏振片，彼此相邻的上述偏振片具有在该光学式标尺圆 板的旋转方向上依次不同的偏振方位，该偏振方位在该光学式标尺圆板旋转 一周时旋转m/2次(m为0以上的整数)。

专利文献1：日本特开2003-194586号公报

专利文献2：日本特开2009-168706号公报

发明内容

发明要解决的问题

专利文献1所记载的技术需要使用激光并配置标尺的光学各向异性。另 外，在专利文献2所公开的技术中，信号轨道需要由在光学式标尺圆板的圆 周方向上将圆周进行N等分而成的微小的扇状区域构成。

然而，如果想要提高专利文献1和专利文献2的编码器的分辨率，则需要 使1/2波片或微小的扇状区域增多。因此，专利文献1和专利文献2的编码器的 旋转圆板的大小制约了分辨率。

本发明是鉴于上述情形而完成的，其目的在于提供一种能够降低检测光 量的变动的影响且提高分辨率的光学标尺、光学标尺的制造方法以及光学式 编码器。

用于解决问题的方案

为了解决上述问题并达到目的，光学标尺为透射或反射光源的光源光的 光学标尺，其特征在于，以不交叉且切线方向连续变化的方式配置了多个金 属细线。

根据该结构，能够与切线方向相应地，根据所照射的光源光在光学标尺 发生透射或反射的位置的不同而改变透射光或反射光的偏振状态。因此，上 述光学标尺不需要使偏振方向不同的部分变细。其结果，光学标尺即使变小 也能够形成高分辨率。而且，小的光学标尺能够对光源和光学传感器的配置 提供自由度。另外，与光感应的偏振片相比，光学标尺能够提高耐热性。另 外，光学标尺形成为没有局部地交叉那样的部分的直线图案，因此能够形成 精度提高且误差少的光学标尺。另外，光学标尺也能够通过集体的曝光或者 纳米压印技术来稳定地进行制造，因此能够形成精度提高且误差少的光学标 尺。

作为本发明的期望的方式，优选的是，在相邻的上述多个金属细线的间 隔相等的范围内上述多个金属细线的上述切线方向为相同的朝向，在上述间 隔不同的范围内上述多个金属细线的上述切线方向的朝向不同。根据该结 构，能够容易地以切线方向连续变化的方式配置多个金属细线。

作为本发明的期望的方式，优选的是，上述切线方向的变化是周期性的。 根据该结构，通过测量切线方向的变化的周期，容易掌握光学标尺相对于光 学传感器相对移动的相对位移。

作为本发明的期望的方式，优选的是，具备覆盖上述金属细线的保护层 或基板。根据该结构，能够抑制异物附着于金属细线的周围的可能性。

作为本发明的期望的方式，优选的是，在透射光或反射光入射的厚度方 向上层叠有多个上述金属细线。根据该结构，能够形成精度提高且误差少的 光学标尺。

为了解决上述问题并达到第一目的，光学式编码器的特征在于，包括： 光学标尺，其以不交叉且切线方向连续变化的方式配置了多个金属细线；光 源；光学传感器，其包括第一偏振层、第二偏振层、第一受光部以及第二受 光部，其中，上述第一偏振层在第一偏振方向上分离在上述光学标尺透射或 反射上述光源的光源光而入射的入射光，上述第二偏振层在第二偏振方向上 分离上述入射光，上述第一受光部接收由上述第一偏振层分离出的第一分离 光，上述第二受光部接收由上述第二偏振层分离出的第二分离光；以及运算 单元，其根据上述第一分离光的光强度和上述第二分离光的光强度，来计算 上述光学标尺与上述光学传感器的相对的移动量。

根据该结构，能够与切线方向相应地，根据所照射的光源光在光学标尺 发生透射或反射的位置的不同而改变透射光或反射光的偏振状态。因此，上 述光学标尺不需要使偏振方向不同的部分变细。其结果，光学标尺即使变小 也能够形成高分辨率。而且，小的光学标尺能够对光源和光学传感器的配置 提供自由度。另外，与光感应的偏振片相比，光学标尺能够提高耐热性。另 外，光学标尺形成为没有局部地交叉那样的部分的直线图案，因此能够形成 精度提高且误差少的光学标尺。另外，光学标尺也能够通过集体的曝光或者 纳米压印技术来稳定地进行制造，因此能够形成精度提高且误差少的光学标 尺。

另外，根据上述结构，入射光被偏振分离为第一分离光和第二分离光。 其结果，运算单元能够根据在第一偏振方向和第二偏振方向上分离得到的各 偏振分量的信号强度来计算透射光或反射光的偏振角度。第一偏振方向和第 二偏振方向更优选为相差90°的方向。由此，在运算单元中能够容易地进行 偏振角度的运算。

作为本发明的期望的方式，优选的是，上述光学标尺在相邻的上述多个 金属细线的间隔相等的范围内上述多个金属细线的上述切线方向为相同的 朝向，在上述间隔不同的范围内上述多个金属细线的上述切线方向的朝向不 同。根据该结构，能够容易地以切线方向连续变化的方式配置多个金属细线。

作为本发明的期望的方式，优选的是，上述光学传感器将上述切线方向 处于相同的朝向的多个上述金属细线的一部分设为感测范围，接收使上述光 源光在上述感测范围发生透射或反射而入射的入射光。

根据上述结构，入射光被偏振分离为第一分离光和第二分离光。其结果， 运算单元能够根据在第一偏振方向和第二偏振方向上分离得到的各偏振分 量的信号强度来计算透射光或反射光的偏振角度。第一偏振方向和第二偏振 方向更优选为相差90°的方向。由此，在运算单元中，能够容易地进行偏振 角度的运算。

作为本发明的期望的方式，优选的是，上述切线方向周期性地变化。根 据该结构，通过测量切线方向的变化，容易掌握光学标尺相对于光学传感器 相对移动的相对位移。

作为本发明的期望的方式，优选的是，上述光学标尺具备第一栅格图案 (grid pattern)和第二栅格图案，该第一栅格图案具有上述切线方向周期性地 变化的第一周期，该第二栅格图案具有上述切线方向周期性地变化的第二周 期，该第二周期的每旋转一周的周期个数与上述第一周期的每旋转一周的周 期个数不同。

根据该结构，通过测量切线方向的变化，容易掌握光学标尺相对于光学 传感器相对移动的相对位移，并容易掌握光学标尺的绝对角度。

作为本发明的期望的方式，优选的是，上述第一周期的每旋转一周的周 期个数和上述第二周期的每旋转一周的周期个数为互质数。

根据该结构，通过测量切线方向的变化，容易掌握光学标尺相对于光学 传感器相对移动的相对位移，并容易掌握光学标尺的绝对角度。

作为本发明的期望的方式，优选的是，上述光学传感器将上述第一受光 部和上述第二受光部彼此隔开固定距离地交替地进行配置。

根据该结构，第一受光部和第二受光部被异物相同程度地遮蔽的概率提 高，从而能够降低使某一方的信号强度下降得非常低的可能性。因此，即使 由于异物而入射光的光强度减少，光学式编码器也能够在降低了异物的影响 的状态下检测透射光或反射光的偏振方向的变化。

作为本发明的期望的方式，优选的是，具备覆盖上述金属细线的保护层 或基板。根据该结构，能够抑制异物附着于金属细线的周围的可能性。

作为本发明的期望的方式，优选的是，在透射光或反射光入射的厚度方 向上层叠有多个上述金属细线。根据该结构，能够形成精度提高且误差少的 光学标尺。

为了解决上述问题并达到目的，光学标尺的制造方法包括以下工序：准 备基板，在上述基板的抗蚀层形成凹凸的图案；以及沿着上述凹凸的图案形 成金属，该光学标尺的制造方法的特征在于，上述金属以不交叉且切线方向 连续变化的方式作为多个金属细线配置在上述基板的表面上。

通过该工序，能够制造出与切线方向相应地、根据所照射的光源光在光 学标尺发生透射或反射的位置的不同而改变透射光或反射光的偏振状态的 光学标尺。因此，上述光学标尺不需要使偏振方向不同的部分变细。其结果， 光学标尺即使变小也能够形成高分辨率。而且，小的光学标尺能够对光源和 光学传感器的配置提供自由度。另外，与光感应的偏振片相比，光学标尺能 够提高耐热性。另外，光学标尺形成为没有局部地交叉那样的部分的直线图 案，因此能够形成精度提高且误差少的光学标尺。另外，光学标尺也能够通 过集体的曝光或者纳米压印技术来稳定地进行制造，因此能够形成精度提高 且误差少的光学标尺。

作为本发明的期望的方式，优选的是，在相邻的上述多个金属细线的间 隔相等的范围内上述多个金属细线的上述切线方向为相同的朝向，在上述间 隔不同的范围内上述多个金属细线的上述切线方向的朝向不同。由此，光学 标尺的制造方法能够容易地以切线方向连续变化的方式配置多个金属细线。

作为本发明的期望的方式，优选的是，在上述基板的抗蚀层形成凹凸的 图案的工序中，将模具按压在上述抗蚀层上，来转印模具的凹凸。由此，光 学标尺的制造方法能够在基板的抗蚀层形成微细的凹凸图案。

作为本发明的期望的方式，优选的是，在沿着上述凹凸的图案形成金属 的工序中，通过电镀或蒸镀形成上述金属细线。由此，光学标尺的制造方法 能够形成微细的金属的栅格图案。

发明的效果

根据本发明，能够提供一种能够降低检测光量的变动的影响且提高分辨 率的光学标尺、光学标尺的制造方法以及光学式编码器。

附图说明

图1是实施方式1所涉及的编码器部件的结构图。

图2-1是说明光学标尺和光学传感器的配置的说明图。

图2-2是说明光学标尺和光学传感器的配置的变形例的说明图。

图3是实施方式1所涉及的编码器的框图。

图4是表示实施方式1所涉及的光学标尺的线栅(wire grid)图案的一例的 说明图。

图5是用于说明实施方式1所涉及的金属细线(wire)的图案的一例的说明 图。

图6是用于说明实施方式1所涉及的光学标尺的旋转角度与偏振轴方向 的关系的说明图。

图7是用于说明实施方式1所涉及的光学标尺的旋转角度与偏振轴方向 的关系的说明图。

图8-1是用于说明实施方式1所涉及的光学标尺的线栅图案的说明图。

图8-2是用于说明实施方式1所涉及的光学标尺的线栅图案的说明图。

图9-1是用于说明实施方式1所涉及的光学标尺的线栅图案的说明图。

图9-2是用于说明实施方式1所涉及的光学标尺的线栅图案的说明图。

图10-1是用于说明实施方式1所涉及的光学标尺的线栅图案的说明图。

图10-2是用于说明实施方式1所涉及的光学标尺的线栅图案的说明图。

图11-1是用于说明实施方式1所涉及的光学标尺的检测范围的说明图。

图11-2是用于说明实施方式1所涉及的光学标尺的检测范围的说明图。

图11-3是用于说明实施方式1所涉及的光学标尺的检测范围的说明图。

图11-4是用于说明实施方式1所涉及的光学标尺的检测范围的说明图。

图12-1是用于说明实施方式1所涉及的光学传感器的说明图。

图12-2是用于说明实施方式1所涉及的光学传感器的说明图。

图13-1是用于说明实施方式1所涉及的光学传感器的偏振分量的分离的 说明图。

图13-2是用于说明实施方式1所涉及的光学传感器的偏振分量的分离的 说明图。

图13-3是用于说明实施方式1所涉及的光学传感器的偏振分量的分离的 说明图。

图14是用于说明实施方式1所涉及的光学传感器的旋转角度与差动信号 的关系的说明图。

图15-1是用于说明实施方式1所涉及的光学传感器的变形例的说明图。

图15-2是用于说明实施方式1所涉及的光学传感器的变形例的说明图。

图15-3是用于说明实施方式1所涉及的光学传感器的变形例的说明图。

图16是用于说明实施方式1所涉及的光学传感器的变形例的说明图。

图17是用于说明实施方式1所涉及的光学传感器的制造工序的流程图。

图18-1是用于说明实施方式1所涉及的光学传感器的制造工序的说明 图。

图18-2是用于说明实施方式1所涉及的光学传感器的制造工序的说明 图。

图18-3是用于说明实施方式1所涉及的光学传感器的制造工序的说明 图。

图18-4是用于说明实施方式1所涉及的光学传感器的制造工序的说明 图。

图18-5是用于说明实施方式1所涉及的光学传感器的制造工序的说明 图。

图18-6是用于说明实施方式1所涉及的光学传感器的制造工序的说明 图。

图19是用于说明实施方式1所涉及的光学标尺的变形例的说明图。

图20是实施方式1的变形例所涉及的编码器的结构图。

图21是实施方式2所涉及的编码器的结构图。

图22是实施方式2所涉及的编码器的侧视结构图。

图23是表示实施方式2所涉及的光学标尺的线栅图案的一例的说明图。

图24-1是用于说明实施方式2所涉及的光学标尺的线栅图案的说明图。

图24-2是用于说明实施方式2所涉及的光学标尺的线栅图案的说明图。

图25-1是用于说明实施方式2所涉及的光学标尺的线栅图案的说明图。

图25-2是用于说明实施方式2所涉及的光学标尺的线栅图案的说明图。

图26是用于说明实施方式2所涉及的光学标尺的旋转角度与偏振轴方向 的关系的说明图。

图27是实施方式2的变形例所涉及的编码器的结构图。

图28是实施方式3所涉及的编码器的结构图。

图29是表示实施方式3所涉及的光学标尺的线栅图案的一例的说明图。

图30是用于说明实施方式3所涉及的光学传感器的旋转角度与差动信号 的关系的说明图。

图31是实施方式3的变形例所涉及的编码器的结构图。

图32是用于说明实施方式4所涉及的扭矩传感器的主要结构部件的分解 立体图。

图33-1是说明实施方式4所涉及的扭矩传感器的光学标尺和光学传感器 的配置的说明图。

图33-2是示意性地说明实施方式4所涉及的扭矩传感器的光学标尺和光 学传感器的配置的说明图。

图34是说明实施方式4所涉及的扭矩传感器的光学标尺和光学传感器的 配置的说明图。

图35是实施方式4所涉及的扭矩检测装置的框图。

图36是用于说明实施方式4所涉及的扭矩传感器的变形例的说明图。

图37是说明实施方式5所涉及的扭矩传感器的光学标尺和光学传感器的 配置的说明图。

图38是说明实施方式6所涉及的扭矩传感器的光学标尺和光学传感器的 配置的说明图。

图39是用于示意性地说明实施方式7所涉及的扭矩传感器的说明图。

图40是说明实施方式7所涉及的扭矩传感器的光学标尺和光学传感器的 配置的说明图。

图41是用于说明实施方式7所涉及的扭矩传感器的变形例的说明图。

图42是实施方式8所涉及的扭矩传感器的结构图。

图43是实施方式8所涉及的扭矩传感器的侧视结构图。

图44是实施方式8的变形例所涉及的扭矩传感器的结构图。

图45是实施方式9所涉及的电动动力转向装置的结构图。

图46是实施方式10所涉及的机械臂的结构图。

图47是实施方式10的变形例所涉及的机械臂的结构图。

图48是用于说明实施方式11所涉及的光学传感器的说明图。

图49是用于说明实施方式12所涉及的光学传感器的说明图。

图50是用于说明实施方式12所涉及的光学传感器的变形例的说明图。

图51是用于说明实施方式13所涉及的光学传感器的制造工序的流程图。

图52-1是用于说明实施方式13所涉及的光学传感器的制造工序的说明 图。

图52-2是用于说明实施方式13所涉及的光学传感器的制造工序的说明 图。

图52-3是用于说明实施方式13所涉及的光学传感器的制造工序的说明 图。

图52-4是用于说明实施方式13所涉及的光学传感器的制造工序的说明 图。

图52-5是用于说明实施方式13所涉及的光学传感器的制造工序的说明 图。

图53-1是用于说明实施方式13的变形例所涉及的光学传感器的制造工 序的偏振层的制造的说明图。

图53-2是用于说明实施方式13的变形例所涉及的光学传感器的制造工 序的偏振层的制造的说明图。

图53-3是用于说明实施方式13的变形例所涉及的光学传感器的制造工 序的偏振层的制造的说明图。

图54-1是用于说明实施方式13的另一变形例所涉及的光学传感器的制 造工序的偏振层的制造的说明图。

图54-2是用于说明实施方式13的另一变形例所涉及的光学传感器的制 造工序的偏振层的制造的说明图。

图55是用于说明实施方式13所涉及的光学传感器的一例的说明图。

图56是用于说明实施方式14所涉及的光学传感器的封装制造工序的流 程图。

图57-1是用于说明实施方式14所涉及的光学传感器的封装制造工序的 说明图。

图57-2是用于说明实施方式14所涉及的光学传感器的封装制造工序的 说明图。

图57-3是用于说明实施方式14所涉及的光学传感器的封装制造工序的 说明图。

图57-4是用于说明实施方式14所涉及的光学传感器的封装制造工序的 说明图。

图57-5是用于说明实施方式14所涉及的光学传感器的封装制造工序的 说明图。

图57-6是用于说明实施方式14所涉及的光学传感器的封装制造工序的 说明图。

图58是用于说明实施方式14所涉及的光学传感器的光入射部的平面图。

图59-1是用于说明实施方式14所涉及的光学传感器的封装制造工序的 说明图。

图59-2是用于说明实施方式14所涉及的光学传感器的封装制造工序的 说明图。

图59-3是用于说明实施方式14所涉及的光学传感器的封装制造工序的 说明图。

图59-4是用于说明实施方式14所涉及的光学传感器的封装制造工序的 说明图。

图59-5是用于说明实施方式14所涉及的光学传感器的封装制造工序的 说明图。

图59-6是用于说明实施方式14所涉及的光学传感器的封装制造工序的 说明图。

图60是用于说明实施方式15所涉及的光源的平面图。

图61是用于说明实施方式15所涉及的光源的光出射部的平面图。

图62是用于说明实施方式15所涉及的光源的变形例的平面图。

图63是用于说明实施方式15所涉及的光源的另一变形例的平面图。

图64是用于说明对实施方式15所涉及的光源的光源光进行引导的导光 路径的一例的平面图。

图65是用于说明对实施方式15所涉及的光源的光源光进行引导的导光 路径的一例的平面图。

图66是用于说明对实施方式15所涉及的光源的光源光进行引导的导光 路径的一例的平面图。

图67是用于说明对实施方式15所涉及的光源的光源光进行引导的导光 路径的一例的平面图。

图68是用于说明实施方式15所涉及的光源的封装制造工序的流程图。

图69-1是用于说明实施方式15所涉及的光源的封装制造工序的说明图。

图69-2是用于说明实施方式15所涉及的光源的封装制造工序的说明图。

图69-3是用于说明实施方式15所涉及的光源的封装制造工序的说明图。

图69-4是用于说明实施方式15所涉及的光源的封装制造工序的说明图。

图69-5是用于说明实施方式15所涉及的光源的封装制造工序的说明图。

图69-6是用于说明实施方式15所涉及的光源的封装制造工序的说明图。

图70是用于说明实施方式15所涉及的光源的遮蔽的示意图。

图71是用于说明实施方式15所涉及的提高了遮蔽效率的光源的说明图。

图72是用于说明实施方式15所涉及的提高了遮蔽效率的光源的说明图。

图73是用于说明实施方式16所涉及的光学标尺的制造工序的流程图。

图74-1是用于说明实施方式16所涉及的光学标尺的制造工序的说明图。

图74-2是用于说明实施方式16所涉及的光学标尺的制造工序的说明图。

图74-3是用于说明实施方式16所涉及的光学标尺的制造工序的说明图。

图74-4是用于说明实施方式16所涉及的光学标尺的制造工序的说明图。

图74-5是用于说明实施方式16所涉及的光学标尺的制造工序的说明图。

图74-6是用于说明实施方式16所涉及的光学标尺的制造工序的说明图。

图74-7是用于说明实施方式16所涉及的光学标尺的制造工序的说明图。

图75是用于说明实施方式17所涉及的光学标尺的制造工序的流程图。

图76-1是用于说明实施方式17所涉及的光学标尺的制造工序的说明图。

图76-2是用于说明实施方式17所涉及的光学标尺的制造工序的说明图。

图76-3是用于说明实施方式17所涉及的光学标尺的制造工序的说明图。

图76-4是用于说明实施方式17所涉及的光学标尺的制造工序的说明图。

图76-5是用于说明实施方式17所涉及的光学标尺的制造工序的说明图。

图76-6是用于说明实施方式17所涉及的光学标尺的制造工序的说明图。

图77是表示实施方式17所涉及的光学标尺的线栅图案的一例的说明图。

图78是表示实施方式17所涉及的光学标尺的线栅图案的一例的说明图。

图79是表示实施方式17所涉及的光学标尺的线栅图案的一例的说明图。

图80是表示实施方式17所涉及的光学标尺的线栅图案的一例的说明图。

图81是表示实施方式17所涉及的光学标尺的线栅图案的一例的说明图。

图82是表示实施方式17所涉及的光学标尺的线栅图案的一例的说明图。

图83是表示实施方式17所涉及的光学标尺的线栅图案的一例的说明图。

图84是表示实施方式17所涉及的光学标尺的线栅图案的一例的说明图。

图85是表示实施方式17所涉及的光学标尺的线栅图案的一例的说明图。

图86是表示实施方式17所涉及的光学标尺的线栅图案的一例的说明图。

图87是用于说明实施方式18所涉及的光学标尺的说明图。

图88是用于说明实施方式18所涉及的光学传感器的偏振轴的说明图。

图89是用于说明实施方式18所涉及的光学传感器的偏振轴的说明图。

图90是用于说明实施方式18所涉及的光学传感器的偏振轴的说明图。

图91是用于说明实施方式18所涉及的光学标尺的变形例的说明图。

图92是用于说明实施方式18所涉及的光学传感器的变形例的说明图。

图93是用于说明实施方式18所涉及的编码器的输出的说明图。

图94是用于说明实施方式19所涉及的光学标尺的说明图。

图95是用于说明实施方式19所涉及的光学传感器的偏振轴的说明图。

图96是用于说明实施方式19所涉及的光学传感器的偏振轴的说明图。

图97是用于说明实施方式19所涉及的编码器的输出的说明图。

图98是用于说明实施方式19所涉及的编码器的输出的说明图。

图99是用于说明实施方式19所涉及的编码器的变形例的说明图。

图100是用于说明图99所示的编码器的光学传感器的说明图。

图101是用于说明图99所示的编码器的光学传感器的说明图。

图102是用于说明实施方式19所涉及的编码器的变形例的说明图。

图103是用于说明图102所示的编码器的光学传感器的配置的说明图。

图104是实施方式19所涉及的编码器的框图。

图105是实施方式19所涉及的编码器的框图。

图106是说明实施方式19所涉及的编码器的角度检测用信号输出的说明 图。

图107是说明实施方式19所涉及的编码器的角度检测用信号输出的说明 图。

图108是说明实施方式19所涉及的编码器的角度检测用信号输出的说明 图。

图109是说明实施方式19所涉及的编码器的角度检测用信号输出的说明 图。

图110是说明实施方式19所涉及的编码器的角度检测用信号输出的流程 图。

图111是用于说明实施方式20所涉及的光学标尺的说明图。

图112是用于说明实施方式20所涉及的光学标尺的旋转角度与角度范围 的关系的说明图。

图113-1是用于说明实施方式21所涉及的光学标尺的说明图。

图113-2是用于说明实施方式21所涉及的光学标尺的说明图。

图114-1是用于说明实施方式21所涉及的光学标尺的旋转角度与利萨如 角度的关系的说明图。

图114-2是用于说明实施方式21所涉及的光学标尺的旋转角度与利萨如 角度的关系的说明图。

图114-3是用于说明实施方式21所涉及的光学标尺的旋转角度与利萨如 角度的关系的说明图。

图114-4是用于说明实施方式21所涉及的光学标尺的旋转角度与利萨如 角度的关系的说明图。

图115-1是用于说明实施方式21所涉及的光学标尺的旋转角度与利萨如 角度的关系的说明图。

图115-2是用于说明实施方式21所涉及的光学标尺的旋转角度与利萨如 角度的关系的说明图。

图115-3是用于说明实施方式21所涉及的光学标尺的旋转角度与利萨如 角度的关系的说明图。

图115-4是用于说明实施方式21所涉及的光学标尺的旋转角度与利萨如 角度的关系的说明图。

图116-1是用于说明实施方式21所涉及的光学标尺的旋转角度与利萨如 角度的关系的说明图。

图116-2是用于说明实施方式21所涉及的光学标尺的旋转角度与利萨如 角度的关系的说明图。

图116-3是用于说明实施方式21所涉及的光学标尺的旋转角度与利萨如 角度的关系的说明图。

图116-4是用于说明实施方式21所涉及的光学标尺的旋转角度与利萨如 角度的关系的说明图。

图117-1是用于说明实施方式21所涉及的光学标尺的旋转角度与利萨如 角度的关系的说明图。

图117-2是用于说明实施方式21所涉及的光学标尺的旋转角度与利萨如 角度的关系的说明图。

图117-3是用于说明实施方式21所涉及的光学标尺的旋转角度与利萨如 角度的关系的说明图。

图117-4是用于说明实施方式21所涉及的光学标尺的旋转角度与利萨如 角度的关系的说明图。

图118-1是用于说明实施方式21所涉及的光学标尺的旋转角度与利萨如 角度的关系的说明图。

图118-2是用于说明实施方式21所涉及的光学标尺的旋转角度与利萨如 角度的关系的说明图。

图118-3是用于说明实施方式21所涉及的光学标尺的旋转角度与利萨如 角度的关系的说明图。

图118-4是用于说明实施方式21所涉及的光学标尺的旋转角度与利萨如 角度的关系的说明图。

图119-1是用于说明比较例所涉及的光学标尺的旋转角度与利萨如角度 的关系的说明图。

图119-2是用于说明比较例所涉及的光学标尺的旋转角度与利萨如角度 的关系的说明图。

图119-3是用于说明比较例所涉及的光学标尺的旋转角度与利萨如角度 的关系的说明图。

图119-4是用于说明比较例所涉及的光学标尺的旋转角度与利萨如角度 的关系的说明图。

图120是说明实施方式22所涉及的扭矩检测装置的动作的流程图。

具体实施方式

参照附图详细说明用于实施本发明的方式(实施方式)。本发明不限定于 下面的实施方式所记载的内容。另外，下面所记载的结构要素中包含本领域 技术人员能够容易设想的要素、实质相同的要素。还能够适当地组合下面所 记载的结构要素。

(实施方式1)

图1是实施方式1所涉及的编码器部件的结构图。编码器部件1具有与电 动机等旋转机械连结的轴29、定子20、转子10以及将能够读取信号图案的后 述的光学传感器进行封装得到的光学传感器封装件31。

转子10具有作为圆板形状的部件的光学标尺11。光学标尺11例如由硅、 玻璃、高分子材料等形成。光学标尺11在一方或两方的板面上具有信号轨道 T1。另外，在转子10上，相对于安装有光学标尺11的板面在另一方的板面上 安装有轴29。

定子20与轴29和转子10相独立地固定。定子20具有轴承部21。定子20通 过轴承部21将轴29能够旋转地进行支承。当轴29由于来自电动机的旋转而进 行旋转时，与轴29连动地转子10以中心O为轴中心进行旋转。光学传感器封 装件31通过外壳与定子20固定在一起。当转子10旋转时，光学标尺11的信号 轨道T1相对于光学传感器封装件31相对地移动。

图2-1是说明光学标尺和光学传感器的配置的说明图。当上述转子10旋 转时，光学标尺11的信号轨道T1例如沿R方向相对于光学传感器封装件31相 对地移动。光学传感器封装件31包括能够读取光学标尺11的信号轨道T1的光 学传感器35和光源41。光源41的光源光71在光学标尺11的信号轨道T1上发生 反射，光学传感器35将该反射的反射光72作为入射光进行检测。实施方式1 所涉及的编码器部件1不限于上述的反射型的光学标尺和光学传感器的配 置，也可以是透射型的光学标尺和光学传感器的配置。

图2-2是说明光学标尺和光学传感器的配置的变形例的说明图。当上述 转子10旋转时，光学标尺11的信号轨道T1例如沿R方向相对于光学传感器封 装件31相对地移动。如图2-2所示，在透射型的变形例中，光学传感器封装 件31包括能够读取光学标尺11的信号轨道T1的光学传感器35。而且，光源41 隔着光学标尺11配置在与光学传感器35相向的位置上。根据该结构，光源41 的光源光71透过光学标尺11的信号轨道T1，光学传感器35将该透过的透射光 73作为入射光进行检测。

图3是实施方式1所涉及的编码器的框图。编码器2具备上述的编码器部 件1以及运算装置3，如图3所示，编码器部件1的光学传感器35与运算装置3 相连接。运算装置3与电动机等旋转机械的控制部5相连接。

编码器2通过光学传感器35检测光源光71在光学标尺11发生透射或反射 而入射的反射光72或透射光73。运算装置3根据光学传感器35的检测信号计 算编码器部件1的转子10与光学传感器封装件31的相对位置，将相对位置的 信息作为控制信号输出到电动机等旋转机械的控制部5。

运算装置3是个人计算机(PC)等计算机，包括输入接口4a、输出接口4b、 CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)4c、ROM(Read Only Memory： 只读存储器)4d、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)4e以及内 部存储装置4f。输入接口4a、输出接口4b、CPU4c、ROM4d、RAM4e以及 内部存储装置4f通过内部总线进行连接。此外，运算装置3也可以由专用的 处理电路构成。

输入接口4a接收来自编码器部件1的光学传感器35的输入信号，并输出 到CPU4c。输出接口4b接收来自CPU4c的控制信号，并输出到控制部5。

在ROM4d中存储有BIOS(Basic Input Output System：基本输入输出系 统)等的程序。内部存储装置4f例如是HDD(Hard Disk Drive：硬盘驱动器)、 快闪存储器等，存储有操作系统程序、应用程序。CPU4c通过在将RAM4e 用作工作区的同时执行存储在ROM4d、内部存储装置4f中的程序，来实现 各种功能。

内部存储装置4f中存储有将光学标尺11中的后述的偏振轴与光学传感 器35的输出进行对应的数据库。

图4是表示实施方式1所涉及的光学标尺的线栅图案的一例的说明图。图 4所示的信号轨道T1的被称为线栅图案的金属细线(wire)g的排列形成在图1 所示的光学标尺11上。

多个金属细线g以不交叉且切线方向连续变化的方式进行配置。相邻的 金属细线g之间是光源光71的全部或一部分能够透过的透过区域w。在金属细 线g的宽度和相邻的金属细线g的间隔、即金属细线g的宽度和透过区域w的宽 度与光源41的光源光71的波长相比充分小的情况下，光学标尺11能够对光源 光71的反射光72或透射光73进行偏振分离。

根据该结构，能够与切线方向相应地，根据所照射的光源光71在光学标 尺11发生透射或反射的位置的不同而改变透射光73或反射光72的偏振状态。 因此，上述光学标尺11不需要使偏振方向不同的部分变细。其结果，光学标 尺11即使小也能够形成高分辨率。而且，小的光学标尺11能够对光源41和光 学传感器35的配置提供自由度。另外，与光感应的偏振片相比，光学标尺11 能够提高耐热性。另外，光学标尺11形成为没有局部地交叉那样的部分的直 线图案，因此能够形成精度提高且误差少的光学标尺。另外，光学标尺11也 能够通过集体的曝光或者纳米压印技术来稳定地进行制造，因此能够形成精 度提高且误差少的光学标尺。

图5是用于说明实施方式1所涉及的金属细线(wire)的图案的一例的说明 图。关于金属细线g，使图5所示的图案距坐标(0，0)的距离不同，并且以切 线方向固定的方式排列多个，来如图4所示那样剪切成环状。图6和图7是用 于说明实施方式1所涉及的光学标尺的旋转角度与偏振轴方向的关系的说明 图。在图6中，将旋转角度设为θrot，将以金属细线的极径方向为基准的切线 角度、即由光学传感器封装件31检测出的切线TGL的切线方向的角度变化设 为θd。当将旋转角度设为360°、即信号轨道T1旋转一周时，θd如图7所示那 样变化。在图5所示的金属细线g的图案中，在旋转角度θrot从0°变为15°的情 况下，例如切线角度θd从90°变为45°。同样地，在旋转角度θrot从15°变为30° 的情况下，例如切线角度θd从45°变为90°。这样，光学标尺11的切线角度θd 能够与旋转角度θrot相应地以规定的关系周期性地变化。如图7所示，每当旋 转角度θrot变化30°时，切线角度θd的值都产生跳跃，但是运算装置3能够将 每当旋转角度θrot变化30°时的切线角度θd的值就切线方向(偏振轴)而言都作 为相同的值进行处理。这样，对于切线角度θd的变化量为45°的情况进行了 说明，但是本实施方式不限定于此，例如切线角度θd的变化量也可以为45° 以下。

图8-1、图8-2、图9-1、图9-2以及图10-1、图10-2是用于说明实施方式 1所涉及的光学标尺的线栅图案的说明图。由于根据作为切线角度的θd检测 偏振轴，因此本实施方式的线栅图案的相邻的金属细线g1和金属细线g2在保 持相同的切线角度的同时连续地变化。而且，如图8-1和图9-1所示，本实施 方式的线栅图案在切线角度不同的情况下以透过区域的宽度Δw1和透过区 域的宽度Δw2不同的方式排列。

例如相邻的金属细线g1和金属细线g2弯曲的区域的图8-1所示的透过区 域的宽度Δw1大于图9-1所示的透过区域的宽度Δw2。根据该结构，能够容易 地以切线方向连续变化的方式配置多个金属细线。而且，相邻的金属细线g1 和金属细线g2形成如图10-1那样的线栅图案。另外，当相邻的金属细线g以 相同的规律性排列时，能够形成具有如图4所示那样的线栅图案的信号轨道 T1。

图8-2和图9-2所示的本实施方式的线栅图案示出了图4所示的金属细线 g的中心线。由于将作为切线角度的θd检测为偏振轴，因此本实施方式的线 栅图案的相邻的金属细线g1和金属细线g2在保持相同的切线角度的同时连 续地变化。另外，线栅图案的相邻的金属细线g2和金属细线g3在保持相同的 切线角度的同时连续地变化。金属细线g1、金属细线g2以及金属细线g3的切 线角度的变化的基准点为上述转子10的中心O(与图5的(0,0)对应的位置)。

如图8-2所示，在半径方向上，相邻的金属细线g1和金属细线g2的中心 线间的间距(间隔)Δw1与相邻的金属细线g2和金属细线g3的中心线间的间距 Δw1相同。如图9-2所示，在半径方向上，相邻的金属细线g1和金属细线g2 的中心线间的间距Δw2与相邻的金属细线g2和金属细线g3的中心线间的间 距Δw2相同。由此，在金属细线g1、金属细线g2以及金属细线g3的相同的半 径方向上，金属细线g1、金属细线g2以及金属细线g3的切线角度相同。

另外，多个金属细线g1、金属细线g2以及金属细线g3以不交叉且切线方 向连续变化的方式进行配置。其结果，在切线角度不同的位置(半径方向不 同的位置)，例如以图8-2所示的间距Δw1和图9-2所示的间距Δw2不同的方式 排列。例如相邻的金属细线g1和金属细线g2弯曲的(波浪)区域的图8-2所示的 间距Δw1大于图9-2所示的间距Δw2。这样，在相邻的金属细线g1、金属细线 g2以及金属细线g3的金属细线的间距Δw1(间隔)相等的范围内多个金属细线 的切线方向为相同的朝向，在间距Δw1(间隔)与间距Δw2(间隔)不同的范围内 金属细线g1、金属细线g2以及金属细线g3的切线方向的朝向不同。根据该结 构，能够容易地以切线方向连续变化的方式配置多个金属细线。

上述金属细线间的间距也可以如图10-2所示那样用相邻的金属细线g1 的边缘部与金属细线g2的边缘部的间隔来定义。在相同的半径方向上，相邻 的金属细线g1的边缘部和金属细线g2的边缘部间的间距(间隔)Δw3与相邻的 金属细线g2的边缘部和金属细线g3的边缘部间的间距Δw3相同。另外，在半 径方向上，相邻的金属细线g1的边缘部和金属细线g2的边缘部间的间距Δw4 与相邻的金属细线g2的边缘部和金属细线g3的边缘部间的间距Δw4相同。由 此，在金属细线g1、金属细线g2以及金属细线g3的相同的半径方向上，金属 细线g1、金属细线g2以及金属细线g3的切线角度相同。

另外，多个金属细线g1、金属细线g2以及金属细线g3以不交叉且切线方 向连续变化的方式进行配置。其结果，在切线角度不同的情况下，本实施方 式的线栅图案例如以图10-2所示的间距Δw3和间距Δw4不同的方式排列。相 邻的金属细线g1和金属细线g2弯曲的(波浪)区域的图10-2所示的间距Δw3大 于金属细线g1和金属细线g2呈直线的区域的间距Δw4。根据该结构，能够容 易地以切线方向连续变化的方式配置多个金属细线。

如以上说明的那样，多个金属细线g1、金属细线g2以及金属细线g3当以 相同的规律性排列时，能够形成具有如图4所示那样的线栅图案的信号轨道 T1。另外，图4所示的多个金属细线g以闭合曲线为基础，配置成以上述中心 O为基准点在相同的半径方向上相邻的金属细线g的间距(间隔)为相等的间 隔。另外，光学标尺11能够将金属细线g制造为连续的图案。因此，光学标 尺11由简单的线-间隔的图案形成，因此例如能够提高光刻工艺的精度。其 结果，光学标尺11能够形成为精度高的标尺。另外，如果在以中心O为基准 点的相同的半径方向上，以相邻的金属细线g的间距(间隔)为相等的间隔的方 式进行配置，则只要是以中心O为基准点的不同的半径方向，就可以不使相 邻的金属细线g的间距(间隔)、即金属细线g1、g2、g3的线-间隔之比为1:1， 而使其根据场所适当地变化。这样，关于光学标尺11，能够通过变更线宽比 来进行偏振比的校正。

图11-1、图11-2、图11-3、图11-4是用于说明实施方式1所涉及的光学 标尺的检测范围的说明图。在图11-1中，光学传感器35基于信号轨道T1的感 测范围C1的线栅图案来检测偏振轴。在图11-2中，光学传感器35基于信号轨 道T1的感测范围C2的线栅图案检测偏振轴。在此，感测范围是指光源光在光 学标尺11发生透射或反射的范围。

如图11-1和图11-2所示，光学标尺11沿R方向旋转，光学标尺的信号轨 道T1的感测范围发生变化。如上所述，光学标尺11的信号轨道T1以切线方向 连续变化的方式配置多个金属细线。也就是说，如上所述，信号轨道T1在感 测范围C1中，相邻的上述多个金属细线g的间隔相等。另外，在感测范围C2 中，相邻的上述多个金属细线g的间隔相等。

而且，有时在感测范围C1中相邻的上述多个金属细线g的间隔与在感测 范围C2中相邻的上述多个金属细线g的间隔不同。也就是说，在切线方向不 同的位置，相邻的多个金属细线g的间隔不同。而且，照射至多个金属细线g 的光源光71成为具有根据切线方向的不同而变化的偏振轴的反射光72或透 射光73。

图11-3示出了图11-1所示的感测范围C1的图案方向P90例如为+90°的情 形。图11-4示出了图11-2所示的感测范围C2的图案方向P45为+45°的情形。 这样，随着线栅图案的切线角度的变化，向光学传感器35入射的入射光的偏 振轴与光学标尺11的旋转相应地变化。因此，只要检测出偏振轴的变化，就 能够掌握光学标尺11的旋转状态。接着，说明检测偏振轴的变化并作为偏振 分离单元的实施方式1所涉及的光学传感器35。

图12-1和图12-2是用于说明实施方式1所涉及的光学传感器的说明图。 如图12-1所示，光学传感器35包括第一光学传感器36A和第二光学传感器 36B。第一光学传感器36A包括在第一偏振方向上分离入射光的第一偏振层 和接收由该第一偏振层分离出的第一分离光的第一受光部，能够检测第一偏 振方向的光强度。第二光学传感器36B包括在第二偏振方向上分离上述入射 光的第二偏振层和接收由该第二偏振层分离出的第二分离光的第二受光部， 能够检测第二偏振方向的光强度。

根据该结构，入射光被偏振分离为第一分离光和第二分离光。其结果， 运算装置3能够根据在第一偏振方向和第二偏振方向上分离得到的各偏振分 量的信号强度来计算反射光72或透射光73的偏振角度。第一偏振方向和第二 偏振方向更为优选是相对地相差90°的方向。由此，运算装置3能够容易地进 行偏振角度的计算。

如图12-2所示，光学传感器35也可以将第一光学传感器36A和第二光学 传感器36B纵横交替地排列。根据该结构，即使异物遮蔽了感测范围的一部 分，第一光学传感器36A和第二光学传感器36B被相同程度地遮蔽的概率提 高，从而也能够降低使某一方的信号强度下降得非常低的可能性。因此，即 使由于异物而入射光的光强度减少，编码器2也能够在降低了异物的影响的 状态下利用后述的差动信号V检测偏振方向的变化。

图13-1、图13-2以及图13-3是用于说明实施方式1所涉及的光学传感器 的偏振分量的分离的说明图。如图13-1那样，通过光学标尺11使光源光71向 偏振方向Pm偏振的入射光入射至光学传感器35的感测范围Tm。在图13-1中， 在光学传感器35的感测范围Tm内存在异物D1和异物D2。入射光的偏振方向 Pm能够用上述的第一偏振方向的分量的信号强度I(-)和第二偏振方向的分 量的信号强度I(+)来表现。第一偏振方向和第二偏振方向优选为相差90°的方 向，相对于基准方向形成为例如+45°分量和-45°分量。

如图13-2所示，第一光学传感器36A通过在第一偏振方向上分离入射光 的第一偏振层进行检测，因此检测出第一偏振方向的分量的信号强度I(-)。 如图13-3所示，第二光学传感器36B通过在第二偏振方向上分离入射光的第 二偏振层进行检测，因此检测出第二偏振方向的分量的信号强度I(+)。

上述的图3所示的运算装置3获取光学传感器35的检测信号、即第一偏振 方向的分量的信号强度I(-)和第二偏振方向的分量的信号强度I(+)。然后，运 算装置3依照下述式(1)，根据第一偏振方向的分量的信号强度I(-)和第二偏振 方向的分量的信号强度I(+)计算差动信号V。

[式1]

V＝[I(+)-I(-)]/[I(+)+I(-)]＝sin(2θd)      …(1)

通过式(1)计算出的差动信号V不包含受到光源41的光强度的影响的参 数，从而编码器2能够降低光学传感器35与光学标尺11之间的距离、光源41 的光强度的偏差等的影响。另外，即使如图13-1所示那样由于异物D1和异物 D2而入射光的光强度减少，编码器2也能够在降低了异物D1和异物D2的影响 的状态下利用差动信号V检测上述偏振方向Pm的变化。

图14是用于说明实施方式1所涉及的光学传感器的旋转角度与差动信号 的关系的说明图。图14的纵轴是差动信号V，横轴表示图6所示的旋转角度 θrot。在旋转角度θrot为360°、即光学标尺11旋转一周的情况下，差动信号V 表示6个周期的波形。这与图5所示的金属细线的图案在360°具有6个周期的 波浪的曲线的周期一致。例如，图14所示的差动信号V的波形为正弦波形。 此外，波浪的波数是例示的，不限定于上述的周期。另外，差动信号V在透 射光的情况和反射光的情况下虽然相位不同，但都保持6个周期的波形。

运算装置3在RAM4e和内部存储装置4f中的至少一个中存储有图14所 示的旋转角度θrot与差动信号V的关系的信息，CPU4c能够根据差动信号V 的信息来计算转子10的转数。

例如，运算装置3能够根据图7所示的切线角度θd与旋转角度θrot的关系 和上述式(1)所示的差动信号V来计算切线角度θd。此外，如图7所示，在将 与切线角度θd变化最大量时的光学标尺11的波数(波浪个数)有关的旋转角度 设为最大角度θmax的情况下，每一个θrot时的θd的变化率如式(2)那样。

[式2]

$\frac{\mathrm{d\theta d}}{\mathrm{d\theta rot}}=\pm \frac{(\pi /4)}{\theta \max }···\left(2\right)$

当将通过式(2)计算出的θd代入式(1)时，能够求出旋转角度θrot与差动信 号V的关系的信息。然后，运算装置3能够基于旋转角度θrot与差动信号V的 关系的信息，根据通过光学传感器35的检测信号求出的差动信号V来计算旋 转角度θrot。

而且，通过将光学标尺形成为切线角度θd和其最大角度θmax任意地改变 的线栅图案，由此编码器2能够形成为具有旋转角度θrot与差动信号V的关系 的检测装置。

如上所述，编码器2的光学标尺11以不交叉且切线方向连续变化的方式 配置了多个金属细线。另外，光学传感器35包括第一光学传感器36A和第二 光学传感器36B，该第一光学传感器36A具备在第一偏振方向上分离在光学 标尺11透射或反射光源41的光源光71而入射的入射光的第一偏振层，接收由 该第一偏振层分离出的第一分离光，该第二光学传感器36B具备在第二偏振 方向上分离入射光的第二偏振层，接收由该第二偏振层分离出的第二分离 光。而且，作为运算单元的运算装置3根据第一分离光的光强度和第二分离 光的光强度来计算光学标尺11与光学传感器35的相对的移动量。

根据该结构，光学传感器在将透射光73或反射光72进行了偏振分离的偏 振状态下检测转子10的旋转角度。因此，与直接检测入射光的光强度的情况 相比，编码器2能够降低由于异物等引起的检测光量的变动的影响。由此， 由于异物的允许范围变大，因此能够扩展使用环境。

另外，编码器2即使使用光学式编码器部件也能够降低由光路(光学标尺 到光学传感器的距离)的精度引起的检测光量的变动的影响。其结果，能够 对光源和光学传感器的配置提供自由度。由此，编码器部件1也能够形成为 小型。另外，光学式编码器与磁性式编码器相比，能够提高分辨率。

(光学传感器的变形例)

图15-1、图15-2、图15-3以及图16是用于说明实施方式1所涉及的光学 传感器的变形例的说明图。光学传感器35包括第一光学传感器36A和第二光 学传感器36B。第一光学传感器36A包括电极基部36KA和第一受光部36a，能 够检测第一偏振方向的光强度。第一受光部36a具备在第一偏振方向上分离 入射光的第一偏振层，接收由该第一偏振层分离出的第一分离光。

第二光学传感器36B包括电极基部36KB和第二受光部36b，能够检测第 二偏振方向的光强度。第二受光部36b具备在第二偏振方向上分离上述入射 光的第二偏振层，接收由该第二偏振层分离出的第二分离光。而且，如图15-1 所示，第一受光部36a和第二受光部36b形成为彼此隔开固定距离地相啮合的 梳齿状。此外，电极基部36KA、电极基部36KB由Au、Al等导电体构成，能 够分别对第一受光部36a和第二受光部36b进行通电。在电极基部36KA和电 极基部36KB是遮光体的情况下，能够进一步抑制噪声。

根据该结构，入射光被偏振分离为第一分离光和第二分离光。其结果， 运算装置3能够根据在第一偏振方向和第二偏振方向上分离得到的各偏振分 量的信号强度来计算反射光72或透射光73的偏振角度。第一偏振方向和第二 偏振方向更为优选为相对地相差90°的方向。由此，运算装置3能够容易地进 行偏振角度的计算。

如图15-2所示，光学传感器35包括第一光学传感器36A和第二光学传感 器36B。第一光学传感器36A包括电极基部36KA、与电极基部36KA相连接的 传感器基部36Ka以及第一受光部36a，能够检测第一偏振方向的光强度。第 一受光部36a具备在第一偏振方向上分离入射光的第一偏振层，接收由该第 一偏振层分离出的第一分离光。

第二光学传感器36B包括电极基部36KB、与电极基部36KB相连接的传 感器基部36Kb以及第二受光部36b，能够检测第二偏振方向的光强度。第二 受光部36b具备在第二偏振方向上分离上述入射光的第二偏振层，接收由该 第二偏振层分离出的第二分离光。而且，如图15-2所示，第一受光部36a和 第二受光部36b形成为彼此隔开固定距离地相啮合的梳齿状。此外，电极基 部36KA、电极基部36KB由Au、Al等导电体构成，能够分别对第一受光部36a 和第二受光部36b进行通电。

如图15-1所示，光学传感器35的外形不仅是矩形，还可以如图15-3所示 那样是外径遵循圆弧的形状。例如，在入射的入射光是圆形的情况下，第一 受光部36a和第二受光部36b能够针对入射光接收相同程度的光。

根据该结构，例如图16所示那样，即使异物D3遮蔽了感测范围的一部分， 第一受光部36a和第二受光部36b被相同程度地遮蔽的概率提高，从而也能够 降低使某一方的信号强度下降得非常低的可能性。因此，即使由于异物D3 而入射光的光强度减少，编码器2也能够在降低了异物的影响的状态下利用 差动信号V检测偏振方向Pm的变化。

(光学传感器的制造方法)

图17是用于说明实施方式1所涉及的光学传感器的制造工序的流程图。 图18-1至图18-6是用于说明实施方式1所涉及的光学传感器的制造工序的说 明图。此外，图18-1至图18-6是用于说明图15-1的Q-Q截面的制造过程的部 分截面图。参照图15-1、图17、图18-1至图18-6说明光学传感器的制造工序。

如图17所示，首先，制造装置准备图18-1所示的n型的硅基板34(步骤S1)。 此外，例示了n型的硅基板34，但是也可以使用GaAs基板等其它半导体基板 来代替n型的硅基板34。接着，制造装置进行向硅基板34掺入B或In等元素的 掺杂工序(步骤S2)。如图18-2所示，在硅基板34上形成P型半导体的受光部37。

接着，如图17所示，制造装置进行蚀刻工序(步骤S3)，在该蚀刻工序中， 通过光致抗蚀剂对硅基板34形成掩模并进行蚀刻以形成如图15-1所示那样 的梳齿状的图案。蚀刻可以是物理蚀刻，也可以是化学蚀刻。如图18-3所示， 在硅基板34的表面通过蚀刻形成凹部38a。由此，图15-1所示的第一光学传 感器36A和第二光学传感器36B被分离。

接着，如图17所示，制造装置进行绝缘工序(步骤S4)，在该绝缘工序中， 通过溅射处理，用SiO₂、氧化铝等绝缘体覆盖凹部38a。由此，如图18-4所 示，由绝缘体38b填满图18-3所示的硅基板34的凹部38a。在绝缘工序中，更 为优选的是将表面平坦化以使受光部37露出。

接着，如图17所示，制造装置进行第一偏振层形成工序(步骤S5)，在该 第一偏振层形成工序中，在形成图15-1所示的第一受光部36a的位置形成第 一偏振层39a。第一偏振层39a能够由将光感应的偏振层或金属细线平行排列 得到的线栅图案等形成。由此，如图18-5所示，在每隔一个的受光部37上形 成第一偏振层39a。

接着，如图17所示，制造装置进行第二偏振层形成工序(步骤S6)，在该 第二偏振层形成工序中，在形成图15-1所示的第二受光部36b的位置形成第 二偏振层39b。第二偏振层39b能够由将光感应的偏振层或金属细线平行排列 得到的线栅图案等形成。由此，如图18-6所示，在每隔一个的受光部37上形 成第二偏振层39b。而且，图15-1所示的电极基部36KA、电极基部36KB由 Au、Al等导电体形成，能够分别对第一受光部36a和第二受光部36b进行通电。

图18-6所示的光学传感器35的第一受光部36a和第二受光部36b形成为 彼此隔开固定距离地相啮合的梳齿状。而且，第一受光部36a具备在第一偏 振方向上分离入射光的第一偏振层39a，能够通过由PN结形成的光电二极管 接收由该第一偏振层39a分离出的第一分离光。另外，第二受光部36b具备在 第二偏振方向上分离上述入射光的第二偏振层39b，能够通过由PN结形成的 光电二极管接收由该第二偏振层39b分离出的第二分离光。此外，受光部不 限于由PN结形成的光电二极管，也可以使用光电晶体管等。受光部也可以是 由pin结形成的光电二极管。另外，也可以将受光部制造成将放大器或外围电 路集成得到的集成电路。

如以上说明的那样，光学传感器的制造方法包括受光部形成工序和偏振 层形成工序。在受光部形成工序中，在硅基板34的表面上，以接收光的第一 受光部36a和第二受光部36b彼此隔开固定距离地交替地进行配置的方式形 成受光部。在偏振层形成工序中，将形成在第一偏振方向上分离入射光而得 到的第一分离光的第一偏振层39a与第一受光部36a相重叠地配置以使第一 分离光入射至第一受光部36a，将形成在第二偏振方向上分离入射光而得到 的第二分离光的第二偏振层39b与第二受光部相重叠地配置以使第二分离光 入射至第二受光部36b。

(光学标尺的变形例)

图19是用于说明实施方式1所涉及的光学标尺的变形例的说明图。光学 标尺11a将相邻的金属细线g平行地直线地配置来作为信号轨道T1a。关于变 形例所涉及的光学标尺11a，在旋转的圆周方向上，向光学传感器35入射的 入射光的偏振轴与光学标尺11a的旋转相应地变化。在本实施方式中，光学 标尺11a可以由向光学传感器35入射的入射光的偏振轴与光学标尺11a的旋 转相应地变化的光学各向异性材料构成。

如以上说明的那样，实施方式1所涉及的光学传感器35的第一受光部36a 和第二受光部36b形成为彼此隔开固定距离地相啮合的梳齿状。而且，第一 受光部36a具备在第一偏振方向上分离入射光的第一偏振层39a，能够通过由 PN结形成的光电二极管接收由该第一偏振层39a分离出的第一分离光。另外， 第二受光部36b具备在第二偏振方向上分离上述入射光的第二偏振层39b，能 够通过由PN结形成的光电二极管接收由该第二偏振层39b分离出的第二分离 光。

根据上述的结构，作为透射光73或反射光72的入射光被偏振分离为第一 分离光和第二分离光。其结果，作为运算单元的运算装置3能够根据在第一 分离光的第一偏振方向和第二分离光的第二偏振方向上分离得到的各偏振 分量的信号强度来计算透射光73或反射光72的偏振角度。第一受光部36a和 第二受光部36b被异物相同程度地遮蔽的概率提高，从而能够降低使某一方 的信号强度下降得非常低的可能性。因此，即使由于异物而入射光的光强度 减少，光学传感器35也能够在降低了异物的影响的状态下检测透射光73或反 射光72的偏振方向的变化。

(编码器的变形例)

图20是实施方式1的变形例所涉及的编码器部件的结构图。此外，对与 上述部件相同的部件附加相同的附图标记并省略重复说明。编码器部件1A 具有与电动机等旋转机械相连结的轴29、定子20、转子10以及能够读取信号 图案的光学传感器封装件31和光学传感器封装件32。转子10具有作为圆板形 状的部件的光学标尺11。光学标尺11在一方或两方的板面上具有信号轨道T1 和信号轨道T2。

光学传感器封装件32与上述光学传感器封装件31的结构相同，能够读取 信号轨道T2。运算装置3能够获取光学传感器封装件31和光学传感器封装件 32所具备的各光学传感器35的检测信号、即第一偏振方向的分量的信号强度 I(-)和第二偏振方向的分量的信号强度I(+)。

信号轨道T2形成为相对于信号轨道T1偏离了规定的相位、例如上述差动 信号V偏离了1/4周期的上述线栅图案。当转子10旋转时，信号轨道T2以与信 号轨道T1相同程度的旋转角旋转。因此，运算装置3能够根据信号轨道T2的 差动信号和信号轨道T1的差动信号来计算利萨如图案，确定转子10的旋转角 度的绝对位置。本变形例的编码器2能够形成为能够计算转子10的绝对位置 的绝对编码器。

(实施方式2)

图21是实施方式2所涉及的编码器部件的结构图。图22是实施方式2所涉 及的编码器的侧视结构图。此外，对与上述部件相同的部件附加相同的附图 标记并省略重复说明。编码器部件1B具有与电动机等旋转机械相连结的作为 轴的转子10A、定子20A以及能够读取信号图案的光学传感器封装件31A。定 子20A与转子10A相独立地固定。

转子10A是圆筒形状的部件。转子10A在圆筒外周面具有光学标尺11A。 光学标尺11A具有线栅图案的信号轨道T11。光学传感器封装件31A通过定子 20A固定。当转子10A沿R1方向旋转时，光学标尺11A的信号轨道T11相对于 光学传感器封装件31A相对地移动。

光学传感器封装件31A包括能够读取光学标尺11A的信号轨道T11的光 学传感器35A和光源41A。光源41A的光源光71在光学标尺11A的信号轨道 T11上发生反射，光学传感器35A将该反射的反射光72作为入射光进行检测。 此外，光学传感器35A与上述光学传感器35相同。光源41A与上述光源41相 同。本实施方式的编码器具备上述编码器部件1B和运算装置3，与图3同样地， 编码器部件1B的光学传感器35A与运算装置3相连接。运算装置3与电动机等 旋转机械的控制部5相连接。

图23是表示实施方式2所涉及的光学标尺的线栅图案的一例的说明图。 图23所示的信号轨道T11的被称为线栅图案的金属细线g的排列形成在图21 和图22所示的光学标尺11A上。相邻的金属细线g之间为光源光71的全部或一 部分能够透过的透过区域w。在金属细线g的宽度和相邻的金属细线g的间隔、 即金属细线g的宽度和透过区域w的宽度与光源41A的光源光71的波长相比 充分小的情况下，光学标尺11A能够对光源光71的反射光72进行偏振分离。 例如当上述转子10A旋转时，上述光学传感器封装件31A的感测范围Ls1移动 到感测范围Ls2。

图24-1、图24-2、图25-1以及图25-2是用于说明实施方式2所涉及的光 学标尺的线栅图案的说明图。由于根据作为切线角度的θs来检测偏振轴，因 此本实施方式的线栅图案被排列成相邻的金属细线g3和金属细线g4在保持 相同的切线角度的同时连续地变化且在切线角度θs不同的情况下透过区域 的宽度Δw3和透过区域的宽度Δw4不同。例如相邻的金属细线g3和金属细线 g4弯曲的区域的透过区域的宽度Δw3大于透过区域的宽度Δw4。由此，形成 如图25-1那样的线栅图案，当以相同的规律性排列时，能够形成具有图23所 示的光学标尺11A的线栅图案的信号轨道T11。此外，切线角度θs是表示与图 21所示的R1方向平行的方向、即移动方向的水平线HZL和切线TGL所形成的 角。

图24-2是用于说明实施方式2所涉及的光学标尺的线栅图案的说明图。 此外，图24-2所示的本实施方式的线栅图案示出了图23所示的金属细线g的 中心线。由于将作为切线角度的θs检测为偏振轴，因此本实施方式的线栅图 案的相邻的金属细线g4与金属细线g5在保持相同的切线角度的同时连续地 变化。另外，线栅图案的相邻的金属细线g5与金属细线g6在保持相同的切线 角度的同时连续地变化。金属细线g4、金属细线g5以及金属细线g6在与感测 范围Ls1向感测范围Ls2移动的方向正交的方向(图23的上下方向)上以固定间 隔或以发生偏移的状态排列。

在图23所示的感测范围Ls1中，图24-2所示的相邻的金属细线g4和金属 细线g5的中心线间的间距(间隔)ΔW1与相邻的金属细线g5和金属细线g6的中 心线间的间距ΔW1相同。同样地，在图23所示的感测范围Ls2中，图24-2所 示的相邻的金属细线g4和金属细线g5的中心线间的间距ΔW2与相邻的金属 细线g5和金属细线g6的中心线间的间距ΔW2相同。由此，在感测范围Ls1或 感测范围Ls2中，金属细线g4、金属细线g5以及金属细线g6的切线角度相同。

另外，多个金属细线g4、金属细线g5以及金属细线g6以不交叉且切线方 向连续变化的方式配置。其结果，在切线角度不同的情况下，本实施方式的 线栅图案例如以图24-2所示的间距ΔW1和间距ΔW2不同的方式排列。例如， 相邻的金属细线g4和金属细线g5弯曲的(波浪)区域的间距ΔW2大于金属细线 g4和金属细线g5呈直线的区域的间距ΔW1。根据该结构，能够容易地以切线 方向连续变化的方式配置多个金属细线。

图25-2是用于说明实施方式2所涉及的光学标尺的线栅图案的说明图。 上述金属细线间的间距也可以如图25-2所示那样用相邻的金属细线g4的边 缘部与金属细线g5的边缘部的间隔来定义。在图23所示的感测范围Ls1中， 图25-2所示的相邻的金属细线g4的边缘部和金属细线g5的边缘部间的间距 (间隔)ΔW3与相邻的金属细线g5的边缘部和金属细线g6的边缘部间的间距 ΔW3相同。同样地，在图23所示的感测范围Ls2中，图25-2所示的相邻的金 属细线g4的边缘部和金属细线g5的边缘部间的间距ΔW4与相邻的金属细线 g5的边缘部和金属细线g6的边缘部间的间距ΔW4相同。由此，在感测范围Ls1 或感测范围Ls2中，金属细线g4、金属细线g5以及金属细线g6的切线角度相 同。

另外，多个金属细线g4、金属细线g5以及金属细线g6以不交叉且切线方 向连续变化的方式进行配置。其结果，在切线角度不同的情况下，本实施方 式的线栅图案例如以图25-2所示的间距ΔW3和间距ΔW4不同的方式排列。例 如相邻的金属细线g4和金属细线g5弯曲的(波浪)区域的间距ΔW4大于金属细 线g4和金属细线g5呈直线的区域的间距ΔW3。根据该结构，能够容易地以切 线方向连续变化的方式配置多个金属细线。多个金属细线g4、金属细线g5以 及金属细线g6当以相同的规律性排列时，能够形成具有图23所示的光学标尺 11A的线栅图案的信号轨道T11。

光学标尺11A能够通过蒸镀等将如图23所示那样的线栅图案直接形成在 转子10A的圆筒外周表面上。另外，能够通过将如图23所示那样的线栅图案 形成在具有可挠性的透明的基材上并卷绕在转子10A的圆筒外周表面上来形 成光学标尺11A。

图26是用于说明实施方式2所涉及的光学标尺的旋转角度与偏振轴方向 的关系的说明图。在图26中，转子10A的半径为r，转子10A的旋转中心为zr。 当转子10A旋转时，光学传感器封装件31A的感测范围Ls1移动到感测范围 Ls2。转子10A的旋转角度为θrot。

上述的图3所示的运算装置3获取光学传感器35的检测信号、即第一偏振 方向的分量的信号强度I(-)和第二偏振方向的分量的信号强度I(+)。然后，运 算装置3依照下述式(3)，根据第一偏振方向的分量的信号强度I(-)和第二偏振 方向的分量的信号强度I(+)计算差动信号V。

[式3]

V＝[I(+)-I(-)]/[I(+)+I(-)]＝sin(2θs)      …(3)

通过式(3)计算出的差动信号V中不包含受到光源41A的光强度的影响的 参数，从而编码器2能够降低光学传感器35A与光学标尺11A之间的距离、光 源41A的光强度的偏差等的影响。另外，编码器2能够在降低了异物的影响的 状态下利用差动信号V检测上述偏振方向的变化。

实施方式2所涉及的光学传感器的旋转角度与差动信号的关系与图14所 示的实施方式1所涉及的光学传感器的旋转角度与差动信号的关系相同。如 上所述，图14的纵轴是差动信号V，横轴表示图26所示的旋转角度θrot。在 旋转角度θrot为360°、即光学标尺11A绕旋转中心Zr旋转一周的情况下，差动 信号V表示6个周期的波形。这与图23所示的金属细线的图案在360°具有6个 周期的波浪的情况一致。例如，图14所示的差动信号V的波形为正弦波形。 此外，波浪的波数是例示的，不限定于上述周期。另外，差动信号V在透射 光的情况和反射光的情况下虽然相位不同，但都保持6个周期的波形。

例如，运算装置3能够根据切线角度θs与旋转角度θrot的关系和上述式(3) 所示的差动信号V来计算切线角度θs。在将与切线角度θs变化最大量时的光 学标尺11的波数(波浪个数)有关的旋转角度设为最大角度θmax的情况下，每 一个θrot时的θs的变化率如式(4)那样。

[式4]

$\frac{\mathrm{d\theta s}}{\mathrm{d\theta rot}}=\pm \frac{(\pi /4)}{\theta \max }···\left(4\right)$

当将通过式(4)计算出的θs代入式(3)时，能够求出旋转角度θrot与差动信 号V的关系的信息。然后，运算装置3能够基于旋转角度θrot与差动信号V的 关系的信息，根据通过光学传感器35的检测信号求出的差动信号V来计算旋 转角度θrot。

运算装置3在RAM4e和内部存储装置4f中的至少一个中存储有图14所 示的旋转角度θrot与差动信号V的关系的信息，CPU4c能够基于差动信号V 的信息计算转子10A的转数。

(编码器的变形例)

图27是实施方式2的变形例所涉及的编码器的结构图。此外，对与上述 部件相同的部件附加相同的附图标记并省略重复的说明。编码器部件1C具有 与电动机等旋转机械相连结的作为轴的转子10A、定子20A以及能够读取信 号图案的光学传感器封装件31B。定子20A与转子10A相独立地进行固定。光 学标尺11B在转子10A的圆筒外周表面具有如图23所示那样的线栅图案。

转子10A与光学标尺11B相连动地旋转。光学标尺11B具有线栅图案的信 号轨道T11。光学传感器封装件31B被固定在定子20A上。光学传感器封装件 31B包括能够读取光学标尺11B的信号轨道T11的光学传感器35B。

光源41B由被固定在定子20A上的安装构件20B和安装构件20C支承，配 置在转子10A与光学标尺11B之间。此外，光学传感器35B与上述光学传感器 35相同。光源41B与上述光源41相同。根据该结构，光源41B隔着光学标尺11B 配置在与光学传感器35B相向的位置上。因此，光源41B的光源光71透过光 学标尺11B的信号轨道T11，光学传感器35B能够将该透过的透射光73作为入 射光进行检测。另外，当转子10A旋转时，光学标尺11B的信号轨道T11相对 于光学传感器封装件31B相对地移动。

本实施方式的编码器具备上述编码器部件1C和运算装置3，与图3同样 地，编码器部件1C的光学传感器35B与运算装置3相连接。运算装置3与电动 机等旋转机械的控制部5相连接。

图23所示的信号轨道T11的被称为线栅图案的金属细线g的排列形成在 图27所示的光学标尺11B上。相邻的金属细线g之间为光源光71的全部或一部 分能够透过的透过区域w。在金属细线g的宽度和相邻的金属细线g的间隔、 即金属细线g的宽度和透过区域w的宽度与光源41的光源光71的波长相比充 分小的情况下，光学标尺11B能够对光源光71的透射光73进行偏振分离。

如上所述，编码器2以不交叉且切线方向连续变化的方式配置光学标尺 11A、11B。编码器2包括光学传感器，该光学传感器包括：第一偏振层，其 在第一偏振方向上分离在光学标尺11A、11B透射或反射光源41A、41B的光 源光而入射的入射光；第一受光部，其接收由该第一偏振层分离出的第一分 离光；第二偏振层，其在第二偏振方向上分离入射光；以及第二受光部，其 接收由该第二偏振层分离出的第二分离光。而且，作为运算单元的运算装置 3根据第一分离光的光强度和第二分离光的光强度来计算光学标尺11A、11B 与光学传感器35A、35B的相对的移动量。

根据该结构，光学传感器35A、35B在对入射光进行了偏振分离的偏振 状态下检测转子10A的旋转角度。因此，与直接检测入射光的光强度的情况 相比，编码器2能够降低由于异物等引起的检测光量的变动的影响。由此， 由于异物的允许范围变大，因此能够扩展使用环境。另外，编码器2即使使 用光学式编码器部件，也能够降低由光路(光学标尺到光学传感器的距离)的 精度引起的检测光量的变动的影响。其结果，能够对光源41A、41B以及光 学传感器35A、35B的配置提供自由度。由此，例如编码器部件2也能够形成 为小型。另外，光学式编码器与磁性式编码器相比，能够提高分辨率。

(实施方式3)

图28是实施方式3所涉及的编码器部件的结构图。图29是表示实施方式3 所涉及的光学标尺的线栅图案的一例的说明图。图30是用于说明实施方式3 所涉及的光学传感器的旋转角度与差动信号的关系的说明图。此外，对与上 述部件相同的部件附加相同的附图标记并省略重复的说明。编码器部件1D 具有光学标尺11D和能够读取信号图案的光学传感器封装件31D。光学标尺 11D以与光学传感器封装件31D的相对位置变化的方式例如沿U方向移动。

光学标尺11D具有上述线栅图案的信号轨道T11。光学传感器封装件31D 包括能够读取光学标尺11D的信号轨道T11的光学传感器35D。

光源41D隔着光学标尺11D配置在与光学传感器35D相向的位置上。此 外，光学传感器35D与上述光学传感器35相同。光源41D与上述光源41相同。 因此，光源41D的光源光71透过光学标尺11D的信号轨道T11，光学传感器35D 能够将该透过的透射光73作为入射光进行检测。另外，例如当通过直线运动 机构使光学标尺11D沿U方向直线地移动时，光学标尺11D的信号轨道T11相 对于光学传感器封装件31D相对地移动。

本实施方式的编码器具备上述编码器部件1D和运算装置3，与图3同样 地，编码器部件1D的光学传感器35D与运算装置3相连接。运算装置3与直线 运动装置等的控制部5相连接。

作为信号轨道T11，将被称为线栅图案的金属细线g的排列形成在图29 所示的光学标尺11D上。图29所示的相邻的金属细线g之间为光源光71的全部 或一部分能够透过的透过区域w。在金属细线g的宽度和相邻的金属细线g的 间隔、即金属细线g的宽度和透过区域w的宽度与光源41D的光源光71的波长 相比充分小的情况下，图29所示的光学标尺11D能够对光源光71的透射光73 进行偏振分离。

上述图3所示的运算装置3获取光学传感器35D的检测信号、即第一偏振 方向的分量的信号强度I(-)和第二偏振方向的分量的信号强度I(+)。然后，运 算装置3依照上述式(3)，根据第一偏振方向的分量的信号强度I(-)和第二偏振 方向的分量的信号强度I(+)来计算差动信号V。

运算装置3在RAM4e和内部存储装置4f中的至少一个中存储有图29所 示的移动距离L_-1、L₀、L₁、L₂与差动信号V的关系的信息(参照图30)，CPU4c 能够根据差动信号V的信息来计算光学标尺11D的相对的移动量。

(编码器的变形例)

图31是实施方式3的变形例所涉及的编码器的结构图。此外，对与上述 部件相同的部件附加相同的附图标记并省略重复的说明。编码器部件1E具有 光学标尺11D和能够读取信号图案的光学传感器封装件31D。光学标尺11D以 与光学传感器封装件31D的相对位置变化的方式例如沿U方向移动。

光学标尺11D具有线栅图案的信号轨道T11。光学传感器封装件31D包括 能够读取光学标尺11D的信号轨道T11的光学传感器35D和光源41D。光源 41D的光源光71在光学标尺11D的信号轨道T11上发生反射，光学传感器35将 该反射的反射光72作为入射光进行检测。

本实施方式的编码器具备上述编码器部件1E和运算装置3，与图3同样 地，编码器部件1E的光学传感器35D与运算装置3相连接。运算装置3与直线 运动装置等的控制部5相连接。

图23所示的信号轨道T11的被称为线栅图案的金属细线g的排列形成在 图29所示的光学标尺11D上。相邻的金属细线g之间为光源光71的全部或一部 分能够透过的透过区域w。金属细线g的宽度和相邻的金属细线g的间隔、即 金属细线g的宽度和透过区域w的宽度与光源41D的光源光71的波长相比充 分小的情况下，光学标尺11D能够对光源光71的反射光72进行偏振分离。

上述图3所示的运算装置3获取光学传感器35的检测信号、即第一偏振方 向的分量的信号强度I(-)和第二偏振方向的分量的信号强度I(+)。然后，运算 装置3依照上述式(3)，根据第一偏振方向的分量的信号强度I(-)和第二偏振方 向的分量的信号强度I(+)来计算差动信号V。

运算装置3在RAM4e和内部存储装置4f中的至少一个中存储有图29所 示的移动距离L_-1、L₀、L₁、L₂与差动信号V的关系的信息(参照图30)，CPU4c 能够根据差动信号V的信息来计算光学标尺11D的相对的移动量。此外，图 28和图31所示的方式也能够应用为直线编码器。

如上所述，编码器2的光学标尺11D以不交叉且切线方向连续变化的方式 配置了多个金属细线。编码器2包括光学传感器35D，该光学传感器35D包括 第一偏振层，其在第一偏振方向上分离在光学标尺11D透射或反射光源41D 的光源光71而入射的入射光；第一受光部，其接收由该第一偏振层分离出的 第一分离光；第二偏振层，其在第二偏振方向上分离入射光；以及第二受光 部，其接收由该第二偏振层分离出的第二分离光。而且，作为运算单元的运 算装置3根据第一分离光的光强度和第二分离光的光强度来计算光学标尺 11D与光学传感器35D的相对的移动量。

根据该结构，光学传感器在对透射光或反射光进行了偏振分离的偏振状 态下检测沿U方向移动的移动量。因此，与直接检测入射光的光强度的情况 相比，编码器2能够降低由于异物等引起的检测光量的变动的影响。由此， 由于异物的允许范围变大，因此能够扩展使用环境。另外，编码器2即使使 用光学式编码器部件也能够降低由光路(光学标尺到光学传感器的距离)的精 度引起的检测光量的变动的影响。其结果，能够对光源和光学传感器的配置 提供自由度。由此，例如编码器部件也能够形成为小型。另外，光学式编码 器与磁性式编码器相比，能够提高分辨率。

(实施方式4)

图32是用于说明实施方式4所涉及的扭矩传感器的主要结构部件的分解 立体图。图33-1是说明实施方式4所涉及的扭矩传感器的光学标尺和光学传 感器的配置的说明图。图33-2是示意性地说明实施方式4所涉及的扭矩传感 器的光学标尺和光学传感器的配置的说明图。使用图32至图33-2详细说明扭 矩传感器101A。对与上述部件相同的部件附加相同的附图标记并省略重复的 说明。

扭矩传感器101A在外壳120内包括第一旋转轴110A、第二旋转轴110B、 扭杆(torsion bar)129、光学标尺11AT、光学传感器35AT、光源41AT、光学标 尺11BT、光学传感器35BT以及光源41BT。扭矩传感器101A被称为轴向型扭 矩传感器。

扭杆129的一端部安装于第一旋转轴110A，另一端部(与安装于第一旋转 轴110A一侧的端部相反侧的端部)安装于第二旋转轴110B。也就是说，在扭 杆129的一端部设置第一旋转轴110A，在另一端部设置第二旋转轴110B。第 一旋转轴110A例如与输入轴相连结。另外，第二旋转轴110B与输出轴相连 结。第一旋转轴110A和第二旋转轴110B通过轴承126A、轴承126B能够旋转 地被支承于外壳120内。

此外，扭矩传感器101A也可以将第一旋转轴110A与输入轴形成为一体， 将第二旋转轴110B与输出轴形成为一体。根据上述结构，输入轴、第一旋转 轴110A、扭杆129、第二旋转轴110B以及输出轴被配置成同轴。在本实施方 式中，第一旋转轴110A与扭杆129的一端部不能旋转地结合，另外，扭杆129 的另一端部与第二旋转轴110B不能旋转地结合。扭杆129通过被输入扭矩来 产生扭转。也就是说，由于通过第一旋转轴110A输入的扭矩而第一旋转轴 110A与第二旋转轴110B之间产生旋转位移，从而扭杆129产生扭转。

第一旋转轴110A是大致圆筒形状的部件。光学标尺11AT被形成在第一 旋转轴110A的外周部。在本实施方式中，光学标尺11AT从第一旋转轴110A 的外周突出并朝着第一旋转轴110A的圆周方向配置成圆环状。

第二旋转轴110B是大致圆筒形状的部件。光学标尺11BT被形成在第二 旋转轴110B的外周部。在本实施方式中，光学标尺11BT从第二旋转轴110B 的外周突出并朝着第二旋转轴110B的圆周方向配置成圆环状。

如图32～图33-2所示，在第一旋转轴110A和第二旋转轴110B的外侧朝着 第一旋转轴110A和第二旋转轴110B的旋转轴Zr方向排列设置有至少两组光 源41AT、41BT和光学传感器封装件31AT、31BT。在本实施方式中，虽然设 置两组光源和光学传感器，但是光源和光学传感器的个数不限定于此。光源 41AT、41BT和光学传感器封装件31AT、31BT将同一光源和光学传感器组合 构成对，配置在外壳120内。

扭矩传感器101A将通过扭杆129连结的第一旋转轴110A和第二旋转轴 110B的相对位移(旋转位移)反映为读取光学标尺11AT的光学传感器封装件 31AT或读取光学标尺11BT的光学传感器封装件31BT的检测变化来进行检 测。

光学标尺11AT、11BT例如由硅、玻璃、高分子材料等形成。光学标尺 11AT、11BT在一方或两方的板面具有信号轨道T1。而且，如图33-1和图33-2 所示，光源41AT隔着光学标尺11AT配置在与光学传感器35AT相向的位置上。 另外，光源41BT隔着光学标尺11BT配置在与光学传感器35BT相向的位置上。

图34是说明实施方式4所涉及的扭矩传感器的光学标尺和光学传感器的 配置的说明图。与图2-2的光学传感器35同样地，图34所示的光学传感器35AT 能够读取光学标尺11AT的信号轨道T1，光源41AT隔着光学标尺11AT配置在 与光学传感器35AT相向的位置上。根据该结构，光源41AT的光源光71AT透 过光学标尺11AT的信号轨道T1，光学传感器35AT将该透过的透射光73AT作 为入射光进行检测。光学传感器35BT、光学标尺11BT以及光源41BT之间的 关系也与光学传感器35AT、光学标尺11AT以及光源41AT之间的关系相同。 根据该结构，光源41BT的光源光71BT透过光学标尺11BT的信号轨道T1，光 学传感器35BT将该透过的透射光73BT作为入射光进行检测。

当第一旋转轴110A旋转时，光学标尺11AT的信号轨道T1相对于光学传 感器35AT相对地移动。另外，当第二旋转轴110B旋转时，光学标尺11BT的 信号轨道T1相对于光学传感器35BT相对地移动。

图35是实施方式4所涉及的扭矩检测装置的框图。扭矩检测装置200具备 上述扭矩传感器101A和运算装置3，如图35所示，扭矩传感器101A的光学传 感器35AT、光学传感器35BT以及运算装置3相连接。运算装置3与电动机等 旋转机械的控制部5相连接。

扭矩检测装置200通过光学传感器35AT、光学传感器35BT检测光源光 71AT、71BT透过光学标尺11AT、光学标尺11BT后入射的透射光73AT、73BT。 运算装置3根据光学传感器35AT的检测信号来计算扭矩传感器101A的第一 旋转轴110A与光学传感器封装件31AT的相对位置。运算装置3根据光学传感 器35BT的检测信号来计算扭矩传感器101A的第二旋转轴110B与光学传感器 封装件31BT的相对位置。

运算装置3在RAM4e和内部存储装置4f中存储有扭杆129的扭转的弹性 系数。扭矩与扭杆129的扭转的弹性系数成比例。因此，运算装置3为了求出 扭转而计算第一旋转轴110A的旋转角度与第二旋转轴110B的旋转角度的旋 转位移(偏移量)。然后，运算装置3能够根据扭杆129的弹性系数以及第一旋 转轴110A和第二旋转轴110B的相对位置的信息来计算扭矩。运算装置3将其 作为控制信号输出到旋转机械(电动机)等的控制部5。

运算装置3是个人计算机(PC)等计算机，包括输入接口4a、输出接口4b、 CPU(Central Processing Unit)4c、ROM(Read Only Memory)4d、RAM(Random  Access Memory)4e以及内部存储装置4f。输入接口4a、输出接口4b、CPU4c、 ROM4d、RAM4e以及内部存储装置4f通过内部总线进行连接。此外，运算 装置3也可以由专用的处理电路构成。

输入接口4a接收来自扭矩传感器101A的光学传感器35AT和光学传感器 35BT的输入信号，并输出到CPU4c。输出接口4b从CPU4c接收控制信号并 输出到控制部5。

在ROM4d中存储有BIOS(BasicInput Output System)等的程序。内部存储 装置4f例如是HDD(Hard Disk Drive)、快闪存储器等，存储有操作系统程序、 应用程序。CPU4c通过在将RAM4e用作工作区的同时执行存储在ROM4d、 内部存储装置4f中的程序，来实现各种功能。

内部存储装置4f中存储有将光学标尺11AT和光学标尺11BT中的后述的 偏振轴与光学传感器35AT、35BT的输出进行对应的数据库。

作为信号轨道T1，图4所示的被称为线栅图案的金属细线(wire)g的排列 被形成在图32至图33-2所示的光学标尺11AT和光学标尺11BT上。

多个金属细线g以不交叉且切线方向连续变化的方式进行配置。相邻的 金属细线g之间是光源光71AT、71BT的全部或一部分能够透过的透过区域w。 在金属细线g的宽度和相邻的金属细线g的间隔、即金属细线g的宽度和透过 区域w的宽度与光源光71AT、71BT的波长相比充分小的情况下，光学标尺 11AT、11BT能够对光源光71AT、71BT的透射光73AT、73BT进行偏振分离。

根据该结构，能够与切线方向相应地，根据所照射的光源光71AT、71BT 透过光学标尺11AT、11BT的位置的不同而改变透射光73AT、73BT(或反射光) 的偏振状态。因此，上述光学标尺11AT、11BT不需要使偏振方向不同的部 分变细。其结果，光学标尺11AT、11BT即使小也能够形成高分辨率。而且， 小的光学标尺11AT、11BT能够对光源41AT、41BT和光学传感器35AT、35BT 的配置提供自由度。另外，与光感应的偏振片相比，光学标尺11AT、11BT 能够提高耐热性。另外，光学标尺11AT、11BT形成为没有局部地交叉那样 的部分的直线图案，因此能够形成精度提高且误差少的光学标尺。另外，光 学标尺11AT、11BT也能够通过集体的曝光来稳定地进行制造，因此能够形 成精度提高且误差少的光学标尺。

随着线栅图案的切线角度的变化而向光学传感器35AT入射的入射光的 偏振轴与光学标尺11AT的旋转相应地变化。因此，只要检测偏振轴的变化就 能够掌握光学标尺11AT的旋转状态。接着，说明检测偏振轴的变化并作为偏 振分离单元的实施方式4所涉及的光学传感器35AT。光学传感器35BT与光学 传感器35AT相同，因此省略详细的说明。

与图15-1所示的光学传感器35同样地，光学传感器35AT包括第一光学传 感器36A和第二光学传感器36B。第一光学传感器36A包括传感器基部36Ka 和第一受光部36a，能够检测第一偏振方向的光强度。第一受光部36a具备在 第一偏振方向上分离入射光的第一偏振层，接收由该第一偏振层分离出的第 一分离光。

第二光学传感器36B包括传感器基部36Kb和第二受光部36b，能够检测 第二偏振方向的光强度。第二受光部36b具备在第二偏振方向上分离上述入 射光的第二偏振层，接收由该第二偏振层分离出的第二分离光。而且，如图 15-1所示，第一受光部36a和第二受光部36b形成为彼此隔开固定距离地相啮 合的梳齿状。

根据该结构，入射光被偏振分离为第一分离光和第二分离光。其结果， 运算装置能够根据在第一偏振方向和第二偏振方向上分离得到的各偏振分 量的信号强度来计算透射光或反射光的偏振角度。第一偏振方向和第二偏振 方向更为优选是相对地相差90°的方向。由此，运算装置能够容易地进行偏 振角度的计算。

上述运算装置3获取光学传感器35AT的检测信号、即第一偏振方向的分 量的信号强度I(-)和第二偏振方向的分量的信号强度I(+)。然后，运算装置3 依照下述式(1)，根据第一偏振方向的分量的信号强度I(-)和第二偏振方向的 分量的信号强度I(+)来计算差动信号V。

通过上述式(1)计算出的差动信号V不包含受到光源光71AT的光强度的 影响的参数，从而扭矩检测装置200能够降低光学传感器35AT与光学标尺 11AT之间的距离、光源41AT的光强度的偏差等的影响。因此，即使由于异 物而入射光的光强度减少，扭矩检测装置200也能够在降低了异物的影响的 状态下利用差动信号V检测偏振方向Pm的变化。

图14的纵轴为差动信号V，横轴表示图6所示的旋转角度θrot。在旋转角 度θrot为360°、即光学标尺11AT旋转一周的情况下，差动信号V表示6个周期 的波形。这与图4所示的金属细线的图案在360°具有6个周期的波浪的曲线的 周期一致。例如图14所示的差动信号V的波形为正弦波形。此外，波浪的波 数是例示的，不限定于上述的周期。另外，差动信号V在透射光的情况和反 射光的情况下虽然相位不同，但都保持6个周期的波形。

运算装置3在RAM4e和内部存储装置4f中的至少一个中存储有图14所 示的旋转角度θrot与差动信号V的关系的信息，CPU4c能够根据差动信号V 的信息来计算第一旋转轴110A和第二旋转轴110B的转数或旋转角度。也就 是说，扭矩检测装置200还具有角度传感器的功能。因此，由于不需要另外 设置角度传感器，因此扭矩检测装置200能够降低成本。

运算装置3能够根据第一旋转轴110A的旋转角度与第二旋转轴110B的 旋转角度的偏移量和扭杆129的弹性系数来计算扭矩量。

另外，运算装置3根据差动信号V来计算旋转角度θrot。然后，运算装置 3能够根据图7所示的切线角度θd与旋转角度θrot的关系和上述式(1)所示的差 动信号V来计算切线角度θd。然后，通过将光学标尺11AT形成为切线角度θd 和图7所示的最大角度θmax任意地改变的线栅图案，扭矩检测装置200能够形 成为具有旋转角度与差动信号的关系的检测装置。光学标尺11BT与光学传感 器35BT的关系与上述的光学标尺11AT与光学传感器35AT的关系相同，因此 省略详细的说明。

如上所述，扭矩检测装置200利用扭杆129的扭转来检测扭矩。第一旋转 轴110A和第二旋转轴110B利用通过被输入扭矩而产生扭转的扭杆129进行 连结。而且，扭矩检测装置200包括：光学标尺11AT和光学标尺11BT，其与 第一旋转轴110A和第二旋转轴110B各自的旋转相对应地连动；以及光学传 感器35AT和35BT，其与光学标尺11AT和光学标尺11BT成对，并且检测根据 所照射的光源光透过光学标尺11AT和光学标尺11BT的位置的不同而变化的 透射光的偏振状态。扭矩检测装置200的作为运算单元的运算装置3计算光学 标尺11AT与光学传感器35AT的相对的旋转角度，计算光学标尺11BT与光学 传感器35BT的相对的旋转角度，并计算第一旋转轴110A和第二旋转轴110B 的旋转位移。

根据该结构，光学传感器在对透射光或反射光进行了偏振分离的偏振状 态下检测与第一旋转轴和第二旋转轴各自的旋转相对应地连动的多个光学 标尺的旋转角度。因此，与直接检测透射光的光强度的情况相比，扭矩检测 装置使用光学式扭矩传感器也能够降低由于异物等引起的检测光量的变动 的影响。由此，异物的允许范围扩大，因此能够扩展使用环境。另外，扭矩 检测装置即使使用光学式扭矩传感器也能够降低由光路(光学标尺到光学传 感器的距离)的精度引起的检测光量的变动的影响。其结果，能够对光源和 光学传感器的配置提供自由度。由此，扭矩检测装置的扭矩传感器也能够形 成为小型。另外，扭矩检测装置与磁性式扭矩传感器相比，能够提高分辨率。

(扭矩传感器的变形例)

图36是用于说明实施方式4所涉及的扭矩传感器的变形例的说明图。此 外，对与上述部件相同的部件附加相同的附图标记并省略重复说明。扭矩传 感器101B在图32所示的外壳120内包括第一旋转轴110C、第二旋转轴110D、 扭杆129、光学标尺11AT、光学传感器35AT、光源41AT、光学标尺11BT、 光学传感器35BT以及光源41BT。扭矩传感器101B被称为嵌入型扭矩传感器。

扭杆129的一端部安装于第一旋转轴110C，另一端部(与安装第一旋转轴 110C一侧的端部相反侧的端部)安装于第二旋转轴110D。也就是说，在扭杆 129的一端部设置第一旋转轴110C，在另一端部设置第二旋转轴110D。第一 旋转轴110C被嵌入在第二旋转轴110D内部，通过轴承能够旋转地被支承。 根据该结构，扭矩传感器101B能够缩短旋转轴Zr的轴向的长度。

(实施方式5)

图37是用于说明实施方式5所涉及的扭矩传感器的说明图。此外，对与 上述部件相同的部件附加相同的附图标记并省略重复说明。扭矩传感器101C 在图32所示的外壳120内包括第一旋转轴110A、第二旋转轴110B、扭杆129、 光学标尺11CT、光学传感器35AT、光源41AT、光学标尺11DT、光学传感器 35BT以及光源41BT。

扭矩传感器101C使从光源41AT至光学传感器35AT的方向和从光源 41BT至光学传感器35BT的方向朝着同一方向。而且，配置成从光源41AT至 光学传感器35AT的光路与从光源41BT至光学传感器35BT的光路在径向上不 同。

光学标尺11CT和光学标尺11DT与上述的光学标尺11AT和光学标尺 11BT同样地具有信号轨道T1。光学标尺11CT的信号轨道T1配置在从光源 41AT至光学传感器35AT的光路上，光学标尺11DT的信号轨道T1配置在从光 源41BT至光学传感器35BT的光路上。因此，例如光学标尺11CT的直径大于 光学标尺11DT的直径。

关于实施方式5所涉及的扭矩传感器101C，光学标尺11CT的直径大于光 学标尺11DT的直径，透过了光学标尺11CT的光透过光学标尺11DT而到达光 学传感器封装件31BT。这样，由于异物的允许范围扩大，因此扭矩传感器 101C能够扩展使用环境。另外，由于能够降低检测光量的变动的影响，因此 即使是透过光学标尺11CT和光学标尺11DT的透射光，光学传感器35BT也能 够检测。其结果，实施方式5所涉及的扭矩传感器101C能够对光源和光学传 感器的配置提供自由度。

(实施方式6)

图38是用于说明实施方式6所涉及的扭矩传感器的说明图。此外，对与 上述部件相同的部件附加相同的附图标记并省略重复说明。扭矩传感器101D 在图32所示的外壳120内包括第一旋转轴110A、第二旋转轴110B、扭杆129、 光学标尺11AT、光学传感器35AT、光源41AT、波导45A、光学标尺11BT、 光学传感器35BT、光源41BT以及波导45B。

扭矩传感器101D将光源41AT和光学传感器35AT配置成彼此相邻。而且， 使来自光源41AT的光源光透过光学标尺11AT形成透射光，使透射光通过棱 镜等波导45A发生折射，由光学传感器35AT进行检测。同样地，扭矩传感器 101D将光源41BT和光学传感器35BT配置成彼此相邻。而且，使来自光源 41BT的光源光透过光学标尺11BT形成透射光，使透射光通过棱镜等波导45B 发生折射，由光学传感器35BT进行检测。

在实施方式6所涉及的扭矩传感器101D中，透过了波导45A、45B的光到 达光学传感器35AT、35BT。这样，由于异物的允许范围扩大，因此扭矩传 感器101D能够扩展使用环境。另外，由于能够降低检测光量的变动的影响， 因此即使是透过波导45A、45B的透射光，光学传感器35AT、35BT也能够检 测。其结果，实施方式6所涉及的扭矩传感器101D能够对光源和光学传感器 的配置提供自由度。

(实施方式7)

图39是用于示意性地说明实施方式7所涉及的扭矩传感器的说明图。图 40是说明实施方式7所涉及的扭矩传感器的光学标尺和光学传感器的配置的 说明图。此外，对与上述部件相同的部件附加相同的附图标记并省略重复说 明。扭矩传感器101E在图32所示的外壳120内包括第一旋转轴110A、第二旋 转轴110B、扭杆129、光学标尺11AT、光学传感器封装件31AT、光源41AT、 光学标尺11BT、光学传感器封装件31BT以及光源41BT。

如图40所示，光学传感器封装件31AT、31BT包括能够读取光学标尺11AT 和光学标尺11BT的信号轨道T1的光学传感器35AT、35BT以及光源41AT、 41BT。例如，光源41AT的光源光71AT在信号轨道T1上发生反射，光学传感 器35AT将该反射的反射光72AT作为入射光进行检测。

如上所述，扭矩检测装置200包括：光学标尺11AT和光学标尺11BT，其 与第一旋转轴110A和第二旋转轴110B各自的旋转相对应地连动；以及光学 传感器35AT和35BT，其与光学标尺11AT和光学标尺11BT成对，并且检测根 据所照射的光源光在光学标尺11AT和光学标尺11BT上发生反射的位置的不 同而变化的反射光的偏振状态。扭矩检测装置200的作为运算单元的运算装 置3计算光学标尺11AT与光学传感器35AT的相对的旋转角度，计算光学标尺 11BT与光学传感器35BT的相对的旋转角度，并计算第一旋转轴110A和第二 旋转轴110B的旋转位移。

根据该结构，光学传感器在对反射光进行了偏振分离的偏振状态下检测 与第一旋转轴和第二旋转轴各自的旋转相对应地连动的多个光学标尺的旋 转角度。因此，与直接检测反射光的光强度的情况相比，扭矩检测装置即使 使用光学式扭矩传感器也能够降低由于异物等引起的检测光量的变动的影 响。由此，异物的允许范围扩大，因此能够扩展使用环境。另外，扭矩检测 装置即使使用光学式扭矩传感器也能够降低由光路(光学标尺到光学传感器 的距离)的精度引起的检测光量的变动的影响。其结果，能够对光源和光学 传感器的配置提供自由度。由此，扭矩检测装置的扭矩传感器也能够形成为 小型。另外，扭矩检测装置与磁性式扭矩传感器相比，能够提高分辨率。

(扭矩传感器的变形例)

图41是用于说明实施方式7所涉及的扭矩传感器的变形例的说明图。此 外，对与上述部件相同的部件附加相同的附图标记并省略重复说明。扭矩传 感器101F在外壳120内包括第一旋转轴110C、第二旋转轴110D、扭杆129、 光学标尺11AT、光学传感器封装件31AT、光源41AT、光学标尺11BT、光学 传感器封装件31BT以及光源41BT。扭矩传感器101F被称为嵌入型扭矩传感 器。

扭杆129的一端部安装于第一旋转轴110C，另一端部(与安装第一旋转轴 110C一侧的端部相反侧的端部)安装于第二旋转轴110D。也就是说，在扭杆 129的一端部设置第一旋转轴110C，在另一端部设置第二旋转轴110D。第一 旋转轴110C被嵌入在第二旋转轴110D内部，通过轴承能够旋转地被支承。 根据该结构，扭矩传感器101F能够缩短Zr轴方向的长度。

(实施方式8)

图42是实施方式8所涉及的扭矩传感器的结构图。图43是实施方式8所涉 及的扭矩传感器的侧视结构图。此外，对与上述部件相同的部件附加相同的 附图标记并省略重复说明。

扭矩传感器101G在外壳120内包括第一旋转轴110A、第二旋转轴110B、 扭杆129、光学标尺11ET、光学传感器35AT、光源41AT、光学标尺11FT、光 学传感器35BT以及光源41BT。扭矩传感器101G被称为径向型扭矩传感器。

第一旋转轴110A和第二旋转轴110B是圆筒形状的部件。第一旋转轴 110A和第二旋转轴110B在圆筒外周面具有光学标尺11ET和光学标尺11FT。 光学标尺11ET和光学标尺11FT具有线栅图案的信号轨道T11。光学传感器 35AT和光学传感器35BT被固定于外壳120。当第一旋转轴110A旋转时，光学 标尺11ET的信号轨道T11相对于光学传感器封装件31AT相对地移动。另外， 当第二旋转轴110B旋转时，光学标尺11FT的信号轨道T11相对于光学传感器 封装件31BT相对地移动。

光学传感器封装件31AT包括能够读取光学标尺11ET的信号轨道T11的 光学传感器35AT和光源41AT。光源41AT的光源光71AT在光学标尺11ET的信 号轨道T11上发生反射，光学传感器35AT将该反射的反射光72AT作为入射光 进行检测。光学传感器封装件31BT包括能够读取光学标尺11FT的信号轨道 T11的光学传感器35BT和光源41BT。光源41BT的光源光71BT在光学标尺 11FT的信号轨道T11上发生反射，光学传感器35BT将该反射的反射光72BT 作为入射光进行检测。本实施方式的扭矩检测装置具备上述扭矩传感器101G 和运算装置3，如图35所示，扭矩传感器101G的光学传感器35AT和光学传感 器35BT与运算装置3相连接。运算装置3与电动机等旋转机械的控制部5相连 接。

图23所示的信号轨道T11的被称为线栅图案的金属细线g的排列形成在 图42和图43所示的光学标尺11ET和光学标尺11FT上。

关于多个金属细线g，以不交叉且切线方向连续变化的方式配置了多个 金属细线。相邻的金属细线g之间是光源光71AT、71BT的全部或一部分能够 透过的透过区域w。在使金属细线g的宽度和相邻的金属细线g的间隔、即金 属细线g的宽度和透过区域w的宽度与光源41AT、41BT的光源光71AT、71BT 的波长相比充分小的情况下，光学标尺11ET和光学标尺11FT能够对光源光 71AT的反射光72AT和光源光71BT的反射光72BT进行偏振分离。

根据该结构，能够与切线方向相应地，根据所照射的光源光在光学标尺 发生透射或反射的位置的不同来改变透射光或反射光的偏振状态。因此，上 述光学标尺不需要使偏振方向不同的部分变细。其结果，光学标尺即使小也 能够形成高分辨率。而且，小的光学标尺能够对光源和光学传感器的配置提 供自由度。另外，与光感应的偏振片相比，光学标尺能够提高耐热性。另外， 光学标尺形成为没有局部地交叉那样的部分的直线图案，因此能够形成精度 提高且误差少的光学标尺。另外，光学标尺11也能够通过集体的曝光来稳定 地进行制造，因此能够形成精度提高且误差少的光学标尺。

光学标尺11ET和光学标尺11FT能够通过蒸镀等将如图23所示那样的线 栅图案直接形成在第一旋转轴110A和第二旋转轴110B的圆筒外周表面上。 另外，能够通过将如图23所示那样的线栅图案形成在具有可挠性的透明的基 材上并卷绕在第一旋转轴110A和第二旋转轴110B的圆筒外周表面上，来形 成光学标尺11ET和光学标尺11FT。

与图26同样地，第一旋转轴110A和第二旋转轴110B的半径为r，第一旋 转轴110A和第二旋转轴110B的旋转中心为zr。当第一旋转轴110A和第二旋转 轴110B旋转时，光学传感器35AT和光学传感器35BT的感测范围Ls1移动到感 测范围Ls2。第一旋转轴110A或第二旋转轴110B的旋转角度为θrot。

上述的图35所示的运算装置3获取光学传感器35AT和光学传感器35BT 的检测信号、即第一偏振方向的分量的信号强度I(-)和第二偏振方向的分量 的信号强度I(+)。然后，运算装置3依照上述式(1)，根据第一偏振方向的分量 的信号强度I(-)和第二偏振方向的分量的信号强度I(+)来计算差动信号V。另 外，差动信号V在透射光的情况和反射光的情况下虽然相位不同，但都保持6 个周期的波形。

图14的纵轴是差动信号V，横轴表示图26所示的旋转角度θrot。在旋转 角度θrot为360°、即光学标尺11ET或光学标尺11FT绕旋转中心Zr旋转一周的 情况下，差动信号V表示6个周期的波形。这与图23所示的金属细线的图案在 360°具有6个周期的波浪的曲线的周期一致。例如，图14所示的差动信号V的 波形为正弦波形。此外，波浪的波数是例示的，不限定于上述的周期。

运算装置3在RAM4e和内部存储装置4f中的至少一个中存储有图26所 示的旋转角度θrot与差动信号V的关系的信息，CPU4c能够基于差动信号V 的信息计算第一旋转轴110A或第二旋转轴110B的转数。也就是说，扭矩检 测装置200还具有角度传感器的功能。因此，不需要另外设置角度传感器， 因此扭矩检测装置200能够降低成本。运算装置3能够根据第一旋转轴110A 的旋转角度与第二旋转轴110B的旋转角度的偏移量和扭杆129的弹性系数来 计算扭矩量。

如上所述，扭矩检测装置200包括：光学标尺11ET和光学标尺11FT，其 与第一旋转轴110A和第二旋转轴110B各自的旋转相对应地连动；以及光学 传感器35AT和35BT，其与光学标尺11ET和光学标尺11FT成对，并且检测根 据所照射的光源光在光学标尺11ET和光学标尺11FT上发生反射的位置的不 同而变化的反射光的偏振状态。扭矩检测装置200的作为运算单元的运算装 置3计算光学标尺11ET与光学传感器35AT的相对的旋转角度，计算光学标尺 11FT与光学传感器35BT的相对的旋转角度，并计算第一旋转轴110A和第二 旋转轴110B的旋转位移。

根据该结构，光学传感器在对反射光进行了偏振分离的偏振状态下检测 与第一旋转轴和第二旋转轴各自的旋转相对应地连动的多个光学标尺的旋 转角度。因此，与直接检测反射光的光强度的情况相比，扭矩检测装置即使 使用光学式扭矩传感器也能够降低由于异物等引起的检测光量的变动的影 响。由此，异物的允许范围扩大，因此能够扩展使用环境。另外，扭矩检测 装置即使使用光学式扭矩传感器也能够降低由光路(光学标尺到光学传感器 的距离)的精度引起的检测光量的变动的影响。其结果，能够对光源和光学 传感器的配置提供自由度。由此，扭矩检测装置的扭矩传感器也能够形成为 小型。另外，扭矩检测装置与磁性式扭矩传感器相比，能够提高分辨率。

(扭矩传感器的变形例)

图44是实施方式8的变形例所涉及的扭矩传感器的结构图。此外，对与 上述部件相同的部件附加相同的附图标记并省略重复说明。扭矩传感器101H 在外壳120内包括第一旋转轴110A、第二旋转轴110B、扭杆129、光学标尺 11GT、光学传感器35AT、光源41AT、光学标尺11HT、光学传感器35BT以 及光源41BT。

第一旋转轴110A和第二旋转轴110B是圆筒形状的部件。图23所示的信 号轨道T11的被称为线栅图案的金属细线g的排列形成在光学标尺11GT和光 学标尺HT上。相邻的金属细线g之间是光源光71AT、71BT的全部或一部分 能够透过的透过区域w。在使金属细线g的宽度和相邻的金属细线g的间隔、 即金属细线g的宽度和透过区域w的宽度与光源41AT、41BT的光源光71AT、 71BT的波长相比充分小的情况下，光学标尺11GT和光学标尺11HT能够对光 源光71AT的透射光73AT和光源光71BT的透射光73BT进行偏振分离。

光源41AT被固定于外壳120的安装构件120B和安装构件120C支承，配置 在第一旋转轴110A与光学标尺11GT之间。根据该结构，光源41AT隔着光学 标尺11GT配置在与光学传感器35AT相向的位置上。因此，光源41AT的光源 光71AT透过光学标尺11GT的信号轨道T11，光学传感器35AT能够将该透过 的透射光73AT作为入射光进行检测。另外，当第一旋转轴110A旋转时，光 学标尺11GT的信号轨道T11相对于光学传感器35AT相对地移动。

另外，光源41BT被固定于外壳120的安装构件120B和安装构件120C支 承，配置在第二旋转轴110B与光学标尺11HT之间。根据该结构，光源41BT 隔着光学标尺11HT配置在与光学传感器35BT相向的位置上。因此，光源 41BT的光源光71BT透过光学标尺11HT的信号轨道T11，光学传感器35BT能 够检测该透过的透射光73BT。另外，当第二旋转轴110B旋转时，光学标尺 11HT的信号轨道T11相对于光学传感器35BT相对地移动。

如上所述，扭矩检测装置200包括：光学标尺11GT和光学标尺11HT，其 与第一旋转轴110A和第二旋转轴110B各自的旋转相对应地连动；以及光学 传感器35AT和35BT，其与光学标尺11GT和光学标尺11HT成对，并且检测根 据所照射的光源光透过光学标尺11GT和光学标尺11HT的位置的不同而变化 的透射光的偏振状态。扭矩检测装置200的作为运算单元的运算装置3计算光 学标尺11GT与光学传感器35AT的相对的旋转角度，计算光学标尺11HT与光 学传感器35BT的相对的旋转角度，并计算第一旋转轴110A和第二旋转轴 110B的旋转位移。

根据该结构，光学传感器在对透射光或反射光进行了偏振分离的偏振状 态下检测与第一旋转轴和第二旋转轴各自的旋转相对应地连动的多个光学 标尺的旋转角度。因此，与直接检测透射光的光强度的情况相比，扭矩检测 装置即使使用光学式扭矩传感器也能够降低由于异物等引起的检测光量的 变动的影响。由此，由于异物的允许范围扩大，因此能够扩展使用环境。另 外，扭矩检测装置即使使用光学式扭矩传感器也能够降低由光路(光学标尺 到光学传感器的距离)的精度引起的检测光量的变动的影响。其结果，能够 对光源和光学传感器的配置提供自由度。由此，扭矩检测装置的扭矩传感器 也能够形成为小型。另外，扭矩检测装置与磁性式扭矩传感器相比，能够提 高分辨率。

(实施方式9)

图45是实施方式9所涉及的电动动力转向装置的结构图。此外，对与上 述部件相同的部件附加相同的附图标记并省略重复说明。

电动动力转向装置80按照操舵者给予的力进行传递的顺序具备方向盘 81、转向轴82、转向力辅助机构83、万向接头84、下轴(lower shaft)85、万向 接头86、小齿轮轴87、转向齿轮88以及转向横拉杆89。另外，电动动力转向 装置80具备ECU(Electronic Control Unit：电子控制设备)90、扭矩传感器91a 以及车速传感器91v。此外，上述运算装置3可以作为ECU90发挥功能，还可 以与ECU90分开设置。

转向轴82包括输入轴82a和输出轴82b。输入轴82a的一端部与方向盘81 相连结，另一端部通过扭矩传感器91a与转向力辅助机构83相连结。输出轴 82b的一端部与转向力辅助机构83相连结，另一端部与万向接头84相连结。 在本实施方式中，输入轴82a和输出轴82b由铁等磁性材料形成。

下轴85的一端部与万向接头84相连结，另一端部与万向接头86相连结。 小齿轮轴87的一端部与万向接头86相连结，另一端部与转向齿轮88相连结。

转向齿轮88包括小齿轮88a和齿条88b。小齿轮88a与小齿轮轴87相连结。 齿条88b与小齿轮88a相啮合。转向齿轮88被构成为齿条-小齿轮形式。转向 齿轮88将传递到小齿轮88a的旋转运动通过齿条88b变换为直进运动。转向横 拉杆89与齿条88b相连结。

转向力辅助机构83包括减速装置92和无刷电动机101。减速装置92与输 出轴82b相连结。无刷电动机101是与减速装置92相连结且产生辅助转向扭矩 的电动机。此外，电动动力转向装置80通过转向轴82、扭矩传感器91a以及 减速装置92构成了转向柱(steering column)。无刷电动机101对转向柱的输出 轴82b提供辅助转向扭矩。即，本实施方式的电动动力转向装置80是转向柱 助力式。无刷电动机101也可以是有刷电动机，只要是旋转电动机即可。

扭矩传感器91a能够使用上述的实施方式所说明的扭矩传感器。扭矩传 感器91a将通过方向盘81传递到输入轴82a的驾驶员的转向力作为转向扭矩 进行检测。车速传感器91v对搭载有电动动力转向装置80的车辆的行驶速度 进行检测。ECU90与无刷电动机101、扭矩传感器91a以及车速传感器91v电 连接。

ECU90控制无刷电动机101的动作。另外，ECU90从扭矩传感器91a和 车速传感器91v分别获取信号。即，ECU90从扭矩传感器91a获取转向扭矩T 且从车速传感器91v获取车辆的行驶速度Vb。ECU90在点火开关98打开的状 态下从电源装置(例如车载电池)99供给电力。ECU90根据转向扭矩T和行驶 速度Vb来计算辅助指令的辅助转向指令值。然后，ECU90根据计算出的该 辅助转向指令值来调节向无刷电动机101供给的电力值X。ECU90从无刷电 动机101获取感应电压的信息来作为动作信息Y。

对方向盘81输入的操舵者(驾驶员)的转向力通过输入轴82a传递到转向 力辅助机构83的减速装置92。此时，ECU90从扭矩传感器91a获取对输入轴 82a输入的转向扭矩T，并且从车速传感器91v获取行驶速度Vb。然后，ECU90 控制无刷电动机101的动作。无刷电动机101所产生的辅助转向扭矩被传递到 减速装置92。

通过输出轴82b输出的转向扭矩(包含辅助转向扭矩)通过万向接头84传 递到下轴85，再通过万向接头86传递到小齿轮轴87。传递到小齿轮轴87的转 向力通过转向齿轮88传递到转向横拉杆89，使转向轮转动。

如上所述，电动动力转向装置80将本实施方式的扭矩传感器的第一旋转 轴和第二旋转轴安装于转向轴，扭矩检测装置200能够检测转向扭矩。

根据该结构，光学传感器能够在降低异物的影响的状态下检测透射光或 反射光的偏振方向的变化。由此，能够提高电动动力转向装置的可靠性。

(实施方式10)

图46是实施方式10所涉及的机械臂的结构图。此外，对与上述部件相同 的部件附加相同的附图标记并省略重复说明。机械臂60依照从驱动源61提供 的力传递的顺序具备臂62和臂63。机械臂60具备扭矩传感器91b和扭矩传感 器91c。

扭矩传感器91b和扭矩传感器91c能够使用上述的实施方式所说明的扭 矩传感器。图46所示的扭矩传感器91b能够检测从驱动源61传递到臂62的扭 矩。扭矩传感器91c能够检测从臂62传递到臂63的扭矩。

(变形例)

图47是实施方式10的变形例所涉及的机械臂的结构图。此外，对与上述 部件相同的部件附加相同的附图标记并省略重复说明。机械臂60A依照所提 供的力传递的顺序具备臂64和臂65。机械臂60A具备扭矩传感器91d。扭矩传 感器91d能够检测从臂64传递到臂65的扭矩。

如以上说明的那样，上述的实施方式的扭矩检测装置能够计算对机械臂 的关节部分施加的扭矩。

(实施方式11)

图48是用于说明实施方式11所涉及的光学传感器的说明图。此外，对与 上述部件相同的部件附加相同的附图标记并省略重复说明。如图48所示，在 传感器配置中心36R的周围排列了四个光学传感器35。通过传感器配置中心 36R的36X-～36X+的传感器配置轴与通过传感器配置中心36R的36Y-～36Y+ 的传感器配置轴正交。四个光学传感器35隔着上述传感器配置轴对称地配 置。

即使设计成来自上述光源41的反射光或透射光照射到传感器配置中心 36R，也有可能由于偏差而照射位置产生偏移。在这种情况下，如果将隔着 上述传感器配置轴对称地配置的四个光学传感器35的输出进行比较，则能够 掌握来自光源41的反射光或透射光的照射位置从传感器配置中心36R向用 36X-～36X+的传感器配置轴和36Y-～36Y+的传感器配置轴规定的四个象限 中的哪个象限的方向发生了偏移。因此，通过进行来自光源41的反射光或透 射光的光轴调整，能够提高上述的光学式编码器、扭矩传感器等的精度。

(实施方式12)

图49是用于说明实施方式12所涉及的光学传感器的说明图。此外，对与 上述部件相同的部件附加相同的附图标记并省略重复说明。如图49所示，光 学传感器35包括第一光学传感器36A和第二光学传感器36B。第一光学传感 器36A包括电极基部36KA、与电极基部36KA连接的传感器基部36Ka以及第 一受光部36a，能够检测第一偏振方向的光强度。第一受光部36a具备在第一 偏振方向上分离入射光的第一偏振层，接收由该第一偏振层分离出的第一分 离光。

第二光学传感器36B包括电极基部36KB、与电极基部36KB连接的传感 器基部36Kb以及第二受光部36b，能够检测第二偏振方向的光强度。第二受 光部36b具备在第二偏振方向上分离上述入射光的第二偏振层，接收由该第 二偏振层分离出的第二分离光。

而且，如图49所示，第一受光部36a和第二受光部36b被卷绕并彼此隔开 固定距离36w地交替地形成。

根据该结构，例如即使异物遮蔽了感测范围的一部分，第一受光部36a 和第二受光部36b被相同程度地遮蔽的概率提高，从而也能够降低使某一方 的信号强度下降得非常低的可能性。因此，即使由于异物而入射光的光强度 减少，光学传感器35也能够在降低了异物的影响的状态下利用差动信号V检 测偏振方向Pm的变化。

图50是用于说明实施方式12所涉及的光学传感器的变形例的说明图。此 外，对与上述部件相同的部件附加相同的附图标记并省略重复说明。如图50 所示，电极基部36KA和电极基部36KB被配置成90度、即延伸的方向不同。 第一受光部36a在与电极基部36KA延长的方向正交的方向上延伸，在中途弯 曲成接近电极基部36KB。第二受光部36b在与电极基部36KB延长的方向正交 的方向上延伸，在中途弯曲成接近电极基部36KA。而且，第一受光部36a和 第二受光部36b被卷绕并彼此隔开固定距离36w地交替地形成。实施方式12 所涉及的光学传感器的变形例也起到与实施方式1和实施方式12所涉及的光 学传感器35相同的作用效果。

(实施方式13)

图51是用于说明实施方式13所涉及的光学传感器的制造工序的流程图。 图52-1至图52-5是用于说明实施方式13所涉及的光学传感器的制造工序的 说明图。此外，图52-1至图52-5是用于说明上述图15-1的Q-Q截面的制造过 程的部分截面图。对与上述部件相同的部件附加相同的附图标记并省略重复 说明。参照图15-1、图51、图52-1至图52-5说明光学传感器的制造工序。

如图51所示，首先，制造装置准备图52-1所示的n型的硅基板34(步骤 S11)。图52-1所示的n型的硅基板34的基部硅基板34B具有对硅基板34的基板 表面34掺入了大量施主杂质得到的n+层。

接着，如图52-2所示，制造装置进行抗蚀图案形成工序(步骤S12)，在该 抗蚀图案形成工序中，用光致抗蚀剂的抗蚀图案34Q将基板表面34A图案形 成为如图15-1所示那样的第一受光部36a和第二受光部36b的形状。

接着，制造装置进行针对基板表面34A掺入B或In等元素的掺杂工序(步 骤S13)。如图52-3所示，在基板表面34A形成P型半导体的受光部37。

接着，如图52-4所示，制造装置进行绝缘工序(步骤S14)，在该绝缘工序 中，去除抗蚀图案34Q，用Al₂O₃、SiO₂等绝缘层38b覆盖基板表面34A。绝缘 层38b是具有透光性的材料。通过以上的制造工序来得到光学传感器35的受 光体35U。

接着，如图52-5所示，制造装置进行在形成图15-1所示的第一受光部36a 的位置形成第一偏振层39a的第一偏振层形成工序(步骤S15)。第一偏振层39a 能够以将光感应的偏振层或金属细线平行地排列得到的线栅图案等来形成。 由此，如图52-5所示，在每隔一个的受光部37上形成第一偏振层39a。

接着，制造装置进行在形成图15-1所示的第二受光部36b的位置形成第 二偏振层39b的第二偏振层形成工序(步骤S16)。第二偏振层39b能够以将光感 应的偏振层或金属细线平行地排列得到的线栅图案等来形成。由此，如图 52-5所示，在每隔一个的受光部37上形成第二偏振层39b。然后，进行电极 形成工序(步骤S17)，在该电极形成工序中，由Au、Al等导电体形成图15-1 所示的电极基部36KA、电极基部36KB，能够通过未图示的开设于绝缘体38b 的通孔分别对第一受光部36a和第二受光部36b进行通电。

如以上说明的那样，光学传感器的制造方法包括受光部形成工序和偏振 层形成工序。在受光部形成工序中，在硅基板34的表面上，以接收光的第一 受光部36a和第二受光部36b彼此隔开固定距离地交替地配置的方式形成受 光部。在偏振层形成工序中，将形成在第一偏振方向上分离入射光而得到的 第一分离光的第一偏振层39a与第一受光部36a相重叠地配置以使第一分离 光入射到第一受光部36a，将形成在第二偏振方向上分离入射光而得到的第 二分离光的第二偏振层39b与第二受光部相重叠地配置以使第二分离光入射 到第二受光部36b。

(光学传感器的制造工序的变形例)

图53-1至图53-3是用于说明实施方式13的变形例所涉及的光学传感器 的制造工序的偏振层的制造的说明图。此外，对与上述部件相同的部件附加 相同的附图标记并省略重复说明。经过图51所示的步骤S11、S12、S13以及 S14得到图53-3所示的光学传感器35的受光体35U。

接着，如图53-1所示，制造装置准备使光透过的透光性基板39B。接着， 如图53-2所示，制造装置进行在使光透过的透光性基板39B上的形成图15-1 所示的第一受光部36a的位置形成第一偏振层39a的第一偏振层形成工序(步 骤S15)。第一偏振层39a能够以将光感应的偏振层或金属细线平行地排列得 到的线栅图案等来形成。

接着，制造装置进行在形成图15-1所示的第二受光部36b的位置形成第 二偏振层39b的第二偏振层形成工序(步骤S16)。第二偏振层39b能够以将光感 应的偏振层或金属细线平行地排列得到的线栅图案等来形成。由此，如图 53-2所示，在每隔一个的受光部37上形成第二偏振层39b。然后，如图53-3 所示，在光学传感器35的受光体35U的绝缘体38b上搭载透光性基板39B并进 行固定。绝缘体38b和透光性基板39B被调整成不使光衰减的程度的厚度。

接着，制造装置进行电极形成工序(步骤S17)，在该电极形成工序中，由 Au、Al等导电体形成图15-1所示的电极基部36KA、电极基部36KB，能够通 过开设于透光性基板39B和绝缘体38b的通孔(省略图示)分别对第一受光部 36a和第二受光部36b通电。此外，制造装置也可以在进行上述的第一偏振层 形成工序(步骤S15)和第二偏振层形成工序(步骤S16)之前进行电极形成工序 (步骤S17)的处理。

如以上说明的那样，光学传感器的制造方法包括受光部形成工序和偏振 层形成工序。在受光部形成工序中，在硅基板34的表面上，以接收光的第一 受光部36a和第二受光部36b彼此隔开固定距离地交替地配置的方式形成受 光部。在偏振层形成工序中，将形成在第一偏振方向上分离入射光而得到的 第一分离光的第一偏振层39a与第一受光部36a相重叠地进行配置以使第一 分离光入射到第一受光部36a，将形成在第二偏振方向上分离入射光而得到 的第二分离光的第二偏振层39b与第二受光部相重叠地进行配置以使第二分 离光入射到第二受光部36b。然后，将硅基板34设为第一基板，在偏振层形 成工序中，在作为第二基板的透光性基板39B的表面形成第一偏振层39a和第 二偏振层39b，将第二基板粘贴在第一基板上，来将第一偏振层39a与第一受 光部36a相重叠地配置，并且将第二偏振层39b与第二受光部36b相重叠地配 置。

(光学传感器的制造工序的其它变形例)

图54-1和图54-2是用于说明实施方式13的其它变形例所涉及的光学传 感器的制造工序的偏振层的制造的说明图。图55是用于说明实施方式13所涉 及的光学传感器的一例的说明图。此外，对与上述部件相同的部件附加相同 的附图标记并省略重复说明。经过图51所示的步骤S11、S12、S13以及S14 得到图53-3所示的光学传感器35的受光体35U。

接着，如图54-1所示，制造装置准备使光透过的透光性基板39C、39D。 接着，制造装置进行在透光性基板39D上且在形成图15-1所示的第一受光部 36a的位置形成第一偏振层39a的第一偏振层形成工序(步骤S15)。第一偏振层 39a能够以将光感应的偏振层或金属细线平行地排列得到的线栅图案等来形 成。

接着，制造装置进行在与透光性基板39D相向的一侧的透光性基板39C 上且形成图15-1所示的第二受光部36b的位置形成第二偏振层39b的第二偏 振层形成工序(步骤S16)。第二偏振层39b能够以将光感应的偏振层或金属细 线平行地排列得到的线栅图案等来形成。如图54-2所示，层叠透光性基板39C 和透光性基板39D。然后，在光学传感器35的受光体35U的绝缘体38b上搭载 透光性基板39D并进行固定。绝缘体38b和透光性基板39C、39D被调整成不 使光衰减的程度的厚度。由此，如图55所示，在每隔一个的受光部37上形成 第二偏振层39b，在每隔一个的受光部37上形成第一偏振层39a。

接着，制造装置进行电极形成工序(步骤S17)，在该电极形成工序中，由 Au、Al等导电体形成图55所示的电极基部36KA、电极基部36KB，能够通过 开设于透光性基板39C、39D以及绝缘体38b的通孔(省略图示)分别对第一受 光部36a和第二受光部36b进行通电。此外，制造装置也可以在进行上述的第 一偏振层形成工序(步骤S15)和第二偏振层形成工序(步骤S16)之前进行电极 形成工序(步骤S17)的处理。

如以上说明的那样，光学传感器的制造方法包括受光部形成工序和偏振 层形成工序。在受光部形成工序中，在硅基板34的表面上，以接收光的第一 受光部36a和第二受光部36b彼此隔开固定距离地交替地配置的方式形成受 光部。在偏振层形成工序中，将形成在第一偏振方向上分离入射光而得到的 第一分离光的第一偏振层39a与第一受光部36a相重叠地配置以使第一分离 光入射到第一受光部36a，将形成在第二偏振方向上分离入射光而得到的第 二分离光的第二偏振层39b与第二受光部相重叠地配置以使第二分离光入射 到第二受光部36b。然后，将硅基板34设为第一基板，在偏振层形成工序中， 在作为第二基板的透光性基板39D的表面形成第一偏振层39a，在作为第三基 板的透光性基板39C的表面形成第二偏振层39b，将第二基板和第三基板粘贴 在第一基板上，来将第一偏振层39a与第一受光部36a相重叠地配置，并且将 第二偏振层39b与第二受光部36b相重叠地配置。

(实施方式14)

图56是用于说明实施方式14所涉及的光学传感器的封装制造工序的流 程图。图57-1至图57-6是用于说明实施方式14所涉及的光学传感器的封装制 造工序的说明图。图58是用于说明实施方式14所涉及的光学传感器的光入射 部的平面图。图2-2所示的光学传感器封装件31是对光学传感器35进行封装 而制造出的。此外，对与上述部件相同的部件附加相同的附图标记并省略重 复说明。参照图56、图57-1至图57-6以及图58说明光学传感器的制造工序。

如图56所示，首先，制造装置准备图57-1所示的玻璃、石英(SiO2)、硅、 印刷电路板或薄膜材料的传感器基板31K(步骤S21)。图57-1所示的传感器基 板31K具有基部基板31F、嵌入于贯通该基部基板31F的表面和背面的通孔SH 的贯通导电层31H以及与贯通导电层31H电连接的外部电极31P。

接着，如图57-2所示，制造装置进行在传感器基板31K的一面搭载光学 传感器35的安装工序(步骤S22)。

接着，如图57-3所示，制造装置进行将光学传感器35与贯通导电层31H 通过接合线31W导通连接的电连接工序(步骤S23)。电连接不限于通过接合线 31W的引线接合，只要能够确保光学传感器35与贯通导电层31H的导通即可。

接着，如图57-4所示，制造装置进行通过密封树脂31M保护光学传感器 35的封盖工序(步骤S24)。密封树脂31M是具有透光性的绝缘材料。

接着，如图57-5所示，制造装置进行在密封树脂31M的表面利用黑抗蚀 剂、合成树脂、涂料、金属膜等具有遮光性的材料形成遮光膜31R的遮光工 序(步骤S25)。遮光膜31R为了起到对入射光进行限制的功能，而被形成为从 平面来看不与光学传感器35中的上述第一受光部36a和第二受光部36b相重 叠。光学传感器35利用遮光膜31R对入射光的量进行增加和减少，能够调节 入射光到达的范围。其结果，光学传感器35能够高精度地检测透射光或反射 光的偏振方向的变化。

接着，制造装置进行沿图57-5所示的切割线DS切割传感器基板31K的切 割工序(步骤S26)。传感器基板31K被逐一分离，按图57-6所示的各封装进行 分离，制造出光学传感器封装件31。

如图57-6和图58所示，为了使光学传感器35接收光而设置由遮光膜31R 包围的光入射部31T，从而光学传感器35能够接收透过光入射部31T的入射 光。光入射部31T如图58所示那样例示了圆形，但是也可以是矩形。

(光学传感器的封装制造工序的变形例)

图59-1至图59-6是用于说明实施方式14所涉及的光学传感器的封装制 造工序的说明图。此外，对与上述部件相同的部件附加相同的附图标记并省 略重复说明。参照图56、图58以及图59-1至图59-6说明光学传感器的制造工 序的变形例。

如图56所示，首先，制造装置准备图59-1所示的传感器基板31K(步骤 S21)。图59-1所示的传感器基板31K具有基部基板31F、嵌入于贯通该基部基 板31F的表面和背面的通孔SH的贯通导电层31H以及与贯通导电层31H电连 接的外部电极31P。

接着，如图59-2所示，制造装置进行在传感器基板31K的一面搭载光学 传感器35的安装工序(步骤S22)。

接着，如图59-3所示，制造装置进行将光学传感器35和贯通导电层31H 通过接合线31W导通连接的电连接工序(步骤S23)。电连接不限于通过接合线 31W的引线接合，只要能够确保光学传感器35与贯通导电层31H的导通即可。

接着，如图59-4和图59-5所示，制造装置进行通过壁构件31I和封盖基 板31G保护光学传感器35的封盖工序(步骤S24)。壁构件31I和封盖基板31G由 玻璃、硅、陶瓷、绝缘材料形成。在用封盖基板31G覆盖壁构件31I的情况下， 通过在氮气环境或真空环境下进行，能够将光学传感器封装件31的内部空间 31Q进行氮气密封或真空密封。其结果，光学传感器35的周围保持干净，能 够降低异物等的影响。

接着，如图59-5所示，制造装置进行在封盖基板31G的表面用黑抗蚀剂、 合成树脂、涂料、金属膜等具有遮光性的材料形成遮光膜31R的遮光工序(步 骤S25)。遮光膜31R如后文所述，为了起到对入射光进行限制的功能，而被 形成为从平面来看不与光学传感器35中的上述第一受光部36a和第二受光部 36b相重叠。

接着，制造装置进行沿图59-5所示的切割线DS切割传感器基板31K的切 割工序(步骤S26)。传感器基板31K被逐一分离，按图59-6所示的各封装进行 分离，制造出光学传感器封装件31。

如图58和图59-6所示，为了使光学传感器35接收光而设置由遮光膜31R 包围的光入射部31T，从而光学传感器35能够接收透过光入射部31T的入射 光。光入射部31T如图58所示那样例示了圆形，但是也可以是矩形。

(实施方式15)

图60是用于说明实施方式15所涉及的光源的平面图。图61是用于说明实 施方式15所涉及的光源的光出射部的平面图。此外，对与上述部件相同的部 件附加相同的附图标记并省略重复说明。上述实施方式的光源41与图60所示 的光源41X相同，例如是将发光二极管、垂直谐振器面发光激光器等激光光 源、灯丝等发光设备41U进行封装得到的。发光设备41U使用面发光型光源。

光源41X具备基部基板41F、嵌入于通孔SH的贯通导电层41H、与贯通 导电层41H电连接的外部电极41P、搭载于基部基板41F的发光设备41U、将 发光设备41U与贯通导电层41H导通连接的接合线41W、用于保护发光设备 41U的密封树脂41M以及遮光膜41R。

光源41X的遮光膜41R起到如图60和图61所示那样将发光设备41U放射 的光源光71限制在光出射部41T的范围的限制光源光71的功能。

图62是用于说明实施方式15所涉及的光源的变形例的平面图。图62所示 的光源41Y的光出射部41TL与上述的光源41X的光出射部41T相比具有凸形 状，光出射部41TL成为将其表面的曲面形状设为使发光设备41U所放射的光 源光71成为平行光线的准直透镜或聚光透镜。根据该结构，光源41Y能够以 使光强度的分布均匀化的状态照射光源光71。

图63是用于说明实施方式15所涉及的光源的另一变形例的平面图。图63 所示的光源41Z的光出射部41TP与上述的光源41X的光出射部41T相比具有 圆筒形状，光出射部41TP成为导光管以将该光出射部41TP内部的圆筒体作 为波导使发光设备41U所放射的光源光71通过。根据该结构，光源41Z能够 以使光强度的分布均匀化的状态照射光源光71。

图64、图65、图66以及图67是用于说明实施方式15所涉及的对光源的光 源光进行引导的导光路径的一例的平面图。图63所示的光源41Z将导光管与 封装件一体化，但是也可以构成为光学系统。例如，该光学系统41V1如图64 所示那样将光源41Y、导光管LP1、散射板SQ以及作为在多个遮蔽板AP之间 产生的间隙的狭缝SL串联地配置。也可以不设置散射板SQ和后述的遮蔽板 AP。散射板SQ能够使透过的光散射，降低照度不均度。导光管LP1是将丙烯 酸等树脂材料、玻璃、石英等材料形成为筒状，能够使截面设为圆形或多角 形。作为另一例，光学系统41V2也可以如图65所示的导光管LP2那样弯曲。 作为另一例，光学系统41V3也可以如图66所示的导光管LP3那样弯曲成U字 状。导光管LP2、导光管LP3能够提高光源Y的配置位置的自由度。

图67所示的光学系统41V4具备光源41Y、板状的波导板LP4以及散射板 SQ。光学系统41V4通过反射板RF覆盖光源41Y的周围，使光源41Y的光源光 71向波导板LP4的侧面入射。设置于波导板LP4的一侧面的以凹凸形状构成 的反射面ML使向波导板LP4的侧面入射的光源光71的方向变为使光源光71 从波导板LP4的表面垂直地照射的方向。根据该结构，光学系统41V4能够以 使光强度的分布均匀化的状态照射光源光71。

(光源的封装制造工序)

图68是用于说明实施方式15所涉及的光源的封装制造工序的流程图。图 69-1至图69-6是用于说明实施方式15所涉及的光源的封装制造工序的说明 图。此外，对与上述部件相同的部件附加相同的附图标记并省略重复说明。 参照图62、图68、图69-1至图69-6说明光源41Y的制造工序。

如图68所示，首先，制造装置准备图69-1所示的光源基板41K(步骤S31)。 图69-1所示的光源基板41K具有基部基板41F、嵌入于贯通该基部基板41F的 表面和背面的通孔SH的贯通导电层41H以及与贯通导电层41H电连接的外部 电极41P。

接着，如图69-2所示，制造装置进行在光源基板41K的一面搭载发光设 备41U的安装工序(步骤S32)。

接着，如图69-3所示，制造装置进行将发光设备41U与贯通导电层41H 通过接合线41W导通连接的电连接工序(步骤S33)。电连接不限于通过接合线 41W的引线接合，只要能够确保发光设备41U与贯通导电层41H的导通即可。

接着，如图69-4所示，制造装置进行用密封树脂41M保护发光设备41U 的封盖工序(步骤S34)。密封树脂41M是具有透光性的绝缘材料。

接着，如图69-5所示，制造装置进行在密封树脂41M的表面用黑抗蚀剂、 合成树脂、涂料、金属膜等具有遮光性的材料形成遮光膜41R的遮光工序(步 骤S35)。

接着，制造装置进行形成图69-6所示的光出射部41TL的光学构件工序 (步骤S36)。光出射部41TL例如用模具按压与密封树脂41M相同的材料来形 成。

接着，制造装置进行沿图69-6所示的切割线DS切割光源基板41K的切割 工序(步骤S37)。光源基板41K被逐一分离，按图62所示的各封装进行分离， 制造出光源41Y。

图70是用于说明实施方式15所涉及的光源的遮蔽的示意图。光源41的光 源光71通过上述的作为多个遮蔽板AP之间的间隙的狭缝SL向光学标尺11照 射。光学标尺11的感测范围71X取决于上述狭缝SL的形状。因此，通过变更 遮蔽板AP的形状和配置，能够适当地变更感测范围71X。光学标尺11的感测 范围71X与光学传感器的检测范围72X的形状对应。

图71和图72是用于说明实施方式15所涉及的提高了遮蔽效率的光源的 说明图。图71和图72所示的光源41Y1、41Z1一体地具备遮蔽板41AP，利用 遮蔽板41AP将光源光71限制成任意的形状，来决定感测范围71X。

(实施方式16)

图73是用于说明实施方式16所涉及的光学标尺的制造工序的流程图。图 74-1至图74-7是用于说明实施方式16所涉及的光学标尺的制造工序的说明 图。此外，对与上述部件相同的部件附加相同的附图标记并省略重复说明。 图74-1至图74-7是图4所示的光学标尺11的制造过程中的部分截面图。参照 图4、图73、图74-1至图74-7说明实施方式16所涉及的光学标尺11的利用纳 米压印技术进行的制造工序。

如图73所示，首先，制造装置准备图74-1所示的玻璃、石英(SiO₂)、硅、 印刷电路板或薄膜材料的基部基板11be(步骤S41)。在图74-1所示的基部基板 11be的表面隔着晶种层11se涂布有聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA：Polymethyl  methacrylate)、聚酰亚胺树脂等抗蚀层11r。晶种层11se例如是在基部基板11be 上按Cr层、Cu层的顺序成膜得到的多层膜。

接着，如图74-2所示，制造装置进行纳米压印工序(步骤S42)，在纳米压 印工序中，将如图74-2所示那样的金属制的模具11K按压于抗蚀层11r，使刻 在模具11K上的尺寸为50nm～500nm的凹凸转印到抗蚀层11r的微细图案11rp 上。在纳米压印工序(步骤S42)中，也可以使用被称为对抗蚀层11r加热的热 纳米压印或对抗蚀层11r照射UV光的UV纳米压印的、微细图案11rp的形成工 艺。接着，如图74-3所示，制造装置进行使模具11K脱离抗蚀层11r的脱模工 序(步骤S43)。转印后的抗蚀层11r形成为微细图案11rp和残膜11rn，如图74-4 所示那样进行通过反应性离子蚀刻(Reactive Ion Etching：RIE)去除不需要的 残膜11rn的残膜处理工序(步骤S44)。

接着，制造装置针对晶种层11se进行通过电镀使金属11m生成的电镀工 序(步骤S45)。如图74-5所示，在微细图案11rp之间形成金属11m。金属11m 例如是Ni、Cr、Al、Mo、Cu、Au或它们中的一个以上的合金等。

接着，如图74-6所示，制造装置进行去除微细图案11rp的抗蚀剂的抗蚀 剂去除工序(步骤S46)。当微细图案11rp的抗蚀剂被去除时，金属11m的金属 细线11mp的图案留存。

接着，如图74-7所示，制造装置进行去除金属细线11mp间的晶种层11se 的晶种层蚀刻工序(步骤S47)。在晶种层11se的膜厚度薄而不对光学标尺11的 光学特性产生影响的情况下，也可以省略晶种层蚀刻工序(步骤S47)。

通过以上的制造工序，制造装置能够将具有被称为线栅图案的金属细线 (wire)g和光源光71的全部或一部分能够透过的透过区域w的信号轨道T1形成 在光学标尺11上。

(实施方式17)

图75是用于说明实施方式17所涉及的光学标尺的制造工序的流程图。图 76-1至图76-6是用于说明实施方式17所涉及的光学标尺的制造工序的说明 图。此外，对与上述部件相同的部件附加相同的附图标记并省略重复说明。 图76-1至图76-6是图4所示的光学标尺11在制造过程中的部分截面图。参照 图4、图75、图76-1至图76-6说明实施方式17所涉及的光学标尺11的制造工 序。

如图75所示，首先，制造装置准备图76-1所示的玻璃、石英(SiO2)、硅、 印刷电路板或薄膜材料的基部基板11be(步骤S51)。图76-1所示的基部基板 11be在表面涂布有聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰亚胺树脂等抗蚀层11r。

接着，如图76-2所示，制造装置进行纳米压印工序(步骤S52)，在该纳米 压印工序中，将如图76-2所示那样的金属制的模具11K按压于抗蚀层11r，使 刻在模具11K上的尺寸为50nm～500nm的凹凸转印到抗蚀层11r的微细图案 11rp上。在纳米压印工序(步骤S52)中，也可以使用被称为对抗蚀层11r加热 的热纳米压印或对抗蚀层11r照射UV光的UV纳米压印的、微细图案11rp的形 成工艺。接着，如图76-3所示，制造装置进行使模具11K脱离抗蚀层11r的脱 模工序(步骤S53)。转印后的抗蚀层11r形成为微细图案11rp和残膜11rn，如图 76-4所示那样进行通过RIE去除不需要的残膜11rn的残膜处理工序(步骤 S54)。

接着，制造装置进行以覆盖微细图案11rp的方式蒸镀金属11m的蒸镀工 序(步骤S55)。如图76-5所示，在微细图案11rp之间形成金属11m。另外，在 微细图案11rp的抗蚀剂上也形成金属11mn。金属11m例如是Ni、Cr、Al、Mo、 Cu、Au或它们中的一个以上的合金等。通过真空蒸镀、溅射、气相沉积法 等方法来进行蒸镀处理。

接着，如图76-6所示，制造装置进行去除微细图案11rp的抗蚀剂的抗蚀 剂去除工序(步骤S56)。当微细图案11rp的抗蚀剂被去除时，图76-5所示的抗 蚀剂上的金属11mn被同时剥离，留下金属11m的图案(金属细线g)。通过以上 的制造工序，制造装置能够将具有被称为线栅图案的金属细线g和光源光71 的全部或一部分能够透过的透过区域w的信号轨道T1形成在光学标尺11上。

图77是表示实施方式17所涉及的光学标尺的线栅图案的一例的说明图。 通过以上的制造方法，光学标尺11例如图77所示那样金属11m露出于基部基 板11be表面。因此，异物有可能附着于金属11m的周围。

图78至图86是表示实施方式17所涉及的光学标尺的线栅图案的一例的 说明图。图78所示的光学标尺11具备基部基板11be、隔离构件11sp以及封盖 基板11cp。隔离构件11sp竖立设置于基部基板11be的表面，包围基部基板11be 的外周的封盖基板11cp成为隔离构件11sp的盖，通过基部基板11be、隔离构 件11sp以及封盖基板11cp包围金属11m。隔离构件11sp和封盖基板11cp由玻 璃、硅、陶瓷、绝缘材料、丙烯酸树脂等树脂形成。在用封盖基板11cp覆盖 隔离构件11sp的情况下，在氮气环境或真空环境下进行，由此能够将由基部 基板11be、隔离构件11sp以及封盖基板11cp围成的内部空间11Q进行氮气密 封或真空密封。其结果，光学标尺11的金属11m(金属细线(wire)的图案)的周 围保持干净，能够降低异物等的影响。

如图79所示，光学标尺11也可以在封盖基板11cp上也设置金属11m(金属 细线(wire)的图案)，使金属细线(wire)的相同图案彼此相向来进行层叠。由此， 光学标尺11能够将被称为线栅图案的金属细线(wire)的排列在透射光73或反 射光72入射的厚度方向上多层地排列，从而能够形成精度提高且误差少的光 学标尺。

如图80所示，光学标尺11也可以在基部基板11be的两面设置金属11m(金 属细线(wire)的图案)，使金属细线(wire)的相同图案隔着基部基板11be彼此相 向。由此，光学标尺11能够将被称为线栅图案的金属细线(wire)的排列在透 射光73或反射光72入射的厚度方向上多层地排列(层叠)，从而能够形成精度 提高且误差少的光学标尺。图80所示的光学标尺11具备基部基板11be、隔离 构件11sp1、11sp2以及封盖基板11cp1、11cp2。隔离构件11sp1、11sp2竖立设 置于基部基板11be的表面，包围基部基板11be的外周的封盖基板11cp1、11cp2 成为隔离构件11sp1、11sp2的盖，通过基部基板11be、隔离构件11sp1、11sp2 以及封盖基板11cp1、11cp2包围金属11m。而且，光学标尺11能够将内部空 间11Q进行氮气密封或真空密封。光学标尺11也可以如图81所示，封盖基板 11cp1、11cp2也设置金属11m(金属细线(wire)的图案)，使金属细线(wire)的相 同图案彼此相向。由此，光学标尺11能够将被称为线栅图案的金属细线(wire) 的排列在透射光73或反射光72入射的厚度方向上多层地排列四个，从而能够 形成精度提高且误差少的光学标尺。

如图82所示，光学标尺11用使光透过的透光性的保护层11v覆盖金属 11m。因此，光学标尺11的金属11m(金属细线(wire)的图案)的周围保持干净， 能够降低异物等的影响。

如图83所示，光学标尺11也可以使具备两组金属11m的基部基板11be隔 着保护层11v相向，并使金属细线(wire)的相同图案彼此相向。由此，光学标 尺11能够将被称为线栅图案的金属细线(wire)的排列在透射光73或反射光72 入射的厚度方向上多层地排列，从而能够形成精度提高且误差少的光学标 尺。

如图84所示，光学标尺11也可以在基部基板11be的两面设置金属11m(金 属细线(wire)的图案)，使金属细线(wire)的相同图案隔着基部基板11be彼此相 向。而且，光学标尺11用使光透过的透光性的保护层11v覆盖金属11m。因此， 光学标尺11的金属11m(金属细线(wire)的图案)的周围保持干净，能够降低异 物等的影响。

图85所示的光学标尺11将图84所示的光学标尺11在透射光73或反射光 72入射的厚度方向上层叠。由此，光学标尺能够将被称为线栅图案的金属细 线(wire)的排列在透射光73或反射光72入射的厚度方向上多层地排列四个， 从而能够形成精度提高且误差少的光学标尺。

图86所示的光学标尺11在图82所示的光学标尺的两面具备反射防止膜 11AR。由此，光学标尺11能够抑制漫反射。反射防止膜11AR也可以设置在 图78至图85所示的光学标尺11的表面。

(实施方式18)

图87是用于说明实施方式18所涉及的光学标尺的说明图。图88、图89以 及图90是用于说明实施方式18所涉及的光学传感器的偏振轴的说明图。此 外，对与上述部件相同的部件附加相同的附图标记并省略重复说明。

图87所示的光学标尺11I具有光学标尺11a和光学标尺11b，该光学标尺 11a以上述的中心O为基准点，在面内的360°范围内偏振片的偏振方向朝向一 个方向，该光学标尺11b以包围光学标尺11a的外周的方式配置，与光学标尺 11a连动地以中心O进行旋转。光学标尺11b以上述的中心O为基准点，在面 内的每个180°上具有偏振片的偏振方向不同的信号轨道T21、T22。信号轨道 T21是在成为中心O的同心圆的方向上偏振片的偏振方向朝向一个方向的同 心轴偏振图案。信号轨道T22是在从中心O起呈放射线状的方向(极径方向) 上偏振片的偏振方向朝向一个方向的放射轴偏振图案。光学标尺11a通过在 隔着中心O呈180°对称的位置配置光学传感器35而得到的光学传感器SE1和 光学传感器SE2来读取信号轨道T1a。而且，光学标尺11b通过配置光学传感 器35而得到的光学传感器SE3来读取交替地通过的信号轨道T21、T22。

光学传感器SE1与上述的光学传感器35同样地包括图88所示的第一光学 传感器36A和第二光学传感器36B。第一光学传感器36A包括在第一偏振方向 上分离入射光的第一偏振层39a1和接收由该第一偏振层39a1分离出的第一 分离光的第一受光部，能够检测第一偏振方向的光强度。第二光学传感器36B 包括在第二偏振方向上分离上述入射光的第二偏振层39b1和接收由该第二 偏振层39b1分离出的第二分离光的第二受光部，能够检测第二偏振方向的光 强度。

光学传感器SE2与上述的光学传感器35同样地包括图89所示的第一光学 传感器36A和第二光学传感器36B。第一光学传感器36A包括在第一偏振方向 上分离入射光的第一偏振层39a2和接收由该第一偏振层39a2分离出的第一 分离光的第一受光部，能够检测第一偏振方向的光强度。第二光学传感器36B 包括在第二偏振方向上分离上述入射光的第二偏振层39b2和接收由该第二 偏振层39b2分离出的第二分离光的第二受光部，能够检测第二偏振方向的光 强度。第一偏振层39a1和第一偏振层39a2所检测的偏振方向相差45度。另外， 第二偏振层39b1和第二偏振层39b2所检测的偏振方向相差45度。

光学传感器SE3与上述的光学传感器35同样地包括图90所示的第一光学 传感器36A和第二光学传感器36B。第一光学传感器36A包括在第一偏振方向 上分离入射光的第一偏振层39a3和接收由该第一偏振层39a3分离出的第一 分离光的第一受光部，能够检测第一偏振方向的光强度。第二光学传感器36B 包括在第二偏振方向上分离上述入射光的第二偏振层39b3和接收由该第二 偏振层39b3分离出的第二分离光的第二受光部，能够检测第二偏振方向的光 强度。光学传感器SE1、SE2、SE3更优选为第一受光部36a和第二受光部36b 彼此隔开固定距离地交替地形成。在这种情况下，即使异物遮蔽了感测范围 的一部分，第一受光部36a和第二受光部36b被相同程度地遮蔽的概率提高， 从而也能够降低使某一方的信号强度下降得非常低的可能性。

(变形例)

图91是用于说明实施方式18所涉及的光学标尺的变形例的说明图。图92 是用于说明实施方式18所涉及的光学传感器的变形例的说明图。此外，对与 上述部件相同的部件附加相同的附图标记并省略重复说明。

图91所示的光学标尺11J具有光学标尺11a和光学标尺11c，该光学标尺 11a以上述的中心O为基准点，在面内的360°范围内偏振片的偏振方向朝向一 个方向，该光学标尺11c以包围光学标尺11a的外周的方式配置，与光学标尺 11a连动地以中心O进行旋转。光学标尺11c以上述的中心O为基准点，在面内 的每个180°上具有遮挡光的遮光图案的信号轨道T31、使光透过的透光图案 的信号轨道T32。光学标尺11a通过在隔着中心O呈180°对称的位置配置光学 传感器35而得到的光学传感器SE1和光学传感器SE2来读取信号轨道T1a。而 且，光学标尺11c通过图92所示的光电二极管36PD的光学传感器SE3来读取 交替地通过的信号轨道T31、T32。光电二极管36PD只要能够辨别光的强弱， 则也可以是光电二极管以外的光学传感器。

(编码器)

图93是用于说明实施方式18所涉及的编码器的输出的说明图。图93示出 了图87所示的光学标尺11I的编码器的输出。光学标尺11a具有面内的偏振轴 一致的偏振片。关于光学标尺11a，在旋转的圆周方向上，向光学传感器SE1、 SE2入射的入射光的偏振轴与光学标尺11a的旋转相应地变化。如上所述，第 一偏振层39a1和第一偏振层39a2所检测的偏振方向相差45度。另外，第二偏 振层39b1和第一偏振层39b2所检测的偏振方向相差45度。因此，在光学传感 器SE1的输出设为图93所示的sin波的情况下，光学传感器SE2的输出为cos 波。而且，作为运算单元的CPU4c能够根据第一分离光的光强度和第二分离 光的光强度来计算表示光学标尺11a与光学传感器SE1、SE2的相对的移动量 的差动信号V。然而，由于光学标尺11a产生的差动信号V根据偏振轴的旋转 角度，针对光学标尺11a旋转一圈而重复两次的增加和减少，因此作为运算 单元的CPU4c需要在确定了光学标尺11I(11J)的旋转角度是0°以上且小于 180°的区域和180°以上且小于360°的区域中的哪一个区域之后计算绝对角 度。

因此，光学标尺11b以上述的中心O为基准点在面内的每个180°上具有偏 振片的偏振方向不同的信号轨道T31、T32。光学传感器SE3如图93所示那样 输出在360°范围内的一个位置获知边界的分支检测用信号输出branch作为差 动信号。在光学传感器SE3读取光学标尺11c的情况下，光学传感器SE3输出 在360°范围内的一个位置获知边界的分支检测用信号输出branch作为光强度 的强弱信号。因此，CPU4c能够确定光学标尺11I(11J)的旋转角度是0°以上 且小于180°的区域和180°以上且小于360°的区域中的哪一个区域。运算装置3 能够根据信号轨道T11a的差动信号和信号轨道T21、T21(T31、T32)的差动信 号来确定转子10的旋转角度的绝对位置。这样，实施方式18的编码器2能够 形成为能够计算转子10的绝对位置的绝对编码器。

(实施方式19)

图94是用于说明实施方式19所涉及的光学标尺的说明图。图95和图96是 用于说明实施方式19所涉及的光学传感器的偏振轴的说明图。此外，对与上 述部件相同的部件附加相同的附图标记并省略重复说明。

图94所示的光学标尺11HY具有上述光学标尺11a和光学标尺11b，该光 学标尺11b以包围光学标尺11a的外周的方式配置，与光学标尺11a连动地以中 心O进行旋转。另外，光学标尺11HY具有上述的光学标尺11，该光学标尺11 以包围光学标尺11b的外周的方式配置，与光学标尺11b连动地以中心O进行 旋转。

光学标尺11a通过在隔着中心O呈180°对称的位置配置光学传感器35而 得到的光学传感器SE1和光学传感器SE2来读取信号轨道T1a。而且，光学标 尺11b通过配置光学传感器35而得到的光学传感器SE3来读取交替地通过的 信号轨道T21、T22。

光学标尺11通过配置光学传感器35而得到的光学传感器SECOS、SESIN 来读取信号轨道T1。如上所述，信号轨道T1具有以中心O为基准而金属细线 的图案在360°具有6个周期的波浪的曲线的周期，一个周期是60°。因此，光 学传感器SECOS至中心O的直线与光学传感器SESIN至中心O的直线所形成 的角配置成偏移了作为1/4周期的15°的相位。

光学传感器SECOS与上述的光学传感器35同样地包括图95所示的第一 光学传感器36A和第二光学传感器36B。第一光学传感器36A包括在第一偏振 方向上分离入射光的第一偏振层39a4和接收由该第一偏振层39a4分离出的 第一分离光的第一受光部，能够检测第一偏振方向的光强度。第二光学传感 器36B包括在第二偏振方向上分离上述入射光的第二偏振层39b4和接收由该 第二偏振层39b4分离出的第二分离光的第二受光部，能够检测第二偏振方向 的光强度。

光学传感器SESIN与上述的光学传感器35同样地包括图96所示的第一 光学传感器36A和第二光学传感器36B。第一光学传感器36A包括在第一偏振 方向上分离入射光的第一偏振层39a4和接收由该第一偏振层39a4分离出的 第一分离光的第一受光部，能够检测第一偏振方向的光强度。第二光学传感 器36B包括在第二偏振方向上分离上述入射光的第二偏振层39b4和接收由该 第二偏振层39b4分离出的第二分离光的第二受光部，能够检测第二偏振方向 的光强度。光学传感器SECOS和光学传感器SESIN配置成偏移15°，因此光学 传感器SECOS和光学传感器SESIN所检测的偏振方向相差15度。光学传感器 SECOS、SESIN更优选为第一受光部36a和第二受光部36b彼此隔开固定距离 地交替地形成。在这种情况下，即使异物遮蔽了感测范围的一部分，第一受 光部36a和第二受光部36b被相同程度地遮蔽的概率提高，从而也能够降低使 某一方的信号强度下降得非常低的可能性。

图97是用于说明实施方式19所涉及的编码器的输出的说明图。光学标尺 11a具有面内的偏振轴一致的偏振片。关于光学标尺11a，在旋转的圆周方向 上，向光学传感器SE1、SE2入射的入射光的偏振轴与光学标尺11a的旋转相 应地变化。如上所述，第一偏振层39a1和第一偏振层39a2所检测的偏振方向 相差45度。另外，第二偏振层39b1和第一偏振层39b2所检测的偏振方向相差 45度。因此，在光学传感器SE1的输出设为图97所示的sin波的情况下，光学 传感器SE2的输出为cos波。然后，作为运算单元的CPU4c能够根据第一分离 光的光强度和第二分离光的光强度来计算表示光学标尺11a与光学传感器 SE1、SE2的相对的移动量的差动信号V。然而，由于光学标尺11a产生的差 动信号V根据偏振轴的旋转角度，针对光学标尺11a旋转一圈而重复两次的增 加和减少，因此作为运算单元的CPU4c需要在确定了光学标尺11I(11J)的旋 转角度在0°以上且小于180°的区域和180°以上且小于360°的区域中的哪一个 区域之后计算绝对角度。

因此，光学标尺11b具有以上述的中心O为基准点而在面内的每个180° 上偏振片的偏振方向不同的信号轨道T21、T22。光学传感器SE3如图97所示 那样输出在360°范围内的一个位置获知边界的分支检测用信号输出branch。 因此，CPU4c能够确定光学标尺11HY的旋转角度在0°以上且小于180°的区 域和180°以上且小于360°的区域中的哪一个区域。

图98是用于说明实施方式19所涉及的编码器的输出的说明图。光学标尺 11HY具有上述的光学标尺11，上述的光学传感器SECOS和光学传感器SESIN 输出第一偏振方向的分量的信号强度I(-)和第二偏振方向的分量的信号强度 I(+)。然后，图3所示的运算装置3获取光学传感器35的检测信号、即第一偏 振方向的分量的信号强度I(-)和第二偏振方向的分量的信号强度I(+)。然后， 运算装置3依照上述式(1)，根据第一偏振方向的分量的信号强度I(-)和第二偏 振方向的分量的信号强度I(+)来计算差动信号V。在光学标尺11旋转一周的情 况下，差动信号V表示6个周期的波形。因此，CPU4c需要确定光学标尺11HY 的旋转角度在每30°的区域中的哪一个区域。因此，上述的运算装置3如图97 所示那样根据信号轨道T11a的差动信号和信号轨道T21、T21的差动信号来确 定转子10的旋转角度的绝对位置的每30°的区域。而且，运算装置3根据图98 所示的差动信号V计算详细的旋转角度。由此，编码器2能够形成为能够计算 转子10的绝对位置的绝对编码器。

(变形例)

图99是用于说明实施方式19所涉及的编码器的变形例的说明图。图100 是用于说明图99所示的编码器的光学传感器的说明图。图101是用于说明图 99所示的编码器的光学传感器的说明图。光学传感器SECOS和光学传感器 SESIN的配置也可以如图99那样从中心O观察呈直线排列。在此，光学传感 器SECOS与上述的光学传感器35同样地包括图100所示的第一光学传感器 36A和第二光学传感器36B。第一光学传感器36A包括在第一偏振方向上分离 入射光的第一偏振层39a4和接收由该第一偏振层39a4分离出的第一分离光 的第一受光部，能够检测第一偏振方向的光强度。第二光学传感器36B包括 在第二偏振方向上分离上述入射光的第二偏振层39b4和接收由该第二偏振 层39b4分离出的第二分离光的第二受光部，能够检测第二偏振方向的光强 度。

光学传感器SESIN与上述的光学传感器35同样地包括图101所示的第一 光学传感器36A和第二光学传感器36B。第一光学传感器36A包括在第一偏振 方向上分离入射光的第一偏振层39a5和接收由该第一偏振层39a5分离出的 第一分离光的第一受光部，能够检测第一偏振方向的光强度。第二光学传感 器36B包括在第二偏振方向上分离上述入射光的第二偏振层39b5和接收由该 第二偏振层39b5分离出的第二分离光的第二受光部，能够检测第二偏振方向 的光强度。

第一偏振层39a4和第一偏振层39a5所检测的偏振方向配置成偏移上述 的作为1/4周期的15°的相位。同样地，第二偏振层39b4和第二偏振层39b5所 检测的偏振方向配置成偏移上述的作为1/4周期的15°的相位。

另外，光学传感器SESIN、SECOS也可以在光学标尺11HY的圆周方向 上设置多个。图102是用于说明实施方式19所涉及的编码器的变形例的说明 图。图103是用于说明图102所示的编码器的光学传感器的配置的说明图。例 如图102所示，光学标尺11与上述的信号轨道T1同样地具有以中心O为基准而 金属细线的图案在360°具有6个周期的波浪的曲线的周期，因此也可以在圆 周方向上具备12组光学传感器SESIN、SECOS。由此，能够实现光学传感器 SESIN、SECOS的输出的冗余化。如图103所示，在设置多个光学传感器 SESIN、SECOS的情况下，也可以在同一传感器安装基板(印刷电路板、硅基 板等)340上的光学传感器SESIN、SECOS的位置形成多个上述的光学传感器 35。也可以将传感器安装基板340设为硅基板、玻璃基板，在一个基板上利 用上述的方法(图17等)一体地形成传感器SESIN、SECOS。另外，也可以在 传感器安装基板340上具备避开处于中心O的中心轴的延长线上的轴29的程 度的大小的狭缝340SL。由此，能够容易地在安装传感器之后安装至中心轴。

(编码器)

图104和图105是实施方式19所涉及的编码器的框图。图105是详细说明 图104的噪声去除电路的框图。图106和图107是说明实施方式19所涉及的编 码器的角度检测用信号输出的说明图。

如图104所示，编码器2的运算装置3A具备噪声去除电路NR1、 NR2、···NR4、NR5··、倍增电路AP1以及运算电路CU。运算装置3A与电动 机等旋转机械的控制部5相连接。如图105所示，当以噪声去除电路NR1为代 表来进行说明时，噪声去除电路NR1具备交流放大器1NR11、相位调整电路 1NR12、极性反转电路1NR13、积分电路1NR14以及直流放大器1NR15。 上述的光源41具备发光设备41U以及向发光设备41U提供电力的驱动器 41dv。光学传感器封装件31具备光学传感器SECOS(35)和受光放大器AMP1， 该光学传感器SECOS(35)具有包括第一光学传感器36A和第二光学传感器 36B的受光部。受光放大器AMP1是将电流变换为电压的放大器，是跨阻放 大器。

由信号产生器SIG产生的基准信号ISIG被输入到上述的驱动器41dv。发 光设备41U根据基准信号ISIG进行发光，向光学标尺11、11I照射光源光71。 反射光72(也可以是透射光73。)由作为受光部的光学传感器SECOS、SESIN、 SE1、SE2、SE3接收。如图105所示，通过受光放大器AMP1放大后的受光信 号VSIG1被输入到噪声去除电路NR1。噪声去除电路NR1是锁定放大器，当 输入受光信号VSIG1和由信号产生器SIG产生的参照信号IREF时，利用极性 反转电路1NR13使通过相位调整电路1NR12调整相位得到的参照信号IREF 仅作用于想要检测的受光信号VSIG1，从而利用积分电路1NR14检测想要检 测的受光信号VSIG1的振幅信息。直流放大器1NR15将检测出的受光信号 VSIG1的振幅信息放大，发送到图104所示的倍增电路AP1。在倍增电路AP1 中，根据基本频率生成数倍的频率的高次谐波信号。运算电路CU具备计算 上述绝对角的绝对角运算电路AB、根据光学传感器SECOS、SESIN、SE1、 SE2、SE3各自的输出对角度运算进行校正的角度运算校正电路RE以及多旋 转运算电路ADA。

多旋转运算电路ADA进行包含360°以上的光学标尺11HY的旋转的多旋 转角度的计算。当转子10旋转时，光学标尺11a、光学标尺11b以与光学标尺 11相同程度的旋转角旋转。光学传感器SE3如图93所示那样输出在360°范围 内的一个位置获知边界的分支检测用信号输出branch作为差动信号。然后， 运算装置3A如实施方式18所说明的那样能够根据图93所示的SE1、SE2的差 动信号V来确定转子10的旋转角度的绝对区域。运算装置3A以所确定的绝对 区域(绝对位置)为初始位置，根据图106所示的SECOS、SESIN的差动信号V 求出移动量。例如，运算装置3A根据图106所示的SECOS、SESIN的差动信 号V计算图107所示的利萨如图案，能够确定从初始位置开始旋转的转子10 的旋转角度的绝对角度。当转子10旋转一周时，图107所示的利萨如图案循 环6次。由此，编码器2能够形成为能够计算转子10的绝对位置的绝对编码器。

图108是说明实施方式19所涉及的编码器的角度检测用信号输出的说明 图。图109是说明实施方式19所涉及的编码器的角度检测用信号输出的说明 图。图108所示的SECOS的差动信号VCOS和SESIN的差动信号VSIN是偏移 了λ/4相位的差动信号V。如上所述，当采用取图109所示的差动信号VCOS 为横轴、取差动信号VSIN为纵轴的利萨如图案时，与图108所示的旋转角度 θrot相应地确定图109所示的利萨如角θLA。

图110是说明实施方式19所涉及的编码器的角度检测用信号输出的流程 图。如图110和图104所示，编码器2的多旋转运算电路ADA读出存储在上述 的RAM4e和内部存储装置4f中的至少一个中的转子10的转数(步骤S61)。

接着，角度运算校正电路RE根据光学传感器SE1、SE2以及SE3的输出 进行角度范围的计算(步骤S62)。由于针对光学标尺11HY旋转一圈而光学标 尺11a重复两次的增加和减少，因此角度运算校正电路RE需要进行用于确定 光学标尺11HY的旋转角度在0°以上且小于180°的区域和180°以上且小于 360°的区域中的哪一个区域的角度范围的计算。在所确定的光学标尺11HY 的旋转角度、即0°以上且小于180°的区域和180°以上且小于360°的区域中的 一方的角度范围内，角度运算校正电路RE计算表示光学标尺11a与光学传感 器SE1、SE2的相对的移动量的差动信号V。其结果，运算装置3根据信号轨 道T11a的差动信号和信号轨道T21、T22的差动信号来确定转子10的旋转角度 的绝对位置的每30°的区域(角度范围)。

如上所述，当转子10的光学标尺11旋转一周时，图107所示的利萨如图 案循环6次。因此，绝对角运算电路AB根据在步骤S62中确定出的转子10的 旋转角度的绝对位置的每30°的区域(角度范围)，求出光学标尺11正在旋转于 6个周期中的哪一个周期，进行详细角度的计算(步骤S63)。然后，绝对角运 算电路AB将光学标尺11正在旋转的所确定出的周期中的利萨如角θLA设为 上述的旋转角度θrot。然后，运算电路CU将旋转角度θrot作为绝对角度进行 输出(步骤S64)。

在转子10继续旋转、编码器2的动作未结束的情况下(步骤S65：“否”)， 运算装置3A使处理返回步骤S62，角度运算校正电路RE根据光学传感器SE1、 SE2以及SE3的输出进行角度范围的计算(步骤S62)。在转子10停止旋转、编 码器2的动作结束的情况下(步骤S65：“是”)，运算装置3A使处理进入步骤 S66。

编码器2将在多旋转运算电路ADA进行动作的过程中旋转了多少圈作为 结束时的转数存储到上述的RAM4e和内部存储装置4f中的至少一个中(步骤 S66)。通过加入多旋转运算电路ADA能够输出的转数的信息和绝对角运算电 路AB能够输出的绝对角，即使光学标尺11HY旋转超过一周，编码器2也能够 将360°以上的绝对角度输出到控制部5。

(实施方式20)

图111是用于说明实施方式20所涉及的光学标尺的说明图。图112是用于 说明实施方式20所涉及的光学标尺的旋转角度与角度范围的关系的说明图。 此外，对与上述部件相同的部件附加相同的附图标记并省略重复说明。

图111所示的光学标尺11HW具有上述的光学标尺11a和被配置成包围光 学标尺11a的外周并与光学标尺11a连动地以中心O进行旋转的光学标尺11b。 另外，光学标尺11HW具有被配置成包围光学标尺11b的外周并与光学标尺 11b连动地以中心O进行旋转的光学标尺11Y4、11Y8、11Y16。

上述的光学标尺11HW具有金属细线的图案在360°具有4、8、16个周期 的波浪的曲线的线栅图案，在切线方向相同的位置上相邻的多个金属细线的 间隔相等，当将切线方向不同的位置之间进行比较时，间隔不同。光学标尺 11Y4与光学标尺11同样地具有金属细线的图案在360°具有4个周期的波浪的 曲线的线栅图案，在切线方向相同的位置上相邻的多个金属细线的间隔相 等，当将切线方向不同的位置之间进行比较时，间隔不同。光学标尺11Y8 与光学标尺11同样地具有金属细线的图案在360°具有8个周期的波浪的曲线 的线栅图案，在切线方向相同的位置上相邻的多个金属细线的间隔相等，当 将切线方向不同的位置之间进行比较时，间隔不同。光学标尺11Y16与光学 标尺11同样地具有金属细线的图案在360°具有16个周期的波浪的曲线的线 栅图案，在切线方向相同的位置上相邻的多个金属细线的间隔相等，当将切 线方向不同的位置之间进行比较时，间隔不同。

此外，光学传感器SECOS和光学传感器SESIN在各光学标尺11Y4、11Y8、 11Y16，如图99那样从中心O观察在径向外侧呈直线排列。在此，光学传感 器SECOS与上述的光学传感器35同样地包括图100所示的第一光学传感器 36A和第二光学传感器36B。第一光学传感器36A包括在第一偏振方向上分离 入射光的第一偏振层39a4和接收由该第一偏振层39a4分离出的第一分离光 的第一受光部，能够检测第一偏振方向的光强度。第二光学传感器36B包括 在第二偏振方向上分离上述入射光的第二偏振层39b4和接收由该第二偏振 层39b4分离出的第二分离光的第二受光部，能够检测第二偏振方向的光强 度。

光学传感器SESIN与上述的光学传感器35同样地包括图101所示的第一 光学传感器36A和第二光学传感器36B。第一光学传感器36A包括在第一偏振 方向上分离入射光的第一偏振层39a5和接收由该第一偏振层39a5分离出的 第一分离光的第一受光部，能够检测第一偏振方向的光强度。第二光学传感 器36B包括在第二偏振方向上分离上述入射光的第二偏振层39b5和接收由该 第二偏振层39b5分离出的第二分离光的第二受光部，能够检测第二偏振方向 的光强度。

如图110和图104所示，编码器2的多旋转运算电路ADA读出存储在上述 的RAM4e和内部存储装置4f中的至少一个中的转子10的转数(步骤S61)。

接着，角度运算校正电路RE根据光学传感器SE1、SE2、SE3以及针对 各光学标尺11Y4、11Y8、11Y16设置的SESIN、SECOS的输出进行角度范围 的计算(步骤S62)。首先，由于针对光学标尺11HW旋转一周而光学标尺11a 重复两次的增加和减少，因此角度运算校正电路RE需要进行用于确定光学标 尺11HW的旋转角度为0°以上且小于180°的区域和180°以上且小于360°的区 域中的哪一个区域的角度范围的计算。

如图112所示，光学标尺11HW的旋转角度θrot属于同步的光学标尺11a 中的作为0°以上且小于180°的区域的角度范围分支Q21、作为180°以上且小 于360°的区域的角度范围分支Q22中的某一个。如图112所示，例如作为绝对 角度θab，设为光学标尺11HW的旋转角度θrot位于箭头QQ处。此外，按绝对 角度θab超过360°的各位置MM，多旋转运算电路ADA将绝对角度θab存储到 上述的RAM4e和内部存储装置4f中的至少一个中。角度运算校正电路RE例 如设为箭头QQ的位置处于角度范围分支Q21来进行角度范围的计算。

接着，角度运算校正电路RE根据读取光学标尺11Y4的SESIN、SECOS 的输出进行角度范围的计算。如图112所示，所确定的光学标尺11HW的旋转 角度θrot属于同步的光学标尺11Y4中的作为0°以上且小于90°的区域的角度 范围分支Q41、作为90°以上且小于180°的区域的角度范围分支Q42、作为180° 以上且小于270°的区域的角度范围分支Q43、作为270°以上且小于360°的区 域的角度范围分支Q44中的某一个。角度运算校正电路RE计算读取光学标尺 11Y4的SESIN、SECOS的输出来作为图107所示的利萨如图案，将4周分别分 配给角度范围分支Q41、Q42、Q43以及Q44，设为与上述的角度范围分支Q21 对应的箭头QQ的位置处于角度范围分支Q41来进行角度范围的计算。

接着，角度运算校正电路RE根据读取光学标尺11Y8的SESIN、SECOS 的输出来进行角度范围的计算。如图112所示，所确定的光学标尺11HW的旋 转角度θrot属于同步的光学标尺11Y8中的作为0°以上且小于45°的区域的角 度范围分支Q81、作为45°以上且小于90°的区域的角度范围分支Q82、作为90° 以上且小于135°的区域的角度范围分支Q83、作为135°以上且小于180°的区 域的角度范围分支Q84、作为180°以上且小于225°的区域的角度范围分支 Q85、作为225°以上且小于270°的区域的角度范围分支Q86、作为270°以上且 小于315°的区域的角度范围分支Q87、作为315°以上且小于360°的区域的角 度范围分支Q88中的某一个。角度运算校正电路RE计算读取光学标尺11Y8 的SESIN、SECOS的输出来作为图107所示的利萨如图案，将8周分别分配给 角度范围分支Q81、Q82、Q83、Q84、Q85、Q86、Q87以及Q88，设为与上 述的角度范围分支Q41对应的箭头QQ的位置处于角度范围分支Q82来进行 角度范围的计算。

接着，角度运算校正电路RE根据读取光学标尺11Y16的SESIN、SECOS 的输出来进行角度范围的计算。如图112所示，所确定的光学标尺11HW的旋 转角度θrot属于同步的光学标尺11Y16中的作为0°以上且小于22.5°的区域的 角度范围分支Q161、作为22.5°以上且小于45°的区域的角度范围分支Q162、 作为45°以上且小于67.5°的区域的角度范围分支Q163、作为67.5°以上且小于 90°的区域的角度范围分支Q164、作为90°以上且小于112.5°的区域的角度范 围分支Q165、作为112.5°以上且小于135°的区域的角度范围分支Q166、作为 135°以上且小于157.5°的区域的角度范围分支Q167、作为157.5°以上且小于 180°的区域的角度范围分支Q168、作为180°以上且小于202.5°的区域的角度 范围分支Q169、作为202.5°以上且小于225°的区域的角度范围分支Q1610、 作为225°以上且小于247.5°的区域的角度范围分支Q1611、作为247.5°以上且 小于270°的区域的角度范围分支Q1612、作为270°以上且小于292.5°的区域的 角度范围分支Q1613、作为292.5°以上且小于315°的区域的角度范围分支 Q1614、作为315°以上且小于337.5°的区域的角度范围分支Q1615、作为337.5° 以上且小于360°的区域的角度范围分支Q1616中的某一个。角度运算校正电 路RE计算读取光学标尺11Y16的SESIN、SECOS的输出来作为图107所示的 利萨如图案，将16周分别分配给角度范围分支Q161、Q162、Q163、Q164、 Q165、Q166、Q167、Q168、Q169、Q1610、Q1611、Q1612、Q1613、Q1614、 Q1615以及Q1616，设为与上述的角度范围分支Q82对应的箭头QQ的位置处 于角度范围分支Q163来进行角度范围的计算。

如上所述，绝对角运算电路AB根据在步骤S62中确定出的角度范围分支 Q163，使光学标尺11Y16正在旋转的第三周的利萨如角θLA为上述的旋转角 度θrot。然后，运算电路CU输出旋转角度θrot作为绝对角度(步骤S64)。

在转子10继续旋转、编码器2的动作未结束的情况下(步骤S65：“否”)， 运算装置3A使处理返回步骤S62，角度运算校正电路RE根据光学传感器SE1、 SE2以及SE3的输出进行角度范围的计算(步骤S62)。在转子10停止旋转、编 码器2的动作结束的情况下(步骤S65：“是”)，运算装置3A使处理进入步骤 S66。

编码器2将在多旋转运算电路ADA进行动作的过程中旋转了多少圈、或 者上述位置MM的通过次数作为结束时的转数存储到上述的RAM4e和内部 存储装置4f中的至少一个中(步骤S66)。通过加入多旋转运算电路ADA能够输 出的转数的信息和绝对角运算电路AB能够输出的绝对角，即使光学标尺 11HY旋转超过一周，编码器2也能够将360°以上的绝对角度输出到控制部5。

(实施方式21)

图113-1和图113-2是用于说明实施方式21所涉及的光学标尺的说明图。 图114-1至图118-4是用于说明实施方式21所涉及的光学标尺的旋转角度与 利萨如角度的关系的说明图。图119-1至图119-4是用于说明比较例所涉及的 光学标尺的旋转角度与利萨如角度的关系的说明图。此外，对与上述部件相 同的部件附加相同的附图标记并省略重复说明。

图113-1所示的光学标尺11HX具有被配置成包围光学标尺11Y5的外周 并与光学标尺11Y5连动地以中心O进行旋转的光学标尺11Y11。

上述的光学标尺11具有金属细线的图案在360°具有6个周期的波浪的曲 线的线栅图案，在切线方向相同的位置相邻的多个金属细线的间隔相等，当 将切线方向不同的位置之间进行比较时，间隔不同。光学标尺11Y5与光学标 尺11同样地具有金属细线的图案在360°具有5、11个周期的波浪的曲线的线 栅图案，在切线方向相同的位置上相邻的多个金属细线的间隔相等，当将切 线方向不同的位置之间进行比较时，间隔不同。在将金属细线的图案的一个 周期设为λ时，光学传感器SESIN和光学传感器SECOS被配置成光学传感器 SECOS至中心O的直线与光学传感器SESIN至中心O的直线所形成的角偏移 了作为1/4周期的θY5的相位。

光学标尺11Y11与光学标尺11同样地具有金属细线的图案在360°具有11 个周期的波浪的曲线的线栅图案，在切线方向相同的位置上相邻的多个金属 细线的间隔相等，当将切线方向不同的位置之间进行比较时，间隔不同。在 将金属细线的图案的一个周期设为λ时，光学传感器SESIN和光学传感器 SECOS被配置成光学传感器SECOS至中心O的直线与光学传感器SESIN至中 心O的直线所形成的角偏移了作为λ/4周期的θY11的相位。

内侧的光学标尺11Y5上的金属细线的图案的波浪个数(周期个数)“5”和 外侧的光学标尺11Y11上的金属细线的图案的波浪个数(周期个数)“11”为互 质数，处于较大的波浪个数(周期个数)不会成为较小的波浪个数(周期个数) 的约数的关系。这样，内侧的光学标尺11Y5上的金属细线的图案的波浪个数 (周期个数)“5”和外侧的光学标尺11Y11上的金属细线的图案的波浪个数(周 期个数)“11”为不具有除了1以外的公约数的整数。而且，内侧的光学标尺 11Y5上的金属细线的图案的波浪个数(周期个数)“5”和外侧的光学标尺 11Y11上的金属细线的图案的波浪个数(周期个数)“11”为互质数。

图113-2所示的光学标尺11HZ具有被配置成包围光学标尺11Y5a、11Y5b 的外周并与光学标尺11Y5a、11Y5b连动地以中心O进行旋转的光学标尺 11Y11a、11Y11b。光学标尺11Y5a、11Y5b具有与上述的光学标尺11Y5相同 的金属细线的图案。关于光学标尺11Y5a、11Y5b，光学标尺11Y5b被配置成 包围光学标尺11Y5a的外周，在将金属细线的图案的一个周期设为λ时，配置 成金属细线的图案偏移了作为1/4周期的θY5的相位。

另外，光学标尺11Y11a、11Y11b具有与上述的光学标尺11Y11相同的金 属细线的图案。关于光学标尺11Y11a、11Y11b，光学标尺11Y11b被配置成 包围光学标尺11Y11a的外周，在将金属细线的图案的一个周期设为λ时，配 置成金属细线的图案偏移了作为1/4周期的θY11的相位。

根据以上结构，关于图113-2所示的光学标尺11HZ，光学传感器SECOS 和光学传感器SESIN在各光学标尺11Y5a、11Y5b、11Y11a、11Y11b，从中 心O观察在径向外侧直线地交替地排列。图113-1所示的光学标尺11HX与图 113-2所示的光学标尺11HZ相比能够减少包围径向外侧的外周的光学标尺， 能够使转子10的大小小型化。

接着，说明实施方式21所涉及的编码器2的动作。在此，图114-1至图 118-4是用于说明实施方式21所涉及的光学标尺11Y5、11Y11的旋转角度与利 萨如角度的关系的说明图。如图110和图104所示，编码器2的多旋转运算电 路ADA读出存储在上述的RAM4e和内部存储装置4f中的至少一个中的转子 10的转数(步骤S61)。

接着，角度运算校正电路RE根据针对各光学标尺11Y5、11Y11设置的 SESIN、SECOS的输出来进行角度范围的计算(步骤S62)。首先，对于光学标 尺11HX旋转一周，图114-1所示的内侧的光学标尺11Y5的利萨如图案当转子 10旋转一周时循环5次。对于光学标尺11HX旋转一周，图114-2所示的外侧 的光学标尺11Y11的利萨如图案当转子10旋转一周时循环11次。因此，当以 将转子10旋转一周的角度360°除以外侧的光学标尺11Y11的周期的最大数、 即11得到的角度使图114-1所示的内侧的光学标尺11Y5的利萨如图案折返 时，形成图114-3所示的表示光学标尺11Y5的角度范围的分支成11条的分支 曲线(branch plot)。角度运算校正电路RE计算内侧的光学标尺11Y5的利萨如 角度，根据内侧的光学标尺11Y5的利萨如角度求出外侧的光学标尺11Y11的 旋转角度所在的角度范围。

同样地，当以将转子10旋转一周的角度360°除以外侧的光学标尺11Y11 的周期的最大数、即11得到的角度使图114-2所示的外侧的光学标尺11Y5的 利萨如图案折返时，形成图114-4所示的表示光学标尺11Y11的角度范围的11 条重叠的曲线。然后，角度运算校正电路RE根据光学标尺11Y11的旋转角度 所在的角度范围来计算图114-4所示的光学标尺11Y11的旋转角度与利萨如 角度的关系，进行详细角度的计算(步骤S63)。

如上所述，绝对角运算电路AB根据在步骤S63中确定出的角度范围分支 Q163，使光学标尺11Y16正在旋转的第三周的利萨如角θLA为上述的旋转角 度θrot。然后，运算电路CU输出旋转角度θrot作为绝对角度(步骤S64)。

在转子10继续旋转、编码器2的动作未结束的情况下(步骤S65：“否”)， 运算装置3A使处理返回步骤S62，角度运算校正电路RE根据光学传感器SE1、 SE2以及SE3的输出进行角度范围的计算(步骤S62)。在转子10停止旋转、编 码器2的动作结束的情况下(步骤S65：“是”)，运算装置3A使处理进入步骤 S66。

编码器2将在多旋转运算电路ADA进行动作的过程中旋转了多少圈作为 结束时的转数存储到上述的RAM4e和内部存储装置4f中的至少一个中(步骤 S66)。通过加入多旋转运算电路ADA能够输出的转数的信息和绝对角运算电 路AB能够输出的绝对角，即使光学标尺11HY旋转超过一周，编码器2也能够 将360°以上的绝对角度输出到控制部5。

(变形例)

图115-1至图115-4是用于说明内侧的光学标尺上的金属细线的图案具 有如上述的光学标尺11a那样的线栅图案(相当于在360°具有2个周期的波浪 的曲线的线栅图案)、外侧的光学标尺上的金属细线的图案具有在360°具有5 个周期的波浪的曲线的线栅图案的情况下的旋转角度与利萨如角度的关系 的说明图。当以将图115-2所示的转子10旋转一周的角度360°除以外侧的光 学标尺的周期的最大数、即5得到的角度使图115-1所示的内侧的光学标尺的 利萨如图案折返时，形成图115-3所示的表示内侧的光学标尺的角度范围的 分支成5条的分支曲线。同样地，当以将转子10旋转一周的角度360°除以外 侧的光学标尺的周期的最大数、即5得到的角度使图115-2所示的外侧的光学 标尺的利萨如图案折返时，形成图115-4所示的表示外侧的光学标尺的角度 范围的5条重叠的曲线。内侧的光学标尺上的金属细线的图案的波浪个数(周 期个数)与外侧的光学标尺上的金属细线的图案的波浪个数(周期个数)为互 质数，处于较大的波浪个数(周期个数)不会成为较小的波浪个数(周期个数) 的约数的关系。这样，内侧的光学标尺上的金属细线的图案的波浪个数(周 期个数)“2”和外侧的光学标尺上的金属细线的图案的波浪个数(周期个数)“5” 为不具有除了1以外的公约数的整数。而且，内侧的光学标尺上的金属细线 的图案的波浪个数(周期个数)“2”和外侧的光学标尺上的金属细线的图案的 波浪个数(周期个数)“5”为互质数。

图116-1至图116-4是用于说明内侧的光学标尺上的金属细线的图案具 有如上述的光学标尺11a那样的线栅图案(相当于在360°具有2个周期的波浪 的曲线的线栅图案)、外侧的光学标尺上的金属细线的图案具有在360°具有3 个周期的波浪的曲线的线栅图案的情况下的旋转角度与利萨如角度的关系 的说明图。当以将图116-2所示的转子10旋转一周的角度360°除以外侧的光 学标尺的周期的最大数、即3得到的角度使图116-1所示的内侧的光学标尺的 利萨如图案折返时，形成图116-3所示的表示内侧的光学标尺的角度范围的 分支成3条的分支曲线。同样地，当以将转子10旋转一周的角度360°除以外 侧的光学标尺的周期的最大数、即3得到的角度使图116-2所示的外侧的光学 标尺的利萨如图案折返时，形成图116-4所示的表示外侧的光学标尺的角度 范围的3条重叠的曲线。内侧的光学标尺上的金属细线的图案的波浪个数(周 期个数)与外侧的光学标尺上的金属细线的图案的波浪个数(周期个数)为互 质数，处于较大的波浪个数(周期个数)不会成为较小的波浪个数(周期个数) 的约数的关系。这样，内侧的光学标尺上的金属细线的图案的波浪个数(周 期个数)“2”和外侧的光学标尺上的金属细线的图案的波浪个数(周期个数)“3” 为不具有除了1以外的公约数的整数。而且，内侧的光学标尺上的金属细线 的图案的波浪个数(周期个数)“2”和外侧的光学标尺上的金属细线的图案的 波浪个数(周期个数)“3”为互质数。

图117-1至图117-4是用于说明内侧的光学标尺上的金属细线的图案具 有在360°具有3个周期的波浪的曲线的线栅图案、外侧的光学标尺上的金属 细线的图案具有在360°具有11个周期的波浪的曲线的线栅图案的情况下的 旋转角度与利萨如角度的关系的说明图。当以将图117-2所示的转子10旋转 一周的角度360°除以外侧的光学标尺的周期的最大数、即11得到的角度使图 117-1所示的内侧的光学标尺的利萨如图案折返时，形成图117-3所示的表示 内侧的光学标尺的角度范围的分支成11条的分支曲线。同样地，当以将转子 10旋转一周的角度360°除以外侧的光学标尺的周期的最大数、即11得到的角 度使图117-2所示的外侧的光学标尺的利萨如图案折返时，形成图117-4所示 的表示外侧的光学标尺的角度范围的11条重叠的曲线。内侧的光学标尺上的 金属细线的图案的波浪个数(周期个数)与外侧的光学标尺上的金属细线的图 案的波浪个数(周期个数)为互质数，处于较大的波浪个数(周期个数)不会成 为较小的波浪个数(周期个数)的约数的关系。这样，内侧的光学标尺上的金 属细线的图案的波浪个数(周期个数)“3”和外侧的光学标尺上的金属细线的 图案的波浪个数(周期个数)“11”为不具有除了1以外的公约数的整数。而且， 内侧的光学标尺上的金属细线的图案的波浪个数(周期个数)“3”和外侧的光 学标尺上的金属细线的图案的波浪个数(周期个数)“11”为互质数。

图118-1至图118-4是用于说明内侧的光学标尺上的金属细线的图案具 有在360°具有5个周期的波浪的曲线的线栅图案、外侧的光学标尺上的金属 细线的图案具有在360°具有12个周期的波浪的曲线的线栅图案的情况下的 旋转角度与利萨如角度的关系的说明图。当以将图118-2所示的转子10旋转 一周的角度360°除以外侧的光学标尺的周期的最大数、即12得到的角度使图 118-1所示的内侧的光学标尺的利萨如图案折返时，形成图118-3所示的表示 内侧的光学标尺的角度范围的分支成12条的分支曲线。同样地，当以将转子 10旋转一周的角度360°除以外侧的光学标尺的周期的最大数、即12得到的角 度使图118-2所示的外侧的光学标尺的利萨如图案折返时，形成图118-4所示 的表示外侧的光学标尺的角度范围的12条重叠的曲线。内侧的光学标尺上的 金属细线的图案的波浪个数(周期个数)与外侧的光学标尺上的金属细线的图 案的波浪个数(周期个数)为不具有除了1以外的公约数的整数，且较大的波浪 个数(周期个数)与较小的波浪个数(周期个数)为互质数。在以上的例子中， 示出了在外侧配置波浪个数(周期个数)大的图案的例子，但是不限定于此， 也能够在内侧配置波浪个数大的图案。但是，从灵敏度方面来看，将波浪个 数大的图案设置于外侧更为理想。

(比较例)

图119-1至图119-4是用于说明内侧的光学标尺上的金属细线的图案具 有在360°具有3个周期的波浪的曲线的线栅图案、外侧的光学标尺上的金属 细线的图案具有在360°具有12个周期的波浪的曲线的线栅图案的情况下的 旋转角度与利萨如角度的关系的说明图。内侧的光学标尺上的金属细线的图 案的波浪个数(周期个数)与外侧的光学标尺上的金属细线的图案的波浪个数 (周期个数)为具有3作为除了1以外的约数的整数。也就是说，处于较大的波 浪个数(周期个数)为较小的波浪个数(周期个数)的约数的关系。在该比较例 的情况下，当以将图119-2所示的转子10旋转一周的角度360°除以外侧的光 学标尺的周期的最大数、即12得到的角度使图119-1所示的内侧的光学标尺 的利萨如图案折返时，如图119-3所示那样内侧的光学标尺上的利萨如角度 与外侧的光学标尺上的利萨如角度相重合。因此，即使以将转子10旋转一周 的角度360°除以外侧的光学标尺的周期的最大数、即12得到的角度使图 119-2所示的外侧的光学标尺的利萨如图案折返来计算图119-4所示的外侧 的光学标尺的角度范围，编码器2也无法唯一地计算出绝对角度。

(实施方式22)

图120是说明实施方式22所涉及的扭矩检测装置的动作的流程图。在实 施方式22中，针对在上述的实施方式9所涉及的电动动力转向装置80中扭矩 检测装置200能够检测转向扭矩的动作进行说明。此外，对与上述部件相同 的部件附加相同的附图标记并省略重复说明。

上述的电动动力转向装置80的扭矩传感器91a能够使用在上述实施方式 中所说明的扭矩传感器。扭矩传感器91a将通过方向盘81传递到输入轴82a的 驾驶员的转向力检测为转向扭矩。车速传感器91v检测搭载有电动动力转向 装置80的车辆的行驶速度。ECU90与无刷电动机101、扭矩传感器91a以及车 速传感器91v电连接。扭矩传感器91a能够将转向的旋转角度输出到ECU90。 这样的扭矩传感器91a也被称为扭矩角度传感器。

如图120所示，作为扭矩传感器91a，图35所示的扭矩检测装置200读出 存储在上述的RAM4e和内部存储装置4f中的至少一个中的第一旋转轴110A 或第二旋转轴110B的转数(步骤S71)。

第一旋转轴110A或第二旋转轴110B之间的扭转角度在±5°～±10°左右的 范围内，在外壳120内，第一旋转轴110A和第二旋转轴110B通过操舵者的转 向操作等以连带旋转的方式进行旋转。因此，扭矩检测装置200应用上述的 编码器2的结构，输出第一旋转轴110A或第二旋转轴110B的旋转角度。或者， 扭矩检测装置200应用上述的编码器2的结构，能够输出第一旋转轴110A和第 二旋转轴110B两方的旋转角度。或者，扭矩检测装置200能够应用上述的编 码器2的结构，计算第一旋转轴110A和第二旋转轴110B的旋转角度的平均 值，输出第一旋转轴110A和第二旋转轴110B的旋转角度的平均值。光学标 尺11AT、光学标尺11BT也可以使用上述的光学标尺11HT、11HW、11HX、 11HY、11HZ、11Y4、11Y5、11Y8、11Y11、11Y12等。由此，扭矩检测装 置200能够输出绝对角度的旋转角度。

例如，扭矩检测装置200通过与上述的实施方式19、20、21、22所记载 的步骤62相同的过程来进行角度范围的计算(步骤S72)。

接着，扭矩检测装置200通过与上述的实施方式19、20、21、22所记载 的步骤63相同的过程来进行详细角度的计算(步骤S73)。

接着，扭矩检测装置200通过与上述的实施方式19、20、21、22所记载 的步骤64相同的过程来进行绝对角度的输出(步骤S74)。

接着，扭矩检测装置200通过光学传感器35AT、光学传感器35BT检测光 源光71AT、71BT透过光学标尺11AT、光学标尺11BT后入射的透射光73AT、 73BT。运算装置3根据光学传感器35AT的检测信号来计算扭矩传感器101A 的第一旋转轴110A与光学传感器封装件31AT的相对位置。运算装置3根据光 学传感器35BT的检测信号来计算扭矩传感器101A的第二旋转轴110B与光学 传感器封装件31BT的相对位置。

运算装置3在RAM4e和内部存储装置4f中存储有扭杆129的扭转的弹性 系数。扭矩与扭杆129的扭转的弹性系数成比例。因此，运算装置3为了求出 扭转，而计算第一旋转轴110A的旋转角度与第二旋转轴110B的旋转角度的 旋转位移(偏移量)。而且，运算装置3能够根据扭杆129的弹性系数以及第一 旋转轴110A和第二旋转轴110B的相对位置的信息来计算扭矩。运算装置3将 其作为控制信号输出到旋转机械(电动机)等的控制部5(步骤S75)。

ECU90控制无刷电动机101的动作。另外，ECU90从扭矩传感器91a和 车速传感器91v分别获取信号。即，ECU90从扭矩传感器91a获取转向扭矩T 并且从车速传感器91v获取车辆的行驶速度Vb。ECU90在点火开关98打开的 状态下从电源装置(例如车载电池)99被供给电力。ECU90根据转向扭矩T和 行驶速度Vb来计算辅助指令的辅助转向指令值。然后，ECU90根据计算出 的该辅助转向指令值来调节向无刷电动机101供给的电力值X。ECU90从无 刷电动机101获取感应电压的信息作为动作信息Y。

向方向盘81输入的操舵者(驾驶员)的转向力通过输入轴82a传送至转向 力辅助机构83的减速装置92。此时，ECU90从扭矩传感器91a获取输入到输 入轴82a的转向扭矩T并且从车速传感器91v获取行驶速度Vb。然后，ECU90 控制无刷电动机101的动作。无刷电动机101所生成的辅助转向扭矩被传送至 减速装置92。

通过输出轴82b输出的转向扭矩(包含辅助转向扭矩)通过万向接头84被 传递至下轴85，再通过万向接头86被传递至小齿轮轴87。传递至小齿轮轴87 的转向力通过转向齿轮88被传递至转向横拉杆89，从而使转向轮转动。

在电动动力转向装置80继续进行动作、扭矩检测装置200的动作未结束 的情况下(步骤S76：“否”)，运算装置3使处理返回步骤S72，进行角度范围的 计算(步骤S72)。在电动动力转向装置80的动作结束的情况下(步骤S76： “是”)，运算装置3使处理进入步骤S77。

扭矩检测装置200将在第一旋转轴110A或第二旋转轴110B进行动作的 过程中旋转了多少圈作为结束时的转数存储到上述的RAM4e和内部存储装 置4f中的至少一个中(步骤S77)。

如上所述，电动动力转向装置80将本实施方式的扭矩传感器的第一旋转 轴和第二旋转轴安装于转向轴，从而扭矩检测装置200能够检测转向扭矩、 转向的转数以及转向角度。

根据该结构，光学传感器能够在降低了异物的影响的状态下检测透射光 或反射光的偏振方向的变化。由此，能够提高电动动力转向装置的可靠性。

附图标记说明

1、1A、1B、1C、1D、1E：编码器部件；2：编码器；3：运算装置；5： 控制部；10、10A：转子；11、11a、11A、11B、11I、11J、11AT、11BT、 11CT、11DT、11ET、11FT、11GT、11HT、11HW、11HX、11HY、11HZ、 11Y4、11Y5、11Y8、11Y11、11Y12：光学标尺；20、20A：定子；20B、20C： 安装构件；21：轴承部；29：轴；31、31A、31B、31AT、31BT：光学传感 器封装件；35、36A、36B、35AT、35BT：光学传感器；36Ka、36Kb：传感 器基部；36a：第一受光部；36b：第二受光部；41、41AT、41BT：光源； 71、71AT、71BT：光源光；72、72AT、72BT：反射光；73、73AT、73BT： 透射光；101A、101B、101C、101D、101E、101F、101G、101H：扭矩传 感器；110A、110B、110C、110D：旋转轴；120：外壳；120B、120C：安 装构件；126A、126B：轴承；200：扭矩检测装置；C1、C2、Ls1、Ls2：感 测范围；g、g1、g2、g3、g4：金属细线。