エンコーダ装置、及び装置
【課題】スケールの位置情報を高精度に検出する。
【解決手段】エンコーダ装置は、照射光を射出する光源部と、少なくとも移動方向に光源部と相対的に移動可能であって、照射光が入射され、移動方向に沿って形成されたパターンを有するスケールと、照射光を変調させる変調信号と、変調信号に応じた参照信号とを生成する変調部と、照射光を受光して、受光した照射光に応じた受光信号を出力する受光部と、参照信号を遅延させて遅延参照信号を生成する遅延信号生成部と、遅延信号生成部によって生成された遅延参照信号と受光信号とに基づいて、移動方向におけるスケールの位置情報を検出する位置検出部と、を備える。
【解決手段】エンコーダ装置は、照射光を射出する光源部と、少なくとも移動方向に光源部と相対的に移動可能であって、照射光が入射され、移動方向に沿って形成されたパターンを有するスケールと、照射光を変調させる変調信号と、変調信号に応じた参照信号とを生成する変調部と、照射光を受光して、受光した照射光に応じた受光信号を出力する受光部と、参照信号を遅延させて遅延参照信号を生成する遅延信号生成部と、遅延信号生成部によって生成された遅延参照信号と受光信号とに基づいて、移動方向におけるスケールの位置情報を検出する位置検出部と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンコーダ装置、及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、移動体とともに移動するスケールに、所定の変調信号に基づいて変調された照射光を照射して、その反射光又は透過光を受光して得られる受光信号と、変調信号とを比較することで、スケールの位置情報を検出するエンコーダ装置が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２を参照）。このようなエンコーダ装置として、例えば、照射光の波長変調によって変調された受光信号を得て内挿処理を行う波長変調型のエンコーダ装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６，６３９，６８６明細書
【特許文献２】特開２００７−３３３７２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、上述のようなエンコーダ装置では、光源であるレーザダイオードの電流を変調して照射光の波長変調を行っている。しかしながら、変調による電流の変化と照射光の波長変化との間に時間遅れが生じる場合があるため、上述のようなエンコーダ装置は、スケールの位置情報の検出精度が低下する場合がある。
このように、上述のようなエンコーダ装置は、スケールの位置情報を高精度に検出することが困難な場合があるという課題があった。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決すべくなされたもので、その目的は、スケールの位置情報を高精度に検出することができるエンコーダ装置、及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題を解決するために、本発明の一実施形態は、照射光を射出する光源部と、少なくとも移動方向に前記光源部と相対的に移動可能であって、前記照射光が入射され、前記移動方向に沿って形成されたパターンを有するスケールと、前記照射光を変調させる変調信号と、前記変調信号に応じた参照信号とを生成する変調部と、前記照射光を受光して、受光した前記照射光に応じた受光信号を出力する受光部と、前記参照信号を遅延させて遅延参照信号を生成する遅延信号生成部と、前記遅延信号生成部によって生成された前記遅延参照信号と前記受光信号とに基づいて、前記移動方向における前記スケールの位置情報を検出する位置検出部と、を備えることを特徴とするエンコーダ装置である。
【０００７】
また、本発明の一実施形態は、上記に記載のエンコーダ装置と、前記スケール又は前記エンコーダ装置の検出ヘッドに接続された移動体と、を備えることを特徴とする装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、スケールの位置情報を高精度に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態によるエンコーダ装置を示す模式図である。
【図２】第１の実施形態におけるエンコーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図３】第１の実施形態における受光信号の波形の一例を示す図である。
【図４】第２の実施形態におけるエンコーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図５】第２の実施形態における受光信号の波形の一例を示す図である。
【図６】第３の実施形態におけるエンコーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図７】同実施形態における遅延生成部の構成を示すブロック図である。
【図８】本実施形態における遅延設定部１６の処理の一例を示すフローチャートである。
【図９】同実施形態におけるリサージュ波形の一例を示す図である。
【図１０】第４の実施形態におけるエンコーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】本実施形態における駆動装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態によるエンコーダ装置について図面を参照して説明する。
【００１１】
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態によるエンコーダ装置１（位置検出装置）の構成を示す模式図である。
この図において、エンコーダ装置１は、所定の移動方向（例えば、Ｘ軸方向などの一方向）に相対的に移動するスケール６（移動格子）の位置情報（例えば、スケール６の移動方向、移動量、あるいは変位など）を検出する光学式のリニアエンコーダである。なお、この図において、紙面において上方に向かう方向をＹ軸の正方向、紙面において右方向をＸ軸の正方向、紙面において裏面から表面に向かう方向をＺ軸の正方向として、以下説明する。すなわち、スケール６の移動方向をＸ軸方向、光源部２の照射方向をＹ軸の負方向として、以下説明する。
【００１２】
図１において、本実施形態のエンコーダ装置１は、光源部２、コリメータレンズ３、光分岐部材４１、ガラスブロック４２、インデックス格子（基準部材）５、スケール６、受光部７、及び信号処理部８を備えている。
なお、光源部２、コリメータレンズ３、光分岐部材４１、ガラスブロック４２、インデックス格子５、及び受光部７の受光素子（７１、７２）は、検出ヘッド９に対応する。光源部２、コリメータレンズ３、光分岐部材４１、ガラスブロック４２、インデックス格子５、及び受光部７の受光素子（７１、７２）は、検出ヘッド９に一体的に支持されている。検出ヘッド９は、スケール６と所定の間隔を保つように、配置されている。また、検出ヘッド９とスケール６とは、上述したＸ軸方向に、相対的に移動する。また、受光部７には、信号処理部８の一部である、後述するアンプ（８４、８５）（図２）が含まれる。
【００１３】
光源部２１は、コリメータレンズ３、光分岐部材４１、ガラスブロック４２、インデックス格子５、及びスケール６を介して、受光部７に照射光を射出する。光源部２は、光源２１と、ドライブ部２２とを有する。なお、光源部２は、ドライブ部２２を含まない構成としてもよい。
光源２１は、例えばレーザ光を射出するレーザダイオードなどのレーザ素子であって、変調部８１（図２）により波長が変調されたコヒーレントな光を−Ｙ軸方向側に向けて射出する。
ドライブ部２２は、例えば、光源２１を駆動する電流を供給する駆動アンプである。ドライブ部２２は、信号処理部８の変調部８１（図２）から供給された変調信号に基づいて波長が周期的に変調された照射光を光源２１に射出させる。
コリメータレンズ３は、光源２１から射出された光を受光し、Ｙ軸方向の平行光に偏向する。
【００１４】
光分岐部材４１は、光源部２から射出された光を受光し、受光した光を複数の光線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３に分ける。すなわち、光分岐部材４１は、例えば、光線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３に対応する位置で光を透過させ、他の部分は光を遮断するような、部分的に透過率の異なるマスクからなり、コリメータレンズ３から射出された平行光の光軸（Ｙ軸方向）と直交する位置（Ｘ軸方向）に受光面が配置されている。よって、光分岐部材４１に入射した平行光は、光線Ｌ１〜Ｌ３に分岐され射出される。
【００１５】
ガラスブロック４２は、光源部２から射出された複数の光線のうち少なくとも一部の光の光路長を変更する光路長変更部である。ガラスブロック４２は、例えば、光分岐部材４１とスケール６との間の光線Ｌ２が射出される位置に配置され、光分岐部材４１から射出された光線Ｌ２を透過させる。ガラスブロック４２は、所定の屈折率Ｎ１を有し、光分岐部材４１から射出された光線Ｌ２の進行方向（例えば、Ｙ軸方向）に、所定の厚さＤを有する。
【００１６】
よって、ガラスブロック４２を透過する光線Ｌ２の光路長は、この屈折率Ｎ１及び厚さＤの大きさに応じて、例えば空気中を透過する光線Ｌ１および光線Ｌ３の光路長に比べて長くなる。つまり、ガラスブロック４２は、光源２１からスケール６における光路としての実質的な距離が等しい光線Ｌ１、Ｌ２間に対して、ガラスブロック４２によって光線Ｌ１、Ｌ２同士の光路長を相対的に変更される。これにより、例えば、光線Ｌ２の光路長が、光線Ｌ１の光路長に比べて長くなる。また同様に、光線Ｌ２、Ｌ３間においても、ガラスブロック４２によって光線Ｌ２、Ｌ３の光路長が相対的に変更される。これにより、例えば、光線Ｌ２の光路長が、光線Ｌ３の光路長に比べて長くなる。
【００１７】
一例として、光線Ｌ２の光源２１からスケール６における光路長は、光線Ｌ１および光線Ｌ３の光源２１からスケール６における光路長に比べて長く、ガラスブロック４２は、スケール６上又はスケール６の近傍の光路に形成される交差領域に入射する複数の光線同士の光路長を相対的に変更することができる。
これにより、ガラスブロック４２を透過する光線Ｌ２は、光線Ｌ１、Ｌ３と、光路としての実質的な距離が同じであっても、スケール６の入射面において波面の位相が遅れる。ここで、光路長とは、空間的な距離に屈折率をかけた光学的距離を含むものである。
【００１８】
インデックス格子５は、スケール６上又はスケール６の近傍の光路において少なくとも２つの交差領域を形成するように、光分岐部材４１から射出された複数の光線Ｌ１〜Ｌ３の進行方向をそれぞれ変更する光偏向部材である。
インデックス格子５は、例えば、スケール６と同じピッチで格子状のパターンが形成された回折格子であって、インデックスパターン５１を有する透過型の回折格子である。インデックスパターン５１は、Ｘ軸方向に沿って周期的に形成された回折パターンである。インデックス格子５は、入射光に基づき、複数の回折光を生成し、例えば、所定の入射光を±１次回折光に回折する。
【００１９】
一例として、インデックス格子５は、入射した光線Ｌ１〜Ｌ３をそれぞれ±１次回折光に回折し、光線Ｌ１に基づく＋１次回折光Ｌｐ１（第３の光線）、光線Ｌ２に基づく−１次回折光Ｌｍ２（第１の光線）および＋１次回折光Ｌｐ２（第２の光線）、光線Ｌ３に基づく−１次回折光Ｌｍ３（第４の光線）を射出する。なお、上述の通り、＋１次回折光Ｌｐ１と−１次回折光Ｌｍ３は、光源部２からスケール６までの光路長（以下、第１の光路長という）が等しく、光線Ｌ２に基づく−１次回折光Ｌｍ２および＋１次回折光Ｌｐ２の光源部２からスケール６までの光路長（以下、第２の光路長という）が等しく、第１の光路長に比べて第２の光路長の方が長い。また上述の通り、＋１次回折光Ｌｐ１と−１次回折光Ｌｍ３とが、また、光線Ｌ２に基づく−１次回折光Ｌｍ２と＋１次回折光Ｌｐ２とが、それぞれ同一の光からなる。
【００２０】
スケール６は、少なくとも一方向に光源部２と相対的に移動可能であって、光源部２によって射出された照射光が入射される。スケール６は、検出ヘッド９に対して相対的にＸ軸方向に変位する。スケール６は、移動方向に沿って形成されたパターン６１を有している。なお、パターン６１は、例えば、透過型の回折パターンであって、移動方向（例えば、Ｘ軸方向）に沿って周期的に形成された回折パターンである。
【００２１】
スケール６は、光源部２から射出される照射光のうち少なくとも複数の光線が入射する入射面を有する。また、スケール６は、入射面において、インデックス格子５によって回折された回折光が重なり合う交差領域Ｍ１、Ｍ２が複数形成されるように位置され、複数の交差領域Ｍ１、Ｍ２に入射した回折光を、進行方向が実質的に同一方向となるように射出面から射出する。例えば、スケール６上の交差領域Ｍ１に入射した＋１次回折光Ｌｐ１および−１次回折光Ｌｍ２は、一部が重なり合うことで干渉し、干渉光Ｌ１２として−Ｙ軸方向側に射出される。また、スケール６上の交差領域Ｍ２に入射した＋１次回折光Ｌｐ２および−１次回折光Ｌｍ３は、一部が重なり合うことで干渉し、干渉光Ｌ２３として、干渉光Ｌ１２と実質的に同一方向の−Ｙ軸方向側に射出される。ここで、交差領域とは、スケール６又はスケール６の近傍の光路の入射面において、入射する複数の光が重なり合う領域であって、干渉縞が形成される領域をいう。
【００２２】
本実施の形態において、スケール６は、スケール６の射出面側の光路に配置されている受光部７の受光素子７１、７２に向けて干渉光Ｌ１２、Ｌ２３を射出する。すなわち、＋１次回折光Ｌｐ１及び−１次回折光Ｌｍ２に基づく干渉光Ｌ１２は、受光素子７１に入射され、＋１次回折光Ｌｐ２及び−１次回折光Ｌｍ３に基づく干渉光Ｌ２３は、受光素子７２に入射される。
【００２３】
受光部７は、光源部２から射出される照射光（ここでは、干渉光Ｌ１２、Ｌ２３）を受光して、受光した照射光に応じた受光信号を出力する。本実施形態において、受光部７は、受光素子（７１、７２）、及び、後述するアンプ（８４、８５）（図２）を有している。
受光素子（７１、７２）は、例えば、フォトダイオードなどの受光素子であり、それぞれスケール６の異なる位置から射出した干渉光Ｌ１２、Ｌ２３を受光し、干渉光Ｌ１２、Ｌ２３の干渉強度を示す光電変換信号を受光信号として出力する。
【００２４】
なお、スケール６上又はスケール６の近傍の光路の交差領域Ｍ１に入射する＋１次回折光Ｌｐ１および−１次回折光Ｌｍ２の干渉による干渉光Ｌ１２（第１の干渉光）と、スケール６上の交差領域Ｍ２に入射した＋１次回折光Ｌｐ２および−１次回折光Ｌｍ３による干渉光Ｌ２３（第２の干渉光）とは、互いに逆位相となる。受光素子（７１、７２）によって検出される干渉光Ｌ１２、Ｌ２３のそれぞれに基づく干渉強度は、変調部８１によって与えられた変調に関する数値項目が互いに逆位相となる。よって、受光素子（７１、７２）によって検出される干渉光Ｌ１２、Ｌ２３のそれぞれに基づく干渉強度を加算することによって、変調に関する数値項目を互いに打ち消し合うことができる。
【００２５】
信号処理部８は、光源部２に供給する変調信号を生成し、受光部７が出力する受光信号に基づいて、移動方向（Ｘ軸方向）におけるスケール６の位置を検出し、位置情報（例、位置ｘ）を出力する。
【００２６】
次に、信号処理部８の構成について図２を参照して説明する。
図２は、本実施形態におけるエンコーダ装置１の構成を示す概略ブロック図である。
図２において、図１と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
この図２において、信号処理部８は、位置検出部８０、変調部８１、ＤＡＣ（Digital to Analog Converter）８２、遅延信号生成部８３、及びアンプ（８４、８５）を備えている。また、位置検出部８０は、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）（８６、８７）、デコーダ部（８８、８９）、加算器９０、及び除算器９１を備えている。
【００２７】
変調部８１（信号発生器）は、例えば、シンセサイザなどの信号発生器であり、光源２１に供給される電流を変化させることによって、光源２１から射出される照射光の波長を周期的に変化させる。つまり、変調部８１は、変調信号によって、照射光の波長を変調させる。一例として、変調部８１は、照射光の波長を周期的に変化させる変調信号（例えば、ｓｉｎωｔ）を生成し、生成した変調信号を、ＤＡＣ８２を介してドライブ部２２に供給する。また、変調部８１は、位置検出部８０がスケール６の位置情報を検出する際に参照される参照信号を生成し、生成した参照信号を遅延信号生成部８３に供給する。なお、この参照信号は、上述した変調信号に応じた（対応した）信号であり、変調信号に応じて変化する信号である。本実施形態では、変調信号をそのまま参照信号として用いる場合の一例を説明する。
【００２８】
ＤＡＣ８２は、例えば、Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ）コンバータ回路であり、変調部８１が生成した変調信号をアナログ信号に変換し、変換したアナログ信号を変調信号としてドライブ部２２に供給する。
【００２９】
遅延信号生成部８３は、変調部８１によって生成された参照信号（変調信号）を遅延させて遅延参照信号（遅延変調信号）を生成する。遅延信号生成部８３は、遅延参照信号の位相が受光部７によって受光された受光信号に含まれる変調成分の位相と一致するように、遅延変調信号を生成する。一例として、遅延信号生成部８３は、所定の遅延量Δｔに基づいて参照信号（変調信号）を遅延させて、遅延参照信号（遅延変調信号）を生成する。本実施形態では、この所定の遅延量Δｔは、変調部８１によって生成された変調信号に対する光源部２における変調の位相遅れ量に基づいて予め定められている。
遅延信号生成部８３は、生成した遅延参照信号（遅延変調信号）を位置検出部８０に供給する。
【００３０】
例えば、レーザダイオードなどの光源２１は、変調信号に対して位相遅れが生じる場合がある。レーザダイオードの場合、この位相遅れは、レーザダイオードの内部の熱効果によって生じる。このため、レーザダイオードの品種及び使用条件を決めると、この位相遅れ量はほぼ一定に定まる。したがって、本実施形態では、レーザダイオードの品種及び使用条件によって定まる位相遅れ量を所定の遅延量Δｔとして適用する。この場合、エンコーダ装置１ごとに、所定の遅延量Δｔを調整することなく、エンコーダ装置１を量産することができる。なお、レーザダイオードの品種及び使用条件によって定まる位相遅れ量は、実際の計測により取得してもよいし、シミュレーションなどの手段により、演算によって算出して取得してもよい。
【００３１】
アンプ８４は、例えば、増幅回路であり、受光部７の受光素子７１が受光して出力した受光信号を所定の利得（ゲイン）によって増幅する。アンプ８４は、増幅した受光信号を位置検出部８０のＡＤＣ８６に供給する。
アンプ８５は、例えば、増幅回路であり、受光部７の受光素子７２が受光して出力した受光信号を所定の利得（ゲイン）によって増幅する。アンプ８５は、増幅した受光信号を位置検出部８０のＡＤＣ８７に供給する。
なお、本実施形態において、アンプ（８４、８５）は、受光部７に含まれる。
【００３２】
位置検出部８０は、遅延信号生成部８３によって生成された遅延参照信号と受光信号とに基づいて、移動方向におけるスケール６の位置情報（例えば、スケール６の位置ｘ）を検出する。位置検出部８０は、検出したスケール６の位置情報を、例えば、エンコーダ装置１を制御する制御装置１０に出力する。すなわち、位置検出部８０は、遅延参照信号と受光信号とに基づいて、内挿処理を行う。
【００３３】
ＡＤＣ８６は、例えば、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）コンバータ回路であり、アンプ８４から供給された受光信号をデジタル信号に変換し、変換したデジタル信号をデコーダ部８８に供給する。
ＡＤＣ８７は、例えば、Ａ／Ｄコンバータ回路であり、アンプ８５から供給された受光信号をデジタル信号に変換し、変換したデジタル信号をデコーダ部８９に供給する。
【００３４】
デコーダ部８８は、遅延信号生成部８３によって生成された遅延参照信号と受光素子７１が干渉光Ｌ１２を受光して出力した受光信号とに基づいて、位置情報の復号化処理（デコード処理）を行い、復号結果を加算器９０に出力する。ここで、デコーダ部８８による復号化処理は、例えば、特許文献１の「米国特許第６，６３９，６８６明細書」に記載の信号処理方法を利用することができる。
デコーダ部８９は、遅延信号生成部８３によって生成された遅延参照信号と受光素子７２が干渉光Ｌ２３を受光して出力した受光信号とに基づいて、位置情報の復号化処理（デコード処理）を行い、復号結果を加算器９０に出力する。ここで、デコーダ部８９による復号化処理は、デコーダ部８８と同様に、例えば、特許文献１の「米国特許第６，６３９，６８６明細書」に記載の信号処理方法を利用することができる。
【００３５】
加算器９０は、デコーダ部８８の復号結果とデコーダ部８９の復号結果とを合成処理（加算処理）して、合成結果（加算結果）を除算器９１に出力する。
除算器９１は、加算器９０による合成結果を２分の１に除算し、スケール６の位置情報（例えば、スケール６の位置ｘ）を算出する。除算器９１は、算出したスケール６の位置情報を例えば、制御装置１０に出力する。
【００３６】
なお、図２において、ノードＡは、変調部８１から遅延信号生成部８３に供給される参照信号の信号線におけるノードを示し、ノードＢは、遅延信号生成部８３から位置検出部８０に供給される遅延参照信号の信号線におけるノードを示す。また、ノードＣは、アンプ８４から位置検出部８０に供給される受光信号の信号線におけるノードを示す。
【００３７】
次に、本実施形態におけるエンコーダ装置１の動作について説明する。
まず、変調部８１は、照射光の波長を周期的に変化させる変調信号を生成し、生成した変調信号を、ＤＡＣ８２を介してドライブ部２２に供給する。ドライブ部２２は、ＤＡＣ８２から供給された変調信号に基づいて変調された駆動信号を光源２１に供給する。これにより、光源２１は、波長変調された照射光を射出する。なお、光源２１において、照射光は、変調部８１によって生成された変調信号に対して、例えば、レーザダイオードの品種及び使用条件によって定まる位相遅れ量の遅延が生じて変調される。
【００３８】
光源２１が射出した変調された照射光は、コリメータレンズ３及び光分岐部材４１を介して、光線Ｌ１〜Ｌ３として、ガラスブロック４２及びインデックス格子５に入射される。インデックス格子５を透過した回折光（Ｌｐ１、Ｌｍ１、Ｌｐ２、Ｌｍ２）は、スケール６に入射され、干渉光Ｌ１２、Ｌ２３が、受光部７に照射される。ここで、受光部７の受光素子７１が干渉光Ｌ１２を受光し、干渉光Ｌ１２の光の強度に応じた受光信号をアンプ８４に出力する。また、受光部７の受光素子７２が干渉光Ｌ２３を受光し、干渉光Ｌ２３の光の強度に応じた受光信号をアンプ８５に出力する。
【００３９】
例えば、受光素子７１が受光する干渉光Ｌ１２の干渉強度Ｉは、上述した変調信号に対する位相遅れが生じない場合には、下記の式（１）の関係式に表される。
【００４０】
【数１】
【００４１】
ここで、定数Ａ０は振幅を、変数ｘはスケール６の位置を、定数Ｐはスケール６の格子パターンのピッチを、定数Ｄ０は変調度をそれぞれ示している。
【００４２】
しかし実際には、上述した変調信号に対する位相遅れが生じるため、受光素子７１が受光する干渉光Ｌ１２の干渉強度Ｉは、下記の式（２）の関係式に表される。
【００４３】
【数２】
【００４４】
ここで、定数Δｔは上述した位相遅れを示し、定数Ｄ１は振幅変調度を示している。
式（２）に示されるように、干渉強度Ｉには、振幅変調成分（１＋Ｄ１ｓｉｎωｔ）と位相遅れ成分（Ｄ０ｓｉｎω（ｔ−Δｔ））との２つの誤差要因が含まれている。ここでいう誤差要因とは、スケール６の位置を検出する場合に発生する検出誤差の要因である。
【００４５】
次に、アンプ８４は、受光素子７１が受光して出力した受光信号を所定の利得（ゲイン）によって増幅し、増幅した受光信号を位置検出部８０のＡＤＣ８７に供給する。また、アンプ８５は、受光素子７２が受光して出力した受光信号を所定の利得（ゲイン）によって増幅し、増幅した受光信号を位置検出部８０のＡＤＣ８７に供給する。
一方で、変調部８１は、変調信号に応じた参照信号（例えば、本実施形態では変調信号そのまま）を生成し、生成した参照信号を遅延信号生成部８３に供給する。遅延信号生成部８３は、遅延参照信号の位相が受光部７によって受光された受光信号に含まれる変調成分の位相と一致するように、遅延変調信号を生成する。一例として、遅延信号生成部８３は、所定の遅延量Δｔに基づいて参照信号（変調信号）を遅延させて、遅延参照信号（遅延変調信号）を生成する。
【００４６】
図３は、本実施形態における受光信号の波形の一例を示す図である。
図３（ａ）は、ノードＡ（図２）の参照信号（変調信号）における（ｓｉｎωｔ）成分が“０”となる時刻ｔ０Ａを基準にした場合におけるノードＣ（図２）の受光信号の波形Ｗ１を示している。また、図３（ｂ）は、ノードＢ（図２）の遅延参照信号（遅延変調信号）における（ｓｉｎωｔ）成分が“０”となる時刻ｔ０Ｂを基準にした場合におけるノードＣの受光信号の波形Ｗ２を示している。
また、図３（ｃ）は、参考として、式（１）による位相遅れが存在しない場合における上述した時刻ｔ０Ａを基準にしたノードＣの受光信号の理想的な波形の一例（波形Ｗ３）を示している。
【００４７】
図３（ａ）と図３（ｃ）に示すように、波形Ｗ１と波形Ｗ３との間には、位相遅れが生じている。遅延信号生成部８３は、所定の遅延量Δｔだけ参照信号（変調信号）を遅延させて遅延参照信号（遅延変調信号）を生成する。その結果、図３（ｂ）に示すように、時刻ｔ０Ｂを基準にしたノードＣにおける受光信号の波形Ｗ２は、位相が波形Ｗ１より位相差Δｔ分変化し、波形Ｗ３とほぼ同じ位相となる。すなわち、位置検出部８０においては、遅延参照信号（遅延変調信号）によって、ノードＢの遅延参照信号の位相がノードＣの受光信号に含まれる変調成分の位相と一致した状態に補正される。これにより、ノードＢの遅延参照信号とノードＣの受光信号とは、波形Ｗ２に示すように、位相遅れのない場合における理想的な受光信号の一例である波形Ｗ３と同等の位相関係になる。すなわち、遅延信号生成部８３は、遅延参照信号（遅延変調信号）を生成することにより、上述した式（２）における位相遅れ成分による誤差要因を低減している。
【００４８】
次に、位置検出部８０は、遅延信号生成部８３によって生成された遅延参照信号と受光信号とに基づいて、移動方向におけるスケール６の位置情報（例えば、スケール６の位置ｘ）を検出する。位置検出部８０は、スケール６の位置情報を例えば、制御装置１０に出力する。
【００４９】
以上のように、本実施形態におけるエンコーダ装置１は、光源部２と、スケール６と、変調部８１と、受光部７と、遅延信号生成部８３と、位置検出部８０と、を備える。光源部２は、照射光を射出し、スケール６は、少なくとも一方向（移動方向）に光源部２と相対的に移動可能であって、照射光が入射され、移動方向（Ｘ軸方向）に沿って形成されたパターンを有する。変調部８１は、照射光を変調させる変調信号と、変調信号に応じた参照信号とを生成する。受光部７は、照射光を受光して、受光した照射光に応じた受光信号を出力する。遅延信号生成部８３は、変調部８１が生成した参照信号を遅延させて遅延参照信号を生成する。位置検出部８０は、遅延信号生成部８３が生成した遅延信号生成部によって生成された遅延参照信号と受光部７が受光して出力した受光信号とに基づいて、移動方向におけるスケール６の位置情報を検出する。
これにより、本実施形態におけるエンコーダ装置１は、遅延信号生成部８３によって参照信号を遅延させた遅延参照信号を使用することで、光源部２（光源２１）の変調信号に対する位相遅れによるスケール６の位置情報の検出誤差を低減する。そのため、本実施形態におけるエンコーダ装置１は、スケール６の位置情報を高精度に検出することができる。
【００５０】
また、本実施形態では、遅延信号生成部８３は、遅延参照信号の位相が受光信号に含まれる変調成分の位相と一致するように、遅延変調信号を生成する。
これにより、本実施形態におけるエンコーダ装置１は、位置検出部８０において、ノードＢの遅延参照信号の位相がノードＣの受光信号に含まれる変調成分の位相と一致した状態に補正される。そのため、光源部２（光源２１）の変調信号に対する位相遅れが補正されるため、本実施形態におけるエンコーダ装置１は、スケール６の位置情報を高精度に検出することができる。
【００５１】
また、本実施形態では、遅延信号生成部８３は、所定の遅延量Δｔに基づいて参照信号を遅延させて、遅延参照信号を生成する。また、所定の遅延量Δｔは、変調信号に対する光源部２（光源２１）における変調の位相遅れ量に基づいて予め定められている。例えば、所定の遅延量Δｔは、光源２１であるレーザダイオードの品種及び使用条件によって定まる位相遅れ量を所定の遅延量Δｔである。
これにより、本実施形態におけるエンコーダ装置１ごとに、所定の遅延量Δｔの調整をすることなく、本実施形態におけるエンコーダ装置１を量産することができる。
【００５２】
また、本実施形態では、変調部８１は、変調信号によって、照射光の波長を変調させる。
これにより、例えば、光源部２から周期的に波長が変化された変調光を出射し、かつ、干渉させる２つの変調光の光路長を異ならせることが、簡易な構成によって行うことができる。本実施形態におけるエンコーダ装置１は、例えば、光路に振動回転する振動ミラーを配置する方法のような、機械的にミラーを駆動するための複雑な駆動機構が不要となり、装置の小型化及び低コスト化を実現することができる。さらに、本実施形態におけるエンコーダ装置１は、機械的な光ビームを振動させる構成が不要となるため、メカ的な取り付けに起因した温度、湿度等の環境変化による、スケール６の位置情報の検出における誤差発生を低減することができる。
【００５３】
また、本実施形態では、参照信号は、変調信号である。遅延信号生成部８３は、変調部８１が生成した変調信号を遅延させて遅延変調信号を遅延参照信号として生成する。
これにより、本実施形態におけるエンコーダ装置１は、参照信号に変調信号を使用するので、簡易な構成によりスケール６の位置情報を高精度に検出することができる。
【００５４】
［第２の実施形態］
図４は、第２の実施形態によるエンコーダ装置１の構成を示す概略ブロック図である。 図４において、図２と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。また、本実施形態において、検出ヘッド９及びスケール６の構成は、図１に示される構成と同一である。本実施形態では、エンコーダ装置１は、第１の実施形態における信号処理部８の代わりに信号処理部８ａを備えている。
【００５５】
図４において、信号処理部８ａは、位置検出部８０、変調部８１、ＤＡＣ８２、遅延信号生成部８３、及びゲインコントロールアンプ（８４ａ、８５ａ）を備えている。信号処理部８ａは、アンプ（８４、８５）の代わりにゲインコントロールアンプ（８４ａ、８５ａ）を備えている点が信号処理部８と異なり、ゲインコントロールアンプ（８４ａ、８５ａ）を除く他の構成は、信号処理部８と同様である。以下、ゲインコントロールアンプ（８４ａ、８５ａ）について説明する。
【００５６】
ゲインコントロールアンプ（８４ａ、８５ａ）（増幅回路部）は、例えば、ゲイン可変アンプであり、変調信号（参照信号）に基づいて利得（ゲイン）を変更して、受光信号を出力する。ここで、利得（ゲイン）とは、入力信号レベルと出力信号レベルとの比のことである。この場合、ゲインコントロールアンプ（８４ａ、８５ａ）は、受光素子（７１、７２）が受光して出力した受光信号を増幅するので、利得（ゲイン）は“１．０”より大きい値となる。つまり、利得（ゲイン）は、増幅率といえる。
【００５７】
ゲインコントロールアンプ８４ａは、変調部８１が生成した変調信号（参照信号）に基づいて、利得（ゲイン）すなわち増幅率を変更して、受光素子７１が受光して出力した受光信号を増幅する。ゲインコントロールアンプ８４ａは、増幅した受光信号を位置検出部８０のＡＤＣ８６に供給する。
ゲインコントロールアンプ８５ａは、変調部８１が生成した変調信号（参照信号）に基づいて、利得（ゲイン）すなわち増幅率を変更して、受光素子７２が受光して出力した受光信号を増幅する。ゲインコントロールアンプ８５ａは、増幅した受光信号を位置検出部８０のＡＤＣ８７に供給する。
【００５８】
なお、本実施形態において、なお、本実施形態において、ゲインコントロールアンプ（８４ａ、８５ａ）は、受光部７に含まれる。すなわち、受光部７は、変調信号（参照信号）に基づいて利得（ゲイン）を変更して、受光信号を出力するゲインコントロールアンプ（８４ａ、８５ａ）を備えている。
また、本実施形態では、ノードＣは、ゲインコントロールアンプ８４ａから位置検出部８０に供給される受光信号の信号線におけるノードを示す。
【００５９】
次に、本実施形態におけるエンコーダ装置１の動作について説明する。
本実施形態におけるエンコーダ装置１の基本的な動作は、第１の実施形態と同様である。本実施形態では、エンコーダ装置１は、ゲインコントロールアンプ（８４ａ、８５ａ）が上述した式（２）における振幅変調成分（１＋Ｄ１ｓｉｎωｔ）による誤差要因を低減する。
【００６０】
図５は、本実施形態における受光信号の波形の一例を示す図である。
図５（ａ）は、比較のために第１の実施形態における図３（ａ）に対応する波形Ｗ１を示している。すなわち、波形Ｗ１は、ノードＡ（図２）の参照信号（変調信号）における（ｓｉｎωｔ）成分が“０”となる時刻ｔ０Ａを基準にした場合におけるノードＣ（図２）の受光信号の波形を示している。
また、図５（ｂ）は、本実施形態におけるノードＢ（図４）の参照信号（変調信号）における（ｓｉｎωｔ）成分が“０”となる時刻ｔ０Ａを基準にした場合におけるノードＣ（図４）の受光信号の波形Ｗ４を示している。
また、図５（ｃ）は、本実施形態におけるノードＢ（図４）の遅延参照信号（遅延変調信号）における（ｓｉｎωｔ）成分が“０”となる時刻ｔ０Ｂを基準にした場合におけるノードＣの受光信号の波形Ｗ５を示している。
【００６１】
本実施形態では、ゲインコントロールアンプ８４ａは、変調部８１が生成した変調信号（参照信号）に基づいて、上述した振幅変調成分を打ち消すように、増幅率を変更する。その結果、図５（ｂ）に示すように、波形Ｗ４は、図５（ａ）の波形Ｗ１に比べて、振幅が一定になる。すなわち、ゲインコントロールアンプ８４ａは、受光信号における振幅変調成分による誤差要因を低減する。また、ゲインコントロールアンプ８５ａについても、ゲインコントロールアンプ８４ａと同様に、受光信号における振幅変調成分による誤差要因を低減する。
【００６２】
次に、遅延信号生成部８３は、所定の遅延量Δｔだけ参照信号（変調信号）を遅延させて遅延参照信号（遅延変調信号）を生成する。その結果、図５（ｂ）に示すように、時刻ｔ０Ｂを基準にしたノードＣにおける受光信号の波形Ｗ５は、位相が波形Ｗ４より位相差Δｔ分変化する。すなわち、波形Ｗ５は、振幅が一定で、且つ、図３（ｃ）の波形Ｗ３とほぼ同じ位相となる。
このように、本実施形態では、遅延信号生成部８３は、上述した式（２）における位相遅れ成分による誤差要因を低減し、ゲインコントロールアンプ（８４ａ、８５ａ）は、上述した式（２）における振幅変調成分による誤差要因を低減する。
【００６３】
以上のように、本実施形態におけるエンコーダ装置１において、受光部７は、変調信号（参照信号）に基づいて利得を変更して、受光信号を出力するゲインコントロールアンプ（８４ａ、８５ａ）を備える。
これにより、本実施形態におけるエンコーダ装置１は、上述した式（２）における振幅変調成分による誤差要因を低減することができる。すなわち、本実施形態におけるエンコーダ装置１は、位相遅れ成分とともに振幅変調成分によるスケール６の位置情報の検出誤差を低減することができる。よって、本実施形態におけるエンコーダ装置１は、スケール６の位置情報を高精度に検出することができる。
【００６４】
［第３の実施形態］
図６は、第３の実施形態によるエンコーダ装置１の構成を示す概略ブロック図である。
図６において、図４と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。また、本実施形態において、検出ヘッド９及びスケール６の構成は、図１に示される構成と同一である。本実施形態では、エンコーダ装置１は、第２の実施形態における信号処理部８ａの代わりに信号処理部８ｂを備えている。また、信号処理部８ｂには、上述した所定の遅延量Δｔを計測して設定する設定装置１５が接続されている。
【００６５】
図６において、信号処理部８ｂは、位置検出部８０、変調部８１、ＤＡＣ８２、遅延信号生成部８３ａ、遅延量記憶部９２、及びゲインコントロールアンプ（８４ａ、８５ａ）を備えている。信号処理部８ｂは、遅延信号生成部８３ａ及び遅延量記憶部９２を備えている点が信号処理部８ａと異なり、遅延信号生成部８３ａ及び遅延量記憶部９２を除く他の構成は、信号処理部８ａと同様である。以下、遅延信号生成部８３ａ及び遅延量記憶部９２について説明する。
【００６６】
遅延量記憶部９２（記憶部）は、例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）などの書き換え可能な不揮発性メモリであり、所定の遅延量Δｔを予め記憶している。本実施形態では、この所定の遅延量Δｔは、設定装置１５の遅延設定部１６によって記憶される。
遅延信号生成部８３ａは、遅延生成部３０を備えており、遅延生成部３０によって参照信号（変調信号）を遅延させる。
遅延生成部３０は、遅延量記憶部９２に記憶されている所定の遅延量Δｔに応じて、変調部８１によって生成された参照信号（変調信号）を遅延させて、遅延参照信号（遅延変調信号）を生成する。遅延生成部３０は、生成した遅延参照信号（遅延変調信号）を位置検出部８０に供給する。ここで、遅延生成部３０の構成について詳細に説明する。
【００６７】
図７は、本実施形態における遅延生成部３０の構成の一例を示す概略ブロック図である。
図７において、遅延生成部３０は、遅延回路３１〜３４及び３N、選択部３５を備えている。
遅延回路３１〜３４及び３Nは、それぞれ入力信号に所定の単位遅延量を遅延させた遅延信号を生成し、生成した遅延信号を出力信号として出力する。遅延回路３１〜３４及び３Nは、直列に接続され、遅延回路３１〜３４及び３Nの各出力端子と、選択部３５の入力端子Ｉ１〜Ｉ４及びＩＮとがそれぞれ接続されている。また、遅延回路３１の入力端子には、変調部８１によって生成された参照信号（変調信号）が供給される。すなわち、遅延回路３１〜３４及び３Nは、参照信号（変調信号）に対して、それぞれ遅延量の異なる遅延信号を選択部３５に出力する。
【００６８】
選択部３５は、遅延量記憶部９２に予め記憶されている所定の遅延量Δｔに基づいて、入力端子Ｉ１〜Ｉ４及びＩＮに供給される遅延量の異なる遅延信号のうちから、遅延参照信号（遅延変調信号）として出力する信号を選択する。すなわち、選択部３５は、所定の遅延量Δｔに基づいて選択した遅延信号を遅延参照信号（遅延変調信号）として出力する。
このように、遅延生成部３０は、遅延量記憶部９２に記憶されている所定の遅延量Δｔに応じた遅延参照信号を位置検出部８０に供給する。本実施形態では、遅延量記憶部９２に記憶されている所定の遅延量Δｔの値を変更することにより、遅延信号生成部８３ａは、遅延参照信号の参照信号に対する遅延量を変更することができる。
【００６９】
再び図６に戻り、設定装置１５は、遅延設定部１６を備えている。
遅延設定部１６は、遅延量記憶部９２に記憶する所定の遅延量Δｔを計測して定め（設定し）、定めた（設定した）所定の遅延量Δｔを遅延量記憶部９２に記憶させる。
一例として、遅延設定部１６は、例えば、ノードＢの遅延参照信号と受光素子７１が受光してゲインコントロールアンプ８４ａを介して出力されたノードＣの受光信号とのリサージュ波形を生成する。遅延設定部１６は、生成したリサージュ波形に基づいて、受光信号に含まれる変調成分の位相と、遅延参照信号の位相とを一致させるように、所定の遅延量Δｔを定める（設定する）。すなわち、所定の遅延量Δｔは、遅延参照信号と受光信号とのリサージュ波形に基づいて、受光信号に含まれる変調成分の位相と、遅延参照信号の位相とを一致させるように定められている。
【００７０】
次に、本実施形態におけるエンコーダ装置１の動作について説明する。
本実施形態におけるエンコーダ装置１の基本的な動作は、第２の実施形態と同様である。本実施形態では、エンコーダ装置１は、遅延信号生成部８３ａの遅延生成部３０が、遅延量記憶部９２に記憶されている所定の遅延量Δｔに応じて、遅延参照信号の参照信号に対する遅延量を変更する。
【００７１】
一例として、遅延生成部３０は、Ｎ個の遅延回路３１〜３４及び３Nが直列に接続されており、選択部３５が、遅延回路３１〜３４及び３Nのうちの１つの所定の遅延量Δｔに対応する出力信号（遅延信号）を遅延参照信号として出力する。例えば、遅延回路３１〜３４及び３Nの各遅延量（所定の単位遅延量）が遅延量ＤＴである場合、遅延回路３１の出力における参照信号に対する遅延量は、遅延量ＤＴである。また、遅延回路３２の出力における参照信号に対する遅延量は、遅延量（２×ＤＴ）である。
例えば、遅延量記憶部９２に記憶されている所定の遅延量Δｔに対応する遅延量が遅延量（２×ＤＴ）である場合、選択部３５は、所定の遅延量Δｔに基づいて、遅延回路３２の出力を選択し、遅延参照信号として出力する。すなわち、この場合、遅延生成部３０は、遅延量ＤＴの倍数でＮ段階に所定の遅延量Δｔを変更することができる。
【００７２】
次に、本実施形態における設定装置１５の遅延設定部１６の動作について説明する。
図８は、本実施形態における遅延設定部１６の処理の一例を示すフローチャートである。
図８において、遅延設定部１６は、まず、所定の遅延量Δｔの初期値を遅延量記憶部９２に記憶させる（ステップＳ１０１）。
次に、遅延設定部１６は、ノードＢの遅延参照信号とノードＣの受光信号とのリサージュ波形を生成する（ステップＳ１０２）。
次に、遅延設定部１６は、生成したリサージュ波形に基づいて、受光信号に含まれる変調成分の位相と、遅延参照信号の位相とが一致しているか否かを判定する（ステップＳ１０３）。遅延設定部１６は、受光信号に含まれる変調成分の位相と、遅延参照信号の位相とが一致していると判定した場合に、処理をこの所定の遅延量Δｔの設定処理を終了させる。また、遅延設定部１６は、受光信号に含まれる変調成分の位相と、遅延参照信号の位相とが一致していないと判定した場合に、処理をステップＳ１０４に進める。
【００７３】
ステップＳ１０４において、遅延設定部１６は、所定の遅延量Δｔの値を変更して遅延量記憶部９２に記憶させ、処理をステップＳ１０２に戻す。
このように、ステップＳ１０２からステップＳ１０４の処理が、ステップＳ１０３において、受光信号に含まれる変調成分の位相と、遅延参照信号の位相とが一致していると判定されるまで繰り返される。
【００７４】
図９は、本実施形態におけるリサージュ波形の一例を示す図である。
図９において、リサージュ波形の横軸はノードＢの遅延参照信号に対応し、リサージュ波形の縦軸はノードＣの受光信号に対応する。
図９（ａ）は、ノードＢの遅延参照信号の位相と、ノードＣの受光信号に含まれる変調成分の位相とが一致していない場合の波形（Ｗ６、Ｗ７）を示している。また、図８（ｂ）は、ノードＢの遅延参照信号の位相と、ノードＣの受光信号に含まれる変調成分の位相とが一致している場合の波形Ｗ８を示している。
【００７５】
図９（ａ）に示すように、ノードＢの遅延参照信号の位相と、ノードＣの受光信号に含まれる変調成分の位相とが一致していない場合、リサージュ波形は、波形Ｗ６及びＷ７が一致しない２つの波形が形成される。この状態において、遅延設定部１６が、図８におけるステップＳ１０２からステップＳ１０４の処理を繰り返すことによって、図９（ｂ）に示すような波形Ｗ８を得る。ノードＢの遅延参照信号の位相と、ノードＣの受光信号に含まれる変調成分の位相とが一致している場合、リサージュ波形は、波形Ｗ８のように、１つの波形が形成される。このように、遅延設定部１６は、生成したリサージュ波形に基づいて、受光信号に含まれる変調成分の位相と、遅延参照信号の位相とを一致させるように、所定の遅延量Δｔを定める（設定する）。
【００７６】
なお、上記の実施形態では、所定の遅延量Δｔがリサージュ波形を用いて設定される形態を説明したが、例えば、遅延設定部１６が、受光信号に含まれる変調成分の位相と変調信号の位相との位相差を計測し、計測した位相差基づいて所定の遅延量Δｔが定められる形態でもよい。この場合、エンコーダ装置１において、所定の遅延量Δｔは、受光信号に含まれる変調成分の位相と変調信号の位相との位相差に基づいて、予め定められている形態でもよい。
また、設定装置１５は、エンコーダ装置１の出荷前の検査、校正処理、部品交換などの修理などの際にエンコーダ装置１に接続され、所定の遅延量Δｔを設定する設定処理を実行する。
【００７７】
以上のように、本実施形態におけるエンコーダ装置１は、所定の遅延量Δｔを記憶している遅延量記憶部９２を備える。遅延信号生成部８３ａは、遅延生成部３０が、遅延量記憶部９２に記憶されている所定の遅延量Δｔに応じて、参照信号を遅延させる。
これにより、遅延量記憶部９２に記憶されている所定の遅延量Δｔの値を変更することにより、遅延参照信号の参照信号に対する遅延量を変更することができる。そのため、本実施形態におけるエンコーダ装置１は、光源部２における位相遅れ特性の経時変化や光源部２の部品交換による位相遅れ特性の変化に対して、所定の遅延量Δｔの値を補正することができる。よって、本実施形態におけるエンコーダ装置１は、スケール６の位置情報を高精度に検出することができる。
【００７８】
また、本実施形態では、所定の遅延量Δｔは、遅延参照信号と受光信号とのリサージュ波形に基づいて、受光信号に含まれる変調成分の位相と、遅延参照信号の位相とを一致させるように定められている。
これにより、変調信号に対する光源部２（光源２１）における変調の位相遅れ量に基づいて所定の遅延量Δｔを定めた場合（品種及び使用条件によって定まる位相遅れ量）に比べて、本実施形態におけるエンコーダ装置１は、所定の遅延量Δｔを正確に設定することができる。そのため、本実施形態におけるエンコーダ装置１は、変調信号に対する光源部２（光源２１）における変調の位相遅れ量に基づいて所定の遅延量Δｔを定めた場合に比べて、スケール６の位置情報を高精度に検出することができる。
【００７９】
また、本実施形態では、所定の遅延量Δｔは、受光信号に含まれる変調成分の位相と変調信号の位相との位相差に基づいて、予め定められていてもよい。
これにより、リサージュ波形に基づいて所定の遅延量Δｔを定めた場合と同様に、本実施形態におけるエンコーダ装置１は、所定の遅延量Δｔを正確に設定することができる。そのため、本実施形態におけるエンコーダ装置１は、変調信号に対する光源部２（光源２１）における変調の位相遅れ量に基づいて所定の遅延量Δｔを定めた場合に比べて、スケール６の位置情報を高精度に検出することができる。
【００８０】
また、本実施形態では、設定装置１５は、所定の遅延量Δｔを計測して定める遅延設定部１６を備える。遅延設定部１６は、上述のように計測に基づいて、所定の遅延量Δｔを定めて、遅延信号生成部８３ａに記憶させる。そのため、設定装置１５は、所定の遅延量Δｔを正確に設定することができる。設定装置１５によって所定の遅延量Δｔが正確に設定されるので、本実施形態におけるエンコーダ装置１は、スケール６の位置情報を高精度に検出することができる。
【００８１】
また、本実施形態では、遅延設定部１６は、ノードＢの遅延参照信号とノードＣの受光信号とのリサージュ波形を生成する。遅延設定部１６は、生成したリサージュ波形に基づいて、所定の遅延量Δｔを定める（設定する）。
これにより、設定装置１５は、所定の遅延量Δｔが正確に設定することができる。
【００８２】
［第４の実施形態］
図１０は、第４の実施形態によるエンコーダ装置１の構成を示す概略ブロック図である。
図１０において、図６と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。また、本実施形態において、検出ヘッド９及びスケール６の構成は、図１に示される構成と同一である。本実施形態では、エンコーダ装置１は、第３の実施形態における信号処理部８ｂの代わりに信号処理部８ｃを備えている。
【００８３】
信号処理部８ｃは、位置検出部８０、変調部８１、ＤＡＣ８２、遅延信号生成部８３ａ、遅延量記憶部９２、ゲインコントロールアンプ（８４ａ、８５ａ）及び遅延設定部１６を備えている。信号処理部８ｃは、遅延設定部１６を備えている点が信号処理部８ｂと異なり、遅延設定部１６を除く他の構成は、信号処理部８ｂと同様である。以下、遅延設定部１６について説明する。
【００８４】
遅延設定部１６は、第３の実施形態における設定装置１５が備える遅延設定部１６と同様の構成である。つまり、遅延設定部１６は、第３の実施形態と同様に、所定の遅延量Δｔを計測して定める。すなわち、遅延設定部１６は、例えば、ノードＢの遅延参照信号と受光素子７１が受光してゲインコントロールアンプ８４ａを介して出力されたノードＣの受光信号とのリサージュ波形を生成する。遅延設定部１６は、生成したリサージュ波形に基づいて、受光信号に含まれる変調成分の位相と、遅延参照信号の位相とを一致させるように、所定の遅延量Δｔを定める（設定する）。
【００８５】
次に、本実施形態におけるエンコーダ装置１の動作について説明する。
本実施形態におけるエンコーダ装置１の基本的な動作は、第３の実施形態と同様である。本実施形態では、エンコーダ装置１は、遅延設定部１６が、所定の遅延量Δｔを設定する設定処理を行う。なお、この遅延設定部１６による所定の遅延量Δｔを設定する設定処理は、図８に示されるフローチャートの処理と同様である。
なお、エンコーダ装置１は、この遅延設定部１６による設定処理を予め定められた期間ごとに実行してもよいし、メンテナンスモードなどを設けて、メンテナンスモードにおいて、実行してもよい。また、エンコーダ装置１は、エンコーダ装置１の使用時ごとにこの設定処理を実行してもよい。
【００８６】
以上のように、本実施形態におけるエンコーダ装置１は、所定の遅延量Δｔを計測して定める遅延設定部１６を備える。すなわち、遅延設定部１６は、上述の計測に基づいて、所定の遅延量Δｔを定めて、遅延信号生成部８３ａに記憶させる。
これにより、本実施形態におけるエンコーダ装置１は、設定装置１５を用いずに、所定の遅延量Δｔを正確に設定することができる。すなわち、本実施形態におけるエンコーダ装置１は、光源部２における位相遅れ特性の経時変化や光源部２の部品交換による位相遅れ特性の変化に対して、設定装置１５を用いずに、所定の遅延量Δｔの値を補正することができる。よって、本実施形態におけるエンコーダ装置１は、常に所定の遅延量Δｔの値を適切な値に設定することができるので、スケール６の位置情報を高精度に検出することができる。
【００８７】
［第５の実施形態］
次に、上記の各実施形態におけるエンコーダ装置１を駆動装置に適用した場合の一実施形態について説明する。
図１１は、本実施形態における駆動装置１００の構成を示す概略ブロック図である。
本実施形態は、上記の各実施形態におけるエンコーダ装置１を使用して、移動体を駆動する駆動装置１００である。なお、本実施形態では、移動体の一例としてステージ１２を駆動するステージ装置について説明する。
【００８８】
図１１において、ステージ装置である駆動装置１００（装置）は、エンコーダ装置１（１ａ）、ステージ１２、駆動部１１及び制御装置１０（制御部）を備えている。この図において、図１と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
エンコーダ装置１は、スケール６、検出ヘッド９、及び信号処理部８（８ａ〜８ｃ）を備えている。
【００８９】
ステージ１２（移動体）は、例えば、スケール６又は検出ヘッド９と固定されており、駆動部１１によって駆動（移動）される。すなわち、ステージ１２は、スケール６又は検出ヘッド９に接続されている。
駆動部１１は、ステージ１２をスケール６における位置検出方向に相対的に駆動する。
制御装置１０（制御部）は、制御信号線Ｃ１を介してエンコーダ装置１の信号処理部８（８ａ〜８ｃ）と接続されている。この制御信号線Ｃ１を介して、エンコーダ装置１は、上述した位置情報を制御装置１０に供給する。
また、制御装置１０は、制御信号線Ｃ２を介して駆動部１１と接続されている。制御装置１０は、この制御信号線Ｃ２を介して駆動部１１を制御する。
【００９０】
制御装置１０は、エンコーダ装置１から供給されたステージ１２の位置情報に基づいて、駆動部１１を制御する。
【００９１】
以上のように、本実施形態における駆動装置１００は、エンコーダ装置１と、スケール６又は検出ヘッド９に接続されているステージ１２とを備えている。
エンコーダ装置１が、スケール６の位置情報を高精度に検出することができるため、本実施形態における駆動装置１００は、ステージ１２の位置情報を高精度に検出することができる。これにより、本実施形態における駆動装置１００は、高精度にステージ１２の位置を制御することができる。
【００９２】
なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
上記の各実施形態において、受光部７は、２つの受光素子（７１、７２）を備える形態を説明したが、１つの受光素子を備えて、受光素子において、干渉光Ｌ１２及びＬ２３を合成した受光信号を出力する形態でもよい。
【００９３】
また、上記の各実施形態において、受光部７にアンプ（８４、８５）又はゲインコントロールアンプ（８４ａ、８５ａ）が含まれる形態を説明したが、受光部７にアンプ（８４、８５）又はゲインコントロールアンプ（８４ａ、８５ａ）が含まれない形態でもよい。また、光源部２にドライブ部２２が含まれる形態を説明したが、光源部２にドライブ部２２が含まれない形態（ドライブ部２２が信号処理部８に含まれる形態）でもよい。
【００９４】
また、上記の各実施形態において、検出ヘッド９は、信号処理部８（８ａ〜８ｃ）を含まない形態を説明したが、信号処理部８（８ａ〜８ｃ）を含む形態でもよい。
また、上記の各実施形態において、スケール６がリニアスケールである形態について説明したが、円盤型や扇型のスケール６を用いてロータリー式のエンコーダに適用する形態でもよい。
また、上記の各実施形態において、検出ヘッド９が固定され、スケール６が変位方向に移動する形態を説明したが、スケール６が固定され、検出ヘッド９が変位方向に移動する形態でもよい。
【００９５】
また、上記の各実施形態において、変調部８１によって生成される参照信号が変調信号である形態について説明したが、これに限定されるものではない。参照信号は、位置検出部８０の内挿処理方式によって種々の形態が考えられ、変調信号に応じて生成された参照信号でもよいし、変調信号に対応している参照信号であれば、他の形態でもよい。
また、上記の各実施形態において、変調部８１は、照射光の波長を変調させる変調信号を生成する形態を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、変調部８１は、光源部２が射出する照射光の光量を周期的に変調する形態でもよい。
【００９６】
また、上記の第２〜第４の各実施形態において、ゲインコントロールアンプ（８４ａ、８５ａ）の利得を制御する信号として変調信号を用いる形態を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、変調信号に基づいて生成された制御信号を用いる形態でもよい。
【００９７】
また、上記の第３の実施形態において、設定装置１５が所定の遅延量Δｔの値を計測により設定し、エンコーダ装置１の遅延量記憶部９２に所定の遅延量Δｔを設定する形態を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、オシロスコープなどの計測装置とパーソナルコンピュータ（ＰＣ）などの制御装置１０とを利用して所定の遅延量Δｔを設定してもよい。
この場合、エンコーダ装置１のノードＢにおける遅延参照信号の信号線をオシロスコープのＸ軸入力端子に、ノードＣにおける受光信号の信号線をオシロスコープのＹ軸入力端子に、それぞれ接続する。また、設定を行う作業者が、ノードＰＣからエンコーダ装置１の遅延量記憶部９２に記憶されている所定の遅延量Δｔを変更し、オシロスコープに表示されるリサージュ波形を観察する。作業者は、リサージュ波形を観察しながら、ノードＢの遅延参照信号の位相と、ノードＣの受光信号に含まれる変調成分の位相とが一致するように、ノードＰＣからエンコーダ装置１の遅延量記憶部９２に記憶されている所定の遅延量Δｔを変更する。
このように、第３の実施形態におけるエンコーダ装置１は、特別な設定装置１５を利用せずに、簡易な方法により、所定の遅延量Δｔを適切に変更することができる。
【００９８】
また、上記の第３及び第４の実施形態は、ゲインコントロールアンプ（８４ａ、８５ａ）を備える形態を説明したが、第１の実施形態であるゲインコントロールアンプ（８４ａ、８５ａ）を備えない形態において、第３及び第４の実施形態を適用してもよい。すなわち、第１〜第４の実施形態のうちのいずれかを単独で実施する形態でもよいし、第１〜第４の実施形態のうちの複数の形態を組み合わせて実施する形態でもよい。
【００９９】
また、上記の第３及び第４の実施形態において、遅延生成部３０は、遅延回路３１〜３４及び３Nを用いる形態を説明したがこれに限定されるものではない。例えば、参照信号及び遅延参照信号は、アナログ信号でもよいし、デジタル信号でもよい。参照信号及び遅延参照信号がデジタル信号である場合、遅延生成部３０は、シフトレジスタを用いて遅延量を変更する形態でもよい。この形態では、シフトレジスタに供給するクロック信号の周波数を変更することにより、より精密に所定の遅延量Δｔを変更することができる。
【０１００】
また、上記の第３及び第４の実施形態において、遅延量記憶部９２にＥＥＰＲＯＭを用いる形態を説明したが、他の不揮発性メモリを用いる形態でもよい。また、遅延生成部３０は、遅延量記憶部９２に記憶されている所定の遅延量Δｔの値を直接読み出して使用する形態を説明したが、レジスタなどの一時記憶部に読み出した値を使用する形態でもよい。また、遅延生成部３０は、遅延量記憶部９２に記憶されている所定の遅延量Δｔの値は、所定の遅延量Δｔの値に基づいて変換された値でもよい。この場合、遅延生成部３０は、所定の遅延量Δｔの値に基づいて変換された値によって遅延量を変更する形態でもよい。
【０１０１】
また、上記の第３及び第４の実施形態において、所定の遅延量Δｔを設定する際に、ノードＢの遅延参照信号の位相と、ノードＣの受光信号に含まれる変調成分の位相とが一致するように設定している形態を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、所定の遅延量Δｔは、ノードＢの遅延参照信号の位相と、受光素子７２によって受光されて出力された受光信号に含まれる変調成分の位相とが一致するように定められてもよい。
【０１０２】
また、上記の第５の実施例において、ステージ１２を移動方向（例、一方向）に駆動する駆動装置１００に上記の各実施形態におけるエンコーダ装置１を適用する形態を説明したが、この形態に限定されるものではない。例えば、ＸＹ移動ステージ、３次元計測装置、モータ装置、工作機械、精密機械、半導体のチップマウンタ、ステッパ装置などの装置に適用してもよい。
また、上記の各実施形態において透過型のスケール６を用いる形態を説明したが、本実施形態は反射型のスケールを用いるような反射型のエンコーダ装置に適用してもよい。
【０１０３】
また、上記の各実施形態において、信号処理部８（８ａ〜８ｃ）の各部は、専用のハードウェアによって実現されてもよく、また、信号処理部８（８ａ〜８ｃ）の各部は、メモリ及びＣＰＵ（Central Processing Unit）により構成され、信号処理部８（８ａ〜８ｃ）の各機能は、プログラムによって実現されてもよい。
【０１０４】
上述の信号処理部８（８ａ〜８ｃ）は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した信号処理部８（８ａ〜８ｃ）の処理過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１０５】
１…エンコーダ装置、２…光源部、６…スケール、７…受光部、９…検出ヘッド、１２…ステージ、１６…遅延設定部、３０…遅延生成部、６１…パターン、８０…位置検出部、８３，８３ａ…遅延信号生成部、８４ａ，８５ａ…ゲインコントロールアンプ、９２…遅延量記憶部、１００…駆動装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンコーダ装置、及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、移動体とともに移動するスケールに、所定の変調信号に基づいて変調された照射光を照射して、その反射光又は透過光を受光して得られる受光信号と、変調信号とを比較することで、スケールの位置情報を検出するエンコーダ装置が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２を参照）。このようなエンコーダ装置として、例えば、照射光の波長変調によって変調された受光信号を得て内挿処理を行う波長変調型のエンコーダ装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６，６３９，６８６明細書
【特許文献２】特開２００７−３３３７２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、上述のようなエンコーダ装置では、光源であるレーザダイオードの電流を変調して照射光の波長変調を行っている。しかしながら、変調による電流の変化と照射光の波長変化との間に時間遅れが生じる場合があるため、上述のようなエンコーダ装置は、スケールの位置情報の検出精度が低下する場合がある。
このように、上述のようなエンコーダ装置は、スケールの位置情報を高精度に検出することが困難な場合があるという課題があった。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決すべくなされたもので、その目的は、スケールの位置情報を高精度に検出することができるエンコーダ装置、及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題を解決するために、本発明の一実施形態は、照射光を射出する光源部と、少なくとも移動方向に前記光源部と相対的に移動可能であって、前記照射光が入射され、前記移動方向に沿って形成されたパターンを有するスケールと、前記照射光を変調させる変調信号と、前記変調信号に応じた参照信号とを生成する変調部と、前記照射光を受光して、受光した前記照射光に応じた受光信号を出力する受光部と、前記参照信号を遅延させて遅延参照信号を生成する遅延信号生成部と、前記遅延信号生成部によって生成された前記遅延参照信号と前記受光信号とに基づいて、前記移動方向における前記スケールの位置情報を検出する位置検出部と、を備えることを特徴とするエンコーダ装置である。
【０００７】
また、本発明の一実施形態は、上記に記載のエンコーダ装置と、前記スケール又は前記エンコーダ装置の検出ヘッドに接続された移動体と、を備えることを特徴とする装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、スケールの位置情報を高精度に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態によるエンコーダ装置を示す模式図である。
【図２】第１の実施形態におけるエンコーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図３】第１の実施形態における受光信号の波形の一例を示す図である。
【図４】第２の実施形態におけるエンコーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図５】第２の実施形態における受光信号の波形の一例を示す図である。
【図６】第３の実施形態におけるエンコーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図７】同実施形態における遅延生成部の構成を示すブロック図である。
【図８】本実施形態における遅延設定部１６の処理の一例を示すフローチャートである。
【図９】同実施形態におけるリサージュ波形の一例を示す図である。
【図１０】第４の実施形態におけるエンコーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】本実施形態における駆動装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態によるエンコーダ装置について図面を参照して説明する。
【００１１】
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態によるエンコーダ装置１（位置検出装置）の構成を示す模式図である。
この図において、エンコーダ装置１は、所定の移動方向（例えば、Ｘ軸方向などの一方向）に相対的に移動するスケール６（移動格子）の位置情報（例えば、スケール６の移動方向、移動量、あるいは変位など）を検出する光学式のリニアエンコーダである。なお、この図において、紙面において上方に向かう方向をＹ軸の正方向、紙面において右方向をＸ軸の正方向、紙面において裏面から表面に向かう方向をＺ軸の正方向として、以下説明する。すなわち、スケール６の移動方向をＸ軸方向、光源部２の照射方向をＹ軸の負方向として、以下説明する。
【００１２】
図１において、本実施形態のエンコーダ装置１は、光源部２、コリメータレンズ３、光分岐部材４１、ガラスブロック４２、インデックス格子（基準部材）５、スケール６、受光部７、及び信号処理部８を備えている。
なお、光源部２、コリメータレンズ３、光分岐部材４１、ガラスブロック４２、インデックス格子５、及び受光部７の受光素子（７１、７２）は、検出ヘッド９に対応する。光源部２、コリメータレンズ３、光分岐部材４１、ガラスブロック４２、インデックス格子５、及び受光部７の受光素子（７１、７２）は、検出ヘッド９に一体的に支持されている。検出ヘッド９は、スケール６と所定の間隔を保つように、配置されている。また、検出ヘッド９とスケール６とは、上述したＸ軸方向に、相対的に移動する。また、受光部７には、信号処理部８の一部である、後述するアンプ（８４、８５）（図２）が含まれる。
【００１３】
光源部２１は、コリメータレンズ３、光分岐部材４１、ガラスブロック４２、インデックス格子５、及びスケール６を介して、受光部７に照射光を射出する。光源部２は、光源２１と、ドライブ部２２とを有する。なお、光源部２は、ドライブ部２２を含まない構成としてもよい。
光源２１は、例えばレーザ光を射出するレーザダイオードなどのレーザ素子であって、変調部８１（図２）により波長が変調されたコヒーレントな光を−Ｙ軸方向側に向けて射出する。
ドライブ部２２は、例えば、光源２１を駆動する電流を供給する駆動アンプである。ドライブ部２２は、信号処理部８の変調部８１（図２）から供給された変調信号に基づいて波長が周期的に変調された照射光を光源２１に射出させる。
コリメータレンズ３は、光源２１から射出された光を受光し、Ｙ軸方向の平行光に偏向する。
【００１４】
光分岐部材４１は、光源部２から射出された光を受光し、受光した光を複数の光線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３に分ける。すなわち、光分岐部材４１は、例えば、光線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３に対応する位置で光を透過させ、他の部分は光を遮断するような、部分的に透過率の異なるマスクからなり、コリメータレンズ３から射出された平行光の光軸（Ｙ軸方向）と直交する位置（Ｘ軸方向）に受光面が配置されている。よって、光分岐部材４１に入射した平行光は、光線Ｌ１〜Ｌ３に分岐され射出される。
【００１５】
ガラスブロック４２は、光源部２から射出された複数の光線のうち少なくとも一部の光の光路長を変更する光路長変更部である。ガラスブロック４２は、例えば、光分岐部材４１とスケール６との間の光線Ｌ２が射出される位置に配置され、光分岐部材４１から射出された光線Ｌ２を透過させる。ガラスブロック４２は、所定の屈折率Ｎ１を有し、光分岐部材４１から射出された光線Ｌ２の進行方向（例えば、Ｙ軸方向）に、所定の厚さＤを有する。
【００１６】
よって、ガラスブロック４２を透過する光線Ｌ２の光路長は、この屈折率Ｎ１及び厚さＤの大きさに応じて、例えば空気中を透過する光線Ｌ１および光線Ｌ３の光路長に比べて長くなる。つまり、ガラスブロック４２は、光源２１からスケール６における光路としての実質的な距離が等しい光線Ｌ１、Ｌ２間に対して、ガラスブロック４２によって光線Ｌ１、Ｌ２同士の光路長を相対的に変更される。これにより、例えば、光線Ｌ２の光路長が、光線Ｌ１の光路長に比べて長くなる。また同様に、光線Ｌ２、Ｌ３間においても、ガラスブロック４２によって光線Ｌ２、Ｌ３の光路長が相対的に変更される。これにより、例えば、光線Ｌ２の光路長が、光線Ｌ３の光路長に比べて長くなる。
【００１７】
一例として、光線Ｌ２の光源２１からスケール６における光路長は、光線Ｌ１および光線Ｌ３の光源２１からスケール６における光路長に比べて長く、ガラスブロック４２は、スケール６上又はスケール６の近傍の光路に形成される交差領域に入射する複数の光線同士の光路長を相対的に変更することができる。
これにより、ガラスブロック４２を透過する光線Ｌ２は、光線Ｌ１、Ｌ３と、光路としての実質的な距離が同じであっても、スケール６の入射面において波面の位相が遅れる。ここで、光路長とは、空間的な距離に屈折率をかけた光学的距離を含むものである。
【００１８】
インデックス格子５は、スケール６上又はスケール６の近傍の光路において少なくとも２つの交差領域を形成するように、光分岐部材４１から射出された複数の光線Ｌ１〜Ｌ３の進行方向をそれぞれ変更する光偏向部材である。
インデックス格子５は、例えば、スケール６と同じピッチで格子状のパターンが形成された回折格子であって、インデックスパターン５１を有する透過型の回折格子である。インデックスパターン５１は、Ｘ軸方向に沿って周期的に形成された回折パターンである。インデックス格子５は、入射光に基づき、複数の回折光を生成し、例えば、所定の入射光を±１次回折光に回折する。
【００１９】
一例として、インデックス格子５は、入射した光線Ｌ１〜Ｌ３をそれぞれ±１次回折光に回折し、光線Ｌ１に基づく＋１次回折光Ｌｐ１（第３の光線）、光線Ｌ２に基づく−１次回折光Ｌｍ２（第１の光線）および＋１次回折光Ｌｐ２（第２の光線）、光線Ｌ３に基づく−１次回折光Ｌｍ３（第４の光線）を射出する。なお、上述の通り、＋１次回折光Ｌｐ１と−１次回折光Ｌｍ３は、光源部２からスケール６までの光路長（以下、第１の光路長という）が等しく、光線Ｌ２に基づく−１次回折光Ｌｍ２および＋１次回折光Ｌｐ２の光源部２からスケール６までの光路長（以下、第２の光路長という）が等しく、第１の光路長に比べて第２の光路長の方が長い。また上述の通り、＋１次回折光Ｌｐ１と−１次回折光Ｌｍ３とが、また、光線Ｌ２に基づく−１次回折光Ｌｍ２と＋１次回折光Ｌｐ２とが、それぞれ同一の光からなる。
【００２０】
スケール６は、少なくとも一方向に光源部２と相対的に移動可能であって、光源部２によって射出された照射光が入射される。スケール６は、検出ヘッド９に対して相対的にＸ軸方向に変位する。スケール６は、移動方向に沿って形成されたパターン６１を有している。なお、パターン６１は、例えば、透過型の回折パターンであって、移動方向（例えば、Ｘ軸方向）に沿って周期的に形成された回折パターンである。
【００２１】
スケール６は、光源部２から射出される照射光のうち少なくとも複数の光線が入射する入射面を有する。また、スケール６は、入射面において、インデックス格子５によって回折された回折光が重なり合う交差領域Ｍ１、Ｍ２が複数形成されるように位置され、複数の交差領域Ｍ１、Ｍ２に入射した回折光を、進行方向が実質的に同一方向となるように射出面から射出する。例えば、スケール６上の交差領域Ｍ１に入射した＋１次回折光Ｌｐ１および−１次回折光Ｌｍ２は、一部が重なり合うことで干渉し、干渉光Ｌ１２として−Ｙ軸方向側に射出される。また、スケール６上の交差領域Ｍ２に入射した＋１次回折光Ｌｐ２および−１次回折光Ｌｍ３は、一部が重なり合うことで干渉し、干渉光Ｌ２３として、干渉光Ｌ１２と実質的に同一方向の−Ｙ軸方向側に射出される。ここで、交差領域とは、スケール６又はスケール６の近傍の光路の入射面において、入射する複数の光が重なり合う領域であって、干渉縞が形成される領域をいう。
【００２２】
本実施の形態において、スケール６は、スケール６の射出面側の光路に配置されている受光部７の受光素子７１、７２に向けて干渉光Ｌ１２、Ｌ２３を射出する。すなわち、＋１次回折光Ｌｐ１及び−１次回折光Ｌｍ２に基づく干渉光Ｌ１２は、受光素子７１に入射され、＋１次回折光Ｌｐ２及び−１次回折光Ｌｍ３に基づく干渉光Ｌ２３は、受光素子７２に入射される。
【００２３】
受光部７は、光源部２から射出される照射光（ここでは、干渉光Ｌ１２、Ｌ２３）を受光して、受光した照射光に応じた受光信号を出力する。本実施形態において、受光部７は、受光素子（７１、７２）、及び、後述するアンプ（８４、８５）（図２）を有している。
受光素子（７１、７２）は、例えば、フォトダイオードなどの受光素子であり、それぞれスケール６の異なる位置から射出した干渉光Ｌ１２、Ｌ２３を受光し、干渉光Ｌ１２、Ｌ２３の干渉強度を示す光電変換信号を受光信号として出力する。
【００２４】
なお、スケール６上又はスケール６の近傍の光路の交差領域Ｍ１に入射する＋１次回折光Ｌｐ１および−１次回折光Ｌｍ２の干渉による干渉光Ｌ１２（第１の干渉光）と、スケール６上の交差領域Ｍ２に入射した＋１次回折光Ｌｐ２および−１次回折光Ｌｍ３による干渉光Ｌ２３（第２の干渉光）とは、互いに逆位相となる。受光素子（７１、７２）によって検出される干渉光Ｌ１２、Ｌ２３のそれぞれに基づく干渉強度は、変調部８１によって与えられた変調に関する数値項目が互いに逆位相となる。よって、受光素子（７１、７２）によって検出される干渉光Ｌ１２、Ｌ２３のそれぞれに基づく干渉強度を加算することによって、変調に関する数値項目を互いに打ち消し合うことができる。
【００２５】
信号処理部８は、光源部２に供給する変調信号を生成し、受光部７が出力する受光信号に基づいて、移動方向（Ｘ軸方向）におけるスケール６の位置を検出し、位置情報（例、位置ｘ）を出力する。
【００２６】
次に、信号処理部８の構成について図２を参照して説明する。
図２は、本実施形態におけるエンコーダ装置１の構成を示す概略ブロック図である。
図２において、図１と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
この図２において、信号処理部８は、位置検出部８０、変調部８１、ＤＡＣ（Digital to Analog Converter）８２、遅延信号生成部８３、及びアンプ（８４、８５）を備えている。また、位置検出部８０は、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）（８６、８７）、デコーダ部（８８、８９）、加算器９０、及び除算器９１を備えている。
【００２７】
変調部８１（信号発生器）は、例えば、シンセサイザなどの信号発生器であり、光源２１に供給される電流を変化させることによって、光源２１から射出される照射光の波長を周期的に変化させる。つまり、変調部８１は、変調信号によって、照射光の波長を変調させる。一例として、変調部８１は、照射光の波長を周期的に変化させる変調信号（例えば、ｓｉｎωｔ）を生成し、生成した変調信号を、ＤＡＣ８２を介してドライブ部２２に供給する。また、変調部８１は、位置検出部８０がスケール６の位置情報を検出する際に参照される参照信号を生成し、生成した参照信号を遅延信号生成部８３に供給する。なお、この参照信号は、上述した変調信号に応じた（対応した）信号であり、変調信号に応じて変化する信号である。本実施形態では、変調信号をそのまま参照信号として用いる場合の一例を説明する。
【００２８】
ＤＡＣ８２は、例えば、Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ）コンバータ回路であり、変調部８１が生成した変調信号をアナログ信号に変換し、変換したアナログ信号を変調信号としてドライブ部２２に供給する。
【００２９】
遅延信号生成部８３は、変調部８１によって生成された参照信号（変調信号）を遅延させて遅延参照信号（遅延変調信号）を生成する。遅延信号生成部８３は、遅延参照信号の位相が受光部７によって受光された受光信号に含まれる変調成分の位相と一致するように、遅延変調信号を生成する。一例として、遅延信号生成部８３は、所定の遅延量Δｔに基づいて参照信号（変調信号）を遅延させて、遅延参照信号（遅延変調信号）を生成する。本実施形態では、この所定の遅延量Δｔは、変調部８１によって生成された変調信号に対する光源部２における変調の位相遅れ量に基づいて予め定められている。
遅延信号生成部８３は、生成した遅延参照信号（遅延変調信号）を位置検出部８０に供給する。
【００３０】
例えば、レーザダイオードなどの光源２１は、変調信号に対して位相遅れが生じる場合がある。レーザダイオードの場合、この位相遅れは、レーザダイオードの内部の熱効果によって生じる。このため、レーザダイオードの品種及び使用条件を決めると、この位相遅れ量はほぼ一定に定まる。したがって、本実施形態では、レーザダイオードの品種及び使用条件によって定まる位相遅れ量を所定の遅延量Δｔとして適用する。この場合、エンコーダ装置１ごとに、所定の遅延量Δｔを調整することなく、エンコーダ装置１を量産することができる。なお、レーザダイオードの品種及び使用条件によって定まる位相遅れ量は、実際の計測により取得してもよいし、シミュレーションなどの手段により、演算によって算出して取得してもよい。
【００３１】
アンプ８４は、例えば、増幅回路であり、受光部７の受光素子７１が受光して出力した受光信号を所定の利得（ゲイン）によって増幅する。アンプ８４は、増幅した受光信号を位置検出部８０のＡＤＣ８６に供給する。
アンプ８５は、例えば、増幅回路であり、受光部７の受光素子７２が受光して出力した受光信号を所定の利得（ゲイン）によって増幅する。アンプ８５は、増幅した受光信号を位置検出部８０のＡＤＣ８７に供給する。
なお、本実施形態において、アンプ（８４、８５）は、受光部７に含まれる。
【００３２】
位置検出部８０は、遅延信号生成部８３によって生成された遅延参照信号と受光信号とに基づいて、移動方向におけるスケール６の位置情報（例えば、スケール６の位置ｘ）を検出する。位置検出部８０は、検出したスケール６の位置情報を、例えば、エンコーダ装置１を制御する制御装置１０に出力する。すなわち、位置検出部８０は、遅延参照信号と受光信号とに基づいて、内挿処理を行う。
【００３３】
ＡＤＣ８６は、例えば、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）コンバータ回路であり、アンプ８４から供給された受光信号をデジタル信号に変換し、変換したデジタル信号をデコーダ部８８に供給する。
ＡＤＣ８７は、例えば、Ａ／Ｄコンバータ回路であり、アンプ８５から供給された受光信号をデジタル信号に変換し、変換したデジタル信号をデコーダ部８９に供給する。
【００３４】
デコーダ部８８は、遅延信号生成部８３によって生成された遅延参照信号と受光素子７１が干渉光Ｌ１２を受光して出力した受光信号とに基づいて、位置情報の復号化処理（デコード処理）を行い、復号結果を加算器９０に出力する。ここで、デコーダ部８８による復号化処理は、例えば、特許文献１の「米国特許第６，６３９，６８６明細書」に記載の信号処理方法を利用することができる。
デコーダ部８９は、遅延信号生成部８３によって生成された遅延参照信号と受光素子７２が干渉光Ｌ２３を受光して出力した受光信号とに基づいて、位置情報の復号化処理（デコード処理）を行い、復号結果を加算器９０に出力する。ここで、デコーダ部８９による復号化処理は、デコーダ部８８と同様に、例えば、特許文献１の「米国特許第６，６３９，６８６明細書」に記載の信号処理方法を利用することができる。
【００３５】
加算器９０は、デコーダ部８８の復号結果とデコーダ部８９の復号結果とを合成処理（加算処理）して、合成結果（加算結果）を除算器９１に出力する。
除算器９１は、加算器９０による合成結果を２分の１に除算し、スケール６の位置情報（例えば、スケール６の位置ｘ）を算出する。除算器９１は、算出したスケール６の位置情報を例えば、制御装置１０に出力する。
【００３６】
なお、図２において、ノードＡは、変調部８１から遅延信号生成部８３に供給される参照信号の信号線におけるノードを示し、ノードＢは、遅延信号生成部８３から位置検出部８０に供給される遅延参照信号の信号線におけるノードを示す。また、ノードＣは、アンプ８４から位置検出部８０に供給される受光信号の信号線におけるノードを示す。
【００３７】
次に、本実施形態におけるエンコーダ装置１の動作について説明する。
まず、変調部８１は、照射光の波長を周期的に変化させる変調信号を生成し、生成した変調信号を、ＤＡＣ８２を介してドライブ部２２に供給する。ドライブ部２２は、ＤＡＣ８２から供給された変調信号に基づいて変調された駆動信号を光源２１に供給する。これにより、光源２１は、波長変調された照射光を射出する。なお、光源２１において、照射光は、変調部８１によって生成された変調信号に対して、例えば、レーザダイオードの品種及び使用条件によって定まる位相遅れ量の遅延が生じて変調される。
【００３８】
光源２１が射出した変調された照射光は、コリメータレンズ３及び光分岐部材４１を介して、光線Ｌ１〜Ｌ３として、ガラスブロック４２及びインデックス格子５に入射される。インデックス格子５を透過した回折光（Ｌｐ１、Ｌｍ１、Ｌｐ２、Ｌｍ２）は、スケール６に入射され、干渉光Ｌ１２、Ｌ２３が、受光部７に照射される。ここで、受光部７の受光素子７１が干渉光Ｌ１２を受光し、干渉光Ｌ１２の光の強度に応じた受光信号をアンプ８４に出力する。また、受光部７の受光素子７２が干渉光Ｌ２３を受光し、干渉光Ｌ２３の光の強度に応じた受光信号をアンプ８５に出力する。
【００３９】
例えば、受光素子７１が受光する干渉光Ｌ１２の干渉強度Ｉは、上述した変調信号に対する位相遅れが生じない場合には、下記の式（１）の関係式に表される。
【００４０】
【数１】
【００４１】
ここで、定数Ａ０は振幅を、変数ｘはスケール６の位置を、定数Ｐはスケール６の格子パターンのピッチを、定数Ｄ０は変調度をそれぞれ示している。
【００４２】
しかし実際には、上述した変調信号に対する位相遅れが生じるため、受光素子７１が受光する干渉光Ｌ１２の干渉強度Ｉは、下記の式（２）の関係式に表される。
【００４３】
【数２】
【００４４】
ここで、定数Δｔは上述した位相遅れを示し、定数Ｄ１は振幅変調度を示している。
式（２）に示されるように、干渉強度Ｉには、振幅変調成分（１＋Ｄ１ｓｉｎωｔ）と位相遅れ成分（Ｄ０ｓｉｎω（ｔ−Δｔ））との２つの誤差要因が含まれている。ここでいう誤差要因とは、スケール６の位置を検出する場合に発生する検出誤差の要因である。
【００４５】
次に、アンプ８４は、受光素子７１が受光して出力した受光信号を所定の利得（ゲイン）によって増幅し、増幅した受光信号を位置検出部８０のＡＤＣ８７に供給する。また、アンプ８５は、受光素子７２が受光して出力した受光信号を所定の利得（ゲイン）によって増幅し、増幅した受光信号を位置検出部８０のＡＤＣ８７に供給する。
一方で、変調部８１は、変調信号に応じた参照信号（例えば、本実施形態では変調信号そのまま）を生成し、生成した参照信号を遅延信号生成部８３に供給する。遅延信号生成部８３は、遅延参照信号の位相が受光部７によって受光された受光信号に含まれる変調成分の位相と一致するように、遅延変調信号を生成する。一例として、遅延信号生成部８３は、所定の遅延量Δｔに基づいて参照信号（変調信号）を遅延させて、遅延参照信号（遅延変調信号）を生成する。
【００４６】
図３は、本実施形態における受光信号の波形の一例を示す図である。
図３（ａ）は、ノードＡ（図２）の参照信号（変調信号）における（ｓｉｎωｔ）成分が“０”となる時刻ｔ０Ａを基準にした場合におけるノードＣ（図２）の受光信号の波形Ｗ１を示している。また、図３（ｂ）は、ノードＢ（図２）の遅延参照信号（遅延変調信号）における（ｓｉｎωｔ）成分が“０”となる時刻ｔ０Ｂを基準にした場合におけるノードＣの受光信号の波形Ｗ２を示している。
また、図３（ｃ）は、参考として、式（１）による位相遅れが存在しない場合における上述した時刻ｔ０Ａを基準にしたノードＣの受光信号の理想的な波形の一例（波形Ｗ３）を示している。
【００４７】
図３（ａ）と図３（ｃ）に示すように、波形Ｗ１と波形Ｗ３との間には、位相遅れが生じている。遅延信号生成部８３は、所定の遅延量Δｔだけ参照信号（変調信号）を遅延させて遅延参照信号（遅延変調信号）を生成する。その結果、図３（ｂ）に示すように、時刻ｔ０Ｂを基準にしたノードＣにおける受光信号の波形Ｗ２は、位相が波形Ｗ１より位相差Δｔ分変化し、波形Ｗ３とほぼ同じ位相となる。すなわち、位置検出部８０においては、遅延参照信号（遅延変調信号）によって、ノードＢの遅延参照信号の位相がノードＣの受光信号に含まれる変調成分の位相と一致した状態に補正される。これにより、ノードＢの遅延参照信号とノードＣの受光信号とは、波形Ｗ２に示すように、位相遅れのない場合における理想的な受光信号の一例である波形Ｗ３と同等の位相関係になる。すなわち、遅延信号生成部８３は、遅延参照信号（遅延変調信号）を生成することにより、上述した式（２）における位相遅れ成分による誤差要因を低減している。
【００４８】
次に、位置検出部８０は、遅延信号生成部８３によって生成された遅延参照信号と受光信号とに基づいて、移動方向におけるスケール６の位置情報（例えば、スケール６の位置ｘ）を検出する。位置検出部８０は、スケール６の位置情報を例えば、制御装置１０に出力する。
【００４９】
以上のように、本実施形態におけるエンコーダ装置１は、光源部２と、スケール６と、変調部８１と、受光部７と、遅延信号生成部８３と、位置検出部８０と、を備える。光源部２は、照射光を射出し、スケール６は、少なくとも一方向（移動方向）に光源部２と相対的に移動可能であって、照射光が入射され、移動方向（Ｘ軸方向）に沿って形成されたパターンを有する。変調部８１は、照射光を変調させる変調信号と、変調信号に応じた参照信号とを生成する。受光部７は、照射光を受光して、受光した照射光に応じた受光信号を出力する。遅延信号生成部８３は、変調部８１が生成した参照信号を遅延させて遅延参照信号を生成する。位置検出部８０は、遅延信号生成部８３が生成した遅延信号生成部によって生成された遅延参照信号と受光部７が受光して出力した受光信号とに基づいて、移動方向におけるスケール６の位置情報を検出する。
これにより、本実施形態におけるエンコーダ装置１は、遅延信号生成部８３によって参照信号を遅延させた遅延参照信号を使用することで、光源部２（光源２１）の変調信号に対する位相遅れによるスケール６の位置情報の検出誤差を低減する。そのため、本実施形態におけるエンコーダ装置１は、スケール６の位置情報を高精度に検出することができる。
【００５０】
また、本実施形態では、遅延信号生成部８３は、遅延参照信号の位相が受光信号に含まれる変調成分の位相と一致するように、遅延変調信号を生成する。
これにより、本実施形態におけるエンコーダ装置１は、位置検出部８０において、ノードＢの遅延参照信号の位相がノードＣの受光信号に含まれる変調成分の位相と一致した状態に補正される。そのため、光源部２（光源２１）の変調信号に対する位相遅れが補正されるため、本実施形態におけるエンコーダ装置１は、スケール６の位置情報を高精度に検出することができる。
【００５１】
また、本実施形態では、遅延信号生成部８３は、所定の遅延量Δｔに基づいて参照信号を遅延させて、遅延参照信号を生成する。また、所定の遅延量Δｔは、変調信号に対する光源部２（光源２１）における変調の位相遅れ量に基づいて予め定められている。例えば、所定の遅延量Δｔは、光源２１であるレーザダイオードの品種及び使用条件によって定まる位相遅れ量を所定の遅延量Δｔである。
これにより、本実施形態におけるエンコーダ装置１ごとに、所定の遅延量Δｔの調整をすることなく、本実施形態におけるエンコーダ装置１を量産することができる。
【００５２】
また、本実施形態では、変調部８１は、変調信号によって、照射光の波長を変調させる。
これにより、例えば、光源部２から周期的に波長が変化された変調光を出射し、かつ、干渉させる２つの変調光の光路長を異ならせることが、簡易な構成によって行うことができる。本実施形態におけるエンコーダ装置１は、例えば、光路に振動回転する振動ミラーを配置する方法のような、機械的にミラーを駆動するための複雑な駆動機構が不要となり、装置の小型化及び低コスト化を実現することができる。さらに、本実施形態におけるエンコーダ装置１は、機械的な光ビームを振動させる構成が不要となるため、メカ的な取り付けに起因した温度、湿度等の環境変化による、スケール６の位置情報の検出における誤差発生を低減することができる。
【００５３】
また、本実施形態では、参照信号は、変調信号である。遅延信号生成部８３は、変調部８１が生成した変調信号を遅延させて遅延変調信号を遅延参照信号として生成する。
これにより、本実施形態におけるエンコーダ装置１は、参照信号に変調信号を使用するので、簡易な構成によりスケール６の位置情報を高精度に検出することができる。
【００５４】
［第２の実施形態］
図４は、第２の実施形態によるエンコーダ装置１の構成を示す概略ブロック図である。 図４において、図２と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。また、本実施形態において、検出ヘッド９及びスケール６の構成は、図１に示される構成と同一である。本実施形態では、エンコーダ装置１は、第１の実施形態における信号処理部８の代わりに信号処理部８ａを備えている。
【００５５】
図４において、信号処理部８ａは、位置検出部８０、変調部８１、ＤＡＣ８２、遅延信号生成部８３、及びゲインコントロールアンプ（８４ａ、８５ａ）を備えている。信号処理部８ａは、アンプ（８４、８５）の代わりにゲインコントロールアンプ（８４ａ、８５ａ）を備えている点が信号処理部８と異なり、ゲインコントロールアンプ（８４ａ、８５ａ）を除く他の構成は、信号処理部８と同様である。以下、ゲインコントロールアンプ（８４ａ、８５ａ）について説明する。
【００５６】
ゲインコントロールアンプ（８４ａ、８５ａ）（増幅回路部）は、例えば、ゲイン可変アンプであり、変調信号（参照信号）に基づいて利得（ゲイン）を変更して、受光信号を出力する。ここで、利得（ゲイン）とは、入力信号レベルと出力信号レベルとの比のことである。この場合、ゲインコントロールアンプ（８４ａ、８５ａ）は、受光素子（７１、７２）が受光して出力した受光信号を増幅するので、利得（ゲイン）は“１．０”より大きい値となる。つまり、利得（ゲイン）は、増幅率といえる。
【００５７】
ゲインコントロールアンプ８４ａは、変調部８１が生成した変調信号（参照信号）に基づいて、利得（ゲイン）すなわち増幅率を変更して、受光素子７１が受光して出力した受光信号を増幅する。ゲインコントロールアンプ８４ａは、増幅した受光信号を位置検出部８０のＡＤＣ８６に供給する。
ゲインコントロールアンプ８５ａは、変調部８１が生成した変調信号（参照信号）に基づいて、利得（ゲイン）すなわち増幅率を変更して、受光素子７２が受光して出力した受光信号を増幅する。ゲインコントロールアンプ８５ａは、増幅した受光信号を位置検出部８０のＡＤＣ８７に供給する。
【００５８】
なお、本実施形態において、なお、本実施形態において、ゲインコントロールアンプ（８４ａ、８５ａ）は、受光部７に含まれる。すなわち、受光部７は、変調信号（参照信号）に基づいて利得（ゲイン）を変更して、受光信号を出力するゲインコントロールアンプ（８４ａ、８５ａ）を備えている。
また、本実施形態では、ノードＣは、ゲインコントロールアンプ８４ａから位置検出部８０に供給される受光信号の信号線におけるノードを示す。
【００５９】
次に、本実施形態におけるエンコーダ装置１の動作について説明する。
本実施形態におけるエンコーダ装置１の基本的な動作は、第１の実施形態と同様である。本実施形態では、エンコーダ装置１は、ゲインコントロールアンプ（８４ａ、８５ａ）が上述した式（２）における振幅変調成分（１＋Ｄ１ｓｉｎωｔ）による誤差要因を低減する。
【００６０】
図５は、本実施形態における受光信号の波形の一例を示す図である。
図５（ａ）は、比較のために第１の実施形態における図３（ａ）に対応する波形Ｗ１を示している。すなわち、波形Ｗ１は、ノードＡ（図２）の参照信号（変調信号）における（ｓｉｎωｔ）成分が“０”となる時刻ｔ０Ａを基準にした場合におけるノードＣ（図２）の受光信号の波形を示している。
また、図５（ｂ）は、本実施形態におけるノードＢ（図４）の参照信号（変調信号）における（ｓｉｎωｔ）成分が“０”となる時刻ｔ０Ａを基準にした場合におけるノードＣ（図４）の受光信号の波形Ｗ４を示している。
また、図５（ｃ）は、本実施形態におけるノードＢ（図４）の遅延参照信号（遅延変調信号）における（ｓｉｎωｔ）成分が“０”となる時刻ｔ０Ｂを基準にした場合におけるノードＣの受光信号の波形Ｗ５を示している。
【００６１】
本実施形態では、ゲインコントロールアンプ８４ａは、変調部８１が生成した変調信号（参照信号）に基づいて、上述した振幅変調成分を打ち消すように、増幅率を変更する。その結果、図５（ｂ）に示すように、波形Ｗ４は、図５（ａ）の波形Ｗ１に比べて、振幅が一定になる。すなわち、ゲインコントロールアンプ８４ａは、受光信号における振幅変調成分による誤差要因を低減する。また、ゲインコントロールアンプ８５ａについても、ゲインコントロールアンプ８４ａと同様に、受光信号における振幅変調成分による誤差要因を低減する。
【００６２】
次に、遅延信号生成部８３は、所定の遅延量Δｔだけ参照信号（変調信号）を遅延させて遅延参照信号（遅延変調信号）を生成する。その結果、図５（ｂ）に示すように、時刻ｔ０Ｂを基準にしたノードＣにおける受光信号の波形Ｗ５は、位相が波形Ｗ４より位相差Δｔ分変化する。すなわち、波形Ｗ５は、振幅が一定で、且つ、図３（ｃ）の波形Ｗ３とほぼ同じ位相となる。
このように、本実施形態では、遅延信号生成部８３は、上述した式（２）における位相遅れ成分による誤差要因を低減し、ゲインコントロールアンプ（８４ａ、８５ａ）は、上述した式（２）における振幅変調成分による誤差要因を低減する。
【００６３】
以上のように、本実施形態におけるエンコーダ装置１において、受光部７は、変調信号（参照信号）に基づいて利得を変更して、受光信号を出力するゲインコントロールアンプ（８４ａ、８５ａ）を備える。
これにより、本実施形態におけるエンコーダ装置１は、上述した式（２）における振幅変調成分による誤差要因を低減することができる。すなわち、本実施形態におけるエンコーダ装置１は、位相遅れ成分とともに振幅変調成分によるスケール６の位置情報の検出誤差を低減することができる。よって、本実施形態におけるエンコーダ装置１は、スケール６の位置情報を高精度に検出することができる。
【００６４】
［第３の実施形態］
図６は、第３の実施形態によるエンコーダ装置１の構成を示す概略ブロック図である。
図６において、図４と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。また、本実施形態において、検出ヘッド９及びスケール６の構成は、図１に示される構成と同一である。本実施形態では、エンコーダ装置１は、第２の実施形態における信号処理部８ａの代わりに信号処理部８ｂを備えている。また、信号処理部８ｂには、上述した所定の遅延量Δｔを計測して設定する設定装置１５が接続されている。
【００６５】
図６において、信号処理部８ｂは、位置検出部８０、変調部８１、ＤＡＣ８２、遅延信号生成部８３ａ、遅延量記憶部９２、及びゲインコントロールアンプ（８４ａ、８５ａ）を備えている。信号処理部８ｂは、遅延信号生成部８３ａ及び遅延量記憶部９２を備えている点が信号処理部８ａと異なり、遅延信号生成部８３ａ及び遅延量記憶部９２を除く他の構成は、信号処理部８ａと同様である。以下、遅延信号生成部８３ａ及び遅延量記憶部９２について説明する。
【００６６】
遅延量記憶部９２（記憶部）は、例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）などの書き換え可能な不揮発性メモリであり、所定の遅延量Δｔを予め記憶している。本実施形態では、この所定の遅延量Δｔは、設定装置１５の遅延設定部１６によって記憶される。
遅延信号生成部８３ａは、遅延生成部３０を備えており、遅延生成部３０によって参照信号（変調信号）を遅延させる。
遅延生成部３０は、遅延量記憶部９２に記憶されている所定の遅延量Δｔに応じて、変調部８１によって生成された参照信号（変調信号）を遅延させて、遅延参照信号（遅延変調信号）を生成する。遅延生成部３０は、生成した遅延参照信号（遅延変調信号）を位置検出部８０に供給する。ここで、遅延生成部３０の構成について詳細に説明する。
【００６７】
図７は、本実施形態における遅延生成部３０の構成の一例を示す概略ブロック図である。
図７において、遅延生成部３０は、遅延回路３１〜３４及び３N、選択部３５を備えている。
遅延回路３１〜３４及び３Nは、それぞれ入力信号に所定の単位遅延量を遅延させた遅延信号を生成し、生成した遅延信号を出力信号として出力する。遅延回路３１〜３４及び３Nは、直列に接続され、遅延回路３１〜３４及び３Nの各出力端子と、選択部３５の入力端子Ｉ１〜Ｉ４及びＩＮとがそれぞれ接続されている。また、遅延回路３１の入力端子には、変調部８１によって生成された参照信号（変調信号）が供給される。すなわち、遅延回路３１〜３４及び３Nは、参照信号（変調信号）に対して、それぞれ遅延量の異なる遅延信号を選択部３５に出力する。
【００６８】
選択部３５は、遅延量記憶部９２に予め記憶されている所定の遅延量Δｔに基づいて、入力端子Ｉ１〜Ｉ４及びＩＮに供給される遅延量の異なる遅延信号のうちから、遅延参照信号（遅延変調信号）として出力する信号を選択する。すなわち、選択部３５は、所定の遅延量Δｔに基づいて選択した遅延信号を遅延参照信号（遅延変調信号）として出力する。
このように、遅延生成部３０は、遅延量記憶部９２に記憶されている所定の遅延量Δｔに応じた遅延参照信号を位置検出部８０に供給する。本実施形態では、遅延量記憶部９２に記憶されている所定の遅延量Δｔの値を変更することにより、遅延信号生成部８３ａは、遅延参照信号の参照信号に対する遅延量を変更することができる。
【００６９】
再び図６に戻り、設定装置１５は、遅延設定部１６を備えている。
遅延設定部１６は、遅延量記憶部９２に記憶する所定の遅延量Δｔを計測して定め（設定し）、定めた（設定した）所定の遅延量Δｔを遅延量記憶部９２に記憶させる。
一例として、遅延設定部１６は、例えば、ノードＢの遅延参照信号と受光素子７１が受光してゲインコントロールアンプ８４ａを介して出力されたノードＣの受光信号とのリサージュ波形を生成する。遅延設定部１６は、生成したリサージュ波形に基づいて、受光信号に含まれる変調成分の位相と、遅延参照信号の位相とを一致させるように、所定の遅延量Δｔを定める（設定する）。すなわち、所定の遅延量Δｔは、遅延参照信号と受光信号とのリサージュ波形に基づいて、受光信号に含まれる変調成分の位相と、遅延参照信号の位相とを一致させるように定められている。
【００７０】
次に、本実施形態におけるエンコーダ装置１の動作について説明する。
本実施形態におけるエンコーダ装置１の基本的な動作は、第２の実施形態と同様である。本実施形態では、エンコーダ装置１は、遅延信号生成部８３ａの遅延生成部３０が、遅延量記憶部９２に記憶されている所定の遅延量Δｔに応じて、遅延参照信号の参照信号に対する遅延量を変更する。
【００７１】
一例として、遅延生成部３０は、Ｎ個の遅延回路３１〜３４及び３Nが直列に接続されており、選択部３５が、遅延回路３１〜３４及び３Nのうちの１つの所定の遅延量Δｔに対応する出力信号（遅延信号）を遅延参照信号として出力する。例えば、遅延回路３１〜３４及び３Nの各遅延量（所定の単位遅延量）が遅延量ＤＴである場合、遅延回路３１の出力における参照信号に対する遅延量は、遅延量ＤＴである。また、遅延回路３２の出力における参照信号に対する遅延量は、遅延量（２×ＤＴ）である。
例えば、遅延量記憶部９２に記憶されている所定の遅延量Δｔに対応する遅延量が遅延量（２×ＤＴ）である場合、選択部３５は、所定の遅延量Δｔに基づいて、遅延回路３２の出力を選択し、遅延参照信号として出力する。すなわち、この場合、遅延生成部３０は、遅延量ＤＴの倍数でＮ段階に所定の遅延量Δｔを変更することができる。
【００７２】
次に、本実施形態における設定装置１５の遅延設定部１６の動作について説明する。
図８は、本実施形態における遅延設定部１６の処理の一例を示すフローチャートである。
図８において、遅延設定部１６は、まず、所定の遅延量Δｔの初期値を遅延量記憶部９２に記憶させる（ステップＳ１０１）。
次に、遅延設定部１６は、ノードＢの遅延参照信号とノードＣの受光信号とのリサージュ波形を生成する（ステップＳ１０２）。
次に、遅延設定部１６は、生成したリサージュ波形に基づいて、受光信号に含まれる変調成分の位相と、遅延参照信号の位相とが一致しているか否かを判定する（ステップＳ１０３）。遅延設定部１６は、受光信号に含まれる変調成分の位相と、遅延参照信号の位相とが一致していると判定した場合に、処理をこの所定の遅延量Δｔの設定処理を終了させる。また、遅延設定部１６は、受光信号に含まれる変調成分の位相と、遅延参照信号の位相とが一致していないと判定した場合に、処理をステップＳ１０４に進める。
【００７３】
ステップＳ１０４において、遅延設定部１６は、所定の遅延量Δｔの値を変更して遅延量記憶部９２に記憶させ、処理をステップＳ１０２に戻す。
このように、ステップＳ１０２からステップＳ１０４の処理が、ステップＳ１０３において、受光信号に含まれる変調成分の位相と、遅延参照信号の位相とが一致していると判定されるまで繰り返される。
【００７４】
図９は、本実施形態におけるリサージュ波形の一例を示す図である。
図９において、リサージュ波形の横軸はノードＢの遅延参照信号に対応し、リサージュ波形の縦軸はノードＣの受光信号に対応する。
図９（ａ）は、ノードＢの遅延参照信号の位相と、ノードＣの受光信号に含まれる変調成分の位相とが一致していない場合の波形（Ｗ６、Ｗ７）を示している。また、図８（ｂ）は、ノードＢの遅延参照信号の位相と、ノードＣの受光信号に含まれる変調成分の位相とが一致している場合の波形Ｗ８を示している。
【００７５】
図９（ａ）に示すように、ノードＢの遅延参照信号の位相と、ノードＣの受光信号に含まれる変調成分の位相とが一致していない場合、リサージュ波形は、波形Ｗ６及びＷ７が一致しない２つの波形が形成される。この状態において、遅延設定部１６が、図８におけるステップＳ１０２からステップＳ１０４の処理を繰り返すことによって、図９（ｂ）に示すような波形Ｗ８を得る。ノードＢの遅延参照信号の位相と、ノードＣの受光信号に含まれる変調成分の位相とが一致している場合、リサージュ波形は、波形Ｗ８のように、１つの波形が形成される。このように、遅延設定部１６は、生成したリサージュ波形に基づいて、受光信号に含まれる変調成分の位相と、遅延参照信号の位相とを一致させるように、所定の遅延量Δｔを定める（設定する）。
【００７６】
なお、上記の実施形態では、所定の遅延量Δｔがリサージュ波形を用いて設定される形態を説明したが、例えば、遅延設定部１６が、受光信号に含まれる変調成分の位相と変調信号の位相との位相差を計測し、計測した位相差基づいて所定の遅延量Δｔが定められる形態でもよい。この場合、エンコーダ装置１において、所定の遅延量Δｔは、受光信号に含まれる変調成分の位相と変調信号の位相との位相差に基づいて、予め定められている形態でもよい。
また、設定装置１５は、エンコーダ装置１の出荷前の検査、校正処理、部品交換などの修理などの際にエンコーダ装置１に接続され、所定の遅延量Δｔを設定する設定処理を実行する。
【００７７】
以上のように、本実施形態におけるエンコーダ装置１は、所定の遅延量Δｔを記憶している遅延量記憶部９２を備える。遅延信号生成部８３ａは、遅延生成部３０が、遅延量記憶部９２に記憶されている所定の遅延量Δｔに応じて、参照信号を遅延させる。
これにより、遅延量記憶部９２に記憶されている所定の遅延量Δｔの値を変更することにより、遅延参照信号の参照信号に対する遅延量を変更することができる。そのため、本実施形態におけるエンコーダ装置１は、光源部２における位相遅れ特性の経時変化や光源部２の部品交換による位相遅れ特性の変化に対して、所定の遅延量Δｔの値を補正することができる。よって、本実施形態におけるエンコーダ装置１は、スケール６の位置情報を高精度に検出することができる。
【００７８】
また、本実施形態では、所定の遅延量Δｔは、遅延参照信号と受光信号とのリサージュ波形に基づいて、受光信号に含まれる変調成分の位相と、遅延参照信号の位相とを一致させるように定められている。
これにより、変調信号に対する光源部２（光源２１）における変調の位相遅れ量に基づいて所定の遅延量Δｔを定めた場合（品種及び使用条件によって定まる位相遅れ量）に比べて、本実施形態におけるエンコーダ装置１は、所定の遅延量Δｔを正確に設定することができる。そのため、本実施形態におけるエンコーダ装置１は、変調信号に対する光源部２（光源２１）における変調の位相遅れ量に基づいて所定の遅延量Δｔを定めた場合に比べて、スケール６の位置情報を高精度に検出することができる。
【００７９】
また、本実施形態では、所定の遅延量Δｔは、受光信号に含まれる変調成分の位相と変調信号の位相との位相差に基づいて、予め定められていてもよい。
これにより、リサージュ波形に基づいて所定の遅延量Δｔを定めた場合と同様に、本実施形態におけるエンコーダ装置１は、所定の遅延量Δｔを正確に設定することができる。そのため、本実施形態におけるエンコーダ装置１は、変調信号に対する光源部２（光源２１）における変調の位相遅れ量に基づいて所定の遅延量Δｔを定めた場合に比べて、スケール６の位置情報を高精度に検出することができる。
【００８０】
また、本実施形態では、設定装置１５は、所定の遅延量Δｔを計測して定める遅延設定部１６を備える。遅延設定部１６は、上述のように計測に基づいて、所定の遅延量Δｔを定めて、遅延信号生成部８３ａに記憶させる。そのため、設定装置１５は、所定の遅延量Δｔを正確に設定することができる。設定装置１５によって所定の遅延量Δｔが正確に設定されるので、本実施形態におけるエンコーダ装置１は、スケール６の位置情報を高精度に検出することができる。
【００８１】
また、本実施形態では、遅延設定部１６は、ノードＢの遅延参照信号とノードＣの受光信号とのリサージュ波形を生成する。遅延設定部１６は、生成したリサージュ波形に基づいて、所定の遅延量Δｔを定める（設定する）。
これにより、設定装置１５は、所定の遅延量Δｔが正確に設定することができる。
【００８２】
［第４の実施形態］
図１０は、第４の実施形態によるエンコーダ装置１の構成を示す概略ブロック図である。
図１０において、図６と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。また、本実施形態において、検出ヘッド９及びスケール６の構成は、図１に示される構成と同一である。本実施形態では、エンコーダ装置１は、第３の実施形態における信号処理部８ｂの代わりに信号処理部８ｃを備えている。
【００８３】
信号処理部８ｃは、位置検出部８０、変調部８１、ＤＡＣ８２、遅延信号生成部８３ａ、遅延量記憶部９２、ゲインコントロールアンプ（８４ａ、８５ａ）及び遅延設定部１６を備えている。信号処理部８ｃは、遅延設定部１６を備えている点が信号処理部８ｂと異なり、遅延設定部１６を除く他の構成は、信号処理部８ｂと同様である。以下、遅延設定部１６について説明する。
【００８４】
遅延設定部１６は、第３の実施形態における設定装置１５が備える遅延設定部１６と同様の構成である。つまり、遅延設定部１６は、第３の実施形態と同様に、所定の遅延量Δｔを計測して定める。すなわち、遅延設定部１６は、例えば、ノードＢの遅延参照信号と受光素子７１が受光してゲインコントロールアンプ８４ａを介して出力されたノードＣの受光信号とのリサージュ波形を生成する。遅延設定部１６は、生成したリサージュ波形に基づいて、受光信号に含まれる変調成分の位相と、遅延参照信号の位相とを一致させるように、所定の遅延量Δｔを定める（設定する）。
【００８５】
次に、本実施形態におけるエンコーダ装置１の動作について説明する。
本実施形態におけるエンコーダ装置１の基本的な動作は、第３の実施形態と同様である。本実施形態では、エンコーダ装置１は、遅延設定部１６が、所定の遅延量Δｔを設定する設定処理を行う。なお、この遅延設定部１６による所定の遅延量Δｔを設定する設定処理は、図８に示されるフローチャートの処理と同様である。
なお、エンコーダ装置１は、この遅延設定部１６による設定処理を予め定められた期間ごとに実行してもよいし、メンテナンスモードなどを設けて、メンテナンスモードにおいて、実行してもよい。また、エンコーダ装置１は、エンコーダ装置１の使用時ごとにこの設定処理を実行してもよい。
【００８６】
以上のように、本実施形態におけるエンコーダ装置１は、所定の遅延量Δｔを計測して定める遅延設定部１６を備える。すなわち、遅延設定部１６は、上述の計測に基づいて、所定の遅延量Δｔを定めて、遅延信号生成部８３ａに記憶させる。
これにより、本実施形態におけるエンコーダ装置１は、設定装置１５を用いずに、所定の遅延量Δｔを正確に設定することができる。すなわち、本実施形態におけるエンコーダ装置１は、光源部２における位相遅れ特性の経時変化や光源部２の部品交換による位相遅れ特性の変化に対して、設定装置１５を用いずに、所定の遅延量Δｔの値を補正することができる。よって、本実施形態におけるエンコーダ装置１は、常に所定の遅延量Δｔの値を適切な値に設定することができるので、スケール６の位置情報を高精度に検出することができる。
【００８７】
［第５の実施形態］
次に、上記の各実施形態におけるエンコーダ装置１を駆動装置に適用した場合の一実施形態について説明する。
図１１は、本実施形態における駆動装置１００の構成を示す概略ブロック図である。
本実施形態は、上記の各実施形態におけるエンコーダ装置１を使用して、移動体を駆動する駆動装置１００である。なお、本実施形態では、移動体の一例としてステージ１２を駆動するステージ装置について説明する。
【００８８】
図１１において、ステージ装置である駆動装置１００（装置）は、エンコーダ装置１（１ａ）、ステージ１２、駆動部１１及び制御装置１０（制御部）を備えている。この図において、図１と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
エンコーダ装置１は、スケール６、検出ヘッド９、及び信号処理部８（８ａ〜８ｃ）を備えている。
【００８９】
ステージ１２（移動体）は、例えば、スケール６又は検出ヘッド９と固定されており、駆動部１１によって駆動（移動）される。すなわち、ステージ１２は、スケール６又は検出ヘッド９に接続されている。
駆動部１１は、ステージ１２をスケール６における位置検出方向に相対的に駆動する。
制御装置１０（制御部）は、制御信号線Ｃ１を介してエンコーダ装置１の信号処理部８（８ａ〜８ｃ）と接続されている。この制御信号線Ｃ１を介して、エンコーダ装置１は、上述した位置情報を制御装置１０に供給する。
また、制御装置１０は、制御信号線Ｃ２を介して駆動部１１と接続されている。制御装置１０は、この制御信号線Ｃ２を介して駆動部１１を制御する。
【００９０】
制御装置１０は、エンコーダ装置１から供給されたステージ１２の位置情報に基づいて、駆動部１１を制御する。
【００９１】
以上のように、本実施形態における駆動装置１００は、エンコーダ装置１と、スケール６又は検出ヘッド９に接続されているステージ１２とを備えている。
エンコーダ装置１が、スケール６の位置情報を高精度に検出することができるため、本実施形態における駆動装置１００は、ステージ１２の位置情報を高精度に検出することができる。これにより、本実施形態における駆動装置１００は、高精度にステージ１２の位置を制御することができる。
【００９２】
なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
上記の各実施形態において、受光部７は、２つの受光素子（７１、７２）を備える形態を説明したが、１つの受光素子を備えて、受光素子において、干渉光Ｌ１２及びＬ２３を合成した受光信号を出力する形態でもよい。
【００９３】
また、上記の各実施形態において、受光部７にアンプ（８４、８５）又はゲインコントロールアンプ（８４ａ、８５ａ）が含まれる形態を説明したが、受光部７にアンプ（８４、８５）又はゲインコントロールアンプ（８４ａ、８５ａ）が含まれない形態でもよい。また、光源部２にドライブ部２２が含まれる形態を説明したが、光源部２にドライブ部２２が含まれない形態（ドライブ部２２が信号処理部８に含まれる形態）でもよい。
【００９４】
また、上記の各実施形態において、検出ヘッド９は、信号処理部８（８ａ〜８ｃ）を含まない形態を説明したが、信号処理部８（８ａ〜８ｃ）を含む形態でもよい。
また、上記の各実施形態において、スケール６がリニアスケールである形態について説明したが、円盤型や扇型のスケール６を用いてロータリー式のエンコーダに適用する形態でもよい。
また、上記の各実施形態において、検出ヘッド９が固定され、スケール６が変位方向に移動する形態を説明したが、スケール６が固定され、検出ヘッド９が変位方向に移動する形態でもよい。
【００９５】
また、上記の各実施形態において、変調部８１によって生成される参照信号が変調信号である形態について説明したが、これに限定されるものではない。参照信号は、位置検出部８０の内挿処理方式によって種々の形態が考えられ、変調信号に応じて生成された参照信号でもよいし、変調信号に対応している参照信号であれば、他の形態でもよい。
また、上記の各実施形態において、変調部８１は、照射光の波長を変調させる変調信号を生成する形態を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、変調部８１は、光源部２が射出する照射光の光量を周期的に変調する形態でもよい。
【００９６】
また、上記の第２〜第４の各実施形態において、ゲインコントロールアンプ（８４ａ、８５ａ）の利得を制御する信号として変調信号を用いる形態を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、変調信号に基づいて生成された制御信号を用いる形態でもよい。
【００９７】
また、上記の第３の実施形態において、設定装置１５が所定の遅延量Δｔの値を計測により設定し、エンコーダ装置１の遅延量記憶部９２に所定の遅延量Δｔを設定する形態を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、オシロスコープなどの計測装置とパーソナルコンピュータ（ＰＣ）などの制御装置１０とを利用して所定の遅延量Δｔを設定してもよい。
この場合、エンコーダ装置１のノードＢにおける遅延参照信号の信号線をオシロスコープのＸ軸入力端子に、ノードＣにおける受光信号の信号線をオシロスコープのＹ軸入力端子に、それぞれ接続する。また、設定を行う作業者が、ノードＰＣからエンコーダ装置１の遅延量記憶部９２に記憶されている所定の遅延量Δｔを変更し、オシロスコープに表示されるリサージュ波形を観察する。作業者は、リサージュ波形を観察しながら、ノードＢの遅延参照信号の位相と、ノードＣの受光信号に含まれる変調成分の位相とが一致するように、ノードＰＣからエンコーダ装置１の遅延量記憶部９２に記憶されている所定の遅延量Δｔを変更する。
このように、第３の実施形態におけるエンコーダ装置１は、特別な設定装置１５を利用せずに、簡易な方法により、所定の遅延量Δｔを適切に変更することができる。
【００９８】
また、上記の第３及び第４の実施形態は、ゲインコントロールアンプ（８４ａ、８５ａ）を備える形態を説明したが、第１の実施形態であるゲインコントロールアンプ（８４ａ、８５ａ）を備えない形態において、第３及び第４の実施形態を適用してもよい。すなわち、第１〜第４の実施形態のうちのいずれかを単独で実施する形態でもよいし、第１〜第４の実施形態のうちの複数の形態を組み合わせて実施する形態でもよい。
【００９９】
また、上記の第３及び第４の実施形態において、遅延生成部３０は、遅延回路３１〜３４及び３Nを用いる形態を説明したがこれに限定されるものではない。例えば、参照信号及び遅延参照信号は、アナログ信号でもよいし、デジタル信号でもよい。参照信号及び遅延参照信号がデジタル信号である場合、遅延生成部３０は、シフトレジスタを用いて遅延量を変更する形態でもよい。この形態では、シフトレジスタに供給するクロック信号の周波数を変更することにより、より精密に所定の遅延量Δｔを変更することができる。
【０１００】
また、上記の第３及び第４の実施形態において、遅延量記憶部９２にＥＥＰＲＯＭを用いる形態を説明したが、他の不揮発性メモリを用いる形態でもよい。また、遅延生成部３０は、遅延量記憶部９２に記憶されている所定の遅延量Δｔの値を直接読み出して使用する形態を説明したが、レジスタなどの一時記憶部に読み出した値を使用する形態でもよい。また、遅延生成部３０は、遅延量記憶部９２に記憶されている所定の遅延量Δｔの値は、所定の遅延量Δｔの値に基づいて変換された値でもよい。この場合、遅延生成部３０は、所定の遅延量Δｔの値に基づいて変換された値によって遅延量を変更する形態でもよい。
【０１０１】
また、上記の第３及び第４の実施形態において、所定の遅延量Δｔを設定する際に、ノードＢの遅延参照信号の位相と、ノードＣの受光信号に含まれる変調成分の位相とが一致するように設定している形態を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、所定の遅延量Δｔは、ノードＢの遅延参照信号の位相と、受光素子７２によって受光されて出力された受光信号に含まれる変調成分の位相とが一致するように定められてもよい。
【０１０２】
また、上記の第５の実施例において、ステージ１２を移動方向（例、一方向）に駆動する駆動装置１００に上記の各実施形態におけるエンコーダ装置１を適用する形態を説明したが、この形態に限定されるものではない。例えば、ＸＹ移動ステージ、３次元計測装置、モータ装置、工作機械、精密機械、半導体のチップマウンタ、ステッパ装置などの装置に適用してもよい。
また、上記の各実施形態において透過型のスケール６を用いる形態を説明したが、本実施形態は反射型のスケールを用いるような反射型のエンコーダ装置に適用してもよい。
【０１０３】
また、上記の各実施形態において、信号処理部８（８ａ〜８ｃ）の各部は、専用のハードウェアによって実現されてもよく、また、信号処理部８（８ａ〜８ｃ）の各部は、メモリ及びＣＰＵ（Central Processing Unit）により構成され、信号処理部８（８ａ〜８ｃ）の各機能は、プログラムによって実現されてもよい。
【０１０４】
上述の信号処理部８（８ａ〜８ｃ）は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した信号処理部８（８ａ〜８ｃ）の処理過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１０５】
１…エンコーダ装置、２…光源部、６…スケール、７…受光部、９…検出ヘッド、１２…ステージ、１６…遅延設定部、３０…遅延生成部、６１…パターン、８０…位置検出部、８３，８３ａ…遅延信号生成部、８４ａ，８５ａ…ゲインコントロールアンプ、９２…遅延量記憶部、１００…駆動装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照射光を射出する光源部と、
少なくとも移動方向に前記光源部と相対的に移動可能であって、前記照射光が入射され、前記移動方向に沿って形成されたパターンを有するスケールと、
前記照射光を変調させる変調信号と、前記変調信号に応じた参照信号とを生成する変調部と、
前記照射光を受光して、受光した前記照射光に応じた受光信号を出力する受光部と、
前記参照信号を遅延させて遅延参照信号を生成する遅延信号生成部と、
前記遅延信号生成部によって生成された前記遅延参照信号と前記受光信号とに基づいて、前記移動方向における前記スケールの位置情報を検出する位置検出部と、
を備えることを特徴とするエンコーダ装置。
【請求項２】
前記遅延信号生成部は、
前記遅延参照信号の位相が前記受光信号に含まれる変調成分の位相と一致するように、前記遅延変調信号を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ装置。
【請求項３】
前記遅延信号生成部は、
所定の遅延量に基づいて前記参照信号を遅延させて、前記遅延参照信号を生成する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエンコーダ装置。
【請求項４】
前記所定の遅延量は、
前記変調信号に対する前記光源部における変調の位相遅れ量に基づいて予め定められている
ことを特徴とする請求項３に記載のエンコーダ装置。
【請求項５】
前記所定の遅延量は、
前記受光信号に含まれる変調成分の位相と前記変調信号の位相との位相差に基づいて、予め定められている
ことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のエンコーダ装置。
【請求項６】
前記所定の遅延量は、
前記遅延参照信号と前記受光信号とのリサージュ波形に基づいて、前記受光信号に含まれる変調成分の位相と、前記遅延参照信号の位相とを一致させるように定められている
ことを特徴とする請求項３に記載のエンコーダ装置。
【請求項７】
前記所定の遅延量を記憶している記憶部を備え、
前記遅延信号生成部は、
前記記憶部に記憶されている所定の遅延量に応じて、前記参照信号を遅延させる遅延生成部を備える
ことを特徴とする請求項３から請求項６のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
【請求項８】
前記所定の遅延量を計測して定める遅延設定部を備える
ことを特徴とする請求項３から請求項７のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
【請求項９】
前記受光部は、
前記変調信号に基づいて利得を変更して、前記受光信号を出力する増幅回路部を備える
ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
【請求項１０】
前記変調部は、
前記変調信号によって、前記照射光の波長を変調させる
ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
【請求項１１】
前記参照信号は、前記変調信号であることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載のエンコーダ装置と、
前記スケール又は前記エンコーダ装置の検出ヘッドに接続された移動体と、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項１】
照射光を射出する光源部と、
少なくとも移動方向に前記光源部と相対的に移動可能であって、前記照射光が入射され、前記移動方向に沿って形成されたパターンを有するスケールと、
前記照射光を変調させる変調信号と、前記変調信号に応じた参照信号とを生成する変調部と、
前記照射光を受光して、受光した前記照射光に応じた受光信号を出力する受光部と、
前記参照信号を遅延させて遅延参照信号を生成する遅延信号生成部と、
前記遅延信号生成部によって生成された前記遅延参照信号と前記受光信号とに基づいて、前記移動方向における前記スケールの位置情報を検出する位置検出部と、
を備えることを特徴とするエンコーダ装置。
【請求項２】
前記遅延信号生成部は、
前記遅延参照信号の位相が前記受光信号に含まれる変調成分の位相と一致するように、前記遅延変調信号を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ装置。
【請求項３】
前記遅延信号生成部は、
所定の遅延量に基づいて前記参照信号を遅延させて、前記遅延参照信号を生成する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエンコーダ装置。
【請求項４】
前記所定の遅延量は、
前記変調信号に対する前記光源部における変調の位相遅れ量に基づいて予め定められている
ことを特徴とする請求項３に記載のエンコーダ装置。
【請求項５】
前記所定の遅延量は、
前記受光信号に含まれる変調成分の位相と前記変調信号の位相との位相差に基づいて、予め定められている
ことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のエンコーダ装置。
【請求項６】
前記所定の遅延量は、
前記遅延参照信号と前記受光信号とのリサージュ波形に基づいて、前記受光信号に含まれる変調成分の位相と、前記遅延参照信号の位相とを一致させるように定められている
ことを特徴とする請求項３に記載のエンコーダ装置。
【請求項７】
前記所定の遅延量を記憶している記憶部を備え、
前記遅延信号生成部は、
前記記憶部に記憶されている所定の遅延量に応じて、前記参照信号を遅延させる遅延生成部を備える
ことを特徴とする請求項３から請求項６のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
【請求項８】
前記所定の遅延量を計測して定める遅延設定部を備える
ことを特徴とする請求項３から請求項７のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
【請求項９】
前記受光部は、
前記変調信号に基づいて利得を変更して、前記受光信号を出力する増幅回路部を備える
ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
【請求項１０】
前記変調部は、
前記変調信号によって、前記照射光の波長を変調させる
ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
【請求項１１】
前記参照信号は、前記変調信号であることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載のエンコーダ装置と、
前記スケール又は前記エンコーダ装置の検出ヘッドに接続された移動体と、
を備えることを特徴とする装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−４０８０９（Ｐ２０１３−４０８０９Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７６７０７（Ｐ２０１１−１７６７０７）
【出願日】平成２３年８月１２日（２０１１．８．１２）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１２日（２０１１．８．１２）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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