エンコーダ装置、及び装置
【課題】基準位置を高精度に検出する。
【解決手段】エンコーダ装置は、基準位置を示す基準位置パターンと位置情報パターンとを有するスケールと、スケールに光を照射する光源と、光を変調させる変調信号を生成する変調部と、変調信号に基づいて変調された変調光によって位置情報パターンを検出した位置情報信号に基づいて、スケールの位置情報を検出する位置情報検出部と、変調光によって基準位置パターンを検出した検出信号を出力する基準位置受光部と、検出信号に基づいて、基準位置を検出する基準位置検出部と、を備え、基準位置検出部は、光を変調することによって生じる基準位置の変位を補正する補正部を備える。
【解決手段】エンコーダ装置は、基準位置を示す基準位置パターンと位置情報パターンとを有するスケールと、スケールに光を照射する光源と、光を変調させる変調信号を生成する変調部と、変調信号に基づいて変調された変調光によって位置情報パターンを検出した位置情報信号に基づいて、スケールの位置情報を検出する位置情報検出部と、変調光によって基準位置パターンを検出した検出信号を出力する基準位置受光部と、検出信号に基づいて、基準位置を検出する基準位置検出部と、を備え、基準位置検出部は、光を変調することによって生じる基準位置の変位を補正する補正部を備える。
【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】
位置情報を検出する機能とともに、基準位置（例えば原点位置など）を検出する機能を備えたエンコーダ装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。このようなエンコーダ装置は、例えば、位置情報を検出するためのスケールに、位置情報を検出するための主信号トラックに併設して、原点位置を検出する原点マークが配置される。この原点マークに、レーザダイオードなどの光源から光を照射して、原点検出用受光素子によって検出された信号に基づいて生成された信号（例えば、三角波状の信号における頂点の位置）によって、原点位置を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１−２０７６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、エンコーダ装置では、例えば、レーザダイオードの電流を変調して内挿をおこなう場合（例えば、波長変調型のエンコーダである場合）がある。このような場合に、エンコーダ装置は、電流を変調したレーザダイオードからの光を原点位置の検出に用いているために、検出した信号が変調信号によって増減し、原点位置の検出精度が低下する場合があるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、基準位置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、基準位置を示す基準位置パターンと位置情報パターンとを有するスケールと、前記スケールに光を照射する光源と、前記光を変調させる変調信号を生成する変調部と、前記変調信号に基づいて変調された変調光によって前記位置情報パターンを検出した位置情報信号に基づいて、前記スケールの位置情報を検出する位置情報検出部と、前記変調光によって前記基準位置パターンを検出した検出信号を出力する基準位置受光部と、前記検出信号に基づいて、前記基準位置を検出する基準位置検出部と、を備え、前記基準位置検出部は、前記光を変調することによって生じる前記基準位置の変位を補正する補正部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、基準位置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の光学系の構成を示す模式図である。
【図２】第１の実施形態におけるインデックス格子、スケール、及び受光部の構成を示す図である。
【図３】第１の実施形態におけるエンコーダ装置を示す概略ブロック図である。
【図４】第１の実施形態における原点検出部を示す概略ブロック図である。
【図５】第１の実施形態における原点検出部の動作を示す波形図である。
【図６】第１の実施形態における原点信号Ｚ＿ＳＩＧの生成動作を示す波形図である。
【図７】第２の実施形態によるエンコーダ装置を示す概略ブロック図である。
【図８】第２の実施形態における原点検出部を示す概略ブロック図である。
【図９】第３の実施形態による駆動装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図１０】第１の実施形態における原点検出部の変形例を示す概略ブロック図である。
【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（位置検出装置）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の光学系４の構成を示す模式図である。また、図２は、インデックス格子５、スケール６、及び受光部７の構成を示す図である。
エンコーダ装置１は、例えば、波長変調型の回折干渉方式のエンコーダであり、所定の移動方向（例えば、Ｘ軸方向のような一方向）に移動するスケール６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）を検出する光学式エンコーダである。また、第１の実施形態によるエンコーダ装置１は、スケール６の基準位置（例えば、原点位置ＰＺ）を検出する機能を有している。なお、本実施形態によるエンコーダ装置１の位置関係を説明するため、図１において、紙面の下方に向かう方向をＹ軸の正方向、紙面の右方向をＸ軸の正方向として、以下説明する。また、図２において、光源部２から照射方向（＋Ｙ軸方向）に向かってインデックス格子５、スケール６、及び受光部７を見た場合の図である。
【００１２】
図１において、エンコーダ装置１は、光源部２、コリメータレンズ３、光学系４、スケール６、受光部７、及び信号処理部８を備えている。また、光学系４は、ガラスブロック４１、及びインデックス格子５を備えている。
なお、光源部２、コリメータレンズ３、ガラスブロック４１、インデックス格子５、及び受光部７は、検出ヘッド部９（検出ヘッド）に対応する。光源部２、コリメータレンズ３、ガラスブロック４１、インデックス格子５、及び受光部７は、検出ヘッド部９に一体的に支持されている。また、検出ヘッド部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。
【００１３】
光源部２（光源）は、例えば、レーザ光を出射するレーザ素子であって、信号処理部８の後述する変調部８１により変調されたコヒーレントな変調光を出射する。光源部２は、スケール６に光を照射する。
コリメータレンズ３は、光源部２が出射した変調光を受光し、Ｙ軸方向の平行光に偏向する。コリメータレンズ３は、偏向した平行光を光学系４に照射する。
【００１４】
ガラスブロック４１は、コリメータレンズ３から照射された光のうちの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４１は、例えば、コリメータレンズ３とインデックス格子５との間に配置され、コリメータレンズ３から照射された光を透過させる。ガラスブロック４１は、所定の屈折率Ｎ１を有し、コリメータレンズ３から照射された光の進行方向に、所定の厚さＤを有する。
よって、ガラスブロック４１を透過する光の光路長は、この屈折率Ｎ（例えば、屈折率Ｎ１）および厚さＤの大きさに応じて、例えば空気中を透過する光の光路長に比べて長くなる。つまり、ガラスブロック４１は、スケール６に照射される光の光路長を相対的に変更することができる。
【００１５】
インデックス格子５は、例えば、格子状のパターンが形成された回折格子であって、Ｘ軸方向に沿って周期的に形成された回折パターンを有する透過型の回折格子である。インデックス格子５は、コリメータレンズ３とスケール６との間に配置され、入射光に基づいて回折光を生成し、生成した回折光をスケール６に照射する。
【００１６】
なお、インデックス格子５は、図２（ａ）に示すように、スケール６の位置情報を検出するための回折格子パターンである位置パターンスリット５３と、原点位置ＰＺを検出するためのスリットパターンである原点パターン５０とを有している。また、原点パターン５０は、ランダムパターンによって形成されたランダムパターンスリット（５１、５２）を有している。
ランダムパターンスリット（５１、５２）は、スケール６が原点位置ＰＺである場合に、後述するスケール６の原点パターン６０におけるランダムパターン（６１、６２）に対応する位置にスリットが配置されるように形成されている。
【００１７】
スケール６は、インデックス格子５と受光部７との間に配置され、光源部２、ガラスブロック４１、インデックス格子５及び受光部７に対して相対的に移動する。ここでは、一例として、検出ヘッド部９（光源部２、ガラスブロック４１、インデックス格子５及び受光部７）が固定され、スケール６が移動方向（例えば、Ｘ軸方向）に移動する。
また、スケール６は、図２の（ｂ）に示すように、位置検出に使用されるスケールであって、位置情報を検出するための位置パターン６３（位置情報パターン）とスケール６の基準位置（一例として、原点位置ＰＺ）を示す基準位置パターン（原点パターン６０）とを有している。
【００１８】
原点パターン６０は、スケール６の原点位置ＰＺを示す基準位置パターンであり、光源部２からコリメータレンズ３を介して照射された変調光を透過するように形成されている。また、原点パターン６０は、矩形上の透過部の左右にランダムパターン（６１、６２）を備えている。このランダムパターン（６１、６２）は、上述したように、スケール６が原点位置ＰＺである場合に、インデックス格子５のランダムパターンスリット（５１、５２）とランダムパターン（６１、６２）のスリットとが一致するように配置されている。
【００１９】
位置パターン６３は、位置情報を検出するためのパターンであり、光源部２からコリメータレンズ３を介して照射された変調光を透過するように形成されている。また、位置パターン６３は、スケール６の移動方向（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が形成された回折格子である。
なお、位置パターン６３は、ガラスブロック４１を介した回折光と、ガラスブロック４１を介していない回折光との干渉光を受光部７に射出する。
【００２０】
受光部７は、受光面が光源部２と対向して配置され、光源部２からコリメータレンズ３、インデックス格子５及びスケール６を介して照射された変調光を受光し、光電変換した信号（後述する位置情報信号及び検出信号）を信号処理部８に出力する。また、受光部７は、図２（ｃ）に示すように、変調光によって原点パターン６０を検出した検出信号を出力する原点受光部７０と、変調光によって位置パターン６３を検出した位置情報信号を出力する主信号受光部７３とを有している。
【００２１】
原点受光部７０は、原点位置ＰＺに対して互いに異なる信号レベルに遷移する信号である第１信号ＺＬ及び第２信号ＺＲを検出信号として出力する。原点受光部７０は、原点受光素子（７１、７２）を有している。原点受光素子（７１、７２）は、インデックス格子５の原点パターン５０に対応した位置に配置されている。
原点受光素子７１は、光源部２から照射された変調光がランダムパターンスリット５１を介して原点パターン６０を透過した光を受光（検出）し、第１信号ＺＬ（検出信号）を出力する。また、原点受光素子７２は、光源部２から照射された変調光がランダムパターンスリット５２を介して原点パターン６０を透過した光を受光（検出）し、第２信号ＺＲ（検出信号）を出力する。
なお、第１信号ＺＬは、上述したランダムパターンスリット５１及びランダムパターン６１によって、原点位置ＰＺに対して、異なる信号レベルに急峻に遷移する。また、第２信号ＺＲは、上述したランダムパターンスリット５２及びランダムパターン６２によって、原点位置ＰＺに対して、異なる信号レベルに急峻に遷移する。
【００２２】
主信号受光部７３は、スケール６の移動方向（Ｘ軸方向）に対して、信号レベルが周期的に変動する（例えば、正弦波状に変動する）位置情報信号を出力する。主信号受光部７３は、主信号受光素子（７３ａ、７３ｂ）を有している。主信号受光素子（７３ａ、７３ｂ）は、それぞれ位置パターン６３の異なる位置から射出した上述した干渉光を受光し、干渉光の干渉強度を示す光電変換信号を位置情報信号として出力する。
【００２３】
信号処理部８は、光源部２が照射する変調光を周期的に変調する。また、信号処理部８は、受光部７が出力する上述した検出信号（第１信号ＺＬ及び第２信号ＺＲ）に基づいて、スケール６の原点位置ＰＺを検出する信号処理と、上述した位置情報信号に基づいて、スケール６の位置情報を検出する信号処理を実行する。信号処理部８の構成の詳細については、図３を参照して後述する。
【００２４】
次に、本実施形態における信号処理部８の構成について説明する。
図３は、本実施形態におけるエンコーダ装置１を示す概略ブロック図である。
図３において、図１及び図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。なお、図３において、光学系４は、原点光学系４２及び主信号光学系４３を有している。ここで、インデックス格子５の原点パターン５０（ランダムパターンスリット（５１、５２））とスケール６の原点パターン６０とが原点光学系４２に対応する。また、ガラスブロック４１と、インデックス格子５の位置パターンスリット５３と、スケール６の位置パターン６３とが主信号光学系４３に対応する。
【００２５】
図３において、信号処理部８は、変調部８１、ドライブ部８２、内挿回路部８３、及び原点検出部９０を備えている。
変調部８１は、光の波長を周期的に変調させる変調信号を生成する。すなわち、変調部８１は、スケール６に（位置パターン６３と原点パターン５０とに）照射する光を変調する変調信号を生成する。変調部８１は、例えば、正弦波状に変調した変調信号を生成する。変調部８１は、生成した変調信号をドライブ部８２、内挿回路部８３、及び原点検出部９０に供給する。
【００２６】
ドライブ部８２は、変調部８１から供給された変調信号に応じて、光源部２に供給する電流を変動させる。ここで、光源部２に供給する電流が変動されると、光源部２は、照射光の波長及び光量が変動（変化）する。
【００２７】
内挿回路部８３（位置情報検出部）は、変調信号に基づいて変調された変調光によって位置パターン６３を検出した位置情報信号に基づいて、スケール６の位置情報を検出する。すなわち、内挿回路部８３は、主信号受光部７３から出力された位置情報信号に基づいて、内挿処理を行うエンコード回路である。なお、主信号受光部７３から出力された位置情報信号には、変調光の光量変化による変調周波数成分が重畳されている。そのため、内挿回路部８３は、例えば、変調部８１から供給された変調信号と、主信号受光部７３から出力された位置情報信号とに基づいて、内挿処理を行う。内挿回路部８３は、変調信号を用いた同期検波回路によって内挿処理を行い、スケール６の位置情報を検出する。
ここで、位置情報とは、例えば、スケール６の移動方向、移動量、あるいは変位を含むものである。このような内挿回路部８３による位置情報の検出方法は、例えば、「米国特許第６，６３９，６８６明細書」の信号処理方法を利用することができる。
【００２８】
原点検出部９０（基準位置検出部）は、原点受光部７０から出力された検出信号（第１信号ＺＬ及び第２信号ＺＲ）に基づいて、スケール６の原点位置ＰＺを検出する。一例として、原点検出部９０は、検出信号（第１信号ＺＬ及び第２信号ＺＲ）に基づいて、スケール６の原点位置ＰＺを示す二値化された原点信号Ｚ＿ＳＩＧを生成し、生成した原点信号Ｚ＿ＳＩＧを出力する。また、原点検出部９０は、検出信号（第１信号ＺＬ及び第２信号ＺＲ）に基づいて、原点位置ＰＺの近傍の位置であり、原点信号Ｚ＿ＳＩＧが有効であること示す原点有効信号Ｚ＿ＶＡＬＩＤを生成し、生成した原点有効信号Ｚ＿ＶＡＬＩＤを出力する。
なお、検出信号（第１信号ＺＬ及び第２信号ＺＲ）は、変調光の光量変化による変調周波数成分が重畳されている。そのため、原点検出部９０は、検出した原点位置ＰＺの変調による変位を補正する変調補正部９３（後述する図４参照）を備えている。本実施形態では、原点検出部９０の変調補正部９３は、変調部８１から供給された変調信号をもとに生成した補正信号に基づいて、光を変調することによって（変調光によって）生じる原点位置ＰＺの変位を補正する。
【００２９】
次に、本実施形態における原点検出部９０の構成について説明する。
図４は、本実施形態における原点検出部９０を示す概略ブロック図である。
図４において、原点検出部９０は、差動回路部９１、コンパレータ部（９２、９５）、変調補正部９３、及び加算回路部９４を備えている。なお、本実施形態による原点検出部９０は、変調部８１から供給された変調信号に基づいて、コンパレータ部９２の基準電圧である閾値電圧を変更する一実施形態について説明する。
【００３０】
加算回路部９４は、例えば、抵抗Ｒ１〜Ｒ３、及びオペアンプ（演算増幅器）８７を有する反転加算回路である。加算回路部９４は、第１信号ＺＬと第２信号ＺＲとを加算して反転した信号（−（ＺＬ＋ＺＲ））を生成し、コンパレータ部９５に出力する。
抵抗Ｒ１は、第１信号ＺＬの検出信号線とオペアンプ８７の反転入力端子（−（マイナス））との間に接続され、抵抗Ｒ２は、第２信号ＺＲの検出信号線とオペアンプ８７の反転入力端子（−）との間に接続されている。また、抵抗Ｒ３は、オペアンプ８７の出力端子とオペアンプ８７の反転入力端子（−）との間に接続され、オペアンプ８７に負帰還をかけている。なお、オペアンプ８７の非反転入力端子（＋（プラス））は、接地されている。ここで、抵抗Ｒ１〜Ｒ３は、例えば、同じ抵抗値を持つ。
【００３１】
コンパレータ部９５は、加算回路部９４によって生成された信号（−（ＺＬ＋ＺＲ））を予め定められた閾値電圧ＶＡに基づいて、二値化するコンパレータ（比較器）である。コンパレータ部９５は、信号（−（ＺＬ＋ＺＲ））を二値化した反転信号を生成し、生成した反転信号を原点有効信号Ｚ＿ＶＡＬＩＤとして出力する。コンパレータ部９５は、例えば、抵抗（Ｒ６、Ｒ７）、及びオペアンプ８８を有している。
【００３２】
オペアンプ８８は、コンパレータとして機能し、反転入力端子（−）がオペアンプ８７の出力端子に、非反転入力端子（＋）が抵抗Ｒ６を介してノードＡに、それぞれ接続されている。また、オペアンプ８８は、抵抗Ｒ７を介して、出力端子と非反転入力端子（＋）とが接続され、正帰還がかけられている。
抵抗（Ｒ６、Ｒ７）は、原点有効信号Ｚ＿ＶＡＬＩＤを二値化するために、抵抗（Ｒ４、Ｒ５）によって生成される閾値電圧ＶＡにヒステリシスを付加している。なお、閾値電圧ＶＡは、抵抗（Ｒ４、Ｒ５）の抵抗分圧により生成され、例えば、第１信号ＺＬ及び第２信号ＺＲの出力電圧レベルである（＋Ｖ）及び（−Ｖ）の中間値を示す電位が設定されている。
【００３３】
差動回路部９１は、例えば、抵抗Ｒ８〜Ｒ１１、及びオペアンプ８４を有する差動増幅回路である。差動回路部９１は、第１信号ＺＬから第２信号ＺＲを減算した信号（ＺＲ−ＺＬ）を生成し、コンパレータ部９２に出力する。なお、信号（ＺＲ−ＺＬ）は、原点受光部７０の検出信号（第１信号ＺＬ及び第２信号ＺＲ）に基づいて生成されたスケール６の原点位置を示す信号である。すなわち、差動回路部９１は、第１信号ＺＬ及び第２信号ＺＲの差分によって、原点位置ＰＺを示す信号を生成する。
【００３４】
抵抗Ｒ８は、第１信号ＺＬの検出信号線とオペアンプ８４の反転入力端子（−）との間に接続され、抵抗Ｒ９は、第２信号ＺＲの検出信号線とオペアンプ８４の非反転入力端子（＋）との間に接続されている。また、抵抗Ｒ１０は、オペアンプ８４の出力端子とオペアンプ８４の反転入力端子（−）との間に接続され、オペアンプ８４に負帰還をかけている。また、オペアンプ８４の非反転入力端子（＋）は、抵抗Ｒ１１を介して接地されている。ここで、抵抗Ｒ８〜Ｒ１１は、例えば、同じ抵抗値を持つ。
【００３５】
なお、本実施形態のように光源変調を行う場合には、第１信号ＺＬ、第２信号ＺＲ、及び信号（ＺＲ−ＺＬ）にも光量変化による変調周波数成分が重畳される。ここでは、第１信号ＺＬ、第２信号ＺＲ、又は信号（ＺＲ−ＺＬ）に重畳される変調周波数成分を変調ノイズと呼ぶことにする。この変調ノイズは、光源変調と同一の（光源変調とほぼ同一の）周波数で時間とともに信号レベルが変動する信号である。
【００３６】
変調補正部９３（補正部）は、例えば、抵抗（Ｒ１４、Ｒ１５）、及びオペアンプ８６を有する反転増幅回路である。変調補正部９３は、光を変調することによって（変調光によって）生じる原点位置ＰＺの変位を補正する。例えば、変調補正部９３は、変調部８１から出力された変調信号に基づく光の光量変化によって生じる原点位置ＰＺの変位を補正する。本実施形態では、変調補正部９３は、変調部８１から出力された変調信号を反転増幅して補正信号を生成し、生成した補正信号をコンパレータ部９２の閾値電圧（所定の閾値）として供給する。つまり、変調補正部９３は、生成した補正信号に応じて、コンパレータ部９２の閾値を変更する。これにより、変調補正部９３は、光を変調することによって（変調光によって）生じる原点位置ＰＺの変位を補正する。すなわち、変調補正部９３は、変調信号をもとに生成した補正信号に基づいて、原点位置ＰＺの変位を補正する。なお、この原点位置ＰＺの変位は、光を変調することによって（変調光によって）生じる変位であり、上述した変調ノイズによって発生する変位である。
【００３７】
抵抗Ｒ１４は、変調信号の信号線とオペアンプ８６の反転入力端子（−）との間に接続され、抵抗Ｒ１５は、オペアンプ８６の出力端子とオペアンプ８６の反転入力端子（−）との間に接続され、オペアンプ８６に負帰還をかけている。なお、抵抗Ｒ１４及び抵抗Ｒ１５の抵抗値（Ｒ１４、Ｒ１５）は、変調光によって生じる原点位置ＰＺの変位を補正するように、所定の値に設定されている。抵抗値Ｒ１４及び抵抗値Ｒ１５の詳細については、後述する。
【００３８】
コンパレータ部９２（二値化部）は、差動回路部９１によって生成された信号（ＺＲ−ＺＬ）を所定の閾値に基づいて二値化するコンパレータ（比較器）である。すなわち、コンパレータ部９２は、原点受光部７０の検出信号（第１信号ＺＬ及び第２信号ＺＲ）に基づいて生成されたスケール６の原点位置ＰＺを示す信号を、所定の閾値（補正信号の電圧）に基づいて二値化する。コンパレータ部９２は、信号（ＺＲ−ＺＬ）を二値化した反転信号を生成し、生成した反転信号を原点信号Ｚ＿ＳＩＧとして出力する。なお、上述したように、二値化に使用される所定の閾値は、変調補正部９３によって、変調信号に基づいて生成された補正信号に応じて変更される。そのため、コンパレータ部９２は、変調光によって生じる原点位置ＰＺの変位を低減した原点信号Ｚ＿ＳＩＧとして出力する。
【００３９】
また、コンパレータ部９２は、例えば、抵抗（Ｒ１２、Ｒ１３）、及びオペアンプ８５を有している。
オペアンプ８５は、コンパレータとして機能し、反転入力端子（−）がオペアンプ８４の出力端子に、非反転入力端子（＋）が抵抗Ｒ１２を介してオペアンプ８６の出力端子に、それぞれ接続されている。また、オペアンプ８５は、抵抗Ｒ１３を介して、出力端子と非反転入力端子（＋）とが接続され、正帰還がかけられている。なお、ここで、オペアンプ８５の非反転入力端子（＋）をノードＢとし、ノードＢにおける電圧を電圧ＶＢとして説明する。
抵抗（Ｒ１２、Ｒ１３）は、原点信号Ｚ＿ＳＩＧを二値化するために、変調補正部９３によって生成される所定の閾値（補正信号の電圧）にヒステリシスを付加している。このヒステリシスは、コンパレータ部９２の出力である原点信号Ｚ＿ＳＩＧに、チャタリングが生じることを抑えている。ここで、例えば、コンパレータ部９２の正の出力電圧を電圧ＶＯＵＴとした場合におけるヒステリシスを付加した閾値電圧ＶＨは、下記の式（１）によって示される。
【００４０】
【数１】
【００４１】
ここで、Ｒ１２は抵抗Ｒ１２の抵抗値、Ｒ１３は抵抗Ｒ１３の抵抗値である。
すなわち、検出ヘッド部９に対して、スケール６を＋Ｘ軸方向に移動させた場合、信号（ＺＲ−ＺＬ）が電圧ＶＨに達すると、原点信号Ｚ＿ＳＩＧが、信号レベルＨ（Ｈｉｇｈ：ハイ）から信号レベルＬ（Ｌｏｗ：ロウ）に遷移する。
【００４２】
次に、抵抗Ｒ１４及び抵抗Ｒ１５の抵抗値について説明する。
まず、変調部８１によって変調された光源部２から照射される変調光の光量Ｉの変化（変動）は、式（２）によって示される。
【００４３】
【数２】
【００４４】
ここで、Ａは光量の平均値、ｍは変調度、ωは変調角周波数にそれぞれ対応する。また、Ｒ１４は抵抗Ｒ１４の抵抗値、Ｒ１５は抵抗Ｒ１５の抵抗値である。
上述した変調ノイズを含まない場合における原点受光部７０の出力である第１信号ＺＬ０及び第２信号ＺＲ０に対して、変調ノイズを含む場合における第１信号ＺＬ及び第２信号ＺＲは、式（３）及び式（４）によって示される。
【００４５】
【数３】
【００４６】
【数４】
【００４７】
また、式（３）及び式（４）により、信号（ＺＲ−ＺＬ）は、式（５）として示される。
【００４８】
【数５】
【００４９】
この式（５）により、変調ノイズを含む場合における信号（ＺＲ−ＺＬ）は、信号（ＺＲ０−ＺＬ０）に比例することがわかる。ここで、変調ノイズを含まない場合に、コンパレータ部９２の出力である原点信号Ｚ＿ＳＩＧが反転する位置は、信号（ＺＲ０−ＺＬ０）が上述した式（１）により示される閾値電圧ＶＨと等しくなる点である。そこで、（ＺＲ０−ＺＬ０）＝ＶＨとおくと、下記の式（６）が得られる。
【００５０】
【数６】
【００５１】
また、変調補正部９３は、抵抗Ｒ１４と抵抗Ｒ１５との抵抗値の比率によって、変調信号（ＶＳｓｉｎωｔ）を反転増幅した信号をコンパレータ部９２の抵抗Ｒ１２の一端に供給する。すなわち、変調補正部９３は、原点位置ＰＺの変位（微小なズレ）を補正するために、原点検出部９０に変調信号を導入する。この場合、ノードＢにおける電圧を電圧ＶＢは、下記の式（７）で示される。
【００５２】
【数７】
【００５３】
式（６）及び式（７）に基づいて、抵抗Ｒ１４及び抵抗Ｒ１５の抵抗値（Ｒ１４、Ｒ１５）は、下記の式（８）を満たすように設定されている。
【００５４】
【数８】
【００５５】
すなわち、抵抗値Ｒ１４及び抵抗値Ｒ１５は、原点位置ＰＺの近傍における電圧ＶＢの変動（変化）が信号（ＺＲ−ＺＬ）に含まれ変調ノイズと等しくなるように設定される。つまり、変調補正部９３は、信号（ＺＲ−ＺＬ）に含まれ変調ノイズを打ち消すように、コンパレータ部９２の閾値を変更する補正信号を生成する。
なお、抵抗値Ｒ１４及び抵抗値Ｒ１５は、負の値をとらないので変調信号の振幅ＶＳが負の値である。すなわち、光源を変調させる変調信号に対して抵抗Ｒ１４に供給される変調信号は位相が反転している必要がある。
【００５６】
次に、本実施形態におけるエンコーダ装置１の原点位置ＰＺの検出動作について説明する。
図５は、本実施形態における原点検出部９０の動作を示す波形図である。
図５において、各グラフの横軸は、移動方向（検出方向）におけるスケール６の位置Ｘを示し、縦軸は電圧を示している。また、図５（ａ）〜図５（ｆ）に示す各波形は、順番に、第１信号ＺＬ、第２信号ＺＲ、信号（−（ＺＬ＋ＺＲ））、信号（ＺＲ−ＺＬ）、原点有効信号Ｚ＿ＶＡＬＩＤ、原点信号Ｚ＿ＳＩＧにそれぞれ対応する。
また、本実施形態では、検出ヘッド部９に対して、スケール６を＋Ｘ軸方向に移動させた場合の一例について説明する。
【００５７】
まず、図５（ａ）及び図５（ｂ）を参照して、原点受光部７０から出力される検出信号（第１信号ＺＬ、第２信号ＺＲ）について説明する。
検出ヘッド部９に対して、スケール６を＋Ｘ軸方向に移動させた場合、ランダムパターン６２が原点受光素子７１と重なる位置Ｐ１において、原点受光素子７１は、原点パターン６０を透過した光源部２からの変調光を受光する。この場合、位置Ｐ１において、原点受光素子７１は、変調光を受光して、図５（ａ）に示すように、検出信号として、例えば、第１信号ＺＬを低い信号レベルから高い信号レベルに遷移させる。
【００５８】
さらにスケール６を移動させた場合、スケール６の位置が原点位置ＰＺに到達する。原点位置ＰＺにおいて、ランダムパターン６１の端が原点受光素子７１と重なり、原点パターン６０を透過した光源部２からの変調光が減少するため、原点受光素子７１は、検出信号として、例えば、第１信号ＺＬを高い信号レベルから低い信号レベルに遷移させる（図５（ａ））。
また、原点位置ＰＺにおいて、ランダムパターン６２が原点受光素子７２と重なり、原点受光素子７２は、原点パターン６０を透過した光源部２からの変調光を受光する。この場合、原点位置ＰＺにおいて、原点受光素子７２は、変調光を受光して、図５（ｂ）に示すように、検出信号として、例えば、第２信号ＺＲを低い信号レベルから高い信号レベルに遷移させる。つまり、原点受光部７０は、原点位置ＰＺに対して互いに異なる信号レベルに遷移する信号である第１信号ＺＬ及び第２信号ＺＲを検出信号として出力する。
【００５９】
なお、原点位置ＰＺにおいて、原点光学系４２は、インデックス格子５のランダムパターンスリット（５１、５２）と、スケール６の原点パターン６０におけるランダムパターン（６１、６２）とが一致した状態になる。そのため、第１信号ＺＬ及び第２信号ＺＲは、原点位置ＰＺにおいて、急峻な波形により遷移する。
【００６０】
そして、さらにスケール６を移動させた場合、ランダムパターン６１が原点受光素子７２と重なる位置Ｐ２に到達する。この位置Ｐ２において、ランダムパターン６１の端が原点受光素子７２と重なり、原点パターン６０を透過した光源部２からの変調光が減少するため、原点受光素子７２は、検出信号として、例えば、第２信号ＺＲを高い信号レベルから低い信号レベルに遷移させる（図５（ｂ））。
【００６１】
次に、原点検出部９０が、上述した第１信号ＺＬ及び第２信号ＺＲに基づいて、原点有効信号Ｚ＿ＶＡＬＩＤ及び原点信号Ｚを生成する動作について説明する。
【００６２】
＜原点有効信号Ｚ＿ＶＡＬＩＤの生成＞
まず、原点検出部９０の加算回路部９４は、第１信号ＺＬと第２信号ＺＲとを加算して反転した信号（−（ＺＬ＋ＺＲ））を生成し、コンパレータ部９５に出力する。加算回路部９４は、図５（ｃ）に示すように、信号（−（ＺＬ＋ＺＲ））を位置Ｐ１において高い信号レベルから低い信号レベルに遷移させ、位置Ｐ２において低い信号レベルから高い信号レベルに遷移させる。
【００６３】
次に、コンパレータ部９５は、信号（−（ＺＬ＋ＺＲ））を二値化した反転信号を生成し、生成した反転信号を原点有効信号Ｚ＿ＶＡＬＩＤとして出力する。なお、この二値化の際に使用されるコンパレータ部９５の閾値は、抵抗（Ｒ４、Ｒ５）によって生成される閾値電圧ＶＡに、抵抗（Ｒ６、Ｒ７）によりヒステリシスを付加した電圧（ＶＡ±α）である。これにより、コンパレータ部９５は、図５（ｅ）に示すように、位置Ｐ１においてレベルＬから信号レベルＨに遷移し、位置Ｐ２において信号レベルＨから信号レベルＬに遷移する信号を、原点有効信号Ｚ＿ＶＡＬＩＤとして出力する。
【００６４】
ここで、原点有効信号Ｚ＿ＶＡＬＩＤとは、スケール６の原点位置ＰＺの近傍位置を示す信号であり、原点信号Ｚ＿ＳＩＧが有効か否かを示す信号である。原点有効信号Ｚ＿ＶＡＬＩＤは、例えば、原点位置ＰＺの近傍位置であり、原点信号Ｚ＿ＳＩＧが有効な場合に、信号レベルＨに遷移する。また、原点有効信号Ｚ＿ＶＡＬＩＤは、原点位置ＰＺの近傍位置でない、原点信号Ｚ＿ＳＩＧが無効な場合に、信号レベルＬに遷移する。
【００６５】
なお、例えば、原点位置ＰＺの近傍位置である場合とは、スケール６の移動方向（Ｘ方向）の位置範囲において、受光部７が、スケール６の原点位置ＰＺに近い位置であり、例えば、位置Ｐ１から位置Ｐ２までの範囲のこと又は位置Ｐ１から位置Ｐ２までの範囲のうちの所定の点のことである。
【００６６】
＜原点信号Ｚ＿ＳＩＧの生成＞
まず、原点検出部９０の差動回路部９１は、第１信号ＺＬから第２信号ＺＲを減算した信号（ＺＲ−ＺＬ）を生成し、コンパレータ部９２に出力する。差動回路部９１は、図５（ｄ）に示すように、原点位置ＰＺにおいて信号（ＺＲ−ＺＬ）を低い信号レベルから高い信号レベルに遷移させる。
【００６７】
次に、コンパレータ部９２は、信号（ＺＲ−ＺＬ）を二値化した反転信号を生成し、生成した反転信号を原点信号Ｚ＿ＳＩＧとして出力する。なお、コンパレータ部９２（二値化部）は、差動回路部９１によって生成された信号（ＺＲ−ＺＬ）を所定の閾値（補正信号の電圧）に基づいて二値化する。ここで、上述したように、二値化に使用される所定の閾値は、変調補正部９３によって、変調信号に基づいて生成された補正信号に応じて変更される。そのため、コンパレータ部９２は、変調光によって生じる原点位置ＰＺの変位を低減した原点信号Ｚ＿ＳＩＧとして出力する。コンパレータ部９２は、図５（ｅ）に示すように、信号（ＺＲ−ＺＬ）を原点位置ＰＺにおいて信号レベルＨから信号レベルＬに遷移する信号を、原点信号Ｚ＿ＳＩＧとして出力する。
【００６８】
なお、原点位置ＰＺの近傍位置でない場合に、変調光がスケール６を透過しないため、原点検出部９０は、ほとんど光を受光できない。そのため、信号（ＺＲ−ＺＬ）は、外乱などのノイズによって、所定の閾値をまたいで信号レベルが変動する場合がある。このような場合、コンパレータ部９２は、例えば、図５（ｆ）の信号Ｓ１及び信号Ｓ２のような誤った原点信号Ｚ＿ＳＩＧを出力する。そこで、エンコーダ装置１は、原点有効信号Ｚ＿ＶＡＬＩＤに基づいて、原点位置ＰＺの近傍位置である場合に、原点信号Ｚ＿ＳＩＧを検出する。これにより、エンコーダ装置１は、原点信号Ｚ＿ＳＩＧの誤検出を低減することができる。
【００６９】
図６は、本実施形態における原点信号Ｚ＿ＳＩＧの生成動作を示す波形図である。
図６（ａ）は、図５（ｄ）の信号（ＺＲ−ＺＬ）におけるスケール６の原点位置ＰＺの近傍を拡大した波形を示している。ここで波形Ｗ０は、信号（ＺＲ−ＺＬ）を示し、波形Ｗ０ａは、信号（ＺＲ−ＺＬ）の原点位置ＰＺの近傍の部分Ｒ１における拡大波形を示している。
また、図６（ｂ）は、図６（ａ）に対応した原点信号Ｚ＿ＳＩＧの波形を示している。
【００７０】
図６（ａ）の波形Ｗ０に示すように、信号（ＺＲ−ＺＬ）には、上述した変調ノイズＮＺが含まれている（重畳されている）。なお、原点位置ＰＺの近傍における変調ノイズ成分（ΔＮＺ）は、式（６）に示されるように、（ＶＨｍｓｉｎωｔ）である。原点位置ＰＺの近傍における信号（ＺＲ−ＺＬ）に対するスケール６の変位Ｘの傾きを（ｄＸ／ｄＶ）とおくと、閾値電圧ＶＨに近い領域Ｒ１における波形Ｗ０に示すように、（ΔＸ＝ＶＨｍｓｉｎωｔｄＸ／ｄＸ）が原点位置ＰＺのばらつきとして現われる。
【００７１】
すなわち、従来のエンコーダ装置では、変調補正部９３を備えていない。そのため、このようなエンコーダ装置では、変調光を用いた場合に、図６（ｂ）の波形Ｗ２及び波形Ｗ３に示すように、原点信号Ｚ＿ＳＩＧに、変調光によって生じる原点位置ＰＺの変位が発生する。
これに対して、本実施形態のエンコーダ装置１は、変調補正部９３によって生成された補正信号に応じて閾値電圧ＶＢを変更する。そのため、図６（ｂ）の波形Ｗ１に示すように、コンパレータ部９２は、変調光によって生じる原点位置ＰＺの変位を補正し、安定した原点信号Ｚ＿ＳＩＧを出力する。
【００７２】
以上のように、本実施形態のエンコーダ装置１は、スケール６が原点位置ＰＺ（基準位置）を示す原点パターン５０と位置パターン６３とを有し、変調部８１が位置パターン６３と原点パターン５０とに照射する光を変調する変調信号を生成する。内挿回路部８３（位置情報検出部）は、この変調信号に基づいて変調された変調光によって位置パターン６３を検出した位置情報信号に基づいて、スケール６の位置情報を検出する。原点受光部７０（基準位置受光部）は、変調光によって原点パターン５０を検出した検出信号（ＺＲ−ＺＬ）を出力する。原点検出部９０（基準位置検出部）は、検出信号（ＺＲ−ＺＬ）に基づいて原点位置ＰＺを検出する。さらに、原点検出部９０は、光を変調することによって生じる原点位置ＰＺの変位を補正する変調補正部９３を備えている。
【００７３】
これにより、本実施形態によるエンコーダ装置１は、変調補正部９３によって原点位置ＰＺの変位を補正した原点信号Ｚ＿ＳＩＧを出力する。なお、原点信号Ｚ＿ＳＩＧは、原点位置ＰＺを示す信号である。すなわち、変調補正部９３は、原点信号Ｚ＿ＳＩＧの変調ノイズによる影響を低減することができる。そのため、本実施形態によるエンコーダ装置１は、原点位置ＰＺを高精度に検出することができる。
【００７４】
また、本実施形態では、変調補正部９３は、変調部８１が生成する変調信号に基づく光の光量変化によって生じる原点位置ＰＺの変位を補正する。
これにより、本実施形態によるエンコーダ装置１は、変調信号に基づく光の光量変化によって生じる原点位置ＰＺの変位を補正するので、原点位置ＰＺを高精度に検出することができる。
【００７５】
また、本実施形態では、変調補正部９３は、変調部８１が生成した変調信号に基づいて補正信号を生成し、生成した補正信号に基づいて、光を変調することによって生じる原点位置ＰＺの変位を補正する。つまり、変調補正部９３は、変調部８１が生成した変調信号をもとに生成した補正信号に基づいて、原点位置ＰＺの変位を補正する。
変調部８１が生成した変調信号と変調ノイズとは、変調光の光量に応じて変動（変化）する。例えば、変調部８１が生成した変調信号は、変調ノイズに同期して変動（変化）しているので、本実施形態によるエンコーダ装置１は、変調信号に基づいて（変調信号をもとに）、原点位置ＰＺの変位を補正することができる。この場合、変調部８１が生成した変調信号を利用できるため、本実施形態によるエンコーダ装置１は、簡易な構成により原点位置ＰＺを高精度に検出することができる。
【００７６】
また、本実施形態では、原点検出部９０は、検出信号（第１信号ＺＬ及び第２信号ＺＲ）に基づいて生成された原点位置ＰＺを示す信号（ＺＲ−ＺＬ）を、所定の閾値に基づいて二値化するコンパレータ部９２（二値化部）を備える。変調補正部９３は、補正信号に応じて、所定の閾値を変更する。
この場合、変調補正部９３がコンパレータ部９２（二値化部）の所定の閾値を変更する簡易な構成により、原点位置ＰＺの変位を補正することができる。よって、本実施形態によるエンコーダ装置１は、簡易な構成により原点位置ＰＺを高精度に検出することができる。
【００７７】
また、本実施形態では、原点受光部７０は、原点位置ＰＺに対して互いに異なる信号レベルに遷移する信号である第１信号ＺＬ及び第２信号ＺＲを検出信号として出力する。原点検出部９０は、第１信号ＺＬ及び第２信号ＺＲの差分によって、原点位置ＰＺを示す信号（ＺＲ−ＺＬ）を生成する差動回路部９１を備える。
これにより、原点検出部９０は、第１信号ＺＬ及び第２信号ＺＲの差分により原点信号Ｚ＿ＳＩＧを生成するため、正確な原点位置ＰＺを検出することができる。
【００７８】
また、本実施形態では、変調部８１が生成する変調信号は、位置パターン６３と原点パターン５０とに照射する光の波長を変調させる信号である。また、光の波長を変調させることにより、変調部８１が生成する変調信号は、位置パターン６３と原点パターン５０とに照射する光の光量を変調する。すなわち、変調部８１が生成する変調信号は、位置パターン６３と原点パターン５０とに照射する光（変調光）の波長を変調させる信号である。
これにより、波長変調の手法を用いたスケール６の位置検出が可能になる。そのため、本実施形態によるエンコーダ装置１は、高精度な波長変調型のエンコーダにおいても、原点位置ＰＺ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、抵抗Ｒ１４の抵抗値Ｒ１４、抵抗Ｒ１５の抵抗値Ｒ１５、及び変調信号の振幅ＶＳは、式（８）の関係を満たすように設定されている。すなわち、抵抗Ｒ１４の抵抗値Ｒ１４、抵抗Ｒ１５の抵抗値Ｒ１５、及び変調信号の振幅ＶＳは、原点位置ＰＺの近傍における電圧ＶＢの変動（変化）が信号（ＺＲ−ＺＬ）に含まれ変調ノイズと等しくなるように設定されている。
これにより、原点検出部９０は、正確な原点位置ＰＺを検出することができる。
【００８０】
［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態によるエンコーダ装置１ａについて説明する。
本実施形態では、エンコーダ装置１ａが、受光部７によって検出された信号に基づいて、光の波長を変調することによって生じる原点位置ＰＺの変位を補正する一実施形態について説明する。
本実施形態において、光源部２、コリメータレンズ３、光学系４、インデックス格子５、スケール６、及び受光部７の構成は、図１及び図２に示される第１の実施形態と同様である。
【００８１】
図７は、本実施形態におけるエンコーダ装置１ａを示す概略ブロック図である。
図７において、図１から図３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。なお、図７において、原点検出部９０ａの構成が図３に示される第１の実施形態におけるエンコーダ装置１と異なり、他の構成は、エンコーダ装置１と同様である。
【００８２】
図７において、信号処理部８ａは、変調部８１、ドライブ部８２、内挿回路部８３、及び原点検出部９０ａを備えている。
原点検出部９０ａには、第１の実施形態における原点検出部９０と異なり、変調部８１から出力された変調信号が接続されていない。
【００８３】
図８は、本実施形態における原点検出部９０ａを示す概略ブロック図である。
図８において、原点検出部９０ａは、差動回路部９１、コンパレータ部（９２、９５）、変調補正部９３ａ、及び加算回路部９４を備えている。なお、本実施形態による原点検出部９０ａは、受光部７の原点受光部７０から出力される検出信号（第１信号ＺＬ及び第２信号ＺＲ）に基づいて、コンパレータ部９２の基準電圧である閾値電圧を変更する一形態について説明する。ここでは、一例として、変調補正部９３ａは、加算回路部９４が出力する信号（−（ＺＬ＋ＺＲ））に基づいて、コンパレータ部９２の基準電圧である閾値電圧を変更する。
また、図８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。
【００８４】
変調補正部９３ａ（補正部）は、例えば、コンデンサＣ１、抵抗（Ｒ１４、Ｒ１４ａ、Ｒ１５）、及びオペアンプ８６を有する反転増幅回路である。変調補正部９３ａは、光を変調することによって生じる原点位置ＰＺの変位を補正する。本実施形態では、変調補正部９３ａは、加算回路部９４から出力された信号（−（ＺＬ＋ＺＲ））を反転増幅して補正信号を生成し、生成した補正信号をコンパレータ部９２の閾値電圧（所定の閾値）として供給する。つまり、変調補正部９３ａは、生成した補正信号に応じて、コンパレータ部９２の閾値を変更する。これにより、変調補正部９３ａは、原点位置ＰＺの変位を補正する。例えば、変調補正部９３ａは、検出信号（第１信号ＺＬ及び第２信号ＺＲ）をもとに生成した補正信号に基づいて、原点位置ＰＺの変位を補正する。つまり、変調補正部９３ａは、変調光によって（変調光を受光して）検出された信号をもとに生成した補正信号に基づいて、原点位置ＰＺの変位を補正する。なお、この原点位置ＰＺの変位は、光を変調することによって（変調光によって）生じる変位であり、上述した変調ノイズによって発生する変位である。
【００８５】
抵抗Ｒ１４は、コンデンサＣ１の一端（ノードＣ）とオペアンプ８６の反転入力端子（−）との間に接続され、抵抗Ｒ１５は、オペアンプ８６の出力端子とオペアンプ８６の反転入力端子（−）との間に接続され、オペアンプ８６に負帰還をかけている。なお、抵抗Ｒ１４及び抵抗Ｒ１５の抵抗値（Ｒ１４、Ｒ１５）は、原点位置ＰＺの変位を補正するように、所定の値に設定されている。本実施形態における抵抗値Ｒ１４及び抵抗値Ｒ１５の詳細については、後述する。
コンデンサＣ１は、一端が抵抗Ｒ１４の一端に、他端が加算回路部９４の出力信号線に接続されている。コンデンサＣ１と抵抗Ｒ１４の接続点はＲ１４ａを介して接地されている。コンデンサＣ１とＲ１４ａとは、低周波カットフィルター回路を形成し、加算回路部９４の出力である信号（−（ＺＬ＋ＺＲ））に含まれる直流成分をカットし、交流成分をオペアンプ８６の反転入力端子（−）に供給する。すなわち、オペアンプ８６の反転入力端子（−）と信号（−（ＺＬ＋ＺＲ））に含まれる変調ノイズ成分を抽出し、オペアンプ８６に供給するように機能する。
【００８６】
次に、抵抗Ｒ１４及び抵抗Ｒ１５の抵抗値について説明する。
加算回路部９４の出力信号（−（ＺＬ＋ＺＲ））は、下記の式（９）で示される。
【００８７】
【数９】
【００８８】
原点位置ＰＺの近傍では、信号（−（ＺＬ＋ＺＲ））が一定値であることを考慮し、この一定値を電圧Ｖｄとおく。さらにコンデンサＣ１とＲ１４ａとによって直流成分をカットすることによって、ノードＶにおける電圧ＶＣは下記の式（１０）で示される。
なお、ここでコンデンサＣ１の静電容量Ｃ１と抵抗Ｒ１４ａの抵抗値Ｒ１４ａとからなる低周波カット周波数ｆは（１／（２πＲ１４ａＣ１））で決定され、コンデンサＣ１の静電容量Ｃ１と抵抗Ｒ１４ａの抵抗値Ｒ１４ａとは、信号（−（ＺＬ＋ＺＲ））の直流成分をカットするが、変調角周波数ωは十分に通過するように定められている。
【００８９】
【数１０】
【００９０】
さらに、上述の式（８）のＶＳを（−Ｖｍ）と置き換えることによって、下記の式（１１）の関係式が得られる。
【００９１】
【数１１】
【００９２】
このように、本実施形態では、式（８）の代わりに、式（１１）を満たすように、抵抗値Ｒ１４及び抵抗値Ｒ１５が設定される。すなわち、第１の実施形態と同様に、抵抗値Ｒ１４及び抵抗値Ｒ１５は、原点位置ＰＺの近傍における電圧ＶＢの変動（変化）が信号（ＺＲ−ＺＬ）に含まれ変調ノイズと等しくなるように設定される。つまり、変調補正部９３ａは、信号（ＺＲ−ＺＬ）に含まれ変調ノイズを打ち消すように、コンパレータ部９２の閾値を変更する補正信号を生成する。
【００９３】
次に、本実施形態におけるエンコーダ装置１ａの原点位置ＰＺの検出動作について説明する。
エンコーダ装置１ａにおける原点有効信号Ｚ＿ＶＡＬＩＤを生成する動作は、第１の実施形態におけるエンコーダ装置１と同様である。また、エンコーダ装置１ａにおける原点信号Ｚ＿ＳＩＧを生成する動作は、上述の変調補正部９３ａの動作を除いて、第１の実施形態におけるエンコーダ装置１と同様である。
変調補正部９３ａは、上述したように、検出信号（第１信号ＺＬ及び第２信号ＺＲ）に基づいて補正信号を生成し、生成した補正信号に基づいて、コンパレータ部９２の二値化に使用される閾値を変更する補正信号を生成する。
【００９４】
以上のように、本実施形態によるエンコーダ装置１ａは、光を変調することによって生じる原点位置ＰＺの変位を補正する変調補正部９３ａを備えている。これにより、本実施形態によるエンコーダ装置１ａは、変調補正部９３ａによって原点位置ＰＺの変位を補正した原点信号Ｚ＿ＳＩＧを出力する。つまり、変調補正部９３は、原点信号Ｚ＿ＳＩＧの変調ノイズによる影響を低減することができる。そのため、本実施形態によるエンコーダ装置１ａは、原点位置ＰＺを高精度に検出することができる。
【００９５】
また、本実施形態では、変調補正部９３ａは、変調部８１が変調した変調光を受光部７が受光して検出した信号をもとに生成した補正信号に基づいて、原点位置ＰＺの変位を補正する。つまり、変調補正部９３ａは、検出信号（第１信号ＺＬ及び第２信号ＺＲ）をもとに生成した補正信号に基づいて、原点位置ＰＺの変位を補正する。
受光部７の原点受光部７０が検出した検出信号（第１信号ＺＬ及び第２信号ＺＲ）と変調ノイズとは、変調光の光量に応じて変動（変化）する。つまり、この検出信号（第１信号ＺＬ及び第２信号ＺＲ）は、同期して変動（変化）しているので、本実施形態によるエンコーダ装置１は、変調信号に基づいて（変調信号をもとに）、原点位置ＰＺの変位を補正することができる。この場合、変調部８１が生成した変調信号を利用できるため、本実施形態によるエンコーダ装置１は、簡易な構成により原点位置ＰＺを高精度に検出することができる。
【００９６】
［第３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（１ａ）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９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（１ａ）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１０を駆動するステージ装置について説明する。
【００９７】
図９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１０、駆動部１１及び制御部１２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（１ａ）は、スケール６、検出ヘッド部９、及び信号処理部８を備えている。
【００９８】
ステージ１０（移動体）は、例えば、スケール６又は検出ヘッド部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１０は、スケール６又は検出ヘッド部９に接続されている。
駆動部１１は、ステージ１０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。
制御部１２は、制御信号線Ｌ１を介してエンコーダ装置１（１ａ）の信号処理部８と接続されている。この制御信号線Ｌ１を介して、エンコーダ装置１（１ａ）は、上述した位置情報、原点信号Ｚ＿ＳＩＧ、及び原点有効信号Ｚ＿ＶＡＬＩＤを制御部１２に供給する。
また、制御部１２は、制御信号線Ｌ２を介して駆動部１１と接続されている。制御部１２は、この制御信号線Ｌ２を介して駆動部１１を制御する。
【００９９】
制御部１２は、エンコーダ装置１（１ａ）から供給されたステージ１０の位置情報及び原点位置ＰＺに基づいて、駆動部１１を制御する。
制御部１２は、原点有効信号Ｚ＿ＶＡＬＩＤに基づいて、ステージ１０の位置が原点位置ＰＺの近傍であるか否かを判定し、原点位置ＰＺの近傍であると判定した場合に、原点信号Ｚ＿ＳＩＧに基づいて原点位置ＰＺを検出する。
【０１００】
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（１ａ）と、スケール６又は検出ヘッド部９に接続されているステージ１０とを備えている。
エンコーダ装置１（１ａ）が、原点位置ＰＺ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、原点位置ＰＺ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１０の位置を制御することができる。
【０１０１】
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。
上記の各実施形態では、変調補正部９３（９３ａ）は、コンパレータ部９２の閾値を変更して原点位置ＰＺの変位を補正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、図１０に示される原点検出部９０ｂの変調補正部９３ｂは、コンパレータ部９２の閾値を変更する代わりに、抵抗Ｒ１６〜Ｒ１９、及びオペアンプ８９を有する差動回路部９６を備えている。この場合、変調補正部９３ｂは、差動回路部９１から出力された原点位置ＰＺを示す信号（ＺＲ−ＺＬ）に含まれる変調ノイズを、オペアンプ８６の出力である補正信号に基づいてオフセットして補正する。すなわち、変調補正部９３ｂは、検出信号（第１信号ＺＬ及び第２信号ＺＲ）に基づいて生成された基準位置を示す信号（ＺＲ−ＺＬ）を、補正信号に基づいて補正する。これにより、変調補正部９３ｂは、上記の各実施形態と同様の効果を奏する。
【０１０２】
また、上記の各実施形態において、変調部８１は、波長を変調することにより光源部２の光量も変調される形態を説明したが、光量のみを変調する形態でもよい。
また、上記の各実施形態において、変調光によって（変調光を受光して）検出された信号の一例として検出信号（第１信号ＺＬ及び第２信号ＺＲ）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、変調補正部９３ａは、受光部７の主信号受光部７３が検出した信号に基づいて原点位置ＰＺの変位を補正する形態でもよいし、補正用の受光部を別途備える形態でもよい。
【０１０３】
また、上記の各実施形態において、検出ヘッド部９は、信号処理部８を含まない形態を説明したが、信号処理部８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、上記の各実施形態は、反射型のエンコーダに適用する形態でもよいし、透過型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、検出ヘッド部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、ヘッド部９が変位方向に移動する形態でもよい。
【０１０４】
また、上記の第３の実施例において、ステージ１０を移動方向（一方向）に駆動する駆動装置１００にエンコーダ装置１（１ａ）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。
【符号の説明】
【０１０５】
１、１ａ…エンコーダ装置、６…スケール、９…検出ヘッド部、１０…ステージ、６０…原点パターン、６３…位置パターン、７０…原点受光部、８１…変調部、８３…内挿回路部、９０，９０ａ，９０ｂ…原点検出部、９１…差動回路部、９２…コンパレータ部、９３，９３ａ，９３ｂ…変調補正部、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】
位置情報を検出する機能とともに、基準位置（例えば原点位置など）を検出する機能を備えたエンコーダ装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。このようなエンコーダ装置は、例えば、位置情報を検出するためのスケールに、位置情報を検出するための主信号トラックに併設して、原点位置を検出する原点マークが配置される。この原点マークに、レーザダイオードなどの光源から光を照射して、原点検出用受光素子によって検出された信号に基づいて生成された信号（例えば、三角波状の信号における頂点の位置）によって、原点位置を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１−２０７６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、エンコーダ装置では、例えば、レーザダイオードの電流を変調して内挿をおこなう場合（例えば、波長変調型のエンコーダである場合）がある。このような場合に、エンコーダ装置は、電流を変調したレーザダイオードからの光を原点位置の検出に用いているために、検出した信号が変調信号によって増減し、原点位置の検出精度が低下する場合があるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、基準位置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、基準位置を示す基準位置パターンと位置情報パターンとを有するスケールと、前記スケールに光を照射する光源と、前記光を変調させる変調信号を生成する変調部と、前記変調信号に基づいて変調された変調光によって前記位置情報パターンを検出した位置情報信号に基づいて、前記スケールの位置情報を検出する位置情報検出部と、前記変調光によって前記基準位置パターンを検出した検出信号を出力する基準位置受光部と、前記検出信号に基づいて、前記基準位置を検出する基準位置検出部と、を備え、前記基準位置検出部は、前記光を変調することによって生じる前記基準位置の変位を補正する補正部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、基準位置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の光学系の構成を示す模式図である。
【図２】第１の実施形態におけるインデックス格子、スケール、及び受光部の構成を示す図である。
【図３】第１の実施形態におけるエンコーダ装置を示す概略ブロック図である。
【図４】第１の実施形態における原点検出部を示す概略ブロック図である。
【図５】第１の実施形態における原点検出部の動作を示す波形図である。
【図６】第１の実施形態における原点信号Ｚ＿ＳＩＧの生成動作を示す波形図である。
【図７】第２の実施形態によるエンコーダ装置を示す概略ブロック図である。
【図８】第２の実施形態における原点検出部を示す概略ブロック図である。
【図９】第３の実施形態による駆動装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図１０】第１の実施形態における原点検出部の変形例を示す概略ブロック図である。
【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（位置検出装置）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の光学系４の構成を示す模式図である。また、図２は、インデックス格子５、スケール６、及び受光部７の構成を示す図である。
エンコーダ装置１は、例えば、波長変調型の回折干渉方式のエンコーダであり、所定の移動方向（例えば、Ｘ軸方向のような一方向）に移動するスケール６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）を検出する光学式エンコーダである。また、第１の実施形態によるエンコーダ装置１は、スケール６の基準位置（例えば、原点位置ＰＺ）を検出する機能を有している。なお、本実施形態によるエンコーダ装置１の位置関係を説明するため、図１において、紙面の下方に向かう方向をＹ軸の正方向、紙面の右方向をＸ軸の正方向として、以下説明する。また、図２において、光源部２から照射方向（＋Ｙ軸方向）に向かってインデックス格子５、スケール６、及び受光部７を見た場合の図である。
【００１２】
図１において、エンコーダ装置１は、光源部２、コリメータレンズ３、光学系４、スケール６、受光部７、及び信号処理部８を備えている。また、光学系４は、ガラスブロック４１、及びインデックス格子５を備えている。
なお、光源部２、コリメータレンズ３、ガラスブロック４１、インデックス格子５、及び受光部７は、検出ヘッド部９（検出ヘッド）に対応する。光源部２、コリメータレンズ３、ガラスブロック４１、インデックス格子５、及び受光部７は、検出ヘッド部９に一体的に支持されている。また、検出ヘッド部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。
【００１３】
光源部２（光源）は、例えば、レーザ光を出射するレーザ素子であって、信号処理部８の後述する変調部８１により変調されたコヒーレントな変調光を出射する。光源部２は、スケール６に光を照射する。
コリメータレンズ３は、光源部２が出射した変調光を受光し、Ｙ軸方向の平行光に偏向する。コリメータレンズ３は、偏向した平行光を光学系４に照射する。
【００１４】
ガラスブロック４１は、コリメータレンズ３から照射された光のうちの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４１は、例えば、コリメータレンズ３とインデックス格子５との間に配置され、コリメータレンズ３から照射された光を透過させる。ガラスブロック４１は、所定の屈折率Ｎ１を有し、コリメータレンズ３から照射された光の進行方向に、所定の厚さＤを有する。
よって、ガラスブロック４１を透過する光の光路長は、この屈折率Ｎ（例えば、屈折率Ｎ１）および厚さＤの大きさに応じて、例えば空気中を透過する光の光路長に比べて長くなる。つまり、ガラスブロック４１は、スケール６に照射される光の光路長を相対的に変更することができる。
【００１５】
インデックス格子５は、例えば、格子状のパターンが形成された回折格子であって、Ｘ軸方向に沿って周期的に形成された回折パターンを有する透過型の回折格子である。インデックス格子５は、コリメータレンズ３とスケール６との間に配置され、入射光に基づいて回折光を生成し、生成した回折光をスケール６に照射する。
【００１６】
なお、インデックス格子５は、図２（ａ）に示すように、スケール６の位置情報を検出するための回折格子パターンである位置パターンスリット５３と、原点位置ＰＺを検出するためのスリットパターンである原点パターン５０とを有している。また、原点パターン５０は、ランダムパターンによって形成されたランダムパターンスリット（５１、５２）を有している。
ランダムパターンスリット（５１、５２）は、スケール６が原点位置ＰＺである場合に、後述するスケール６の原点パターン６０におけるランダムパターン（６１、６２）に対応する位置にスリットが配置されるように形成されている。
【００１７】
スケール６は、インデックス格子５と受光部７との間に配置され、光源部２、ガラスブロック４１、インデックス格子５及び受光部７に対して相対的に移動する。ここでは、一例として、検出ヘッド部９（光源部２、ガラスブロック４１、インデックス格子５及び受光部７）が固定され、スケール６が移動方向（例えば、Ｘ軸方向）に移動する。
また、スケール６は、図２の（ｂ）に示すように、位置検出に使用されるスケールであって、位置情報を検出するための位置パターン６３（位置情報パターン）とスケール６の基準位置（一例として、原点位置ＰＺ）を示す基準位置パターン（原点パターン６０）とを有している。
【００１８】
原点パターン６０は、スケール６の原点位置ＰＺを示す基準位置パターンであり、光源部２からコリメータレンズ３を介して照射された変調光を透過するように形成されている。また、原点パターン６０は、矩形上の透過部の左右にランダムパターン（６１、６２）を備えている。このランダムパターン（６１、６２）は、上述したように、スケール６が原点位置ＰＺである場合に、インデックス格子５のランダムパターンスリット（５１、５２）とランダムパターン（６１、６２）のスリットとが一致するように配置されている。
【００１９】
位置パターン６３は、位置情報を検出するためのパターンであり、光源部２からコリメータレンズ３を介して照射された変調光を透過するように形成されている。また、位置パターン６３は、スケール６の移動方向（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が形成された回折格子である。
なお、位置パターン６３は、ガラスブロック４１を介した回折光と、ガラスブロック４１を介していない回折光との干渉光を受光部７に射出する。
【００２０】
受光部７は、受光面が光源部２と対向して配置され、光源部２からコリメータレンズ３、インデックス格子５及びスケール６を介して照射された変調光を受光し、光電変換した信号（後述する位置情報信号及び検出信号）を信号処理部８に出力する。また、受光部７は、図２（ｃ）に示すように、変調光によって原点パターン６０を検出した検出信号を出力する原点受光部７０と、変調光によって位置パターン６３を検出した位置情報信号を出力する主信号受光部７３とを有している。
【００２１】
原点受光部７０は、原点位置ＰＺに対して互いに異なる信号レベルに遷移する信号である第１信号ＺＬ及び第２信号ＺＲを検出信号として出力する。原点受光部７０は、原点受光素子（７１、７２）を有している。原点受光素子（７１、７２）は、インデックス格子５の原点パターン５０に対応した位置に配置されている。
原点受光素子７１は、光源部２から照射された変調光がランダムパターンスリット５１を介して原点パターン６０を透過した光を受光（検出）し、第１信号ＺＬ（検出信号）を出力する。また、原点受光素子７２は、光源部２から照射された変調光がランダムパターンスリット５２を介して原点パターン６０を透過した光を受光（検出）し、第２信号ＺＲ（検出信号）を出力する。
なお、第１信号ＺＬは、上述したランダムパターンスリット５１及びランダムパターン６１によって、原点位置ＰＺに対して、異なる信号レベルに急峻に遷移する。また、第２信号ＺＲは、上述したランダムパターンスリット５２及びランダムパターン６２によって、原点位置ＰＺに対して、異なる信号レベルに急峻に遷移する。
【００２２】
主信号受光部７３は、スケール６の移動方向（Ｘ軸方向）に対して、信号レベルが周期的に変動する（例えば、正弦波状に変動する）位置情報信号を出力する。主信号受光部７３は、主信号受光素子（７３ａ、７３ｂ）を有している。主信号受光素子（７３ａ、７３ｂ）は、それぞれ位置パターン６３の異なる位置から射出した上述した干渉光を受光し、干渉光の干渉強度を示す光電変換信号を位置情報信号として出力する。
【００２３】
信号処理部８は、光源部２が照射する変調光を周期的に変調する。また、信号処理部８は、受光部７が出力する上述した検出信号（第１信号ＺＬ及び第２信号ＺＲ）に基づいて、スケール６の原点位置ＰＺを検出する信号処理と、上述した位置情報信号に基づいて、スケール６の位置情報を検出する信号処理を実行する。信号処理部８の構成の詳細については、図３を参照して後述する。
【００２４】
次に、本実施形態における信号処理部８の構成について説明する。
図３は、本実施形態におけるエンコーダ装置１を示す概略ブロック図である。
図３において、図１及び図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。なお、図３において、光学系４は、原点光学系４２及び主信号光学系４３を有している。ここで、インデックス格子５の原点パターン５０（ランダムパターンスリット（５１、５２））とスケール６の原点パターン６０とが原点光学系４２に対応する。また、ガラスブロック４１と、インデックス格子５の位置パターンスリット５３と、スケール６の位置パターン６３とが主信号光学系４３に対応する。
【００２５】
図３において、信号処理部８は、変調部８１、ドライブ部８２、内挿回路部８３、及び原点検出部９０を備えている。
変調部８１は、光の波長を周期的に変調させる変調信号を生成する。すなわち、変調部８１は、スケール６に（位置パターン６３と原点パターン５０とに）照射する光を変調する変調信号を生成する。変調部８１は、例えば、正弦波状に変調した変調信号を生成する。変調部８１は、生成した変調信号をドライブ部８２、内挿回路部８３、及び原点検出部９０に供給する。
【００２６】
ドライブ部８２は、変調部８１から供給された変調信号に応じて、光源部２に供給する電流を変動させる。ここで、光源部２に供給する電流が変動されると、光源部２は、照射光の波長及び光量が変動（変化）する。
【００２７】
内挿回路部８３（位置情報検出部）は、変調信号に基づいて変調された変調光によって位置パターン６３を検出した位置情報信号に基づいて、スケール６の位置情報を検出する。すなわち、内挿回路部８３は、主信号受光部７３から出力された位置情報信号に基づいて、内挿処理を行うエンコード回路である。なお、主信号受光部７３から出力された位置情報信号には、変調光の光量変化による変調周波数成分が重畳されている。そのため、内挿回路部８３は、例えば、変調部８１から供給された変調信号と、主信号受光部７３から出力された位置情報信号とに基づいて、内挿処理を行う。内挿回路部８３は、変調信号を用いた同期検波回路によって内挿処理を行い、スケール６の位置情報を検出する。
ここで、位置情報とは、例えば、スケール６の移動方向、移動量、あるいは変位を含むものである。このような内挿回路部８３による位置情報の検出方法は、例えば、「米国特許第６，６３９，６８６明細書」の信号処理方法を利用することができる。
【００２８】
原点検出部９０（基準位置検出部）は、原点受光部７０から出力された検出信号（第１信号ＺＬ及び第２信号ＺＲ）に基づいて、スケール６の原点位置ＰＺを検出する。一例として、原点検出部９０は、検出信号（第１信号ＺＬ及び第２信号ＺＲ）に基づいて、スケール６の原点位置ＰＺを示す二値化された原点信号Ｚ＿ＳＩＧを生成し、生成した原点信号Ｚ＿ＳＩＧを出力する。また、原点検出部９０は、検出信号（第１信号ＺＬ及び第２信号ＺＲ）に基づいて、原点位置ＰＺの近傍の位置であり、原点信号Ｚ＿ＳＩＧが有効であること示す原点有効信号Ｚ＿ＶＡＬＩＤを生成し、生成した原点有効信号Ｚ＿ＶＡＬＩＤを出力する。
なお、検出信号（第１信号ＺＬ及び第２信号ＺＲ）は、変調光の光量変化による変調周波数成分が重畳されている。そのため、原点検出部９０は、検出した原点位置ＰＺの変調による変位を補正する変調補正部９３（後述する図４参照）を備えている。本実施形態では、原点検出部９０の変調補正部９３は、変調部８１から供給された変調信号をもとに生成した補正信号に基づいて、光を変調することによって（変調光によって）生じる原点位置ＰＺの変位を補正する。
【００２９】
次に、本実施形態における原点検出部９０の構成について説明する。
図４は、本実施形態における原点検出部９０を示す概略ブロック図である。
図４において、原点検出部９０は、差動回路部９１、コンパレータ部（９２、９５）、変調補正部９３、及び加算回路部９４を備えている。なお、本実施形態による原点検出部９０は、変調部８１から供給された変調信号に基づいて、コンパレータ部９２の基準電圧である閾値電圧を変更する一実施形態について説明する。
【００３０】
加算回路部９４は、例えば、抵抗Ｒ１〜Ｒ３、及びオペアンプ（演算増幅器）８７を有する反転加算回路である。加算回路部９４は、第１信号ＺＬと第２信号ＺＲとを加算して反転した信号（−（ＺＬ＋ＺＲ））を生成し、コンパレータ部９５に出力する。
抵抗Ｒ１は、第１信号ＺＬの検出信号線とオペアンプ８７の反転入力端子（−（マイナス））との間に接続され、抵抗Ｒ２は、第２信号ＺＲの検出信号線とオペアンプ８７の反転入力端子（−）との間に接続されている。また、抵抗Ｒ３は、オペアンプ８７の出力端子とオペアンプ８７の反転入力端子（−）との間に接続され、オペアンプ８７に負帰還をかけている。なお、オペアンプ８７の非反転入力端子（＋（プラス））は、接地されている。ここで、抵抗Ｒ１〜Ｒ３は、例えば、同じ抵抗値を持つ。
【００３１】
コンパレータ部９５は、加算回路部９４によって生成された信号（−（ＺＬ＋ＺＲ））を予め定められた閾値電圧ＶＡに基づいて、二値化するコンパレータ（比較器）である。コンパレータ部９５は、信号（−（ＺＬ＋ＺＲ））を二値化した反転信号を生成し、生成した反転信号を原点有効信号Ｚ＿ＶＡＬＩＤとして出力する。コンパレータ部９５は、例えば、抵抗（Ｒ６、Ｒ７）、及びオペアンプ８８を有している。
【００３２】
オペアンプ８８は、コンパレータとして機能し、反転入力端子（−）がオペアンプ８７の出力端子に、非反転入力端子（＋）が抵抗Ｒ６を介してノードＡに、それぞれ接続されている。また、オペアンプ８８は、抵抗Ｒ７を介して、出力端子と非反転入力端子（＋）とが接続され、正帰還がかけられている。
抵抗（Ｒ６、Ｒ７）は、原点有効信号Ｚ＿ＶＡＬＩＤを二値化するために、抵抗（Ｒ４、Ｒ５）によって生成される閾値電圧ＶＡにヒステリシスを付加している。なお、閾値電圧ＶＡは、抵抗（Ｒ４、Ｒ５）の抵抗分圧により生成され、例えば、第１信号ＺＬ及び第２信号ＺＲの出力電圧レベルである（＋Ｖ）及び（−Ｖ）の中間値を示す電位が設定されている。
【００３３】
差動回路部９１は、例えば、抵抗Ｒ８〜Ｒ１１、及びオペアンプ８４を有する差動増幅回路である。差動回路部９１は、第１信号ＺＬから第２信号ＺＲを減算した信号（ＺＲ−ＺＬ）を生成し、コンパレータ部９２に出力する。なお、信号（ＺＲ−ＺＬ）は、原点受光部７０の検出信号（第１信号ＺＬ及び第２信号ＺＲ）に基づいて生成されたスケール６の原点位置を示す信号である。すなわち、差動回路部９１は、第１信号ＺＬ及び第２信号ＺＲの差分によって、原点位置ＰＺを示す信号を生成する。
【００３４】
抵抗Ｒ８は、第１信号ＺＬの検出信号線とオペアンプ８４の反転入力端子（−）との間に接続され、抵抗Ｒ９は、第２信号ＺＲの検出信号線とオペアンプ８４の非反転入力端子（＋）との間に接続されている。また、抵抗Ｒ１０は、オペアンプ８４の出力端子とオペアンプ８４の反転入力端子（−）との間に接続され、オペアンプ８４に負帰還をかけている。また、オペアンプ８４の非反転入力端子（＋）は、抵抗Ｒ１１を介して接地されている。ここで、抵抗Ｒ８〜Ｒ１１は、例えば、同じ抵抗値を持つ。
【００３５】
なお、本実施形態のように光源変調を行う場合には、第１信号ＺＬ、第２信号ＺＲ、及び信号（ＺＲ−ＺＬ）にも光量変化による変調周波数成分が重畳される。ここでは、第１信号ＺＬ、第２信号ＺＲ、又は信号（ＺＲ−ＺＬ）に重畳される変調周波数成分を変調ノイズと呼ぶことにする。この変調ノイズは、光源変調と同一の（光源変調とほぼ同一の）周波数で時間とともに信号レベルが変動する信号である。
【００３６】
変調補正部９３（補正部）は、例えば、抵抗（Ｒ１４、Ｒ１５）、及びオペアンプ８６を有する反転増幅回路である。変調補正部９３は、光を変調することによって（変調光によって）生じる原点位置ＰＺの変位を補正する。例えば、変調補正部９３は、変調部８１から出力された変調信号に基づく光の光量変化によって生じる原点位置ＰＺの変位を補正する。本実施形態では、変調補正部９３は、変調部８１から出力された変調信号を反転増幅して補正信号を生成し、生成した補正信号をコンパレータ部９２の閾値電圧（所定の閾値）として供給する。つまり、変調補正部９３は、生成した補正信号に応じて、コンパレータ部９２の閾値を変更する。これにより、変調補正部９３は、光を変調することによって（変調光によって）生じる原点位置ＰＺの変位を補正する。すなわち、変調補正部９３は、変調信号をもとに生成した補正信号に基づいて、原点位置ＰＺの変位を補正する。なお、この原点位置ＰＺの変位は、光を変調することによって（変調光によって）生じる変位であり、上述した変調ノイズによって発生する変位である。
【００３７】
抵抗Ｒ１４は、変調信号の信号線とオペアンプ８６の反転入力端子（−）との間に接続され、抵抗Ｒ１５は、オペアンプ８６の出力端子とオペアンプ８６の反転入力端子（−）との間に接続され、オペアンプ８６に負帰還をかけている。なお、抵抗Ｒ１４及び抵抗Ｒ１５の抵抗値（Ｒ１４、Ｒ１５）は、変調光によって生じる原点位置ＰＺの変位を補正するように、所定の値に設定されている。抵抗値Ｒ１４及び抵抗値Ｒ１５の詳細については、後述する。
【００３８】
コンパレータ部９２（二値化部）は、差動回路部９１によって生成された信号（ＺＲ−ＺＬ）を所定の閾値に基づいて二値化するコンパレータ（比較器）である。すなわち、コンパレータ部９２は、原点受光部７０の検出信号（第１信号ＺＬ及び第２信号ＺＲ）に基づいて生成されたスケール６の原点位置ＰＺを示す信号を、所定の閾値（補正信号の電圧）に基づいて二値化する。コンパレータ部９２は、信号（ＺＲ−ＺＬ）を二値化した反転信号を生成し、生成した反転信号を原点信号Ｚ＿ＳＩＧとして出力する。なお、上述したように、二値化に使用される所定の閾値は、変調補正部９３によって、変調信号に基づいて生成された補正信号に応じて変更される。そのため、コンパレータ部９２は、変調光によって生じる原点位置ＰＺの変位を低減した原点信号Ｚ＿ＳＩＧとして出力する。
【００３９】
また、コンパレータ部９２は、例えば、抵抗（Ｒ１２、Ｒ１３）、及びオペアンプ８５を有している。
オペアンプ８５は、コンパレータとして機能し、反転入力端子（−）がオペアンプ８４の出力端子に、非反転入力端子（＋）が抵抗Ｒ１２を介してオペアンプ８６の出力端子に、それぞれ接続されている。また、オペアンプ８５は、抵抗Ｒ１３を介して、出力端子と非反転入力端子（＋）とが接続され、正帰還がかけられている。なお、ここで、オペアンプ８５の非反転入力端子（＋）をノードＢとし、ノードＢにおける電圧を電圧ＶＢとして説明する。
抵抗（Ｒ１２、Ｒ１３）は、原点信号Ｚ＿ＳＩＧを二値化するために、変調補正部９３によって生成される所定の閾値（補正信号の電圧）にヒステリシスを付加している。このヒステリシスは、コンパレータ部９２の出力である原点信号Ｚ＿ＳＩＧに、チャタリングが生じることを抑えている。ここで、例えば、コンパレータ部９２の正の出力電圧を電圧ＶＯＵＴとした場合におけるヒステリシスを付加した閾値電圧ＶＨは、下記の式（１）によって示される。
【００４０】
【数１】
【００４１】
ここで、Ｒ１２は抵抗Ｒ１２の抵抗値、Ｒ１３は抵抗Ｒ１３の抵抗値である。
すなわち、検出ヘッド部９に対して、スケール６を＋Ｘ軸方向に移動させた場合、信号（ＺＲ−ＺＬ）が電圧ＶＨに達すると、原点信号Ｚ＿ＳＩＧが、信号レベルＨ（Ｈｉｇｈ：ハイ）から信号レベルＬ（Ｌｏｗ：ロウ）に遷移する。
【００４２】
次に、抵抗Ｒ１４及び抵抗Ｒ１５の抵抗値について説明する。
まず、変調部８１によって変調された光源部２から照射される変調光の光量Ｉの変化（変動）は、式（２）によって示される。
【００４３】
【数２】
【００４４】
ここで、Ａは光量の平均値、ｍは変調度、ωは変調角周波数にそれぞれ対応する。また、Ｒ１４は抵抗Ｒ１４の抵抗値、Ｒ１５は抵抗Ｒ１５の抵抗値である。
上述した変調ノイズを含まない場合における原点受光部７０の出力である第１信号ＺＬ０及び第２信号ＺＲ０に対して、変調ノイズを含む場合における第１信号ＺＬ及び第２信号ＺＲは、式（３）及び式（４）によって示される。
【００４５】
【数３】
【００４６】
【数４】
【００４７】
また、式（３）及び式（４）により、信号（ＺＲ−ＺＬ）は、式（５）として示される。
【００４８】
【数５】
【００４９】
この式（５）により、変調ノイズを含む場合における信号（ＺＲ−ＺＬ）は、信号（ＺＲ０−ＺＬ０）に比例することがわかる。ここで、変調ノイズを含まない場合に、コンパレータ部９２の出力である原点信号Ｚ＿ＳＩＧが反転する位置は、信号（ＺＲ０−ＺＬ０）が上述した式（１）により示される閾値電圧ＶＨと等しくなる点である。そこで、（ＺＲ０−ＺＬ０）＝ＶＨとおくと、下記の式（６）が得られる。
【００５０】
【数６】
【００５１】
また、変調補正部９３は、抵抗Ｒ１４と抵抗Ｒ１５との抵抗値の比率によって、変調信号（ＶＳｓｉｎωｔ）を反転増幅した信号をコンパレータ部９２の抵抗Ｒ１２の一端に供給する。すなわち、変調補正部９３は、原点位置ＰＺの変位（微小なズレ）を補正するために、原点検出部９０に変調信号を導入する。この場合、ノードＢにおける電圧を電圧ＶＢは、下記の式（７）で示される。
【００５２】
【数７】
【００５３】
式（６）及び式（７）に基づいて、抵抗Ｒ１４及び抵抗Ｒ１５の抵抗値（Ｒ１４、Ｒ１５）は、下記の式（８）を満たすように設定されている。
【００５４】
【数８】
【００５５】
すなわち、抵抗値Ｒ１４及び抵抗値Ｒ１５は、原点位置ＰＺの近傍における電圧ＶＢの変動（変化）が信号（ＺＲ−ＺＬ）に含まれ変調ノイズと等しくなるように設定される。つまり、変調補正部９３は、信号（ＺＲ−ＺＬ）に含まれ変調ノイズを打ち消すように、コンパレータ部９２の閾値を変更する補正信号を生成する。
なお、抵抗値Ｒ１４及び抵抗値Ｒ１５は、負の値をとらないので変調信号の振幅ＶＳが負の値である。すなわち、光源を変調させる変調信号に対して抵抗Ｒ１４に供給される変調信号は位相が反転している必要がある。
【００５６】
次に、本実施形態におけるエンコーダ装置１の原点位置ＰＺの検出動作について説明する。
図５は、本実施形態における原点検出部９０の動作を示す波形図である。
図５において、各グラフの横軸は、移動方向（検出方向）におけるスケール６の位置Ｘを示し、縦軸は電圧を示している。また、図５（ａ）〜図５（ｆ）に示す各波形は、順番に、第１信号ＺＬ、第２信号ＺＲ、信号（−（ＺＬ＋ＺＲ））、信号（ＺＲ−ＺＬ）、原点有効信号Ｚ＿ＶＡＬＩＤ、原点信号Ｚ＿ＳＩＧにそれぞれ対応する。
また、本実施形態では、検出ヘッド部９に対して、スケール６を＋Ｘ軸方向に移動させた場合の一例について説明する。
【００５７】
まず、図５（ａ）及び図５（ｂ）を参照して、原点受光部７０から出力される検出信号（第１信号ＺＬ、第２信号ＺＲ）について説明する。
検出ヘッド部９に対して、スケール６を＋Ｘ軸方向に移動させた場合、ランダムパターン６２が原点受光素子７１と重なる位置Ｐ１において、原点受光素子７１は、原点パターン６０を透過した光源部２からの変調光を受光する。この場合、位置Ｐ１において、原点受光素子７１は、変調光を受光して、図５（ａ）に示すように、検出信号として、例えば、第１信号ＺＬを低い信号レベルから高い信号レベルに遷移させる。
【００５８】
さらにスケール６を移動させた場合、スケール６の位置が原点位置ＰＺに到達する。原点位置ＰＺにおいて、ランダムパターン６１の端が原点受光素子７１と重なり、原点パターン６０を透過した光源部２からの変調光が減少するため、原点受光素子７１は、検出信号として、例えば、第１信号ＺＬを高い信号レベルから低い信号レベルに遷移させる（図５（ａ））。
また、原点位置ＰＺにおいて、ランダムパターン６２が原点受光素子７２と重なり、原点受光素子７２は、原点パターン６０を透過した光源部２からの変調光を受光する。この場合、原点位置ＰＺにおいて、原点受光素子７２は、変調光を受光して、図５（ｂ）に示すように、検出信号として、例えば、第２信号ＺＲを低い信号レベルから高い信号レベルに遷移させる。つまり、原点受光部７０は、原点位置ＰＺに対して互いに異なる信号レベルに遷移する信号である第１信号ＺＬ及び第２信号ＺＲを検出信号として出力する。
【００５９】
なお、原点位置ＰＺにおいて、原点光学系４２は、インデックス格子５のランダムパターンスリット（５１、５２）と、スケール６の原点パターン６０におけるランダムパターン（６１、６２）とが一致した状態になる。そのため、第１信号ＺＬ及び第２信号ＺＲは、原点位置ＰＺにおいて、急峻な波形により遷移する。
【００６０】
そして、さらにスケール６を移動させた場合、ランダムパターン６１が原点受光素子７２と重なる位置Ｐ２に到達する。この位置Ｐ２において、ランダムパターン６１の端が原点受光素子７２と重なり、原点パターン６０を透過した光源部２からの変調光が減少するため、原点受光素子７２は、検出信号として、例えば、第２信号ＺＲを高い信号レベルから低い信号レベルに遷移させる（図５（ｂ））。
【００６１】
次に、原点検出部９０が、上述した第１信号ＺＬ及び第２信号ＺＲに基づいて、原点有効信号Ｚ＿ＶＡＬＩＤ及び原点信号Ｚを生成する動作について説明する。
【００６２】
＜原点有効信号Ｚ＿ＶＡＬＩＤの生成＞
まず、原点検出部９０の加算回路部９４は、第１信号ＺＬと第２信号ＺＲとを加算して反転した信号（−（ＺＬ＋ＺＲ））を生成し、コンパレータ部９５に出力する。加算回路部９４は、図５（ｃ）に示すように、信号（−（ＺＬ＋ＺＲ））を位置Ｐ１において高い信号レベルから低い信号レベルに遷移させ、位置Ｐ２において低い信号レベルから高い信号レベルに遷移させる。
【００６３】
次に、コンパレータ部９５は、信号（−（ＺＬ＋ＺＲ））を二値化した反転信号を生成し、生成した反転信号を原点有効信号Ｚ＿ＶＡＬＩＤとして出力する。なお、この二値化の際に使用されるコンパレータ部９５の閾値は、抵抗（Ｒ４、Ｒ５）によって生成される閾値電圧ＶＡに、抵抗（Ｒ６、Ｒ７）によりヒステリシスを付加した電圧（ＶＡ±α）である。これにより、コンパレータ部９５は、図５（ｅ）に示すように、位置Ｐ１においてレベルＬから信号レベルＨに遷移し、位置Ｐ２において信号レベルＨから信号レベルＬに遷移する信号を、原点有効信号Ｚ＿ＶＡＬＩＤとして出力する。
【００６４】
ここで、原点有効信号Ｚ＿ＶＡＬＩＤとは、スケール６の原点位置ＰＺの近傍位置を示す信号であり、原点信号Ｚ＿ＳＩＧが有効か否かを示す信号である。原点有効信号Ｚ＿ＶＡＬＩＤは、例えば、原点位置ＰＺの近傍位置であり、原点信号Ｚ＿ＳＩＧが有効な場合に、信号レベルＨに遷移する。また、原点有効信号Ｚ＿ＶＡＬＩＤは、原点位置ＰＺの近傍位置でない、原点信号Ｚ＿ＳＩＧが無効な場合に、信号レベルＬに遷移する。
【００６５】
なお、例えば、原点位置ＰＺの近傍位置である場合とは、スケール６の移動方向（Ｘ方向）の位置範囲において、受光部７が、スケール６の原点位置ＰＺに近い位置であり、例えば、位置Ｐ１から位置Ｐ２までの範囲のこと又は位置Ｐ１から位置Ｐ２までの範囲のうちの所定の点のことである。
【００６６】
＜原点信号Ｚ＿ＳＩＧの生成＞
まず、原点検出部９０の差動回路部９１は、第１信号ＺＬから第２信号ＺＲを減算した信号（ＺＲ−ＺＬ）を生成し、コンパレータ部９２に出力する。差動回路部９１は、図５（ｄ）に示すように、原点位置ＰＺにおいて信号（ＺＲ−ＺＬ）を低い信号レベルから高い信号レベルに遷移させる。
【００６７】
次に、コンパレータ部９２は、信号（ＺＲ−ＺＬ）を二値化した反転信号を生成し、生成した反転信号を原点信号Ｚ＿ＳＩＧとして出力する。なお、コンパレータ部９２（二値化部）は、差動回路部９１によって生成された信号（ＺＲ−ＺＬ）を所定の閾値（補正信号の電圧）に基づいて二値化する。ここで、上述したように、二値化に使用される所定の閾値は、変調補正部９３によって、変調信号に基づいて生成された補正信号に応じて変更される。そのため、コンパレータ部９２は、変調光によって生じる原点位置ＰＺの変位を低減した原点信号Ｚ＿ＳＩＧとして出力する。コンパレータ部９２は、図５（ｅ）に示すように、信号（ＺＲ−ＺＬ）を原点位置ＰＺにおいて信号レベルＨから信号レベルＬに遷移する信号を、原点信号Ｚ＿ＳＩＧとして出力する。
【００６８】
なお、原点位置ＰＺの近傍位置でない場合に、変調光がスケール６を透過しないため、原点検出部９０は、ほとんど光を受光できない。そのため、信号（ＺＲ−ＺＬ）は、外乱などのノイズによって、所定の閾値をまたいで信号レベルが変動する場合がある。このような場合、コンパレータ部９２は、例えば、図５（ｆ）の信号Ｓ１及び信号Ｓ２のような誤った原点信号Ｚ＿ＳＩＧを出力する。そこで、エンコーダ装置１は、原点有効信号Ｚ＿ＶＡＬＩＤに基づいて、原点位置ＰＺの近傍位置である場合に、原点信号Ｚ＿ＳＩＧを検出する。これにより、エンコーダ装置１は、原点信号Ｚ＿ＳＩＧの誤検出を低減することができる。
【００６９】
図６は、本実施形態における原点信号Ｚ＿ＳＩＧの生成動作を示す波形図である。
図６（ａ）は、図５（ｄ）の信号（ＺＲ−ＺＬ）におけるスケール６の原点位置ＰＺの近傍を拡大した波形を示している。ここで波形Ｗ０は、信号（ＺＲ−ＺＬ）を示し、波形Ｗ０ａは、信号（ＺＲ−ＺＬ）の原点位置ＰＺの近傍の部分Ｒ１における拡大波形を示している。
また、図６（ｂ）は、図６（ａ）に対応した原点信号Ｚ＿ＳＩＧの波形を示している。
【００７０】
図６（ａ）の波形Ｗ０に示すように、信号（ＺＲ−ＺＬ）には、上述した変調ノイズＮＺが含まれている（重畳されている）。なお、原点位置ＰＺの近傍における変調ノイズ成分（ΔＮＺ）は、式（６）に示されるように、（ＶＨｍｓｉｎωｔ）である。原点位置ＰＺの近傍における信号（ＺＲ−ＺＬ）に対するスケール６の変位Ｘの傾きを（ｄＸ／ｄＶ）とおくと、閾値電圧ＶＨに近い領域Ｒ１における波形Ｗ０に示すように、（ΔＸ＝ＶＨｍｓｉｎωｔｄＸ／ｄＸ）が原点位置ＰＺのばらつきとして現われる。
【００７１】
すなわち、従来のエンコーダ装置では、変調補正部９３を備えていない。そのため、このようなエンコーダ装置では、変調光を用いた場合に、図６（ｂ）の波形Ｗ２及び波形Ｗ３に示すように、原点信号Ｚ＿ＳＩＧに、変調光によって生じる原点位置ＰＺの変位が発生する。
これに対して、本実施形態のエンコーダ装置１は、変調補正部９３によって生成された補正信号に応じて閾値電圧ＶＢを変更する。そのため、図６（ｂ）の波形Ｗ１に示すように、コンパレータ部９２は、変調光によって生じる原点位置ＰＺの変位を補正し、安定した原点信号Ｚ＿ＳＩＧを出力する。
【００７２】
以上のように、本実施形態のエンコーダ装置１は、スケール６が原点位置ＰＺ（基準位置）を示す原点パターン５０と位置パターン６３とを有し、変調部８１が位置パターン６３と原点パターン５０とに照射する光を変調する変調信号を生成する。内挿回路部８３（位置情報検出部）は、この変調信号に基づいて変調された変調光によって位置パターン６３を検出した位置情報信号に基づいて、スケール６の位置情報を検出する。原点受光部７０（基準位置受光部）は、変調光によって原点パターン５０を検出した検出信号（ＺＲ−ＺＬ）を出力する。原点検出部９０（基準位置検出部）は、検出信号（ＺＲ−ＺＬ）に基づいて原点位置ＰＺを検出する。さらに、原点検出部９０は、光を変調することによって生じる原点位置ＰＺの変位を補正する変調補正部９３を備えている。
【００７３】
これにより、本実施形態によるエンコーダ装置１は、変調補正部９３によって原点位置ＰＺの変位を補正した原点信号Ｚ＿ＳＩＧを出力する。なお、原点信号Ｚ＿ＳＩＧは、原点位置ＰＺを示す信号である。すなわち、変調補正部９３は、原点信号Ｚ＿ＳＩＧの変調ノイズによる影響を低減することができる。そのため、本実施形態によるエンコーダ装置１は、原点位置ＰＺを高精度に検出することができる。
【００７４】
また、本実施形態では、変調補正部９３は、変調部８１が生成する変調信号に基づく光の光量変化によって生じる原点位置ＰＺの変位を補正する。
これにより、本実施形態によるエンコーダ装置１は、変調信号に基づく光の光量変化によって生じる原点位置ＰＺの変位を補正するので、原点位置ＰＺを高精度に検出することができる。
【００７５】
また、本実施形態では、変調補正部９３は、変調部８１が生成した変調信号に基づいて補正信号を生成し、生成した補正信号に基づいて、光を変調することによって生じる原点位置ＰＺの変位を補正する。つまり、変調補正部９３は、変調部８１が生成した変調信号をもとに生成した補正信号に基づいて、原点位置ＰＺの変位を補正する。
変調部８１が生成した変調信号と変調ノイズとは、変調光の光量に応じて変動（変化）する。例えば、変調部８１が生成した変調信号は、変調ノイズに同期して変動（変化）しているので、本実施形態によるエンコーダ装置１は、変調信号に基づいて（変調信号をもとに）、原点位置ＰＺの変位を補正することができる。この場合、変調部８１が生成した変調信号を利用できるため、本実施形態によるエンコーダ装置１は、簡易な構成により原点位置ＰＺを高精度に検出することができる。
【００７６】
また、本実施形態では、原点検出部９０は、検出信号（第１信号ＺＬ及び第２信号ＺＲ）に基づいて生成された原点位置ＰＺを示す信号（ＺＲ−ＺＬ）を、所定の閾値に基づいて二値化するコンパレータ部９２（二値化部）を備える。変調補正部９３は、補正信号に応じて、所定の閾値を変更する。
この場合、変調補正部９３がコンパレータ部９２（二値化部）の所定の閾値を変更する簡易な構成により、原点位置ＰＺの変位を補正することができる。よって、本実施形態によるエンコーダ装置１は、簡易な構成により原点位置ＰＺを高精度に検出することができる。
【００７７】
また、本実施形態では、原点受光部７０は、原点位置ＰＺに対して互いに異なる信号レベルに遷移する信号である第１信号ＺＬ及び第２信号ＺＲを検出信号として出力する。原点検出部９０は、第１信号ＺＬ及び第２信号ＺＲの差分によって、原点位置ＰＺを示す信号（ＺＲ−ＺＬ）を生成する差動回路部９１を備える。
これにより、原点検出部９０は、第１信号ＺＬ及び第２信号ＺＲの差分により原点信号Ｚ＿ＳＩＧを生成するため、正確な原点位置ＰＺを検出することができる。
【００７８】
また、本実施形態では、変調部８１が生成する変調信号は、位置パターン６３と原点パターン５０とに照射する光の波長を変調させる信号である。また、光の波長を変調させることにより、変調部８１が生成する変調信号は、位置パターン６３と原点パターン５０とに照射する光の光量を変調する。すなわち、変調部８１が生成する変調信号は、位置パターン６３と原点パターン５０とに照射する光（変調光）の波長を変調させる信号である。
これにより、波長変調の手法を用いたスケール６の位置検出が可能になる。そのため、本実施形態によるエンコーダ装置１は、高精度な波長変調型のエンコーダにおいても、原点位置ＰＺ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、抵抗Ｒ１４の抵抗値Ｒ１４、抵抗Ｒ１５の抵抗値Ｒ１５、及び変調信号の振幅ＶＳは、式（８）の関係を満たすように設定されている。すなわち、抵抗Ｒ１４の抵抗値Ｒ１４、抵抗Ｒ１５の抵抗値Ｒ１５、及び変調信号の振幅ＶＳは、原点位置ＰＺの近傍における電圧ＶＢの変動（変化）が信号（ＺＲ−ＺＬ）に含まれ変調ノイズと等しくなるように設定されている。
これにより、原点検出部９０は、正確な原点位置ＰＺを検出することができる。
【００８０】
［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態によるエンコーダ装置１ａについて説明する。
本実施形態では、エンコーダ装置１ａが、受光部７によって検出された信号に基づいて、光の波長を変調することによって生じる原点位置ＰＺの変位を補正する一実施形態について説明する。
本実施形態において、光源部２、コリメータレンズ３、光学系４、インデックス格子５、スケール６、及び受光部７の構成は、図１及び図２に示される第１の実施形態と同様である。
【００８１】
図７は、本実施形態におけるエンコーダ装置１ａを示す概略ブロック図である。
図７において、図１から図３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。なお、図７において、原点検出部９０ａの構成が図３に示される第１の実施形態におけるエンコーダ装置１と異なり、他の構成は、エンコーダ装置１と同様である。
【００８２】
図７において、信号処理部８ａは、変調部８１、ドライブ部８２、内挿回路部８３、及び原点検出部９０ａを備えている。
原点検出部９０ａには、第１の実施形態における原点検出部９０と異なり、変調部８１から出力された変調信号が接続されていない。
【００８３】
図８は、本実施形態における原点検出部９０ａを示す概略ブロック図である。
図８において、原点検出部９０ａは、差動回路部９１、コンパレータ部（９２、９５）、変調補正部９３ａ、及び加算回路部９４を備えている。なお、本実施形態による原点検出部９０ａは、受光部７の原点受光部７０から出力される検出信号（第１信号ＺＬ及び第２信号ＺＲ）に基づいて、コンパレータ部９２の基準電圧である閾値電圧を変更する一形態について説明する。ここでは、一例として、変調補正部９３ａは、加算回路部９４が出力する信号（−（ＺＬ＋ＺＲ））に基づいて、コンパレータ部９２の基準電圧である閾値電圧を変更する。
また、図８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。
【００８４】
変調補正部９３ａ（補正部）は、例えば、コンデンサＣ１、抵抗（Ｒ１４、Ｒ１４ａ、Ｒ１５）、及びオペアンプ８６を有する反転増幅回路である。変調補正部９３ａは、光を変調することによって生じる原点位置ＰＺの変位を補正する。本実施形態では、変調補正部９３ａは、加算回路部９４から出力された信号（−（ＺＬ＋ＺＲ））を反転増幅して補正信号を生成し、生成した補正信号をコンパレータ部９２の閾値電圧（所定の閾値）として供給する。つまり、変調補正部９３ａは、生成した補正信号に応じて、コンパレータ部９２の閾値を変更する。これにより、変調補正部９３ａは、原点位置ＰＺの変位を補正する。例えば、変調補正部９３ａは、検出信号（第１信号ＺＬ及び第２信号ＺＲ）をもとに生成した補正信号に基づいて、原点位置ＰＺの変位を補正する。つまり、変調補正部９３ａは、変調光によって（変調光を受光して）検出された信号をもとに生成した補正信号に基づいて、原点位置ＰＺの変位を補正する。なお、この原点位置ＰＺの変位は、光を変調することによって（変調光によって）生じる変位であり、上述した変調ノイズによって発生する変位である。
【００８５】
抵抗Ｒ１４は、コンデンサＣ１の一端（ノードＣ）とオペアンプ８６の反転入力端子（−）との間に接続され、抵抗Ｒ１５は、オペアンプ８６の出力端子とオペアンプ８６の反転入力端子（−）との間に接続され、オペアンプ８６に負帰還をかけている。なお、抵抗Ｒ１４及び抵抗Ｒ１５の抵抗値（Ｒ１４、Ｒ１５）は、原点位置ＰＺの変位を補正するように、所定の値に設定されている。本実施形態における抵抗値Ｒ１４及び抵抗値Ｒ１５の詳細については、後述する。
コンデンサＣ１は、一端が抵抗Ｒ１４の一端に、他端が加算回路部９４の出力信号線に接続されている。コンデンサＣ１と抵抗Ｒ１４の接続点はＲ１４ａを介して接地されている。コンデンサＣ１とＲ１４ａとは、低周波カットフィルター回路を形成し、加算回路部９４の出力である信号（−（ＺＬ＋ＺＲ））に含まれる直流成分をカットし、交流成分をオペアンプ８６の反転入力端子（−）に供給する。すなわち、オペアンプ８６の反転入力端子（−）と信号（−（ＺＬ＋ＺＲ））に含まれる変調ノイズ成分を抽出し、オペアンプ８６に供給するように機能する。
【００８６】
次に、抵抗Ｒ１４及び抵抗Ｒ１５の抵抗値について説明する。
加算回路部９４の出力信号（−（ＺＬ＋ＺＲ））は、下記の式（９）で示される。
【００８７】
【数９】
【００８８】
原点位置ＰＺの近傍では、信号（−（ＺＬ＋ＺＲ））が一定値であることを考慮し、この一定値を電圧Ｖｄとおく。さらにコンデンサＣ１とＲ１４ａとによって直流成分をカットすることによって、ノードＶにおける電圧ＶＣは下記の式（１０）で示される。
なお、ここでコンデンサＣ１の静電容量Ｃ１と抵抗Ｒ１４ａの抵抗値Ｒ１４ａとからなる低周波カット周波数ｆは（１／（２πＲ１４ａＣ１））で決定され、コンデンサＣ１の静電容量Ｃ１と抵抗Ｒ１４ａの抵抗値Ｒ１４ａとは、信号（−（ＺＬ＋ＺＲ））の直流成分をカットするが、変調角周波数ωは十分に通過するように定められている。
【００８９】
【数１０】
【００９０】
さらに、上述の式（８）のＶＳを（−Ｖｍ）と置き換えることによって、下記の式（１１）の関係式が得られる。
【００９１】
【数１１】
【００９２】
このように、本実施形態では、式（８）の代わりに、式（１１）を満たすように、抵抗値Ｒ１４及び抵抗値Ｒ１５が設定される。すなわち、第１の実施形態と同様に、抵抗値Ｒ１４及び抵抗値Ｒ１５は、原点位置ＰＺの近傍における電圧ＶＢの変動（変化）が信号（ＺＲ−ＺＬ）に含まれ変調ノイズと等しくなるように設定される。つまり、変調補正部９３ａは、信号（ＺＲ−ＺＬ）に含まれ変調ノイズを打ち消すように、コンパレータ部９２の閾値を変更する補正信号を生成する。
【００９３】
次に、本実施形態におけるエンコーダ装置１ａの原点位置ＰＺの検出動作について説明する。
エンコーダ装置１ａにおける原点有効信号Ｚ＿ＶＡＬＩＤを生成する動作は、第１の実施形態におけるエンコーダ装置１と同様である。また、エンコーダ装置１ａにおける原点信号Ｚ＿ＳＩＧを生成する動作は、上述の変調補正部９３ａの動作を除いて、第１の実施形態におけるエンコーダ装置１と同様である。
変調補正部９３ａは、上述したように、検出信号（第１信号ＺＬ及び第２信号ＺＲ）に基づいて補正信号を生成し、生成した補正信号に基づいて、コンパレータ部９２の二値化に使用される閾値を変更する補正信号を生成する。
【００９４】
以上のように、本実施形態によるエンコーダ装置１ａは、光を変調することによって生じる原点位置ＰＺの変位を補正する変調補正部９３ａを備えている。これにより、本実施形態によるエンコーダ装置１ａは、変調補正部９３ａによって原点位置ＰＺの変位を補正した原点信号Ｚ＿ＳＩＧを出力する。つまり、変調補正部９３は、原点信号Ｚ＿ＳＩＧの変調ノイズによる影響を低減することができる。そのため、本実施形態によるエンコーダ装置１ａは、原点位置ＰＺを高精度に検出することができる。
【００９５】
また、本実施形態では、変調補正部９３ａは、変調部８１が変調した変調光を受光部７が受光して検出した信号をもとに生成した補正信号に基づいて、原点位置ＰＺの変位を補正する。つまり、変調補正部９３ａは、検出信号（第１信号ＺＬ及び第２信号ＺＲ）をもとに生成した補正信号に基づいて、原点位置ＰＺの変位を補正する。
受光部７の原点受光部７０が検出した検出信号（第１信号ＺＬ及び第２信号ＺＲ）と変調ノイズとは、変調光の光量に応じて変動（変化）する。つまり、この検出信号（第１信号ＺＬ及び第２信号ＺＲ）は、同期して変動（変化）しているので、本実施形態によるエンコーダ装置１は、変調信号に基づいて（変調信号をもとに）、原点位置ＰＺの変位を補正することができる。この場合、変調部８１が生成した変調信号を利用できるため、本実施形態によるエンコーダ装置１は、簡易な構成により原点位置ＰＺを高精度に検出することができる。
【００９６】
［第３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（１ａ）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９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（１ａ）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１０を駆動するステージ装置について説明する。
【００９７】
図９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１０、駆動部１１及び制御部１２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（１ａ）は、スケール６、検出ヘッド部９、及び信号処理部８を備えている。
【００９８】
ステージ１０（移動体）は、例えば、スケール６又は検出ヘッド部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１０は、スケール６又は検出ヘッド部９に接続されている。
駆動部１１は、ステージ１０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。
制御部１２は、制御信号線Ｌ１を介してエンコーダ装置１（１ａ）の信号処理部８と接続されている。この制御信号線Ｌ１を介して、エンコーダ装置１（１ａ）は、上述した位置情報、原点信号Ｚ＿ＳＩＧ、及び原点有効信号Ｚ＿ＶＡＬＩＤを制御部１２に供給する。
また、制御部１２は、制御信号線Ｌ２を介して駆動部１１と接続されている。制御部１２は、この制御信号線Ｌ２を介して駆動部１１を制御する。
【００９９】
制御部１２は、エンコーダ装置１（１ａ）から供給されたステージ１０の位置情報及び原点位置ＰＺに基づいて、駆動部１１を制御する。
制御部１２は、原点有効信号Ｚ＿ＶＡＬＩＤに基づいて、ステージ１０の位置が原点位置ＰＺの近傍であるか否かを判定し、原点位置ＰＺの近傍であると判定した場合に、原点信号Ｚ＿ＳＩＧに基づいて原点位置ＰＺを検出する。
【０１００】
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（１ａ）と、スケール６又は検出ヘッド部９に接続されているステージ１０とを備えている。
エンコーダ装置１（１ａ）が、原点位置ＰＺ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、原点位置ＰＺ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１０の位置を制御することができる。
【０１０１】
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。
上記の各実施形態では、変調補正部９３（９３ａ）は、コンパレータ部９２の閾値を変更して原点位置ＰＺの変位を補正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、図１０に示される原点検出部９０ｂの変調補正部９３ｂは、コンパレータ部９２の閾値を変更する代わりに、抵抗Ｒ１６〜Ｒ１９、及びオペアンプ８９を有する差動回路部９６を備えている。この場合、変調補正部９３ｂは、差動回路部９１から出力された原点位置ＰＺを示す信号（ＺＲ−ＺＬ）に含まれる変調ノイズを、オペアンプ８６の出力である補正信号に基づいてオフセットして補正する。すなわち、変調補正部９３ｂは、検出信号（第１信号ＺＬ及び第２信号ＺＲ）に基づいて生成された基準位置を示す信号（ＺＲ−ＺＬ）を、補正信号に基づいて補正する。これにより、変調補正部９３ｂは、上記の各実施形態と同様の効果を奏する。
【０１０２】
また、上記の各実施形態において、変調部８１は、波長を変調することにより光源部２の光量も変調される形態を説明したが、光量のみを変調する形態でもよい。
また、上記の各実施形態において、変調光によって（変調光を受光して）検出された信号の一例として検出信号（第１信号ＺＬ及び第２信号ＺＲ）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、変調補正部９３ａは、受光部７の主信号受光部７３が検出した信号に基づいて原点位置ＰＺの変位を補正する形態でもよいし、補正用の受光部を別途備える形態でもよい。
【０１０３】
また、上記の各実施形態において、検出ヘッド部９は、信号処理部８を含まない形態を説明したが、信号処理部８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、上記の各実施形態は、反射型のエンコーダに適用する形態でもよいし、透過型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、検出ヘッド部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、ヘッド部９が変位方向に移動する形態でもよい。
【０１０４】
また、上記の第３の実施例において、ステージ１０を移動方向（一方向）に駆動する駆動装置１００にエンコーダ装置１（１ａ）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。
【符号の説明】
【０１０５】
１、１ａ…エンコーダ装置、６…スケール、９…検出ヘッド部、１０…ステージ、６０…原点パターン、６３…位置パターン、７０…原点受光部、８１…変調部、８３…内挿回路部、９０，９０ａ，９０ｂ…原点検出部、９１…差動回路部、９２…コンパレータ部、９３，９３ａ，９３ｂ…変調補正部、１００…駆動装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準位置を示す基準位置パターンと位置情報パターンとを有するスケールと、
前記スケールに光を照射する光源と、
前記光を変調させる変調信号を生成する変調部と、
前記変調信号に基づいて変調された変調光によって前記位置情報パターンを検出した位置情報信号に基づいて、前記スケールの位置情報を検出する位置情報検出部と、
前記変調光によって前記基準位置パターンを検出した検出信号を出力する基準位置受光部と、
前記検出信号に基づいて、前記基準位置を検出する基準位置検出部と、
を備え、
前記基準位置検出部は、前記光を変調することによって生じる前記基準位置の変位を補正する補正部を備える
ことを特徴とするエンコーダ装置。
【請求項２】
前記補正部は、前記変調信号に基づく前記光の光量変化によって生じる前記基準位置の変位を補正する
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】
前記補正部は、
前記変調信号をもとに生成した補正信号に基づいて、前記基準位置の変位を補正する
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】
前記補正部は、
前記変調光によって検出された信号をもとに生成した補正信号に基づいて、前記基準位置の変位を補正する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
【請求項５】
前記補正部は、
前記検出信号又は前記位置情報信号をもとに生成した補正信号に基づいて、前記基準位置の変位を補正する
ことを特徴とする請求項４に記載のエンコーダ装置。
【請求項６】
前記基準位置検出部は、
前記検出信号に基づいて生成された前記基準位置を示す信号を、所定の閾値に基づいて二値化する二値化部を備え、
前記補正部は、
前記補正信号に応じて、前記閾値を変更する
ことを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
【請求項７】
前記補正部は、
前記検出信号に基づいて生成された前記基準位置を示す信号を、前記補正信号に基づいて補正する
ことを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
【請求項８】
前記基準位置受光部は、
前記基準位置に対して互いに異なる信号レベルに遷移する信号である第１信号及び第２信号を前記検出信号として出力し、
前記基準位置検出部は、
前記第１信号及び前記第２信号の差分によって、前記基準位置を示す信号を生成する差動回路部を備える
ことを特徴とする請求項１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】
前記変調信号は、
前記位置情報パターンと前記基準位置パターンとに照射する光の光量を変調させる信号である
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】
前記変調信号は、
前記位置情報パターンと前記基準位置パターンとに照射する前記光の波長を変調させる信号である
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】
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】
基準位置を示す基準位置パターンと位置情報パターンとを有するスケールと、
前記スケールに光を照射する光源と、
前記光を変調させる変調信号を生成する変調部と、
前記変調信号に基づいて変調された変調光によって前記位置情報パターンを検出した位置情報信号に基づいて、前記スケールの位置情報を検出する位置情報検出部と、
前記変調光によって前記基準位置パターンを検出した検出信号を出力する基準位置受光部と、
前記検出信号に基づいて、前記基準位置を検出する基準位置検出部と、
を備え、
前記基準位置検出部は、前記光を変調することによって生じる前記基準位置の変位を補正する補正部を備える
ことを特徴とするエンコーダ装置。
【請求項２】
前記補正部は、前記変調信号に基づく前記光の光量変化によって生じる前記基準位置の変位を補正する
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】
前記補正部は、
前記変調信号をもとに生成した補正信号に基づいて、前記基準位置の変位を補正する
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】
前記補正部は、
前記変調光によって検出された信号をもとに生成した補正信号に基づいて、前記基準位置の変位を補正する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
【請求項５】
前記補正部は、
前記検出信号又は前記位置情報信号をもとに生成した補正信号に基づいて、前記基準位置の変位を補正する
ことを特徴とする請求項４に記載のエンコーダ装置。
【請求項６】
前記基準位置検出部は、
前記検出信号に基づいて生成された前記基準位置を示す信号を、所定の閾値に基づいて二値化する二値化部を備え、
前記補正部は、
前記補正信号に応じて、前記閾値を変更する
ことを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
【請求項７】
前記補正部は、
前記検出信号に基づいて生成された前記基準位置を示す信号を、前記補正信号に基づいて補正する
ことを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
【請求項８】
前記基準位置受光部は、
前記基準位置に対して互いに異なる信号レベルに遷移する信号である第１信号及び第２信号を前記検出信号として出力し、
前記基準位置検出部は、
前記第１信号及び前記第２信号の差分によって、前記基準位置を示す信号を生成する差動回路部を備える
ことを特徴とする請求項１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】
前記変調信号は、
前記位置情報パターンと前記基準位置パターンとに照射する光の光量を変調させる信号である
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】
前記変調信号は、
前記位置情報パターンと前記基準位置パターンとに照射する前記光の波長を変調させる信号である
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】
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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−４０８３４（Ｐ２０１３−４０８３４Ａ）
【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２０１１−１７７４２２（Ｐ２０１１−１７７４２２）
【出願日】平成２３年８月１５日（２０１１．８．１５）
【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１５日（２０１１．８．１５）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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