遠隔から非接触でビーム発射および信号検知を行う受動読取ヘッドを有する光学式エンコーダ
【課題】受動読取ヘッドを有する光学式エンコーダを提供する。
【解決手段】受動読取ヘッドは、接続ケーブルを有さず、ただの光学式読取ヘッドである。スケールに対する相対位置を示す測定位置情報は、遠隔随伴部に通じる見通し線によって遠隔的に読み取られる。遠隔随伴部は、光源と、検出部と、を備える。検出部は、遠隔レンズ部と、光検出機構部と、を有していてもよい。遠隔随伴部は、受動読取ヘッドから得られる像領域の輝度（明暗）を光学的に検知し、検知した輝度（明暗）に基づいて、測定位置を示す複数の信号を出力する。
【解決手段】受動読取ヘッドは、接続ケーブルを有さず、ただの光学式読取ヘッドである。スケールに対する相対位置を示す測定位置情報は、遠隔随伴部に通じる見通し線によって遠隔的に読み取られる。遠隔随伴部は、光源と、検出部と、を備える。検出部は、遠隔レンズ部と、光検出機構部と、を有していてもよい。遠隔随伴部は、受動読取ヘッドから得られる像領域の輝度（明暗）を光学的に検知し、検知した輝度（明暗）に基づいて、測定位置を示す複数の信号を出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、精密測定装置に関し、具体的には、光学式変位測定エンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
直線運動、回転運動、角運動のセンシングに様々な光学式エンコーダが利用されている。光学式エンコーダは、概して、周期性を有するスケールを利用しており、これにより、スケールに対する読取ヘッドの相対変位がインクリメント方式で求められる。絶対位置測定を行う場合には、周期性スケールとともに、もしくは、周期性スケールに代えて、コード化されたスケールトラックを用いることもある。
【０００３】
ここで、光学式エンコーダの電子回路部だけでもスケールから離れたところに配置できると望ましい。これにより、例えば、スケールに近接配置されるエンコーダ読取ヘッドを非常にコンパクトにしたり、信頼性を高めたりすることができる。スケールから電子回路部を離すための一つの方法は、光学式読取ヘッドをスケールに近接させて配置し、そして、読取ヘッドとリモート電子回路部もしくはホストシステムとの間でやりとりする光や光信号は光ファイバーを通して行うようにするというものである。
【０００４】
光ファイバーを用いたシステムが米国特許４，７３３，０７１（特許文献１）に開示されている。特許文献１に開示のシステムは、コードスケールと、光学式センサヘッドと、を備え、光学式センサヘッドは、光ファイバー先端光発光部と、コード測定軸に沿って近接配置された二つの光ファイバー先端受光部と、を備える。しかし、この構成は、測定精度が比較的粗い。
米国特許６，９０６，３１５（特許文献２）と米国特許７，１２６，６９６（特許文献３）とには、回折格子スケールの変位を検出するファイバー光学式エンコーダ読取ヘッドシステムが開示されている。
【０００５】
特許文献２においては、読取ヘッドの検出チャネルは、それぞれが位相格子マスクを有するファイバー光学式検出チャネルであり、ファイバー光学式エンコーダ読取ヘッドは、スケール格子から得られるセルフイメージの変位を検出できるように構成されている。
特許文献３においては、読取ヘッドの検出チャネルは、それぞれが位相格子マスクを有するファイバー光学式検出チャネルであり、ファイバー光学式エンコーダ読取ヘッドは、スケール格子によって生じる干渉縞の変位を検出できるように構成されている。
しかしながら、これらの読取ヘッドシステムにおいては、読取ヘッドに必要とされるケーブルが比較的高価であり、また、伝送に限界があり、結果として、検出可能領域が狭くなる。
【０００６】
電子回路部や光ファイバーをスケールに近接配置することを必要とせずにスケールの変位を検出するため、スケールの遠隔撮像もしくは望遠撮像が利用されることもある。
もしくは、米国特許４，８９９，０４８（特許文献４）に開示のように、離れた場所にあるスケールの変位を検出するために、集光レーザビームが用いられることもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許４，７３３，０７１
【特許文献２】米国特許６，９０６，３１５
【特許文献３】米国特許７，１２６，６９６
【特許文献４】米国特許４，８９９，０４８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、光源および撮像システムとスケールとの距離、距離が増加したときの光学的もしくは測定的分解能、光学的配置の困難さと信頼性、などのトレードオフ関係により、実際の装置に適用するには実用的ではないという問題がある。
スケールに近接配置された伝送ケーブルを必要とせずに、光学式エンコーダスケールの変位を離れた位置から高い分解能で検出できる改良されたシステムが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
受動読取ヘッドを有する光学式エンコーダシステムを提供する。
本発明では、受動読取ヘッドは接続ケーブルを有しておらず、ただの光学的読取ヘッドであり、スケールに対する相対的測定位置は、遠隔随伴部に通じる見通し線による光学的伝送によって遠隔的に読み取られる。
【００１０】
本発明では、受動読取ヘッドは、スケール照明パス部と、測定光パス部と、を有し、遠隔随伴部は、光源と、検出部と、を有するようにしてもよい。
【００１１】
また、本発明では、遠隔随伴部の検出部は、遠隔レンズ部と、光検出機構部と、を備えていてもよい。
【００１２】
遠隔随伴部は、受動読取ヘッドから離隔して設けられており（すなわち、遠隔随伴部と受光読取ヘッドとは異なるハウジングに収納されている）、受動読取ヘッドに至る第１パスに沿って光源光を発射し、受動読取ヘッドは、前記光源光を受光して、スケール照明パス部からのスケール照明光をスケール格子に射出するようになっていてもよい。
【００１３】
スケール格子は、スケール照明光を受光して、受動読取ヘッドに干渉光を射出し、干渉光の位相空間は、スケール格子に対する受動読取ヘッドの相対的測定位置に依存するようになっていてもよい。
【００１４】
また、本発明では、受動読取ヘッドは、さらに、測定光パス部がスケール格子からの干渉光を受光して、複数の輝度（明暗）領域を有する測定光を遠隔レンズに至る第２パスに沿って射出するようになっていてもよい。
【００１５】
測定光パス部は、複数の位相パス（例えば空間フィルタ）を有する位相信号部を有し、この位相パスに干渉光が入射して対応する各輝度（明暗）領域が生成されるようにしてもよい。
【００１６】
また、位相パスは、対応する位相オフセットを有し、各輝度（明暗）領域の輝度（明暗）が、干渉光の空間位相と、対応する位相パスの位相オフセットと、相関するようになっていてもよい。
【００１７】
遠隔レンズ部は、測定光が入射して、各輝度（明暗）領域の像を光検出機構部に提供するようになっている。
【００１８】
また、遠隔レンズ部は、望ましい像の不鮮明を提供するようになっており、これによって、空間的な平均や不鮮明パターンを助長するようにし、光検出機構部において撮像された輝度（明暗）領域がより均質になるようにしてもよい。
【００１９】
これは、厳密過ぎず、もしくはロバスト的で、もしくは、測定光に残存してしまった干渉縞のために生じてしまうエラーを減じたり、排除したりする構成配置を作るにあたって利点となりうる。
【００２０】
光検出機構部は、撮像される複数の各輝度（明暗）領域の輝度（明暗）を検知し、検知した輝度（明暗）に基づいて測定位置を示す複数の信号を出力するようになっていてもよい。
【００２１】
位相信号（例えば、干渉縞パターン）は、巨視的な輝度（明暗）領域に変換され、そして、巨視的な輝度（明暗）領域として遠隔随伴部によって撮像されるようになっていてもよい。
これによって、検出信号は、受動読取ヘッドから遠隔随伴部までの間に受ける環境変動（例えば乱流）に対してロバスト性を有する。
【００２２】
これに対し、長い距離に渡ってコヒーレント光による干渉パターンを伝え、この干渉パターンから位置情報を読み出すようなシステム構成とすると、環境変動（乱流）によって生じる干渉縞パターンの乱れに対して鋭敏に反応してしまうことになる。
【００２３】
また、本発明では、位相信号部は、光遮蔽要素を有する空間フィルタを備え、光遮蔽要素は周期的パターンで配置され、このパターンは位相フィルタピッチを有しており、位相フィルタピッチは、測定光を空間的に濾過するようになっていてもよい。
【００２４】
また、本発明では、空間フィルタ部の光遮蔽要素の周期パターンの少なくとも一部は、測定光の周期パターンに対して循環的であってもよく、またあるいは、測定軸に平行な線に対して対称な矢羽根模様になっていてもよい。
【００２５】
受動読取ヘッドは、空間フィルタが設けられた基板を有し、スケール照明光は基板を通過するようになっていてもよい。
【００２６】
また、本発明では、スケール照明パス部は（例えば基板に設けられた）光源格子を有し、この光源格子に光源光が入射し、回折次数を有するスケール照明光を射出するようになっていてもよい。
【００２７】
また、本発明では、位相信号部は位相パスを含み、位相パスはコンバイナ回折格子を有しており、コンバイナ回折格子は、スケール格子からの干渉光が入射し、様々な次数で回折された干渉光を互いに平行なパスで出力するようになっており、これら平行な光線が干渉することで各位相パスからの各輝度（明暗）領域が提供されるようになっていてもよい。
【００２８】
また、本発明では、測定光パス部は、位相信号部からの光を受けて、測定光を射出する分散要素を備えていてもよい。
【００２９】
また、本発明では、位相信号部からの光を受けて、測定光を射出する蛍光体粒子の層を備えていてもよい。
【００３０】
また、本発明では、受動読取ヘッドとスケール格子との間のギャップよりも第２パスの方が長い（例えば少なくも５倍より長い）。
【００３１】
また、本発明では、第２パスは受動読取ヘッドを囲む筐体に付随した透明部材を有し、これによって、測定動作中に機構的な安定性を実現しつつ、受動読取ヘッドに対する遠隔随伴部の望ましい距離を可能にするようになっていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】受動読取ヘッドと遠隔随伴部とを備える光学式エンコーダを示す図。
【図２Ａ】受動読取ヘッドが測定光パス部の第１実施形態を有し、入射光と射出光とがＸ軸方向で離間するように入射パスと射出パスとを案内するビームスプリッタが設けられている様子を示す図。
【図２Ｂ】は、受動読取ヘッドの基板上にある部材を図２Ａ中の矢印線Ａで見たときの図。
【図３Ａ】受動読取ヘッドが測定光パス部の第２実施形態を有し、入射光のパスと射出光のパスとがＹ軸方向で離間している様子を示す図。
【図３Ｂ】光学式エンコーダをＸ軸に沿ってみたときの側面図。
【図３Ｃ】受動読取ヘッドの基板上の諸要素を示す図であり、図３ＡのＡＡ線断面図。
【図３Ｄ】受動読取ヘッドの基板上の諸要素を示す図であり、図３ＢのＢＢ線断面図。
【図４】斜め線の光遮蔽要素を受動読取ヘッドの位相信号部に使用した例を示す図。
【図５Ａ】受動読取ヘッドが測定光パス部の第１実施形態を有し、入射光のパスと射出光のパスとがＹ軸方向で離間している様子を示す図。
【図５Ｂ】受動読取ヘッドの基板上の諸要素を示す図であり、図５ＡのＤＤ線断面図。
【図６】受動読取ヘッドに隣接して偏向器要素が設けられ、入射光のパスと射出光のパスとが測定軸に対してほぼ平行である様子を示す図。
【図７】図６の遠隔随伴部において動的トラッキングシステムを適用した図。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明の実施形態を図示するとともに図中の各要素に付した符号を参照して説明する。
図１は、光学式エンコーダ１００を示す図であり、光学式エンコーダ１００は受動読取ヘッド１１０と、遠隔随伴部１８０と、スケール格子８０と、を備える。
以下に詳細に後述するように、受動読取ヘッド１１０は、接続ケーブルを必要とせず、ただの光学読取ヘッドである。
スケール格子８０に対する相対変位情報は、見通し線（ｌｉｎｅ ｏｆ ｓｉｇｈｔ）による光伝送によって、遠隔随伴部１８０により遠隔的に読まれる。
【００３４】
図１に示されるように、受動読取ヘッド１１０はスケール格子８０に近接配置されており、スケール格子８０は、Ｘ方向測定軸に沿った周期格子パターン８５を有する。受動読取ヘッド１１０とスケール格子８０とは、Ｘ方向測定軸に沿って相対移動可能である。
【００３５】
一実施形態において、光学式エンコーダ１００は、受動読取ヘッド１１０を囲む筐体ＥＮＣＬ（例えば真空チャンバー）を備えてもよい。筐体ＥＮＣＬは、透明窓ＴＷを有する。
従来のエンコーダ読取ヘッド（図１中の符号１０のブロック）と対比すると、従来のエンコーダ読取ヘッドは、ホストシステムと電力や制御信号をやりとりするためにケーブル（図１の１０Ｗ）を必要としたが、受動読取ヘッド１１０はケーブルを必要としない。
【００３６】
したがって、受動読取ヘッド１１０を有する光学式エンコーダ１００であれば、筐体ＥＮＣＬに配線通過の手段を講じる必要がなく、これにより、装置構成の複雑さやコストを無くすことができる。
ただ、この後理解されるように、筐体ＥＮＣＬ自体も必要ないのであり、光学式エンコーダ１００が極めて使いやすくなる。
【００３７】
ハウジングＨＳＲが遠隔随伴部１８０に設けられ、受動読取ヘッド１１０と遠隔随伴部１８０とはそれぞれ別々のハウジングに収納されている。遠隔随伴部１８０と受動読取ヘッド１１０とは、測定作業中に互いに機構的に安定した配置関係になるように設けられている。すなわち、両者は、光源光３０と測定光５０とを安定してやりとりできるように相対的に固定されるようにフレーム要素等に組付けられている。
【００３８】
遠隔随伴部１８０は受動読取ヘッド１１０から離隔して（すなわち別のハウジング内に）配置されており、遠隔随伴部１８０は、光源１８１と検出部１８２とを有する。遠隔随伴部１８０は、ワイヤ１８０Ｗによってホスト等と接続されてもよい。
【００３９】
もしくは、遠隔随伴部１８０はワイヤレス電源や信号処理部を内蔵し、ホストからワイヤレスで動作できるようになっていてもよく、独立したディスプレイ等を備えていてもよい。
測定作業中には、光源１８１（例えばレーザーダイオード）が第１パスに沿って光源光３０を受動読取ヘッド１１０に向けて発射する。スケール格子８０は受動読取ヘッド１１０からの光を受光し、位置に依存した干渉光を受動読取ヘッド１１０に返す。受動読取ヘッド１１０は、光学的に干渉光を処理し、測定光５０を第２パスに沿って遠隔随伴部１８０の検出部１８２に射出する。筐体ＥＮＣＬを備える場合には、透明窓ＴＷを設けておき、光源光３０と測定光５０とはこの透明窓ＴＷを通るようにする。
【００４０】
後述するように、遠隔随伴部１８０は、受動読取ヘッド１１０から得られる測定光５０の明暗を光学的に検出し、この検出した明暗に基づいた測定位置を示す複数の信号を出力するように構成されている。
【００４１】
光学式エンコーダ１００が従来の読取ヘッド１０に対して利点を有することが理解されるであろう。特に、ケーブル（電気信号ケーブルもしくは光ファイバーあるいはその両方）１０Ｗの有無に関して光学式エンコーダ１００は利点を有する。すなわち、従来の読取ヘッド１１０に必要なケーブル１０Ｗを設けるには、相当なコストが掛かり（読取ヘッドのコストの５０％）、配線が困難であり（例えば、電子回路のための真空筐体の場合には相当のコストが掛かる）、疲労や耐用年数の問題があったり、データレートを制限したりする（特にワイヤケーブルの場合）。
【００４２】
これに対して、光学式エンコーダ１００においては、受動読取ヘッド１１０は接続ケーブルを持たず（ただし、例えば、何らかのワイヤ１８０Ｗは遠隔随伴部１８０に取り付けられる）、ただ光学的部品からなる装置であり、情報の読み出しは見通し線（ｌｉｎｅ−ｏｆ−ｓｉｇｈｔ）による遠隔随伴部１８０への光伝送で行われ、これにより、受動読取ヘッド１１０は従来の読取ヘッド１１０に比べてよりコンパクトになるのである。
その他の利点やより詳しい実装方法などは、図２を参照して後述する。
【００４３】
図１に表される本発明によれば、簡便かつ安価で、高分解能に、離間した位置からもしくは筐体を通して、スケールの動きをモニタできるということが理解されるであろう。
従来技術と対比すると、スケールと遠隔随伴部とが離れているからといって測定分解能を落とす必要はない（０．１μｍ、０．０１μｍ、さらにもっとよい測定分解能が得られる。）
【００４４】
付加的な利点としては、受動読取ヘッドがかなりコンパクトになる、ということである。（例えば干渉計を使用するようなシステムと比べた場合）、スケールをモニタするようなシステムの付加的な利点としては、スケールのコストが安く、既知の測定精度が得られ、そして、組み立てや使用に専門的技術をそれほど要しないという点である。
【００４５】
図２Ａは、受動読取ヘッドを有する光学式エンコーダ２００をＹ軸に沿った方向から見た側面図であり、受動読取ヘッド（１１０）は、測定光パス部１５０（１５０'）の第１実施形態を含んでおり、図１の光学式エンコーダ１００の一実施形態と見做し得る。
光学式エンコーダ２００において、光の入出力パスは、Ｘ軸に沿う方向において離れており、遠隔随伴部１８０は入出力光パスを案内するビームスプリッタ１８３を有する。
図２の構成は、例示であり、本発明はこれに限定されない。
【００４６】
以下、図２Ａ、図２Ｂを参照して、分離した二つの測定光パスを説明する。
なお、第２測定光パスは、符号にプライム記号（ダッシュ記号）を付する。
測定作業には実質的には一つの測定光パスが必要とされ、したがって、第２測定光は削除し得るということが理解されるであろう。
【００４７】
しかしながら、冗長的な光パスを持つことにより、信号強度が改善され、適切な信号処理で二つのパスの信号を合わせることにより、同相エラーを排斥することも可能になる。
【００４８】
図２Ａに示されるように、受動読取ヘッド１１０は、スケール照明パス部１２０と、測定光パス部１５０、１５０'と、を有し、一方、遠隔随伴部１８０は、光源１８１（例えばレーザーダイオード）と、検出部１８２と、ビームスプリッタ１８３と、を有する。
検出部１８２は、遠隔レンズ部１８４と、光検出機構部１８８と、を有する。
遠隔随伴部１８０は光源光３０を射出する。
光源光３０は、光源１８１から射出された後、平行光となり、ビームスプリッタ１８３を介して第１パスを通り、受動読取ヘッド１１０に至る。
既知の原理を用いることにより、光源１８１の光学系は、照明ビームの望ましい断面サイズと形状を与えるであろう。
【００４９】
受動読取ヘッド１１０は、光源光３０が入力されるようになっており、スケール照明パス部１２０からのスケール照明光３５をスケール格子８０に射出するようになっている。この点に関し、受動読取ヘッド１１０の詳細構成が図２Ｂに示されている。すなわち、図２Ａは、光学式エンコーダ１００のＹ軸方向に見た側面図であり、図２Ｂは、受動読取ヘッド１１０の基板１９０上にある部材を図２Ａ中の矢印線Ａで見たときの図である（すなわちＺ軸方向から見た図である。）
【００５０】
図２Ｂにあるように、スケール照明パス部１２０において、光源光３０は照明スプリッタ１２３に達する。
照明スプリッタ１２３は、基板１９０上に光源格子として配されており、照明格子ピッチＩＧＰは、スケール格子８０に対し、複数の回折次数のスケール光３５（３５−０はゼロ次、３５＋Ｐはプラス一次、３５−Ｍはマイナス一次）を提供するようになっている。もしくは、光源格子に代えて、同様の作用をもつ屈折素子を用いてもよい。
【００５１】
スケール格子８０は、スケール照明光３５を受光し、干渉光４０、４０'を受動読取ヘッド１１０に出力する。
干渉光（４０、４０'）の空間位相は、スケール格子８０に対する受動読取ヘッド１１０の相対測定位置に依存する。
図２Ａ、Ｂにあるように、複数のビームからなるスケール照明光３５（３５−０はゼロ次、３５＋Ｐはプラス一次、３５−Ｍはマイナス一次）はスケール格子８０で回折され、複数のビームからなる干渉光４０、４０'を生じさせ（たとえば、４０−０は回折された３５−０ビームから生じ、４０-Ｐは回折された３５-Ｐビームから生じ、４０'−０は回折された３５−０ビームから生じ、４０'-Ｍは回折された３５-Ｍビームから生じる。）、これらが干渉する（この実施形態では、干渉縞４１、４１'を生成する。）。
【００５２】
つまり、受動読取ヘッド１１０において、干渉光４０−０、４０−Ｐにより干渉縞４１ができ、干渉光４０'−０、４０'−Ｍにより干渉縞４１'が生じる。照明格子ピッチＩＧＰ（もしくは、もし屈折素子を使用する場合には、その表面の角度）が適切に選択されることにより、望ましい相対角度をもつビームが生じ、スケール格子８０（スケールピッチＳＰ）でそれら光が回折されたときに、それら回折光が望ましい干渉縞ピッチを持つようにする。
【００５３】
測定光パス部１５０、１５０'は干渉縞を受けるものであり、位相信号部１６０、１６０'（例えば空間フィルタ）を有する。
位相信号部１６０、１６０'は、干渉縞を空間的に濾過し、出力光を生成する。（詳しくは後述する。）位相信号部１６０、１６０'は様々に変更可能であることは理解できるであろう。
図２Ｂで示されるように、位相信号部１６０、１６０'は、複数の位相パス１６１Ｘ、１６１'Ｘ（１６１Ａ〜１６１Ｄ、１６１'Ａ〜１６１'Ｄのそれぞれは対応する周期的空間フィルタ１６５−０〜１６５−２７０、１６５'−０〜１６５'−２７０を有する）を有する。
複数の位相パス１６１Ｘ、１６１'Ｘは、干渉光４０、４０’が入射され、空間的に濾過した光を出力し、これにより、それぞれ対応する輝度（明暗）領域５１Ｘ、５１'Ｘを測定光５０、５０’に作り出す（例えば、５１Ａ〜５１Ｄ、５１'Ａ〜５１'Ｄ）。
【００５４】
位相パス１６１Ｘ、１６１'Ｘは、対応する位相オフセットを有し、入力された干渉光４０、４０'の空間位相と対応する位相パスの位相オフセットとに関連する輝度（明暗）領域を生じさせるように構成されている。
【００５５】
空間フィルタ１６５Ｘ、１６５'Ｘは、基板１９０に固定され、光遮蔽要素を有している。（スケール照明光３５は、基板１９０を透過する。）
光遮蔽要素は、周期的パターンで配置され、このパターンは位相フィルタピッチＰＦＰを有しており、位相フィルタピッチＰＦＰは、干渉光４０、４０'を空間濾過して、（光学的に）検知された輝度領域５１Ｘ、５１'Ｘを測定光５０、５０'に生じさせるようにするように実現できる。
位相フィルタピッチＰＦＰは、干渉縞のピッチと同じであってもよい。図４を参照して後述するように、空間フィルタ部の光遮蔽要素の周期パターンの少なくとも一部は、測定光の周期パターンに対して循環的であってもよい。
【００５６】
図２Ｂに示されるように、位相信号部１６０Ｘ、１６０'Ｘ（空間フィルタ部１６５−０，１６５−９０，１６５−１８０，１６５−２７０、１６５'−０，１６５'−９０，１６５'−１８０，１６５'−２７０）は、９０度ずつずれた関係で、それぞれ位相パス１６１Ｘ、１６１Ｘ（位相パス１６１Ａ，１６１Ｂ，１６１Ｃ，１６１Ｄ、１６１'Ａ，１６１'Ｂ，１６１'Ｃ，１６１'Ｄ）に対応している。
対応する周期的空間フィルタ１６５Ｘ、１６５'Ｘを有する位相パス１６１Ｘ、１６１'Ｘは、したがって、スケール格子８０からの干渉光４０、４０'が入射し、各フィルタの位相オフセット（末尾に付加した空間位相オフセット０、９０、１８０、２７０度）で空間濾過された光を射出する。
【００５７】
特に、空間フィルタ部１６５Ｘ、１６５'Ｘで空間的に濾過されて射出された光は、空間的に濾過されたパターンの光を生成する。
この空間的に濾過されたパターンの光というのは、平均化された輝度を有するところ、この平均化された輝度というのは、干渉光４０、４０'の空間位相に対して空間フィルタ部が有する相対的な位相オフセットに依存するのであり、そして、干渉光４０、４０'はスケール格子８０の位置に依存しているわけである。
【００５８】
様々な実施形態において、次のような条件が満たされたときに、部品の位置合わせや像の拡大要求が容易に満たされる。
すなわち、各空間濾過されたパターンの光が、測定光分散要素（拡散器や蛍光体粒子の層）１７０、１７０'を通して射出または撮像され、対応する輝度（明暗）領域５１Ｘ、５１’Ｘを生じさせるようになっている。
そして、この輝度（明暗）領域５１Ｘ、５１'Ｘが、様々な角度から撮像され、かつ、入力の平均輝度に対応して比較的揃った輝度（明暗）分布を有するようになっている。
このようなとき、アラインメントや像の拡大の要求が容易に満たされる。
様々な輝度（明暗）領域５１Ｘ、５１'Ｘは、出力測定光５０、５０'を生成し、出力測定光５０、５０'は、検知され、処理され、次に説明するように、差動二相信号を生成する。
【００５９】
説明が分かりやすいように、検出部１８２における光検出機構部１８８による検知動作の側からみたときの機能上の位置合わせを示すため、典型的な輝度（明暗）領域５１Ｘ、５１'Ｘの一例と、点線で表した各光検出領域１８８Ｘ（すなわち、１８８Ａから１８８Ｄ）、１８８'Ｘと、を空間フィルタ部１６５Ｘ、１６５'Ｘと、位相パス１６１Ｘ、１６１'Ｘと、に重ねて、図２Ｂに示す。
すなわち、受動読取ヘッド１１０に対する遠隔随伴部１８０の相対位置は、対応する各輝度（明暗）領域５１Ｘ、５１'Ｘからの測定光が光検出領域１８８Ｘ、１８８Ｘ'に入射するように、調整されている。
【００６０】
したがって、各光検出領域１８８Ｘ、１８８'Ｘは輝度（明暗）信号を受光するところ、これら各輝度（明暗）信号は、スケール格子８０位置、および、位相信号部１６０Ｘ、１６０'Ｘ（すなわち、空間フィルタ部１６５Ｘ、１６５'Ｘ）の空間位相に関連しており、つまり、スケール格子８０位置および位相信号部１６０Ｘ、１６０'Ｘの空間位相によって各光検出領域１８８Ｘ、１８８'Ｘが受光する測定光が決まる。
【００６１】
遠隔レンズ部１８４は、上述したように、測定光５０、５０'が入射し、それぞれの輝度（明暗）領域の像を光検出機構部１８８に提供するように配置されている。
一例として、遠隔レンズ部１８４は、位相信号部１６０、１６０'から出たときにほぼ同一面になっているものを光検出機構部１８８（すなわち測定光分散要素１７０、１７０'の射出面に等価的といってもよい）に結像させる。前に説明したように、光検出機構部１８８は、複数の光検出１８８Ｘ、１８８'Ｘを備え、撮像された各輝度（明暗）領域５１Ｘ、５１'Ｘの明暗度を検知し、検知した輝度（明暗度）に基づく複数の信号６０を出力して、測定位置を示すように構成されている。
【００６２】
例えば、遠隔レンズ部１８４は、望ましい程度の不鮮明さをもたらし、空間的平均や不鮮明パターンを作るようし、これによって、光検出機構部１８８において撮像された各輝度（明暗）領域がより均等になるように構成されてもよい。
これは、厳密過ぎず、もしくはロバスト的で、もしくは、測定光に残存してしまった干渉縞のために生じてしまうエラーを減じたり、排除したりする構成配置を作るにあたって利点となりうる。
【００６３】
測定光分散要素１７０は、主として、測定光５０、５０'を散乱もしくは分散させるために使用され、これにより、測定光５０、５０'が複数のあらゆる結像パスを通って検出部１８２で撮像されるようになるということが理解されるであろう。
（すなわち、非常に厳密な配置を要求するような特定のひとつの光線パスだけの場合とは対照的である。）
すなわち、分散要素１７０が無いと、位相信号部１６０、１６０'を通過する光線は当初の真っ直ぐなパスを通り続けて、検出部１８２に届かない恐れがあり、特に、１０もしくは１００ｍｍも逸れてしまうような場合には、その配置調整は困難さを増す。
【００６４】
測定光分散要素１７０は、狭いが十分な角度幅にわたって測定光を分散させる拡散器を備えていてもよい。
分散要素１７０は、環境的な揺らぎの問題（例えば乱流）に対処するのにも有効である。例えば、受動読取ヘッド１１０の厳密な配置の有無に関わらず、遠隔随伴部１８０においてどの角度からでも縞をより明瞭にするようにする。あるいは、測定光分散要素１７０による分散に代えて、レンズ配列群が利用でき、このとき、検出部１８２が様々な角度からレンズ配置群を見られるようにすれば、測定光を受光することができる。
【００６５】
しかしながら、部品配置の安定性や遠隔随伴部の離間距離に応じて、測定光分散要素１７０は削除され得る。また、分散要素１７０は、入射して来る光の空間的平均化やぼやけパターンを促し、これによって、撮像される輝度（明暗）領域がより一層均質になる。
【００６６】
上述のように、測定光パス部１５０、１５０'は、スケール格子８０からの干渉光４０、４０'を受光し、遠隔レンズ部１８４に至る第２（あるいは第３）パスに沿って測定光５０、５０'を出力する。遠隔随伴部１８０が離間して配置されていることにより、第２（あるいは第３）パスは距離Ｄ２を有することがわかるであろう。
ここに、距離Ｄ２は、受動読取ヘッド１１０とスケール格子８０との間の距離Ｄ１や、受動読取ヘッド１１０自身のハウジングの最大寸法よりも十分に長い。（たとえば、少なくとも５倍、あるときは１００倍や１０００倍長い。）
【００６７】
光学式エンコーダ読取ヘッドを自ら含んでしまっていた従来技術に用いられた光学経路および光学配置では、受動読取ヘッド１１０と遠隔随伴部１８０との間にここで考えているような十分な距離Ｄ２を提供するのに十分ではない。
【００６８】
受動読取ヘッド１１０と遠隔随伴部１８０との間の距離Ｄ２に関わらず、光学式エンコーダ２００は、内蔵型干渉計タイプの光学式エンコーダ読取ヘッドと同等の測定位置分解能を有することがわかるであろう。（例えば、数マイクロメートルオーダーであり、さらには、補間によって１−１０ｎｍに達する）。その理由は、上記受動読取ヘッド１１０は、干渉計タイプ読取ヘッドの変形であるからである。
すなわち、空間フィルタ部１６５Ｘ、１６５'Ｘからの微細な光パターンを対応する平均化輝度（明暗度）に変換し、これらが、一様に分散されて比較的広い輝度（明暗度）領域（数１００マイクロメートルもしくは数ミリメートルオーダー）になり、さらにこれらは、比較的長い距離Ｄ２によって安定して撮像される。
【００６９】
したがって、本発明は、単純に離間したところからスケール変位を撮像しただけのような場合に生じる分解能の限界を乗り越えることができるのである。
【００７０】
加えて、位相信号（例えば、干渉縞パターン）は、巨視的な輝度（明暗）領域に変換され、そして、巨視的な輝度（明暗）領域として遠隔随伴部１８０によって撮像される。これによって、検出信号は、受動読取ヘッド１１０から遠隔随伴部１８０までの間に受ける環境変動（例えば乱流）に対してロバスト性を有する。
これに対し、長い距離に渡ってコヒーレント光による干渉パターンを伝え、この干渉パターンから位置情報を読み出すようなシステム構成とすると、環境変動（乱流）によって生じる干渉縞パターンの乱れに対して鋭敏に反応してしまうことになる。
【００７１】
図２Ａに示したビームスプリッタ１８３および検出部１８２の構成は、Ｚ軸に関して９０度回転させてもよいことは容易に理解されるであろう。
【００７２】
図３Ａは、光学式エンコーダ３００をＹ軸に沿ってみたときの側面図である。
図３Ｂは、光学式エンコーダ３００をＸ軸に沿ってみたときの側面図である。
光学式エンコーダ３００は、受動読取ヘッド３１０を有し、受動読取ヘッド３１０は、測定光パス部３５０、３５０'の第２実施形態を含んでいる。
光学式エンコーダ２００と比べると、光学式エンコーダ３００において、入射の光学経路と出射の光学経路とがＹ軸方向で離間している。
【００７３】
受動読取ヘッド３１０はビーム偏向器３２２を有しており、これにより、入射と出射の光学経路がＹ軸方向で離れるようになっている。
なお、図３は、例示であって、本発明はこれに限定されるものではない。
光学式エンコーダ３００は、光学式エンコーダ２００と同様の各種の要素と動作原理を含む。
図３において、符号３ＸＸは、図２の２ＸＸに対応しており、容易に理解できるであろうから、詳細な説明は省略する。
【００７４】
図２の光学式エンコーダ２００との違いの一つとして、光学式エンコーダ３００はビーム案内要素３２２（例えば、偏向器またはプリズムなど）を有している。
ビーム案内要素３２２は、スケール格子に近いところで光学経路がＸＹ平面に平行にならないように設けられている。（図２の光学式エンコーダ２００では、スケール格子に近いところで光学経路がＸＹ平面に平行になっていた。）
【００７５】
すなわち、図３Ｂに示されるように、光源光３０がビーム案内要素３２２に達すると、ビーム案内要素３２２はこの光３０を（ＹＺ面内で）傾斜したパスに沿ってスケール格子８０に向けて案内する。そして、スケール格子８０は、この光を（ＹＺ面内で）傾斜したパスに沿って反射させ、測定光５０、５０'が生じる。このとき、測定光５０、５０'は、Ｙ軸方向において、光源光３０から離間している。
【００７６】
図２中の対応要素と同じように、受動読取ヘッド３１０は、スケール照明パス部３２０と、測定光パス部３５０、３５０'と、を備え、遠隔随伴部３８０は、光源３８１と、検出部３８２と、を備える。
光学式エンコーダ３００では、ビームスプリッタ（例えば図２のビームスプリッタ１８３）を必要としない。
この点、ビーム案内要素３２２が、光源光３０と測定光５０、５０'とをＹ軸に沿って離間させるのに使用されている。
検出部３８２は、遠隔レンズ部３８４と、光検出機構部３８８と、を有する。
【００７７】
遠隔随伴部３８０は、光源光３０を出力し、光源光３０は光源３８１から平行光となって第１パスに沿って受動読取ヘッド３１０に至る。光源３８１の光学構成は、既知の原理によって、ビーム断面を望ましい径および形状にするようにできる。
【００７８】
受動読取ヘッド３１０は、ビーム案内要素３２２を介して光源光３０が入射し、スケール照明光３５をＹＺ平面に沿った入射角でスケール格子８０に入るように射出する。これに関し、受動読取ヘッド３１０の諸要素を図３Ｃ、図３Ｄに示してある。すなわち、図３Ａは光学式エンコーダ３００をＹ軸方向から見た側面図であり、図３Ｃは、受動読取ヘッド３１０の基板３９０上の諸要素を示す図であり、図３ＡのＡＡ線断面図である（すなわち、Ｚ方向から見た図である。）
【００７９】
加えて、図３Ｂは、光学式エンコーダ３００をＸ軸方向から見た側面図であり、図３Ｄは、受動読取ヘッド３１０の基板３９０上の諸要素を示す図であり、図３ＢのＢＢ線断面図である（すなわち、Ｚ軸方向から見た図である。）図３Ａに示すように、スケール照明パス部３２０において、光源光３０は照明スプリッタ３２３に達する。
照明スプリッタ３２３は、基板３９０上に配置された光源格子となっており、照明格子ピッチＩＧＰは、様々な次数のスケール光３５を生じさせ、これがスケール格子８０に入射する。
（たとえば、３５−０は０次であり、３５-Ｐはプラス１次であり、３５-Ｍはマイナス１次である。）
もしくは、光源格子に代えて、同様の働きをする屈折素子を使用してもよい。
【００８０】
スケール格子８０は、スケール照明光３５を受光して、ＹＺ平面内の角度で受動読取ヘッド３１０に達するように干渉光４０、４０'を反射する。
このとき、干渉光の空間位相は、スケール格子に対する受動読取ヘッド３１０の相対測定位置に依存する。
図３Ａに詳細に示すように、複数のビームからなるスケール照明光３５（たとえば、３５−０は０次であり、３５-Ｐはプラス１次であり、３５-Ｍはマイナス１次である）がスケール格子８０で回折される。
これにより、複数のビームからなる干渉光４０、４０'を生じさせ（たとえば、４０−０は回折された３５−０ビームから生じ、４０-Ｐは回折された３５-Ｐビームから生じ、４０'−０は回折された３５−０ビームから生じ、４０’-Ｍは回折された３５-Ｍビームから生じる）、これらが干渉する（この実施形態では、干渉縞４１、４１'を生成する。）
【００８１】
測定光パス部３５０、３５０'は干渉縞４０、４０'を受けるものであり、位相信号部３６０、３６０'（例えば空間フィルタ）を有する。位相信号部３６０、３６０'は、前記と同じように、干渉縞を空間的に濾過し、空間的に濾過された光を生成する。位相信号部３６０、３６０'は様々に変更可能であることは理解できるであろう。
図３Ｃに示されるように、位相信号部３６０、３６０'は、複数の位相パス３６１Ｘ、３６１'Ｘ（それぞれは対応する周期的空間フィルタ３６５−０〜３６５−２７０、３６５'−０〜３６５'−２７０を有する）を有する。
複数の位相パス３６１Ｘ、３６１'Ｘは、干渉光４０、４０'が入射され、空間的に濾過した光を出力し、これにより、それぞれ対応する輝度（明暗）領域５１Ｘ、５１'Ｘを測定光５０、５０'に作り出す。
【００８２】
輝度（明暗）領域は、入力された干渉光４０、４０'の空間位相と、対応する位相パスの位相オフセットと、に関連する平均化された輝度（明暗度）を有する。
空間フィルタ３６５Ｘ、３６５'Ｘは、基板３９０に固定的に設けられ、光遮蔽要素を有している。
光遮蔽要素は、位相フィルタピッチＰＦＰで配置され、位相フィルタピッチＰＦＰは、干渉光４０、４０'を空間濾過して、（光学的に）検知された輝度（明暗）領域５１Ｘ、５１'Ｘを測定光５０、５０'に生じさせるようにするように実現できる。（前記の通りである。）
【００８３】
特に、各空間フィルタ部３６５Ｘ、３６５'Ｘで空間的に濾過された射出光は、空間的に濾過されたパターンの光を生成する。
この空間的に濾過されたパターンの光というのは、平均化された輝度を有するところ、この平均化された輝度というのは、干渉光４０、４０'の空間位相に対して空間フィルタ部３６５Ｘ、３６５Ｘ'が有する相対的な位相オフセットに依存するのであり、そして、干渉光４０、４０'はスケール格子８０の位置に依存しているわけである。
【００８４】
各空間濾過されたパターンの光が、測定光分散要素３７０、３７０'を通して射出または撮像され、対応する輝度（明暗）領域５１Ｘ、５１'Ｘを生じさせるようになっている。
そして、この輝度（明暗）領域５１Ｘ、５１'Ｘが、様々な角度から撮像され、かつ、入力の平均輝度に対応して比較的揃った輝度（明暗）分布を有するようになっている。
様々な輝度（明暗）領域５１Ｘ、５１'Ｘは、出力測定光５０、５０'を生成し、出力測定光５０、５０'は、検知され、処理され、次に説明するように、位置を示す信号を生成する。
【００８５】
説明が分かりやすいように、検出部３８２における光検出機構部３８８による検知動作の側からみたときの機能上の位置合わせを示すため、典型的な輝度（明暗）領域５１Ｘ、５１'Ｘの一例と、点線で表した各光検出領域３８８Ｘ、３８８'Ｘと、を空間フィルタ部３６５Ｘ、３６５'Ｘと、位相パス３６１Ｘ、３６１'Ｘと、に重ねて、図３Ｃ、図Ｄに示す。
すなわち、受動読取ヘッド３１０に対する遠隔随伴部３８０の相対位置は、対応する各輝度（明暗）領域５１Ｘ、５１'Ｘからの測定光が光検出領域３８８Ｘ、３８８Ｘ'に入射するように、調整されている。
【００８６】
したがって、各光検出領域３８８Ｘ、３８８'Ｘは輝度（明暗）信号を受光するところ、これら各輝度（明暗）信号は、スケール格子８０位置、および、位相信号部３６０Ｘ、３６０'Ｘ（すなわち、空間フィルタ部３６５Ｘ、３６５'Ｘ）の空間位相に関連しており、つまり、スケール格子８０位置および位相信号部３６０Ｘ、３６０'Ｘ（例えば、空間フィルタ部３６５Ｘ、３６５'Ｘ）の空間位相によって各光検出領域３８８Ｘ、３８８'Ｘが受光する測定光が決まる。
【００８７】
遠隔レンズ部３８４は、上述したように、測定光５０、５０'が入射し、それぞれの輝度（明暗）領域の像を光検出機構部３８８に提供するように配置されている。
一例として、遠隔レンズ部３８４は、位相信号部３６０、３６０'から出たときにほぼ同一面になっているものを光検出機構部３８８（すなわち測定光分散要素３７０、３７０'の射出面に等価的といってもよい）に結像させる。
【００８８】
前に説明したように、光検出機構部３８８は、複数の光検出３８８Ｘ、３８８'Ｘを備え、撮像された各輝度（明暗）領域５１Ｘ、５１'Ｘの明暗度を検知し、検知した輝度（明暗度）に基づく複数の信号６０を出力して、測定位置を示すように構成されている。
例えば、遠隔レンズ部３８４は、望ましい程度の不鮮明さをもたらし、空間的平均や不鮮明パターンを作るようし、これによって、光検出機構部３８８において撮像された各輝度（明暗）領域がより均等になるように構成されてもよい。
【００８９】
前記のように、測定光分散要素３７０は、主として、測定光５０、５０'を散乱もしくは分散させるために使用され、これにより、測定光５０、５０'が複数のあらゆる結像パスを通って検出部３８２で撮像されるようになる。
すなわち、分散要素３７０が無いと、位相信号部３６０、３６０'を通過する光線は当初の真っ直ぐなパスを通り続けて、検出部３８２に届かない恐れがあり、特に、１０もしくは１００ｍｍも逸れてしまうような場合には、その配置調整は困難さを増す。
【００９０】
あるいは、測定光分散要素３７０による分散に代えて、レンズ配列群が利用でき、このとき、検出部３８２が様々な角度からレンズ配置群を見られるようにすれば、測定光を受光することができる。
【００９１】
上述のように、測定光パス部３５０、３５０'は、スケール格子８０からの干渉光４０、４０'を受光し、遠隔レンズ部３８４に至る第２（あるいは第３）パスに沿って測定光５０、５０'を出力する。
遠隔随伴部３８０が離間して配置されていることにより、第２（あるいは第３）パスは距離Ｄ２を有することがわかるであろう。
ここに、距離Ｄ２は、受動読取ヘッド３１０とスケール格子８０との間の距離Ｄ１や、受動読取ヘッド３１０内の光学距離よりも十分に長い。（例えば、少なくとも５倍長い。）
【００９２】
図４は、基板４９０の一実施形態であり、受動読取ヘッドの位相信号部に用いられる。（これは図３の基板３９０に代用できる。）
基板４９０上の要素は、図３の基板３９０上の要素と同様の構造と作用をもつ。
【００９３】
図４において、符号４ＸＸは、図３の３ＸＸに対応しており、容易に理解できるであろうから、詳細な説明は省略する。
ここで、位相信号部４６０、４６０'は、斜め線である光遮蔽要素を含んでいてもよく、これら斜め線光遮蔽要素は、空間フィルタ４６５−０から４６５−２７０、４６５'−０から４６５'−２７０を与える。これら斜め線の光遮蔽要素は、図３の位相信号部３６０、３６０'に設けられているような"斜め線ではない光遮蔽要素"、つまり離散的な位相オフセットをもつ光遮蔽要素、と機能上実質的に同等である。
【００９４】
説明が分かりやすいように、検出部（不図示）における光検出機構部４８８による検知動作の側からみたときの機能上の位置合わせを示すため、典型的な輝度（明暗）領域５１Ｘ、５１'Ｘの一例と、点線で表した各光検出領域４８８Ｘ、４８８'Ｘと、を空間フィルタ部４６５Ｘ、４６５'Ｘと、位相パス４６１Ｘ、４６１'Ｘと、に重ねて、図４に示す。
すなわち、受動読取ヘッドに対する遠隔随伴部の相対位置は、対応する各輝度（明暗）領域５１Ｘ、５１'Ｘからの測定光が各光検出領域４８８Ｘ、４８８Ｘ'に入射するように、調整されている。
【００９５】
類似要素に関して既に説明したように、各光検出領域４８８Ｘ、４８８'Ｘは輝度（明暗）信号を受光するところ、これら各輝度（明暗）信号は、スケール格子８０位置、および、位相信号部４６０Ｘ、４６０'Ｘ（すなわち、空間フィルタ部４６５Ｘ、４６５'Ｘ）の空間位相に関連しており、つまり、スケール格子８０位置および位相信号部４６０Ｘ、４６０'Ｘの空間位相によって各光検出領域４８８Ｘ、４８８'Ｘが受光する測定光が決まる。
【００９６】
図３の位相信号部３６０、３６０'のような斜め線ではない要素と比較すると、位相信号部４６０、４６０'における斜め線要素の利点としては、斜め線要素は、Ｙ軸方向における位置合わせズレに敏感ではなくなる、という点がある。
すなわち、斜め線の角度と組み合わさって、検出器間隔Ｓは、様々な位相パス４６１Ｘ、４６１Ｘ'の相対位相オフセットを決め、このとき、各空間フィルタ部４６５Ｘ、４６５'Ｘに対する光検出領域４８８Ｘ、４８８'Ｘ全体の位置合わせは関係ない。
これに対して、図３の位相信号部３６０、３６０'のＹ軸方向における位置合わせがずれると、位相信号部３６０、３６０'からの信号が意図した光検出領域の外側に当たってしまい、隣接する光検出領域における検出エラーを引き起こしたり、意図した光検出領域の信号が無くなってしまう、といったことになってしまう。
【００９７】
空間フィルタ４６５−０から４６５−２７０、４６５'−０から４６５'−２７０における斜め線光遮蔽要素は、空間フィルタ部において測定光の周期パターンに対し循環的であってもよいということは理解されるであろう。
場合によっては、光遮蔽要素の周期パターンの少なくとも一部が互いに反対向きの斜め線を有する矢羽根模様（ｃｈｅｖｒｏｎ ｓｈａｐｅ）になっていてもよく、これらは、すなわち、測定軸に平行な線に対して対称であり、したがって、図４のような同じ方向の斜め線の場合と同じように理解できるであろう。
【００９８】
また、光検出領域１８８Ｘ、１８８'Ｘ，３８８Ｘ、３８８'Ｘ，４８８Ｘ、４８８'Ｘに代表される光検出機構部の光検出領域は、アドレス指示できる複数のピクセルからなる二次元アレイを含んでいてもよい。二次元アレイにおいてアドレス指示できるピクセルは、校正や位置合わせの際に特定の位相信号を取り出すのに便利である。
このような構成により、検出器の機構的な位置合わせはより自由度が増し（場合によっては、大凡あっていれば良いという程度にできる）、そして、"検出器位置合わせ"は、どのピクセルがどの位相信号を受光するかを定義することによって、ソフト的に実行できるようになる。
【００９９】
測定光パス部は、スケール格子からの干渉光を受光できる位置に拡大手段を有していてもよい。
このとき、干渉光が第１微細ピッチの干渉縞（例えば１マイクロメートル程度の微小格子ピッチでできる微細干渉縞）を有しており、拡大手段は、測定光パス部の他の要素に向けて、第２の粗いピッチを有する干渉縞を射出する。
【０１００】
例えば、測定光パス部の他の要素には空間フィルタを含んでいてもよく、粗い干渉縞は、安価でかつロバストな空間フィルタ構成を可能にする。
もちろん、"拡大手段"というのは、フラクショナルな拡大（つまり縮小）であってもよく、例えば、入力の干渉縞が粗くて（例えば４０マイクロメートルや１００マイクロメートル以上）、より細かい干渉縞（例えば４０マイクロメートル以下）を出力したいような場合には、そうすればよい。
【０１０１】
拡大手段を提供する様々な技術が知られており、例えば、既知の従来および／またはテレセントリック拡大レンズや、回折格子がある。
（これらは、米国特許３，７９６，４９８や米国特許５，００９，５０６、米国特許公開２００９／０２７９１００に開示されている。）
【０１０２】
図５Ａは、受動読取ヘッド５１０を有する光学式エンコーダ５００をＹ軸に沿った方向から見た側面図であり、受動読取ヘッド５１０は、測定光パス部５５０の第３実施形態を含んでおり、図１の光学式エンコーダ１００の一実施形態と見做し得る。
【０１０３】
光学式エンコーダ５００は、光学式エンコーダ３００に類似のものと見做すことができ、同様に理解されるであろうが、以下に説明する測定光パス部５５０に関して特徴を有する。
図５において、符号５ＸＸは、図３の３ＸＸに対応しており、容易に理解できるであろうから、詳細な説明は省略する。
【０１０４】
受動読取ヘッド５１０はビーム偏向器５２２を有しており、これにより、入射と出射の光学経路がＹ軸方向で離れるようになっており、これは図３のエンコーダ３００と同様の構成であり、Ｘ軸方向からみた側面図（不図示）についても図３Ｂと同様である。
すなわち、光源光３０がビーム案内要素５２２に達すると、ビーム案内要素５２２はこの光３０を（ＹＺ面内で）傾斜したパスに沿ってスケール格子８０に向けて案内する。そして、スケール格子８０は、この光をＹＺ面内で傾斜したパスに沿って反射させ、測定光５０、５０'が生じる。このとき、測定光５０、５０'は、Ｙ軸方向において、光源光３０から離間している。
【０１０５】
図３中の対応要素と同じように、受動読取ヘッド５１０は、スケール照明パス部５２０と、測定光パス部５５０と、を備え、遠隔随伴部５８０は、光源５８１と、検出部５８２と、を備える。
光源５８１は、既述の光源３８１と同様に動作すればよい。
検出部５８２は、遠隔レンズ部５８４と、光検出機構部５８８と、を備える。
【０１０６】
受動読取ヘッド５１０は、ビーム案内要素５２２を介して光源光３０が入射し、スケール照明光３５をＹＺ平面に沿った入射角でスケール格子８０に入るように射出する。
これに関し、受動読取ヘッド３１０の諸要素を図５Ｂに示してある。すなわち、図５Ａは光学式エンコーダ５００をＹ軸方向から見た側面図であり、図５Ｂは、受動読取ヘッド５１０の基板５９０上の諸要素を示す図であり、図５ＡのＤＤ線断面図である（すなわち、Ｚ方向から見た図である。）
【０１０７】
図５Ａに示すように、スケール照明パス部５２０において、光源光３０は照明スプリッタ５２３に達する。
照明スプリッタ５２３は、基板５９０上に配置された光源格子となっており、照明格子ピッチＩＧＰは、様々な次数のスケール光３５を生じさせ、これがスケール格子８０に入射する。
（たとえば、３５−０は０次であり、３５-Ｐはプラス１次であり、３５-Ｍはマイナス１次である。）
もしくは、光源格子に代えて、同様の働きをする屈折素子を使用してもよい。
【０１０８】
スケール格子８０は、スケール照明光３５を受光して、ＹＺ平面内の角度で受動読取ヘッド５１０に達するように干渉光４０、４０'を反射する。
このとき、干渉光の空間位相は、スケール格子８０に対する受動読取ヘッド５１０の相対測定位置に依存する。図３Ａに詳細に示すように、複数のビームからなるスケール照明光３５（たとえば、３５−０は０次であり、３５-Ｐはプラス１次であり、３５-Ｍはマイナス１次である）がスケール格子８０で回折される。
これにより、複数のビームからなる干渉光４０、４０'を生じさせ（たとえば、４０−０は回折された３５−０ビームから生じ、４０-Ｐは回折された３５-Ｐビームから生じ、４０'−０は回折された３５−０ビームから生じ、４０'-Ｍは回折された３５-Ｍビームから生じる）、これらは測定光パス部５５０に入射する。
【０１０９】
第３実施形態としての測定光パス部５５０は、上記第１、第２実施形態の１５０や３５０とは違った働きをする。干渉光４０は、スケール格子８０に近位しているときは干渉縞を含んでいてもよいが、これらは直接使用されるわけではない。
干渉光４０から回折された回折光４０−０、４０−Ｍがコンバイナ回折格子５６０ＣＧに入射される。コンバイナ回折格子５６０ＣＧは、測定光パス部５５０の位相信号部５６０に含まれている。コンバイナ回折格子５６０の格子ピッチＰＣＧは次のように設けられている。すなわち、入射した回折光４０−０をさらに回折した成分を、"回折されていない"出射成分と平行になるように出射し、これによって測定光成分５０−Ａを生成する。これら平行な成分が干渉して測定光成分５０−Ａを生成する。
【０１１０】
それらは平行であるので、測定光成分５０−Ａは重要な干渉縞構造を含んでいない。むしろ、付加的な空間濾過を経なくても、それは望ましい輝度（明暗）領域を生成し、これら輝度（明暗）領域の輝度（明暗度）は、その平行出力成分の相対的空間位相に依存している。そして、その平行出力成分の相対的空間位相は、スケール格子８０の測定位置によって変化する干渉光の空間位相に依存している。
【０１１１】
同様に、コンバイナ回折格子５６０ＣＧは、回折光４０−Ｍをさらに回折した成分を、回折されていない成分（４０−０）と平行になるように射出し、これによって測定光成分５０−Ｂを生成する。これら平行な成分が干渉して測定光成分５０−Ｂが生成する。それらは平行であるので、測定光成分５０−Ｂは重要な干渉縞を含んでいない。
【０１１２】
むしろ、付加的な空間濾過を経なくても、それは望ましい輝度（明暗）領域を生成し、これら輝度（明暗）領域の輝度（明暗度）は、その平行出力成分の相対的空間位相に依存している。
そして、その平行出力成分の相対的空間位相は、スケール格子８０の測定位置によって変化する干渉光の空間位相に依存している。
偏向器要素ＤＥＦＬは、測定光要素５０−Ｂを偏向させて、遠隔随伴部５８０に向かわせる。
【０１１３】
このような場合、測定光分散要素５７０は任意であり、削除してもよい。
例えば、測定光成分５０−Ａと測定光成分５０−Ｂとが光検出機構部５８８の対応要素に対して位置合わせを維持できるのであれば、測定光分散要素５７０は削除してもよい。（後述する。）もしくは、測定光分散要素５７０を設ける場合には、偏向器ＤＥＦＬは任意であって、削除してもよい。
なぜなら、測定光分散要素５７０自身が測定光成分５０−Ｂによって得られる輝度（明暗）領域が検出部５８２によって様々な角度から撮像されるようにするからである。（これは既に述べたことである。）
【０１１４】
位相信号部５６０は、複数の位相パス５６１Ｘ（それぞれは対応するコンバイナ回折格子５６０ＣＧ−０から５６０ＣＧ−２７０を有する）を有し、位相パス５６１Ｘには干渉光４０が入射して、それぞれ対応する輝度（明暗）領域を有する測定光５０を射出する。
輝度（明暗）領域は、入力された干渉光４０の空間位相と、対応する位相パスの位相オフセットと、に関連する平均化された輝度（明暗度）を有する。
【０１１５】
各位相パスの位相オフセットは、受動読取ヘッド５１０の様々な格子ピッチおよび／またはコンバイナ回折格子５６０ＣＧ−０から５６０ＣＧ−２７０の空間位相オフセットに依存している。
当業者であれば解析または実験に基づいて望ましい位相オフセットに辿り着くであろう。
例えば、設計解析に関する指針は、米国特許４，７７６，７０１に開示されている。
【０１１６】
コンバイナ回折格子５６０ＣＧ−０から５６０ＣＧ−２７０は基板５９０に固定的に設けられ、光遮蔽要素を有している。
この光遮蔽要素は、コンバイナ回折格子ピッチＰＣＧで設けられており、このコンバイナ回折格子ピッチＰＣＧは望ましい回折角を実現するように設けられている。（前述の通りである。）
様々な輝度（明暗）領域５１Ｘによって、光学的に検知され、そして、位置を示す信号をもたらす測定光５０となる。
【０１１７】
説明が分かりやすいように、検出部５８２における光検出機構部５８８による検知動作の側からみたときの機能上の位置合わせを示すため、典型的な輝度（明暗）領域５１Ｘ、５１'Ｘの一例と、点線で表した各光検出領域５８８Ｘと、をコンバイナ回折格子ＣＧ−Ｘと、位相パス５６１Ｘと、に重ねて、図５Ｂに示す。
すなわち、受動読取ヘッド５１０に対する遠隔随伴部５８０の相対位置は、対応する各輝度（明暗）領域５１Ｘ、５１'Ｘからの測定光が光検出領域５８８Ｘに入射するように、調整されている。
したがって、各光検出領域５８８Ｘは輝度（明暗）信号を受光するところ、これら各輝度（明暗）信号は、スケール格子８０位置、および、位相信号部５６０Ｘ（すなわち、コンバイナ回折格子５６０ＣＧ−Ｘ）の空間位相に関連しており、つまり、スケール格子８０位置および位相信号部５６０Ｘの空間位相によって各光検出領域５８８Ｘ、５８８’Ｘが受光する測定光が決まる。
【０１１８】
遠隔レンズ部５８４は、上述したように、測定光５０、５０'が入射し、それぞれの輝度（明暗）領域の像を光検出機構部５８８に提供するように配置されている。（既述の通りである）
一例として、遠隔レンズ部５８４は、位相信号部５６０、５６０'から出たときにほぼ同一面になっているものを光検出機構部５８８（すなわち測定光分散要素５７０の射出面に等価的といってもよい）に結像させる。
前に説明したように、光検出機構部５８８は、複数の光検出５８８Ｘを備え、撮像された各輝度（明暗）領域５１Ｘの明暗度を検知し、検知した輝度（明暗度）に基づく複数の信号６０を出力して、測定位置を示すように構成されている。
例えば、遠隔レンズ部５８４は、望ましい程度の不鮮明さをもたらし、空間的平均や不鮮明パターンを作るようし、これによって、光検出機構部５８８において撮像された各輝度（明暗）領域がより均等になるように構成されてもよい。
【０１１９】
図６は、受動読取ヘッド６１０の近くに偏向器要素６３５を備えた光学式エンコーダ６００の構成を示す図であり、入射パスおよび射出パスは測定軸に対してほぼ平行である。例えば、偏向器要素６３５は、受動読取ヘッド６１０のハウジング内に設けられる。
【０１２０】
偏向器要素６３５は、単純に、受動読取ヘッド６１０に対して固定的な位置を保つように設けられている。図６は、単なる例示であって、この構成に限定されないことは容易に理解されるであろう。光学式エンコーダ６００は、図２の光学式エンコーダ２００と同様の要素および動作原理を含む。
【０１２１】
図６において、符号６ＸＸは、図２の２ＸＸに対応しており、容易に理解できるであろうから、重要な差異だけを説明する。
【０１２２】
例えばある一つの実施形態として、スケール格子８０がＸ軸に沿って移動するのに対して、遠隔随伴部６８０、偏向器要素６３５および受動読取ヘッド６１０は位置が固定されているとする。
このような構成のエンコーダでも、図２を参照して説明したものと同様に機能する。
【０１２３】
またあるいは、スケール格子８０と遠隔随伴部６８０との位置が固定されており、受動読取ヘッド６１０および偏向器要素が移動するとする。このような実施形態において、光学式エンコーダ６００は前述の原理に従って機能する。
ただし、遠隔随伴部６８３の撮像要素６８４は、既知の焦点合わせおよび像拡大の技術によって積極的に制御されるようになっていなければならない。
なぜならば、測定光パス部６５０、６５０'への距離が変化したとしても、測定光パス部６５０、６５０'に近いところ（すなわち、測定光分散要素６７０、６７０'の射出面に近いところ）の測定光５０を適切に撮像しなければならず、また、前記の輝度（明暗）領域を光検出部で受光するように適合および／または調整しなければならないからである。
図７を参照しながら以下に説明する。
【０１２４】
例えば、上記のような実施形態においてロバスト性を向上させようとすると、光検出機構部６８８の光検出領域の間隔やサイズ、および、位相信号部４６０、４６０'の位相パスの間隔やサイズを、前述の実施形態よりも大きくすることになるであろう。これによって、位置合わせや焦点合わせがそれほど厳密ではなくなるからである。なお、これは場合によっては必須ではない。
【０１２５】
これまで説明した実施形態は、例示であって、これらに限定されるものではない。
例えば、図６は、図２に類似の受動読取ヘッドを用いた実施形態を示していた。
これに代えて、図３に類似の受動読取ヘッドを用いることもできる。
【０１２６】
そのような場合、遠隔随伴部は図６の状態からＸ軸回りに９０度回転させることもでき、遠隔随伴部６８０のビームスプリッタは削除できる。なぜならば、Ｙ軸方向で入射パスと出射パスとが離間するからである。入射パスと出射パスとが測定軸に対してほぼ平行であるような実施形態は、これまでの説明から当業者には明らかであろう。
【０１２７】
図７は、検出部７８２の一実施形態を示す図であり、検出部７８２は、動的トラッキングシステムを備えており、これは、図６の遠隔随伴部６８０の検出部６８２に置き換えて使用することができる。
図７において、符号７ＸＸは、図６の６ＸＸおよび／または図３の３ＸＸに対応しており、容易に理解できるであろうから、重要な差異だけを説明する。
【０１２８】
図７に示すように、検出部７８２は、測定光（パスまたは光線）５０−Ａから５０−Ｄに位置合わせされている。測定光（パスまたは光線）５０−Ａから５０−Ｄというのは、前述の各輝度（明暗）領域に相当するとしてもよい。
検出部７８２は、遠隔オートフォーカス部７８４と、ビームスプリッタ７８５と、光検出機構部７８８と、オートフォーカスアパーチャー７８６と、複数のオートフォーカス検出器７８９Ａ−７８９Ｄと、を備えている。そして、遠隔オートフォーカス部７８４は、ズームおよび／またはオートフォーカスレンズと、アクチュエータと、制御部７８４'と、を有し、これらは既知の原理を利用すればよい（例えば、適切な部品を購入すればよい。）
【０１２９】
例えば、検出器７８９Ａ−７８９Ｄは、９０度位相差二相検出器や光位置センサ（ＰＳＤ）を備えていてもよい。
測定にあたって、各輝度領域７５１Ａ−７５１Ｄは、測定光７５０Ａ−７５０Ｄを出力し、測定光７５０Ａ−７５０Ｄは、検出部７８２の各遠隔オートフォーカスレンズ部７８４に至るパスに沿って進む。遠隔オートフォーカスレンズ部７８４は、測定光７５０Ａ−７５０Ｄが入射され、オートフォーカスアパーチャー７８６を通過した各輝度領域７５１Ａ−７５１Ｄの像を検出器７８９Ａ−７８９Ｄに提供するように配置されている。
【０１３０】
検出器７８９Ａ−７８９Ｄは、各輝度領域７５１Ａ−７５１Ｄの像の輝度（明暗）および／または位置を検知して、合焦の程度を示す信号ＣＳ（例えば、検出器上における各スポットの位置やサイズ）を出力する。
オートフォーカスレンズ部７８４の制御部７８４'は、前記信号ＣＳが入力され、アクチュエータを制御し、これによって、各輝度領域７５０Ａ−７５０Ｄの像が検出器７８９Ａ−７８９Ｄ上に結像するようにする。
同時に、ビームスプリッタ７８５は、測定光７５０Ａ−７５０Ｄの一部を案内し、各輝度領域７５０Ａ−７５０Ｄの像が光検出機構部７８８上に結像するようにし、これによって、測定位置を示す信号が生成される。（前述の通り。）
【０１３１】
または、受動読取ヘッドからの出力として、オートフォーカス用の信号領域が含まれるようにしてもよい。すると、このオートフォーカス信号は常に強い。
（例えば、遠隔随伴部の光源で照射された受動読取ヘッド上の特定のターゲットからの反射を得てもよい。）
または、光検出機構部７８８からの信号がフォーカス信号生成回路やプログラムで処理されるようにしてもよく、これによって、オートフォーカスレンズ部７８４のコントロール部７８４'が利用できる制御信号が得られる。
【０１３２】
例えば、光検出機構部７８８が二次元ピクセルアレイで構成されている場合、輝度（明暗）領域７５１Ａ−７５１Ｄの像が限定された数のピクセルにおいて最も高い光強度を示したときに合焦したことが判定される。
これまで説明してきたフォーカスシステムの実施形態は例示であって限定されるものではない。
既知の様々な動的オートフォーカスおよび／または拡大の方法が利用され得る。
【０１３３】
本発明の好適な実施形態を説明したが、様々な変形が可能であることは当業者には明らかであろう。
したがって、本発明の趣旨を逸脱することなく様々な変更がなされ得る。
【符号の説明】
【０１３４】
１０・・・読取ヘッド、１０Ｗ・・・ケーブル、３０・・・光源光、３５・・・スケール照明光、４０・・・干渉光（干渉縞、回折光）、５０・・・測定光、５１Ｘ・・・輝度（明暗）領域、６０・・・信号、８０・・・スケール格子、８５・・・周期格子パターン、１００・・・光学式エンコーダ、１１０・・・受動読取ヘッド、１２０・・・スケール照明パス部、１２３・・・照明スプリッタ、１５０・・・測定光パス部、１６０・・・位相信号部、１６０Ｘ・・・位相信号部、１６１Ａ，１６１Ｂ，１６１Ｃ，１６１Ｄ、１６１X・・・位相パス、１６５、１６５X・・・空間フィルタ部、１７０・・・測定光分散要素、１８０・・・遠隔随伴部、１８０Ｗ・・・ワイヤ、１８１・・・光源、１８２・・・検出部、１８３・・・ビームスプリッタ、１８４・・・遠隔レンズ部、１８８・・・光検出機構部、１８８Ｘ・・・光検出領域、１９０・・・基板、２００・・・光学式エンコーダ、３００・・・光学式エンコーダ、３１０・・・受動読取ヘッド、３２０・・・スケール照明パス部、３２２・・・ビーム偏向器、３２３・・・照明スプリッタ、３５０・・・測定光パス部、３６０、３６０X・・・位相信号部、３６１Ｘ・・・ 位相パス、３６５、３６５X・・・周期的空間フィルタ、３７０・・・測定光分散要素、３８０・・・遠隔随伴部、３８１・・・光源、３８２・・・検出部、３８４・・・遠隔レンズ部、３８８・・・光検出機構部、３８８Ｘ・・・光検出領域、３９０・・・基板、４６０、４６０X・・・位相信号部、４６１Ｘ・・・位相パス、４６５、４６５X・・・空間フィルタ、４８８・・・光検出機構部、４８８Ｘ・・・光検出領域、４９０・・・基板、５００・・・光学式エンコーダ、５１０・・・受動読取ヘッド、５２０・・・スケール照明パス部、５２２・・・ビーム偏向器（ビーム案内要素）、５２３・・・照明スプリッタ、５５０・・・測定光パス部、５６０、５６０Ｘ・・・位相信号部、５６０CG コンバイナ回折格子、５６１Ｘ・・・位相パス、５７０・・・測定光分散要素、５８０・・・遠隔随伴部、５８１・・・光源、５８２・・・検出部、５８４・・・遠隔レンズ部、５８８・・・光検出機構部、５８８Ｘ・・・光検出領域、５９０・・・基板、６００・・・光学式エンコーダ、６１０・・・受動読取ヘッド、６３５・・・偏向器要素、６５０・・・測定光パス部、６７０・・・測定光分散要素、６８０・・・遠隔随伴部、６８２・・・検出部、６８３・・・遠隔随伴部、６８４・・・撮像要素、６８８・・・光検出機構部、７５０Ａ-７５０Ｄ・・・測定光（輝度領域）、７８２・・・検出部、７８４・・・遠隔オートフォーカス部、７８４'・・・制御部、７８５・・・ビームスプリッタ、７８６・・・オートフォーカスアパーチャー、７８８・・・光検出機構部、７８９Ａ−７８９Ｄ・・・オートフォーカス検出器、ＤＥＦＬ・・・偏向器要素、ＥＮＣＬ・・・筐体、ＨＳＲ・・・ハウジング、ＩＧＰ・・・照明格子ピッチ、ＰＣＧ・・・格子ピッチ、ＰＦＰ・・・位相フィルタピッチ、Ｓ・・・検出器間隔、ＳＰ・・・スケールピッチ、ＴＷ・・・透明窓。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、精密測定装置に関し、具体的には、光学式変位測定エンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
直線運動、回転運動、角運動のセンシングに様々な光学式エンコーダが利用されている。光学式エンコーダは、概して、周期性を有するスケールを利用しており、これにより、スケールに対する読取ヘッドの相対変位がインクリメント方式で求められる。絶対位置測定を行う場合には、周期性スケールとともに、もしくは、周期性スケールに代えて、コード化されたスケールトラックを用いることもある。
【０００３】
ここで、光学式エンコーダの電子回路部だけでもスケールから離れたところに配置できると望ましい。これにより、例えば、スケールに近接配置されるエンコーダ読取ヘッドを非常にコンパクトにしたり、信頼性を高めたりすることができる。スケールから電子回路部を離すための一つの方法は、光学式読取ヘッドをスケールに近接させて配置し、そして、読取ヘッドとリモート電子回路部もしくはホストシステムとの間でやりとりする光や光信号は光ファイバーを通して行うようにするというものである。
【０００４】
光ファイバーを用いたシステムが米国特許４，７３３，０７１（特許文献１）に開示されている。特許文献１に開示のシステムは、コードスケールと、光学式センサヘッドと、を備え、光学式センサヘッドは、光ファイバー先端光発光部と、コード測定軸に沿って近接配置された二つの光ファイバー先端受光部と、を備える。しかし、この構成は、測定精度が比較的粗い。
米国特許６，９０６，３１５（特許文献２）と米国特許７，１２６，６９６（特許文献３）とには、回折格子スケールの変位を検出するファイバー光学式エンコーダ読取ヘッドシステムが開示されている。
【０００５】
特許文献２においては、読取ヘッドの検出チャネルは、それぞれが位相格子マスクを有するファイバー光学式検出チャネルであり、ファイバー光学式エンコーダ読取ヘッドは、スケール格子から得られるセルフイメージの変位を検出できるように構成されている。
特許文献３においては、読取ヘッドの検出チャネルは、それぞれが位相格子マスクを有するファイバー光学式検出チャネルであり、ファイバー光学式エンコーダ読取ヘッドは、スケール格子によって生じる干渉縞の変位を検出できるように構成されている。
しかしながら、これらの読取ヘッドシステムにおいては、読取ヘッドに必要とされるケーブルが比較的高価であり、また、伝送に限界があり、結果として、検出可能領域が狭くなる。
【０００６】
電子回路部や光ファイバーをスケールに近接配置することを必要とせずにスケールの変位を検出するため、スケールの遠隔撮像もしくは望遠撮像が利用されることもある。
もしくは、米国特許４，８９９，０４８（特許文献４）に開示のように、離れた場所にあるスケールの変位を検出するために、集光レーザビームが用いられることもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許４，７３３，０７１
【特許文献２】米国特許６，９０６，３１５
【特許文献３】米国特許７，１２６，６９６
【特許文献４】米国特許４，８９９，０４８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、光源および撮像システムとスケールとの距離、距離が増加したときの光学的もしくは測定的分解能、光学的配置の困難さと信頼性、などのトレードオフ関係により、実際の装置に適用するには実用的ではないという問題がある。
スケールに近接配置された伝送ケーブルを必要とせずに、光学式エンコーダスケールの変位を離れた位置から高い分解能で検出できる改良されたシステムが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
受動読取ヘッドを有する光学式エンコーダシステムを提供する。
本発明では、受動読取ヘッドは接続ケーブルを有しておらず、ただの光学的読取ヘッドであり、スケールに対する相対的測定位置は、遠隔随伴部に通じる見通し線による光学的伝送によって遠隔的に読み取られる。
【００１０】
本発明では、受動読取ヘッドは、スケール照明パス部と、測定光パス部と、を有し、遠隔随伴部は、光源と、検出部と、を有するようにしてもよい。
【００１１】
また、本発明では、遠隔随伴部の検出部は、遠隔レンズ部と、光検出機構部と、を備えていてもよい。
【００１２】
遠隔随伴部は、受動読取ヘッドから離隔して設けられており（すなわち、遠隔随伴部と受光読取ヘッドとは異なるハウジングに収納されている）、受動読取ヘッドに至る第１パスに沿って光源光を発射し、受動読取ヘッドは、前記光源光を受光して、スケール照明パス部からのスケール照明光をスケール格子に射出するようになっていてもよい。
【００１３】
スケール格子は、スケール照明光を受光して、受動読取ヘッドに干渉光を射出し、干渉光の位相空間は、スケール格子に対する受動読取ヘッドの相対的測定位置に依存するようになっていてもよい。
【００１４】
また、本発明では、受動読取ヘッドは、さらに、測定光パス部がスケール格子からの干渉光を受光して、複数の輝度（明暗）領域を有する測定光を遠隔レンズに至る第２パスに沿って射出するようになっていてもよい。
【００１５】
測定光パス部は、複数の位相パス（例えば空間フィルタ）を有する位相信号部を有し、この位相パスに干渉光が入射して対応する各輝度（明暗）領域が生成されるようにしてもよい。
【００１６】
また、位相パスは、対応する位相オフセットを有し、各輝度（明暗）領域の輝度（明暗）が、干渉光の空間位相と、対応する位相パスの位相オフセットと、相関するようになっていてもよい。
【００１７】
遠隔レンズ部は、測定光が入射して、各輝度（明暗）領域の像を光検出機構部に提供するようになっている。
【００１８】
また、遠隔レンズ部は、望ましい像の不鮮明を提供するようになっており、これによって、空間的な平均や不鮮明パターンを助長するようにし、光検出機構部において撮像された輝度（明暗）領域がより均質になるようにしてもよい。
【００１９】
これは、厳密過ぎず、もしくはロバスト的で、もしくは、測定光に残存してしまった干渉縞のために生じてしまうエラーを減じたり、排除したりする構成配置を作るにあたって利点となりうる。
【００２０】
光検出機構部は、撮像される複数の各輝度（明暗）領域の輝度（明暗）を検知し、検知した輝度（明暗）に基づいて測定位置を示す複数の信号を出力するようになっていてもよい。
【００２１】
位相信号（例えば、干渉縞パターン）は、巨視的な輝度（明暗）領域に変換され、そして、巨視的な輝度（明暗）領域として遠隔随伴部によって撮像されるようになっていてもよい。
これによって、検出信号は、受動読取ヘッドから遠隔随伴部までの間に受ける環境変動（例えば乱流）に対してロバスト性を有する。
【００２２】
これに対し、長い距離に渡ってコヒーレント光による干渉パターンを伝え、この干渉パターンから位置情報を読み出すようなシステム構成とすると、環境変動（乱流）によって生じる干渉縞パターンの乱れに対して鋭敏に反応してしまうことになる。
【００２３】
また、本発明では、位相信号部は、光遮蔽要素を有する空間フィルタを備え、光遮蔽要素は周期的パターンで配置され、このパターンは位相フィルタピッチを有しており、位相フィルタピッチは、測定光を空間的に濾過するようになっていてもよい。
【００２４】
また、本発明では、空間フィルタ部の光遮蔽要素の周期パターンの少なくとも一部は、測定光の周期パターンに対して循環的であってもよく、またあるいは、測定軸に平行な線に対して対称な矢羽根模様になっていてもよい。
【００２５】
受動読取ヘッドは、空間フィルタが設けられた基板を有し、スケール照明光は基板を通過するようになっていてもよい。
【００２６】
また、本発明では、スケール照明パス部は（例えば基板に設けられた）光源格子を有し、この光源格子に光源光が入射し、回折次数を有するスケール照明光を射出するようになっていてもよい。
【００２７】
また、本発明では、位相信号部は位相パスを含み、位相パスはコンバイナ回折格子を有しており、コンバイナ回折格子は、スケール格子からの干渉光が入射し、様々な次数で回折された干渉光を互いに平行なパスで出力するようになっており、これら平行な光線が干渉することで各位相パスからの各輝度（明暗）領域が提供されるようになっていてもよい。
【００２８】
また、本発明では、測定光パス部は、位相信号部からの光を受けて、測定光を射出する分散要素を備えていてもよい。
【００２９】
また、本発明では、位相信号部からの光を受けて、測定光を射出する蛍光体粒子の層を備えていてもよい。
【００３０】
また、本発明では、受動読取ヘッドとスケール格子との間のギャップよりも第２パスの方が長い（例えば少なくも５倍より長い）。
【００３１】
また、本発明では、第２パスは受動読取ヘッドを囲む筐体に付随した透明部材を有し、これによって、測定動作中に機構的な安定性を実現しつつ、受動読取ヘッドに対する遠隔随伴部の望ましい距離を可能にするようになっていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】受動読取ヘッドと遠隔随伴部とを備える光学式エンコーダを示す図。
【図２Ａ】受動読取ヘッドが測定光パス部の第１実施形態を有し、入射光と射出光とがＸ軸方向で離間するように入射パスと射出パスとを案内するビームスプリッタが設けられている様子を示す図。
【図２Ｂ】は、受動読取ヘッドの基板上にある部材を図２Ａ中の矢印線Ａで見たときの図。
【図３Ａ】受動読取ヘッドが測定光パス部の第２実施形態を有し、入射光のパスと射出光のパスとがＹ軸方向で離間している様子を示す図。
【図３Ｂ】光学式エンコーダをＸ軸に沿ってみたときの側面図。
【図３Ｃ】受動読取ヘッドの基板上の諸要素を示す図であり、図３ＡのＡＡ線断面図。
【図３Ｄ】受動読取ヘッドの基板上の諸要素を示す図であり、図３ＢのＢＢ線断面図。
【図４】斜め線の光遮蔽要素を受動読取ヘッドの位相信号部に使用した例を示す図。
【図５Ａ】受動読取ヘッドが測定光パス部の第１実施形態を有し、入射光のパスと射出光のパスとがＹ軸方向で離間している様子を示す図。
【図５Ｂ】受動読取ヘッドの基板上の諸要素を示す図であり、図５ＡのＤＤ線断面図。
【図６】受動読取ヘッドに隣接して偏向器要素が設けられ、入射光のパスと射出光のパスとが測定軸に対してほぼ平行である様子を示す図。
【図７】図６の遠隔随伴部において動的トラッキングシステムを適用した図。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明の実施形態を図示するとともに図中の各要素に付した符号を参照して説明する。
図１は、光学式エンコーダ１００を示す図であり、光学式エンコーダ１００は受動読取ヘッド１１０と、遠隔随伴部１８０と、スケール格子８０と、を備える。
以下に詳細に後述するように、受動読取ヘッド１１０は、接続ケーブルを必要とせず、ただの光学読取ヘッドである。
スケール格子８０に対する相対変位情報は、見通し線（ｌｉｎｅ ｏｆ ｓｉｇｈｔ）による光伝送によって、遠隔随伴部１８０により遠隔的に読まれる。
【００３４】
図１に示されるように、受動読取ヘッド１１０はスケール格子８０に近接配置されており、スケール格子８０は、Ｘ方向測定軸に沿った周期格子パターン８５を有する。受動読取ヘッド１１０とスケール格子８０とは、Ｘ方向測定軸に沿って相対移動可能である。
【００３５】
一実施形態において、光学式エンコーダ１００は、受動読取ヘッド１１０を囲む筐体ＥＮＣＬ（例えば真空チャンバー）を備えてもよい。筐体ＥＮＣＬは、透明窓ＴＷを有する。
従来のエンコーダ読取ヘッド（図１中の符号１０のブロック）と対比すると、従来のエンコーダ読取ヘッドは、ホストシステムと電力や制御信号をやりとりするためにケーブル（図１の１０Ｗ）を必要としたが、受動読取ヘッド１１０はケーブルを必要としない。
【００３６】
したがって、受動読取ヘッド１１０を有する光学式エンコーダ１００であれば、筐体ＥＮＣＬに配線通過の手段を講じる必要がなく、これにより、装置構成の複雑さやコストを無くすことができる。
ただ、この後理解されるように、筐体ＥＮＣＬ自体も必要ないのであり、光学式エンコーダ１００が極めて使いやすくなる。
【００３７】
ハウジングＨＳＲが遠隔随伴部１８０に設けられ、受動読取ヘッド１１０と遠隔随伴部１８０とはそれぞれ別々のハウジングに収納されている。遠隔随伴部１８０と受動読取ヘッド１１０とは、測定作業中に互いに機構的に安定した配置関係になるように設けられている。すなわち、両者は、光源光３０と測定光５０とを安定してやりとりできるように相対的に固定されるようにフレーム要素等に組付けられている。
【００３８】
遠隔随伴部１８０は受動読取ヘッド１１０から離隔して（すなわち別のハウジング内に）配置されており、遠隔随伴部１８０は、光源１８１と検出部１８２とを有する。遠隔随伴部１８０は、ワイヤ１８０Ｗによってホスト等と接続されてもよい。
【００３９】
もしくは、遠隔随伴部１８０はワイヤレス電源や信号処理部を内蔵し、ホストからワイヤレスで動作できるようになっていてもよく、独立したディスプレイ等を備えていてもよい。
測定作業中には、光源１８１（例えばレーザーダイオード）が第１パスに沿って光源光３０を受動読取ヘッド１１０に向けて発射する。スケール格子８０は受動読取ヘッド１１０からの光を受光し、位置に依存した干渉光を受動読取ヘッド１１０に返す。受動読取ヘッド１１０は、光学的に干渉光を処理し、測定光５０を第２パスに沿って遠隔随伴部１８０の検出部１８２に射出する。筐体ＥＮＣＬを備える場合には、透明窓ＴＷを設けておき、光源光３０と測定光５０とはこの透明窓ＴＷを通るようにする。
【００４０】
後述するように、遠隔随伴部１８０は、受動読取ヘッド１１０から得られる測定光５０の明暗を光学的に検出し、この検出した明暗に基づいた測定位置を示す複数の信号を出力するように構成されている。
【００４１】
光学式エンコーダ１００が従来の読取ヘッド１０に対して利点を有することが理解されるであろう。特に、ケーブル（電気信号ケーブルもしくは光ファイバーあるいはその両方）１０Ｗの有無に関して光学式エンコーダ１００は利点を有する。すなわち、従来の読取ヘッド１１０に必要なケーブル１０Ｗを設けるには、相当なコストが掛かり（読取ヘッドのコストの５０％）、配線が困難であり（例えば、電子回路のための真空筐体の場合には相当のコストが掛かる）、疲労や耐用年数の問題があったり、データレートを制限したりする（特にワイヤケーブルの場合）。
【００４２】
これに対して、光学式エンコーダ１００においては、受動読取ヘッド１１０は接続ケーブルを持たず（ただし、例えば、何らかのワイヤ１８０Ｗは遠隔随伴部１８０に取り付けられる）、ただ光学的部品からなる装置であり、情報の読み出しは見通し線（ｌｉｎｅ−ｏｆ−ｓｉｇｈｔ）による遠隔随伴部１８０への光伝送で行われ、これにより、受動読取ヘッド１１０は従来の読取ヘッド１１０に比べてよりコンパクトになるのである。
その他の利点やより詳しい実装方法などは、図２を参照して後述する。
【００４３】
図１に表される本発明によれば、簡便かつ安価で、高分解能に、離間した位置からもしくは筐体を通して、スケールの動きをモニタできるということが理解されるであろう。
従来技術と対比すると、スケールと遠隔随伴部とが離れているからといって測定分解能を落とす必要はない（０．１μｍ、０．０１μｍ、さらにもっとよい測定分解能が得られる。）
【００４４】
付加的な利点としては、受動読取ヘッドがかなりコンパクトになる、ということである。（例えば干渉計を使用するようなシステムと比べた場合）、スケールをモニタするようなシステムの付加的な利点としては、スケールのコストが安く、既知の測定精度が得られ、そして、組み立てや使用に専門的技術をそれほど要しないという点である。
【００４５】
図２Ａは、受動読取ヘッドを有する光学式エンコーダ２００をＹ軸に沿った方向から見た側面図であり、受動読取ヘッド（１１０）は、測定光パス部１５０（１５０'）の第１実施形態を含んでおり、図１の光学式エンコーダ１００の一実施形態と見做し得る。
光学式エンコーダ２００において、光の入出力パスは、Ｘ軸に沿う方向において離れており、遠隔随伴部１８０は入出力光パスを案内するビームスプリッタ１８３を有する。
図２の構成は、例示であり、本発明はこれに限定されない。
【００４６】
以下、図２Ａ、図２Ｂを参照して、分離した二つの測定光パスを説明する。
なお、第２測定光パスは、符号にプライム記号（ダッシュ記号）を付する。
測定作業には実質的には一つの測定光パスが必要とされ、したがって、第２測定光は削除し得るということが理解されるであろう。
【００４７】
しかしながら、冗長的な光パスを持つことにより、信号強度が改善され、適切な信号処理で二つのパスの信号を合わせることにより、同相エラーを排斥することも可能になる。
【００４８】
図２Ａに示されるように、受動読取ヘッド１１０は、スケール照明パス部１２０と、測定光パス部１５０、１５０'と、を有し、一方、遠隔随伴部１８０は、光源１８１（例えばレーザーダイオード）と、検出部１８２と、ビームスプリッタ１８３と、を有する。
検出部１８２は、遠隔レンズ部１８４と、光検出機構部１８８と、を有する。
遠隔随伴部１８０は光源光３０を射出する。
光源光３０は、光源１８１から射出された後、平行光となり、ビームスプリッタ１８３を介して第１パスを通り、受動読取ヘッド１１０に至る。
既知の原理を用いることにより、光源１８１の光学系は、照明ビームの望ましい断面サイズと形状を与えるであろう。
【００４９】
受動読取ヘッド１１０は、光源光３０が入力されるようになっており、スケール照明パス部１２０からのスケール照明光３５をスケール格子８０に射出するようになっている。この点に関し、受動読取ヘッド１１０の詳細構成が図２Ｂに示されている。すなわち、図２Ａは、光学式エンコーダ１００のＹ軸方向に見た側面図であり、図２Ｂは、受動読取ヘッド１１０の基板１９０上にある部材を図２Ａ中の矢印線Ａで見たときの図である（すなわちＺ軸方向から見た図である。）
【００５０】
図２Ｂにあるように、スケール照明パス部１２０において、光源光３０は照明スプリッタ１２３に達する。
照明スプリッタ１２３は、基板１９０上に光源格子として配されており、照明格子ピッチＩＧＰは、スケール格子８０に対し、複数の回折次数のスケール光３５（３５−０はゼロ次、３５＋Ｐはプラス一次、３５−Ｍはマイナス一次）を提供するようになっている。もしくは、光源格子に代えて、同様の作用をもつ屈折素子を用いてもよい。
【００５１】
スケール格子８０は、スケール照明光３５を受光し、干渉光４０、４０'を受動読取ヘッド１１０に出力する。
干渉光（４０、４０'）の空間位相は、スケール格子８０に対する受動読取ヘッド１１０の相対測定位置に依存する。
図２Ａ、Ｂにあるように、複数のビームからなるスケール照明光３５（３５−０はゼロ次、３５＋Ｐはプラス一次、３５−Ｍはマイナス一次）はスケール格子８０で回折され、複数のビームからなる干渉光４０、４０'を生じさせ（たとえば、４０−０は回折された３５−０ビームから生じ、４０-Ｐは回折された３５-Ｐビームから生じ、４０'−０は回折された３５−０ビームから生じ、４０'-Ｍは回折された３５-Ｍビームから生じる。）、これらが干渉する（この実施形態では、干渉縞４１、４１'を生成する。）。
【００５２】
つまり、受動読取ヘッド１１０において、干渉光４０−０、４０−Ｐにより干渉縞４１ができ、干渉光４０'−０、４０'−Ｍにより干渉縞４１'が生じる。照明格子ピッチＩＧＰ（もしくは、もし屈折素子を使用する場合には、その表面の角度）が適切に選択されることにより、望ましい相対角度をもつビームが生じ、スケール格子８０（スケールピッチＳＰ）でそれら光が回折されたときに、それら回折光が望ましい干渉縞ピッチを持つようにする。
【００５３】
測定光パス部１５０、１５０'は干渉縞を受けるものであり、位相信号部１６０、１６０'（例えば空間フィルタ）を有する。
位相信号部１６０、１６０'は、干渉縞を空間的に濾過し、出力光を生成する。（詳しくは後述する。）位相信号部１６０、１６０'は様々に変更可能であることは理解できるであろう。
図２Ｂで示されるように、位相信号部１６０、１６０'は、複数の位相パス１６１Ｘ、１６１'Ｘ（１６１Ａ〜１６１Ｄ、１６１'Ａ〜１６１'Ｄのそれぞれは対応する周期的空間フィルタ１６５−０〜１６５−２７０、１６５'−０〜１６５'−２７０を有する）を有する。
複数の位相パス１６１Ｘ、１６１'Ｘは、干渉光４０、４０’が入射され、空間的に濾過した光を出力し、これにより、それぞれ対応する輝度（明暗）領域５１Ｘ、５１'Ｘを測定光５０、５０’に作り出す（例えば、５１Ａ〜５１Ｄ、５１'Ａ〜５１'Ｄ）。
【００５４】
位相パス１６１Ｘ、１６１'Ｘは、対応する位相オフセットを有し、入力された干渉光４０、４０'の空間位相と対応する位相パスの位相オフセットとに関連する輝度（明暗）領域を生じさせるように構成されている。
【００５５】
空間フィルタ１６５Ｘ、１６５'Ｘは、基板１９０に固定され、光遮蔽要素を有している。（スケール照明光３５は、基板１９０を透過する。）
光遮蔽要素は、周期的パターンで配置され、このパターンは位相フィルタピッチＰＦＰを有しており、位相フィルタピッチＰＦＰは、干渉光４０、４０'を空間濾過して、（光学的に）検知された輝度領域５１Ｘ、５１'Ｘを測定光５０、５０'に生じさせるようにするように実現できる。
位相フィルタピッチＰＦＰは、干渉縞のピッチと同じであってもよい。図４を参照して後述するように、空間フィルタ部の光遮蔽要素の周期パターンの少なくとも一部は、測定光の周期パターンに対して循環的であってもよい。
【００５６】
図２Ｂに示されるように、位相信号部１６０Ｘ、１６０'Ｘ（空間フィルタ部１６５−０，１６５−９０，１６５−１８０，１６５−２７０、１６５'−０，１６５'−９０，１６５'−１８０，１６５'−２７０）は、９０度ずつずれた関係で、それぞれ位相パス１６１Ｘ、１６１Ｘ（位相パス１６１Ａ，１６１Ｂ，１６１Ｃ，１６１Ｄ、１６１'Ａ，１６１'Ｂ，１６１'Ｃ，１６１'Ｄ）に対応している。
対応する周期的空間フィルタ１６５Ｘ、１６５'Ｘを有する位相パス１６１Ｘ、１６１'Ｘは、したがって、スケール格子８０からの干渉光４０、４０'が入射し、各フィルタの位相オフセット（末尾に付加した空間位相オフセット０、９０、１８０、２７０度）で空間濾過された光を射出する。
【００５７】
特に、空間フィルタ部１６５Ｘ、１６５'Ｘで空間的に濾過されて射出された光は、空間的に濾過されたパターンの光を生成する。
この空間的に濾過されたパターンの光というのは、平均化された輝度を有するところ、この平均化された輝度というのは、干渉光４０、４０'の空間位相に対して空間フィルタ部が有する相対的な位相オフセットに依存するのであり、そして、干渉光４０、４０'はスケール格子８０の位置に依存しているわけである。
【００５８】
様々な実施形態において、次のような条件が満たされたときに、部品の位置合わせや像の拡大要求が容易に満たされる。
すなわち、各空間濾過されたパターンの光が、測定光分散要素（拡散器や蛍光体粒子の層）１７０、１７０'を通して射出または撮像され、対応する輝度（明暗）領域５１Ｘ、５１’Ｘを生じさせるようになっている。
そして、この輝度（明暗）領域５１Ｘ、５１'Ｘが、様々な角度から撮像され、かつ、入力の平均輝度に対応して比較的揃った輝度（明暗）分布を有するようになっている。
このようなとき、アラインメントや像の拡大の要求が容易に満たされる。
様々な輝度（明暗）領域５１Ｘ、５１'Ｘは、出力測定光５０、５０'を生成し、出力測定光５０、５０'は、検知され、処理され、次に説明するように、差動二相信号を生成する。
【００５９】
説明が分かりやすいように、検出部１８２における光検出機構部１８８による検知動作の側からみたときの機能上の位置合わせを示すため、典型的な輝度（明暗）領域５１Ｘ、５１'Ｘの一例と、点線で表した各光検出領域１８８Ｘ（すなわち、１８８Ａから１８８Ｄ）、１８８'Ｘと、を空間フィルタ部１６５Ｘ、１６５'Ｘと、位相パス１６１Ｘ、１６１'Ｘと、に重ねて、図２Ｂに示す。
すなわち、受動読取ヘッド１１０に対する遠隔随伴部１８０の相対位置は、対応する各輝度（明暗）領域５１Ｘ、５１'Ｘからの測定光が光検出領域１８８Ｘ、１８８Ｘ'に入射するように、調整されている。
【００６０】
したがって、各光検出領域１８８Ｘ、１８８'Ｘは輝度（明暗）信号を受光するところ、これら各輝度（明暗）信号は、スケール格子８０位置、および、位相信号部１６０Ｘ、１６０'Ｘ（すなわち、空間フィルタ部１６５Ｘ、１６５'Ｘ）の空間位相に関連しており、つまり、スケール格子８０位置および位相信号部１６０Ｘ、１６０'Ｘの空間位相によって各光検出領域１８８Ｘ、１８８'Ｘが受光する測定光が決まる。
【００６１】
遠隔レンズ部１８４は、上述したように、測定光５０、５０'が入射し、それぞれの輝度（明暗）領域の像を光検出機構部１８８に提供するように配置されている。
一例として、遠隔レンズ部１８４は、位相信号部１６０、１６０'から出たときにほぼ同一面になっているものを光検出機構部１８８（すなわち測定光分散要素１７０、１７０'の射出面に等価的といってもよい）に結像させる。前に説明したように、光検出機構部１８８は、複数の光検出１８８Ｘ、１８８'Ｘを備え、撮像された各輝度（明暗）領域５１Ｘ、５１'Ｘの明暗度を検知し、検知した輝度（明暗度）に基づく複数の信号６０を出力して、測定位置を示すように構成されている。
【００６２】
例えば、遠隔レンズ部１８４は、望ましい程度の不鮮明さをもたらし、空間的平均や不鮮明パターンを作るようし、これによって、光検出機構部１８８において撮像された各輝度（明暗）領域がより均等になるように構成されてもよい。
これは、厳密過ぎず、もしくはロバスト的で、もしくは、測定光に残存してしまった干渉縞のために生じてしまうエラーを減じたり、排除したりする構成配置を作るにあたって利点となりうる。
【００６３】
測定光分散要素１７０は、主として、測定光５０、５０'を散乱もしくは分散させるために使用され、これにより、測定光５０、５０'が複数のあらゆる結像パスを通って検出部１８２で撮像されるようになるということが理解されるであろう。
（すなわち、非常に厳密な配置を要求するような特定のひとつの光線パスだけの場合とは対照的である。）
すなわち、分散要素１７０が無いと、位相信号部１６０、１６０'を通過する光線は当初の真っ直ぐなパスを通り続けて、検出部１８２に届かない恐れがあり、特に、１０もしくは１００ｍｍも逸れてしまうような場合には、その配置調整は困難さを増す。
【００６４】
測定光分散要素１７０は、狭いが十分な角度幅にわたって測定光を分散させる拡散器を備えていてもよい。
分散要素１７０は、環境的な揺らぎの問題（例えば乱流）に対処するのにも有効である。例えば、受動読取ヘッド１１０の厳密な配置の有無に関わらず、遠隔随伴部１８０においてどの角度からでも縞をより明瞭にするようにする。あるいは、測定光分散要素１７０による分散に代えて、レンズ配列群が利用でき、このとき、検出部１８２が様々な角度からレンズ配置群を見られるようにすれば、測定光を受光することができる。
【００６５】
しかしながら、部品配置の安定性や遠隔随伴部の離間距離に応じて、測定光分散要素１７０は削除され得る。また、分散要素１７０は、入射して来る光の空間的平均化やぼやけパターンを促し、これによって、撮像される輝度（明暗）領域がより一層均質になる。
【００６６】
上述のように、測定光パス部１５０、１５０'は、スケール格子８０からの干渉光４０、４０'を受光し、遠隔レンズ部１８４に至る第２（あるいは第３）パスに沿って測定光５０、５０'を出力する。遠隔随伴部１８０が離間して配置されていることにより、第２（あるいは第３）パスは距離Ｄ２を有することがわかるであろう。
ここに、距離Ｄ２は、受動読取ヘッド１１０とスケール格子８０との間の距離Ｄ１や、受動読取ヘッド１１０自身のハウジングの最大寸法よりも十分に長い。（たとえば、少なくとも５倍、あるときは１００倍や１０００倍長い。）
【００６７】
光学式エンコーダ読取ヘッドを自ら含んでしまっていた従来技術に用いられた光学経路および光学配置では、受動読取ヘッド１１０と遠隔随伴部１８０との間にここで考えているような十分な距離Ｄ２を提供するのに十分ではない。
【００６８】
受動読取ヘッド１１０と遠隔随伴部１８０との間の距離Ｄ２に関わらず、光学式エンコーダ２００は、内蔵型干渉計タイプの光学式エンコーダ読取ヘッドと同等の測定位置分解能を有することがわかるであろう。（例えば、数マイクロメートルオーダーであり、さらには、補間によって１−１０ｎｍに達する）。その理由は、上記受動読取ヘッド１１０は、干渉計タイプ読取ヘッドの変形であるからである。
すなわち、空間フィルタ部１６５Ｘ、１６５'Ｘからの微細な光パターンを対応する平均化輝度（明暗度）に変換し、これらが、一様に分散されて比較的広い輝度（明暗度）領域（数１００マイクロメートルもしくは数ミリメートルオーダー）になり、さらにこれらは、比較的長い距離Ｄ２によって安定して撮像される。
【００６９】
したがって、本発明は、単純に離間したところからスケール変位を撮像しただけのような場合に生じる分解能の限界を乗り越えることができるのである。
【００７０】
加えて、位相信号（例えば、干渉縞パターン）は、巨視的な輝度（明暗）領域に変換され、そして、巨視的な輝度（明暗）領域として遠隔随伴部１８０によって撮像される。これによって、検出信号は、受動読取ヘッド１１０から遠隔随伴部１８０までの間に受ける環境変動（例えば乱流）に対してロバスト性を有する。
これに対し、長い距離に渡ってコヒーレント光による干渉パターンを伝え、この干渉パターンから位置情報を読み出すようなシステム構成とすると、環境変動（乱流）によって生じる干渉縞パターンの乱れに対して鋭敏に反応してしまうことになる。
【００７１】
図２Ａに示したビームスプリッタ１８３および検出部１８２の構成は、Ｚ軸に関して９０度回転させてもよいことは容易に理解されるであろう。
【００７２】
図３Ａは、光学式エンコーダ３００をＹ軸に沿ってみたときの側面図である。
図３Ｂは、光学式エンコーダ３００をＸ軸に沿ってみたときの側面図である。
光学式エンコーダ３００は、受動読取ヘッド３１０を有し、受動読取ヘッド３１０は、測定光パス部３５０、３５０'の第２実施形態を含んでいる。
光学式エンコーダ２００と比べると、光学式エンコーダ３００において、入射の光学経路と出射の光学経路とがＹ軸方向で離間している。
【００７３】
受動読取ヘッド３１０はビーム偏向器３２２を有しており、これにより、入射と出射の光学経路がＹ軸方向で離れるようになっている。
なお、図３は、例示であって、本発明はこれに限定されるものではない。
光学式エンコーダ３００は、光学式エンコーダ２００と同様の各種の要素と動作原理を含む。
図３において、符号３ＸＸは、図２の２ＸＸに対応しており、容易に理解できるであろうから、詳細な説明は省略する。
【００７４】
図２の光学式エンコーダ２００との違いの一つとして、光学式エンコーダ３００はビーム案内要素３２２（例えば、偏向器またはプリズムなど）を有している。
ビーム案内要素３２２は、スケール格子に近いところで光学経路がＸＹ平面に平行にならないように設けられている。（図２の光学式エンコーダ２００では、スケール格子に近いところで光学経路がＸＹ平面に平行になっていた。）
【００７５】
すなわち、図３Ｂに示されるように、光源光３０がビーム案内要素３２２に達すると、ビーム案内要素３２２はこの光３０を（ＹＺ面内で）傾斜したパスに沿ってスケール格子８０に向けて案内する。そして、スケール格子８０は、この光を（ＹＺ面内で）傾斜したパスに沿って反射させ、測定光５０、５０'が生じる。このとき、測定光５０、５０'は、Ｙ軸方向において、光源光３０から離間している。
【００７６】
図２中の対応要素と同じように、受動読取ヘッド３１０は、スケール照明パス部３２０と、測定光パス部３５０、３５０'と、を備え、遠隔随伴部３８０は、光源３８１と、検出部３８２と、を備える。
光学式エンコーダ３００では、ビームスプリッタ（例えば図２のビームスプリッタ１８３）を必要としない。
この点、ビーム案内要素３２２が、光源光３０と測定光５０、５０'とをＹ軸に沿って離間させるのに使用されている。
検出部３８２は、遠隔レンズ部３８４と、光検出機構部３８８と、を有する。
【００７７】
遠隔随伴部３８０は、光源光３０を出力し、光源光３０は光源３８１から平行光となって第１パスに沿って受動読取ヘッド３１０に至る。光源３８１の光学構成は、既知の原理によって、ビーム断面を望ましい径および形状にするようにできる。
【００７８】
受動読取ヘッド３１０は、ビーム案内要素３２２を介して光源光３０が入射し、スケール照明光３５をＹＺ平面に沿った入射角でスケール格子８０に入るように射出する。これに関し、受動読取ヘッド３１０の諸要素を図３Ｃ、図３Ｄに示してある。すなわち、図３Ａは光学式エンコーダ３００をＹ軸方向から見た側面図であり、図３Ｃは、受動読取ヘッド３１０の基板３９０上の諸要素を示す図であり、図３ＡのＡＡ線断面図である（すなわち、Ｚ方向から見た図である。）
【００７９】
加えて、図３Ｂは、光学式エンコーダ３００をＸ軸方向から見た側面図であり、図３Ｄは、受動読取ヘッド３１０の基板３９０上の諸要素を示す図であり、図３ＢのＢＢ線断面図である（すなわち、Ｚ軸方向から見た図である。）図３Ａに示すように、スケール照明パス部３２０において、光源光３０は照明スプリッタ３２３に達する。
照明スプリッタ３２３は、基板３９０上に配置された光源格子となっており、照明格子ピッチＩＧＰは、様々な次数のスケール光３５を生じさせ、これがスケール格子８０に入射する。
（たとえば、３５−０は０次であり、３５-Ｐはプラス１次であり、３５-Ｍはマイナス１次である。）
もしくは、光源格子に代えて、同様の働きをする屈折素子を使用してもよい。
【００８０】
スケール格子８０は、スケール照明光３５を受光して、ＹＺ平面内の角度で受動読取ヘッド３１０に達するように干渉光４０、４０'を反射する。
このとき、干渉光の空間位相は、スケール格子に対する受動読取ヘッド３１０の相対測定位置に依存する。
図３Ａに詳細に示すように、複数のビームからなるスケール照明光３５（たとえば、３５−０は０次であり、３５-Ｐはプラス１次であり、３５-Ｍはマイナス１次である）がスケール格子８０で回折される。
これにより、複数のビームからなる干渉光４０、４０'を生じさせ（たとえば、４０−０は回折された３５−０ビームから生じ、４０-Ｐは回折された３５-Ｐビームから生じ、４０'−０は回折された３５−０ビームから生じ、４０’-Ｍは回折された３５-Ｍビームから生じる）、これらが干渉する（この実施形態では、干渉縞４１、４１'を生成する。）
【００８１】
測定光パス部３５０、３５０'は干渉縞４０、４０'を受けるものであり、位相信号部３６０、３６０'（例えば空間フィルタ）を有する。位相信号部３６０、３６０'は、前記と同じように、干渉縞を空間的に濾過し、空間的に濾過された光を生成する。位相信号部３６０、３６０'は様々に変更可能であることは理解できるであろう。
図３Ｃに示されるように、位相信号部３６０、３６０'は、複数の位相パス３６１Ｘ、３６１'Ｘ（それぞれは対応する周期的空間フィルタ３６５−０〜３６５−２７０、３６５'−０〜３６５'−２７０を有する）を有する。
複数の位相パス３６１Ｘ、３６１'Ｘは、干渉光４０、４０'が入射され、空間的に濾過した光を出力し、これにより、それぞれ対応する輝度（明暗）領域５１Ｘ、５１'Ｘを測定光５０、５０'に作り出す。
【００８２】
輝度（明暗）領域は、入力された干渉光４０、４０'の空間位相と、対応する位相パスの位相オフセットと、に関連する平均化された輝度（明暗度）を有する。
空間フィルタ３６５Ｘ、３６５'Ｘは、基板３９０に固定的に設けられ、光遮蔽要素を有している。
光遮蔽要素は、位相フィルタピッチＰＦＰで配置され、位相フィルタピッチＰＦＰは、干渉光４０、４０'を空間濾過して、（光学的に）検知された輝度（明暗）領域５１Ｘ、５１'Ｘを測定光５０、５０'に生じさせるようにするように実現できる。（前記の通りである。）
【００８３】
特に、各空間フィルタ部３６５Ｘ、３６５'Ｘで空間的に濾過された射出光は、空間的に濾過されたパターンの光を生成する。
この空間的に濾過されたパターンの光というのは、平均化された輝度を有するところ、この平均化された輝度というのは、干渉光４０、４０'の空間位相に対して空間フィルタ部３６５Ｘ、３６５Ｘ'が有する相対的な位相オフセットに依存するのであり、そして、干渉光４０、４０'はスケール格子８０の位置に依存しているわけである。
【００８４】
各空間濾過されたパターンの光が、測定光分散要素３７０、３７０'を通して射出または撮像され、対応する輝度（明暗）領域５１Ｘ、５１'Ｘを生じさせるようになっている。
そして、この輝度（明暗）領域５１Ｘ、５１'Ｘが、様々な角度から撮像され、かつ、入力の平均輝度に対応して比較的揃った輝度（明暗）分布を有するようになっている。
様々な輝度（明暗）領域５１Ｘ、５１'Ｘは、出力測定光５０、５０'を生成し、出力測定光５０、５０'は、検知され、処理され、次に説明するように、位置を示す信号を生成する。
【００８５】
説明が分かりやすいように、検出部３８２における光検出機構部３８８による検知動作の側からみたときの機能上の位置合わせを示すため、典型的な輝度（明暗）領域５１Ｘ、５１'Ｘの一例と、点線で表した各光検出領域３８８Ｘ、３８８'Ｘと、を空間フィルタ部３６５Ｘ、３６５'Ｘと、位相パス３６１Ｘ、３６１'Ｘと、に重ねて、図３Ｃ、図Ｄに示す。
すなわち、受動読取ヘッド３１０に対する遠隔随伴部３８０の相対位置は、対応する各輝度（明暗）領域５１Ｘ、５１'Ｘからの測定光が光検出領域３８８Ｘ、３８８Ｘ'に入射するように、調整されている。
【００８６】
したがって、各光検出領域３８８Ｘ、３８８'Ｘは輝度（明暗）信号を受光するところ、これら各輝度（明暗）信号は、スケール格子８０位置、および、位相信号部３６０Ｘ、３６０'Ｘ（すなわち、空間フィルタ部３６５Ｘ、３６５'Ｘ）の空間位相に関連しており、つまり、スケール格子８０位置および位相信号部３６０Ｘ、３６０'Ｘ（例えば、空間フィルタ部３６５Ｘ、３６５'Ｘ）の空間位相によって各光検出領域３８８Ｘ、３８８'Ｘが受光する測定光が決まる。
【００８７】
遠隔レンズ部３８４は、上述したように、測定光５０、５０'が入射し、それぞれの輝度（明暗）領域の像を光検出機構部３８８に提供するように配置されている。
一例として、遠隔レンズ部３８４は、位相信号部３６０、３６０'から出たときにほぼ同一面になっているものを光検出機構部３８８（すなわち測定光分散要素３７０、３７０'の射出面に等価的といってもよい）に結像させる。
【００８８】
前に説明したように、光検出機構部３８８は、複数の光検出３８８Ｘ、３８８'Ｘを備え、撮像された各輝度（明暗）領域５１Ｘ、５１'Ｘの明暗度を検知し、検知した輝度（明暗度）に基づく複数の信号６０を出力して、測定位置を示すように構成されている。
例えば、遠隔レンズ部３８４は、望ましい程度の不鮮明さをもたらし、空間的平均や不鮮明パターンを作るようし、これによって、光検出機構部３８８において撮像された各輝度（明暗）領域がより均等になるように構成されてもよい。
【００８９】
前記のように、測定光分散要素３７０は、主として、測定光５０、５０'を散乱もしくは分散させるために使用され、これにより、測定光５０、５０'が複数のあらゆる結像パスを通って検出部３８２で撮像されるようになる。
すなわち、分散要素３７０が無いと、位相信号部３６０、３６０'を通過する光線は当初の真っ直ぐなパスを通り続けて、検出部３８２に届かない恐れがあり、特に、１０もしくは１００ｍｍも逸れてしまうような場合には、その配置調整は困難さを増す。
【００９０】
あるいは、測定光分散要素３７０による分散に代えて、レンズ配列群が利用でき、このとき、検出部３８２が様々な角度からレンズ配置群を見られるようにすれば、測定光を受光することができる。
【００９１】
上述のように、測定光パス部３５０、３５０'は、スケール格子８０からの干渉光４０、４０'を受光し、遠隔レンズ部３８４に至る第２（あるいは第３）パスに沿って測定光５０、５０'を出力する。
遠隔随伴部３８０が離間して配置されていることにより、第２（あるいは第３）パスは距離Ｄ２を有することがわかるであろう。
ここに、距離Ｄ２は、受動読取ヘッド３１０とスケール格子８０との間の距離Ｄ１や、受動読取ヘッド３１０内の光学距離よりも十分に長い。（例えば、少なくとも５倍長い。）
【００９２】
図４は、基板４９０の一実施形態であり、受動読取ヘッドの位相信号部に用いられる。（これは図３の基板３９０に代用できる。）
基板４９０上の要素は、図３の基板３９０上の要素と同様の構造と作用をもつ。
【００９３】
図４において、符号４ＸＸは、図３の３ＸＸに対応しており、容易に理解できるであろうから、詳細な説明は省略する。
ここで、位相信号部４６０、４６０'は、斜め線である光遮蔽要素を含んでいてもよく、これら斜め線光遮蔽要素は、空間フィルタ４６５−０から４６５−２７０、４６５'−０から４６５'−２７０を与える。これら斜め線の光遮蔽要素は、図３の位相信号部３６０、３６０'に設けられているような"斜め線ではない光遮蔽要素"、つまり離散的な位相オフセットをもつ光遮蔽要素、と機能上実質的に同等である。
【００９４】
説明が分かりやすいように、検出部（不図示）における光検出機構部４８８による検知動作の側からみたときの機能上の位置合わせを示すため、典型的な輝度（明暗）領域５１Ｘ、５１'Ｘの一例と、点線で表した各光検出領域４８８Ｘ、４８８'Ｘと、を空間フィルタ部４６５Ｘ、４６５'Ｘと、位相パス４６１Ｘ、４６１'Ｘと、に重ねて、図４に示す。
すなわち、受動読取ヘッドに対する遠隔随伴部の相対位置は、対応する各輝度（明暗）領域５１Ｘ、５１'Ｘからの測定光が各光検出領域４８８Ｘ、４８８Ｘ'に入射するように、調整されている。
【００９５】
類似要素に関して既に説明したように、各光検出領域４８８Ｘ、４８８'Ｘは輝度（明暗）信号を受光するところ、これら各輝度（明暗）信号は、スケール格子８０位置、および、位相信号部４６０Ｘ、４６０'Ｘ（すなわち、空間フィルタ部４６５Ｘ、４６５'Ｘ）の空間位相に関連しており、つまり、スケール格子８０位置および位相信号部４６０Ｘ、４６０'Ｘの空間位相によって各光検出領域４８８Ｘ、４８８'Ｘが受光する測定光が決まる。
【００９６】
図３の位相信号部３６０、３６０'のような斜め線ではない要素と比較すると、位相信号部４６０、４６０'における斜め線要素の利点としては、斜め線要素は、Ｙ軸方向における位置合わせズレに敏感ではなくなる、という点がある。
すなわち、斜め線の角度と組み合わさって、検出器間隔Ｓは、様々な位相パス４６１Ｘ、４６１Ｘ'の相対位相オフセットを決め、このとき、各空間フィルタ部４６５Ｘ、４６５'Ｘに対する光検出領域４８８Ｘ、４８８'Ｘ全体の位置合わせは関係ない。
これに対して、図３の位相信号部３６０、３６０'のＹ軸方向における位置合わせがずれると、位相信号部３６０、３６０'からの信号が意図した光検出領域の外側に当たってしまい、隣接する光検出領域における検出エラーを引き起こしたり、意図した光検出領域の信号が無くなってしまう、といったことになってしまう。
【００９７】
空間フィルタ４６５−０から４６５−２７０、４６５'−０から４６５'−２７０における斜め線光遮蔽要素は、空間フィルタ部において測定光の周期パターンに対し循環的であってもよいということは理解されるであろう。
場合によっては、光遮蔽要素の周期パターンの少なくとも一部が互いに反対向きの斜め線を有する矢羽根模様（ｃｈｅｖｒｏｎ ｓｈａｐｅ）になっていてもよく、これらは、すなわち、測定軸に平行な線に対して対称であり、したがって、図４のような同じ方向の斜め線の場合と同じように理解できるであろう。
【００９８】
また、光検出領域１８８Ｘ、１８８'Ｘ，３８８Ｘ、３８８'Ｘ，４８８Ｘ、４８８'Ｘに代表される光検出機構部の光検出領域は、アドレス指示できる複数のピクセルからなる二次元アレイを含んでいてもよい。二次元アレイにおいてアドレス指示できるピクセルは、校正や位置合わせの際に特定の位相信号を取り出すのに便利である。
このような構成により、検出器の機構的な位置合わせはより自由度が増し（場合によっては、大凡あっていれば良いという程度にできる）、そして、"検出器位置合わせ"は、どのピクセルがどの位相信号を受光するかを定義することによって、ソフト的に実行できるようになる。
【００９９】
測定光パス部は、スケール格子からの干渉光を受光できる位置に拡大手段を有していてもよい。
このとき、干渉光が第１微細ピッチの干渉縞（例えば１マイクロメートル程度の微小格子ピッチでできる微細干渉縞）を有しており、拡大手段は、測定光パス部の他の要素に向けて、第２の粗いピッチを有する干渉縞を射出する。
【０１００】
例えば、測定光パス部の他の要素には空間フィルタを含んでいてもよく、粗い干渉縞は、安価でかつロバストな空間フィルタ構成を可能にする。
もちろん、"拡大手段"というのは、フラクショナルな拡大（つまり縮小）であってもよく、例えば、入力の干渉縞が粗くて（例えば４０マイクロメートルや１００マイクロメートル以上）、より細かい干渉縞（例えば４０マイクロメートル以下）を出力したいような場合には、そうすればよい。
【０１０１】
拡大手段を提供する様々な技術が知られており、例えば、既知の従来および／またはテレセントリック拡大レンズや、回折格子がある。
（これらは、米国特許３，７９６，４９８や米国特許５，００９，５０６、米国特許公開２００９／０２７９１００に開示されている。）
【０１０２】
図５Ａは、受動読取ヘッド５１０を有する光学式エンコーダ５００をＹ軸に沿った方向から見た側面図であり、受動読取ヘッド５１０は、測定光パス部５５０の第３実施形態を含んでおり、図１の光学式エンコーダ１００の一実施形態と見做し得る。
【０１０３】
光学式エンコーダ５００は、光学式エンコーダ３００に類似のものと見做すことができ、同様に理解されるであろうが、以下に説明する測定光パス部５５０に関して特徴を有する。
図５において、符号５ＸＸは、図３の３ＸＸに対応しており、容易に理解できるであろうから、詳細な説明は省略する。
【０１０４】
受動読取ヘッド５１０はビーム偏向器５２２を有しており、これにより、入射と出射の光学経路がＹ軸方向で離れるようになっており、これは図３のエンコーダ３００と同様の構成であり、Ｘ軸方向からみた側面図（不図示）についても図３Ｂと同様である。
すなわち、光源光３０がビーム案内要素５２２に達すると、ビーム案内要素５２２はこの光３０を（ＹＺ面内で）傾斜したパスに沿ってスケール格子８０に向けて案内する。そして、スケール格子８０は、この光をＹＺ面内で傾斜したパスに沿って反射させ、測定光５０、５０'が生じる。このとき、測定光５０、５０'は、Ｙ軸方向において、光源光３０から離間している。
【０１０５】
図３中の対応要素と同じように、受動読取ヘッド５１０は、スケール照明パス部５２０と、測定光パス部５５０と、を備え、遠隔随伴部５８０は、光源５８１と、検出部５８２と、を備える。
光源５８１は、既述の光源３８１と同様に動作すればよい。
検出部５８２は、遠隔レンズ部５８４と、光検出機構部５８８と、を備える。
【０１０６】
受動読取ヘッド５１０は、ビーム案内要素５２２を介して光源光３０が入射し、スケール照明光３５をＹＺ平面に沿った入射角でスケール格子８０に入るように射出する。
これに関し、受動読取ヘッド３１０の諸要素を図５Ｂに示してある。すなわち、図５Ａは光学式エンコーダ５００をＹ軸方向から見た側面図であり、図５Ｂは、受動読取ヘッド５１０の基板５９０上の諸要素を示す図であり、図５ＡのＤＤ線断面図である（すなわち、Ｚ方向から見た図である。）
【０１０７】
図５Ａに示すように、スケール照明パス部５２０において、光源光３０は照明スプリッタ５２３に達する。
照明スプリッタ５２３は、基板５９０上に配置された光源格子となっており、照明格子ピッチＩＧＰは、様々な次数のスケール光３５を生じさせ、これがスケール格子８０に入射する。
（たとえば、３５−０は０次であり、３５-Ｐはプラス１次であり、３５-Ｍはマイナス１次である。）
もしくは、光源格子に代えて、同様の働きをする屈折素子を使用してもよい。
【０１０８】
スケール格子８０は、スケール照明光３５を受光して、ＹＺ平面内の角度で受動読取ヘッド５１０に達するように干渉光４０、４０'を反射する。
このとき、干渉光の空間位相は、スケール格子８０に対する受動読取ヘッド５１０の相対測定位置に依存する。図３Ａに詳細に示すように、複数のビームからなるスケール照明光３５（たとえば、３５−０は０次であり、３５-Ｐはプラス１次であり、３５-Ｍはマイナス１次である）がスケール格子８０で回折される。
これにより、複数のビームからなる干渉光４０、４０'を生じさせ（たとえば、４０−０は回折された３５−０ビームから生じ、４０-Ｐは回折された３５-Ｐビームから生じ、４０'−０は回折された３５−０ビームから生じ、４０'-Ｍは回折された３５-Ｍビームから生じる）、これらは測定光パス部５５０に入射する。
【０１０９】
第３実施形態としての測定光パス部５５０は、上記第１、第２実施形態の１５０や３５０とは違った働きをする。干渉光４０は、スケール格子８０に近位しているときは干渉縞を含んでいてもよいが、これらは直接使用されるわけではない。
干渉光４０から回折された回折光４０−０、４０−Ｍがコンバイナ回折格子５６０ＣＧに入射される。コンバイナ回折格子５６０ＣＧは、測定光パス部５５０の位相信号部５６０に含まれている。コンバイナ回折格子５６０の格子ピッチＰＣＧは次のように設けられている。すなわち、入射した回折光４０−０をさらに回折した成分を、"回折されていない"出射成分と平行になるように出射し、これによって測定光成分５０−Ａを生成する。これら平行な成分が干渉して測定光成分５０−Ａを生成する。
【０１１０】
それらは平行であるので、測定光成分５０−Ａは重要な干渉縞構造を含んでいない。むしろ、付加的な空間濾過を経なくても、それは望ましい輝度（明暗）領域を生成し、これら輝度（明暗）領域の輝度（明暗度）は、その平行出力成分の相対的空間位相に依存している。そして、その平行出力成分の相対的空間位相は、スケール格子８０の測定位置によって変化する干渉光の空間位相に依存している。
【０１１１】
同様に、コンバイナ回折格子５６０ＣＧは、回折光４０−Ｍをさらに回折した成分を、回折されていない成分（４０−０）と平行になるように射出し、これによって測定光成分５０−Ｂを生成する。これら平行な成分が干渉して測定光成分５０−Ｂが生成する。それらは平行であるので、測定光成分５０−Ｂは重要な干渉縞を含んでいない。
【０１１２】
むしろ、付加的な空間濾過を経なくても、それは望ましい輝度（明暗）領域を生成し、これら輝度（明暗）領域の輝度（明暗度）は、その平行出力成分の相対的空間位相に依存している。
そして、その平行出力成分の相対的空間位相は、スケール格子８０の測定位置によって変化する干渉光の空間位相に依存している。
偏向器要素ＤＥＦＬは、測定光要素５０−Ｂを偏向させて、遠隔随伴部５８０に向かわせる。
【０１１３】
このような場合、測定光分散要素５７０は任意であり、削除してもよい。
例えば、測定光成分５０−Ａと測定光成分５０−Ｂとが光検出機構部５８８の対応要素に対して位置合わせを維持できるのであれば、測定光分散要素５７０は削除してもよい。（後述する。）もしくは、測定光分散要素５７０を設ける場合には、偏向器ＤＥＦＬは任意であって、削除してもよい。
なぜなら、測定光分散要素５７０自身が測定光成分５０−Ｂによって得られる輝度（明暗）領域が検出部５８２によって様々な角度から撮像されるようにするからである。（これは既に述べたことである。）
【０１１４】
位相信号部５６０は、複数の位相パス５６１Ｘ（それぞれは対応するコンバイナ回折格子５６０ＣＧ−０から５６０ＣＧ−２７０を有する）を有し、位相パス５６１Ｘには干渉光４０が入射して、それぞれ対応する輝度（明暗）領域を有する測定光５０を射出する。
輝度（明暗）領域は、入力された干渉光４０の空間位相と、対応する位相パスの位相オフセットと、に関連する平均化された輝度（明暗度）を有する。
【０１１５】
各位相パスの位相オフセットは、受動読取ヘッド５１０の様々な格子ピッチおよび／またはコンバイナ回折格子５６０ＣＧ−０から５６０ＣＧ−２７０の空間位相オフセットに依存している。
当業者であれば解析または実験に基づいて望ましい位相オフセットに辿り着くであろう。
例えば、設計解析に関する指針は、米国特許４，７７６，７０１に開示されている。
【０１１６】
コンバイナ回折格子５６０ＣＧ−０から５６０ＣＧ−２７０は基板５９０に固定的に設けられ、光遮蔽要素を有している。
この光遮蔽要素は、コンバイナ回折格子ピッチＰＣＧで設けられており、このコンバイナ回折格子ピッチＰＣＧは望ましい回折角を実現するように設けられている。（前述の通りである。）
様々な輝度（明暗）領域５１Ｘによって、光学的に検知され、そして、位置を示す信号をもたらす測定光５０となる。
【０１１７】
説明が分かりやすいように、検出部５８２における光検出機構部５８８による検知動作の側からみたときの機能上の位置合わせを示すため、典型的な輝度（明暗）領域５１Ｘ、５１'Ｘの一例と、点線で表した各光検出領域５８８Ｘと、をコンバイナ回折格子ＣＧ−Ｘと、位相パス５６１Ｘと、に重ねて、図５Ｂに示す。
すなわち、受動読取ヘッド５１０に対する遠隔随伴部５８０の相対位置は、対応する各輝度（明暗）領域５１Ｘ、５１'Ｘからの測定光が光検出領域５８８Ｘに入射するように、調整されている。
したがって、各光検出領域５８８Ｘは輝度（明暗）信号を受光するところ、これら各輝度（明暗）信号は、スケール格子８０位置、および、位相信号部５６０Ｘ（すなわち、コンバイナ回折格子５６０ＣＧ−Ｘ）の空間位相に関連しており、つまり、スケール格子８０位置および位相信号部５６０Ｘの空間位相によって各光検出領域５８８Ｘ、５８８’Ｘが受光する測定光が決まる。
【０１１８】
遠隔レンズ部５８４は、上述したように、測定光５０、５０'が入射し、それぞれの輝度（明暗）領域の像を光検出機構部５８８に提供するように配置されている。（既述の通りである）
一例として、遠隔レンズ部５８４は、位相信号部５６０、５６０'から出たときにほぼ同一面になっているものを光検出機構部５８８（すなわち測定光分散要素５７０の射出面に等価的といってもよい）に結像させる。
前に説明したように、光検出機構部５８８は、複数の光検出５８８Ｘを備え、撮像された各輝度（明暗）領域５１Ｘの明暗度を検知し、検知した輝度（明暗度）に基づく複数の信号６０を出力して、測定位置を示すように構成されている。
例えば、遠隔レンズ部５８４は、望ましい程度の不鮮明さをもたらし、空間的平均や不鮮明パターンを作るようし、これによって、光検出機構部５８８において撮像された各輝度（明暗）領域がより均等になるように構成されてもよい。
【０１１９】
図６は、受動読取ヘッド６１０の近くに偏向器要素６３５を備えた光学式エンコーダ６００の構成を示す図であり、入射パスおよび射出パスは測定軸に対してほぼ平行である。例えば、偏向器要素６３５は、受動読取ヘッド６１０のハウジング内に設けられる。
【０１２０】
偏向器要素６３５は、単純に、受動読取ヘッド６１０に対して固定的な位置を保つように設けられている。図６は、単なる例示であって、この構成に限定されないことは容易に理解されるであろう。光学式エンコーダ６００は、図２の光学式エンコーダ２００と同様の要素および動作原理を含む。
【０１２１】
図６において、符号６ＸＸは、図２の２ＸＸに対応しており、容易に理解できるであろうから、重要な差異だけを説明する。
【０１２２】
例えばある一つの実施形態として、スケール格子８０がＸ軸に沿って移動するのに対して、遠隔随伴部６８０、偏向器要素６３５および受動読取ヘッド６１０は位置が固定されているとする。
このような構成のエンコーダでも、図２を参照して説明したものと同様に機能する。
【０１２３】
またあるいは、スケール格子８０と遠隔随伴部６８０との位置が固定されており、受動読取ヘッド６１０および偏向器要素が移動するとする。このような実施形態において、光学式エンコーダ６００は前述の原理に従って機能する。
ただし、遠隔随伴部６８３の撮像要素６８４は、既知の焦点合わせおよび像拡大の技術によって積極的に制御されるようになっていなければならない。
なぜならば、測定光パス部６５０、６５０'への距離が変化したとしても、測定光パス部６５０、６５０'に近いところ（すなわち、測定光分散要素６７０、６７０'の射出面に近いところ）の測定光５０を適切に撮像しなければならず、また、前記の輝度（明暗）領域を光検出部で受光するように適合および／または調整しなければならないからである。
図７を参照しながら以下に説明する。
【０１２４】
例えば、上記のような実施形態においてロバスト性を向上させようとすると、光検出機構部６８８の光検出領域の間隔やサイズ、および、位相信号部４６０、４６０'の位相パスの間隔やサイズを、前述の実施形態よりも大きくすることになるであろう。これによって、位置合わせや焦点合わせがそれほど厳密ではなくなるからである。なお、これは場合によっては必須ではない。
【０１２５】
これまで説明した実施形態は、例示であって、これらに限定されるものではない。
例えば、図６は、図２に類似の受動読取ヘッドを用いた実施形態を示していた。
これに代えて、図３に類似の受動読取ヘッドを用いることもできる。
【０１２６】
そのような場合、遠隔随伴部は図６の状態からＸ軸回りに９０度回転させることもでき、遠隔随伴部６８０のビームスプリッタは削除できる。なぜならば、Ｙ軸方向で入射パスと出射パスとが離間するからである。入射パスと出射パスとが測定軸に対してほぼ平行であるような実施形態は、これまでの説明から当業者には明らかであろう。
【０１２７】
図７は、検出部７８２の一実施形態を示す図であり、検出部７８２は、動的トラッキングシステムを備えており、これは、図６の遠隔随伴部６８０の検出部６８２に置き換えて使用することができる。
図７において、符号７ＸＸは、図６の６ＸＸおよび／または図３の３ＸＸに対応しており、容易に理解できるであろうから、重要な差異だけを説明する。
【０１２８】
図７に示すように、検出部７８２は、測定光（パスまたは光線）５０−Ａから５０−Ｄに位置合わせされている。測定光（パスまたは光線）５０−Ａから５０−Ｄというのは、前述の各輝度（明暗）領域に相当するとしてもよい。
検出部７８２は、遠隔オートフォーカス部７８４と、ビームスプリッタ７８５と、光検出機構部７８８と、オートフォーカスアパーチャー７８６と、複数のオートフォーカス検出器７８９Ａ−７８９Ｄと、を備えている。そして、遠隔オートフォーカス部７８４は、ズームおよび／またはオートフォーカスレンズと、アクチュエータと、制御部７８４'と、を有し、これらは既知の原理を利用すればよい（例えば、適切な部品を購入すればよい。）
【０１２９】
例えば、検出器７８９Ａ−７８９Ｄは、９０度位相差二相検出器や光位置センサ（ＰＳＤ）を備えていてもよい。
測定にあたって、各輝度領域７５１Ａ−７５１Ｄは、測定光７５０Ａ−７５０Ｄを出力し、測定光７５０Ａ−７５０Ｄは、検出部７８２の各遠隔オートフォーカスレンズ部７８４に至るパスに沿って進む。遠隔オートフォーカスレンズ部７８４は、測定光７５０Ａ−７５０Ｄが入射され、オートフォーカスアパーチャー７８６を通過した各輝度領域７５１Ａ−７５１Ｄの像を検出器７８９Ａ−７８９Ｄに提供するように配置されている。
【０１３０】
検出器７８９Ａ−７８９Ｄは、各輝度領域７５１Ａ−７５１Ｄの像の輝度（明暗）および／または位置を検知して、合焦の程度を示す信号ＣＳ（例えば、検出器上における各スポットの位置やサイズ）を出力する。
オートフォーカスレンズ部７８４の制御部７８４'は、前記信号ＣＳが入力され、アクチュエータを制御し、これによって、各輝度領域７５０Ａ−７５０Ｄの像が検出器７８９Ａ−７８９Ｄ上に結像するようにする。
同時に、ビームスプリッタ７８５は、測定光７５０Ａ−７５０Ｄの一部を案内し、各輝度領域７５０Ａ−７５０Ｄの像が光検出機構部７８８上に結像するようにし、これによって、測定位置を示す信号が生成される。（前述の通り。）
【０１３１】
または、受動読取ヘッドからの出力として、オートフォーカス用の信号領域が含まれるようにしてもよい。すると、このオートフォーカス信号は常に強い。
（例えば、遠隔随伴部の光源で照射された受動読取ヘッド上の特定のターゲットからの反射を得てもよい。）
または、光検出機構部７８８からの信号がフォーカス信号生成回路やプログラムで処理されるようにしてもよく、これによって、オートフォーカスレンズ部７８４のコントロール部７８４'が利用できる制御信号が得られる。
【０１３２】
例えば、光検出機構部７８８が二次元ピクセルアレイで構成されている場合、輝度（明暗）領域７５１Ａ−７５１Ｄの像が限定された数のピクセルにおいて最も高い光強度を示したときに合焦したことが判定される。
これまで説明してきたフォーカスシステムの実施形態は例示であって限定されるものではない。
既知の様々な動的オートフォーカスおよび／または拡大の方法が利用され得る。
【０１３３】
本発明の好適な実施形態を説明したが、様々な変形が可能であることは当業者には明らかであろう。
したがって、本発明の趣旨を逸脱することなく様々な変更がなされ得る。
【符号の説明】
【０１３４】
１０・・・読取ヘッド、１０Ｗ・・・ケーブル、３０・・・光源光、３５・・・スケール照明光、４０・・・干渉光（干渉縞、回折光）、５０・・・測定光、５１Ｘ・・・輝度（明暗）領域、６０・・・信号、８０・・・スケール格子、８５・・・周期格子パターン、１００・・・光学式エンコーダ、１１０・・・受動読取ヘッド、１２０・・・スケール照明パス部、１２３・・・照明スプリッタ、１５０・・・測定光パス部、１６０・・・位相信号部、１６０Ｘ・・・位相信号部、１６１Ａ，１６１Ｂ，１６１Ｃ，１６１Ｄ、１６１X・・・位相パス、１６５、１６５X・・・空間フィルタ部、１７０・・・測定光分散要素、１８０・・・遠隔随伴部、１８０Ｗ・・・ワイヤ、１８１・・・光源、１８２・・・検出部、１８３・・・ビームスプリッタ、１８４・・・遠隔レンズ部、１８８・・・光検出機構部、１８８Ｘ・・・光検出領域、１９０・・・基板、２００・・・光学式エンコーダ、３００・・・光学式エンコーダ、３１０・・・受動読取ヘッド、３２０・・・スケール照明パス部、３２２・・・ビーム偏向器、３２３・・・照明スプリッタ、３５０・・・測定光パス部、３６０、３６０X・・・位相信号部、３６１Ｘ・・・ 位相パス、３６５、３６５X・・・周期的空間フィルタ、３７０・・・測定光分散要素、３８０・・・遠隔随伴部、３８１・・・光源、３８２・・・検出部、３８４・・・遠隔レンズ部、３８８・・・光検出機構部、３８８Ｘ・・・光検出領域、３９０・・・基板、４６０、４６０X・・・位相信号部、４６１Ｘ・・・位相パス、４６５、４６５X・・・空間フィルタ、４８８・・・光検出機構部、４８８Ｘ・・・光検出領域、４９０・・・基板、５００・・・光学式エンコーダ、５１０・・・受動読取ヘッド、５２０・・・スケール照明パス部、５２２・・・ビーム偏向器（ビーム案内要素）、５２３・・・照明スプリッタ、５５０・・・測定光パス部、５６０、５６０Ｘ・・・位相信号部、５６０CG コンバイナ回折格子、５６１Ｘ・・・位相パス、５７０・・・測定光分散要素、５８０・・・遠隔随伴部、５８１・・・光源、５８２・・・検出部、５８４・・・遠隔レンズ部、５８８・・・光検出機構部、５８８Ｘ・・・光検出領域、５９０・・・基板、６００・・・光学式エンコーダ、６１０・・・受動読取ヘッド、６３５・・・偏向器要素、６５０・・・測定光パス部、６７０・・・測定光分散要素、６８０・・・遠隔随伴部、６８２・・・検出部、６８３・・・遠隔随伴部、６８４・・・撮像要素、６８８・・・光検出機構部、７５０Ａ-７５０Ｄ・・・測定光（輝度領域）、７８２・・・検出部、７８４・・・遠隔オートフォーカス部、７８４'・・・制御部、７８５・・・ビームスプリッタ、７８６・・・オートフォーカスアパーチャー、７８８・・・光検出機構部、７８９Ａ−７８９Ｄ・・・オートフォーカス検出器、ＤＥＦＬ・・・偏向器要素、ＥＮＣＬ・・・筐体、ＨＳＲ・・・ハウジング、ＩＧＰ・・・照明格子ピッチ、ＰＣＧ・・・格子ピッチ、ＰＦＰ・・・位相フィルタピッチ、Ｓ・・・検出器間隔、ＳＰ・・・スケールピッチ、ＴＷ・・・透明窓。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学式エンコーダであって、
測定軸方向に沿った周期的格子パターンを有するスケール格子と、
スケール格子に近接して設けられた受動読取ヘッドと、
光源および検出部を有する遠隔随伴部と、備え、
スケール格子と受動読取ヘッドとの一方は測定軸に沿って移動可能になっており、
受動読取ヘッドは、スケール照明パス部と、測定光パス部と、を有し、
検出部は、遠隔レンズ部と、光検出機構部と、を有し、
遠隔随伴部は、受動読取ヘッドから離隔して設けられ、光源光を受動読取ヘッドに至る第１パスに沿って射出し、
受動読取ヘッドは、光源光が入射し、スケール照明パス部からスケール照明光をスケール格子に向けて出力し、
スケール格子は、スケー照明光を受光して干渉光を受動読取ヘッドに射出し、
干渉光の空間位相は測定位置に依存しており、
受動読取ヘッドの測定光パス部がスケール格子からの干渉光を受光して、測定光を射出するようになっており、
測定光は、遠隔レンズ部に至る第２パスに沿って複数の輝度領域を有しており、
測定光パス部は、複数の位相パスを有する位相信号部を有し、位相信号部に干渉光が入射して対応する各輝度領域を生成し、
位相パスは、対応する位相オフセットを有し、各輝度領域の輝度が、入射してくる干渉光の空間位相と、対応する位相パスの位相オフセットと、に相関するようになっており、
遠隔レンズ部は、測定光が入射し、複数の各輝度領域の像を光検出機構部に提供し、
光検出機構部は、撮像された複数の各輝度領域の輝度を検知し、検知した輝度に基づいて測定位置を示す信号を出力する
ことを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項２】
請求項１に記載の光学式エンコーダにおいて、
位相信号部は、光遮蔽要素を有する空間フィルタを備え、光遮蔽要素は周期的パターンで配置され、このパターンによって測定光を空間的に濾過する
ことを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項３】
請求項２に記載の光学式エンコーダにおいて、
光遮蔽要素の周期パターンの少なくも一部は、測定光の周期パターンに対して循環的である
ことを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項４】
請求項２に記載の光学式エンコーダにおいて、
光遮蔽要素は、測定軸に平行な線に対して対称な矢羽根模様になっている
ことを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項５】
請求項２に記載の光学式エンコーダにおいて、
受動読取ヘッドは、基板を有し、空間フィルタはこの基板に固定的に設けられ、スケール照明光は基板を通過する
ことを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項６】
請求項５に記載の光学式エンコーダにおいて、
スケール照明パス部は、光源格子を有し、光源格子には光源光が入射し、回折次数を有するスケール照明光を射出する
ことを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項７】
請求項６に記載の光学式エンコーダにおいて、
光源格子は基板上に設けられている
ことを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項８】
請求項１に記載の光学式エンコーダにおいて、
位相信号部は、少なくとも一つのコンバイナ回折格子を有し、
コンバイナ回折格子は周期的パターンの回折格子要素を有し、
周期的パターンの回折格子要素は、スケール格子からの干渉光が入射し、様々な次数で回折された干渉光を互いに平行なパスで出力するようになっており、これら平行な光線が干渉することで各位相パスからの各輝度領域が提供されるようになっている
ことを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項９】
請求項８に記載の光学式エンコーダにおいて、
受動読取ヘッドは、基板を有し、回折格子要素は基板に固定的に設けられ、スケール照明光は基板を通過する
ことを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項１０】
請求項１に記載の光学式エンコーダにおいて、
測定光パス部は、位相信号部からの光を受光して測定光を射出する測定光分散要素を備える
ことを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項１１】
請求項１０に記載の光学式エンコーダにおいて、
測定光分散要素は、少なくとも一つの拡散器と蛍光体粒子の層とを有している
ことを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項１２】
請求項１に記載の光学式エンコーダにおいて、
第２パスは、受動読取ヘッドとスケール格子との間の距離、または、受動読取ヘッドの最大寸法、の少なくとも一方よりは長い
ことを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項１３】
請求項１に記載の光学式エンコーダにおいて、
第２パスは、受動読取ヘッドを囲む筐体に付随した透明部材を有する
ことを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項１４】
請求項１に記載の光学式エンコーダにおいて、
受動読取ヘッドは、スケール格子からの干渉光を受光できる位置に拡大手段を備えており、
拡大手段に入射する干渉光は、縞間隔が第１ピッチである干渉縞を有しており、
そして、拡大手段は、測定光パス部の要素に向けて、縞間隔が第２ピッチである干渉縞を有する干渉光を射出する
ことを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項１５】
請求項１に記載の光学式エンコーダにおいて、
受動読取ヘッドは、偏向器要素を有し、
偏向器要素は、光源光を受光して、光を測定軸方向に対して直交する方向からスケール格子に入射させるように案内する
ことを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項１６】
請求項１に記載の光学式エンコーダにおいて、
受動読取ヘッドと遠隔随伴部とは別々のハウジングに収納されている
ことを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項１７】
請求項１に記載の光学式エンコーダにおいて、
受動読取ヘッドは偏向器要素を有し、
偏向器要素は、測定軸方向に沿った光源光を受光し、光をスケール格子に向かう方向に案内し、測定軸方向に直交する方向の測定光を受光し、光を測定軸に沿って遠隔随伴部に向かうように案内する
ことを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項１８】
請求項１７に記載の光学式エンコーダにおいて、
遠隔随伴部は、オートフォーカス手段を有し、
測定動作中に、受動読取ヘッドが遠隔随伴部とスケールに対して相対移動し、オートフォーカス手段は、複数の各輝度領域の像を自動焦点合わせして光検出機構部に提供する
ことを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項１】
光学式エンコーダであって、
測定軸方向に沿った周期的格子パターンを有するスケール格子と、
スケール格子に近接して設けられた受動読取ヘッドと、
光源および検出部を有する遠隔随伴部と、備え、
スケール格子と受動読取ヘッドとの一方は測定軸に沿って移動可能になっており、
受動読取ヘッドは、スケール照明パス部と、測定光パス部と、を有し、
検出部は、遠隔レンズ部と、光検出機構部と、を有し、
遠隔随伴部は、受動読取ヘッドから離隔して設けられ、光源光を受動読取ヘッドに至る第１パスに沿って射出し、
受動読取ヘッドは、光源光が入射し、スケール照明パス部からスケール照明光をスケール格子に向けて出力し、
スケール格子は、スケー照明光を受光して干渉光を受動読取ヘッドに射出し、
干渉光の空間位相は測定位置に依存しており、
受動読取ヘッドの測定光パス部がスケール格子からの干渉光を受光して、測定光を射出するようになっており、
測定光は、遠隔レンズ部に至る第２パスに沿って複数の輝度領域を有しており、
測定光パス部は、複数の位相パスを有する位相信号部を有し、位相信号部に干渉光が入射して対応する各輝度領域を生成し、
位相パスは、対応する位相オフセットを有し、各輝度領域の輝度が、入射してくる干渉光の空間位相と、対応する位相パスの位相オフセットと、に相関するようになっており、
遠隔レンズ部は、測定光が入射し、複数の各輝度領域の像を光検出機構部に提供し、
光検出機構部は、撮像された複数の各輝度領域の輝度を検知し、検知した輝度に基づいて測定位置を示す信号を出力する
ことを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項２】
請求項１に記載の光学式エンコーダにおいて、
位相信号部は、光遮蔽要素を有する空間フィルタを備え、光遮蔽要素は周期的パターンで配置され、このパターンによって測定光を空間的に濾過する
ことを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項３】
請求項２に記載の光学式エンコーダにおいて、
光遮蔽要素の周期パターンの少なくも一部は、測定光の周期パターンに対して循環的である
ことを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項４】
請求項２に記載の光学式エンコーダにおいて、
光遮蔽要素は、測定軸に平行な線に対して対称な矢羽根模様になっている
ことを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項５】
請求項２に記載の光学式エンコーダにおいて、
受動読取ヘッドは、基板を有し、空間フィルタはこの基板に固定的に設けられ、スケール照明光は基板を通過する
ことを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項６】
請求項５に記載の光学式エンコーダにおいて、
スケール照明パス部は、光源格子を有し、光源格子には光源光が入射し、回折次数を有するスケール照明光を射出する
ことを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項７】
請求項６に記載の光学式エンコーダにおいて、
光源格子は基板上に設けられている
ことを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項８】
請求項１に記載の光学式エンコーダにおいて、
位相信号部は、少なくとも一つのコンバイナ回折格子を有し、
コンバイナ回折格子は周期的パターンの回折格子要素を有し、
周期的パターンの回折格子要素は、スケール格子からの干渉光が入射し、様々な次数で回折された干渉光を互いに平行なパスで出力するようになっており、これら平行な光線が干渉することで各位相パスからの各輝度領域が提供されるようになっている
ことを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項９】
請求項８に記載の光学式エンコーダにおいて、
受動読取ヘッドは、基板を有し、回折格子要素は基板に固定的に設けられ、スケール照明光は基板を通過する
ことを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項１０】
請求項１に記載の光学式エンコーダにおいて、
測定光パス部は、位相信号部からの光を受光して測定光を射出する測定光分散要素を備える
ことを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項１１】
請求項１０に記載の光学式エンコーダにおいて、
測定光分散要素は、少なくとも一つの拡散器と蛍光体粒子の層とを有している
ことを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項１２】
請求項１に記載の光学式エンコーダにおいて、
第２パスは、受動読取ヘッドとスケール格子との間の距離、または、受動読取ヘッドの最大寸法、の少なくとも一方よりは長い
ことを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項１３】
請求項１に記載の光学式エンコーダにおいて、
第２パスは、受動読取ヘッドを囲む筐体に付随した透明部材を有する
ことを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項１４】
請求項１に記載の光学式エンコーダにおいて、
受動読取ヘッドは、スケール格子からの干渉光を受光できる位置に拡大手段を備えており、
拡大手段に入射する干渉光は、縞間隔が第１ピッチである干渉縞を有しており、
そして、拡大手段は、測定光パス部の要素に向けて、縞間隔が第２ピッチである干渉縞を有する干渉光を射出する
ことを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項１５】
請求項１に記載の光学式エンコーダにおいて、
受動読取ヘッドは、偏向器要素を有し、
偏向器要素は、光源光を受光して、光を測定軸方向に対して直交する方向からスケール格子に入射させるように案内する
ことを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項１６】
請求項１に記載の光学式エンコーダにおいて、
受動読取ヘッドと遠隔随伴部とは別々のハウジングに収納されている
ことを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項１７】
請求項１に記載の光学式エンコーダにおいて、
受動読取ヘッドは偏向器要素を有し、
偏向器要素は、測定軸方向に沿った光源光を受光し、光をスケール格子に向かう方向に案内し、測定軸方向に直交する方向の測定光を受光し、光を測定軸に沿って遠隔随伴部に向かうように案内する
ことを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項１８】
請求項１７に記載の光学式エンコーダにおいて、
遠隔随伴部は、オートフォーカス手段を有し、
測定動作中に、受動読取ヘッドが遠隔随伴部とスケールに対して相対移動し、オートフォーカス手段は、複数の各輝度領域の像を自動焦点合わせして光検出機構部に提供する
ことを特徴とする光学式エンコーダ。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−１５５１８（Ｐ２０１３−１５５１８Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１４１１４０（Ｐ２０１２−１４１１４０）
【出願日】平成２４年６月２２日（２０１２．６．２２）
【出願人】（０００１３７６９４）株式会社ミツトヨ (979)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年６月２２日（２０１２．６．２２）
【出願人】（０００１３７６９４）株式会社ミツトヨ (979)
【Ｆターム（参考）】
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