JP2006153753A - エンコーダ - Google Patents

Abstract

【課題】エンコーダ信号に寄与しないＤＣ信号成分がＡＣ信号と比較して大きくなってしまうエンコーダであっても、レンジ内での信号処理を行ってエンコーダ信号を生成することが可能であり、所望の変位検出精度を実現することのできる信号処理技術を搭載したエンコーダを提供すること。
【解決手段】所定周期のパターンが形成されたエンコーダスケール１１と、上記エンコーダスケール１１の移動に伴う周期的な変位を検出する１つ以上の検出手段１２とにより構成されるエンコーダにおいて、上記各々の検出手段の出力信号のうち、上記エンコーダスケール１１の相対変位に依存しないＤＣ信号成分の全部もしくはこれに比例した信号成分を差し引くための信号除去手段１３を有することを特徴とするエンコーダ。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エンコーダに関する。

エンコーダとは、位相の異なる複数の周期信号を発生する装置である。これらの周期信号は、サイクルを計数するための処理回路に供給して、進行方向、位置、変位、変位速度などを測定することができる。

従来、エンコーダとしては、例えば特許文献１に開示されている技術が知られている。ここでは、従来技術によるエンコーダと、本発明によるエンコーダとの技術的差異を明確にするために、説明の便宜上、上記特許文献１に開示されているエンコーダの構成を簡略化して示した図である図９を用いて、従来技術によるエンコーダを説明する。以下、図９を用いて従来のエンコーダの構成及び信号の処理過程を説明する。

まず、光源１０１には、その印加電流を決定する抵抗１０２が直列に接続されている。また、上記光源１０１に対して相対的に移動し、周期的な光学パターンを有するスケール１０３が設けられている。上記光源１０１からの光は、上記スケール１０３に照射され、上記スケール１０３からの反射光、回折光、散乱光、透過光などの光の強度変化を検出するための光検出器１０４Ａ，１０４Ｂに入射される。なお、上記光検出器１０４Ａと１０４Ｂとは、その出力の位相が互いに１８０度異なるような配置となっている。

上記光検出器１０４Ａ，１０４Ｂは、上述のようにして入射してきた光により、光電流を発生する。上記光検出器１０４Ａ及び１０４Ｂの発生した光電流は、それぞれ抵抗１０５Ａと演算増幅器１０６Ａ、および抵抗１０５Ｂと演算増幅器１０６Ｂとからなる電流／電圧変換手段に入力され、それぞれ電圧信号Ｖ_ＰＡ’，Ｖ_ＰＡＢ’に変換される。

ここで、上記電圧信号Ｖ_ＰＡ’，Ｖ_ＰＡＢ’は、減算手段１０７において、Ｖ_ＲＥＦ＋（Ｖ_ＰＡＢ’−Ｖ_ＰＡ’）なる演算が行われる。この演算によって、上記電圧信号Ｖ_ＰＡ’，Ｖ_ＰＡＢ’から、一定の強度の光成分であるＤＣ信号成分と上記電圧信号Ｖ_ＰＡ’，Ｖ_ＰＡＢ’の両者に等しく重畳されているノイズを除去して、スケール１０３からの光の強度変化の成分であるＡＣ信号成分のみを信号成分とするノイズの少ない周期信号が得られる。

なお、図中、参照番号１０８は、基準電圧Ｖ_ＲＥＦを発生する電源であり、演算増幅器１０６Ａ，１０６Ｂや減算手段１０７に供給され、周期信号の基準としている。

従来技術によるエンコーダでは、上述のような信号処理を行い、複数の周期信号を得て、エンコーダ信号としていた。
特開平６−２６８１７号公報

上述した図９に示す従来技術によるエンコーダでは、上記ＡＣ信号成分と上記ＤＣ信号成分との双方の信号成分を、上記光検出器１０４Ａと１０４Ｂとにそれぞれ対応する電流／電圧変換手段に供給して電流信号を電圧信号に変換する。その後、位相が１８０度異なる上記電流／電圧変換手段にて変換された電圧信号同士を、上記減算手段１０７にて引き算することにより、略等しく含まれる上記ＤＣ信号成分を無くしていた。

また、ノイズの少ない所定の電圧変化量を有するエンコーダ信号を得るためには、上記電流／電圧変換手段において十分大きな電圧信号として、上記減算手段１０７での増幅はなるべく行わないことが望ましくなる。

ここで、小型化を考慮したエンコーダの構成を考える。この場合、たとえば、光源１０１には、従来レーザー等の点光源を用いることにより、エンコーダ信号に寄与しない成分であるＤＣ信号成分を小さくしていたのだが、装置を小型化するためには、レーザー等の点光源を使用することができなくなる。そのために、装置の小型化に伴い、例えば上記スケール１０３からの反射光、回折光、散乱光、透過光などの光の強度変化の変化度合いが小さくなったり、パッケージでの反射光などから、エンコーダ信号に寄与しない上記ＤＣ信号成分が大きくなってしまう。このために、電流／電圧変換手段等による信号変換時において、エンコーダ信号に寄与する上記ＡＣ信号成分を十分大きな電圧信号として後段へ伝えることができなかったり、レンジ内では取り扱うことができなくなったりし、所望のエンコーダ信号を得ることができなくなることが生じる。このような問題を、エンコーダの構成を複雑にすることなく、つまりシンプルな構成を維持したままで解決する技術が望まれていた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、エンコーダ信号に寄与しないＤＣ信号成分がＡＣ信号と比較して大きくなってしまうエンコーダ、例えばシンプルな構成を採る小型のエンコーダ、であっても、レンジ内での信号処理を行ってエンコーダ信号を生成することが可能であり、所望の変位検出精度を実現することのできる信号処理技術を搭載したエンコーダを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の一態様によるエンコーダは、所定周期のパターンが形成されたエンコーダスケールと、上記エンコーダスケールの移動に伴う周期的な変位を検出する１つ以上の検出手段とにより構成されるエンコーダにおいて、上記各々の検出手段の出力信号のうち、上記エンコーダスケールの相対変位に依存しないＤＣ信号成分の全部もしくはこれに比例した信号成分を差し引くための信号除去手段を有することを特徴とする。

本発明によれば、エンコーダ信号に寄与しないＤＣ信号成分がＡＣ信号と比較して大きくなってしまうエンコーダ、例えばシンプルな構成を採る小型のエンコーダ、であっても、信号処理回路におけるレンジ内での信号処理を行ってエンコーダ信号を生成することが可能であり、所望の変位検出精度を実現することのできる信号処理技術を搭載したエンコーダを提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係るエンコーダの構成を示した図である。以下、図１を用いて本発明の第１実施形態に係るエンコーダの構成を説明する。

本実施形態に係るエンコーダは、所定周期のパターンが形成されたエンコーダスケール１１と、エンコーダヘッド１５とにより構成されている。また、上記エンコーダスケール１１と上記エンコーダヘッド１５とが、相対変位するよう構成されている。

また、上記エンコーダヘッド１５は、以下に示す働きをする検出手段１２、除去手段１３及びエンコーダ信号処理手段１４とにより構成されている。

上記検出手段１２は、光学的、磁気的、あるいは静電的手法により、上記エンコーダスケール１１と上記エンコーダヘッド１５との相対変化に伴う相対変位信号を検出する。また、上記除去手段１３は、上記検出手段１２が出力した出力信号を、上記スケール１１と上記エンコーダヘッド１５との相対変位に依存しないＤＣ信号成分と、上記スケール１１と上記エンコーダヘッド１５との相対変位に依存するＡＣ信号成分とに分けたとき、上記検出手段１２の出力信号から上記ＤＣ信号成分の全部もしくはこれに比例した信号成分を除去する。さらに、上記エンコーダ信号処理手段１４は、上記検出手段１２が出力した信号から上記除去手段１３において上記ＤＣ信号成分が除去された信号を、エンコーダ信号へと処理をする。

上述のような構成によれば、上記エンコーダスケール１１と上記エンコーダヘッド１５との相対変化に伴って上記検出手段１２が出力する上記出力信号において、上記ＤＣ信号成分が上記ＡＣ信号成分と比して大きい場合であっても、上記除去手段１３により上記ＤＣ信号成分が無くなるか、または相対的に減るため、上記エンコーダ信号処理手段１４に入力されるときには、上記ＡＣ信号成分の相対割合が、上記除去手段１３により処理された後のＤＣ信号成分と比して大きくなる。これにより、上記エンコーダ信号処理手段１４において増幅等の演算を行っても適正に演算を行うことのできるレンジ内で処理することが可能となる。この構成は、電源電圧が低い場合に、上記エンコーダ信号処理手段１４の処理回路におけるレンジがより小さくなるので、より有効である。

図２は、図１に示した上述のエンコーダの構成を一部具体化したエンコーダの構成を表す図である。該図２に示すエンコーダでは、上述した図１に示すエンコーダと同様に、エンコーダスケール２１とエンコーダヘッド２６とが相対変位できるように構成されている。また、これらの相対変位に伴ってそれぞれ略１／４位相の異なる信号を検出するように、検出手段２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄが４つ設けられている。

さらに、上記検出手段２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄが検出した信号に含まれるＡＣ信号成分及びＤＣ成分のうち、上記ＤＣ信号成分の全部、または上記ＤＣ信号成分に比例した信号成分を除去するための除去手段２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄを、上記検出手段２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄと、上記エンコーダ信号処理手段２４との間にそれぞれ接続して構成する。そして、上記エンコーダ信号処理手段２４により、位相が略１／４異なる２相のエンコーダ信号が生成される。

以上説明したように、本発明の第１実施形態によれば、位相が略１／４ずつ異なる４相の検出手段を利用してエンコーダ信号を出力するエンコーダにおいて、上記検出手段２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄからの出力信号中のＤＣ信号成分が、該出力信号中のＡＣ信号成分と比較して大きい場合であっても、エンコーダ信号処理手段２４では適正なレンジにおいて信号処理することが可能となる。これは、上述のように、ＤＣ信号成分を全てまたはＤＣ信号成分に比例した信号成分を信号除去手段により除去することによる。

つまり、従来の技術によるエンコーダでは、ＤＣ信号成分がＡＣ信号成分と比較して大きい場合は、信号処理を行う際にＤＣ信号成分だけでレンジを使い切ってしまうこととなるが、本実施形態に係るエンコーダのように、ＤＣ信号成分を全てまたはＤＣ信号成分に比例した信号成分を除去手段２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄにより除去することにより、エンコーダ信号処理手段において、適正なレンジ内での信号処理により、エンコーダ信号を生成することが可能となる。

なお、このような本実施形態に係るエンコーダの効果は、該エンコーダに構成される検出手段の数には依存せずに得ることができるのは勿論である。

また、本実施形態に係るエンコーダにおいては、少なくとも、図１に示す構成では検出手段１２と除去手段１３とを、また図２に示す構成では検出手段２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄと除去手段２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄとを、同一基板、または同一の半導体基板に搭載することが望ましい。例えば、同一の半導体基板に搭載する構成を採る場合、小型のエンコーダを実現することが可能であるとともに、図２に示す構成を採る場合には、上記除去手段２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄによる除去量のばらつきを小さくさせ、エンコーダ信号を安定化させることができ、性能の良いエンコーダが実現可能である。

［第２実施形態］
次に、上記第１実施形態に係るエンコーダの具体的構成を本発明の第２実施形態として説明する。

本実施形態のエンコーダは光学式エンコーダの例であり、図３に示すように、周期パターン（図示せず）を有するエンコーダスケール３１と、このエンコーダスケール３１に照射する可干渉光源を含む光源（不図示）と、上記エンコーダスケール３１を経て形成された光学イメージを検出するための、例えばフォトダイオードで構成した検出手段３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄとが設けられている。ここで、上記検出手段３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄが検出するＡＣ信号成分は、それぞれ位相が略９０度づつシフトした関係となるように、検出手段３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄは配置されている。なお、上記光源（不図示）及び上記検出手段３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄは、上記エンコーダスケール３１と相対変位可能に構成されている。

上記検出手段３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄには、それぞれたとえば可変電流源で構成した除去手段３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄと、電流／電圧変換手段３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄとを接続している。また、上記電流／電圧変換手段３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄには、基準となる電圧Ｖ_ｉｖを発生する電源３６を接続している。

さらに、上記電流／電圧変換手段３４ａと３４ｃとを引き算及び増幅手段３５ａに接続し、上記電流／電圧変換手段３４ｂと３４ｄとを引き算及び増幅手段３５ｂに接続する。また、上記引き算及び増幅手段３５ａ，３５ｂには、エンコーダＡ相信号及びＢ相信号の基準となる電圧Ｖ_ｒｅｆを印加する電源３７が接続している。

そして、引き算及び増幅手段３５ａ，３５ｂそれぞれの出力が、エンコーダＡ相信号、Ｂ相信号となるように構成している。つまり、電流／電圧変換手段３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ及び、引き算及び増幅手段３５ａ，３５ｂにより、エンコーダ信号処理手段を構成する。

ここで、上記検出手段３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄは、エンコーダスケール３１とエンコーダヘッド（図３に示す構成のエンコーダにおいては、エンコーダスケール３１以外の構成要素からなる部分）との相対変位に伴い変化する光学イメージを検出することにより、それぞれ上記相対変位に伴って変化するＡＣ信号成分ＡＣ１，ＡＣ２，ＡＣ３，ＡＣ４と、上記相対変位に伴って略変化しないＤＣ信号成分ＤＣ１，ＤＣ２，ＤＣ３，ＤＣ４とを出力する。なお、上記検出手段３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄの出力する信号は、図４に信号（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）として示すような波形で表される。同図からわかるように、上記検出手段３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄの出力信号は、上記ＤＣ信号成分の波形に上記ＡＣ信号成分の波形が乗る信号となっている。

そして、上記除去手段３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄは、上記ＤＣ信号成分ＤＣ１，ＤＣ２，ＤＣ３，ＤＣ４のうち、全てまたは一部のＤＣ信号成分であるＤＣ１”，ＤＣ２”，ＤＣ３”，ＤＣ４”を除去する。

従って、上記検出手段３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄから、上記電流／電圧変換手段３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄへ供給される信号成分は、図３に示すように、それぞれ、
ＤＣ１’＋ＡＣ１＝ＤＣ１−ＤＣ１”＋ＡＣ１
ＤＣ２’＋ＡＣ２＝ＤＣ２−ＤＣ２”＋ＡＣ２
ＤＣ３’＋ＡＣ３＝ＤＣ３−ＤＣ３”＋ＡＣ３
ＤＣ４’＋ＡＣ４＝ＤＣ４−ＤＣ４”＋ＡＣ４
となる。

上記電流／電圧変換手段３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄでは、供給された上記信号成分ＤＣ１’＋ＡＣ１，ＤＣ２’＋ＡＣ２，ＤＣ３’＋ＡＣ３，ＤＣ４’＋ＡＣ４を、上記電圧Ｖ_ｉｖを基準としてＧＮＤ電位方向へそれぞれ上記信号成分ＤＣ１’＋ＡＣ１，ＤＣ２’＋ＡＣ２，ＤＣ３’＋ＡＣ３，ＤＣ４’＋ＡＣ４と上記電流／電圧変換手段３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄの帰還抵抗Ｒの値との積だけ下がった電圧値に変換する。なお、上記電流／電圧変換手段３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄの出力する信号は、それぞれ図４に信号（ｅ），（ｆ），（ｇ），（ｈ）として示す波形で表される。同図からわかるように、これらの信号は、上記ＡＣ信号成分に上記ＤＣ信号成分が乗る信号波形となる。

さらに、上記引き算及び増幅手段３５ａ，３５ｂでは、それぞれ上記電流／電圧変換手段３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄの出力を入力することにより、上記引き算及び増幅手段３５ａの出力は、
（（ＤＣ３’＋ＡＣ３）−（ＤＣ１’＋ＡＣ１））×抵抗値Ｒ×ゲイン＋Ｖ_ｒｅｆ
となり、また、上記引き算及び増幅手段３５ｂの出力は、
（（ＤＣ４’＋ＡＣ４）−（ＤＣ２’＋ＡＣ２））×抵抗値Ｒ×ゲイン＋Ｖ_ｒｅｆ
となる。

ここで、除去後のＤＣ信号成分であるＤＣ１’＝ＤＣ２’＝ＤＣ３’＝ＤＣ４’となるように上記除去手段３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄで除去する上記除去量ＤＣ１”，ＤＣ２”，ＤＣ３”，ＤＣ４”をそれぞれ調整することにより、上記引き算及び増幅手段３５ａ，３５ｂが出力するエンコーダ信号は、電圧Ｖ_ｒｅｆを中心に変位するオフセット電圧の無いエンコーダ信号（ＡＣ３−ＡＣ１）×Ｒ×ゲイン＋Ｖ_ｒｅｆ、および（ＡＣ４−ＡＣ２）×Ｒ×ゲイン＋Ｖ_ｒｅｆとすることができる。なお、上記引き算及び増幅手段３５ａ，３５ｂが出力する信号は、それぞれ図４に信号（ｉ），（ｊ）として示す波形で表される。同図からわかるように、上記引き算及び増幅手段３５ａ，３５ｂの出力する信号の波形は、上述した基準電圧Ｖ_ｒｅｆを横軸とした略正弦波のような形状となっている。そして、これら信号（ｉ），（ｊ）が、それぞれ本エンコーダのＡ相エンコーダ信号Ｖ_Ａ、Ｂ相エンコーダ信号Ｖ_Ｂとして出力されるものである。

以上説明したように、本発明の第２実施形態によれば、上述のようにＤＣ信号成分がＡＣ信号成分と比して大きい場合であっても、上記電流／電圧変換手段３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄに入力されるときには、上述したようにＡＣ信号成分の相対割合が処理後のＤＣ信号成分と比して大きくなるよう処理されている。そのため、上記電流／電圧変換手段３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄの上記帰還抵抗Ｒの抵抗値を大きくした場合であっても、電圧レンジを越えてしまうことが無い。したがって、上記検出手段３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄが検出した上記ＡＣ信号成分を、上記電流／電圧変換手段３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄにおいて、歪みの少ない状態で電流／電圧変換を行うことが可能となる。さらに、その後の上記引き算及び増幅手段３５ａ，３５ｂでのゲインを高くしなくても、エンコーダ信号として良好（多逓倍可能）な電圧レベルで出力することが可能となる。

また、上述のように、検出手段を位相が１／４位相ずつ異なる４群の検出素子（フォトダイオード）群で構成することにより、位相が互いに９０度異なるＡ，Ｂ相信号を出力することができる。このとき位相が逆相となる２群の検出素子群の信号の和に比例した信号成分はＤＣ信号成分と比例した値となる。したがって、信号除去手段は、ＤＣ信号成分に比例した量を除去することが可能となり、レンジ内での信号処理を行ってエンコーダ信号を生成することが可能となる。また、位相が異なる２群の検出素子群の信号の和を用いることにより、信号除去手段にフィードバックを掛け、自動化することが可能となる。

つまり、本実施形態に係るエンコーダでは、上述のように信号処理のレンジを振り切るようなＤＣ信号成分がある場合であっても、該ＤＣ信号成分の全て、もしくはＤＣ信号成分に比例した成分を除去することにより、上述の電流／電圧変換後の信号からエンコーダ信号を発生させることが可能となる。したがって、エンコーダ信号のノイズや歪みへの対抗性を有すると共に、わずかなＤＣ信号成分の違いによるオフセット電圧の発生を防ぐことに有効である。また、電源電圧が小さい場合には、上記電流／電圧変換手段におけるレンジを確保することが困難になってくるので、本実施形態に係るエンコーダの効果はより重要さを増す。

さらに、本実施形態に係るエンコーダにおいては、複数の検出手段が検出した信号成分のうち、それらのＤＣ信号成分が互いに異なる場合、ＤＣ信号成分に比例した信号成分を除去するときに、該除去が為された後のＤＣ信号成分が同一の値となるように該除去を行う。これにより、その後の信号処理である、位相が逆相同士の信号同士を減算増幅処理するときに、レンジ内での信号処理を行ってエンコーダ信号を生成することが可能となり、且つオフセット電圧が発生しない。つまり、オフセット電圧のないエンコーダ信号を出力することが可能となる。

なお、上記検出手段３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄとして、その逆バイアス電圧によって感度が変化するフォトダイオードを用いる場合は、該フォトダイオードの感度を向上させるための逆バイアス電圧と、かつ上記電流／電圧変換手段３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄの変換レンジとを確保する必要があり、上記除去手段３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄを導入した本実施形態に係るエンコーダの構成は、必要不可欠な構成となる。

また、本実施形態に係るエンコーダにおいては、上記検出手段３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ、上記除去手段３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ、上記電流／電圧変換手段３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ及び引き算及び増幅手段３５ａ，３５ｂを同一基板、または同一の半導体基板に搭載することが好ましい。このように構成した場合、小型のエンコーダが可能となるととともに、同一の半導体基板に搭載することにより、上記除去手段３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄの除去量のばらつきを小さく、安定化させることが可能となり、性能の良いエンコーダが実現可能である。

なお、本実施形態では、説明の便宜上、４相の光学式のエンコーダを想定して説明を行ったが、相数の違うエンコーダ及び光学式以外のエンコーダに対しても、本実施形態に係るエンコーダの構成、作用及び効果は勿論有効である。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係るエンコーダについて説明する。以下、図面を用いて本実施形態に係るエンコーダについて説明する。

図５は、本実施形態に係るエンコーダの構成を示す図である。以下、図５を用いて本実施形態に係るエンコーダの構成について説明する。なお、上述した第１実施形態に係るエンコーダと同一の構成要素についての図示及び説明は一部省略する。

まず、本実施形態に係るエンコーダと、上述した第１実施形態に係るエンコーダとの構成上の相違を以下に示す。

本実施形態に係るエンコーダでは、除去手段２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄの出力を電圧に変換する電流／電圧変換手段（Ｉ／Ｖ変換手段）５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄと、それら電流／電圧変換手段５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄの出力を全て加算し、また適切な値となるように増幅（１以下も有り）を行う足し算及び増幅手段５７と、該足し算及び増幅手段５７の出力を基に除去手段２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄにおける上記ＤＣ信号成分の除去量を自動的に決定する除去量決定手段５８とを具備する。さらに、上記除去量決定手段５８から上記除去手段２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄへ帰還を行う構成としている。

つまり、上記検出手段２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄが出力した信号が大きい場合は、上記足し算及び増幅手段５７の出力も大きくなる。したがって、上記除去量決定手段５８は、上記除去手段２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄに対して、上記ＤＣ信号成分の除去量を増やすように働きかける。

一方、上記検出手段２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄが出力した信号が小さい場合は、上記足し算及び増幅手段５７の出力も小さくなる。したがって、上記除去量決定手段５８は、上記除去手段２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄに対して、上記ＤＣ信号成分除去量を減らすか、または除去しないように働きかける。

以上説明したように、本発明の第３実施形態によれば、検出手段２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの発生したＤＣ信号成分の量に比例して、ＤＣ成分を除去する量を自動的に調節することが可能となる。この結果、エンコーダスケール２１とエンコーダヘッド２６との調整によるＤＣ信号成分の違いや、光学イメージの明るさの違いや劣化などによる変化、エンコーダスケール２１の状態劣化などによるＤＣ信号成分の変化が生じた場合であっても、上記除去手段２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄによるＤＣ信号成分除去量を可変させることができるので、電流／電圧変換手段５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄに供給されるＤＣ信号成分を、略一定に保つことができる。これにより、ＤＣ信号成分除去が行われた後の信号成分を処理する回路において、適正なレンジ内での信号処理によるエンコーダ信号の生成が可能となる。

つまり、本実施形態に係るエンコーダでは、上記除去手段２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄの除去量を、上記検出手段２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄのＤＣ信号成分の値に連動し可変して除去することにより、エンコーダスケール−エンコーダヘッド間の取り付け具合の変化や、エンコーダスケール２１の反射率の変化などがある場合であっても、除去後のＤＣ信号成分を一定にすることができる。したがって、信号処理時のレンジが常に安定しており、エンコーダ信号に必要なＡＣ信号成分のみをレンジ内で変動させることが可能となる。

また、検出手段として上記検出手段２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄのように位相が異なる４群の検出素子を用いている。ここで、該検出素子群の検出量の和は、該検出素子群が検出した検出量の総和であり、これに比例した信号成分を除去することにより、上記除去手段２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄはＤＣ信号成分に比例した量の信号を除去することができる。したがって、ＤＣ信号成分の除去が行われた後の信号を処理する回路において、レンジをオーバーすることなく、該信号の処理を行うことが可能となる。また、このように位相が異なる４群の検出素子群の和を用いることにより、除去手段２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄにフィードバックを掛けて自動化することが可能となる。

また、本実施形態に係るエンコーダにおいては、上記検出手段２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，上記除去手段２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，上記電流／電圧変換手段５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄ，上記引き算及び増幅手段５５ａ，５５ｂ，及び上記足し算及び増幅手段５７を同一基板、または同一の半導体基板に搭載することが好ましい。このように構成した場合、小型のエンコーダが可能であるとともに、同一の半導体基板に搭載することにより除去手段２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄによる除去量のばらつきを小さくし、エンコーダ信号を安定化させることが可能となり、性能の良いエンコーダが実現可能である。

なお、本実施形態に係るエンコーダにおいても、基本的な構成を変えない範囲において変形が可能である。以下に、２例示す。

まず、本実施形態では上述のように、上記足し算及び増幅手段５７において４相分の全てを足したが、位相が１８０度異なる信号同士に対して別々に足し算及び増幅手段を設け、足した信号同士の相の除去手段に帰還をかける構成を採っても勿論よい。また、位相が１８０度異なる１組の信号同士に足し算及び増幅手段を設け、全ての相の除去手段に帰還をかける構成を採っても勿論よい。

さらに、本実施形態では説明の便宜上、４相のエンコーダを想定して説明を行ったが、相数の違うエンコーダに対しても、上述した本実施形態に係るエンコーダの構成、作用及び効果は勿論有効である。

[第４実施形態]
次に、本発明の第４実施形態に係るエンコーダについて説明する。本実施形態は、第３実施形態の具体例として光学式エンコーダの例である。以下、図面を用いて本実施形態に係るエンコーダについて説明する。

図６は本実施形態に係る光学式エンコーダの構成を示す図である。以下、図６を用いて本実施形態に係る光学式エンコーダの構成について説明する。なお、上述した第２実施形態に係るエンコーダと同一の構成要素についての図示及び説明は一部省略する。

まず、本実施形態に係るエンコーダと、上述した第２実施形態に係るエンコーダとの構成上の相違点を以下に示す。

まず、除去手段としてＮ型ＭＯＳトランジスタ６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄを用い、各々のドレインを検出手段３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄと電流／電圧変換手段３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄとに接続し、全てのソースをＧＮＤレベルに接続する。さらに、各ゲートは、電流ミラーを構成するＮ型のＭＯＳトランジスタ６９のゲートに接続する。電流／電圧変換手段（Ｉ／Ｖ変換手段）３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄの出力は、足し算及び増幅手段６７で足し算されると共に増幅され、その出力Ｖ_Ｍが除去量決定手段６８に入力される。

また、除去量決定手段６８の出力は、上記Ｎ型のＭＯＳトランジスタ６９のゲートとドレインとに接続し、上記Ｎ型のＭＯＳトランジスタ６９のソースはＧＮＤレベルに接続する。

上記除去量決定手段６８で決定されたＤＣ信号成分の除去量は、上記Ｎ型のＭＯＳトランジスタ６９に出力され、該トランジスタと所定の割合でミラーを構成する上記Ｎ型のＭＯＳトランジスタ６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄが上記検出手段３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄからＤＣ信号成分を除去する。

また、上記除去量決定手段６８の具体的な構成としては、例えば図７及び図８に示すような構成を挙げることができる。

図７に示す除去量決定手段６８Ａは、発振防止のために、反転端子に入力抵抗と帰還容量とを接続したアンプ６８Ａ１の上記入力抵抗に、図６における足し算及び増幅手段６７の出力Ｖ_Ｍを接続し、非反転端子に所定の値を発生する比較電圧発生手段６８Ｂとを接続し、上記アンプ６８Ａ１の出力には、Ｐ型のＭＯＳトランジスタ６８Ａ２を接続し、上記Ｐ型のＭＯＳトランジスタのソースを電源電圧に、ドレインを図６の上記Ｎ型のＭＯＳトランジスタ６９のドレインとゲートとに接続して構成する。

上述の構成を採れば、上記Ｖ_Ｍの値が上記比較電圧発生手段６８Ｂの発生する電圧の値と等しくなるように上記Ｐ型のＭＯＳトランジスタ６８Ａ２と上記Ｎ型のＭＯＳトランジスタ６９と、そしてミラーを構成している上記除去手段６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄが除去する除去量を決定するように上記アンプ６８Ａ１の出力を決定するように動作する。

なお、上記比較電圧発生手段６８Ｂが発生する電圧は、各処理手段のレンジ内にエンコーダ信号が入るようにあらかじめ決定しておく。

また、図８に示す除去量決定手段６８は、図６における上記足し算及び増幅手段６７の出力Ｖ_Ｍを非反転端子に接続したアンプ６８Ｃを有し、上記アンプ８１の出力にはＮ型のＭＯＳトランジスタ６８Ｄのゲートを接続し、上記Ｎ型のＭＯＳトランジスタ６８Ｄのソースには、ＧＮＤとの間に抵抗値Ｒ_ｖｉをもつ抵抗６８Ｅと、上記アンプ６８Ｃの反転入力端子とに接続する。

ここで、例えば上記検出手段３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄが検出した信号においてＡＣ信号成分がＤＣ信号成分と比して十分小さい場合には、上記足し算及び増幅手段６７の出力Ｖ_ＭはＤＣ信号成分を表していることになる。したがって、この場合には、上記除去量決定手段６８において決定され除去手段６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄが除去するＤＣ信号成分の除去量は、ＤＣ信号成分に比例した量となる。

また、上記Ｎ型のＭＯＳトランジスタ６８Ｄのドレインには、上記抵抗６８Ｅに流れる電流をミラーで折り返すミラー回路６８Ｆが接続している。上記除去量決定手段６８の出力は、図６の上記Ｎ型のＭＯＳトランジスタ６９のドレインとゲートとに接続している。

上述の構成を採れば、上記足し算及び増幅手段６７の出力Ｖ_Ｍと上記抵抗６８Ｅの抵抗値Ｒ_ｖｉとから上記除去手段６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄが除去する量が決定され、上記アンプ６８ｃの反転端子と非反転端子に接続している上記足し算及び増幅手段６７とが同一の値となるように調節される。

以上説明したように、本発明の第４実施形態によれば、上記検出手段３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄが検出する信号中において、上述のようにＤＣ信号成分がＡＣ信号成分と比較して大きい場合であっても、その後の信号処理を行う回路へ供給されるときの信号成分としては、上記ＤＣ信号成分を小さくするか、または無くす処理が為されているため、信号変換を行うときに該信号の変換処理を行う回路のレンジ内で、エンコーダ信号を変換できる。なお、この効果は、該信号処理を行う回路の電源電圧が小さい場合には、より有効性が高まる。

さらに、上述したように除去手段はＮ型のＭＯＳトランジスタ１個で構成することができるので、該除去手段は安価で供給することができる。また、このような該除去手段の構成は、エンコーダヘッドの小型化にも寄与する。

なお、図６で示したエンコーダスケール３１を除く各構成要素は、同一基板や、更には同一の半導体基板に形成することが好ましい。同一の半導体基板に形成した場合、エンコーダ信号を出力可能なエンコーダヘッド（図６に示すエンコーダにおいては、エンコーダスケール３１以外の構成要素からなる部分）を非常に小型で安価に提供することが可能となる。また、同一の半導体基板に搭載することにより、除去手段による除去量のばらつきを小さく、安定化させることが可能となり、性能の良いエンコーダが実現できる。

なお、同一の半導体基板に形成し、上記検出手段３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄが検出するＤＣ信号成分が略同量の場合、位相が１８０度ずつ異なった信号成分同士を引き算する上記引き算及び増幅手段３５ａ，３５ｂがあるので、上記除去手段６３ａと６３ｃ、及び上記除去手段６３ｂと６３ｄとで除去量を同量とするようにレイアウト上抱き合わせる構成を採れば、より精密なエンコーダ信号の生成が可能となる。

なお、本実施形態に係るエンコーダにおいても、基本的な構成を変えない範囲において変形が可能である。例えば、本実施形態では説明の便宜上、４相の光学式エンコーダを想定して説明を行ったが、相数の違うエンコーダ及び光学式以外のエンコーダに対しても、上述した本実施形態に係るエンコーダの構成、作用及び効果は勿論有効である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態以外にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能なことは勿論である。

（付記）
上記の具体的実施形態から、以下のような構成の発明を抽出することができる。

（１） 所定周期のパターンが形成されたエンコーダスケールと、上記エンコーダスケールの移動に伴う周期的な変位を検出する１つ以上の検出手段とにより構成されるエンコーダにおいて、
上記各々の検出手段の出力信号のうち、上記エンコーダスケールの相対変位に依存しないＤＣ信号成分の全部もしくはこれに比例した信号成分を差し引くための信号除去手段を有することを特徴とするエンコーダ。

（対応する実施形態）
この（１）に記載のエンコーダに関する実施形態は、第１実施形態乃至第４実施形態が対応する。これらの実施形態において、上記エンコーダスケールは例えばエンコーダスケール１１、エンコーダスケール２１及びエンコーダスケール３１が対応し、上記検出手段は例えば検出手段１２、検出手段２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ及び検出手段３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄが対応し、上記信号除去手段は例えば除去手段１３、除去手段２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ、除去手段３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ及び除去手段６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄが対応する。

（作用効果）
この（１）に記載のエンコーダによれば、ＤＣ信号成分がＡＣ信号成分と比較して大きく、信号処理を行う際にＤＣ信号成分だけでレンジを使い切ってしまうようになる場合であっても、該ＤＣ信号成分を全てまたはＤＣ信号成分に比例した信号成分を信号除去手段により除去することにより、信号処理を行う回路においてレンジ内での信号処理を行ってエンコーダ信号を生成することが可能となる。

（２） 上記信号除去手段は、上記１つ以上の検出手段が出力した信号から、上記ＤＣ信号成分に比例した信号成分を差し引いた後に残ったＤＣ信号成分が略同じ値になるように、各々の上記検出手段の出力信号から所定量の信号成分を除去することを特徴とする（１）に記載のエンコーダ。

（対応する実施形態）
この（２）に記載のエンコーダに関する実施形態は、第１実施形態乃至第４実施形態が対応する。その実施形態において、上記信号除去手段は、例えば除去手段１３、除去手段２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ、除去手段３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ及び除去手段６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄが対応し、上記検出手段は例えば検出手段１２、検出手段２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ及び検出手段３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄが対応する。

（作用効果）
この（２）に記載のエンコーダによれば、複数の検出手段が検出した信号成分のうち、ＤＣ信号成分が異なる場合で、ＤＣ信号成分に比例した信号成分を除去する際、該除去を行った後のＤＣ信号成分が同一となる。これにより、その後の信号処理である位相が逆相同士の信号同士を減算増幅処理する際、該減算増幅処理を行う回路においてレンジ内での信号処理を行ってエンコーダ信号を生成することが可能となるとともに、オフセット電圧が発生しない。つまり、オフセット電圧のないエンコーダ信号を出力することが可能となる。

（３） 上記エンコーダは、上記１つ以上の検出手段から出力されるＤＣ信号成分を検出するＤＣ信号検出手段と、この値に連動して除去する上記ＤＣ信号成分の除去量を決定する除去量決定手段とを含み、
上記信号除去手段は、上記除去量決定手段の出力により、除去する上記ＤＣ信号成分を可変させることができることを特徴とする（１）に記載のエンコーダ。

（対応する実施形態）
この（３）に記載のエンコーダに関する実施形態は、第３実施形態及び第４実施形態が対応する。上記検出手段及びＤＣ信号検出手段は、例えば検出手段２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ及び検出手段３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄが対応し、上記除去量決定手段は、例えば除去量決定手段５８及び除去量決定手段６８が対応する。

（作用効果）
この（３）に記載のエンコーダによれば、信号除去手段の除去量を検出手段のＤＣ信号成分の値に連動し可変して除去する。これにより、スケール−ヘッド間の取り付け具合の変化や、スケールの反射率の変化などがあっても除去後のＤＣ信号成分を一定にすることができる。したがって、信号処理時のレンジが常に安定しており、エンコーダ信号に必要なＡＣ信号成分のみをレンジ内で変動させることが可能となる。

（４） 上記検出手段は、位相が互いに１／４位相ずつ異なる４群の検出素子群により構成され、
上記信号除去手段は、上記４群の検出素子群のうち位相が互いに逆相となる２群の検出素子群からの出力に対して、各々これに対応する２群の検出素子群からの出力の加算値に比例した信号成分を差し引くことを特徴とした（１）に記載のエンコーダ。

（対応する実施形態）
この（４）に記載のエンコーダに関する実施形態は、第２実施形態が対応する。その実施形態において、上記検出手段は、例えば検出手段３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄが対応し、上記信号除去手段は、除去手段３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄが対応する。

（作用効果）
この（４）に記載のエンコーダによれば、検出手段を、位相が１／４位相ずつ異なる４群の検出素子群で構成することにより、位相が互いに９０度異なるＡ相信号、Ｂ相信号を出力することができる。このとき位相が逆相となる２群の受信素子群の和に比例した信号成分は、ＤＣ信号成分と比例した値となる。したがって、信号除去手段は、ＤＣ信号成分に比例した量を除去することが可能となり、レンジ内での信号処理を行ってエンコーダ信号を生成することが可能となる。また、位相が異なる２群の受信素子群の和を用いることにより、信号除去手段にフィードバックを掛け、自動化することが可能となる。

（５） 上記検出手段は、位相が互いに１／４位相ずつ異なる４群の検出素子群より構成され、
上記信号除去手段は、上記４群の検出素子群からの出力の加算値に比例した信号成分を差し引くことを特徴とする（１）に記載のエンコーダ。

（対応する実施形態）
この（５）に記載のエンコーダに関する実施形態は、第３実施形態及び第４実施形態が対応する。上記検出手段は、例えば検出手段２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ及び検出手段３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄが対応し、上記信号除去手段は、例えば除去手段２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ及び除去手段６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄと対応する。

（作用効果）
この（５）に記載のエンコーダによれば、位相が異なる４群の検出素子群の和は、検出素子群が受信した検出量の総和であり、これに比例した信号成分を除去することにより、信号除去手段はＤＣ信号成分に比例した量の信号を除去することができる。したがって、エンコーダは、レンジをオーバーすることなく、信号処理が可能となる。また、位相が異なる４群の検出素子群の和を用いることにより、信号除去手段にフィードバックを掛け、自動化することが可能となる。

（６） 上記エンコーダは、所定の光ビームを出射する光源と、上記エンコーダスケールとして、上記光ビームを横切るように周期的な光学パターンが形成され、かつ上記光源に対して相対変位可能に配置された光学スケールとを含む光学式エンコーダであり、
上記検出手段は、上記光源から出射した上記光ビームが上記光学スケールを経て受光面上に形成する光学イメージの変位を検出することができる１つ以上の受光素子であり、
上記信号除去手段は、上記受光素子の各々が出力する電流信号成分のうち、上記光源と上記光学スケールとの相対変位に依存しないＤＣ電流信号成分の全部、もしくはこれに比例した電流信号成分を差し引くことを特徴とする（１）に記載のエンコーダ。

（対応する実施形態）
この（６）に記載のエンコーダに関する実施形態は、第２実施形態及び第４実施形態が対応する。この実施形態において、上記光学スケールは例えばエンコーダスケール３１が対応し、上記検出手段は例えば検出手段２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ、及び検出手段３２ａ，３２ｂ，３２ｃ、３２ｄが対応し、上記除去手段は例えば除去手段２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ、除去手段３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ及び除去手段６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄが対応する。

（作用効果）
この（６）に記載のエンコーダによれば、光学型エンコーダにおいても、ＤＣ信号成分がＡＣ信号成分と比較して大きい場合、信号処理を行う際にＤＣ信号成分だけでレンジを使い切ってしまうこととなるが、本発明のごとくＤＣ信号成分を全てまたはＤＣ信号成分に比例した信号成分を信号除去手段により除去することによりレンジ内での信号処理を行ってエンコーダ信号を生成することが可能となる。

（７） 上記エンコーダは、上記検出手段が出力した電流信号成分から、上記除去手段によりＤＣ電流信号成分の全部、もしくはこれに比例した電流信号成分が除去された後の電流信号を電圧信号に変換する電流／電圧変換手段を含むことを特徴とする（６）に記載のエンコーダ。

（対応する実施形態）
この（７）に記載のエンコーダに関する実施形態は、第２実施形態及び第４実施形態が対応する。その実施形態において、上記検出手段は、例えば検出手段３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄが対応し、上記除去手段は、例えば除去手段３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ及び除去手段６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄが対応し、上記電流／電圧変換手段は、例えば電流／電圧変換手段３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄが対応する。

（作用効果）
この（７）に記載のエンコーダによれば、信号処理のレンジを振り切るようなＤＣ成分があった場合でも、ＤＣ成分の全て、もしくはＤＣ成分に比例した成分を除去したので、検出素子群で発生した光電流を電圧信号に変換することが可能となる。

（８） 上記エンコーダは、上記電流／電圧変換手段により電圧信号に変換された信号において、光学イメージの位相が互いに逆相となる電圧信号同士を差し引き、増幅することにより、周期的なもしくは略正弦波状のエンコーダ信号に変換する差動増幅手段を含むことを特徴とする（７）に記載のエンコーダ。

（対応する実施形態）
この（８）に記載のエンコーダに関する実施形態は、第２実施形態及び第４実施形態が対応する。その実施形態において、上記電流／電圧変換手段は、例えば電流／電圧変換手段３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄが対応し、上記差動増幅手段は、例えば引き算及び増幅手段３５ａ，３５ｂが対応する。

（作用効果）
この（８）に記載のエンコーダによれば、信号処理のレンジを振り切るようなＤＣ成分があった場合でも、ＤＣ成分の全て、もしくはＤＣ成分に比例した成分を除去したので、Ｉ／Ｖ変換後の信号からエンコーダ信号を発生させることが可能となる。

（９） 上記検出手段と、上記信号除去手段とは、同一の基板もしくは同一の半導体基板に搭載されてなることを特徴とする（１）乃至（８）に記載のエンコーダ。

（対応する実施形態）
この（９）に記載のエンコーダに関する実施形態は、例えば第１実施形態乃至第４実施形態が対応する。その実施形態において、上記検出手段は、例えば検出手段１２、検出手段２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ及び検出手段３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄが対応し、上記信号除去手段は、例えば除去手段１３、除去手段２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ、除去手段３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ及び除去手段６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄが対応する。

（作用効果）
この（９）に記載のエンコーダによれば、検出素子，電流除去手段とを同一基板、または同一の半導体基板に搭載することにより、小型のエンコーダが可能であるとともに、同一の半導体基板に搭載することにより、電流除去手段の除去量のばらつきを小さく、安定化させることが可能となり、性能の良いエンコーダが実現可能である。

（１０） 上記検出手段、上記信号除去手段、及び上記電流／電圧変換手段のうち少なくとも１つは、同一の基板もしくは同一の半導体基板に搭載されてなることを特徴とする（７）に記載のエンコーダ。

（対応する実施形態）
この（１０）に記載のエンコーダに関する実施形態は、例えば第２実施形態乃至第４実施形態が対応する。それらの実施形態において、上記検出手段は、例えば検出手段３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ及び検出手段２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄが対応し、上記信号除去手段は、例えば除去手段３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ、除去手段２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ及び除去手段６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄが対応し、上記電流／電圧変換手段は、例えば電流／電圧変換手段３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ及び電流／電圧変換手段５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄが対応する。

（作用効果）
この（１０）に記載のエンコーダによれば、検出素子，電流除去手段，電流−電圧変換手段を同一基板、または同一の半導体基板に搭載することにより、小型のエンコーダが可能であるとともに、同一の半導体基板に搭載することにより、電流除去手段の除去量のばらつきを小さく、安定化させることが可能となり、性能の良いエンコーダが実現可能である。

（１１） 上記検出手段、上記信号除去手段、上記電流／電圧変換手段、及び上記差動増幅手段のうち少なくとも１つは、同一の基板もしくは同一の半導体基板に搭載されてなることを特徴とする（８）に記載のエンコーダ。

（対応する実施形態）
この（１１）に記載のエンコーダに関する実施形態は、例えば第２実施形態及び第４実施形態が対応する。それらの実施形態において、上記検出手段は、例えば検出手段３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ及び検出手段２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄが対応し、上記信号除去手段は、例えば除去手段３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ、除去手段２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ及び除去手段６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄが対応し、上記電流／電圧変換手段は、例えば電流／電圧変換手段３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ及び電流／電圧変換手段５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄが対応し、上記差動増幅手段は、例えば引き算及び増幅手段３５ａ，３５ｂ、引き算及び増幅手段５５ａ，５５ｂが対応する。

（作用効果）
この（１１）に記載のエンコーダによれば、検出素子，電流除去手段，電流−電圧変換手段，差動増幅手段とを同一基板、または同一の半導体基板に搭載することにより、小型のエンコーダが可能であるとともに、同一の半導体基板に搭載することにより、電流除去手段の除去量のばらつきを小さく、安定化させることが可能となり、性能の良いエンコーダが実現可能である。

本発明の第１実施形態に係るエンコーダの構成を示す図である。 図１に示す本発明の第１実施形態に係るエンコーダの構成を具体化した図である。 本発明の第２実施形態に係るエンコーダの構成を示す図である。 本発明の第２実施形態に係るエンコーダの各構成要素における信号の波形を示す図で、特に（ａ）乃至（ｄ）は、検出手段が出力する信号を示す図、（ｅ）乃至（ｈ）は、電流／電圧変換手段が出力する信号を示す図、（ｉ）及び（ｊ）は、引き算及び増幅手段が出力する信号を示す図である。 本発明の第３実施形態に係るエンコーダの構成を示す図である。 本発明の第４実施形態に係るエンコーダの構成を示す図である。 除去量決定手段の一構成例を示す図である。 除去量決定手段の別の構成例を示す図である。 従来技術によるエンコーダの構成を示す図である。

符号の説明

１１，２１，３１…エンコーダスケール、 １２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ…検出手段、 １３，２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ，６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄ…除去手段、 １４，２４…エンコーダ信号処理手段、 １５，２６…エンコーダヘッド、 ３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ，５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄ…電流／電圧変換手段、 ３５ａ，３５ｂ，５５ａ，５５ｂ…引き算及び増幅手段、 ３６，３７…電源、 ５７，６７…足し算及び増幅手段、 ５８，６８…除去量決定手段、 ６８Ｄ，６９…Ｎ型ＭＯＳトランジスタ、 ６８Ａ１，６８Ｃ…アンプ、 ６８Ａ２…Ｐ型ＭＯＳトランジスタ、 ６８Ｂ…比較電圧発生手段、 ６８Ｆ…ミラー回路、 ６８Ｅ…抵抗。

Claims (11)

1. 所定周期のパターンが形成されたエンコーダスケールと、上記エンコーダスケールの移動に伴う周期的な変位を検出する１つ以上の検出手段とにより構成されるエンコーダにおいて、
   上記各々の検出手段の出力信号のうち、上記エンコーダスケールの相対変位に依存しないＤＣ信号成分の全部もしくはこれに比例した信号成分を差し引くための信号除去手段を有することを特徴とするエンコーダ。
2. 上記信号除去手段は、上記１つ以上の検出手段が出力した信号から、上記ＤＣ信号成分に比例した信号成分を差し引いた後に残ったＤＣ信号成分が略同じ値になるように、各々の上記検出手段の出力信号から所定量の信号成分を除去することを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ。
3. 上記エンコーダは、上記１つ以上の検出手段から出力されるＤＣ信号成分を検出するＤＣ信号検出手段と、この値に連動して除去する上記ＤＣ信号成分の除去量を決定する除去量決定手段とを含み、
   上記信号除去手段は、上記除去量決定手段の出力により、除去する上記ＤＣ信号成分を可変させることができることを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ。
4. 上記検出手段は、位相が互いに１／４位相ずつ異なる４群の検出素子群により構成され、
   上記信号除去手段は、上記４群の検出素子群のうち位相が互いに逆相となる２群の検出素子群からの出力に対して、各々これに対応する２群の検出素子群からの出力の加算値に比例した信号成分を差し引くことを特徴とした請求項１に記載のエンコーダ。
5. 上記検出手段は、位相が互いに１／４位相ずつ異なる４群の検出素子群より構成され、
   上記信号除去手段は、上記４群の検出素子群からの出力の加算値に比例した信号成分を差し引くことを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ。
6. 上記エンコーダは、所定の光ビームを出射する光源と、上記エンコーダスケールとして、上記光ビームを横切るように周期的な光学パターンが形成され、かつ上記光源に対して相対変位可能に配置された光学スケールとを含む光学式エンコーダであり、
   上記検出手段は、上記光源から出射した上記光ビームが上記光学スケールを経て受光面上に形成する光学イメージの変位を検出することができる１つ以上の受光素子であり、
   上記信号除去手段は、上記受光素子の各々が出力する電流信号成分のうち、上記光源と上記光学スケールとの相対変位に依存しないＤＣ電流信号成分の全部、もしくはこれに比例した電流信号成分を差し引くことを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ。
7. 上記エンコーダは、上記検出手段が出力した電流信号成分から、上記除去手段によりＤＣ電流信号成分の全部、もしくはこれに比例した電流信号成分が除去された後の電流信号を電圧信号に変換する電流／電圧変換手段を含むことを特徴とする請求項６に記載のエンコーダ。
8. 上記エンコーダは、上記電流／電圧変換手段により電圧信号に変換された信号において、光学イメージの位相が互いに逆相となる電圧信号同士を差し引き、増幅することにより、周期的なもしくは略正弦波状のエンコーダ信号に変換する差動増幅手段を含むことを特徴とする請求項７に記載のエンコーダ。
9. 上記検出手段と、上記信号除去手段とは、同一の基板もしくは同一の半導体基板に搭載されてなることを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載のエンコーダ。
10. 上記検出手段、上記信号除去手段、及び上記電流／電圧変換手段のうち少なくとも２つが、同一の基板もしくは同一の半導体基板に搭載されてなることを特徴とする請求項７に記載のエンコーダ。
11. 上記検出手段、上記信号除去手段、上記電流／電圧変換手段、及び上記差動増幅手段のうち少なくとも２つが、同一の基板もしくは同一の半導体基板に搭載されてなることを特徴とする請求項８に記載のエンコーダ。

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