JP2016008965A - エンコーダ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】測定方向に延在するスケール本体は、少なくとも1つの基準マークを有する。この基準マークが、場所に応じて異なる複数の目盛領域の測定方向に延在する配置から構成される。走査装置は、少なくとも1つの基準信号を前記基準位置で生成するために1つの光源と1つの走査板13と1つの基準信号検出装置とを有する。前記走査板13が、場所に応じて異なる目盛周期を有する複数の目盛領域14.1,14.2,14.3の測定方向に延在する配置から構成される1つの基準マーク走査パターン14を有する。スケール本体上の前記基準マーク内の回折格子と基準マーク走査パターン14内の回折格子の空間周波数分布とが異なるように、各目盛領域の配置が選択されている。
【選択図】図3a
Description
・基準マークが、基準マーク対象軸に対してミラー対称に形成された2つの基準マーク部分領域から構成され、
・基準マーク走査パターンが、走査パターン対称軸に対してミラー対称に形成された2つの走査パターン部分領域から構成されることが提唱されている。
pM(x)=ax+bx3 (方程式1)
pM(x):=スケール本体上の基準マークの場所によって決まる位相関数
a,b:=多項式の係数
x:=測定方向に沿った空間座標
11 光源
12 コリメーター光学素子
13 走査板
14 基準マーク走査パターン
14A 部分領域
14B 部分領域
14.1 目盛領域
14.2 目盛領域
14.3 目盛領域
15 光学的に無効の窓領域、透過性の窓領域
16 インクリメンタル目盛走査パターン
16.1 目盛領域
16.2 目盛領域
16.3 目盛領域
17 光学的に無効の窓領域、透過性の窓領域
18 基準信号検出装置
18.1 検出素子
18.2 検出素子
19 インクリメンタル信号検出装置
20 スケール本体
21 インクリメンタル目盛
21.1 目盛領域
21.2 目盛領域
22 基準マーク
22.1 目盛領域
22.2 目盛領域
30 差生成素子
40 補正装置
130 差生成素子
140 補正装置
180 基準信号検出装置
181 検出素子
182 検出素子
Claims (15)
- 少なくとも1つの測定方向に互いに相対移動可能な2つの物体の位置を検出するための、測定方向に延在する1つのスケール本体と1つの走査装置とを有するエンコーダであって、
・前記スケール本体が、前記2つの物体のうちの一方の物体に接合されていて、少なくとも1つの基準マークを1つの基準位置に有し、前記基準マークが、場所に応じて異なる目盛周期を有する複数の目盛領域の測定方向に延在する配置から構成され、
・前記走査装置が、前記2つの物体のうちの他方の物体に接合されていて、少なくとも1つの基準信号を前記基準位置で生成するために1つの光源と1つの走査板と1つの基準信号検出装置とを有し、前記走査板が、場所に応じて異なる目盛周期を有する複数の目盛領域の測定方向に延在する配置から構成される1つの基準マーク走査パターンを有する当該エンコーダにおいて、
前記走査板(13)上の前記基準マーク走査パターン(14)内の回折格子の空間周波数分布と前記スケール本体(20)上の前記基準マーク(22)内の回折格子の空間周波数分布とが異なるように、このスケール本体(20)上のこの基準マーク(22)内の前記複数の目盛領域(22.1,22.2)と前記走査板(13)の前記基準マーク走査パターン(14)内の目盛領域(14.1,14.2,14.3)との配置が選択されていることを特徴とするエンコーダ。 - 前記基準マーク走査パターン(14)は、第1の回折格子の空間周波数分布を有し、且つ主に+/−1次の回折次数が前記光源(11)から放射した放射ビーム束とこの基準マーク走査パターン(14)との相互作用から発生するように形成されていて、これらの+/−1次の回折次数は、前記スケール本体(20)上で重畳して第2の回折格子の空間周波数分布を有する前記基準マーク走査パターン(14)のセルフイメージを生成することを特徴とする請求項1に記載のエンコーダ。
- 前記基準マーク走査パターン(14)は、組み合わされた振幅パターン及び位相パターンとして形成されていて、この基準マーク走査パターン(14)は、透過性の複数の目盛領域(14.1)と非透過性の複数の目盛領域(14.2)と所定に位相シフトされている複数の目盛領域(14.3)とを有することを特徴とする請求項2に記載のエンコーダ。
- 前記基準マーク走査パターン(14)は、横方向に形成された複数の目盛領域を有する位相パターンとして形成されていることを特徴とする請求項2に記載のエンコーダ。
- 前記スケール本体(20)上に配置された前記基準マーク(22)は、第3の回折格子の空間周波数分布を有することを特徴とする請求項2に記載のエンコーダ。
- 前記第2の回折格子の空間周波数分布と前記第3の回折格子の空間周波数分布とが、周波数領域内で所定の差周波数(fV)だけ互いにシフトされているように、前記基準マーク走査パターン(14)及び/又は前記スケール本体(20)上に配置された前記基準マーク(14)が形成されている結果、前記スケール本体(20)が、その基準位置(xREF)に存在するときに、周期的な空間周波数成分を有する干渉縞が、前記基準マーク走査パターン(14)のセルフイメージと前記基準信号検出装置(18)の検出面内の前記基準マーク(22)との光学的な相互作用から発生し、前記周期的な空間周波数成分が、前記差周波数(fV)に相応することを特徴とする請求項5に記載のエンコーダ。
- 前記基準マーク走査パターン(14)の空間周波数の2倍のセルフイメージが、前記スケール本体(20)上に発生するように、この基準マーク走査パターン(14)が形成されていることを特徴とする請求項2に記載のエンコーダ。
- ・基準マーク(22)は、基準マーク対象軸(SM)に対してミラー対称に形成された2つの基準マーク部分領域(22A,22B)から構成され、
・前記基準マーク走査パターン(14)は、走査パターン対称軸(SA)に対してミラー対称に形成された2つの走査パターン部分領域(14A,14B)から構成されることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のエンコーダ。 - 前記基準信号検出装置(18)は、測定方向(x)に周期的に配置されている長方形の複数の検出素子(18.1,18.2)を有し、この基準信号検出装置(18)の検出装置空間周波数が、前記第2の回折格子の空間周波数分布と前記第3の回折格子の空間周波数分布との差周波数(fV)に相当することを特徴とする請求項6に記載のエンコーダ。
- 前記基準信号検出装置(18)は、測定方向(x)に非周期的に配置されている長方形の複数の検出素子を有し、この基準信号検出装置の局所の検出装置空間周波数が、前記第2の回折格子の空間周波数分布と前記第3の回折格子の空間周波数分布との局所の差周波数に相当することを特徴とする請求項6に記載のエンコーダ。
- 前記基準信号検出装置(18)の各検出素子(18.1,18.2)が、1つおきに互いに電気接続されている結果、それぞれ互いに接続された複数の検出素子(18.1,18.2)から構成される第1グループと第2グループとが発生し、基準クロック信号(REFT)が、この第1グループによって生成可能であり、基準逆クロック信号(REFGT)が、この第2グループによって生成可能であることを特徴とする請求項9又は10に記載のエンコーダ。
- 前記基準位置(xREF)に対して、前記第1グループの複数の検出素子(18.1)が、前記基準信号検出装置(18)の検出面内で発生する干渉縞の信号最大値(xREF)を検出し、前記第2グループの複数の検出素子(18.2)が、基準信号検出装置(18)の検出面内で発生する干渉縞の信号最小値を検出するように、前記基準信号検出装置(18)が構成されていることを特徴とする請求項11に記載のエンコーダ。
- 前記基準クロック信号(REFT)と前記基準逆クロック信号(REFGT)とが、互いに差生成素子内に入力されていて、基準信号(REF)が、前記基準位置(xREF)で、当該入力された基準クロック信号(REFT)と当該基準逆クロック信号(REFGT)とから発生することを特徴とする請求項11に記載のエンコーダ。
- 前記スケール本体(20)は、照射振幅型回折格子として形成されていて、前記基準マーク(22)は、交互に配置された異なる反射特性の複数の目盛領域(22.1,22.2)を有することを特徴とする請求項1〜13のいずれか1項に記載のエンコーダ。
- 位置によって決まる1つ又は複数のインクリメンタル信号をインクリメンタル目盛(21)の走査から生成するため、測定方向(x)に延在する1つのインクリメタル目盛(21)が、前記スケール本体(20)上にさらに配置されていて、前記走査装置(10)が、走査手段を有することを特徴とする請求項1〜14のいずれか1項に記載のエンコーダ。
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