JP2023029201A - エンコーダ - Google Patents

Abstract

【課題】受信部に対してスケールが受信面と直交する軸を回転軸として回転し傾いて配置されていたとしても精度劣化を抑制することができるエンコーダの提供。【解決手段】エンコーダ１は、スケール２と検出ヘッド３とを備える。検出ヘッド３は、光源（送信部）４と、受光面（受信面）５０を有し受光面５０にて受光した光を２つの相の差動の検出信号に変換し出力する受光部（受信部）５と、を備える。受光面５０は、複数の受光素子（受信素子）５００を備える素子列７１～７４を有し、素子列７１～７４を直交方向に沿って４列並設する素子列群７を備える。素子列群７内の複数の素子列７１～７４は、基準位置から正相信号素子列７１，７２までの直交方向における距離と、基準位置から逆相信号素子列７３，７４までの直交方向における距離との和が、２つの相の全ての相について等しくなる位置に配置されている。【選択図】図３

Description

本発明は、エンコーダに関する。

従来、測定方向に沿って所定の周期で形成される目盛を有する板状のスケールと、測定方向に沿ってスケールと相対移動可能に設けられる検出ヘッドと、を備えるエンコーダが知られている。例えば、特許文献１の光学式エンコーダ（エンコーダ）の検出ヘッドは、スケールに向かって光（測定信号）を照射する光源（送信部）と、スケールを介して光源からの光を受光する受光面（受信面）を有し、受光面にて受光した光を、スケールと検出ヘッドとの相対移動に応じて目盛の周期に対応して変化する検出信号であって、位相が異なる少なくとも２つの相の差動の検出信号に変換し出力する受光部（受信部）と、を備える。

受光部が有する受光面は、目盛に対応する周期にて測定方向に沿って配置される複数の受光素子（受信素子）を備える素子列を有し、複数の素子列を測定方向と直交する直交方向に沿って並設する素子列群を備える。このような光学式エンコーダでは、光源から照射された光は、目盛を介して複数の回折光となる。複数の回折光は、目盛と同じ周期の干渉縞を生成する。受光部は、この干渉縞を受光し、検出ヘッドは、受光部が受光した干渉縞からスケールと検出ヘッドとの相対移動量を検出するための検出信号を検出する。光学式エンコーダは、検出信号からスケールと検出ヘッドとの相対移動量を算出する。

特開２０１９－０１２０６４号公報

図１０は、従来のエンコーダ１００における受光部９と信号入力部６００ａ，６００ｂと演算手段８００とを示す概略図である。
受光部９は、位相が異なる２つの相であるＡ相とＢ相の検出信号を出力する。Ａ相とＢ相の検出信号は、それぞれ差動の信号である。図１０に示すように、受光部９の受光面９０は、複数の素子列７１０～７４０を測定方向と直交する直交方向に沿って並設する素子列群７００を備える。複数の素子列７１０～７４０は、＋Ｙ（紙面上部）から－Ｙ側（紙面下部）に向かって順に第１素子列７１０と、第２素子列７２０と、第３素子列７３０と、第４素子列７４０と、を備える。

第１素子列７１０は、Ａ相の正相信号であるＡ相信号を出力する。第２素子列７２０は、Ｂ相の正相信号であるＢ相信号を出力する。第３素子列７３０は、Ａ相の逆相信号であるＡＢ相信号を出力する。第４素子列７４０は、Ｂ相の逆相信号であるＢＢ相信号を出力する。
ここで、正相信号とは、相対移動量を検出するための差動の検出信号における正相の信号である。また、逆相信号とは、差動の検出信号における正相信号と対になる逆位相の検出信号である。対になる正相信号と逆相信号とは、理想的には位相が１８０°ずれた信号対となる。なお、以下の説明における図面では、Ａ相信号については「Ａ相」とし、ＡＢ相信号については「ＡＢ相」とし、Ｂ相信号については「Ｂ相」とし、ＢＢ相信号については「ＢＢ相」として示している。

また、エンコーダ１００は、受光部９から出力された検出信号（すなわち一対の正相信号と逆相信号）を差動の信号の入力とする第１信号入力部６００ａと第２信号入力部６００ｂと、２つの信号入力部６００ａ，６００ｂから出力された信号に基づきスケール２（図１１参照）と検出ヘッド３００との相対移動量を演算する演算手段８００と、を備える。
２つの信号入力部６００ａ，６００ｂは、受光部９からの検出信号として正相信号が入力される正相信号入力部６１０ａ，６１０ｂと、逆相信号が入力される逆相信号入力部６２０ａ，６２０ｂと、を備える。

第１信号入力部６００ａには、受光部９の第１素子列７１０から正相信号入力部６１０ａにＡ相信号が入力され、第３素子列７３０から逆相信号入力部６２０ａにＡＢ相信号が入力される。そして、第１信号入力部６００ａは、Ａ相信号とＡＢ相信号の差分である差分Ａ相信号（つまりＡ相信号－ＡＢ相信号）を演算手段８００に出力する。
第２信号入力部６００ｂには、受光部９の第２素子列７２０から正相信号入力部６１０ｂにＢ相信号が入力され、第４素子列７４０から逆相信号入力部６２０ｂにＢＢ相信号が入力される。そして、第２信号入力部６００ｂは、Ｂ相信号とＢＢ相信号の差分である差分Ｂ相信号（つまりＢ相信号－ＢＢ相信号）を演算手段８００に出力する。なお、図１０では、複数の素子列７１０～７４０から２つの信号入力部６００ａ，６００ｂへの入力について、正相信号を実線で示し、逆相信号を破線で示している。

図１１は、従来のエンコーダ１００において受光部９に対してスケール２が傾き角度θ＝０にて配置されている状態を示す上面図である。図１２は、従来のエンコーダ１００において受光部９に対してスケール２が傾き角度θ≠０にて配置されている状態を示す上面図である。具体的には、図１１と図１２は、スケール２側から受光部９をみたときの上面図である。

図１１に示すように、エンコーダ１００は、受光部９に対してスケール２が受光面９０と直交する軸を回転軸として回転し傾いて配置されることなく傾き角度θ＝０にて配置されていることが好ましい。このときのエンコーダ１００には、後述する傾いた干渉縞や検出信号のシフト量に関する問題は生じない。
しかしながら、図１２に示すように、組付け等の製造過程において、スケール２は、受光部９に対して受光面９０と直交する軸を回転軸として回転し傾き角度θ≠０にて配置されることがある。この場合、次のような影響が生じる。

受光部９に対してスケールが受光面と直交する軸を回転軸として回転し測定方向と直交する方向（Ｙ方向）に対して角度θ≠０にて傾いて配置されている場合、受光部９が有する受光面９０に生成される干渉縞もスケールの回転に応じて角度θ≠０にて生成される。受光部９が角度θ≠０の干渉縞を受光すると、Ｙ方向に並設される複数の素子列７１０～７４０から信号入力部６００ａ，６００ｂに入力される検出信号の位相も角度θ≠０の回転に応じてシフトする。各素子列７１０～７４０は、Ｙ方向の位置の違いにより、受光素子（不図示）にて検出される検出信号の位相のシフト量が異なる。このため、２つの信号入力部６００ａ，６００ｂに入力される検出信号に基づく２つの信号もシフトし、演算結果（相対移動量）に影響を及ぼす。

図１３は、従来のエンコーダ１００における２つの相に基づく差動信号の変動を示すグラフである。具体的には、図１３では、縦軸を２つの信号入力部６００ａ，６００ｂの出力電圧とし、横軸をスケール２に対する検出ヘッド３００の相対的な変位とする。また、図１４は、従来のエンコーダ１００における２つの相に基づく差動信号から演算されるリサージュ信号を示すグラフである。具体的には、図１４では、縦軸を差分Ｂ相信号とし、横軸を差分Ａ相信号とする。なお、図１３および図１４では、受光部９に対してスケールが角度θ≠０にて配置されているときのグラフを実線で示し、受光部９に対してスケールが角度θ＝０にて配置されているときのグラフを破線で示している。

受光部９に対してスケールが角度θ≠０にて配置されている場合、図１３に示すように、破線で示す角度θ＝０にてスケール２（図１１参照）が配置されている場合の変動と比較して、紙面右斜め下向き矢印方向および紙面左斜め上向き矢印方向にシフトするとともに出力電圧が小さくなる。そして、図１４に示すように、リサージュ信号は、破線で示す角度θ＝０にてスケール２が配置されている場合のリサージュ信号と比較して小さくなるとともに、その形状は楕円になる。演算手段８００は、この変形したリサージュ信号に基づき演算をし、演算結果として相対移動量を出力する。したがって、受光部９に対してスケールが角度θ≠０にて傾いて配置されていると、エンコーダ１００の精度が劣化するという問題がある。

本発明の目的は、受信部に対してスケールが受信面と直交する軸を回転軸として回転し傾いて配置されていたとしても精度劣化を抑制することができるエンコーダを提供することである。

本発明のエンコーダは、測定方向に沿って所定の周期で形成される目盛を有する板状のスケールと、測定方向に沿ってスケールと相対移動可能に設けられる検出ヘッドと、を備える。検出ヘッドは、スケールに向かって測定信号を送信する送信部と、スケールを介して送信部からの測定信号を受信する受信面を有し、受信面にて受信した測定信号を、スケールと検出ヘッドとの相対移動に応じて目盛の周期に対応して変化する検出信号であって、位相が異なる少なくとも２つの相の差動の検出信号に変換し出力する受信部と、を備える。受信面は、目盛に対応する周期にて測定方向に沿って配置される複数の受信素子を備える素子列を有し、複数の素子列を測定方向と直交する直交方向に沿って少なくとも４列並設する素子列群を備える。複数の素子列は、少なくとも２つの相のそれぞれについて、正相信号を出力する正相信号素子列と、逆相信号を出力する逆相信号素子列と、を備える。少なくとも２つの相は、所定の位相差にて測定方向に沿ってずらして配置される。素子列群内の複数の素子列は、基準位置から正相信号素子列までの直交方向における距離と、基準位置から逆相信号素子列までの直交方向における距離との和が、少なくとも２つの相の全ての相について等しくなる位置に配置されていることを特徴とする。なお、基準位置とは、受信面上の所定の位置のことをいう。

このような本発明によれば、素子列群内の複数の素子列は、基準位置から正相信号素子列までの直交方向における距離と、基準位置から逆相信号素子列までの直交方向における距離との和が、少なくとも２つの相の全ての相について等しくなる位置に配置されていることで、受信部に対してスケールが受信面と直交する軸を回転軸として回転し傾いて配置されることで生じる差動信号の位相差のずれを相殺することができる。したがって、エンコーダは、受信部に対してスケールが受信面と直交する軸を回転軸として回転し傾いて配置されていたとしても精度劣化を抑制することができる。

この際、正相信号素子列は、素子列群内の複数の素子列の半数であり受信面における直交方向に並設された前記複数の素子列の中央において前記測定方向に延びる中央線に対して一方側に配置されていることが好ましい。また、逆相信号素子列は、素子列群内の複数の素子列の半数であり受信面における直交方向に並設された前記複数の素子列の中央において前記測定方向に延びる中央線に対して他方側に配置されていることが好ましい。

このような構成によれば、正相信号素子列は、受信面における直交方向に並設された前記複数の素子列の中央において前記測定方向に延びる中央線に対して一方側に配置され、逆相信号素子列は、受信面における直交方向に並設された前記複数の素子列の中央において前記測定方向に延びる中央線に対して他方側に配置されていることで、設計を容易にすることができるとともに差動信号の振幅が小さくなることを抑制することができる。

この際、素子列群は、第１の素子列群と、第１の素子列群に対して受信面における直交方向に隣接して並設され、第１の素子列群内の複数の素子列とは異なる配置の複数の素子列を有する第２の素子列群と、を備えることが好ましい。そして、第１の素子列群の正相信号素子列は、第１の素子列群内の複数の素子列の半数であり第１の素子列群において直交方向に並設された前記複数の素子列の中央において前記測定方向に延びる中央線に対して一方側に配置され、第１の素子列群において直交方向の一端から中央に向かって所定の基準となる順番に配置されることが好ましい。ここで、「所定の基準となる順番」とは、例えば、２つの相がＡ相とＢ相の２相からなる場合にＡ相、Ｂ相の順番とするとよい。第１の素子列群の逆相信号素子列は、第１の素子列群内の複数の素子列の半数であり第１の素子列群において直交方向に並設された前記複数の素子列の中央において前記測定方向に延びる中央線に対して他方側に配置され、第１の素子列群において直交方向の他端から中央に向かって所定の基準となる順番に配置されていることが好ましい。また、第２の素子列群の正相信号素子列は、第２の素子列群内の複数の素子列の半数であり第２の素子列群において直交方向に並設された前記複数の素子列の中央において前記測定方向に延びる中央線に対して一方側に配置され、第２の素子列群において直交方向の一端から中央に向かって所定の基準となる順番とは逆順（上記の例の場合、Ｂ相、Ａ相の順番）に配置されることが好ましい。第２の素子列群の逆相信号素子列は、第２の素子列群内の複数の素子列の半数であり第２の素子列群において直交方向に並設された前記複数の素子列の中央において前記測定方向に延びる中央線に対して他方側に配置され、第２の素子列群において直交方向の他端から中央に向かって所定の基準となる順番とは逆順に配置されていることが好ましい。

このような構成によれば、受信部からの検出信号に基づく差動信号の振幅が小さくなることを抑制しつつ、第１の素子列群と第２の素子列群とを備えない場合と比較して、効率的に受信部に対してスケールが受信面と直交する軸を回転軸として回転し傾いて配置されることで生じる差動信号の位相差のずれを相殺することができる。

この際、素子列群は、受信面における直交方向に沿って複数配置されていることが好ましい。

このような構成によれば、受信面に送信されるスケールを介した測定信号の分布を均一化することができる。例えば、エンコーダが光学式であり、送信部が光源である場合は、スケールを介した受信面としての受光面に照射される光の光分布を均一化することができる。

この際、検出ヘッドは、スケールに向かって測定信号としての光を照射する送信部としての光源と、スケールを介して光源からの光を受光する受信面としての受光面を有し、受光面にて受光した光を、スケールと検出ヘッドとの相対移動に応じて目盛の周期に対応して変化する検出信号であって、位相が異なる少なくとも２つの相の差動の検出信号に変換し出力する受信部としての受光部と、を備える。受光面は、目盛に対応する周期にて測定方向に沿って配置される複数の受信素子としての受光素子を備える素子列を有し、複数の素子列を直交方向に沿って少なくとも４列並設する素子列群を備える光学式のエンコーダであることが好ましい。

このような構成によれば、エンコーダが光学式のエンコーダである場合に受信部（受光部）に対してスケールが受信面（受光面）と直交する軸を回転軸として回転し傾いて配置されていたとしても、その精度劣化を抑制することができる。

この際、エンコーダは、目盛に対応した周期にて測定方向に沿って形成される複数の格子を有する板状の格子板を備えることが好ましい。格子板は、スケールと受光部の間に配置されることが好ましい。受光部は、格子板を介した光を受光することが好ましい。

このような構成によれば、例えば所望の大きさよりも大きな受光素子しか用いることができない場合でも、その受光素子の上に格子板を配置することで、所望の大きさの受光素子が生成する干渉縞と略同様の干渉縞を生成させることができる。

第１実施形態に係るエンコーダを示す斜視図 前記エンコーダにおける受光部を示す平面図 前記エンコーダにおける受光部と信号入力部と演算手段とを示す概略図 前記エンコーダにおける検出信号の変動を示すグラフ 前記エンコーダにおける２つの相に基づく差動信号の変動を示すグラフ 前記エンコーダにおける２つの相に基づく差動信号から演算されるリサージュ信号を示すグラフ 第２実施形態に係るエンコーダにおける受光部を示す平面図 前記エンコーダにおける受光部と信号入力部と演算手段とを示す概略図 前記エンコーダにおける検出信号の変動を示すグラフ 従来のエンコーダにおける受光部と信号入力部と演算手段とを示す概略図 従来のエンコーダにおいて受光部に対してスケールが傾き角度θ＝０にて配置されている状態を示す上面図 従来のエンコーダにおいて受光部に対してスケールが傾き角度θ≠０にて配置されている状態を示す上面図 従来のエンコーダにおける２つの相に基づく差動信号の変動を示すグラフ 従来のエンコーダにおける２つの相に基づく差動信号から演算されるリサージュ信号を示すグラフ

〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態を図１から図５に基づいて説明する。
図１は、第１実施形態に係るエンコーダ１を示す斜視図である。
エンコーダ１は、図１に示すように、測定方向であるＸ方向に沿って形成される板状のスケール２と、Ｘ方向に沿ってスケール２と相対移動可能に設けられる検出ヘッド３と、を備える光学式のリニアエンコーダである。なお、以下の説明および各図面において、スケール２の測定方向であり長手方向をＸ方向とし、スケール２の短手方向をＹ方向とし、Ｘ方向およびＹ方向と直交する高さ方向をＺ方向と記す。

検出ヘッド３は、スケール２に向かって測定信号を送信する送信部４と、受信した測定信号を検出信号に変換し出力する受信部５と、を備える。本実施形態では、送信部４は、光源４としてスケール２に向かって測定信号としての光を照射する。また、受信部５は、受光部５として受光した光を検出信号に変換し出力する。検出ヘッド３は、スケール２に対してＸ方向に光源４及び受光部５と一体で進退可能に設けられている。リニアエンコーダは、検出ヘッド３をスケール２に沿って移動させることで、スケール２と検出ヘッド３との相対移動量から位置情報を取得する。

スケール２は、ガラス等で板状に形成されている。スケール２の一面には、Ｘ方向に沿って所定の周期ｇで形成される目盛２０が設けられている。目盛２０は、スケール２に形成される格子状の穴である。なお、目盛２０は、格子状の穴ではなく、例えば光を透過しない格子状に形成された膜等をスケール板に塗布することで形成されていてもよい。
光源４は、スケール２の一面に向かって平行光を照射する。光源４には、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）が用いられている。なお、光源４は、ＬＥＤに限らず、半導体レーザやヘリウムネオンレーザ等、受光部５において干渉縞を生じさせることができれば、どのような光源を採用してもよい。また、図１において、光源４から照射された光の光路は矢印にて記す。

受光部５は、スケール２の板面であるＸＹ平面と平行に配置されている。受光部５は、スケール２を介して光源４からの光を受光する受信面としての受光面５０を有する。
受光部５は、スケール２を介した光を受光しその光によって生成された干渉縞から検出信号を検出する。本実施形態では、干渉縞は、スケール２の短手方向であるＹ方向に沿って受光部５上の受光面５０に生成される。そして、受光部５には、ＰＤＡ(Photo Diode Array)が用いられる。ＰＤＡは、複数の干渉縞を１度に測定することができる性質を持つ検出器である。なお、受光部５はＰＤＡに限らず、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）等の任意の検出器を用いてもよい。

図２は、エンコーダ１における受光部５を示す平面図である。
以下、受光部５の詳細について説明する。
受光部５は、受光面５０にて受光した光に基づいて、スケール２（図１参照）と検出ヘッド３との相対移動に応じて目盛２０（図１参照）の周期に対応して変化する検出信号を出力する。検出信号は、位相が異なる２つの相（すなわち、Ａ相とＢ相）の検出信号を含み、各相の検出信号は、それぞれ差動信号である。本実施形態では、検出信号は、Ａ相の正相信号であるＡ相信号と、Ａ相の逆相信号であるＡＢ相信号と、Ｂ相の正相信号であるＢ相信号と、およびＢ相の逆相信号であるＢＢ相信号と、を含む。

図２に示すように、受光面５０は、素子列７１～７４を有する。各素子列７１～７４は、目盛２０に対応する周期にて測定方向（Ｘ方向）に沿って配置される複数の受信素子としての受光素子５００を備える。複数の素子列７１～７４は、測定方向と直交する直交方向（Ｙ方向）に沿って並設されている。
また、受光面５０は、複数の素子列７１～７４の４列を１つの群とする素子列群７を備える。素子列群７は、少なくとも４列かつ偶数列の素子列７１～７４を有する。素子列群７は、受光面５０におけるＹ方向に沿って複数配置されている。

図３は、エンコーダ１における受光部５と信号入力部６ａ，６ｂと演算手段８とを示す概略図である。
図３に示すように、素子列群７は、＋Ｙ側（紙面上部）から－Ｙ側（紙面下部）に向かって順に、第１素子列７１と、第２素子列７２と、第３素子列７３と、第４素子列７４と、を備える。複数の素子列７１～７４は、Ｙ方向に沿って所定のピッチＰにて配置されている。複数の素子列７１～７４は、２つの相のそれぞれについて、正相信号を出力する正相信号素子列（第１素子列７１，第２素子列７２）と、逆相信号を出力する逆相信号素子列（第３素子列７３，第４素子列７４）と、を備える。

第１素子列７１は、Ａ相の正相信号であるＡ相信号を出力する。第２素子列７２は、Ｂ相の正相信号であるＢ相信号を出力する。第３素子列７３は、Ｂ相の逆相信号であるＢＢ相信号を出力する。第４素子列７４は、Ａ相の逆相信号であるＡＢ相信号を出力する。したがって、第１素子列７１と第２素子列７２は、本発明における正相信号素子列に相当する。また、第３素子列７３と第４素子列７４は、本発明における逆相信号素子列に相当する。

また、複数の素子列７１～７４は、所定の位相差にてＸ方向に沿ってずらして配置されている。具体的には、Ａ相信号を基準にすると、Ｂ相信号は９０°、ＡＢ相信号は１８０°、ＢＢ相信号は２７０°の位相差にて配置される。このため、第１素子列７１に対して第２素子列７２は９０°の位相差、第１素子列７１に対して第３素子列７３は２７０°の位相差、第１素子列７１に対して第４素子列７４は１８０°の位相差にて、Ｘ方向に沿ってずらして配置されている。

正相信号素子列である第１素子列７１と第２素子列７２は、素子列群７内の複数（４列）の素子列７１～７４の半数（２列）である。第１素子列７１と第２素子列７２は、受光面５０におけるＹ方向に並設された素子列の中央においてＸ方向に延びる中央線に対して一方側（＋Ｙ側）に配置されている。中央線は、図３においてＸ軸として示されている。また、逆相信号素子列である第３素子列７３と第４素子列７４は、素子列群７内の複数（４列）の素子列７１～７４の半数（２列）である。第３素子列７３と第４素子列７４は、中央線に対して他方側（－Ｙ側）に配置されている。

また、エンコーダ１は、受光部５から出力された検出信号を差動信号の入力とする第１信号入力部６ａと第２信号入力部６ｂと、２つの信号入力部６ａ，６ｂから出力された差動信号に基づきスケール（図１参照）と検出ヘッド３との相対移動量を演算する演算手段８と、を備える。

２つの信号入力部６ａ，６ｂは、受光部５からの検出信号として正相信号が入力される正相信号入力部６１ａ，６１ｂと、逆相信号が入力される逆相信号入力部６２ａ，６２ｂと、を備える。
第１信号入力部６ａには、受光部５の第１素子列７１から正相信号入力部６１ａにＡ相信号が入力され、第４素子列７４から逆相信号入力部６２ａにＡＢ相信号が入力される。そして、第１信号入力部６ａは、Ａ相信号とＡＢ相信号の差分である差分Ａ相信号（つまりＡ相信号－ＡＢ相信号）を演算手段８に出力する。
第２信号入力部６ｂには、受光部５の第２素子列７２から正相信号入力部６１ｂにＢ相信号が入力され、第３素子列７３から逆相信号入力部６２ｂにＢＢ相信号が入力される。そして、第２信号入力部６ｂは、Ｂ相信号とＢＢ相信号の差分である差分Ｂ相信号（つまりＢ相信号－ＢＢ相信号）を演算手段８に出力する。なお、以下の説明における図では、複数の素子列７１～７４から２つの信号入力部６ａ，６ｂへの入力について、正相信号を実線で示し、逆相信号を破線で示している。

ここで、前述のように、エンコーダ１は、受光部５に対してスケール２が傾き角度θ＝０にて配置されていることが好ましい（図１１参照）。スケール２が傾き角度θ＝０にて配置されていることで、測定に際して理想的な干渉縞を受光面５０上に生成することができ、安定した測定結果を得ることができるからである。しかしながら、エンコーダ１は、受光部５に対してスケール２が傾き角度θ≠０にて配置されていたとしても（図１２参照）、その影響を受けにくくすることができる。以下、受光部５の構成により、受光部５に対してスケール２が傾き角度θ≠０にて配置されていたとしてもその影響を受けにくくすることができる原理について説明する。

素子列群７内の複数の素子列７１～７４は、基準位置から正相信号素子列（第１素子列７１，第２素子列７２）までの＋Ｙ方向における距離と、基準位置から逆相信号素子列（第３素子列７３，第４素子列７４）までの－Ｙ方向における距離との和が、全ての相について等しくなる位置に配置されている。
ここで、基準位置とは、受光面５０上の所定の位置のことをいい、本実施形態では、図中のＸ軸を基準位置として説明する。
第１素子列７１は、基準位置から＋Ｙ方向に＋３Ｐ／２の距離に位置している。第２素子列７２は、基準位置から＋Ｙ方向に＋Ｐ／２の距離に位置している。第３素子列７３は、基準位置から－Ｙ方向に－Ｐ／２の距離に位置している。第４素子列７４は、基準位置から－Ｙ方向に－３Ｐ／２の距離に位置している。

ここで、図１０に示す従来のエンコーダ１００においても同様に、第１素子列７１０は、基準位置から＋Ｙ方向に＋３Ｐ／２の距離に位置されている。第２素子列７２０は、基準位置から＋Ｙ方向に＋Ｐ／２の距離に位置している。第３素子列７３０は、基準位置から－Ｙ方向に－Ｐ／２の距離に位置している。第４素子列７４０は、基準位置から－Ｙ方向に－３Ｐ／２の距離に位置している。
そして、差分Ａ相信号の入力となる、Ａ相信号を出力する第１素子列７１０とＡＢ相信号を出力する第３素子列７３０との基準位置までの距離の和は、式（１）のようになる。また、差分Ｂ相信号の入力となる、Ｂ相信号を出力する第２素子列７２０とＢＢ相信号を出力する第４素子列７４０との基準位置までの距離の和は、式（２）のようになる。

（＋３Ｐ／２）＋（－Ｐ／２）＝＋Ｐ ・・・（１）
（＋Ｐ／２）＋（－３Ｐ／２）＝－Ｐ ・・・（２）

式（１）と式（２）に示すように、従来のエンコーダ１００では、基準位置から正相信号素子列（第１素子列７１０，第２素子列７２０）までの＋Ｙ方向における距離と、基準位置から逆相信号素子列（第３素子列７３０，第４素子列７４０）までの－Ｙ方向における距離との和は、差分Ａ相信号と差分Ｂ相信号とでは異なる位置に配置されていることになる。

これに対して、図３に示すエンコーダ１では、差分Ａ相信号の入力となる、Ａ相信号を出力する第１素子列７１とＡＢ相信号を出力する第４素子列７４との基準位置までの距離の和は、式（３）のようになる。また、差分Ｂ相信号の入力となる、Ｂ相信号を出力する第２素子列７２とＢＢ相信号を出力する第３素子列７３との基準位置までの距離の和は、式（４）のようになる。

（＋３Ｐ／２）＋（－３Ｐ／２）＝０ ・・・（３）
（＋Ｐ／２）＋（－Ｐ／２）＝０ ・・・（４）

式（３）と式（４）に示すように、エンコーダ１では、基準位置から正相信号素子列（第１素子列７１，第２素子列７２）までの＋Ｙ方向における距離と、基準位置から逆相信号素子列（第３素子列７３，第４素子列７４）までの－Ｙ方向における距離との和は、差分Ａ相信号と差分Ｂ相信号とで等しくなる位置に配置されている。このように複数の素子列７１～７４が配置されていることで、受光部５に対してスケール２（図１参照）が受光面５０と直交する軸を回転軸として回転し測定方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｙ方向）に対して角度θ≠０にて傾いて配置されている場合、次のような効果を得ることができる。

図１２に示すように、従来のエンコーダ１００においてスケール２が角度θにて傾いて配置されている場合、差分Ａ相信号に関する式（５）と差分Ｂ相信号に関する式（６）に示すようなスケールの傾き角度θに由来する位相差を含む干渉縞が生成される。受光部９がこの干渉縞を受光すると、Ｙ方向に並設される複数の素子列７１０～７４０から信号入力部６００ａ，６００ｂに入力される検出信号の位相もシフトする。各素子列７１０～７４０は、Ｙ方向の位置の違いにより、受光素子にて検出される検出信号の位相のシフト量が異なるため、２つの差動信号もシフトし、演算結果（相対移動量）に影響が出る。

（－３Ｐ／２×θ）＋（Ｐ／２×θ）＝－Ｐ・θ ・・・（５）
（－Ｐ／２×θ）＋（３Ｐ／２×θ）＝＋Ｐ・θ ・・・（６）

これに対して、図３に示すように、エンコーダ１においてスケール２（図１参照）が角度θにて傾いて配置されていたとしても、差分Ａ相信号に関する式（７）と差分Ｂ相信号に関する式（８）に示すように、スケール２の傾き角度θに由来する２つの差動信号のシフト量が相殺される。

（－３Ｐ／２×θ）＋（３Ｐ／２×θ）＝０ ・・・（７）
（－Ｐ／２×θ）＋（Ｐ／２×θ）＝０ ・・・（８）

図４は、エンコーダ１における検出信号の変動を示すグラフである。具体的には、図４では、縦軸を出力電圧とし、横軸を変位とする。また、図５は、エンコーダ１における２つの相に基づく差動信号の変動を示すグラフである。具体的には、図５では、縦軸を２つの信号入力部６ａ，６ｂの出力電圧とし、横軸をスケール２に対する検出ヘッド３の相対的な変位とする。また、図６は、エンコーダ１における２つの相に基づく差動信号から演算されるリサージュ信号を示すグラフである。具体的には、図６では、縦軸を差分Ｂ相信号とし、横軸を差分Ａ相信号とする。なお、図４と図５と図６とでは、受光部５に対してスケール２（図１参照）が角度θ≠０にて配置されているときのグラフを実線で示し、受光部５に対してスケール２が角度θ＝０にて配置されているときのグラフを破線で示している。
以下、受光部５から信号入力部６ａ，６ｂに出力される検出信号の変動と、信号入力部６ａ，６ｂから演算手段８に出力される差分Ａ相信号と差分Ｂ相信号との変動と、について説明する。

図４に示すように、受光部５に対してスケール２（図１参照）が傾き角度θ≠０にて配置されている場合、スケール２が傾き角度θ＝０にて配置されている場合と比較して、第１素子列７１から入力されるＡ相信号は、位相が－３Ｐ／２×θずれる。また、第２素子列７２から入力されるＢ相信号は、位相が－Ｐ／２×θずれる。第３素子列７３から入力されるＢＢ相信号は、位相が＋Ｐ／２×θずれる。第４素子列７４から入力されるＡＢ相信号は、位相が＋３Ｐ／２×θずれる。

この状態において差分Ａ相信号を出力する信号入力部６ａ（図３参照）には、正相信号入力部６１ａ（図３参照）へ第１素子列７１から位相が－３Ｐ／２×θずれたＡ相信号が入力され、逆相信号入力部６２ａへ第４素子列７４から位相が＋３Ｐ／２×θずれたＡＢ相信号が入力される。そして、差分Ａ相信号への変換過程において式（７）の演算がされＡ相信号とＡＢ相信号との位相のずれが相殺されて、差分Ａ相信号における位相のずれはゼロになる。
また、差分Ｂ相信号を出力する信号入力部６ｂ（図３参照）には、正相信号入力部６１ｂ（図３参照）へ第２素子列７２から位相が－Ｐ／２×θずれたＢ相信号が入力され、逆相信号入力部６２ｂへ第３素子列７３から位相が＋Ｐ／２×θずれたＢＢ相信号が入力される。そして、差分Ｂ相信号への変換過程において式（８）の演算がされＢ相信号とＢＢ相信号との位相のずれが相殺されて、差分Ｂ相信号における位相のずれはゼロになる。

差分Ａ相信号における位相のずれと差分Ｂ相信号における位相のずれは、双方ともにゼロとなり同じになる。このため、スケール２の傾き角度θ＝０のときとスケール２の傾き角度θ≠０のときとで差分Ａ相信号と差分Ｂ相信号との位相差は変わらず、受光面５０に生成される干渉縞もスケール２の傾き角度θ＝０のときの干渉縞に近似した干渉縞が生成される。

したがって、図５に示すように、２つの信号入力部６ａ，６ｂ（図３参照）から出力される差分Ａ相信号および差分Ｂ相信号は、スケール２（図１参照）の傾き角度θ＝０のときと比較して出力電圧は小さくなるものの、θ＝０のときの位相差（すなわち９０°の位相差）が保たれた差分Ａ相信号および差分Ｂ相信号として演算手段８に出力される。
そして、図６に示すように、２つの信号入力部６ａ，６ｂから出力される差分Ａ相信号および差分Ｂ相信号に基づいて演算手段８にて演算されたリサージュ信号は、スケール２が傾き角度θ＝０にて配置されている場合と比較して振幅が小さく、扁平率の高い楕円形のリサージュ信号となるものの、図１４に示す従来のエンコーダ１００におけるリサージュ信号と比較して、真円に近いリサージュ信号となる。
これにより、エンコーダ１は、受光部５に対してスケール２が受光面５０と直交する軸を回転軸として回転し傾いて配置されていたとしても精度劣化を抑制することができる。

このような第１実施形態によれば、以下の作用・効果を奏することができる。
（１）素子列群７内の複数の素子列７１～７４は、基準位置から正相信号素子列（第１素子列７１，第２素子列７２）までの直交方向（＋Ｙ方向）における距離と、基準位置から逆相信号素子列（第３素子列７３，第４素子列７４）までの直交方向（－Ｙ方向）における距離との和が、差分Ａ相信号と差分Ｂ相信号とについて等しくなる位置に配置されていることで、受光部５に対してスケール２が受光面５０と直交する軸を回転軸として回転し傾いて配置されることで生じる差動信号の位相差のずれを相殺することができる。したがって、エンコーダ１は、受光部５に対してスケール２が受光面５０と直交する軸を回転軸として回転し傾いて配置されていたとしても精度劣化を抑制することができる。
（２）正相信号素子列（第１素子列７１，第２素子列７２）は、受光面５０におけるＹ方向に並設された素子列の中央にある中心にある中央線に対して＋Ｙ側に配置され、逆相信号素子列（第３素子列７３，第４素子列７４）は、中央線に対して－Ｙ側に配置されていることで、設計を容易にすることができるとともに差動信号の振幅が小さくなることを抑制することができる。
（３）素子列群７は、受光面５０におけるＹ方向に沿って複数配置されていることで受光面５０に照射されるスケール２を介した光による光分布を均一化することができる。

〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態を図７から図９に基づいて説明する。なお、以下の説明では、既に説明した部分については、同一符号を付してその説明を省略する。

図７は、第２実施形態に係るエンコーダ１Ａにおける受光部５Ａを示す平面図である。
前記第１実施形態では、素子列群７において、第１素子列７１はＡ相信号を正相信号入力部６１に入力し、第２素子列７２はＢ相信号を正相信号入力部６１に入力し、第３素子列７３はＢＢ相信号を逆相信号入力部６２に入力し、第４素子列７４はＡＢ相信号を逆相信号入力部６２に入力していた。
第２実施形態では、図７に示すように、受光面５０Ａは、第１実施形態における素子列７と同様の第１の素子列群７と、第１の素子列群７に対して受光面５０Ａにおける直交方向であるＹ方向に隣接して並設される第２の素子列群７Ａと、を備える点で前記第１実施形態と異なる。

以下、受光部５Ａの詳細について説明する。
素子列群は、第１の素子列群７と、第１の素子列群７に対して受光面５０における直交方向（Ｙ方向）に隣接して並設される第２の素子列群７Ａと、を備える。
第２の素子列群７Ａは、第１の素子列群７内の複数の素子列７１～７４とは異なる配置の少なくとも４列かつ偶数列の複数の素子列７５～７８を有する。複数の素子列７５～７８は、測定方向と直交する直交方向（Ｙ方向）に沿って並設されている。

ここで、前記第１実施形態では、素子列群７は、受光面５０におけるＹ方向に沿って複数配置されていた。
第２実施形態では、第１の素子列群７と第２の素子列群７Ａとを一組の素子列群７，７Ａとし、その一組の素子列群７，７Ａは、受光面５０ＡにおけるＹ方向に沿って複数組、配置されている点で前記第１実施形態と異なる。具体的には、第１の素子列７と、第２素子列７Ａとは、受光面５０ＡにおけるＹ方向に沿って交互に繰り返し配置されている。

図８は、エンコーダ１Ａにおける受光部５Ａと信号入力部６ａ，６ｂと演算手段８とを示す概略図である。
図８に示すように、第２の素子列群７Ａは、＋Ｙ側（紙面上部）から－Ｙ側（紙面下部）に向かって順に、第５素子列７５と、第６素子列７６と、第７素子列７７と、第８素子列７８と、を備える。複数の素子列７５～７８は、Ｙ方向に沿って所定のピッチＰにて配置されている。

複数の素子列７５～７８は、２つの相のそれぞれについて、正相信号を出力する正相信号素子列（第５素子列７５，第６素子列７６）と、逆相信号を出力する逆相信号素子列（第７素子列７７，第８素子列７８）と、を備える。
また、複数の素子列７５～７８は、所定の位相差にてＸ方向に沿ってずらして配置されている。具体的には、第５素子列７５に対して第６素子列７６は９０°の位相差、第５素子列７５に対して第７素子列７７は２７０°の位相差、第５素子列７５に対して第８素子列７８は１８０°の位相差にて、Ｘ方向に沿ってずらして配置されている。

第５素子列７５は、Ｂ相の正相信号であるＢ相信号を出力する。第６素子列７６は、Ａ相の正相信号であるＡ相信号を出力する。第７素子列７７は、Ａ相の逆相信号であるＡＢ相信号を出力する。第８素子列７８は、Ｂ相の逆相信号であるＢＢ相信号を出力する。したがって、第５素子列７５と第６素子列７６は、本発明における正相信号素子列に相当する。また、第７素子列７７と第８素子列７８は、本発明における逆相信号素子列に相当する。

第１の素子列群７において、正相信号素子列（第１素子列７１，第２素子列７２）は、第１の素子列群７内の複数（４列）の素子列７１～７４の半数（２列）である。正相信号素子列（第１素子列７１，第２素子列７２）は、第１の素子列群７においてＹ方向に並設された第１の素子列群７における素子列の中央にある中央線に対して＋Ｙ側に配置されている。また、正相信号素子列（第１素子列７１，第２素子列７２）は、第１の素子列群７においてＹ方向の一端（紙面上部）から中央に向かって（紙面上で下向きに）所定の基準となる順番に配置されている。本実施形態では、「正相信号素子列の所定の基準となる順番」は、Ａ相、Ｂ相の順番とする。

また、第２の素子列群７Ａにおいて、正相信号素子列（第５素子列７５，第６素子列７６）は、第２の素子列群７Ａ内の複数（４列）の素子列７５～７８の半数（２列）である。正相信号素子列（第５素子列７５，第６素子列７６）は、第２の素子列群７ＡにおいてＹ方向に並設された第２の素子列群７Ａにおける素子列の中央にある中央線に対して＋Ｙ側に配置されている。また、正相信号素子列（第５素子列７５，第６素子列７６）は、第２の素子列群７ＡにおいてＹ方向の一端（紙面上部）から中央に向かって（紙面上で下向きに）所定の基準となる順番とは逆順に配置されている。

具体的には、「正相信号素子列の所定の基準となる順番」は、Ａ相、Ｂ相の順番としているため、「正相信号素子列の所定の基準となる順番とは逆順」は、Ｂ相、Ａ相の順番となる。したがって、第１の素子列群７の正相信号素子列が、Ｙ方向の一端（紙面上部）から中央に向かって（紙面上で下向きに）、Ａ相信号を出力する第１素子列７１、Ｂ相信号を出力する第２素子列７２、の順番で配置されている場合、第２の素子列群７Ａの正相信号素子列は、Ｙ方向の一端（紙面上部）から中央に向かって（紙面上で下向きに）、Ｂ相信号を出力する第５素子列７５、Ａ相信号を出力する第６素子列７６、の順番に配置され、２つの相の配置される順序が逆順となるように配置される。

第１の素子列群７において、逆相信号素子列（第３素子列７３，第４素子列７４）は、第１の素子列群７（４列）内の複数の素子列７１～７４の半数（２列）である。逆相信号素子列（第３素子列７３，第４素子列７４）は、第１の素子列群７においてＹ方向に並設された第１の素子列群７における素子列の中央にある中央線に対して－Ｙ側に配置されている。また、逆相信号素子列（第３素子列７３，第４素子列７４）は、第１の素子列群７においてＹ方向の他端（紙面下部）から中央に向かって（紙面上で上向きに）所定の基準となる順番に配置されている。本実施形態では、「逆相信号素子列の所定の基準となる順番」は、ＡＢ相、ＢＢ相の順番とする。

また、第２の素子列群７Ａにおいて、逆相信号素子列（第７素子列７７，第８素子列７８）は、第２の素子列群７Ａ内の複数（４列）の素子列７５～７８の半数（２列）である。逆相信号素子列（第７素子列７７，第８素子列７８）は、第２の素子列群７ＡにおいてＹ方向に並設された第２の素子列群７Ａにおける素子列の中央にある中央線に対して－Ｙ側に配置されている。また、逆相信号素子列（第７素子列７７，第８素子列７８）は、第２の素子列群７ＡにおいてＹ方向の他端（紙面下部）から中央に向かって（紙面上で上向きに）所定の基準となる順番とは逆順に配置されている。

具体的には、「逆相信号素子列の所定の基準となる順番」は、ＡＢ相、ＢＢ相の順番としているため、「逆相信号素子列の所定の基準となる順番とは逆順」は、ＢＢ相、ＡＢ相の順番となる。したがって、第１の素子列群７の逆相信号素子列が、Ｙ方向の他端（紙面下部）から中央に向かって（紙面上で上向きに）、ＡＢ相信号を出力する第４素子列７４、ＢＢ相信号を出力する第３素子列７３、の順番で配置されている場合、第２の素子列群７Ａの逆相信号素子列は、Ｙ方向の他端（紙面下部）から中央に向かって（紙面上で上向きに）、ＢＢ相信号を出力する第８素子列７８、ＡＢ相信号を出力する第７素子列７７、の順番に配置され、２つの相の配置される順序が逆順となるように配置されている。

すなわち、第１の素子列群７において複数の素子列７１～７４は、＋Ｙ側から－Ｙ側に向かって、その出力する検出信号が、Ａ相信号、Ｂ相信号、ＢＢ相信号、ＡＢ相信号と、所定の基準となる順番で配置されている。そして、第２の素子列群７Ａにおいて複数の素子列７５～７８は、＋Ｙ側から－Ｙ側に向かって、その出力する検出信号が、Ｂ相信号、Ａ相信号、ＡＢ相信号、ＢＢ相信号と、所定の基準となる順番の逆順となるように配置されている。

２つの信号入力部６ａ，６ｂにおいて、第１信号入力部６ａには、受光部５の第１素子列７１および第６素子列７６から正相信号入力部６１ａにＡ相信号が入力され、第４素子列７４および第７素子列７７から逆相信号入力部６２ａにＡＢ相信号が入力される。そして、第１信号入力部６ａは、Ａ相信号とＡＢ相信号の差分である差分Ａ相信号（つまりＡ相信号－ＡＢ相信号）を演算手段８に出力する。
第２信号入力部６ｂには、受光部５の第２素子列７２および第５素子列７５から正相信号入力部６１ｂにＢ相信号が入力され、第３素子列７３および第８素子列７８から逆相信号入力部６２ｂにＢＢ相信号が入力される。そして、第２信号入力部６ｂは、Ｂ相信号とＢＢ相信号の差分である差分Ｂ相信号（つまりＢ相信号－ＢＢ相信号）を演算手段８に出力する。

第１の素子列群７および第２の素子列７Ａ内の複数の素子列７１～７８は、基準位置から正相信号素子列（第１素子列７１，第２素子列７２，第５素子列７５，第６素子列７６）までのＹ方向における距離と、基準位置から逆相信号素子列（第３素子列７３，第４素子列７４，第７素子列７７，第８素子列７８）までのＹ方向における距離との和が、２つの相の全ての相について等しくなる位置に配置されている。

第１素子列７１は、基準位置から＋Ｙ方向に＋７Ｐ／２の距離に位置している。第２素子列７２は、基準位置から＋Ｙ方向に＋５Ｐ／２の距離に位置している。第３素子列７３は、基準位置から＋Ｙ方向に＋３Ｐ／２の距離に位置している。第４素子列７４は、基準位置から＋Ｙ方向に＋Ｐ／２の距離に位置している。第５素子列７５は、基準位置から－Ｙ方向に－Ｐ／２の距離に位置している。第６素子列７６は、基準位置から－Ｙ方向に－３Ｐ／２の距離に位置している。第７素子列７７は、基準位置から－Ｙ方向に－５Ｐ／２の距離に位置している。第８素子列７８は、基準位置から－Ｙ方向に－７Ｐ／２の距離に位置している。

エンコーダ１Ａでは、差分Ａ相信号の入力となる、Ａ相信号を出力する第１素子列７１および第６素子列７６と、ＡＢ相信号を出力する第４素子列７４および第７素子列７７と、の基準位置までの距離の和は、式（９）のようになる。また、差分Ｂ相信号の入力となる、Ｂ相信号を出力する第２素子列７２および第５素子列７５と、ＢＢ相信号を出力する第３素子列７３および第８素子列７８と、の基準位置までの距離の和は、式（１０）のようになる。

（＋７Ｐ／２）＋（－３Ｐ／２）＋（＋Ｐ／２）＋（－５Ｐ／２）＝０ ・・・（９）
（＋５Ｐ／２）＋（－Ｐ／２）＋（＋３Ｐ／２）＋（－７Ｐ／２）＝０・・・（１０）

式（９）と式（１０）に示すように、エンコーダ１Ａでは、基準位置から正相信号素子列（第１素子列７１，第２素子列７２，第５素子列７５，第６素子列７６）までのＹ方向における距離と、基準位置から逆相信号素子列（第３素子列７３，第４素子列７４，第７素子列７７，第８素子列７８）までのＹ方向における距離との和は、差分Ａ相信号と差分Ｂ相信号とで等しくなる位置に配置されている。このように複数の素子列７１～７８が配置されていることで、受光部５Ａに対してスケール２（図１参照）が受光面５０Ａと直交する軸を回転軸として回転し測定方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｙ方向）に対して角度θ≠０にて傾いて配置されている場合、次のような効果を得ることができる。

エンコーダ１Ａにおいてスケール２（図１参照）が角度θにて傾いて配置されていたとしても、差分Ａ相信号に関する式（１１）と差分Ｂ相信号に関する式（１２）に示すように、スケール２の傾き角度θに由来する２つの差動信号のシフト量が相殺される。

（－７Ｐ／２×θ）＋（－Ｐ／２×θ）＋（３Ｐ／２×θ）＋（５Ｐ／２×θ）＝０ ・・・（１１）
（－５Ｐ／２×θ）＋（－３Ｐ／２×θ）＋（Ｐ／２×θ）＋（７Ｐ／２×θ）＝０ ・・・（１２）

図９は、エンコーダ１Ａにおける検出信号の変動を示すグラフである。具体的には、図９では、縦軸を出力電圧とし、横軸を変位とする。なお、図９では、受光部５Ａに対してスケール２（図１参照）が角度θ≠０にて配置されているときのグラフを実線で示し、受光部５Ａに対してスケール２が角度θ＝０にて配置されているときのグラフを破線で示している。
以下、受光部５Ａから信号入力部６ａ，６ｂに出力される検出信号の変動と、信号入力部６ａ，６ｂから演算手段８に出力される差分Ａ相信号と差分Ｂ相信号との変動と、について説明する。

図９に示すように、受光部５Ａに対してスケール２（図１参照）が傾き角度θ≠０にて配置されている場合、スケール２が傾き角度θ＝０にて配置されている場合と比較して、第１素子列７１から入力されるＡ相信号は、位相が－７Ｐ／２×θずれる。また、第２素子列７２から入力されるＢ相信号は、位相が－５Ｐ／２×θずれる。第３素子列７３から入力されるＢＢ相信号は、位相が－３Ｐ／２×θずれる。第４素子列７４から入力されるＡＢ相信号は、位相が－Ｐ／２×θずれる。第５素子列７５から入力されるＢ相信号は、位相が＋Ｐ／２×θずれる。第６素子列７６から入力されるＡ相信号は、位相が＋３Ｐ／２×θずれる。第７素子列７７から入力されるＡＢ相信号は、位相が＋５Ｐ／２×θずれる。第８素子列７８から入力されるＢＢ相信号は、位相が＋７Ｐ／２×θずれる。

この状態において差分Ａ相信号を出力する信号入力部６ａ（図８参照）には、正相信号入力部６１ａ（図８参照）へ第１素子列７１から位相が－７Ｐ／２×θずれたＡ相信号および第６素子列７６から位相が＋３Ｐ／２×θずれたＡ相信号が入力され、逆相信号入力部６２ａへ第４素子列７４から位相が－Ｐ／２×θずれたＡＢ相信号および第７素子列７７から位相が＋５Ｐ／２×θずれたＡＢ相信号が入力される。そして、差分Ａ相信号への変換過程において式（１１）の演算がされＡ相信号とＡＢ相信号との位相のずれが相殺されて、差分Ａ相信号における位相のずれはゼロになる。

また、差分Ｂ相信号を出力する信号入力部６ｂ（図８参照）には、正相信号入力部６１ｂ（図８参照）へ第２素子列７２から位相が－５Ｐ／２×θずれたＢ相信号および第５素子列７５から位相が＋Ｐ／２×θずれたＢ相信号が入力され、逆相信号入力部６２ｂへ第３素子列７３から位相が－３Ｐ／２×θずれたＢＢ相信号および第８素子列７８から位相が＋７Ｐ／２×θずれたＢＢ相信号が入力される。そして、差分Ｂ相信号への変換過程において式（１２）の演算がされＢ相信号とＢＢ相信号との位相のずれが相殺されて、差分Ｂ相信号における位相のずれはゼロになる。

差分Ａ相信号における位相のずれと差分Ｂ相信号における位相のずれは、双方ともにゼロとなり同じになる。このため、スケール２の傾き角度θ＝０のときとスケール２の傾き角度θ≠０のときとで差分Ａ相信号と差分Ｂ相信号との位相差は変わらず、受光面５０Ａに生成される干渉縞もスケール２の傾き角度θ＝０のときの干渉縞に近似した干渉縞が生成される。

したがって、図５に示すように、２つの信号入力部６ａ，６ｂ（図８参照）から出力される差分Ａ相信号および差分Ｂ相信号は、スケール２（図１参照）の傾き角度θ＝０のときと比較して出力電圧は小さくなるものの、θ＝０のときの位相差（すなわち９０°の位相差）が保たれた差分Ａ相信号および差分Ｂ相信号として演算手段８に出力される。
そして、図６に示すように、２つの信号入力部６ａ，６ｂから出力される差分Ａ相信号および差分Ｂ相信号に基づいて演算手段８にて演算されたリサージュ信号は、スケール２が傾き角度θ＝０にて配置されている場合と比較して振幅が小さく、扁平率の高い楕円形のリサージュ信号となるものの、図１４に示す従来のエンコーダ１００におけるリサージュ信号と比較して、真円に近いリサージュ信号となる。なお、第２実施形態のエンコーダ１Ａにおけるリサージュ信号は、第１実施形態のエンコーダ１におけるリサージュ信号と比較してより真円に近いリサージュ信号となる。
これにより、エンコーダ１Ａは、受光部５Ａに対してスケール２が受光面５０Ａと直交する軸を回転軸として回転し傾いて配置されていたとしても精度劣化を抑制することができる。

第２実施形態においても、前記第１実施形態における（１）～（３）と同様の作用、効果を奏することができる他、以下の作用、効果を奏することができる。
（４）受光部５Ａからの検出信号に基づく差動信号の振幅が小さくなることを抑制しつつ、第１の素子列群７と第２の素子列群７Ａとを備えない場合と比較して、効率的に受光部５Ａに対してスケール２が受光面５０Ａと直交する軸を回転軸として回転し傾いて配置されることで生じる差動信号の位相差のずれを相殺することができる。

〔実施形態の変形〕
なお、本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記各実施形態では、リニアエンコーダであるエンコーダ１，１Ａに本発明を用いる場合を説明したが、エンコーダであれば、検出器の形式や検出方式等は特に限定されるものではない。

具体的には、前記各実施形態では、検出ヘッド３，３Ａは、スケール２に向かって測定信号としての光を照射する送信部としての光源４と、スケール２を介して光源４からの光を受光する受信面としての受光面５０，５０Ａを有する受信部としての受光部５，５Ａと、を備え、受光面５０，５０Ａは、複数の受信素子としての受光素子５００を備える素子列を有する光学式のエンコーダ１，１Ａであったが、エンコーダは、光学式ではなく、静電容量式や電磁誘導式など、他の検出方式のエンコーダであってもよい。この際、測定信号を送信する送信部や、受信面を有する受信部、複数の受信素子などは、静電容量式や電磁誘導式などのエンコーダにおいて同様の機能を有するものであればよい。例えば、電磁誘導式のエンコーダにおいて、送信部は目盛であるコイルを励磁させる測定信号に相当する磁力を送信し、受信部は、複数の受信素子に相当する複数の受信コイルを有し、コイルの磁束の変化を受信することができればよい。

前記各実施形態では、スケールと受光部との間には光学部材等は配置されていなかったが、次のような構成の部材が配置されていてもよい。
すなわち、エンコーダは、目盛に対応した周期にて測定方向に沿って形成される複数の格子を有する板状の格子板を備えることが好ましい。格子板は、スケールと受光部の間に配置されることが好ましい。受光部は、格子板を介した光を受光することが好ましい。
このような構成によれば、例えば所望の大きさよりも大きな受光素子しか用いることができない場合でも、その受光素子の上に格子板を配置することで、所望の大きさの受光素子が生成する干渉縞と略同様の干渉縞を生成させることができる。

前記第２実施形態では、第１の素子列群７と第２の素子列群７Ａとを一組の素子列群７，７Ａとし、第１の素子列７と第２素子列７Ａとは、受光面５０ＡにおけるＹ方向に沿って交互に繰り返し配置されていたが、一組の素子列群７，７Ａを受光面５０ＡにおけるＹ方向に沿って複数組配置しなくてもよい。例えば、第１の素子列群７と第２の素子列群７Ａとを交互に繰り返し配置するのではなく、任意の組み合わせで受光面５０ＡにおけるＹ方向に沿って複数配置してもよい。要するに、素子列群は、受信面における直交方向に沿って複数配置されていればよい。

前記第１実施形態では、第１素子列７１は、正相信号であるＡ相信号を出力し、第２素子列７２は、正相信号であるＢ相信号を出力し、第３素子列７３は、逆相信号であるＢＢ相信号を出力し、第４素子列７４は、逆相信号であるＡＢ相信号を出力していたが、第１素子列は、正相信号であるＡ相信号を出力し、第２素子列は、逆相信号であるＢＢ相信号を出力し、第３素子列は、正相信号であるＢ相信号を出力し、第４素子列は、逆相信号であるＡＢ相信号を出力してもよい。

また、前記第２実施形態では、第１の素子列群７において、第１素子列７１は、正相信号であるＡ相信号を出力し、第２素子列７２は、正相信号であるＢ相信号を出力し、第３素子列７３は、逆相信号であるＢＢ相信号を出力し、第４素子列７４は、逆相信号であるＡＢ相信号を出力していた。さらに、第２の素子列群７Ａにおいて、第５素子列７５は、正相信号であるＢ相信号を出力し、第６素子列７６は、正相信号であるＡ相信号を出力し、第７素子列７７は、逆相信号であるＡＢ相信号を出力し、第８素子列７８は、逆相信号であるＢＢ相信号を出力していた。

しかしながら、第２の素子列群において、複数の素子列は、その他の組み合わせで検出信号を出力してもよい。要するに、少なくとも２つの信号入力部は、正相信号入力部へ正相信号を入力する素子列の位相差と逆相信号入力部へ逆相信号を入力する素子列の位相差との和が、それぞれの信号入力部において等しくなる位置に配置された素子列からの検出信号を入力としていればよい。

また、前記各実施形態では、Ｘ軸を基準位置としていたが、基準位置は、受光面上の所定の位置であればどのような位置であってもよい。例えば、図３に示す第１実施形態の複数の素子列７１～７４について基準位置を第１素子列７１とした場合は以下のようになる。
第２素子列７２は、基準位置（第１素子列７１）から－Ｙ方向に－Ｐの距離に位置している。第３素子列７３は、基準位置から－Ｙ方向に－２Ｐの距離に位置している。第４素子列７４は、基準位置から－Ｙ方向に－３Ｐの距離に位置している。
そして、差分Ａ相信号の入力となるＡ相信号を出力する第１素子列７１とＡＢ相信号を出力する第４素子列７４との基準位置までの距離の和は、式（１３）のようになる。また、差分Ｂ相信号の入力となるＢ相信号を出力する第２素子列７２とＢＢ相信号を出力する第３素子列７３との基準位置までの距離の和は、式（１４）のようになる。

０＋（－３Ｐ）＝－３Ｐ ・・・（１３）
（－Ｐ）＋（－２Ｐ）＝－３Ｐ ・・・（１４）

式（１３）と式（１４）に示すように、基準位置（第１素子列７１）から正相信号素子列（第１素子列７１，第２素子列７２）までのＹ方向における距離と、基準位置から逆相信号素子列（第３素子列７３，第４素子列７４）までのＹ方向における距離との和は、差分Ａ相信号と差分Ｂ相信号とで等しくなる位置に配置されていることとなる。したがって、基準位置は、受光面上の所定の位置であればどのような位置を基準位置として定めてもよい。要するに、素子列群内の複数の素子列は、基準位置から正相信号素子列までの直交方向における距離と、基準位置から逆相信号素子列までの直交方向における距離との和が、少なくとも２つの相の全ての相について等しくなる位置に配置されていればよい。

前記各実施形態では、エンコーダ１，１Ａは、２つの相の差動信号として差分Ａ相信号と差分Ｂ相信号と出力していたが、少なくとも２つの相の差動信号であれば、複数の相の差動信号を出力してもよい。また、前記各実施形態では、第１の素子列群７と第２の素子列群７Ａは、それぞれ４列の素子列を有していたが、６列であってもよいし８列であってもよい。

例えばエンコーダにおいて３つの相（Ａ相、Ｂ相、Ｃ相）の差動信号を出力する場合、第１の素子列群および第２の素子列群がそれぞれ６列の素子列を有し、その素子列は次のように配置されていてもよい。例えば第１実施形態においては、素子列群における６列の素子列は、測定方向と直交する直交方向に沿って、その出力する検出信号が、Ａ相信号、Ｂ相信号、Ｃ相信号、ＣＢ相信号、ＢＢ相信号、ＡＢ相信号と、配置されていてもよい。また、例えば第２実施形態においては、第１の素子列群における６列の素子列は、測定方向と直交する直交方向の一方側から他方側に向かって、その出力する検出信号が、Ａ相信号、Ｂ相信号、Ｃ相信号、ＣＢ相信号、ＢＢ相信号、ＡＢ相信号と、所定の基準となる順番で配置され、第２の素子列群における６列の素子列は、測定方向と直交する直交方向の一方側から他方側に向かって、その出力する検出信号が、Ｃ相信号、Ｂ相信号、Ａ相信号、ＡＢ相信号、ＢＢ相信号、ＣＢ相信号と、所定の基準となる順番の逆順となるように配置されていてもよい。

前記各実施形態では、信号入力部６ａ，６ｂは２つであったが、素子列の数や取得する信号の数に応じて増減させてもよいし、信号入力部を備えていなくてもよい。また、前記各実施形態では、演算手段８を備えていたが、例えばエンコーダが外部機器に接続され、その外部機器に演算をさせ演算手段を備えていなくてもよい。

以上のように、本発明は、エンコーダに好適に利用できる。

１，１Ａ エンコーダ
２ スケール
３，３Ａ 検出ヘッド
４ 光源（送信部）
５，５Ａ 受光部（受信部）
５０，５０Ａ 受光面（受信面）
７，７Ａ 素子列群
７１～７８ 素子列
５００ 受光素子（受信素子）

Claims (8)

1. 測定方向に沿って所定の周期で形成される目盛を有する板状のスケールと、測定方向に沿って前記スケールと相対移動可能に設けられる検出ヘッドと、を備えるエンコーダであって、
   前記検出ヘッドは、
   前記スケールに向かって測定信号を送信する送信部と、
   前記スケールを介して前記送信部からの前記測定信号を受信する受信面を有し、前記受信面にて受信した前記測定信号を、前記スケールと前記検出ヘッドとの相対移動に応じて前記目盛の周期に対応して変化する検出信号であって、位相が異なる少なくとも２つの相の差動の検出信号に変換し出力する受信部と、を備え、
   前記受信面は、
   前記目盛に対応する周期にて測定方向に沿って配置される複数の受信素子を備える素子列を有し、複数の前記素子列を測定方向と直交する直交方向に沿って少なくとも４列並設する素子列群を備え、
   前記複数の素子列は、前記少なくとも２つの相のそれぞれについて、
   前記正相信号を出力する前記正相信号素子列と、
   前記逆相信号を出力する前記逆相信号素子列と、を備え、
   前記少なくとも２つの相は、所定の位相差にて測定方向に沿ってずらして配置され、
   前記素子列群内の前記複数の素子列は、
   基準位置から前記正相信号素子列までの前記直交方向における距離と、前記基準位置から前記逆相信号素子列までの前記直交方向における距離との和が、前記少なくとも２つの相の全ての相について等しくなる位置に配置されていることを特徴とするエンコーダ。
2. 請求項１に記載されたエンコーダにおいて、
   前記正相信号素子列は、
   前記素子列群内の前記複数の素子列の半数であり前記受信面における前記直交方向に並設された前記複数の素子列の中央において前記測定方向に延びる中央線に対して一方側に配置され、
   前記逆相信号素子列は、
   前記素子列群内の前記複数の素子列の半数であり前記受信面における前記直交方向に並設された前記複数の素子列の中央において前記測定方向に延びる中央線に対して他方側に配置されていることを特徴とするエンコーダ。
3. 請求項１または請求項２に記載されたエンコーダにおいて、
   前記素子列群は、
   第１の前記素子列群と、前記第１の素子列群に対して前記受信面における前記直交方向に隣接して並設され、前記第１の素子列群内の前記複数の素子列とは異なる配置の前記複数の素子列を有する第２の前記素子列群と、を備え、
   前記第１の素子列群の前記正相信号素子列は、
   前記第１の素子列群内の前記複数の素子列の半数であり前記第１の素子列群において前記直交方向に並設された前記複数の素子列の中央において前記測定方向に延びる中央線に対して一方側に配置され、前記第１の素子列群において前記直交方向の一端から中央に向って所定の基準となる順番に配置され、
   前記第１の素子列群の前記逆相信号素子列は、
   前記第１の素子列群内の前記複数の素子列の半数であり前記第１の素子列群において前記直交方向に並設された前記複数の素子列の中央において前記測定方向に延びる中央線に対して他方側に配置され、前記第１の素子列群において前記直交方向の他端から中央に向かって所定の基準となる順番に配置され、
   前記第２の素子列群の前記正相信号素子列は、
   前記第２の素子列群内の前記複数の素子列の半数であり前記第２の素子列群において前記直交方向に並設された前記複数の素子列の中央において前記測定方向に延びる中央線に対して一方側に配置され、前記第２の素子列群において前記直交方向の一端から中央に向かって前記所定の基準となる順番とは逆順に配置され、
   前記第２の素子列群の前記逆相信号素子列は、
   前記第２の素子列群内の前記複数の素子列の半数であり前記第２の素子列群において前記直交方向に並設された前記複数の素子列の中央において前記測定方向に延びる中央線に対して他方側に配置され、前記第２の素子列群において前記直交方向の他端から中央に向かって前記所定の基準となる順番とは逆順に配置されていることを特徴とするエンコーダ。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載されたエンコーダにおいて、
   前記素子列群は、
   前記受信面における前記直交方向に沿って複数配置されていることを特徴とするエンコーダ。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載されたエンコーダにおいて、
   前記検出ヘッドは、
   前記スケールに向かって測定信号としての光を照射する送信部としての光源と、
   前記スケールを介して前記光源からの前記光を受光する受信面としての受光面を有し、前記受光面にて受光した前記光を、前記スケールと前記検出ヘッドとの相対移動に応じて前記目盛の周期に対応して変化する検出信号であって、位相が異なる少なくとも２つの相の差動の検出信号に変換し出力する受信部としての受光部と、を備え、
   前記受光面は、
   前記目盛に対応する周期にて測定方向に沿って配置される複数の受信素子としての受光素子を備える素子列を有し、複数の前記素子列を測定方向と直交する直交方向に沿って少なくとも４列並設する素子列群を備える光学式のエンコーダであることを特徴とするエンコーダ。
6. 請求項５に記載されたエンコーダにおいて、
   前記目盛に対応した周期にて測定方向に沿って形成される複数の格子を有する板状の格子板を備え、
   前記格子板は、
   前記スケールと前記受光部の間に配置され、
   前記受光部は、
   前記格子板を介した光を受光することを特徴とするエンコーダ。
7. 測定方向に沿って所定の周期で形成される目盛を有する板状のスケールと、測定方向に沿って前記スケールと相対移動可能に設けられる検出ヘッドと、前記目盛に対応した周期にて測定方向に沿って形成される複数の格子を有する板状の格子板と、を備えるエンコーダであって、
   前記検出ヘッドは、
   前記スケールに向かって測定信号としての光を照射する光源と、
   前記スケールを介して前記光源からの前記光を受光する受光面を有し、前記受光面にて受光した前記光を、前記スケールと前記検出ヘッドとの相対移動に応じて前記目盛の周期に対応して変化する検出信号であって、位相が異なる少なくとも２つの相の差動の検出信号に変換し出力する受光部と、を備え、
   前記受光面は、
   前記目盛に対応する周期にて測定方向に沿って配置される複数の受光素子を備える素子列を有し、複数の前記素子列を測定方向と直交する直交方向に沿って少なくとも４列並設する素子列群を備え、
   前記素子列群は、
   前記受光面における前記直交方向に沿って複数配置されており、
   前記複数の素子列は、前記少なくとも２つの相のそれぞれについて、
   前記正相信号を出力する前記正相信号素子列と、
   前記逆相信号を出力する前記逆相信号素子列と、を備え、
   前記少なくとも２つの相は、所定の位相差にて測定方向に沿ってずらして配置され、
   前記素子列群内の前記複数の素子列は、
   基準位置から前記正相信号素子列までの前記直交方向における距離と、前記基準位置から前記逆相信号素子列までの前記直交方向における距離との和が、前記少なくとも２つの相の全ての相について等しくなる位置に配置されており、
   前記格子板は、
   前記スケールと前記受光部の間に配置され、
   前記受光部は、
   前記格子板を介した光を受光することを特徴とする光学式のエンコーダ。
8. 請求項７に記載されたエンコーダにおいて、
   前記正相信号素子列は、
   前記素子列群内の前記複数の素子列の半数であり前記受光面における前記直交方向に並設された前記複数の素子列の中央において前記測定方向に延びる中央線に対して一方側に配置され、
   前記逆相信号素子列は、
   前記素子列群内の前記複数の素子列の半数であり前記受光面における前記直交方向に並設された前記複数の素子列の中央において前記測定方向に延びる中央線に対して他方側に配置されていることを特徴とするエンコーダ。

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