JP4274751B2 - エンコーダ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンコーダに係り、特に、変位検出に用いられるエンコーダに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術によるエンコーダの一般的な例としては、光学式のエンコーダが知られている。
【０００３】
即ち、この光学式のエンコーダは、ＬＥＤ等の発光部と該発光部からのビーム光を平行光にするための光学素子とを組み合わせた光源部と、該光源部からの平行光が順次に照射されるインデックススケールおよびスケールと、該スケールから見て光源部の反対側に配置された光検出器と、該光検出器からの信号を処理してエンコーダ信号として出力する信号処理回路部とから構成されている。
【０００４】
このような構成において、インデックススケール、スケール、光検出部は、位置検出用、及び、原点検出用の部分からなる。
【０００５】
即ち、インデックススケール、スケールには、位置検出用、及び、原点検出用のスリット部が設けられているとともに、光検出部にも位置検出用、及び、原点検出用の光検出部が設けられており、これらの組合せにより、位置検出・原点検出が可能となっている。
【０００６】
そして、ステージやモータなどの位置検出を行う対象物において、上記光源部と光検出器との組合せは、可動部と固定部のうちの、どちらか一方に取り付けられる。
【０００７】
また、スケールは、可動部と固定部のうちどちらか他方に取り付けられる。
【０００８】
また、一般的なエンコーダ出力信号には、以下のものがある。
【０００９】
まず、装置などの可動部の変位に伴って出力される互いに９０°位相の異なる正弦波信号、または、パルス（矩形波）信号であるＡ相信号とＢ相信号、さらに、可動部の基準位置検出の際に出力されるＺ相信号（原点検出用信号）である。
【００１０】
また、装置の電源を投入したり、位置情報をクリアした時点で可動部の絶対位置が不明な場合には、原点検出を行うことによって正確な位置情報を得ることができる。
【００１１】
そして、エンコーダのうち、直線的な位置検出を行うリニアエンコーダでは、直状スケールの一端近傍に原点検出用パターンを配置することが多い。
【００１２】
また、回転運動を検出するロータリエンコーダでは、通常、円盤状スケール上の１箇所に原点検出用パターンを配置する。
【００１３】
そして、可動部を動かしてスケールの原点検出用パターンを検出し、必要に応じてＡＢ相信号との同期をとって原点信号を出力するようになされている。
【００１４】
例えば、特開平８−２６１７９５号公報では、図２６に示すように、スケール・インデックススケール・受光部に、位置検出信号より周期の長い信号を発生させて検出する機構を設けている。
【００１５】
即ち、図２６においては、光源３１からの光を平行光にするコリメータレンズ３２と、メインスケ−ル３３とが備えられている。
【００１６】
メインスケ−ル３３には、変位信号生成用のパターン３４と、基準位置信号生成用のスリットパターン３５と、基準位置補助信号生成用のスリットパターン３９とが設けられている。
【００１７】
また、メインスケ−ル３３と相対移動する移動体または固定体に固定し、メインスケール３３に対向するように配置されたインデックススケール３６には、９０°づつ位相の異なる変位信号を生成するために４か所に設けたスリットパターン７１〜７４と、基準位置信号生成用のスリットパターン３８と、基準位置補助信号生成用のスリットパターン７５、７６とが形成されている。
【００１８】
そして、インデックススケール３６の光源側に対して、それの反対側には、変位信号用の受光素子５１〜５４と、基準信号用の受光素子５５と、基準位置補助信号用の受光素子６１、６２とが設けられている。
【００１９】
これにより、変位信号と基準位置信号の他に基準位置補助信号を発生させ、原点信号を位置検出信号に同期させる際の指標としている。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
近年、エンコーダの高分解能・高精度化が進む中で、原点信号の精度に対しても要求が高まり、ＡＢ相信号と同等の分解能・精度や、タイミングもＡＢ相信号と同期して出すことが要求として挙がってきている。即ち、検出幅が狭く、しかも再現性の良い原点信号が求められている。従って、システムとしての不安定要素による原点検出精度の劣化や検出タイミングのずれを抑えることがエンコーダに求められてきている。
【００２１】
なお、不安定要素には、信号ノイズやふらつき、さらには、光学式のエンコーダでは光源の安定性、発光・受光素子の温度特性とそのばらつきやステージのガタツキやギャップ・取付け角度の経時変化といった、組み込むステージの原点検出時のヘッドとスケールの配置や姿勢の変動などがある。
【００２２】
特に、ＡＢ相信号とＺ相信号を別個の光学系などで検出しながら原点検出をＡＢ相に同期させる場合、Ａ相またはＢ相信号とＺ相信号の位相を正確に同期させたり、適切な位相差を持たせなければ、検出タイミングのずれにより、ＡＢ相信号の１周期分ずれた位置を原点とする可能性がある。
【００２３】
光学式のエンコーダでは、これらの問題を解決するために原点検出のための補助信号発生用部材を設けることが多い。しかしながら、部材・特殊な光学系の追加やスケールパターンの追加により、ヘッドサイズやスケール幅を大きくする必要が生じたり、コストの上昇につながりかねず、小型化・低コスト化の流れに反するものになりやすい。
【００２４】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、特に、変位検出に用いられるエンコーダにおいて、ＡＢ相に同期した原点検出が安定して行えるエンコーダを提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、上記課題を解決するために、（１）移動体の位置又は角度の変位に応じて周期信号を発生する位置信号発生手段と、上記移動体が所定の位置にある場合に原点信号を発生する原点検出手段と、原点信号の発生位置を上記周期信号が所定の位相を取る位置に同期させる同期手段と、予め定められた複数の位相の１つを上記所定の位相として選択し切り替え可能な選択手段と、上記複数の位相の内、最適な位相を検知する判定手段と、を有し、上記選択手段は、上記判定手段からの判定結果に基づいて原点信号の発生位置において上記周期信号が取る位相を選択可能とする、ことを特徴とするエンコーダが提供される。
【００２７】
また、本発明によると、上記課題を解決するために、（２）上記移動体が所定の範囲にある場合に原点検出用信号を発生する原点検出用信号発生手段を有し、上記判定手段は、原点検出用信号発生時に上記周期信号が取る位相と原点信号発生位置で上記周期信号が取り得る位相との位相差に基づき上記最適な位相を検知する、ことを特徴とする（１）に記載のエンコーダが提供される。
【００２８】
また、本発明によると、上記課題を解決するために、（３）上記判定手段は、上記原点検出用信号発生時に上記周期信号が取る位相と上記原点信号発生位置で上記周期信号が取り得る位相との位相差を０°〜１８０°で表した時に、位相差が最も大きくなる上記周期信号が取り得る位相を最適と判定する、ことを特徴とする（２）に記載のエンコーダが提供される。
【００２９】
また、本発明によると、上記課題を解決するために、（４）９０°位相差の２つの上記周期信号と２つの上記複数の位相を有し、該２つ位相の位相差が１８０°である、ことを特徴とする（１）乃至（３）の何れかに記載のエンコーダが提供される。
【００３０】
また、本発明によると、上記課題を解決するために、（５）上記移動体の位置又は角度の変位に伴い、上記周期信号、または、デジタル化された上記周期信号が、その振幅中央値を値の低い側から値の高い側へ交差する位相、または、値の高い側から値の低い側へ交差する位相を上記原点検出位置での上記周期信号の位相とする、ことを特徴とする（４）に記載のエンコーダが提供される。
【００３１】
また、本発明によると、上記課題を解決するために、（６）９０°位相差の２つの上記周期信号とＮ個（Ｎは３以上の整数）の上記複数の位相を有し、該Ｎ個の上記複数の位相の位相差が（３６０°／Ｎ）置きとなるように配置される、ことを特徴とする（１）乃至（３）の何れかに記載のエンコーダが提供される。
【００３３】
また、本発明によると、上記課題を解決するために、（７）移動体の位置又は角度の変位に応じて９０°位相差の２つの周期信号を発生する位置信号発生手段と、上記移動体が所定の範囲にある場合に原点検出用信号を発生する原点検出用信号発生手段と、上記移動体が所定の位置にある場合に原点信号を発生する原点検出手段と、原点信号の発生位置を上記周期信号が所定の位相を取る位置に同期させる同期手段と、予め定められた複数の位相の１つを上記所定の位相として選択し切り替え可能な選択手段と、上記複数の位相の内、最適な位相を検知する判定手段と、を有し、２次元の直交座標系の横軸方向に上記２つの周期信号の一方の出力を、縦軸方向に他方の出力を取り、上記座標系上で上記２つの周期信号のそれぞれの出力によって決まる点が移動体の変位につれて描く波形を上記２つの周期信号のリサージュ波形としたとき、上記２つの周期信号のリサージュ波形を、分割してできる２つ以上の複数の区分を有し、上記２つの周期信号で決まる点が含まれる区分が、少なくとも上記原点検出用信号発生時に判別でき、上記判定手段は、原点検出用信号発生時に上記２つの周期信号によって決まる点が存在するリサージュ波形上の上記区分に基づき上記判定手段での判定を行い、上記選択手段は、上記判定手段からの判定結果に基づいて原点信号の発生位置において上記周期信号が取る位相を選択可能とする、ことを特徴とするエンコーダが提供される。
【００３４】
また、本発明によると、上記課題を解決するために、（８）上記原点検出用信号発生時に上記２つの周期信号によって決まる点が存在するリサージュ波形上の区分と上記周期信号の複数の位相との位相差を０°〜１８０°で表す時に、上記区分と各位相との組合せについて、区分内での位相差の最小値を該区分と位相との位相差とした時、上記判定手段が、位相差が最も大きくなる位相を最適と判定する、ことを特徴とする（７）に記載のエンコーダが提供される。
【００３５】
また、本発明によると、上記課題を解決するために、（９）複数の原点検出用信号を発生させるための原点検出用信号発生手段を有し、上記複数の位相のそれぞれの位相は上記複数の原点検出用信号の１つに対応し、選択手段により上記周期信号の所定の位相と対応する原点検出用信号を同時に選択し、選択した上記周期信号の所定の位相と対応する原点検出用信号を用いて原点信号を発生させる、ことを特徴とする（１）乃至（８）の何れかに記載のエンコーダが提供される。
【００３６】
また、本発明によると、上記課題を解決するために、（１０）複数の上記周期信号を有し、上記複数の位相は複数の上記周期信号の周期信号ごとに決められた所定の位相に対応し、選択手段により上記周期信号の所定の位相の１つを選択し、原点信号発生位置を選択した上記周期信号の所定の位相に同期可能である、ことを特徴とする（１）乃至（９）の何れかに記載のエンコーダが提供される。
【００３７】
また、本発明によると、上記課題を解決するために、（１１）移動体の位置又は角度の変位に応じて発生する周期信号に基づき変位量を検出し、上記移動体が所定の範囲にある場合に原点信号を発生するエンコーダであって、光源からの光を移動体に設けられたスケールに照射し帰還した光を受光部で受光して、上記移動体の位置変位を検出する検出手段と、上記光源、または、別に設けた光源からの光を上記スケールに照射し帰還した光を別に設けた受光部で受光する受光手段と、上記移動体が所定の範囲にある場合に原点検出用信号を発生する原点検出用信号発生手段と、上記全ての光源及び全ての受光部が半導体プロセスにより同一基板上に所定の間隔で配置・形成されることにより、原点検出用信号発生時での上記周期信号の位相と原点信号発生位置での上記周期信号の位相の位相差が所定の値となるように構成され、原点信号の発生位置を上記周期信号が所定の位相を取る位置に同期させる同期手段と、を有することを特徴とするエンコーダが提供される。
【００４２】
また、本発明によると、上記課題を解決するために、
（１８） 上記検知した最適な同期位置を記憶する記憶手段を更に有することを特徴とする（９）乃至（１７）の何れかに記載のエンコーダが提供される。
【００４３】
以上のような解決手段の構成において、後述する実施の形態の構成とは、次のように対応している。
【００４４】
移動体：スケール４
位置信号発生手段：光源部１０からスケール４のスリット４ａを経由した光を受光する光検出部５ａ
原点検出用信号発生手段：光源部１０からスケール４のスリット４ｂを経由した光を受光する光検出部５ｂ
原点検出回路：信号処理回路部（原点検出回路部）６
選択手段：スイッチ１０４
判定手段：判定回路１０７
記憶手段：記憶器１０９
【００４５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００４６】
（第１の実施の形態）
［構成］
本発明の第１の実施の形態によるエンコーダの主要部の構成は、信号処理回路部を除き、位置信号（位置検出信号）と原点検出用信号とが得られるものであれば、特に、限定されない。
【００４７】
例えば、図２５に示したような光学式のエンコーダによる構成など一般的なものを適用することができる。
【００４８】
また、図２５の例では光学式のエンコーダを挙げているが、磁気式など他のタイプでもよい。
【００４９】
即ち、図２５に示すように、この光学式のエンコーダは、ＬＥＤ等の発光部１と該発光部１からのビーム光を平行光にするための光学素子２とを組み合わせた光源部１０と、該光源部１０からの平行光が順次に照射されるインデックススケール３及びスケール４と、該スケール４から見て光源部１０の反対側に配置された光検出器５と、該光検出器５からの信号を処理してエンコーダ信号として出力する信号処理回路部６とから構成されている。
【００５０】
このような構成において、インデックススケール３、スケール４、光検出器５のうち、位置検出用に用いられるのは、インデックススケール３に形成されているスリット３ａと、スケール４に形成されているスリット４ａと、光検出器５に形成されている光検出部５ａとの組合せである。
【００５１】
また、原点検出用に用いられるのは、インデックススケール３に形成されているスリット３ｂと、スケール４に形成されているスリット４ｂと、光検出器５に形成されている光検出部５ｂとの組合せである。
【００５２】
ステージやモータなどの位置検出を行う対象物においては、上記光源部１０と光検出器５との組合せは、それらの可動部と固定部のうち、どちらか一方に取り付けられる。
【００５３】
また、スケール４は、それらの可動部と固定部のうち、どちらか他方に取り付けられる。
【００５４】
ここで、光検出部５ａの受光素子からは、スケール４の移動に対応して互いに位相が９０°異なる信号（Ａ（＋）、Ａ（−）、Ｂ（＋）、Ｂ（−））が出力されるが、後述する図２では説明の簡単化のため、Ａ（＋）信号を位置信号（ａ）、Ｂ（＋）信号を位置信号（ｂ）として、もしくは、［Ａ（＋）−Ａ（−）］信号を位置信号（ａ）、［Ｂ（＋）−Ｂ（−）］信号を位置信号（ｂ）として表示し、他の信号については表示しないものとしている。
【００５５】
なお、光検出部５ｂの受光素子からは、可動部の基準位置検出の際に出力されるＺ相信号としての原点検出用信号（ｅ）が出力される。
【００５６】
図１は、本発明の第１の実施の形態による図２５のエンコーダにおける信号処理回路部６の構成を示すブロック図である。
【００５７】
この信号処理回路部６は、アナログ位置信号（ａ），（ｂ）をデジタル位置信号（ｃ），（ｄ）に変換するための２値化回路１０１と、原点検出用信号（ｅ）を所定のスライスレベルで２値化してデジタル原点検出用信号（ｆ）に変換する２値化回路１０２と、この２値化回路１０２からのデジタル原点検出用信号（ｆ）を２値化回路１０１からのデジタル位置信号（ｃ），（ｄ）に同期させて原点信号（ｇ）または（ｈ）を発生させる同期回路１０３と、この同期回路１０３における同期のタイミングを切り替えるスイッチ１０４とからなる。
【００５８】
図１においては、デジタル位置信号（ｃ），（ｄ）に同期させて原点信号（ｇ）または（ｈ）を得ているが、アナログ位置信号（ａ），（ｂ）に同期させて原点信号（ｇ）または（ｈ）を得ることも同様の機能で実現できる。
【００５９】
［作用］
図２は、図１の信号処理回路部６によって、図２５に示したような光検出器５からの入力が処理されている様子を示すタイムチャートである。図２において、横軸は時間を表し、一定速度の変位が生じているときの各信号の変化を示している。
【００６０】
まず、２値化回路１０１において、変位に伴い周期的に変化するエンコーダのアナログ位置信号（ａ），（ｂ）を２値化することによってデジタル位置信号（ｃ），（ｄ）が得られる。
【００６１】
また、２値化回路１０２において、原点検出用信号（ｅ）を所定のスライスレベルで２値化することによって、デジタル原点検出用信号（ｆ）が得られる。
【００６２】
そして、原点信号については、次の２つの方法のうちから１つを選択することで得られる。
【００６３】
１つ目は、同期回路１０３において、デジタル原点検出用信号（ｆ）を位置信号（ａ），（ｃ）の立ち上がりに同期させてハイレベルとし、位置信号（ｂ），（ｄ）のレベル変化に同期させてローレベルとすることで、原点信号（ｇ）を得るものである。
【００６４】
２つ目は、同期回路１０３において、デジタル原点検出用信号（ｆ）を位置信号（ａ），（ｃ）の立ち下がりに同期させてハイレベルとし、位置信号（ｂ），（ｄ）のレベル変化に同期させてローレベルとすることで、原点信号（ｈ）を得るものである。
【００６５】
これら２つのうちの１つを選択して原点信号（ｇ）または（ｈ）として出力するが、この選択はスイッチ１０４により行う。
【００６６】
ここで、位置信号（ａ），（ｂ）と（ｃ），（ｄ）の組合せは、９０°の位相差を持つ。
【００６７】
また、アナログ信号である位置信号（ａ），（ｂ）と原点検出用信号（ｅ）とは、デジタル信号である位置信号（ｃ），（ｄ）と原点検出用信号（ｆ）を作り出すことができるものであれば、それらがどのようなタイプの信号でも構わない。また、図２５に示したような光検出器５からの入力がデジタル信号のみで、アナログ信号を含まなくても構わない。また、入力されるアナログの位置信号をデジタル化する際には、さらに、位相分割により分解能を向上させたものとしても構わない。
【００６８】
そして、位置検出は、デジタル位置信号（ｃ），（ｄ）を図示しないカウンタに入力することによって行う。この場合、原点信号（ｇ）または（ｈ）が発生したときに、カウンタをリセットすることによって、位置検出の原点出しが可能となる。
【００６９】
以上のように、原点検出用信号（ｅ）をデジタル化してデジタル原点検出用信号（ｆ）をつくり、デジタル原点検出用信号（ｆ）と周期信号である位置信号（ｃ）や（ｄ）とを同期させて原点信号（ｇ）または（ｈ）を生成するようにしている。
【００７０】
このとき、１回の原点検出において、１周期条件を満足するタイミングが複数回あっても、原点信号（ｇ）または（ｈ）は最先の条件満足タイミングでのみ生成されるように構成されているものとする。
【００７１】
これは、後述する各実施の形態でも同様とする。
【００７２】
［効果］
原点検出用信号の出力の仕方に応じて位置信号との同期位置を選択することが可能である。
【００７３】
従って、信号ノイズやふらつき、さらには、光学式のエンコーダでは光源の安定性、発光・受光素子の温度特性とそのばらつき、個々のエンコーダの設計とのずれなどの不安定要素によって生じ得る原点検出位置のずれを少なくする同期位置を選択することが可能である。
【００７４】
例えば、上記不安定要素により、図２の原点検出用信号（ｅ）の出力レベルが上がったり、図中左方向にシフトしたり、スライスレベルが若干下がることが考えられる。このとき、原点検出用信号（ｅ）が太線から細線のように変化したとすると、デジタル原点検出用信号（ｆ）は破線のようになる。これにより、原点信号（ｈ）においては破線で示した１周期分ずれた位置が原点信号として検出される。これに対して、原点信号（ｇ）ではこのような変化は起きにくい。従って、この場合には、原点信号（ｇ）を選択することによって、原点検出精度の劣化を抑え、安定した原点検出が可能となる。
【００７５】
また、この例では、信号処理回路部６を除いて、原点検出のための補助信号発生用部材などを設けていない。従って、安定した原点検出ができ、且つ、小型で安価なエンコーダを供給することが可能である。
【００７６】
（第２の実施の形態）
［構成］
この第２の実施の形態の主要部の構成は、第１の実施の形態と同様に、信号処理回路部６を除き、位置信号と原点検出用信号が得られるものであれば、特に、限定されない。例えば、前述した第１の実施の形態の主要部の構成として図２５に示したような光学式のエンコーダ構成など一般的なものでよい。また、図２５の例では光学式のエンコーダを挙げているが、磁気式など他のタイプでもよい。
【００７７】
また、本発明の第２の実施の形態による図２５のエンコーダにおける信号処理回路部６の構成については、図１に示したブロック図と同様のものでよい。
【００７８】
なお、図１においては、デジタル位置信号（ｃ），（ｄ）に同期させて原点信号（ｇ）または（ｈ）を得ているが、アナログ位置信号（ａ），（ｂ）に同期させて原点信号（ｇ）または（ｈ）を得ることも同様の機能で実現できる。
【００７９】
図３の（Ａ）及び図３の（Ｂ）は、それぞれ、上記原点信号（ｇ）または（ｈ）を選択するために、図１におけるスイッチ１０４及びこのスイッチ１０４により切り替えられる同期回路１０３の各詳細な構成を示すブロック図である。
【００８０】
これらの回路は、一般に入手可能なロジックＩＣなどで容易に、且つ、安価に製作が可能である。
【００８１】
即ち、図３の（Ａ）では、同期回路１０３を構成する部分として、位置信号（ｃ）の立ち上がり検出回路１０３ａと、位置信号（ｄ）のローレベル検出回路１０３ｂと、これらの立ち上がり検出回路１０３ａ及びローレベル検出回路１０３ｂからの各出力の論理積を取るＡＮＤ回路１０３ｃとが備えられていると共に、スイッチ１０４を構成する部分として、上記ＡＮＤ回路１０３ｃからの出力とデジタル原点検出用信号（ｆ）との論理積を取るＡＮＤ回路１０４ａが備えられており、このＡＮＤ回路１０４ａから原点信号（ｇ）が出力される。
【００８２】
また、図３の（Ｂ）では、同期回路１０３を構成する部分として、位置信号（ｃ）の立ち下がり検出回路１０３ｄと、位置信号（ｄ）のハイレベル検出回路１０３ｅと、これらの立ち下がり検出回路１０３ｄ及びハイレベル検出回路１０３ｅからの各出力の論理積を取るＡＮＤ回路１０３ｆとが備えられていると共に、スイッチ１０４を構成する部分として、上記ＡＮＤ回路１０３ｆからの出力とデジタル原点検出用信号（ｆ）との論理積を取るＡＮＤ回路１０４ｂが備えられており、このＡＮＤ回路１０４ｂから原点信号（ｈ）が出力される。
【００８３】
［作用］
この第２の実施の形態においても、信号処理回路部６による光検出器５からの入力の処理の様子は、図２に示した第１の実施の形態によるタイムチャートと同様である。
【００８４】
図４は、図２と逆方向に変位が生じた際の各信号の変化の様子を示すタイムチャートである。
【００８５】
このとき、アナログ位置信号（ａ），（ｂ）及びデジタル位置信号（ｃ），（ｄ）の位相の進みは逆転している。
【００８６】
このように逆方向に変位が生じるとき、同期回路１０３は、図３の（Ａ），（Ｂ）に示すような回路構成で、図４に示すような処理を行うことにより、原点信号を検出状態としない。
【００８７】
従って、逆方向の変位では、原点検出はなされない。
【００８８】
なお、図３の（Ａ），（Ｂ）に示す同期回路１０３を適切に設計することにより、逆方向の変位でのみ原点検出を可能とすることもできる。
【００８９】
［効果］
この第２の実施の形態においても、前述した第１の実施の形態の効果と同様の効果が得られる。
【００９０】
そして、本実施の形態による特有の効果としては、一定方向に変位がなされているときのみ原点検出が可能なことが挙げられる。これにより、可動部のバックラッシュの影響を受けにくくしたり、原点検出時に２重に原点検出をせずに済ませることにつながるなどの利点が生まれ、高精度で使い勝手のよい原点検出が可能となる。
【００９１】
（第３の実施の形態）
［構成］
この第３の実施の形態の主要部の構成は、第１及び第２の実施の形態と同様に、信号処理回路部６を除き、位置信号と原点検出用信号が得られるものであれば、特に、限定されない。例えば、前述した第１の実施の形態の主要部の構成として図２５に示したような光学式のエンコーダ構成など一般的なものでよい。また、図２５の例では光学式のエンコーダを挙げているが、磁気式など他のタイプでもよい。
【００９２】
図５は、本発明の第３の実施の形態に係るエンコーダの信号処理回路部６の構成を示すブロック図である。
【００９３】
この第３の実施の形態による信号処理回路部６は、アナログ位置信号（ａ），（ｂ）を位相分割し、デジタル位置信号（ｃ），（ｄ）に変換するための位相分割回路１０５と、原点検出用信号（ｅ）を所定のスライスレベルで２値化してデジタル原点検出用信号（ｆ）に変換する２値化回路１０２と、デジタル原点検出用信号（ｆ）の立ち上がりを保持してラッチ信号（ｉ）とするラッチ回路１０６と、該ラッチ回路１０６からのラッチ信号（ｉ）を位置信号（ａ），（ｄ）に同期させて原点信号（ｇ）または（ｈ）を発生させる同期回路１０３と、該同期回路１０３における同期のタイミングを切り替えるスイッチ１０４とからなる。
【００９４】
図５のような構成の信号処理回路部６においては、後述するように、位置信号（ａ）の立ち上がりは、振幅の中心をよぎる点で検出する。また、位置信号（ｃ），（ｄ）に同期させて原点信号（ｇ）または（ｈ）を得ているが、位置信号（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）の中から適切な信号を選択して同期させるようにしてもよい。
【００９５】
［作用］
図６は、図５の信号処理回路部６によって、図２５に示したような光検出器５からの入力が処理されている様子を示すタイムチャートである。図６において、横軸は時間を表し、一定速度の変位が生じているときの各信号の変化を示している。
【００９６】
まず、位相分割回路１０５において、変位に伴い周期的に変化するアナログ位置信号（ａ），（ｂ）を位相分割して２値化することによって、デジタル位置信号（ｃ），（ｄ）が得られる。
【００９７】
また、２値化回路１０２において、原点検出用信号（ｅ）を所定のスライスレベルで２値化することによってデジタル原点検出用信号（ｆ）が得られる。そして、ラッチ回路１０６において、２値化回路１０２からのデジタル原点検出用信号（ｆ）の立ち上がりを検出してラッチ信号（ｉ）をハイレベルとする。
【００９８】
そして、このラッチ信号（ｉ）がハイレベルの領域において、原点信号については、次の２つの方法のうちから１つを選択することで得る。この場合、ラッチ信号（ｉ）がハイレベルの領域においてというよりも、原点信号が検出されるまでハイレベルを保持してといった方が正確である。即ち、ラッチ回路１０６は、原点検出を位置信号（ａ），（ｄ）に同期させるために、同期のタイミングまでラッチ信号（ｉ）のレベルを保持するように機能している。これにより、元のデジタル原点検出用信号（ｆ）が非検出状態になっても、確実に位置信号に同期させて原点を検出できる。また、ラッチ回路１０６でのラッチ信号（ｉ）は、原点検出がなされてから、次回の原点検出がなされるまでには、クリアされている必要がある。
【００９９】
そして、原点信号について、次の２つの方法のうちから１つを選択することで得る。
【０１００】
１つ目は、同期回路１０３において、位置信号（ａ）の立ち上がりに同期させてハイレベルとし、位置信号（ｄ）のレベル変化に同期させてローレベルとすることで、原点信号を得るものである。
【０１０１】
２つ目は、同期回路１０３において、デジタル原点検出用信号（ｆ）を位置信号（ａ）の立ち下がりに同期させてハイレベルとし、位置信号（ｄ）のレベル変化に同期させてローレベルとすることで、原点信号を得るものである。
【０１０２】
これら２つのうちの１つを選択して原点信号（ｇ）または（ｈ）として出力するが、この選択はスイッチ１０４により行う。
【０１０３】
ここで、位置信号（ａ），（ｂ）と（ｃ），（ｄ）との組合せは９０°の位相差を持つ。
【０１０４】
また、アナログ信号である位置信号（ａ），（ｂ）と原点検出用信号（ｅ）とは、デジタル信号である位置信号（ｃ），（ｄ）と原点検出用信号（ｆ）とを作り出すことができるものであれば、それらがどのようなタイプの信号でも構わない。また、入力がデジタル信号のみで、アナログ信号を含まなくても構わない。
【０１０５】
そして、位置検出はデジタル位置信号（ｃ），（ｄ）を図示しないカウンタに入力することによって行う。この場合、原点信号（ｇ）または（ｈ）が発生したときときに、カウンタをリセットすることで、位置検出の原点出しが可能となる。
【０１０６】
［効果］
原点検出用信号の出力の仕方に応じて位置信号との同期位置を選択することが可能である。従って、信号ノイズやふらつき、さらには、光学式のエンコーダでは光源の安定性、発光・受光素子の温度特性とそのばらつき、個々のエンコーダの設計とのずれなどの不安定要素によって生じ得る原点検出位置のずれを少なくする同期位置を選択することが可能である。
【０１０７】
さらに、本実施の形態に特有の効果としては、原点検出用信号（ｅ）をラッチ回路１０６で保持するため、デジタル原点検出用信号（ｆ）の検出幅が狭く、検出状態で無くなった後でも位置信号との同期を取ることが可能である。従って、上記不安定要素による、図６に示す原点検出用信号（ｅ）の出力レベルの変化や、図中左右方向へのシフト、スライスレベルの変化などに対しても許容度が向上する。
【０１０８】
そして、ラッチ信号（ｉ）の立ち上がり位置をＡ相の同期位置よりほぼ１８０°位相が進んだ位置に設計・配置することができれば、±１８０°の余裕度が生じる。即ち、位置信号のピッチの±１／２倍の位置ずれ許容度がある。また、ラッチ信号（ｉ）の立ち上がり位置とＡ相の同期位置の位相差の設定が困難な場合でも、同期位置の選択により、±９０°以上の余裕度が生じる。従って、原点信号（ｇ）または（ｈ）を選択することによって、原点検出精度の劣化を抑え、安定した原点検出が可能となる。
【０１０９】
また、この実施の形態では、信号処理回路部６を除いて原点検出のための補助信号発生用部材などを設けていない。従って、安定した原点検出ができ、且つ、小型で安価なエンコーダを供給することが可能である。
【０１１０】
さらに、第２の実施の形態に挙げた検出方向の位置信号との限定機能を持つ同期方法をとることによって原点一定方向に変位がなされているときのみ、原点検出が可能とすることができる。これにより、可動部のバックラッシュの影響を受けにくくしたり、原点検出時に２重に原点検出をせずに済ませることにつながるなどの利点が生まれ、高精度で使い勝手のよい原点検出が可能となる。
【０１１１】
（第４の実施の形態）
［構成］
図７は、本発明の第４の実施の形態によるエンコーダの主要部の構成を示す図である。ただし、信号処理回路部を除き、位置信号と原点検出用信号が得られれば、特に、限定されない。
【０１１２】
図７に示すように、この第４の実施の形態による光学式のエンコーダは、ＬＥＤ等の発光部１と該発光部１からのビーム光を平行光にするための光学素子２とを組み合わせた光源部１０と、該光源部１０からの平行光が順次に照射されるインデックススケール３及びスケール４と、該スケール４から見て光源部１０の反対側に配置された光検出器５と、該光検出器５からの信号を処理してエンコーダ信号として出力する信号処理回路部６からなる。
【０１１３】
このような構成において、インデックススケール３、スケール４、光検出器５のうち、位置検出用に用いられるのは、インデックススケール３に形成されているスリット３ａと、スケール４に形成されているスリット４ａと、光検出器５に形成されている光検出部５ａとの組合せである。
【０１１４】
また、原点検出用に用いられるのはインデックススケール３に形成されているスリット３ｂと、スケール４に形成されているスリット４ｂと、光検出器５に形成されている光検出部５ｂとの組合せである。
【０１１５】
ステージやモータなどの位置検出を行う対象物において、光源部１０と光検出器５との組合せは、可動部と固定部のどちらか一方に取り付けられる。
【０１１６】
また、スケール４は、可動部と固定部のどちらか他方に取り付けられる。
【０１１７】
そして、インデックススケール３と光検出器５とにおいて、原点検出用のスリット３ｂと光検出部５ｂとが、それぞれ、３個ずつ設けられている。これら３個の光検出部５ｂでの各検出信号は、３つとも同様の波形パターンを有し、位相差は、以下の式を満足する。
【０１１８】
位相差α＝［位置信号の１周期］×（ｉ＋１／３） …（式１）
ただし、ｉは整数である。
【０１１９】
なお、本実施の形態では光学式のエンコーダを挙げているが、磁気式など他のタイプでもよい。
【０１２０】
図８は、本発明の第４の実施の形態に係るエンコーダの信号処理回路部６の構成を示すブロック図である。
【０１２１】
即ち、この信号処理回路部６は、アナログ位置信号（ａ），（ｂ）をデジタル位置信号（ｃ），（ｄ）に変換するための２値化回路１０１と、原点検出用信号（ｅ１），（ｅ２），（ｅ３）を所定のスライスレベルで２値化してデジタル原点検出用信号（ｆ１），（ｆ２），（ｆ３）に変換する２値化回路１０２と、この２値化回路１０２からのデジタル原点検出用信号（ｆ１），（ｆ２），（ｆ３）の内の１つを２値化回路１０１からのデジタル位置信号（ｃ），（ｄ）に同期させて原点信号（ｇ）を発生させる同期回路１０３と、この同期回路１０３における同期のタイミングを切り替えるスイッチ１０４とからなる。
【０１２２】
なお、図８においては、デジタル位置信号（ｃ），（ｄ）に同期させて原点信号（ｇ）を得ているが、アナログ位置信号（ａ），（ｂ）に同期させて原点信号（ｇ）を得ることも同様の機能で実現できる。
【０１２３】
また、後述するように、この実施の形態においては、位置信号（ａ）に同期させて原点信号（ｇ）を検出する状態としているが、位置信号（ｂ），（ｃ），（ｄ）に同期させても同様の機能で実現できる。
【０１２４】
［作用］
図９は、図８の信号処理回路部６によって、図７に示したような光検出器５からの入力が処理されている様子を示すタイムチャートである。図９において、横軸は時間を表し、一定速度の変位が生じている時の各信号の変化を示している。
【０１２５】
まず、２値化回路１０１において、変位に伴い周期的に変化するエンコーダのアナログ位置信号（ａ），（ｂ）を２値化することによって、デジタル位置信号（ｃ），（ｄ）が得られる。
【０１２６】
また、２値化回路１０２において、原点検出用信号（ｅ１），（ｅ２），（ｅ３）を所定のスライスレベルで２値化することによって、デジタル原点検出用信号（ｆ１），（ｆ２），（ｆ３）が得られる。
【０１２７】
そして、同期回路１０３において、このデジタル原点検出用信号（ｆ１），（ｆ２），（ｆ３）の内の１つをスイッチ１０４に応じて選択する。この場合、同期回路１０３においては、選択されたデジタル原点検出用信号が検出状態にあるときに位置信号（ａ）または（ｃ）の立ち上がりに同期させてハイレベルとし、位置信号（ｂ），（ｄ）のレベル変化に同期させてローレベルとする原点信号（ｇ）を生成する。なお、図９において、デジタル原点検出用信号（ｆ１），（ｆ２），（ｆ３）に対応する原点信号（ｇ）の検出状態部分はパルス状の部分の内、ぞれぞれ、実線の部分、細い点線の部分、点線の部分である。
【０１２８】
ここで、位置信号（ａ），（ｂ）と、（ｃ），（ｄ）との組合せは９０°の位相差を持つ。また、アナログ信号である位置信号（ａ），（ｂ）と原点検出用信号（ｅ１），（ｅ２），（ｅ３）は、デジタル信号である位置信号（ｃ），（ｄ）と原点検出用信号（ｆ１），（ｆ２），（ｆ３）を作り出せれば、どのようなタイプの信号でも構わない。また、検出系からの入力がデジタル信号のみで、アナログ信号を含まなくても構わない。また、位置信号をデジタル化する際にはさらに位相分割により分解能を向上させたものとしても構わない。
【０１２９】
位置検出は、デジタル位置信号（ｃ），（ｄ）を図示しないカウンタに入力することで行う。そして、原点信号（ｇ）が発生したときに、カウンタをリセットすることによって、位置検出の原点出しが可能となる。
【０１３０】
［効果］
複数の原点検出用信号の中から１つを選択することで位置信号との同期位置を選択することが可能である。
【０１３１】
従って信号ノイズやふらつき、さらには、光学式のエンコーダでは光源の安定性、発光・受光素子の温度特性とそのばらつき、個々のエンコーダの設計とのずれなどの不安定要素によって生じ得る原点検出位置のずれを少なくする同期位置を選択することが可能である。
【０１３２】
例えば、上記不安定要素により、図９に示す原点検出用信号（ｅ１），（ｅ２），（ｅ３）の出力レベルが変化したり、図中左右方向にシフトしたり、スライスレベルが若干上下することが考えられる。このとき、原点検出用信号（ｅ１）と（ｅ３）を用いて発生する原点信号（ｇ）は比較的安定であるが、原点検出用信号（ｅ２）を用いる場合には、位置信号との同期位置に近いため、不安定になりやすい。この場合、得られる原点位置には１周期分、またはそれ以上、の差が出ることもあるが、常に、一方のみを使用すれば、実用上問題にはならない。
【０１３３】
なお、同期の仕方として、原点検出位置近傍での変位を計測しながら、原点検出用信号と位置信号の同期を取る方法も取られている。この場合には、両者の差が小さい原点検出用信号（ｅ２）を用いるのが望ましく、この場合には最大±１周期分の検出位置ずれの許容度を持つ。
【０１３４】
従って、以上のような方法によって原点信号（ｇ）を選択することによって原点検出精度の劣化を抑え、安定した原点検出が可能となる。
【０１３５】
（第５の実施の形態）
［構成］
図１０は、本発明の第５の実施の形態に係るエンコーダの主要部の構成を示す図である。
【０１３６】
図１０において、エンコーダは、大きく分けてベース２１、面発光レーザ２２、フォトＩＣ２３、スケール２４の４つの部分からなる。
【０１３７】
ベース２１、面発光レーザ２２、フォトＩＣ２３は、本体として一体に構成され、スケール２４に対してギャップｄで適正な姿勢を保ったまま保持される。
【０１３８】
ベース２１の上には、スケール２４に対して斜めに配置されたビーム出射口２２ａ及び出射口２２ｂを持つ面発光レーザ２２と、ピッチＰｐで同一構造の要素が並んだ受光アレイ部２３ａ、受光部２３ｂと信号処理回路２３ｃからなるフォトＩＣ２３、が形成される。
【０１３９】
ビーム出射口２２ａ及び出射口２２ｂと面発光レーザ２２とは、光源として半導体プロセスにより一体成形されている。
【０１４０】
この光源の波長は８００ｎｍ乃至１０００ｎｍ程度とし、受光アレイ部はシリコンベースの半導体とする。
【０１４１】
なお、波長の異なる光源を用いる場合には、その波長を検出するのに望ましい受光部を用いることによって対応が可能である。
【０１４２】
また、信号処理回路２３ｃは、レーザ駆動回路、受光アレイ部２３ａ及び受光部２３ｂの信号のゲイン・オフセット調整をする正規化回路からなる。
【０１４３】
ここで、受光アレイ部２３ａの４つ置きのアレイ要素の信号の和の１つをＡ（＋）信号、１つ隣の４つ置きのアレイ要素の信号の和をＢ（＋）信号、さらに１つ隣の４つ置きのアレイ要素の信号の和をＡ（−）信号、残る４つ置きのアレイ要素の信号の和をＢ（−）信号とする。
【０１４４】
そして、［Ａ（＋）−Ａ（−）］信号をＡ信号、［Ｂ（＋）−Ｂ（−）］信号をＢ信号として、この２つのＡ信号、Ｂ信号をエンコーダ信号として出力するように、信号処理回路２３ｃは構成されている。
【０１４５】
スケール２４には、反射率の異なる２つのパターンを数１０μｍのピッチＰｓで並べた位置検出パターン２４ａがあり、その端部には原点検出用パターン２４ｂが形成されている。
【０１４６】
ここで、上記受光アレイ部２３ａの各要素間のピッチＰｐと、この位置検出パターン２４ａのピッチＰｓには以下の関係がある。
【０１４７】
Ｐｐ＝２Ｐｓ
そして、ビーム出射口２２ａから出射したレーザ光は広がりを持ってスケール２４の位置検出パターン２４ａに入射し、該位置検出パターン２４ａによって回折されたレーザ光が受光アレイ部２３ａに入射するように構成されるとともに、配置されている。
【０１４８】
なお、レーザ光が平行光な場合には、回折像の結像条件を満たすように光源・スケール・受光部を配置すればよい。
【０１４９】
面発光レーザ２２とフォトＩＣ２３の図１０中のｚ方面の高さは等しくなるよう配置されている。
【０１５０】
ギャップｄは、位置検出パターン２４ａの２倍の像が受光アレイ部２３ａに結像するように決められる。このギャップは、レーザ光の波長、出射角度によって解像度が高くなる範囲が決まる。
【０１５１】
なお、本実施の形態では、スケール面での反射による回折像を用いているが、透過光を利用し、受光部をスケールの図１０中の上方に配置することも可能である。この場合の光源とスケール間ギャップ、スケールと受光部間のギャップは、波長、出射角度によって解像度が高くなるように選択し、２つのギャップの距離は必ずしも等しくなくてもよい。
【０１５２】
ただし、２つのギャップ量が異なるときには、スケールピッチと受光アレイ部のピッチには以下の関係が成り立つ。
【０１５３】
Ｐｓ：Ｐｐ＝（光源・スケール間のギャップ量）：（光源・スケール間のギャップ量＋スケール・受光部間のギャップ量）
上記のように規定されたギャップに対して、原点検出用パターン２４ｂが所定の位置にあるときにビーム出射口２２ｂのレーザ光が原点検出用パターン２４ｂによって回折され、受光部２３ｂに集光するようにスケール２４が設計されている。
【０１５４】
ここで、ベース２１とスケール２４とは、ギャップｄが一定でスケール２４のピッチ方向、即ち、図１０中のｘ方向に相対移動可能なように配置されている。
【０１５５】
そして、面発光レーザ２２のビーム出射間隔は、原点検出時の位置信号のＡ信号との位相差が、位置信号の１周期の１／２となるように設計されている。
【０１５６】
また、面発光レーザ２２とフォトＩＣ２３とは共に半導体プロセスで作成されており、それらの加工精度は数μｍ以下である。
【０１５７】
図１１は、本発明の第５の実施の形態に係るエンコーダの信号処理回路部（原点検出回路部）６の構成を示すブロック図である。
【０１５８】
この信号処理回路部（原点検出回路部）６は、アナログ位置信号Ａ，Ｂを位相分割し、デジタル信号（ｃ），（ｄ）に変換するための位相分割回路１０５、原点検出用信号（ｅ）を所定のスライスレベルで２値化してデジタル原点検出用信号（ｆ）に変換する２値化回路１０２、デジタル原点検出用信号（ｆ）を位置信号Ａの立ち上がりに同期させて原点信号（ｇ）を発生させる同期回路１０３とからなる。
【０１５９】
図１１においては、信号Ａの立ち上がりは、後述するように、振幅の中心をよぎる点で検出する。
【０１６０】
また、信号Ａの立ち上がりに同期させて原点信号（ｇ）を得ているが、位置信号Ａ，Ｂ，（ｃ），（ｄ）の中から適切な信号を選択して同期させてもよい。
【０１６１】
［作用］
まず、エンコーダとしての位置検出機能を説明する。
【０１６２】
面発光レーザ２２から出射したレーザ光はスケール２４の位置検出パターン２４ａに入射し、この位置検出パターン２４ａによって反射されたレーザ光が受光アレイ部２３ａで検出される。
【０１６３】
そして、ベース２１とスケール２４が相対移動すると、受光アレイ部２３ａで検出される電気信号は三角波として強度が変化する。
【０１６４】
受光アレイ部２３ａで検出される２つの電気信号Ａ，Ｂには１／４周期の位相差があるため、この２つの信号を用いて相対移動方向を含めてベース２１とスケール２４の相対移動の移動量を知ることができる。
【０１６５】
位置検出は、デジタル位置信号（ｃ），（ｄ）を図示しないカウンタに入力することによって行われる。
【０１６６】
次に、原点検出の手順を示す。
【０１６７】
図１２は、図１１の信号処理回路部（原点検出回路部）６によって、信号処理回路２３ｃ（受光アレイ部２３ａ及び受光部２３ｂ）からの入力が処理されている様子を示すタイムチャートである。図１２において、横軸は時間を表し、一定速度の変位が生じている時の各信号の変化を示している。
【０１６８】
まず、位相分割回路１０５において、変位に伴い周期的に変化するエンコーダのアナログ位置信号Ａ，Ｂを位相分割し２値化することでデジタル位置信号（ｃ），（ｄ）が得られる。
【０１６９】
また、２値化回路１０２において、原点検出用信号（ｅ）を所定のスライスレベルで２値化することでデジタル原点検出用信号（ｆ）が得られる。
【０１７０】
そして、同期回路１０３において、信号Ａの立ち上がりに同期させてハイレベルとし、位置信号（ｄ）のレベル変化に同期させてローレベルとすることによって原点信号（ｇ）が得られる。
【０１７１】
ここで、位置信号（ｃ），（ｄ）の組合せは９０°の位相差を持つ。
【０１７２】
そして、原点信号（ｇ）が発生したときに、原点信号（ｇ）をカウントする図示しないカウンタをリセットすることによって、位置検出の原点出しが可能となる。
【０１７３】
［効果］
原点検出用信号と位置信号との位相差が、予め、設計により最適な値とすることが可能である。また、その誤差も半導体プロセスによる精度では数μｍ以下となる。従って、信号ノイズやふらつき、さらには、光学式のエンコーダでは光源の安定性・発光・受光素子の温度特性とそのばらつき、個々のエンコーダの設計とのずれなどの不安定要素によって生じ得る原点検出位置のずれを少なくすることが可能である。
【０１７４】
さらには、原点信号の同期を取る際に、組立・取付け時の許容度を大きくできる。例えば、上記不安定要素により、図１２に示す原点検出用信号（ｅ）の出力レベルが上がったり、図１２中の左方向にシフトしたり、スライスレベルが若干下がることに対する許容度が大きくなり、原点検出精度の劣化を抑え、安定した原点検出が可能となる。
【０１７５】
また、この実施の形態では、信号処理回路部（原点検出回路部）６を除いて原点検出のための補助信号発生用部材などを設けていない。更に、他の実施の形態に比較しても、同期タイミングの切り替えスイッチなどを省略することができている。従って、安定した原点検出ができ、且つ、小型で安価なエンコーダを供給することが可能である。
【０１７６】
（第６の実施の形態）
この第６の実施の形態では、移動体の位置変位を検出するエンコーダであり、上記移動体の移動に応じて複数の周期信号を発生すると共に、上記移動体が所定の位置にある場合に、原点検出用信号を発生し、上記複数の周期信号から、１つの周期信号を選択可能であり、上記原点検出用信号に基づいて、上記選択された上記周期信号に同期して、上記移動体が原点位置にあることを検出することを特徴としている。
【０１７７】
［構成］
この第６の実施の形態に係るエンコーダにおける信号処理回路部の構成は、前述した第１の実施の形態における信号処理回路部の構成と、同様であるが、スイッチ１０４の機能が異なる。
【０１７８】
［作用］
図１３は、この第６の実施の形態における信号処理回路部６によって、光検出器５からの入力が処理されている様子を示すタイムチャートである。同図において、位置信号（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）及び原点検出用信号（ｅ）とデジタル原点検出用信号（ｆ）とは、図２と同様である。
【０１７９】
そして、原点信号（ｇ）または（ｈ）については、次に示すような２つの方法のうちから１つを選択することで得られる。
【０１８０】
１つ目は、デジタル原点検出用信号（ｆ）の位置信号（ｃ）の立ち下りに同期させてハイレベルとし、位置信号（ｄ）のレベル変化に同期させてローレベルとすることで、原点信号（ｇ）を得るものである。
【０１８１】
２つ目は、デジタル原点検出用信号（ｆ）を位置信号（ｄ）の立ち下りに同期させてハイレベルとし、位置信号（ｃ）のレベル変化に同期させてローレベルとすることで、原点信号（ｈ）を得るものである。
【０１８２】
このような原点信号（ｇ）または（ｈ）の選択は、スイッチ１０４で行う。
【０１８３】
原点検出用信号（ｅ）のレベル変化によって、所定のスライスレベルによって原点検出用信号（ｅ）を２値化したデジタル原点検出用信号（ｆ）は、その位置と幅が変化する。このデジタル原点検出用信号（ｆ）の変化によって、原点信号（ｇ）は位置が変化するが、原点信号（ｈ）は変化しない。
【０１８４】
［効果］
この第６の実施の形態によっても、前述した各実施の形態における効果と同様の効果が得られる。
【０１８５】
（第７の実施の形態）
［構成］
この第７の実施の形態の主要部の構成は、信号処理回路部６を除き、位置信号と原点検出用信号が得られるものであれば、特に、限定されない。例えば、前述した第１の実施の形態の主要部の構成として図２５に示したような光学式のエンコーダ構成など一般的なものでよい。また、図２５の例では光学式のエンコーダを挙げているが、磁気式など他のタイプでもよい。
【０１８６】
図１４は、本発明の第７の実施の形態に係るエンコーダの信号処理回路部６の構成を示すブロック図である。
【０１８７】
この第７の実施の形態による信号処理回路部６は、アナログ位置信号（ａ），（ｂ）をデジタル位置信号（ｃ），（ｄ）に変換するための２値化回路１０１と、原点検出用信号（ｅ）を所定のスライスレベルで２値化してデジタル原点検出用信号（ｆ）に変換する２値化回路１０２と、この２値化回路１０２からのデジタル原点検出用信号（ｆ）を２値化回路１０１からのデジタル位置信号（ｃ），（ｄ）に同期させて原点信号（ｇ）または（ｈ）を発生させる同期回路１０３と、この同期回路１０３における同期のタイミングを切り替えるスイッチ１０４と、最適同期位置を検知する判定回路１０７と、この判定回路１０７による最適同期位置判定結果を表示する表示器１０８とからなる。
【０１８８】
図１５の（Ａ）は上記同期回路１０３の構成例を示し、図１５の（Ｂ）は上記判定回路１０７の構成例を示している。
【０１８９】
即ち、同期回路１０３は、位置信号（ｃ）の立ち上がり検出部１０３ｇと立ち下がり検出部１０３ｈ、これらの検出部１０３ｇ，１０３ｈからの出力信号を上記スイッチ１０４の切り替えに応じて選択する選択スイッチ１０３ｉ、この選択スイッチ１０３ｉで選択された検出部１０３ｇ，１０３ｈの出力信号と原点検出用信号（ｆ）との論理積を取るＡＮＤ回路１０３ｊとから成る。
【０１９０】
また、判定回路１０７では、位置信号（ｄ）と原点検出用信号（ｆ）をＤ−Ｃトリガタイプのフリップフロップ（ＬＳ４２３など）１０７ａのＤ（データ）及びＣＬＫ（クロック）へそれぞれ接続している。そして、原点検出用信号（ｆ）を、このフリップフロップ１０７ａでの信号遅延約１０ｎｓｅｃを上回る遅延を持つ抵抗１０７ｂとコンデンサ１０７ｃの組合せに通し、この出力とフリップフロップ１０７ａの出力Ｑ及び
【数１】

の論理積を取るＡＮＤ回路１０７ｄ，１０７ｅそれぞれの出力を判定結果として出力するものとしている。
【０１９１】
なお、図１４においては、位置信号（ｃ），（ｄ）に同期させて原点信号（ｇ）または（ｈ）を得ているが、位置信号（ａ），（ｂ）に同期させても同様の機能が実現できる。
【０１９２】
［作用］
図１４の信号処理回路部６によって、図２５に示したような光検出器５からの入力を処理する際のタイムチャートは、前述した第１の実施の形態における図２のそれと同様であるので、以下の説明は、図２を参照して行う。
【０１９３】
即ちまず、２値化回路１０１において、変位に伴い周期的に変化するエンコーダのアナログ位置信号（ａ），（ｂ）を２値化することによって、デジタル位置信号（ｃ），（ｄ）が得られる。
【０１９４】
また、２値化回路１０２において、原点検出用信号（ｅ）を所定のスライスレベルで２値化することによって、デジタル原点検出用信号（ｆ）が得られる。
【０１９５】
そして、原点信号については、次の２つの方法のうちから１つを選択することで得られる。
【０１９６】
１つ目は、同期回路１０３において、デジタル原点検出用信号（ｆ）を位置信号（ａ），（ｃ）の立ち上がりに同期させてハイレベルとし、位置信号（ｂ），（ｄ）のレベル変化に同期させてローレベルとすることで、原点信号（ｇ）を得るものである。ここで、上記位置信号（ａ），（ｃ）の立ち上がりは立ち上がり検出部１０３ｇにより検出し、位置信号（ｂ），（ｄ）のレベル変化は図示しないレベル変化検出部（例えばローレベル検出回路）により検出することができる。
【０１９７】
２つ目は、同期回路１０３において、デジタル原点検出用信号（ｆ）を位置信号（ａ），（ｃ）の立ち下がりに同期させてハイレベルとし、位置信号（ｂ），（ｄ）のレベル変化に同期させてローレベルとすることで、原点信号（ｈ）を得るものである。ここで、上記位置信号（ａ），（ｃ）の立ち下がりは立ち下がり検出部１０３ｈにより検出し、位置信号（ｂ），（ｄ）のレベル変化は図示しないレベル変化検出部（例えばハイレベル検出回路）により検出することができる。
【０１９８】
これら２つのうちの１つを選択して原点信号（ｇ）または（ｈ）として出力するが、この選択はスイッチ１０４により行う。
【０１９９】
ここで、位置信号（ａ），（ｂ）と（ｃ），（ｄ）の組合せは、９０°の位相差を持つ。
【０２００】
また、アナログ信号である位置信号（ａ），（ｂ）と原点検出用信号（ｅ）とは、デジタル信号である位置信号（ｃ），（ｄ）と原点検出用信号（ｆ）を作り出すことができるものであれば、それらがどのようなタイプの信号でも構わない。また、図２５に示したような光検出器５からの入力がデジタル信号のみで、アナログ信号を含まなくても構わない。また、入力されるアナログの位置信号をデジタル化する際には、さらに、位相分割により分解能を向上させたものとしても構わない。
【０２０１】
そして、位置検出は、デジタル位置信号（ｃ），（ｄ）を図示しないカウンタに入力することによって行う。この場合、原点信号（ｇ）または（ｈ）が発生したときに、カウンタをリセットすることによって、位置検出の原点出しが可能となる。
【０２０２】
一方、判定回路１０７では、原点検出用信号（ｆ）を検知した時点での位置信号（ｃ）の位相が、最も近い立ち上がり（位相０°とする）と立ち下がり（位相１８０°とする）の内、どちらに近いかを判定して、位相差の大きい方を安定と見なして出力する。この最適同期位置判定結果は、表示器１０８へ、または、電気信号として外部へ出力される。
【０２０３】
なお、表示器１０８は、結果が示せるものであれば、どのようなタイプの物でも良いが、例えば、立ち上がり及び立ち下がりの２つを示すＬＥＤの内、最適な方を原点検出時に点灯するものや、２色点灯可能なＬＥＤの表示色を切り替えるものとすることができる。
【０２０４】
ここで、具体的な判定方法を説明する。
【０２０５】
先ず、位置信号（ｃ），（ｄ）のレベルを確認する。図２の位置信号（ｃ），（ｄ）においては、位置信号（ｃ）の方が位相が９０°進んでいる。この状態において、位置信号（ｃ）の立ち上がり時の位置信号（ｄ）のレベルはローレベルである。このことから、位置信号（ｄ）のレベルがローレベルの時は位置信号（ｃ）の立ち上がりまでの位相差は±９０°以内であり、位置信号（ｄ）のレベルがハイレベルの時は位置信号（ｃ）の立ち上がりまでの位相差は±９０°以上である。
【０２０６】
従って、原点検出信号（ｆ）の立ち上がり検出時の位置信号（ｄ）のレベルがハイレベルであれば、位置信号（ｃ）の立ち上がりに同期させた場合に、原点検出信号（ｆ）の立ち上がり位置の若干の変動に対してローレベルの時に比べてより安定である。同様の議論により、原点検出信号（ｆ）の立ち上がり検出時の位置信号（ｄ）のレベルがローレベルであれば、位置信号（ｃ）の立ち下がりに同期させた場合に、原点検出信号（ｆ）の立ち上がり位置の若干の変動に対してハイレベルの時に比べてより安定である。従って、より安定な同期位置を判定結果として出力すればよい。
【０２０７】
例えば、図２中で、原点検出用信号（ｆ）が検出された瞬間（立ち上がり時）の位置信号（ｄ）のレベルは、図より、原点検出用信号（ｅ）の太線（原点検出用信号（ｆ）の実線）の例ではハイレベルである。従って、位置信号（ｃ）の最も近い立ち上がりと立ち下がりに関して、立ち上がりの方が位相差が大きく安定であることが判り、立ち上がりの方を判定結果として出力する。
【０２０８】
［効果］
原点検出用信号の出力の仕方に応じて位置信号との同期位置を選択することが可能である。従って、信号ノイズやふらつき、更には、光学式のエンコーダでは光源の安定性、発光・受光素子の温度特性とそのばらつき、個々のエンコーダの設計とのずれなどの不安定要素によって生じ得る原点検出位置のずれを少なくする同期位置を選択することが可能である。
【０２０９】
例えば、上記不安定要素により、図２の原点検出用信号（ｅ）の出力レベルが上がったり、図中左方向にシフトしたり、スライスレベルが若干下がることが考えられる。このとき、原点検出用信号（ｅ）が太線から細線のように変化したとすると、デジタル原点検出用信号（ｆ）は破線のようになる。これにより、原点信号（ｈ）においては破線で示した１周期分ずれた位置が原点信号として検出される。これに対して、原点信号（ｇ）ではこのような変化は起きにくい。従って、原点信号（ｇ）を選択することで、原点検出精度の劣化を抑え、安定した原点検出が可能となる。
【０２１０】
そして、本実施の形態では、原点信号の位置信号への同期をとるに当たり、複数の同期位置の内、どれが最良かを判断する判定回路１０７を有しており、実際にエンコーダを装置に取り付けた状態で最良の同期位置を選ぶことができる。
【０２１１】
この場合、本実施の形態においては、位相余裕の大きい方の同期位置を選択することにより、変動などに対する安定性を向上させることが可能となっている。このことにより、位置信号に同期させた原点検出の安定性が増すと共に、エンコーダの取付け時のヘッドとスケールの取付け角度やギャップ等といった相対位置や姿勢のばらつきの影響を事前に考慮する必要が無くなる。即ち、位置信号と原点信号の位相差を厳密に設計や製作において設定して加工する必要がないため、製作コストや組立調整の時間短縮につながると共に、設計や製作上の制約が減ることによって機能上の自由度が上がり得る利点がある。
【０２１２】
また、本実施の形態においては、立ち上がりと立ち下がりのどちらを選ぶかの判定手段として原点検出用信号の他に２つの位置信号のみを処理する回路を用いており、その時の表示器１０８も２つのＬＥＤ程度であり、追加することによる負担も軽い割に位置信号に同期させた原点検出の安定性が容易に実現できる。
【０２１３】
また、本実施の形態では、信号処理回路部６を除いて原点検出のための補助信号発生用部材などを設けていない。従って、安定した原点検出ができ、且つ、小型で安価なエンコーダを供給することが可能である。
【０２１４】
（第８の実施の形態）
［構成］
この第８の実施の形態の主要部の構成は、第７の実施の形態と同様に、信号処理回路部６を除き、位置信号と原点検出用信号が得られるものであれば、特に、限定されない。例えば、前述した第１の実施の形態の主要部の構成として図２５に示したような光学式のエンコーダ構成など一般的なものでよい。また、図２５の例では光学式のエンコーダを挙げているが、磁気式など他のタイプでもよい。
【０２１５】
また、本発明の第８の実施の形態における信号処理回路部６の構成については、図１４に示したブロック図と同様のものでよい。但し、信号処理回路部６における同期回路１０３及び判定回路１０７については、以下のような構成のものとする。
【０２１６】
図１６の（Ａ）乃至（Ｃ）は同期回路１０３の構成を示す図であり、図１６の（Ａ）に示す回路と図１６の（Ｃ）に示す回路とがスイッチ１０４により切り替えられるようになっている。これらの回路は一般に入手可能なロジックＩＣなどで容易、且つ、安価に製作が可能である。また、図１６の（Ｂ）は、図１６の（Ａ）の回路の具体的な構成を示す図である。
【０２１７】
９０°位相差の有る位置信号は、検出方向が変わると位相の進み方が逆転する。このことを利用して、方向判別が可能である。即ち、位置信号（ｃ）が立ち上がりの時に検出方向（ステージ移動方向）によって位置信号（ｄ）がローとなったり、ハイとなったりする。従って、位置信号（ｄ）のレベルを規定することで方向判別が可能となる。そこで、図１６の（Ａ）に示す検出回路１０３ｋにおいて、位置信号（ｃ）の立ち上がりに同期を取ると共に、位置信号（ｄ）がローレベルとなる時に検出を限定することで、原点検出の方向を限定している。
【０２１８】
また、同一の検出方向で位置信号（ｃ）の立ち下がりに同期させた同期回路１０３の構成を図１６の（Ｃ）に示している。即ち、図１６の（Ａ）の検出回路１０３ｋで検出する位置信号（ｃ）が立ち上がりの時で位置信号（ｄ）がローレベルとなる時におけるステージ移動方向と、図１６の（Ｃ）の検出回路１０３ｌで検出する位置信号（ｃ）が立ち下がりの時で位置信号（ｄ）がハイレベルとなる時におけるステージ移動方向とは、同一方向であり、原点検出の際の位相を１８０°ずらすことをスイッチ１０４で切り替えることを目的としている。
【０２１９】
図１７は、本第８の実施の形態における判定回路１０７の構成例を示す図で、上記第７の実施の形態における図１５の（Ｂ）の構成に方向判別のためのＤ−Ｃトリガタイプのフリップフロップ１０７ｆを追加したものである。
【０２２０】
即ち、方向判別のためのフリップフロップ１０７ｆには、データＤとして位置信号（ｃ）を、クロックＣＬＫとして位置信号（ｄ）を入力する。最適位置判別のためのフリップフロップ１０７ａには、データＤとして位置信号（ｄ）を、クロックＣＬＫとして原点検出信号（ｆ）を入力する。そして、フリップフロップ１０７ｆのＱ出力とフリップフロップ１０７ａのＱ出力と原点検出信号（ｆ）の３つが全てハイレベルの時、ＡＮＤ回路１０７ｄの出力である判定１がハイレベルとなる。同様に、フリップフロップ１０７ｆのＱバー出力とフリップフロップ１０７ａのＱバー出力と原点検出信号（ｆ）の３つが全てハイレベルの時、判定２がハイレベルとなるようにＡＮＤ回路１０７ｅで論理積が取られている。
【０２２１】
［作用］
本実施の形態における信号処理回路部６によって、図２５に示したような光検出器５からの入力を処理する際のタイムチャートは、前述した第１の実施の形態における図２のそれと同様であるので、以下の説明は、図２を参照して行う。
【０２２２】
即ち、まず、２値化回路１０１において、変位に伴い周期的に変化するエンコーダのアナログ位置信号（ａ），（ｂ）を２値化することによって、デジタル位置信号（ｃ），（ｄ）が得られる。
【０２２３】
また、２値化回路１０２において、原点検出用信号（ｅ）を所定のスライスレベルで２値化することによって、デジタル原点検出用信号（ｆ）が得られる。
【０２２４】
そして、原点信号については、次の２つの方法のうちから１つを選択することで得られる。
【０２２５】
１つ目は、同期回路１０３の検出回路１０３ｋにおいて、デジタル原点検出用信号（ｆ）を位置信号（ａ），（ｃ）の立ち上がりに同期させてハイレベルとし、位置信号（ｂ），（ｄ）のレベル変化に同期させてローレベルとすることで、原点信号（ｇ）を得るものである。
【０２２６】
２つ目は、同期回路１０３の検出回路１０３ｌにおいて、デジタル原点検出用信号（ｆ）を位置信号（ａ），（ｃ）の立ち下がりに同期させてハイレベルとし、位置信号（ｂ），（ｄ）のレベル変化に同期させてローレベルとすることで、原点信号（ｈ）を得るものである。
【０２２７】
これら２つのうちの１つを選択して原点信号（ｇ）または（ｈ）として出力するが、この選択はスイッチ１０４により行う。
【０２２８】
ここで、原点信号（ｇ）について、図１６の（Ｂ）に基づき、より詳細に説明する。
【０２２９】
まず、方向判別について説明する。フリップフロップ１０３ｋ１のデータＤへは位置信号（ｄ）を、クロックＣＬＫへは位置信号（ｃ）を入力する。この結果、フリップフロップ１０３ｋ１のＱバー出力から出力される信号は、位置信号（ｃ）の立ち上がりの度に位置信号（ｄ）の反転信号として更新される。そのため、位置信号（ｃ）の立ち上がり時に位置信号（ｄ）がローレベルの時のみフリップフロップ１０３ｋ１のＱバー出力がハイレベルとなるため、方向判別が可能となる。
【０２３０】
そして、ＡＮＤ回路１０３ｋ２により、このような検出方向判別信号と原点検出信号（ｆ）の論理積を取ることで、検出方向が正しく、原点検出信号（ｆ）が検知状態である場合に限定する。
【０２３１】
また、更に原点信号を出すための条件を追加する。即ち、本実施の形態では、位置信号（ｃ）の立ち上がりから位置信号（ｄ）の立ち上がりまでを検出する。位置信号（ｃ）の立ち上がりエッジが重要な点であり、検出幅については時間で指定したり、測定対象物の変位量で指定してもよく、幅そのものも任意に指定して構わない。方向が指定された上で、位置信号（ｃ）の立ち上がりから位置信号（ｄ）の立ち上がりまでという場合、位置信号（ｃ）がハイレベルで位置信号（ｄ）がローレベルであることと等価である。従って、この条件を付加する。
【０２３２】
つまり、以上のことから、原点信号（ｇ）は、位置信号（ｃ）がハイレベルであること、位置信号（ｄ）がローレベルであること、方向判別として位置信号（ｃ）の立ち上がり時に位置信号（ｄ）がローレベルであること、原点検出信号（ｆ）がハイレベル（検知状態）であること、の４つの論理積を取ることで、得られる。即ち、位置信号（ｃ）とＮＯＴ回路１０３ｋ３で反転した位置信号（ｄ）との論理積をＡＮＤ回路１０３ｋ４で取り、このＡＮＤ回路１０３ｋ４の出力と上記ＡＮＤ回路１０３ｋ２の出力との論理積をＡＮＤ回路１０３ｋ５で取ることで、原点信号（ｇ）を得る。
【０２３３】
なお、位置信号（ａ），（ｂ）と（ｃ），（ｄ）の組合せは、９０°の位相差を持つ。また、アナログ信号である位置信号（ａ），（ｂ）と原点検出用信号（ｅ）とは、デジタル信号である位置信号（ｃ），（ｄ）と原点検出用信号（ｆ）を作り出すことができるものであれば、それらがどのようなタイプの信号でも構わない。また、図２５に示したような光検出器５からの入力がデジタル信号のみで、アナログ信号を含まなくても構わない。また、入力されるアナログの位置信号をデジタル化する際には、さらに、位相分割により分解能を向上させたものとしても構わない。
【０２３４】
そして、位置検出は、デジタル位置信号（ｃ），（ｄ）を図示しないカウンタに入力することによって行う。この場合、原点信号（ｇ）または（ｈ）が発生したときに、カウンタをリセットすることによって、位置検出の原点出しが可能となる。
【０２３５】
なお、図４は、図２とは逆方向に変位が生じた際の各信号の変化を示している。この時、アナログ位置信号（ａ），（ｂ）及びデジタル位置信号（ｃ），（ｄ）の位相の進みは逆転している。
【０２３６】
このように逆方向に変位が生じるとき、同期回路１０３は、図１６の（Ａ）（及び（Ｃ））に示すような構成及びその作用により、原点信号（ｇ）及び（ｈ）を検出状態としない。従って、逆方向の変位では原点検出はなされない。なお、図１６の（Ａ）乃至（Ｃ）に示す同期回路１０３を適切に設計することにより、逆方向の変位でのみ原点検出を可能とすることもできる。
【０２３７】
一方、判定回路１０７では、原点検出用信号（ｆ）を検知した時点での位置信号（ｃ）の位相が、最も近い立ち上がり（位相０°とする）と立ち下がり（位相１８０°とする）の内、どちらに近いかを判定して、位相差の大きい方を安定と見なして出力する。この最適同期位置判定結果は、表示器１０８へ、または、電気信号として外部へ出力される。
【０２３８】
なお、表示器１０８は、結果が示せるものであれば、どのようなタイプの物でも良いが、例えば、立ち上がり及び立ち下がりの２つを示すＬＥＤの内、最適な方を原点検出時に点灯するものや、２色点灯可能なＬＥＤの表示色を切り替えるものとすることができる。
【０２３９】
ここで、具体的な判定方法を説明する。
【０２４０】
先ず、位置信号（ｃ），（ｄ）のレベルを確認する。図２の位置信号（ｃ），（ｄ）においては、位置信号（ｃ）の方が位相が９０°進んでいる。この状態において、位置信号（ｃ）の立ち上がり時の位置信号（ｄ）のレベルはローレベルである。このことから、位置信号（ｄ）のレベルがローレベルの時は位置信号（ｃ）の立ち上がりまでの位相差は±９０°以内であり、位置信号（ｄ）のレベルがハイレベルの時は位置信号（ｃ）の立ち上がりまでの位相差は±９０°以上である。
【０２４１】
従って、原点検出信号（ｆ）の立ち上がり検出時の位置信号（ｄ）のレベルがローレベルであれば、位置信号（ｃ）の立ち上がりに同期させた場合に、原点検出信号（ｆ）の立ち上がり位置の若干の変動に対してハイレベルの時に比べてより安定である。同様の議論により、原点検出信号（ｆ）の立ち上がり検出時の位置信号（ｄ）のレベルがハイレベルであれば、位置信号（ｃ）の立ち下がりに同期させた場合に、原点検出信号（ｆ）の立ち上がり位置の若干の変動に対してローレベルの時に比べてより安定である。従って、より安定な同期位置を判定結果として出力すればよい。
【０２４２】
例えば、図２中で、原点検出用信号（ｆ）が検出された瞬間（立ち上がり時）の位置信号（ｄ）のレベルは、同図の原点検出用信号（ｅ），（ｆ）の例ではハイレベルである。従って、位置信号（ｃ）の最も近い立ち上がりと立ち下がりに関して、立ち下がりの方が位相差が大きく安定であることが判り、立ち下がりの方を判定結果として出力する。
【０２４３】
このような判定方法を具体的な回路として示したのが図１７である。
【０２４４】
即ち、フリップフロップ１０７ｆにて位置信号（ｃ）と位置信号（ｄ）を用いて方向判別を行い、位置信号（ｄ）の立ち上がり時に位置信号（ｃ）がハイレベルの時のみ判定結果を出力する。ここで、位置信号（ｄ）の立ち上がり時に位置信号（ｃ）がハイレベルであることは、位置信号（ｃ）の立ち上がり時に位置信号（ｄ）がローレベルであることと検出方向の点に関して等価である。
【０２４５】
検出方向が指定の向きにおいて、原点検出用信号（ｆ）の立ち上がり時の位置信号（ｄ）のレベルがハイレベルの時に判定１、位置信号（ｄ）のレベルがローレベルの時に判定２を結果として出力する。判定１は原点信号を位置信号（ｃ）の立ち下がりに同期することを推奨するものであり、判定２は原点信号を位置信号（ｃ）の立ち上がりに同期することを推奨するものである。
【０２４６】
［効果］
原点検出用信号の出力の仕方に応じて位置信号との同期位置を選択することが可能である。従って、信号ノイズやふらつき、更には、光学式のエンコーダでは光源の安定性、発光・受光素子の温度特性とそのばらつき、個々のエンコーダの設計とのずれなどの不安定要素によって生じ得る原点検出位置のずれを少なくする同期位置を選択することが可能である。
【０２４７】
例えば、上記不安定要素により、図２の原点検出用信号（ｅ）の出力レベルが上がったり、図中左方向にシフトしたり、スライスレベルが若干下がることが考えられる。このとき、原点検出用信号（ｅ）が太線から細線のように変化したとすると、デジタル原点検出用信号（ｆ）は破線のようになる。これにより、原点信号（ｈ）においては破線で示した１周期分ずれた位置が原点信号として検出される。これに対して、原点信号（ｇ）ではこのような変化は起きにくい。従って、原点信号（ｇ）を選択することで、原点検出精度の劣化を抑え、安定した原点検出が可能となる。
【０２４８】
また、原点信号の位置信号への同期をとるに当たり、複数の同期位置の内、どれが最良かを判断する判定回路１０７を有しており、実際にエンコーダを装置に取り付けた状態で最良の同期位置を選ぶことができる。本実施の形態においては、位相余裕の大きい方の同期位置を選択することにより、変動などに対する安定性を向上させることが可能となっている。このことにより、位置信号に同期させた原点検出の安定性が増すと共に、エンコーダの取付け時のヘッドとスケールの取付け角度やギャップ等といった相対位置や姿勢のばらつきの影響を事前に考慮する必要が無くなる。即ち、位置信号と原点信号の位相差を厳密に設計や製作において設定して加工する必要がないため、製作コストや組立調整の時間短縮につながると共に、設計や製作上の制約が減ることによって機能上の自由度が上がり得る利点がある。
【０２４９】
また、本実施の形態においては、立ち上がりと立ち下がりのどちらを選ぶかの判定手段として原点検出用信号の他に２つの位置信号のみを処理する回路を用いており、その時の表示器１０８も２つのＬＥＤ程度であり、追加することによる負担も軽い割に位置信号に同期させた原点検出の安定性が容易に実現できる。
【０２５０】
また、本実施の形態では、信号処理回路部６を除いて原点検出のための補助信号発生用部材などを設けていない。従って、安定した原点検出ができ、且つ、小型で安価なエンコーダを供給することが可能である。
【０２５１】
更に、本第８の実施の形態特有の効果としては、一定方向に変位がなされているときのみ原点検出が可能なことが挙げられる。これにより、可動部のバックラッシュの影響を受けにくくしたり、原点検出時に２重に原点検出をせずに済ませることにつながるなどの利点が生まれ、高精度で使い勝手のよい原点検出が可能となる。
【０２５２】
（第９の実施の形態）
［構成］
本発明の第９の実施の形態は、前述した第３の実施の形態に上記第７の実施の形態のような最適同期位置の判定手段を付加したものである。
【０２５３】
この第９の実施の形態の主要部の構成は、第７の実施の形態と同様に、信号処理回路部６を除き、位置信号と原点検出用信号が得られるものであれば、特に、限定されない。例えば、前述した第１の実施の形態の主要部の構成として図２５に示したような光学式のエンコーダ構成など一般的なものでよい。また、図２５の例では光学式のエンコーダを挙げているが、磁気式など他のタイプでもよい。
【０２５４】
図１８は、本発明の第９の実施の形態に係るエンコーダの信号処理回路部６の構成を示すブロック図である。
【０２５５】
この第９の実施の形態による信号処理回路部６は、アナログ位置信号（ａ），（ｂ）を位相分割し、デジタル位置信号（ｃ），（ｄ）に変換するための位相分割回路１０５と、原点検出用信号（ｅ）を所定のスライスレベルで２値化してデジタル原点検出用信号（ｆ）に変換する２値化回路１０２と、デジタル原点検出用信号（ｆ）の立ち上がりを保持してラッチ信号（ｉ）とするラッチ回路１０６と、該ラッチ回路１０６からのラッチ信号（ｉ）を位置信号（ａ），（ｄ）に同期させて原点信号（ｇ）または（ｈ）を発生させる同期回路１０３と、該同期回路１０３における同期のタイミングを切り替えるスイッチ１０４と、最適同期位置を検知する判定回路１０７と、この判定回路１０７による最適同期位置判定結果を表示する表示器１０８とからなる。
【０２５６】
図１８のような構成の信号処理回路部６においては、位置信号（ａ）の立ち上がり・立ち下がりは振幅の中心をよぎる点で検出する。また、位置信号（ａ），（ｄ）に同期させて原点信号（ｇ）または（ｈ）を得ているが、位置信号（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）の中から適切な信号を選択して同期させるようにしてもよい。
【０２５７】
［作用］
図１８の信号処理回路部６によって、図２５に示したような光検出器５からの入力を処理する際のタイムチャートは、前述した第３の実施の形態における図６のそれと同様であるので、以下の説明は、図６を参照して行う。
【０２５８】
即ちまず、位相分割回路１０５において、変位に伴い周期的に変化するアナログ位置信号（ａ），（ｂ）を位相分割して２値化することによって、デジタル位置信号（ｃ），（ｄ）が得られる。
【０２５９】
また、２値化回路１０２において、原点検出用信号（ｅ）を所定のスライスレベルで２値化することによってデジタル原点検出用信号（ｆ）が得られる。そして、ラッチ回路１０６において、２値化回路１０２からのデジタル原点検出用信号（ｆ）の立ち上がりを検出してラッチ信号（ｉ）をハイレベルとする。
【０２６０】
そして、原点信号について、次の２つの方法のうちから１つを選択することで得る。
【０２６１】
１つ目は、同期回路１０３において、位置信号（ａ）の立ち上がりに同期させてハイレベルとし、位置信号（ｄ）のレベル変化に同期させてローレベルとすることで、原点信号を得るものである。
【０２６２】
２つ目は、同期回路１０３において、デジタル原点検出用信号（ｆ）を位置信号（ｃ）の立ち下がりに同期させてハイレベルとし、位置信号（ｄ）のレベル変化に同期させてローレベルとすることで、原点信号を得るものである。
【０２６３】
これら２つのうちの１つを選択して原点信号（ｇ）または（ｈ）として出力するが、この選択はスイッチ１０４により行う。
【０２６４】
なお、位置信号（ａ），（ｂ）と（ｃ），（ｄ）との組合せは９０°の位相差を持つ。また、アナログ信号である位置信号（ａ），（ｂ）と原点検出用信号（ｅ）とは、デジタル信号である位置信号（ｃ），（ｄ）と原点検出用信号（ｆ）とを作り出すことができるものであれば、それらがどのようなタイプの信号でも構わない。また、入力がデジタル信号のみで、アナログ信号を含まなくても構わない。
【０２６５】
そして、位置検出はデジタル位置信号（ｃ），（ｄ）を図示しないカウンタに入力することによって行う。この場合、原点信号（ｇ）または（ｈ）が発生したときときに、カウンタをリセットすることで、位置検出の原点出しが可能となる。
【０２６６】
一方、判定回路１０７では、原点検出用信号（ｆ）を検知した時点での位置信号（ｃ）の位相が、最も近い立ち上がり（位相０°とする）と立ち下がり（位相１８０°とする）の内、どちらに近いかを判定して、位相差の大きい方を安定と見なして出力する。この最適同期位置判定結果は、表示器１０８へ、または、電気信号として外部へ出力される。
【０２６７】
なお、表示器１０８は、結果が示せるものであれば、どのようなタイプの物でも良いが、例えば、立ち上がり及び立ち下がりの２つを示すＬＥＤの内、最適な方を原点検出時に点灯するものや、２色点灯可能なＬＥＤの表示色を切り替えるものとすることができる。
【０２６８】
ここで、具体的な判定方法を説明する。
【０２６９】
先ず、位置信号（ｃ），（ｄ）のレベルを確認する。図６の位置信号（ｃ），（ｄ）においては、位置信号（ｃ）の方が位相が９０°進んでいる。この状態において、位置信号（ｃ）の立ち上がり時の位置信号（ｄ）のレベルはローレベルである。このことから、原点検出用（ｆ）信号を検知した時点で位置信号（ｄ）のレベルがローレベルの時は位置信号（ｃ）の立ち上がりまでの位相差は±９０°以内であり、位置信号（ｄ）のレベルがハイレベルの時は位置信号（ｃ）の立ち上がりまでの位相差は±９０°以上である。
【０２７０】
従って、原点検出信号（ｆ）の立ち上がり検出時の位置信号（ｄ）のレベルがハイレベルであれば、位置信号（ｃ）の立ち上がりに同期させた場合に、原点検出信号（ｆ）の立ち上がり位置の若干の変動に対して立ち下がりに同期させた場合に比べてより安定である。同様の議論により、原点検出信号（ｆ）の立ち上がり検出時の位置信号（ｄ）のレベルがローレベルであれば、位置信号（ｃ）の立ち下がりに同期させた場合に、原点検出信号（ｆ）の立ち上がり位置の若干の変動に対して立ち上がりに同期させた場合に比べてより安定である。従って、より安定な同期位置を判定結果として出力すればよい。
【０２７１】
例えば、図６中で、原点検出用信号（ｆ）が検出された瞬間（立ち上がり時）の位置信号（ｄ）のレベルは、同図のような原点検出用信号（ｅ），（ｆ）の例ではハイレベルである。従って、位置信号（ｃ）の最も近い立ち上がりと立ち下がりに関して、立ち上がりの方が位相差が大きく安定であることが判り、立ち上がりの方を判定結果として出力する。
【０２７２】
［効果］
原点検出用信号の出力の仕方に応じて位置信号との同期位置を選択することが可能である。従って、信号ノイズやふらつき、更には、光学式のエンコーダでは光源の安定性、発光・受光素子の温度特性とそのばらつき、個々のエンコーダの設計とのずれなどの不安定要素によって生じ得る原点検出位置のずれを少なくする同期位置を選択することが可能である。
【０２７３】
更に、本第９の実施の形態特有の効果としては、原点検出用信号（ｅ）をラッチ回路１０６で保持するため、デジタル原点検出用信号（ｆ）の検出幅が狭く、検出状態で無くなった後でも位置信号との同期を取ることが可能である。従って、上記不安定要素による、図６の原点検出用信号（ｅ）の出力レベルの変化や、図中左右方向へのシフト、スライスレベルの変化などに対しても許容度が向上する。
【０２７４】
そして、ラッチ信号（ｉ）の立ち上がり位置を位置信号（ｃ）の同期位置よりほぼ１８０°位相が進んだ位置に設計・配置することができれば、±１８０°の余裕度が生じる。即ち、位置信号のピッチの±１／２倍の位置ずれ許容度がある。また、ラッチ信号（ｉ）の立ち上がり位置とＡ相の同期位置の位相差の設定が困難な場合でも、同期位置の選択により、±９０°以上の余裕度が生じる。従って、原点信号（ｇ）または（ｈ）を選択することによって、原点検出精度の劣化を抑え、安定した原点検出が可能となる。
【０２７５】
更に、本実施の形態では、原点信号の位置信号への同期をとるに当たり、複数の同期位置の内、どれが最良かを判断する判定回路１０７を有しており、実際にエンコーダを装置に取り付けた状態で最良の同期位置を選ぶことができる。
【０２７６】
この場合、本実施の形態においては、位相余裕の大きい方の同期位置を選択することにより、変動などに対する安定性を向上させることが可能となっている。このことにより、位置信号に同期させた原点検出の安定性が増すと共に、エンコーダの取付け時のヘッドとスケールの取付け角度やギャップ等といった相対位置や姿勢のばらつきの影響を事前に考慮する必要が無くなる。即ち、位置信号と原点信号の位相差を厳密に設計や製作において設定して加工する必要がないため、製作コストや組立調整の時間短縮につながると共に、設計や製作上の制約が減ることによって機能上の自由度が上がり得る利点がある。
【０２７７】
また、本実施の形態においては、立ち上がりと立ち下がりのどちらを選ぶかの判定手段として原点検出用信号の他に２つの位置信号のみを処理する回路を用いており、その時の表示器１０８も２つのＬＥＤ程度であり、追加することによる負担も軽い割に位置信号に同期させた原点検出の安定性が容易に実現できる。
【０２７８】
また、本実施の形態では、信号処理回路部６を除いて原点検出のための補助信号発生用部材などを設けていない。従って、安定した原点検出がリアルタイムにでき、且つ、小型で安価なエンコーダを供給することが可能である。
【０２７９】
更に、上記第８の実施の形態で説明したような検出方向の位置信号との限定機能を持つ同期方法をとるようにすれば、一定方向に変位がなされているときのみ原点検出が可能とすることができる。これにより、可動部のバックラッシュの影響を受けにくくしたり、原点検出時に２重に原点検出をせずに済ませることにつながるなどの利点が生まれ、高精度で使い勝手のよい原点検出が可能となる。
【０２８０】
（第１０の実施の形態）
［構成］
本発明の第１０の実施の形態は、前述した第４の実施の形態に上記第７の実施の形態のような最適同期位置の判定手段を付加したものである。
【０２８１】
本実施の形態に係るエンコーダの主要構成は、図７に示したような、前述の第４の実施の形態におけるものと同様であるので、その説明は省略する。
【０２８２】
図１９は、本第１０の実施の形態に係るエンコーダの信号処理回路部６の構成を示すブロック図である。
【０２８３】
即ち、この信号処理回路部６は、アナログ位置信号（ａ），（ｂ）をデジタル位置信号（ｃ），（ｄ）に変換するための２値化回路１０１と、原点検出用信号（ｅ１），（ｅ２），（ｅ３）を所定のスライスレベルで２値化してデジタル原点検出用信号（ｆ１），（ｆ２），（ｆ３）に変換する２値化回路１０２と、この２値化回路１０２からのデジタル原点検出用信号（ｆ１），（ｆ２），（ｆ３）の内の１つを２値化回路１０１からのデジタル位置信号（ｃ），（ｄ）に同期させて原点信号（ｇ）を発生させる同期回路１０３と、この同期回路１０３における同期のタイミングを切り替えるスイッチ１０４と、最適同期位置を検知する判定回路１０７と、この判定回路１０７による最適同期位置判定結果を表示する表示器１０８とからなる。
【０２８４】
なお、図１９においては、位置信号（ａ）に同期させて原点信号（ｇ）を検出する状態としているが、位置信号（ｂ），（ｃ），（ｄ）に同期させても同様の機能で実現できる。
【０２８５】
［作用］
図１９の信号処理回路部６によって、図７に示したような光検出器５からの入力を処理する際のタイムチャートは、前述した第４の実施の形態における図９のそれと同様であるので、以下の説明は、図９を参照して行う。
【０２８６】
まず、２値化回路１０１において、変位に伴い周期的に変化するエンコーダのアナログ位置信号（ａ），（ｂ）を２値化することによって、デジタル位置信号（ｃ），（ｄ）が得られる。
【０２８７】
また、２値化回路１０２において、原点検出用信号（ｅ１），（ｅ２），（ｅ３）を所定のスライスレベルで２値化することによって、デジタル原点検出用信号（ｆ１），（ｆ２），（ｆ３）が得られる。
【０２８８】
そして、同期回路１０３において、このデジタル原点検出用信号（ｆ１），（ｆ２），（ｆ３）の内の１つをスイッチ１０４に応じて選択する。この場合、同期回路１０３においては、選択されたデジタル原点検出用信号が検出状態にあるときに位置信号（ａ）または（ｃ）の立ち上がりに同期させてハイレベルとし、位置信号（ｂ），（ｄ）のレベル変化に同期させてローレベルとする原点信号（ｇ）を生成する。なお、図９において、デジタル原点検出用信号（ｆ１），（ｆ２），（ｆ３）に対応する原点信号（ｇ）の検出状態部分はパルス状の部分の内、ぞれぞれ、実線の部分、細い点線の部分、点線の部分である。
【０２８９】
ここで、位置信号（ａ），（ｂ）と、（ｃ），（ｄ）との組合せは９０°の位相差を持つ。また、アナログ信号である位置信号（ａ），（ｂ）と原点検出用信号（ｅ１），（ｅ２），（ｅ３）は、デジタル信号である位置信号（ｃ），（ｄ）と原点検出用信号（ｆ１），（ｆ２），（ｆ３）を作り出せれば、どのようなタイプの信号でも構わない。また、検出系からの入力がデジタル信号のみで、アナログ信号を含まなくても構わない。また、位置信号をデジタル化する際にはさらに位相分割により分解能を向上させたものとしても構わない。
【０２９０】
位置検出は、デジタル位置信号（ｃ），（ｄ）を図示しないカウンタに入力することで行う。そして、原点信号（ｇ）が発生したときに、カウンタをリセットすることによって、位置検出の原点出しが可能となる。
【０２９１】
一方、判定回路１０７では、原点検出用信号（ｆ１），（ｆ２），（ｆ３）を検知した時点での位置信号（ｃ）の最も近い立ち上がりに対して最も位相差の大きい、即ち、位相余裕のある原点検出用信号を安定と見なして出力する。この最適同期位置判定結果は、表示器１０８へ、または、電気信号として外部へ出力される。
【０２９２】
なお、表示器１０８は、結果が示せるものであれば、どのようなタイプの物でも良いが、例えば、各原点検出用信号を表す３つＬＥＤの内、最適なものを原点検出時に点灯するものや、３色点灯可能なＬＥＤの表示色を切り替えるものとすることができる。なお、２つ安定な選択肢があると判断した場合には、必ずしも１つに絞らずに同時に２つを表示しても構わない。
【０２９３】
ここで、具体的な判定方法を説明する。
【０２９４】
図９の位置信号（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）においては、位置信号（ｂ），（ｄ）の方が位置信号（ａ），（ｃ）に対して位相が９０°進んでいる。これらを、図２０の（Ａ）及び（Ｂ）を用いて説明する。図９の位置信号（ａ），（ｂ）の信号レベルの組合せを２次元のグラフに表すと図２０の（Ａ）及び（Ｂ）の円周上を右回りに動くことになる。ここで、位置信号（ａ）のレベルがマイナスからプラスになる、即ち、位置信号（ｃ）の立ち上がりは、図２０の（Ａ）及び（Ｂ）中矢印で示した縦軸と円の交点の内、位置信号（ｂ）がプラス側である上方の点となる。この点から最も遠い原点検出用信号検出時の位置が、系の変動に対して最も安定と言える。図２０の（Ａ）及び（Ｂ）中の（ｆ１），（ｆ２），（ｆ３）の３点は、原点検出用信号（ｆ１），（ｆ２），（ｆ３）が検出された瞬間の位置信号（ａ），（ｂ）の位置を示している。
【０２９５】
原点検出用信号が検出された際の位置信号（ｄ）のレベルがローレベル、即ち、原点検出用信号検出時の位置が円周上で下半分に存在すれば、少なくとも位相余裕が９０°以上有り、安定である。各原点検出用信号の位相差は、既知であり、ほぼ１２０°である。従って、原点検出用信号が検出された際の位置信号（ｄ）のレベルがローレベルになる原点検出用信号は１つ、または、２つである。
【０２９６】
図２０の（Ａ）の例のように、条件を満たす原点検出用信号が１つならば、それを最適な検出信号と判定すれば良い。
【０２９７】
これに対して、図２０の（Ｂ）の例のように、条件を満たす原点検出用信号が２つならば、両方を安定と見なしても良い。
【０２９８】
ここで、２つの中からさらに１つに絞るのであれば、以下のようにする。即ち、図２０の（Ｂ）の例では、位置信号（ｄ）のレベルがハイレベルになる原点検出用信号が（ｆ２）唯１つとなる。各原点検出用信号の位相差は既知でほぼ１２０°であるから、対応する点（ｆ２）での位置信号（ａ）（即ち位置信号（ｃ））のレベル（ローレベル）と逆のレベル（ハイレベル）を持つ点（ｆ１）に対応する原点検出用信号（ｆ１）が最も安定な原点検出用信号として判定できる。
【０２９９】
［効果］
本実施の形態によれば、複数の原点検出用信号の中から１つを選択することで、位置信号との同期位置を選択することが可能である。従って、信号ノイズやふらつき、更には、光学式のエンコーダでは光源の安定性、発光・受光素子の温度特性とそのばらつき、個々のエンコーダの設計とのずれなどの不安定要素によって生じ得る原点検出位置のずれを少なくする同期位置を選択することが可能である。
【０３００】
例えば、上記不安定要素により、図９の原点検出用信号（ｅ１），（ｅ２），（ｅ３）の出力レベルが変化したり、図中左右方向にシフトしたり、スライスレベルが若干上下することが考えられる。このとき、原点検出用信号（ｅ１）と（ｅ３）を用いて発生する原点信号（ｇ）は比較的安定であるが、原点検出用信号（ｅ２）を用いる場合には、位置信号との同期位置に近いため、不安定になりやすい。この場合、得られる原点位置には１周期分の差が出ることもあるが、常に一方のみを使用すれば、実用上問題にはならない。
【０３０１】
なお、同期の仕方として、原点検出位置近傍での変位を計測しながら、原点検出用信号と位置信号の同期を取る方法も取られている。この場合には、両者の差が小さい原点検出用信号（ｅ２）を用いるのが望ましく、この場合には最大±１周期分の検出位置ずれの許容度を持つ。
【０３０２】
従って、以上のような方法によって原点信号（ｇ）を選択することによって、原点検出精度の劣化を抑え、安定した原点検出が可能となる。
【０３０３】
さらに、本実施の形態では、原点信号の位置信号への同期をとるに当たり、複数の原点検出用信号の内、どれが最良かを判断する判定回路１０７を有しており、実際にエンコーダを装置に取り付けた状態で最良の同期位置を選ぶことができる。
【０３０４】
この場合、本実施の形態においては、位相余裕の大きい方の同期位置を選択することにより、変動などに対する安定性を向上させることが可能となっている。このことにより、位置信号に同期させた原点検出の安定性が増すと共に、エンコーダの取付け時のヘッドとスケールの取付け角度やギャップ等といった相対位置や姿勢のばらつきの影響を事前に考慮する必要が無くなる。即ち、位置信号と原点信号の位相差を厳密に設計や製作において設定して加工する必要がないため、製作コストや組立調整の時間短縮につながると共に、設計や製作上の制約が減ることによって機能上の自由度が上がり得る利点がある。
【０３０５】
また、本実施の形態においては、３つの原点出用信号のどれを選ぶかの判定手段として原点検出用信号の他に２つの位置信号のみを処理する回路を用いており、その時の表示器１０８も３つのＬＥＤ程度であり、追加することによる負担も軽い割に位置信号に同期させた原点検出の安定性が容易に実現できる。
【０３０６】
（第１１の実施の形態）
［構成］
次に、本発明の第１１の実施の形態を説明する。
【０３０７】
本実施の形態に係るエンコーダの主要構成は、前述の第８の実施の形態と同様に、信号処理回路部６を除き、位置信号と原点検出用信号が得られれば、特に、限定されない。例えば、前述した第１の実施の形態の主要部の構成として図２５に示したような光学式のエンコーダ構成など一般的なものでよい。また、図２５の例では光学式のエンコーダを挙げているが、磁気式など他のタイプでもよい。
【０３０８】
また、本第１１の実施の形態における信号処理回路６の構成については、図２１に示すようになっている。
【０３０９】
即ち、この第１１の実施の形態による信号処理回路部６は、アナログ位置信号（ａ），（ｂ）をデジタル位置信号（ｃ），（ｄ）に変換するための２値化回路１０１と、原点検出用信号（ｅ）を所定のスライスレベルで２値化してデジタル原点検出用信号（ｆ）に変換する２値化回路１０２と、この２値化回路１０２からのデジタル原点検出用信号（ｆ）を２値化回路１０１からのデジタル位置信号（ｃ），（ｄ）に同期させて原点信号（ｇ）または（ｈ）を発生させる同期回路１０３と、この同期回路１０３における同期のタイミングを切り替えるスイッチ１０４と、最適同期位置を検知する判定回路１０７と、この判定回路１０７による最適同期位置判定結果を表示する表示器１０８と、上記判定回路１０７による最適同期位置判定結果を記憶して、指令により上記スイッチ１０４を切り替え可能な記憶器１０９とからなる。
【０３１０】
また、本実施の形態においては、更に、基準信号（ｊ）が与えられている。この基準信号（ｊ）は、位置信号（ａ）と位置信号（ｂ）の振幅中心レベルとなる信号であり、２値化回路１０１及び判定回路１０７で用いられる。
【０３１１】
なお、２値化回路１０１は必ずしも２値化信号を得るものである必要はなく、デジタル化された複数ビットの信号を得るものであっても構わない。複数ビットの信号の場合には、２値化データを取り出すには最上位の符号ビットのみを取り出せば以後同等の処理が可能である。
【０３１２】
また、この信号処理回路部６における同期回路１０３の構成については、図１６の（Ａ）乃至（Ｃ）と同様のものでよい。一方、判定回路１０７については、図２２に示すような構成、あるいは、図２３に示すような構成のものとする。
【０３１３】
即ち、図２２に示す構成においては、ＯＰアンプと抵抗値の等しい２つの抵抗とを用い、基準信号（ｊ）を基準とする反転回路１０７ｇに、位置信号（ｂ）を入力する。また、１つ目のコンパレータ１０７ｈに、位置信号（ａ）と位置信号（ｂ）とを入力し、２つ目のコンパレータ１０７ｉには、位置信号（ａ）と反転回路１０７ｇで作られた位置信号（ｂ）の反転信号とを入力する。そして、これら２つのコンパレータ１０７ｈ，１０７ｉからの出力をＡＮＤ回路１０７ｊ、ＸＯＲ回路１０７ｋ、ＮＯＲ回路１０７ｌに入力し、これら３つの論理回路１０７ｊ，１０７ｋ，１０７ｌの出力をラッチ回路１０７ｍへ入力する。
【０３１４】
一方、Ｄ−ＣトリガタイプのＬＳ４２３などのフリップフロップ１０７ｆヘ、データＤとして位置信号（ｃ）を、クロックＣＬＫとして位置信号（ｄ）を入力する。そして、フリップフロップ１０７ｆの出力Ｑと原点検出用信号（ｆ）をＡＮＤ回路１０７ｄに入力し、その結果をラッチ回路１０７ｍのトリガに入力する。而して、このトリガ信号の立ち上がりでラッチされた３つ信号を、最適同期位置判定結果（判定１〜判定３）とする。
【０３１５】
また、図２３に示す構成においては、ＯＰアンプと抵抗値の等しい２つの抵抗を用い、基準信号（ｊ）を基準とする反転回路１０７ｇに、位置信号（ｂ）を入力する。また、１つ目のコンパレータ１０７ｈに、位置信号（ａ）と位置信号（ｂ）とを入力し、２つ目のコンパレータ１０７ｉには、位置信号（ａ）と反転回路１０７ｇで作られた位置信号（ｂ）の反転信号とを入力する。
【０３１６】
そして、これら２つのコンパレータ１０７ｈ，１０７ｉからの出力とそれらの反転信号を４つのＡＮＤ回路へ入力する。即ち、ＡＮＤ回路１０７ｎへはコンパレータ１０７ｈの出力とコンパレータ１０７ｉの出力とを入力する。ＡＮＤ回路１０７ｏへはコンパレータ１０７ｈの出力をＮＯＴ回路１０７ｐで反転した反転信号と、コンパレータ１０７ｉの出力とを入力する。ＡＮＤ回路１０７ｑへはコンパレータ１０７ｈの出力と、コンパレータ１０７ｉの出力をＮＯＴ回路１０７ｒで反転した反転信号とを入力する。そして、ＡＮＤ回路１０７ｓへはコンパレータ１０７ｈの出力をＮＯＴ回路１０７ｏで反転した反転信号と、コンパレータ１０７ｉの出力をＮＯＴ回路１０７ｒで反転した反転信号とを入力する。ここで、これらＡＮＤ回路１０７ｎ，１０７ｏ，１０７ｑ，１０７ｓの出力を信号（ｐ），（ｑ），（ｒ），（ｓ）とする。
【０３１７】
そして、これら信号（ｐ）〜（ｓ）と位置信号（ｃ）及び位置信号（ｃ）の反転信号を８つのＡＮＤ回路に入力する。即ち、ＡＮＤ回路１０７ｔへは信号（ｐ）と位置信号（ｃ）とを入力し、ＡＮＤ回路１０７ｕへは信号（ｑ）と位置信号（ｃ）とを入力し、ＡＮＤ回路１０７ｖへは信号（ｒ）と位置信号（ｃ）とを入力し、ＡＮＤ回路１０７ｗへは信号（ｓ）と位置信号（ｃ）とを入力する。また、ＡＮＤ回路１０７ｘへは信号（ｐ）と、位置信号（ｃ）をＮＯＴ回路１０７ｙで反転した反転信号とを入力し、ＡＮＤ回路１０７ｚへは信号（ｑ）と位置信号（ｃ）の反転信号とを入力し、ＡＮＤ回路１０７Ａへは信号（ｒ）と位置信号（ｃ）の反転信号とを入力し、ＡＮＤ回路１０７Ｂへは信号（ｓ）と位置信号（ｃ）の反転信号とを入力する。そして、これら８つのＡＮＤ回路１０７ｔ〜１０７ｘ，１０７ｚ，１０７Ａ，１０７Ｂの出力をラッチ回路１０７ｍへ入力する。
【０３１８】
一方、Ｄ−ＣトリガタイプのＬＳ４２３などのフリップフロップ１０７ｆヘ、データＤとして位置信号（ｃ）を、クロックＣＬＫとして位置信号（ｄ）を入力する。そして、フリップフロップ１０７ｆの出力Ｑと原点検出用信号（ｆ）をＡＮＤ回路１０７ｄに入力し、その結果の信号（ｋ）をラッチ回路１０７ｍのトリガに入力する。而して、このトリガ信号の立ち上がりでラッチされた８つ信号を、最適同期位置判定結果（判定１〜判定８）とする。
【０３１９】
また、記憶器１０９は、ＳＲＡＭやＦＬＡＳＨ ＲＯＭなどの不揮発性の記憶媒体を中心に、必要に応じて判定結果の加工や入出力のためのロジックアレイやＣＰＵなどから構成される。この記憶器１０９では、判定回路１０７からの判定結果を記憶しておくと共に、外部からの指令に応じて外部へ、記憶している判定結果を出力すると共に、その判定結果をスイッチ１０４へ送り、最適と判断した同期位置に切り替えるよう構成される。
【０３２０】
［作用］
本実施の形態における信号処理回路部６によって、図２５に示したような光検出器５からの入力を処理する際のタイムチャートは、前述した第１の実施の形態における図２のそれと同様であるので、以下の説明は、図２を参照して行う。
【０３２１】
即ち、まず、２値化回路１０１において、変位に伴い周期的に変化するエンコーダのアナログ位置信号（ａ），（ｂ）を２値化することによって、デジタル位置信号（ｃ），（ｄ）が得られる。
【０３２２】
また、２値化回路１０２において、原点検出用信号（ｅ）を所定のスライスレベルで２値化することによって、デジタル原点検出用信号（ｆ）が得られる。
【０３２３】
そして、原点信号については、次の２つの方法のうちから１つを選択することで得られる。
【０３２４】
１つ目は、同期回路１０３の検出回路１０３ｋにおいて、デジタル原点検出用信号（ｆ）を位置信号（ａ），（ｃ）の立ち上がりに同期させてハイレベルとし、位置信号（ｂ），（ｄ）のレベル変化に同期させてローレベルとすることで、原点信号（ｇ）を得るものである。ここで、アナログ信号である位置信号（ａ），（ｂ）のレベル変化とは、基準信号（ｊ）のレベルの下から上、または、上から下へのレベル変化を指す。
【０３２５】
２つ目は、同期回路１０３の検出回路１０３ｌにおいて、デジタル原点検出用信号（ｆ）を位置信号（ａ），（ｃ）の立ち下がりに同期させてハイレベルとし、位置信号（ｂ），（ｄ）のレベル変化に同期させてローレベルとすることで、原点信号（ｈ）を得るものである。
【０３２６】
これら２つのうちの１つを選択して原点信号（ｇ）または（ｈ）として出力するが、この選択はスイッチ１０４により行う。
【０３２７】
ここで、原点信号（ｇ）について、図１６の（Ｂ）に基づき、より詳細に説明する。
【０３２８】
まず、方向判別について説明する。フリップフロップ１０３ｋ１のデータＤへは位置信号（ｄ）を、クロックＣＬＫへは位置信号（ｃ）を入力する。この結果、フリップフロップ１０３ｋ１のＱバー出力から出力される信号は、位置信号（ｃ）の立ち上がりの度に位置信号（ｄ）の反転信号として更新される。そのため、位置信号（ｃ）の立ち上がり時に位置信号（ｄ）がローレベルの時のみフリップフロップ１０３ｋ１のＱバー出力がハイレベルとなるため、方向判別が可能となる。
【０３２９】
そして、ＡＮＤ回路１０３ｋ２により、このような検出方向判別信号と原点検出信号（ｆ）の論理積を取ることで、検出方向が正しく、原点検出信号（ｆ）が検知状態である場合に限定する。
【０３３０】
また、更に原点信号を出すための条件を追加する。即ち、本実施の形態では、位置信号（ｃ）の立ち上がりから位置信号（ｄ）の立ち上がりまでを検出する。位置信号（ｃ）の立ち上がりエッジが重要な点であり、検出幅については時間で指定したり、測定対象物の変位量で指定してもよく、幅そのものも任意に指定して構わない。方向が指定された上で、位置信号（ｃ）の立ち上がりから位置信号（ｄ）の立ち上がりまでという場合、位置信号（ｃ）がハイレベルで位置信号（ｄ）がローレベルであることと等価である。従って、この条件を付加する。
【０３３１】
つまり、以上のことから、原点信号（ｇ）は、位置信号（ｃ）がハイレベルであること、位置信号（ｄ）がローレベルであること、方向判別として位置信号（ｃ）の立ち上がり時に位置信号（ｄ）がローレベルであること、原点検出信号（ｆ）がハイレベル（検知状態）であること、の４つの論理積を取ることで、得られる。
【０３３２】
なお、位置信号（ａ），（ｂ）と（ｃ），（ｄ）の組合せは、９０°の位相差を持つ。また、アナログ信号である位置信号（ａ），（ｂ）と原点検出用信号（ｅ）とは、デジタル信号である位置信号（ｃ），（ｄ）と原点検出用信号（ｆ）を作り出すことができるものであれば、それらがどのようなタイプの信号でも構わない。また、図２５に示したような光検出器５からの入力がデジタル信号のみで、アナログ信号を含まなくても構わない。また、入力されるアナログの位置信号をデジタル化する際には、さらに、位相分割により分解能を向上させたものとしても構わない。
【０３３３】
そして、位置検出は、デジタル位置信号（ｃ），（ｄ）を図示しないカウンタに入力することによって行う。この場合、原点信号（ｇ）または（ｈ）が発生したときに、カウンタをリセットすることによって、位置検出の原点出しが可能となる。
【０３３４】
なお、図４は、図２とは逆方向に変位が生じた際の各信号の変化を示している。この時、アナログ位置信号（ａ），（ｂ）及びデジタル位置信号（ｃ），（ｄ）の位相の進みは逆転している。
【０３３５】
このように逆方向に変位が生じるとき、同期回路１０３は、図１６の（Ａ）（及び（Ｃ））に示すような構成及びその作用により、原点信号（ｇ）及び（ｈ）を検出状態としない。従って、逆方向の変位では原点検出はなされない。なお、図１６の（Ａ）乃至（Ｃ）に示す同期回路１０３を適切に設計することにより、逆方向の変位でのみ原点検出を可能とすることもできる。
【０３３６】
一方、判定回路１０７では、原点検出用信号（ｆ）を検知した時点での位置信号（ｃ）の位相が、最も近い立ち上がり（位相０°とする）と立ち下がり（位相１８０°とする）の内、どちらに近いかを段階的に判定して、位相差の大きい方を安定と見なして出力する。この最適同期位置判定結果は、表示器１０８へ出力されると共に、記憶器１０９に記憶される。
【０３３７】
ここで、図２４の（Ａ）及び（Ｂ）を参照して、判定のためのエリア分けを説明する。なお、これらの図において、横軸は位置信号（ａ）のレベルを、また、縦軸は位置信号（ｂ）のレベルを表す。
【０３３８】
２つの位置信号（ａ），（ｂ）は９０°の位相差と等しい振幅を持つため、ある時点での２つの位置信号により決まる点は、振幅の１／２の半径のリサージュ円周上にある。この点は、時間と伴にリサージュ円周上を右回り、または、左回りに、変位に応じた量だけ動く。図２４の（Ａ）及び（Ｂ）中の同期位置１は位置信号（ａ），（ｃ）の立ち上がりであり、同期位置２は位置信号（ａ），（ｃ）の立ち下がりである。
【０３３９】
図２４の（Ａ）において、第１象限の位置信号（ａ）の正の側から反時計回りに（１）〜（４）のエリア分けをする。原点検出用信号（ｆ）の立ち上がりにおいて位置信号（ａ），（ｂ）により決まる点が、これら（１）〜（４）のどのエリアにあるかで、同期位置の判定を行う。
【０３４０】
即ち、（２）のエリアにある場合、同期位置１に対して位相差が大きいので、同期位置１を判定結果とする。
【０３４１】
（１）又は（３）のエリアにある場合には、同期位置１，２のどちらに対しても４５°以上の余裕があるので、どちらでもよいとの判定結果とする。
【０３４２】
そして、（４）のエリアにある場合には、同期位置２に対して位相差が大きいので、同期位置２を判定結果とする。
【０３４３】
このエリア分けについては、図２２の構成の判定回路１０７を使用する場合には、以下の２つの判定により行う。
【０３４４】
位置信号（ａ）＞位置信号（ｂ） （論理式１）
位置信号（ａ）＞位置信号（ｂ）の反転信号 （論理式２）
これら論理式１と論理式２について、共に真の場合、一方のみ真の場合、共に偽の場合、の３通りについて判定を行う。所定の進行方向であり、原点検出用信号（ｆ）の立ち上がり時に、判定結果をラッチして出力する。
【０３４５】
また、図２４の（Ｂ）において、第１象限の位置信号（ａ）の正の側から反時計回りに（１）〜（８）のエリア分けをする。原点検出用信号（ｆ）の立ち上がりにおいて位置信号（ａ），（ｂ）により決まる点が、これら（１）〜（８）のどのエリアにあるかで、同期位置の判定を行う。
【０３４６】
即ち、（２）又は（３）のエリアにある場合、同期位置１に対して位相差が大きいので、同期位置１を判定結果とする。
【０３４７】
（１）又は（４）のエリアにある場合には、どちらかと言えば同期位置１に対して９０°以上の余裕があるので、どちらかと言えば同期位置１との判定結果とする。
【０３４８】
（５）又は（８）のエリアにある場合には、どちらかと言えば同期位置２に対して９０°以上の余裕があるので、どちらかと言えば同期位置２との判定結果とする。
【０３４９】
そして、（６）又は（７）のエリアにある場合には、同期位置２に対して位相差が大きいので、同期位置２を判定結果とする。
【０３５０】
上記のように８つのエリアを４つにまとめて判定に用いてもよく、その場合には、図２３の各判定結果を上記区分についてＡＮＤ回路を用いてまとめればよい。
【０３５１】
エリア分けについては、図２２の構成の判定回路１０７を使用する場合には、以下の３つの判定により行う。
【０３５２】
位置信号（ａ）＞位置信号（ｂ） （論理式３）
位置信号（ａ）＞位置信号（ｂ）の反転信号 （論理式４）
位置信号（ｃ）のレベル（真偽） （論理式５）
れらの論理式３、論理式４、論理式５について、それぞれの取りうる真偽の組み合わせが８通りある。
【０３５３】
共に真の場合、一方のみ真の場合、共に偽の場合の判定を行う。所定の進行方向であり、原点検出用信号（ｆ）の立ち上がり時に、判定結果をラッチして出力する。
【０３５４】
なお、表示器１０８は、結果が示せるものであれば、どのようなタイプの物でも良いが、例えば、複数のＬＥＤを有しており、立ち上がり及び立ち下がりの内、最適な方に対応したＬＥＤと安定度を示すＬＥＤとを原点検出時に点灯するものや、安定度のみならず位相関係までに対応したＬＥＤを点灯させるものとすることができる。
【０３５５】
［効果］
原点検出用信号の出力の仕方に応じて位置信号との同期位置を選択することが可能である。従って、信号ノイズやふらつき、更には、光学式のエンコーダでは光源の安定性、発光・受光素子の温度特性とそのばらつき、個々のエンコーダの設計とのずれなどの不安定要素によって生じ得る原点検出位置のずれを少なくする同期位置を選択することが可能である。
【０３５６】
例えば、上記不安定要素により、図２の原点検出用信号（ｅ）の出力レベルが上がったり、図中左方向にシフトしたり、スライスレベルが若干下がることが考えられる。このとき、原点検出用信号（ｅ）が太線から細線のように変化したとすると、デジタル原点検出用信号（ｆ）は破線のようになる。これにより、原点信号（ｈ）においては破線で示した１周期分ずれた位置が原点信号として検出される。これに対して、原点信号（ｇ）ではこのような変化は起きにくい。従って、原点信号（ｇ）を選択することで、原点検出精度の劣化を抑え、安定した原点検出が可能となる。
【０３５７】
また、原点信号の位置信号への同期をとるに当たり、複数の同期位置の内、どれが最良かを判断する判定回路１０７を有しており、実際にエンコーダを装置に取り付けた状態で最良の同期位置を選ぶことができる。本実施の形態においては、位相余裕の大きい方の同期位置を選択することにより、変動などに対する安定性を向上させることが可能となっている。このことにより、位置信号に同期させた原点検出の安定性が増すと共に、エンコーダの取付け時のヘッドとスケールの取付け角度やギャップ等といった相対位置や姿勢のばらつきの影響を事前に考慮する必要が無くなる。即ち、位置信号と原点信号の位相差を厳密に設計や製作において設定して加工する必要がないため、製作コストや組立調整の時間短縮につながると共に、設計や製作上の制約が減ることによって機能上の自由度が上がり得る利点がある。
【０３５８】
また、本実施の形態においては、立ち上がりと立ち下がりのどちらを選ぶかの判定手段として原点検出用信号の他に２つの位置信号のみを処理する回路を用いており、その時の表示器１０８も２つのＬＥＤ程度であり、追加することによる負担も軽い割に位置信号に同期させた原点検出の安定性が容易に実現できる。
【０３５９】
また、本実施の形態では、信号処理回路部６を除いて原点検出のための補助信号発生用部材などを設けていない。従って、安定した原点検出ができ、且つ、小型で安価なエンコーダを供給することが可能である。
【０３６０】
更に、一定方向に変位がなされているときのみ原点検出が可能である。これにより、可動部のバックラッシュの影響を受けにくくしたり、原点検出時に２重に原点検出をせずに済ませることにつながるなどの利点が生まれ、高精度で使い勝手のよい原点検出が可能となる。
【０３６１】
また、本実施の形態では、記憶器１０９に経時的に逐次保存される判定結果よりシステムとしての挙動が確認できる。例えば、図２４の（Ｂ）の区分において、ある区分結果から１つ隣の区分結果へ移ることは可動体の構成や検出系の若干の変動により生じる可能性があり、また、許容できるとしても、一定以上変動したり、測定の度に異なる結果が得られる場合には問題があると判断できる。また、原点位置も原点出し後の変動さえなければ良い場合には、例えばシステムの立ち上げ時に原点出しを行い、その際に最適な同期位置を毎回選び直すことも可能となり、経時的な緩やかな変動に対して自己調整が可能となる。
【０３６２】
以上、実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
【０３６３】
【発明の効果】
従って、以上説明したように、本発明によれば、特に、変位検出に用いられるエンコーダにおいて、ＡＢ相に同期した原点検出が安定して行えるエンコーダを提供することができる。
【０３６４】
また、本発明によれば、判定回路を実装しているため、その判定結果を参照し、それに従ってスイッチを切り替えることができ、特別な治工具無しに、正しい設定の選択が可能となり、その結果として安定した原点検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るエンコーダにおける信号処理回路部の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の信号処理回路によって光検出器からの入力が処理されている様子を示すタイムチャートである。
【図３】（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ本発明の第２の実施の形態に係るエンコーダにおいて、原点信号（ｇ）または（ｈ）を選択するために、図１におけるスイッチ及びこのスイッチにより切り替えられる同期回路の各詳細な構成を示すブロック図である。
【図４】図２と逆方向に変位が生じた際の各信号の変化の様子を示すタイムチャートである。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係るエンコーダの信号処理回路部の構成を示すブロック図である。
【図６】第３の実施の形態に係るエンコーダの信号処理回路部において光検出器からの入力が処理されている様子を示すタイムチャートである。
【図７】本発明の第４の実施の形態に係るエンコーダの主要部の構成を示す図である。
【図８】第４の実施の形態によるエンコーダの信号処理回路部の構成を示すブロック図である。
【図９】図８の信号処理回路部によって光検出器からの入力が処理されている様子を示すタイムチャートである。
【図１０】本発明の第５の実施の形態に係るエンコーダの主要部の構成を示す図である。
【図１１】第５の実施の形態に係るエンコーダの信号処理回路部（原点検出回路部）の構成を示すブロック図である。
【図１２】図１１の信号処理回路部（原点検出回路部）によって入力が処理されている様子を示すタイムチャートである。
【図１３】本発明の第６の実施の形態に係るエンコーダの信号処理回路部によって入力が処理されている様子を示すタイムチャートである。
【図１４】本発明の第７の実施の形態に係るエンコーダの信号処理回路部の構成を示すブロック図である。
【図１５】（Ａ）は図１４中の同期回路の構成例を示す図であり、（Ｂ）は図１４中の判定回路の構成例を示す図である。
【図１６】（Ａ）及び（Ｃ）はそれぞれ本発明の第８の実施の形態に係るエンコーダの信号処理回路部における同期回路の構成を示す図であり、（Ｂ）は（Ａ）の回路の具体的な構成を示す図である。
【図１７】第８の実施の形態に係るエンコーダの信号処理回路部における判定回路の構成を示す図である。
【図１８】本発明の第９の実施の形態に係るエンコーダの信号処理回路部の構成を示すブロック図である。
【図１９】本発明の第１０の実施の形態に係るエンコーダの信号処理回路部の構成を示すブロック図である。
【図２０】（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ位置信号（ａ），（ｂ）と原点検出用信号（ｆ１），（ｆ２），（ｆ３）との関係を説明するため、位置信号（ａ），（ｂ）の信号レベルの組合せを２次元のグラフに表した図である。
【図２１】本発明の第１１の実施の形態に係るエンコーダの信号処理回路部の構成を示すブロック図である。
【図２２】第１１の実施の形態に係るエンコーダの信号処理回路部における判定回路の構成を示す図である。
【図２３】第１１の実施の形態に係るエンコーダの信号処理回路部における判定回路の別の構成を示す図である。
【図２４】（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ最適同期位置判定のためのエリア分けを説明するための図である。
【図２５】本発明の第１の実施の形態に係るエンコーダとして適用される光学式のエンコーダの主要部の構成を示す図である。
【図２６】特開平８−２６１７９５号公報に示されている従来のエンコーダの構成を示す図である。
【符号の説明】
１ 発光部
２ 光学素子
３ インデックススケール
３ａ，３ｂ スリット
４，２４ スケール
４ａ，４ｂ スリット
５ 光検出器
５ａ，５ｂ 光検出部
６ 信号処理回路部
１０ 光源部
２１ ベース
２２ 面発光レーザ
２２ａ,２２ｂ ビーム出射口
２３ フォトＩＣ
２３ａ 受光アレイ部
２３ｂ 受光部
２３ｃ 信号処理回路
２４ａ 位置検出パターン
２４ａ 原点検出用パターン
１０１，１０２ ２値化回路
１０３ 同期回路
１０３ａ 立ち上がり検出回路
１０３ｂ ローレベル検出回路
１０３ｃ，１０３ｆ，１０３ｊ，１０３ｋ２，１０３ｋ４，１０３ｋ５，１０４ａ，１０４ｂ，１０７ｄ，１０７ｅ，１０７ｊ，１０７ｎ，１０７ｏ，１０７ｑ，１０７ｓ〜１０７ｘ，１０７ｚ，１０７Ａ，１０７Ｂ ＡＮＤ回路
１０３ｄ 立下り検出回路
１０３ｅ ハイレベル検出回路
１０３ｇ 立ち上がり検出部
１０３ｈ 立ち下り検出部
１０３ｉ 選択スイッチ
１０３ｋ，１０３ｌ 検出回路
１０３ｋ１，１０７ａ，１０７ｆ フリップフロップ
１０３ｋ３，１０７ｐ，１０７ｒ，１０７ｙ ＮＯＴ回路
１０４ スイッチ
１０５ 位相分割回路
１０６，１０７ｍ ラッチ回路
１０７ 判定回路
１０７ｂ 抵抗
１０７ｃ コンデンサ
１０７ｇ 反転回路
１０７ｈ，１０７ｉ コンパレータ
１０７ｋ ＸＯＲ回路
１０７ｌ ＮＯＲ回路
１０８ 表示器
１０９ 記憶器

Claims (11)

1. 移動体の位置又は角度の変位に応じて周期信号を発生する位置信号発生手段と、
   上記移動体が所定の位置にある場合に原点信号を発生する原点検出手段と、
   原点信号の発生位置を上記周期信号が所定の位相を取る位置に同期させる同期手段と、
   予め定められた複数の位相の１つを上記所定の位相として選択し切り替え可能な選択手段と、
   上記複数の位相の内、最適な位相を検知する判定手段と、
   を有し、
   上記選択手段は、上記判定手段からの判定結果に基づいて原点信号の発生位置において上記周期信号が取る位相を選択可能とする、ことを特徴とするエンコーダ。
2. 上記移動体が所定の範囲にある場合に原点検出用信号を発生する原点検出用信号発生手段を有し、
   上記判定手段は、原点検出用信号発生時に上記周期信号が取る位相と原点信号発生位置で上記周期信号が取り得る位相との位相差に基づき上記最適な位相を検知する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ。
3. 上記判定手段は、上記原点検出用信号発生時に上記周期信号が取る位相と上記原点信号発生位置で上記周期信号が取り得る位相との位相差を０°〜１８０°で表した時に、位相差が最も大きくなる上記周期信号が取り得る位相を最適と判定する、
   ことを特徴とする請求項２に記載のエンコーダ。
4. ９０°位相差の２つの上記周期信号と２つの上記複数の位相を有し、該２つ位相の位相差が１８０°である、
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のエンコーダ。
5. 上記移動体の位置又は角度の変位に伴い、上記周期信号、または、デジタル化された上記周期信号が、その振幅中央値を値の低い側から値の高い側へ交差する位相、または、値の高い側から値の低い側へ交差する位相を上記原点検出位置での上記周期信号の位相とする、
   ことを特徴とする請求項４に記載のエンコーダ。
6. ９０°位相差の２つの上記周期信号とＮ個（Ｎは３以上の整数）の上記複数の位相を有し、該Ｎ個の上記複数の位相の位相差が（３６０°／Ｎ）置きとなるように配置される、
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のエンコーダ。
7. 移動体の位置又は角度の変位に応じて９０°位相差の２つの周期信号を発生する位置信号発生手段と、
   上記移動体が所定の範囲にある場合に原点検出用信号を発生する原点検出用信号発生手段と、
   上記移動体が所定の位置にある場合に原点信号を発生する原点検出手段と、
   原点信号の発生位置を上記周期信号が所定の位相を取る位置に同期させる同期手段と、
   予め定められた複数の位相の１つを上記所定の位相として選択し切り替え可能な選択手段と、
   上記複数の位相の内、最適な位相を検知する判定手段と、
   を有し、
   ２次元の直交座標系の横軸方向に上記２つの周期信号の一方の出力を、縦軸方向に他方の出力を取り、
   上記座標系上で上記２つの周期信号のそれぞれの出力によって決まる点が移動体の変位につれて描く波形を上記２つの周期信号のリサージュ波形としたとき、
   上記２つの周期信号のリサージュ波形を、分割してできる２つ以上の複数の区分を有し、上記２つの周期信号で決まる点が含まれる区分が、少なくとも上記原点検出用信号発生時に判別でき、
   上記判定手段は、原点検出用信号発生時に上記２つの周期信号によって決まる点が存在するリサージュ波形上の上記区分に基づき上記判定手段での判定を行い、
   上記選択手段は、上記判定手段からの判定結果に基づいて原点信号の発生位置において上記周期信号が取る位相を選択可能とする、
   ことを特徴とするエンコーダ。
8. 上記原点検出用信号発生時に上記２つの周期信号によって決まる点が存在するリサージュ波形上の区分と上記周期信号の複数の位相との位相差を０°〜１８０°で表す時に、
   上記区分と各位相との組合せについて、区分内での位相差の最小値を該区分と位相との位相差とした時、
   上記判定手段が、位相差が最も大きくなる位相を最適と判定する、
   ことを特徴とする請求項７に記載のエンコーダ。
9. 複数の原点検出用信号を発生させるための原点検出用信号発生手段を有し、
   上記複数の位相のそれぞれの位相は上記複数の原点検出用信号の１つに対応し、
   選択手段により上記周期信号の所定の位相と対応する原点検出用信号を同時に選択し、
   選択した上記周期信号の所定の位相と対応する原点検出用信号を用いて原点信号を発生させる、
   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. 複数の上記周期信号を有し、
    上記複数の位相は複数の上記周期信号の周期信号ごとに決められた所定の位相に対応し、選択手段により上記周期信号の所定の位相の１つを選択し、原点信号発生位置を選択した上記周期信号の所定の位相に同期可能である、
    ことを特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載のエンコーダ。
11. 移動体の位置又は角度の変位に応じて発生する周期信号に基づき変位量を検出し、上記移動体が所定の範囲にある場合に原点信号を発生するエンコーダであって、
    光源からの光を移動体に設けられたスケールに照射し帰還した光を受光部で受光して、上記移動体の位置変位を検出する検出手段と、
    上記光源、または、別に設けた光源からの光を上記スケールに照射し帰還した光を別に設けた受光部で受光する受光手段と、
    上記移動体が所定の範囲にある場合に原点検出用信号を発生する原点検出用信号発生手段と、
    上記全ての光源及び全ての受光部が半導体プロセスにより同一基板上に所定の間隔で配置・形成されることにより、原点検出用信号発生時での上記周期信号の位相と原点信号発生位置での上記周期信号の位相の位相差が所定の値となるように構成され、原点信号の発生位置を上記周期信号が所定の位相を取る位置に同期させる同期手段と、
    を有することを特徴とするエンコーダ。

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