JP5339127B2 - アブソリュートエンコーダ及びエンコーダ、並びに移動体装置 - Google Patents

Description

本発明はアブソリュートエンコーダ及びエンコーダ並びに移動体装置に係り、更に詳しくは、少なくとも一軸方向に関する絶対位置情報を計測するアブソリュートエンコーダ及び移動体の移動方向に関する位置情報を計測するエンコーダ、並びに前記アブソリュートエンコーダ又は前記エンコーダを備える移動体装置に関する。

従来の光学式アブソリュートエンコーダは、アブソリュートパターンとインクリメンタルパターンのそれぞれを有する２つの領域（トラック）が非計測方向に並置された符号板（スケール）と、符号板上の２つの領域のそれぞれに対向する２つの検出器を有し、計測方向に相対移動可能な検出部（ヘッド）と、から構成される（例えば、特許文献１参照）。このアブソリュートエンコーダは、ヘッドが有する２つの検出器を用いてアブソリュートパターンとインクリメンタルパターンとを走査し、得られる両パターンの読み取り結果からヘッドと符号板との（絶対的な）位置関係を求め、計測結果として提示する。

上述のアブソリュートエンコーダでは、アブソリュートパターンが設けられた領域とインクリメンタルパターンが設けられた領域とが非計測方向に隣接しているため、ヘッドが非計測方向に、両パターンの非計測方向に関する有効幅、若しくはヘッドが有する２つの検出器の非計測方向に関する中心間距離、を超えて動いてしまうと、計測不能に陥るおそれがあった。また、そのために、アブソリュートエンコーダを用いて２次元方向に関する絶対位置を計測する２次元エンコーダを構成することができなかった。

特開平０２−１６８１１５号公報

本発明は、上述の事情の下でなされたものであり、第１の観点からすると、少なくとも一軸方向に関する絶対位置情報を計測するアブソリュートエンコーダであって、前記一軸方向を単位パターンの配列方向とするアブソリュートパターンが設けられた第１領域と、前記アブソリュートパターンと組をなすインクリメンタルパターンが設けられた第２領域と、が前記一軸方向に関して異なる位置に併設された符号板と；前記第１及び第２領域にそれぞれ対向する第１及び第２検出器を有するヘッドと；を備えるアブソリュートエンコーダである。

これによれば、符号板には、一軸方向を単位パターンの配列方向とするアブソリュートパターンが設けられた第１領域と、アブソリュートパターンと組をなすインクリメンタルパターンが設けられた第２領域と、が、一軸方向、すなわち計測方向に関して異なる位置に併設されている。このため、非計測方向である一軸に垂直な方向に、第１及び第２領域を拡張し、アブソリュートパターン及びインクリメンタルパターンを非計測方向に延設することができ、これにより、第１及び第２検出器を有するヘッドの非計測方向への可動範囲を広げることが可能となる。

本発明は、第２の観点からすると、所定平面に沿って移動する移動体と；前記符号板が、前記所定平面に平行な面上と前記移動体上との一方に設置され、前記ヘッドが、前記所定平面に平行な面上と前記移動体上との他方に設置され、前記移動体の前記所定平面内の位置情報を計測する本発明のアブソリュートエンコーダと；を備える第１の移動体装置である。

これによれば、アブソリュートエンコーダにより、移動体の所定平面内の少なくとも一軸方向の位置を精度良く計測することができ、該計測結果に基づいて移動体を精度良く駆動することが可能になる。

本発明は、第３の観点からすると、所定平面に沿って移動する移動体と；複数のヘッドが、その一面に所定の位置関係で取り付けられたヘッド取り付け部材を備える本発明のアブソリュートエンコーダと；を備え、前記アブソリュートエンコーダの一部を構成する前記ヘッド取り付け部材が、前記移動体と前記移動体外部との一方に設置され、前記移動体と前記移動体外部との他方に前記符号板が前記複数のヘッドに対向して設置された第２の移動体装置である。
本発明は、第４の観点からすると、移動体の移動方向に関する位置情報を計測するエンコーダであって、前記移動方向に関する前記位置情報を示すパターンが設けられた少なくとも２つの計測領域を有する符号板と、前記２つの計測領域の前記パターンをそれぞれ検出する第１及び第２検出手段と、を備え、前記２つの計測領域は、前記移動方向に沿って配置されており、前記パターンは、前記移動方向に関する前記位置情報を計測可能な長さより前記移動方向に垂直な方向における長さの方が長く形成されていることを特徴とするエンコーダである。
本発明は、第５の観点からすると、上記エンコーダと、所定平面に沿って移動する前記移動体と、を備える移動体装置である。

《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態を図１（Ａ）〜図２（Ｂ）に基づいて説明する。

図１（Ａ）には、第１の実施形態に係るアブソリュートエンコーダ１０の構成が概略的に示されている。アブソリュートエンコーダ１０は、符号板（スケール）１１、検出部（ヘッド）２０、及び信号処理系３０等を備えている。

スケール１１は、表面（＋Ｚ側の面）に２つのパターン領域が形成された板状部材（以下、便宜上スケール部材と呼ぶ）から成る。すなわち、スケール部材の上面には、図１（Ａ）に示されるように、Ｘ軸方向に所定間隔Ｗ隔てて、２つの領域ＰＡ１，ＰＡ２が併設されている。２つの領域の一方（−Ｘ側の第１領域）ＰＡ１には、Ｘ軸方向を後述する単位パターンの配列方向とするアブソリュートパターンＡが形成され、他方（＋Ｘ側の第２領域）ＰＡ２には、アブソリュートパターンＡと組をなすＸ軸方向を周期方向とするインクリメンタルパターンＩが形成されている。ここで、アブソリュートパターンＡ及びインクリメンタルパターンＩのＹ軸方向（非計測方向）に関する有効幅Ｌ_Ｗは、両パターンＡ，ＩのＸ軸方向（計測方向）に関する有効長Ｌ_Ａ，Ｌ_Ｉ（Ｌ_Ａ＝Ｌ_Ｉ）より長く設定されている。ここで、２つの領域のＸ軸方向に関する相対距離（配置間隔）は、Ｌ_Ｈ＝（Ｌ_Ａ＋Ｌ_Ｉ）／２＋Ｗである。なお、図１（Ａ）では、Ｗ≠０としているが、Ｗ＝０であっても良い。

アブソリュートパターンＡとインクリメンタルパターンＩでは、例えば、スケール１１を構成するスケール部材の表面に金属蒸着又はパターンニングにより形成された、周囲に比べて格段に反射率の高いライン状の領域がライン部（両パターンＡ，Ｉの白色部分）を形成している。後述するように、スケール１１に計測光を投射し、ライン部で反射された計測光を受光することによって、両パターンＡ，Ｉを光学的に読み取ることができる。

第１領域ＰＡ１内のアブソリュートパターンＡは、有効長Ｌ_Ａの範囲内に設けられた複数（図１（Ａ）の例では８つ）の単位パターンから構成される。ここで、１つの単位パターンが１目盛りに対応し、その内部領域が上述の高反射率の部分（ライン部）であればコード「０」、低反射率（反射率がほぼ零）の部分であればコード「１」を表す。従って、図１（Ａ）のアブソリュートパターンＡは、目盛り数８（３ビット）のアブソリュートコード「１１０１０００１」を表す。なお、本実施形態では、単位パターンの幅（Ｘ軸方向に関する幅）を、例えば１ｍｍとし、アブソリュートパターンＡの有効長Ｌ_Ａを８ｍｍとする。

第２領域ＰＡ２内のインクリメンタルパターンＩは、その有効長Ｌ_Ｉの範囲内に設けられた複数（図１（Ａ）の例では１６）のパターンから構成される。ここで、インクリメンタルパターンＩは、高反射率のライン部と低反射率のスペース部とが交互に設けられたデューティ比１：１のラインアンドスペースパターンである。インクリメンタルパターンＩは、アブソリュートパターンＡに対して、所定の位相差（単位パターンのＸ軸方向に関する幅の１／４に相当する位相差）を設けて配置されている。なお、本実施形態では、インクリメンタルパターンＩの複数のパターンのそれぞれのＸ軸方向に関する幅（ライン部の幅）を０．５ｍｍ、位相差を０．２５ｍｍとする。

ヘッド２０は、図１（Ｂ）に示されるように、プレートＰの一面（−Ｚ側の面）にＸ軸方向に所定間隔（中心間距離ｄ_１）隔てて固定されたアブソリュート信号用検出器（以下、適宜、検出器と略述する）２１_１と、インクリメンタル信号用検出器（以下、適宜、検出器と略述する）２１_２と、を有する。なお、実際には、プレートＰの−Ｚ側の面（図１（Ａ）のスケール１１に対向する側の面）に、両検出器２１_１、２１₂が設けられているが、図示及び説明の便宜上から、図１（Ａ）〜図１（Ｃ）等では、プレートＰの＋Ｚ側の面に、両検出器２１_１、２１₂が存在するように図示している。以下に説明する、各実施形態及び各変形例においても同様である。

アブソリュート信号用検出器２１_１は、図１（Ｂ）に示されるように、２つずつ３組（計６つ）の検出素子２１ａ_１，２１ａ_２，２１ｂ_１，２１ｂ_２，２１ｃ_１，２１ｃ_２から、インクリメンタル信号用検出器２１_２は、１つの検出素子から、構成されている。ここで、各検出素子は、スケール１１に計測光を投射する発光素子と、その計測光のスケール１１（対向するライン部）からの反射光を受光する受光素子とを含む。

アブソリュート信号用検出器２１_１とインクリメンタル信号用検出器２１_２は、両検出器２１_１，２１_２のＸ軸方向に関する中心間距離ｄ_１が第１、第２領域ＰＡ１、ＰＡ２の間のＸ軸方向に関する相対距離Ｌ_Ｈ（図１（Ａ）参照）にほぼ等しく、中心間距離ｄ_１と相対距離Ｌ_Ｈの差が必ずアブソリュートパターンＡの有効長Ｌ_Ａ以下になるように、設定されている。これにより、両検出器２１_１，２１_２は、それぞれスケール１１の第１、第２領域ＰＡ１，ＰＡ２のほぼ全有効領域を走査することができる。

また、図１（Ｃ）に示されるように、アブソリュート信号用検出器２１_１とインクリメンタル信号用検出器２１_２を、Ｙ軸方向に離間させても良い。ただし、図１（Ａ）のスケール１１では、第１、第２領域ＰＡ１，ＰＡ２の間のＹ軸方向に関する相対距離がほぼゼロなので、両検出器２１_１，２１_２のＹ軸方向に関する中心間距離ｄ_２は、アブソリュートパターンＡの有効幅Ｌ_Ｗを超えてはならない。検出器２１_１の＋Ｙ端と検出器２１_２の−Ｙ端との距離が、有効幅Ｌ_Ｗ以下であることが望ましい。

図１（Ａ）に示されるように、ヘッド２０はスケール１１の＋Ｚ側に配置されている。ヘッド２０は、両検出器２１_１，２１_２を構成する各検出素子からスケール１１に計測光を投射し、スケール１１（ライン部）で反射された計測光をアブソリュート信号用検出器２１_１とインクリメンタル信号用検出器２１_２を用いて受光する。両検出器２１_１，２１_２を構成する各検出素子は、計測光を受光したときにはコード「０」を、計測光を受光しなかったときにはコード「１」を、出力する。これによって、アブソリュート信号用検出器２１_１はアブソリュートパターンＡ（にコード化されたアブソリュートコード）を、インクリメンタル信号用検出器２１_２はインクリメンタルパターンＩを読み取り、その読み取り結果を信号処理系３０に出力する。

信号処理系３０は、上述のヘッド２０からの出力信号を、ヘッド２０（ヘッドが可動の場合）又はスケール１１（スケールが可動の場合）の計測方向（Ｘ軸方向）に関する絶対位置に変換する。なお、信号処理系３０の詳細は、例えば、特開平０２−１６８１１５号公報において開示されている。

信号処理系３０は、インクリメンタル信号用検出器２１_２の出力（インクリメンタルパターンＩの読み取り結果）が「０」の時、アブソリュート信号用検出器２１_１を構成する検出素子２１ａ_１，２１ｂ_１，２１ｃ_１の読み取り結果（アブソリュートパターンＡの読み取り結果）を、「１」の時、残りの検出素子２１ａ_２，２１ｂ_２，２１ｃ_２の読み取り結果を、その内部に設けられた演算部を用いて処理する。ここで、検出素子２１ａ_１，２１ｂ_１，２１ｃ_１（及び２１ａ_２，２１ｂ_２，２１ｃ_２）の読み取り結果を、それぞれｑ_ａ，ｑ_ｂ，ｑ_ｃと表記する。演算部は、読み取り結果ｑ_ａ，ｑ_ｂ，ｑ_ｃを用いて、ヘッド２０（ヘッドが可動の場合）又はスケール１１（スケールが可動の場合）のＸ軸方向に関する絶対位置を表すコード番号Ｑ＝２²×ｑ_ａ＋２¹×ｑ_ｂ＋２⁰×ｑ_ｃを求める。

例えば、ヘッド２０が−Ｘ側から＋Ｘ側へとスケール１１を走査すると、順にアブソリュートパターンＡの読み取り結果ｑ_ａｑ_ｂｑ_ｃ＝１１１，１１０，１０１，０１０，１００，０００，００１，０１１が得られる。これらの読み取り結果は、演算部によって、コード番号Ｑ＝７，６，５，２，４，０，１，３と変換される。信号処理系３０は、さらに、これらのコード番号を順に出力用番号０，１，２，３，４，５，６，７に変換して、ヘッド２０（ヘッドが可動の場合）又はスケール１１（スケールが可動の場合）のＸ軸方向に関する絶対位置を表すコード番号として出力する。

上述のヘッド２０が有する検出器２１_１，２１_２及び信号処理系３０の動作より明らかなように、本実施形態のアブソリュートエンコーダ１０では、スケール１１（アブソリュートパターンＡ）上に、実質的に、その有効幅Ｌ_Ａ内に８等分の絶対位置を表す目盛りが設けられているとも言える。

上述の通り、本実施形態のアブソリュートエンコーダ１０の一部を構成するスケール１１には、アブソリュートパターンＡが設けられた第１領域ＰＡ１とインクリメンタルパターンＩが設けられた第２領域ＰＡ２とが、従来と異なり、計測方向（Ｘ軸方向）に関して異なる位置に併設されている。このため、第１領域ＰＡ１及び第２領域ＰＡ２を非計測方向（Ｙ軸方向）に広げて（すなわちＬ_Ｗ＞Ｌ_Ａ＝Ｌ_Ｉ）、アブソリュートパターンＡ及びインクリメンタルパターンＩを非計測方向に延設することができる。これにより、スケール１１に対する、ヘッド２０の非計測方向への可動範囲（相対的な可動範囲）を広げることができる。

また、本実施形態のアブソリュートエンコーダ１０では、従来の構成のアブソリュートエンコーダ（特開平２−１６８１１５参照）と比較した場合に、スケール１１とヘッド２０とが相対的にヨーイング（Ｚ軸回りの回転）しても、誤動作し難いというメリットがある。以下、この点について説明する。

図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に、それぞれ、本実施形態のアブソリュートエンコーダ１０と従来の構成のアブソリュートエンコーダが示されている。ただし、両者の比較のため、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）では、スケール１１上のアブソリュートパターンＡとインクリメンタルパターンＩとの配置方向、及びヘッド２０が有するアブソリュート信号用検出器２１_１とインクリメンタル信号用検出器２１_２との離間方向が異なっている点を除けば、スケール１１とヘッド２０の構成は全く同一であるものとされている。

図２（Ａ）に示されるように、ヘッド２０がスケール１１に対して角度θ回転した場合、アブソリュートパターンＡとインクリメンタルパターンＩの計測方向（Ｘ’軸方向）に関する相対的なずれ、すなわち位相誤差ｄ_１（１−ｃｏｓθ）が発生する。ここで、ｄ_１は、アブソリュート信号用検出器２０_１とインクリメンタル信号用検出器２０_２の中心間距離である。一方、図２（Ｂ）に示される従来型では、位相誤差ｄ_１ｓｉｎθが発生する。通常ヨーイング量（角度θ）は十分小さいので、位相誤差は、本実施形態のアブソリュートエンコーダ１０の方が小さい。これにより、本実施形態のアブソリュートエンコーダ１０では、ヨーイング回転による誤動作が発生し難いことが分かる。

なお、上記実施形態では、一例として３ビットのアブソリュートパターンＡを用いたが、勿論、任意のビット数のアブソリュートパターンを用いることとしても良い。ビット数の大きなアブソリュートパターンを用いることにより、計測範囲を広げる又は計測分解能を向上させることができる。

《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態を、図３〜図６に基づいて説明する。

図３には、第２の実施形態に係るステージ装置４０の構成が、概略的に示されている。このステージ装置４０は、ＸＹ平面に平行に設置されたステージベース４２、及び該ステージベース４２に沿ってＸＹ２次元方向に移動するステージＳＴ等を備えている。

ステージベース４２は、板状のベース本体４３と、該ベース本体４３の上面に貼り付けられたスケール１１Ａとを有している。スケール１１Ａの具体的構成については後述する。

ステージＳＴは、直方体状のステージ本体４４と、該ステージ本体４４の下面（−Ｚ側の面）に固定されたヘッド２０Ａとを備えている。ヘッド２０Ａの構成についても後述する。

ステージＳＴは、不図示のリニアモータ等の駆動系によって、スケール１１Ａの上面に対して非接触でＸＹ２次元方向に駆動される。駆動系が、制御装置５０（図３では不図示、図５参照）によって制御される。

スケール１１Ａは、図６に示されるように、表面（＋Ｚ側の面）に４つのパターン領域ＰＡ１〜ＰＡ４が形成された板状部材（以下、便宜上スケール部材と呼ぶ）から成る。すなわち、スケール部材の上面には、Ｘ軸方向を単位パターンの配列方向とするアブソリュートパターンＡＸが設けられた第１領域ＰＡ１と、アブソリュートパターンＡＸと組１１ＸをなすインクリメンタルパターンＩＸが設けられた第２領域ＰＡ２とが、Ｘ軸方向に離間して併設されている。また、Ｙ軸方向を単位パターンの配列方向とするアブソリュートパターンＡＹが設けられた第３領域ＰＡ３と、アブソリュートパターンＡＹと組１１ＹをなすインクリメンタルパターンＩＹが設けられた第４領域ＰＡ４とが、Ｙ軸方向に離間して併設されている。この場合、インクリメンタルパターンＩＸ，ＩＹは、それぞれ組を成すアブソリュートパターンＡＸ，ＡＹに対して、前述と同様の位相差を設けて配置されている。

ヘッド２０Ａは、図４及び図６に示されるように、正方形板状の取り付け部材４６と、該取り付け部材４６の−Ｘ側、＋Ｘ側、＋Ｙ側及び−Ｙ側の面にそれぞれ一端が固定された長方形板状の支持部材４８ａ、４８ｂ、４８ｃ及び４８ｄと、該支持部材４８ａ、４８ｂ、４８ｃ及び４８ｄそれぞれの他端部の下面（−Ｚ側の面）に固定されたアブソリュート信号用検出器２１Ｘ_１、インクリメンタル信号用検出器２１Ｘ_２、アブソリュート信号用検出器２１Ｙ_１、及びインクリメンタル信号用検出器２１Ｙ_２とを有している。

アブソリュート信号用検出器２１Ｘ_１、２１Ｙ_１は、前述の検出器２１_１と同様に構成され、インクリメンタル信号用検出器２１Ｘ_２、２１Ｙ_２は、前述の検出器２１_２と同様に構成されている。アブソリュート信号用検出器２１Ｘ_１、インクリメンタル信号用検出器２１Ｘ_２、アブソリュート信号用検出器２１Ｙ_１、及びインクリメンタル信号用検出器２１Ｙ_２は、それぞれ第１、第２、第３、及び第４領域ＰＡ１，ＰＡ２、ＰＡ３及びＰＡ４に対向している。

アブソリュート信号用検出器２１Ｘ_１とインクリメンタル信号用検出器２１Ｘ_２は、両検出器２１Ｘ_１，２１Ｘ_２のＸ軸方向に関する中心間距離が第１、第２領域ＰＡ１、ＰＡ２の間のＸ軸方向に関する相対距離にほぼ等しく、中心間距離と相対距離の差が必ずアブソリュートパターンＡＸの有効長以下になるように、設定されている。同様に、アブソリュート信号用検出器２１Ｙ_１とインクリメンタル信号用検出器２１Ｙ_２は、両検出器２１Ｙ_１，２１Ｙ_２のＹ軸方向に関する中心間距離が第３、第４領域ＰＡ３、ＰＡ４の間のＹ軸方向に関する相対距離にほぼ等しく、中心間距離と相対距離の差が必ずアブソリュートパターンＡＹの有効長以下になるように、設定されている。説明の重複を避ける観点から詳細説明を省略するが、以下の各実施形態及び各変形例においても、各アブソリュート信号用検出器とインクリメンタル信号用検出器との計測方向に関する中心間距離と、アブソリュートパターンが形成された領域とインクリメンタルパターンが形成された領域との計測方向に関する中心間距離との間、及び中心間距離と相対距離の差とアブソリュートパターンの有効長との間には、本実施形態と同様の関係が成り立つものとする。

アブソリュート信号用検出器２１Ｘ_１とインクリメンタル信号用検出器２１Ｘ_２は、前述のアブソリュートエンコーダ１０の検出器２１_１，２１_２と同様に、それぞれアブソリュートパターンＡＸとインクリメンタルパターンＩＸを読み取り、その読み取り結果を信号処理系３０に出力する（図５参照）。信号処理系３０は、アブソリュートパターンＡＸとインクリメンタルパターンＩＸとの読み取り結果を、前述と同様にしてヘッド２０ＡのＸ軸方向に関する絶対位置情報に変換する。すなわち、アブソリュートパターンＡＸ及びインクリメンタルパターンＩＸと、検出器２１Ｘ₁及び２１Ｘ₂とを含んで、前述のアブソリュートエンコーダ１０と同様の計測方向をＸ軸方向とするＸアブソリュートエンコーダが構成されている。

また、アブソリュート信号用検出器２１Ｙ_１とインクリメンタル信号用検出器２１Ｙ_２は、それぞれアブソリュートパターンＡＹとインクリメンタルパターンＩＹを読み取り、その読み取り結果を信号処理系３０に出力する（図５参照）。信号処理系３０は、アブソリュートパターンＡＹとインクリメンタルパターンＩＹとの読み取り結果を、前述と同様にしてヘッド２０ＡのＹ軸方向に関する絶対位置情報に変換する。すなわち、アブソリュートパターンＡＹ及びインクリメンタルパターンＩＹと、検出器２１Ｙ₁及び２１Ｙ₂とを含んで、前述のアブソリュートエンコーダ１０と同様の計測方向をＹ軸方向とするＹアブソリュートエンコーダが構成されている。

そして、上述のＸアブソリュートエンコーダとＹアブソリュートエンコーダとによって、ヘッド２０ＡのＸ軸方向及びＹ軸方向に関する絶対位置情報を計測する２次元アブソリュートエンコーダが構成されている。

制御装置５０は、信号処理系３０から出力されるヘッド２０ＡのＸ軸方向及びＹ軸方向に関する絶対位置情報（２次元アブソリュートエンコーダの計測情報）に基づいて、不図示の駆動系を介してステージＳＴを２次元駆動する。

以上説明したように、本第２の実施形態に係るステージ装置４０が備える、２次元アブソリュートエンコーダによると、ステージＳＴの２次元方向の絶対位置情報を計測することができる。また、ステージ装置４０によると、ステージＳＴの２次元方向の絶対位置情報に基づいて、ステージＳＴを高精度に２次元駆動することができる。

《第２の実施形態の変形例》
図６の２つのインクリメンタルパターンＩＸ，ＩＹを、図７に示される１つのインクリメンタルパターンＩＸＹに置き換えることも可能である。ここで、インクリメンタルパターンＩＸＹは、Ｘ軸方向とＹ軸方向とを周期方向とする２次元格子である。

図７に示されるスケール１１Ｂでは、スケール部材の上面に、インクリメンタルパターンＩＸＹが設けられた第２領域ＰＡ２が、インクリメンタルパターンＩＸＹ（のＸ軸方向の周期パターンＩＸ）と組１１ＸをなすアブソリュートパターンＡＸが設けられた第１領域ＰＡ１とＸ軸方向に離間して、且つ、インクリメンタルパターンＩＸＹ（のＹ軸方向の周期パターンＩＹ）と組１１ＹをなすアブソリュートパターンＡＹが設けられた第３領域ＰＡ３とＹ軸方向に離間して配置されている。ヘッド２０Ｂは、第１，第３領域ＰＡ１，ＰＡ３にそれぞれ対向するアブソリュート信号用検出器２１Ｘ_１，２１Ｙ_１と、第２領域ＰＡ２に対向する２つのインクリメンタル信号用検出器２１Ｘ_２，２１Ｙ_２とを有している。なお、図７では、検出器２１Ｘ_２，２１Ｙ_２が一部で交差しているが、これに限らず、両者が離間していても良い。

検出器２１Ｘ_１、２１Ｘ_２は、それぞれアブソリュートパターンＡＸ、インクリメンタルパターンＩＸＹ（のＸ軸方向の周期パターンＩＸ）を読み取り、読取り結果を信号処理系（不図示）に送る。また、検出器２１Ｙ_１、２１Ｙ_２は、それぞれアブソリュートパターンＡＹ、インクリメンタルパターンＩＸＹ（のＹ軸方向の周期パターンＩＹ）を読み取り、読取り結果を信号処理系（不図示）に送る。信号処理系によって、前述と同様の処理が行われる。

《第３の実施形態》
次に、本発明の第３の実施形態を、図８に基づいて、説明する。図８には、第３の実施形態に係る２次元アブソリュートエンコーダの構成が示されている。

本第３の実施形態の２次元アブソリュートエンコーダでは、スケール１１Ｃのスケール部材上に、Ｘ軸方向を単位パターンの配列方向とするアブソリュートパターンＡＸが設けられた第１領域ＰＡ１と、アブソリュートパターンＡＸと組１１ＸをなすインクリメンタルパターンＩＸが設けられた第２領域ＰＡ２と、Ｙ軸方向を単位パターンの配列方向とするアブソリュートパターンＡＹが設けられた第３領域ＰＡ３と、アブソリュートパターンＡＹと組１１ＹをなすインクリメンタルパターンＩＹが設けられた第４領域ＰＡ４と、が、Ｘ軸方向に並んで併設されている。

ここでは、４つのパターンＡＸ，ＩＸ，ＡＹ，ＩＹの配置順は、図８に示されるように、互いに組１１Ｘ又は組１１Ｙをなすアブソリュートパターンとインクリメンタルパターンとが隣接するものとしているが、これに限らず、後述するヘッド２０Ｃを領域の配置に従って構成するのであれば、任意の順に配置しても良い。

ヘッド２０Ｃは、プレートＰの−Ｚ側の面（スケール１１Ｃに対向する面）に、第１〜第４領域ＰＡ１〜ＰＡ４の配置に応じて、Ｘ軸方向に並んで併設されたアブソリュート信号用検出器２１Ｘ_１、インクリメンタル信号用検出器２１Ｘ_２、アブソリュート信号用検出器２１Ｙ_１、及びインクリメンタル信号用検出器２１Ｙ_２を有している。

ここで、検出器２１Ｘ_１，２１Ｘ_２は、それらの計測方向であるＸ軸方向に離間している。それに対し、検出器２１Ｙ_１，２１Ｙ_２は、前述の従来例と同様に、非計測方向であるＸ軸方向に離間している。なお、検出器２１Ｘ_１，２１Ｘ_２と検出器２１Ｙ_１，２１Ｙ_２とを、後述する図９の２次元アブソリュートエンコーダのヘッド２０Ｄように、Ｙ軸方向に離間させても良い。

検出器２１Ｘ_１，２１Ｘ_２，２１Ｙ_１，２１Ｙ_２と、検出器２１Ｘ_１，２１Ｘ_２，２１Ｙ_１，２１Ｙ_２に接続された信号処理系３０とは、先と同様の機能を有する。

このようにして構成された本第３の実施形態に係る２次元アブソリュートエンコーダによると、前述の第２の実施形態に係る２次元アブソリュートエンコーダと同等の効果が得られる。これに加え、本第３の実施形態に係る２次元アブソリュートエンコーダによると、第１〜第４領域ＰＡ１〜ＰＡ４をＹ軸方向に拡張し、各領域内のパターンＡＸ，ＩＸ，ＡＹ，ＩＹをＹ軸方向に延設することで、ヘッド２０のＹ軸方向への可動範囲を広げることができる。従って、Ｙ軸方向に広い計測領域を有する２次元アブソリュートエンコーダを容易に実現することができる。

《第３の実施形態の変形例１》
本例は、図８に示される２つのインクリメンタルパターンＩＸ，ＩＹを、図９に示される１つのインクリメンタルパターンＩＸＹに置き換えたものである。ここで、インクリメンタルパターンＩＸＹは、Ｘ軸方向とＹ軸方向とを周期方向とする２次元格子である。スケール１１Ｄのスケール部材の上面には、インクリメンタルパターンＩＸＹが設けられた第２領域ＰＡ２が、インクリメンタルパターンＩＸＹ（のＸ軸方向の周期パターン）と組１１ＸをなすアブソリュートパターンＡＸが設けられた第１領域ＰＡ１と、インクリメンタルパターンＩＸＹ（のＹ軸方向の周期パターン）と別の組１１ＹをなすアブソリュートパターンＡＹが設けられた第３領域ＰＡ３とによってＸ軸方向に挟まれる状態で、設けられている。

ヘッド２０Ｄは、第１、第２、及び第３領域ＰＡ１、ＰＡ２及びＰＡ３の配置に応じて、プレートＰの−Ｚ側の面に、図９に示されるような位置関係で配置されたアブソリュート信号用検出器２１Ｘ_１、インクリメンタル信号用検出器２１Ｘ_２、インクリメンタル信号用検出器２１Ｙ_２、及びアブソリュート信号用検出器２１Ｙ_１を有する。

なお、検出器２１Ｘ_１，２１Ｘ_２，２１Ｙ_１，２１Ｙ_２と、検出器２１Ｘ_１，２１Ｘ_２，２１Ｙ_１，２１Ｙ_２に接続された信号処理系３０とは、先と同様の機能を有する。

このようにして構成された本例の２次元アブソリュートエンコーダにおいても、前述した第３の実施形態と同等の効果を得ることができる。また、３つの領域ＰＡ１〜ＰＡ３は、これらの配置に応じてヘッド２０Ｄを構成すれば、任意の順に配置しても良い。

《第３の実施形態の変形例２》
本例は、上記第３の実施形態の第１〜第４領域ＰＡ１〜ＰＡ４が、図１０のように、２行２列のマトリクス状の配置でスケール１１のスケール部材上に設けられ、第１〜第４領域ＰＡ１〜ＰＡ４の配置に応じた配置で、ヘッド２０ＥのプレートＰ上に、アブソリュート信号用検出器２０Ｘ_１、インクリメンタル信号用検出器２１Ｘ_２、アブソリュート信号用検出器２１Ｙ_１、及びインクリメンタル信号用検出器２０Ｙ_２が配置されたものである。本例でも、検出器２１Ｘ_１，２１Ｘ_２は、計測方向であるＸ軸方向に離間しているのに対し、検出器２１Ｙ_１，検出器２１Ｙ_２は、非計測方向であるＸ軸方向に離間している。

検出器２１Ｘ_１，２１Ｘ_２，２１Ｙ_１，２１Ｙ_２及び信号処理系３０は、先と同様の機能を有する。

《第４の実施形態》
次に、本発明の第４の実施形態を、図１１（Ａ）〜図１１（Ｄ）に基づいて説明する。

図１１（Ａ）には、第４の実施形態のアブソリュートエンコーダの構成が一部省略して示されている。本第４の実施形態のアブソリュートエンコーダは、第１の実施形態のアブソリュートエンコーダ１０と同様に、符号板（スケール）１１Ｆ及び検出部（ヘッド）２０Ｆ等を備えている。

スケール１１Ｆを構成するスケール部材（不図示）の表面には、Ｘ軸方向を単位パターンの配列方向とするアブソリュートパターンＡ_ｋ（ｋ＝１，２，…）が設けられた第１領域と、アブソリュートパターンＡ_ｋと組（１１_ｋ）をなすＸ軸方向を周期方向とするインクリメンタルパターンＩ_ｋが設けられた第２領域とが、Ｘ軸方向に交互に並んで併設されている。ここで、パターンＡ_ｋ，Ｉ_ｋが設けられる第１及び第２領域の配置間隔（Ｘ軸方向に関する相対距離）がＬ_Ｈに設定されている。なお、アブソリュートパターンＡ_ｋとインクリメンタルパターンＩ_ｋは、第１の実施形態におけるそれらと同様に構成されている。

ヘッド２０Ｆは、図１１（Ｄ）に示されるように、プレートＰの一面（−Ｚ側の面）に固定された各２つのアブソリュート信号用検出器２１_１，２２_１とインクリメンタル信号用検出器２１_２，２２_２とを有する。検出器２１_１，２２_１，２１_２，２２_２も、第１の実施形態における検出器２１_１，２１_２と同様に構成されている。ここで、検出器２１_１，２１_２が第１のＸヘッド２１を、検出器２２_１，２２_２が第２のＸヘッド２２を、構成する。ここで、検出器２１_１，２１_２は、それらのＸ軸方向に関する中心間距離が距離Ｌ_Ｈに設定されている。このため、検出器２１_１が、アブソリュートパターンＡ_ｋが設けられた第１領域に対向すると同時に、検出器２１_２が、アブソリュートパターンＡ_ｋと組（１１_ｋ）をなすインクリメンタルパターンＩ_ｋが設けられた第２領域に対向する。また、検出器２２_１，２２_２も、同様の位置関係に設定されている。このため、検出器２２_１が、アブソリュートパターンＡ_ｋが設けられた第１領域に対向すると同時に、検出器２２_２が、アブソリュートパターンＡ_ｋと組（１１_ｋ）をなすインクリメンタルパターンＩ_ｋが設けられた第２領域に対向する。

さらに、本第４の実施形態のヘッド２０Ｆでは、Ｘヘッド２１，２２が、Ｘ軸方向に距離Ｌ_Ｈ離間して配置されている。これにより、図１１（Ａ）〜（Ｃ）に示されるように、ヘッド２０ＦのＸ位置に依らず、常に、Ｘヘッド２１，２２の一方を構成する２つの検出器２１_１，２１_２又は２２_１，２２_２が、パターンＡ_ｋ，Ｉ_ｋが設けられた第１、第２領域に対向する。

詳述すると、図１１（Ａ）では、Ｘヘッド２１を構成する検出器２１_１，２１_２が、それぞれアブソリュートパターンＡ_１が設けられた第１領域、インクリメンタルパターンＩ_１が設けられた第２領域に対向している。この状態では、Ｘヘッド２１によりパターンＡ_１，Ｉ_１を読み取ることができる。図１１（Ａ）の位置からヘッド２０Ｆが白抜き矢印の方向（＋Ｘ方向）に移動すると、図１１（Ｂ）に示されるように、検出器２１_１，２１_２は、それまでに対向していたパターンＡ_１，Ｉ_１が設けられた第１及び第２領域から外れる。代わりにＸヘッド２２を構成する検出器２２_１，２２_２が、それぞれ、アブソリュートパターンＡ_２が設けられた第１領域、インクリメンタルパターンＩ_２が設けられた第２領域に対向する。この状態では、Ｘヘッド２２によりパターンＡ_２，Ｉ_２を読み取ることができる。ヘッド２０Ｆが、図１１（Ｂ）の位置からさらに白抜き矢印の方向（＋Ｘ方向）に移動すると、図１１（Ｃ）に示されるように、検出器２２_１，２２_２は、それまでに対向していた第１及び第２領域から外れ、代わりにＸヘッド２１が有する検出器２１_１，２１_２が、それぞれ、アブソリュートパターンＡ_２が設けられた第１領域、インクリメンタルパターンＩ_２が設けられた第２領域に対向する。この状態では、Ｘヘッド２１を用いてパターンＡ_２，Ｉ_２を読み取ることができる。

そこで、本第４の実施形態に係るアブソリュートエンコーダでは、組１１_ｋのパターンＡ_ｋ，Ｉ_ｋが設けられた第１、第２領域にそれぞれ対向するＸヘッド２１，２２の一方（が有する検出器２１_１，２１_２又は２２_１，２２_２）により、パターンＡ_ｋ，Ｉ_ｋが読み取られ、その読取り結果が、前述の第１の実施形態と同様に、信号処理系（不図示）によって、ヘッド２０Ｆ（ヘッドが可動の場合）又はスケール１１Ｆ（スケールが可動の場合）の計測方向（Ｘ軸方向）に関する絶対位置の情報に変換され、計測結果として制御装置（不図示）へ出力される。

上述のように、ヘッド２０ＦのＸ位置に応じて、すなわちヘッド２０ＦがＸ軸方向に距離Ｌ_Ｈ移動する毎にＸヘッドを切り換えて使用することにより、個々のアブソリュートパターンＡ_ｋとインクリメンタルパターンＩ_ｋの計測方向に関する有効長を超えて、ヘッド２０Ｆ（ヘッドが可動の場合）又はスケール１１Ｆ（スケールが可動の場合）の計測方向（Ｘ軸方向）に関する絶対位置を計測することが可能になる。

ただし、Ｘヘッド２１，２２は、それらの計測方向であるＸ軸方向に離間しているので、互いに異なるＸ位置を提示する。そのため、Ｘヘッドの切り換えと同時に、計測結果を較正する必要がある。そこで、制御装置（又は信号処理系）は、切り換え後に使用を停止するＸヘッドが提示する絶対位置情報に一致するように、切り換え後に使用するＸヘッドが提示する絶対位置情報を較正する。このような処理により、計測結果の連続性が保障される。

なお、図１１（Ｄ）のヘッド２０Ｆでは、Ｘヘッド２１，２２のＸ軸方向に関する離間距離を第１及び第２領域の配置間隔Ｌ_Ｈに一致させたため、Ｘヘッドの切り換え時には上述の較正処理を瞬時に実行しなければならない。そこで、次の第５の実施形態のように、Ｘヘッドをさらに増やし、間隔Ｌ_Ｈよりも小さい間隔で複数のヘッドを配置することとしても良い。

《第５の実施形態》
図１２（Ａ）には、第５の実施形態のアブソリュートエンコーダが示されている。本第５の実施形態のアブソリュートエンコーダでは、スケール１１Ｇは、上記第４の実施形態のスケール１１Ｆと同様に構成されている。一方、ヘッド２０ＧのプレートＰには、３つのＸヘッド２１，２２，２３が、間隔Ｌ_Ｈよりも小さい間隔で配置されている。

図１２（Ａ）に示される状態では、Ｘヘッド２３を構成する検出器２３_１，２３_２が、それぞれアブソリュートパターンＡ_１が設けられた第１領域とインクリメンタルパターンＩ_１が設けられた第２領域に対向している。この位置から、ヘッド２０Ｇが白抜き矢印の方向（＋Ｘ方向）に移動すると、図１２（Ｂ）に示されるように、検出器２３_１，２３_２とともに、Ｘヘッド２２を構成する検出器２２_１，２２_２が、それぞれ同じ第１及び第２領域に対向する。そこで、制御装置（不図示）は、Ｘヘッド２３の検出器２３_１，２３_２が第１及び第２領域から外れる前に、Ｘヘッド２３からＸヘッド２２への切り換えを実行する。このとき、制御装置は、同時に、上述の較正処理を実行し、計測結果の連続性を維持する。

ヘッド２０Ｇが、図１２（Ｂ）に示される位置から白抜き矢印の方向（＋Ｘ方向）にさらに移動すると、図１２（Ｃ）に示されるように、検出器２２_１，２２_２とともに、Ｘヘッド２１を構成する検出器２１_１，２１_２が、それぞれ同じ第１及び第２領域に対向する。そこで、制御装置は、Ｘヘッド２２の検出器２２_１，２２_２が第１及び第２領域から外れる前に、先と同様に、Ｘヘッド２２からＸヘッド２１への切り換えを実行する。

ヘッド２０Ｇが、図１２（Ｃ）に示される位置から白抜き矢印の方向（＋Ｘ方向）にさらに移動すると、図１２（Ｄ）に示されるように、検出器２１_１，２１_２が、それぞれ、アブソリュートパターンＡ_１が設けられた第１領域とインクリメンタルパターンＩ_１が設けられた第２領域に対向するとともに、Ｘヘッド２３を構成する検出器２３_１，２３_２が、それぞれ、アブソリュートパターンＡ_２が設けられた第１領域とインクリメンタルパターンＩ_２が設けられた第２領域に対向する。そこで、制御装置は、Ｘヘッド２１からＸヘッド２３への切り換えを実行する。この切り換えにおいて、ヘッド２０Ｇが走査するアブソリュートパターンとインクリメンタルパターンの組が、組１１_１から組１１_２へと替わる。

本第５の実施形態によると、Ｘヘッドの切り換え時には、必ず２つのＸヘッドが、有限の範囲にわたって、同じ又は異なる第１及び第２領域に対向する。そのため、十分な時間を費やして上述の較正処理を確実に実行することできるので、安定な位置計測が可能になる。

《第６の実施形態》
次に、本発明の第６の実施形態を、図１３〜図１４（Ｄ）に基づいて説明する。図１３には、第６の実施形態の２次元アブソリュートエンコーダの構成が一部省略して示されている。

本第６の実施形態の２次元アブソリュートエンコーダでは、図８の２次元アブソリュートエンコーダと同様に、スケール１１Ｈを構成するスケール部材（不図示）の上面に、Ｘ軸方向を単位パターンの配列方向とするアブソリュートパターンＡＸ_ｋが設けられた第１領域と、アブソリュートパターンＡＸ_ｋと組１１Ｘ_ｋをなすインクリメンタルパターンＩＸ_ｋが設けられた第２領域と、Ｙ軸方向を単位パターンの配列方向とするアブソリュートパターンＡＹ_ｋが設けられた第３領域と、アブソリュートパターンＡＹ_ｋと組１１Ｙ_ｋをなすインクリメンタルパターンＩＹ_ｋが設けられた第４領域とが、Ｘ軸方向に並んで併設されている。さらに、これらの第１〜第４領域が、Ｘ軸方向に繰り返し配置されている。本第６の実施形態では、図１３に示されるように、隣接する領域間の配置間隔（Ｘ軸方向に関する相対距離）がＬ_Ｈとされている。

なお、第１〜第４領域の配置順は、図１３に示されるように、互いに組１１Ｘ_ｋ又は組１１Ｙ_ｋをなすアブソリュートパターンとインクリメンタルパターンが設けられた領域が隣接するように選ぶと良い。勿論、ヘッド２０Ｈを領域の配置に従って構成するのであれば、任意の順に配置しても良い。

ヘッド２０Ｈは、アブソリュートパターンＡＸ_ｋを読み取るための４つのアブソリュート信号用検出器２１Ｘ_１，２２Ｘ_１，２３Ｘ_１，２４Ｘ_１と、インクリメンタルパターンＩＸ_ｋを読み取るための４つのインクリメンタル信号用検出器２１Ｘ_２，２２Ｘ_２，２３Ｘ_２，２４Ｘ_２と、アブソリュートパターンＡＹ_ｋを読み取るための４つのアブソリュート信号用検出器２１Ｙ_１，２２Ｙ_１，２３Ｙ_１，２４Ｙ_１と、インクリメンタルパターンＩＹ_ｋを読み取るための４つのインクリメンタル信号用検出器２１Ｙ_２，２２Ｙ_２，２３Ｙ_２，２４Ｙ_２と、を有する。

ここで、検出器２１Ｘ_１，２１Ｘ_２がＸヘッド２１Ｘを構成する。検出器２１Ｘ_１，２１Ｘ_２は、それらのＸ軸方向に関する中心間距離が距離Ｌ_Ｈに設定されている。このため、検出器２１Ｘ_１が、アブソリュートパターンＡＸ_ｋが設けられた第１領域に対向すると同時に、検出器２１Ｘ_２が、アブソリュートパターンＡＸ_ｋと組（１１Ｘ_ｋ）をなすインクリメンタルパターンＩＸ_ｋが設けられた第２領域に対向する。その他の検出器（２２Ｘ_１〜２４Ｘ_１，２２Ｘ_２〜２４Ｘ_２）についても、同様に、各１つのアブソリュート信号用検出器とインクリメンタル信号用検出器とが１つのＸヘッド（２２Ｘ〜２４Ｘ）を構成し、Ｘ軸方向に関する中心間距離が距離Ｌ_Ｈに設定されている。

また、検出器２１Ｙ_１，２１Ｙ_２がＹヘッド２１Ｙを構成する。検出器２１Ｙ_１，２１Ｙ_２は、それらのＸ軸方向に関する中心間距離が距離Ｌ_Ｈに設定されている。このため、検出器２１Ｙ_１が、アブソリュートパターンＡＹ_ｋが設けられた第３領域に対向すると同時に、検出器２１Ｙ_２が、アブソリュートパターンＡＹ_ｋと組（１１Ｙ_ｋ）をなすインクリメンタルパターンＩＹ_ｋが設けられた第４領域に対向する。その他の検出器（２２Ｙ_１〜２４Ｙ_１，２２Ｙ_２〜２４Ｙ_２）についても、同様に、各１つのアブソリュート信号用検出器とインクリメンタル信号用検出器とが１つのＹヘッド（２２Ｙ〜２４Ｙ）を構成し、Ｘ軸方向に関する中心間距離が距離Ｌ_Ｈに設定されている。

さらに、ヘッド２０Ｈでは、４つのＸヘッド２１Ｘ〜２４Ｘが、Ｘ軸方向に距離Ｌ_Ｈ離間して配置されている。同様に、４つのＹヘッド２１Ｙ〜２４Ｙが、Ｘ軸方向に距離Ｌ_Ｈ離間して配置されている。これにより、図１４（Ａ）〜図１４（Ｄ）に示されるように、ヘッド２０Ｈの位置に依らず、常に、４つのＸヘッド２１Ｘ〜２４Ｘのいずれかが有するアブソリュート信号用検出器とインクリメンタル信号用検出器とが、パターンＡＸ_ｋ，ＩＸ_ｋ（組１１Ｘ_ｋ）が設けられた第１及び第２領域に対向するとともに、４つのＹヘッド２１Ｙ〜２４Ｙのいずれかが有するアブソリュート信号用検出器とインクリメンタル信号用検出器とが、パターンＡＹ_ｋ’，ＩＹ_ｋ’（組１１Ｙ_ｋ’）が設けられた第３及び第４領域に対向する。

なお、Ｘヘッド２１Ｘ〜２４Ｘ及びＹヘッド２１Ｙ〜２４ＹのＹ軸方向に関する配置は任意で構わない。図１３では、Ｘヘッド２１Ｘと２３Ｘ、Ｘヘッド２２Ｘと２４Ｘ、Ｙヘッド２１Ｙと２３Ｙ、及びＹヘッド２２Ｙと２４Ｙが、それぞれ同じＹ位置に配置されている。

図１４（Ａ）では、Ｘヘッド２１Ｘを構成する検出器２１Ｘ_１，２１Ｘ_２が、それぞれ、アブソリュートパターンＡＸ_１が設けられた第１領域、インクリメンタルパターンＩＸ_１が設けられた第２領域に、対向している。同時に、Ｙヘッド２３Ｙを構成する検出器２３Ｙ_１，２３Ｙ_２が、それぞれ、アブソリュートパターンＡＹ_１が設けられた第３領域、インクリメンタルパターンＩＹ_１が設けられた第４領域に、対向している。この状態では、Ｘヘッド２１ＸによりパターンＡＸ_１，ＩＸ_１（組１１Ｘ_１）を、Ｙヘッド２３ＹによりパターンＡＹ_１，ＩＹ_１（組１１Ｙ_１）を、読み取ることができる。

図１４（Ａ）に示される位置からヘッド２０Ｈが白抜き矢印の方向（＋Ｘ方向）に移動すると、図１４（Ｂ）に示されるように、検出器２１Ｘ_１，２１Ｘ_２は、それまでに対向していた第１及び第２領域から外れる。また、検出器２３Ｙ_１，２３Ｙ_２も、それまでに対向していた第３及び第４領域から外れる。代わりにＸヘッド２４Ｘを構成する検出器２４Ｘ_１，２４Ｘ_２が、それぞれ、アブソリュートパターンＡＸ_２が設けられた第１領域、インクリメンタルパターンＩＸ_２が設けられた第２領域に、対向する。同時に、Ｙヘッド２２Ｙを構成する検出器２２Ｙ_１，２２Ｙ_２が、それぞれ、アブソリュートパターンＡＹ_１が設けられた第３領域、インクリメンタルパターンＩＹ_１が設けられた第４領域に、対向する。従って、この状態では、Ｘヘッド２４ＸによりパターンＡＸ_２，ＩＸ_２（組１１Ｘ_２）を、Ｙヘッド２２ＹによりパターンＡＹ_１，ＩＹ_１（組１１Ｙ_１）を、読み取ることができる。ここで、ヘッド２０Ｈが走査するパターンＡＸ_ｋ，ＩＸ_ｋの組が、組１１Ｘ_１から組１１Ｘ_２へと替わる。

ヘッド２０Ｈが、図１４（Ｂ）に示される位置から白抜き矢印の方向（＋Ｘ方向）にさらに移動すると、図１４（Ｃ）に示されるように、Ｘヘッド２３ＸによりパターンＡＸ_２，ＩＸ_２（組１１Ｘ_２）を、Ｙヘッド２１ＹによりパターンＡＹ_１，ＩＹ_１（組１１Ｙ_１）を、読み取ることができる。

ヘッド２０Ｈが、図１４（Ｃ）に示される位置から白抜き矢印の方向（＋Ｘ方向）にさらに移動すると、図１４（Ｄ）に示されるように、Ｘヘッド２２ＸによりパターンＡＸ_２，ＩＸ_２（組１１Ｘ_２）を、Ｙヘッド２４Ｙ（不図示）によりパターンＡＹ_２，ＩＹ_２（組１１Ｙ_２、ただし不図示）を、読み取ることができる。ここで、ヘッド２０が走査するパターンＡＹ_ｋ’，ＩＹ_ｋ’の組が、組１１Ｙ_１から組１１Ｙ_２へと替わる。

そこで、本第６の実施形態の２次元アブソリュートエンコーダでは、パターンＡＸ_ｋ，ＩＸ_ｋ（組１１Ｘ_ｋ）が設けられた第１及び第２領域に対向するＸヘッド２１Ｘ〜２４Ｘのいずれか（が有する検出器、例えば２１Ｘ_１，２１Ｘ_２）により、パターンＡＸ_ｋ，ＩＸ_ｋが読み取られる。同時に、パターンＡＹ_ｋ’，ＩＹ_ｋ’（組１１Ｙ_ｋ’）が設けられた第３及び第４領域に対向するＹヘッド２１Ｙ〜２４Ｙのいずれか（が有する検出器、例えば２１Ｙ_１，２１Ｙ_２）により、パターンＡＹ_ｋ’，ＩＹ_ｋ’が読み取られる。読み取られた結果は、信号処理系（不図示）によって、ヘッド２０Ｈ（ヘッドが可動の場合）又はスケール１１Ｈ（スケールが可動の場合）の計測方向（Ｘ軸方向）に関する絶対位置の情報に変換され、計測結果として制御装置（不図示）へ出力される。アブソリュート信号用検出器２１Ｘ_１〜２４Ｘ_１及び２１Ｙ_１〜２４Ｙ_１と、インクリメンタル信号用検出器２１Ｘ_２〜２４Ｘ_２及び２１Ｙ_２〜２４Ｙ_２と、信号処理系（不図示）とは、先と同様の機能を有する。

本第６の実施形態の２次元エンコーダでは、前述の図８の２次元エンコーダとは異なり、Ｘ軸方向に関する計測領域が、個々のパターンＡＸ，ＩＸ，ＡＹ，ＩＹのＸ軸方向に関する有効長又は有効幅により、制限されることがない。すなわち、本第６の実施形態の２次元エンコーダでは、ヘッド２０ＨのＸ位置に応じて、換言すればヘッド２０ＨがＸ軸方向に距離Ｌ_Ｈ移動する毎に、Ｘヘッド２１Ｘ〜２４Ｘ及びＹヘッド２１Ｙ〜２４Ｙを切り換えて使用することにより、個々のパターンＡＸ_ｋ，ＩＸ_ｋ，ＡＹ_ｋ’，ＩＹ_ｋ’のＸ軸方向に関する有効長又は有効幅を超えて、ヘッド２０Ｈ（ヘッドが可動の場合）又はスケール１１（スケールが可動の場合）の計測方向に関する絶対位置を計測することが可能になる。

ただし、Ｘヘッド２１Ｘ〜２４Ｘは、それらの計測方向であるＸ軸方向に離間しているので、互いに異なるＸ位置を提示する。また、Ｙヘッド２１Ｙ〜２４Ｙは、（一部を除いて）それらの計測方向であるＹ軸方向に離間しているので、互いに異なるＹ位置を提示する。そのため、ＸヘッドとＹヘッドの切り換えと同時に、計測結果を較正する必要がある。そこで、制御装置（不図示）は、切り換え後に使用を停止するＸヘッド又はＹヘッドが提示する絶対位置情報に一致するように、切り換え後に使用するＸヘッド又はＹヘッドが提示する絶対位置情報を較正する。このような処理により、計測結果の連続性が保障される。

また、本第６の実施形態の２次元アブソリュートエンコーダでは、第１〜第４領域をＹ軸方向に拡張して、各領域内のパターンＡＸ_ｋ，ＩＸ_ｋ，ＡＹ_ｋ，ＩＹ_ｋをＹ軸方向に延設することができる。これにより、ヘッド２０ＨのＹ軸方向への可動範囲を広げることができる。従って、Ｘ軸方向だけでなく、Ｙ軸方向にも広い計測領域を有する２次元アブソリュートエンコーダを実現することができる。ただし、図１３〜図１４（Ｄ）では、作図の便宜上、各パターンが設けられる第１〜第４領域のＹ軸方向の長さが、ヘッド２０ＨのＹ軸方向の長さとほぼ等しくなるように描かれている。

《第７の実施形態》
次に、本発明の第７の実施形態を、図１５〜図１６（Ｃ）に基づいて説明する。

図１５には、第７の実施形態の２次元アブソリュートエンコーダの構成が一部省略して示されている。

この第７の実施形態の２次元アブソリュートエンコーダでは、図１３における２つのインクリメンタルパターンＩＸ_ｋ，ＩＹ_ｋが、図１５及び図１６（Ａ）に示される１つのインクリメンタルパターンＩＸＹ_ｋに置き換えられている。

ここで、インクリメンタルパターンＩＸＹ_ｋは、Ｘ軸方向とＹ軸方向とを周期方向とする２次元格子である。スケール１１Ｊのスケール部材の上面には、インクリメンタルパターンＩＸＹ_ｋが設けられた第２領域が、インクリメンタルパターンＩＸＹ_ｋ（のＸ軸方向の周期パターン）と組１１Ｘ_ｋをなすアブソリュートパターンＡＸ_ｋが設けられた第１領域と、インクリメンタルパターンＩＸＹ_ｋ（のＹ軸方向の周期パターン）と別の組１１Ｙ_ｋをなすアブソリュートパターンＡＹ_ｋが設けられた第３領域とによって、Ｘ軸方向に挟まれるように配置されている。さらに、スケール１１のスケール部材の上面には、これらの第１、第２、及び第３領域が、Ｘ軸方向に繰り返し配置されている。本第７の実施形態では、隣接する領域間の配置間隔（Ｘ軸方向に関する相対距離）がＬ_Ｈに設定されている。

ヘッド２０Ｊは、アブソリュートパターンＡＸ_ｋを読み取るための３つのアブソリュート信号用検出器２１Ｘ_１，２２Ｘ_１，２３Ｘ_１と、インクリメンタルパターンＩＸＹ_ｋのＸ軸方向及びＹ軸方向の周期パターンを読み取るための各３つのインクリメンタル信号用検出器２１Ｘ_２，２２Ｘ_２，２３Ｘ_２及び２１Ｙ_２，２２Ｙ_２，２３Ｙ_２と、アブソリュートパターンＡＹ_ｋを読み取るための３つのアブソリュート信号用検出器２１Ｙ_１，２２Ｙ_１，２３Ｙ_１と、を有する。なお、ここでは、検出器２１Ｘ_２と検出器２１Ｙ_２とが一部交差し、検出器２２Ｘ_２と検出器２２Ｙ_２とが一部交差し、検出器２３Ｘ_２及と検出器２３Ｙ_２とが一部交差するものとしているが、これに限らず、検出器２１Ｘ_２と２１Ｙ_２、検出器２２Ｘ_２と２２Ｙ_２、検出器２３Ｘ_２と２３Ｙ_２、を、交差させることなく離間させても良い。

ここで、検出器２１Ｘ_１，２１Ｘ_２がＸヘッド２１Ｘを構成する。検出器２１Ｘ_１，２１Ｘ_２は、それらのＸ軸方向に関する中心間距離が距離Ｌ_Ｈに設定されている。このため、検出器２１Ｘ_１が、アブソリュートパターンＡＸ_ｋが設けられた第１領域に対向すると同時に、検出器２１Ｘ_２が、アブソリュートパターンＡＸ_ｋと組（１１Ｘ_ｋ）をなすインクリメンタルパターンＩＸＹ_ｋが設けられた第２領域に対向する。同様に、検出器２１Ｙ_１，２１Ｙ_２がＹヘッド２１Ｙを構成する。検出器２１Ｙ_１，２１Ｙ_２も、それらのＸ軸方向に関する中心間距離が距離Ｌ_Ｈに一致するように、配置されている。このため、検出器２１Ｙ_１が、アブソリュートパターンＡＹ_ｋが設けられた第３領域に対向すると同時に、検出器２１Ｙ_２が、アブソリュートパターンＡＹ_ｋと組（１１Ｙ_ｋ）をなすインクリメンタルパターンＩＸＹ_ｋが設けられた第２領域に対向する。その他の検出器についても、同様に、各１つのアブソリュート信号用検出器とインクリメンタル信号用検出器とが１つのＸヘッド又は１つのＹヘッドを構成し、それらのＸ軸方向に関する中心間距離が距離Ｌ_Ｈに設定されている。

さらに、本第７の実施形態のヘッド２０Ｊでは、３つのＸヘッド２１Ｘ〜２３Ｘが、Ｘ軸方向に距離Ｌ_Ｈ離間してプレートＰ上に配置されている。同様に、３つのＹヘッド２１Ｙ〜２３Ｙが、Ｘ軸方向に距離Ｌ_Ｈ離間してプレートＰ上に配置されている。これにより、図１６（Ａ）〜図１６（Ｃ）に示されるように、ヘッド２０Ｊの位置に依らず、常に、３つのＸヘッド２１Ｘ〜２３Ｘのいずれかが有するアブソリュート信号用検出器とインクリメンタル信号用検出器とが、パターンＡＸ_ｋ，ＩＸＹ_ｋが設けられた第１及び第２領域に対向すると同時に、３つのＹヘッド２１Ｙ〜２３Ｙのいずれかが有するアブソリュート信号用検出器とインクリメンタル信号用検出器とが、パターンＡＹ_ｋ，ＩＸＹ_ｋが設けられた第３及び第２領域に対向する。

図１６（Ａ）では、Ｘヘッド２２Ｘを構成する検出器２２Ｘ_１，２２Ｘ_２が、それぞれ、アブソリュートパターンＡＸ_１が設けられた第１領域、インクリメンタルパターンＩＸＹ_１が設けられた第２領域に、対向している。同時に、Ｙヘッド２２Ｙを構成する検出器２２Ｙ_１，２２Ｙ_２が、それぞれ、アブソリュートパターンＡＹ_１が設けられた第３領域、インクリメンタルパターンＩＸＹ_１が設けられた第２領域に、対向している。この状態では、Ｘヘッド２２ＸによりパターンＡＸ_１，ＩＸＹ_１（組１１Ｘ_１）を、Ｙヘッド２２ＹによりパターンＡＹ_１，ＩＸＹ_１（組１１Ｙ_１）を、読み取ることができる。

ヘッド２０Ｊが、図１６（Ａ）に示される位置から白抜き矢印の方向（＋Ｘ方向）に移動すると、図１６（Ｂ）に示されるように、検出器２２Ｘ_１，２２Ｘ_２は、それまでに対向していた第１及び第２領域から外れる。また、検出器２２Ｙ_１，２２Ｙ_２も、それまでに対向していた第３及び第２領域から外れる。代わりにＸヘッド２１Ｘを構成する検出器２１Ｘ_１，２１Ｘ_２が、それぞれ、アブソリュートパターンＡＸ_１が設けられた第１領域、インクリメンタルパターンＩＸＹ_１が設けられた第２領域に、対向する。同時に、Ｙヘッド２１Ｙを構成する検出器２１Ｙ_１，２１Ｙ_２が、それぞれ、アブソリュートパターンＡＹ_１が設けられた第３領域、インクリメンタルパターンＩＸＹ_１が設けられた第２領域に、対向する。従って、この状態では、Ｘヘッド２１ＸによりパターンＡＸ_１，ＩＸＹ_１（組１１Ｘ_１）を、Ｙヘッド２１ＹによりパターンＡＹ_１，ＩＸＹ_１（組１１Ｙ_１）を、読み取ることができる。

ヘッド２０Ｊが、図１６（Ｂ）に示される位置から白抜き矢印の方向（＋Ｘ方向）にさらに、移動すると、図１６（Ｃ）に示されるように、検出器２１Ｘ_１，２１Ｘ_２は、それまでに対向していた第１及び第２領域から外れる。また、検出器２１Ｙ_１，２１Ｙ_２も、それまでに対向していた第３及び第２領域から外れる。代わりにＸヘッド２３Ｘを構成する検出器２３Ｘ_１，２３Ｘ_２が、それぞれ、アブソリュートパターンＡＸ_２が設けられた第１領域、インクリメンタルパターンＩＸＹ_２が設けられた第２領域に、対向する。同時に、Ｙヘッド２３Ｙを構成する検出器２３Ｙ_１，２３Ｙ_２が、それぞれ、アブソリュートパターンＡＹ_２が設けられた第３領域、インクリメンタルパターンＩＸＹ_２が設けられた第２領域に、対向する。従って、この状態では、Ｘヘッド２３ＸによりパターンＡＸ_２，ＩＸＹ_２（組１１Ｘ_２）を、Ｙヘッド２３ＹによりパターンＡＹ_２，ＩＸＹ_２（組１１Ｙ_２）を、読み取ることができる。ここで、ヘッド２０Ｊが走査するパターンＡＸ_ｋ，ＩＸＹ_ｋの組が、組１１Ｘ_１から組１１Ｘ_２へと替わる。同時に、ヘッド２０Ｊが走査するパターンＡＹ_ｋ，ＩＸＹ_ｋの組が、組１１Ｙ_１から組１１Ｙ_２へと替わる。

本第７の実施形態の２次元アブソリュートエンコーダでは、パターンＡＸ_ｋ，ＩＸＹ_ｋ（組１１Ｘ_ｋ）が設けられた第１及び第２領域に対向するＸヘッド２１Ｘ〜２３Ｘのいずれか（が有する検出器、例えば２１Ｘ_１，２１Ｘ_２）により、パターンＡＸ_ｋ，ＩＸＹ_ｋが読み取られる。同時に、パターンＡＹ_ｋ，ＩＸＹ_ｋ（組１１Ｙ_ｋ）が設けられた第３及び第２領域に対向するＹヘッド２１Ｙ〜２３Ｙのいずれか（が有する検出器、例えば２１Ｙ_１，２１Ｙ_２）により、パターンＡＹ_ｋ，ＩＸＹ_ｋが読み取られる。読み取られた結果は、信号処理系（不図示）により、ヘッド２０Ｊ（ヘッドが可動の場合）又はスケール１１Ｊ（スケールが可動の場合）の計測方向（Ｘ軸方向）に関する絶対位置の情報に変換され、計測結果として制御装置（不図示）へ出力される。アブソリュート信号用検出器２１Ｘ_１〜２３Ｘ_１及び２１Ｙ_１〜２３Ｙ_１と、インクリメンタル信号用検出器２１Ｘ_２〜２３Ｘ_２及び２１Ｙ_２〜２３Ｙ_２と、信号処理系（不図示）とは、先と同様の機能を有する。

本第７の実施形態の２次元エンコーダでは、前述の図９の２次元エンコーダとは異なり、Ｘ軸方向に関する計測領域が、個々のパターンＡＸ，ＩＸＹ，ＡＹのＸ軸方向に関する有効長又は有効幅により、制限されることがない。すなわち、本第７の実施形態の２次元エンコーダでは、ヘッド２０ＪのＸ位置に応じて、換言すればヘッド２０ＪがＸ軸方向に距離Ｌ_Ｈ移動する毎に、Ｘヘッド２１Ｘ〜２３Ｘ及びＹヘッド２１Ｙ〜２３Ｙを切り換えて使用することにより、個々のパターンＡＸ_ｋ，ＩＸＹ_ｋ，ＡＹ_ｋのＸ軸方向に関する有効長又は有効幅を超えて、ヘッド２０Ｊ（ヘッドが可動の場合）又はスケール１１Ｊ（スケールが可動の場合）の計測方向に関する絶対位置を計測することが可能になる。

ただし、Ｘヘッド２１Ｘ〜２３Ｘは、それらの計測方向であるＸ軸方向に離間しているので、互いに異なるＸ位置を提示する。また、Ｙヘッド２１Ｙ〜２３Ｙは、それらの計測方向であるＹ軸方向に離間しているので、互いに異なるＹ位置を提示する。そのため、Ｘヘッド又はＹヘッドの切り換えと同時に、計測結果を較正する必要がある。そこで、制御装置（不図示）は、切り換え後に使用を停止するＸヘッド又はＹヘッドが提示する絶対位置情報に一致するように、切り換え後に使用するＸヘッド又はＹヘッドが提示する絶対位置情報を較正する。このような処理により、計測結果の連続性が保障される。

本第７の実施形態の２次元アブソリュートエンコーダの場合も、第１、第２、及び第３領域をＹ軸方向に拡張して、各領域内のパターンＡＸ_ｋ，ＩＸＹ_ｋ，ＡＹ_ｋをＹ軸方向に延設することができる。これにより、ヘッド２０ＪのＹ軸方向への可動範囲を広げることができる。従って、Ｘ軸方向だけでなく、Ｙ軸方向にも広い計測領域を有する２次元アブソリュートエンコーダを実現することができる。図１５〜図１６（Ｃ）では、作図の便宜上、各パターンが設けられる第１、第２、及び第３領域のＹ軸方向の長さが、ヘッド２０Ｊのそれとほぼ等しくなるように描かれている。

上記第６、第７の実施形態等では、スケール（１１Ｈ又は１１Ｊ）が、Ｘ軸方向に繰り返し配置されたアブソリュートパターンとインクリメンタルパターンとが設けられる領域を有し、かつそれらの領域をＹ軸方向に広げて両パターンを延設することにより、２次元方向に広い計測領域を有する２次元アブソリュートエンコーダが構成される場合について説明した。しかし、これに限らず、次の変形例のように、アブソリュートパターンとインクリメンタルパターンとが設けられる領域を、Ｘ軸方向だけでなくＹ軸方向に関しても、繰り返し配置して、２次元アブソリュートエンコーダを構成することも可能である。

ここで、図１７、図１８、及び図１９に基づいて、異なる３つの変形例について簡単に説明する。

図１７に示される変形例では、スケール部材上に、Ｘ軸方向を単位パターンの配列方向とするアブソリュートパターンＡＸ_αが設けられた第１領域と、アブソリュートパターンＡＸ_αと組をなすインクリメンタルパターンＩＸが設けられた第２領域と、Ｙ軸方向を単位パターンの配列方向とするアブソリュートパターンＡＹ_ｋが設けられた第３領域と、アブソリュートパターンＡＹ_ｋと組をなすインクリメンタルパターンＩＹが設けられた第４領域とが、前述した図１０の２次元アブソリュートエンコーダと同様の２行２列のマトリックス状に配置されている（ただし、隣接領域間には空隙部が存在しない）。そして、スケール部材上に、この一組の第１〜第４領域が、Ｘ軸方向とＹ軸方向とに、繰り返し配置され、これによって、スケール１１Ｋが構成されている。

図１７では、隣接する領域間の配置間隔（Ｘ軸方向及びＹ軸方向に関する相対距離）がＬ_Ｈとされている。また、図１７中、４つの領域（パターン）の場所（区画領域）を表すために、Ｘ軸方向に関する配列に対してａからｆの符号が、Ｙ軸方向に関する配列に対して１から６の符号が付されている。例えば、Ｘ列ａ内のＹ列１（領域ａ１）には、アブソリュートパターンＡＸ_ａが設けられている。

ヘッド２０Ｋでは、アブソリュートパターンＡＸ_α（α＝ａ，ｃ，ｅ）を読み取るための４つのアブソリュート信号用検出器と、インクリメンタルパターンＩＸを読み取るための４つのインクリメンタル信号用検出器と、アブソリュートパターンＡＹ_ｋ（ｋ＝２，４，６）を読み取るための４つのアブソリュート信号用検出器と、インクリメンタルパターンＩＹを読み取るための４つのインクリメンタル信号用検出器と、が、スケール１１Ｋのパターン領域の配置に応じて、プレートＰ上に配置されている。

図１８に示される変形例では、スケール部材上に、Ｘ軸方向を単位パターンの配列方向とするアブソリュートパターンＡＸ_αが設けられた第１領域と、アブソリュートパターンＡＸ_αと組をなすインクリメンタルパターンＩＸが設けられた第２領域と、Ｙ軸方向を単位パターンの配列方向とするアブソリュートパターンＡＹ_ｋが設けられた第３領域と、アブソリュートパターンＡＹ_ｋと組をなすインクリメンタルパターンＩＹが設けられた第４領域とが、図８及び図１４の２次元アブソリュートエンコーダと同様に、Ｘ軸方向に並んで配置されている（ただし、隣接領域間には空隙部が存在しない）。そして、スケール部材上に、この一組の第１〜第４領域が、Ｘ軸方向とＹ軸方向とに、繰り返し配置され、これによって、スケール１１Ｌが構成されている。この場合、Ｙ軸方向に関しても、第１〜第４領域が一定順に並ぶように、配置されている。

図１８では、隣接する領域間の配置間隔（Ｘ軸方向及びＹ軸方向に関する相対距離）がＬ_Ｈとされている。また、図１７と同様に、４つの領域（パターン）の場所（区画領域）を表すために、Ｘ軸方向に関する配列に対してａからｆの符号が、Ｙ軸方向に関する配列に対して１から６の符号が付されている。

ヘッド２０Ｌは、アブソリュートパターンＡＸ_α（α＝ａ〜ｆ）を読み取るための４つのアブソリュート信号用検出器と、インクリメンタルパターンＩＸを読み取るための４つのインクリメンタル信号用検出器と、アブソリュートパターンＡＹ_ｋ（ｋ＝１〜６）を読み取るための４つのアブソリュート信号用検出器と、インクリメンタルパターンＩＹを読み取るための４つのインクリメンタル信号用検出器と、が、スケール１１Ｌのパターン領域の配置に応じて、プレートＰ上に配置されている。

図１９に示される変形例では、スケール部材上に、図９の２次元アブソリュートエンコーダと同様に、インクリメンタルパターンＩＸＹが設けられた第２領域が、インクリメンタルパターンＩＸＹ（のＸ軸方向の周期パターン）と組をなすアブソリュートパターンＡＸ_αが設けられた第１領域と、インクリメンタルパターンＩＸＹ（のＹ軸方向の周期パターン）と別の組１１ＹをなすアブソリュートパターンＡＹ_ｋが設けられた第３領域とによって、Ｘ軸方向に挟まれるように配置されている（ただし、隣接領域間には空隙部が存在しない）。そして、この一組の第１〜第３領域が、Ｘ軸方向とＹ軸方向とに、繰り返し配置され、これによって、スケール１１Ｍが構成されている。ただし、Ｙ軸方向に関しても、第１〜第３領域が一定順に並ぶように、配置されている。

図１９では、隣接する領域間の配置間隔（Ｘ軸方向及びＹ軸方向に関する相対距離）がＬ_Ｈとされている。また、図１７（Ａ）及び図１８（Ａ）と同様に、４つの領域（パターン）の場所（区画領域）を表すために、Ｘ軸方向に関する配列に対してａからｆの符号が、Ｙ軸方向に関する配列に対して１から６の符号が付されている。

ヘッド２０Ｍでは、アブソリュートパターンＡＸ_α（α＝ａ〜ｆ）を読み取るための３つのアブソリュート信号用検出器２１Ｘ_１，２２Ｘ_１，２３Ｘ_１と、インクリメンタルパターンＩＸＹ（のＸ軸方向の周期パターン）を読み取るための３つのインクリメンタル信号用検出器２１Ｘ_２，２２Ｘ_２，２３Ｘ_２と、アブソリュートパターンＡＹ_ｋ（ｋ＝１〜６）を読み取るための３つのアブソリュート信号用検出器２１Ｙ_１，２２Ｙ_１，２３Ｙ_１と、インクリメンタルパターンＩＸＹ（のＹ軸方向の周期パターン）を読み取るための３つのインクリメンタル信号用検出器２１Ｙ_２，２２Ｙ_２，２３Ｙ_２と、が、スケール１１のパターン領域の配置に応じて、プレートＰ上に配置されている。

以上、３つの変形例における２次元アブソリュートエンコーダでは、ヘッド（２０Ｋ、２０Ｌ又は２０Ｍ）の位置（Ｘ位置及びＹ位置）に応じて、Ｘヘッド及びＹヘッドを切り換えて使用することで、２次元方向に計測領域を広げることができる。なお、アブソリュート信号用検出器とインクリメンタル信号用検出器と、信号処理系と、は先と同様の機能を有する。

なお、上記各実施形態及び各変形例では、反射型のエンコーダヘッドを有するアブソリュートエンコーダについて例示したが、本発明がこれに限定されないことは勿論である。すなわち、発光部と受光部とが、スケール（符号板）を介して対峙する透過型のエンコーダヘッドを有するアブソリュートエンコーダにも、本発明は好適に適用することができる。

また、上記第１、第３〜第７の実施形態、及び各変形例では、２次元アブソリュートエンコーダについて説明したが、前述の第２の実施形態と同様に、図３のステージベース４２を構成するスケール１１Ａに代えて、各スケール（第１、第３〜第７の実施形態、及び各変形例のスケール）をステージベース４２に設けるとともに、各ヘッド（第１、第３〜第７の実施形態、及び各変形例のヘッド）を図３のヘッド２０Ａに代えて、ステージ本体４４の下面に取り付けることで、前述と同様のステージ装置を構成しても良い。このようにしても、第２の実施形態に係るステージ装置４０と同様に、ステージの２次元方向の絶対位置情報に基づいて、ステージＳＴを高精度に２次元駆動することができる。

なお、上記第２の実施形態及び上記変形例の説明では、ヘッドがステージ（移動体）に取り付けられ、スケールがステージベース（固定部）に設けられる場合について説明したが、これに限らず、スケール（符号板）を移動体に取り付け、ヘッドを固定部に設けても良い。

本発明のアブソリュートエンコーダは、移動する物体の位置を計測するのに適している。また、本発明のエンコーダは、移動する物体の位置を計測するのに適している。また、本発明の移動体装置は移動体を精度良く駆動するのに適している。

図１（Ａ）は、第１の実施形態に係るアブソリュートエンコーダの構成を概略的に示す図、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のヘッドを取り出して示す図、図１（Ｃ）は、ヘッドの検出器の他の配置例を示す図である。 図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、アブソリュートエンコーダにおけるヘッドとスケール間のヨーイング回転の影響を説明するための図である。 第２の実施形態に係るステージ装置の構成を概略的に示す図である。 図３のヘッドを取り出して示す図である。 図３のステージ装置の一部を構成する位置計測系の構成を示すブロック図である。 第Ａのステージ装置の一部を構成する２次元アブソリュートエンコーダの構成例を示す図である。 第２の実施形態の変形例に係る２次元アブソリュートエンコーダの構成例を示す図である。 第３の実施形態に係る２次元アブソリュートエンコーダの構成を概略的に示す図である。 第３の実施形態の変形例１に係る２次元アブソリュートエンコーダの構成を概略的に示す図である。 第３の実施形態の変形例２に係る２次元アブソリュートエンコーダの構成を概略的に示す図である。 図１１（Ａ）〜図１１（Ｄ）は、第４の実施形態のアブソリュートエンコーダを説明するための図である。 図１２（Ａ）〜図１２（Ｄ）は、第４の実施形態のアブソリュートエンコーダを説明するための図である。 第６の実施形態の２次元アブソリュートエンコーダの構成を一部省略して示す図である。 図１４（Ａ）〜図１４（Ｄ）は、第６の実施形態の２次元アブソリュートエンコーダの動作説明図である。 第７の実施形態の２次元アブソリュートエンコーダの構成を一部省略して示す図である。 図１６（Ａ）〜図１６（Ｃ）は、第７の実施形態の２次元アブソリュートエンコーダの動作説明図である。 第６及び第７の実施形態の２次元アブソリュートエンコーダに対する第１の変形例を示す図である。 第６及び第７の実施形態の２次元アブソリュートエンコーダに対する第２の変形例を示す図である。 第６及び第７の実施形態の２次元アブソリュートエンコーダに対する第３の変形例を示す図である。

符号の説明

１０…アブソリュートエンコーダ、２０，２０Ａ…ヘッド、２１_１，２１Ｘ_１，２１Ｙ_１…アブソリュート信号用検出器、２１_２，２１Ｘ_２，２１Ｙ_２…インクリメンタル信号用検出器、３０…信号処理系、４０…ステージ装置、４２…ステージベース、４６…取り付け部材、４８ａ〜４８ｄ…支持部材、５０…制御装置、Ａ…アブソリュートパターン、ＰＡ１…第１領域、Ｉ…インクリメンタルパターン、ＰＡ２…第２領域、１１…符号板、ＳＴ…ステージ。

Claims (26)

1. 少なくとも一軸方向に関する絶対位置情報を計測するアブソリュートエンコーダであって、
   前記一軸方向を単位パターンの配列方向とするアブソリュートパターンが設けられた第１領域と、前記アブソリュートパターンと組をなすインクリメンタルパターンが設けられた第２領域と、が前記一軸方向に関して異なる位置に併設された符号板と；
   前記第１及び第２領域にそれぞれ対向する第１及び第２検出器を有するヘッドと；を備えるアブソリュートエンコーダ。
2. 前記アブソリュートパターンの前記一軸に垂直な方向に関する有効幅は、少なくとも、前記アブソリュートパターンの前記一軸方向に関する有効長と同程度である請求項１に記載のアブソリュートエンコーダ。
3. 前記第１及び第２検出器の前記一軸方向に関する中心間距離は、前記第１及び第２領域の間の前記一軸方向に関する相対距離にほぼ等しく、前記中心間距離と前記相対距離の差は、前記アブソリュートパターンの前記一軸方向に関する有効長以下である請求項１又は２に記載のアブソリュートエンコーダ。
4. 前記第１及び第２検出器は、前記一軸に垂直な方向に離間し、
   前記一軸に垂直な方向に関する前記第１及び第２検出器の中心間距離は、前記一軸に垂直な方向に関する前記第１及び第２領域の間の相対距離にほぼ等しく、前記中心間距離と前記相対距離の差は、前記アブソリュートパターンの前記一軸に垂直な方向に関する有効幅以下である請求項１〜３のいずれか一項に記載のアブソリュートエンコーダ。
5. 前記第１及び第２検出器は、それぞれ前記第１及び第２領域に計測光を投射して、前記アブソリュートパターン及び前記インクリメンタルパターンを読み取り、
   前記第１及び第２検出器の読み取り結果から、前記符号板と前記ヘッドとの間の前記一軸方向に関する絶対位置情報を求める請求項１〜４のいずれか一項に記載のアブソリュートエンコーダ。
6. 前記第１及び第２領域は、前記一軸方向に所定間隔毎に配置され、
   前記ヘッドを複数有し、該複数のヘッドが前記一軸方向に前記アブソリュートパターンの前記一軸方向に関する有効長以下の間隔を隔てて取り付けられたヘッド取り付け部材をさらに備え、
   前記複数のヘッドは、前記符号板との位置関係に応じて、使用するヘッドが切り換えられる請求項１〜５のいずれか一項に記載のアブソリュートエンコーダ。
7. 前記符号板には、さらに、前記一軸に垂直な方向を単位パターンの配列方向とする別のアブソリュートパターンが設けられた第３領域と、前記別のアブソリュートパターンと組をなす別のインクリメンタルパターンが設けられた第４領域とが、前記第１及び第２領域と異なる位置に併設され、
   前記ヘッドは、さらに、前記第３及び第４領域にそれぞれ対向する第３及び第４検出器を有する請求項１〜５のいずれか一項に記載のアブソリュートエンコーダ。
8. 前記第３及び第４領域は、前記一軸に垂直な方向に関して異なる位置に併設され、
   前記第３及び第４検出器の前記一軸に垂直な方向に関する中心間距離は、前記第３及び第４領域の間の前記一軸に垂直な方向に関する相対距離にほぼ等しく、前記中心間距離と前記相対距離の差は、前記別のアブソリュートパターンの前記一軸に垂直な方向に関する有効長以下である請求項７に記載のアブソリュートエンコーダ。
9. 前記第３及び第４領域は、前記一軸方向に関して異なる位置に併設され、
   前記第３及び第４検出器の前記一軸方向に関する中心間距離は、前記第３及び第４領域の間の前記一軸方向に関する相対距離にほぼ等しく、前記中心間距離と前記相対距離の差は、前記別のアブソリュートパターンの前記一軸方向に関する有効幅以下である請求項７に記載のアブソリュートエンコーダ。
10. 前記第３及び第４検出器は、それぞれ前記第３及び第４領域に計測光を投射して、前記別のアブソリュートパターン及び前記別のインクリメンタルパターンを読み取り、
    前記第３及び第４検出器の読み取り結果から、前記符号板と前記ヘッドとの間の前記一軸に垂直な方向に関する絶対位置情報を求める請求項７〜９のいずれか一項に記載のアブソリュートエンコーダ。
11. 前記第１、第２、第３、及び第４領域は、前記一軸方向に所定間隔毎に配置され、
    前記ヘッドを複数有し、該複数のヘッドが前記一軸方向に前記アブソリュートパターンの前記一軸方向に関する有効長以下の間隔を隔てて取り付けられたヘッド取り付け部材をさらに備え、
    前記複数のヘッドは、前記符号板との位置関係に応じて、使用するヘッドが切り換えられる請求項７〜１０のいずれか一項に記載のアブソリュートエンコーダ。
12. 前記第１、第２、第３、及び第４領域は、さらに、前記一軸に垂直な方向に所定間隔毎に配置され、
    前記複数のヘッドは、さらに、前記一軸に垂直な方向に前記アブソリュートパターンの前記一軸に垂直な方向に関する有効幅以下の間隔を隔てて前記ヘッド取り付け部材に取り付けられている請求項１１に記載のアブソリュートエンコーダ。
13. 前記符号板には、さらに、前記インクリメンタルパターンと組をなす前記一軸に垂直な方向を単位パターンの配列方向とする別のアブソリュートパターンが設けられた第３領域が、前記第１及び第２領域と異なる位置に設けられ、
    前記ヘッドは、さらに、前記第３及び第２領域にそれぞれ対向する第３及び第４検出器を有する請求項１〜５のいずれか一項に記載のアブソリュートエンコーダ。
14. 前記インクリメンタルパターンは、前記一軸方向と前記一軸に垂直な方向とを周期方向とする請求項１３に記載のアブソリュートエンコーダ。
15. 前記第３領域は、前記第２領域と前記一軸に垂直な方向に関して異なる位置に設けられ、
    前記第３及び第４検出器の前記一軸に垂直な方向に関する中心間距離は、前記第３及び第２領域の間の前記一軸に垂直な方向に関する相対距離にほぼ等しく、前記中心間距離と前記相対距離の差は、前記別のアブソリュートパターンの前記一軸に垂直な方向に関する有効長以下である請求項１３又は１４に記載のアブソリュートエンコーダ。
16. 前記第３領域は、前記第２領域と前記一軸方向に関して異なる位置に設けられ、
    前記第３及び第４検出器の前記一軸方向に関する中心間距離は、前記第３及び第２領域の間の前記一軸方向に関する相対距離にほぼ等しく、前記中心間距離と前記相対距離の差は、前記別のアブソリュートパターンの前記一軸方向に関する有効幅以下である請求項１３又は１４に記載のアブソリュートエンコーダ。
17. 前記第３及び第４検出器は、それぞれ前記第３及び第２領域に計測光を投射して、前記別のアブソリュートパターン及び前記インクリメンタルパターンを読み取り、
    前記第３及び第４検出器の読み取り結果から、前記符号板と前記ヘッドとの間の前記一軸に垂直な方向に関する絶対位置情報を求める請求項１３〜１６のいずれか一項に記載のアブソリュートエンコーダ。
18. 前記第１、第２、及び第３領域は、前記一軸方向に所定間隔毎に配置され、
    前記ヘッドを複数有し、該複数のヘッドが前記一軸方向に前記アブソリュートパターンの前記一軸方向に関する有効長以下の間隔を隔てて取り付けられたヘッド取り付け部材をさらに備え、
    前記複数のヘッドは、前記符号板との位置関係に応じて、使用するヘッドが切り換えられる請求項１３〜１７のいずれか一項に記載のアブソリュートエンコーダ。
19. 前記第１、第２、及び第３領域は、さらに、前記一軸に垂直な方向に所定間隔毎に配置され、
    前記複数のヘッドは、さらに、前記一軸に垂直な方向に前記アブソリュートパターンの前記一軸に垂直な方向に関する有効幅以下の間隔を隔てて前記ヘッド取り付け部材に取り付けられている請求項１８に記載のアブソリュートエンコーダ。
20. 所定平面に沿って移動する移動体と；
    前記符号板が、前記所定平面に平行な面上と前記移動体上との一方に設置され、前記ヘッドが、前記所定平面に平行な面上と前記移動体上との他方に設置され、前記移動体の前記所定平面内の位置情報を計測する請求項１〜１９のいずれか一項に記載のアブソリュートエンコーダと；を備える移動体装置。
21. 所定平面に沿って移動する移動体と；
    請求項６、１１、１２、１８、及び１９のいずれか一項に記載のアブソリュートエンコーダと；を備え、
    前記アブソリュートエンコーダの一部を構成する前記ヘッド取り付け部材が、前記移動体と前記移動体外部との一方に設置され、前記移動体と前記移動体外部との他方に前記符号板が前記複数のヘッドに対向して設置された移動体装置。
22. 移動方向に関する移動体の位置情報を計測するエンコーダであって、
    前記移動方向に関する前記位置情報を示すアブソリュートパターンと該アブソリュートパターンと組をなすインクリメンタルパターンがそれぞれ設けられた少なくとも２つの計測領域を有する符号板と、
    前記２つの計測領域にそれぞれ設けられた前記アブソリュートパターンと前記インクリメンタルパターンをそれぞれ検出する第１及び第２検出手段と、を備え、
    前記２つの計測領域は、前記移動方向に沿って配置されており、
    前記アブソリュートパターンと前記インクリメンタルパターンは、前記移動方向に関する前記位置情報を計測可能な長さより前記移動方向に垂直な方向における長さの方が長く形成されていることを特徴とするエンコーダ。
23. 前記垂直な方向は、前記符号板の前記アブソリュートパターンと前記インクリメンタルパターンが設けられた面において、前記移動方向に対して垂直な一方向である
    ことを特徴とする請求項２２に記載のエンコーダ。
24. 前記アブソリュートパターンと前記インクリメンタルパターンは、前記移動方向を周期方向として形成され、
    前記第１及び第２検出手段は、前記２つの計測領域にそれぞれ対向し、前記周期方向に互いに離間して配置される
    ことを特徴とする請求項２２又は２３に記載のエンコーダ。
25. 前記第１及び第２検出手段の前記移動方向に関する中心間距離は、前記２つの計測領域の間の前記移動方向に関する相対距離にほぼ等しい
    ことを特徴とする請求項２２〜２４のいずれか一項に記載のエンコーダ。
26. 請求項２２〜２５のいずれか一項に記載のエンコーダと、
    所定平面に沿って移動する前記移動体と、
    を備える移動体装置。

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