JPWO2013027805A1 - エンコーダ装置、及び装置 - Google Patents

Abstract

エンコーダ装置は、第１照射光を射出する第１光源部と第２照射光を射出する第２光源部とを有する光源部と、第１照射光の光量及び第２照射光の光量のうち少なくとも一方を変調する変調部と、光源部と相対的に移動可能であって、第１照射光及び第２照射光が入射するスケールと、互いに所定の位相差が生じた第１照射光及び第２照射光を受光して、受光した第１照射光及び第２照射光に応じた受光信号を出力する受光部と、受光信号に基づいて、スケールの位置を検出する位置検出部と、を備える。

Description

本発明は、エンコーダ装置、及び装置に関する。
本願は、２０１１年８月２３日に出願された特願２０１１−１８１４０１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

近年、移動体とともに移動し、且つ移動方向に沿って形成されたパターンを有するスケールに、変調された照射光を照射して、その反射光または透過光を受光し、受光した光に応じた受光信号に基づいて、スケールの位置情報を検出するエンコーダ装置が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２を参照）。このようなエンコーダ装置は、例えば、単一の光源から射出された照明光を、アクチュエータなどの可動部品を用いて変調することにより、位相変調された受光信号を得ている。

米国特許第６，６３９，６８６号明細書 特開２００６−３４３３１４号公報

従来のエンコーダ装置においては、アクチュエータなどの可動部品を用いているため構造が複雑になり、可動部品を含む複雑な構成を調整して位相変調された受光信号を得ている。このような場合、可動部品を含む各構成が持つ誤差が積算されるため、スケールの位置情報の検出精度が低下する場合がある。

本発明の態様は、その目的は、位置情報を高精度に検出することができるエンコーダ装置、及び装置を提供することにある。

本発明の一実施形態は、照射光を射出する第１光源部と第２照射光を射出する第２光源部とを有する光源部と、前記第１照射光の光量及び前記第２照射光の光量のうち少なくとも一方を変調する変調部と、前記光源部と相対的に移動可能であって、前記第１照射光及び前記第２照射光が入射するスケールと、互いに所定の位相差が生じた前記第１照射光及び前記第２照射光を受光して、受光した前記第１照射光及び前記第２照射光に応じた受光信号を出力する受光部と、前記受光信号に基づいて、前記スケールの位置を検出する位置検出部と、を備えることを特徴とするエンコーダ装置である。

本発明の別の一実施形態は、変調信号に基づいて第１照射光と第２照射光とを変調可能な変調部と、互いに所定の位相差が生じた第１照射光と第２照射光とを受光し、受光した前記第１照射光と前記第２照射光とに基づいて生成した受光信号を出力する受光部と、前記変調信号と前記受光信号とにもとに移動体の位置を検出する検出部と、を備え、前記変調部は、前記第１照射光の光量を変調する、ことを特徴とするエンコーダ装置である。

本発明のさらに別の一実施形態は、上記に記載のエンコーダ装置と、前記スケール又は前記エンコーダ装置の検出ヘッドに接続された移動体と、を備えることを特徴とする装置である。

本発明の態様によれば、位置情報を高精度に検出することができる。

第１の実施形態によるエンコーダ装置の構成を示す概略ブロック図である。 同実施形態における検出ヘッド及びスケールの構成を示す模式図である。 同実施形態における検出ヘッド及びスケールの構成を示す模式図である。 同実施形態における検出ヘッド及びスケールの構成を示す模式図である。 同実施形態における第１光源部及び第２光源部による照射光を説明する図である。 同実施形態における第１光源部及び第２光源部による照射光を説明する図である。 同実施形態における第１光源部及び第２光源部の照射光による受光信号の波形を示す図である。 第２の実施形態によるエンコーダ装置を示す概略ブロック図である。 同実施形態における光量変調信号と受光信号との波形を示す図である。 検出ヘッド及びスケールの第１の変形例の構成を示す模式図である。 検出ヘッド及びスケールの第２の変形例の構成を示す模式図である。 検出ヘッド及びスケールの第２の変形例の構成を示す模式図である。 検出ヘッド及びスケールの第２の変形例の構成を示す模式図である。 ステージ装置の構成を示す概略ブロック図である。

以下、本発明の一実施形態によるエンコーダ装置について図面を参照して説明する。

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態によるエンコーダ装置１（位置検出装置）の構成を示す概略ブロック図である。
図２Ａ、２Ｂ、及び２Ｃは、エンコーダ装置１の検出ヘッド９及びスケール６の構成を示す模式図である。図２Ａ−２Ｃにおいて、スケール６の移動方向をＸ軸方向、光源部２の照射方向をＹ軸の正方向として、以下説明する。
ここで、図２Ａは、Ｚ軸方向から、検出ヘッド９及びスケール６を見た場合を示す図（Ｚ軸に沿った方向における図）である。また、図２Ｂは、Ｘ軸方向から、検出ヘッド９及びスケール６を見た場合を示す図（Ｘ軸に沿った方向における図）である。また、図２Ｃは、スケール６側から（Ｙ軸方向から）検出ヘッド９（検出基板７０）を見た場合を示す図（Ｙ軸に沿った方向における図）である。

エンコーダ装置１は、所定の移動方向（例えば、Ｘ軸方向）に移動するスケール６の位置情報（例えば、スケール６の移動方向、移動量、あるいは変位など）を検出する光学式のリニアエンコーダである。図１及び図２Ａ−２Ｃにおいて、エンコーダ装置１は、スケール６、検出ヘッド９、及び信号処理部８を備えている。
なお、本実施形態では、エンコーダ装置１は、変調された照射光をスケール６に照射して、その反射光を受光する反射型のエンコーダ装置の一例について説明する。

検出ヘッド９は、光源部２及び受光部７を備え、スケール６と所定の間隔を保つように、配置されている。検出ヘッド９の少なくとも光源部２及び受光部７は、検出ヘッド９の支持部材（この例では、検出基板７０）に一体的に支持されている。

光源部２は、後述する信号処理部８の変調部８０により光量変調された光（変調光）を出射する。光源部２は、図２Ａ及び図２Ｂに示すように変調光をスケール６に照射する。また、光源部２は、第１照射光Ｌ１を射出する第１光源部２１と第２照射光Ｌ２を射出する第２光源部２２とを有している。

第１光源部２１は、例えば、レーザ光を射出するレーザダイオードなどの発光素子であり、変調部８０によって光量変調された第１照射光Ｌ１を射出する。
第２光源部２２は、例えば、レーザ光を射出するレーザダイオードなどの発光素子であり、変調部８０によって光量変調された第２照射光Ｌ２を射出する。
第１照射光Ｌ１と第２照射光Ｌ２とは、時間ｔに対して周期的に光量が変化（変動）する照射光であり、変調部８０によって互いに異なる位相に光量変調されている。
なお、第１光源部２１と第２光源部２２とは、移動方向（Ｘ軸方向）に沿って、所定の位相差が生じる位置関係に配置されている。また、第１光源部２１と第２光源部２２とは、図２Ａ−２Ｃに示すように受光部７の受光面と同一面上に配置されている。なお、第１光源部２１と第２光源部２２との配置の詳細については後述する。

スケール６は、少なくとも移動方向（ここでは、Ｘ軸方向のような一方向）に光源部２と相対的に移動可能であって、第１照射光Ｌ１及び第２照射光Ｌ２が入射される。スケール６は、移動方向（Ｘ軸方向）に沿って形成されたパターン６１（Ｘ軸に沿った周期パターン）を有している。ここでは、パターン６１は、例えば、短冊状の反射パターン（Ｙ軸に沿った長軸を有する矩形状の複数の反射パターン）が、移動方向（Ｘ軸方向）に沿って所定のピッチ（Ｐ１）で周期的に配置されている（図２Ａ参照）。スケール６と検出ヘッド９とは、移動方向（Ｘ軸方向）に相対的に移動する。

受光部７は、スケール６のパターン６１と対向して検出基板７０に配置されている（図２Ａ及び図２Ｂ参照）。受光部７は、移動方向（Ｘ軸方向）に沿って所定のピッチ（Ｐ２）で複数の短冊状（矩形状）の受光素子７１〜７５が配置され、この複数の短冊状（矩形状）の受光素子７１〜７５は並列に結線されている。なお、受光素子７１〜７５が配置されている所定のピッチ（Ｐ２）は、上述したパターン６１の所定のピッチ（Ｐ１）の２倍のピッチである。すなわち、受光部７は、パターン６１の２倍のピッチ幅Ｐ２によって受光面に配置された複数の受光素子７１〜７５を備えている。
また、受光部７は、第１照射光Ｌ１及び第２照射光Ｌ２を受光して、受光した第１照射光Ｌ１及び第２照射光Ｌ２に応じた受光信号を出力する。

信号処理部８は、光源部２の光量変調処理を行い、受光部７が出力する受光信号に基づいて、移動方向（Ｘ軸方向）におけるスケール６の位置を検出し、位置情報（例、位置ｘ）を出力する。信号処理部８は、変調部８０、ドライブ部（８３、８４）、及び同期検波回路部８５を備えている。

変調部８０は、第１照射光Ｌ１の光量及び第２照射光Ｌ２の光量を周期的に変調する。変調部８０は、変調信号生成部（８１、８２）を備えている。
変調信号生成部８１は、第１光源部２１が照射する第１照射光Ｌ１の光量変調する変調信号（ｃｏｓωｔ）を生成する。この変調信号（ｃｏｓωｔ）は、時間ｔに対して周期的に変動（変化）する信号であり、第１照射光Ｌ１の光量を余弦波によって変調する信号である。変調信号生成部８１は、生成した変調信号（ｃｏｓωｔ）をドライブ部８３に供給する。
変調信号生成部８２は、第２光源部２２が照射する第２照射光Ｌ２の光量変調する変調信号（ｓｉｎωｔ）を生成する。この変調信号（ｓｉｎωｔ）は、時間ｔに対して周期的に変動（変化）する信号であり、第２照射光Ｌ２の光量を正弦波によって変調する信号である。変調信号生成部８２は、生成した変調信号（ｓｉｎωｔ）をドライブ部８４及び同期検波回路部８５に供給する。

すなわち、変調部８０は、第１照射光Ｌ１の光量を余弦波によって変調し、第２照射光Ｌ２の光量を正弦波によって変調する。一例として、変調部８０は、互いに異なる位相で第１照射光Ｌ１（の光量）及び第２照射光Ｌ２（の光量）を変調する。

ドライブ部８３は、変調部８０の変調信号生成部８１から供給された変調信号（ｃｏｓωｔ）に応じて、第１光源部２１に供給する電流を変動（変化）させる。第１光源部２１に供給される電流が変動（変化）すると、第１光源部２１では、電流の変動（変化）に応じて、第１照射光Ｌ１の光量が変動（変化）する。
ドライブ部８４は、変調部８０の変調信号生成部８２から供給された変調信号（ｓｉｎωｔ）に応じて、第２光源部２２に供給する電流を変動させる。第２光源部２２に供給される電流が変動（変化）すると、第２光源部２２は、電流の変動（変化）に応じて、第２照射光Ｌ２の光量が変動（変化）する。

同期検波回路部８５（位置検出部）は、受光部７が出力する受光信号（ｓｉｎ（ωｔ＋ｘ））に基づいて、移動方向（Ｘ軸方向）におけるスケール６の位置ｘを検出する。同期検波回路部８５は、例えば、同期検波の手法を用いて、受光信号（ｓｉｎ（ωｔ＋ｘ））と、第２光源部２２の光量を変調する変調信号（ｓｉｎωｔ）とに基づいて、スケール６の位置ｘを検出する。同期検波回路部８５は、検出したスケール６の位置ｘを出力する。なお、受光部７が出力する受光信号（ｓｉｎ（ωｔ＋ｘ））の生成原理についての説明は、後述する。

次に、本実施形態における光源部２の第１光源部２１及び第２光源部２２の配置について説明する。
図２Ａから図２Ｃに示すように、第１光源部２１と第２光源部２２とは、受光部７の受光面と同一面上において、移動方向（Ｘ軸方向）に所定の間隔ΔＤ１開けた位置に配置されている。この所定の間隔ΔＤ１は、受光素子７１〜７５のピッチ幅Ｐ２の４分の１の間隔である。すなわち、第１光源部２１と第２光源部２２とは、受光部７の受光面と同一面上において、受光素子７１〜７５のピッチ幅Ｐ２の４分の１の間隔になる位置関係に配置されている。ここで、ピッチ幅Ｐ２が１周期（３６０度）に対応し、ピッチ幅Ｐ２の４分の１は、９０度（π／２）の位相差に対応する。

このような配置関係に第１光源部２１と第２光源部２２とを配置することにより、受光部７は、スケール６の位置の変位に対して、互いに所定の位相差（ここでは、９０度の位相差）が生じた第１照射光Ｌ１及び第２照射光Ｌ２を受光する。つまり、第１光源部２１と第２光源部２２とは、受光部７において、スケール６の位置の変位に対する第１照射光Ｌ１の位相と第２照射光Ｌ２の位相とが９０度（π（パイ）／２）の位相差が生じるように配置されている。

図３Ａ及び図３Ｂは、本実施形態における第１光源部２１及び第２光源部２２による照射光を説明する図である。
また、図４は、本実施形態における第１光源部２１及び第２光源部２２の照射光による受光信号の波形を示す図である。この図において、横軸はスケール６の移動方向（Ｘ軸方向）の位置を示し、縦軸は受光部７が照射光を受光して出力した受光信号レベル（電圧）を示している。

図３Ａは、第１光源部２１の照射光である第１照射光Ｌ１を示している。第１光源部２１は、スケール６のパターン６１に第１照射光Ｌ１を照射（射出）する。第１照射光Ｌ１は、パターン６１の反射パターンにより反射され、受光部７の受光素子７１〜７５に照射される。受光部７は、第１照射光Ｌ１に応じた受光信号を出力する。
図４において、波形Ｗ１は、第１照射光Ｌ１に応じた受光信号を示している。第１照射光Ｌ１は、スケール６の位置によってパターン６１による反射が変化するため、第１照射光Ｌ１に応じた受光信号は、波形Ｗ１の示すようにスケール６の位置の変位に対して周期的に変動（変化）する。ここでは、波形Ｗ１は、正弦波（ｓｉｎ波）状に変動（変化）する。また、波形Ｗ１は、第１照射光Ｌ１が光量変調されていない場合における受光信号を示している。

一方、図３Ｂは、第２光源部２２の照射光である第２照射光Ｌ２を示している。第２光源部２２は、スケール６のパターン６１に第２照射光Ｌ２を照射（射出）する。第２照射光Ｌ２は、パターン６１の反射パターンにより反射され、受光部７の受光素子７１〜７５に照射される。受光部７は、第２照射光Ｌ２に応じた受光信号を出力する。
図４において、波形Ｗ２は、第２照射光Ｌ２に応じた受光信号を示している。第２照射光Ｌ２は、スケール６の位置によってパターン６１による反射が変化するため、第２照射光Ｌ２に応じた受光信号は、波形Ｗ２の示すようにスケール６の位置の変位に対して周期的に変動（変化）する。ここでは、波形Ｗ２は、余弦波（ｃｏｓ波）状に変動（変化）する。また、波形Ｗ２は、第２照射光Ｌ２が光量変調されていない場合における受光信号を示している。

なお、上述したように第１光源部２１と第２光源部２２とは、受光部７において、スケール６の位置の変位に対する第１照射光Ｌ１の位相と第２照射光Ｌ２の位相との間で９０度（π／２）の位相差が生じるように配置されている。そのため、第１照射光Ｌ１による受光信号の波形Ｗ１と第２照射光Ｌ２による受光信号の波形Ｗ２との位相差（Δφ）は、９０度（π／２）である。

次に、本実施形態におけるエンコーダ装置１の動作及び受光信号（ｓｉｎ（ωｔ＋ｘ））の生成原理について説明する。
まず、変調部８０の変調信号生成部８１は、変調信号（ｃｏｓωｔ）を生成して、ドライブ部８３に供給する。ドライブ部８３は、変調信号生成部８１から供給された変調信号（ｃｏｓωｔ）に応じて、第１光源部２１に供給する電流を変動（変化）させる。
また、変調信号生成部８２は、変調信号（ｓｉｎωｔ）を生成して、ドライブ部８４に供給する。ドライブ部８４は、変調信号生成部８２から供給された変調信号（ｓｉｎωｔ）に応じて、第２光源部２２に供給する電流を変動（変化）させる。
このように、第１光源部２１と第２光源部２２とは、周波数が同一で位相が９０度（π／２）ずれた正弦波電流（又は余弦波電流）によって駆動される。

第１光源部２１は、変調信号（ｃｏｓωｔ）によって変調された第１照射光Ｌ１を、スケール６のパターン６１に照射（射出）する。また、第２光源部２２は、変調信号（ｓｉｎωｔ）によって変調された第２照射光Ｌ２を、スケール６のパターン６１に照射（射出）する。
第１照射光Ｌ１及び第２照射光Ｌ２は、スケール６のパターン６１により反射し、受光部７に照射される。

ここで、受光部７における、第１照射光Ｌ１の光量Ｉ_１及び第２照射光Ｌ２の光量Ｉ_２は、下記の式（１）の関係式に表される。

ここで、変数ｘはスケール６の位置に、角周波数ωは光量変調の角周波数に、変数ｔは時間にそれぞれ対応する。

式（１）に示されるように、第１照射光Ｌ１の光量Ｉ_１及び第２照射光Ｌ２の光量Ｉ_２は、同一の周波数で時間ｔに対して余弦関数に変化すると共に、スケール６の位置ｘの変位に対して正弦関数に変化する。また、式（１）に示されるように、第２照射光Ｌ２の光量Ｉ_２は、同一の周波数で時間ｔに対して正弦関数に変化すると共に、スケール６の位置ｘの変位に対して余弦関数に変化する。なお、例えば、第１照射光Ｌ１の光量Ｉ_１を変調させる位相と第２照射光Ｌ２の光量Ｉ_２を変調させる位相との位相差と、スケール６の位置の変位に対する所定の位相差とは、同じ差分値であってもよい。また、一例として、この所定の位相差（差分値）は、９０度（π／２）であってもよい。

このように、受光部７は、時間ｔに対して余弦波状、スケール６の位置ｘに対して正弦波状の位相を有する第１照射光Ｌ１と、時間ｔに対して正弦波状、スケール６の位置ｘに対して余弦波状の位相を有する第２照射光Ｌ２とを受光し、受光した第１照射光Ｌ１及び第２照射光Ｌ２に応じた受光信号を出力する。すなわち、受光部７は、互いに所定の位相差（例、９０度）が生じた第１照射光Ｌ１及び第２照射光Ｌ２を受光して、受光した第１照射光Ｌ１及び第２照射光Ｌ２に応じた受光信号を出力する。
第１照射光Ｌ１と第２照射光Ｌ２とは、受光部７の受光素子７１〜７５において、光量が合成された受光信号に変換される。受光部７が出力する受光信号は、三角関数の合成によって、下記の式（２）のように示される。

例えば、受光部７が出力する受光信号（ｓｉｎ（ωｔ＋ｘ））は、スケール６の位置の変位にともなって、位相が変化する位相変調信号である。同期検波回路部８５は、例えば、同期位相検波の手法を用いて、受光信号（ｓｉｎ（ωｔ＋ｘ））と、第２光源部２２の光量を変調する変調信号（ｓｉｎωｔ）とに基づいて、スケール６の位置ｘを検出する。

以上のように、本実施形態によるエンコーダ装置１は、光源部２が第１照射光Ｌ１を射出する第１光源部２１と第２照射光Ｌ２を射出する第２光源部２２とを有し、変調部８０が第１照射光Ｌ１の光量Ｉ_１及び第２照射光Ｌ２の光量Ｉ_２を周期的に変調する。また、スケール６は、少なくとも移動方向に光源部２と相対的に移動可能であって、第１照射光Ｌ１及び第２照射光Ｌ２が入射し、移動方向（Ｘ軸方向）に沿って形成されたパターン６１を有する。受光部７は、互いに位置ｘに対して所定の位相差（Δφ）が生じた第１照射光Ｌ１及び第２照射光Ｌ２を受光して、受光した第１照射光Ｌ１及び第２照射光Ｌ２に応じた受光信号（ｓｉｎ（ωｔ＋ｘ））を出力する。同期検波回路部８５は、受光信号（ｓｉｎ（ωｔ＋ｘ））に基づいて、移動方向（Ｘ軸方向）におけるスケール６の位置ｘを検出する。

このように、本実施形態におけるエンコーダ装置１は、変調部８０が第１照射光Ｌ１の光量Ｉ_１及び第２照射光Ｌ２の光量Ｉ_２を時間ｔに対して所定の位相ずれた周期信号で変調する。受光部７は、互いに位置ｘに対して所定の位相差（Δφ）が生じた第１照射光Ｌ１及び第２照射光Ｌ２を受光して、受光した第１照射光Ｌ１及び第２照射光Ｌ２に応じた受光信号（例、ｓｉｎ（ωｔ＋ｘ））を出力する。これにより、変調部８０は、アクチュエータなどの可動部品を用いる必要がなく、変調方式のエンコーダを実現することができる。また、可動部品を含む複雑な構成を調整する必要がない。そのため、本実施形態におけるエンコーダ装置１は、位置情報を高精度に検出することができる。
また、上述のように変調部８０がアクチュエータなどの可動部品を用いずに、受光部７は、位相変調信号である受光信号（ｓｉｎ（ωｔ＋ｘ））を得ることができる。そのため、本実施形態におけるエンコーダ装置１は、変調方式のエンコーダの構成を簡略化することができる。例えば、図２Ａ−２Ｃに示すように、光源部２と受光部７とを有する検出基板７０と、反射型のパターン６１を有するスケール６との簡易な構成により、反射型変調方式のエンコーダを実現することができる。すなわち、本実施形態におけるエンコーダ装置１は、簡易な構成により、位置情報を高精度に検出することができる。

また、本実施形態では、変調部８０は、時間ｔに対して互いに異なる位相（例えば、９０度異なる位相）の周期信号で第１照射光Ｌ１及び第２照射光Ｌ２を変調する。
これにより、受光部７は、スケール６の位置の変位にともなって、位相が変化する位相変調信号を受光信号（例、ｓｉｎ（ωｔ＋ｘ））として得ることができる。簡易な手段（簡易な構成）により位置情報を含む受光信号を得ることができるため、本実施形態におけるエンコーダ装置１は、簡易な構成により、位置情報を高精度に検出することができる。

また、本実施形態では、第１照射光Ｌ１の光量を変調させる位相と第２照射光Ｌ２の光量を変調させる位相との位相差と、スケール６の位置の変位に対する所定の位相差（Δφ）とは、同じ差分値（同じ位相差）である。また、所定の位相差（Δφ）は、９０度（π／２）である。
これにより、位相が変化する位相変調信号である受光信号（ｓｉｎ（ωｔ＋ｘ））を得ることができるため、同期検波回路部８５は、例えば、同期位相検波の手法を用いた簡易な手法により、スケール６の位置を検出することができる。そのため、本実施形態におけるエンコーダ装置１は、簡易な構成により、位置情報を高精度に検出することができる。

また、本実施形態では、第１光源部２１と第２光源部２２とは、移動方向（Ｘ軸方向）に沿って、所定の位相差（Δφ）を生じさせる位置関係に配置されている。
すなわち、第１光源部２１と第２光源部２２との位置関係によって、第１照射光Ｌ１と第２照射光Ｌ２との位相差（Δφ）を生成することができる。アクチュエータなどの可動部品を用いる必要がないため、本実施形態におけるエンコーダ装置１は、簡易な構成により、位置情報を高精度に検出することができる。

また、本実施形態では、受光部７は、パターン６１の２倍のピッチ幅Ｐ２によって受光面に配置された複数の受光素子７１〜７５を備える。第１光源部２１と第２光源部２２とは、受光面と同一面上において、受光素子７１〜７５のピッチ幅Ｐ２の４分の１の間隔になる位置関係に配置されている。
これにより、本実施形態におけるエンコーダ装置１は、簡易な構成により、スケール６の位置の変位に対する第１照射光Ｌ１と第２照射光Ｌ２と所定の位相差（Δφ）を９０度（π／２）に設定することができる。そのため、本実施形態におけるエンコーダ装置１は、簡易な構成により、位置情報を高精度に検出することができる。

また、本実施形態では、変調部８０は、第１照射光Ｌ１の光量を余弦波によって変調し、第２照射光Ｌ２の光量を正弦波によって変調する。受光部７は、正弦波状の位相を有する第１照射光Ｌ１と、余弦波状の位相を有する第２照射光Ｌ２とを受光する。同期検波回路部８５は、受光信号（ｓｉｎ（ωｔ＋ｘ））と、第２光源部２２の光量を変調する変調信号（ｓｉｎωｔ）とに基づいて、スケール６の位置を検出する。
これにより、本実施形態におけるエンコーダ装置１は、簡易な構成により、位置情報を高精度に検出することができる。

［第２の実施形態］
図５は、第２の実施形態によるエンコーダ装置１ａの構成を示す概略ブロック図である。図５において、図１と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
なお、本実施形態において、エンコーダ装置１ａの検出ヘッド９及びスケール６の構成は、第１の実施形態と同様に、図２Ａ−２Ｃに示す構成になっている。

エンコーダ装置１ａは、所定の移動方向（例えば、Ｘ軸方向のような一方向）に移動するスケール６の位置情報（例えば、スケール６の移動方向、移動量、あるいは変位など）を検出する光学式のリニアエンコーダである。エンコーダ装置１ａは、スケール６、検出ヘッド９、及び信号処理部８ａを備えている。

信号処理部８ａは、光源部２の光量変調処理を行い、受光部７が出力する受光信号に基づいて、移動方向（Ｘ軸方向）におけるスケール６の位置を検出し、位置情報（例、位置ｘ）を出力する。信号処理部８ａは、変調部８０ａ、ドライブ部（８３、８４）、及びデコーダ回路部８５ａを備えている。本実施形態における信号処理部８ａは、変調部８０ａ及びデコーダ回路部８５ａの処理が第１の実施形態における信号処理部８と異なる。一例として、信号処理部８ａは、光源部２の光量変調処理とスケール６の位置の検出処理が、第１の実施形態における信号処理部８と異なる。

変調部８０ａは、第１照射光Ｌ１の光量及び第２照射光Ｌ２の光量を周期的に変調する。変調部８０ａは、変調信号生成部８２ａ、正弦変換部８６、及び余弦変換部８７を備えている。
変調信号生成部８２ａは、第１照射光Ｌ１及び第２照射光Ｌ２の光量変調に用いる変調信号（ｒｓｉｎωｔ）を生成する。ここで、定数ｒは、変調信号の振幅を表す定数である。この変調信号（ｒｓｉｎωｔ）は、時間ｔに対して周期的に変動（変化）する信号である。変調信号生成部８２ａは、生成した変調信号（ｒｓｉｎωｔ）を正弦変換部８６、余弦変換部８７、及び同期検波回路部８５に供給する。

正弦変換部８６は、変調信号生成部８２ａから供給された変調信号（ｒｓｉｎωｔ）に基づいて、第１光源部２１が照射する第１照射光Ｌ１の光量変調する光量変調信号（ｓｉｎ（ｒｓｉｎωｔ））を生成する。正弦変換部８６は、例えば、正弦関数の変換テーブルに基づいて、変調信号（ｒｓｉｎωｔ）を変換して、光量変調信号（ｓｉｎ（ｒｓｉｎωｔ））を生成する。正弦変換部８６は、生成した光量変調信号（ｓｉｎ（ｒｓｉｎωｔ））をドライブ部８３に供給する。

余弦変換部８７は、変調信号生成部８２ａから供給された変調信号（ｒｓｉｎωｔ）に基づいて、第２光源部２２が照射する第２照射光Ｌ２の光量変調する光量変調信号（ｃｏｓ（ｒｓｉｎωｔ））を生成する。余弦変換部８７は、例えば、余弦関数の変換テーブルに基づいて、変調信号（ｒｓｉｎωｔ）を変換して、光量変調信号（ｃｏｓ（ｒｓｉｎωｔ））を生成する。余弦変換部８７は、生成した光量変調信号（ｃｏｓ（ｒｓｉｎωｔ））をドライブ部８４に供給する。

ドライブ部８３及びドライブ部８４は、供給される変調信号が異なる点を除き、第１の実施形態と同様である。ドライブ部８３は、変調部８０の正弦変換部８６から供給された光量変調信号（ｓｉｎ（ｒｓｉｎωｔ））に応じて、第１光源部２１に供給する電流を変動（変化）させる。また、ドライブ部８４は、変調部８０の余弦変換部８７から供給された光量変調信号（ｃｏｓ（ｒｓｉｎωｔ））に応じて、第２光源部２２に供給する電流を変動させる。

このように、変調部８０ａは、正弦波によって周期的に変化させた変調信号（ｒｓｉｎωｔ）を正弦関数によって変調した信号（ｓｉｎ（ｒｓｉｎωｔ））に基づいて第１照射光Ｌ１の光量を変調する。また、変調部８０ａは、変調信号（ｒｓｉｎωｔ）を余弦関数によって変調した信号（ｃｏｓ（ｒｓｉｎωｔ））に基づいて第２照射光Ｌ２の光量を変調する。

デコーダ回路部８５ａ（位置検出部）は、受光部７が出力する受光信号（ｃｏｓ（ｒｓｉｎωｔ＋ｘ））に基づいて、移動方向（Ｘ軸方向）におけるスケール６の位置ｘを検出する。すなわち、デコーダ回路部８５ａは、受光信号（ｃｏｓ（ｒｓｉｎωｔ＋ｘ））と、変調信号生成部８２ａが生成した変調信号（ｒｓｉｎωｔ）とに基づいて、スケール６の位置ｘを検出する。ここで、デコーダ回路部８５ａによる位置情報の検出方法は、例えば、特許文献１の「米国特許第６，６３９，６８６号明細書」に記載の信号処理方法を利用することができる。デコーダ回路部８５ａは、検出したスケール６の位置ｘを出力する。

次に、本実施形態におけるエンコーダ装置１ａの動作及び受光信号（ｃｏｓ（ｒｓｉｎωｔ＋ｘ））の生成原理について説明する。

図６は、本実施形態における光量変調信号と受光信号との波形を示す図である。この図において、横軸は時間ｔを示し、縦軸は各信号の陣号レベル（電圧）を示している。
図６（ａ）は、正弦変換部８６が生成した第１光源部２１の光量変調信号（ｓｉｎ（ｒｓｉｎωｔ））の波形Ｗ３を示している。また、図６（ｂ）は、余弦変換部８７が生成した第２光源部２２の光量変調信号（ｃｏｓ（ｒｓｉｎωｔ））の波形Ｗ４を示している。
また、図６（ｃ）は、受光部７が第１照射光Ｌ１及び第２照射光Ｌ２を受光した受光信号（ｃｏｓ（ｒｓｉｎωｔ＋ｘ））の波形Ｗ５を示している。

エンコーダ装置１ａでは、まず、変調部８０ａの変調信号生成部８２ａ及び正弦変換部８６は、波形Ｗ３のような光量変調信号（ｓｉｎ（ｒｓｉｎωｔ））を生成して、ドライブ部８３に供給する。ドライブ部８３は、正弦変換部８６から供給された光量変調信号（ｓｉｎ（ｒｓｉｎωｔ）に応じて、第１光源部２１に供給する電流を変動（変化）させる。
また、変調信号生成部８２ａ及び余弦変換部８７は、波形Ｗ４のような光量変調信号（ｃｏｓ（ｒｓｉｎωｔ））を生成して、ドライブ部８４に供給する。ドライブ部８４は、余弦変換部８７から供給された光量変調信号（ｃｏｓ（ｒｓｉｎωｔ））に応じて、第２光源部２２に供給する電流を変動（変化）させる。
このように、第１光源部２１と第２光源部２２とは、位相が９０度（π／２）ずれた正弦波電流（又は余弦波電流）によって駆動される。

第１光源部２１は、光量変調信号（ｓｉｎ（ｒｓｉｎωｔ））によって変調された第１照射光Ｌ１を、スケール６のパターン６１に照射（射出）する。また、第２光源部２２は、光量変調信号（ｃｏｓ（ｒｓｉｎωｔ））によって変調された第２照射光Ｌ２を、スケール６のパターン６１に照射（射出）する。
第１照射光Ｌ１及び第２照射光Ｌ２は、スケール６のパターン６１により反射し、受光部７に照射される。

ここで、受光部７における、第１照射光Ｌ１の光量Ｉ_１及び第２照射光Ｌ２の光量Ｉ_２は、下記の式（３）の関係式に表される。

ここで、定数ｒは変調信号の振幅に、変数ｘはスケール６の位置に、角周波数ωは光量変調の角周波数に、変数ｔは時間にそれぞれ対応する。

式（３）に示されるように、第１照射光Ｌ１の光量Ｉ_１及び第２照射光Ｌ２の光量Ｉ_２は、同一の周波数で時間ｔに対して周期的に変化すると共に、スケール６の位置ｘの変位に対して周期的に変化する。なお、例えば、第１照射光Ｌ１の光量Ｉ_１を変調させる位相と第２照射光Ｌ２の光量Ｉ_２を変調させる位相との位相差と、スケール６の位置の変位に対する所定の位相差とは、同じ差分値であってもよい。また、例えば、この所定の位相差（差分値）は、９０度（π／２）であってもよい。

このように、受光部７は、スケール６の位置ｘに対して正弦波状の位相を有する第１照射光Ｌ１と、スケール６の位置ｘに対して余弦波状の位相を有する第２照射光Ｌ２とを受光し、受光した第１照射光Ｌ１及び第２照射光Ｌ２に応じた受光信号を出力する。すなわち、受光部７は、互いに所定の位相差（例、９０度）が生じた第１照射光Ｌ１及び第２照射光Ｌ２を受光して、受光した第１照射光Ｌ１及び第２照射光Ｌ２に応じた受光信号（図６（ｃ）波形Ｗ５）を出力する。
第１照射光Ｌ１と第２照射光Ｌ２とは、受光部７の受光素子７１〜７５において、光量が合成された受光信号に変換される。受光部７が出力する受光信号は、三角関数の合成によって、下記の式（４）のように示される。

この式（４）により示される受光信号（ｃｏｓ（ｒｓｉｎωｔ＋ｘ））は、上述した既出の特許文献１に記載の変調型エンコーダに用いる信号と同一の形式である。デコーダ回路部８５ａは、特許文献１の「米国特許第６，６３９，６８６号明細書」に記載の信号処理方法を利用することにより、受光信号（ｃｏｓ（ｒｓｉｎωｔ＋ｘ））と、変調信号生成部８２ａが生成した変調信号（ｒｓｉｎωｔ）とに基づいて、スケール６の位置ｘを検出する。デコーダ回路部８５ａは、検出したスケール６の位置ｘを出力する。

以上のように、本実施形態によるエンコーダ装置１ａは、光源部２が第１照射光Ｌ１を射出する第１光源部２１と第２照射光Ｌ２を射出する第２光源部２２とを有し、変調部８０ａが第１照射光Ｌ１の光量Ｉ_１及び第２照射光Ｌ２の光量Ｉ_２を周期的に変調する。受光部７は、互いに所定の位相差（Δφ）が生じた第１照射光Ｌ１及び第２照射光Ｌ２を受光して、受光した第１照射光Ｌ１及び第２照射光Ｌ２に応じた受光信号（ｃｏｓ（ｒｓｉｎωｔ＋ｘ））を出力する。デコーダ回路部８５ａは、受光信号（ｃｏｓ（ｒｓｉｎωｔ＋ｘ））に基づいて、移動方向（Ｘ軸方向）におけるスケール６の位置ｘを検出する。

このように、本実施形態におけるエンコーダ装置１ａは、第１の実施形態におけるエンコーダ装置１と同様に、変調部８０ａがアクチュエータなどの可動部品を用いる必要がなく、変調方式のエンコーダを実現することができる。そのため、本実施形態におけるエンコーダ装置１ａは、第１の実施形態におけるエンコーダ装置１と同様に、位置情報を高精度に検出することができる。

また、本実施形態では、スケール６の位置の変位に対する所定の位相差（Δφ）は、９０度（π／２）である。なお、例えば、第１照射光Ｌ１の光量を変調させる位相と第２照射光Ｌ２の光量を変調させる位相との位相差と、スケール６の位置の変位に対する所定の位相差（Δφ）とは、同じ差分値（同じ位相差）であってもよい。
これにより、位相が変化する位相変調信号である受光信号（ｃｏｓ（ｒｓｉｎωｔ＋ｘ））を得ることができるため、デコーダ回路部８５ａは、例えば、変調型エンコーダの手法を用いた簡易な手法により、スケール６の位置を検出することができる。そのため、本実施形態におけるエンコーダ装置１ａは、簡易な構成により、位置情報を高精度に検出することができる。

また、本実施形態では、変調部８０ａは、正弦波によって周期的に変化させた変調信号（ｒｓｉｎωｔ）を正弦関数によって変調した信号（ｓｉｎ（ｒｓｉｎωｔ））に基づいて第１照射光Ｌ１の光量を変調する。また、変調部８０ａは、変調信号（ｒｓｉｎωｔ）を余弦関数によって変調した信号（ｃｏｓ（ｒｓｉｎωｔ））に基づいて第２照射光Ｌ２の光量を変調する。受光部７は、正弦波状の位相を有する第１照射光Ｌ１と、余弦波状の位相を有する第２照射光Ｌ２とを受光する。デコーダ回路部８５ａは、受光信号（ｃｏｓ（ｒｓｉｎωｔ＋ｘ））と変調信号（ｒｓｉｎωｔ）とに基づいて、スケール６の位置を検出する。
これにより、本実施形態におけるエンコーダ装置１ａは、簡易な構成により、位置情報を高精度に検出することができる。

なお、上記の各実施形態において、受光部７における第１照射光Ｌ１と第２照射光Ｌ２との所定の位相差（Δφ）を第１光源部２１と第２光源部２２との配置によって生成する方法を説明したが、他の方法により所定の位相差（Δφ）を生成することも可能である。
次に、この所定の位相差（Δφ）を生成する変形例について説明する。

＜第１の変形例＞
第１の変形例は、光学部材であるガラスブロック４を用いて、上述の所定の位相差（Δφ）を生成する形態である。
図７は、第１の変形例における検出ヘッド９及びスケール６の構成を示す模式図である。なお、図７において、図２Ａ−２Ｃと同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
図７において、検出ヘッド９は、光源部２、コリメータレンズ３、ガラスブロック４、インデックス格子５、ミラー（４１、４２）、及び受光部７を備えている。
ここで、検出ヘッド９の各構成は、検出ヘッド９の支持部材（不図示）に一体的に支持されている。つまり、検出ヘッド９の各構成は、所定の位置関係に固定されて配置されている。

光源部２は、第１照射光Ｌ１を射出する第１光源部２１と第２照射光Ｌ２を射出する第２光源部２２とを有している。ここで、第１光源部２１と第２光源部２２とは、同位置（略同位置含む）に配置されている。また、第１光源部２１と第２光源部２２とは、それぞれ波長λ_１と波長λ_２との異なる波長により発光する。すなわち、第２光源部２２は、第１照射光Ｌ１と異なる波長の第２照射光Ｌ２を射出する。

コリメータレンズ３は、光源部２が射出した変調光を受光し、Ｙ軸方向の平行光に偏向する。コリメータレンズ３は、偏向した平行光をガラスブロック４及びインデックス格子５に照射する。なお、コリメータレンズ３を透過した変調光は、アーパチャ（不図示）によって、光束Ｅ_Ａと光束Ｅ_Ｂとに２分割される。コリメータレンズ３は、変調光のうちの光束Ｅ_Ａをインデックス格子５に照射し、ガラスブロック４を介して、光束Ｅ_Ｂをインデックス格子５に照射する。すなわち、コリメータレンズ３は、光束Ｅ_Ｂのみガラスブロック４を通過（透過）させてインデックス格子５に入射する。
ここで、光束Ｅ_Ａによって受光部７に到達する光路を光源部２と受光部７との間の第１の光路ＬＬ１とし、光束Ｅ_Ｂによって受光部７に到達する光路を光源部２と受光部７との間の第２の光路ＬＬ２として、以下説明する。

ガラスブロック４（光学部材）は、例えば、コリメータレンズ３とインデックス格子５との間の光束Ｅ_Ｂが通過する位置に配置され、コリメータレンズ３から照射された光束Ｅ_Ｂを透過させる。すなわち、ガラスブロック４は、第１照射光Ｌ１及び第２照射光Ｌ２を異なる光路に分割した第１照射光Ｌ１及び第２照射光Ｌ２の光路のうち第１の光路ＬＬ１と第２の光路ＬＬ２との少なくとも一方の光路に配置される。なお、第１の光路ＬＬ１と第２の光路ＬＬ２とは、第１照射光Ｌ１及び第２照射光Ｌ２の光路であって、少なくとも一方の光路（又は両方の光路）にガラスブロック４が配置される光路である。また、ガラスブロック４は、所定の屈折率Ｎ_ｇを有し、コリメータレンズ３から照射された光の進行方向に、所定の厚さＤを有する。これにより、ガラスブロック４は、空気の屈折率Ｎ_ａとの屈折率の違いと、第１光源部２１と第２光源部２２との波長の違いとにより、第１照射光Ｌ１及び第２照射光Ｌ２のスケール６の位置の変位に対する所定の位相差（Δφ）を生じさせる。なお、第１の光路ＬＬ１と第２の光路ＬＬ２との両方の光路にガラスブロック４を配置する場合、互いの光路に配置されるガラスブロック４の厚さＤや屈折率を互いに変えればよい。

一例として、ガラスブロック４は、第１照射光Ｌ１及び第２照射光Ｌ２を異なる光路に分割した光源部２と受光部７との間の第１の光路ＬＬ１と、光源部２と受光部７との間の第２の光路ＬＬ２との少なくとも一方の光路に配置され、所定の位相差（Δφ）を生じさせる。また、ガラスブロック４を第１照射光Ｌ１及び第２照射光Ｌ２が透過する方向の厚さＤは、第１照射光Ｌ１の波長λ_１と、第２照射光Ｌ２の波長λ_２と、ガラスブロック４の屈折率Ｎ_ｇとに基づいて定められている。このガラスブロック４の厚さＤの詳細については後述する。

インデックス格子５は、例えば、格子状のパターンが形成された回折格子であって、Ｘ軸方向に沿って周期的に形成された回折パターン（Ｘ軸に沿った周期を有するグレーティングパターン）を有する透過型の回折格子である。インデックス格子５は、コリメータレンズ３とスケール６との間に配置され、入射光に基づいて回折光を生成し、生成した回折光をミラー（４１、４２）に照射する。

ミラー（４１、４２）は、インデックス格子５が生成した第１の光路ＬＬ１の回折光と第２の光路ＬＬ２の回折光とをそれぞれ偏向し、スケール６の同じ位置に入射する。すなわち、ミラー４１は、インデックス格子５を通過した光束Ｅ_Ａを偏向し、スケール６のパターン６１に入射する。また、ミラー４２は、インデックス格子５を通過した光束Ｅ_Ｂを偏向し、スケール６のパターン６１に入射する。

スケール６は、図２Ａ−２Ｃに示されるようなパターン６１を有し、ミラー（４１、４２）によって偏向された回折光を反射して干渉光を受光部７に入射する。
受光部７は、光源部２から第１の光路ＬＬ１及び第２の光路ＬＬ２を経て到達した第１照射光Ｌ１及び第２照射光Ｌ２を受光して、受光した第１照射光Ｌ１及び第２照射光Ｌ２に応じた受光信号を出力する。ここで、受光部７が受光する第１照射光Ｌ１及び第２照射光Ｌ２は、第１の光路ＬＬ１及び第２の光路ＬＬ２を経て到達した干渉光になる。

次に、本変形例における所定の位相差（Δφ）を生じさせる原理、及びガラスブロック４の厚さＤについて説明する。
上述のように、ガラスブロック４が第２の光路ＬＬ２の間に配置されている場合、光束Ｅ_Ｂは光束Ｅ_Ａに対して位相遅れ（Ｅ_Ｂ位相遅れφ）が生じる。この位相遅れ（Ｅ_Ｂ位相遅れφ）は、下記の式（５）により表される。

ここで、変数λは発光波長に、定数Ｎ_ａは空気の屈折率に、定数Ｎ_ｇはガラスの屈折率に、変数Ｄはガラスブロック４の厚さに、それぞれ対応する。
また、インデックス格子５とスケール６とによって回折された光束Ｅ_Ａ及び光束Ｅ_Ｂを複素振幅により表記すると式（６）として表される。

ここで、変数Ｌは光路長であり、インデックス格子５からスケール６までの光路長が光束Ｅ_Ａと光束Ｅ_Ｂとで等しいとした場合の光路長である。また、変数Ａは振幅幅に、変数ｘはスケール６の位置に、変数Ｐはインデックス格子５及びスケール６のピッチ幅にそれぞれ対応する。
さらに、受光部７によって受光される光束Ｅ_Ａと光束Ｅ_Ｂとを干渉させて得られる光強度Ｉは、式（７）として表される。

ここで、第１光源部２１が点灯している場合のＥ_Ｂ位相遅れφ_１とし、第２光源部２２が点灯している場合のＥ_Ｂ位相遅れφ_２とすると、Ｅ_Ｂ位相遅れの差分（φ_１−φ_２）は、下記の式（８）で表される。なお、上記の式（７）に示されるように、光束Ｅ_Ａと光束Ｅ_Ｂとの干渉光における位相遅れは、Ｅ_Ｂ位相遅れφの２倍の値（２φ）である。そのため、第１照射光Ｌ１と第２照射光Ｌ２との所定の位相差（Δφ）を９０度（π／２）にする場合、Ｅ_Ｂ位相遅れの差分（φ_１−φ_２）を（π／４）にする必要がある。

上記の式（７）により、第１光源部２１の第１照射光Ｌ１による干渉光の光強度Ｉ_１は、下記の式（９）として表される。

また、上記の式（７）及び式（８）により、第２光源部２２の第２照射光Ｌ２による干渉光の光強度Ｉ_２は、下記の式（１０）として表される。

式（９）及び式（１０）に示されるように、光強度Ｉ_１及び光強度Ｉ_１は、スケール６の位置ｘの変位に対して周期的に変動（変化）する。ここで、光強度Ｉ_１は受光部７が第１照射光Ｌ１に応じて受光した受光信号に対応し、光強度Ｉ_２は受光部７が第１照射光Ｌ２に応じて受光した受光信号に対応する。すなわち、第１照射光Ｌ１による受光信号は、スケール６の位置ｘの変位に対して周期的に変動（変化）する。ここでは、第１照射光Ｌ１による受光信号は、正弦波（ｓｉｎ波）状に変動（変化）する。また、第２照射光Ｌ２による受光信号は、スケール６の位置ｘの変位に対して周期的に変動（変化）する。ここでは、第２照射光Ｌ２による受光信号は、余弦波（ｃｏｓ波）状に変動（変化）する。

このように、上記の式（８）を満たすように、ガラスブロック４の厚さＤと、第１照射光Ｌ１の波長λ_１と、第２照射光Ｌ２の波長λ_２とを設定することにより、第１照射光Ｌ１と第２照射光Ｌ２との所定の位相差（Δφ）を９０度（π／２）に設定することができる。

なお、上記の式（９）及び式（１０）は、（ｓｉｎｘ）及び（ｃｏｓｘ）の代わりに、第１の実施形態における式（１）又は第２の実施形態における式（３）に適用することができる。これにより、第１の実施形態又は第２の実施形態と同様に、スケール６の位置を検出することが可能になる。

以上のように、第１の変形例では、ガラスブロック４は、第１照射光Ｌ１及び第２照射光Ｌ２を異なる光路に分割した光源部２と受光部７との間の第１の光路ＬＬ１と、光源部２と受光部７との間の第２の光路ＬＬ２との少なくとも一方の光路に配置され、所定の位相差（Δφ）を生じさせる。
これにより、アクチュエータなどの可動部品を用いる必要がないため、第１の変形例におけるエンコーダ装置１（又は１ａ）は、簡易な構成により、位置情報を高精度に検出することができる。

また、ガラスブロック４を第１照射光Ｌ１及び第２照射光Ｌ２が透過する方向の厚さＤは、第１照射光Ｌ１の波長λ_１と、第２照射光Ｌ２の波長λ_２と、ガラスブロック４の屈折率Ｎ_ｇとに基づいて定められている。
これにより、ガラスブロック４の厚さＤによって、第１照射光Ｌ１と第２照射光Ｌ２との所定の位相差（Δφ）を任意の値に設定することができる。

＜第２の変形例＞
第２の変形例は、インデックス格子５のインデックスパターン（５１、５２）を用いて、上述の所定の位相差（Δφ）を生成する形態である。
図８Ａ、８Ｂ、及び８Ｃは、第２の変形例における検出ヘッド９及びスケール６の構成を示す模式図である。この図８Ａ−８Ｃにおいて、スケール６の移動方向をＸ軸方向、光源部２の照射方向をＹ軸の正方向として、以下説明する。
ここで、図８Ａは、Ｚ軸方向から、検出ヘッド９及びスケール６を見た場合を示す図（Ｚ軸に沿った方向における図）である。また、図８Ｂは、Ｘ軸方向から、検出ヘッド９及びスケール６を見た場合を示す図（Ｘ軸に沿った方向における図）である。また、図８Ｃは、光源部２側から（Ｙ軸方向から）インデックス格子５を見た場合を示す図（Ｙ軸に沿った方向における図）である。
なお、図８Ａ−８Ｃにおいて、図２Ａ−２Ｃ、及び図７と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。

図８Ａ−８Ｃにおいて、検出ヘッド９は、光源部２、コリメータレンズ（３１、３２）、インデックス格子５、及び受光部７を備えている。
ここで、検出ヘッド９の各構成は、検出ヘッド９の支持部材（不図示）に一体的に支持されている。つまり、検出ヘッド９の各構成は、所定の位置関係に固定されて配置されている。

光源部２は、第１照射光Ｌ１を射出する第１光源部２１と第２照射光Ｌ２を射出する第２光源部２２とを有している。ここで、第１光源部２１と第２光源部２２とは、インデックス格子５のインデックスパターン（５１、５２）に対応した位置に配置されている。また、第１光源部２１と第２光源部２２とは、第１の変形例とは異なり同一の波長により発光する。

コリメータレンズ３１は、第１光源部２１が射出した第１照射光Ｌ１を受光し、Ｙ軸方向の平行光に偏向する。コリメータレンズ３１は、偏向した平行光をインデックス格子５のインデックスパターン５１に照射する。
コリメータレンズ３２は、第２光源部２２が射出した第２照射光Ｌ２を受光し、Ｙ軸方向の平行光に偏向する。コリメータレンズ３２は、偏向した平行光をインデックス格子５のインデックスパターン５２に照射する。

インデックス格子５は、例えば、格子状のパターンが形成された回折格子であって、Ｘ軸方向に沿って周期的に形成された回折パターン（Ｘ軸に沿った周期を有するグレーティングパターン）であるインデックスパターン（５１、５２）を有している。インデックス格子５は、コリメータレンズ（３１、３２）とスケール６との間に配置され、入射光に基づいて回折光を生成し、生成した回折光をスケール６に照射する。
インデックスパターン５１とインデックスパターン５２とは、図８Ｃに示すように、回折パターンの位置が、スケール６の移動方向（Ｘ軸方向）に沿って、所定の間隔ΔＤ２だけずれて形成（配置）されている。この所定の間隔ΔＤ２は、回折パターンのピッチ幅Ｐ３に対して４分の１の値である。すなわち、インデックスパターン５１とインデックスパターン５２とは、この所定の間隔ΔＤ２だけ配置をずらすことにより、上述の所定の位相差（Δφ）を生じさせる。なお、所定の間隔ΔＤ２が回折パターンのピッチ幅Ｐ３に対して４分の１の値である場合、所定の位相差（Δφ）は、９０度（π／２）になる。

第２の変形例におけるスケール６は、透過型のスケールであり、第１照射光Ｌ１及び第２照射光Ｌ２を透過して受光部７に照射する。

以上のように、第２の変形例では、インデックス格子５のインデックスパターン（５１、５２）は、スケール６の移動方向（Ｘ軸方向）に沿った配置を所定の間隔ΔＤ２だけずらして配置され、所定の位相差（Δφ）を生じさせる。
これにより、アクチュエータなどの可動部品を用いる必要がないため、第１の変形例におけるエンコーダ装置１（又は１ａ）は、簡易な構成により、位置情報を高精度に検出することができる。

［第３の実施形態］
次に、上記の各実施形態におけるエンコーダ装置１（１ａ）を駆動装置に適用した場合の一実施形態について説明する。
図９は、本実施形態における駆動装置１００の構成を示す概略ブロック図である。
本実施形態は、上記の各実施形態におけるエンコーダ装置１（１ａ）を使用して、移動体を駆動する駆動装置１００である。なお、本実施形態では、移動体の一例としてステージ１０を駆動するステージ装置について説明する。

図９において、ステージ装置である駆動装置１００（装置）は、エンコーダ装置１（１ａ）、ステージ１０、駆動部１１及び制御部１２を備えている。この図９において、図１と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
エンコーダ装置１（１ａ）は、スケール６、検出ヘッド９、及び信号処理部８（８ａ）を備えている。

ステージ１０（移動体）は、例えば、スケール６又は検出ヘッド９と固定されており、駆動部１１によって駆動（移動）される。すなわち、ステージ１０は、スケール６又は検出ヘッド９に接続されている。
駆動部１１は、ステージ１０をスケール６における位置検出方向に相対的に駆動する。
制御部１２は、制御信号線Ｃ１を介してエンコーダ装置１（１ａ）の信号処理部８（８ａ）と接続されている。この制御信号線Ｃ１を介して、エンコーダ装置１（１ａ）は、上述した位置情報を制御部１２に供給する。
また、制御部１２は、制御信号線Ｃ２を介して駆動部１１と接続されている。制御部１２は、この制御信号線Ｃ２を介して駆動部１１を制御する。

制御部１２は、エンコーダ装置１（１ａ）から供給されたステージ１０の位置情報に基づいて、駆動部１１を制御する。

以上のように、本実施形態における駆動装置１００は、エンコーダ装置１（１ａ）と、スケール６又は検出ヘッド９に接続されているステージ１０とを備えている。
エンコーダ装置１（１ａ）が、スケール６の位置情報を高精度に検出することができるため、本実施形態における駆動装置１００は、ステージ１０の位置情報を高精度に検出することができる。これにより、本実施形態における駆動装置１００は、高精度にステージ１０の位置を制御することができる。

なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

上記の各実施形態において、第１照射光Ｌ１と第２照射光Ｌ２との所定の位相差（Δφ）を９０度（π／２）にする場合の形態を説明したが、他の値を用いる形態でもよい。

また、上記の第１及び第２の実施形態において、スケール６に反射型のスケールを用いる形態を説明した。他の実施形態において、スケール６に第２の変形例のように透過型のスケールを用いる形態のような透過型エンコーダ装置を適用できる。なお、透過型のスケールとしては、透過型の回折格子を有するスケールやスリット（影絵）方式のパターンを有するスケール等が挙げられる。あるいは、第２の変形例による形態において、スケール６に反射型のスケールを用いる形態のような反射型エンコーダ装置を適用できる。

また、上記の各実施形態において、スケール６の位置の変位に対する所定の位相差（Δφ）は、９０度以外にできる。例えば、一般的なΔφを用いると、受光信号は式（１１）のようになり、位相成分が直接的にスケール６の位置ｘを表わしていない。しかし、スケール６の位置ｘを算出するために、同期検波の結果に式（１１）より求められる位相成分を変換テーブルなどを用いて逆変換を行うことによってスケール６の位置ｘを求めることができる。

第１照射光Ｌ１と第２照射光Ｌ２との変調波形が、余弦波と正弦波との関係ではなく９０度以外の位相差を持つ場合には、得られる受光信号は式（１１）のωｔとｘを入れ替えた式になる。したがって、得られた位相成分に対して逆変換を行うことによってスケール６の位置ｘを求めることができる。

また、上記の第２の実施形態において、正弦変換部８６及び余弦変換部８７は、変換テーブルを用いて光量変調信号を生成する形態を説明したが、他の方法を用いて光量変調信号を生成する形態でもよい。例えば、正弦変換部８６及び余弦変換部８７は、演算処理により、光量変調信号を生成する形態でもよい。

また、上記の各実施形態において、検出ヘッド９は、信号処理部８（８ａ）を含まない形態を説明したが、信号処理部８（８ａ）を含む形態でもよい。
また、上記の各実施形態において、スケール６がリニアスケールである形態について説明したが、円盤型や扇型のスケール６を用いてロータリー式のエンコーダに適用する形態でもよい。

また、上記の各実施形態において、検出ヘッド９が固定され、スケール６が変位方向に移動する形態を説明したが、スケール６が固定され、ヘッド部９が変位方向に移動する形態でもよい。

また、上記の第３の実施例において、ステージ１０を移動方向（例、一方向）に駆動する駆動装置１００にエンコーダ装置１（１ａ）を適用する形態を説明したが、この形態に限定されるものではない。例えば、ＸＹ移動ステージ、３次元計測装置、モータ装置、工作機械、精密機械、半導体のチップマウンタ、ステッパ装置などの装置に適用してもよい。

１，１ａ…エンコーダ装置、２…光源部、４…ガラスブロック、６…スケール、７…受光部、９…検出ヘッド、１０…ステージ、２１…第１光源部、２２…第２光源部、６１…パターン、７１，７２，７３，７４，７５…受光素子、８０，８０ａ…変調部、８５…同期検波回路部、８５ａ…デコーダ回路部、１００…駆動装置

Claims (16)

1. 第１照射光を射出する第１光源部と第２照射光を射出する第２光源部とを有する光源部と、
   前記第１照射光の光量及び前記第２照射光の光量のうち少なくとも一方を変調する変調部と、
   前記光源部と相対的に移動可能であって、前記第１照射光及び前記第２照射光が入射するスケールと、
   互いに所定の位相差が生じた前記第１照射光及び前記第２照射光を受光して、受光した前記第１照射光及び前記第２照射光に応じた受光信号を出力する受光部と、
   前記受光信号に基づいて、前記スケールの位置を検出する位置検出部と、
   を備えることを特徴とするエンコーダ装置。
2. 前記変調部は、互いに異なる位相で前記第１照射光及び前記第２照射光を変調する
   ことを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ装置。
3. 前記第１照射光の光量を変調させる位相と前記第２照射光の光量を変調させる位相との位相差と、前記スケールの位置の変位に対する前記所定の位相差とは、同じ差分値である
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエンコーダ装置。
4. 前記所定の位相差は、９０度であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
5. 前記第１光源部と前記第２光源部とは、前記移動方向に沿って、前記所定の位相差を生じさせる位置関係に配置されている
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
6. 前記受光部は、前記パターンの２倍のピッチ幅によって受光面に配置された複数の受光素子を備え、
   前記第１光源部と前記第２光源部とは、前記受光面と同一面上において、前記受光素子のピッチ幅の４分の１の間隔になる前記位置関係に配置されている
   ことを特徴とする請求項５に記載のエンコーダ装置。
7. 前記第２光源部は、前記第１照射光と異なる波長の前記第２照射光を射出し、
   前記光源部と前記受光部との間における前記第１照射光及び前記第２照射光の光路のうち第１の光路と第２の光路との少なくとも一方の光路に配置され、前記所定の位相差を生じさせる光学部材、を備える
   ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
8. 前記光学部材を前記第１照射光及び前記第２照射光が透過する方向の厚さは、
   前記第１照射光の波長と、前記第２照射光の波長と、前記光学部材の屈折率とに基づいて定められている
   ことを特徴とする請求項７に記載のエンコーダ装置。
9. 前記変調部は、前記第１照射光の光量を余弦波によって変調し、前記第２照射光の光量を正弦波によって変調し、
   前記受光部は、正弦波状の位相を有する前記第１照射光と、余弦波状の位相を有する前記第２照射光とを受光し、
   前記位置検出部は、前記受光信号と、前記第２光源部の光量を変調する変調信号とに基づいて、前記スケールの位置を検出する
   ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
10. 前記変調部は、正弦波によって周期的に変化させた変調信号を正弦関数によって変調した信号に基づいて前記第１照射光の光量を変調し、前記変調信号を余弦関数によって変調した信号に基づいて前記第２照射光の光量を変調して、
    前記受光部は、正弦波状の位相を有する前記第１照射光と、余弦波状の位相を有する前記第２照射光とを受光し、
    前記位置検出部は、前記受光信号と前記変調信号とに基づいて、前記スケールの位置を検出する
    ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
11. 請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のエンコーダ装置と、
    前記スケール又は前記エンコーダ装置の検出ヘッドに接続された移動体と、
    を備えることを特徴とする装置。
12. 変調信号に基づいて第１照射光と第２照射光とを変調可能な変調部と、
    互いに所定の位相差が生じた第１照射光と第２照射光とを受光し、受光した前記第１照射光と前記第２照射光とに基づいて生成した受光信号を出力する受光部と、
    前記変調信号と前記受光信号とにもとに移動体の位置を検出する検出部と、を備え、
    前記変調部は、前記第１照射光の光量を変調する、
    ことを特徴とするエンコーダ装置。
13. 前記変調部は、前記変調信号のうち第１の変調信号に基づいて前記第１照射光の光量を変調し、前記変調信号のうち前記第１の変調信号とは異なる第２の変調信号に基づいて前記第２照射光の光量を変調する
    ことを特徴とする請求項１２に記載のエンコーダ装置。
14. 前記移動体の位置を示すパターンを有し、前記第１照射光と前記第２照射光とが照射されるスケールを備え、
    前記受光部は、互いに前記スケールの異なる位置に照射された前記第１照射光と前記第２照射光とを受光して前記受光信号を生成する
    ことを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載のエンコーダ装置。
15. 前記光源部は、前記第１照射光を射出する第１光源部と前記第２照射光を射出する第２光源部とを備え、
    前記第１光源部と前記第２光源部とは、前記移動体の移動方向に沿って、前記所定の位相差を生じさせる位置関係に配置されている
    ことを特徴とする請求項１２から請求項１４のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
16. 請求項１２から請求項１５のいずれか一項に記載のエンコーダ装置を備える装置。

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