(57)【要約】      （修正有）【課題】位置を検出するのに要する時間を短縮する。【解決手段】処理部が、スケールの同じ位置における位相値Φ１、Φ２及びΦ３を取得する。処理部が、サイクル数Ｎ２の周期の中から、位相値Φ１に対応する１つの周期を選択する。処理部が、サイクル数Ｎ３の周期の中から、サイクル数Ｎ２の周期のうち選択した周期と位相値Φ２とに対応する１つの周期を選択する。処理部が位相値Φ２を換算して位相値Φ４を算出する。処理部が、位相値Φ３と位相値Φ４との差分が所定範囲内の場合、スケールの絶対位置情報を求める。【選択図】図７
2020126041.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スケールの位置検出方法であって、
処理部が、前記スケールの同じ位置における、前記スケールの所定変位あたり第１サイクル数で繰り返し変化する第１信号の第１位相値、前記スケールの前記所定変位あたり前記第１サイクル数よりも多い第２サイクル数で繰り返し変化する第２信号の第２位相値、及び前記スケールの前記所定変位あたり前記第２サイクル数よりも多い第３サイクル数で繰り返し変化する第３信号の第３位相値を取得し、
前記処理部が、前記第２サイクル数の周期の中から、前記第１位相値に対応する１つの周期を選択し、
前記処理部が、前記第３サイクル数の周期の中から、前記第２サイクル数の周期のうち選択した周期と、前記第２位相値と、に対応する１つの周期を選択し、
前記処理部が、前記選択した周期の第２位相値に対応する前記第３信号の第４位相値を取得し、
前記処理部が、前記第３位相値と前記第４位相値とを使用して、前記スケールの位置を求めることを特徴とする位置検出方法。
【請求項２】
前記処理部が、前記第３位相値と前記第４位相値との差分を取得することを特徴とする請求項１に記載の位置検出方法。
【請求項３】
前記処理部が、前記第３位相値と前記第４位相値との差分が所定範囲内の場合、前記第３サイクル数の周期のうち選択した周期と、前記第３位相値とに基づいて、前記スケールの位置を求めることを特徴とする請求項２に記載の位置検出方法。
【請求項４】
前記処理部が、前記差分が前記所定範囲を超える場合は、エラー信号を出力することを特徴とする請求項３に記載の位置検出方法。
【請求項５】
前記処理部が、前記差分が前記所定範囲を超える場合は、前記第３位相値と前記第４位相値との関係に基づき、前記第３サイクル数の周期の中から、前記第３サイクル数の周期のうち選択した周期とは別の１つの周期を選択し、
前記処理部が、前記第３サイクル数の周期のうち選択した別の周期と、前記第３位相値とに基づいて、前記スケールの位置を求めることを特徴とする請求項３に記載の位置検出方法。
【請求項６】
前記処理部が、前記第３サイクル数を前記第２サイクル数で除算した値が整数ではない値であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の位置検出方法。
【請求項７】
前記第３サイクル数を前記第２サイクル数で除算した値が整数ではない値であり、
前記第３サイクル数を前記第２サイクル数で除算した値における小数部の値と、前記第２サイクル数を前記第１サイクル数で除算した値とを乗算した値が、前記第２サイクル数を前記第１サイクル数で除算した値において１を除く約数の倍数以外で、かつ前記第２サイクル数を前記第１サイクル数で除算した値未満の自然数であることを特徴とする請求項５に記載の位置検出方法。
【請求項８】
第１リンクと、前記第１リンクに対して回転する第２リンクとを有するロボットの制御方法であって、
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の位置検出方法により、前記第１リンクに対して回転する前記第２リンクの位置を検出して、前記ロボットを制御することを特徴とする制御方法。
【請求項９】
第１リンクと、前記第１リンクに対して回転する第２リンクとを有するロボットの制御方法であって、
請求項４に記載の位置検出方法により、前記第１リンクに対して回転する前記第２リンクの位置を検出して、前記ロボットを制御し、前記エラー信号が発せられたとき、前記ロボットの動作を停止することを特徴とする制御方法。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の制御方法により前記ロボットを動作させて物品を製造することを特徴とする物品の製造方法。
【請求項１１】
処理部と、
スケールと、
前記スケールの位置に応じた信号を前記処理部に出力する検出部と、を備え、
前記処理部は、
前記検出部からの信号に基づき、前記スケールの同じ位置における、前記スケールの所定変位あたり第１サイクル数で繰り返し変化する第１信号の第１位相値、前記スケールの前記所定変位あたり前記第１サイクル数よりも多い第２サイクル数で繰り返し変化する第２信号の第２位相値、及び前記スケールの前記所定変位あたり前記第２サイクル数よりも多い第３サイクル数で繰り返し変化する第３信号の第３位相値を取得し、
前記第２サイクル数の周期の中から、前記第１位相値に対応する１つの周期を選択し、前記第３サイクル数の周期の中から、前記第２サイクル数の周期のうち選択した周期と、前記第２位相値と、に対応する１つの周期を選択し、
前記選択した周期の第２位相値に対応する前記第３信号の第４位相値を取得し、
前記第３位相値と前記第４位相値とに基づいて、前記スケールの位置を求めることを特徴とする位置検出装置。
【請求項１２】
前記処理部が、前記第３位相値と前記第４位相値との差分を取得することを特徴とする請求項１１に記載の位置検出装置。
【請求項１３】
前記処理部が、前記第３位相値と前記第４位相値との差分が所定範囲内の場合、前記第３サイクル数の周期のうち選択した周期と、前記第３位相値とに基づいて、前記スケールの位置を求めることを特徴とする請求項１２に記載の位置検出装置。
【請求項１４】
第１リンクと、
前記第１リンクに対して相対的に回転する第２リンクと、
前記第１リンクに対して回転する前記第２リンクの位置を検出する、請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の位置検出装置と、を備えることを特徴とするロボット装置。
【請求項１５】
光学ユニットを駆動させる駆動機構と、前記光学ユニットの位置を検出する請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の位置検出装置と、を有する光学機器。
【請求項１６】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の位置検出方法をコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項１７】
請求項１６に記載のプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物の位置を検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、測定対象物の並進位置や回転位置を検出する装置として、エンコーダが知られている。エンコーダは、光学式、磁気式、静電容量式などのものがある。光学式エンコーダを例に説明すると、エンコーダは、光源と、光源から発する光を反射又は透過し、光源に対して相対的に変位可能なスケールと、スケールで反射又は透過した光を受光する受光素子と、を有する。スケールには、光を反射又は透過するパターンが形成されている。スケールの相対的な変位によって、受光素子で受光する光の光量が変化する。受光素子は、光量の変化に応じた検出信号を出力する。検出信号の入力を受けた処理装置が、検出信号に基づいてスケールの位置を求める。
【０００３】
光学式エンコーダの検出方式には、インクリメンタル方式とアブソリュート方式とがある。インクリメンタル方式は、構成が単純である反面、電源が切れた時に位置情報が失われるため、スケールを一旦ホームポジションに移動させる必要がある。これに対し、アブソリュート方式は、電源が切れた時でも、スケールをホームポジションへ移動させる必要がない。
【０００４】
ところで、スケール上にゴミが付着する、スケールに傷が付く、又は外来ノイズにより、位置情報の精度が低下するおそれがある。特許文献１では、スケールと検出センサとを相対的に移動させて、２つの絶対位置情報と、２つの相対位置情報とを取得し、２つの絶対位置情報の差分と、２つの相対位置情報の差分とが一致するかどうかで、絶対位置情報に異常があるかどうかを判定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−８７１９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１では、位置情報を検出するためにスケールと検出センサとを相対的に複数回、移動させる必要があるため、時間がかかっていた。そのため位置情報に基づいて制御対象物を制御する装置においては、制御に時間がかかっていた。
【０００７】
そこで、本発明は、位置を検出するのに要する時間を短縮することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、スケールの位置検出方法であって、処理部が、前記スケールの同じ位置における、前記スケールの所定変位あたり第１サイクル数で繰り返し変化する第１信号の第１位相値、前記スケールの前記所定変位あたり前記第１サイクル数よりも多い第２サイクル数で繰り返し変化する第２信号の第２位相値、及び前記スケールの前記所定変位あたり前記第２サイクル数よりも多い第３サイクル数で繰り返し変化する第３信号の第３位相値を取得し、前記処理部が、前記第２サイクル数の周期の中から、前記第１位相値に対応する１つの周期を選択し、前記処理部が、前記第３サイクル数の周期の中から、前記第２サイクル数の周期のうち選択した周期と、前記第２位相値と、に対応する１つの周期を選択し、前記処理部が、前記選択した周期の第２位相値に対応する前記第３信号の第４位相値を取得し、前記処理部が、前記第３位相値と前記第４位相値とを使用して、前記スケールの位置を求めることを特徴とする位置検出方法である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、位置を検出するのに要する時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（ａ）は、第１実施形態に係る位置検出装置の模式図である。（ｂ）は、第１実施形態に係るセンサユニットの平面図である。
【図２】（ａ）は、第１実施形態に係るスケールの一部分の平面図である。（ｂ）は、第１実施形態に係る単位ブロックパターンの平面図である。
【図３】第１実施形態に係る受光素子アレイの平面図である。
【図４】第１実施形態に係る受光素子アレイの平面図である。
【図５】第１実施形態に係る信号処理回路の回路図である。
【図６】第１実施形態に係る位置検出方法のフローチャートである。
【図７】第１実施形態に係る位置検出方法を説明するための図である。
【図８】第１実施形態に係る位置検出方法を説明するための図である。
【図９】（ａ）は、第２実施形態に係る位置検出装置の模式図である。（ｂ）は、第２実施形態に係るセンサユニットの平面図である。
【図１０】（ａ）は、第２実施形態に係るスケール２Ａの平面図である。（ｂ）は、（ａ）において破線で囲った領域の拡大図である。
【図１１】（ａ）は、第３実施形態に係るスケールの一部分の平面図である。（ｂ）は、第３実施形態に係る単位ブロックパターンの平面図である。
【図１２】第３実施形態に係る位置検出方法のフローチャートである。
【図１３】第３実施形態に係る位置検出方法を説明するための図である。
【図１４】第３実施形態に係る位置検出方法を説明するための図である。
【図１５】第３実施形態における実験結果を示すグラフである。
【図１６】サイクル数に対する適用条件を示す図である。
【図１７】第４実施形態に係るロボット装置の斜視図である。
【図１８】（ａ）は、第４実施形態に係るロボットアームの１つの関節の断面図である。（ｂ）は、第４実施形態に係るロボットアームの１つの関節の側面図である。
【図１９】第４実施形態に係るロボット装置の制御系を示すブロック図である。
【図２０】（ａ）は監視カメラを示す正面図である。（ｂ）は監視カメラを示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［第１実施形態］
図１（ａ）は、第１実施形態に係る位置検出装置の一例であるエンコーダ装置の模式図である。図１（ａ）に示すエンコーダ装置５００は、エンコーダ５０と、処理部の一例である信号処理回路５１と、記憶部の一例である記憶装置５２とを有する。エンコーダ５０は、光学式の光干渉型エンコーダである。また、エンコーダ５０は、反射型のエンコーダである。また、エンコーダ５０は、アブソリュート方式のエンコーダである。また、エンコーダ５０は、リニアエンコーダである。
【００１２】
エンコーダ５０は、固定部及び可動部のうち一方、例えば可動部に取り付けられるスケール２と、固定部及び可動部のうち他方、例えば固定部に取り付けられ、スケール２に対向して配置された、検出部の一例であるセンサユニット７と、を有する。図１（ｂ）は、センサユニット７の平面図である。スケール２は、センサユニット７に対して相対的に並進移動する。
【００１３】
センサユニット７に対して相対的に並進移動するスケール２の移動方向をＸ方向、Ｘ方向に直交する方向であって、センサユニット７とスケール２とが対向する方向をＺ方向、Ｘ方向及びＺ方向に直交する幅方向をＹ方向とする。
【００１４】
センサユニット７は、スケール２の位置に応じた信号を信号処理回路５１に出力する。信号処理回路５１は、センサユニット７から出力された信号の内挿演算、記憶装置５２への信号データの書き込み及び読み出し、並びにスケール２の絶対位置情報を示す信号の出力等を行う。
【００１５】
センサユニット７は、発光ユニットの一例である、ＬＥＤからなる光源１と、受光ユニット３とを有する。受光ユニット３は、受光素子アレイ９を有する。光源１及び受光ユニット３は、プリント配線板４に実装され、光が透過する透明の樹脂５で封止されている。樹脂５の表面には、光が透過する透明のガラス６が配置されている。この構成により、光源１及び受光ユニット３が樹脂５及びガラス６で保護されている。
【００１６】
信号処理回路５１及び記憶装置５２は、それぞれ例えばＩＣチップからなる半導体素子で構成され、プリント配線板４の表面に実装されている。なお、信号処理回路５１及び記憶装置５２の配置位置は、これに限定するものではなく、プリント配線板４上とは別の場所に配置されていてもよい。図１（ａ）では、信号処理回路５１及び記憶装置５２は、説明の便宜上、プリント配線板４上とは別の場所に図示されている。
【００１７】
スケール２は、基板１５とスケールトラック８とを有する。基板１５は、相対的に光の反射率が低く、光を吸収又は透過する部材、例えばガラスなどで形成されている。スケールトラック８は、基板１５の主面（ＸＹ面）上に形成された、相対的に光の反射率が高い部材、例えばクロム反射膜で構成されている。以下、スケールトラック８において、相対的に光の反射率が低い部分を「非反射部」、相対的に光の反射率が高い部分を「反射部」という。
【００１８】
光源１から出射した光束は、スケール２の一部分に照射される。スケール２に照射された光束は、受光素子アレイ９に向けて反射され、受光素子アレイ９上でスケール２の反射率分布が２倍に拡大された像となり、受光素子アレイ９によって受光される。受光素子アレイ９によって受光された光束は、光電変換され、電気信号として信号処理回路５１に送信される。信号処理回路５１は、受信したエンコーダ信号に基づき、絶対位置情報（並進位置）を求め、絶対位置情報を出力する。
【００１９】
図２（ａ）は、スケール２の一部分の平面図である。スケールトラック８は、基板１５の主面上に、Ｙ方向に並設された複数の単位ブロックパターン１０で構成されている。図２（ｂ）は、単位ブロックパターン１０の平面図である。単位ブロックパターン１０は、互いに異なる周期で形成された複数のパターン列１１，１２を有する。複数のパターン列１１，１２は、Ｙ方向に並設されている。
【００２０】
図２（ａ）及び図２（ｂ）中、網掛けの部分が反射部、白抜きの部分が非反射部である。パターン列１１は、図２（ａ）及び図２（ｂ）中、反射部がＸ方向にピッチ（変調周期）Ｐ１で周期的に配置されて構成されている。パターン列１２は、図２（ａ）及び図２（ｂ）中、反射部がＸ方向にピッチＰ１とは異なるピッチ（変調周期）Ｐ２で周期的に配置されて構成されている。ピッチＰ１は、ピッチＰ２よりも狭い。
【００２１】
単位ブロックパターン１０のＹ方向の幅Ｙ０は、例えば５０μｍである。各パターン列１１，１２のＹ方向の幅は、例えば２５μｍである。ピッチＰ１は、例えば１２９．０７４μｍである。ピッチＰ２は、例えば５８０．８３３μｍである。総ストローク、即ち各パターン列１１，１２のＸ方向の全長は、２３２３．３３２μｍである。
【００２２】
図３及び図４は、第１実施形態に係る受光素子アレイ９の平面図である。なお、図３及び図４には、説明の便宜上、図１の信号処理回路５１の一部の構成も図示している。受光素子アレイ９は、Ｘ方向に並設された複数（例えば３２個）の受光素子９０１を有する。複数の受光素子９０１は、例えば３２μｍのピッチでＸ方向に並設されている。各受光素子９０１は、Ｘ方向の長さＸ＿ｐｄが例えば３２μｍであり、Ｙ方向の幅Ｙ＿ｐｄが例えば８００μｍである。受光素子アレイ９のＸ方向の全長Ｘ＿ｔｏｔａｌは、例えば１０２４μｍである。
【００２３】
図１（ａ）に示すように、光源１及び受光素子アレイ９は、光源１のＺ方向の出射面の高さと、受光素子アレイ９の受光面のＺ方向の高さとが同じレベルとなるように配置されている。この配置関係により、スケール２上のパターンは、受光素子アレイ９において２倍の拡大投影像となる。したがって、受光素子アレイ９全体にスケール２からの反射光が入射するように、スケール２へ照射する光の照射範囲を、Ｙ方向４００μｍ、Ｘ方向５１２μｍとしている。受光素子アレイ９には、スケールトラック８のうち、パターン列１１からの反射光による干渉縞と、パターン列１２からの反射光による干渉縞とが共に照射されることになる。
【００２４】
図１に示す信号処理回路５１は、測定する位置情報の分解能を切り替える、図３及び図４に示すスイッチ回路４１を有する。スイッチ回路４１は、複数の半導体スイッチング素子で構成されている。図３には、スケールトラック８のパターン列１１からの反射光に基づいて位置を高分解能に測定する場合のスイッチ回路４１の切り替え状態を図示している。図４には、スケールトラック８のパターン列１２からの反射光に基づいて位置を低分解能に測定する場合のスイッチ回路４１の切り替え状態を図示している。
【００２５】
スイッチ回路４１を図３に示すように切り替えることにより、パターン列１１に対応する周期信号を強め合い、パターン列１２に対応する周期信号を相殺し合う。これにより、パターン列１１に対応する周期信号のみ取得することができる。また、スイッチ回路４１を図４に示すように切り替えることにより、パターン列１２に対応する周期信号を強め合い、パターン列１１に対応する周期信号を相殺し合う。これにより、パターン列１２に対応する周期信号のみ取得することができる。
【００２６】
図５は、第１実施形態に係る信号処理回路５１の回路図である。なお、図５において、スイッチ回路４１の図示は省略し、信号処理回路５１に接続される受光素子アレイ９の受光素子９０１も、便宜的に４つとして図示している。スイッチ回路４１が図３及び図４のいずれの状態であっても、図５に示す回路図で示される。
【００２７】
受光素子アレイ９の後段、即ちスイッチ回路４１の後段には、初段増幅器である４つのＩＶ変換アンプ３４，３５，３６，３７が設けられている。ＩＶ変換アンプ３４，３５，３６，３７の後段には、Ａ相用差動アンプ３９及びＢ相用差動アンプ４０が設けられている。Ａ相用差動アンプ３９及びＢ相用差動アンプ４０の後段には、例えばマイクロコンピュータで構成された演算回路６０が設けられている。
【００２８】
演算回路６０は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）６１、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）６２、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）６３、及び入出力インタフェースであるＩ／Ｏ６４を備えている。ＲＯＭ６２には、ＣＰＵ６１に後述する位置検出方法の各処理を実行させるプログラム６５が格納されている。
【００２９】
なお、第１実施形態では、コンピュータ読み取り可能な記録媒体がＲＯＭ６２であり、ＲＯＭ６２にプログラム６５が格納される場合について説明するが、これに限定するものではない。プログラム６５は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であれば、いかなる記録媒体に記録されていてもよい。例えば、プログラム６５を供給するための記録媒体としては、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、磁気テープ、不揮発性メモリ等を用いることができる。光ディスクは、例えばＤＶＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒである。不揮発性メモリは、例えばＵＳＢメモリ、メモリカード、ＲＯＭである。
【００３０】
スイッチ回路４１は、演算回路６０からの入力信号によって、受光素子アレイ９からの信号の読み出し方を切り替えることができる。
【００３１】
入力信号がハイレベルの場合、図３に示すように、複数の受光素子９０１は、隣り合う２つの受光素子９０１の組に分けられる。２つの受光素子９０１からなる各組が、ＩＶ変換アンプ３４，３５，３６，３７のうち対応するものに電気的に接続される。よって、１２８μｍの測定分解能となる。入力信号がローレベルの場合、図４に示すように、複数の受光素子９０１は、隣り合う８つの受光素子９０１の組に分けられる。８つの受光素子９０１からなる各組が、ＩＶ変換アンプ３４，３５，３６，３７のうち対応するものに電気的に接続される。よって、５１２μｍの測定分解能となる。
【００３２】
スイッチ回路４１への入力信号がハイレベルのときは、スケールトラック８のパターン列１１からの周期信号のみ取得することができる。スイッチ回路４１への入力信号がローレベルのときは、スケールトラック８のパターン列１２からの周期信号のみ取得することができる。このような構成とすることで、受光素子アレイ９を、パターン列１１とパターン列１２のそれぞれに対応して個別に設ける必要がないため、部品点数を削減でき、小型のエンコーダ５０を実現することができる。
【００３３】
受光素子アレイ９の各受光素子９０１から読み出された電流信号は、ＩＶ変換アンプ３４，３５，３６，３７において４相の正弦波電圧信号Ｓ（Ａ＋），Ｓ（Ｂ＋），Ｓ（Ａ−），Ｓ（Ｂ−）に変換される。４つの相を、（Ａ＋）相，（Ｂ＋）相，（Ａ−）相，（Ｂ−）相とし、（Ａ＋）相を基準とする。（Ａ＋）相に対して、（Ｂ＋）相は約＋９０度、（Ａ−）相は約＋１８０度、（Ｂ−）相は約＋２７０度の関係にある。
【００３４】
２相の正弦波電圧信号Ｓ（Ａ＋），Ｓ（Ａ−）は、Ａ相用差動アンプ３９において、式（１）に基づく減算が施される。２相の正弦波電圧信号Ｓ（Ｂ＋），Ｓ（Ｂ−）は、Ｂ相用差動アンプ４０において、式（２）に基づく減算が施される。
Ｓ（Ａ）＝Ｓ（Ａ＋）−Ｓ（Ａ−）  ・・・（１）
Ｓ（Ｂ）＝Ｓ（Ｂ＋）−Ｓ（Ｂ−）  ・・・（２）
【００３５】
これにより、直流分が除去された、Ａ相信号Ｓ（Ａ）、及びＡ相信号Ｓ（Ａ）に対して９０度位相のずれたＢ相信号Ｓ（Ｂ）が生成される。
【００３６】
ここで、受光素子アレイ９の検出ピッチに対し、ピッチＰ１及びＰ２がわずかにずれている。このため、スケールトラック８から２相正弦波信号として実際に得られる信号は、Ｓ（Ａ）’及びＳ（Ｂ）’となる。本実施形態では、信号Ｓ（Ａ）’及びＳ（Ｂ）’間の相対的な位相差を補正する処理を行う。以下、位相差を補正する方法について説明する。以下、ピッチＰ１を検出する場合を例に説明する。
【００３７】
相対的な位相差の誤差ｅ１を含む２相正弦波信号Ｓ（Ａ）’及びＳ（Ｂ）’は、位相をθとして、式（３）及び式（４）で表される。
Ｓ（Ａ）’＝ｃｏｓ（θ＋ｅ１／２）  ・・・（３）
Ｓ（Ｂ）’＝ｓｉｎ（θ−ｅ１／２）  ・・・（４）
【００３８】
式（３）及び式（４）より、２相正弦波信号Ｓ（Ａ）’及びＳ（Ｂ）’の和と差を取ると、式（５）及び式（６）に示すように、誤差ｅ１を分離することができる。
Ｓ（Ａ）’＋Ｓ（Ｂ）’＝２×ｃｏｓ（θ−π／４）ｓｉｎ（ｅ１／２−π／４）  ・・・（５）
−Ｓ（Ａ）’＋Ｓ（Ｂ）’＝２×ｓｉｎ（θ−π／４）ｃｏｓ（ｅ１／２−π／４）  ・・・（６）
【００３９】
誤差ｅ１は、設計値により、ｅ１＝（１−１２８／１２９．０７４）×πと表せる。式（５）及び式（６）の振幅成分である２×ｓｉｎ（ｅ１／２−π／４）及び２×ｃｏｓ（ｅ１／２−π／４）について、それぞれ逆数を乗じることにより、式（７）及び式（８）に示す誤差ｅ１を補正した２相正弦波信号Ｓ（Ａ）及びＳ（Ｂ）を算出する。ただし、φ＝θ−π／４である。
Ｓ（Ａ）＝（Ｓ（Ａ）’＋Ｓ（Ｂ）’）／（２×ｓｉｎ（ｅ１／２−π／４））＝ｃｏｓφ  ・・・（７）
Ｓ（Ｂ）＝（−Ｓ（Ａ）’＋Ｓ（Ｂ）’）／（２×ｃｏｓ（ｅ１／２−π／４））＝ｓｉｎφ  ・・・（８）
【００４０】
なお、誤差ｅ１については、初期化動作によって、図１に示す記憶装置５２に記憶させてもよい。例えば、まず、Ｘ方向の所定範囲のＳ（Ａ）’＋Ｓ（Ｂ）’における（最大値−最小値）／２から、振幅成分２×ｓｉｎ（ｅ１／２−π／４）を取得する。また、−Ｓ（Ａ）’＋Ｓ（Ｂ）’における（最大値−最小値）／２から、振幅成分２×ｃｏｓ（ｅ１／２−π／４）を取得する。そして、これらの振幅成分から誤差ｅ１を求め、記憶装置５２に記憶するようにしてもよい。この場合、光源１と受光素子アレイ９の実装高さずれや、スケール２とセンサユニット７の相対傾きによる像倍率の誤差の影響を含めて補正することが可能である。ピッチＰ２の場合も同様な処理を行い、信号Ｓ（Ａ）およびＳ（Ｂ）を取得する。以上のようにして得られた信号Ｓ（Ａ），Ｓ（Ｂ）を用いて、絶対位置を検出する、以下の演算を行う。
【００４１】
まず、スイッチ回路４１への入力がハイレベルで１２８μｍの周期信号のみを分離して取得した信号Ｓ（Ａ）及びＳ（Ｂ）より、以下の式（９）に基づいて、位相情報である位相値Φ３を求める。
Φ３＝ＡＴＡＮ２［Ｓ（Ａ），Ｓ（Ｂ）］  ・・・（９）
【００４２】
ＡＴＡＮ２［Ｙ，Ｘ］は、象限を判別して０〜２π位相に変換する逆正接演算関数である。
【００４３】
同様に、スイッチ回路４１への入力がローレベルで５１２μｍの周期信号のみを分離して取得した信号Ｓ（Ａ）及びＳ（Ｂ）より、以下の式（１０）に基づいて、位相情報である位相値Φ２を求める。
Φ２＝ＡＴＡＮ２［Ｓ（Ａ），Ｓ（Ｂ）］  ・・・（１０）
【００４４】
さらに、これら２つの位相値Φ２及びΦ３から位相差を演算することによって、元の各周期とは異なる周期信号を得る、バーニア演算を行う。即ち、位相値Φ２及び位相値Φ３に基づき、下記の式（１１）のバーニア演算により、位相情報である位相値Φ１を求める。
Φ１＝Φ３−４×Φ２  ・・・（１１）
【００４５】
Φ１＜０のときはΦ１＝Φ１＋２πの演算を行って、０〜２πの出力範囲に変換する。バーニア信号の周期は、図２（ｂ）に示すパターン列１１のピッチＰ１とパターン列１２のピッチＰ２との最小公倍数となる。よって、ピッチＰ１及びピッチＰ２は、所望のバーニア周期となるように決定されている。
【００４６】
各位相値Φ１、Φ２、及びΦ３は、０〜２π［ｒａｄ］の値である。信号処理回路５１は、これら３つの位相値Φ１、Φ２、及びΦ３を用いて、スケール２の位置を求める。
【００４７】
図６は、第１実施形態に係る位置検出方法のフローチャートである。信号処理回路５１は、位相値Φ１、Φ２、及びΦ３を上述の演算処理によって取得する（Ｓ１０１）。位相値Φ１、Φ２、及びΦ３は、それぞれスケール２のある１つの同じ位置における位相値である。
【００４８】
図７は、第１実施形態に係る位置検出方法を説明するための図である。図７において、各位相値Φ１、Φ２、及びΦ３と、スケール２の位置との関係を図示している。第１位相値である位相値Φ１は、スケール２の所定変位の一例である総ストローク（２３２３．３３２μｍ）に対して、１周期で変化する、第１信号である上位信号Ｓ１の位相値である。上位信号Ｓ１は、バーニア信号である。第２位相値である位相値Φ２は、スケール２の総ストロークに対して、４周期で繰り返し変化する周期信号である、第２信号である中位信号Ｓ２の位相値である。第３位相値である位相値Φ３は、スケール２の総ストロークに対して、１８周期で繰り返し変化する周期信号である、第３信号である下位信号Ｓ３の位相値である。
【００４９】
即ち、上位信号Ｓ１は、スケール２の総ストロークあたり、第１サイクル数であるサイクル数Ｎ１で変化する。中位信号Ｓ２は、スケール２の総ストロークあたり、サイクル数Ｎ１よりも多い第２サイクル数であるサイクル数Ｎ２で変化する。下位信号Ｓ３は、スケール２の総ストロークあたり、サイクル数Ｎ２よりも多い第３サイクル数であるサイクル数Ｎ３で変化する。本実施形態では、サイクル数Ｎ１は１、サイクル数Ｎ２は４、サイクル数Ｎ３は１８であり、スケール２のパターン列１１のピッチＰ１及びパターン列１２のピッチＰ２によって決まる。
【００５０】
総ストロークの絶対位置情報に対する、上位信号Ｓ１、中位信号Ｓ２、及び下位信号Ｓ３の位相の関係は、それぞれ、エンコーダ５０の組み立て時などに予め測定され、記憶装置５２に記憶されている。
【００５１】
上位信号Ｓ１のみでもスケール２の位置は求まるが、これにより求まる位置の精度は低い。よって、本実施形態では、上位信号Ｓ１よりも分解能の高い中位信号Ｓ２、及び中位信号Ｓ２よりも分解能の高い下位信号Ｓ３に基づいてスケール２の位置を求める。
【００５２】
中位信号Ｓ２において、上記の式（１０）により求まるのは位相値Φ２だけであり、サイクル数Ｎ２の周期のうち、どの周期かまでは求まっていない。よって、信号処理回路５１は、中位信号Ｓ２におけるサイクル数Ｎ２の周期の中から、位相値Φ１に対応する１つの周期を選択する（Ｓ１０２）。例えば、信号処理回路５１は、位相値Φ１からスケール２の位置の暫定値を求め、中位信号Ｓ２において、この暫定値が含まれる周期を選択する。図７の例では、中位信号Ｓ２において、２番目の周期を選択する。
【００５３】
下位信号Ｓ３において、上記の式（９）により求まるのは位相値Φ３だけであり、サイクル数Ｎ３の周期のうち、どの周期かまでは求まっていない。よって、信号処理回路５１は、下位信号Ｓ３におけるサイクル数Ｎ３の周期の中から、サイクル数Ｎ２の周期のうち、ステップＳ１０２で選択した周期（２番目の周期）と、位相値Φ２と、に対応する１つの周期を選択する（Ｓ１０３）。例えば、信号処理回路５１は、選択した周期、及び位相値Φ２から、スケール２の位置の暫定値を求め、下位信号Ｓ３において、この暫定値が含まれる周期を選択する。図７の例では、下位信号Ｓ３において、７番目の周期を選択する。
【００５４】
ところで、エンコーダのスケールにゴミやグリスなどの異物が付着したり、スケールに傷がついたり、エンコーダから得られる信号に外来ノイズが重畳したりすると、式（１１）によって求めた位相値Φ１に誤差が重畳する。これにより、上位信号と中位信号との間で誤った同期を行ってしまうことがある。同期が誤ると、精度の低い検出位置が出力されることになる。
【００５５】
そこで、信号処理回路５１は、同期精度の判定を行う。具体的に説明すると、まず、信号処理回路５１は、位相値Φ２を、サイクル数Ｎ２の周期のうち選択した周期に応じて、下位信号Ｓ３に相当する位相値に換算することで、第４位相値である位相値Φ４を算出する（Ｓ１０４）。信号処理回路５１は、記憶装置５２に記憶された位相の関係に基づいて、位相値Φ２を位相値Φ４に換算する。
【００５６】
信号処理回路５１は、位相値Φ３と位相値Φ４との差分ΔΦを求め、差分ΔΦが所定範囲Ｒ内であるかどうかを判定する（Ｓ１０５）。ΔΦは、同期精度である。ΔΦは、Φ４−Φ３、又はΦ３−Φ４である。所定範囲Ｒは、予め記憶装置５２に記憶された値であり、例えば０±π／４［ｒａｄ］である。
【００５７】
差分ΔΦが所定範囲Ｒ内である場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、信号処理回路５１は、サイクル数Ｎ３の周期のうち選択した周期（７番目の周期）と、位相値Φ３とに基づいて、スケール２の位置（絶対位置情報）を求める（Ｓ１０６）。下位信号Ｓ３の位相値Φ３（０〜２π）と、スケール２の絶対位置情報との関係は、予め記憶装置５２に記憶されているため、記憶装置５２を参照することで、スケール２の位置を求めることができる。信号処理回路５１は、求めた絶対位置情報を外部機器に出力する（Ｓ１０７）。
【００５８】
以上、図７に示すように、式（１１）から得られる位相値Φ１と、式（１０）から得られる位相値Φ２、及び式（９）から得られる位相値Φ３とを同期させることにより、スケール２の絶対位置情報を得ることができる。そして、ステップＳ１０５の同期判定を行うことで、精度の高い、スケール２の絶対位置情報を得ることができる。
【００５９】
図８は、第１実施形態に係る位置検出方法を説明するための図である。図８には、各位相値Φ１、Φ２、及びΦ３と、スケール２の位置との関係を図示している。図８の例では、上位信号Ｓ１と中位信号Ｓ２との間において、正しい同期（点線）の場合と、１つ隣り（１点鎖線や２点鎖線）であるような、誤った同期を行う場合を示している。スケール２に異物や傷があると、上位信号Ｓ１と中位信号Ｓ２との間において、誤った同期を行うことがある。
【００６０】
例えば、位相値Φ１が異物などによって高い値にシフトした場合、ステップＳ１０２の処理である上位信号Ｓ１と中位信号Ｓ２との間の同期処理において、信号処理回路５１が、例えば１つ隣りの周期、即ち二点鎖線で示す３番目の周期を選択することがある。逆に位相値Φ１が低い値にシフトした場合、ステップＳ１０２の処理である上位信号Ｓ１と中位信号Ｓ２との間の同期処理において、信号処理回路５１が、例えば１つ隣りの周期、即ち一点鎖線で示す１番目の周期を選択することがある。このように同期に誤りがある場合には、下位信号Ｓ３の位相値Φ４（１．７π）が、位相値Φ３（０．７π）に対して所定範囲Ｒを超えてずれることになる。実際には、スケール２のパターン誤差、高調波などによる内挿誤差や、ノイズが重畳するなどにより、下位信号Ｓ３の位相値Φ３に僅かな誤差が生じるため、所定範囲Ｒは、誤差を考慮した値に設定される。本実施形態では、信号処理回路５１は、差分ΔΦが所定範囲Ｒを超える場合（Ｓ１０５：ＮＯ）、エラー信号を出力する（Ｓ１０８）。
【００６１】
以上、第１実施形態においては、上位信号Ｓ１と中位信号Ｓ２との間の同期誤り有無を判定することができる。即ち、位相値Φ４が位相値Φ３からずれている場合には、エラー信号によりそれを確認することができる。このことから、上位信号Ｓ１と中位信号Ｓ２との間の同期が誤っていると判定される。このように、下位信号Ｓ３の位相値Φ３を評価することにより、上位信号Ｓ１と中位信号Ｓ２との間の同期の誤り有無を判定することができる。
【００６２】
第１実施形態によれば、信号処理回路５１における同期判定（図６のステップＳ１０５）を、位置検出時に得られた位相値Φ１、Φ２及びΦ３に基づいて行うので、同期判定をしながらも、位置検出に要する時間を短縮することができる。よって、検出された位置情報に基づいて制御対象物を制御する装置においても、制御にかかる時間を短縮することができる。
【００６３】
なお、下位信号Ｓ３の位相値Φ３をもとに、中位信号Ｓ２と下位信号Ｓ３との間の同期精度を評価して、上位信号Ｓ１と中位信号Ｓ２との間の同期の誤り有無を判定してもよい。同期誤りがあると判定された場合には、エラー信号が発せられるので、これを受信した不図示の制御装置は、エンコーダ装置５００に関連するその後の動作を停止することも可能である。
【００６４】
また、スケール２の総ストロークに対して、上位信号Ｓ１のサイクル数Ｎ１が１、中位信号Ｓ２のサイクル数Ｎ２が４、下位信号Ｓ３のサイクル数Ｎ３が１８である場合について説明したが、これら数値は一例にすぎず、これら数値に限定するものではない。下位信号Ｓ３のサイクル数Ｎ３を中位信号Ｓ２のサイクル数Ｎ２で除算した値（Ｎ３／Ｎ２）は、整数ではない値、即ち小数であればよく、上述の例では、１８／４＝４．５０であるため、小数である。
【００６５】
上位信号Ｓ１が１周期分であり、かつ、下位信号Ｓ３と中位信号Ｓ２とのサイクル数の比（Ｎ３／Ｎ２）の値が小数であれば、信号処理回路５１が差分ΔΦが所定範囲Ｒを超える場合にエラー信号を発することで、誤検出が生じたことを確認することができる。
【００６６】
第１実施形態では、上位信号、中位信号、及び下位信号からなる３つの周期信号の関係について説明したが、これに限定するものではない。スケールの所定変位に対して、互いにサイクル数の異なる３つ以上の周期信号を取得する場合において適用可能である。即ち、３つ以上の周期信号のうち、上位、中位、及び下位で連続する３つの周期信号について、第１実施形態で説明した処理を行えばよい。例えば、総ストロークあたり１サイクル数の周期信号に対して、４サイクル数の周期信号、１８サイクル数の周期信号、及び９９サイクル数の周期信号を取得する場合であってもよい。この場合、９９サイクル数の周期信号の位相値を評価することにより、４サイクル数の周期信号と１８サイクル数の周期信号との間の同期の誤り有無を判定することが可能である。このように、絶対位置情報を取得するアブソリュートエンコーダにおいて、３つの周期信号の内、下位の周期信号の位相値を評価することで、中位の周期信号と上位の周期信号との間の同期誤り有無を確認することが可能である。
【００６７】
［第２実施形態］
第１実施形態では、ピッチＰ１のパターン列１１と、ピッチＰ２のパターン列１２とがＹ方向に交互に並んでいる場合について説明した。そして、各パターン列１１及び１２からの反射光を、１つの受光素子アレイ９で受光してスイッチ回路４１で切り替えることにより、分解能を切り換える場合について説明した。しかし、これに限定するものではない。
【００６８】
図９（ａ）は、第２実施形態に係る位置検出装置の一例であるエンコーダ装置の模式図である。なお、以下の説明において、第１実施形態で説明した構成と同様の構成については、同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００６９】
図９（ａ）に示すエンコーダ装置５００Ａは、エンコーダ５０Ａと、処理部の一例である信号処理回路５１と、記憶部の一例である記憶装置５２とを有する。エンコーダ５０Ａは、光学式の光干渉型エンコーダである。また、エンコーダ５０Ａは、反射型のエンコーダである。また、エンコーダ５０Ａは、アブソリュート方式のエンコーダである。また、エンコーダ５０Ａは、リニアエンコーダである。
【００７０】
エンコーダ５０Ａは、スケール２Ａと、スケール２Ａに対向して配置された、検出部の一例であるセンサユニット７Ａと、を有する。図９（ｂ）は、センサユニット７Ａの平面図である。スケール２Ａは、センサユニット７Ａに対して相対的に並進移動する。
【００７１】
センサユニット７Ａは、スケール２Ａの位置に応じた信号を信号処理回路５１に出力する。信号処理回路５１は、センサユニット７Ａから出力された信号の内挿演算、記憶装置５２への信号データの書き込み及び読み出し、並びにスケール２Ａの絶対位置情報を示す信号の出力等を行う。
【００７２】
センサユニット７Ａは、発光ユニットの一例である、ＬＥＤからなる光源１Ａと、２つの受光ユニット３１Ａ，３２Ａとを有する。受光ユニット３１Ａは、受光素子アレイ９１Ａを有する。受光ユニット３２Ａは、受光素子アレイ９２Ａを有する。光源１Ａ及び受光ユニット３１Ａ，３２Ａは、プリント配線板４Ａに実装され、光が透過する透明の樹脂５Ａで封止されている。樹脂５Ａの表面には、光が透過する透明のガラス６Ａが配置されている。この構成により、光源１Ａ及び受光ユニット３１Ａ，３２Ａが樹脂５Ａ及びガラス６Ａで保護されている。
【００７３】
スケール２Ａは、例えばガラスなどで形成された基板１５Ａと、基板１５Ａの主面（ＸＹ面）上に形成された、相対的に光の反射率が高い部材、例えばクロム反射膜とで構成された、パターン列１１Ａ，１２Ａを有する。
【００７４】
光源１Ａから出射した光束は、スケール２Ａの一部分に照射される。スケール２Ａのパターン列１１Ａに照射された光束は、受光素子アレイ９１Ａに向けて反射され、受光素子アレイ９１Ａによって受光される。受光素子アレイ９１Ａによって受光された光束は、光電変換され、電気信号として信号処理回路５１に送信される。スケール２Ａのパターン列１２Ａに照射された光束は、受光素子アレイ９２Ａに向けて反射され、受光素子アレイ９２Ａによって受光される。受光素子アレイ９２Ａによって受光された光束は、光電変換され、電気信号として信号処理回路５１に送信される。信号処理回路５１は、受信したエンコーダ信号に基づき、絶対位置情報（並進位置）を求め、絶対位置情報を出力する。
【００７５】
図１０（ａ）は、第２実施形態に係るスケール２Ａの平面図である。スケール２Ａは、基板１５Ａの主面上に、Ｙ方向に並設されたパターン列１１Ａ及び１２Ａを有する。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）において破線で囲った領域の拡大図である。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）中、網掛けの部分が反射部、白抜きの部分が非反射部である。パターン列１１Ａは、図１０（ｂ）に示すように、反射部がＸ方向にピッチ（変調周期）Ｐ１で周期的に配置されて構成されている。パターン列１２Ａは、反射部がＸ方向にピッチＰ１とは異なるピッチ（変調周期）Ｐ２で周期的に配置されて構成されている。ピッチＰ１は、ピッチＰ２よりも狭い。受光素子アレイ９１Ａは、パターン列１１Ａに対応する検出ピッチとなっており、受光素子アレイ９２Ａは、パターン列１２Ａに対応する検出ピッチとなっている。これにより、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示す各受光素子アレイ９１Ａ，９２Ａは、別々に分解能の異なる検出信号を出力する。
【００７６】
ピッチＰ１およびＰ２の値は、第１実施形態で説明した値と同じである。このため、式（１）〜式（１１）で得られる値も同じである。第２実施形態では、このようにして得られた値に基づき、第１実施形態と同様、下位信号の位相値を評価することにより、上位信号と中位信号との間の同期の誤り有無を判定することが可能である。
【００７７】
［第３実施形態］
第３実施形態における位置検出方法について説明する。第３実施形態のエンコーダにおいて、センサユニットの構成は、第１実施形態のエンコーダと同様であるため説明を省略する。第３実施形態では、スケールの構成が、第１実施形態のスケールと異なる。即ち、第３実施形態のエンコーダ装置において、スケール以外の構成は、第１実施形態と同様であり、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す通りである。また、第３実施形態において、スケールの位置検出方法が第１実施形態と異なる。
【００７８】
図１１（ａ）は、第３実施形態に係るスケール２Ｂの一部分の平面図である。第３実施形態のスケール２Ｂは、ガラス等で形成された基板１５Ｂと、基板１５Ｂ上に形成されたスケールトラック８Ｂとを有する。スケールトラック８Ｂは、基板１５Ｂの主面上に、Ｙ方向に並設された複数の単位ブロックパターン１０Ｂで構成されている。図１１（ｂ）は、単位ブロックパターン１０Ｂの平面図である。単位ブロックパターン１０Ｂは、互いに異なる周期で形成された複数のパターン列１１Ｂ，１２Ｂを有する。複数のパターン列１１Ｂ，１２Ｂは、Ｙ方向に並設されている。
【００７９】
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）中、網掛けの部分が反射部、白抜きの部分が非反射部である。パターン列１１Ｂは、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）中、反射部がＸ方向にピッチ（変調周期）Ｐ１１で周期的に配置されて構成されている。パターン列１２Ｂは、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）中、反射部がＸ方向にピッチＰ１１とは異なるピッチ（変調周期）Ｐ１２で周期的に配置されて構成されている。ピッチＰ１１は、ピッチＰ１２よりも狭い。
【００８０】
単位ブロックパターン１０ＢのＹ方向の幅Ｙ０は、例えば５０μｍである。各パターン列１１Ｂ，１２ＢのＹ方向の幅は、例えば２５μｍである。ピッチＰ１１は、例えば１２９．０７４μｍである。ピッチＰ１２は、例えば５４８．５６４５μｍである。総ストローク、即ち各パターン列１１Ｂ，１２ＢのＸ方向の全長は、２１９４．２５８μｍである。
【００８１】
第１実施形態と同様、センサユニットが、スケール２Ｂを読み取ることにより、信号処理回路５１が、信号Ｓ（Ａ）、Ｓ（Ｂ）を取得し、スケール２Ｂの絶対位置を検出する以下の演算を行う。
【００８２】
まず、スイッチ回路４１（図３）への入力がハイレベルで１２８μｍの周期信号のみを分離して取得した信号Ｓ（Ａ）及びＳ（Ｂ）より、以下の式（１２）に基づいて、位相情報である位相値Φ１３を求める。
Φ１３＝ＡＴＡＮ２［Ｓ（Ａ），Ｓ（Ｂ）］  ・・・（１２）
【００８３】
ＡＴＡＮ２［Ｙ，Ｘ］は、象限を判別して０〜２π位相に変換する逆正接演算関数である。
【００８４】
同様に、スイッチ回路４１（図４）への入力がローレベルで５１２μｍの周期信号のみを分離して取得した信号Ｓ（Ａ）及びＳ（Ｂ）より、以下の式（１３）に基づいて、位相情報である位相値Φ１２を求める。
Φ１２＝ＡＴＡＮ２［Ｓ（Ａ），Ｓ（Ｂ）］  ・・・（１３）
【００８５】
さらに、これら２つの位相値Φ１２及びΦ１３から位相差を演算することによって、元の各周期とは異なる周期信号を得る、バーニア演算を行う。即ち、位相値Φ１２及び位相値Φ１３に基づき、下記の式（１４）のバーニア演算により、位相情報である位相値Φ１１を求める。
Φ１１＝Φ１３−４×Φ１２  ・・・（１４）
【００８６】
Φ１１＜０のときはΦ１１＝Φ１１＋２πの演算を行って、０〜２πの出力範囲に変換する。バーニア信号の周期は、図１１（ｂ）に示すパターン列１１ＢのピッチＰ１１とパターン列１２ＢのピッチＰ１２との最小公倍数となる。よって、ピッチＰ１１及びピッチＰ１２は、所望のバーニア周期となるように決定されている。
【００８７】
各位相値Φ１１、Φ１２、及びΦ１３は、０〜２π［ｒａｄ］の値である。信号処理回路５１は、これら３つの位相値Φ１１、Φ１２、及びΦ１３を用いて、スケール２Ｂの位置を求める。
【００８８】
図１２は、第３実施形態に係る位置検出方法のフローチャートである。信号処理回路５１（図１（ａ））は、位相値Φ１１、Φ１２、及びΦ１３を上述の演算処理によって取得する（Ｓ２０１）。位相値Φ１１、Φ１２、及びΦ１３は、それぞれスケール２Ｂのある１つの同じ位置における位相値である。
【００８９】
図１３は、第３実施形態に係る位置検出方法を説明するための図である。図１３には、各位相値Φ１１、Φ１２、及びΦ１３と、スケール２Ｂの位置との関係を図示している。第１位相値である位相値Φ１１は、スケール２Ｂの所定変位の一例である総ストローク（２１９４．２５６μｍ）に対して、１周期で変化する、第１信号である上位信号Ｓ１１の位相値である。上位信号Ｓ１１は、バーニア信号である。第２位相値である位相値Φ１２は、スケール２Ｂの総ストロークに対して、４周期で繰り返し変化する周期信号である、第２信号である中位信号Ｓ１２の位相値である。第３位相値である位相値Φ１３は、総ストロークに対して、１７周期で繰り返し変化する周期信号である、第３信号である下位信号Ｓ１３の位相値である。
【００９０】
即ち、上位信号Ｓ１１は、スケール２Ｂの総ストロークあたり、第１サイクル数であるサイクル数Ｎ１で変化する。中位信号Ｓ１２は、スケール２Ｂの総ストロークあたり、サイクル数Ｎ１よりも多い第２サイクル数であるサイクル数Ｎ２で変化する。下位信号Ｓ１３は、スケール２Ｂの総ストロークあたり、サイクル数Ｎ２よりも多い第３サイクル数であるサイクル数Ｎ３で変化する。本実施形態では、サイクル数Ｎ１は１、サイクル数Ｎ２は４、サイクル数Ｎ３は１７であり、スケール２Ｂのパターン列１１ＢのピッチＰ１１及びパターン列１２ＢのピッチＰ１２によって決まる。
【００９１】
総ストロークの絶対位置情報に対する、上位信号Ｓ１１、中位信号Ｓ１２、及び下位信号Ｓ１３の位相の関係は、それぞれ、エンコーダの組み立て時などに予め測定され、記憶装置５２（図１（ａ））に記憶されている。
【００９２】
上位信号Ｓ１１のみでもスケール２Ｂの位置は求まるが、これにより求まる位置の精度は低い。よって、本実施形態では、上位信号Ｓ１１よりも分解能の高い中位信号Ｓ１２、及び中位信号Ｓ１２よりも分解能の高い下位信号Ｓ１３に基づいてスケール２Ｂの位置を求める。
【００９３】
中位信号Ｓ１２において、上記の式（１３）により求まるのは位相値Φ１２だけであり、サイクル数Ｎ２の周期のうち、どの周期かまでは求まっていない。よって、信号処理回路５１（図１（ａ））は、中位信号Ｓ１２におけるサイクル数Ｎ２の周期の中から、位相値Φ１１に対応する１つの周期を選択する（Ｓ２０２）。例えば、信号処理回路５１は、位相値Φ１１からスケール２Ｂの位置の暫定値を求め、中位信号Ｓ１２において、この暫定値が含まれる周期を選択する。図１３の例では、中位信号Ｓ１２において、２番目の周期を選択する。
【００９４】
下位信号Ｓ１３において、上記の式（１２）により求まるのは位相値Φ１３だけであり、サイクル数Ｎ３の周期のうち、どの周期かまでは求まっていない。よって、信号処理回路５１は、下位信号Ｓ１３におけるサイクル数Ｎ３の周期の中から、サイクル数Ｎ２の周期のうち、ステップＳ２０２で選択した周期（２番目の周期）と、位相値Φ１２と、に対応する１つの周期を選択する（Ｓ２０３）。例えば、信号処理回路５１は、選択した周期、及び位相値Φ１２から、スケール２Ｂの位置の暫定値を求め、下位信号Ｓ１３において、この暫定値が含まれる周期を選択する。図１３の例では、下位信号Ｓ１３において、７番目の周期を選択する。
【００９５】
ところで、エンコーダのスケールにゴミやグリスなどの異物が付着したり、スケールに傷がついたり、エンコーダから得られる信号に外来ノイズが重畳したりすると、式（１４）によって求めた位相値Φ１１に誤差が重畳する。これにより、上位信号と中位信号との間で誤った同期を行ってしまうことがある。同期が誤ると、精度の低い検出位置が出力されることになる。
【００９６】
そこで、信号処理回路５１は、同期精度の判定を行う。具体的に説明すると、まず、信号処理回路５１は、位相値Φ１２を、サイクル数Ｎ２の周期のうち選択した周期に応じて、下位信号Ｓ１３に相当する位相値に換算することで、第４位相値である位相値Φ１４を算出する（Ｓ２０４）。信号処理回路５１は、記憶装置５２に記憶された位相の関係に基づいて、位相値Φ１２を位相値Φ１４に換算する。
【００９７】
信号処理回路５１は、位相値Φ１３と位相値Φ１４との差分ΔΦを求め、差分ΔΦが所定範囲Ｒ内であるかどうかを判定する（Ｓ２０５）。ΔΦは、同期精度である。ΔΦは、Φ１４−Φ１３、又はΦ１３−Φ１４である。所定範囲Ｒは、予め記憶装置５２に記憶された値であり、例えば０±π／４［ｒａｄ］である。
【００９８】
差分ΔΦが所定範囲Ｒ以下である場合（Ｓ２０５：ＹＥＳ）、信号処理回路５１は、サイクル数Ｎ３の周期のうち選択した周期（７番目の周期）と、位相値Φ１３とに基づいて、スケール２Ｂの位置（絶対位置情報）を求める（Ｓ２０６）。下位信号Ｓ１３の位相値Φ１３（０〜２π）と、スケール２Ｂの絶対位置情報との関係は、予め記憶装置５２に記憶されているため、記憶装置５２を参照することで、スケール２の位置を求めることができる。信号処理回路５１は、求めた絶対位置情報を外部機器に出力する（Ｓ２０７）。
【００９９】
以上、図１３に示すように、式（１４）から得られる位相値Φ１１と、式（１３）から得られる位相値Φ１２、及び式（１２）から得られる位相値Φ１３とを同期させることにより、スケール２Ｂの絶対位置情報を得ることができる。そして、ステップＳ２０５の同期判定を行うことで、精度の高い、スケール２Ｂの絶対位置情報を得ることができる。
【０１００】
図１４は、第３実施形態に係る位置検出方法を説明するための図である。図１４には、各位相値Φ１１、Φ１２、及びΦ１３と、スケール２Ｂの位置との関係を図示している。図１４の例では、上位信号Ｓ１１と中位信号Ｓ１２との間において、正しい同期（点線）の場合と、１つ隣り（１点鎖線や２点鎖線）、又は２つ隣り（破線）であるような、誤った同期を行う場合を示している。スケール２Ｂに異物や傷があると、上位信号Ｓ１１と中位信号Ｓ１２との間において、誤った同期を行うことがある。
【０１０１】
例えば、位相値Φ１１が異物などによってシフトした場合、ステップＳ２０２の処理である上位信号Ｓ１１と中位信号Ｓ１２との間の同期処理において、信号処理回路５１が、１番目の周期、３番目の周期、又は４番目の周期を選択することがある。このように同期に誤りがある場合には、求めた位相値Φ１４（０．４π、１．４π、又は１．９π）が、位相値Φ１３（０．９π）に対して所定範囲Ｒを超えてずれることになる。実際には、スケール２Ｂのパターン誤差、高調波などによる内挿誤差や、ノイズが重畳するなどにより、下位信号Ｓ１３の位相値Φ１３に僅かな誤差が生じるため、所定範囲Ｒは、誤差を考慮した値に設定される。本実施形態では、信号処理回路５１は、差分ΔΦが所定範囲Ｒを超える場合（Ｓ２０５：ＮＯ）、下位信号Ｓ１３に対するサイクル数Ｎ３の周期を選択し直して（Ｓ２０８）、スケール２Ｂの位置（絶対位置情報）を求める（Ｓ２０６）。そして、信号処理回路５１は、求めた絶対位置情報を外部機器に出力する（Ｓ２０７）。
【０１０２】
ステップＳ２０８の処理について説明する。信号処理回路５１は、差分ΔΦが所定範囲Ｒを超える場合は、差分ΔΦ、即ち位相値Φ１３と位相値Φ１４との関係に基づき、サイクル数Ｎ３の周期の中から、サイクル数Ｎ３の周期のうち選択した周期とは別の１つの周期を選択する。
【０１０３】
ステップＳ２０８の処理について具体的に説明すると、まず、信号処理回路５１は、差分ΔΦが所定範囲Ｒを超える場合は、差分ΔΦに基づき、サイクル数Ｎ２周期の中から、サイクル数Ｎ２の周期のうち選択した周期とは別の１つの周期を選択する。例えば、信号処理回路５１は、ステップＳ２０５にて求めた差分ΔΦの正負の符号、及びその大きさに基づき、差分ΔΦが最も小さくなる周期を選択する。具体例を挙げて説明すると、まず、サイクル数Ｎ２の周期の内、既に３番目の周期が選択されていたものとする。信号処理回路５１は、中位信号Ｓ１２において、残りの１番目の周期、２番目の周期、及び４番目の周期の中から、差分ΔΦが最も小さくなる周期、即ち２番目の周期を選択する。信号処理回路５１は、下位信号Ｓ１３に対するサイクル数Ｎ３の周期の中から、サイクル数Ｎ２の周期のうち選択した別の周期（２番目の周期）における位相値Φ１２に対応する別の１つの周期（図１４中、７番目の周期）を選択する。
【０１０４】
信号処理回路５１は、サイクル数Ｎ３の周期のうち選択した別の周期（７番目の周期）と、位相値Φ１３とに基づいて、スケール２Ｂの位置を求める（Ｓ２０６）。
【０１０５】
以上、第３実施形態においては、上位信号Ｓ１１と中位信号Ｓ１２との間の同期誤り有無を判定することができる。下位信号Ｓ１３の位相値Φ１４が位相値Φ１３からずれている場合、上位信号Ｓ１１と中位信号Ｓ１２との間の同期が誤っていると判定される。上位信号Ｓ１１と中位信号Ｓ１２と間の同期の正誤判定によって、求まる位相値Φ１４は、全て異なる値（０．４π、０．９π、１．４π、又は１．９π）となる。このため、この値を評価することにより、上位信号Ｓ１１と中位信号Ｓ１２との間の同期関係について、正しい同期関係を算出することが可能である。そして、同期誤りがある場合には、正しい同期関係に補正して、スケール２Ｂの正確な絶対位置情報を算出することが可能となる。
【０１０６】
第３実施形態によれば、信号処理回路５１における同期判定（図１２のステップＳ２０５）を、位置検出時に得られた位相値Φ１１、Φ１２及びΦ１３に基づいて行うので、同期判定をしながらも、位置検出に要する時間を短縮することができる。よって、検出された位置情報に基づいて制御対象物を制御する装置においては、制御にかかる時間を短縮することができる。
【０１０７】
なお、下位信号Ｓ１３の位相値Φ１３をもとに、中位信号Ｓ１２と下位信号Ｓ１３との間の同期精度を評価して、上位信号Ｓ１１と中位信号Ｓ１２と間の同期関係を確認してもよい。また、スケール２Ｂの総ストロークに対して、上位信号Ｓ１１のサイクル数Ｎ１が１、中位信号Ｓ１２のサイクル数Ｎ２が４、下位信号Ｓ１３のサイクル数Ｎ３が１７である場合について説明したが、これら数値に限定するものではない。
【０１０８】
下位信号Ｓ１３のサイクル数Ｎ３を中位信号Ｓ１２のサイクル数Ｎ２で除算した値（Ｎ３／Ｎ２）が小数であるのが好ましい。また、サイクル数Ｎ３をサイクル数Ｎ２で除算した値（Ｎ３／Ｎ２）における小数部の値と、サイクル数Ｎ２をサイクル数Ｎ１で除算した値（Ｎ２／Ｎ１）とを乗算した値を、ＮＮとする。値ＮＮが、サイクル数Ｎ２をサイクル数Ｎ１で除算した値（Ｎ２／Ｎ１）において１を除く約数の倍数以外で、かつサイクル数Ｎ２をサイクル数Ｎ１で除算した値未満の自然数であるのか好ましい。
【０１０９】
上述の例では、Ｎ３／Ｎ２は、１７／４＝４．２５となり、小数である。この小数における小数部の値は、０．２５である。Ｎ２／Ｎ１は４である。ＮＮは、０．２５×４＝１である。値（Ｎ２／Ｎ１）において１を除く約数の倍数以外の数字は、１及び３である。Ｎ２／Ｎ１未満の自然数は、１、２、及び３である。つまり、サイクル数Ｎ２をサイクル数Ｎ１で除算した値（Ｎ２／Ｎ１）において１を除く約数の倍数以外で、かつサイクル数Ｎ２をサイクル数Ｎ１で除算した値未満の自然数は、１及び３である。よって、ＮＮは、１及び３のいずれかであればよく、上述の例では、１である。この場合、図１３及び図１４に示すように、位相値Φ１４は、サイクル数Ｎ２が４であるので、４つの値を取り得るが、４つそれぞれ異なる値となる。つまり、同じ値とならないので、ステップＳ２０５における同期判定の精度が向上し、これにより、スケール２Ｂの位置の検出精度が向上する。
【０１１０】
以上の数値関係により、位相値Φ１２を、下位信号Ｓ１３に対応する位相値に換算した値が、中位信号Ｓ１２の周期番目に応じて全て異なる値となる。このため、上位信号Ｓ１１と中位信号Ｓ１２との間の同期関係を正確に補正することができ、その結果、スケール２Ｂの位置を正確に求めることができる。
【０１１１】
図１５は、第３実施形態における実験結果を示すグラフである。図１５には、同期関係を補正せずに位置情報を実測した例を図示している。図１５中、横軸は、スケール２Ｂの位置、縦軸は、位相情報の誤差量である。図１５に示すように、上位信号と中位信号との間の同期誤り有無に関わらず、スケール２Ｂのパターン誤差、高調波などによる内挿誤差、及び重畳したノイズにより、下位信号の位相値に、僅かな誤差（ばらつき）がある。図１５で示すように、上位信号と中位信号との間に同期誤りがない場合は、下位信号の位相値Φ１４の誤差量は、０［ｒａｄ］付近の値となる。図１５には、０［ｒａｄ］付近に分布する値を白丸で図示している。同期誤りがある場合は、０［ｒａｄ］に対して、所定量を超えるオフセットを有することになる。図１５の例では、位相値Φ１４の誤差量は、−π／２［ｒａｄ］付近、＋π／２［ｒａｄ］付近、＋π［ｒａｄ］付近、もしくは−π［ｒａｄ］付近の値となる。図１５において、＋π［ｒａｄ］付近、及び−π［ｒａｄ］付近に分布する値を黒丸で図示している。＋π／２［ｒａｄ］付近に分布する値と、−π／２［ｒａｄ］付近に分布する値を、それぞれ異なるハッチングの丸で図示している。
【０１１２】
上位信号と中位信号との間に同期誤りがある場合は、上位信号と中位信号との間の同期関係を、演算により変化させて下位信号の位相値の誤差量が所定範囲Ｒ内となる値を探索することにより、正しい同期関係を算出することが可能である。所定範囲Ｒは、例えば、０±π／４［ｒａｄ］の範囲である。
【０１１３】
なお、第３実施形態では、上位信号、中位信号、及び下位信号からなる３つの周期信号の関係について説明したが、これに限定するものではない。スケールの所定変位に対して、互いにサイクル数の異なる３つ以上の周期信号を取得する場合において適用可能である。即ち、３つ以上の周期信号のうち、上位、中位、及び下位で連続する３つの周期信号について、第３実施形態で説明した処理を行えばよい。この場合、下位の周期信号の位相値を評価することにより、上位の周期信号と中位の周期信号との間の同期の誤り有無を判定することが可能である。このように、絶対位置情報を取得するアブソリュートエンコーダにおいて、３つの周期信号の内、下位の周期信号の位相値を評価することで、中位の周期信号と上位の周期信号との間の同期誤り有無を確認することが可能である。そして、正しい同期関係に補正して、正確な絶対位置情報を求めることが可能となる。
【０１１４】
図１６は、サイクル数に対する適用条件を示す図である。なお、サイクル数Ｎ１は、１としている。横軸にサイクル数Ｎ２、縦軸にサイクル数Ｎ３として、適用可否条件を示している。図１６には、サイクル数Ｎ２は２から１４まで、サイクル数Ｎ３は３から２３までを記載している。
【０１１５】
図１６中の「Ａ」は、第１から第３実施形態に好適な例である。図１６中の「Ｂ」は、第１実施形態及び第２実施形態に好適な例である。図１６中の「Ｃ」は、「Ａ」及び「Ｂ」のいずれにも該当しないものである。図１６中の「−」は、Ｎ２≧Ｎ３であるため、アブソリュートエンコーダの構成として不適である。なお、上述した第１実施形態の例は、サイクル数Ｎ２を４、サイクル数Ｎ３を１８とした場合である。上述した第３実施形態の例は、サイクル数Ｎ２を４、サイクル数Ｎ３を１７とした場合である。
【０１１６】
［第４実施形態］
第４実施形態では、上述の第１〜第３実施形態のエンコーダを、ロボットアームに搭載した場合について説明する。図１７は、第４実施形態に係るロボット装置１００の斜視図である。図１７に示すように、ロボット装置１００は、マニピュレータであるロボット２００と、ロボット２００の動作を制御する、制御部の一例であるロボット制御装置３００と、を備えている。ロボット装置１００は、ロボット制御装置３００に教示データを送信する教示装置としての教示ペンダント４００と、表示装置であるディスプレイ７００とを備えている。教示ペンダント４００は、操作者が操作するものであり、ロボット２００やロボット制御装置３００の動作を指定するのに用いる。
【０１１７】
ロボット２００は、ロボットアーム２５１と、ロボットアーム２５１の先端に設けられたエンドエフェクタの一例であるロボットハンド２５２と、を備えている。ロボットアーム２５１の基端は、台座１５０に固定されている。ロボットハンド２５２は、部品やツール等の物体（ワーク）を把持するものである。
【０１１８】
ロボットアーム２５１は、例えば垂直多関節のロボットアームであり、複数の関節、例えば６つの関節Ｊ１〜Ｊ６を有している。ロボットアーム２５１は、各関節Ｊ１〜Ｊ６を各関節軸Ａ１〜Ａ６まわりにそれぞれ回転駆動する駆動部の一例である電動モータ２２０１〜２２０６を有している。
【０１１９】
ロボットアーム２５１は、各関節Ｊ１〜Ｊ６で回転可能に連結された複数のリンク２１００〜２１０６を有する。第４実施形態では、リンク２１００〜２１０６が基端側から先端側に向かって、順に直列に連結されている。ロボットアーム２５１は、可動範囲の中であれば、ロボットアーム２５１の先端、即ちロボットハンド２５２を任意の位置に移動させることができる。なお、ロボットアーム２５１の関節が回転関節である場合について説明するが、関節が直動関節であってもよい。「関節の位置」とは、関節の回転位置（角度）又は並進位置を示す。
【０１２０】
また、ロボットアーム２５１は、各関節Ｊ１〜Ｊ６にそれぞれ配置されたエンコーダ５０１〜５０６を有している。各エンコーダ５０１〜５０６は、光学式のロータリエンコーダである。各エンコーダ５０１〜５０６は、上述の第１又は第２実施形態で説明したエンコーダと同様の構成のものであり、各関節Ｊ１〜Ｊ６の位置情報、即ち角度情報を示す信号を出力する。
【０１２１】
ロボット制御装置３００には、各電動モータ２２０１〜２２０６を動作させる駆動制御部であるサーボ制御装置３５０が接続されている。サーボ制御装置３５０は、各関節Ｊ１〜Ｊ６に対応する位置指令に基づき、各関節Ｊ１〜Ｊ６の位置が位置指令に追従するよう、各電動モータ２２０１〜２２０６に電流を出力し、各電動モータ２２０１〜２２０６を制御する。なお、第４実施形態では、サーボ制御装置３５０は、ロボット制御装置３００の内部に配置されているが、これに限定するものではない。サーボ制御装置３５０は、ロボット制御装置３００の外部、例えばロボットアーム２５１の内部に配置されていてもよい。
【０１２２】
図１８（ａ）は、ロボットアーム２５１の関節Ｊ２の断面図である。図１８（ｂ）は、ロボットアーム２５１の関節Ｊ２の側面図である。以下、ロボットアーム２５１の関節Ｊ２の構成について説明するが、関節Ｊ１，Ｊ３〜Ｊ６も関節Ｊ２と同様の構成であり、関節Ｊ１，Ｊ３〜Ｊ６の構成については説明を省略する。 
【０１２３】
第１リンクの一例であるリンク２１０１と、第２リンクの一例であるリンク２１０２とが、関節Ｊ２で連結されており、リンク２１０２が関節Ｊ２でリンク２１０１に対して回転軸線Ａ２まわりに相対的に回転移動する。
【０１２４】
駆動部の一例である電動モータ２２０２は、リンク２１０１に対してリンク２１０２を回転駆動するよう、関節Ｊ２に配置されている。また、関節Ｊ２には、リンク２１０１に対するリンク２１０２の位置である回転角度を検出するエンコーダ５０２が配置されている。エンコーダ５０２のセンサユニット７は、リンク２１０１及びリンク２１０２のうち、一方、例えばリンク２１０１に設けられている。エンコーダ５０２のスケール２は、リンク２１０１及びリンク２１０２のうち、他方、例えばリンク２１０２に設けられている。
【０１２５】
図１９は、第４実施形態に係るロボット装置１００の制御系を示すブロック図である。ロボット制御装置３００は、コンピュータで構成されている。ロボット制御装置３００は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）３０１を備えている。また、ロボット制御装置３００は、記憶部の一例として、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）３０２、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）３０３、及びＨＤＤ（Hard  Disk  Drive）３０４を備えている。また、ロボット制御装置３００は、記録ディスクドライブ３０５、及び入出力インタフェースであるＩ／Ｏ３１１〜３１３を備えている。
【０１２６】
ＣＰＵ３０１、ＲＯＭ３０２、ＲＡＭ３０３、ＨＤＤ３０４、記録ディスクドライブ３０５、及びＩ／Ｏ３１１〜３１３は、互いに通信可能にバス３１０で接続されている。Ｉ／Ｏ３１１には、サーボ制御装置３５０が接続され、Ｉ／Ｏ３１２には、教示ペンダント４００が接続され、Ｉ／Ｏ３１３には、ディスプレイ７００が接続されている。
【０１２７】
サーボ制御装置３５０には、各関節Ｊ１〜Ｊ６の電動モータ２２０及び信号処理回路５１が接続されている。なお、図１９には、１つの関節分の電動モータ２２０及び信号処理回路５１を図示しているが、６つの関節分の電動モータ２２０及び信号処理回路５１がサーボ制御装置３５０に接続されている。
【０１２８】
ＣＰＵ３０１は、ロボット２００の各関節Ｊ１〜Ｊ６を駆動する電動モータ２２０の動作を、サーボ制御装置３５０を介して制御することで、ロボット２００の動作を制御する。また、ＣＰＵ３０１は、作業者の操作によって教示ペンダント４００から送信される指示を受け付ける。また、ＣＰＵ３０１は、ディスプレイ７００を制御して、ディスプレイ７００に画像を表示させる。
【０１２９】
ＨＤＤ３０４には、制御プログラム３２１及びタスクプログラム３２２が記憶される。記録ディスクドライブ３０５は、記録ディスク３３０に記録された各種データやプログラム等を読み出すことができる。
【０１３０】
制御プログラム３２１は、ＣＰＵ３０１に、タスクプログラム３２２の解釈、ロボットアーム２５１の軌道データの生成、各種演算や各種制御を行わせるプログラムである。制御プログラム３２１は、ユーザによる変更が容易にはできないようになっている。タスクプログラム３２２は、例えばロボット言語で記述されたテキストファイルであり、ユーザ又はコンピュータにより変更が可能となっている。ＣＰＵ３０１は、タスクプログラム３２２を読み込み、教示点を結ぶ軌道データを所定の補間方法、例えば直線補間や円弧補間等により生成してＨＤＤ３０４に記憶させる。直線補間の場合は、ロボットアーム２５１の先端を直線移動させる軌道データが生成されることになる。ＣＰＵ３０１は、軌道データの各点データを、ロボットの逆運動学計算により、各関節Ｊ１〜Ｊ６の回転角度に変換し、サーボ制御装置３５０に位置指令Ｐ＊を出力する。
【０１３１】
エンコーダ装置の信号処理回路５１は、関節の位置情報Ｐを示す信号をサーボ制御装置３５０に出力する。サーボ制御装置３５０は、信号処理回路５１から得られる位置情報Ｐが位置指令Ｐ＊となるように電動モータ２２０に供給する電流を制御する。以上のフィードバック制御により、ロボット制御装置３００は、軌道データに従ってロボットアーム２５１を動作させることになる。
【０１３２】
ロボット２００は、生産ラインに配置される。ロボット２００には、物品を製造する所定動作、例えば図１７に示す第１ワークであるワークＷ１０を第２ワークであるワークＷ２０に組み付ける動作を行わせる。具体的には、ロボット制御装置３００がロボット２００を制御して、ロボットハンド２５２にワークＷ１０を把持させ、ワークＷ１０を把持したロボットハンド２５２を、ワークＷ２０に向かって移動させることで、ワークＷ１０をワークＷ２０に組み付ける。
【０１３３】
ところで、ロボットアーム２５１の関節、即ち一対のリンク間には、一方のリンクに対して他方のリンクを駆動するためにわずかに隙間がある。この隙間からスケール２上にゴミやグリスが侵入することがある。
【０１３４】
第４実施形態では、信号処理回路５１は、第１実施形態において説明した図６に示すステップＳ１０８の処理として、サーボ制御装置３５０にエラー信号Ｓｅを出力する。ロボット制御装置３００は、サーボ制御装置３５０を介して信号処理回路５１からエラー信号Ｓｅの入力を受けた場合には、ロボットアーム２５１の動作、即ちロボット２００の動作を停止させる制御を行う。なお、信号処理回路５１は、サーボ制御装置３５０を介さずに直接、ロボット制御装置３００にエラー信号Ｓｅを出力してもよい。
【０１３５】
ロボット制御装置３００は、エラー信号Ｓｅの入力を受けた場合、ディスプレイ７００にエラー信号Ｓｅに応じた画像を表示させてもよい。これにより、ユーザは、ディスプレイ７００を参照することにより、ロボットアーム２５１に異常が生じたこと、即ちエンコーダ５０に異常が生じたことを認識することができる。同期誤りがない場合には、信号処理回路５１はエラー信号Ｓｅを出力しないため、ロボット制御装置３００は、ロボットアーム２５１、即ちロボット２００の制御を続行する。
【０１３６】
以上、第４実施形態によれば、信号処理回路５１が同期判定を行った結果、出力される位置情報に基づいてロボットアーム２５１を動作させるので、ロボットアーム２５１、即ちロボット２００の制御にかかる時間を短縮することできる。
【０１３７】
なお、第４実施形態では、ロボット装置１００に上記第１実施形態のエンコーダ装置５００を適用した場合について説明したが、ロボット以外にも様々な装置に適用することができる。例えば、図２０に示すように、水平方向（パン）と垂直方向（チルト）に回転駆動機構を持った監視カメラ６００のレンズ鏡筒６０１（光学ユニット）の回転角度を検出するエンコーダ５０７，５０８において本発明を適用することができる。即ち、光学機器としての監視カメラ６００は、水平方向にレンズ鏡筒６０１を回転させる電動モータ６０３と、垂直方向にレンズ鏡筒６０１を回転させる電動モータ６０２と、が光学ユニットを駆動させる駆動機構を構成している。そして、これら電動モータ６０３，６０２の駆動軸と共に回転するように構成されたスケール７と、スケール７から反射された光を検知する受光素子を有するセンサユニット２とによって上記光学ユニットの位置を検出するエンコーダ５０７，５０８を構成している。ロボット制御装置３００は、ロボット装置１００に上記第２実施形態のエンコーダ装置５００Ａを適用した場合についても同様の制御方法を実行する。
【０１３８】
また、ロボット装置１００に上記第３実施形態のエンコーダ装置を適用した場合については、信号処理回路５１は、同期誤りを修正して、精度の高い絶対位置情報をサーボ制御装置３５０に出力することになる。
【０１３９】
本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。また、実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、実施形態に記載されたものに限定されない。
【０１４０】
上述第１〜第４実施形態では、エンコーダが反射型である場合について説明したが、これに限定するものではない。例えば、エンコーダが透過型であってもよい。また、エンコーダは、光学式に限定するものではなく、例えば、磁気式又は静電容量式であってもよい。また、エンコーダは、リニアエンコーダに限定するものではなく、ロータリエンコーダであってもよい。ロータリエンコーダの場合、絶対位置情報として、回転位置を検出することになる。
【０１４１】
上述の第１〜第３実施形態では、スケールが、互いにピッチ（周期）の異なる２つのパターン列を有する場合について説明したが、互いにピッチの異なる３つ以上のパターン列を有する場合であってもよい。この場合、複数のパターン列のうちいずれかのパターン列から、バーニア信号を信号処理回路が取得するようにしてもよい。
【０１４２】
上述の第４実施形態では、垂直多関節のロボットアームについて説明したが、これに限定するものではない。ロボットアームが、例えば、水平多関節のロボットアーム、パラレルリンクのロボットアーム、直交ロボット等、種々のロボットアームに、エンコーダを適用することができる。
【０１４３】
（その他の実施例）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
【符号の説明】
【０１４４】
２…スケール、７…センサユニット（検出部）、５１…信号処理回路（処理部）、５００…エンコーダ装置（位置検出装置）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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