(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スケールとヘッド部とを備え、
前記スケールは、位置情報を検出するための位置情報パターンと基準位置を示す基準位置パターンとを有し、第１のトラックと第２のトラックとが、前記位置情報パターンを間に配置するように、スケール位置検出方向に平行に配置されており、
前記基準位置パターンには、前記第１のトラックに形成されている第１の基準位置パターンと、前記第２のトラックに形成されている第２の基準位置パターンとが含まれ、
前記第１の基準位置パターンと、前記第２の基準位置パターンとは、前記基準位置を中心に対称に形成されており、
前記ヘッド部は、
光源から出射される光を周期的に変化させて変調する変調部と、
前記変調された光を前記位置情報パターンに入射する光学素子と、
前記位置情報パターンを検出した位置情報信号を出力する位置情報検出部と、
前記基準位置パターンを検出して、第１信号と第２信号とを出力する基準位置検出部と、
前記第１信号と前記第２信号とに基づいて、前記基準位置の近傍位置を示す基準位置近傍信号、及び、前記基準位置を示す基準信号を生成する信号生成部と、
を備えるエンコーダ。
【請求項２】
前記変調部は、前記光源から出射される光の波長を周期的に変化させる請求項１に記載のエンコーダ。
【請求項３】
前記光学素子は、前記基準位置パターンに前記変調された光を入射する請求項１又は請求項２に記載のエンコーダ。
【請求項４】
前記第１信号と前記第２信号とは、前記基準位置に対して互いに異なる信号レベルに遷移する信号である、
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。
【請求項５】
前記信号生成部は、
前記第１信号及び前記第２信号が共に、互いに異なる信号レベルに遷移する場合に前記基準信号の信号レベルを遷移させ、前記第１信号又は前記第２信号が前記基準位置パターンを検出している信号レベルである場合に、前記基準位置の近傍位置であることを示す信号レベルに前記基準位置近傍信号を遷移させる、
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。
【請求項６】
前記第１信号と前記第２信号とは、前記基準位置に対して対称な信号である、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のエンコーダ。
【請求項７】
前記信号生成部は、
前記第１信号と前記第２信号との排他的論理和に基づいて、前記基準位置近傍信号を生成する、
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。
【請求項８】
前記信号生成部は、
前記第１信号と前記第２信号とを和算処理した信号に基づいて、前記基準位置近傍信号を生成する、
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のエンコーダ。
【請求項９】
前記基準位置検出部は、第一受光部と、第二受光部とを備え、
前記第一受光部は、前記第１の基準位置パターンを検出し、
前記第二受光部は、前記第２の基準位置パターンを検出する、
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。
【請求項１０】
前記スケールは、前記スケールにおける端部の位置を示す端部位置パターンを有し、
前記基準位置検出部は、前記端部位置パターンを検出して、当該検出結果に応じた信号レベルに前記第１信号及び前記第２信号を遷移させ、
前記信号生成部は、前記第１信号と前記第２信号とを和算処理した信号を第１閾値電圧により２値化して、前記基準位置検出部が前記スケールの位置情報を検出可能な範囲を示すオーバートラベル信号を生成するとともに、前記和算処理した信号を前記第１閾値電圧より低い閾値電圧である第２閾値電圧により２値化して前記基準位置近傍信号を生成する、
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。
【請求項１１】
前記位置情報信号に基づいて算出された位置情報と、前記オーバートラベル信号に基づいてオーバートラベル情報と、を外部の制御装置に出力する制御部を備える、
請求項１０に記載のエンコーダ。
【請求項１２】
前記位置情報信号に基づいて算出された位置情報と、前記基準位置近傍信号に基づいて算出された近傍位置情報と、を外部の制御装置に出力する制御部を備える、
請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載のエンコーダ。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載のエンコーダと、
駆動対象を前記スケールにおける位置検出方向に相対的に駆動する駆動部と、
前記エンコーダによって検出された前記駆動対象の位置情報に基づいて前記駆動部を制御する制御部を有する制御装置と、
を備える駆動システム。
【請求項１４】
前記制御部は、
前記基準位置の近傍位置であると判定した場合に、前記駆動部に前記駆動対象を駆動する速度を低減させる、
請求項１３に記載の駆動システム。
【請求項１５】
請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載のエンコーダによって検出された駆動対象の位置情報に基づいて、前記駆動対象を前記スケールにおける位置検出方向に相対的に駆動させる駆動部を制御する制御部を備える制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンコーダ、駆動システム、及び制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高精度の位置決めを行う多くの駆動システムには、高分解能のエンコーダが用いられている。このようなエンコーダには、駆動対象の位置情報を検出する機能とともに、駆動対象の基準位置（例えば原点位置など）を検出する機能を備えたものが知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−３０４１１２号公報
【特許文献２】特開２００２−２８６５０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、例えば、上述のようなエンコーダでは、原点位置を高精度に検出するために、原点を検出する場合の駆動速度を通常使用の場合よりも低速にし、さらに、原点を検出する方向を制限する必要があった。
また、例えば、上述のようなエンコーダでは、原点位置を高精度に検出するために、原点から離れた位置と、原点位置に近い原点位置近傍とにおいて処理を切り替えている。この場合、原点位置を高精度に検出するためには、原点の近傍を検出するセンサをエンコーダの外部に設ける必要があった。
このように、上述したようなエンコーダでは、基準位置を高精度に検出することが困難であるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、基準位置を高精度に検出することを可能とするエンコーダ、駆動システム、及び制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題を解決するために、本発明の一実施形態は、スケールとヘッド部とを備え、前記スケールは、位置情報を検出するための位置情報パターンと基準位置を示す基準位置パターンとを有し、第１のトラックと第２のトラックとが、前記位置情報パターンを間に配置するように、スケール位置検出方向に平行に配置されており、前記基準位置パターンには、前記第１のトラックに形成されている第１の基準位置パターンと、前記第２のトラックに形成されている第２の基準位置パターンとが含まれ、前記第１の基準位置パターンと、前記第２の基準位置パターンとは、前記基準位置を中心に対称に形成されており、前記ヘッド部は、光源から出射される光を周期的に変化させて変調する変調部と、前記変調された光を前記位置情報パターンに入射する光学素子と、前記位置情報パターンを検出した位置情報信号を出力する位置情報検出部と、前記基準位置パターンを検出して、第１信号と第２信号とを出力する基準位置検出部と、前記第１信号と前記第２信号とに基づいて、前記基準位置の近傍位置を示す基準位置近傍信号、及び、前記基準位置を示す基準信号を生成する信号生成部と、を備えるエンコーダである。
【０００８】
また、本発明の一実施形態は、上記に記載のエンコーダと、駆動対象を前記スケールにおける位置検出方向に相対的に駆動する駆動部と、前記エンコーダによって検出された前記駆動対象の位置情報に基づいて前記駆動部を制御する制御部を有する制御装置と、を備える駆動システムである。
【０００９】
また、本発明の一実施形態は、上記に記載のエンコーダによって検出された駆動対象の位置情報に基づいて、前記駆動対象を前記スケールにおける位置検出方向に相対的に駆動させる駆動部を制御する制御部を備える制御装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、基準位置を高精度に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態によるエンコーダの構成を示す概略ブロック図である。
【図２】第１の実施形態におけるヘッド部及びスケールの構成を示す図である。
【図３】第１の実施形態におけるスケールの構成を示す図である。
【図４】第１の実施形態におけるスケールを移動させた場合の一例を示す図である。
【図５】第１の実施形態における原点検出部及び原点信号生成部の構成を示す概略ブロック図である。
【図６】第１の実施形態における原点信号の生成処理の一例を説明する波形図である。
【図７】第１の実施形態における原点近傍信号の生成処理の一例を説明する波形図である。
【図８】第２の実施形態における原点検出部及び原点信号生成部の構成を示す概略ブロック図である。
【図９】第２の実施形態における原点近傍信号の生成処理の一例を説明する波形図である。
【図１０】第３の実施形態によるエンコーダの構成を示す概略ブロック図である。
【図１１】第３の実施形態における原点検出部及び原点信号生成部の構成を示す概略ブロック図である。
【図１２】第３の実施形態における原点近傍信号及びオーバートラベル信号の生成処理の一例を説明する波形図である。
【図１３】第４の実施形態における原点検出部及び原点信号生成部の構成を示す概略ブロック図である。
【図１４】第４の実施形態における原点近傍信号及びオーバートラベル信号の生成処理の一例を説明する波形図である。
【図１５】本実施形態によるヘッド部及びスケールの構成における第１の変形例を示す図である。
【図１６】第１の変形例におけるスケールの構成を示す図である。
【図１７】第２の変形例におけるスケールの構成を示す図である。
【図１８】本本実施形態によるヘッド部及びスケールの構成における第３の変形例を示す図である。
【図１９】本本実施形態によるヘッド部及びスケールの構成における第４の変形例を示す図である。
【図２０】本本実施形態によるヘッド部及びスケールの構成における第５の変形例を示す図である。
【図２１】第５の実施形態による駆動システムの構成を示す概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態によるエンコーダ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１の構成を示す概略ブロック図である。
この図において、エンコーダ１は、スケール３、ヘッド部４、及びエンコーダ処理部５を備えている。
【００１３】
スケール３は、位置検出に使用されるスケールであって、位置情報を検出するための位置情報パターン３１（図２）とスケール３の基準位置（一例として、原点位置ＰＺ）を示す基準位置パターン（原点位置パターン３２（図２））とを有している。
【００１４】
ヘッド部４は、スケール３と対向して配置され、スケール３の位置情報の変位方向（スケール位置検出方向）に、スケール３に対して相対的に移動する。ヘッド部４は、スケール３の位置情報パターン３１及び原点位置パターン３２を検出し、後述する位置情報信号と、原点位置ＰＺを検出するための出力信号である後述する第１信号Ｚ１及び第２信号Ｚ２とを出力する。また、ヘッド部４は、位置情報検出部４１と、原点検出部（基準位置検出部）４２とを備えている。
位置情報検出部４１は、位置情報パターン３１を検出した位置情報信号を出力する。
原点検出部４２は、原点位置パターン３２を検出して、第１信号Ｚ１と第２信号Ｚ２とを出力する。
また、本実施形態におけるエンコーダ１は、ヘッド部４が固定され、スケール３が変位方向に移動する。なお、スケール３及びヘッド部４の構成は、図２及び図３を参照して後述する。
【００１５】
エンコーダ処理部５（制御部）は、原点信号生成部５０、主信号アナログ処理部５１、及び主信号処理部５２を備えている。
主信号アナログ処理部５１は、ヘッド部４の位置情報検出部４１から出力された位置情報信号に、例えば、アンプによる信号増幅、及びフィルタ処理などのアナログ処理を行う。また、主信号アナログ処理部５１は、例えば、アナログ処理した信号をアナログ／デジタル変換を行い、アナログ／デジタル変換した信号（デジタル信号）を主信号処理部５２に出力する。
主信号処理部５２は、主信号アナログ処理部５１から出力されたデジタル信号に基づいて、例えば、内挿処理を行い、位置情報（例えば、相対位置情報）を生成する。
【００１６】
原点信号生成部５０（信号生成部）は、ヘッド部４の原点検出部４２から出力された第１信号Ｚ１及び第２信号Ｚ２に基づいて、原点近傍信号Ｚ＿ＥＮ（基準位置近傍信号）、及び、原点信号Ｚ（基準信号）を生成する。ここで、原点近傍信号Ｚ＿ＥＮは、原点位置ＰＺ（基準位置）の近傍位置を示す信号である。また、原点信号Ｚは、スケール３における原点位置ＰＺを示す信号である。
【００１７】
また、原点信号生成部５０は、原点信号アナログ処理部１０及び原点信号処理部６０を備えている。
原点信号アナログ処理部１０は、主に、ヘッド部４の原点検出部４２から出力された第１信号Ｚ１及び第２信号Ｚ２をアナログ処理し、原点信号処理部６０は、原点信号アナログ処理部１０によってアナログ処理された信号に基づいて、上述した原点近傍信号Ｚ＿ＥＮ、及び原点信号Ｚを生成する。
なお、原点信号生成部５０の詳細な構成については、図５を参照して後述する。
【００１８】
なお、本実施形態におけるエンコーダ１は、例えば、外部のコントローラである制御装置２に接続されている。エンコーダ処理部５は、生成した位置情報と、生成した原点近傍信号Ｚ＿ＥＮ及び原点信号Ｚとを制御装置２に出力する。
【００１９】
次に、本実施形態におけるエンコーダ１のスケール３及びヘッド部４の構成について図２及び図３を参照して説明する。
図２は、本実施形態におけるヘッド部４及びスケール３の構成を示す図である。
また、図３は、本実施形態におけるスケール３の構成を示す図である。図３は、スケール３を光源４３方向（光の照射方向）から見た場合の正面図を示している。
なお、本実施形態におけるエンコーダ１は、光学式の透過型の検出方式によって、位置情報を検出する実施形態である。
図２及び図３において、スケール３は、位置情報パターン３１及び原点トラック３５を備えている。
【００２０】
位置情報パターン３１は、例えば、スケール３の相対位置を検出するためのインクリメンタルパターンであり、光源４３からレンズ４４を介して照射された光を、パターンに応じて透過するように形成されている。
原点トラック３５は、位置情報パターン３１とスケール位置検出方向に平行に配置され、原点位置パターン３２及び端部位置パターン（３３、３４）が形成されている。すなわち、原点位置パターン３２と端部位置パターン（３３、３４）とは、同じトラック（原点トラック３５）に形成されている。
原点位置パターン３２は、スケール３の原点位置ＰＺを検出するためのパターンであり、光源４３からレンズ４４を介して照射された光を透過するように形成されている。
端部位置パターン（３３、３４）は、スケール３の両端である両端部の位置を検出するためのパターンであり、光源４３からレンズ４４を介して照射された光を透過するように形成されている。
【００２１】
図２において、ヘッド部４は、位置情報検出部４１、原点検出部４２（４２１、４２２）、光源４３、及びレンズ４４を備えている。
光源４３は、例えば、半導体レーザであり、レンズ４４を介してスケール３に光を照射する。
レンズ４４は、例えば、コリメータレンズであり、光源４３とスケール３との間に配置されている。レンズ４４は、光源４３から照射された光を受光し、平行光に変換する。この平行光は、位置情報パターン３１、原点位置パターン３２、及び端部位置パターン（３３、３４）に照射される。
【００２２】
位置情報検出部４１は、受光素子であり、スケール３の位置情報パターン３１を透過した光を受光し、光源４３から照射される光が照射されている位置情報パターン３１に応じた位置情報信号を生成し、生成した位置情報信号をエンコーダ処理部５に出力する。
原点検出部４２は、原点位置パターン３２及び端部位置パターン（３３、３４）を検出して、第１信号Ｚ１と第２信号Ｚ２とを出力する。すなわち、原点検出部４２は、原点位置パターン３２及び端部位置パターン（３３、３４）を透過した光を受光し、第１信号Ｚ１と第２信号Ｚ２とを出力する。
【００２３】
原点検出部４２は、第１受光素子４２１と第２受光素子４２２とを備えている。
第１受光素子４２１は、原点位置パターン３２及び端部位置パターン（３３、３４）を透過した光を検出して第１信号Ｚ１を生成し、生成した第１信号Ｚ１を出力する。一例として、第１受光素子４２１は、原点位置パターン３２及び端部位置パターン（３３、３４）を検出していない場合に、第１信号Ｚ１を信号レベルＬＶ１に遷移させる（信号レベルＬＶ１の信号を第１信号Ｚ１として出力する）。また、第１受光素子４２１は、原点位置パターン３２及び端部位置パターン（３３、３４）を検出している場合に、第１信号Ｚ１を信号レベルＬＶ１より電位の高い信号レベルＬＶ２に遷移させる（信号レベルＬＶ２の信号を第１信号Ｚ１として出力する）。
【００２４】
第２受光素子４２２は、原点位置パターン３２及び端部位置パターン（３３、３４）を透過した光を検出して第２信号Ｚ２を生成し、生成した第２信号Ｚ２を出力する。一例として、第２受光素子４２２は、原点位置パターン３２及び端部位置パターン（３３、３４）を検出していない場合に、第２信号Ｚ２を信号レベルＬＶ１に遷移させる（信号レベルＬＶ１の信号を第２信号Ｚ２として出力する）。また、第２受光素子４２２は、原点位置パターン３２及び端部位置パターン（３３、３４）を検出している場合に、第２信号Ｚ２を信号レベルＬＶ１より電位の高い信号レベルＬＶ２に遷移させる（信号レベルＬＶ２の信号を第２信号Ｚ２として出力する）。
【００２５】
ここで、第１受光素子４２１と第２受光素子４２２とは、図３に示すように、第１信号Ｚ１と第２信号Ｚ２とが原点位置ＰＺに対して互いに異なる信号レベルに遷移する信号になるように配置されている。すなわち、第１受光素子４２１は原点位置パターン３２の一端の境界を検出する位置に配置され、第２受光素子４２２は原点位置パターン３２の他端の境界を検出する位置に配置されている。
【００２６】
例えば、図３の状態において、スケール３の位置を検出する方向であるスケール位置検出方向（位置検出方向）をＸ方向とし、スケール３を＋Ｘ方向に移動させる。この場合、ヘッド部４の位置情報検出部４１がスケール３の原点位置ＰＺを検出する位置において、第１受光素子４２１は第１信号Ｚ１を信号レベルＬＶ２から信号レベルＬＶ１に遷移させ、第２受光素子４２２は第２信号Ｚ２を信号レベルＬＶ１から信号レベルＬＶ２に遷移させる。すなわち、第１信号Ｚ１と第２信号Ｚ２とは、スケール３の原点位置ＰＺに対して対称な信号になる。
【００２７】
図４は、本実施形態におけるスケール３をスケール位置検出方向に移動させた場合の一例を示す図である。ここでは、図４を参照して、図３における位置Ｐ１、位置Ｐ２、及び原点位置ＰＺの位置関係を説明する。
例えば、スケール３をスケール位置検出方向に移動させると、図４（ａ）に示すように位置Ｐ１（位置情報検出部４１が黒三角印の位置）に到達する。この位置Ｐ１において、第１受光素子４２１が原点位置パターン３２を検出できるようになるため、原点信号生成部５０は、原点近傍信号Ｚ＿ＥＮの出力を開始する。
さらにスケール３をスケール位置検出方向に移動させると、図４（ｂ）に示すように原点位置ＰＺ（位置情報検出部４１が黒丸印の位置）に到達する。この原点位置ＰＺにおいて、原点信号生成部５０は、原点信号Ｚを出力する。なお、スケール３が、図４（ａ）の位置（位置Ｐ１）から図４（ｂ）の位置（原点位置ＰＺ）に移動した長さは、間隔Ｌ１になる。
【００２８】
次に、さらにスケール３をスケール位置検出方向に移動させると、図４（ｃ）に示すように位置Ｐ２（位置情報検出部４１が黒四角印の位置）に到達する。この位置Ｐ２において、第２受光素子４２２が原点位置パターン３２を検出できなくなるため、原点信号生成部５０は、原点近傍信号Ｚ＿ＥＮの出力を停止する。なお、スケール３が、図４（ｂ）の位置（原点位置ＰＺ）から図４（ｃ）の位置（位置Ｐ２）に移動した長さは、間隔Ｌ２になる。つまり、原点信号生成部５０は、位置Ｐ１から位置Ｐ２までの範囲（間隔Ｌ１＋間隔Ｌ２の範囲）において、原点近傍信号Ｚ＿ＥＮを出力する。
なお、原点信号生成部５０が、原点信号Ｚ及び原点近傍信号Ｚ＿ＥＮを生成する動作については、図６及び図７を参照して後述する。
【００２９】
次に、本実施形態における原点信号生成部５０の構成について説明する。
図５は、本実施形態における原点検出部４２及び原点信号生成部５０の構成を示す概略ブロック図である。
この図５において、原点信号生成部５０は、原点信号アナログ処理部１０及び原点信号処理部６０を備えている。
【００３０】
原点信号アナログ処理部１０は、減算回路１１を備えている。
減算回路１１は、オペアンプなどにより構成され、第１受光素子４２１から出力された第１信号Ｚ１を、第２受光素子４２２から出力された第２信号Ｚ２によって減算した減算信号Ｚｄｅｆを生成する。減算回路１１は、生成した減算信号Ｚｄｅｆを原点信号処理部６０の２値化部６３に出力する。これにより、減算信号Ｚｄｅｆは、原点位置ＰＺに対して急峻なエッジを持ったエッジ信号となる。
【００３１】
原点信号処理部６０は、２値化部（６１、６２、６３）及びＸＯＲ（Exclusive OR：排他的論理和）回路６４を備えている。
２値化部６１は、例えば、比較演算器であり、第１受光素子４２１から出力された第１信号Ｚ１を予め定められた基準電圧Ｖ０により２値化した２値化信号Ｚ１ｄを生成する。２値化部６１は、生成した２値化信号Ｚ１ｄをＸＯＲ回路６４に出力する。なお、２値化信号Ｚ１ｄは、例えば、第１受光素子４２１が原点位置パターン３２を検出している場合に、Ｈ（ハイ：Ｈｉｇｈ）レベルになり、第１受光素子４２１が原点位置パターン３２を検出していない場合に、Ｌ（ロウ：Ｌｏｗ）レベルになる。
【００３２】
２値化部６２は、例えば、比較演算器であり、第２受光素子４２２から出力された第２信号Ｚ２を予め定められた基準電圧Ｖ０により２値化した２値化信号Ｚ２ｄを生成する。２値化部６２は、生成した２値化信号Ｚ２ｄをＸＯＲ回路６４に出力する。なお、２値化信号Ｚ２ｄは、例えば、第２受光素子４２２が原点位置パターン３２を検出している場合に、Ｈ（ハイ：Ｈｉｇｈ）レベルになり、第２受光素子４２２が原点位置パターン３２を検出していない場合に、Ｌ（ロウ：Ｌｏｗ）レベルになる。
【００３３】
２値化部６３は、例えば、比較演算器であり、減算回路１１から出力された減算信号Ｚｄｅｆを予め定められた基準電圧Ｖ０により２値化した反転信号を生成し、生成した反転信号を原点信号Ｚとして出力する。
ＸＯＲ回路６４は、排他的論理和演算を行う回路である。ＸＯＲ回路６４は、２値化部６１から出力された２値化信号Ｚ１ｄと、２値化部６２から出力された２値化信号Ｚ２ｄとを排他的論理和演算して原点近傍信号Ｚ＿ＥＮを生成する。ＸＯＲ回路６４は、２値化信号Ｚ１ｄ及び２値化信号Ｚ２ｄに基づいて生成したこの原点近傍信号Ｚ＿ＥＮを出力する。ここで、原点近傍信号Ｚ＿ＥＮとは、スケール３の原点位置ＰＺの近傍位置を示す信号であり、原点近傍信号Ｚ＿ＥＮは、例えば、原点位置ＰＺの近傍位置である場合に、Ｈレベルに遷移する。また、原点近傍信号Ｚ＿ＥＮは、原点位置ＰＺの近傍位置でない場合に、Ｌレベルに遷移する。
【００３４】
なお、例えば、原点位置ＰＺの近傍位置である場合とは、スケール３の位置検出方向（Ｘ方向）の位置範囲において、ヘッド部４（例、位置情報検出部４１）が、スケール３の原点位置ＰＺに近い位置であり、例えば、図３及び図４に示されるような位置Ｐ１から位置Ｐ２までの範囲のこと又は位置Ｐ１から位置Ｐ２までの範囲のうちの所定の点のことである。また、原点位置ＰＺの近傍位置でない場合とは、スケール３の位置検出方向（Ｘ方向）の位置範囲において、スケール３の原点位置ＰＺに近くない位置（遠い位置）である。例えば、原点位置ＰＺの近傍位置でない場合とは、図３及び図４に示されるような位置ＰＬから位置Ｐ１までの範囲、及び、位置Ｐ２からスケール３のもう一方の端部ＰＲまでの範囲のことである。
【００３５】
このように、原点信号生成部５０（原点信号処理部６０）は、第１信号Ｚ１と第２信号Ｚ２との排他的論理和に基づいて、原点近傍信号Ｚ＿ＥＮを生成する。すなわち、原点信号生成部５０（原点信号処理部６０）は、第１信号Ｚ１又は第２信号Ｚ２が原点位置パターン３２を検出している信号レベルＬＶ２である場合に、原点位置ＰＺの近傍位置であることを示す信号レベル（Ｈレベル）に原点近傍信号Ｚ＿ＥＮを遷移させる。
【００３６】
次に、本実施形態におけるエンコーダ１の動作について説明する。
まず、エンコーダ１における原点信号Ｚの生成処理について説明する。
図６は、本実施形態における原点信号Ｚの生成処理の一例を説明する波形図である。
図６（ａ）は、第１信号Ｚ１、第２信号Ｚ２、及び減算信号Ｚｄｅｆのスケール位置に対する電圧波形を示している。この図６（ａ）において、横軸はスケール３の位置検出方向におけるスケール位置を示し、縦軸は電圧（信号振幅）を示している。
図６（ｂ）は、原点信号Ｚのスケール位置に対する電圧波形を示している。この図６（ｂ）において、横軸はスケール３の位置検出方向におけるスケール位置を示し、縦軸は電圧（信号レベル）を示している。
【００３７】
まず、原点信号Ｚを生成する場合、原点検出部４２の第１受光素子４２１及び第２受光素子４２２は、原点位置パターン３２を検出して、上述のように第１信号Ｚ１と第２信号Ｚ２を出力する。
図６（ａ）が示すように、第１信号Ｚ１と第２信号Ｚ２とは、原点位置ＰＺに対して互いに異なる信号レベルに遷移する信号である。図３及び図４に示すように、スケール３を端部位置ＰＬから位置検出方向（例、＋Ｘ方向）に移動させて原点位置ＰＺを通過した場合に、第１信号Ｚ１は、位置ＰＺ１から位置ＰＺ２までの間において信号レベルＬＶ２から信号レベルＬＶ１に遷移される。また、この場合、第２信号Ｚ２は、位置ＰＺ１から位置ＰＺ２までの間において信号レベルＬＶ１から信号レベルＬＶ２に遷移される。すなわち、原点位置ＰＺにおいて、第１信号Ｚ１は信号レベルＬＶ２から信号レベルＬＶ１に遷移され、第２信号Ｚ２は信号レベルＬＶ１から信号レベルＬＶ２に遷移される。
【００３８】
なお、スケール３を上述とは逆方向に移動させて原点位置ＰＺを通過した場合には、原点位置ＰＺにおいて、第１信号Ｚ１は信号レベルＬＶ１から信号レベルＬＶ２に遷移され、第２信号Ｚ２は信号レベルＬＶ２から信号レベルＬＶ１に遷移される。
【００３９】
次に、減算回路１１は、第１受光素子４２１から出力された第１信号Ｚ１を、第２受光素子４２２から出力された第２信号Ｚ２によって減算した減算信号Ｚｄｅｆを生成する。この減算信号Ｚｄｅｆは、位置ＰＺ１から位置ＰＺ２までの間において、高い信号レベルから低い信号レベルに急峻に遷移する。すなわち、減算信号Ｚｄｅｆは、原点位置ＰＺに対して急峻なエッジを持ったエッジ信号となる。
【００４０】
次に、２値化部６３は、減算回路１１から出力された減算信号Ｚｄｅｆを予め定められた基準電圧Ｖ０により２値化した反転信号を生成し、生成した反転信号を原点信号Ｚとして出力する。
図６（ｂ）が示すように、スケール３を位置検出方向に移動させて原点位置ＰＺを通過した場合に、原点信号Ｚの信号レベルは、原点位置ＰＺにおいてＬレベルからＨレベルに遷移される。また、スケール３を上述とは逆方向に移動させて原点位置ＰＺを通過した場合には、原点信号Ｚの信号レベルは、原点位置ＰＺにおいてＨレベルからＬレベルに遷移される。
このように、原点信号生成部５０（原点信号処理部６０）は、第１信号Ｚ１及び第２信号Ｚ２が共に、互いに異なる信号レベルに遷移する場合に原点信号Ｚの信号レベルを遷移させる。これにより、原点信号Ｚの信号レベルが遷移するエッジを検出することにより、スケール３の原点位置ＰＺを検出することができる。
【００４１】
次に、エンコーダ１における原点近傍信号Ｚ＿ＥＮの生成処理について説明する。
図７は、本実施形態における原点近傍信号Ｚ＿ＥＮの生成処理の一例を説明する波形図である。
図７（ａ）は、原点検出部４２の検出信号である第１信号Ｚ１及び第２信号Ｚ２のスケール位置に対する電圧波形を示している。この図７（ａ）において、横軸はスケール３の位置検出方向におけるスケール位置を示し、縦軸は電圧（信号振幅）を示している。
図７（ｂ）は、２値化信号Ｚ１ｄ及びＺ２ｄのスケール位置に対する電圧波形を示している。この図７（ｂ）において、横軸はスケール３の位置検出方向におけるスケール位置を示し、縦軸は電圧（信号レベル）を示している。
図７（ｃ）は、原点近傍信号Ｚ＿ＥＮのスケール位置に対する電圧波形を示している。この図において、横軸はスケール３の位置検出方向におけるスケール位置を示し、縦軸は電圧（信号レベル）を示している。
【００４２】
まず、原点近傍信号Ｚ＿ＥＮを生成する場合、原点検出部４２の第１受光素子４２１及び第２受光素子４２２は、原点位置パターン３２を検出して、上述のように第１信号Ｚ１と第２信号Ｚ２を出力する。
ここでは、図３及び図４に示すように、スケール３を端部位置ＰＬから位置検出方向（＋Ｘ方向）に移動させて原点位置ＰＺを通過した場合について説明する。
【００４３】
この場合、位置Ｐ１において、図７（ａ）に示すように、第１受光素子４２１は、原点位置パターン３２を検出して、第１信号Ｚ１を信号レベルＬＶ１から信号レベルＬＶ２に遷移させる。また、第２受光素子４２２は、原点位置パターン３２を検出していない位置であるため、第２信号Ｚ２に信号レベルＬＶ１を出力している。なお、位置Ｐ１は、スケール３の位置検出方向における位置範囲内において、第１受光素子４２１が、原点位置パターン３２の一方の境界（端部位置ＰＬ側の境界）を検出する位置である。ここで、位置Ｐ１と原点位置ＰＺとの間の位置間隔は間隔Ｌ１である。
【００４４】
また、位置Ｐ１において、２値化部６１は、第１信号Ｚ１を基準電圧Ｖ０により２値化した２値化信号Ｚ１ｄ（Ｈレベル）を出力し、２値化部６２は、第２信号Ｚ２を基準電圧Ｖ０により２値化した２値化信号Ｚ２ｄ（Ｌレベル）を出力する（図７（ｂ））。
そして、位置Ｐ１において、ＸＯＲ回路６４は、２値化部６１から出力された２値化信号Ｚ１ｄ（Ｈレベル）と、２値化部６２から出力された２値化信号Ｚ２ｄ（Ｌレベル）とを排他的論理和演算して原点近傍信号Ｚ＿ＥＮの信号レベルをＬレベルからＨレベルに遷移させる（図７（ｃ））。
【００４５】
次に、原点位置ＰＺにおいて、第１受光素子４２１は、第１信号Ｚ１を信号レベルＬＶ２から信号レベルＬＶ１に遷移させ、第２受光素子４２２は、原点位置パターン３２を検出して、原点位置ＰＺにおいて第２信号Ｚ２を信号レベルＬＶ１から信号レベルＬＶ２に遷移させる（図７（ａ））。これにより、２値化部６１は、２値化信号Ｚ１ｄの信号レベルをＨレベルからＬレベルに遷移させ、２値化部６２は、２値化信号Ｚ２ｄの信号レベルをＬレベルからＨレベルに遷移させる（図７（ｂ））。なお、原点位置ＰＺにおいて、図７（ｃ）に示すように、ＸＯＲ回路６４は、原点近傍信号Ｚ＿ＥＮの信号レベルをＨレベルに維持させる。
【００４６】
次に、位置Ｐ２において、第２受光素子４２２は、第２信号Ｚ２を信号レベルＬＶ２から信号レベルＬＶ１に遷移させ、第１受光素子４２１は、原点位置パターン３２を検出していない位置であるため、第１信号Ｚ１に信号レベルＬＶ１を出力している（図７（ａ））。これにより、２値化部６２は、２値化信号Ｚ２ｄの信号レベルをＨレベルからＬレベルに遷移させる（図７（ｂ））。なお、位置Ｐ２は、スケール３の位置検出方向における位置範囲内において、第２受光素子４２２が、原点位置パターン３２の他方の境界（端部位置ＰＲ側の境界）を検出する位置である。ここで、位置Ｐ２と原点位置ＰＺとの間の位置間隔は間隔Ｌ２である。
【００４７】
また、位置Ｐ２において、２値化信号Ｚ２ｄの信号レベルがＨレベルからＬレベルに遷移するため、ＸＯＲ回路６４は、原点近傍信号Ｚ＿ＥＮの信号レベルをＨレベルからＬレベルに遷移させる（図７（ｃ））。
【００４８】
このように、第１信号Ｚ１と第２信号Ｚ２とは、原点位置ＰＺに対して互いに異なる信号レベルに遷移する信号であって、スケール３の原点位置ＰＺに対して対称な信号である。原点信号生成部５０（原点信号処理部６０）は、第１信号Ｚ１又は第２信号Ｚ２が原点位置パターン３２を検出している信号レベルＬＶ２である場合（位置Ｐ１から位置Ｐ２までの範囲）に、原点位置ＰＺの近傍位置であることを示す信号レベル（Ｈレベル）に原点近傍信号Ｚ＿ＥＮを遷移させる。つまり、原点近傍信号Ｚ＿ＥＮは、位置Ｐ１から位置Ｐ２までの範囲（間隔Ｌ１＋間隔Ｌ２の範囲）において、原点近傍信号Ｚ＿ＥＮには、Ｈレベルの信号レベルが出力される。
なお、この間隔Ｌ１＋間隔Ｌ２の範囲は、原点位置パターン３２の位置検出方向の長さ及び原点検出部４２の配置を変更することによって、任意に変更することができる。
【００４９】
以上のように、本実施形態におけるエンコーダ１は、スケール３が位置情報パターン３１と原点位置ＰＺを示す原点位置パターン３２とを有し、位置情報検出部４１が位置情報パターン３１を検出した位置情報信号を出力する。また、原点検出部４２は、原点位置パターン３２を検出して、第１信号Ｚ１と第２信号Ｚ２とを出力する。そして、原点信号生成部５０は、第１信号Ｚ１と第２信号Ｚ２とに基づいて、原点位置ＰＺの近傍位置を示す原点近傍信号Ｚ＿ＥＮ、及び、原点位置ＰＺを示す原点信号Ｚを生成する。
すなわち、原点信号生成部５０は、原点位置ＰＺを検出するための原点位置パターン３２によって検出された第１信号Ｚ１と第２信号Ｚ２とに基づいて原点近傍信号Ｚ＿ＥＮを生成するため、エンコーダ１は、自装置内で原点近傍信号Ｚ＿ＥＮを生成することができる。つまり、本実施形態におけるエンコーダ１は、原点の近傍を検出するセンサ（例、干渉計など）をエンコーダ１の外部に設ける必要がなく、簡易な構成により、原点近傍信号Ｚ＿ＥＮを生成することができる。
【００５０】
これにより、例えば、制御装置２は、原点近傍信号Ｚ＿ＥＮがＨレベルである場合に、原点信号Ｚを検出し、検出した原点信号Ｚに基づいて、原点位置ＰＺを検出する。なお、原点位置パターン３２がない位置では、第１信号Ｚ１と第２信号Ｚ２とが共に、同じ信号レベルを出力するため、減算信号Ｚｄｅｆには、基準電圧Ｖ０に近い信号レベルが出力される。このため、原点信号Ｚは、原点位置パターン３２がない位置では、外乱などのノイズにより、誤検出された信号を出力する場合がある。このような場合であっても、原点近傍信号Ｚ＿ＥＮによって原点近傍位置である場合に、原点位置ＰＺを検出するため、本実施形態におけるエンコーダ１は、原点位置ＰＺの誤検出を低減することができる。
【００５１】
また、例えば、制御装置２は、原点近傍信号Ｚ＿ＥＮがＨレベルである場合に、スケール３の移動速度を通常使用の場合よりも低速にする。これにより、本実施形態におけるエンコーダ１は、原点位置ＰＺの検出精度を向上させることができる。
このように、本実施形態におけるエンコーダ１は、原点近傍信号Ｚ＿ＥＮに基づいて、処理を変更することができる。よって、本実施形態におけるエンコーダ１は、原点位置を高精度に検出することができる。
【００５２】
また、本実施形態において、原点信号生成部５０は、原点位置パターン３２を検出した第１信号Ｚ１と第２信号Ｚ２とに基づいて、原点信号Ｚ及び原点近傍信号Ｚ＿ＥＮを生成する。原点検出部４２は、スケール３の移動方向に関係なく、原点位置パターン３２を検出して、第１信号Ｚ１と第２信号Ｚ２とを出力することができる。そのため、本実施形態におけるエンコーダ１は、検出のためのスケール３の移動方向が制限されることなく、原点位置ＰＺを高精度に検出することができる。
【００５３】
また、本実施形態において、第１信号Ｚ１と第２信号Ｚ２とは、原点位置ＰＺに対して互いに異なる信号レベルに遷移する信号である。これにより、原点信号生成部５０は、互いに異なる信号レベルに遷移するエッジを検出することにより、簡易な方法によって正確に原点位置ＰＺ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１は、原点位置ＰＺを高精度に検出することができる。
【００５４】
また、本実施形態において、原点信号生成部５０は、第１信号Ｚ１及び第２信号Ｚ２が共に、互いに異なる信号レベルに遷移する場合に原点信号Ｚの信号レベルを遷移させる。また、原点信号生成部５０は、第１信号Ｚ１又は第２信号Ｚ２が原点位置パターン３２を検出している信号レベル（信号レベルＬＶ２）である場合に、原点位置ＰＺの近傍位置であることを示す信号レベル（Ｈレベル）に原点近傍信号Ｚ＿ＥＮを遷移させる。
これにより、原点信号生成部５０は、互いに異なる信号レベルに遷移するエッジを検出することにより、簡易な方法によって正確に原点位置ＰＺを検出することができる。また、原点信号生成部５０は、第１信号Ｚ１又は第２信号Ｚ２に基づいて簡易な方法によって正確に原点近傍信号Ｚ＿ＥＮ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１は、原点位置ＰＺを高精度に検出することができる。
【００５５】
また、本実施形態において、第１信号Ｚ１と第２信号Ｚ２とは、原点位置ＰＺに対して対称な信号である。これにより、原点信号生成部５０は、第１信号Ｚ１と第２信号Ｚ２との対称な位置を検出することにより、簡易な方法によって正確に原点位置ＰＺ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１は、原点位置ＰＺを高精度に検出することができる。
【００５６】
また、本実施形態において、原点信号生成部５０は、第１信号Ｚ１と第２信号Ｚ２との排他的論理和に基づいて、原点近傍信号Ｚ＿ＥＮを生成する。これにより、原点信号生成部５０は、ＸＯＲ回路６４を用いた簡易な論理回路によって、原点近傍信号Ｚ＿ＥＮを生成することができる。
【００５７】
［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態におけるエンコーダ１について説明する。
図８は、本実施形態における原点検出部４２及び原点信号生成部５０の構成を示す概略ブロック図である。
なお、本実施形態では、原点近傍信号Ｚ＿ＥＮを生成する構成が異なる点を除き、第１の実施形態と同様である。すなわち、本実施形態において、エンコーダ１、ヘッド部４、及びスケール３の構成は、図１から図３に示される第１の実施形態における構成と同様である。
また、図８において、図５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。
【００５８】
図８において、原点信号アナログ処理部１０は、減算回路１１と加算回路１２とを備えている。
加算回路１２は、オペアンプなどにより構成され、第１受光素子４２１から出力された第１信号Ｚ１と、第２受光素子４２２から出力された第２信号Ｚ２とを加算処理（和算処理）して、和算信号（Ｚ１＋Ｚ２）を生成する。加算回路１２は、生成した和算信号（Ｚ１＋Ｚ２）を原点信号処理部６０の２値化部６５に出力する。
なお、加算回路１２が出力する信号レベルは、低信号レベル（２ＬＶ１）、中信号レベル（ＬＶ１＋ＬＶ２）、及び高信号レベル（２ＬＶ２）の３種類である。低信号レベル（２ＬＶ１）は、第１信号Ｚ１と第２信号Ｚ２とが共に信号レベルＬＶ１である場合であり、信号レベルＬＶ１の２倍の信号レベル（２ＬＶ１）である。中信号レベル（ＬＶ１＋ＬＶ２）は、第１信号Ｚ１と第２信号Ｚ２とのうち、一方が信号レベルＬＶ１であり、他方が信号レベルＬＶ２である場合である。また、高信号レベル（２ＬＶ２）は、第１信号Ｚ１と第２信号Ｚ２とが共に信号レベルＬＶ２である場合であり、信号レベルＬＶ２の２倍の信号レベル（２ＬＶ２）である。
【００５９】
原点信号処理部６０は、２値化部（６３、６５）を備えている。
２値化部６５は、例えば、比較演算器であり、加算回路１２から出力された和算信号（Ｚ１＋Ｚ２）を予め定められた基準電圧（例えば、（ＬＶ１＋ＬＶ２）／２）により２値化した２値化信号を生成する。２値化部６５は、生成した２値化信号を原点近傍信号Ｚ＿ＥＮとして出力する。
このように、原点信号生成部５０は、第１信号Ｚ１と第２信号Ｚ２とを和算処理した信号に基づいて、原点近傍信号Ｚ＿ＥＮを生成する。
【００６０】
次に、本実施形態におけるエンコーダ１の動作について説明する。
本実施形態におけるエンコーダ１において、位置情報を生成する基本処理、及び、原点信号Ｚの生成処理は、第１の実施形態における処理と同様である。本実施形態では、原点近傍信号Ｚ＿ＥＮの生成処理が第１の実施形態と異なる。
【００６１】
図９は、本実施形態における原点近傍信号Ｚ＿ＥＮの生成処理の一例を説明する波形図である。
図９（ａ）は、原点検出部４２の検出信号である第１信号Ｚ１及び第２信号Ｚ２のスケール位置に対する電圧波形を示している。この図において、横軸はスケール３の位置検出方向におけるスケール位置を示し、縦軸は電圧（信号振幅）を示している。なお、図９（ａ）における原点検出部４２の動作は、図７（ａ）に示される第１の実施形態における原点検出部４２の動作と同様である。
【００６２】
図９（ｂ）は、和算信号（Ｚ１＋Ｚ２）のスケール位置に対する電圧波形を示している。この図において、横軸はスケール３の位置検出方向におけるスケール位置を示し、縦軸は電圧（信号レベル）を示している。
図９（ｃ）は、原点近傍信号Ｚ＿ＥＮのスケール位置に対する電圧波形を示している。この図において、横軸はスケール３の位置検出方向におけるスケール位置を示し、縦軸は電圧（信号レベル）を示している。
【００６３】
加算回路１２は、第１信号Ｚ１と第２信号Ｚ２とを加算処理（和算処理）して、和算信号（Ｚ１＋Ｚ２）を生成する。すなわち、図９（ｂ）に示すように、位置Ｐ１において、加算回路１２は、低信号レベル（２ＬＶ１）から中信号レベル（ＬＶ１＋ＬＶ２）に和算信号（Ｚ１＋Ｚ２）を遷移させる。また、位置Ｐ２において、加算回路１２は、中信号レベル（ＬＶ１＋ＬＶ２）から低信号レベル（２ＬＶ１）に和算信号（Ｚ１＋Ｚ２）を遷移させる。
【００６４】
次に、２値化部６５は、加算回路１２から出力された和算信号（Ｚ１＋Ｚ２）を基準電圧（例えば、（ＬＶ１＋ＬＶ２）／２）により２値化した２値化信号を生成する。これにより、図９（ｃ）に示すように、図７（ｃ）と同様の原点近傍信号Ｚ＿ＥＮが生成される。
【００６５】
以上のように、本実施形態におけるエンコーダ１は、原点信号生成部５０が、第１信号Ｚ１と第２信号Ｚ２とを和算処理した信号に基づいて、原点近傍信号Ｚ＿ＥＮを生成する。これにより、原点信号生成部５０は、加算回路１２と２値化部６５とを用いた簡易な回路によって、原点近傍信号Ｚ＿ＥＮを生成することができる。これにより、本実施形態におけるエンコーダ１は、第１の実施形態と同様に、本実施形態におけるエンコーダ１は、原点位置を高精度に検出することができる。
【００６６】
［第３の実施形態］
次に、第３の実施形態におけるエンコーダ１ａについて説明する。
図１０は、本実施形態によるエンコーダ１ａの構成を示す概略ブロック図である。
この図において、本実施形態によるエンコーダ１ａは、原点信号Ｚ及び原点近傍信号Ｚ＿ＥＮの他に、スケール３の位置情報を検出可能な範囲を示すオーバートラベル信号Ｚ＿ＯＴを生成する原点信号処理部６０ａを備える点を除き、図１に示されるエンコーダ１と同様である。この図において、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。
【００６７】
また、本実施形態において、ヘッド部４、及びスケール３の構成は、図２及び図３に示される第１の実施形態における構成と同様である。なお、スケール３は、上述したように、スケール３における端部の位置を示す端部位置パターン（３３、３４）を有している。
【００６８】
図１０において、原点信号処理部６０ａは、上述したオーバートラベル信号Ｚ＿ＯＴを生成し、生成したオーバートラベル信号Ｚ＿ＯＴを制御装置２に出力する点を除き、図１に示される原点信号処理部６０と同様である。
【００６９】
図１１は、本実施形態における原点検出部４２及び原点信号生成部５０の構成を示す概略ブロック図である。
なお、本実施形態では、オーバートラベル信号Ｚ＿ＯＴを生成する構成が異なる点を除き、図５に示される第１の実施形態と同様である。すなわち、本実施形態において、エンコーダ１ａ、ヘッド部４、及びスケール３の構成は、図１から図３に示される第１の実施形態における構成と同様である。この図おいて、図５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。
【００７０】
原点信号処理部６０ａは、２値化部（６１、６２、６３）、ＸＯＲ回路６４、及びＮＡＮＤ（NOT AND：否定論理積）回路６６を備えている。
ＮＡＮＤ回路６６は、否定論理積演算を行う回路である。ＮＡＮＤ回路６６は、２値化部６１から出力された２値化信号Ｚ１ｄと、２値化部６２から出力された２値化信号Ｚ２ｄとを否定論理積演算してオーバートラベル信号Ｚ＿ＯＴを生成する。ＮＡＮＤ回路６６は、２値化信号Ｚ１ｄ及び２値化信号Ｚ２ｄに基づいて生成したこのオーバートラベル信号Ｚ＿ＯＴを出力する。ここで、オーバートラベル信号Ｚ＿ＯＴとは、スケール３の端部位置（ＰＬ、ＰＲ）を示す信号であり、すなわち、スケール３の位置情報を検出可能な範囲を示す信号である。オーバートラベル信号Ｚ＿ＯＴは、例えば、端部位置（ＰＬ、ＰＲ）である場合に、ＬレベルからＨレベル、又は、ＨレベルからＬレベルに遷移する。また、オーバートラベル信号Ｚ＿ＯＴは、スケール３の位置情報を検出可能な範囲である場合に、Ｈレベルに遷移される。ここで、端部位置（ＰＬ、ＰＲ）は、オーバートラベル位置に対応する。
【００７１】
このように、原点信号生成部５０は、第１信号Ｚ１と第２信号Ｚ２とに基づいて、原点検出部４２がスケール３の位置情報を検出可能な範囲を示すオーバートラベル信号Ｚ＿ＯＴを生成する。すなわち、原点信号生成部５０は、第１信号Ｚ１と第２信号Ｚ２との否定論理積に基づいて、オーバートラベル信号Ｚ＿ＯＴを生成する。
【００７２】
次に、本実施形態におけるエンコーダ１ａの動作について説明する。
本実施形態におけるエンコーダ１ａにおいて、位置情報を生成する基本処理、及び、原点信号Ｚの生成処理は、第１の実施形態における処理と同様である。本実施形態では、オーバートラベル信号Ｚ＿ＯＴの生成処理が追加されている点が第１の実施形態と異なる。
【００７３】
図１２は、本実施形態における原点近傍信号Ｚ＿ＥＮ及びオーバートラベル信号Ｚ＿ＯＴの生成処理の一例を説明する波形図である。
図１２（ａ）は、原点検出部４２の検出信号である第１信号Ｚ１及び第２信号Ｚ２のスケール位置に対する電圧波形を示している。なお、図１２（ａ）における原点検出部４２の動作は、図７（ａ）に示される第１の実施形態における原点検出部４２の動作と基本的に同様であるが、図１２（ａ）では、端部位置（ＰＬ、ＰＲ）の近傍位置における第１信号Ｚ１及び第２信号Ｚ２の電圧波形が追加されている。
【００７４】
また、図１２（ｂ）は、２値化信号Ｚ１ｄ及びＺ２ｄのスケール位置に対する電圧波形を示している。なお、図１２（ｂ）における２値化部（６１、６２）の動作は、図７（ｂ）に示される第１の実施形態における２値化部（６１、６２）の動作と基本的に同様であるが、図１２（ｂ）では、端部位置（ＰＬ、ＰＲ）の近傍位置における２値化信号Ｚ１ｄ及び２値化信号Ｚ２ｄの電圧波形が追加されている。
【００７５】
また、図７（ｃ）は、原点近傍信号Ｚ＿ＥＮのスケール位置に対する電圧波形を示している。なお、図１２（ｂ）におけるＸＯＲ回路６４の動作は、図７（ｂ）に示される第１の実施形態におけるＸＯＲ回路６４の動作と基本的に同様であるが、図１２（ｃ）では、端部位置（ＰＬ、ＰＲ）の近傍位置における原点近傍信号Ｚ＿ＥＮの電圧波形が追加されている。本実施形態では、原点近傍信号Ｚ＿ＥＮは、位置ＰＬから位置Ｐ３までの範囲、及び、位置Ｐ４から位置ＰＲまでの範囲において、Ｈレベルに遷移する。
【００７６】
また、図１２（ｄ）は、オーバートラベル信号Ｚ＿ＯＴのスケール位置に対する電圧波形を示している。この図において、横軸はスケール３の位置検出方向におけるスケール位置を示し、縦軸は電圧（信号レベル）を示している。
【００７７】
まず、オーバートラベル信号Ｚ＿ＯＴを生成する場合、原点検出部４２の第１受光素子４２１及び第２受光素子４２２は、端部位置パターン（３３、３４）を検出して、上述のように第１信号Ｚ１と第２信号Ｚ２を出力する。すなわち、原点検出部４２は、端部位置パターン（３３、３４）を検出して、当該検出結果に応じた信号レベルＬＶ２に第１信号Ｚ１及び第２信号Ｚ２を遷移させる。
ここでは、図３に示すように、スケール３を端部位置パターン３３、原点位置パターン３２、端部位置パターン３４の順に検出するように位置検出方向に沿って移動させた場合について説明する。
【００７８】
この場合、スケール３の位置ＰＬが第１受光素子４２１を通過した時において、図１２（ａ）に示すように、第１受光素子４２１は、端部位置パターン３３を検出していない位置になり、第１信号Ｚ１を信号レベルＬＶ２から信号レベルＬＶ１に遷移させる。また、第２受光素子４２２は、端部位置パターン３３を検出しているため、第２信号Ｚ２に信号レベルＬＶ２を出力している。なお、位置ＰＬは、図３のように、端部位置パターン３３の右端位置である。
【００７９】
また、位置ＰＬにおいて、２値化部６１は、第１信号Ｚ１を基準電圧Ｖ０により２値化した２値化信号Ｚ１ｄ（Ｌレベル）を出力し、２値化部６２は、第２信号Ｚ２を基準電圧Ｖ０により２値化した２値化信号Ｚ２ｄ（Ｈレベル）を出力する（図１２（ｂ））。
そして、位置ＰＬにおいて、ＸＯＲ回路６４は、２値化部６１から出力された２値化信号Ｚ１ｄ（Ｌレベル）と、２値化部６２から出力された２値化信号Ｚ２ｄ（Ｈレベル）とを排他的論理和演算して原点近傍信号Ｚ＿ＥＮの信号レベルをＬレベルからＨレベルに遷移させる（図１２（ｃ））。
また、位置ＰＬにおいて、ＮＡＮＤ回路６６は、２値化信号Ｚ１ｄ（Ｌレベル）と、２値化信号Ｚ２ｄ（Ｈレベル）とを否定論理積演算してオーバートラベル信号Ｚ＿ＯＴの信号レベルをＬレベルからＨレベルに遷移させる（図１２（ｄ））。
【００８０】
次に、位置Ｐ３において、第２受光素子４２２は、第２信号Ｚ２を信号レベルＬＶ２から信号レベルＬＶ１に遷移させる（図１２（ａ））。これにより、２値化部６２は、２値化信号Ｚ２ｄの信号レベルをＨレベルからＬレベルに遷移させる（図１２（ｂ））。
また、位置Ｐ３において、ＸＯＲ回路６４は、原点近傍信号Ｚ＿ＥＮの信号レベルをＨレベルからＬレベルに遷移させる（図１２（ｃ））。
位置Ｐ１から位置Ｐ３における動作は、図７と同様であるため、説明を省略する。
【００８１】
次に、位置Ｐ４において、第１受光素子４２１は、端部位置パターン３４を検出する位置になり、第１信号Ｚ１を信号レベルＬＶ１から信号レベルＬＶ２に遷移させる（図１２（ａ））。これにより、２値化部６１は、２値化信号Ｚ１ｄの信号レベルをＬレベルからＨレベルに遷移させる（図１２（ｂ））。
また、位置Ｐ４において、ＸＯＲ回路６４は、原点近傍信号Ｚ＿ＥＮの信号レベルをＬレベルからＨレベルに遷移させる（図１２（ｃ））。
【００８２】
次に、位置ＰＲにおいて、第２受光素子４２２は、端部位置パターン３４を検出する位置になり、第２信号Ｚ２を信号レベルＬＶ１から信号レベルＬＶ２に遷移させる（図１２（ａ））。これにより、２値化部６２は、２値化信号Ｚ２ｄの信号レベルをＬレベルからＨレベルに遷移させる（図１２（ｂ））。
また、位置ＰＲにおいて、ＸＯＲ回路６４は、原点近傍信号Ｚ＿ＥＮの信号レベルをＨレベルからＬレベルに遷移させる（図１２（ｃ））。
そして、位置ＰＲにおいて、ＮＡＮＤ回路６６は、オーバートラベル信号Ｚ＿ＯＴの信号レベルをＨレベルからＬレベルに遷移させる（図１２（ｄ））。
【００８３】
このように、原点信号生成部５０は、位置ＰＬから位置ＰＲまでの範囲で、オーバートラベル信号Ｚ＿ＯＴとして、Ｈレベルを出力する。すなわち、オーバートラベル信号Ｚ＿ＯＴの立ち上がりエッジ又は立ち下りエッジを検出することにより、オーバートラベル位置（ＰＬ、ＰＲ）を検出することができる。なお、位置ＰＬから位置Ｐ３までの範囲、及び、位置Ｐ４から位置ＰＲまでの範囲において、原点近傍信号Ｚ＿ＥＮの信号レベルがＨレベルに遷移されるが、これらの範囲において、原点信号Ｚが出力されることはないため、問題にならない。そのため、制御装置２は、これらの範囲における原点近傍信号Ｚ＿ＥＮを無視してもよい。
【００８４】
以上のように、本実施形態におけるエンコーダ１ａは、スケール３が位置情報パターン３１と原点位置ＰＺを示す原点位置パターン３２とを有し、位置情報検出部４１が位置情報パターン３１を検出した位置情報信号を出力する。また、原点検出部４２は、原点位置パターン３２を検出して、第１信号Ｚ１と第２信号Ｚ２とを出力する。そして、原点信号生成部５０は、第１信号Ｚ１と第２信号Ｚ２とに基づいて、原点位置ＰＺの近傍位置を示す原点近傍信号Ｚ＿ＥＮ、及び、原点位置ＰＺを示す原点信号Ｚを生成する。
これにより、本実施形態におけるエンコーダ１ａは、上記の各実施形態と同様に、原点位置ＰＺを高精度に検出することができる。
【００８５】
また、本実施形態におけるエンコーダ１ａは、スケール３が、位置検出に使用されるスケール３であって、位置情報パターン３１とスケール３の端部の位置を示す端部位置パターン（３３、３４）とを有する。また、位置情報検出部４１は、位置情報パターン３１を検出した位置情報信号を出力する。原点検出部４２（端部位置検出部）は、端部位置パターン（３３、３４）を検出して、第１信号Ｚ１と第２信号Ｚ２とを出力する。そして、原点信号生成部５０は、第１信号Ｚ１と第２信号Ｚ２とに基づいて、スケール３の位置情報を検出可能な範囲を示すオーバートラベル信号Ｚ＿ＯＴを生成する。
これにより、エンコーダ１ａは、自装置内でオーバートラベル信号Ｚ＿ＯＴを生成することができる。つまり、本実施形態におけるエンコーダ１ａは、オーバートラベル位置（ＰＬ、ＰＲ）を検出するセンサ（例、干渉計など）をエンコーダ１ａの外部に設ける必要がなく、簡易な構成により、オーバートラベル信号Ｚ＿ＯＴを生成することができる。よって、本実施形態におけるエンコーダ１ａは、オーバートラベル位置（ＰＬ、ＰＲ）を検出することができる。
【００８６】
また、本実施形態において、原点信号生成部５０は、第１信号Ｚ１と第２信号Ｚ２との否定論理積に基づいて、オーバートラベル信号Ｚ＿ＯＴを生成する。これにより、原点信号生成部５０は、ＮＡＮＤ回路６６を用いた簡易な論理回路によって、オーバートラベル信号Ｚ＿ＯＴを生成することができる。よって、本実施形態におけるエンコーダ１ａは、オーバートラベル位置（ＰＬ、ＰＲ）を検出することができる。
【００８７】
［第４の実施形態］
次に、第４の実施形態におけるエンコーダ１ａについて説明する。
図１３は、本実施形態における原点検出部４２及び原点信号生成部５０の構成を示す概略ブロック図である。
なお、本実施形態では、オーバートラベル信号Ｚ＿ＯＴを生成する構成が異なる点を除き、第３の実施形態と同様である。すなわち、本実施形態において、エンコーダ１ａ、ヘッド部４、及びスケール３の構成は、図１から図３に示される第１の実施形態における構成と同様である。また、本実施形態における原点信号アナログ処理部１０は、図８に示される第２の実施形態における構成と同様である。
また、図１３において、図１１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。
【００８８】
図１３において、原点信号処理部６０ａは、２値化部（６３、６７）を備えている。
２値化部６７は、２段階の閾値電圧（第１閾値電圧Ｖ１、第２閾値電圧Ｖ２）に基づいて、加算回路１２から出力された和算信号（Ｚ１＋Ｚ２）を２値化し、原点近傍信号Ｚ＿ＥＮ及びオーバートラベル信号Ｚ＿ＯＴの２種類の信号を生成する。すなわち、２値化部６７は、原点近傍信号Ｚ＿ＥＮを生成する場合に、和算信号（Ｚ１＋Ｚ２）を第２閾値電圧Ｖ２に基づいて２値化した２値化信号を生成する。ここで、第２閾値電圧Ｖ２は、第１閾値電圧Ｖ１より低い閾値電圧であり、例えば、上述した基準電圧（（ＬＶ１＋ＬＶ２）／２）である。２値化部６７は、生成した２値化信号を原点近傍信号Ｚ＿ＥＮとして出力する。
【００８９】
また、２値化部６７は、オーバートラベル信号Ｚ＿ＯＴを生成する場合に、和算信号（Ｚ１＋Ｚ２）を第２閾値電圧Ｖ１に基づいて２値化反転した２値化反転信号を生成する。ここで、第１閾値電圧Ｖ１は、第２閾値電圧Ｖ２より高い閾値電圧であり、例えば、上述した中信号レベル（ＬＶ１＋ＬＶ２）、及び高信号レベル（２ＬＶ２）の中間電圧（（ＬＶ１＋３ＬＶ２）／２）である。２値化部６７は、生成した２値化反転信号をオーバートラベル信号Ｚ＿ＯＴとして出力する。
【００９０】
なお、２値化部６７は、生成した原点近傍信号Ｚ＿ＥＮ及びオーバートラベル信号Ｚ＿ＯＴを並列して出力してもよいし、制御装置２から供給された制御指令又は制御信号に基づいて、原点近傍信号Ｚ＿ＥＮとオーバートラベル信号Ｚ＿ＯＴとを切り替えて出力する形態でもよい。
このように、原点信号生成部５０は、第１信号Ｚ１と第２信号Ｚ２とを和算処理した信号に基づいて、オーバートラベル信号Ｚ＿ＯＴを生成する。
【００９１】
次に、本実施形態におけるエンコーダ１ａの動作について説明する。
本実施形態におけるエンコーダ１ａにおいて、位置情報を生成する基本処理、原点信号Ｚの生成処理、及び、原点近傍信号Ｚ＿ＥＮの生成処理は、第２の実施形態における処理と同様である。本実施形態では、オーバートラベル信号Ｚ＿ＯＴを生成する処理が追加されている第２の実施形態と異なる。
【００９２】
図１４は、本実施形態における原点近傍信号Ｚ＿ＥＮの生成処理及びオーバートラベル信号Ｚ＿ＯＴの生成処理の一例を説明する波形図である。
図１４（ａ）は、原点検出部４２の検出信号である第１信号Ｚ１及び第２信号Ｚ２のスケール位置に対する電圧波形を示している。また、図１４（ｂ）は、和算信号（Ｚ１＋Ｚ２）のスケール位置に対する電圧波形を示している。また、図１４（ｃ）は、原点近傍信号Ｚ＿ＥＮのスケール位置に対する電圧波形を示している。また、図１４（ｄ）は、オーバートラベル信号Ｚ＿ＯＴのスケール位置に対する電圧波形を示している。
【００９３】
図１４（ａ）から図１４（ｃ）に示される波形は、位置Ｐ３から位置Ｐ４までの範囲において、図９（ａ）から図９（ｃ）に示される波形と同様である。位置ＰＬ側のスケール３の端部から位置Ｐ３までの範囲、及び、位置Ｐ４から位置ＰＲ側のスケール３の端部までの範囲における波形が図９（ａ）から図９（ｃ）に示される波形と異なるため、この範囲について説明する。
【００９４】
位置ＰＬ及び位置Ｐ３において、和算信号（Ｚ１＋Ｚ２）は、高信号レベル（２ＬＶ２）から中信号レベル（ＬＶ１＋ＬＶ２）への遷移と、中信号レベル（ＬＶ１＋ＬＶ２）から低信号レベル（２ＬＶ１）への遷移との２段階に遷移する（図１４（ｂ））。上述したように、２値化部６７は、２段階の閾値電圧（第１閾値電圧Ｖ１、第２閾値電圧Ｖ２）に基づいて、加算回路１２から出力された和算信号（Ｚ１＋Ｚ２）を２値化する。そのため、２値化部６７は、第１閾値電圧Ｖ１に基づいて和算信号（Ｚ１＋Ｚ２）を２値化し、位置Ｐ３において、原点信号Ｚ＿ＥＮの信号レベルをＨレベルからＬレベルに遷移させる（図１４（ｃ））。同様に、２値化部６７は、第２閾値電圧Ｖ２に基づいて和算信号（Ｚ１＋Ｚ２）を２値化反転し、位置ＰＬにおいて、オーバートラベル信号Ｚ＿ＯＴの信号レベルをＬレベルからＨレベルに遷移させる（図１４（ｄ））。
位置Ｐ４及び位置ＰＲにおいても、位置ＰＬ及び位置Ｐ３においてと同様の処理がされる。その結果、２値化部６７は、位置ＰＬから位置ＰＲまでの範囲で、オーバートラベル信号Ｚ＿ＯＴの信号レベルをＨレベルに遷移させる。
【００９５】
このように、原点信号生成部５０は、位置ＰＬから位置ＰＲまでの範囲で、オーバートラベル信号Ｚ＿ＯＴとして、Ｈレベルを出力する。すなわち、オーバートラベル信号Ｚ＿ＯＴの立ち上がりエッジ又は立ち下りエッジを検出することにより、オーバートラベル位置（ＰＬ、ＰＲ）を検出することができる。なお、位置ＰＬ側のスケール３の端部から位置Ｐ３までの範囲、及び、位置Ｐ４から位置ＰＲ側のスケール３の端部までの範囲において、原点近傍信号Ｚ＿ＥＮの信号レベルがＨレベルに遷移されるが、これらの範囲において、原点信号Ｚが出力されることはないため、問題にならない。そのため、制御装置２は、これらの範囲における原点近傍信号Ｚ＿ＥＮを無視してもよい。
【００９６】
以上のように、本実施形態におけるエンコーダ１ａは、原点信号生成部５０が、第１信号Ｚ１と第２信号Ｚ２とを和算処理した信号に基づいて、原点近傍信号Ｚ＿ＥＮを生成する。これにより、原点信号生成部５０は、加算回路１２と２値化部６７とを用いた簡易な回路によって、原点近傍信号Ｚ＿ＥＮを生成することができる。これにより、本実施形態におけるエンコーダ１ａは、第２の実施形態と同様に、本実施形態におけるエンコーダ１ａは、原点位置ＰＺを高精度に検出することができる。
【００９７】
また、本実施形態におけるエンコーダ１ａは、原点信号生成部５０が、第１信号Ｚ１と第２信号Ｚ２とを和算処理した信号に基づいて、オーバートラベル信号Ｚ＿ＯＴを生成する。これにより、原点信号生成部５０は、加算回路１２と２値化部６７とを用いた簡易な回路によって、オーバートラベル信号Ｚ＿ＯＴを生成することができる。そのため、本実施形態におけるエンコーダ１ａは、オーバートラベル位置（ＰＬ、ＰＲ）を検出するセンサ（例、干渉計など）をエンコーダ１ａの外部に設ける必要がなく、オーバートラベル位置（ＰＬ、ＰＲ）を検出することができる。
【００９８】
上記の各実施形態において、図２及び図３に示されるヘッド部４及びスケール３を適用する一例についで説明したが、ヘッド部４及びスケール３に他の変形例を適用することが可能である。なお、後述する各変形例を適用したエンコーダ１（１ａ）は、上記の各実施形態と同様に、原点位置ＰＺを高精度に検出することができる。
以下、ヘッド部４及びスケール３の変形例について説明する。
【００９９】
＜第１の変形例＞
図１５及び図１６は、ヘッド部４及びスケール３の第１の変形例の構成を示す図である。図１５及び図１６において、図２及び図３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。
【０１００】
図１５及び図１６に示すように、第１の変形例は、スケール３が、第１の原点トラック３５１と第２の原点トラック３５２との２つの原点トラック３５を有している点がことなる。すなわち、原点トラック３５は、第１の原点トラック３５１と第２の原点トラック３５２を有している。この２つの原点トラック（３５１、３５２）は、位置情報パターン３１を間に配置するように、位置情報パターン３１とスケール位置検出方向に平行に配置されている。
【０１０１】
第１の原点トラック３５１には、原点位置パターン３２１及び端部位置パターン（３３１、３４１）が形成されている。すなわち、原点位置パターン３２１と端部位置パターン（３３１、３４１）とは、同じトラック（原点トラック３５１）に形成されている。
また、第２の原点トラック３５２には、原点位置パターン３２２及び端部位置パターン（３３２、３４２）が形成されている。すなわち、原点位置パターン３２２と端部位置パターン（３３２、３４２）とは、同じトラック（原点トラック３５２）に形成されている。
【０１０２】
原点位置パターン３２は、原点位置ＰＺを中心に対称に形成されている第１の原点位置パターン３２１と第２の原点位置パターン３２２とを有している。
端部位置パターン３３は、スケール３の一方の端部位置（ＰＬ）を検出するためのパターンであり、端部位置パターン３３１及び端部位置パターン３３２を有している。
端部位置パターン３４は、スケール３の他方の端部位置（ＰＲ）を検出するためのパターンであり、端部位置パターン３３１及び端部位置パターン３３２を有している。
【０１０３】
第１受光素子４２１は、第１の原点位置パターン３２１及び端部位置パターン（３３１、３４１）を透過した光を検出して第１信号Ｚ１を生成し、生成した第１信号Ｚ１を出力する。
第１受光素子４２２は、第２の原点位置パターン３２２及び端部位置パターン（３３２、３４２）を透過した光を検出して第２信号Ｚ２を生成し、生成した第２信号Ｚ２を出力する。
【０１０４】
ここで、第１受光素子４２１と第２受光素子４２２とは、図１６に示すように、第１信号Ｚ１と第２信号Ｚ２とが原点位置ＰＺに対して互いに異なる信号レベルに遷移する信号になるように配置されている。すなわち、第１受光素子４２１は第１の原点位置パターン３２１の位置ＰＲ側の境界を検出する位置に配置され、第２受光素子４２２は第２の原点位置パターン３２２の位置ＰＬ側の境界を検出する位置に配置されている（図１６参照）。
【０１０５】
以上のように、第１の変形例では、第１の原点位置パターン３２１と第２の原点位置パターン３２２が、原点位置ＰＺを中心に対称に形成されている。これにより、スケール３が光源４３からの照射光軸を中心に回転した位置ズレが発生し場合であっても、正確に原点位置ＰＺを検出することができる。また、第１の原点位置パターン３２１及び第２の原点位置パターン３２２の位置検出方向の長さを変更することにより、上述した間隔Ｌ１及び間隔Ｌ２を変更できる。そのため、第１の変形例では、原点近傍の範囲を任意に変更することができる。
また、第１の変形例では、端部位置パターン３３１及び端部位置パターン３３２の位置検出方向におけるパターンの位置を一致させて形成することにより、図１２（ａ）の波形における位置ＰＬと位置Ｐ３を一致させることができる。また、端部位置パターン３４１及び端部位置パターン３４２の位置検出方向におけるパターンの位置を一致させて形成することにより、図１２（ａ）の波形における位置Ｐ４と位置ＰＲを一致させることができる。
これにより、図１２（ｃ）の位置ＰＬから位置Ｐ３までの範囲、及び、位置Ｐ４から位置ＰＲまでの範囲において、原点近傍信号Ｚ＿ＥＮの信号レベルがＨレベルに遷移されることを防止することができる。
【０１０６】
＜第２の変形例＞
図１７は、ヘッド部４及びスケール３の第２の変形例の構成を示す図である。
第２の変形例は、第１の変形例における第１受光素子４２１と第２受光素子４２２との配置を変更した変形例である。
図１７に示すように、第２の変形例では、第１受光素子４２１は第１の原点位置パターン３２１の位置ＰＬ側の境界を検出する位置に配置され、第２受光素子４２２は第２の原点位置パターン３２２の位置ＰＲ側の境界を検出する位置に配置されている。第１受光素子４２１及び第２受光素子４２２は、原点位置ＰＺを中心に対称に配置されている。
また、端部位置パターン３３１及び端部位置パターン３３２の位置検出方向におけるパターンの位置をずらして形成することにより、図１２（ａ）の波形における位置ＰＬと位置Ｐ３を一致させることができる。また、端部位置パターン３４１及び端部位置パターン３４２の位置検出方向におけるパターンの位置をずらして形成することにより、図１２（ａ）の波形における位置Ｐ４と位置ＰＲを一致させることができる。
これにより、図１２（ｃ）の位置ＰＬから位置Ｐ３までの範囲、及び、位置Ｐ４から位置ＰＲまでの範囲において、原点近傍信号Ｚ＿ＥＮの信号レベルがＨレベルに遷移されることを防止することができる。
【０１０７】
＜第３の変形例＞
図１８は、ヘッド部４及びスケール３の第３の変形例の構成を示す図である。
第３の変形例は、上記の各実施形態における透過型の検出方式を反射型の検出方式に変更した変形例である。
図１８において、ヘッド部４は、位置情報検出部４１、原点検出部４２（４２１、４２２）、光源４３、レンズ４４、インデックス格子４５、及び原点用スリット４６を備えている。
【０１０８】
スケール３は、第１の実施形態と同様のパターンが形成されているが、光源４３から照射された光を反射するように形成されている。
インデックス格子４５は、レンズ４４と位置情報パターン３１との間に配置されている。インデックス格子４５は、例えば、所定のピッチで格子状のパターンが形成された回折格子であって、位置検出方向に沿って周期的に形成された回折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４５は、レンズ４４を透過した平行光を受光し、回折光を位置情報パターン３１に出射する。
位置情報検出部４１及び原点検出部４２（４２１、４２２）は、スケール３の反射光を受光するため、スケール３のパターン面に対向して配置されている。位置情報検出部４１は、上述した回折光の反射光を受光して、位置情報信号を出力する。
【０１０９】
原点用スリット４６は、レンズ４４と原点トラック３５との間に配置され、原点検出部４２（４２１、４２２）が第１信号Ｚ１及び第２信号Ｚ２が急峻なエッジを持った信号を出力できるように機能する。
【０１１０】
以上のように、第３の変形例では、インデックス格子４５を備えるため、高精度に位置情報を検出することができる。また、原点用スリット４６により急峻なエッジを持った第１信号Ｚ１及び第２信号Ｚ２を得ることができる。これにより、第３の変形例を適用したエンコーダ１（１ａ）は、原点位置ＰＺを高精度に検出することができる。
【０１１１】
＜第４の変形例＞
図１９は、ヘッド部４及びスケール３の第４の変形例の構成を示す図である。
第４の変形例は、波長変調による検出方式を適用した変形例である。なお、第４の変形例において、原点位置パターン３２及び端部位置パターン（３３、３４）の検出方式は、上記の各実施形態と同様である。
図１５において、ヘッド部４は、光源部４０、インデックス格子４５、一対のミラー４８ａ、４８ｂ、位置情報検出部４１、及びガラスブロック４７を有する。
【０１１２】
光源部４０は、変調部４９、光源４３、レンズ４４を含む。
変調部４９は、例えば、光源４３に供給される電流を変化させることによって、光源４３から出射される光の波長を周期的に変化させる。変調部４９は、例えば、光源４３から出射される光の波長λ＝８５０ｎｍを、Δλ＝±５ｎｍ分だけ変化させることができる。つまり、変調部４９は、光源４３から出射される光の波長をλ＝８４５〜８５５ｎｍの範囲で変化させることができる。
光源４３は、例えばレーザ光を出射するレーザ素子であって、変調部４９により変調されたコヒーレントな光を−Ｙ軸方向に向けて出射する。
レンズ４４は、光源４３から出射された光を受光し、平行光に変換する。
【０１１３】
インデックス格子４５は、光源部４０から出射された光を受光し、異なる位置から第１の光ＬＬ１および第２の光ＬＬ２を出射する。例えば、インデックス格子４５は、所定のピッチで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を有する透過型の回折格子である。インデックス格子４５は、レンズ４４を透過した平行光を受光し、複数の回折光を出射する。
インデックス格子４５によって回折された回折光のうち、レンズ４４からインデックス格子４５にそのまま入射し、インデックス格子４５から出射した光を第１の光ＬＬ１とし、ガラスブロック４７を透過後、インデックス格子４５から出射した光を第２の光ＬＬ２とする。ここで、第１の光ＬＬ１は、インデックス格子４５から所定の回折角で−Ｘ軸方向側に回折された−１次回折光であって、第２の光ＬＬ２は、インデックス格子４５から所定の回折角で＋Ｘ軸方向側に回折された＋１次回折光である。
【０１１４】
ミラー４８ａ、４８ｂは、インデックス格子４５から出射された第１の光ＬＬ１と第２の光ＬＬ２が、位置情報パターン３１において重なるように、第１の光ＬＬ１と第２の光ＬＬ２の進行方向を変える光学部材である。図１９に示す通り、ミラー４８ａ、４８ｂは、インデックス格子４５と位置情報パターン３１との間に配置され、それぞれの反射面が、インデックス格子４５と位置情報パターン３１の面方向（入射面方向又はＸ−Ｚ軸方向）と直交する方向（Ｙ−Ｚ軸方向）に、向かい合って配置されている。ミラー４８ａは、インデックス格子４５から出射された第１の光ＬＬ１を、ミラー４８ｂは、第２の光ＬＬ２を、位置情報パターン３１に向けて、それぞれ反射させる。なお、第４の変形例を適用したエンコーダ１（１ａ）は、ミラー４８ａ、４８ｂのうち少なくとも一方に代えて、インデックス格子４５から出射された第１の光ＬＬ１と第２の光ＬＬ２が、位置情報パターン３１において重なるように、第１の光ＬＬ１と第２の光ＬＬ２の進行方向を変える透過型の回折格子を利用することもできる。
【０１１５】
位置情報パターン３１は、第１の光ＬＬ１と第２の光ＬＬ２が重なる位置に配置され、光源部４０、インデックス格子４５、ミラー４８ａ、４８ｂ、位置情報検出部４１およびガラスブロック４７に対して相対的に変位する移動体に設けられた回折格子である。位置情報パターン３１は、この変位による移動方向（Ｘ軸方向）に沿って周期的に形成された回折パターンが形成された回折格子である。位置情報パターン３１に入射した第１の光ＬＬ１および第２の光ＬＬ２は、一部が重なり合い、干渉する。
位置情報パターン３１は、例えば、透過型の回折格子であって、第１の光ＬＬ１および第２の光ＬＬ２に基づく干渉光を回折し、同一方向（−Ｙ軸方向）、すなわち位置情報検出部４１に向けて出射する。
【０１１６】
このように、インデックス格子４５、ミラー４８ａ、４８ｂおよび位置情報パターン３１は、位置情報パターン３１に入射した第１の光ＬＬ１および第２の光ＬＬ２が干渉するような位置関係で配置されている。また、インデックス格子４５、ミラー４８ａ、４８ｂおよび位置情報パターン３１は、インデックス格子４５を出射してから位置情報パターン３１に入射するまでの、第１の光ＬＬ１の光路長と第２の光ＬＬ２の光路長とが等しくなる位置関係を有する。
【０１１７】
位置情報検出部４１は、位置情報パターン３１から出射した干渉光を受光し、干渉光の干渉強度を示す光電変換信号を出力する。この位置情報検出部４１において変換された光電変換信号は、図示しない位置情報パターン３１の移動量検出装置に出力される。なお、位置情報パターン３１は、透過型に限られず、例えば、反射型の回折格子であってもよく、この場合、位置情報検出部４１は、反射光を受光できる位置に配置されることになる。
【０１１８】
ガラスブロック４７は、光源部４０とインデックス格子４５との間の、第１の光ＬＬ１の光路上あるいは第２の光ＬＬ２の光路上のいずれか一方に配置され、レンズ４４から入射した平行光の一部を透過する。ガラスブロック４７は、所定の屈折率Ｎ１を有し、レンズ４４から出射される平行光の進行方向（Ｙ軸方向）に、所定の厚さＤを有する。
本実施の形態において、ガラスブロック４７は、第２の光ＬＬ２の光路上に配置される。
これにより、ガラスブロック４７を透過する第２の光ＬＬ２の光路長は、この屈折率Ｎ１および厚さＤの大きさに応じて、空気中を透過する第１の光ＬＬ１の光路長に比べて長くなる。つまり、第２の光ＬＬ２の光源４３から位置情報パターン３１における第２の光路の光路長は、第１の光ＬＬ１の光源４３から位置情報パターン３１における第１の光路の光路長に比べて長くなる。ここで、光路長とは、空間的な距離（行路）に屈折率をかけた光学的距離である。
【０１１９】
このように、光源４３から出射された変調光に基づく第１の光ＬＬ１および第２の光ＬＬ２が、位置情報パターン３１に干渉した状態で所定の位相差を有することにより、ヘッド部４は、位置情報パターン３１上に、移動方向（Ｘ軸方向）に周期的に変化する干渉縞を得ることができる。なお、干渉縞の周期的な変化は、変調部４９により変調された波長の周期的な変化に基づくものであって、位置情報検出部４１により得られる光電変換信号は、位置情報パターン３１の移動情報（位置情報）を変調部４９による波長の変調信号で変調したもので表される。したがって、位置情報検出部４１により得られる光電変換信号は、位置情報パターン３１の移動情報（位置情報）と、光源４３から出射される変調光の周期的な変化の双方に基づくものであり、この光電変換信号に基づき、既知である変調部４９の変調情報を利用して、位置情報パターン３１の移動情報（位置情報）を得ることができる。
【０１２０】
次に、第４の変形例におけるヘッド部４による干渉光検出方法の一例について説明する。
変調部４９により光の波長が変調された変調光は、光源４３から−Ｙ軸方向に出射される。光源４３から出射された変調光は、レンズ４４を透過して平行光に変換される。レンズ４４により変換された平行光は、一部がそのままインデックス格子４５に入射し、インデックス格子４５によって第１の光ＬＬ１に回折される。
この第１の光ＬＬ１は、インデックス格子４５から−Ｘ軸方向側に偏向して出射する。
一方、レンズ４４から出射した平行光の他の一部は、ガラスブロック４７を透過し、インデックス格子４５に入射する。ガラスブロック４７を介してインデックス格子４５を透過した光は、インデックス格子４５により第２の光ＬＬ２に回折される。この第２の光ＬＬ２は、インデックス格子４５から＋Ｘ軸方向側に偏向して出射する。なお、第１の光ＬＬおよび第２の光ＬＬ２は、インデックス格子４５の異なる位置から出射している。
【０１２１】
インデックス格子４５から出射した第１の光ＬＬ１は、ミラー４８ａによって＋Ｘ軸方向側に偏向して反射され、位置情報パターン３１に入射する。一方、インデックス格子４５から出射した第２の光ＬＬ２は、ミラー４８ｂによって−Ｘ軸方向側に偏向して反射され位置情報パターン３１に入射する。
位置情報パターン３１に入射した第１の光ＬＬ１および第２の光ＬＬ２は、位置情報パターン３１の回折パターン上において一部が重なり合っており、位置情報パターン３１上には周期的に変化する干渉縞が形成される。
【０１２２】
位置情報パターン３１に入射した第１の光ＬＬ１および第２の光ＬＬ２は、ともに、位置情報パターン３１により−Ｙ軸方向に回折される。位置情報パターン３１を出射した第１の光ＬＬ１および第２の光ＬＬ２に基づく干渉光は、位置情報検出部４１に入射し、干渉光の干渉強度を示す光電変換信号に変換される。
位置情報パターン３１が移動した場合、位置情報パターン３１に入射した第１の光ＬＬ１および第２の光ＬＬ２の干渉状態が変化し、位置情報検出部４１に入射する光の光量が正弦波状に変化する。
【０１２３】
以上のように、第４の変形例を適用したエンコーダ１（１ａ）は、スケール３のうち少なくとも位置情報パターン３１に照射する光を変調する変調部４９を備えている。これにより、第４の変形例を適用したエンコーダ１（１ａ）は、高精度に位置情報を検出することができる。
【０１２４】
＜第５の変形例＞
図２０は、ヘッド部４及びスケール３の第５の変形例の構成を示す図である。
第５の変形例は、第４の変形例の波長変調による検出方式を反射型に適用した変形例である。なお、第５の変形例において、位置情報検出部４１が、第１の位置情報検出部４１１と第２の位置情報検出部４１２との２つ検出部を有している点を除き、第４の変形例と同様である。したがって、第５の変形例を適用したエンコーダ１（１ａ）は、第４の変形例と同様に、高精度に位置情報を検出することができる。
【０１２５】
［第５の実施形態］
次に、第５の実施形態における駆動システムについて説明する。
図２１は、本実施形態における駆動システム１００の構成を示す概略ブロック図である。この図において、図１及び図１０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。
本実施形態は、上記の各実施形態におけるエンコーダ１（１ａ）を使用して、駆動対象を駆動する駆動システム１００である。なお、本実施形態では、駆動対象の一例としてステージ６を駆動する駆動システム１００について説明する。
【０１２６】
図２１において、駆動システム１００は、エンコーダ１（１ａ）、制御装置２、ステージ６、及び駆動部７を備えている。
エンコーダ１（１ａ）は、スケール３、ヘッド部４、及びエンコーダ処理部５を備えている。
【０１２７】
ステージ６（駆動対象）は、例えば、スケール３に固定されており、駆動部７によって駆動される。
駆動部７は、ステージ６をスケール３における位置検出方向に相対的に駆動する。
制御装置２は、制御信号線Ｃ１を介してエンコーダ１（１ａ）のエンコーダ処理部５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１（１ａ）は、上述した位置情報、原点信号Ｚ、原点近傍信号Ｚ＿ＥＮ、及びオーバートラベル信号Ｚ＿ＯＴを制御装置２に供給する。
また、制御装置２は、制御信号線Ｃ２を介して駆動部７と接続されている。制御装置２は、この制御信号線Ｃ２を介して駆動部７を制御する。
【０１２８】
制御装置２は、エンコーダ１（１ａ）によって検出されたステージ６の位置情報に基づいて駆動部７を制御する制御部２１を有している。すなわち、制御部２１は、エンコーダ１（１ａ）から供給されたステージ６の位置情報に基づいて、ステージ６をスケール３における位置検出方向に相対的に駆動させる駆動部７を制御する。
制御部２１は、原点近傍信号Ｚ＿ＥＮに基づいて、ステージ６の位置が原点位置ＰＺの近傍であるか否かを判定し、原点位置ＰＺの近傍であると判定した場合に、原点信号Ｚに基づいて原点位置ＰＺを検出する。
これにより、エンコーダ１（１ａ）が生成した原点近傍信号Ｚ＿ＥＮにより、原点近傍位置を検出できるため、本実施形態における駆動システム１００は、外乱などのノイズによる原点位置ＰＺの誤検出を低減することができる。また、原点近傍位置を検出するセンサをエンコーダ１（１ａ）の外部（例、干渉計など）に設ける必要がなく、本実施形態における駆動システム１００は、簡易な構成により、高精度に原点位置ＰＺを検出することができる。
【０１２９】
また、制御部２１は、ステージ６の位置が原点位置ＰＺの近傍であると判定した場合に、駆動部７にステージ６を駆動する速度を低減させる。
これにより、本実施形態における駆動システム１００は、高精度に原点位置ＰＺを検出することができる。
【０１３０】
また、制御部２１は、オーバートラベル信号Ｚ＿ＯＴに基づいてステージ６の位置が駆動可能な範囲外であるか否かを判定し、ステージ６の位置が駆動可能な範囲外であると判定した場合に、駆動部７に駆動を停止させる。
これにより、本実施形態における駆動システム１００は、エンコーダ１ａが生成したオーバートラベル信号Ｚ＿ＯＴに基づいてオーバートラベル位置（ＰＬ、ＰＲ）を検出することができる。そのため、オーバートラベル位置（ＰＬ、ＰＲ）を検出するセンサをエンコーダ１ａの外部に設ける必要がなく、本実施形態における駆動システム１００は、簡易な構成により、ステージ６を安全に駆動することができる。
【０１３１】
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、エンコーダ処理部５（制御部）は、生成したオーバートラベル信号Ｚ＿ＯＴを外部の制御装置２に出力する形態を説明したが、オーバートラベル信号Ｚ＿ＯＴに基づいてオーバートラベル情報を生成し、生成したオーバートラベル情報を外部の制御装置２に出力する形態でもよい。また、エンコーダ処理部５は、位置情報信号に基づいて算出された位置情報と、このオーバートラベル情報と、を外部の制御装置２に出力する形態でもよい。
【０１３２】
また、上記の各実施形態において、エンコーダ処理部５は、生成した原点近傍信号Ｚ＿ＥＮを外部の制御装置２に出力する形態を説明したが、原点近傍信号Ｚ＿ＥＮに基づいて原点近傍情報を生成し、生成したオーバートラベル情報を外部の制御装置２に出力する形態でもよい。また、エンコーダ処理部５は、位置情報信号に基づいて算出された位置情報と、この原点近傍情報と、を外部の制御装置２に出力する形態でもよい。
【０１３３】
また、上記の各実施形態において、スケール３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３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、原点信号Ｚと原点近傍信号Ｚ＿ＥＮとは、常に出力される形態を説明したが、エンコーダ処理部５が原点近傍信号Ｚ＿ＥＮに基づいて原点信号Ｚの出力を停止させる制御を行う形態でもよい。なお、上記の各実施形態において、生成した原点近傍信号Ｚ＿ＥＮは、原点近傍位置Ｐ１、Ｐ２でＨレベルからＬレベルに遷移する形態でもよい。また、上記の各実施形態において、生成したオーバートラベル信号Ｚ＿ＯＴは、オーバートラベル位置（ＰＬ、ＰＲ）でＨレベルからＬレベルに遷移する形態でもよい。
【０１３４】
また、上記の各実施形態において、位置情報パターン３１にインクリメンタルパターンを用いる形態を説明したが、アブソリュートパターンを用いる形態でもよいし、アブソリュートパターンとインクリメンタルパターンを併用する形態でもよい。
【０１３５】
また、上記の各実施形態において、原点位置ＰＺ及びオーバートラベル位置（ＰＬ、ＰＲ）を制御装置２が検出する形態を説明したが、エンコーダ１（１ａ）の内部で検出して、制御装置２に出力する形態でもよい。
また、上記の各実施形態において、ヘッド部４が固定され、スケール３が変位方向に移動する形態を説明したが、スケール３が固定され、ヘッド部４が変位方向に移動する形態でもよい。
【０１３６】
また、上記の第３の変形例において、原点用スリット４６を用いて、第１信号Ｚ１及び第２信号Ｚ２の出力の立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジを急峻にさせる形態を説明したが、他の方式によって、エッジを急峻にさせる形態でもよい。
また、上記の第５の実施例において、ステージ６を駆動する駆動システム１００にエンコーダ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、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駆動システムに適用してもよい。
【０１３７】
上述のエンコーダ１（１ａ）及び制御装置２は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述したエンコーダ１（１ａ）及び制御装置２の処理過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１３８】
１，１ａ…エンコーダ、２…制御装置、３…スケール、５…エンコーダ処理部、６…ステージ、７…駆動部、２１…制御部、４１…位置情報検出部、４２…原点検出部、５０…原点信号生成部、３１…位置情報パターン、３２，３２１，３２２…原点位置パターン、３３，３４，３３１，３３２，３４１，３４２…端部位置パターン、１００…駆動システム
【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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【図２１】
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