(57)【要約】【課題】回折干渉光を利用して検出精度を向上させた絶対位置の検出を可能とし、設計・開発・製造等を容易にすることができるリニアエンコーダ、リニアモータ、リニアモータシステム、メインスケール及びリニアエンコーダの製造方法を提供すること。【解決手段】エンコーダ１００は、光学メイン格子Ｌが形成された帯状の２以上のトラックＴを測定軸方向Ｘが長手となるように有するメインスケール１１０と、メイン格子Ｌと回折干渉光学系を構成するようにメインスケール１１０に対向して測定軸方向Ｘで相対移動可能に配置され、光学的な２以上のインデックス格子Ｇ１，Ｇ２が形成されたインデックススケール１２０と、を備え、少なくとも１のトラックＴのメイン格子Ｌに含まれる複数のスリットＳＬは、そのピッチｐＬが１以上の他のトラックＴにおけるスリットＳＬのピッチＰＬと等しくなるように、測定軸方向Ｘに垂直な方向Ｙから所定の傾斜角度θＡ，θＢで傾斜して形成される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学的なメイン格子がそれぞれ形成された帯状の２以上のトラックを測定軸方向が長手となるように有するメインスケールと、
前記メイン格子と回折干渉光学系を構成するように前記メインスケールに対向し、かつ前記メインスケールと前記測定軸方向で相対移動可能に配置され、光学的な２以上のインデックス格子が形成されたインデックススケールと、
を備え、
少なくとも１の前記トラックのメイン格子に含まれる複数のスリットは、該トラックにおけるスリットのピッチが１以上の他の前記トラックにおけるスリットのピッチと等しくなるように、前記測定軸方向に垂直な方向から所定の傾斜角度で傾斜して形成されることを特徴とする、リニアエンコーダ。
【請求項２】
前記少なくとも１のトラックのメイン格子と該メイン格子に対応する少なくとも１の前記インデックス格子との間のギャップは、前記他のトラックのメイン格子と該メイン格子に対応する少なくとも１の前記インデックス格子との間のギャップと等しいことを特徴とする、請求項１に記載のリニアエンコーダ。
【請求項３】
前記少なくとも１のトラックのスリットにおける前記傾斜角度は、前記他のトラックのスリットにおける前記傾斜角度と異なることを特徴とする、請求項１又は２に記載のリニアエンコーダ。
【請求項４】
前記少なくとも１のトラックのスリットにおける傾斜方向は、該トラックに隣接する他のトラックのスリットにおける傾斜方向に対して逆の方向であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のリニアエンコーダ。
【請求項５】
前記トラックのメイン格子に含まれる複数のスリットは、反射スリットであり、
１の当該メイン格子に対応する２の前記インデックス格子は、前記メインスケールの同一面側に配置されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のリニアエンコーダ。
【請求項６】
移動体をガイドレールに沿って移動させるモータ部と、
前記ガイドレールが延長形成された測定軸方向における前記移動体の位置を測定するリニアエンコーダと、
を備え、
前記リニアエンコーダは、
前記ガイドレールに沿って配置され、光学的なメイン格子がそれぞれ形成された帯状の２以上のトラックを前記測定軸方向が長手となるように有するメインスケールと、
前記メイン格子と回折干渉光学系を構成するように前記メインスケールに対向し、かつ前記メインスケールと前記測定軸方向で相対移動可能に前記移動体に配置され、光学的な２以上のインデックス格子が形成されたインデックススケールと、
を備え、
少なくとも１の前記トラックのメイン格子に含まれる複数のスリットは、該トラックにおけるスリットのピッチが１以上の他の前記トラックにおけるスリットのピッチと等しくなるように、前記測定軸方向に垂直な方向から所定の傾斜角度で傾斜して形成されることを特徴とする、リニアモータ。
【請求項７】
移動体をガイドレールに沿って移動させるモータ部と、
前記ガイドレールが延長形成された測定軸方向における前記移動体の位置を測定するリニアエンコーダと、
前記リニアエンコーダが検出した位置に基づいて、前記モータ部を制御する制御部と、
を備え、
前記リニアエンコーダは、
前記ガイドレールに沿って配置され、光学的なメイン格子がそれぞれ形成された帯状の２以上のトラックを前記測定軸方向が長手となるように有するメインスケールと、
前記メイン格子と回折干渉光学系を構成するように前記メインスケールに対向し、かつ前記メインスケールと前記測定軸方向で相対移動可能に前記移動体に配置され、光学的な２以上のインデックス格子が形成されたインデックススケールと、
を備え、
少なくとも１の前記トラックのメイン格子に含まれる複数のスリットは、該トラックにおけるスリットのピッチが１以上の他の前記トラックにおけるスリットのピッチと等しくなるように、前記測定軸方向に垂直な方向から所定の傾斜角度で傾斜して形成されることを特徴とする、リニアモータシステム。
【請求項８】
光学的な２以上のインデックス格子が形成されたインデックススケールと対向して測定軸方向で相対移動可能に配置されてリニアエンコーダに使用された場合に、前記インデックス格子と回折干渉光学系を形成する光学的なメイン格子がそれぞれ形成された帯状の２以上のトラックを有し、
少なくとも１の前記トラックのメイン格子に含まれる複数のスリットは、該トラックにおけるスリットのピッチが１以上の他の前記トラックにおけるスリットのピッチと等しくなるように、前記測定軸方向に垂直な方向から所定の傾斜角度で傾斜して形成されることを特徴とする、メインスケール。
【請求項９】
光学的なメイン格子がそれぞれ形成された帯状の２以上のトラックを測定軸方向が長手となるように有するメインスケールと、前記メイン格子と回折干渉光学系を構成するように、前記メインスケールに対向しかつ前記メインスケールと前記測定軸方向で相対移動可能に配置され、光学的な２以上のインデックス格子が形成されたインデックススケールと、
を有するリニアエンコーダの製造方法であって、
前記２以上のトラックそれぞれのメイン格子における前記測定軸方向に並べられる複数のスリットの数を、所望の周期信号が得られるように決定するスリット数決定ステップと、
少なくとも１の前記トラックのメイン格子に含まれる複数のスリットについて、該トラックにおけるスリットのピッチが１以上の他の前記トラックにおけるスリットのピッチと等しくなるように、前記測定軸方向に垂直な方向に対して傾斜する傾斜角度を設定する傾斜角度設定ステップと、
前記少なくとも１のトラックの前記複数のスリットを、前記傾斜角度で形成するスリット形成ステップと、
を有することを特徴とする、リニアエンコーダの製造方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１のトラックのメイン格子と該メイン格子に対応する少なくとも１の前記インデックス格子との間のギャップが、前記他のトラックのメイン格子と該メイン格子に対応する少なくとも１の前記インデックス格子との間のギャップと等しくなるように、前記インデックススケールを配置するインデックススケール配置ステップを更に有することを特徴とする、請求項９に記載のリニアエンコーダの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リニアエンコーダ、リニアモータ、リニアモータシステム、メインスケール及びリニアエンコーダの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体の位置や速度等の物理量を測定するために、エンコーダが使用される。
このエンコーダは、移動体の移動方向に応じて、主に回転型（以下「ロータリ」ともいう。）と直線型（以下「リニア」ともいう。）に大別される。
【０００３】
ロータリエンコーダは、回転位置検出装置等ともいわれ、移動体（回転体）の位置（角度）や速度（回転速度）等を検出する。一方、リニアエンコーダは、直線位置検出装置等ともいわれ、移動体の位置や速度等を検出する。
【０００４】
一方、エンコーダは、検出原理等に応じて、非接触型であれば「磁気式（レゾルバを含む。）」と「光学式」とに大別される。磁気式エンコーダは、光学式エンコーダに比べて、例えば耐環境性能等が優れている特性を有する。光学式エンコーダは、磁気式エンコーダに比べて、例えば位置分解性能等が優れている特性を有する。また、両者の特性を有するように、磁気及び光の両者を利用したエンコーダ（「ハイブリッド式」ともいう。）も開発されている。
【０００５】
更に、エンコーダは、位置検出方法等に応じて、インクリメンタル型（以下「インクレ」ともいう。）と、アブソリュート型（以下「アブソ」ともいう。）に大別される。インクレ型エンコーダは、主に、移動体の原点位置からの相対位置を検出する。具体的には、インクレ型エンコーダでは、予め原点位置を検出し、その原点位置からの移動量に応じたパルス信号等の周期信号を取得し、その周期信号を積算等の処理を行うことで位置等を検出する。一方、アブソ型エンコーダは、絶対値エンコーダともいわれ、移動体の絶対位置を検出する。
【０００６】
上記様々な種類のエンコーダは、使用用途に必要とされる特性に応じて、各形式のエンコーダが適宜選択されて使用される。特に、エンコーダは、例えば位置制御や速度制御などの制御を行うサーボモータ（リニアモータ及びロータリモータ等を含む。）等にとって、現在位置等を把握する上で重要な役割を担う。換言すれば、モータに対して選定されて使用されるエンコーダの性能や特性は、そのモータの性能や特性をも左右しえる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−１４９１６号公報
【特許文献２】特開平６−３４７２９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以下、光学式エンコーダについて説明する。
光学式エンコーダとして、複数のスリット（反射型及び透過型を含む。）で形成された格子を利用したものが開発されている。この光学格子を利用したエンコーダは、単に格子を透過又は反射した光を利用する「幾何光学型」と、複数の格子による回折干渉光を利用する「回折干渉光学型」とに大別される（特許文献１，２参照。）。
【０００９】
幾何光学型エンコーダは、格子を形成するスリットにより反射又は透過した光を回折干渉させずに受光し、その受光回数等により位置変化等を特定する。この幾何光学型エンコーダでは、１の格子のスリット間隔（以下「ピッチｐ」ともいう。）を一定にした場合、その格子と他の格子又は受光部等との間の距離（以下「ギャップｇ」ともいう。）が長くなるほど、検出精度が低下しやすいという特性を有する。
【００１０】
一方、回折干渉光学型エンコーダは、複数の格子による回折干渉光を利用し、その回折干渉光の受光回数等により位置変化等を特定する。よって、この回折干渉光学型エンコーダは、幾何光学型エンコーダよりもＳ／Ｎ比（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）を高めることができる。そればかりか、回折干渉光学型エンコーダは、ギャップｇを比較的長く設定したとしても、検出精度に影響しにくいという特性を有する。このことは、構成部品同士の機械的干渉が生じる可能性を低減して、衝撃などの耐環境性能を向上させることができることも意味する。このように回折干渉光学型エンコーダは、幾何光学型エンコーダに比べて有利な点が多い。
【００１１】
しかし、回折干渉光学型エンコーダでは、回折干渉光学系を構成する必要があるため、複数の格子（回折格子）それぞれにおけるピッチｐと、各格子の間隔であるギャップｇとが適切な値に設定されることになる。このピッチｐとギャップｇとの関係は、エンコーダ自体の開発や製造における制約となる。つまり、ピッチｐ又はギャップｇを適切な値から変更すれば、回折干渉光の質が低下して検出する周期信号のＳ／Ｎ比が低下してしまう。一方、ピッチｐ又はギャップｇを適切な値に維持するためには、更にピッチｐ及びギャップｇと共に周期信号の周期数（スリット本数に対応して変化）やスリットの形成位置等をも考慮して回折干渉光学系を設計・開発する必要がある。従って、自由度が低下して設計・開発が容易でなく、また、回折干渉光学系毎に調整が必要なため製造も容易でない。
【００１２】
この設計・開発・製造への制約は、特に、アブソ型エンコーダのように複数の周期信号を得るために複数セットの回折干渉光学系を使用する場合、各回折干渉光学系のセット毎に設計・開発・製造する必要があるため、一層大きくなる。
【００１３】
一方、回折干渉光学系を使用したアブソ型のリニアエンコーダを設計開発することは、一層難しい。具体的には、回折干渉光学系を形成するには、格子におけるピッチは十分に短い必要があるので、リニアエンコーダを形成する場合、その測定範囲の全長にわたって、十分に短いピッチで格子を形成する必要がある。その結果、アブソ型エンコーダ作成時に必要となる周期数の少ない周期信号は、比較的長い測定範囲を有するリニアエンコーダでは生成することが難しい。一方、測定範囲を延長するためには、回折干渉光学系以外の検出機構を設ける必要がある。
【００１４】
そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、回折干渉光を利用して検出精度を向上させた絶対位置の検出を可能とし、設計・開発・製造等を容易にすることが可能な、リニアエンコーダ、リニアモータ、リニアモータシステム、メインスケール及びリニアエンコーダの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、光学的なメイン格子がそれぞれ形成された帯状の２以上のトラックを測定軸方向が長手となるように有するメインスケールと、
上記メイン格子と回折干渉光学系を構成するように上記メインスケールに対向し、かつ上記メインスケールと上記測定軸方向で相対移動可能に配置され、光学的な２以上のインデックス格子が形成されたインデックススケールと、
を備え、
少なくとも１の上記トラックのメイン格子に含まれる複数のスリットは、該トラックにおけるスリットのピッチが１以上の他の上記トラックにおけるスリットのピッチと等しくなるように、上記測定軸方向に垂直な方向から所定の傾斜角度で傾斜して形成されることを特徴とする、リニアエンコーダが提供される。
【００１６】
また、上記少なくとも１のトラックのメイン格子と該メイン格子に対応する少なくとも１の上記インデックス格子との間のギャップは、上記他のトラックのメイン格子と該メイン格子に対応する少なくとも１の上記インデックス格子との間のギャップと等しくてもよい。
【００１７】
また、上記少なくとも１のトラックのスリットにおける上記傾斜角度は、上記他のトラックのスリットにおける上記傾斜角度と異なってもよい。
【００１８】
また、上記少なくとも１のトラックのスリットにおける傾斜方向は、該トラックに隣接する他のトラックのスリットにおける傾斜方向に対して逆の方向であってもよい。
【００１９】
また、上記トラックのメイン格子に含まれる複数のスリットは、反射スリットであり、
１の当該メイン格子に対応する２の上記インデックス格子は、上記メインスケールの同一面側に配置されてもよい。
【００２０】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、移動体をガイドレールに沿って移動させるモータ部と、
上記ガイドレールが延長形成された測定軸方向における上記移動体の位置を測定するリニアエンコーダと、
を備え、
上記リニアエンコーダは、
上記ガイドレールに沿って配置され、光学的なメイン格子がそれぞれ形成された帯状の２以上のトラックを上記測定軸方向が長手となるように有するメインスケールと、
上記メイン格子と回折干渉光学系を構成するように上記メインスケールに対向し、かつ上記メインスケールと上記測定軸方向で相対移動可能に上記移動体に配置され、光学的な２以上のインデックス格子が形成されたインデックススケールと、
を備え、
少なくとも１の上記トラックのメイン格子に含まれる複数のスリットは、該トラックにおけるスリットのピッチが１以上の他の上記トラックにおけるスリットのピッチと等しくなるように、上記測定軸方向に垂直な方向から所定の傾斜角度で傾斜して形成されることを特徴とする、リニアモータが提供される。
【００２１】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、移動体をガイドレールに沿って移動させるモータ部と、
上記ガイドレールが延長形成された測定軸方向における上記移動体の位置を測定するリニアエンコーダと、
上記リニアエンコーダが検出した位置に基づいて、上記モータ部を制御する制御部と、
を備え、
上記リニアエンコーダは、
上記ガイドレールに沿って配置され、光学的なメイン格子がそれぞれ形成された帯状の２以上のトラックを上記測定軸方向が長手となるように有するメインスケールと、
上記メイン格子と回折干渉光学系を構成するように上記メインスケールに対向し、かつ上記メインスケールと上記測定軸方向で相対移動可能に上記移動体に配置され、光学的な２以上のインデックス格子が形成されたインデックススケールと、
を備え、
少なくとも１の上記トラックのメイン格子に含まれる複数のスリットは、該トラックにおけるスリットのピッチが１以上の他の上記トラックにおけるスリットのピッチと等しくなるように、上記測定軸方向に垂直な方向から所定の傾斜角度で傾斜して形成されることを特徴とする、リニアモータシステムが提供される。
【００２２】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、光学的な２以上のインデックス格子が形成されたインデックススケールと対向して測定軸方向で相対移動可能に配置されてリニアエンコーダに使用された場合に、上記インデックス格子と回折干渉光学系を形成する光学的なメイン格子がそれぞれ形成された帯状の２以上のトラックを有し、
少なくとも１の上記トラックのメイン格子に含まれる複数のスリットは、該トラックにおけるスリットのピッチが１以上の他の上記トラックにおけるスリットのピッチと等しくなるように、上記測定軸方向に垂直な方向から所定の傾斜角度で傾斜して形成されることを特徴とする、メインスケールが提供される。
【００２３】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、光学的なメイン格子がそれぞれ形成された帯状の２以上のトラックを測定軸方向が長手となるように有するメインスケールと、上記メイン格子と回折干渉光学系を構成するように、上記メインスケールに対向しかつ上記メインスケールと上記測定軸方向で相対移動可能に配置され、光学的な２以上のインデックス格子が形成されたインデックススケールと、
を有するリニアエンコーダの製造方法であって、
上記２以上のトラックそれぞれのメイン格子における上記測定軸方向に並べられる複数のスリットの数を、所望の周期信号が得られるように決定するスリット数決定ステップと、
少なくとも１の上記トラックのメイン格子に含まれる複数のスリットについて、該トラックにおけるスリットのピッチが１以上の他の上記トラックにおけるスリットのピッチと等しくなるように、上記測定軸方向に垂直な方向に対して傾斜する傾斜角度を設定する傾斜角度設定ステップと、
上記少なくとも１のトラックの上記複数のスリットを、上記傾斜角度で形成するスリット形成ステップと、
を有することを特徴とする、リニアエンコーダの製造方法が提供される。
【００２４】
また、上記少なくとも１のトラックのメイン格子と該メイン格子に対応する少なくとも１の上記インデックス格子との間のギャップが、上記他のトラックのメイン格子と該メイン格子に対応する少なくとも１の上記インデックス格子との間のギャップと等しくなるように、上記インデックススケールを配置するインデックススケール配置ステップを更に有してもよい。
【発明の効果】
【００２５】
以上説明したように本発明によれば、少なくとも１のメイン格子の複数のスリットは、そのピッチが他のメイン格子のピッチと等しくなるように傾斜して設けられる。その結果、傾斜されたメイン格子から得られる周期信号の周期数を、当該他のメイン格子から得られる周期信号の周期数よりも低減することが可能である。この際、ピッチを一定に保つことができるので、測定範囲が比較的長くなったとしても低周期数の周期信号を生成することができ、回折干渉光学系以外の検出機構を設けずに絶対位置を検出することができる。一方、上述の通りピッチを一定に保つことができるので、各メイン格子に対する回折干渉光学系を同様に形成でき、設計・開発・製造等を容易にすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態に係るリニアモータシステムの構成について説明するための説明図である。
【図２】同実施形態に係るリニアエンコーダの構成について説明するための説明図である。
【図３】同実施形態に係るリニアエンコーダが有するメインスケールについて説明するための説明図である。
【図４】同実施形態に係るリニアエンコーダが有する光学検出機構について説明するための説明図である。
【図５】同実施形態に係るリニアエンコーダが有する傾斜スリットについて説明するための説明図である。
【図６Ａ】同実施形態に係るリニアエンコーダが有する位置データ生成部について説明するための説明図である。
【図６Ｂ】同実施形態に係るリニアエンコーダが有する位置データ生成部について説明するための説明図である。
【図６Ｃ】同実施形態に係るリニアエンコーダが有する位置データ生成部について説明するための説明図である。
【図７】同実施形態に係るリニアエンコーダの製造方法について説明するための説明図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係るリニアエンコーダが有するメインスケールの構成について説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能を有する構成要素は、原則として同一の符号で表し、これらの構成要素についての重複説明は、適宜省略するものとする。
【００２８】
以下で説明する本発明の各実施形態では、回折干渉光学系を利用したアブソ型のリニアエンコーダを有するリニアモータシステムを例に挙げて説明する。つまり、各実施形態に係るリニアエンコーダは、リニアモータに適用され、リニアモータが発生した動力により直線上を移動する移動体の移動方向（「測定軸方向」ともいう。）における位置ｘを検出する。しかしながら、ここで説明する各実施形態に係るリニアエンコーダは、例えば手動や重力などの他の動力源により移動させられる移動体の位置ｘを検出することも可能であることは言うまでもない。
【００２９】
なお、本発明の各実施形態について理解が容易になるように以下の順序で説明することとする。
＜１．第１実施形態＞
（１−１．第１実施形態に係るリニアモータシステム）
（１−２．第１実施形態に係るリニアエンコーダ）
（１−２−１．メインスケール１１０）
（トラックＴＡ〜ＴＣ）
（スリットＳの形状）
（スリット本数等）
（１−２−２．光学検出機構）
（１−２−３．傾斜スリットの構成）
（一のトラックＴ内の傾斜スリット）
（傾斜スリットとインデックス格子側のスリットの位置関係）
（複数のトラック間の関係における傾斜スリット）
（１−２−４．位置データ生成部１４０）
（１−３．第１実施形態に係るリニアモータシステムの動作）
（１−４．第１実施形態に係るリニアエンコーダの製造方法）
（１−５．第１実施形態に係るリニアエンコーダシステムによる効果の例）
＜２．第２実施形態＞
【００３０】
＜１．第１実施形態＞
（１−１．第１実施形態に係るリニアモータシステム）
まず、図１を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係るリニアモータシステムの構成について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るリニアモータシステムの構成について説明するための説明図である。
【００３１】
図１に示すように、本実施形態に係るリニアモータシステム（以下単に「モータシステム」ともいう。）１は、移動体２０１に移動のための動力を提供する。その結果、移動体２０１は、モータシステム１から供給された動力により、任意の形状のガイドレール２０２に沿った方向に前後動する。この際、モータシステム１では、単に移動体２０１に動力源を供給するだけでなく、移動体２０１の位置ｘを高精度に制御するために、ガイドレール２０２に沿った方向における移動体２０１の絶対位置ｘを測定し、測定した絶対位置ｘに基づいて、移動体２０１に動力源を供給する。
【００３２】
本実施形態に係るモータシステム１が移動可能な移動体２０１は、種類や大きさなどは特に限定されるものではない。一方、移動体２０１をガイドするガイドレール２０２は、線状に移動体２０１をガイドするものであれば、そのガイド方向（つまり移動体の移動方向）は、直線状であってもよく、曲線状であってもよい。更に言えば、このガイド方向は、円状などの環状であってもよい。
【００３３】
ただし、本実施形態では、説明の便宜上、ガイドレール２０２は、図１に示すように、移動体２０１を直線上でガイドするものとする。そして、ガイドレール２０２が移動体２０１をガイドする直線方向を、その方向の絶対位置ｘがモータシステム１において測定されるという意味で、ここでは「測定軸Ｘ」や「測定軸方向」ともいう。つまり、測定軸Ｘは、本実施形態の場合、図１に示すように直線上の軸を表すが、仮に上記ガイド方向が曲線や環状であれば、この測定軸Ｘは曲線状の軸や環状の軸となる。更に、説明の便宜上、この測定軸Ｘにおいて一側に向かった方向を「前」や「前方」ともいい、それとは逆の方向を「後」や「後方」ともいう。
【００３４】
また、移動体２０１はガイドレール２０２に沿って移動することとなるが、この移動範囲を、移動体２０１の位置が測定される範囲という意味で、「測定範囲」ともいう。そして、この測定範囲の測定軸Ｘ方向における長さを、ここでは「測定範囲長Ｒ」ということとする。
【００３５】
モータシステム１は、上述のように移動体２０１を高精度に制御するために、図１に示すように、リニアモータ（以下単に「モータ」ともいう。）１０と、制御部２０とを有する。また、モータ１０は、移動体２０１の測定範囲内での絶対位置ｘを測定する構成として、リニアエンコーダ（以下単に「エンコーダ」ともいう。）１００を有する。更に、モータ１０は、その移動体２０１を移動させる動力を発生させる構成として、リニアモータ部（以下単に「モータ部」ともいう。）２００とを有する。以下、各構成について説明する。
【００３６】
モータ部２００は、エンコーダ１００を含まない動力発生源の一例である。このモータ部２００を単にモータという場合もある。モータ部２００は、所定の動力発生機構（図示せず）と所定の動力伝達機構（図示せず）を有する。そして、モータ部２００は、動力発生機構により動力を発生させて、動力伝達機構により動力を移動体２０１に伝達する。
【００３７】
このモータ部２００の動力発生機構は、特に限定されるものではないが、ここでは電気を使用した電動式の動力発生機構であるものとする。つまり、本実施形態では、モータ部２００が電動式モータ部である場合について説明する。ただし、このモータ部２００は、例えば、油圧式モータ部、エア式モータ部、蒸気式モータ部等の他の動力源を使用したモータ部であってもよい。
【００３８】
なお、動力発生源としてモータやモータ部という場合、「ロータリ」と「リニア」に大別されるが、本実施形態では、動力伝達機構が動力を伝達した結果、移動体２０１がガイドレール２０２に沿って線上を移動する場合には、動力発生機構がロータリ型であってもリニア型であっても、広義の意味で「リニア」ということとする。つまり、本実施形態に係るリニアモータ部２００の動力発生機構は、例えば磁気浮上式モータなどのようないわゆる狭義の「リニアモータ」だけでなく、動力伝達機構として例えばジャッキスクリュなどのような回転力を直線力に変換するものが使用される場合には、回転力を発生させる「ロータリモータ」等であってもよい。ただし、以下では説明の便宜上、リニアモータ部２００として磁気浮上式モータが使用される場合について説明する。
【００３９】
エンコーダ１００は、大きく分けて、２つの部材を有する。１つの部材は、ガイドレール２０２に固定され、もう１つの部材は、移動体２０１に固定される。ガイドレール２０２に固定される部材は、メインスケール１１０を含む。移動体２０１に固定される部材は、インデックススケール１２０（図４参照。）を含む。なお、ここでは、移動体２０１に固定されインデックススケール１２０を含む部材を「移動部１３０」ともいう。
【００４０】
ここで説明したように、メインスケール１１０は、ガイドレール２０２に固定された部材に含まれ、インデックススケール１２０は、所定の間隔であるギャップｇをあけてメインスケール１１０に対向しつつ、移動体２０１に固定された移動部１３０に配置される。従って、メインスケール１１０とインデックススケール１２０とは、移動体２０１の移動に伴い相対移動可能に配置されることになる。エンコーダ１００は、メインスケール１１０とインデックススケール１２０との間の相対的な位置関係を利用して、移動体２０１の絶対位置ｘを検出する。なお、このように相対移動を利用するということは、移動体２０１を固定して、ガイドレール２０２を移動させることにより、移動体２０１に対するガイドレール２０２の位置ｘを検出しているともいえる。
【００４１】
なお、説明の便宜上、本実施形態に係るエンコーダ１００は、メインスケール１１０におけるインデックススケール１２０（移動部１３０）の絶対位置を検出することにより、移動体２０１の絶対位置ｘを検出するものとする。つまり、メインスケール１１０に対して、インデックススケール１２０の絶対位置ｘは、移動部１３０の絶対位置ｘを表し、更には、移動体２０１の絶対位置ｘを表すものとする。ここでは、これらの位置を総称して単に「絶対位置ｘ」や「位置ｘ」ともいう。
【００４２】
そして、エンコーダ１００は、このような絶対位置ｘを検出し、その位置ｘを表す位置データを出力する。ただし、エンコーダ１００は、位置ｘに加えてか又は代えて、移動体２０１等の速度ｖ及び加速度ａの少なくとも一方を検出してもよい。この場合、速度ｖ及び加速度ａは、位置ｘを時間で１又は２回微分したり後述する周期信号を所定間隔でカウントするなどの処理により検出することが可能である。説明の便宜上、以下ではエンコーダ１００が検出する物理量は位置ｘであるとして説明する。
【００４３】
なお、エンコーダ１００のメインスケール１１０及び移動部１３０の配置位置は、メインスケール１１０とインデックススケール１２０とがギャップｇをあけて対向されれば、特に限定されるものではない。
【００４４】
制御部２０は、エンコーダ１００から出力される位置データを取得して、当該位置データに基づいて、モータ部２００の発生動力を制御する。従って、モータ部２００として電磁浮上型の電動式モータ部が使用される本実施形態では、制御部２０は、位置データに基づいて、電磁浮上機構を構成する巻線等に印加する電流又は電圧等を制御することにより、モータ部２００の発生動力を制御して、移動体２０１の移動を制御する。更に、制御部２０は、上位制御装置（図示せず）から上位制御信号を取得して、当該上位制御信号に表された位置又は速度等が移動部２０２で実現されるように、モータ部２００を制御することも可能である。なお、モータ部２００が、油圧式、エア式、蒸気式などの他の動力源を使用する場合には、制御部２０は、それらの動力源の供給を制御することにより、モータ部２００の回転を制御することが可能である。
【００４５】
（１−２．第１実施形態に係るリニアエンコーダ）
次に、図２及び図３を参照しつつ、本実施形態に係るエンコーダ１００の構成について説明する。図２は、本実施形態に係るリニアエンコーダの構成について説明するための説明図である。図３は、本実施形態に係るリニアエンコーダが有するメインスケールについて説明するための説明図である。なお、図２は、図１に示すエンコーダ１００をＡ−Ａ線で切断した場合の概念的な断面図を示し、図３は、エンコーダ１００が有するメインスケール１１０について移動部１３０側から移動部１３０に対向する面を見た図面を示す。
【００４６】
上述の通り、本実施形態に係るエンコーダ１００は、メインスケール１１０と移動部１３０とを有する。そして、移動部１３０は、図２に示すとおり、検出部１３１Ａ〜１３１Ｃと、位置データ生成部１４０とを有する。
【００４７】
（１−２−１．メインスケール１１０）
メインスケール１１０は、図１に示すようにガイドレール２０２に沿って測定軸Ｘ方向の測定範囲のほぼ全域に配置される。図１では、メインスケール１１０がガイドレール２０２の移動部１３０に対向する面に配置されている例を示しているが、メインスケール１１０の配置位置は、移動部１３０と対向可能な位置であれば特に限定されるものではない。また、メインスケール１１０は、物理的に測定範囲の全域に配置される必要はなく、移動体２０１の位置を測定すべき範囲についてその位置を測定可能となる範囲に配置されればよい。
【００４８】
図３に示すように、メインスケール１１０は、トラックＴＡ〜ＴＣとを有する。
【００４９】
本実施形態に係るエンコーダ１００が、アブソ型であるため、メインスケール１１０は、移動体２０１の移動に対して絶対位置ｘを精度よく検出するために３本のトラックＴＡ〜ＴＣを有する。なお、このトラックＴの本数は、３本に限られるものではなく、絶対値ｘに要求される検出精度や信号処理に応じて適宜複数本に設定される。
【００５０】
（トラックＴＡ〜ＴＣ）
トラックＴＡ〜ＴＣは、それぞれ測定軸Ｘ方向を長手とする帯状に形成される。この帯上のトラックＴＡ〜ＴＣの短手方向の幅は、後述する回折干渉光学系を形成可能な幅に設定される。そして、トラックＴＡ〜ＴＣは、測定軸Ｘ方向と垂直な「垂直軸Ｚ」方向に並べて配置される。
【００５１】
図３に示すように、各トラックＴＡ〜ＴＣのそれぞれには、光学的なメイン格子ＬＡ〜ＬＣ（メインスケール１１０が有する光学回折格子）が形成される。
【００５２】
メイン格子ＬＡ〜ＬＣのそれぞれは、光学的な複数のスリットＳＬＡ〜ＳＬＣを有して、メイン格子ＬＡ〜ＬＣ毎にそれぞれ独立した個別の回折干渉光学系の一部を構成する。
【００５３】
スリットＳＬＡ〜ＳＬＣのそれぞれは、光を反射するか（反射スリット）又は光を透過する（透過スリット）ように形成される。
反射スリットとして形成される場合、スリットＳＬＡ〜ＳＬＣは、例えば反射率の高い材質を蒸着するなどの方法により形成されてもよい。一方、メインスケール１１０におけるスリットＳＬＡ〜ＳＬＣ以外の部位は、例えば、蒸着等の方法により光を吸収する材質を配置したり、メインスケール１１０自体に光を透過する材質を使用するなどの方法で形成されてもよい。また、メインスケール１１０自体に光を反射する材質を使用して、スリットＳＬＡ〜ＳＬＣ以外の部位をエッチング等により加工することも可能である。更に、スリットＳＬＡ〜ＳＬＣもＳＬＡ〜ＳＬＣ以外の部位も反射率の高い材料で形成した上で、スリットＳＬＡ〜ＳＬＣとＳＬＡ〜ＳＬＣ以外の部位とにギャップ方向の段差を設けて位相回折格子としてスリット形成することも可能である。
一方、透過スリットとして形成される場合、メインスケール１１０自体を光が透過する材質で形成し、スリットＳＬＡ〜ＳＬＣ以外の部位に、吸収又は反射するなどにより光を遮蔽する物質を配置したり光を遮蔽する加工を施すなどの方法で形成されてもよい。ただし、スリットＳＬＡ〜ＳＬＣの形成方法は特に限定されるものではない。
要するに、反射型スリットの場合、スリットＳＬＡ〜ＳＬＣは、光を反射し、それ以外の部位は、光を反射せず、透過型スリットの場合、スリットＳＬＡ〜ＳＬＣは、光を透過し、それ以外の部位は、光を遮蔽することとなる。
【００５４】
以下では、本実施形態では、説明の便宜上、メインスケール１１０の各トラックＴＡ〜ＴＣのスリットＳＬＡ〜ＳＬＣが反射スリットである場合について説明する。このようにメインスケール１１０に反射スリットが使用される場合には、反射型の回折干渉光学系を形成することができるので、メインスケール１１０に透過スリットが使用される場合に比べて、メインスケール１１０と後述するインデックススケール１２０との間のギャップｇの変動によるノイズや検出精度への影響を低減することが可能である。
【００５５】
各トラックＴＡ〜ＴＣにおいて測定軸Ｘ方向に並べられるスリットＳＬＡ〜ＳＬＣのスリット本数ｎＡ〜ｎＣは、相互に異なる数に設定される。つまり、スリット本数ｎＡ〜ｎＣは、測定軸Ｘに沿ってカウントした場合のスリットＳＬＡ〜ＳＬＣの本数を表し、そのスリット本数ｎＡ〜ｎＣは、相互に異なる数に設定される。各トラックＴＡ〜ＴＣそれぞれからは、各スリット本数ｎＡ〜ｎＣに応じた繰り返し数の周期信号が得られることになる。つまり、本実施形態では３つの周期信号が得られることになる。移動体２０１が測定範囲全域を移動した場合に発生する上記３つの周期信号それぞれの繰り返し数を、周期数ｍＡ〜ｍＣともいう。この周期数ｍＡ〜ｍＣそれぞれは、各トラックＴＡ〜ＴＣの分解能に対応し、かつ、各スリット本数ｎＡ〜ｎＣに応じた数となる。従って、各トラックＴＡ〜ＴＣのスリット本数ｎＡ〜ｎＣは、要求される精度の絶対位置ｘが検出可能なように、必要とされる分解能に応じた数に設定されることが望ましい。なお、本実施形態では、図３に示すように、「ｎＡ＜ｎＢ＜ｎＣ」となるように設定される場合を例に説明する。
【００５６】
各トラックＴＡ〜ＴＣそれぞれにおけるスリットＳＬＡ〜ＳＬＣの間隔であるピッチｐＬＡ〜ｐＬＣは、本実施形態では、トラックＴＡ〜ＴＣで全てほぼ同じピッチｐＬに設定される（ｐＬ＝ｐＬＡ＝ｐＬＢ＝ｐＬＣ）。ただし、２以上のトラックＴＡ〜ＴＣのピッチｐＬＡ〜ｐＬＣがほぼ同じであればよく、異なるピッチのトラックが含まれてもよい。このように複数のトラックＴＡ〜ＴＣの各ピッチｐＬＡ〜ｐＬＣをほぼ等しく設定することにより、その複数のトラックＴＡ〜ＴＣそれぞれの回折干渉光学系を、同様に形成することが可能となり、設計・開発・製造（製造等ともいう。）を容易にすることが可能である。特に、本実施形態のように全てのトラックＴＡ〜ＴＣのピッチｐＬＡ〜ｐＬＣをほぼ同一にすることで、製造等を大幅に容易にすることが可能である。なお、本実施形態では「ピッチｐＬＡ〜ｐＬＣ」という場合、スリットＳＬＡ〜ＳＬＣそれぞれにおいて、相隣接するスリットの配置間隔を意味するものとする。つまり、ピッチｐＬＡ〜ｐＬＣは、各スリットの中心間距離を意味するものとする。
【００５７】
（スリットＳの形状）
ここで、各トラックＴＡ〜ＴＣそれぞれにおけるスリットＳＬＡ〜ＳＬＣの形状について説明する。
【００５８】
一番スリット本数ｎが大きいトラックＴＣでは、複数のスリットＳＬＣは、それぞれ測定軸Ｚ方向に対して垂直な垂直軸Ｚ方向が長手となるように延長形成される。そして、この複数のスリットＳＬＣは、スリットＳＬＣ間の間隔であるピッチｐＬＣが同一となるように平行に配置される。このような形状のスリットをここでは「垂直スリット」ともいう。
【００５９】
一方、本実施形態に係るエンコーダ１００では、上述のように複数のトラックＴＡ〜ＴＣのピッチｐＬＡ〜ｐＬＣをピッチｐＬに揃えることを可能とし、かつ、更に小型化や製造等を大幅に容易にするために、トラックＴＡ，ＴＢのスリットＳＬＡ，ＳＬＢは、複数のスリットＳＬＡ同士、及び、複数のスリットＳＬＢ同士がそれぞれ平行に配置される一方、垂直スリットとは異なる「傾斜スリット」で形成される。なお、トラックＴＣのスリットＳＬＣも傾斜スリットで形成されてもよい。つまり、複数のトラックＴＡ〜ＴＣの少なくともいずれか１以上が傾斜スリットで形成されていればよい。このように傾斜スリットが含まれる場合、上記のようなピッチｐＬＡ〜ｐＬＣの調整・小型化・製造等の容易化を実現することが可能である。この傾斜スリットについては、詳しく後述する。
【００６０】
（スリット本数等）
トラックＴＡは、移動体２０１に連結された移動部１３０が測定軸Ｘ方向の測定範囲の全域を移動する際の大まかな絶対位置ｘを検出するための「アブソ検出機構」の一例の一部を構成する。そのために、このトラックＴＡのスリット本数ｎＡは、測定範囲全域における測定軸Ｘ方向での移動部１３０の絶対位置ｘを検出可能な本数に設定される。一方、本実施形態では、トラックＴＢ，ＴＣのスリット本数ｎＢ，ｎＣは、上述の通り、ｎＡ＜ｎＢ＜ｎＣに設定される。なお、上述の通り、各トラックＴＡ〜ＴＣから得られる周期信号の周期数ｍＡ〜ｍCは、各トラックＴＡ〜ＴＣ毎の位置検出精度を表し、それぞれスリット本数ｎＡ〜ｎＣに対応する。
【００６１】
換言すれば、アブソ検出機構は、上述の通り、測定範囲全域における大まかな絶対位置ｘを検出する。
一方、トラックＴＢによる検出機構は、アブソ検出機構よりも狭い範囲内での絶対位置ｘを、アブソ検出機構よりも高い精度で検出することができる。このトラックＴＢによる検出機構をここでは「ミドル検出機構」ともいう。
更に、トラックＴＣによる検出機構は、ミドル検出機構よりも更に狭い範囲内での絶対位置ｘを、ミドル検出機構よりも高い精度で検出することができる。このトラックＴＣによる検出機構をここでは「インクレ検出機構」ともいう。
【００６２】
つまり、本実施形態に係るアブソ型のエンコーダ１００は、アブソ、ミドル、インクレそれぞれの検出機構による検出位置ｘを処理することにより、インクレ検出機構の検出精度と同程度の絶対位置ｘを検出することになる。
【００６３】
なお、アブソ検出機構、ミドル検出機構及びインクレ検出機構のそれぞれは、スリット本数ｎＡ〜ｎＣやスリット形状などに差異はあるものの、機構毎に別個独立した回折干渉光学系を１つずつ有しており、検出原理として光学式の回折干渉光学系を使用する点などで共通する。そこで、以下では、アブソ検出機構、ミドル検出機構及びインクレ検出機構を総称して「光学検出機構」ともいう。
【００６４】
（１−２−２．光学検出機構）
次に、図２〜図４を参照しつつ、移動部１３０が有する検出部１３１Ａ〜１３１Ｃについて説明しつつ、これらの光学検出機構についてより具体的に説明する。図４は、本実施形態に係るリニアエンコーダが有する光学検出機構について説明するための説明図である。
【００６５】
検出部１３１Ａは、トラックＴＡに対向して配置され、トラックＴＡと共にアブソ検出機構を構成する。検出部１３１Ｂは、トラックＴＢに対向して配置され、トラックＴＢと共にミドル検出機構を構成する。検出部１３１Ｃは、トラックＴＣに対向して配置され、トラックＴＣと共にインクレ検出機構を構成する。
【００６６】
検出部１３１Ａ〜１３１Ｃによる各光学検出機構は、上述の通り、それぞれ独立した回折干渉光学系を有する点などで共通する。従って、ここでは、図４を参照しつつ、一の光学検出機構を例に説明し、各光学検出機構毎に異なる点については、個別に追記することとする。
【００６７】
これに伴い、一の光学検出機構を例に説明する場合、以下では、図４に示すように、その光学検出機構に対応する検出部（検出部１３１Ａ〜１３１Ｃ）、トラック（トラックＴＡ〜ＴＣ）及びメイン格子（メイン格子ＬＡ〜ＬＣ）を単に「検出部１３１」、「トラックＴ」及び「メイン格子Ｌ」ともいい、そのメイン格子Ｌに含まれるスリット（スリットＳＬＡ〜ＳＬＣ）を単に「スリットＳＬ」ともいう。そして、そのスリットＳＬのピッチ（ピッチｐＬＡ〜ｐＬＣ）を単に「ピッチｐＬ」ともいい、スリット本数（スリット本数ｎＡ〜ｎＣ）を単に「スリット本数ｎ」ともいい、この光学検出機構から得られる周期信号の周期数（周期数ｍＡ〜ｍＣ）を単に「周期数ｍ」ともいう。
【００６８】
図４に示すように、検出部１３１は、インデックススケール１２０と、発光部１３２と、受光部１３３とを有する。
【００６９】
インデックススケール１２０は、ギャップｇを間にあけてメインスケール１１０に対向して配置される。また、インデックススケール１２０は、光を遮蔽する材料で形成される一方、光を透過する複数のスリットＳＧ１，ＳＧ２をそれぞれ有する２の光学的なインデックス格子Ｇ１，Ｇ２（インデックススケール１２０に形成された回折格子）を有する。つまり、インデックススケール１２０は、インデックス格子Ｇ１，Ｇ２のスリットＳＧ１，ＳＧ２で光を透過することになり、このインデックス格子Ｇ１，Ｇ２は、メイン格子Ｌと共に３格子の回折干渉光学系を構成する。
【００７０】
本実施形態においてインデックス格子Ｇ１とインデックス格子Ｇ２とは、同一のインデックススケール１２０に形成される。なお、インデックス格子Ｇ１とインデックス格子Ｇ２とは、別体のインデックススケール１２０に形成されてもよい。インデックス格子Ｇ１とインデックス格子Ｇ２とは、別体のインデックススケール１２０に形成される場合、メインスケール１１０の同一面側において、インデックス格子Ｇ１とメイン格子Ｌとの間の距離（ギャップｇ）とメイン格子Ｌとインデックス格子Ｇ２との間の距離（ギャップｇ）とが等しくなるように配置されることが望ましい。このようなメイン格子Ｌからの距離が等しい２のインデックス格子Ｇ１，Ｇ２を使用し、かつ、メイン格子ＬのスリットＳＬに反射型スリットを使用すると、メインスケール１１０と検出部１３１との位置関係が変動しても、両インデックス格子Ｇ１，Ｇ２それぞれのギャップｇが常に一定になる。よって、ギャップｇの変動が回折干渉光学系に与える影響を、低減することができる。
【００７１】
ここで、各光学検出機構の検出部１３１Ａ〜１３１Ｃそれぞれのギャップｇの関係について説明する。
【００７２】
本実施形態では、各トラックＴＡ〜ＴＣのスリットＳＬＡ〜ＳＬＣのピッチｐＬＡ〜ｐＬＣが相互にほぼ等しくピッチｐＬに設定されるので、検出部１３１Ａ〜１３１Ｃと、トラックＴＡ〜ＴＣつまりメインスケール１１０との間のギャップｇは、相互にほぼ等しく設定され得る。つまり、本実施形態では、メイン格子ＬＡとそれに対応するインデックス格子Ｇ１，Ｇ２との間のギャップｇと、メイン格子ＬＢとそれに対応するインデックス格子Ｇ１，Ｇ２との間のギャップｇと、メイン格子ＬＣとそれに対応するインデックス格子Ｇ１，Ｇ２との間のギャップｇとは、図２に示すように、全てほぼ等しく設定され得る。
【００７３】
このように設定される場合、検出部１３１Ａ〜１３１Ｃそれぞれに対してギャップｇに応じた回折干渉光学系を共通で設計・開発することができ、かつ、製造時のギャップｇの調整を各検出部１３１Ａ〜１３１Ｃに対して同時に行うことができる。よって、製造等を容易にすることが可能である。なお、このように検出部１３１Ａ〜１３１Ｃのギャップｇが相等しく設定されるため、図４に示す検出部１３１Ａ〜１３１Ｃそれぞれのインデックススケール１２０を一体に形成したり、検出部１３１Ａ〜１３１Ｃを一体に構成することにより、更に製造等を容易にすることも可能である。
【００７４】
なお、このような作用効果は、いずれか２つのメイン格子ＬＡ〜ＬＣ（１のトラック及び他のトラックの一例）とそれに対応するインデックス格子Ｇ１，Ｇ２との間のギャップｇを揃えるだけでも、同様に奏されることは言うまでもない。ただし、ギャップｇが揃えられる光学検出機構は、トラックＴのピッチｐＬが相等しく設定された光学検出機構であることが望ましい。
【００７５】
次に、発光部１３２及び受光部１３３について説明しつつ、インデックス格子Ｇ１，Ｇ２それぞれについて説明する。
【００７６】
発光部１３２は、光源を有して、インデックススケール１２０のインデックス格子Ｇ１に向けて光を照射する。発光部１３２が照射する光の波長や強度は特に限定されるものではないが、回折干渉光学系の特性や必要な位置分解能等に応じて適宜決定されてもよい。また、この照射光は、本実施形態では、拡散光が使用される。拡散光を使用することで、後述するインデックス格子Ｇ１の各スリットＳＧ１を略線光源とみなすことができ、回折干渉効果を高めることができる。なお、このようにスリットＳＧ１を略線光源とみなすことができれば、照射光として、平行光やレーザ光、集束光などを使用することも可能である。発光部１３２は、平行光・レーザ光・集束光・拡散光など、使用する光の特性等に応じて、拡散レンズなどの所定の光学素子を有してもよいことは言うまでもない。
【００７７】
インデックス格子Ｇ１は、発光部１３２が照射する光が入射する位置に形成される。このインデックス格子Ｇ１は、透過型の複数のスリットＳＧ１を有しており、その複数のスリットＳＧ１により入射した光を回折させる。その結果、各スリットＳＧ１は、それぞれメインスケール１１０に照射される光を、各スリットＳＧ１を略線光源とする光に変換することができる。
【００７８】
インデックス格子Ｇ１の複数のスリットＳＧ１間のピッチｐＧ１は、メイン格子Ｌの複数のスリットＳＬ間のピッチｐＬに対して「ｐＧ１＝ｉ×ｐＬ（ｉ＝１，２，３…）」の関係となるように形成される。ただし、特に「ｉ＝１，２」の場合に、得られる周期信号の強度を強めれる場合が多く、更に言えば、「ｉ＝２」の場合に、周期信号の強度を「ｉ＝１」よりも強められる場合が多い。一方、周期信号の周期数ｍは、スリット本数ｎだけでなく、このｉに寄っても変化する。具体的には、周期数ｍは、少なくとも「ｉ＝１，２」の場合、「ｍ＝２×ｎ／ｉ」となる。以下では、説明の便宜上、「ｉ＝２」つまり「ｐＧ１＝２ｐＬ」であり「ｍ＝ｎ」である場合について説明する。
【００７９】
なお、インデックス格子Ｇ１を透過した光は、インデックス格子Ｇ１に入射する際の入射角に応じて、インデックス格子Ｇ１の幅方向に広がる。従って、メイン格子ＬのスリットＳＬの幅は、この広がり角を考慮して、信号強度を向上させるために、インデックス格子Ｇ１のスリットＳＧ１の幅よりも広く設定されることが望ましい。その際、メイン格子ＬのスリットＳＬの幅を、更に、インデックス格子Ｇ１を透過した光が到達すると予想される幅よりも広く設定するか又は狭く設定することにより、インデックス格子Ｇ１とメイン格子Ｌとの取り付け誤差に対する信号の安定性を、更に向上させることが可能である。
これと同様に、メイン格子Ｌで反射した光は、メイン格子Ｌに入射する際の入射角に応じて、メイン格子Ｌの幅方向に広がる。従って、後述するインデックス格子Ｇ２のスリットＳＧ２の幅も、この広がり角を考慮して、信号強度を向上させるために、メイン格子ＬのスリットＳＬの幅よりも広く設定されることが望ましい。その際、インデックス格子Ｇ２のスリットＳＬの幅を、更に、メイン格子Ｌで反射した光が到達すると予想される幅よりも広く設定するか又は狭く設定することにより、インデックス格子Ｇ２とメイン格子Ｌとの取り付け誤差に対する信号の安定性を、更に向上させることが可能であることも同様である。
ただし、インデックス格子Ｇ１とインデックス格子Ｇ２とメイン格子Ｌそれぞれのスリットの幅の関係は、十分な信号強度が確保でき、また、取り付け誤差に対する信号の安定性も十分に確保できる場合には、特に限定されるものではないことは言うまでもない。
【００８０】
インデックス格子Ｇ１が有する複数のスリットＳＧ１は、他のメイン格子Ｌ及びインデックス格子Ｇ２と共に形成する回折干渉光学系の回折干渉効果を高めてノイズを低減するために、対向した位置におけるスリットＳＬと略平行になるように形成されることが望ましい。
【００８１】
つまり、図３に示すように、メイン格子ＬＡ，ＬＢのスリットＳＬＡ，ＳＬＢが傾斜スリットであるため、検出部１３１Ａ，１３１Ｂのインデックス格子Ｇ１の複数のスリットＳＧ１，ＳＧ２は、対向した傾斜スリットと平行になるように、傾斜スリットで形成されることが望ましい。一方、メイン格子ＬＣのスリットＳが垂直スリットであるため、検出部１３１Ｃのインデックス格子Ｇ１の複数のスリットＳＧ１，ＳＧ２は、対向した垂直スリットと平行になるように、垂直スリットで形成されることが望ましい。
【００８２】
ただし、検出部１３１Ａ，１３１Ｂの傾斜スリットは、トラックＴＡ，ＴＢの傾斜スリットと異なり、単に、垂直スリットである検出部１３１Ｃと同様の検出部を、メインスケール１１０の測定面の法線方向の法線軸Ｙ周りに、トラックＴＡ，ＴＢの傾斜スリットに対応させて回転して配置するだけで、形成することが可能である。従って、検出部１３１Ａ〜１３１Ｃとして同一の検出部を使用することが可能となり、製造等を更に容易にすることが可能となるだけでなく、製造コストを低減することも可能である。
【００８３】
図４に示すように、インデックス格子Ｇ１で回折された光は、インデックス格子Ｇ１に対応するメイン格子Ｌに照射される。すると、メイン格子Ｌに照射された光は、メイン格子ＬのスリットＳＬで反射される。この際、反射される光は、メイン格子Ｌで更に回折される。そして、このメイン格子Ｌで回折された光は、インデックス格子Ｇ２に照射される。
【００８４】
インデックス格子Ｇ２は、メイン格子Ｌで回折された光が入射する位置に形成される。このインデックス格子Ｇ２のスリットＳＧ２のピッチｐＧ２は、インデックス格子Ｇ１のスリットＳＧ１のピッチｐＧ１と同じに設定される。つまり、本実施形態では「ｐＧ１＝ｐＧ２＝２×ｐＬ」となる。更に、このスリットＳＧ２の形状や、インデックス格子Ｇ１のスリットＳＧ１との位置関係等も、上記インデックス格子Ｇ１のスリットＳＧ２と同様である。よって、これらの詳しい説明は省略する。
【００８５】
なお、このインデックス格子Ｇ２は、インデックス格子Ｇ１と異なり、２以上の領域（例えば図５に示す領域Ｇ２Ａ，Ｇ２Ｂ）に別れている。そして、各領域のスリットＳＧ２は、その領域内ではピッチｐＧ２が均一に形成されるが、領域間では「ｐＧ２／４」ずつずらされて形成される。なお、説明の便宜上、以下では、図５に示すようにインデックス格子Ｇ２が２の領域Ｇ２Ａ，Ｇ２Ｂに分割された場合について説明する。
【００８６】
一方、図４に示すように、メイン格子Ｌで回折された光は、インデックス格子Ｇ２に照射される。このインデックス格子Ｇ２に照射される光は、メイン格子Ｌの複数のスリットＳＬそれぞれで回折された光が干渉した干渉縞状となる。干渉縞の明部の位置は、メインスケール１１０が移動してインデックス格子Ｇ１とメイン格子Ｌとの間の位置関係の変化に応じて、移動することになる。その結果、「ｐＧ２／４」ずつずらされた各領域Ｇ２Ａ，Ｇ２ＢそれぞれのスリットＳＧ２を通過する光の強度は、９０°ずれて正弦波状に増減する。
【００８７】
受光部１３３は、インデックス格子Ｇ２のスリットＳＧ２を透過した光を受光するように配置される。そして、受光部１３３は、例えばフォトダイオードのような受光素子を有しており、受光した光の強度を電気信号に変換する。ただし、この際、受光部１３３は、各領域Ｇ２Ａ，Ｇ２Ｂ毎に別々の電気信号を生成可能なように、例えば２の受光面を有する。
【００８８】
そして、受光部１３３が生成する電気信号は、メインスケール１１０がピッチｐ等に応じた分だけ移動する度に繰り返される所定の周期の略正弦波状の電気信号（「周期信号」ともいう。）となる。一方、この各領域Ｇ２Ａ，Ｇ２Ｂぞれぞれに対応した周期信号は、領域Ｇ２Ａ，Ｇ２ＢそれぞれのスリットＳＧ２を通過する光の強度と同様に、位相が９０°ずれた２の周期信号となる。
【００８９】
この２の周期信号を、それぞれ「Ａ相周期信号」，「Ｂ相周期信号」ともいう。そして、アブソ検出機構、ミドル検出機構、インクレ検出機構それぞれで得られる２の周期信号をまとめて、ここでは「アブソ信号」、「ミドル信号」、「インクレ信号」ともいう。
【００９０】
このように光学検出機構では、３格子の回折干渉光学系を構成する。よって、ギャップｇの大小に関わらずピッチｐＬ，ｐＧ１，ｐＧ２等との関係で干渉が生じれば、所望の周期信号を検出することができる。
【００９１】
ところで、幾何光学型エンコーダでは、単にスリットＳＬを透過した光を受光するため、ギャップｇを大きくすればするほど、回折成分や拡散成分の光の影響により、ノイズが増加するため、ギャップｇを小さくする必要がある。これに対して、本実施形態に記載のような回折干渉光学系では、固定部材と回転部材との間のギャップｇを大きくすることができ、結果として設計・開発の自由度を高めることができると共に、衝撃等により固定部材と移動部材とが干渉する不具合を低減することができる。
【００９２】
なお、本実施形態では、上述の通り、３格子（メイン格子Ｌ及びインデックス格子Ｇ１，Ｇ２）の回折干渉光学系を例に説明しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、インデックス格子Ｇ２の変わりにそのインデックス格子Ｇ２のスリットＳＧ２それぞれの位置に受光面を有する帯状の受光素子を使用することで、擬似的に３格子の回折干渉光学系を形成することも可能である。更に言えば、インデックス格子Ｇ１の変わりにそのインデックス格子Ｇ１のスリットＳＧ１それぞれの位置で発光する帯状又は線状の発光素子等を使用することで、擬似的に３格子の回折干渉光学系を形成することも可能である。その他、同様な回折干渉光学系を構成することができれば、格子の数は特に限定されないことは言うまでもない。
【００９３】
（１−２−３．傾斜スリットの構成）
以上、本発明の第１実施形態に係るリニアエンコーダ１００の構成について説明した。次に、図５を参照しつつ、上記メイン格子ＬＡ，ＬＢに使用される傾斜スリットについて、詳しく説明する。図５は、本実施形態に係るリニアエンコーダが有する傾斜スリットについて説明するための説明図である。
【００９４】
（一のトラックＴ内の傾斜スリット）
まず、図５を参照しつつ、どちらか一方の傾斜スリット、つまり、トラックＴＡのメイン格子ＬＡのスリットＳＬＡ、又は、トラックＴＢのメイン格子ＬＢのスリットＳＬＢを例に挙げて説明する。そして、スリットＳＬＡとスリットＳＬＢとで異なる点については、個別に説明することとする。
【００９５】
本実施形態に係るメイン格子ＬのスリットＳＬは、帯状のトラックＴに配置されるが、上述しかつ図５にも示す通り、少なくとも１以上のメイン格子ＬのスリットＳＬは、垂直スリットと異なる傾斜スリットとして形成される。
【００９６】
傾斜スリットとして形成されるスリットＳＬ（ここでは単に「スリットＳＬ」という。）は、図５に示すように、測定軸Ｘ方向に垂直な垂直軸Ｚ方向から所定の傾斜角度θで傾斜した方向が長手となるように延長形成される。そして、この複数のスリットＳＬは、スリットＳＬ間の間隔であるピッチｐＬが同一となるように平行に配置される。なお、ここでは傾斜角度θは、図５に示すような一の傾斜方向に対する角度をプラスとし、当該傾斜方向と測定軸Ｘ方向で反対の傾斜方向に対する角度をマイナスとして説明する。換言すれば、図５では、スリットＳＬは、垂直軸Ｚを時計回りにプラスの傾斜角度θ回転させた方向が長手となるように形成される。一方、マイナスの傾斜角度θの場合、スリットＳＬは、垂直軸Ｚを反時計回りにその傾斜角度θの絶対値分回転された方向が長手となるように形成される。
【００９７】
このような傾斜スリットについては様々な形成例が考えられるが、このスリットＳＬの一形成例について説明すると以下の通りである。
【００９８】
各スリットＳＬは、垂直軸Ｚに対して所定の傾斜角度θ傾いた方向が長手となるように延長形成される。この際、このスリットＳＬは、各スリットＳＬ間のピッチｐＬが一定となるように、スリット本数ｎ分測定軸Ｘ方向に沿って配置される。
【００９９】
なお、上述のように、「ｉ＝１」つまり「ｐＧ１＝２ｐＬ」であり「ｍ＝ｎ」である場合、その周期数ｍの周期信号を得るために、傾斜スリットは以下のように形成される。つまり、まず、ｍ＝ｎからスリット本数ｎが決定される。一方、本実施形態ではピッチｐＬは他のトラックＴにおけるピッチｐＬと同じ値に設定されるため、スリットＳＬに対する傾斜角度θが適切に設定されることにより、ピッチｐＬを所望の値に調整される。例えば、傾斜角度θは、下記式１を満たすように設定される。
θ＝ａｒｃｃｏｓ（（Ｒ／ｎ）／ｐＬ）      …（式１）
【０１００】
そして、スリット本数ｎのスリットＳＬは、この傾斜角度θの方向が長手となり、スリットＳＬの間隔がピッチｐＬで一定となるように、測定軸Ｘ方向に並べて所定の幅で形成されることになる。なお、この際、測定軸Ｘ方向におけるスリット間距離ｐＸは、下記式２で表されることになる。
ｐＸ＝ｐＬ×ｃｏｓ（θ）＝Ｒ／ｎ          …（式２）
【０１０１】
ところで、一般に回折干渉光学系において、メイン格子Ｌとインデックス格子Ｇ１，Ｇ２との間の最適ギャップｇは、発光部１３１が発する光の波長λと、メイン格子Ｌの複数のスリットＳＬのピッチｐＬに依存する。例えば、３格子光学系において、ギャップｇは、ｋを正の整数とすると、ｐＧ１＝ｐＬ＝ｐＧ２の場合には、下記式３を満たすときに最適に、ｐＧ１＝２×ｐＬ＝ｐＧ２の場合には、下記式４を満たすときに最適になる。
ｇ＝（２×ｋ−１）×ｐＬ２／４λ    …（式３）
ｇ＝（２×ｋ）×ｐＬ２／λ      …（式４）
【０１０２】
一方、回折干渉光学系を使用してアブソ型のエンコーダを形成する場合、周期数ｍの異なる複数の周期信号が得られるように、スリット本数ｎの異なる複数のトラックＴが必要となる。そして、仮に複数のトラックＴの全てを垂直スリットとして形成すれば、各トラックＴのピッチｐＬは、「ｐＬ＝Ｒ／ｎ」となり相互に異なってしまう。その結果、各トラックＴに対するギャップｇも相互に異なり、各トラックＴの回折干渉光学系毎にギャップｇ等を設計・開発等する必要がある。
【０１０３】
これに対しては、本実施形態のような傾斜スリットによれば、複数のスリットＳＬのピッチｐＬは、式２から式５のように表される。
ｐＬ＝（Ｒ／ｎ）／ｃｏｓ（θ）      …（式５）
【０１０４】
従って、スリット本数ｎ（つまり周期信号の周期に対応）を所望の値（周期数ｍに対応した値）に維持しつつ、傾斜角度θを適宜設定するだけで、回折干渉光学系を構成するような最適な値にピッチｐＬを設定することが可能となる。その結果、トラック本数ｎを自由に設定することが可能となり、設計・開発等を容易になる。
【０１０５】
なお、ここで説明した傾斜スリット形成例や式等は、あくまで一例であり、このような式が実際に立てられる必要はない。つまり、上記のように垂直軸Ｚ方向から傾斜した傾斜スリットが形成されれば、その形成方法や設計方法等は、特に限定されるものでない。
【０１０６】
（傾斜スリットとインデックス格子側のスリットの位置関係）
なお、インデックス格子Ｇ１，Ｇ２は、上述の通り、傾斜スリットであっても、垂直スリットと同様の構成を法線軸Ｙ周りに傾斜角度θだけ回転させて配置されるだけで、形成可能である。その結果、図５に示すように、インデックス格子Ｇ１，Ｇ２は、対応するメイン格子ＬのスリットＳＬと各スリットＳＧ１，ＳＧ２が平行になるように、配置される。
【０１０７】
（複数のトラック間の関係における傾斜スリット）
以上、一のトラックＴ内の傾斜スリットについて説明した。ここで、複数のトラックＴＡ〜ＴＢ間の関係における傾斜スリットについて、図２及び図３を参照しつつ説明する。なお、各トラックＴＡ，ＴＢの傾斜角度θをここではそれぞれ「傾斜角度θＡ，θＢ」ともいう。
【０１０８】
本実施形態では、図２に示すように、全てのトラックＴＡ〜ＴＣのメイン格子ＬＡ〜ＬＣとそれに対する検出部１３１Ａ〜１３１Ｃのインデックススケール１２０とのギャップｇは、ほぼ等しく設定される。一方、回折干渉光学系を形成するには、上記式３又は式４を満たすように、ギャップｇに対応したスリットＳＬのピッチｐＬを実現することが重要である。
【０１０９】
そこで、本実施形態では、トラックＴＡのスリットＳＬＡにおける傾斜角度θＡは、図３に示すように、そのスリットＳＬＡのピッチｐＬＡが他のトラックＴＣのスリットＳＬＣのピッチｐＬＣと等しくなるように設定される。更に、トラックＴＢのスリットＳＬＢにおける傾斜角度θＢも、図３に示すように、そのスリットＳＬＢのピッチｐＬＢが他のトラックＴＣのスリットＳＬＣのピッチｐＬＣと等しくなるように設定される。
【０１１０】
一方、トラックＴＡのスリット本数ｎＡは、トラックＴＢのスリット本数ｎＢと異なる（ｎＡ＜ｎＢ）。従って、上記式５からもわかるように、トラックＴＡにおける傾斜角度θＡは、トラックＴＢにおける傾斜角度θＢと異なるように設定される（θＡ＞θＢ）。その結果、傾斜スリット同士であるトラックＴＡにおけるピッチｐＬＡと、トラックＴＢにおけるピッチｐＬＢとをほぼ等しくすることができる。
【０１１１】
これらの結果、全てのトラックＴＡ〜ＴＣにおけるスリットＳＬＡ〜ＳＬＢのピッチｐＬＡ〜ｐＬＣをほぼ一定にすることが可能となる。よって、検出部１３１Ａ〜１３１Ｃは、回折干渉光学系をそれぞれ形成しつつ、ギャップｇを一定にして配置され得る。このように複数の検出部１３１Ａ〜１３１Ｃを一定のギャップｇで形成できる場合、検出部１３１Ａ〜１３１Ｃのギャップｇ方向での調整が容易になるばかりか、これら検出部１３１Ａ〜１３１Ｃを一体に形成することも可能となる。なお、検出部１３１Ａ〜１３１Ｃを一体に形成する場合、それぞれが有するインデックススケール１２０も一体に１枚のインデックススケールとして形成されてもよい。この場合、設計等の自由度を向上させ、かつ、製造を容易にすることが可能である。
【０１１２】
（１−２−４．位置データ生成部１４０）
次に、図２及び図６Ａ〜図６Ｃを参照しつつ、エンコーダ１００の残りの構成である位置データ生成部１４０について説明する。図６Ａ〜図６Ｃは、本実施形態に係るリニアエンコーダが有する位置データ生成部について説明するための説明図である。
【０１１３】
位置データ生成部１４０は、上述の検出部１３１Ａ〜１３１Ｃから、正弦波状のアブソ信号、ミドル信号及びインクレ信号を取得する。そして、位置データ生成部１４０は、これらの信号からモータ部２００の絶対位置ｘを特定し、その位置ｘを表した位置データを出力する。以下、より具体的に位置データ生成部１４０による位置ｘの特定処理の一例について説明する。
【０１１４】
ここでアブソ信号、ミドル信号及びインクレ信号それぞれは、上述の通り、本実施形態では、位相が９０°ずれたＡ相周期信号とＢ相周期信号との２の周期信号を含む。そこで、位置データ生成部１４０は、アブソ信号、ミドル信号及びインクレ信号について、それぞれＡ相及びＢ相の２つの正弦波信号を取得する。そして、位置データ生成部１４０は、Ａ相及びＢ相の２つの正弦波信号を、アブソ信号、ミドル信号及びインクレ信号毎に、逓倍処理等を施すことにより、各周期内で単調に増加する信号（単調に減少する信号でもよい。以下「単調増加信号」ともいう。）を生成する。
【０１１５】
ここで以下では、アブソ信号の処理後の単調増加信号を単にアブソ信号ともいい、ミドル信号の処理後の単調増加信号を単にミドル信号ともいい、そして、インクレ信号の処理後の単調増加信号を単にインクレ信号ともいう。
【０１１６】
図６Ａに、アブソ信号の例を示し、図６Ｂに、ミドル信号の例を示し、図６Ｃに、インクレ信号の例を示す。図６Ａ〜図６Ｃでは、横軸に機械角（角度θ）に相当する位置ｘを示し、縦軸に各信号における電気角φを示す。なお、アブソ信号、ミドル信号及びインクレ信号それぞれの電気角をここではφＡ，φＢ，φＣともいう。
【０１１７】
図６Ａでは、アブソ信号として、位置ｘが測定範囲全域内を移動すると、電気角φＡが１回転する例、つまり、１回単調増加する例を示している。
図６Ｂでは、ミドル信号として、位置ｘが測定範囲全域内を移動すると、電気角φＢが４回転する例、つまり、４回単調増加を繰り返す例を示している。
図６Ｃでは、インクレ信号として、位置ｘが測定範囲全域内を移動すると、電気角φＣが１６回転する例、つまり、１６回単調増加を繰り返す例を示している。
つまり、ミドル信号、インクレ信号は、それぞれアブソ信号、ミドル信号の４倍の位置分解能を有することを意味する。
【０１１８】
各トラックＴＡ〜ＴＣの測定軸Ｚ方向で繰り返されるスリット本数ｎＡ〜ｎＣは、本実施形態のようにピッチが「ｐＧ１＝２×ｐＬ＝ｐＧ２」に設定される場合、このような分解能を実現するために、それぞれ１，４，１６本に設定されることとなる。しかし、これは、あくまで一例であって、各トラックＴＡ〜ＴＣのスリット本数ｎＡ〜ｎＣを限定するものではなく、各トラックＴＡ〜ＴＣのスリット本数ｎＡ〜ｎＣは、それぞれから得られる周期信号に望まれる所望の周期数ｍＡ〜ｍＣに応じて適宜設定され得る。ここで、実施形態のようにピッチが「ｐＧ１＝２×ｐＬ＝ｐＧ２」に設定される場合、「ｍＡ＝ｎＡ，ｍＡ＝ｎＡ，ｍＡ＝ｎＡ」となり、「ｐＧ１＝１×ｐＬ＝ｐＧ２」に設定される場合、「ｍＡ＝２×ｎＡ，ｍＡ＝２×ｎＡ，ｍＡ＝２×ｎＡ」となる。これらの関係から、所望の周期数ｍＡ〜ｍＣに応じたスリット本数ｎＡ〜ｎＣを決定することが可能である。
【０１１９】
なお、図６Ａ〜図６Ｃでは、線形に単調増加する各信号を示しているが、位置データ生成部１４０は、例えば、アブソ信号、ミドル信号及びインクレ信号として階段状に単調増加する信号を出力してもよい。ただし、位置ｘ方向における階段幅は、それぞれ分解能が１つ上位の信号の周期に対応した長さとなることが望ましい。
【０１２０】
位置データ生成部１４０は、このようなアブソ信号、ミドル信号及びインクレ信号を生成し、これらの信号に基づいて、移動体２０１の絶対位置ｘを特定する。
【０１２１】
より具体的には、図６Ａ〜図６Ｃに示す例の場合、位置データ生成部１４０は、まず、アブソ信号から、測定範囲全域で測定範囲長Ｒの４分の１毎の位置を特定する。
次に、位置データ生成部１４０は、ミドル信号を使用して、長さがＲ／４毎の範囲内における（Ｒ／４）／４毎の位置を特定する。
そして最後に、位置データ生成部１４０は、インクレ信号を使用して、長さが（Ｒ／１６）毎の範囲内における（Ｒ／１６）／４毎の位置を特定する。
その結果、位置データ生成部１４０は、周期数ｍの大きなインクレ検出機構の分解能と同様の分解能において、移動部２０１の絶対位置ｘを特定することが可能となる。そして、位置データ生成部１４０は、このように特定した絶対位置ｘを表す位置データを制御部２０に出力する。
【０１２２】
なお、位置データ生成部１４０は、このような処理を行わずに、アブソ信号、ミドル信号及びインクレ信号の組み合わせに対する絶対位置ｘのテーブルを記憶しており、当該テーブルを使用して絶対位置ｘを特定することも可能である。また、ここで説明した位置データ１４０における処理は、制御部２０で行われてもよいことは言うまでもない。この場合、位置データ生成部１４０は、位置データとして、正弦波状のアブソ信号及び各周期信号、または、逓倍等の処理後の単調増加するアブソ信号及び各周期信号を、制御部２０に出力してもよい。
【０１２３】
（１−３．第１実施形態に係るリニアモータシステムの動作）
次に、本実施形態に係るモータシステム１の動作について説明する。なお、各構成における動作や作用等については、各構成の説明で詳しく説明したので適宜省略して説明する。
【０１２４】
制御部２０は、上位制御装置等から上位制御信号を取得し、更にエンコーダ１００から、移動体２０１の絶対位置ｘを表す位置データを取得する。そして、制御部２０は、上位制御信号と位置データとに基づいて制御信号を生成してモータ部２００に出力する。
【０１２５】
その結果、モータ部２００は、この制御信号に基づいて動力を発生させて移動体２０１を移動させる。すると、その移動体２０１に連結された移動部１３０が移動して、移動部１３０が有する複数のインデックススケール１２０が、メインスケール１１０に対して相対的に移動する。その結果、一方、各検出部１３１Ａ〜１３１Ｃは、このメインスケール１１０に対するインデックススケール１２０の相対的な移動に応じて、それぞれ周期信号を検出し、位置データ生成部１４０に出力する。そして、位置データ生成部１４０は、取得したこれらの信号に基づいて位置データを生成し、制御部２０に出力する。
【０１２６】
なお、上述の通り、本実施形態に係るエンコーダ１００は、移動体２０１の高精度な絶対位置ｘを検出して、位置データとして制御部２０に供給することができる。従って、このモータシステム１は、その高精度な絶対位置ｘに基づいて、移動体２０１の位置ｘを高精度に制御することができる。
【０１２７】
（１−４．第１実施形態に係るリニアエンコーダの製造方法）
以上、本発明の第１実施形態に係るリニアモータシステムについて説明した。
次に、図７を参照しつつ、本実施形態に係るエンコーダ１００の製造方法について説明する。図７は、本実施形態に係るリニアエンコーダの製造方法について説明するための説明図である。
【０１２８】
図７に示すように、エンコーダ１００の製造方法では、まずステップＳ１０１が処理される。このステップＳ１０１（スリット数決定ステップの一例）では、メインスケール１１０の１のトラックＴについて、そのトラックＴから得たい分解能に応じて、移動体２０１が測定範囲全域を移動した場合に得るべき所望の周期信号の周期数ｍが決定される。そして、その周期に応じて、そのトラックＴに形成されるスリット本数ｎが設定される。そして、ステップＳ１０３に進む。
【０１２９】
ステップＳ１０３（傾斜角度設定ステップの一例）では、スリットＳＬのピッチｐＬが所望の値となるように傾斜角度θが設定される。ただし、例えばトラックＴＣなどのような垂直スリットの場合には、このステップＳ１０５では、傾斜角度θＣは０°（傾斜させないことを意味）に設定されることになる。
【０１３０】
なお、このステップＳ１０３では、これから形成しようとしているトラックＴ（１のトラックの一例）のスリットＳＬのピッチｐＬが、既に形成されたトラックＴまたは後続して形成されるトラックＴ（他のトラックＴの一例）のスリットＳＬのピッチｐＬと等しくなるように、傾斜角度θが設定されることになる。このステップＳ１０３の処理後は、ステップＳ１０５に進む。
【０１３１】
ステップＳ１０５（スリット形成ステップの一例）では、ステップＳ１０３で設定した傾斜角度θで、所定の幅ｗの複数のスリットＳＬが、ピッチｐＬを一定にしつつトラックＴ内で平行に並んで形成される。そして、ステップＳ１０７に進む。
【０１３２】
ステップＳ１０７では、所望の複数のトラックＴ全てにスリットＳＬが形成されたか否かが確認される。そして、スリットＳＬが未形成のトラックＴがあれば、ステップＳ１０１以降の処理が繰り返される。一方、全てのスリットＳＬが形成されていればステップＳ１０９に進む。
【０１３３】
ステップＳ１０９（インデックススケール配置ステップの一例）では、少なくともピッチｐＬが等しい２以上のトラックＴに対して、メイン格子Ｌとインデックス格子Ｇ１，Ｇ２との間のギャップｇが等しくなるように、インデックススケール１２０を含む検出部１３１が配置される。
【０１３４】
なお、これらの処理と同時にか前後して、移動部１３０内に各検出部１３１を配置する処理、各検出部１３１と位置データ生成部１４０とを連結する処理、各構成をケースに収納して固定又は移動可能に支持する処理等が行われて、エンコーダ１００が完成する。ただし、これらの処理についてのここでの詳しい説明は省略する。
【０１３５】
（１−５．第１実施形態に係るリニアエンコーダシステムによる効果の例）
以上、本発明の第１実施形態に係るリニアエンコーダ、リニアモータ、リニアモータシステム、メインスケール及びリニアエンコーダの製造方法について説明した。
【０１３６】
本実施形態に係るエンコーダ１００等によれば、少なくとも１のトラックＴの複数のスリットＳＬが、垂直軸Ｚ方向から傾斜角度θ傾いた方向を長手とする傾斜スリットとして形成される。この傾斜スリットは、傾斜角度θを調整することにより、トラックＴの測定軸Ｚ方向に配置されるスリット本数ｎを変更せずに、ピッチｐＬを調整することが可能である。従って、設計・開発等の自由度を高めることが可能である。
【０１３７】
また、上述のように回折干渉光学系を使用しつつアブソ型エンコーダを形成する場合、得られる周期信号の周期数ｍの異なる複数のトラックＴが必要となる。そして、各トラックＴ内のスリット本数ｎは、周期数ｍに応じた数となる。そこで、相対的に低い周期数ｍを得るには、スリット本数ｎを相対的に少ない数にすることとなる。しかし、本実施形態のような傾斜スリットを使用しない場合、このようにスリット本数ｎを比較的少ない数に設定すると、ピッチｐＬが大きくなり、回折干渉光学系を形成することが難しくなる。仮に回折干渉光学系を形成できたとしても、傾斜スリットを使用しなければ、各トラックＴのスリット本数ｎが異なることにより、各トラックＴのピッチｐＬも異なる。その結果、各トラックＴのピッチｐＬに適したギャップｇも、各トラックＴ毎に異なり、各回折干渉光学系毎に設計・開発・製造等が必要になる。
【０１３８】
これに対して、本実施形態に係るエンコーダ１００によれば、各トラックＴの傾斜角度θを調整することにより、ピッチｐＬを調整することが可能である。従って、全てのトラックＴのピッチｐＬを、回折干渉光学系が形成可能な程度に比較的小さく設定することが可能である。この際、傾斜角度θを適切に調整すれば、複数のトラックＴのピッチｐＬを同一の値に設定することが可能であるため、複数のトラックＴに適したギャップｇを同一の値に設定することが可能となる。よって、その複数のトラックＴそれぞれが構成する各回折干渉光学系を、同様に設計・開発・製造等することが可能である。また、複数のトラックＴに対するギャップｇの調整を同時に行うことも可能となる。
【０１３９】
従って、本実施形態に係るエンコーダ１００によれば、回折干渉光を使用して、検出精度を向上させつつ、回折干渉光学系を構成する際の設計・開発時の制限等を低減して、製造が容易なように設計・開発等をおこなうことが可能となる。
【０１４０】
＜２．第２実施形態＞
以上、本発明の第１実施形態に係るリニアモータシステムについて説明した。
次に、図８を参照しつつ、本発明の第２実施形態に係るリニアモータシステムについて説明する。図８は、本発明の第２実施形態に係るリニアエンコーダが有するメインスケールの構成について説明するための説明図である。
【０１４１】
上記本発明の第１実施形態では、図３に示すように、傾斜スリットとして形成されるトラックＴＡ，ＴＢのスリットＳＬＡ，ＳＬＢの傾斜される向き（傾斜方向）が、測定軸Ｘに対して同一の方向である場合について説明した。つまり、傾斜角度θＡ及び傾斜角度θＢが、共に正である場合について説明した。しかし、本発明は、かかる例に限定されるものではなく、相隣接するトラック同士の垂直軸Ｚ方向からの傾斜方向を、逆にすることも可能である。そこで、ここでは、本発明の第２実施形態として、相隣接するトラック同士の傾斜方向が逆に設定された場合の例について説明する。なお、トラックの傾斜方向が逆に設定されること以外、本実施形態に係るエンコーダ等は、上記第１実施形態と同様に構成可能であるため、ここでは、第１実施形態との違いについて中心に説明する。
【０１４２】
図８に示すように、本実施形態に係るエンコーダが有するメインスケール３１０は、トラックＴＡ（少なくとも１のトラックの一例）に、図３に示したメイン格子ＬＡの代わりにメイン格子ＬＤを有する。そして、このメイン格子ＬＤは、複数のスリットＳＬＤを有する。
【０１４３】
スリットＳＬＤの傾斜方向は、図３に示したスリットＳＬＡと異なり、隣接するトラックＴＢ（他のトラックの一例）のスリットＳＬＢの傾斜方向と逆の方向に設定されている。つまり、スリットＳＬＢが、垂直軸Ｚ方向を法線軸Ｙを回転軸として時計回りに回転した方向に形成されるのに対して、このスリットＳＬＤは、これとは逆に、垂直軸Ｚ方向を法線軸Ｙを回転軸として反時計回りに回転した方向に形成される。つまり、傾斜角度θＢはプラスとなるが、傾斜角度θＤはマイナスとなる。なお、この際、傾斜角度θＤの大きさは、上記第１実施形態と同様に設定され、スリット本数ｎＤ＝ｎＡであれば、｜θＤ｜＝｜θＡ｜となる。
【０１４４】
一方、各スリットＳＬから生じる回折干渉光は、各スリットＳＬの長手方向に対して略直角な方向に繰り返す干渉縞を形成する。これに対して、傾斜スリットのスリットＳＬの長手方向は、傾斜されることにより、メインスケールの幅方向（垂直軸Ｚ方向）から長手方向（測定軸Ｘ方向）に近づくこととなる。よって、干渉縞は、隣接するトラックの方向に繰り返すように形成される場合がある。その結果、干渉縞が隣接トラックの回折干渉光学系とクロストークしてしまう恐れがある。また、そのようなクロストークを防ぐために、エンコーダの設計・開発が制約を受ける場合がある。
【０１４５】
このような場合、本実施形態のように相隣接するトラックＴＡ，ＴＢの各スリットＳＬＤ，ＳＬＢの傾斜方向を互いに逆向きに設定することで、干渉縞が形成される向きを変更することが可能となり、クロストークが生じないような設計・開発を容易に行うことが可能である。
【０１４６】
なお、本実施形態においても、上記第１実施形態で奏される他の格別な作用効果等を奏することが可能であることは、言うまでもない。
【０１４７】
以上、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明した。しかしながら、本発明はこれらの実施形態の例に限定されないことは言うまでもない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内において、様々な変更や修正を行うことに想到できることは明らかである。従って、これらの変更後や修正後の技術も、当然に本発明の技術的範囲に属するものである。
【０１４８】
例えば、上記各実施形態では、アブソ型エンコーダを形成するための複数の周期信号を、全て回折干渉光学系を使用して取得する場合について説明した。しかしながら、本発明はかかる例に限定されるものではない。本発明は、少なくとも２以上の周期信号を回折干渉光学系から取得し、それ以外の周期信号を例えば幾何光学系の光学式や磁気式の検出装置等を使用するエンコーダにも適用可能であることは言うまでもない。ただし、この場合も、インクレ信号（周期数ｍが最も多い信号）は、回折干渉光学系から得ることが望ましい。
【０１４９】
尚、本明細書において、フローチャートに記述されたステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的に又は個別的に実行される処理をも含む。また時系列的に処理されるステップでも、場合によっては適宜順序を変更することが可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１５０】
１                        モータシステム
１０                      モータ
２０                      制御部
１００                    エンコーダ
１１０，３１０            メインスケール
１２０                    インデックススケール
１３０                    移動部
１３１，１３１Ａ，１３１Ｂ，１３１Ｃ    検出部
１３２                    発光部
１３２                    受光部
１４０                    位置データ生成部
２００                    モータ部
２０１                    移動体
２０２                    ガイドレール
３１０，４１０，５１０    メインスケール
ａ                        加速度
Ｇ１，Ｇ２                インデックス格子
Ｇ２Ａ，Ｇ２Ｂ            領域
Ｌ，ＬＡ，ＬＢ，ＬＣ，ＬＤ              メイン格子
ｍ，ｍＡ，ｍＢ，ｍＣ        周期数
ｎ，ｎＡ，ｎＢ，ｎＣ        スリット本数
ｐ                        ピッチ
ｐＧ１，ｐＧ２              ピッチ
ｐＬ，ｐＬＡ，ｐＬＢ，ｐＬＣ，ｐＬＤ          ピッチ
ｐＸ                        スリット間距離
Ｓ１，Ｓ２                スリット
ＳＧ１，ＳＧ２            スリット
ＳＬ，ＳＬＡ，ＳＬＢ，ＳＬＣ，ＳＬＤ    スリット
Ｔ，ＴＡ，ＴＢ，ＴＣ      トラック
ｖ                        速度
ｗ，ｗＡ，ｗＢ，ｗＣ        トラック幅
ｘ                        位置
θ，θＡ，θＢ，θＣ，θＤ                傾斜角度
φＡ，φＢ，φＣ            電気角
ｇ                        ギャップ
Ｘ                        測定軸
Ｙ                        法線軸
Ｚ                        垂直軸
【図１】
2011064608.tif 000003
【図２】
2011064608.tif 000004
【図３】
2011064608.tif 000005
【図４】
2011064608.tif 000006
【図５】
2011064608.tif 000007
【図６Ａ】
2011064608.tif 000008
【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８】
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