【事件の表示】
　特許第２８６２４１７号「変位測定装置及び方法」の請求項１ないし４、６ないし１０に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第２８６２４１７号の請求項１ないし４、６ないし１０に係る特許を維持する。
【理　由】
１．手続の経緯
　本件特許第２８６２４１７号に係る特許は、その出願が平成３年１０月１５日（国内優先権主張、平成２年１１月１６日）の出願であって、平成１０年１２月１１日に特許権の設定の登録があり、平成１１年９月３日に特許異議申立人須田秀夫より本件請求項１乃至請求項４、請求項６乃至請求項１０に係る特許に対し特許の異議の申立てがあり、平成１２年１１月８日付けで当該請求項に係る特許について特許権者に対し取消理由を通知したところ、特許権者から平成１３年１月１３日付けで意見書の提出及び訂正請求がなされた。
　
２．訂正の内容
訂正事項ａ
　特許請求の範囲の請求項１の「光束を前記第１の光学格子に」及び「投影する光学系と、」、請求項２の「光束を照射し」、請求項３の「光束を前記第１の光学格子に」、請求項６の「光源の反対側に反射面が設けられる」及び請求項８の「該スケールとは別に反射面を有する」の記載を、それぞれ「収束光束を前記第１の光学格子に」及び「投影する収束光学系と、」、「収束光束を照射し」、「収束光束を前記第１の光学格子に」、「光源の反対側で前記収束光束の焦点面に反射面が設けられる」及び「該スケールとは別に前記収束光束の焦点面に反射面を有する」と訂正する。
　
訂正事項ｂ
　特許請求の範囲の請求項３の「取付けられスケールと」の記載を、「取付けられたスケールと」と訂正する。
　
訂正事項ｃ
　発明の詳細な説明の段落[０００５]、[課題を解決するための手段及び作用]の「第１の光学格子に光束を照射して」の記載を、「第１の光学格子に収束光束を照射して」と訂正する。
　
３．訂正の適否（新規事項、目的要件、拡張変更）
　訂正事項ａ乃至訂正事項ｃは、いずれも願書に添付した明細書又は図面の記載事項の範囲内の訂正である。
　訂正事項ａは、特許請求の範囲の減縮を目的とするものであり、訂正事項ｂ及び訂正事項ｃは、いずれも明りょうでない記載の釈明を目的とするものであり、これらの訂正は、いずれも特許請求の範囲を拡張又は変更するものでもない。
　
４．独立特許要件
　異議が申し立てられていない請求項のうち請求項１１及び請求項１２は、訂正されていないから、これを除く請求項１乃至請求項１０について検討する。
４−１．本件発明
　本件訂正請求により訂正された特許第２８６２４１７号の請求項１乃至請求項１０に係る発明の要旨は、全文訂正明細書及び図面の記載からみて、その特許請求の範囲の請求項１乃至請求項１０に記載された次のとおりのものである。
　
　請求項１
　第１の光学格子と、
該第１の光学格子と同一方向に一体的に変位する第２の光学格子と、
収束光束を前記第１の光学格子に照射して、像反転した前記第１の光学格子の像を前記第２の光学格子に投影する収束光学系と、
前記第２の光学格子を介した光を検出する手段と、を有することを特徴とする変位測定装置。
　請求項２
　第１の光学格子に収束光束を照射し、
該第１の光学格子を介した光を焦点を結ばせ、
該焦点を結んだ後に、前記第１の光学格子と同一方向に一体的に変位する第２の光学格子に照射し、
該第２の光学格子を介した光を検出することにより前記光束と前記光学格子との相対的な変位情報を得ることを特徴とする変位測定方法。
　請求項３
　駆動機構と、
該駆動機構の駆動状態を測定する変位測定装置とを有し、前記変位測定装置は、
前記駆動機構の変位部に取付けられたスケールと、
 該スケール上に形成される第１の光学格子と、
該同一スケール上に形成される第２の光学格子と、
収束光束を前記第１の光学格子に照射して、像反転した前記第１の光学格子の像を前記第２の光学格子に投影する光学系と、
前記第２の光学格子を介した光を検出する手段を有し、
前記光学系と前記スケールとの相対的な変位情報を得ることにより前記駆動状態を測定する手段を有することを特徴とする変位測定装置を有する駆動システム。
　請求項４
　像反転した第１の光学格子の回折像を第２の光学格子に投影することによりモアレ縞を形成し、該モアレ縞の移動を検出することによって変位情報を得る請求項１記載の装置、又は請求項２記載の方法、又は請求項３記載のシステム。
　請求項５
　透光性の平行部を有するスケールの光束入射側の面に前記第１の光学格子が形成され、該スケールの他方の面に前記第２の光学格子が形成される請求項１記載の装置、又は請求項２記載の方法、又は請求項３記載のシステム。
　請求項６
　第１、第２の光学格子は共通の格子として形成され、
該光学格子を挟んで光源の反対側で前記収束光束の焦点面に反射面が設けられる請求項１記載の装置、又は請求項２記載の方法、又は請求項３記載のシステム。
　請求項７
　透光性の平行部を有するスケールの光束入射側の面に第１、第２の光学格子が共通の格子として形成され、該スケールの他方の面に反射面が形成される請求項１記載の装置、又は請求項２記載の方法、又は請求項３記載のシステム。　
　請求項８
　透光性の平行部を有するスケールの光束入射側の面に第１、第２の光学格子が共通の格子として形成され、該スケールとは別に前記収束光束の焦点面に反射面を有するミラー部材が配置される請求項１記載の装置、又は請求項２記載の方法、又は請求項３記載のシステム。
　請求項９
　前記第１、第２の光学格子は格子ピッチが同一である請求項１記載の装置、又は請求項２記載の方法、又は請求項３記載のシステム。
　請求項１０
　前記第１、第２の光学格子は格子ピッチが異なる請求項１記載の装置、又は請求項２記載の方法、又は請求項３記載のシステム。
　
４−２．取消理由通知の概要
（１）請求項１〜３に係る発明は、引用例１（特開昭５５−６２８６号公報　（甲第１号証参照）に記載された発明と同一であり、特許法第２９条１項３号の規定に該当するので、請求項１乃至請求項３に係る特許は取り消すべきである。
（２）請求項４に係る発明は、引用例１及び引用例２（特公昭３６−１１７９３号公報（甲第２号証参照）に記載の発明に基づき、請求項６〜９に係る発明は、引用例１及び引用例３（米国特許第３４９６３６４号明細書（甲第３号証参照））に記載の発明に基づき及び請求項１０に係る発明は、引用例１及び引用例４（米国特許第３５２４０６７号明細書（甲第４号証参照））に記載の発明に基づき、それぞれ当業者が容易に発明をすることができたものであるから、特許法第２９条第２項の規定に違反するので、請求項４及び請求項６乃至請求項１０に係る特許は取り消すべきである。
　
４−３．引用例の記載事項
引用例１について
「印刷動作においては、(1)搬送体の正確な位置（したがってインクジェットに関係するノズルの正確な位置）が左側から右側への搬送体の移動のあらゆる点において知られていること、および(2)搬送体の移動方向を示す情報が印刷を行うインク流の形成に関係する電子回路に与えられていることが基本的に必要である。この目的のために、不透明線および透明線からなる第１セット３２および第２セット３３を有する格子３１を使用する光学的位置感知装置３０が、格子３１の一方の側に設けられた光源−検出器アセンブリ３５および格子３１の反対側に設けられた像反射要素４５と協動するようになっている。第１図に最も良く示されているように、格子３１は、写真処理によって形成される不透明線を有する可撓性帯状マイラーから構成され得る。搬送体１１は格子３１を駆動する装置とともに静止状態となり得、また格子３１は移動中の搬送体１１に対して静止し得るように取付けられる。格子３１は搬送体１１中の適当なスロット１１ａを貫通するように配設され、光源−検出器アセンブリ３５と像反射要素４５は互いに格子の反対側にくるように搬送体１１に取付けられる（これらの相対位置については第２図参照）。」（第３頁右下欄６行〜左上欄８行）　
「像反射要素４５および光源−検出器アセンブリ３５の格子３１または３１’に対する相対位置は第４図に最も良く示されている。像形成反射面は部分球面または凹面４６であることが好ましく、１Ｘの倍率を得るために格子３１または３１’は鏡軸４７に対して垂直であって球面の中心を通る面に配置され、軸４７に沿う部分球反射面４６と格子３１との距離は部分球面の曲率半径に等しく設定される。」（第４頁右上欄７行〜１５行）
引用例２について
「本発明によれば光線はプリズムの反射作用により計数板を２回通過し、計数板自体が第１図の例に示す補助計数板２の作用を兼ねることになる。次に計数板９の変位と光線の断続回数の関係を考えるに、これはあたかも第１図の例において補助計数板２が計数板１と逆方向に同一割合で変位することに相当し、従って第２図において計数板９がプリズム１０に対し切込みのピッチの１／２だけ変位する毎に光電管に達し、その中間では遮断される。即ち、本発明によれば従来のものに比べ、かりに相対変位が等しい場合には光線の断続回数、従って計数値は２倍になる。逆に考えれば数値的に計測し得る長さの単位は１／２となり、同一の計数板を使用すれば従来のものに比べ、より細密な計測が出来る。」（第１頁右欄１行〜１３行）
「更に透光部のピッチが細密なものでは、いわゆる光学格子をそのまま使用することも考えられる。これらの計数板では透光部は空気でなく、プラスチック又はガラス等の透光物質であるから、ここを通過するとき光線は屈折散乱し、平行性を失う。」（第１頁右欄２５行〜２９行）
「更にこのような光の透過、遮断によって変位を数値的に計測する場合、特に変位方向も併せて弁別する必要のある時は、光の透過、遮断によって見かけ上生ずる明暗の縞模様、例えばモアレ縞を利用することは既に公知である。このような縞模様は、第１図において、補助計数板２の透光部のピッチを主計数板１のそれと若干異なる値にするか、もしくは第７図に示す如く主計数板１に対し、補助計数板２を僅かな角度θだけ傾けて取付ければ得られる。」（第２頁右欄１行〜８行）
引用例３について
「図１を参照すると、可動スケールと組合わせた光学システムが斜視的に示されている。スケール２１はガラスのような透明材料からできており、矢印Ａで示す方向に移動可能である。このスケールは不透明部と透明部が交互に配されており、これらの部分はスケールの移動方向と交差するように配されている。スケール２１は機械等の可動部品と一体的に取り付けられており、これらの移動は、エンコーダで精密に測定される。或いは、場合によってはスケールが固定される一方、光学システムが可動になる。光源２２とフォトセル２３はスケール２１の一面側に配される。フォトセル２３はシリコンソーラセル等の適当な感光素子からなり、信号処理回路２０に接続されている。信号処理回路２０は、スケールの動作量を求めるものである。スケール２１の反対側の面には、全反射プリズム２４と、レンズ２５と、五角形のプリズム２６が配されている。これらの３つの部品は、光源２２によって投影されたスケールの像を折り曲げ、フォトセル２３に対応した同一スケールの第２の場所に戻す機能を有する。」（第３欄４１行〜６２行、抄訳参照）
引用例４について
「図２は、図１に示された装置の光学系を模式的に示したものである。フィラメントランプ１３は格子２７を照明する。格子２７のラインはａで紙面に対し垂直である。照明された部分は約０．１インチの幅を有し、１００ライン分を含む。この対物情報はレンズ３３を通り、ミラー３７で反射され、再びレンズ３３を通る。レンズ３３はフォトトランジスタ１７の丁度正面に位置するｂで、反射像を線格子２７に結ぶ。線格子２７は紙面の横方向に移動するので、ｂ点における線像は格子２７の格子線と反対方向に移動しながら間欠的に重なる。これにより、格子とその像との間で干渉が生じ、フォトトランジスタ１７を間欠的に照明する。このフォトトランジスタから得られた信号は制御系によって計数され、格子の移動量を精密に測定できる。これにより、格子と一体的に移動する対象物例えば回転軸２１の移動量を測定できる。レンズ３３は格子２７から焦点距離分だけ離れて搭載されているので、ランプ１３により生成された像は倍率１で格子に結像される。格子像は格子自体と反対の方向に移動するので、両者の相対速度は格子の移動速度の倍になる。これは１本のラインにつき２倍の密度のラインを有する格子を用いたことと等価である。線格子は高価であり、インチ辺りのライン数に比例して価格が高くなる。本発明は、所望の感度を維持するために、比較的ライン数が少なく低価格の格子を用いることが可能である。図３ａ及び図３ｂに示すように、レンズ３３の平面軸３８に対して格子２７を軸合わせすることは重要ではない。図３ａは位置合わせされた格子２７のａ’部分と、その像部分ｂ’を表している。」（第２欄６７行〜第３欄３９行、抄訳参照）　
　
４−４．請求項１乃至請求項３に係る発明について
４−４−１．対比
　本件請求項１乃至請求項３に係る発明と引用例１に記載された発明とを対比すると、次の一致点及び相違点を有する。
（請求項１に係る発明についての一致点）
　第１の光学格子と、
該第１の光学格子と同一方向に一体的に変位する第２の光学格子と、
光束を前記第１の光学格子に照射して、像反転した前記第１の光学格子の像を前記第２の光学格子に投影する光学系と、
前記第２の光学格子を介した光を検出する手段と、を有することを特徴とする変位測定装置。
　（請求項２に係る発明についての一致点）
　第１の光学格子に光束を照射し、
該第１の光学格子を介した光を焦点を結ばせ、
該焦点を結んだ後に、前記第１の光学格子と同一方向に一体的に変位する第２の光学格子に照射し、
該第２の光学格子を介した光を検出することにより前記光束と前記光学格子との相対的な変位情報を得ることを特徴とする変位測定方法。
　（請求項３に係る発明についての一致点）
　駆動機構と、
該駆動機構の駆動状態を測定する変位測定装置とを有し、前記変位測定装置は、
前記駆動機構の変位部に取付けられたスケールと、
 該スケール上に形成される第１の光学格子と、
該同一スケール上に形成される第２の光学格子と、
光束を前記第１の光学格子に照射して、像反転した前記第１の光学格子の像を前記第２の光学格子に投影する光学系と、
前記第２の光学格子を介した光を検出する手段を有し、
前記光学系と前記スケールとの相対的な変位情報を得ることにより前記駆動状態を測定する手段を有することを特徴とする変位測定装置を有する駆動システム。
（請求項１〜３に係る発明についての相違点）
　光束が「収束光束」である点。
　
４−４−２．相違点の判断
　訂正明細書の発明の詳細な説明には次の記載がある。
「【０００８】
　次に本発明の測定原理について説明するが、まず本発明の前提となる収束光束による干渉像形成の現象について説明する。この収束光束による干渉像の形成は所謂ロンキー干渉計等において従来から知られており、例えば APPLIED OPTICS (April 1964/vol.3, no.4)の中に詳しく述べられているが、以下簡単に紹介することにする。
【０００９】
　レンズ等の光学手段により得られる収束性の光線を回折格子へ照射した場合、図３のように、光束は多数の回折光に分離され、特にプラス１次、マイナス１次、０次、の回折光に注目すれば、各光束は、Ｐ0,Ｐ+1, Ｐ-1，の各点に焦点を結ぶ。再び発散光束となった各光束は、互いに干渉し重なり合った部分にて干渉縞を形成する。この干渉縞は同図のように、回折格子への入射光束は波面が球面波のとき回折格子の格子と平行で、等間隔の直線状の格子像となる。また、その格子像の格子ピッチＡは、照射された回折格子の格子ピッチの値をａとすると、
　　　Ａ＝ａ×（ｒ／ｘ）
となる。
【００１０】
　前記ロンキー干渉計は、主にレンズテスト用として開発されたものであるが、本発明はこの原理を更に発展させて変位測定に応用したことを特徴とする。本発明の特徴は、収束性の光束により回折格子を照射し、１度焦点を結んだ各回折光同志の重ね合わせの結果生じる回折像は、格子がある方向に変位すると各回折光の位相シフトにより、格子の移動方向とは反対の方向に回折像が移動する現象、すなわち回折像が像反転する現象を利用したことである。
【００１１】
　ここで、本発明の測定原理を示す図４を用いて、収束光束がスケール４の格子部Ｇ１に入射し、その後の回折光の作用について説明する。格子部Ｇ１に照射された光束は、多数の回折光に分かれて透過するが、特にエネルギレベルの高いプラス１次光、マイナス１次光び０次光の光束が重なり合う領域（図中、ハッチング部）には干渉像（２光束もしくは３光束による干渉回折像）が形成され、特に格子部Ｇ１からＬの距離に収束光束の焦点が位置するとき、格子部Ｇ１から２Ｌの距離にＧ１と同じピッチの像反転した格子回折像Ｚ１が形成される。・・・・従って格子像Ｚ１と第２の領域の格子の重ね合わせにより生ずる干渉縞、所謂モアレ縞は・・・移動する。この結果、格子部の移動に応じてフォトディテクタ３に入射する光量が変動し、ほぼ正弦波状の出力信号として得られ、これを信号処理回路６により処理して変位情報を検出する。
【００１２】
　このように本発明によれば、従来のような固定格子が不要で部品点数の削減となり、位置検出分解能は光学格子ピッチの２倍の正弦波出力が得ることができる。更には回折像は二次元的に像反転するため、仮にスケールのアジマス角度ずれが生じてもこの影響を受けず、安定してコントラストの高い信号を得ることができる。」（段落番号[０００８]乃至[００１２]）
　訂正明細書の上記記載によれば、本発明は、いわゆる収束光束を用いたロンキー干渉計の原理を測定原理として採用したものであり、収束光束が第１の光学格子を通過して焦点を結び、発散光束となった各光束の干渉により形成される干渉像が格子の移動に伴い像反転して移動することを利用したものである。　
　これに対して、引用例１に記載された発明は、球面又は凹面の像形成反射面を設けたものであり、このことからみて光源からの光束が収束光束ではないことが明らかであるから、いわゆるタルボ型干渉計の原理を利用したものであって、干渉原理が異なるものである。
　よって、訂正された請求項１乃至請求項３に係る発明は、刊行物１に記載された発明と同一の発明とすることができない。
　次に、進歩性について検討する。
　刊行物２に記載された発明は、光源から発した拡散光束をコリメータレンズにより平行光束とした後に格子を通過させるものであって、本件発明のものと干渉原理が異なるものである。
　刊行物３に記載された発明は、光源２から発し、スケールを通過させる光束が平行光束であって、収束光束ではなく、やはり干渉原理が異なるものである。
　刊行物４に記載された発明は、フィラメントランプ１３が格子２７を照明するものであって、格子を通過させる光束は拡散光束であり、収束光束ではないから、干渉原理が異なるものである。
　以上検討したように、刊行物１乃至刊行物４に記載された発明は、訂正された請求項１乃至請求項３に係る発明のように、収束光束を用いたものではなく、干渉原理が異なるものであるから、これらを組合わせたところで本件発明を構成することはできない。
　よって、訂正された請求項１乃至請求項３に係る発明は、刊行物１乃至刊行物４に記載された発明に基いて当業者が容易に発明をすることができたものとすることができない。　
　
４−５．請求項４乃至請求項１０に係る発明について
　訂正された請求項４乃至請求項１０に係る発明は、いずれも請求項１乃至請求項３を引用するものである。
　したがって、訂正された請求項４乃至請求項１０が限定した事項について判断するまでもなく、上記「４−４．請求項１乃至請求項３に係る発明について」で検討したことと同じ理由により、請求項４乃至請求項１０に係る発明は、引用例１乃至引用例４に記載された発明に基いて当業者が容易に発明をすることができたものとすることができない。
　
４−６．独立特許要件のむすび
　以上検討したとおりであるから、訂正された請求項１乃至請求項１０に係る発明は、出願の際独立して特許を受けることができるものである。
　
５．訂正についての結論
　以上のとおりであるから、本件訂正は、平成６年改正特許法附則第６条第１項の規定により「なお従前の例による」とされる改正前の特許法第１２６条第１項ただし書乃至第３項に規定する要件に適合するから、訂正を認める。
　
６．特許異議申立について
６−１特許異議申立の概要
　特許異議申立人須田秀夫から申し立てられた理由の概要は次のとおりである。
（１）請求項１〜３に係る発明は、甲第１号証（特開昭５５−６２８６号公報　（甲第１号証参照）に記載された発明と同一若しくはこれから容易に発明をすることができたものであり、特許法第２９条１項３号又は同条第２項の規定により、請求項１乃至請求項３に係る特許は取り消されるべきである。
（２）請求項４に係る発明は、甲第１号証及び甲第２号証（特公昭３６−１１７９３号公報）に記載の発明に基づき、請求項６〜９に係る発明は、甲第１号証及び甲第３号証（米国特許第３４９６３６４号明細書）に記載の発明に基づき、及び請求項１０に係る発明は、甲第１号証及び甲第４号証（米国特許第３５２４０６７号明細書）に記載の発明に基づき、それぞれ当業者が容易に発明をすることができたものであるから、特許法第２９条第２項の規定に違反するので、請求項４及び請求項６乃至請求項１０に係る特許は取り消されるべきである。
　
６−２．本件発明
　訂正が認められたので、「４−１．本件発明」において認定したとおりである。
　
６−３．特許異議の申立てに対する当審の判断
　特許異議申立の理由及び証拠は、上記「４−２．取消理由通知の概要」と請求項１〜請求項３に係る発明に対する特許法第２９条第２項違反との理由を除き、同じであり、その判断は「４．独立特許要件」でなされているものであるから、前記「４．独立特許要件」で判断したとおりである。
　
７．むすび
　以上のとおりであるから、特許異議申立人の申し立てた理由及び証拠によっては、本件請求項１乃至請求項４、請求項６乃至請求項１０に係る特許を取り消すことができない。
　また、他に本件請求項１乃至請求項４、請求項６乃至請求項１０に係る特許を取り消すべき理由を発見しない。
　よって、結論のとおり決定する。　　
【異議決定日】
平成１３年２月１９日（２００１．２．１９）
【訂正の要旨】
訂正の要旨
訂正事項ａ
　特許第２８６２４１７号特許明細書の特許請求の範囲の請求項１の「光束を前記第１の光学格子に」及び「投影する光学系と、」、請求項２の「光束を照射し」、請求項３の「光束を前記第１の光学格子に」、請求項６の「光源の反対側に反射面が設けられる」及び請求項８の「該スケールとは別に反射面を有する」の記載を、特許請求の範囲の減縮を目的としてそれぞれ「収束光束を前記第１の光学格子に」及び「投影する収束光学系と、」、「収束光束を照射し」、「収束光束を前記第１の光学格子に」、「光源の反対側で前記収束光束の焦点面に反射面が設けられる」及び「該スケールとは別に前記収束光束の焦点面に反射面を有する」と訂正する。
訂正事項ｂ
　特許第２８６２４１７号特許明細書の特許請求の範囲の請求項３の「取付けられスケールと」の記載を、明りょうでない記載の釈明を目的として、「取付けられたスケールと」と訂正する。
訂正事項ｃ
　特許第２８６２４１７号特許明細書の発明の詳細な説明の段落［０００５］、［課題を解決するための手段及び作用］の「第１の光学格子に光束を照射して」の記載を、明りょうでない記載の釈明を目的として、「第１の光学格子に収束光束を照射して」と訂正する。
（５４）【発明の名称】
変位測定装置及び方法
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】　第１の光学格子と、
該第１の光学格子と同一方向に一体的に変位する第２の光学格子と、
収束
収束
前記第２の光学格子を介した光を検出する手段と、を有することを特徴とする変位測定装置。
　【請求項２】　第１の光学格子に
収束
該第１の光学格子を介した光を焦点を結ばせ、
該焦点を結んだ後に、前記第１の光学格子と同一方向に一体的に変位する第２の光学格子に照射し、
該第２の光学格子を介した光を検出することにより前記光束と前記光学格子との相対的な変位情報を得ることを特徴とする変位測定方法。
　【請求項３】　駆動機構と、
該駆動機構の駆動状態を測定する変位測定装置とを有し、前記変位測定装置は、
前記駆動機構の変位部に取付けられ
た
該スケール上に形成される第１の光学格子と、
該同一スケール上に形成される第２の光学格子と、
収束
前記第２の光学格子を介した光を検出する手段を有し、前記光学系と前記スケールとの相対的な変位情報を得ることにより前記駆動状態を測定する手段を有することを特徴とする変位測定装置を有する駆動システム。
　【請求項４】　像反転した第１の光学格子の回折像を第２の光学格子に投影することによりモアレ縞を形成し、該モアレ縞の移動を検出することによって変位情報を得る請求項１記載の装置、又は請求項２記載の方法、又は請求項３記載のシステム。
　【請求項５】　透光性の平行部を有するスケールの光束入射側の面に前記第１の光学格子が形成され、該スケールの他方の面に前記第２の光学格子が形成される請求項１記載の装置、又は請求項２記載の方法、又は請求項３記載のシステム。
　【請求項６】　第１、第２の光学格子は共通の格子として形成され、該光学格子を挟んで光源の反対側
で前記収束光束の焦点面に
　【請求項７】　透光性の平行部を有するスケールの光束入射側の面に第１、第２の光学格子が共通の格子として形成され、該スケールの他方の面に反射面が形成される請求項１記載の装置、又は請求項２記載の方法、又は請求項３記載のシステム。
　【請求項８】　透光性の平行部を有するスケールの光束入射側の面に第１、第２の光学格子が共通の格子として形成され、該スケールとは別に
前記収束光束の焦点面に
　【請求項９】　前記第１、第２の光学格子は格子ピッチが同一である請求項１記載の装置、又は請求項２記載の方法、又は請求項３記載のシステム。
　【請求項１０】　前記第１、第２の光学格子は格子ピッチが異なる請求項１記載の装置、又は請求項２記載の方法、又は請求項３記載のシステム。
　【請求項１１】　透光性の平行部の両面に光学格子部を形成したことを特徴とする変位測定装置用スケール。
　【請求項１２】　透光性の平行部の一方の面に光学格子部を形成し、他方の面に反射面を形成したことを特徴とする変位測定装置用スケール。
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【産業上の利用分野】
　本発明は物体の移動量や移動速度などの変位情報を光学的に測定する変位測定の分野に関する。
　【０００２】
　【従来の技術】
　従来から物体の移動量や移動速度などを測定するためにエンコーダが広く用いられている。図９は従来の光学式のエンコーダの典型的な構成を示す。図中、１は光束を生成する光源で、２は該光束を平行光束に変換するレンズ、１３は格子状スリットが形成された移動スケール、１４は固定スケールであり移動スケール１３のスリットと同一ピッチの格子状スリットが形成されている。なお、この格子状スリットは実質的に回折作用を有さない大きなピッチのスリットである。１５はフォトディテクタであり、移動スケール１３、固定スケール１４を透過した光の光量を検出する。１６は信号処理回路である。この構成において、移動スケール１３が移動すると移動に応じてフォトディテクタ１５で検出される光量が周期的に変化する。より具体的には、光源側から見て２つのスリットの位相が一致した時に最大光量が、又、２つのスリットの位相が１８０度ずれた時に最小光量が得られ、移動スケール１３がスリットの１ピッチ分移動すると１周期の周期信号が得られる。信号処理回路１６においては、この周期信号をパルス化してパルス数をカウントすることにより移動スケールの変位量を測定する。
　【０００３】
　【発明が解決しようとする課題】
　しかしながらこのような移動スケールと固定スケールの２枚のスケールを用いる方式のエンコーダでは、２個のスケールの相対的位置合わせあるいはスケールと検出系との相対的位置合わせが必要で、特に検出分解能を高めようとすると高い組立て精度が要求され、コストアップの要因となってしまう。又、検出分解能を高めるためにはスリットのピッチを小さくすれば良いが、あまり小さくすると回折光が発生してしまい変位の測定に支障をきたしてしまう。そのためこの方式のエンコーダでは検出分解能の向上には限界があった。
　【０００４】
　本発明の目的は上記従来の課題を解決することにあり、新規な測定原理を用いた高分解能な変位測定の装置及び方法の提供するものである。
　【０００５】
　【課題を解決するための手段及び作用】
　上記課題を解決する本発明の概要は、透光性の平行部の両面に第１、第２の光学格子部を形成したスケール、あるいは透光性の平行部の片面に第１、第２の光学格子部を兼用して形成したスケールを用意する。そしてこのスケール上の第１の光学格子に
収束
　【０００６】
　【実施例】
　以下、本発明をエンコーダに適用した実施例を図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施例の構成図であり光学系の断面を表わす。又、図２は実施例の構成の斜視図である。両図において、１は半導体レーザであり、波長λの可干渉性光束を発生する。２は半導体レーザ１からの光束を収束光束に変換するレンズ系であり、半導体レーザ１とレンズ系２とで光照射手段が構成される。なお可干渉性の光源であれば半導体レーザ以外にも使用可能である。４は透光性の平行平板から成る光学リニアスケールである。該スケール４の光照射手段側の面には回折格子作用を有するピッチＰ１の第１の光学格子部Ｇ１が形成され、又、スケール４の光照射手段とは反対側の面には前記Ｇ１の格子と平行に、回折格子作用を有するピッチＰ１の第２の光学格子部Ｇ２が形成されている。スケール４を挟んで光照射手段と対抗する位置には、受光手段であるフォトディテクタ３が配置されている。フォトディテクタ３の出力はパルス化回路、カウント回路等を有する信号処理回路６に接続され、スケール４の変位量や変位速度等の変位情報を測定する。
　【０００７】
　このように構成された変位測定装置の光学系の作用を説明する。半導体レーザ１からの光束はレンズ系２により収束光束に変換され、この収束光束をスケール４の第１の格子部Ｇ１に入射させる。格子部Ｇ１を透過した光束はスケール４に設けられている２つの格子面の中心位置で焦点を結び、ここで収束光束から発散光束に変化して第２の格子部Ｇ２に入射する。そして第２の領域を透過した光は受光部であるフォトディテクタ３に入射する。
　【０００８】
　次に本発明の測定原理について説明するが、まず本発明の前提となる収束光束による干渉像形成の現象について説明する。この収束光束による干渉像の形成は所謂ロンキー干渉計等において従来から知られており、例えばＡＰＰＬＩＥＤ　ＯＰＴＩＣＳ（Ａｐｒｉｌ　１９６４／ｖｏｌ．３，ｎｏ．４）の中に詳しく述べられているが、以下簡単に紹介することにする。
　【０００９】
　レンズ等の光学手段により得られる収束性の光線を回折格子へ照射した場合、図３のように、光束は多数の回折光に分離され、特にプラス１次、マイナス１次、０次、の回折光に注目すれば、各光束は、Ｐ０，Ｐ＋１，Ｐ−１，の各点に焦点を結ぶ。再び発散光束となった各光束は、互いに干渉し重なり合った部分にて干渉縞を形成する。この干渉縞は同図のように、回折格子への入射光束は波面が球面波のとき回折格子の格子と平行で、等間隔の直線状の格子像となる。また、その格子像の格子ピッチＡは、照射された回折格子の格子ピッチの値をａとすると、
Ａ＝ａ×（ｒ／ｘ）
となる。
　【００１０】
　前記ロンキー干渉計は、主にレンズテスト用として開発されたものであるが、本発明はこの原理を更に発展させて変位測定に応用したことを特徴とする。本発明の特徴は、収束性の光束により回折格子を照射し、１度焦点を結んだ各回折光同志の重ね合わせの結果生じる回折像は、格子がある方向に変位すると各回折光の位相シフトにより、格子の移動方向とは反対の方向に回折像が移動する現象、すなわち回折像が像反転する現象を利用したことである。
　【００１１】
　ここで、本発明の測定原理を示す図４を用いて、収束光束がスケール４の格子部Ｇ１に入射し、その後の回折光の作用について説明する。格子部Ｇ１に照射された光束は、多数の回折光に分かれて透過するが、特にエネルギレベルの高いプラス１次光、マイナス１次光び０次光の光束が重なり合う領域（図中、ハッチング部）には干渉像（２光束もしくは３光束による干渉回折像）が形成され、特に格子部Ｇ１からＬの距離に収束光束の焦点が位置するとき、格子部Ｇ１から２Ｌの距離にＧ１と同じピッチの像反転した格子回折像Ｚ１が形成される。例えば格子部Ｇ１が図４の上方へ移動した場合、像Ｚ１は下方に移動する。格子回折像Ｚ１は第２の格子部Ｇ２上に形成され、格子Ｇ２が上方に移動することになるので格子像Ｚ１と格子部Ｇ２は互いに反対方向に移動することになり、この時の相対的な変位量は実質的に２倍になる。従って格子像Ｚ１と第２の領域の格子の重ね合わせにより生ずる干渉縞、所謂モアレ縞はスケール４の変位Ｐに対してＰ／２の変位でモアレ縞は１つ移動する。この結果、格子部の移動に応じてフォトディテクタ３に入射する光量が変動し、ほぼ正弦波状の出力信号として得られ、これを信号処理回路６により処理して変位情報を検出する。
　【００１２】
　このように本発明によれば、従来のような固定格子が不要で部品点数の削減となり、位置検出分解能は光学格子ピッチの２倍の正弦波出力が得ることができる。更には回折像は二次元的に像反転するため、仮にスケールのアジマス角度ずれが生じてもこの影響を受けず、安定してコントラストの高い信号を得ることができる。
　【００１３】
　さて図５は本発明の第２の実施例を説明するための図である。全体の光学配置は先の実施例と同様の構成であるので詳細な説明は省略する。先の実施例と異なる点は、スケール４上に形成される光学格子部Ｇ１の光学格子の格子ピッチがＰ１で、光学格子部Ｇ２の光学格子の格子ピッチがＰ２であり、収束光束の焦点位置が先の実施例とは異なることである。スケール４の厚みをＴとするならば、先の収束光束の焦点位置が第１の格子部からＬだけ離れたところに置くことにより同様の効果が得られる。ここで、Ｌの値として、次の関係が条件となる。
　【００１４】
Ｌ＝Ｔ×Ｐ１／（Ｐ１＋Ｐ２）
光学格子面Ｇ２上に結像される格子回折像は、ここでは（Ｐ２／Ｐ１）倍されているためにスケール４の変位に対しても同率の倍率分だけ変位する。又、重ね合わされる光学格子の格子ピッチはＰ２で、しかもスケール４と一体的に運動するため、相対変位量はスケール４の変位に対して（１＋Ｐ２／Ｐ１）倍となる。これにより、単位変位量当たりの出力パルス数は（１＋Ｐ１／Ｐ２）／Ｐ２となる。
　【００１５】
　図６は本発明の第３の実施例を説明するための光学系の断面図であり、図中、先の実施例と同一の符号は同一あるいは同等の部材を表わす。本実施例では第１と第２の格子部を兼用して格子部の数を一つにしたことを特徴とする。図６に示す如く、スケール４の光照射側の面に上記実施例と同様の光学格子を設け、裏面には光反射面Ｍを形成し、収束光束の焦点面が光反射面Ｍとなるように光学配置している。又、スケール４の反射面からの反射光束をフォトディテクタ３に導くためにハーフミラー５をレンズ系２と光学スケール４との間に設けてある。
　【００１６】
　本実施例は、先の第１の実施例の光束の焦点面に光反射面を配置したものと同等であり、光反射面Ｍで焦点を結んで格子回折像が二次元的に像反転して反射され、再び同一の格子部に照射される。この時、格子部の移動方向と格子回折像の移動方向は逆方向になるので、相対変位量は実質的に２倍になり、先の実施例と同様に２倍のパルス信号が、得られる。本実施例では格子部を光学スケールの片面に設けるだけで、他面は反射面にすれば良いのでスケール製作が簡易であり一層のコストダウンが可能である。
　【００１７】
　図７は本発明の第４の実施例を説明するための光学系の断面図であり、図中、先の実施例と同一の符号は同一あるいは同等の部材を表す。本実施例は先の図６の実施例を変形したものであり、第１と第２の格子部Ｇｌ、Ｇ２を兼用して格子の数を１つにし、ここに収束性の光束を入射させる構成は図６と同様である。本実施例ではスケール４の光源側に回折格子を設け、光源を挟んでスケールの反対側にミラー７を配置する。ここでミラー７の反射面は収束光束の焦点面と一致している。
　【００１８】
　この構成において変位測定の作用は先の図６の実施例と同様であるが、本実施例の構成では、仮にスケール４の格子部が光軸方向に変動してしも、焦点位置は常に変化しないので、スケール４の取り付け精度やスケール４自体の平面精度に対する許容度が大きいという利点を有している。
　【００１９】
　図８は本発明の第５の実施例を説明するための光学系の断面図であり、図中、先の実施例と同一の符号は同一あるいは同等の部材を表す。本実施例ではスケール４とは別に、レンズ部と反射部が一体となってキャッツアイ反射系を構成する光学素子８を配置している。光源１からの光はレンズ系２によって平行光束に変換され、ハーフミラー５、スケール４を透過した光を光学素子８で反射させる。キャッツアイ反射系の作用により、スケール４上の格子部の回折像は二次元的に像反転する。よってこれまでの全ての実施例と同様、仮にスケールのアジマス角度ずれが生じてもこの影響を受けず、安定してコントラストの高い信号を得ることができる。又、スケールが光軸方向に変動してもその影響を受けないという先の図７の実施例と同様の効果を有する。更には格子部に対して平行光束を照射しているため、格子部を透過した光束の各回折光同士の干渉領域が広くなり、よりコントラストの高い信号を得ることができるという本実施例に特有の効果も有する。なお、図８では好ましい実施例として平行光束を用いたが、これまでの実施例と同様に収束性の光束をスケールに入射させるようにしても変位測定装置として機能する。
　【００２０】
　さて、図９は上記説明してきた実施例のリニアエンコーダの代わりにロータリーエンコーダに適用した場合の斜視図である。この実施例では、先のリニアスケールの代わりにロータリー状のスケールを使用し、該スケールの表面と裏面に同心で同じ半径位置に第１と第２の光学格子を形成している。この構成により先のりニアエンコーダと同様の信号処理でロータリースケールの回転情報を得ることができる。なお、先の図６、図７、図８のような構成にして変位検出しても良いことは勿論である。
　【００２１】
　図１０は上記リニアエンコーダあるいはロータリーエンコーダを有するシステムの一例を示すもので、エンコーダを有する駆動システムのシステム構成図である。モータやアクチュエータ、内燃機関等の駆動源を有する駆動手段１００の変位部には上記説明したエンコーダのスケールが接続され、変位量や変位速度等の変位状態を検出する。このエンコーダ１０１の検出出力は制御手段１０２にフィードバックされ、制御手段１０２においては設定手段１０３で設定された状態となるように駆動手段１００に駆動信号を伝達する。このようなフィードバック系を構成することによって設定手段１０３で設定された駆動状態を得ることができる。このような駆動システムは各種工作機械や製造機械、計測機器、ロボット、カメラ、映像音響機器、情報機器、更にはこれらに限らず駆動機構を有する装置全般に広く適用することができる。
　【００２２】
　【発明の効果】
　本発明によれば部品点数の削減につながり組み立ても容易なためコストダウンが可能になると共に、より高分解能の装置が容易に構成できる。又、二次元的に像反転したものを投影するため、仮にスケールのアジマス角度ずれが生じてもこの影響を受けず、安定してコントラストの高い信号を得ることができる。