(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原点パターンとインクリメンタルパターンとが設けられたスケールと、
前記スケールに対して測定方向に相対的に移動可能であり、前記スケールに照射される光が前記原点パターンにより回折された回折光の光強度分布を検出し、検出結果を出力する検出ヘッドと、
前記光強度分布において所定の値よりも光強度が低い位置に基づいて原点位置を検出する信号処理部と、を備え、
前記原点パターンは、前記測定方向に所定のピッチで配列された複数のパターンが設けられた複数のパターン領域を有し、
前記複数のパターン領域のうちの少なくとも１つのパターン領域は、前記測定方向で隣接するパターン領域に対して、前記測定方向にオフセットして配置され、
前記オフセットは、繰り返し配置されたパターンの前記測定方向のピッチの１／２である、
エンコーダ。
【請求項２】
前記検出ヘッドは、前記原点パターンにより回折された＋１次回折光及び−１次回折光の両方又は一方の光強度分布を検出する、
請求項１に記載のエンコーダ。
【請求項３】
前記複数のパターン領域は、２つの隣接するパターン領域の一方又は両方がオフセットすることで生じる継ぎ目が複数になるように配置される、
請求項１又は２に記載のエンコーダ。
【請求項４】
原点パターンとインクリメンタルパターンとが設けられたスケールと、
前記スケールに対して測定方向に相対的に移動可能であり、前記スケールに照射される光が前記原点パターンにより回折された回折光の光強度分布を検出し、検出結果を出力する検出ヘッドと、
前記光強度分布において所定の値よりも光強度が低い位置に基づいて原点位置を検出する信号処理部と、を備え、
前記原点パターンは、前記測定方向に所定のピッチで配列された複数のパターンが設けられた複数のパターン領域を有し、
前記複数のパターン領域のうちの少なくとも１つのパターン領域は、前記測定方向で隣接するパターン領域に対して、前記測定方向にオフセットして配置され、
前記複数のパターン領域は、２つの隣接するパターン領域の一方又は両方がオフセットすることで生じる継ぎ目が複数になるように配置される、
エンコーダ。
【請求項５】
前記検出ヘッドは、前記原点パターンにより回折された＋１次回折光及び−１次回折光の両方又は一方の光強度分布を検出する、
請求項４に記載のエンコーダ。
【請求項６】
前記継ぎ目は、ランダム又は疑ランダムに配置される、
請求項３乃至５のいずれか一項に記載のエンコーダ。
【請求項７】
前記継ぎ目は、Ｍ系列符号に則って配置される、
請求項６に記載のエンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンコーダに関し、具体的には、光学式のエンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、移動量を測定する装置の一つとして、光学式リニアエンコーダがある。光学式リニアエンコーダは、スケールとスケールに沿って移動する検出ヘッドとを有する。スケールには、例えば、原点位置を検出するためのアブソリュートパターンと、スケールと検出ヘッドとの間の相対的な移動量を検出するためのインクリメンタルパターンとが設けられる。光学式リニアエンコーダは、スケール上のアブソリュートパターンの検出結果である原点信号により原点位置を決定する。そして、原点位置を基準として上記の移動量を考慮することで、スケールと検出ヘッドとの間の位置関係を検出することができる。
【０００３】
例えば、光学式エンコーダの一例として、原点位置での光の位相差によって暗領域を発生させ、暗領域を検出することで原点を検出する原点検出装置が提案されている（特許文献１）。この原点検出装置では、メインスケールは平行光線を任意の明暗パターンで通過させる。このとき、メインスケールに設けられた段差によって、段差が設けられた領域と段差が設けられていない領域とでは、光路長が異なることとなる。よって、段差が設けられた領域を通過した光と、段差が設けられていない領域を通過した光との間に、位相差が生じる。そのため、段差が設けられた領域と段差が設けられていない領域との境界では、２つの領域を通過した光が干渉して光強度が低下する暗領域が生じる。受光素子は、原点スリットを通過した光線の光量を測定する。メインスケールの移動につれて暗領域が原点スリットを通過した際に、受光素子が検出する光量は最低レベルとなるので、その位置を原点位置として検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２７１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の原点検出装置は、原点検出の精度が温度変化によって低下してしまうという問題点が有る。上述のメインスケールの温度が上昇すると段差の高さが変化し、段差による光路長も変化してしまう。そのため、段差が設けられた領域を通過した光と段差が設けられていない領域を通過した光との位相差が変動し、暗領域のコントラストが低下してしまう。その結果、原点検出精度の劣化を招いてしまう。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、本発明の目的は、温度変化による影響を受けずに原点検出を行うことができるエンコーダを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様であるエンコーダは、
原点パターンとインクリメンタルパターンとが設けられたスケールと、
前記スケールに対して測定方向に相対的に移動可能であり、前記スケールに照射される光が前記原点パターンにより回折された回折光の光強度分布を検出し、検出結果を出力する検出ヘッドと、
前記光強度分布において所定の値よりも光強度が低い位置に基づいて原点位置を検出する信号処理部と、を備え、
前記原点パターンは、前記測定方向に所定のピッチで配列された複数のパターンが設けられた複数のパターン領域を有し、
前記複数のパターン領域のうちの少なくとも１つのパターン領域は、前記測定方向で隣接するパターン領域に対して、前記測定方向にオフセットして配置される、ものである。
【０００８】
本発明の第２の態様であるエンコーダは、上述のエンコーダにおいて、
前記オフセットは、繰り返し配置された光透過部の前記測定方向のピッチの１／２である、ことが望ましい。
【０００９】
本発明の第３の態様であるエンコーダは、上述のエンコーダにおいて、
前記検出ヘッドは、前記原点パターンにより回折された＋１次回折光及び−１次回折光の両方又は一方の光強度分布を検出する、ことが望ましい。
【００１０】
本発明の第４の態様であるエンコーダは、上述のエンコーダにおいて、
前記複数のパターン領域は、２つの隣接するパターン領域の一方又は両方がオフセットすることで生じる継ぎ目が複数になるように配置される、ことが望ましい。
【００１１】
本発明の第５の態様であるエンコーダは、上述のエンコーダにおいて、
前記継ぎ目は、ランダム又は疑ランダムに配置される、ことが望ましい。
【００１２】
本発明の第６の態様であるエンコーダは、上述のエンコーダにおいて、
前記継ぎ目は、Ｍ系列符号に則って配置される、ことが望ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、温度変化による影響を受けずに原点検出を行うことができるエンコーダを提供することができる。
【００１４】
本発明の上述及び他の目的、特徴、及び長所は以下の詳細な説明及び付随する図面からより完全に理解されるだろう。付随する図面は図解のためだけに示されたものであり、本発明を制限するためのものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態１にかかる光学式エンコーダの概略構成を示す斜視図である。
【図２】実施の形態１にかかる光学式エンコーダの構成を示す斜視図である。
【図３】実施の形態１にかかるスケールの構成を模式的に示す上面図である。
【図４】実施の形態１にかかる光学式エンコーダでの回折光の干渉と干渉縞の光強度分布とを示す図である。
【図５】実施の形態２にかかる光学式エンコーダの概略構成を示す斜視図である。
【図６】実施の形態２にかかる光学式エンコーダでの回折光の干渉と干渉縞の光強度分布とを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。各図面においては、同一要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略される。以下の実施の形態にかかるエンコーダは、格子パターンからの光を検出して位置を算出する光学式エンコーダとして構成される。
【００１７】
実施の形態１
本発明の実施の形態１にかかる光学式エンコーダについて説明する。図１は、実施の形態１にかかる光学式エンコーダ１００の概略構成を示す斜視図である。図１に示すように、光学式エンコーダ１００は、スケール１、検出ヘッド２及び信号処理部３を有する。スケール１と検出ヘッド２とは、スケール１の長手方向である測定方向（図１のＸ軸方向）に沿って相対的に移動が可能なように構成される。スケール１は、位置検出に用いるパターンが設けられ、パターンに光が照射されることで干渉光が生じる。検出ヘッド２は、干渉光の測定方向の変化を検出し、検出結果を示す電気信号を信号処理部３に出力する。信号処理部３は、受け取った電気信号（図１の検出信号ＤＥＴ）を信号処理することで、スケール１と検出ヘッド２との間の位置関係を検出することができる。
【００１８】
なお、以下では、測長方向（図１のＸ軸方向）に対して垂直、かつ、スケール１の幅を示す方向をＹ軸とする。すなわち、スケール１の主面は、Ｘ−Ｙ平面となる。また、スケール１の主面（Ｘ−Ｙ平面）に垂直、すなわちＸ軸及びＹ軸に垂直な方向をＺ軸とする。また、以下で参照する斜視図では、紙面左下手前から右上奥へ向かう方向を、Ｘ軸の正方向とする。紙面右下手前から左上奥へ向かう方向を、Ｙ軸の正方向とする。紙面下側から上側へ向かう方向を、Ｚ軸の正方向とする。
【００１９】
光学式エンコーダ１００について、より詳細に説明する。図２は、実施の形態１にかかる光学式エンコーダ１００の構成を示す斜視図である。図２に示すように、検出ヘッド２は、光源４及び検出部５を有する。上述のように、スケール１と検出ヘッド２とは、測定方向（図２のＸ軸方向）に相対的に移動可能に構成される。
【００２０】
図３は、実施の形態１にかかるスケール１の構成を模式的に示す上面図である。スケール１は、図３のＺ軸に垂直な面（Ｘ−Ｙ平面）を主面とし、Ｘ軸方向を長手方向とする板状の部材である。スケール１は、光源４からの平行光が主面（Ｘ−Ｙ平面）に垂直に入射する位置に配置される。図２では、スケール１は、光源４に対してＺ軸の負方向側に配置される。
【００２１】
スケール１を構成する板状部材には、インクリメンタルパターン３０及び原点パターン１０が形成される。
【００２２】
インクリメンタルパターン３０では、図２及び３のＹ軸を長手方向とする格子状の光透過部が、Ｘ軸方向に並んで複数配置される。つまり、インクリメンタルパターン３０では、光透過部３０Ａと不透過部３０Ｂとが、Ｘ軸方向に交互に、かつ、ピッチｇにて繰り返して配置される。
【００２３】
原点パターン１０は、Ｘ軸方向に配列された第１のパターン領域１１及び第２のパターン領域１２を有する。第１のパターン領域１１及び第２のパターン領域１２は、図２及び３のＹ軸を長手方向とする格子状の光透過部が、Ｘ軸方向に並んで複数配置される。つまり、第１のパターン領域１１では、光透過部１１Ａと不透過部１１Ｂとが、Ｘ軸方向に交互に、かつ、ピッチｇにて繰り返して配置される。第２のパターン領域１２では、光透過部１２Ａと不透過部１２Ｂとが、Ｘ軸方向に交互に、かつ、ピッチｇにて繰り返して配置される。
【００２４】
つまり、インクリメンタルパターン３０、第１のパターン領域１１及び第２のパターン領域１２は、光透過部と不透過部とは共通のピッチｇで配置される。また本実施の形態では、光透過部３０Ａ、１１Ａ及び１２Ａの幅は同一であり、不透過部３０Ｂ、１１Ｂ及び１２Ｂの幅は同一である。よって、インクリメンタルパターン３０、第１のパターン領域１１及び第２のパターン領域１２には、同様の格子パターンが形成される。
【００２５】
本実施の形態においては、第１のパターン領域１１と第２のパターン領域１２とは、Ｘ軸方向にΔＸだけオフセットして配置される。オフセットΔＸは、０°＜ΔＸ＜３６０°（０［ｒａｄ］＜ΔＸ＜２π［ｒａｄ］）の間で設定される。図２及び３では、説明の簡略化のため、オフセットΔＸが１８０°（π［ｒａｄ］）の場合を示している。
【００２６】
なお、ここでいう「オフセット」とは、第１のパターン領域１１を基準として第２のパターン領域１２がΔＸだけオフセットしている場合、第２のパターン領域１２を基準として第１のパターン領域１１がΔＸだけオフセットしている場合、及び、スケール１（例えば、インクリメンタルパターン３０でもよい）を基準として、第１のパターン領域１１と第２のパターン領域１２とが互いにオフセットすることで、両者のオフセットの加算値がΔＸとなる場合を包括的に含むものである。これは、第１のパターン領域１１と第２のパターン領域１２とに限られるものではなく、パターン領域が複数（３つ以上を含む）存在する場合に、測定方向（Ｘ軸方向）で隣接する２つのパターン領域についても同様である。換言すれば、複数（３つ以上を含む）のパターン領域のうち、少なくとも１つのパターン領域が測定方向（Ｘ軸方向）にオフセットしていればよいことを意味する。
【００２７】
スケール１は、ガラスで構成されることが望ましい。この場合、例えば、ガラスに蒸着された金属膜で不透過部が形成され、金属膜が存在しない領域が光透過部となる。但し、光を透過する格子状の光透過部と、光を透過しない不透過部を構成できる材料であれば、いずれもスケール１を構成する材料として用いることができる。
【００２８】
図２を参照して、検出ヘッド２の構成について説明する。まず、光源４について説明する。光源４は、平行光ＣＬを出力する光源である。光源４は、例えば、光源素子及びコリメータを有する。光源が出力した光は、コリメータでコリメートされることで平行光ＣＬとなる。光源素子としては、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）、半導体レーザ、ＳＬＥＤ（Self-Scanning Light Emitting Device：自己走査型発光素子）、ＯＬＥＤ（Organic light-emitting diode：有機発光ダイオード）などを用いることができる。また、コリメータとしては、レンズ光学系などの様々なコリメート手段を用いることができる。
【００２９】
検出部５について説明する。検出部５は、スケール１を通過した光を検出可能に構成される。検出部５は、受光部５１及び受光部５２を有する。受光部５１と受光部５２とは、Ｙ軸方向に並んで配置される。
【００３０】
受光部５１は、インクリメンタルパターン３０を通過した光を検出可能に構成され、検出結果を信号処理部３へ出力する。例えば、受光部５１は、インクリメンタルパターン３０を通過した光を光電変換して得られた電気信号を、信号処理部３へ出力する。受光部５１は、例えばインクリメンタルパターン３０よりも小さなピッチ（例えば、１／２又は１／４）で複数の受光素子（例えばフォトダイオード）が配列された受光素子アレイとして構成される。また、受光部５１は、受光面積の大きなフォトダイオードの上にインクリメンタルパターン３０と同じピッチのパターンが形成された格子を配置した構成としてもよい。
【００３１】
受光部５２は、原点パターン１０を透過した光のうち、０次光以外の回折光を検出可能に構成され、検出結果を信号処理部３へ出力する。例えば、受光部５２は、原点パターン１０を通過した光のうち、０次光以外の回折光を光電変換して得られた電気信号を、信号処理部３へ出力する。この際、０次光以外の回折光を検出する受光素子（例えば、フォトダイオード）が、回折次数に応じた回折角を満たす位置に配置される。
【００３２】
本実施の形態では、受光部５２が＋１次回折光及び−１次回折光を検出する例について説明する。受光部５２は、受光素子５２Ａ及び５２Ｂを有する。受光素子５２Ａは原点パターン１０から見て＋１次回折光の回折角に応じた位置に配置される。受光素子５２Ｂは原点パターン１０から見て−１次回折光の回折角に応じた位置に配置される。つまり、受光素子５２Ａと受光素子５２Ｂとは、検出ヘッド２のＸ軸方向の中心を挟んで反対側に配置される。
【００３３】
次いで、原点パターン１０を透過した光の性質について説明する。図４は、実施の形態１にかかる光学式エンコーダ１００での回折光の干渉と干渉縞の光強度分布とを示す図である。原点パターン１０に入射した平行光ＣＬは、原点パターン１０で回折されて、回折光が生じる。以下では、説明の簡略化のため、＋１次回折光及び−１次回折光に着目して説明する。
【００３４】
ここで、原点パターン１０の中心、すなわち第１のパターン領域１１と第２のパターン領域１２との継ぎ目の点を中心点ＣＰとする。第１のパターン領域１１の光透過部１１Ａのうちで最も中心点ＣＰに近いものを光透過部１１Ｃとする。第２のパターン領域１２の光透過部１２Ａのうちで最も中心点ＣＰに近いものを光透過部１２Ｃとする。
【００３５】
スケール１が原点位置に到達すると、第１のパターン領域１１の光透過部１１Ｃからの＋１次回折光Ｐ１と、第２のパターン領域１２の光透過部１２Ｃからの＋１次回折光Ｐ２とは、同じ光路長を辿って検出部５に到達する。また、第１のパターン領域１１の光透過部１１Ｃからの−１次回折光Ｍ１と、第２のパターン領域１２の光透過部１２Ｃからの−１次回折光Ｍ２とは、同じ光路長を辿って検出部５に到達する。
【００３６】
上述の通り、第１のパターン領域１１と第２のパターン領域１２とは、Ｘ軸方向にΔＸだけオフセットして配置されている。そのため、検出部５の受光面においては、第１のパターン領域１１で回折された＋１次回折光Ｐ１と、第２のパターン領域１２で回折された＋１次回折光Ｐ２との間には、オフセットに起因した相対的な位相差が生じる。このときの位相差Δθは、以下の式（１）で表される。なお、式（１）において、ｓは回折光の次数の絶対値である。
【数１】
0006664211.tif 000002
【００３７】
このとき、＋１次回折光Ｐ１と＋１次回折光Ｐ２との間には、上述の通り、式（１）においてｓ＝１とした場合の位相差Δθが生じる。よって、中心点ＣＰを挟んでＸ軸方向に対称に配置された最も近接する２つの光透過部から伝搬する＋１次回折光Ｐ１と＋１次回折光Ｐ２とは、境界ＢＰ近傍で互いにキャンセルしあい、検出部５の受光面における光強度は、原点パターン１０の中心点ＣＰから見て＋１次回折光の回折角方向において弱くなる。その結果、図４に示すように、光強度Ｐの分布には暗部ＤＳ１が生じる。
【００３８】
また、−１次回折光Ｍ１と−１次回折光Ｍ２との間には、上述の通り、式（１）においてｓ＝１とした場合の位相差Δθが生じる。よって、中心点ＣＰを挟んでＸ軸方向に対称に配置された最も近接する２つの光透過部から伝搬する−１次回折光Ｍ１と−１次回折光Ｍ２とは、境界ＢＭ近傍で互いにキャンセルしあい、検出部５の受光面における光強度は、原点パターン１０の中心点ＣＰから見て−１次回折光の回折角方向において弱くなる。その結果、図４に示すように、光強度Ｐの分布には暗部ＤＳ２が生じる。
【００３９】
よって、暗部ＤＳ１及び暗部ＤＳ２に対応した位置に、それぞれ受光素子５２Ａ及び５２Ｂを配置することで、検出部５は暗部を検出することができる。上記で説明したように、暗部が生じる位置は回折光の回折次数によって一意に決定できるため、暗部を検出したときのスケール１の位置を原点として検出することができる。例えば、受光素子が出力する電気信号に対する閾値を設けると、信号処理部３は、電気信号の電圧が閾値を下回るタイミングを始期とし、電気信号の電圧が閾値を上回るタイミングを終期とする原点パルス信号を容易に生成することができる。
【００４０】
なお、当然のことながら、中心点ＣＰを挟んでＸ軸方向に対称に配置された最も近接する２つの光透過部から伝搬する回折光の位相差Δθが大きいほど、暗部のコントラストが大きくなる。したがって、位相差が１８０°である場合に、暗部のコントラストは最大となる。よって、式（１）をオフセットΔＸについて解き、位相差Δθとしてπ（１８０°）を代入すると、ｓ次回折光にかかる暗部のコントラストが最大となるオフセットΔＸＭＡＸは、以下の式（２）で表される。
【数２】
0006664211.tif 000003
＋１次回折光又は−１次回折光に着目すると、暗部のコントラストが最大となるオフセットは、パターンのピッチｇの１／２（ｇ／２）となることがわかる。
【００４１】
次いで、光学式エンコーダ１００に対する温度変化の影響について説明する。例えば、環境温度の変動や熱の発生などによりスケール１の温度が変化すると、スケール１には、スケール１全体の寸法と比較すればわずかではあるものの、膨張又は収縮する。そのため、スケール１の原点パターン１０のピッチｇにも変動が生じる。スケール１を構成する材料の熱膨張係数をＬとすると、熱膨張又は熱収縮が生じた場合のピッチは、Ｌ×ｇとなる。
【００４２】
また、当然のことながら、Ｘ軸方向のオフセットΔＸにも、ピッチと同様に熱膨張又は熱収縮が生じる。よって、熱膨張又は熱収縮が生じた場合のオフセットは、Ｌ×ΔＸとなる。このときの位相差をΔθＴとすると、式（１）におけるピッチｇをＬ×ｇに、オフセットΔＸをＬ×ΔＸに置換することで、ΔθＴを求めることができる。よって、熱膨張又は熱収縮が生じた場合の位相差ΔθＴは、以下の式（３）で表される。
【数３】
0006664211.tif 000004
【００４３】
式（３）に示すように、分母の熱膨張係数Ｌと分子の熱膨張係数Ｌとは約分によりキャンセルできるので、熱膨張又は熱収縮が生じても位相差Δθは変化しないことが理解できる。よって、温度変化が生じても、検出部５が検出する光強度分布の暗部のコントラストは変化しない。その結果、温度変化にかかわりなく、安定した原点検出を実現できることが理解できる。
【００４４】
なお、位相差は光源４が出力する平行光には依存しないので、光源波長が変動しても原点検出の精度への影響はなく、この点でも高精度の原点検出が可能である。
【００４５】
実施の形態２
本発明の実施の形態２にかかる光学式エンコーダについて説明する。図５は、実施の形態２にかかる光学式エンコーダ２００の概略構成を示す斜視図である。図１に示すように、光学式エンコーダ２００は、実施の形態１にかかる光学式エンコーダ１００のスケール１をスケール６に置換し、検出ヘッド２を検出ヘッド７に置換した構成を有する。
【００４６】
図６は、実施の形態２にかかる光学式エンコーダ２００での回折光の干渉と干渉縞の光強度分布とを示す図である。スケール６は、スケール１の原点パターン１０を、原点パターン２０に置換した構成を有する。スケール１の原点パターン１０では、パターンが配置される領域が２つ存在し、２つのパターン領域がＸ軸方向にオフセットして配置されていた。しかし、原点パターン２０は、３つ以上のパターン領域がＸ軸方向に配列され、かつ、それぞれ隣接する２つのパターン領域がＸ軸方向にオフセットして配置される。ここでは、原点パターン２０に４つのパターン領域が設けられる例について説明する。原点パターン２０には、Ｘ軸の＋側から−側へ向かう方向に、第１〜第４のパターン領域２１〜２４が順に配置される。
【００４７】
第１〜第４のパターン領域２１〜２４は、実施の形態１にかかる第１のパターン領域１１及び第２のパターン領域１２と同様に、図５及び６のＹ軸を長手方向とする格子状の光透過部が、Ｘ軸方向に並んで複数配置される。つまり、第１〜第４のパターン領域２１〜２４では、それぞれ光透過部２１Ａ〜２４Ａと不透過部２１Ｂ〜２４Ｂとが、Ｘ軸方向に交互に、かつ、ピッチｇにて繰り返して配置される。インクリメンタルパターン３０の光透過部３０Ａの幅と、光透過部２１Ａ〜２４Ａの幅とは同一であり、インクリメンタルパターン３０の不透過部３０Ｂの幅と、不透過部２１Ｂ〜２４Ｂの幅とは同一である。よって、インクリメンタルパターン３０と、第１〜第４のパターン領域２１〜２４とには、同様の格子パターンが形成される。
【００４８】
なお、第１〜第４のパターン領域２１〜２４の光透過部及び不透過部の数は、同一であってもよいし、それぞれ異なっていてもよい。また、一部のパターン領域の光透過部及び不透過部の数が同一で、その他パターン領域の光透過部及び不透過部の数がそれぞれ異なっていてもよい。
【００４９】
この例では、第１のパターン領域２１と第２のパターン領域２２との間のオフセットをΔＸ１、第２のパターン領域２２と第３のパターン領域２３との間のオフセットをΔＸ２、第３のパターン領域２３と第４のパターン領域２４との間のオフセットをΔＸ３とする。オフセットΔＸ１〜ΔＸ３は、同一でもよいし、それぞれ異なっていてもよいし、一部のみが同一でもよい。
【００５０】
検出ヘッド７は、検出ヘッド２の検出部５を検出部８に置換した構成を有する。検出部８は、受光部８１及び受光部８２を有する。受光部８１と受光部８２とは、Ｙ方向に並んで配置される。
【００５１】
受光部８１は、受光部５１と同様の構成を有し、インクリメンタルパターン３０を通過した光を検出可能に構成され、検出結果を信号処理部３へ出力する。受光部８１の受光素子８１Ａは、検出部５の受光素子５１Ａに対応する。
【００５２】
受光部８２は、原点パターン２０を透過した光のうち、０次光以外の回折光を検出可能に構成され、検出結果を信号処理部３へ出力する。本実施の形態では、説明の簡略化のため、受光部８２が＋１次回折光を検出する例について説明する。受光部８２は、＋１次回折光を検出する受光素子８２Ａ〜８２Ｃが、＋１次回折光に応じた回折角を満たす位置に配置される。
【００５３】
上述のように、第１のパターン領域２１〜第４のパターン領域２４はオフセットして配置されているので、検出部５の受光面における＋１次回折光の光強度は、実施の形態１で説明したのと同様の原理で、パターン領域の継ぎ目の中心点ＣＰ１〜ＣＰ３に対応する位置に、暗部ＤＳ２１〜２３が生じることとなる。図６の例では、中心点ＣＰ１の両側からの＋１次回折光Ｐ１２と＋１次回折光Ｐ２１とが干渉することで、暗部ＤＳ２１が生じる。中心点ＣＰ２の両側からの＋１次回折光Ｐ２２と＋１次回折光Ｐ３１とが干渉することで、暗部ＤＳ２２が生じる。中心点ＣＰ３の両側からの＋１次回折光Ｐ３２と＋１次回折光Ｐ４１とが干渉することで、暗部ＤＳ２３が生じる。そして、暗部ＤＳ２１〜２３が現れる位置はスケール６の光学式エンコーダ２００の設計と、スケール６と検出部８までの距離で決定できるので、暗部ＤＳ２１〜ＤＳ２３が現れる位置に基づいた距離だけ離隔して配置された受光素子８２Ａ〜８２Ｃにより、スケール６のＸ軸方向への移動と共に移動する暗部ＤＳ２１〜ＤＳ２３を検出し、検出した値を原点として検出することができる。
【００５４】
本実施の形態では、検出部に設ける受光素子の数を多くすることで、各受光素子で原点検出の結果を例えば平均化することで、より正確な原点検出を行うことができる。また、検出部は、面積の大きな受光素子の上に、暗部ＤＳ２１〜ＤＳ２３が現れる位置に基づいた距離だけ離隔して設けられた光透過部（スリット）が設けられたパターンを配置して構成することも可能である。この場合、非原点位置での受光素子の受光量を大きくすることができる。そして、原点位置では各光透過部での光強度が低下するので、原点位置と非原点位置との間で受光素子が検出する光の明暗度が拡大される。したがって、原点位置の検出が更に容易となる。
【００５５】
なお、本実施の形態では、原点パターン２０に４つのパターン領域（パターン領域の継ぎ目が３つ）が設けられる例について説明した。しかし、パターン領域は３つ（パターン領域の継ぎ目が２つ）でもよいし、５つ以上（パターン領域の継ぎ目が４つ以上）でもよい。
【００５６】
また、パターン領域の継ぎ目の位置はランダムに配置されてもよく、例えばＭ系列符号などの疑似ランダム符号に則って配置されてもよい。Ｍ系列符号を適用することで、更に原点位置と非原点位置との間で受光素子が検出する光の明暗度を拡大することができる。当然のことながら、Ｍ系列符号を長くすることで、原点位置と非原点位置との間で受光素子が検出する光の明暗度を向上させることができる。
【００５７】
よって、本構成によれば、エンコーダにおいて、より高精度にかつ容易に原点を検出できるエンコーダを実現することができる。
【００５８】
その他の実施の形態
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上述の実施の形態では、原点パターンの２つのパターン領域の継ぎ目では、２つの不透過部が連続している場合について示したが、オフセットΔＸがπ＜ΔＸ＜２πである場合には、中心点ＣＰを挟んで不透過部が離隔して配置され、中心点ＣＰを含む領域に光透過部が存在していてもよい。この場合においても、中心点ＣＰを挟んでＸ軸方向に対称に配置された最も近接する２つの光透過部からの回折光には位相差が生じるので、同様に暗部が形成される。
【００５９】
上述の実施の形態にかかるエンコーダは、透過型の光学式エンコーダとして説明したが、反射型の光学式エンコーダにも適用することができる。この場合、スケールの格子パターンの光透過部を反射部に、不透過部を非反射部に置換すればよい。また、スケールに対して光源４の側に受光部を配置すればよい。
【００６０】
また、上述の実施の形態にかかるエンコーダは、リニアエンコーダに限定されるものではなく、ロータリーエンコーダとして構成できることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００６１】
ＣＬ  平行光
ＣＰ、ＣＰ１〜ＣＰ３  中心点
Ｍ１、Ｍ２  −１次回折光
Ｐ１、Ｐ２  ＋１次回折光
１、６  スケール
２、７  検出ヘッド
３  信号処理部
４  光源
５、８  検出部
１０、２０  原点パターン
１１、２１  第１のパターン領域
１１Ａ、１１Ｃ、１２Ａ、１２Ｃ、２１Ａ〜２４Ａ、３０Ａ  光透過部
１１Ｂ、１２Ｂ、２１Ｂ〜２４Ｂ、３０Ｂ  不透過部
１１Ｃ            光透過部
１２、２２  第２のパターン領域
２３  第３のパターン領域
２４  第４のパターン領域
３０  インクリメンタルパターン
５１、５２、８１、８２  受光部
５２Ａ、５２Ｂ、８１Ａ、８２Ａ〜８２Ｃ  受光素子
１００、２００  光学式エンコーダ
【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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