特許 7066264 エンコーダおよびエンコーダの制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-05-02

(45)【発行日】2022-05-13

(54)【発明の名称】エンコーダおよびエンコーダの制御方法

(51)【国際特許分類】

   G01D 5/347 20060101AFI20220506BHJP

   G01D 5/244 20060101ALI20220506BHJP

【ＦＩ】

G01D5/347 110M

G01D5/244 K

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2018015709

(22)【出願日】2018-01-31

(65)【公開番号】P2019132730

(43)【公開日】2019-08-08

【審査請求日】2020-12-10

(73)【特許権者】

【識別番号】000137694

【氏名又は名称】株式会社ミツトヨ

(74)【代理人】

【識別番号】100166545

【弁理士】

【氏名又は名称】折坂 茂樹

(72)【発明者】

【氏名】木村 彰秀

【審査官】岩本 太一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－２４７８７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－０６５６０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－００３４３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５３０２９４４（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｂ １１／００－１１／３０

Ｇ０１Ｄ ５／００－ ５／６２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

測定方向に沿って並設される目盛を有するスケールと、前記スケールに沿って相対移動するとともに前記目盛を介した信号を測定方向に沿って並設される複数の検出素子にて検出する検出手段と、前記信号に基づき前記スケールと前記検出手段との相対移動量を算出する算出手段と、を備えるエンコーダであって、
前記検出手段は、
複数の前記検出素子を含むとともに測定方向に沿って並設される複数の検出群を備え、
前記複数の検出群は、測定方向に沿って並設される複数の検出部を備え、
前記複数の検出部は、
所定の前記検出素子を第１検出部とし、
前記第１検出部とは異なる他の前記検出素子を第２検出部とした場合に、
前記算出手段は、
前記第１検出部と前記第２検出部とのそれぞれから信号を検出する信号検出部と、
前記信号検出部にて検出された前記信号から相対移動量を算出するための９０度の位相差を有する２相の測定信号を算出する測定信号算出部と、
前記測定信号算出部により算出された測定信号から前記スケールの異常を判定する異常判定信号を抽出する抽出部と、
前記異常判定信号から前記スケールに異常があるか否かを判定する異常判定部と、を備え、
前記複数の検出素子は、前記目盛に対応して並設され、
前記複数の検出群は、前記複数の検出部として第１検出部と第２検出部と第３検出部と第４検出部とを備え、
前記第１検出部は、複数の前記検出素子とし、
前記第２検出部は、前記第１検出部とは異なる他の複数の前記検出素子とするとともに前記第１検出部とは１８０度位相がずれた位置に配置される複数の前記検出素子とし、
前記第３検出部は、前記第２検出部とは異なる他の複数の前記検出素子とし、
前記第４検出部は、前記第３検出部とは異なる他の複数の前記検出素子とするとともに前記第３検出部とは１８０度位相がずれた位置に配置される複数の前記検出素子とした場合に、
前記信号検出部は、前記第１検出部と前記第２検出部と前記第３検出部と前記第４検出部とのそれぞれから信号を検出し、
前記測定信号算出部は、前記第１検出部からの信号および前記第２検出部からの信号に基づいて第１測定信号を算出するとともに、前記第３検出部からの信号および前記第４検出部からの信号に基づいて第２測定信号を算出し、
前記抽出部は、前記第１測定信号および前記第２測定信号から異常判定信号を抽出し、
前記異常判定部は、前記異常判定信号から前記スケールにおいて異常があるか否かを判定することを特徴とするエンコーダ。

【請求項2】

請求項１に記載されたエンコーダにおいて、
前記測定信号算出部は、前記第１検出部からの信号および前記第２検出部からの信号を差動演算して第１測定信号を算出するとともに、前記第３検出部からの信号および前記第４検出部からの信号を差動演算して第２測定信号を算出することを特徴とするエンコーダ。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載されたエンコーダにおいて、
前記第３検出部は、
前記第１検出部と前記第２検出部とは異なる他の複数の前記検出素子とするとともに前記第１検出部とは９０度位相がずれた位置に配置される複数の前記検出素子とし、
前記第４検出部は、
前記第１検出部と前記第２検出部と前記第３検出部とは異なる他の複数の前記検出素子とするとともに前記第２検出部とは９０度位相がずれた位置に配置され、かつ、前記第３検出部とは１８０度位相がずれた位置に配置される複数の前記検出素子とすることを特徴とするエンコーダ。

【請求項4】

請求項１から請求項３のいずれかに記載されたエンコーダにおいて、
前記第１検出部および前記第２検出部は、同数の前記検出素子とし、
前記第３検出部および前記第４検出部は、同数の前記検出素子とすることを特徴とするエンコーダ。

【請求項5】

測定方向に沿って並設される目盛を有するスケールと、前記スケールに沿って相対移動するとともに前記目盛を介した信号を測定方向に沿って並設される複数の検出素子にて検出する検出手段と、前記信号に基づき前記スケールと前記検出手段との相対移動量を算出する算出手段と、を備えるエンコーダであって、
前記検出手段は、
複数の前記検出素子を含むとともに測定方向に沿って並設される複数の検出群を備え、
前記複数の検出群は、測定方向に沿って並設される複数の検出部を備え、
前記複数の検出部は、
所定の前記検出素子を第１検出部とし、
前記第１検出部とは異なる他の前記検出素子を第２検出部とした場合に、
前記算出手段は、
前記第１検出部と前記第２検出部とのそれぞれから信号を検出する信号検出部と、
前記信号検出部にて検出された前記信号から相対移動量を算出するための９０度の位相差を有する２相の測定信号を算出する測定信号算出部と、
前記測定信号算出部により算出された測定信号から前記スケールの異常を判定する異常判定信号を抽出する抽出部と、
前記異常判定信号から前記スケールに異常があるか否かを判定する異常判定部と、を備え、
前記複数の検出素子は、前記目盛に対応して並設され、
前記複数の検出群は、前記複数の検出部として第１検出部と第２検出部と第３検出部とを備え、
前記第１検出部は、複数の前記検出素子とし、
前記第２検出部は、前記第１検出部とは異なる他の複数の前記検出素子とするとともに前記第１検出部とは１２０度位相がずれた位置に配置される複数の前記検出素子とし、
前記第３検出部は、前記第１検出部と前記第２検出部とは異なる他の複数の前記検出素子とするとともに前記第２検出部とは１２０度位相がずれた位置に配置される複数の前記検出素子とした場合に、
前記信号検出部は、前記第１検出部と前記第２検出部と前記第３検出部とのそれぞれから信号を検出し、
前記測定信号算出部は、前記第１検出部からの信号と、前記第２検出部からの信号と、前記第３検出部からの信号と、に基づいて第１測定信号および第２測定信号を算出し、
前記抽出部は、前記第１測定信号および前記第２測定信号から異常判定信号を抽出し、
前記異常判定部は、前記異常判定信号から前記スケールにおいて異常があるか否かを判定することを特徴とするエンコーダ。

【請求項6】

請求項１から請求項５のいずれかに記載されたエンコーダにおいて、
前記複数の検出部は、
それぞれ同数の前記検出素子とすることを特徴とするエンコーダ。

【請求項7】

請求項１から請求項６のいずれかに記載されたエンコーダにおいて、
複数の前記検出群は、複数の前記検出素子の総数がそれぞれ異なることを特徴とするエンコーダ。

【請求項8】

請求項１から請求項７のいずれかに記載されたエンコーダにおいて、
前記検出手段は、測定方向に沿った長さがそれぞれ異なる複数の前記検出群の組み合わせにより構成され、
複数の前記検出群の測定方向に沿ったそれぞれの長さは、
１つの前記検出群による前記信号の検出感度が低下する大きさの汚染物質が前記スケールに付着したときに、少なくとも１つの他の前記検出群による前記信号の検出感度が低下しないように定められていることを特徴とするエンコーダ。

【請求項9】

請求項１から請求項８のいずれかに記載されたエンコーダにおいて、
前記スケールに光を照射する光源と、前記スケールを介した光を受光し信号を検出する検出手段と、を備える光学式エンコーダであることを特徴とするエンコーダ。

【請求項10】

請求項１から請求項９のいずれかに記載されたエンコーダの制御方法であって、
前記検出手段は、
複数の前記検出素子を含むとともに測定方向に沿って並設される複数の検出群を備え、
前記複数の検出群は、測定方向に沿って並設される複数の検出部を備え、
前記複数の検出部は、
所定の前記検出素子を第１検出部とし、
前記第１検出部とは異なる他の前記検出素子を第２検出部とした場合に、
前記算出手段は、
前記第１検出部と前記第２検出部とのそれぞれから信号を検出する信号検出工程と、
前記信号検出工程にて検出された前記信号を用いて測定信号を算出する測定信号算出工程と、
前記測定信号算出工程により算出された測定信号から前記スケールの異常を判定する異常判定信号を抽出する抽出工程と、
前記異常判定信号から前記スケールに異常があるか否かを判定する異常判定工程と、を備えることを特徴とするエンコーダの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エンコーダおよびエンコーダの制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、測定方向に沿って目盛を有するスケールと、スケールに沿って相対移動するとともにスケールを介した信号を検出する検出手段と、信号に基づきスケールと検出手段との相対移動量を算出する算出手段と、を備えるエンコーダが知られている。
このようなエンコーダは、使用することにより使用環境中の塵や金属粉などの汚染物質がスケールに付着することがある。スケールに付着した汚染物質は、検出手段が検出する信号を劣化させ、測定精度を低下させる場合がある。このため、使用者は、定期的にエンコーダを備える測定器や工作機械などを停止して、スケールに付着した汚染物質の有無を確認しなければならない。スケールに付着した汚染物質の有無は、使用者が確認するまで把握することができず、確認のために手間がかかるという問題がある。

【0003】

これに対して、例えば特許文献１に記載された光電式エンコーダ（エンコーダ）は、メインスケール（スケール）と、メインスケールに対して相対変位可能に対向配置されたインデックススケールと、メインスケールに対するインデックススケールの相対変位量に応じて位相の異なる複数の周期信号を出力するとともに、複数の周期信号のうち同相の複数の周期信号を出力する複数の受光素子（検出手段）と、複数の信号安定度判定手段と、信号合成回路と、を備える。

【0004】

複数の信号安定度判定手段は、複数の受光素子が出力する周期信号を入力して異常がないと判定された周期信号のみを出力する。信号合成回路は、複数の信号安定度判定手段により出力された周期信号を合成して１つの周期信号を生成する。光電式エンコーダは、複数の信号安定度判定手段によりメインスケールに汚染物質が付着していない（異常がない）と判定された周期信号のみを用いて、信号合成回路にて相対変位量（１つの周期信号）を生成する。
したがって、光電式エンコーダは、異常がない周期信号から相対移動量を得るため、測定精度の低下を抑制することができる。また、使用者は、複数の信号安定度判定手段により異常があると判定されたときだけメインスケールを確認すればよいため、確認のための手間を軽減することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００３－６５８０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１に記載された光電式エンコーダでは、複数の信号安定度判定手段は、汚染物質による光遮蔽から異常の有無を判定している。
ここで、エンコーダは、スケールの材質や製造工程に起因するスケールのうねり、スケールと検出手段とのアライメントのずれ、光源劣化による信号増加または信号低下（信号変動）、スケールが有する反射率のムラ等の誤差因子を有している。誤差因子による信号増加や信号低下といった信号変動は、スケールに付着した所定の大きさより小さな汚染物質による信号変動とほぼ同様の信号変動となる。また、エンコーダは、あらかじめこの誤差因子を打ち消すための補正手段を備えている。

【0007】

このため、スケールに付着した汚染物質が所定の大きさより小さい場合、誤差因子による信号変動と、汚染物質が付着したことによる信号変動と、を区別することができず、汚染物質が付着したことによる信号変動を誤差因子による信号変動として補正してしまうことがある。したがって、エンコーダは、スケールに汚染物質が付着したことによる異常を検出することができないことがあるという問題がある。

【0008】

本発明の目的は、エンコーダが有する誤差因子による信号変動とスケールに汚染物質が付着したことによる信号変動とを確実に区別し、スケールの異常を検出する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】

【0009】

本発明のエンコーダは、測定方向に沿って並設される目盛を有するスケールと、スケールに沿って相対移動するとともに目盛を介した信号を測定方向に沿って並設される複数の検出素子にて検出する検出手段と、信号に基づきスケールと検出手段との相対移動量を算出する算出手段と、を備えるエンコーダであって、検出手段は、複数の検出素子を含むとともに測定方向に沿って並設される複数の検出群を備え、複数の検出群は、測定方向に沿って並設される複数の検出部を備え、複数の検出部は、所定の検出素子を第１検出部とし、第１検出部とは異なる他の検出素子を第２検出部とした場合に、算出手段は、第１検出部と第２検出部とのそれぞれから信号を検出する信号検出部と、信号検出部にて検出された信号を用いて測定信号を算出する測定信号算出部と、測定信号算出部により算出された測定信号からスケールの異常を判定する異常判定信号を抽出する抽出部と、異常判定信号からスケールに異常があるか否かを判定する異常判定部と、を備えることを特徴とする。

【0010】

ここで、エンコーダに誤差因子がなく、スケールへの汚染物質の付着もない場合、異常判定信号は、一様な信号として検出される。また、エンコーダが誤差因子を有している場合、異常判定信号は、信号変動による変動成分を定常的に有した状態で検出される。これに対して、スケールに汚染物質が付着した場合、異常判定信号は、変動成分を一時的に有した状態で検出される。
このため、異常判定部は、異常判定信号において変動成分が定常的（エンコーダの誤差因子）か、一時的（スケールへの汚染物質の付着）か、を判定し、変動成分が一時的なものである場合、スケールに異常があると判定する。
また、複数の検出部は、測定方向に沿って並設される複数の検出素子のうち、異常判定信号の算出に用いる信号を検出する検出素子の位置および数を特定するものである。

【0011】

このため、本発明によれば、信号検出部は、第１検出部および第２検出部から少なくとも２相の信号を検出することができる。そして、信号検出部にて検出された第１検出部と第２検出部のそれぞれからの信号に基づき、測定信号算出部にて測定信号を算出する。抽出部は、測定信号からスケールの異常を判定する異常判定信号を抽出し、異常判定部は、異常判定信号から、スケールに異常があるか否か、すなわち、変動成分が定常的か一時的か、を判定し、変動成分が一時的なものである場合、スケールに異常があると判定する。
したがって、エンコーダは、エンコーダが有する誤差因子による信号変動とスケールに汚染物質が付着したことによる信号変動とを確実に区別し、スケールの異常を検出することができる。

【0012】

この際、複数の検出素子は、目盛に対応して並設され、複数の検出群は、複数の検出部として第１検出部と第２検出部と第３検出部と第４検出部とを備え、第１検出部は、複数の検出素子とし、第２検出部は、第１検出部とは異なる他の複数の検出素子とするとともに第１検出部とは１８０度位相がずれた位置に配置される複数の検出素子とし、第３検出部は、第２検出部とは異なる他の複数の検出素子とし、第４検出部は、第３検出部とは異なる他の複数の検出素子とするとともに第３検出部とは１８０度位相がずれた位置に配置される複数の検出素子とした場合に、信号検出部は、第１検出部と第２検出部と第３検出部と第４検出部とのそれぞれから信号を検出し、測定信号算出部は、第１検出部からの信号および第２検出部からの信号に基づいて第１測定信号を算出するとともに、第３検出部からの信号および第４検出部からの信号に基づいて第２測定信号を算出し、抽出部は、第１測定信号および第２測定信号から異常判定信号を抽出し、異常判定部は、異常判定信号からスケールにおいて異常があるか否かを判定することが好ましい。

【0013】

ここで、第１検出部から検出される信号をＡ相信号とし、第２検出部から検出され、Ａ相信号とは１８０度位相がずれた信号をａ相信号とし、第３検出部から検出される信号をＢ相信号とし、第４検出部から検出され、Ｂ相信号とは１８０度位相がずれた信号をｂ相信号とする。

【0014】

このような構成によれば、信号検出部は、複数の検出部から検出された信号に基づき、測定信号算出部は、第１検出部からの信号（Ａ相信号）および第２検出部からの信号（ａ相信号）に基づいて第１測定信号を算出するとともに、第３検出部からの信号（Ｂ相信号）および第４検出部からの信号（ｂ相信号）に基づいて第２測定信号を算出する。抽出部は、第１測定信号および第２測定信号から異常判定信号を抽出し、異常判定部は、異常判定信号からスケールにおいて異常があるか否かを判定することができる。このとき、２つの信号に基づいて算出された測定信号から抽出される異常判定信号は、２相の信号に基づく異常判定信号よりも高感度の異常判定信号である。したがって、エンコーダは、高感度の異常判定信号を用いることで、より確実に、エンコーダが有する誤差因子による信号変動とスケールに汚染物質が付着したことによる信号変動とを区別し、スケールの異常を検出することができる。

【0015】

この際、測定信号算出部は、第１検出部からの信号および第２検出部からの信号を差動演算して第１測定信号を算出するとともに、第３検出部からの信号および第４検出部からの信号を差動演算して第２測定信号を算出することが好ましい。

【0016】

このような構成によれば、測定信号算出部は、第１検出部からの信号および第２検出部からの信号を差動演算して第１測定信号を算出し、第３検出部からの信号および第４検出部からの信号を差動演算して第２測定信号を算出することができる。このとき、差動演算により算出された測定信号から抽出される異常判定信号は、差動演算を用いずに算出された測定信号から抽出される異常判定信号よりも高感度の異常判定信号である。したがって、エンコーダは、高感度の異常判定信号を用いることで、より確実に、エンコーダが有する誤差因子による信号変動とスケールに汚染物質が付着したことによる信号変動とを区別し、スケールの異常を検出することができる。

【0017】

この際、複数の検出素子は、目盛に対応して並設され、複数の検出群は、複数の検出部として第１検出部と第２検出部と第３検出部とを備え、第１検出部は、複数の検出素子とし、第２検出部は、第１検出部とは異なる他の複数の検出素子とするとともに第１検出部とは１２０度位相がずれた位置に配置される複数の検出素子とし、第３検出部は、第１検出部と第２検出部とは異なる他の複数の検出素子とするとともに第２検出部とは１２０度位相がずれた位置に配置される複数の検出素子とした場合に、信号検出部は、第１検出部と第２検出部と第３検出部とのそれぞれから信号を検出し、測定信号算出部は、第１検出部からの信号と、第２検出部からの信号と、第３検出部からの信号と、に基づいて第１測定信号および第２測定信号を算出し、抽出部は、第１測定信号および第２測定信号から異常判定信号を抽出し、異常判定部は、異常判定信号からスケールにおいて異常があるか否かを判定することが好ましい。

【0018】

このような構成によれば、信号検出部は、３相信号を検出することができる。そして、測定信号算出部は、３相信号から第１測定信号および第２測定信号を算出する。このとき、３相信号に基づき算出された測定信号から抽出される異常判定信号は、２相の信号に基づく異常判定信号よりも高感度の異常判定信号である。したがって、エンコーダは、高感度の異常判定信号を用いることで、より確実に、エンコーダが有する誤差因子による信号変動とスケールに汚染物質が付着したことによる信号変動とを区別し、スケールの異常を検出することができる。

【0019】

この際、第３検出部は、第１検出部と第２検出部とは異なる他の複数の検出素子とするとともに第１検出部とは９０度位相がずれた位置に配置される複数の検出素子とし、第４検出部は、第１検出部と第２検出部と第３検出部とは異なる他の複数の検出素子とするとともに第２検出部とは９０度位相がずれた位置に配置され、かつ、第３検出部とは１８０度位相がずれた位置に配置される複数の検出素子とすることが好ましい。

【0020】

このような構成によれば、第１検出部から第４検出部は、それぞれ９０度ずつ位相がずれた位置に配置されることになる。そして、信号検出部は、４相信号を検出することができる。この際、４相信号に基づき差動演算により算出された異常判定信号は、２相の信号に基づく異常判定信号よりも高感度の異常判定信号である。したがって、エンコーダは、高感度の異常判定信号を用いることで、より確実に、エンコーダが有する誤差因子による信号変動とスケールに汚染物質が付着したことによる信号変動とを区別し、スケールの異常を検出することができる。
また、エンコーダは、例えば測定方向に沿って連続して設けられる複数の検出素子を第１検出部から第４検出部とすることができるため、異常判定信号の算出のために必要な信号を取得する検出手段について、容易に設計をすることができる。

【0021】

この際、第１検出部および第２検出部は、同数の検出素子とし、第３検出部および第４検出部は、同数の検出素子とすることが好ましい。

【0022】

このような構成によれば、信号検出部は、第１検出部および第２検出部から同じ強度の信号を検出することができ、第３検出部および第４検出部から同じ強度の信号を検出することができる。すなわち、Ａ相信号およびａ相信号と、Ｂ相信号およびｂ相信号と、をそれぞれ差動演算する際に、互いに同じ強度の信号同士を差動演算することができる。したがって、エンコーダは、第１検出部および第２検出部と、第３検出部および第４検出部と、がそれぞれ異なる数の検出素子とした場合よりも高感度の異常判定信号を用いることができるため、より確実に、エンコーダが有する誤差因子による信号変動とスケールに汚染物質が付着したことによる信号変動とを区別し、スケールの異常を検出することができる。

【0023】

この際、複数の検出部は、それぞれ同数の検出素子とすることが好ましい。

【0024】

このような構成によれば、複数の検出部は、それぞれ同数の検出素子とすることで、信号検出部は、それぞれの検出部から同じ強度の信号を検出することができる。すなわち、測定信号算出部は、例えばこれらの信号に対して差動演算をすることで、複数の検出部の検出素子の数がそれぞれ異なる場合に検出された信号と比較してノイズの少ない第１測定信号および第２測定信号を算出することができる。
したがって、エンコーダは、より高感度にて、エンコーダが有する誤差因子による信号変動とスケールに汚染物質が付着したことによる信号変動とを確実に区別し、スケールの異常を検出することができる。

【0025】

また、測定信号算出部は、例えば３相信号に基づき第１測定信号および第２測定信号を算出する場合、複数の検出部の検出素子の数がそれぞれ異なる場合に検出された信号と比較してノイズの少ない第１測定信号および第２測定信号を算出することができる。
したがって、エンコーダは、より高感度にて、エンコーダが有する誤差因子による信号変動とスケールに汚染物質が付着したことによる信号変動とを確実に区別し、スケールの異常を検出することができる。
また、複数の検出部は、それぞれ同数の検出素子とすることで、検出手段を容易に設計することができる。

【0026】

この際、複数の検出群は、複数の検出素子の総数がそれぞれ異なることが好ましい。

【0027】

ここで、ある検出群と同じ大きさ（ある検出群の測定方向に沿った長さと同じ長さ）の汚染物質がスケールに付着した場合、ある検出群における複数の検出部のそれぞれからは同様の信号が検出されるため、抽出部にて抽出される異常判定信号には変動成分は発生しない。このため、エンコーダは、汚染物質の有無（スケールの異常）を検出することができないことがあるという問題がある。

【0028】

しかしながら、このような本発明によれば、複数の検出群は、複数の検出素子の総数がそれぞれ異なることで、ある検出群では検出することができない大きさの汚染物質がスケールに付着したとしても、他の検出群にてその汚染物質を検出することができる。すなわち、複数の検出素子の総数がそれぞれの検出群にて異なることで、汚染物質を検出できる面積もそれぞれの検出群にて異なるため、エンコーダは、様々な大きさの汚染物質に対応することができる。したがって、エンコーダは、汚染物質がスケールに付着したか否かの判定および汚染物質の検出感度を向上させることができる。

【0029】

この際、複数の検出群は、測定方向に沿ったそれぞれの検出群の長さの基準をＬとした場合に、複数の検出群における検出群の長さＬは、それぞれ異なるとともに、１を含んで互いに公約数がなく、測定方向に沿った検出手段の長さ以上の公倍数とならない検出群の長さＬの組み合わせにて配置されていることが好ましい。

【0030】

ここで、例えば、複数の検出群は、測定方向に沿ったそれぞれの検出群の長さの基準をＬとした場合に、測定方向に沿った汚染物質の長さが検出群の長さ４Ｌと同じ長さであった場合、長さが２Ｌの検出群と長さが４Ｌの検出群は、汚染物質を検出することができず、検出感度のヌケが生じることがあるという問題がある。

【0031】

しかしながら、このような本発明によれば、複数の検出群は、測定方向に沿ったそれぞれの検出群の長さの基準をＬとした場合に、複数の検出群における検出群の長さは、それぞれ異なるとともに、１を含んで互いに公約数がなく、測定方向に沿った検出手段の長さ以上の公倍数とならない検出群の長さＬの組み合わせにて配置されていることで、汚染物質の長さにより検出感度のヌケが生じることを抑制することができる。

【0032】

この際、本発明のエンコーダは、スケールに光を照射する光源と、スケールを介した光を受光し信号を検出する検出手段と、を備える光学式エンコーダであることが好ましい。

【0033】

このような構成によれば、光学式エンコーダは、本発明のエンコーダを容易に実装することができる。

【0034】

本発明のエンコーダの制御方法は、測定方向に沿って並設される目盛を有するスケールと、スケールに沿って相対移動するとともに目盛を介した信号を測定方向に沿って並設される複数の検出素子にて検出する検出手段と、信号に基づきスケールと検出手段との相対移動量を算出する算出手段と、を備えるエンコーダの制御方法であって、検出手段は、複数の検出素子を含むとともに測定方向に沿って並設される複数の検出群を備え、複数の検出群は、測定方向に沿って並設される複数の検出部を備え、複数の検出部は、所定の検出素子を第１検出部とし、第１検出部とは異なる他の検出素子を第２検出部とした場合に、算出手段は、第１検出部と第２検出部とのそれぞれから信号を検出する信号検出工程と、信号検出部にて検出された信号を用いて測定信号を算出する測定信号算出工程と、測定信号算出部により算出された測定信号からスケールの異常を判定する異常判定信号を抽出する抽出工程と、異常判定信号からスケールに異常があるか否かを判定する異常判定工程と、を備えることを特徴とする。

【0035】

本発明によれば、エンコーダの制御方法は、信号検出工程にて検出された第１検出部と第２検出部のそれぞれからの信号に基づき、測定信号算出工程にて測定信号を算出する。そして、抽出工程は、測定信号からスケールの異常を判定する異常判定信号を抽出し、異常判定工程は、異常判定信号からスケールに異常があるか否か、すなわち、変動成分が定常的か一時的か、を判定し、変動成分が一時的なものである場合、スケールに異常があると判定する。
したがって、エンコーダの制御方法は、エンコーダが有する誤差因子による信号変動とスケールに汚染物質が付着したことによる信号変動とを確実に区別し、スケールの異常を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0036】

【図1】第１実施形態に係るエンコーダを示す斜視図

【図2】前記エンコーダにおける検出手段を示す図

【図3】前記エンコーダにおける算出手段を示すブロック図

【図4】前記エンコーダにおける異常検出方法を示すフローチャート

【図5】前記エンコーダにおける算出手段により算出された信号を示す図

【図6】第２実施形態に係るエンコーダにおける検出手段を示す図

【図7】前記エンコーダにおける算出手段を示すブロック図

【図8】第３実施形態に係るエンコーダにおける検出手段を示す図

【図9】前記エンコーダにおける検出手段にて検出される信号を示す図

【発明を実施するための形態】

【0037】

〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態を図１から図５に基づいて説明する。
図１は、第１実施形態に係るエンコーダを示す斜視図である。
エンコーダ１は、図１に示すように、長尺状のスケール２と、スケール２に光を照射する光源３と、スケール２に沿って相対移動するとともにスケール２を介した光を受光し信号を検出する検出手段４と、を備える光学式エンコーダである。

【0038】

スケール２は、測定方向に沿って並設される目盛である複数の回折格子２１を有する。スケール２は、透光性のガラスにて形成される。なお、スケール２は、ガラスに限らず、任意の透光性の部材により形成されていてもよい。
光源３は、スケール２の一面に向かって平行光を照射する。光源３は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）である。なお、光源３はＬＥＤに限らず、任意の光源であってもよい。

【0039】

光源３がスケール２に照射した平行光は、複数の回折格子２１により図示しない複数の回折光に回折される。複数の回折光は、干渉することにより、測定方向に沿って複数の回折格子２１の配置ピッチに対応した周期で明暗を繰り返す干渉縞を生成する。なお、以下の説明において、「位相」とは、特に言及がない限り、複数の回折格子２１によって生成される干渉縞の周期についての位相を意味するものとする。
また、以下の説明において、スケール２の長手方向であり測定方向をＸ方向として説明する場合がある。

【0040】

検出手段４は、測定方向（Ｘ方向）に沿って並設される複数の検出素子４００を備える。複数の検出素子４００は、スケール２における複数の回折格子２１の配置ピッチに対応して、Ｘ方向に沿って配置ピッチＰにて並設されている。複数の検出素子４００には、ＰＤＡ(Photo Diode Array)が用いられる。ＰＤＡは、複数の干渉縞を一度に測定することができる性質を持つ検出器である。なお、複数の検出素子４００は、ＰＤＡに限らず、ＰＳＤ（Position Sensitive Detector）やＣＣＤ（Charge-Coupled Device）等の任意の検出器を用いてもよい。
また、光源３と検出手段４とは、スケール２を挟んで互いに重なるように向かい合せて設置されている。検出手段４は、スケール２の複数の回折格子２１を介した光源３からの光を受光し、光によって検出手段４（複数の検出素子４００）上に生成された干渉縞から信号を検出する。

【0041】

図２は、前記エンコーダにおける検出手段を示す図である。
検出手段４は、図２に示すように、複数の検出素子４００を含むとともにＸ方向に沿って並設される複数の検出群４０を備える。検出手段４は、Ｘ方向に沿って複数の検出群４０を周期的に配置している。
複数の検出群４０は、Ｘ方向に沿って並設される複数の検出部４１～４４を備える。複数の検出群４０は、複数の検出部４１～４４として、第１検出部４１と第２検出部４２と第３検出部４３と第４検出部４４とを備える。

【0042】

第１検出部４１は、複数の検出素子４００とし、第２検出部４２は、第１検出部４１とは異なる他の複数の検出素子４００とするとともに第１検出部４１とは１８０度位相がずれた位置に配置される複数の検出素子４００としている。そして、第３検出部４３は、第１検出部４１と第２検出部４２とは異なる他の複数の検出素子４００とするとともに第１検出部４１とは９０度位相がずれた位置に配置される複数の検出素子４００とし、第４検出部４４は、第１検出部４１と第２検出部４２と第３検出部４３とは異なる他の複数の検出素子４００とするとともに第２検出部４２とは９０度位相がずれた位置に配置され、かつ、第３検出部４３とは１８０度位相がずれた位置に配置される複数の検出素子４００としている。

【0043】

複数の検出部４１～４４は、それぞれ同数の検出素子４００とし、本実施形態では、複数の検出部４１～４４は、それぞれ４個ずつの検出素子４００としている。
複数の検出部４１～４４は、検出手段４における検出群４０において、Ｘ方向に沿って１／４ずつずれて配置されている。これにより、複数の検出部４１～４４からは、１／４周期ずつ位相がずれた信号が検出される。そして、第１検出部４１からはＡ相信号が検出され、第２検出部４２からはＡ相信号とは１８０度位相がずれたａ相信号が検出され、第３検出部４３からはＡ相信号とは９０度位相がずれたＢ相信号が検出され、第４検出部４４からはＢ相信号とは１８０度位相がずれたｂ相信号が検出される。

【0044】

検出手段４は、複数の検出群４０のＸ方向に沿った長さの基準をＬとし、複数の検出素子４００の配置ピッチをＰとしている。この際、複数の検出素子４００の配置ピッチＰは４μｍに設計され、検出群４０の長さＬは２００μｍに設計されていることが好ましい。

【0045】

図３は、前記エンコーダにおける算出手段を示すブロック図である。
エンコーダ１は、図３に示すように、信号に基づきスケール２と検出手段４との相対移動量を算出する算出手段５と、異常報知部６と、をさらに備える。算出手段５は、信号検出部５１と、測定信号算出部５２と、抽出部５３と、異常判定部５４と、を備える。

【0046】

信号検出部５１は、第１検出部４１と第２検出部４２と第３検出部４３と第４検出部４４のそれぞれから信号を検出する。具体的には、信号検出部５１は、第１検出部４１からＡ相信号を検出し、第２検出部４２からａ相信号を検出し、第３検出部４３からＢ相信号を検出し、第４検出部４４からｂ相信号を検出する。

【0047】

測定信号算出部５２は、第１検出部４１からの信号および第２検出部４２からの信号を差動演算して第１測定信号を算出するとともに、第３検出部４３からの信号および第４検出部４４からの信号を差動演算して第２測定信号を算出する。
具体的には、測定信号算出部５２は、Ａ相信号とａ相信号とを差動演算して相対移動量を算出するための第１測定信号を算出する。また、測定信号算出部５２は、Ｂ相信号とｂ相信号とを差動演算して相対移動量を算出するための第２測定信号を算出する。

【0048】

抽出部５３は、第１測定信号および第２測定信号から異常判定信号を抽出する。具体的には、抽出部５３は、第１測定信号および第２測定信号に対してローパスフィルタを用いることで異常判定信号を抽出する。異常判定信号は、第１測定信号および第２測定信号よりも長い周期を有する。

【0049】

異常判定部５４は、異常判定信号からスケール２において異常があるか否かを判定する。ここで、スケール２においての異常とは、スケール２に汚染物質が付着することである。すなわち、異常判定部５４は、スケール２に汚染物質が付着しているか否かを判定する。
異常報知部６は、異常判定部５４によりスケール２において異常があると判定された場合、使用者にスケール２の異常を報知する。異常報知部６は、例えばブザー等である。なお、異常報知部は、ブザーに限らず、ディスプレイに警告を表示したり、表示灯（ＬＥＤ）を点滅させる等、使用者に異常を報知することができれば、どのようなものであってもよい。

【0050】

図４は、前記エンコーダにおける異常検出方法を示すフローチャートであり、図５は、前記エンコーダにおける算出手段により算出された信号を示す図である。具体的には、図５（Ａ）は、検出手段４を示す図であり、図５（Ｂ）は、第１検出部４１～第４検出部４４から検出される各信号であり、図５（Ｃ）は、第１測定信号および第２測定信号であり、図５（Ｄ）は、異常判定信号である。
以下、エンコーダ１の制御方法およびスケール２における異常検出方法について、図４，５を参照して説明する。

【0051】

図４に示すように、エンコーダ１は、先ず、スケール２の複数の回折格子２１を介した第１検出部４１と第２検出部４２と第３検出部４３と第４検出部４４とのそれぞれからの信号を信号検出部５１にて検出する信号検出工程を実行する（ステップＳＴ０１）。

【0052】

図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、信号検出部５１が信号検出工程を実行すると、複数の検出部４１～４４に対応して、図５（Ｂ）の信号が検出される。具体的には、（１）は第１検出部４１からの信号Ｓ１であり、（２）は第３検出部４３からの信号Ｓ２であり、（３）は第２検出部４２からの信号Ｓ３であり、（４）は第４検出部４４からの信号Ｓ４である。（１）～（４）において信号が減衰している部分Ｅは、スケール２に図示しない汚染物質が付着したことによるものである。

【0053】

次に、図４に示すように、測定信号算出部５２は、第１検出部４１からの信号（Ａ相信号、図５（Ｂ）における信号Ｓ１）および第２検出部４２からの信号（ａ相信号、図５（Ｂ）における信号Ｓ３）を差動演算して第１測定信号を算出するとともに、第３検出部４３からの信号（Ｂ相信号、図５（Ｂ）における信号Ｓ２）および第４検出部４４からの信号（ｂ相信号、図５（Ｂ）における信号Ｓ４）を差動演算して第２測定信号を算出する測定信号算出工程を実行する（ステップＳＴ０２）。

【0054】

図５（Ｃ）に示すように、（５）は第１測定信号Ｓ５であり、（６）は第２測定信号Ｓ６である。第１測定信号Ｓ５および第２測定信号Ｓ６は、測定信号としての振幅（細かい振幅）を有しているが、図５（Ｂ）の汚染物質が付着したことにより信号が減衰している部分Ｅに対応して、測定信号全体としても振幅（緩やかな振幅）を有している。

【0055】

続いて、図４に示すように、抽出部５３は、第１測定信号Ｓ５および第２測定信号Ｓ６からローパスフィルタを用いて異常判定信号を抽出する抽出工程を実行する（ステップＳＴ０３）。
図５（Ｄ）に示すように、（７）は第１測定信号Ｓ５から抽出された異常判定信号Ｓ７であり、（８）は第２測定信号Ｓ６から抽出された異常判定信号Ｓ８である。

【0056】

図４に示すように、異常判定信号Ｓ７，Ｓ８が抽出されると（ステップＳＴ０３）、異常判定部５４は、異常判定信号Ｓ７，Ｓ８からスケール２において異常があるか否かを判定する異常判定工程を実行する（ステップＳＴ０４）。異常判定部５４は、図５（Ｄ）に示すように、異常判定信号Ｓ７，Ｓ８に変動成分Ｎがあるか否かにより、異常を判定する。

【0057】

図４に示すように、異常判定部５４がスケール２において異常があると判定した場合（ステップＳＴ０４でＹＥＳ）、異常報知部６は、スケール２に汚染物質が付着していることを使用者に報知する異常報知工程を実行する（ステップＳＴ０５）。異常判定部５４がスケール２において異常がないと判定した場合（ステップＳＴ０４でＮＯ）、異常判定部５４は、スケール２において異常があると判定されるまで異常判定工程を実行する（ステップＳＴ０４）。

【0058】

このような本実施形態によれば、以下の作用・効果を奏することができる。
（１）エンコーダ１において、異常判定部５４は、異常判定信号Ｓ７，Ｓ８からスケールに異常があるか否か、すなわち、変動成分Ｎが定常的か一時的か、を判定し、変動成分Ｎが一時的なものである場合、スケール２に異常があると判定する。
したがって、エンコーダ１は、エンコーダ１が有する誤差因子による信号変動とスケール２に汚染物質が付着したことによる信号変動とを確実に区別し、スケール２の異常を検出することができる。

【0059】

（２）差動演算により算出された測定信号Ｓ５，Ｓ６から抽出される異常判定信号Ｓ７，Ｓ８は、２相の信号に基づく異常判定信号よりも高感度の異常判定信号である。また、信号検出部５１は、４相信号を検出することができる。このとき、４相信号に基づき差動演算により算出された測定信号Ｓ５，Ｓ６から抽出される異常判定信号Ｓ７，Ｓ８は、２相の信号に基づく異常判定信号よりも高感度の異常判定信号である。したがって、エンコーダ１は、高感度の異常判定信号Ｓ７，Ｓ８を用いることで、より確実に、エンコーダ１が有する誤差因子による信号変動とスケール２に汚染物質が付着したことによる信号変動とを区別し、スケール２の異常を検出することができる。

【0060】

（３）測定信号算出部５２は、差動演算をすることにより、差動演算を用いずに算出された測定信号から抽出される異常判定信号よりも高感度の異常判定信号Ｓ７，Ｓ８を算出することができる。
（４）エンコーダ１は、Ｘ方向に沿って連続して設けられる複数の検出素子４００を第１検出部４１から第４検出部４４とすることができるため、また、複数の検出部４１～４４は、それぞれ同数の検出素子４００とすることで、異常判定信号Ｓ７，Ｓ８の算出のために必要な信号を取得する検出手段４について、容易に設計をすることができる。

【0061】

（５）測定信号算出部５２は、Ａ相信号およびａ相信号と、Ｂ相信号およびｂ相信号と、をそれぞれ差動演算する際に、互いに同じ強度の信号同士を差動演算することができる。したがって、エンコーダ１は、第１検出部４１および第２検出部４２と、第３検出部４３および第４検出部４４と、がそれぞれ異なる数の検出素子４００とした場合よりも高感度の異常判定信号Ｓ７，Ｓ８を用いることができるため、より確実に、エンコーダ１が有する誤差因子による信号変動とスケール２に汚染物質が付着したことによる信号変動とを区別し、スケール２の異常を検出することができる。

【0062】

（６）複数の検出部４１～４４は、それぞれ同数の検出素子４００とすることで、信号検出部５１は、それぞれの検出部４１～４４から同じ強度の信号Ｓ１～Ｓ４を検出することができる。すなわち、測定信号算出部５２は、これらの信号Ｓ１～Ｓ４に対して差動演算をすることで、複数の検出部４１～４４の検出素子４００の数が異なる場合に検出された信号と比較してノイズの少ない第１測定信号Ｓ５および第２測定信号Ｓ６を算出することができる。
したがって、エンコーダ１は、より高感度にて、エンコーダ１が有する誤差因子による信号変動とスケール２に汚染物質が付着したことによる信号変動とを区別し、スケール２の異常を検出することができる。
（７）エンコーダ１は、光学式エンコーダに容易に実装することができる。

【0063】

〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態を図６および図７に基づいて説明する。なお、以下の説明では、既に説明した部分については、同一符号を付してその説明を省略する。

【0064】

図６は、第２実施形態に係るエンコーダにおける検出手段を示す図である。
前記第１実施形態のエンコーダ１における検出手段４の複数の検出群４０は、図２に示すように、複数の検出部４１～４４を備え、複数の検出部４１～４４は、Ｘ方向に沿って１／４ずつずれて配置されていた。また、検出部４１～４４からは、１／４周期ずつ位相がずれた信号が検出されていた。

【0065】

本実施形態では、図６に示すように、エンコーダ１Ａにおける検出手段４Ａでは、複数の検出群４０Ａは、複数の検出部４１Ａ～４３Ａとして第１検出部４１Ａと第２検出部４２Ａと第３検出部４３Ａとを備え、第１検出部４１Ａは、複数の検出素子４００とし、第２検出部４２Ａは、第１検出部４１Ａとは異なる他の複数の検出素子４００とするとともに第１検出部４１Ａとは１２０度位相がずれた位置に配置される複数の検出素子４００とし、第３検出部４３Ａは、第１検出部４１Ａと第２検出部４２Ａとは異なる他の複数の検出素子４００とするとともに第２検出部４２Ａとは１２０度位相がずれた位置に配置される複数の検出素子４００とする点で前記第１実施形態と異なる。

【0066】

複数の検出部４１Ａ～４３Ａは、それぞれ同数の検出素子４００とし、本実施形態では、複数の検出部４１Ａ～４３Ａは、それぞれ４個ずつの検出素子４００としている。
複数の検出部４１Ａ～４３Ａは、検出手段４Ａにおける検出群４０Ａにおいて、Ｘ方向に沿って１／３ずつずれて配置されている。これにより、複数の検出部４１Ａ～４３Ａからは、１／３周期ずつ位相がずれた信号が検出される。そして、第１検出部４１Ａと第２検出部４２Ａと第３検出部４３Ａとからは、それぞれ１２０度ずつ位相がずれた信号が検出される。

【0067】

また、前記第１実施形態では、図３に示すように、算出手段５は、複数の検出部４１～４４のそれぞれから信号を検出する信号検出部５１と、第１検出部４１からの信号および第２検出部４２からの信号を差動演算して第１測定信号を算出するとともに、第３検出部４３からの信号および第４検出部４４からの信号を差動演算して第２測定信号を算出する測定信号算出部５２と、を備えていた。

【0068】

図７は、前記エンコーダにおける算出手段を示すブロック図である。
本実施形態では、算出手段５Ａは、第１検出部４１Ａと第２検出部４２Ａと第３検出部４３Ａとのそれぞれから信号を検出する信号検出部５１Ａと、第１検出部４１Ａからの信号と、第２検出部４２Ａからの信号と、第３検出部４３Ａからの信号と、から第１測定信号および第２測定信号を算出する測定信号算出部５２Ａと、を備える点で前記第１実施形態と異なる。
具体的には、測定信号算出部５２Ａは、第１検出部４１Ａと第２検出部４２Ａと第３検出部４３Ａとのそれぞれから検出された３相信号を２相信号へと変換する。測定信号算出部５２Ａは、３相信号から２相信号に変換された信号から第１測定信号および第２測定信号を算出する。

【0069】

このような本実施形態においても、前記第１実施形態における（１），（４）～（７）と同様の作用、効果を奏することができる他、以下の作用、効果を奏することができる。
（８）信号検出部５１Ａは、３相信号を検出することができる。測定信号算出部５２Ａは、３相信号から第１測定信号および第２測定信号を算出する。このとき、３相信号に基づき算出された測定信号から抽出される異常判定信号は、２相の信号に基づく異常判定信号よりも高感度の異常判定信号である。したがって、エンコーダ１Ａは、高感度の異常判定信号を用いることで、より確実に、エンコーダ１Ａが有する誤差因子による信号変動とスケール２に汚染物質が付着したことによる信号変動とを区別し、スケール２の異常を検出することができる。

【0070】

（９）複数の検出部４１Ａ～４３Ａにおいてそれぞれ同数の検出素子４００とすることで、測定信号算出部５２Ａは、３相信号に基づき第１測定信号および第２測定信号を算出する場合、複数の検出部４１Ａ～４３Ａの検出素子４００の数が異なる場合に検出された信号と比較してノイズの少ない第１測定信号および第２測定信号を算出することができる。
したがって、エンコーダ１Ａは、より高感度にて、エンコーダ１Ａが有する誤差因子による信号変動とスケール２に汚染物質が付着したことによる信号変動とを確実に区別し、スケール２の異常を検出することができる。

【0071】

〔第３実施形態〕
以下、本発明の第３実施形態を図８および図９に基づいて説明する。なお、以下の説明では、既に説明した部分については、同一符号を付してその説明を省略する。

【0072】

図８は、第３実施形態に係るエンコーダにおける検出手段を示す図である。
前記第１実施形態のエンコーダ１における検出手段４では、図２に示すように、複数の検出部４１～４４はそれぞれ４個ずつの検出素子４００であるとし、複数の検出群４０のＸ方向に沿った長さの基準をＬとし、Ｘ方向に沿って周期的に配置していた。

【0073】

本実施形態のエンコーダ１Ｂにおける検出手段４Ｂでは、図８に示すように、複数の検出群４０Ｂａ～４０Ｂｃは、第１検出群４０Ｂａと、第２検出群４０Ｂｂと、第３検出群４０Ｂｃと、を備え、複数の検出素子４００の総数がそれぞれ異なる点で前記第１実施形態と異なる。また、複数の検出群４０Ｂａ～４０Ｂｃは、Ｘ方向に沿ったそれぞれの検出群４０Ｂａ～４０Ｂｃの長さの基準をＬとした場合に、複数の検出群４０Ｂａ～４０Ｂｃにおける各検出群の長さＬは、それぞれ異なるとともに、１を含んで互いに公約数がなく、Ｘ方向に沿った検出手段４Ｂの長さ以上の公倍数とならない検出群４０Ｂａ～４０Ｂｃの長さＬの組み合わせにて配置されている点で前記第１実施形態と異なる。

【0074】

図９は、前記エンコーダにおける検出手段にて検出される信号を示す図である。
具体的には、例えばスケール２に第２検出群４０Ｂｂと同じ大きさの汚染物質Ｔが付着した場合（図８参照）、第１検出群４０Ｂａおよび第２検出群４０Ｂｂの各検出部４１Ｂａ～４４Ｂａ，４１Ｂｂ～４４Ｂｂからの信号に基づく異常判定信号には、汚染物質Ｔによる変動成分は出現しない。図９（Ａ）に示すように、例えば、汚染物質Ｔの大きさが２Ｌのとき、第１検出群４０Ｂａおよび第２検出群４０Ｂｂの信号変動はない（検出感度がない）状態となる。

【0075】

しかしながら、第３検出群４０Ｂｃは、第１検出群４０Ｂａおよび第２検出群４０Ｂｂとは異なる総数の複数の検出素子４００を有し、第１検出群４０Ｂａおよび第２検出群４０Ｂｂより大きい検出面積を有しているため、汚染物質Ｔを検出することができる。したがって、Ｘ方向に沿って様々な長さＬを有する複数の検出群４０Ｂａ～４０Ｂｃを設定することで、エンコーダ１Ｂは、さまざまな大きさの汚染物質に対応し、検出感度のヌケが生じることを防ぐことができる。

【0076】

また、それぞれの検出群４０Ｂａ～４０Ｂｃの長さの基準をＬとした場合に、複数の検出群４０Ｂａ～４０Ｂｃにおける検出群の長さＬは、１を含んで互いに公約数がなく、検出手段４の長さ以上の公倍数とならない検出群４０Ｂａ～４０Ｂｃの長さＬの組み合わせであることが好ましい。例えば、図９（Ｂ）に示すように、Ｌについて、Ｌ、２．５Ｌ、３．３Ｌと設定し、１を含んで互いに公約数がないＬの組み合わせ、すなわち、互いに素になる長さＬの組み合わせにすることにより、複数の検出群４０Ｂａ～４０Ｂｃにて汚染物質が検出できないという検出感度のヌケが生じることを防ぐことができる。

【0077】

換言すれば、検出手段４Ｂの長さ以上の公倍数とならない検出群４０Ｂａ～４０Ｂｃの長さＬの組み合わせとし、公倍数ができるだけ少なくなるような長さＬの組み合わせとすることで、検出手段４Ｂは、検出感度をランダム化することができる。したがって、検出手段４Ｂは、小さな汚染物質や例えば前記第１実施形態における同じ長さＬの複数の検出群４０を備える検出手段４（図２参照）が検出できない汚染物質にも対応することができ、汚染物質の検出感度のヌケが生じることを防ぐことができる。よって、エンコーダ１Ｂは、測定精度の低下を抑制することができる。

【0078】

このような本実施形態においても、前記第１実施形態における（１）～（７）と同様の作用、効果を奏することができる他、以下の作用、効果を奏することができる。
（１０）複数の検出群４０Ｂａ～４０Ｂｃは、複数の検出素子４００の総数がそれぞれ異なることで、汚染物質Ｔを検出できる面積も異なるため、エンコーダ１Ｂは、様々な大きさの汚染物質Ｔに対応することができる。したがって、エンコーダ１Ｂは、汚染物質Ｔがスケール２に付着したか否かの判定および汚染物質Ｔの検出感度を向上させることができる。
（１１）複数の検出群４０Ｂａ～４０Ｂｃは、Ｘ方向に沿ったそれぞれの検出群４０Ｂａ～４０Ｂｃの長さの基準をＬとした場合に、複数の検出群４０Ｂａ～４０Ｂｃにおける検出群の長さＬは、それぞれ異なるとともに、１を含んで互いに公約数がなく、Ｘ方向に沿った検出手段４Ｂの長さ以上の公倍数とならない検出群の長さＬの組み合わせにて配置されていることで、汚染物質Ｔの長さにより検出感度のヌケが生じることを抑制することができる。

【0079】

〔実施形態の変形〕
なお、本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記各実施形態では、エンコーダ１，１Ａ～１Ｂは光学式エンコーダであり、リニアエンコーダである場合を説明したが、エンコーダはリニアエンコーダではなくロータリーエンコーダであってもよく、また、光学式エンコーダではなく電磁誘導式や静電容量式などの他の方式のエンコーダであってもよい。要するに、エンコーダは、検出器の形式や検出方式等は特に限定されるものではない。

【0080】

前記各実施形態では、抽出部５３は、第１測定信号および第２測定信号に対してローパスフィルタを用いることで異常判定信号を抽出していたが、抽出部は、ローパスフィルタではなく、フーリエ変換を用いて算出されたスペクトルを異常判定信号として抽出してもよい。この際、異常判定部は、スペクトルの大きさから汚染物質を判定してもよい。要するに、抽出部は、異常判定信号を抽出することができれば、どのような手法を用いて異常判定信号を抽出してもよい。

【0081】

前記第各実施形態では、複数の検出部４１～４４，４１Ａ～４３Ａ，４１Ｂ～４４Ｂの検出素子４００はそれぞれ同数（４個ずつ等）であったが、複数の検出部において検出素子は同数でなくてもよい。すなわち、第１検出部および第２検出部は、同数の検出素子４００とし、第３検出部および第４検出部は、同数の検出素子４００としてもよいし、複数の検出部においてそれぞれ異なる数の検出素子としてもよい。
要するに、信号検出部が信号を検出することができ、抽出部が異常判定信号を抽出することができれば、複数の検出部においてどのように検出素子の数を設定してもよい。

【0082】

前記第１実施形態では、第１検出部４１の複数の検出素子４００と第３検出部４３の複数の検出素子４００とは異なり、第２検出部４２の複数の検出素子４００と第４検出部４４の複数の検出素子４００とは異っていたが、第１検出部４１と第３検出部４３は、同一の検出素子４００としてもよいし、第２検出部４２と第４検出部４４は、同一の検出素子４００としてもよい。要するに、測定信号算出部において、ある信号と、１８０度位相がずれた信号とを差動演算することで測定信号を算出することができれば、複数の検出部は、同一の検出素子を複数の検出部としてもよい。

【0083】

前記第１実施形態では、測定信号算出部５２は、複数の検出部４１～４４からの４相信号を差動演算することで第１測定信号および第２測定信号を算出し、前記第２実施形態では、測定信号算出部５２Ａは、複数の検出部４１Ａ～４３Ａからの３相信号を２相信号に変換し第１測定信号および第２測定信号を算出していたが、測定信号算出部は、差動演算や３相信号を２相信号に変換する方法を用いず、他の演算方法により、測定信号を算出してもよい。要するに、測定信号算出部は、信号検出部にて検出された信号を用いて測定信号を算出することができれば、どのような方法を用いて測定信号を算出してもよい。

【0084】

前記第３実施形態では、複数の検出群４０Ｂａ～４０Ｂｃは、第１検出群４０Ｂａと、第２検出群４０Ｂｂと、第３検出群４０Ｂｃと、を備えていたが、第１検出群と第２検出群だけを備えていてもよいし、第４検出群や第５検出群を備えていてもよい。要するに、複数の検出群は、複数の検出素子を含むとともに測定方向に沿って並設されていればよい。
また、前記第３実施形態では、図８に示すように、第１検出群４０Ｂａの長さをＬとし、第２検出群４０Ｂｂの長さを２Ｌとし、第３検出群４０Ｂｃの長さを４Ｌとしていたが、例えば、第１検出群の長さを４Ｌとし、第２検出群の長さをＬとし、第３検出群の長さを２Ｌとしてもよい。要するに、複数の検出群は、複数の検出素子の総数がそれぞれ異なり、互いに異なる長さであればよい。

【0085】

前記第１実施形態では、検出素子４００は４μｍに設計され、検出群Ｌは２００μｍに設計されていたが、検出素子および検出群は、任意の大きさに設計してもよい。

【産業上の利用可能性】

【0086】

以上のように、本発明は、エンコーダおよびエンコーダの制御方法に好適に利用できる。

【符号の説明】

【0087】

１，１Ａ～１Ｂ エンコーダ
２ スケール
３ 光源
４，４Ａ～４Ｂ 検出手段
５，５Ａ 算出手段
５１，５１Ａ 信号検出部
５２，５２Ａ 測定信号算出部
５３ 抽出部
５４ 異常判定部
４０，４０Ａ～４０Ｂ 検出群
４１，４１Ａ～４１Ｂ 第１検出部
４２，４２Ａ～４２Ｂ 第２検出部
４３，４３Ａ～４３Ｂ 第３検出部
４４，４４Ａ～４４Ｂ 第４検出部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】