特許 7182522 検出装置

(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】2022-11-24

(45)【発行日】2022-12-02

(54)【発明の名称】検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01D 5/347 20060101AFI20221125BHJP

   G01D 5/38 20060101ALI20221125BHJP

【ＦＩ】

G01D5/347 110P

G01D5/347 110T

G01D5/38 B

G01D5/38 G

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019120275

(22)【出願日】2019-06-27

(65)【公開番号】P2021004861

(43)【公開日】2021-01-14

【審査請求日】2022-02-08

(73)【特許権者】

【識別番号】000146847

【氏名又は名称】ＤＭＧ森精機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾 憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100131808

【弁理士】

【氏名又は名称】柳橋 泰雄

(72)【発明者】

【氏名】新谷 真之

【審査官】細見 斉子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－２１５２４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１３４５３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１２－５００９８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０３－０１５７１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｄ ５／００－ ５／６２

Ｇ０１Ｂ １１／００－１１／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一方の端部から中央に進むにつれて疎から密となり、中央から他方の端部に進むにつれて密から疎となる格子パターンを有するスケールと、
台座に所定の距離離れて取り付けられ、前記格子パターンに基づくそれぞれの前記スケール上の位置を検出する２つのセンサヘッドと、
を備え、
前記２つのセンサヘッドにより検出された位置の差分の変化に基づいて、前記台座または前記スケールの熱変形を検出し、
前記差分が前記センサヘッドの変位量に対して所定の関数として表され、前記所定の関数の曲率の変化に基づいて、前記台座または前記スケールの熱変形を検出することを特徴とする検出装置。

【請求項2】

測定時における前記所定の関数の曲率及び基準時における前記所定の関数の曲率の比率に基づいて、前記台座または前記スケールの熱変形を補正することを特徴とする請求項１に記載の検出装置。

【請求項3】

前記スケール上の絶対位置を検出するアブソリュートスケールとして機能すること特徴とする請求項１または２に記載の検出装置。

【請求項4】

一方の端部から中央に進むにつれて疎から密となり、中央から他方の端部に進むにつれて密から疎となる格子パターンを有するスケールと、
台座に所定の距離離れて取り付けられ、前記格子に基づくそれぞれの前記スケール上の位置を検出する２つのセンサヘッドと、
を備え、
前記２つのセンサヘッドにより検出された位置の差分の変化に基づいて、前記台座または前記スケールの熱変形を検出し、
前記センサヘッドの変位量に対する前記差分の相関を示すグラフの極大点または極小点である前記スケールの格子のピッチが最も密な位置または粗な位置を求め、該位置を原点とするインクリメンタルスケールとして機能すること特徴とする検出装置。

【請求項5】

前記センサヘッドが光センサで構成されることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の検出装置。

【請求項6】

前記台座が金属から形成され、前記スケールがガラスから形成されることを特徴とする請求項５に記載の検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スケールを用いて位置を検出する検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

スケールを用いて位置を検出する検出装置が、様々な技術分野で用いられている。その中には、２つのセンサでスケールに設けられたマークを検出し、２つのセンサで検出したマーク検出信号の位相差から、熱膨張等によるマークのピッチ誤差を算出して補正を行うインクリメンタル方式の位置検出装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００６－１６０５１２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載の検出装置では、熱変形等により予めマークのピッチ誤差が生じていて、その誤差が半波長（１８０度位相）を越えている場合には、マークのピッチ誤差を正常に検出できない問題が生じる。

【0005】

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、既に熱変形が生じている場合を含む任意の状態において、熱変形を正確に検出できる検出装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明の１つの実施態様に係る検出装置は、
歪みを有する格子を備えたスケールと、
台座に所定の距離離れて取り付けられ、前記格子に基づく前記スケール上の位置を検出する２つのセンサヘッドと、
を備え、
前記２つのセンサヘッドにより検出された位置の差分の変化に基づいて、前記台座または前記スケールの熱変形を検出する。

【発明の効果】

【0007】

上記の実施態様によれば、既に熱変形が生じている場合を含む任意の状態において、熱変形を正確に検出できる検出装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】歪みを有する格子を備えたスケールの一例を模式的に示す平面図である。

【図2】図１に示すスケールのＸ軸方向における変位量及び格子によるカウント値の相関を示すグラフである。

【図3】本発明の１つの実施形態に係る検出装置を模式的に示す側面図である。

【図4】本発明の１つの実施形態に係る検出システムを示すブロック図である。

【図5】１つの実施形態に係る検出装置の２つのセンサヘッドの変位量及びその変位量におけるカウント値の相関を示すグラフである。

【図6】図５に示す変位量及びその変位量における２つのセンサヘッドのカウント値の差分の相関を示すグラフである。

【図7】本発明の１つの実施形態に係る検出装置において、台座に熱膨張が生じた場合を模式的に示す側面図である。

【図8】台座に熱膨張が生じた場合における、１つの実施形態に係る検出装置の２つのセンサヘッドの変位量及びその変位量におけるカウント値の相関を示すグラフである。

【図9】図７に示す変位量及びその変位量における２つのセンサヘッドのカウント値の差分の相関を示すグラフである。

【図10】本発明の１つの実施形態に係る検出装置において、スケールに熱膨張が生じた場合を模式的に示す側面図である。

【図11】ヘッドがスケール端に位置するときに、電源投入／カウントリセットした場合における、２つのセンサヘッドの変位量及びその変位量におけるカウント値の相関、及び変位量及び２つのセンサヘッドのカウント値の差分の相関を示すグラフであって、左側に熱変形しない場合のグラフを示し、右側に熱変形した場合のグラフを示す。

【図12】ヘッドがスケール中央に位置するときに電源投入／カウントリセットした場合における、２つのセンサヘッドの変位量及びその変位量におけるカウント値の相関、及び変位量及び２つのセンサヘッドのカウント値の差分の相関を示すグラフであって、左側に熱変形しない場合のグラフを示し、右側に熱変形した場合のグラフを示す。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限り、本発明を以下のものに限定しない。図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張して示している場合もある。

【0010】

（本発明の１つの実施形態に係る検出装置、制御システム）
はじめに、図１から図４を参照しながら、本発明の１つの実施形態に係る検出装置及び検出システムの説明を行う。図１は、歪みを有する格子を備えたスケールの一例を模式的に示す平面図である。図２は、図１に示すスケールのＸ軸方向における変位量及び格子のカウント値の相関を示すグラフである。図３は、本発明の１つの実施形態に係る検出装置を模式的に示す側面図である。図４は、本発明の１つの実施形態に係る検出システムを示すブロック図である。

【0011】

本実施形態に係る検出装置２は、スケール１０と、台座４に所定の距離離れて取り付けられた２つのセンサヘッドＨ１、Ｈ２とを備える。スケール１０は、略平板状の形状を有する。センサヘッドＨ１、Ｈ２の出射／受光面は、スケール１０の上面である検出面１０ａに対向して配置されている。センサヘッドＨ１、Ｈ２が取り付けられた台座４は、移動機構２０により、スケール１０の検出面１０ａに沿って移動するようになっている。２つのセンサヘッドＨ１、Ｈ２の間の距離としては、２０ｍｍ～１００ｍｍを例示することができる。

【0012】

模式的に示された移動機構２０は、台座４のスケール１０に対する変位量、つまりセンサヘッドＨ１、Ｈ２のスケール１０に対する変位量が把握可能になっている。検出装置２自体が移動機構２０を備える場合もあり得るし、検出装置２が設置された設備の移動機構でスケール１０及び台座４が相対的に移動する場合もあり得る。図３では、台座４側が移動するように示してあるが、これに限られるものではなく、スケール１０側が移動する場合もあり得る。

【0013】

＜センサヘッド＞
本実施形態に係るセンサヘッドＨ１、Ｈ２は、スケール１０に光を照射する光源部と、スケール１０からの反射光（回折光）を受光する受光部とを備える。光源部は、光源としてＬＤやＬＥＤを用いることができ、コリメートレンズ、集光レンズ等の光学系を有する。受光部は、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の受光素子、及び必要に応じて、ミラーやビームスプリッタのような光学系を備える。このような構成により、センサヘッドＨ１、Ｈ２は、スケール１０に設けられた回折格子からの回折光に基づいて信号を出力することができる。

【0014】

＜スケール＞
スケール１０の検出面１０ａには、複数のスリットが形成されており、これにより回折格子が構成されている。ここでは、スケール１０として、反射型の回折格子を有する場合を示すが、透過側の場合もあり得る。

【0015】

スケール２の検出面２ａには、Ｘ軸方向に沿って、所定の間隔を開けて複数のスリットが形成されており、このスリットによって回折格子が構成されている。本実施形態では、回折格子のピッチ間隔が、座標に対して３次の多項式で近似可能に設定されている。センサヘッドＨ１、Ｈ２は、光源部からスケール１０に光を照射し、反射光である回折光に基づいて信号を出力する。

【0016】

更に詳細に述べれば、回折格子に光を照射して得られる回折光またはその合波光（干渉光）を受光部が受光するのに基づいてカウントアップして、回折光に基づくカウント値を得ることができる。例えば、－１、＋１次の各回折光を干渉させて生成される２相正弦波により、格子間隔の１／２の信号周期を得ることができる。更に光学系を用いることにより、格子間隔の１／４の信号周期を得ることもできる。この信号を内挿回路で分割することでより高分解能をもつカウント値を得ることができる。

【0017】

上記のような回折格子のピッチ間隔により、センサヘッドＨ１、Ｈ２のＸ軸方向の変位量Ｘと、変位量ＸにおけるセンサヘッドＨ１、Ｈ２から出力される信号に基づくカウント値Ｓとの関係を、３次の多項式（Ｓ＝－ａＸ^３＋ｂＸ^２＋ｃＸ＋ｄ）で表すことができる。ただし、関係式は３次式に限られるのではなく、回折格子のパターンに応じて、１次の多項式で表される場合もあり得るし、２次の多項式で表される場合もあり得るし、４次以上の高次の多項式で表される場合もあり得る。

【0018】

本実施形態の回折折格子パターンは、更にＸ軸方向の一方の端部から中央に進むにつれて疎から密となり、中央から他方の端部に進むにつれて密から疎となるパターンを有する。直交するＹ軸方向においても、同様に、カウント値が３次の多項式で近似され、一方の端部から中央に進むにつれて疎から密となり、中央から他方の端部に進むにつれて密から疎となる回折格子のパターンを有する。つまり、本実施形態に係るスケール１０は、歪みを有する格子を備えていると言える。

【0019】

＜検出システム＞
上記の検出装置２を含む１つの実施形態に係る検出システムでは、図４に示すように、制御部３０が、移動機構２０のアクチュエータを制御して、センサヘッドＨ１、Ｈ２が取り付けられた台座４の移動制御を行う。移動機構２０のアクチュエータとしては、ステッピングモータをはじめとする制御部３０が精密な位置制御を実施可能なアクチュエータが用いられる。これにより、制御部３０は、台座４に取り付けられたセンサヘッドＨ１及びセンサヘッドＨ２のスケール１０上の変位量Ｘを正確に把握することができる。
なお、センサヘッドＨ１及びセンサヘッドＨ２が取り付けられた台座４またはスケール１０が、検出装置２が設置された設備の駆動機構で移動する場合もあり得るが、その場合には、制御部３０は、その設備の制御装置から変位量の情報を得ることができる。

【0020】

制御部３０は、センサヘッドＨ１、Ｈ２と電気的に接続されている。センサヘッドＨ１、Ｈ２は、光源部から出射された光がスケール１０で反射された回折光に基づいて、信号を出力する。制御部３０は、センサヘッドＨ１、Ｈ２から信号を受信したとき、カウンタを繰り上げて、カウント値を取得する。スケール１０は、疎から密、密から疎となる歪みを有する格子パターンをするので、後述するように、センサヘッドＨ１、Ｈ２からの信号に基づくカウント値の差文を用いて、センサヘッドＨ１、Ｈ２のスケール１０に対する絶対位置を検出することができる。

【0021】

次に、センサヘッドＨ１、Ｈ２からの信号に基づくカウント値を用いて、スケール１０上の絶対位置を検出する具体的な方法について説明する。はじめに、センサヘッドＨ１、Ｈ２が取り付けられた台座４やスケール１０に熱変形が生じない場合における絶対位置の検出方法をついて説明し、次に、熱変形が生じる場合における絶対位置の検出方法をついて説明する。その場合、センサヘッドＨ１、Ｈ２に電源が投入された後またはカウントリセットされた後に熱変形する場合の絶対位置の検出方法と、電源が投入される前またはカウントリセットされる前に熱変形した場合を含む任意の状態において、絶対位置を検出可能な方法に分けて説明する。

【0022】

（熱変形しない場合の絶対位置の測定）
はじめに、図５及び図６を参照しながら、熱変形が生じない場合において、センサヘッドＨ１、Ｈ２からの信号に基づくカウント値を用いて、スケール１０上の絶対位置を検出する方法を説明する。図５は、１つの実施形態に係る検出装置の２つのセンサヘッドの変位量及びその変位量におけるカウント値の相関を示すグラフである。図６は、図５に示す変位量及びその変位量における２つのセンサヘッドのカウント値の差分の相関を示すグラフである。

【0023】

上記のように、２つのセンサヘッドＨ１、Ｈ２の変位量Ｘにおけるカウント値は、変位量Ｘの３次の多項式で表すことができ、図５のような３次関数の曲線で表される。また、２つのセンサヘッドＨ１、Ｈ２の変位量Ｘにおけるカウント値の差分は、変位量Ｘの２次の多項式で表すことができ、図６のような２次関数の曲線で表される。

【0024】

上記のように、スケール１０の回折格子パターンは、Ｘ軸方向の一方の端部から中央に進むにつれて疎から密となるパターンを有するので、センサヘッドＨ１、Ｈ２からの信号に基づくカウント値の差分と、回折格子パターンの絶対位置とは一対一対応している。よって、センサヘッドＨ１、Ｈ２からの信号に基づくカウント値の差分により、この領域におけるスケール１０上の絶対位置が定まる。同様に、スケール１０の回折格子パターンは、中央から他方の端部に進むにつれて密から疎となるパターンを有するので、センサヘッドＨ１、Ｈ２からの信号に基づくカウント値の差分と、回折格子パターンの絶対位置とは一対一対応している。よって、センサヘッドＨ１、Ｈ２からの信号に基づくカウント値の差分により、この領域におけるスケール１０上の絶対位置が定まる。

【0025】

制御部３０は、スケール１０上の絶対位置、及びそれに対応したセンサヘッドＨ１及びＨ２のカウント値差分の参照データを記憶している。よって、粗から密となる領域であるか、密から疎となる領域であるか識別できる場合には、実測値であるセンサヘッドＨ１、Ｈ２からの信号に基づくカウント値の差分により、参照データを用いてスケール１０上の絶対位置を定めることができる。

【0026】

しかし、スケール１０の回折格子パターンが、中央に対して対象なパターンを有していた場合、中央に対して対称位置でのカウント値またはその差分は同じ値になる。よって、疎から密となる領域であるか、密から疎となる領域であるか識別できない場合には、スケール１０上の１つの絶対位置を定めることができない。

【0027】

このとき、図６に示すように、２次の多項式で示されるセンサヘッドＨ１、Ｈ２のカウント値の差分のグラフにおける極大点（接線Ｑが水平線となる点）の位置が定められる。この極大点Ｐは、格子のピッチが最も密なスケール１０の中央の点となる。よって、この極大点Ｐの変位量及びカウント値の差文を基準として、測定地点における変位量及びカウント値の差分により絶対位置を定めることができる。
これにより、２つのヘッドを用いるだけで絶対位置が検出できるので、小型な検出装置２を提供することができる。

【0028】

また、この極大点Ｐを原点として、プラス方向及びマイナス方向に変位するインクリメンタルスケールとして利用することもできる。これにより、２つのヘッドを用いたインクリメンタル式の小型な検出装置２を提供することができる。

【0029】

少なくとも３点における変位量及びカウント値の差分が測定できれば、図６のような２次の多項式で示されるグラフを定めることができる。よって、その極大点であるスケール１０上の格子のピッチが最も密な中央の点の位置を定めて、測定点の絶対位置を定めることができる。同様にこの極大点を原点として、インクリメンタルスケールとして用いることもできる。
スケール１０上のＹ軸方向の絶対位置の検出についても、上記のＸ軸方向の絶対位置の検出と同様である。

【0030】

（熱変形の検出）
次に、センサヘッドＨ１、Ｈ２が取り付けられた台座４が熱変形した場合について説明する。ここでは、熱変形の一例として、熱膨張した場合を例に取って説明する。

【0031】

＜電源が投入された後／カウントリセットされた後に熱変形する場合＞
はじめに、図７から図９を参照しながら、センサヘッドＨ１、Ｈ２に電源が投入された後またはカウントリセットされた後に、センサヘッドＨ１、Ｈ２が取り付けられた台座４が熱変形する場合について説明する。図７は、本発明の１つの実施形態に係る検出装置において、台座に熱膨張が生じた場合を模式的に示す側面図である。図８は、台座に熱膨張が生じた場合における、１つの実施形態に係る検出装置の２つのセンサヘッドの変位量及びその変位量におけるカウント値の相関を示すグラフである。図９は、図７に示す変位量及びその変位量における２つのセンサヘッドのカウント値の差分の相関を示すグラフである。図８及び図９の点線で示したグラフが、台座４が熱膨張しない場合（図５、図６と同じ場合）を示し、実線で示したグラフが、台座４が熱膨張した場合を示す。

【0032】

図７の斜線入りの矢印に示すように、センサヘッドＨ１、Ｈ２が取り付けられた台座４が熱膨張したことにより、センサヘッドＨ１の受光部及びセンサヘッドＨ２の受光部の間の距離が広がる。センサヘッドＨ１及びセンサヘッドＨ２の中間位置を基準に考えると、センサヘッドＨ１は熱膨張がない場合の位置よりもＸ軸マイナス側に移動し、センサヘッドＨ２は熱膨張がない場合の位置よりもＸ軸プラス側に移動したことになる。

【0033】

よって、図８に示すように、同じ変位量Ｘにおいて、台座４が熱膨張した場合には、センサヘッドＨ１ではカウント値が上昇し、センサヘッドＨ１ではカウント値が下降することになる。これにより、図９に示すように、台座４が熱膨張した場合には、同じ変位量Ｘにおいて、センサヘッドＨ１のカウント値及びセンサヘッドＨ２のカウント値の差分は上昇することになる。
なお、逆に、台座４が熱収縮した場合には、同じ変位量Ｘにおいて、センサヘッドＨ１のカウント値及びセンサヘッドＨ２のカウント値の差分は下降することになる。

【0034】

制御部３０は、記憶している熱変形がない基準状態における変位量Ｘ及び変位量Ｘにおけるカウント値の差分の相関との比較により、台座４またはスケール１０が熱変形しているか否か検出することができる。

【0035】

インクリメンタル方式のスケールの位置の検出装置では、予め半波長（１８０度位相）を越えた熱膨張が生じている場合には、熱膨張を正常に検出することができない。しかし、本実施形態では、歪みを有する格子を備えたスケール１０及び格子に基づくスケール１０上の位置を検出する２つのセンサヘッドＨ１、Ｈ２を用いて、２つのセンサヘッドＨ１、Ｈ２により検出されたカウント値の差分に基づいて、台座４またはスケール１０の熱変形を検出することができる。よって、本実施形態では、センサヘッドＨ１、Ｈ２に電源が投入された後またはカウントリセットされた後に熱変形が生じる場合において、熱変形を正確に検出できる検出装置を提供することができる。

【0036】

特に、スケール１０が、一方の端部から中央に進むにつれて疎から密となり、中央から他方の端部に進むにつれて密から疎となる格子パターンを有する場合には、熱変形を正確に検出できる。

【0037】

また、台座４が金属から形成され、スケール１０がガラスから形成されている場合には、熱による変形差が生じやすく、熱変形の検出を容易に正確に行うことができる。この場合には、図７に示すように、ほぼ台座４だけが熱変形するとみなすことができる。よって、制御部３０は、参照データに比べて、同じ変位量Ｘにおけるカウント値が上昇していれば、台座４が熱膨張していると判断することができる。逆に、制御部３０は、参照データに比べて、同じ変位量Ｘにおけるカウント値が下降していれば、台座４が熱収縮していると判断することができる。

【0038】

ただし、これに限られるものではなく、逆に、台座４がガラスから形成され、スケール１０が金属から形成される場合もあり得る。その場合には、図１０の斜線入りの矢印に示すように、スケール１０が熱膨張することになる。この場合にも、熱による変形差が生じやすく、熱変形の検出を容易に正確に行うことができる。

【0039】

更に、台座４及びスケール１０において熱変形の差が生じる材料であれば、台座４及びスケール１０にその他の任意の材料を用いることができる。この場合には、２つのセンサヘッドＨ１、Ｈ２により検出されたカウント値の差分に基づいて、台座４及びスケール１０の相対的な熱変形を検出することができる。

【0040】

また、上記のように、センサヘッドＨ１、Ｈ２が光センサで構成される場合には、回折格子を用いた正確な位置検出が実現できる。ただし、これに限られるものではなく、センサヘッドとして磁気センサヘッドを用いることもできる。磁気センサに対応するスケールを用いることにより、同様に台座またはスケールの熱変形を検出することができる。

【0041】

＜電源が投入される前／カウントリセットされる前に熱変形した場合＞
電源が投入される前またはカウントリセットされる前に熱変形した場合には、センサヘッドＨ１、Ｈ２からの信号に基づくカウント値の差分と、回折格子パターンの絶対位置とは一対一対応せず、スケール１０状の絶対位置を検出することができない場合がある。次に、図１１及び図１２を参照しながら、センサヘッドの電源が投入される前またはカウントリセットされる前に熱変形した場合のカウント値の差分について説明する。

【0042】

図１１は、ヘッドがスケール端に位置するときに、電源投入／カウントリセットした場合における、２つのセンサヘッドの変位量及びその変位量におけるカウント値の相関、及び変位量及び２つのセンサヘッドのカウント値の差分の相関を示すグラフであって、左側に熱変形しない場合のグラフを示し、右側に熱変形した場合のグラフを示す。図１２は、ヘッドがスケール中央に位置するときに電源投入／カウントリセットした場合における、２つのセンサヘッドの変位量及びその変位量におけるカウント値の相関、及び変位量及び２つのセンサヘッドのカウント値の差分の相関を示すグラフであって、左側に熱変形しない場合のグラフを示し、右側に熱変形した場合のグラフを示す。

【0043】

電源が投入される前またはカウントリセットされる前に熱変形した場合、同一ヘッドで既知の距離Ｌ移動した際のカウント値の差分であれば、差分と位置が一対一対応するが、ヘッド２個のカウント値の差分では、電源投入時／カウントリセット時の位置によって変わることになる。

【0044】

図１１にはスケール１０の端部の位置で電源投入またはカウントリセットした場合を示し、左側のグラフが熱変形しない場合を示し、右側のグラフが電源投入／カウントリセット前に熱変形した場合を示す。図１１から明らかなように、熱変形の有無によって、カウント値の差分の差分Ｈ１－Ｈ２のプロファイルが異なっている、

【0045】

図１２にはスケール１０の中央の位置で電源投入またはカウントリセットした場合を示し、左側のグラフが熱変形しない場合を示し、右側のグラフが電源投入／カウントリセット前に熱変形した場合を示す。図１２においても、熱変形の有無によって、カウント値の差分の差分Ｈ１－Ｈ２のプロファイルが異なっている。
このため、電源投入／カウントリセット前に熱変形が生じている場合には、図８や図９を用いて説明した上記の方法では、スケール１０上の絶対位置を正確に検出することができない。

【0046】

（熱変形の解析）
制御部３０は、下記のような熱変形の解析に基づいて、電源投入前／カウントリセット前に熱変形が生じた場合を含む任意の状態において、スケール１０上の絶対位置を正確に検出することができる。
スケール１０の回折格子による変位量Ｘにおけるカウント値が３次の多項式で表せる場合には、センサヘッドＨ１、Ｈ２の変位量Ｘ及び変位量Ｘにおけるカウント値の差分は２次の多項式で表せる。よって、測定時における変位量Ｘ及びカウント値の差分の２次曲線と、熱変形のない基準状態における変位量Ｘ及びカウント値の差分の２次曲線の曲率の比率に基づいて、熱変位を定量的に検出することができる。測定時及び基準状態における２次曲線の曲率の比率を求めることにより、基準状態に対する熱変形の比率を求めることができる。

【0047】

基準状態に対する熱変形の比率に基づいて、測定時のカウント値の差分を適切に補正することにより、センサヘッドＨ１、Ｈ２の電源投入／カウントリセットの前後に関わらず、台座４やスケール１０に熱変形が生じた場合であっても、正確な絶対位置を検出することができる。この場合、スケール１０及び台座４のどちらか一方が熱変形する場合であっても、両方が熱変形する場合であっても、熱変形の比率に基づいて適切に補正行って正確な絶対位置を検出することができる。
スケール１０の回折格子による変位量Ｘにおけるカウント値が４次以上の多項式やその他の関数で表すこともでき、その場合にも同様に熱変形を定量的に検出して、測定値を補正することができる。

【0048】

以上のように、本実施形態に係る検出装置２では、カウント値の差分が変位量に対して所定の関数として表され、所定の関数の曲率の変化に基づいて、台座４またはスケール１０の熱変形を検出することができる。関数の曲率の変化に基づくので、制御部３０により、センサヘッドＨ１、Ｈ２の電源投入／カウントリセットの前後に関わらず、熱変形を迅速に正確に検出することができる。

【0049】

特に、測定時における所定の関数の曲率及び基準時における所定の関数の曲率の比率に基づいて、台座４及びスケール１０の基準時に対する相対的な熱変形の比率を算出して、測定値を正確に補正することができる。よって、センサヘッドＨ１、Ｈ２の電源投入前／カウントリセット前を含む任意の状態において、熱変形を正確に検出して、測定値を補正できる検出装置２を提供することができる。

【0050】

例えば、どちらかがガラスで形成されている場合には、台座４及びスケール１０のどちらか一方に熱変形が生じるとみなせる。その場合、熱変形が生じる部材の熱膨張率は把握しているので、上記のようにして定めた基準状態に対する熱変形の比率に基づいて、検出装置２が設置されている環境の温度を推定することもできる。

【0051】

台座４及びスケール１０の基準状態に対する熱変形の比率が所定の閾値を越えた場合に、制御部３０がアラームを発信することもできる。これにより、温度センサ等を用いることなく、温度環境に関する監視制御を適切に行うことができる。

【0052】

以上のように、センサヘッドＨ１、Ｈ２の電源投入前／カウントリセット前を含む任意の状態において、スケール１０上の絶対位置を検出するアブソリュートスケールとして機能することができる。

【0053】

更に、センサヘッドの変位量に対する差分の相関を示すグラフにおいて、グラフの極大点であるスケール１０上の格子のピッチが最も密な位置を定めて、この極大点を原点として、インクリメンタルスケールとして機能することもできる。この場合においても、センサヘッドの電源投入前／カウントリセット前を含む任意の状態において、熱変形を正確に検出して、正確な位置を検出可能なインクリメンタルスケールを提供することができる。また、スケール１０の格子パターンによっては、センサヘッドの変位量に対する差分の相関を示すグラフにおいて、グラフの極小点であるスケール１０上の格子のピッチが最も粗な位置を定めて、この極小点を原点として、インクリメンタルスケールとして機能することもできる。

【0054】

本発明の実施の形態、実施の態様を説明したが、開示内容は構成の細部において変化してもよく、実施の形態、実施の態様における要素の組合せや順序の変化等は請求された本発明の範囲および思想を逸脱することなく実現し得るものである。

【符号の説明】

【0055】

２ 検出装置
４ 台座
１０ スケール
１０ａ 検出面
２０ 移動機構
３０ 制御部
Ｈ１、Ｈ２ センサヘッド
Ｐ 極大点
Ｑ 接線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】