特表2026-500386IP Force 特許公報全文掲載

ホーム > 特許ランキング > レニショウ　パブリック　リミテッド　カンパニー > 特表2026-500386

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】
(54)【発明の名称】エンコーダ装置
(51)【国際特許分類】
   
   
   
【ＦＩ】
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】
(86)(22)【出願日】
(85)【翻訳文提出日】
(86)【国際出願番号】
(87)【国際公開番号】
(87)【国際公開日】
(31)【優先権主張番号】22275166.1
(32)【優先日】
(33)【優先権主張国・地域又は機関】
(31)【優先権主張番号】22275164.6
(32)【優先日】
(33)【優先権主張国・地域又は機関】
(31)【優先権主張番号】22275165.3
(32)【優先日】
(33)【優先権主張国・地域又は機関】
(31)【優先権主張番号】22275167.9
(32)【優先日】
(33)【優先権主張国・地域又は機関】
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】391002306
【氏名又は名称】レニショウ パブリック リミテッド カンパニー
【氏名又は名称原語表記】ＲＥＮＩＳＨＡＷ ＰＵＢＬＩＣ ＬＩＭＩＴＥＤ ＣＯＭＰＡＮＹ
(74)【代理人】
【識別番号】110001243
【氏名又は名称】弁理士法人谷・阿部特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ジェイソン ケンプトン スラック
(72)【発明者】
【氏名】テオドール リチャード リーヴ
(72)【発明者】
【氏名】デイビッド ジョン マケイブ
(72)【発明者】
【氏名】リチャード ジェームズ ベイル
【テーマコード（参考）】
【Ｆターム（参考）】
2F103CA02
2F103CA03
2F103CA04
2F103DA01
2F103DA04
2F103DA11
2F103DA12
2F103DA13
2F103EA12
2F103EA15
2F103EB01
2F103EB02
2F103EB06
2F103EB11
2F103EB12
2F103EC01
2F103EC14
2F103EC16
2H149AA22
2H149AB01
2H149BA02
2H149FC09
2H249AA02
2H249AA50
2H249AA51
(57)【要約】
スケールおよびリードヘッドの相対位置を決定するように、リードヘッドによって読取り可能であり、光を複数の回折次数に回折する一連の特徴を含むスケールと、スケールを照らすための光源および少なくとも第１のセンサを含むリードヘッドであって、第１のセンサが、スケールによって生成される１つまたは複数の回折次数によってそこに生成される信号を検出するように構成される、リードヘッドとを備え、リードヘッドは、少なくとも１つの他の回折次数の光学的状態とは異なる光学的状態で少なくとも１つの回折次数を符号化する回折次数エンコーダをさらに備える、位置測定エンコーダ装置。
【特許請求の範囲】
【請求項】
リードヘッドによって読取り可能であり、測定寸法に沿って延び、光を複数の回折次数に回折する一連の位置特徴を含むスケールと、
前記スケールを照らす光源および少なくとも第１のセンサを含むリードヘッドであって、前記第１のセンサが、前記測定寸法に沿った前記スケールおよび前記リードヘッドの相対位置を決定するために使用可能な前記スケールの前記一連の位置特徴によって生成される１つまたは複数の回折次数によって生成される信号を検出するように構成される、リードヘッドと、
を備え、
前記リードヘッドは、前記スケールの前記一連の位置特徴によって生成される少なくとも１つの他の回折次数の光学的状態とは異なる光学的状態で、前記スケールの前記一連の位置特徴によって生成される少なくとも１つの回折次数を符号化する回折次数エンコーダをさらに備える、
位置測定エンコーダ装置。
【請求項】
前記回折次数エンコーダは、±１次回折次数とは異なる光学的状態で０次回折次数を符号化する、
請求項１に記載の位置測定エンコーダ装置。
【請求項】
前記第１のセンサによって感知される信号の生成に対するその影響を少なくとも部分的に弱めるように、その光学的状態に基づいて、少なくとも１つの回折次数を少なくとも部分的にフィルタリングすることを含む、
請求項１に記載の位置測定エンコーダ装置。
【請求項】
ｉ）前記第１のセンサによって感知される信号の生成に対して実質的に影響を及ぼさないように、０次回折次数を実質的にフィルタリングするか、または、ｉｉ）前記第１のセンサによって感知される信号の生成に対して実質的に影響を及ぼさないように、±１次回折次数を実質的にフィルタリングするように構成される、
請求項２または３に記載の位置測定エンコーダ装置。
【請求項】
前記回折次数エンコーダは、少なくとも１つの他の回折次数の偏光状態とは異なる偏光状態で前記少なくとも１つの回折次数を符号化する、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の位置測定エンコーダ装置。
【請求項】
前記少なくとも第１のセンサに中継される光の異なる回折次数が、前記スケールと前記少なくとも第１のセンサとの間の光路におけるそれぞれの異なる収束点に収束するように構成される、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の位置測定エンコーダ装置。
【請求項】
前記収束点は、前記光源の共役面に位置する、
請求項６に記載の位置測定エンコーダ装置。
【請求項】
前記回折次数エンコーダは、前記収束点に位置する、
請求項６または７に記載の位置測定エンコーダ装置。
【請求項】
前記第１のセンサは、インクリメンタル位置信号を感知するように構成されるインクリメンタル位置センサを含む、
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の位置測定エンコーダ装置。
【請求項】
±１次回折次数よりも大きい回折次数が前記少なくとも第１のセンサによって感知されないように構成される、
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の位置測定エンコーダ装置。
【請求項】
前記スケールからの前記回折次数によってそこで生成される信号を検出するように構成される第２のセンサをさらに備える、
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の位置測定エンコーダ装置。
【請求項】
光が前記第１のセンサに当たる前のその光学的状態に基づいて、前記光をフィルタリングするように構成される第１のセンサフィルタを備える、
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の位置測定エンコーダ装置。
【請求項】
光が第２のセンサに当たる前のその光学的状態に基づいて、前記光をフィルタリングするように構成される第２のセンサフィルタを備え、第１のセンサフィルタおよび前記第２のセンサフィルタは、互いに異なる方法で光をフィルタリングするように構成される、
請求項１１または１２に記載の位置測定エンコーダ装置。
【請求項】
前記光学的状態は、偏光の状態を含む、
請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の位置測定エンコーダ装置。
【請求項】
第１のセンサフィルタおよび／または第２のセンサフィルタは、偏光フィルタを含む、
請求項１２または１３および１４に記載の位置測定エンコーダ装置。
【請求項】
位置測定エンコーダ装置であって、
０次回折次数を含む複数の回折次数に光を回折するように構成される一連の周期的な特徴を含むスケールと、
前記スケールを照らすための光源を含むリードヘッドであって、少なくとも１つのセンサが、前記スケールおよび前記リードヘッドの相対運動に伴って移動する干渉縞パターン／フリンジ場を検出するように構成され、前記干渉縞パターン／フリンジ場が、前記少なくとも１つのセンサにおいて前記スケールからの前記回折次数によって生成される、リードヘッドと、
を備え、
縞模様の周期は、Ｍ．ｐ／２であり、Ｍは、エンコーダの光学系の拡大率であり、ｐは、前記スケールの周期である、
位置測定エンコーダ装置。
【請求項】
０次回折次数を含む複数の回折次数に光を回折するように構成される一連の周期的な特徴を含むスケールと、
前記スケールを照らすための光源を含むリードヘッドであって、少なくとも１つのセンサが、前記スケールおよび前記リードヘッドの相対運動に伴って変化する結果として生じる場を検出するように構成され、前記結果として生じる場が、前記少なくとも１つのセンサにおいて前記スケールからの前記回折次数によって生成される、リードヘッドと、
を備え、
前記リードヘッドは、前記０次回折次数が前記少なくとも１つのセンサにおいて前記結果として生じる場の生成に寄与しないように構成される、
位置測定エンコーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【】
本発明は、位置測定エンコーダ装置
【背景技術】
【】
位置測定エンコーダ装置（以下、「エンコーダ装置」または「位置エンコーダ」という）は、装置の２つの相対的可動部の相対的な動きを決定するために用いることができる。位置エンコーダは、典型的に、スケールと、リードヘッド（読取りヘッド）とを備える（一方は、装置の一部分に設けられ、他方は、装置の他の部分に設けられる）。スケールは、スケールに沿ったその位置を測定するように、リードヘッドが読み取ることができる一連の特徴を含むことができる（例えば、スケールの特徴は、装置の一部に固定される基板上に設けられ得、または装置の一部として一体的に形成され得る）。
【】
いわゆる「インクリメンタル」位置エンコーダは、例えば、スケールの長さに沿って、例えば、その起動位置から、および／またはスケール上の既定の参照マーカからその位置を「カウント」することによって機能することができる。理解されるように、リードヘッドの位置の「カウント」が行われる方法は、エンコーダ装置毎に変化し得る。例えば、１つの方法は、相対的な動きに応じて変化する、干渉縞パターン（「フリンジ場」）、またはリードヘッドの検出器での変調されたスポット（変調スポット）等の結果として生じる場（フィールド：field）を生成することである。例えば、リードヘッド内の光源からの光は、該光をいくつかの回折次数に回折するスケールに当たる可能性がある。回折次数は、検出器で干渉／相互作用／再結合して、結果として生じる場を生成する。任意選択で、検出器で干渉／相互作用して、結果として生じる場を生成するように、回折次数を方向転換／偏向させる光学素子（例えば、回折格子および／またはレンズ）をリードヘッド内に設けることができる。スケールおよびリードヘッドが互いに相対的に移動するにつれて、結果として生じる場は変化する。リードヘッドは、結果として生じる場の変化（例えば、干渉縞パターン／フリンジ場の動き）を監視することにより、動きおよび位置を記録および／または報告することができる。そのような位置エンコーダは、米国特許第５８６１９５３号に記載されている。理解されるように、参照マークは、例えば、既定の参照位置を提供するために、スケールの回折特徴の隣に設けられ得、および／またはスケールの回折特徴内に埋め込まれる。そのような位置エンコーダは、米国特許第７６５９９９２号に記載されている。
【】
いわゆる「絶対」位置エンコーダも知られており、これらは、参照マークやスケールの終端位置等の所定の位置からカウントする必要なく、スケールに対するリードヘッドの絶対位置を決定することができる。絶対位置エンコーダは、典型的に、スケールの測定長に沿ってその上に形成された一意の位置データを有するスケールを備える。データは、例えば、疑似ランダムシーケンスまたは離散的なコードワードの形式であり得る。スケールリーダがスケール上を通過するときこのデータを読み取ることによって、スケールリーダは、その絶対位置を決定することができる。絶対位置エンコーダの例は、米国特許第７４９９８２７号、米国特許第１０１３２６５７号、および米国特許出願公開第２０１２／００７２１６９号に記載されている。いくつかの絶対エンコーダは、絶対スケールとともにインクリメンタルスケールを使用することが知られている。また、任意選択で、絶対スケールは、周期的なインクリメンタルスケールとしてスケールを使用することができるように、十分な周期性を保持することも知られている（例えば、米国特許第７４９９８２７号に記載されている）。いずれにせよ、例えば、決定した絶対位置を微調整するために、そのようなインクリメンタルスケールを使用することができる。任意選択で、起動して絶対位置を決定した後、インクリメンタルスケールを用いて、位置の変化を「カウント」することによって、リードヘッドおよびスケールの相対位置をその後測定するように、そのようなシステムを使用することができる。例えば、スケールによって作成された回折次数により、（リードヘッド内のセンサで）生成された結果として生じる場を分析することによって、と同じ方法でそのようなインクリメンタルスケールを読み取ることができる。
【発明の概要】
【】
本発明は、リードヘッド内のセンサ上に結果として生じる場を形成するために、光の回折に依存するエンコーダ装置のそれらのタイプの改善
【】
本発明の第１の態様によれば、位置測定エンコーダ装置が提供される。位置測定エンコーダ装置は、リードヘッドによって読取り可能であり、測定寸法に沿って延びるスケールと、スケールを照らす光源および少なくとも第１のセンサを含むリードヘッドであって、第１のセンサが、測定寸法に沿ったスケールおよびリードヘッドの相対位置を決定するために使用可能なスケールの一連の位置特徴によって生成される１つまたは複数の回折次数によって生成される信号を検出するように構成される、リードヘッドと、を備え、リードヘッドは、少なくとも１つの他の回折次数の光学的状態とは異なる光学的状態（または、言い換えれば、異なる光学特性）で少なくとも１つの回折次数を符号化する回折次数エンコーダをさらに備える。
【】
少なくとも１つの他の回折次数の光学的状態とは異なる光学的状態（または、言い換えれば、異なる光学特性）を有する少なくとも１つの回折次数を符号化する回折次数エンコーダをリードヘッドに設けることは、リードヘッドのセンサで形成される改善した信号を提供するのに役立つことができる。例えば、異なる光学的状態／特性を有する回折次数が、（たとえそれらの両方がセンサに到達としても）互いに光学的干渉を減少させる／光学的干渉がないことを意味し得、これは、例えば、改善した視認性および／またはライドハイト公差および／または改善した高調波品質を有する信号等の改善した信号を提供することができる。また、それらの異なる光学的状態に基づいて、異なる回折次数をフィルタリングおよび／または光学的に分離することを可能にすることができる。さらに、そのような改善は、ある回折次数を生成しないようにスケールを設計する必要なく、または、ある光学的状態を有する回折次数を生成して、それによって、スケール設計および／または製造を簡素化するように、達成され得、これは、費用便益に至ることができ、および／またはより長い長さのスケールの生成の容易さをもたらすことができる。
【】
（例えば、スケールが振幅スケールを含むとき）０次回折次数および±１次回折次数が存在する実施の形態では、回折次数エンコーダは、±１次回折次数とは異なる光学的状態で０次回折次数を符号化するように構成され得る。典型的には、これらは、最大の強度を有する次数であり、リードヘッドのセンサで形成される信号に最大の影響を有し、したがって、センサでの相互作用を低減する／避けるために、および／またはそれらが（以下でより詳細に説明するような）センサに到達し、センサによって感知されるのを選択的に弱める／ブロックすることができるように、異なる光学的状態でそれらを符号化することは有益であり得る。－１次回折次数とは異なる光学的状態を有するように、＋１次回折次数を符号化することが可能であるが、典型的には、それらが同じ光学的状態（例えば、同じ偏光および／または波長）を有するように、リードヘッドを構成することは有益である。
【】
位置測定エンコーダ装置は、線形エンコーダ装置または回転エンコーダ装置であり得る。したがって、スケールは、線形スケールまたは回転スケールであり得る（この場合、スケールは、リングスケールまたはディスクスケールであり得る）。
【】
リードヘッドは、少なくとも第１および第２のセンサを含むことができる。例えば、第２のセンサはまた、スケールからの回折次数によってそこで生成される信号を検出するように構成される。第１および第２のセンサは、同じタイプの信号（例えば、両方がインクリメンタル信号であり得るか、または両方が絶対信号を検出することができる）、あるいは、異なるタイプの信号（例えば、それらの１つがインクリメンタル信号を検出することができ、それらの１つが参照マーク信号または絶対信号を検出することができる）を検出するように構成され得る。任意選択で、第１および第２のセンサの両方は、１つまたは複数の回折次数から形成される信号を検出する。
【】
理解されるように、第１のセンサ（および、存在する場合、第２のセンサ）の出力は、（リードヘッドおよびスケールに関する）相対位置情報を示すために使用可能な１つまたは複数の信号を提供することができる。本明細書において以降でより詳細に説明するように、そのような位置情報は、インクリメンタル位置情報または絶対位置情報であり得る。そのような位置情報は、インデックス（「基準（reference）」または「データ（datum）」としても知られる）位置情報であり得る。位置情報は、線形位置情報または角度位置情報（例えば、回転エンコーダ装置の場合）であり得る。リードヘッドは、センサから生で未処理の信号を出力することができる。任意選択で、リードヘッドは、センサからの信号を処理し、センサからの信号から導出された１つまたは複数の信号を出力することができる。位置エンコーダの場合と同様に、リードヘッドは、１つまたは複数の信号、例えば、スケールおよびリードヘッドの相対位置の変化で変化する（すなわち、相対運動で変化する）直交信号（例えば、サインおよびコサイン信号）を出力することができる。リードヘッドは、スケールおよびリードヘッドの相対位置を表すアナログ信号またはデジタル信号を出力することができる。例えば、直交信号は、アナログ直交信号またはデジタル直交信号であり得る。任意選択で、リードヘッドは、リードヘッドおよびスケールの位置インクリメンタル「カウント」（例えば、インデックス位置からカウントされ得る）を維持および出力することができる。任意選択で、リードヘッドは、スケールおよびリードヘッドの相対位置を表すデジタルコードワードを出力することができる。例えば、リードヘッドは、スケールおよびリードヘッドの絶対相対位置を表す絶対デジタルコードワードを出力することができる。また理解されるように、コントローラは、エンコーダ装置が取り付けられている装置／デバイスをどのように制御するかを決定するために、リードヘッドの出力を使用することができる。
【】
少なくとも１つの回折次数が、第１のセンサ（および／または、存在するならば、第２のセンサ）によって感知される信号の生成に対するその影響を少なくとも部分的に弱めるように、その光学的状態に基づいて、少なくとも部分的にフィルタリングされるように、リードヘッドを構成することが好ましい場合がある。そうすることは、特に、例えば、少なくとも１つの回折次数がセンサによって感知される信号に全く寄与しないように実質的に完全にフィルタリングされているならば、センサによって感知される信号の質のさらに大きな改善をもたらすことができる。例えば、位置測定エンコーダ装置は、ｉ）第１のセンサによって感知される信号の生成に対するその影響を少なくとも部分的に弱める（例えば、実質的に完全に弱める／除去する）ように、０次回折次数を少なくとも部分的に（例えば、実質的に）フィルタリングするか、またはｉｉ）第１のセンサによって感知される信号の生成に対するその影響を少なくとも部分的に弱める（例えば、実質的に弱める／除去する）ように、±１次回折次数を少なくとも部分的に（例えば、実質的に）フィルタするように構成され得る。オプションｉ）は、センサ（例えば、第１のセンサ）が干渉縞パターンまたは変調スポット等のインクリメンタル位置信号を感知するように構成されるとき、特に好ましい場合がある。オプションｉｉ）は、センサ（例えば、第２のセンサ）がスケール上の参照マークまたは絶対コードを感知するように構成されるとき、特に好ましい場合がある。第１および第２のセンサの両方が存在するならば、第１のセンサで信号を生成する光は、第２のセンサで信号を生成する光とは異なり得る（例えば、異なる方法でフィルタリングされる）。
【】
例えば、少なくとも５０％だけ信号の生成への特定の回折次数の影響を弱めることによって、第１のセンサで形成される信号の生成への特定の回折次数（例えば、０次回折次数または±１次回折次数）の影響を部分的に弱めることのみからいくらかの利益を得ることができるが、第１のセンサによって感知される信号の生成への特定の回折次数の影響が、例えば、少なくとも９０％だけ、例えば、少なくとも９５％だけ、例えば、少なくとも９８％だけ実質的に完全に弱められることが好ましい。特に好適な実施の形態では、リードヘッドは、特定の回折次数（例えば、０次回折次数または±１次回折次数）が、第１および第２のセンサのうちの１つによって感知される信号の生成に実質的に全く影響を及ぼさず、他のセンサによって感知される信号の生成への影響は影響を受けないままになるように構成される。
【】
そのようなフィルタリングは、特定の光学的状態に盲目であるか、または非感受性であるように、センサを構成することによって達成され得る。好ましい実施の形態では、そのようなフィルタリングは、回折次数がセンサに到達するのを少なくとも部分的にブロックまたはフィルタリングするように、センサの前に位置するフィルタによって提供され得る。例えば、光が第１のセンサに当たる前に、その光学的状態に基づいて、該光をフィルタリングするように構成される第１のセンサフィルタを設けることができる。任意選択で、光が存在するならば、第２のセンサに当たる前に、その光学的状態に基づいて、光をフィルタリングするように構成される第２のセンサフィルタが提供される。任意選択で、第１のセンサフィルタと第２のセンサフィルタの両方が設けられる。そのような場合、第１のセンサフィルタおよび第２のセンサフィルタは、回折次数の光学的状態に基づいて、互いに異なる方法で光をフィルタリングするように構成され得る。
【】
光学的状態は、偏光の状態を含むことができる。したがって、回折次数エンコーダは、少なくとも１つの他の回折次数の偏光状態とは異なる偏光状態で少なくとも１つの回折次数を符号化するように構成され得る。例えば、回折次数エンコーダは、偏光されるように（例えば、垂直に偏光されるように）（例えば、少なくとも０．５または５０％、好ましくは、少なくとも０．７５または７５％、より好ましくは、少なくとも０．８５または８５％、例えば、少なくとも０．９または９０％の偏光度を有するように）、１つの回折次数（例えば、０次回折次数）を符号化するように構成され得る。他の回折次数は、偏光されないままであり得、あるいは、他の回折次数の１つまたは複数（例えば、±１次回折次数）は、０次回折次数に（例えば、直交して）異なる方法で偏光され得る。回折次数エンコーダは、少なくとも１つの他の回折次数の偏光状態とは異なる偏光状態で少なくとも１つの回折次数を符号化するように構成される少なくとも１つの偏光子素子を含むことができる。特に好適な実施の形態では、回折次数エンコーダは、第１の偏光状態で０次回折次数を符号化するように構成される第１の偏光子素子と、第１の偏光状態とは異なる第２の偏光状態で±１次回折次数を符号化するように構成される１つまたは複数の追加の（例えば、第２および第３の）偏光子素子とを備える。任意選択で、偏光子素子は、少なくとも１つの回折次数を偏光する（例えば、偏光度を高める）ように構成される偏光子を含む。任意選択で、偏光子素子は、少なくとも１つの回折次数の偏光状態を変化させるように構成され、例えば、該少なくとも１つの回折次数の偏光方向を回転するように構成される少なくとも１つの偏光マニピュレータ、例えば、波長板またはリターダを含む。そのような場合、回折次数は、回折次数エンコーダの前に偏光される必要があるだろう。例えば、光源は、偏光光源であり得、偏光子は、波長板の前の光路に配置され得る。
【】
光学的状態は、波長状態を含むことができる。例えば、回折次数エンコーダは、少なくとも１つの他の回折次数の波長状態とは異なる波長状態で少なくとも１つの回折次数を符号化するように構成され得る。例えば、回折次数エンコーダは、波長の第１の帯内に入る光を有するように、１つの回折次数（例えば、０次回折次数）を符号化するように構成され得る。装置は、他の回折次数の波長が変化しないままであるように構成され得、またはその代わりに、装置は、回折次数エンコーダが、波長の第１の帯とは異なる波長の第２の帯で他の回折次数の１つまたは複数（例えば、±１次回折次数）を符号化するように構成され得る。
【】
光源および回折次数エンコーダは、単一のマウント部材、言い換えれば、単一の基板、例えば、ガラス基板上に設けられ得る。
【】
リードヘッドは、スケールから少なくとも第１のセンサに向かう回折次数中継するための少なくとも１つの光学素子を含むことができる。例えば、リードヘッドは、スケールから少なくとも１つのセンサに向かう回折次数を中継するための少なくとも１つの屈折および／または回折光学素子を含むことができる。適切な光学素子は、レンズおよび／または回折格子を含む。回折次数エンコーダは、（例えば、図２のように）回折次数を中継するための光学素子の前または（例えば、図４のように）回折次数を中継するための光学素子の後、１つまたは複数の回折次数と相互作用するように配置され得る。任意選択で、回折次数エンコーダおよび回折次数を中継するための光学素子は、１つの同一のものであり得る（例えば、図２のリレー素子２００は、その中に統合された回折次数エンコーダ５０を含むことができる）。
【】
任意選択で、装置は、回折次数が光学素子とセンサとの間の光路内の対応する／それぞれのスポット（または「異なる収束点」）に収束するように構成される。例えば、各回折次数のスポット／収束点、例えば、０次回折次数のスポット／収束点、＋１次回折次数のスポット／収束点、－１次回折次数のスポット／収束点等が存在し得る。そのようなスポットは、回折次数を中継するための光学素子の焦点面（レンズの焦点面）に配置することができる。回折次数エンコーダは、実質的にそれらの収束点に配置することができる。例えば、回折次数エンコーダは、回折次数を中継するための光学素子の焦点面、例えば、光学素子の焦点面に配置することができる。スポットは、光源の共役面に形成され得る。したがって、スポットは、光源の画像であり得る。
【】
位置測定エンコーダ装置は、第１のセンサ（および／または、存在するならば、第２のセンサ）によって感知される結果として生じる場の生成に対する±１次回折次数よりも大きい回折次数の影響も弱めるように構成され得る。そのような回折次数は、例えば、±３次回折次数および／または±５次回折次数を含むことができる。位置測定エンコーダ装置は、±１次回折次数よりも大きい回折次数が少なくとも第１のセンサ（および、存在するならば、第２のセンサ）に到達するのを停止するように構成され得る。そのような回折次数は、吸収、偏向、散乱、および／または反射によって、停止され得る。例えば、そのような回折次数吸収およびブロックするように、光源の共役面での±１次回折次数よりも大きいすべての回折次数の選択のために、該上述のスポットに不透明な材料を配置することができる。任意選択で、回折次数エンコーダは、少なくとも第１のセンサ（および、存在するならば、第２のセンサ）で０次および／または±１次回折次数と相互作用／干渉しないように、または少なくとも第１のセンサ（および、存在するならば、第２のセンサ）に到達する前に、適切なフィルタによって少なくとも部分的に（例えば、実質的に）フィルタリングされる（例えば、第１のセンサフィルタおよび／または第２のセンサフィルタによってフィルタリングされる）ように、光学的状態で±１次回折次数よりも大きい回折次数を符号化するように構成される。
【】
スケールは、平行光で照らされ得る（および、任意選択で、スケールからの回折次数自体を平行化することができる）。任意選択で、リードヘッドは、光源からの光を平行化するための光学素子を含む。任意選択で、同じ光学素子は、光源からの光を平行化するために、および少なくとも第１のセンサに向かって回折次数を中継するために使用される。任意選択で、同じ光学素子は、光源からの光を平行化するために、および対応する／それぞれのスポットに回折次数を収束させるために使用される。
【】
装置は、少なくとも第１のセンサがスケールの共役面に実質的に位置するように構成され得る。したがって、位置測定エンコーダ装置は、撮像エンコーダ装置であると説明することができ、スケールの画像（または疑似画像）は、センサ（例えば、第１および第２のセンサ）で形成される。
【】
好ましくは、スケールは、一般に振幅スケールまたは「ロンチ（Ronchi）」スケールと呼ばれるものを含む。理解されるように、振幅スケールまたは「ロンチ」スケールでは、特徴は、例えば、選択的に光を吸収、散乱、および／または反射することによって、リードヘッドのセンサに向かって、反射（または透過スケールの実施の形態で透過）される光の振幅を制御するように構成される。振幅スケールまたは「ロンチ」スケールは、特徴が（例えば、光の位相を遅延させることによって）リードヘッドのセンサに向かって反射（または透過）される光の位相を制御するように構成される位相スケールと配置されるべきである。典型的に、振幅スケールは、重要な±１次回折次数（強度が減少するより高い±奇数回折次数）とともに、重要な０次回折次数を生成する。これは、０次回折次数を生成しない位相スケールとは対照的である。
【】
任意選択で、スケールの周期は、４０μｍ以下、好ましくは、２０μｍ以下、例えば、１０μｍ以下、例えば、８μｍ以下である。
【】
好ましくは、スケールは、１：１の特徴空間（または「マーク」空間）比を含む。したがって、言い換えれば、スケールの間隔に対するスケール特徴の幅の比は、１：１である。
【】
スケールは、透過型スケールであり得る。好ましくは、スケールは、反射型スケールである。したがって、好ましくは、光源と、リードヘッドの少なくとも１つのセンサとは、スケールの同じ側に位置する。
【】
任意選択で、位置測定エンコーダ装置は、１格子エンコーダシステムであり、スケールは、光源と少なくとも１つのセンサとの間の光路内に回折格子のみを含む。
【】
スケールの一連の位置特徴は、少なくとも１つのトラック（「スケールトラック」）内に設けられ得る。スケールは、１つまたは複数のスケールトラックを含むことができる。
【】
少なくとも第１のセンサで生成される信号は、インクリメンタル位置信号、例えば、干渉縞パターンまたは変調スポットを含むことができる。したがって、少なくとも第１のセンサは、インクリメンタル位置センサを含むことができる。干渉縞の周期は、Ｍ．ｐ／２であり得る。ここで、Ｍは、エンコーダの光学系の拡大率であり、ｐは、スケールの周期である（これは、０次回折次数が実質的に除去されたときに達成され得る）。スケールは、インクリメンタルスケールトラックを定義する一連の周期的な特徴を含むインクリメンタルスケールトラックを含むことができる。１つまたは複数の参照マークは、インクリメンタルスケールトラック内に設けられ、埋め込まれ、および／または隣接して配置され得る。そのような参照マークは、光学参照マークを含むことができる。リードヘッドは、参照マークによって生成される参照マーク信号を検出するように構成された少なくとも第２のセンサを含むことができる。
【】
任意選択で、少なくとも第１のセンサで生成される信号は、絶対位置信号を含む。したがって、少なくとも第１のセンサは、絶対位置センサを含むことができる。したがって、スケールは、絶対スケールトラックを定義する一連の特徴を含む絶対スケールトラックを含むことができる。理解されるように、絶対スケールトラックは、その特徴がスケールの長さに沿った一連の一意の位置を定義する点で、インクリメンタルスケールトラック（参照マークの有無にかかわらず）とは異なる。それは、参照位置（例えば、参照マーク）への動きを必要とせずに、スケールに沿ったあらゆる位置でリードヘッドおよびスケールの相対位置を（例えば、起動時に）決定することができるように、リードヘッドによって読み取られ得る。絶対スケールの例としては、米国特許７４９９８２７号および米国特許第５２７９０４４号に記載されているものが含まれる。
【】
スケールは、別のインクリメンタルトラックと、絶対スケールトラックとを含むことができる。任意選択で、インクリメンタル特徴および絶対スケール特徴は、１つのトラックに組み合わされる。例えば、絶対スケール特徴は、周期的なインクリメンタルスケール特徴に重ね合わせることができる。既知のように、および本段落でに言及した先行技術で説明されるように、他の周期的な一連の位置特徴から選択位置特徴を省略することによって、スケールトラック内に絶対位置情報を符号化することができる。
【】
理解されるように、スケールは、リードヘッドによって読取り可能な第１および第２の一連の位置特徴を含むことができる。理解されるように、第１の一連の位置特徴は、第１セットの回折次数を生成することができ、第２の一連の位置特徴は、第２セットの回折次数を生成することができる（これは、第１および第２のセンサによって検出される信号を生成する）。これらの第１セットおよび第２セットの回折次数は、互いに重ね合わせられ得／空間的に重なり合うことができる。位置測定エンコーダ装置は、第１セットおよび第２セットの回折次数のうち一方のみが異なる光学的状態を有する回折次数を有するように構成されてもよい。例えば、位置エンコーダ装置は、第１セットの回折次数の少なくとも１つの回折次数（例えば、０次回折次数）が第１セットの回折次数の少なくとも１つの他の回折次数（例えば、±１次回折次数）の光学的状態とは異なる光学的状態を有するように構成され得るが、第２セットの回折次数のいくつかの回折次数（例えば、少なくとも０次回折次数および±１次回折次数）は、同じ光学的状態を有することができる。その代わりに、位置測定エンコーダ装置は、第１セットの回折次数の少なくとも１つの回折次数が少なくとも１つの他の回折次数の光学的状態とは異なる光学的状態を有するとともに、第２セットの回折次数の少なくとも１つの回折次数が少なくとも１つの他の回折次数の光学的状態とは異なる光学的状態を有するように構成され得る。いずれにせよ、理解されるように、第１セットおよび第２セットの回折次数は、それらの光学的状態に基づいて、異なる方法でフィルタリングされ得る。
【】
第１および／または第２の一連の位置特徴は、周期的であり得る（言い換えれば、スケールは、第１の周期的な一連の位置特徴と、第２の周期的な一連の位置特徴とを含むことができる）。第１の一連の位置特徴の周期は、第２の一連の位置特徴の周期とは異なり得る。例えば、スケールは、第１の周期（例えば、比較的細かい周期）を有する第１の一連の位置特徴と、第２の周期（例えば、比較的粗い周期、すなわち、第１の周期の周期よりも粗い）を有する第２の一連の位置特徴とを含むスケールトラックを含むことができる。第１および／または第２の一連の位置特徴は、同じトラックに設けられ得、すなわち、互いに埋め込まれ得る／互いに重ね合わせられ得る。
【】
本発明の別の態様によれば、位置測定エンコーダ装置が提供される。位置測定エンコーダ装置は、０次回折次数を含む複数の回折次数に光を回折するように構成される一連の周期的な特徴を含むスケールと、スケールを照らすための光源を含むリードヘッドであって、少なくとも１つのセンサが、スケールおよびリードヘッドの相対運動に伴って移動する干渉縞パターン／フリンジ場を検出するように構成され、干渉縞パターン／フリンジ場は、少なくとも１つのセンサにおいてスケールからの回折次数によって生成される、リードヘッドと、を備え、縞模様の周期は、Ｍ．ｐ／２であり、Ｍは、エンコーダの光学系の拡大率であり、ｐは、スケールの周期である。
【】
本発明の別の態様によれば、位置測定エンコーダ装置が提供される。位置測定エンコーダ装置は、０次回折次数を含む複数の回折次数に光を回折するように構成される一連の周期的な特徴を含むスケールと、スケールを照らすための光源を含むリードヘッドであって、少なくとも１つのセンサが、スケールおよびリードヘッドの相対運動に伴って変化する結果として生じる場を検出するように構成され、結果として生じる場は、少なくとも１つのセンサにおいてスケールからの回折次数によって生成される、リードヘッドと、を備え、リードヘッドは、０次回折次数が少なくとも１つのセンサにおいて結果として生じる場の生成に寄与しないように構成される。
【図面の簡単な説明】
【】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を例示的に説明する。
【】
【図】一般的な先行技術の位置エンコーダシステムの光学的動作を示す概略図である。
【図】一般的な先行技術の位置エンコーダシステムの光学的動作を示す概略図である。
【図】本発明にかかる位置エンコーダ装置の光学的動作を示す概略図である。
【図】スケールとリードヘッドとの距離が変化するにつれて、０次項がセンサに当たる干渉縞の視認性に与える影響を示すグラフである。
【図】本発明の代わりの実施の形態を示す光学図である。
【図】本発明の代わりの実施の形態を示す光学図である。
【図】本発明の別の代わりの実施の形態を示す光学図である。
【図】本発明の別の代わりの実施の形態を示す光学図である。
【図】本発明のさらなる代わりの実施の形態の光学図である。
【図】本発明のさらなる代わりの実施の形態の光学図である。
【図】関連するスケールとともに、図６ａおよび図６ｂの光学配置を組み込んだリードヘッドを概略的に示す。
【図】図７のリードヘッド内の図６ａおよび図６ｂの構成要素の配置を概略的に示す。
【図】図８のガラス基板の平面図を示す。
【図】本発明のさらに別の代わりの実施の形態の光学図である。
【図】例示的な電気格子センサを示す。
【図】本発明の別の実施の形態にかかるエンコーダ装置を概略的に示す。
【図】本発明の別の実施の形態にかかるエンコーダ装置のインクリメンタルスケールおよびリードヘッドを示す。
【図】本発明の別の実施の形態にかかるエンコーダ装置のインクリメンタルスケールおよびリードヘッドを示す。
【図】本発明の別の実施の形態にかかるエンコーダ装置の絶対スケールおよびリードヘッドを示す。
【図】本発明の別の実施の形態にかかるエンコーダ装置の絶対スケールおよびリードヘッドを概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【】
図面を参照して、図１ａは、一般的な先行技術のインクリメンタル位置エンコーダシステムの光学的動作を概略的に示す。ここで、周期「ｐ」を持つ周期的な一連の特徴を有するスケール１００は、光に照らされ、それによって、一組の回折次数１０１、１０２、１０３を生成する。理解されるように、本明細書における光への言及は、紫外線から赤外線までの範囲の可視光と不可視光が含む。記載した特定の実施の形態では、近赤外線光が使用される。回折次数１０１、１０２、１０３は、光学素子２００（例えば、レンズ、プリズム、または回折格子）によってセンサ３００に中継される（センサとリレー素子の両方は、スケール１００に対して移動可能であるリードヘッド内に位置する）。特に、回折次数は、センサ３００で干渉し、それによって、センサ３００においてＭ．ｐに等しい周期を持つ干渉縞パターン／フリンジ場（波１１０によって概略的に示す）を生成する。ここで、Ｍは、光学系の倍率であり、ｐは、スケール周期である。図１ａでは、スケールを通して透過するように光を示すが、理解されるように、光はスケールから反射され得、したがって、センサと同じ側のスケールに位置する光源から発せられる可能性がある。理解されるように、典型的に、光の光源、リレー素子２００、およびセンサ３００はすべて、スケール１００に対して移動するように構成されるリードヘッド装置によって提供される。
【】
理解されるように、図１ａは、エンコーダ装置内で遭遇する光学的状況の簡略化した図である。実際には、図１ａに示す光学的状況は、スケールの長さに沿って（すなわち、光源によって照らされるエリアにわたって）何度も繰り返され、検出器において、（例えば、図１ｂに概略的に示す）より長い干渉縞パターン／フリンジ場パターンを生成する。
【】
図１ａおよび図１ｂの例示の目的のために、０次および±１次のみが示される。理解されるように、より高い回折次数が生成され、センサ３００における干渉縞パターン／フリンジ場の形成に寄与することができるが、それらの強度、したがって干渉縞パターン／フリンジ場への寄与は、典型的に、０次回折次数および±１次回折次数よりもはるかに弱い（高次であるほど、強度が徐々に弱くなっていく）。
【】
理解されるように、スケールのマーク空間比（すなわち、マーク間の間隔に対するスケール特徴の幅の比）は、（エンコーダ装置の振幅スケールの場合によくあるように）完全に１：１であり、偶数の回折次数（例えば、±２次回折次数、±４次回折次数）は生成されず、奇数の回折次数のみが生成される（例えば、±３次回折次数、±５次回折次数）。実際には、いくつかのわずかな製造誤差は、スケールのマーク空間比が完全に１：１ではないことを意味し得、したがって、偶数の回折次数が存在し得る（隣接する奇数の回折次数よりも強度が大幅に低い可能性があるが）。理解されるように、スケールのマーク空間比が意図的に１：１ではないように形成される場合、顕著な偶数の回折次数が存在し得る。
【】
例示の簡潔さのために、図１ａおよび図１ｂの光線図を透過光線図として示すが（すなわち、スケールと光学素子のそれぞれを通して光が透過するように示す）、実際には、これらのうち少なくとも１つが反射的であり得る。
【】
図２は、図１ｂと同様の位置エンコーダ装置の光学的動作を示す概略図であるが、本発明に従って修正されたものである。この場合、リードヘッドは、±１次回折次数の光学的状態とは異なる光学的状態で０次回折次数を符号化する回折次数エンコーダ５０を含む。本実施の形態では、回折次数エンコーダ５０は、第１の偏光状態で０次回折次数を符号化するように構成される第１の偏光子部５４ａと、０次回折次数に直交し、第２の偏光状態で±１次回折次数を符号化するように構成される２つの第２の偏光子部５４ｂ、５４ｃとを含む。したがって、直交する偏光状態で符号化された０次回折次数および±１次回折次数のために、それらは、センサに当たるとき、互いに建設的または破壊的に）干渉しない。これは、０次項がセンサ上に形成される干渉縞パターンの変調された部分に寄与しないことを意味する。これは、センサ３００に当たる干渉縞パターン／フリンジ場１１０’にいくつかの改善を提供する。
【】
特に、図３は、スケール１００とリードヘッドの光学素子２００との間の距離（一般に、スケールに対するリードヘッドの「ライドハイト（rideheight）」として知られる）が変化するにつれて、直交する偏光状態で０次回折次数および±１次回折次数を符号化することが、センサ３００に当たる縞模様の視認性にどのような影響を及ぼすかを示す。図示のように、０次回折次数および±１次回折次数が、０次回折次数および±１次回折次数が互いに干渉し、０次回折次数が干渉縞パターン／フリンジ場に完全に寄与するように、同じ偏光状態（例えば、それらが両方とも偏光されないことを含む）を有すると、干渉縞パターン／フリンジ場の視認性は、ｐ２／λの周期で変調される。ここで、ｐは、スケール周期であり、λは、光の波長である。０次回折次数および±１次回折次数が、センサ面で互いに干渉しないように、直交する偏光状態で符号化されるならば、変調はもはや存在しない。０次回折次数を生成するスケールを有するエンコーダ装置が、スケール周期とは独立したライドハイト公差を有することができるので、これは有益である。
【】
直交する偏光状態で０次回折次数および±１次回折次数を符号化する別の利点は、（概略的に図２に示すように）センサ３００で生成した干渉縞パターン／フリンジ場１１０’が、例えば、図１のシステムのように、０次回折次数および±１次回折次数が同じ偏光状態を有するシステムの半分であるＭ．ｐ／２に等しい周期を有することである。したがって、直交する偏光状態で０次回折次数および±１次回折次数を符号化することは、システム解像度を効果的に２倍にする。
【】
さらに、１次より大きい回折次数も、（以下に説明する実施の形態のように）±１次回折次数とは異なる光学的状態で符号化されるならば、高次高調波は、干渉縞パターン／フリンジ場から除去され、より純粋な干渉縞パターンを提供する。
【】
図４ａは、光源１０の画像を形成するためにレンズ４０を使用する本発明の一実施の形態を示す光学図を示す。図４ａでは、光源１０からの光がスケール１００に当たる前に、該光は、第１のレンズ２０によって平行化され、０次（１０１）、－１次（１０２）、および＋１次（１０３）回折次数が第２のレンズ４０に入射することが示される。第２のレンズ４０は、第２のレンズ４０の背面焦点面（ｆｐ2）にスポット１５０を形成するように、対応する回折次数を収束させる。各スポット１５０は、それぞれの回折次数から形成される。スポット１５０は、背面焦点面ｆｐ2が、光源１０が位置する面の共役面である点で、光源１０の画像である。
【】
図２に示す同じ方法では、回折次数エンコーダ５０は、スケールから来る±１次回折次数（１０２、１０３）とは異なる光学的状態で、スケールから来る０次回折次数（１０１）を符号化することができる。±１次回折次数１０２、１０３は、センサ３００に向かって伝播し、相互作用（建設的かつ破壊的に干渉）して、センサ３００に当たる干渉縞パターン／フリンジ場（波１１０’によって概略的に示す）を形成する。０次回折次数も、センサ３００に向かって伝播し、センサ３００に当たる。それは、±１次回折次数とは干渉せず、したがって、干渉縞パターン／フリンジ場１１０’に寄与しない（または干渉しない）。しかしながら、０次回折次数は、センサ３００によって感知され、したがって、センサ３００の出力は、０次回折次数によって影響される。しかしながら、センサに当たる０次項の強度は、実質的に一定であり、したがって、検出した干渉縞パターンを表し、位置測定に使用される変化する信号と干渉する変化する信号とは対照的に、センサの出力上に一定のバックグラウンド信号として現れる。
【】
干渉縞パターン／フリンジ場１１０’は、センサ３００が（例えば、スケール上の点Ａからの光がセンサ上の点Ａ’に撮像され、スケール上の点Ｂからの光がセンサ上の点Ｂ’に撮像され、スケール上の点Ｃからの光がセンサ上の点Ｃ’に撮像されるように）スケール面ｓｐの共役面ｃｐに位置する点で、スケール１００の画像であると説明することができる。しかしながら、理解されるように、センサ３００における干渉縞パターン／フリンジ場１１０’（すなわち、いわゆる「画像」）は、正弦波形を有し、一方、スケールの完全な画像は、正方形波形を有するであろう。さらに、０次回折次数（および、１次回折次数よりも大きい回折次数をブロックすることによっていずれか、または、例えば、０次回折次数と同じ方法でそれらを符号化することによって、１次回折次数よりも大きい回折次数）が、センサで形成される干渉縞パターン／フリンジ場の変調した部分に寄与するのを防止することによって、センサ３００における画像が、さらに純粋な正弦波形を有し、したがって、センサ上の画像が、実際には、スケール１００の「真の」または「完全な」画像ではない（むしろ、スケールの疑似画像と称することができる）。±１次回折次数以外のすべての回折次数が干渉縞パターン／フリンジ場１１０’に寄与することを効果的に防止するエンコーダ５０のために、干渉縞パターン／フリンジ場１１０’は、（レンズ収差を除いて）純粋な正弦波となり、干渉縞パターン／フリンジ場１１０’の周期は、Ｍ．ｐ／２となる（ここで、Ｍは、光学系の倍率であり、ｐは、スケール周期である）。本実施の形態では、Ｍは、スケール１００とレンズ４０との間の間隔の変化に伴って変化しない。
【】
図４ｂは、本発明の代わりの実施の形態を示す。図４ｂの実施の形態は、０次回折次数を抑制／ブロックするが、±１次回折次数のセンサへの通過を可能にするように、偏光素子６０がセンサ３００の前に位置し、その偏光方向が０次回折次数の偏光方向に直交して配置されることを除いて、図４ａの実施の形態と同一である。この場合、０次回折次数は、センサに全く当たらない（同様に、±１次回折次数よりも大きい回折次数が０次回折次数と同じ偏光方向で偏光されるならば、それらもセンサに当たらない）。０次回折次数がセンサに到達するのをブロックすることは、センサ３００によって感知される干渉縞パターンを大幅に改善する。実際、他の実施の形態に関連して上述したように、図３に示すように、０次回折次数および±１次回折次数の両方が干渉縞パターン／フリンジ場に完全に寄与すると、干渉縞パターン／フリンジ場の視認性は、ｐ２／λの周期で変調される。ここで、ｐは、スケール周期であり、λは、光の波長である。０次項がセンサに当たらないようにそれをブロックされるならば、変調はもはや存在しない。また、図２に概略的に示すように、０次回折次数の除去は、センサ３００で生成される干渉縞パターン／フリンジ場１１０’が（図１のシステムの半分である）Ｍ．ｐ／２に等しい周期を有することを意味する。したがって、０次回折次数をブロックすることは、システム解像度を効果的に２倍にする。これらは、０次回折次数および±１次回折次数がセンサと相互作用／干渉しないように、異なる光学的状態でそれらを符号化するときに経験される上述と同じ効果である。しかしながら、図３に示すように、０次回折次数がセンサに全く到達しないようにそれをブロックすることは、±１次回折次数とは異なる光学的状態を有するにもかかわらず、０次回折次数がセンサ上に依然として存在する状況と比較して、干渉縞視認性が大幅に改善されるという追加の利点を有する。
【】
図４ａおよび図４ｂの実施の形態は、透過型光学系であり、光源１０からの光は、スケール１００を通って透過される。図５ａおよび図５ｂ並びに図６ａおよび図６ｂは、同じ光学スキームを示すが、反射（または「折り畳まれた」）光学系については、光源１０からの光は、スケール１００によって反射される。この場合、単一のレンズ４０のみを使用して、光源１０からの光を平行化し、スケール１００とセンサ３００との間に共役（conjugates）を形成する。図５ａ／図６ａに示す図では、０次回折次数を符号化する回折次数エンコーダの一部は、光源１０と一致しているように見えるが、図５ｂ／図６ｂに示すように、実際には、ｙ軸に沿ってオフセットされている。
【】
図４、図５、および図６の実施の形態では、光学系は、回折次数エンコーダ５０が位置する面ｆｐ2に光源１０の画像を形成するようなものである。しかしながら、必ずしもそうとは限らない。例えば、図２の実施の形態ではそうではない。
【】
図７は、スケール１００を読み取るように配置された本発明にかかる光学配置を組み込んだリードヘッド４００を概略的に示す。理解されるように、スケール１００は、機械の第１の部分（不図示）に固定され、リードヘッド４００は、機械の第２の部分（不図示）に固定され、機械の第１および第２の部分は、この場合、ｘ軸に沿って互いに相対的に移動可能である。
【】
図示のように、スケール１００は、インクリメンタルトラックを画定する一連のスケールマーキングを含む。本実施の形態では、エンコーダ装置は、光学的な回折ベースのエンコーダである。したがって、インクリメンタルトラックは、回折格子を形成する一連の周期的に配置された特徴を含む。インクリメンタルトラックは、一般に振幅スケールと称されるものでる。理解されるように、振幅スケールでは、特徴は、リードヘッドのセンサに向かって反射された（または、透過スケールの実施の形態では、透過された）光の振幅を制御するように構成される（例えば、該光を選択的に吸収したり、散乱したり、および／または反射したりすることによって）。これは、特徴がリードヘッドのセンサに向かって反射された（または、透過された光の位相を制御するように構成される（例えば、該光の位相を遅延させることによって）位相スケールとは対照的である。図示しないが、位置測定エンコーダの分野で一般的に知られるように、１つまたは複数の参照マークは、（例えば、米国特許第１０２８１３０１号に記載されるように）隣接するトラックに設けられ得、または（例えば、米国特許第７６５９９９２号に記載されるように）インクリメンタルトラック内に埋め込まれ得る。そのような場合、リードヘッドは、参照マークを検出するための少なくとも１つのセンサを有するであろう。
【】
図８は、図７のリードヘッド内の図５ａおよび図５ｂの構成要素の配置を概略的に示す。図示のように、センサ３００は、プリント回路基板部材（ＰＣＢ）４１０上に取り付けられ、（図示の方向では、回折次数エンコーダ５０の後ろにある）回折次数エンコーダ５０および光源１０は、基板、この場合、ガラス基板４２０上に取り付けられる。図９は、ガラス基板４２０の平面図を示し、また、光源１０および回折次数エンコーダ５０の配置も示す。図９に示す実施の形態では、回折次数エンコーダ５０は、第１～第３の細長い透明スロット５４ａ、５４ｂ、５４ｃを有するガラス上の不透明なエリア（図９の点線エリア５２として示す）を含む。第１の透明スロット５４ａは、第１の偏光方向を有する偏光子を含み、第２および第３の透明スロット５４ｂ、５４ｃは、そこを通過する光が、第１の透明スロット５４ａを通過した光と直交する偏光方向で偏光されるように配置された第２の偏光方向を有する偏光子を含む。回折次数エンコーダ５０は、図４、図５、および図６の光学図のように、センサ３００に向かって、スケールからの０次回折次数が第１の細長い透明スロット５４ａを通過し、（それによって、第１の偏光方向で符号化され）、±１次回折次数が第２および第３の細長い透明スロット５４ｂ、５４ｃを通過し、（それによって、第１の偏光方向に直交する第２の偏光方向で符号化される）ように構成される。他の回折次数（すなわち、±１次回折次数よりも大きい回折次数）は、不透明なエリア５２によって停止される。不透明なエリア５２は、ガラス基板４２０上に、非常に薄い（例えば、ここでは、２００ｎｍの厚さの）金属層を含むことができる。その代わりに、不透明なエリア５２は、化学的にエッチングされたスロットを有する薄い金属シムを含むことができる。理解されるように、この不透明なエリア５２は、実際には不透明である必要はないが、不透明であることは、有益であり得る他の回折次数がブロックされることを意味する。
【】
記載した実施の形態では、光源１０は、発光ダイオード（「ＬＥＤ」：light emitting diode）、特に、赤外線ＬＥＤである。しかしながら、理解されるように、ＬＥＤの代わりに、表面発光レーザ（ＳＥＬ：Surface Emitting Laser）、垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface-Emitting Laser）、エッジ発光レーザ等の他のタイプの光源を使用することができる。
【】
記載した実施の形態では、干渉縞パターンは、センサ３００に形成される。しかしながら、必ずしもそうである必要はない。例えば、光学系は、回折次数がセンサでいくつかの変調スポットを生成するように構成され得る（変調スポットの強度は、リードヘッドおよびスケールの相対位置の変化と共に変化する／変調される）。干渉縞パターンを生成するシステムと同様に、変調スポットを生成するシステムでは、０次回折次数および±１次回折次数がセンサで互いに干渉しないようにそれらを符号化することは、（スポットの強度がｐ／２の周波数で変調する点で）エンコーダシステムの解像度を効果的に２倍にする。同様に、±１次回折次数よりも高い回折次数を±１次回折次数とは異なる光学的状態で符号化することは、変調スポット強度の高調波を減少させる／除去する。
【】
記載した実施の形態では、センサ３００は、電気格子の形態であり、言い換えれば、２セット以上のインターデジタル／インターレース／インターリーブされた光感受性センサ素子（本明細書では、「光検出器」または「指（fingers）」とも称する）を含む光センサアレイである。各セットは、例えば、センサ３００で干渉縞パターン／フリンジ場（波１１０’によって概略的に表される）の異なる位相を検出することができる。図１１は、電気格子の例を示す。図１１には、電気格子の一部を示され、４セットのフォトダイオード（Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤ）の指／フォトダイオードは、インターデジタル／インターリーブされて、センサの長さ「Ｌ」に沿って延びるセンサ素子のアレイを形成する。
【】
１つのセット内の各指／フォトダイオードからの出力は、単一の出力を提供するために結合され、それによって、４つのチャネル出力：Ａ’、Ｂ’、Ｃ’、およびＤ’をもたらす。そして、これらの出力は、直交信号ＳＩＮおよびＣＯＳを取得するために使用される。特に、Ａ’－Ｃ’は、第１の信号（ＳＩＮ）を提供するために使用され、Ｂ’－Ｄ’は、第１の信号から９０度位相がずれた第２の信号（ＣＯＳ）を提供するために使用される。特定の実施の形態では、電気格子が４つのチャネルＡ’、Ｂ’、Ｃ’、およびＤ’を提供する４セットのフォトダイオードを含むが、これは必ずしもそうである必要はない。例えば、電気格子は、２つのチャネルＡ’およびＢ’のみを提供する２セットのフォトダイオードを含むことができる。
【】
理解されるように、上述の電気格子の代わりに、他のタイプのセンサを使用することができる。例えば、変調スポットが干渉縞パターンの代わりにリードヘッドの光学系によって作成される実施の形態では、（例えば、米国特許第４７７６７０１号に記載のように）変調スポットの強度を検出するために、バルクセンサフォトダイオードを使用することができる。
【】
上述の実施の形態では、０次回折次数および±１次回折次数は、センサ３００で互いに全く相互作用／干渉しないことを意味する直交する偏光方向で符号化される。これは必ずしもそうである必要はない。例えば、特定の装置構成および／または所望の性能向上に応じて、例えば、センサによって感知される信号の変調した部分（例えば、干渉縞パターン）に対する０次回折次数の影響が、少なくとも９０％だけ、例えば、少なくとも９５％だけ、例えば、少なくとも９８％だけ弱められることが好ましいが、センサによって感知される信号の変調した部分（例えば、干渉縞パターン）に対する０次回折次数の影響が少なくとも５０％だけ弱められるように、０次回折次数が±１次回折次数と相互作用／干渉することができる程度を提言することによって、０次回折次数が±１次回折次数と相互作用／干渉することができる程度を単に部分的に減らすことから、十分な利益が得られるかもしれない。したがって、そのような代わりの実施の形態では、回折次数エンコーダ５０は、０次回折次数のみを偏光するように構成され得る（したがって、領域５４ｂ、５４ｃは、±１次回折次数を非偏光のままにする偏光子が存在しない状態で空のままにされ得る）。そのような実施の形態では、０次回折次数は、±１次回折次数の光学的状態（すなわち、非偏光状態）とは異なる光学的状態（すなわち、偏光状態）を有する。そうすることにより、０次回折次数の強度が低減し、それによって、±１次回折次数と相互作用する程度が低下し、センサによって感知される信号にいくつかの改善がもたらされる。
【】
別の代わりの実施の形態では、回折次数エンコーダ５０は、０次回折次数のみを偏光するように構成され得（したがって、領域５４ｂ、５４ｃは、±１次回折次数を非偏光のままにする偏光子が存在しない状態で空のままにされ得）、偏光フィルタは、偏光した０次回折次数がセンサ３００に到達するのをブロックするように適切に構成されるリードヘッド内に設けられ得る。
【】
他の実施の形態では、０次回折次数のための偏光子５４ａおよび±１次回折次数のための偏光子５４ｂ、５４ｃは、直交して配置される偏光軸を有する必要はなく、これは、両方が非偏光のままである（しかし、もちろん、直交性が高いほど、それらは、０次回折次数と±１次回折次数との間の相互作用が少ないために得ることができるより多くの利点がある）場合と比較して、センサによって感知される信号にいくつかの改善がもたらされる。
【】
図４ａおよび図５の実施の形態では、０次回折次数は、センサ３００によって感知され、センサ３００によって出力される信号は、０次回折次数信号情報を含む。図４ｂおよび図６の実施の形態は、センサの前に配置される偏光フィルタによって、０次回折次数がセンサに到達するのを防止する。代わりの実施の形態では、センサ自体は、それが（例えば、センサ上に統合された偏光子によって）０次回折次数を感知しないように構成され得、それによって、センサの前に配置される別の偏光フィルタの必要性を否定する。
【】
上述の実施の形態では、光源１０は、近赤外線範囲の電磁放射（ＥＭＲ：electromagnetic radiation）を放射する。しかしながら、理解されるように、これは、必ずしもそうである必要はなく、他の範囲、例えば、赤外線から紫外線までの任意の範囲でＥＭＲを放射することができる。理解されるように、光源１０のための適切な波長の選択は、ＥＭＲ波長で動作する適切な格子および検出器の利用可能性を含む多くの要因に依存し得る。
【】
上述の実施の形態では、光源１０は、非偏光を放射し、スケールに当たる光は、偏光されておらず、スケール１００から来る回折次数は、偏光されない。しかしながら、必ずしもそうである必要はない。例えば、光源１０は、偏光を放射することができ、偏光は、光源１０と回折次数エンコーダ５０との間の点に配置することができる。そのような場合、回折次数エンコーダは、回折次数の１つまたは複数の偏光方向を変化させるための１つまたは複数の光学デバイス（例えば、１つまたは複数の波長板）を含むことができる。例えば、回折次数エンコーダ５０の第１の透明領域５４ａは、０次回折次数の偏光方向を９０°回転させる半波長板を含むことができ、第２および第３の透明領域５４ｂ、５４ｃは、明確であり、±１次回折次数の偏光方向を変化させないように構成され得る（それによって、直交する偏光方向を有する０次回折次数および±１次回折次数をもたらす）。
【】
上述の実施の形態では、主な焦点は、異なる光学的状態を有するように、０次回折次数および±１次回折次数を符号化することである。しかしながら、本発明は、異なる回折次数の組み合わせを符号化するために使用され得る。例えば、回折次数は、０次回折次数および±１次回折次数が同じ光学的状態を有するが、他の回折次数（例えば、３次回折次数および／または５次回折次数）が０次回折次数および±１次回折次数の光学的状態とは異なる光学的状態を有するように符号化され得る。
【】
図４～図９の上述の実施の形態は、屈折レンズ４０を使用して、センサに向かって回折次数を中継する。しかしながら、理解されるように、これは必ずしもそうである必要はない。例えば、図１２は、本発明の別の実施の形態にかかるインクリメンタルスケール１００およびリードヘッド４００’を備えるエンコーダ装置の光学系を概略的に示す。それは、センサに向けて回折次数を中継するために、屈折レンズ４０に依存してないことを除いて、図６のものと同様である（同様の部分が、同様の参照符号を共有する）。本実施の形態では、０次回折次数および±１次回折次数は、スケール１００に当たり、スケール１００によって反射される光源からの光から生成される。図示のように、０次回折次数および±１次回折次数は、第１の平面ｐｌ1で空間的に分離される。回折次数エンコーダ５０は、第１の平面ｐｌ1に位置する。図６の実施の形態によれば、回折次数エンコーダは、（例えば、「垂直」偏光軸を有する）偏光フィルタ５４ａを含む。偏光フィルタ５４ａは、第１の（例えば、垂直）偏光方向で０次回折次数を符号化するように、０次回折次数と一致する。回折次数エンコーダは、＋１次回折次数および－１次回折次数に一致する第２および第３の偏光フィルタ５４ｂ、５４６ｃをさらに含む。第２および第３の偏光フィルタ５４ｂ、５４ｃは、±１次回折次数が互いに同じ（例えば、「水平」）偏光方向を有するが、０次回折次数の偏光方向とは異なるように、互いに同じ方向で構成される。回折格子Ｇ２は、偏光した±１次回折次数を収束させるように配置される。０次回折次数は偏向されない。したがって、０次回折次数および±１次回折次数は、センサ３００が位置する平面ｐｌ2で交差する。図６の実施の形態によれば、第１の偏光子６０は、センサ３００の前に位置することができ、それがセンサ３００に到達しないように、０次回折次数をフィルタリングするように構成され得る。図示の明確さのために、図１２から光源１０を省略している。理解されるように、必要に応じて、スケールに向かって光源からの光を平行化するために、別の屈折レンズまたは格子を使用することができる。
【】
上述の実施の形態では、スケールは、任意の参照マークのないインクリメンタルスケールを含む。もちろん、スケールは、１つまたは複数の参照マーク、例えば、１つまたは複数の光学参照マークを含むことができる。したがって、リードヘッドは、１つまたは複数の参照マークセンサを含むことができる。上述のように回折次数を符号化することは、参照マークの検出のための利益を提供することができる。例えば、上述のように回折次数を符号化することは、参照マーク検出に有益であり得る再構成された信号の形態を変化させることができる。必要に応じて、符号化した回折次数の１つまたは複数がインクリメンタルセンサおよび／または参照マークセンサに到達するのをブロックするために、１つまたは複数のフィルタを設けることができる。例えば、フィルタは、符号化した０次回折次数が図４ｂおよび図６に関連して上述したようなインクリメンタルセンサに到達するのをブロックするように構成されるインクリメンタルセンサの前に配置され得るが、参照マークセンサの前にはフィルタが使用されない。それに加えてまたはその代わりに、フィルタは、参照マークセンサの前に配置され得、符号化した±１次回折次数をブロックするように構成される。
【】
図１３は、参照マークおよび関連する参照マークセンサを備える例示のエンコーダ装置８００を示す。本実施の形態では、リードヘッド８０６（明確にするために、その本体を省略する）は、本実施の形態では発光ダイオード（ＬＥＤ）（本実施の形態では、赤外線を放射する）の形態の光源８１２と、レンズ８１４と、回折次数エンコーダ８１６（「光学空間エンコーダ」とも称し得る）と、第１の（以下、「一次」と称する）位置情報センサ８１８と、第２の（以下、「二次」と称する）位置情報センサ８２０と、第１の（「一次」）センサフィルタ８２２とを含む。光源８１２および回折次数エンコーダ８１６は、実質的に同じ平面で、不透明な基板８１５上に設けられる。理解されるように、この基板８１５のエリアは、実際には不透明である必要はないが、不透明であることは、有益であり得る他の回折次数がブロックされることを意味する。一次位置情報センサは、インクリメンタル特徴８１０によって生成される信号／結果として生じる場を検出し、インクリメンタル位置を決定／監視可能な信号を出力するように構成され、第２の位置情報センサは、参照マーク８１１によって生成される信号／結果として生じる場を検出し、参照マークの存在を示す信号を出力するように構成される。したがって、一次位置情報センサ８１８は、インクリメンタルセンサ８１８と称され得（以下、そうされ）、二次位置情報センサ８２０は、参照マークセンサ８２０と称され得る（以下、そうされる）。ＬＥＤ８１２からの光は、レンズ８１４を介してスケール８０４に向かって放射される。ＬＥＤ８１２は、ＬＥＤ８１２からの光がレンズ８１４によって実質的に平行化されるようい、レンズ８１４の焦点面ｆｐに実質的に配置される。ＬＥＤ８１２からの光は、スケール上のフットプリント８２４を照らす。レンズ８１４は、スケール８０４によって反射される光をインクリメンタルセンサ８１８および参照マークセンサ８２０に中継する。回折次数は、レンズ８１４に入射し、これは、レンズ８１４の背面焦点面ｆｐにスポット８５０を形成するように、対応する回折次数を収束させる。各スポットは、それぞれの回折次数から形成される。スポット８５０は、背面焦点面ｆｐが、光源が位置する平面の共役面であるという点で、光源の画像である。
【】
回折次数エンコーダ８１６は、スポット８５０と共存する。特に、本実施の形態では、回折次数エンコーダ８１６は、０次回折次数スポット２５０ａと一致する（例えば、「垂直」偏光軸を有する）偏光フィルタ８１６と、±１次回折次数スポット８５０ｂ、８５０ｃと一致する第１および第２の非偏光透明領域８１６ｂ、８１６ｃとを含む。したがって、回折次数エンコーダ８１６は、±１次回折次数を非偏光のままにしながら、垂直偏光で０次回折次数を符号化する。したがって、０次回折次数は、±１次回折次数の光学的状態とは異なる光学的状態を有する。図示のように、第１、第２、および第３の偏光フィルタ８１６ａ、８１６ｂ、８１６ｃは、それらが互いに直接接触しないように離間されるが、これは、必ずしもそうである必要はない。
【】
０次回折次数および±１次回折次数は、インクリメンタルセンサ８１８および参照マークセンサ８２０に向かって伝播する。上述のように、一次センサフィルタ８２２は、インクリメンタルセンサ８１８に向かって進む回折次数の光路に位置する。一次センサフィルタ８２２は、「水平」偏光軸、すなわち、第１の偏光フィルタ１６ａの偏光軸に直交する軸を有する偏光フィルタを含む。したがって、０次回折光は、一次位置情報センサに到達するのを実質的にブロックされる。対照的に、±１次回折光は、（処理中に「水平に」偏光されるにもかかわらず）一次センサフィルタ８２２を通過することができ、それによって、インクリメンタルセンサ８１８に当たる。特に、±１次回折次数は、インクリメンタルセンサ８１８に向かって伝播し、相互作用（建設的かつ破壊的に干渉）し、インクリメンタルセンサ８１８に当たる干渉縞パターン（または「フリンジ場」）を形成する。
【】
記載した実施の形態では、（本実施の形態では、第１および第２のフォトダイオード８２０ａ、８２０ｂを含む分割検出器を含む）参照マークセンサ８２０の前に対応するフィルタがない。したがって、０次回折次数および±１次回折次数はすべて、参照マークセンサ８２０に当たる。様々な要因（以下でより詳細に説明する）に応じて、状況によっては、参照マークセンサの前に対応するフィルタを配置しないことが好ましい場合がある。実際、参照マークセンサに当たる０次回折次数および±１次回折次数の両方の存在が参照マークセンサ８２０で形成される光信号、例えば、「画像」または「疑似画像」（後述）に有害な影響を及ぼさないならば、参照マークセンサ８２０の前に対応するフィルタを設ける利点はない（実際、そうすると測光性能の低下のため、有害であり得、および／またはより鮮明な参照マーク画像を提供することができる）。
【】
注目すべき１つのことは、本実施の形態では、第１の偏光子８１６ａによって０次項が偏光されたため、０次回折次数および±１次回折次数が不均等に弱められることである。必要に応じて、第１および第２の非偏光透明領域８１６ｂ、８１６ｃを、「水平」偏光軸を有する（すなわち、第１の偏光フィルタ８１６ａの偏光軸に直交する偏光軸を有する）第２および第３の偏光フィルタ８１６ｂ、８１６ｃに置き換えることによって、不均等に弱まることを回避することができる。そのような実施の形態では、参照マークセンサ８２０に当たる０次回折次数および±１次回折次数は、等しく弱められ、これは、参照マークセンサに当たるより良い品質の画像をもたらし得る。さらに、±１次回折次数は、まだ一次センサフィルタ８２２を通過し、干渉して、インクリメンタルセンサ１８条に干渉縞パターンを形成する。さらに任意の実施の形態では、第２の（「二次」）センサフィルタを第２の／参照マークセンサ８２０の前に設けて、１つまたは複数の回折次数をフィルタリングすることができる。例えば、状況によっては（例えば、参照マークが構造化／パターン化されるならば）、参照マークセンサで形成される参照マーク信号が０次回折次数のみから形成されるように、±１次回折次数（および、任意選択で、より高い回折次数）をフィルタリングすることは、有益であり得る。
【】
図１０は、一次センサフィルタ８２２が、回折次数エンコーダ１６からの光を直交する偏光状態の２つのビームに分割する偏光ビームスプリッタ８７０に置き換えられたことを除いて、上述の図１３のものと実質的に同じ実施の形態を示す。特に、偏光ビームスプリッタ８７０により、（主に）垂直偏光のみが参照マークセンサ８２０に向かって真っすぐに通過することを可能にし、（主に）水平偏光のみがインクリメンタルセンサ８１８に向かって偏向されることを可能にする。結果として、（回折次数エンコーダ１６の第１の偏光フィルタ１６ａによって垂直に偏光された）０次回折は、インクリメンタルセンサ８１８に向かって伝播せず、インクリメンタルセンサ８１８で形成される信号に寄与しないが、（なぜならば、偏光ビームスプリッタ８７０によって実質的にブロックされるからである）、０次回折次数および±１次回折次数の両方は、参照マークセンサ２０で形成される信号に寄与する。偏光ビームスプリッタの正確な位置は、回折次数エンコーダ８１６と検出面との間に配置されている限り、重要ではない。したがって、いくつかの用途では、偏光ビームスプリッタの前面に回折次数エンコーダ基板を配置し、および／または出口面に検出器８１８、８２０を配置することが有利であり得る。
【】
別の代わりの実施の形態では、スケールは、絶対スケールを含むことができる。上述のように構成され得る絶対スケールのためのリードヘッドは、例えば、スケールからの回折次数が異なる光学的状態で符号化されるように構成され得る。これは、異なる方法で符号化した回折次数が互いに干渉／相互作用せず、それによって、センサによって感知される信号を改善するようにし得る。例えば、そのような場合、±１次回折次数および０次回折次数が異なる光学的状態を有するように、絶対エンコーダの回折次数を符号化することは有益であり得る。繰り返しになるが、これは、それらが相互作用せず、それによって、センサ上の関心のある信号を改善することを意味し得る。絶対エンコーダの特に好ましい実施の形態では、±１次回折次数（および、著しい程度に存在するならば、より高い次数）は、実質的に０次回折光のみがリードヘッドのセンサに当たるように、リードヘッドのセンサに到達するのを実質的に弱められる／ブロックされる（または、センサは、±１次回折次数の光学的状態に盲目である）。例えば、適切に構成された偏光子をセンサから配置して、±１次回折次数をフィルタリングすることができる。
【】
上述の実施の形態のすべては、異なる光学的状態で異なる回折次数を符号化するために、偏光に依存する。しかしながら、必ずしもそうである必要はない。例えば、異なる回折次数は、異なる波長で符号化され得る。図１４は、そのような実施の形態を示す。本実施の形態のエンコーダ９００は、図１３の実施の形態といくつかの類似点を有し、同様の部分は、同じ参照符号を共有する。本実施の形態では、参照マーク９１１は、構造化／パターン化参照マークを含み、したがって、参照マークセンサ９２０は、リードヘッドが参照マーク９１１を通過するとき、参照マーク９１１の画像がフォトダイオードと位置合わせされ、その上に当たる光の強度の急激な変化を引き起こすように、フォトダイオード９２０ａ、９２０ｂ、９２０ｃの対応するパターンを含む。図１３の実施の形態の単一のＬＥＤ８１２の代わりに、本実施の形態は、赤色ＬＥＤ９１２および赤色ＬＥＤ９１３を含み、それらからの光は、レンズ８１４によって平行化され、スケール９０４上のフットプリント８２４を照らす。本実施の形態では、参照マークセンサ９２０の前に二次センサフィルタ９２３が設けられる。本実施の形態では、回折次数エンコーダ９１６と、一次および二次センサフィルタ９２２、９２３とは、それぞれのインクリメンタルセンサ８１８および参照マークセンサ９２０で形成される信号にどの回折次数が寄与するか、寄与しないかを選択的に制御するために、偏光フィルタとは対照的に、波長（例えば、色付き）フィルタを含む。特に、回折次数エンコーダ９１６に関して、第１の波長フィルタ９１６ａは、青色の波長のみで０次項を符号化する青色フィルタを含み、第２および第３の波長フィルタ９１６ｂ、９１６ｃは、赤色の波長のみで±１次回折次数を符号化する赤色フィルタを含む。したがって、０次回折次数がインクリメンタルセンサ８１８で形成される信号に寄与するのを防止するために、一次センサフィルタ９２２は、赤色の波長を有する光のみが通過することができる赤色波長フィルタを含む。同様に、±１次回折次数が参照マークセンサ９２０で形成される信号に寄与するのを防止するために、二次センサフィルタ９２３は、青色の波長を有する光のみが通過することができる青色波長フィルタを含む。他の実施の形態に関連して上述したように、必要に応じて、一次または二次センサフィルタ９２２、９２３を省略することができる。理解されるように、本例では、赤色及び青色の波長が使用されるが、他の波長を使用することができる。また、２つの異なる単色光源の代わりに、単一の多色光源を使用することができる。
【】
これまでに記載の実施の形態は、１つまたは複数の参照マークを有する（または、任意選択で、有さない）インクリメンタルスケールを備えるインクリメンタルエンコーダに関連していた。本発明はまた、図１５に示すような絶対スケールを備える絶対エンコーダと共に使用することができる。図１５の実施の形態では、絶対スケール５０４は、概念的に周期的に配置された特徴を含むが、選択した特徴は、スケールの測定長に沿って一意／絶対位置データを符号化するために除去されている。データは、例えば、疑似ランダムシーケンスまたは離散的なコードワードの形式であり得る。そのようなスケールの詳細は、米国特許第７４９９８２７号および米国特許第５２７９０４４号に記載されている。リードヘッド５０６（明確にするために、その本体を省略する）は、本発明の他の実施の形態に関連して上述したものと同一のいくつかの部分を共有し、したがって、同様の部分は、同じ参照符号を共有する。例えば、リードヘッド５０６は、光源１０（本実施の形態では、非偏光ＬＥＤ光源）と、レンズ１４と、回折次数エンコーダ５０とを含む。
【】
本実施の形態では、リードヘッド５０６は、絶対センサ５２０を含み、絶対センサ５２０は、画像（または「疑似画像）が当たるフォトダイオードアレイ（本実施の形態では、１次元フォトダイオードアレイであるが、２次元でもあり得る）を含む。既知であり、例えば、米国特許第７４９９８２７号、米国特許第５２７９０４４号、および米国特許第１０９８９５６７号に記載のように、絶対／一意コードを抽出し、それによって、絶対位置を決定するために、スケールの画像を処理することができる。
【】
上述の参照マークの実施の形態と同様に、０次項が絶対センサに当たる信号に寄与可能であることは有益であり得る。さらに、上述の参照マークの実施の形態と同様に、±１次回折次数（および、任意選択で、より高い次数）が絶対センサ５２０に当たる信号に寄与するのを防止することは有益であり得る。したがって、回折次数エンコーダ５０の第２および第３の偏光フィルタ５４ｂ、５４ｃの偏光軸に直交する偏光軸を有する絶対センサ５２０の前に、二次センサフィルタ５２３を設けることができる。特に、本実施の形態では、第２および第３の偏光フィルタ５４ｂ、５４ｃは水平偏光軸を有し、二次センサフィルタ５２３は垂直偏光軸を有する。
【】
本実施の形態では、リードヘッド５０６は、任意のインクリメンタル検出器３００と、一次センサフィルタ６０とをさらに含み、それらは、図６の実施の形態に関連して上述したものと同じ方法で構成および配置される。絶対位置は、微細ピッチ絶対位置を提供するために、インクリメンタル検出器３００から決定されるインクリメンタル位置と組み合わせることができる。任意選択で、絶対位置が決定されると、インクリメンタル検出器３００からの出力を監視することによって、その後の位置を単独で決定することができる。図６の実施の形態によれば、０次項は、インクリメンタルセンサ１８によって検出される信号を形成するのに寄与しないように、ブロックされる。他の実施の形態とどうように、一次センサフィルタ６０は、回折次数エンコーダ５０の第１の偏光フィルタ５４ａの偏光軸に垂直な偏光軸を有する偏光フィルタを含む。特に、本実施の形態では、第１の偏光フィルタ５４ａは垂直偏光軸を有し、一次センサフィルタ６０は水平偏光軸を有する。
【】
図１６は、絶対スケール６０４を備える絶対エンコーダ６００の別の実施の形態を示す。絶対スケール６０４は、本実施の形態では、スケールがマルチトラック配置を含み、絶対コード特徴が純粋なインクリメンタルトラック６０５のいずれかの側に設けられる絶対スケールトラック６０３内に設けられることを除いて、図１５に関連して上述したものと実質的に同一である（同様の部分は、同じ参照符号を共有する）。図示のように、絶対スケールトラック６０３はまた、絶対スケールトラック６０３のより粗いピッチ／周期特徴の間の空間内により細かいピッチ／周期インクリメンタル特徴を含む。一例として、絶対位置情報を符号化する絶対スケールトラックの粗い特徴は、約３２μｍの公称周期を有することができ、より細かいピッチ／周期インクリメンタル特徴は、約８μｍの周期を有することができる。結果として、第１の一連の位置特徴（例えば、８μｍのインクリメンタルスケール特徴）によって生成される第１セットの回折次数と、第２の一連の位置特徴（例えば、絶対スケール特徴）によって生成される第２セットの回折次数との２セットの回折次数が効果的に生成される。実際、本実施の形態では、第１セットの回折次数の０次回折次数は、回折次数エンコーダ５０の第１の偏光フィルタ５４ａを通過し、第１セットの回折次数の±１次回折次数は、第２および第３の偏光フィルタ５４ｂ、５４ｃを通過するが、第２セットの回折次数の０次回折次数および±１次回折次数はすべて、回折次数エンコーダ５０の第１の偏光フィルタ５４ａを通過する。第１セットの回折次数のより高い回折次数（例えば、±３次回折次数、±５次回折次数）は、不透明な基板１５によってブロックされる。第２セットの回折次数の±３次回折次数は、回折次数エンコーダ５０の第２および第３の偏光フィルタ５４ｂ、５４ｃを通過する。第２セットの回折次数の±３次よりも高い回折次数は、実質的に有意ではないパワーを有するが、それらの存在するものは、不透明な基板１５によってブロックされるであろう。理解されるように、どの回折次数がどのフィルタを通過するかは、システムに依存し、偏光フィルタのサイズおよび／または位置を含む様々な要因に依存し得る。
【】
図示のように、図１５の実施の形態のセンサ配置は、絶対センサ８２０のリードヘッドがそれらの間に位置するインクリメンタルセンサ３００で２つに分割されている点で、図１４の実施の形態とはわずかに異なる。図１５の実施の形態の変形は、絶対スケール特徴がインクリメンタルスケール特徴にわたって完全に延びる（すなわち、２つの絶対トラック６０３の間に純粋なインクリメンタルスケールトラック６０５がないようにする）ことである。むしろ、図１４の実施の形態のように、インクリメンタル特徴全体にわたって絶対スケール特徴を完全に埋め込むことができる。この場合、本実施の形態では、インクリメンタルおよび絶対位置特徴が異なる公称期間を有するために、２セットの回折次数に関するコメントは依然として適用される。必要に応じて、代替的な構成では、図１４の実施の形態（すなわち、２つのセンサを並列に配置）に従って、インクリメンタルセンサ３００および絶対センサ６２０を配置することができる。
【】
線形エンコーダ装置に関連して、本発明を上述した。しかしながら、本発明は、（リング部材の外側円筒形表面上にスケール特徴を形成する）リングエンコーダと（ディスク部材の平面上にスケール特徴を形成する）ディスクエンコーダの両方を含む回転エンコーダ装置にも等しく適用可能である。
【図】
【図】
【図】
【図】
【図】
【図】
【図】
【図】
【図】
【図】
【図】
【図】
【図】
【図】
【図】
【図】
【図】
【図】
【図】
【図】
【国際調査報告】

［広告欄］

ログインすれば広告は減ります

ログインすれば広告は減ります

Copyright © Science Impact Inc. All Rights Reserved.