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JP5948759B2 - Encoder device and device - Google Patents

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JP5948759B2 JP2011177422A JP2011177422A JP5948759B2 JP 5948759 B2 JP5948759 B2 JP 5948759B2 JP 2011177422 A JP2011177422 A JP 2011177422A JP 2011177422 A JP2011177422 A JP 2011177422A JP 5948759 B2 JP5948759 B2 JP 5948759B2
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Description

本発明は、エンコーダ装置、及び装置に関する。   The present invention relates to an encoder device and an apparatus.

位置情報を検出する機能とともに、基準位置(例えば原点位置など)を検出する機能を備えたエンコーダ装置が知られている(例えば、特許文献1を参照)。このようなエンコーダ装置は、例えば、位置情報を検出するためのスケールに、位置情報を検出するための主信号トラックに併設して、原点位置を検出する原点マークが配置される。この原点マークに、レーザダイオードなどの光源から光を照射して、原点検出用受光素子によって検出された信号に基づいて生成された信号(例えば、三角波状の信号における頂点の位置)によって、原点位置を検出している。   An encoder device having a function of detecting a reference position (for example, an origin position) along with a function of detecting position information is known (see, for example, Patent Document 1). In such an encoder device, for example, an origin mark for detecting an origin position is arranged on a scale for detecting position information, in addition to a main signal track for detecting position information. This origin mark is irradiated with light from a light source such as a laser diode, and the origin position is determined by a signal generated based on the signal detected by the origin detection light receiving element (for example, the position of the vertex in the triangular wave signal). Is detected.

特開平1−207627号公報JP-A-1-207627

ここで、エンコーダ装置では、例えば、レーザダイオードの電流を変調して内挿をおこなう場合(例えば、波長変調型のエンコーダである場合)がある。このような場合に、エンコーダ装置は、電流を変調したレーザダイオードからの光を原点位置の検出に用いているために、検出した信号が変調信号によって増減し、原点位置の検出精度が低下する場合があるという問題がある。   Here, in the encoder apparatus, for example, there is a case where the current of the laser diode is modulated and the interpolation is performed (for example, a case of a wavelength modulation type encoder). In such a case, the encoder device uses the light from the laser diode whose current is modulated to detect the origin position, so the detected signal increases or decreases depending on the modulation signal, and the detection accuracy of the origin position decreases. There is a problem that there is.

本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、基準位置を高精度に検出することができるエンコーダ装置、及び装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an encoder apparatus and apparatus capable of detecting a reference position with high accuracy.

上記問題を解決するために、本発明の一実施形態は、基準位置を示す基準位置パターンと位置情報パターンとを有するスケールと、前記スケールに光を照射する光源と、前記光を変調させる変調信号を生成する変調部と、前記変調信号に基づいて変調された変調光によって前記位置情報パターンを検出した位置情報信号に基づいて、前記スケールの位置情報を検出する位置情報検出部と、前記変調光によって前記基準位置パターンを検出した検出信号を出力する基準位置受光部と、前記検出信号に基づいて、前記基準位置を検出する基準位置検出部と、を備え、前記基準位置検出部は、前記検出信号に基づいて生成された前記基準位置を示す信号を、所定の閾値に基づいて二値化する二値化部と、前記変調信号をもとに生成した補正信号に基づいて、前記閾値を変更し、前記光を変調することによって生じる前記基準位置の変位を補正する補正部と、を備えることを特徴とするエンコーダ装置である。
また、本発明の一実施形態は、基準位置を示す基準位置パターンと位置情報パターンとを有するスケールと、前記スケールに光を照射する光源と、前記光を変調させる変調信号を生成する変調部と、前記変調信号に基づいて変調された変調光のうち前記位置情報パターンを介した第一の光を受光し位置情報信号を出力する主信号受光部と、前記変調部から供給された変調信号と前記位置情報信号とに基づいて前記スケールの位置情報を検出する位置情報検出部と、前記変調光のうち前記基準位置パターンを介した第二の光を受光し、検出信号を出力する基準位置受光部と、前記検出信号に基づいて、前記基準位置を検出する基準位置検出部と、を備え、前記基準位置検出部は、前記検出信号に基づいて生成された前記基準位置を示す信号を二値化するにあたり用いる所定の閾値を、前記変調信号をもとに生成した補正信号に基づいて変更し、前記光を変調することによって生じる前記基準位置の変位を補正する補正部を備えることを特徴とするエンコーダ装置である。
In order to solve the above problem, an embodiment of the present invention provides a scale having a reference position pattern indicating a reference position and a position information pattern, a light source that irradiates light to the scale, and a modulation signal that modulates the light. A position information detector for detecting position information of the scale based on a position information signal obtained by detecting the position information pattern with modulated light modulated based on the modulated signal, and the modulated light A reference position light receiving unit that outputs a detection signal in which the reference position pattern is detected, and a reference position detection unit that detects the reference position based on the detection signal. The reference position detection unit includes the detection A binarization unit that binarizes a signal indicating the reference position generated based on a signal based on a predetermined threshold; and a correction signal generated based on the modulation signal. There are, change the threshold, and a correction section that corrects the displacement of the reference position caused by modulating the light, an encoder device, characterized in that it comprises a.
In one embodiment of the present invention, a scale having a reference position pattern indicating a reference position and a position information pattern, a light source that irradiates light to the scale, and a modulation unit that generates a modulation signal for modulating the light, A main signal light receiving unit that receives first light via the position information pattern among modulated light modulated based on the modulation signal and outputs a position information signal; and a modulation signal supplied from the modulation unit; A position information detector that detects position information of the scale based on the position information signal, and a reference position light receiver that receives second light through the reference position pattern of the modulated light and outputs a detection signal. and parts, based on the detection signal, and a reference position detector for detecting the reference position, the reference position detection unit, a signal indicative of the reference position that is generated based on the detection signal two The predetermined threshold value used Upon for reduction, and further comprising a correction unit that changes based on the correction signal generated based on the modulated signal, to correct the displacement of the reference position caused by modulating the light This is an encoder device.

また、本発明の一実施形態は、上記に記載のエンコーダ装置と、前記スケール又は前記エンコーダ装置の検出ヘッドに接続された移動体と、を備えることを特徴とする装置である。   Moreover, one Embodiment of this invention is an apparatus provided with the encoder apparatus as described above, and the moving body connected to the detection head of the said scale or the said encoder apparatus.

本発明によれば、基準位置を高精度に検出することができる。   According to the present invention, the reference position can be detected with high accuracy.

第1の実施形態によるエンコーダ装置の光学系の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the optical system of the encoder apparatus by 1st Embodiment. 第1の実施形態におけるインデックス格子、スケール、及び受光部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the index grating | lattice, scale, and light-receiving part in 1st Embodiment. 第1の実施形態におけるエンコーダ装置を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the encoder apparatus in 1st Embodiment. 第1の実施形態における原点検出部を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the origin detection part in 1st Embodiment. 第1の実施形態における原点検出部の動作を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows operation | movement of the origin detection part in 1st Embodiment. 第1の実施形態における原点信号Z_SIGの生成動作を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the production | generation operation | movement of the origin signal Z_SIG in 1st Embodiment. 第2の実施形態によるエンコーダ装置を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the encoder apparatus by 2nd Embodiment. 第2の実施形態における原点検出部を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the origin detection part in 2nd Embodiment. 第3の実施形態による駆動装置の構成を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the drive device by 3rd Embodiment. 第1の実施形態における原点検出部の変形例を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the modification of the origin detection part in 1st Embodiment.

以下、本発明の一実施形態によるエンコーダ装置(位置検出装置)について図面を参照して説明する。   Hereinafter, an encoder device (position detection device) according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態によるエンコーダ装置1の光学系4の構成を示す模式図である。また、図2は、インデックス格子5、スケール6、及び受光部7の構成を示す図である。
エンコーダ装置1は、例えば、波長変調型の回折干渉方式のエンコーダであり、所定の移動方向(例えば、X軸方向のような一方向)に移動するスケール6の位置情報(例えば、スケール6の移動方向、移動量、あるいは変位など)を検出する光学式エンコーダである。また、第1の実施形態によるエンコーダ装置1は、スケール6の基準位置(例えば、原点位置PZ)を検出する機能を有している。なお、本実施形態によるエンコーダ装置1の位置関係を説明するため、図1において、紙面の下方に向かう方向をY軸の正方向、紙面の右方向をX軸の正方向として、以下説明する。また、図2において、光源部2から照射方向(+Y軸方向)に向かってインデックス格子5、スケール6、及び受光部7を見た場合の図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the optical system 4 of the encoder device 1 according to the first embodiment. FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of the index grating 5, the scale 6, and the light receiving unit 7.
The encoder device 1 is, for example, a wavelength modulation type diffraction interference type encoder, and position information (for example, movement of the scale 6) of the scale 6 moving in a predetermined movement direction (for example, one direction such as the X-axis direction). This is an optical encoder that detects a direction, a movement amount, a displacement, or the like. The encoder device 1 according to the first embodiment has a function of detecting a reference position (for example, the origin position PZ) of the scale 6. In order to describe the positional relationship of the encoder device 1 according to the present embodiment, in FIG. 1, the direction toward the lower side of the page is defined as the positive direction of the Y axis, and the right direction of the page is defined as the positive direction of the X axis. 2 is a diagram of the index grating 5, the scale 6, and the light receiving unit 7 as viewed from the light source unit 2 toward the irradiation direction (+ Y-axis direction).

図1において、エンコーダ装置1は、光源部2、コリメータレンズ3、光学系4、スケール6、受光部7、及び信号処理部8を備えている。また、光学系4は、ガラスブロック41、及びインデックス格子5を備えている。
なお、光源部2、コリメータレンズ3、ガラスブロック41、インデックス格子5、及び受光部7は、検出ヘッド部9(検出ヘッド)に対応する。光源部2、コリメータレンズ3、ガラスブロック41、インデックス格子5、及び受光部7は、検出ヘッド部9に一体的に支持されている。また、検出ヘッド部9とスケール6とは、上述したX軸方向に、相対的に移動する。
In FIG. 1, the encoder device 1 includes a light source unit 2, a collimator lens 3, an optical system 4, a scale 6, a light receiving unit 7, and a signal processing unit 8. The optical system 4 includes a glass block 41 and an index grating 5.
The light source unit 2, the collimator lens 3, the glass block 41, the index grating 5, and the light receiving unit 7 correspond to the detection head unit 9 (detection head). The light source unit 2, the collimator lens 3, the glass block 41, the index grating 5, and the light receiving unit 7 are integrally supported by the detection head unit 9. Further, the detection head unit 9 and the scale 6 relatively move in the X-axis direction described above.

光源部2(光源)は、例えば、レーザ光を出射するレーザ素子であって、信号処理部8の後述する変調部81により変調されたコヒーレントな変調光を出射する。光源部2は、スケール6に光を照射する。
コリメータレンズ3は、光源部2が出射した変調光を受光し、Y軸方向の平行光に偏向する。コリメータレンズ3は、偏向した平行光を光学系4に照射する。
The light source unit 2 (light source) is, for example, a laser element that emits laser light, and emits coherent modulated light modulated by a modulation unit 81 (to be described later) of the signal processing unit 8. The light source unit 2 irradiates the scale 6 with light.
The collimator lens 3 receives the modulated light emitted from the light source unit 2 and deflects it into parallel light in the Y-axis direction. The collimator lens 3 irradiates the optical system 4 with the deflected parallel light.

ガラスブロック41は、コリメータレンズ3から照射された光のうちの少なくとも一部の光の光路長を変更する光路長変更部である。ガラスブロック41は、例えば、コリメータレンズ3とインデックス格子5との間に配置され、コリメータレンズ3から照射された光を透過させる。ガラスブロック41は、所定の屈折率N1を有し、コリメータレンズ3から照射された光の進行方向に、所定の厚さDを有する。
よって、ガラスブロック41を透過する光の光路長は、この屈折率N(例えば、屈折率N1)および厚さDの大きさに応じて、例えば空気中を透過する光の光路長に比べて長くなる。つまり、ガラスブロック41は、スケール6に照射される光の光路長を相対的に変更することができる。
The glass block 41 is an optical path length changing unit that changes the optical path length of at least part of the light emitted from the collimator lens 3. For example, the glass block 41 is disposed between the collimator lens 3 and the index grating 5 and transmits light emitted from the collimator lens 3. The glass block 41 has a predetermined refractive index N1, and has a predetermined thickness D in the traveling direction of the light emitted from the collimator lens 3.
Therefore, the optical path length of the light passing through the glass block 41 is longer than the optical path length of the light passing through the air, for example, according to the refractive index N (for example, the refractive index N1) and the thickness D. Become. That is, the glass block 41 can relatively change the optical path length of the light applied to the scale 6.

インデックス格子5は、例えば、格子状のパターンが形成された回折格子であって、X軸方向に沿って周期的に形成された回折パターンを有する透過型の回折格子である。インデックス格子5は、コリメータレンズ3とスケール6との間に配置され、入射光に基づいて回折光を生成し、生成した回折光をスケール6に照射する。   The index grating 5 is, for example, a diffraction grating in which a grating pattern is formed, and is a transmission type diffraction grating having a diffraction pattern periodically formed along the X-axis direction. The index grating 5 is disposed between the collimator lens 3 and the scale 6, generates diffracted light based on incident light, and irradiates the generated diffracted light to the scale 6.

なお、インデックス格子5は、図2(a)に示すように、スケール6の位置情報を検出するための回折格子パターンである位置パターンスリット53と、原点位置PZを検出するためのスリットパターンである原点パターン50とを有している。また、原点パターン50は、ランダムパターンによって形成されたランダムパターンスリット(51、52)を有している。
ランダムパターンスリット(51、52)は、スケール6が原点位置PZである場合に、後述するスケール6の原点パターン60におけるランダムパターン(61、62)に対応する位置にスリットが配置されるように形成されている。
As shown in FIG. 2A, the index grating 5 is a position pattern slit 53 that is a diffraction grating pattern for detecting position information of the scale 6, and a slit pattern for detecting the origin position PZ. And an origin pattern 50. The origin pattern 50 has random pattern slits (51, 52) formed by a random pattern.
The random pattern slits (51, 52) are formed such that when the scale 6 is at the origin position PZ, the slits are arranged at positions corresponding to random patterns (61, 62) in the origin pattern 60 of the scale 6 described later. Has been.

スケール6は、インデックス格子5と受光部7との間に配置され、光源部2、ガラスブロック41、インデックス格子5及び受光部7に対して相対的に移動する。ここでは、一例として、検出ヘッド部9(光源部2、ガラスブロック41、インデックス格子5及び受光部7)が固定され、スケール6が移動方向(例えば、X軸方向)に移動する。
また、スケール6は、図2の(b)に示すように、位置検出に使用されるスケールであって、位置情報を検出するための位置パターン63(位置情報パターン)とスケール6の基準位置(一例として、原点位置PZ)を示す基準位置パターン(原点パターン60)とを有している。
The scale 6 is disposed between the index grating 5 and the light receiving unit 7, and moves relative to the light source unit 2, the glass block 41, the index grating 5, and the light receiving unit 7. Here, as an example, the detection head unit 9 (the light source unit 2, the glass block 41, the index grating 5, and the light receiving unit 7) is fixed, and the scale 6 moves in the movement direction (for example, the X-axis direction).
As shown in FIG. 2B, the scale 6 is a scale used for position detection, and a position pattern 63 (position information pattern) for detecting position information and a reference position ( As an example, a reference position pattern (origin pattern 60) indicating the origin position PZ) is included.

原点パターン60は、スケール6の原点位置PZを示す基準位置パターンであり、光源部2からコリメータレンズ3を介して照射された変調光を透過するように形成されている。また、原点パターン60は、矩形上の透過部の左右にランダムパターン(61、62)を備えている。このランダムパターン(61、62)は、上述したように、スケール6が原点位置PZである場合に、インデックス格子5のランダムパターンスリット(51、52)とランダムパターン(61、62)のスリットとが一致するように配置されている。   The origin pattern 60 is a reference position pattern indicating the origin position PZ of the scale 6, and is formed so as to transmit the modulated light emitted from the light source unit 2 through the collimator lens 3. The origin pattern 60 includes random patterns (61, 62) on the left and right of the transmission part on the rectangle. As described above, when the scale 6 is at the origin position PZ, the random patterns (61, 62) include the random pattern slits (51, 52) of the index lattice 5 and the slits of the random patterns (61, 62). They are arranged to match.

位置パターン63は、位置情報を検出するためのパターンであり、光源部2からコリメータレンズ3を介して照射された変調光を透過するように形成されている。また、位置パターン63は、スケール6の移動方向(例えば、X軸方向)に沿って周期的に形成された回折パターンが形成された回折格子である。
なお、位置パターン63は、ガラスブロック41を介した回折光と、ガラスブロック41を介していない回折光との干渉光を受光部7に射出する。
The position pattern 63 is a pattern for detecting position information, and is formed so as to transmit the modulated light emitted from the light source unit 2 through the collimator lens 3. The position pattern 63 is a diffraction grating on which a diffraction pattern periodically formed along the moving direction (for example, the X-axis direction) of the scale 6 is formed.
The position pattern 63 emits interference light between the diffracted light that passes through the glass block 41 and the diffracted light that does not pass through the glass block 41 to the light receiving unit 7.

受光部7は、受光面が光源部2と対向して配置され、光源部2からコリメータレンズ3、インデックス格子5及びスケール6を介して照射された変調光を受光し、光電変換した信号(後述する位置情報信号及び検出信号)を信号処理部8に出力する。また、受光部7は、図2(c)に示すように、変調光によって原点パターン60を検出した検出信号を出力する原点受光部70と、変調光によって位置パターン63を検出した位置情報信号を出力する主信号受光部73とを有している。   The light receiving unit 7 is arranged with a light receiving surface facing the light source unit 2, receives modulated light emitted from the light source unit 2 through the collimator lens 3, the index grating 5, and the scale 6, and photoelectrically converted a signal (described later). Output position information signal and detection signal) to the signal processing unit 8. Further, as shown in FIG. 2C, the light receiving unit 7 outputs an origin light receiving unit 70 that outputs a detection signal obtained by detecting the origin pattern 60 using modulated light, and a position information signal obtained by detecting the position pattern 63 using modulated light. And a main signal light receiving unit 73 for output.

原点受光部70は、原点位置PZに対して互いに異なる信号レベルに遷移する信号である第1信号Z及び第2信号Zを検出信号として出力する。原点受光部70は、原点受光素子(71、72)を有している。原点受光素子(71、72)は、インデックス格子5の原点パターン50に対応した位置に配置されている。
原点受光素子71は、光源部2から照射された変調光がランダムパターンスリット51を介して原点パターン60を透過した光を受光(検出)し、第1信号Z(検出信号)を出力する。また、原点受光素子72は、光源部2から照射された変調光がランダムパターンスリット52を介して原点パターン60を透過した光を受光(検出)し、第2信号Z(検出信号)を出力する。
なお、第1信号Zは、上述したランダムパターンスリット51及びランダムパターン61によって、原点位置PZに対して、異なる信号レベルに急峻に遷移する。また、第2信号Zは、上述したランダムパターンスリット52及びランダムパターン62によって、原点位置PZに対して、異なる信号レベルに急峻に遷移する。
Origin light receiving unit 70 outputs the first signal Z L and the second signal Z R is a signal that transitions to a different signal level from each other with respect to the origin position PZ as a detection signal. The origin light receiving unit 70 has origin light receiving elements (71, 72). The origin light receiving elements (71, 72) are arranged at positions corresponding to the origin pattern 50 of the index grating 5.
The origin light receiving element 71 receives (detects) the light transmitted from the origin pattern 60 through the random pattern slit 51 by the modulated light emitted from the light source unit 2 and outputs the first signal Z L (detection signal). Further, the origin light receiving element 72 receives (detects) the light transmitted from the origin pattern 60 through the random pattern slit 52 by the modulated light emitted from the light source unit 2 and outputs the second signal Z R (detection signal). To do.
Note that the first signal Z L sharply transitions to a different signal level with respect to the origin position PZ by the random pattern slit 51 and the random pattern 61 described above. Further, the second signal Z R, the random pattern slit 52 and a random pattern 62 described above, the origin position PZ, sharply transitions to different signal levels.

主信号受光部73は、スケール6の移動方向(X軸方向)に対して、信号レベルが周期的に変動する(例えば、正弦波状に変動する)位置情報信号を出力する。主信号受光部73は、主信号受光素子(73a、73b)を有している。主信号受光素子(73a、73b)は、それぞれ位置パターン63の異なる位置から射出した上述した干渉光を受光し、干渉光の干渉強度を示す光電変換信号を位置情報信号として出力する。   The main signal light receiving unit 73 outputs a position information signal whose signal level periodically changes (for example, changes in a sine wave shape) with respect to the moving direction (X-axis direction) of the scale 6. The main signal light receiving unit 73 includes main signal light receiving elements (73a, 73b). The main signal light receiving elements (73a, 73b) receive the above-described interference light emitted from different positions of the position pattern 63, and output a photoelectric conversion signal indicating the interference intensity of the interference light as a position information signal.

信号処理部8は、光源部2が照射する変調光を周期的に変調する。また、信号処理部8は、受光部7が出力する上述した検出信号(第1信号Z及び第2信号Z)に基づいて、スケール6の原点位置PZを検出する信号処理と、上述した位置情報信号に基づいて、スケール6の位置情報を検出する信号処理を実行する。信号処理部8の構成の詳細については、図3を参照して後述する。 The signal processing unit 8 periodically modulates the modulated light emitted by the light source unit 2. Further, the signal processor 8, based on the above-mentioned detection signal receiving unit 7 outputs (first signal Z L and the second signal Z R), the signal processing for detecting the origin position PZ of the scale 6, the above-described Based on the position information signal, signal processing for detecting the position information of the scale 6 is executed. Details of the configuration of the signal processing unit 8 will be described later with reference to FIG.

次に、本実施形態における信号処理部8の構成について説明する。
図3は、本実施形態におけるエンコーダ装置1を示す概略ブロック図である。
図3において、図1及び図2と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。なお、図3において、光学系4は、原点光学系42及び主信号光学系43を有している。ここで、インデックス格子5の原点パターン50(ランダムパターンスリット(51、52))とスケール6の原点パターン60とが原点光学系42に対応する。また、ガラスブロック41と、インデックス格子5の位置パターンスリット53と、スケール6の位置パターン63とが主信号光学系43に対応する。
Next, the configuration of the signal processing unit 8 in the present embodiment will be described.
FIG. 3 is a schematic block diagram showing the encoder device 1 in the present embodiment.
3, the same components as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. In FIG. 3, the optical system 4 has an origin optical system 42 and a main signal optical system 43. Here, the origin pattern 50 (random pattern slits (51, 52)) of the index grating 5 and the origin pattern 60 of the scale 6 correspond to the origin optical system 42. Further, the glass block 41, the position pattern slit 53 of the index grating 5, and the position pattern 63 of the scale 6 correspond to the main signal optical system 43.

図3において、信号処理部8は、変調部81、ドライブ部82、内挿回路部83、及び原点検出部90を備えている。
変調部81は、光の波長を周期的に変調させる変調信号を生成する。すなわち、変調部81は、スケール6に(位置パターン63と原点パターン50とに)照射する光を変調する変調信号を生成する。変調部81は、例えば、正弦波状に変調した変調信号を生成する。変調部81は、生成した変調信号をドライブ部82、内挿回路部83、及び原点検出部90に供給する。
In FIG. 3, the signal processing unit 8 includes a modulation unit 81, a drive unit 82, an interpolation circuit unit 83, and an origin detection unit 90.
The modulation unit 81 generates a modulation signal that periodically modulates the wavelength of light. That is, the modulation unit 81 generates a modulation signal that modulates the light applied to the scale 6 (on the position pattern 63 and the origin pattern 50). For example, the modulation unit 81 generates a modulation signal modulated in a sine wave shape. The modulation unit 81 supplies the generated modulation signal to the drive unit 82, the interpolation circuit unit 83, and the origin detection unit 90.

ドライブ部82は、変調部81から供給された変調信号に応じて、光源部2に供給する電流を変動させる。ここで、光源部2に供給する電流が変動されると、光源部2は、照射光の波長及び光量が変動(変化)する。   The drive unit 82 varies the current supplied to the light source unit 2 in accordance with the modulation signal supplied from the modulation unit 81. Here, when the current supplied to the light source unit 2 is changed, the light source unit 2 changes (changes) the wavelength and light amount of the irradiation light.

内挿回路部83(位置情報検出部)は、変調信号に基づいて変調された変調光によって位置パターン63を検出した位置情報信号に基づいて、スケール6の位置情報を検出する。すなわち、内挿回路部83は、主信号受光部73から出力された位置情報信号に基づいて、内挿処理を行うエンコード回路である。なお、主信号受光部73から出力された位置情報信号には、変調光の光量変化による変調周波数成分が重畳されている。そのため、内挿回路部83は、例えば、変調部81から供給された変調信号と、主信号受光部73から出力された位置情報信号とに基づいて、内挿処理を行う。内挿回路部83は、変調信号を用いた同期検波回路によって内挿処理を行い、スケール6の位置情報を検出する。
ここで、位置情報とは、例えば、スケール6の移動方向、移動量、あるいは変位を含むものである。このような内挿回路部83による位置情報の検出方法は、例えば、「米国特許第6,639,686明細書」の信号処理方法を利用することができる。
The interpolation circuit unit 83 (position information detection unit) detects the position information of the scale 6 based on the position information signal in which the position pattern 63 is detected by the modulated light modulated based on the modulation signal. That is, the interpolation circuit unit 83 is an encoding circuit that performs an interpolation process based on the position information signal output from the main signal light receiving unit 73. The position information signal output from the main signal light receiving unit 73 is superimposed with a modulation frequency component due to a change in the amount of modulated light. Therefore, the interpolation circuit unit 83 performs an interpolation process based on, for example, the modulation signal supplied from the modulation unit 81 and the position information signal output from the main signal light receiving unit 73. The interpolation circuit unit 83 performs interpolation processing using a synchronous detection circuit using a modulation signal, and detects position information of the scale 6.
Here, the position information includes, for example, the moving direction, moving amount, or displacement of the scale 6. For example, the signal processing method of “US Pat. No. 6,639,686” can be used as the position information detection method by such an interpolation circuit unit 83.

原点検出部90(基準位置検出部)は、原点受光部70から出力された検出信号(第1信号Z及び第2信号Z)に基づいて、スケール6の原点位置PZを検出する。一例として、原点検出部90は、検出信号(第1信号Z及び第2信号Z)に基づいて、スケール6の原点位置PZを示す二値化された原点信号Z_SIGを生成し、生成した原点信号Z_SIGを出力する。また、原点検出部90は、検出信号(第1信号Z及び第2信号Z)に基づいて、原点位置PZの近傍の位置であり、原点信号Z_SIGが有効であること示す原点有効信号Z_VALIDを生成し、生成した原点有効信号Z_VALIDを出力する。
なお、検出信号(第1信号Z及び第2信号Z)は、変調光の光量変化による変調周波数成分が重畳されている。そのため、原点検出部90は、検出した原点位置PZの変調による変位を補正する変調補正部93(後述する図4参照)を備えている。本実施形態では、原点検出部90の変調補正部93は、変調部81から供給された変調信号をもとに生成した補正信号に基づいて、光を変調することによって(変調光によって)生じる原点位置PZの変位を補正する。
The origin detection unit 90 (reference position detection unit) detects the origin position PZ of the scale 6 based on the detection signals (first signal Z L and second signal Z R ) output from the origin light receiving unit 70. As an example, the origin detection unit 90 generates and generates a binarized origin signal Z_SIG indicating the origin position PZ of the scale 6 based on the detection signals (first signal Z L and second signal Z R ). An origin signal Z_SIG is output. Further, the origin detection unit 90 based on the detection signal (first signal Z L and the second signal Z R), a position in the vicinity of the origin position PZ, origin valid signal Z_VALID indicating that the origin signal Z_SIG is valid And the generated origin valid signal Z_VALID is output.
The detection signal (first signal Z L and the second signal Z R), the modulation frequency component of the light amount variation of the modulated light is superimposed. Therefore, the origin detection unit 90 includes a modulation correction unit 93 (see FIG. 4 described later) that corrects a displacement caused by modulation of the detected origin position PZ. In the present embodiment, the modulation correction unit 93 of the origin detection unit 90 generates an origin by modulating light (by the modulated light) based on the correction signal generated based on the modulation signal supplied from the modulation unit 81. The displacement of the position PZ is corrected.

次に、本実施形態における原点検出部90の構成について説明する。
図4は、本実施形態における原点検出部90を示す概略ブロック図である。
図4において、原点検出部90は、差動回路部91、コンパレータ部(92、95)、変調補正部93、及び加算回路部94を備えている。なお、本実施形態による原点検出部90は、変調部81から供給された変調信号に基づいて、コンパレータ部92の基準電圧である閾値電圧を変更する一実施形態について説明する。
Next, the configuration of the origin detection unit 90 in the present embodiment will be described.
FIG. 4 is a schematic block diagram showing the origin detection unit 90 in the present embodiment.
In FIG. 4, the origin detection unit 90 includes a differential circuit unit 91, a comparator unit (92, 95), a modulation correction unit 93, and an addition circuit unit 94. Note that an embodiment in which the origin detection unit 90 according to the present embodiment changes the threshold voltage that is the reference voltage of the comparator unit 92 based on the modulation signal supplied from the modulation unit 81 will be described.

加算回路部94は、例えば、抵抗R1〜R3、及びオペアンプ(演算増幅器)87を有する反転加算回路である。加算回路部94は、第1信号Zと第2信号Zとを加算して反転した信号(−(Z+Z))を生成し、コンパレータ部95に出力する。
抵抗R1は、第1信号Zの検出信号線とオペアンプ87の反転入力端子(−(マイナス))との間に接続され、抵抗R2は、第2信号Zの検出信号線とオペアンプ87の反転入力端子(−)との間に接続されている。また、抵抗R3は、オペアンプ87の出力端子とオペアンプ87の反転入力端子(−)との間に接続され、オペアンプ87に負帰還をかけている。なお、オペアンプ87の非反転入力端子(+(プラス))は、接地されている。ここで、抵抗R1〜R3は、例えば、同じ抵抗値を持つ。
The adder circuit unit 94 is an inverting adder circuit having resistors R1 to R3 and an operational amplifier (operational amplifier) 87, for example. The adding circuit unit 94 adds the first signal Z L and the second signal Z R to generate an inverted signal (− (Z L + Z R )) and outputs the signal to the comparator unit 95.
Resistor R1, the inverting input terminal of the detection signal line and the operational amplifier 87 of the first signal Z L - is connected between a ((minus)), resistor R2, the second signal Z R of the detection signal line and an operational amplifier 87 It is connected between the inverting input terminal (−). The resistor R3 is connected between the output terminal of the operational amplifier 87 and the inverting input terminal (−) of the operational amplifier 87, and applies negative feedback to the operational amplifier 87. Note that the non-inverting input terminal (+ (plus)) of the operational amplifier 87 is grounded. Here, the resistors R1 to R3 have, for example, the same resistance value.

コンパレータ部95は、加算回路部94によって生成された信号(−(Z+Z))を予め定められた閾値電圧Vに基づいて、二値化するコンパレータ(比較器)である。コンパレータ部95は、信号(−(Z+Z))を二値化した反転信号を生成し、生成した反転信号を原点有効信号Z_VALIDとして出力する。コンパレータ部95は、例えば、抵抗(R6、R7)、及びオペアンプ88を有している。 The comparator unit 95 is a comparator (comparator) that binarizes the signal (− (Z L + Z R )) generated by the addition circuit unit 94 based on a predetermined threshold voltage V A. The comparator unit 95 generates an inverted signal obtained by binarizing the signal (− (Z L + Z R )), and outputs the generated inverted signal as the origin valid signal Z_VALID. The comparator unit 95 includes, for example, resistors (R6, R7) and an operational amplifier 88.

オペアンプ88は、コンパレータとして機能し、反転入力端子(−)がオペアンプ87の出力端子に、非反転入力端子(+)が抵抗R6を介してノードAに、それぞれ接続されている。また、オペアンプ88は、抵抗R7を介して、出力端子と非反転入力端子(+)とが接続され、正帰還がかけられている。
抵抗(R6、R7)は、原点有効信号Z_VALIDを二値化するために、抵抗(R4、R5)によって生成される閾値電圧Vにヒステリシスを付加している。なお、閾値電圧Vは、抵抗(R4、R5)の抵抗分圧により生成され、例えば、第1信号Z及び第2信号Zの出力電圧レベルである(+V)及び(−V)の中間値を示す電位が設定されている。
The operational amplifier 88 functions as a comparator, and the inverting input terminal (−) is connected to the output terminal of the operational amplifier 87, and the non-inverting input terminal (+) is connected to the node A via the resistor R6. Further, the operational amplifier 88 is connected to the output terminal and the non-inverting input terminal (+) via the resistor R7, and positive feedback is applied.
The resistors (R6, R7) add a hysteresis to the threshold voltage VA generated by the resistors (R4, R5) in order to binarize the origin valid signal Z_VALID. The threshold voltage V A is generated by resistance voltage division of resistors (R4, R5), for example, an output voltage level of the first signal Z L and the second signal Z R of the (+ V) and (-V) A potential indicating an intermediate value is set.

差動回路部91は、例えば、抵抗R8〜R11、及びオペアンプ84を有する差動増幅回路である。差動回路部91は、第1信号Zから第2信号Zを減算した信号(Z−Z)を生成し、コンパレータ部92に出力する。なお、信号(Z−Z)は、原点受光部70の検出信号(第1信号Z及び第2信号Z)に基づいて生成されたスケール6の原点位置を示す信号である。すなわち、差動回路部91は、第1信号Z及び第2信号Zの差分によって、原点位置PZを示す信号を生成する。 The differential circuit unit 91 is a differential amplifier circuit having resistors R8 to R11 and an operational amplifier 84, for example. The differential circuit unit 91 generates a signal (Z R −Z L ) obtained by subtracting the second signal Z R from the first signal Z L and outputs the signal to the comparator unit 92. The signal (Z R −Z L ) is a signal indicating the origin position of the scale 6 generated based on the detection signals (first signal Z L and second signal Z R ) of the origin light receiving unit 70. That is, the differential circuit section 91, the difference between the first signal Z L and the second signal Z R, generates a signal indicating the origin position PZ.

抵抗R8は、第1信号Zの検出信号線とオペアンプ84の反転入力端子(−)との間に接続され、抵抗R9は、第2信号Zの検出信号線とオペアンプ84の非反転入力端子(+)との間に接続されている。また、抵抗R10は、オペアンプ84の出力端子とオペアンプ84の反転入力端子(−)との間に接続され、オペアンプ84に負帰還をかけている。また、オペアンプ84の非反転入力端子(+)は、抵抗R11を介して接地されている。ここで、抵抗R8〜R11は、例えば、同じ抵抗値を持つ。 Resistor R8 to the inverting input terminal of the detection signal line and the operational amplifier 84 of the first signal Z L (-) is connected between the resistor R9 has a non-inverting input of the detection signal line and the operational amplifier 84 of the second signal Z R Connected to the terminal (+). The resistor R10 is connected between the output terminal of the operational amplifier 84 and the inverting input terminal (−) of the operational amplifier 84 and applies negative feedback to the operational amplifier 84. The non-inverting input terminal (+) of the operational amplifier 84 is grounded via the resistor R11. Here, the resistors R8 to R11 have, for example, the same resistance value.

なお、本実施形態のように光源変調を行う場合には、第1信号Z、第2信号Z、及び信号(Z−Z)にも光量変化による変調周波数成分が重畳される。ここでは、第1信号Z、第2信号Z、又は信号(Z−Z)に重畳される変調周波数成分を変調ノイズと呼ぶことにする。この変調ノイズは、光源変調と同一の(光源変調とほぼ同一の)周波数で時間とともに信号レベルが変動する信号である。 When light source modulation is performed as in the present embodiment, the modulation frequency component due to the change in the light amount is also superimposed on the first signal Z L , the second signal Z R , and the signal (Z R −Z L ). Here, the modulation frequency component superimposed on the first signal Z L , the second signal Z R , or the signal (Z R −Z L ) is referred to as modulation noise. This modulation noise is a signal whose signal level varies with time at the same frequency as the light source modulation (substantially the same as the light source modulation).

変調補正部93(補正部)は、例えば、抵抗(R14、R15)、及びオペアンプ86を有する反転増幅回路である。変調補正部93は、光を変調することによって(変調光によって)生じる原点位置PZの変位を補正する。例えば、変調補正部93は、変調部81から出力された変調信号に基づく光の光量変化によって生じる原点位置PZの変位を補正する。本実施形態では、変調補正部93は、変調部81から出力された変調信号を反転増幅して補正信号を生成し、生成した補正信号をコンパレータ部92の閾値電圧(所定の閾値)として供給する。つまり、変調補正部93は、生成した補正信号に応じて、コンパレータ部92の閾値を変更する。これにより、変調補正部93は、光を変調することによって(変調光によって)生じる原点位置PZの変位を補正する。すなわち、変調補正部93は、変調信号をもとに生成した補正信号に基づいて、原点位置PZの変位を補正する。なお、この原点位置PZの変位は、光を変調することによって(変調光によって)生じる変位であり、上述した変調ノイズによって発生する変位である。   The modulation correction unit 93 (correction unit) is an inverting amplifier circuit including resistors (R14, R15) and an operational amplifier 86, for example. The modulation correction unit 93 corrects the displacement of the origin position PZ caused by modulating the light (by the modulated light). For example, the modulation correction unit 93 corrects the displacement of the origin position PZ caused by the change in the amount of light based on the modulation signal output from the modulation unit 81. In the present embodiment, the modulation correction unit 93 inverts and amplifies the modulation signal output from the modulation unit 81 to generate a correction signal, and supplies the generated correction signal as a threshold voltage (predetermined threshold) of the comparator unit 92. . That is, the modulation correction unit 93 changes the threshold value of the comparator unit 92 according to the generated correction signal. Thereby, the modulation correction unit 93 corrects the displacement of the origin position PZ caused by modulating the light (by the modulated light). That is, the modulation correction unit 93 corrects the displacement of the origin position PZ based on the correction signal generated based on the modulation signal. The displacement of the origin position PZ is a displacement caused by modulating light (by modulated light), and is a displacement caused by the above-described modulation noise.

抵抗R14は、変調信号の信号線とオペアンプ86の反転入力端子(−)との間に接続され、抵抗R15は、オペアンプ86の出力端子とオペアンプ86の反転入力端子(−)との間に接続され、オペアンプ86に負帰還をかけている。なお、抵抗R14及び抵抗R15の抵抗値(R14、R15)は、変調光によって生じる原点位置PZの変位を補正するように、所定の値に設定されている。抵抗値R14及び抵抗値R15の詳細については、後述する。 The resistor R14 is connected between the signal line of the modulation signal and the inverting input terminal (−) of the operational amplifier 86, and the resistor R15 is connected between the output terminal of the operational amplifier 86 and the inverting input terminal (−) of the operational amplifier 86. Thus, negative feedback is applied to the operational amplifier 86. The resistance values (R 14 and R 15 ) of the resistors R14 and R15 are set to predetermined values so as to correct the displacement of the origin position PZ caused by the modulated light. Details of the resistance value R 14 and the resistance value R 15 will be described later.

コンパレータ部92(二値化部)は、差動回路部91によって生成された信号(Z−Z)を所定の閾値に基づいて二値化するコンパレータ(比較器)である。すなわち、コンパレータ部92は、原点受光部70の検出信号(第1信号Z及び第2信号Z)に基づいて生成されたスケール6の原点位置PZを示す信号を、所定の閾値(補正信号の電圧)に基づいて二値化する。コンパレータ部92は、信号(Z−Z)を二値化した反転信号を生成し、生成した反転信号を原点信号Z_SIGとして出力する。なお、上述したように、二値化に使用される所定の閾値は、変調補正部93によって、変調信号に基づいて生成された補正信号に応じて変更される。そのため、コンパレータ部92は、変調光によって生じる原点位置PZの変位を低減した原点信号Z_SIGとして出力する。 The comparator unit 92 (binarization unit) is a comparator (comparator) that binarizes the signal (Z R −Z L ) generated by the differential circuit unit 91 based on a predetermined threshold value. That is, the comparator unit 92 generates a signal indicating the origin position PZ of the scale 6 generated based on the detection signals (first signal Z L and second signal Z R ) of the origin light receiving unit 70 with a predetermined threshold (correction signal). Binarization based on the voltage. The comparator unit 92 generates an inverted signal obtained by binarizing the signal (Z R −Z L ), and outputs the generated inverted signal as the origin signal Z_SIG. As described above, the predetermined threshold value used for binarization is changed by the modulation correction unit 93 according to the correction signal generated based on the modulation signal. Therefore, the comparator unit 92 outputs the origin signal Z_SIG in which the displacement of the origin position PZ caused by the modulated light is reduced.

また、コンパレータ部92は、例えば、抵抗(R12、R13)、及びオペアンプ85を有している。
オペアンプ85は、コンパレータとして機能し、反転入力端子(−)がオペアンプ84の出力端子に、非反転入力端子(+)が抵抗R12を介してオペアンプ86の出力端子に、それぞれ接続されている。また、オペアンプ85は、抵抗R13を介して、出力端子と非反転入力端子(+)とが接続され、正帰還がかけられている。なお、ここで、オペアンプ85の非反転入力端子(+)をノードBとし、ノードBにおける電圧を電圧Vとして説明する。
抵抗(R12、R13)は、原点信号Z_SIGを二値化するために、変調補正部93によって生成される所定の閾値(補正信号の電圧)にヒステリシスを付加している。このヒステリシスは、コンパレータ部92の出力である原点信号Z_SIGに、チャタリングが生じることを抑えている。ここで、例えば、コンパレータ部92の正の出力電圧を電圧VOUTとした場合におけるヒステリシスを付加した閾値電圧Vは、下記の式(1)によって示される。
The comparator unit 92 includes, for example, resistors (R12, R13) and an operational amplifier 85.
The operational amplifier 85 functions as a comparator, and the inverting input terminal (−) is connected to the output terminal of the operational amplifier 84, and the non-inverting input terminal (+) is connected to the output terminal of the operational amplifier 86 via the resistor R12. Further, the operational amplifier 85 is connected to the output terminal and the non-inverting input terminal (+) via the resistor R13 and is subjected to positive feedback. Here, the non-inverting input terminal of the operational amplifier 85 (+) and a node B, illustrating the voltage at node B as the voltage V B.
The resistors (R12, R13) add hysteresis to a predetermined threshold (voltage of the correction signal) generated by the modulation correction unit 93 in order to binarize the origin signal Z_SIG. This hysteresis suppresses chattering from occurring in the origin signal Z_SIG that is the output of the comparator unit 92. Here, for example, the threshold voltage V H to which hysteresis is added when the positive output voltage of the comparator unit 92 is the voltage VOUT is expressed by the following equation (1).

Figure 0005948759
Figure 0005948759

ここで、R12は抵抗R12の抵抗値、R13は抵抗R13の抵抗値である。
すなわち、検出ヘッド部9に対して、スケール6を+X軸方向に移動させた場合、信号(Z−Z)が電圧Vに達すると、原点信号Z_SIGが、信号レベルH(High:ハイ)から信号レベルL(Low:ロウ)に遷移する。
Here, the resistance value of R 12 is the resistance R12, R 13 is the resistance of resistor R13.
That is, when the scale 6 is moved in the + X-axis direction with respect to the detection head unit 9, when the signal (Z R −Z L ) reaches the voltage V H , the origin signal Z_SIG is changed to the signal level H (High: High). ) To a signal level L (Low).

次に、抵抗R14及び抵抗R15の抵抗値について説明する。
まず、変調部81によって変調された光源部2から照射される変調光の光量Iの変化(変動)は、式(2)によって示される。
Next, resistance values of the resistor R14 and the resistor R15 will be described.
First, a change (fluctuation) in the light amount I of the modulated light emitted from the light source unit 2 modulated by the modulation unit 81 is expressed by Expression (2).

Figure 0005948759
Figure 0005948759

ここで、Aは光量の平均値、mは変調度、ωは変調角周波数にそれぞれ対応する。また、R14は抵抗R14の抵抗値、R15は抵抗R15の抵抗値である。
上述した変調ノイズを含まない場合における原点受光部70の出力である第1信号ZL0及び第2信号ZR0に対して、変調ノイズを含む場合における第1信号Z及び第2信号Zは、式(3)及び式(4)によって示される。
Here, A corresponds to the average value of light quantity, m corresponds to the modulation degree, and ω corresponds to the modulation angular frequency. Further, R 14 is the resistance value of the resistor R14, R 15 is the resistance of resistor R15.
The first signal Z L0 and the second signal Z R0 is the output of the origin light-receiving unit 70 in a case without the modulation noise described above, the first signal Z L and the second signal Z R in the case of including modulation noise , Represented by equations (3) and (4).

Figure 0005948759
Figure 0005948759

Figure 0005948759
Figure 0005948759

また、式(3)及び式(4)により、信号(Z−Z)は、式(5)として示される。 Further, the signal (Z R −Z L ) is expressed as the equation (5) by the equations (3) and (4).

Figure 0005948759
Figure 0005948759

この式(5)により、変調ノイズを含む場合における信号(Z−Z)は、信号(ZR0−ZL0)に比例することがわかる。ここで、変調ノイズを含まない場合に、コンパレータ部92の出力である原点信号Z_SIGが反転する位置は、信号(ZR0−ZL0)が上述した式(1)により示される閾値電圧Vと等しくなる点である。そこで、(ZR0−ZL0)=Vとおくと、下記の式(6)が得られる。 From this equation (5), it can be seen that the signal (Z R −Z L ) when modulation noise is included is proportional to the signal (Z R0 −Z L0 ). Here, when the modulation noise is not included, the position where the origin signal Z_SIG which is the output of the comparator unit 92 is inverted is the threshold voltage V H where the signal (Z R0 −Z L0 ) is expressed by the above-described equation (1). It is a point that becomes equal. Therefore, when (Z R0 −Z L0 ) = V H , the following formula (6) is obtained.

Figure 0005948759
Figure 0005948759

また、変調補正部93は、抵抗R14と抵抗R15との抵抗値の比率によって、変調信号(Vsinωt)を反転増幅した信号をコンパレータ部92の抵抗R12の一端に供給する。すなわち、変調補正部93は、原点位置PZの変位(微小なズレ)を補正するために、原点検出部90に変調信号を導入する。この場合、ノードBにおける電圧を電圧Vは、下記の式(7)で示される。 The modulation correction unit 93 supplies a signal obtained by inverting and amplifying the modulation signal (V S sinωt) to one end of the resistor R12 of the comparator unit 92 according to the ratio of the resistance values of the resistors R14 and R15. That is, the modulation correction unit 93 introduces a modulation signal to the origin detection unit 90 in order to correct the displacement (small deviation) of the origin position PZ. In this case, the voltage V B the voltage at a Node B, represented by the following formula (7).

Figure 0005948759
Figure 0005948759

式(6)及び式(7)に基づいて、抵抗R14及び抵抗R15の抵抗値(R14、R15)は、下記の式(8)を満たすように設定されている。 Based on the equations (6) and (7), the resistance values (R 14 , R 15 ) of the resistors R14 and R15 are set to satisfy the following equation (8).

Figure 0005948759
Figure 0005948759

すなわち、抵抗値R14及び抵抗値R15は、原点位置PZの近傍における電圧Vの変動(変化)が信号(Z−Z)に含まれ変調ノイズと等しくなるように設定される。つまり、変調補正部93は、信号(Z−Z)に含まれ変調ノイズを打ち消すように、コンパレータ部92の閾値を変更する補正信号を生成する。
なお、抵抗値R14及び抵抗値R15は、負の値をとらないので変調信号の振幅Vが負の値である。すなわち、光源を変調させる変調信号に対して抵抗R14に供給される変調信号は位相が反転している必要がある。
That is, the resistance value R 14 and the resistance value R 15 are set so that the fluctuation (change) of the voltage V B in the vicinity of the origin position PZ is included in the signal (Z R −Z L ) and becomes equal to the modulation noise. That is, the modulation correction unit 93 generates a correction signal that changes the threshold value of the comparator unit 92 so as to cancel the modulation noise included in the signal (Z R −Z L ).
Since the resistance value R 14 and the resistance value R 15 do not take negative values, the amplitude V S of the modulation signal is a negative value. That is, the phase of the modulation signal supplied to the resistor R14 needs to be inverted with respect to the modulation signal for modulating the light source.

次に、本実施形態におけるエンコーダ装置1の原点位置PZの検出動作について説明する。
図5は、本実施形態における原点検出部90の動作を示す波形図である。
図5において、各グラフの横軸は、移動方向(検出方向)におけるスケール6の位置Xを示し、縦軸は電圧を示している。また、図5(a)〜図5(f)に示す各波形は、順番に、第1信号Z、第2信号Z、信号(−(Z+Z))、信号(Z−Z)、原点有効信号Z_VALID、原点信号Z_SIGにそれぞれ対応する。
また、本実施形態では、検出ヘッド部9に対して、スケール6を+X軸方向に移動させた場合の一例について説明する。
Next, the detection operation of the origin position PZ of the encoder device 1 in the present embodiment will be described.
FIG. 5 is a waveform diagram showing the operation of the origin detection unit 90 in the present embodiment.
In FIG. 5, the horizontal axis of each graph indicates the position X of the scale 6 in the movement direction (detection direction), and the vertical axis indicates the voltage. In addition, the waveforms shown in FIGS. 5A to 5F are, in order, the first signal Z L , the second signal Z R , the signal (− (Z L + Z R )), and the signal (Z R − Z L ), origin valid signal Z_VALID, and origin signal Z_SIG, respectively.
In the present embodiment, an example in which the scale 6 is moved in the + X-axis direction with respect to the detection head unit 9 will be described.

まず、図5(a)及び図5(b)を参照して、原点受光部70から出力される検出信号(第1信号Z、第2信号Z)について説明する。
検出ヘッド部9に対して、スケール6を+X軸方向に移動させた場合、ランダムパターン62が原点受光素子71と重なる位置P1において、原点受光素子71は、原点パターン60を透過した光源部2からの変調光を受光する。この場合、位置P1において、原点受光素子71は、変調光を受光して、図5(a)に示すように、検出信号として、例えば、第1信号Zを低い信号レベルから高い信号レベルに遷移させる。
First, the detection signals (first signal Z L , second signal Z R ) output from the origin light receiving unit 70 will be described with reference to FIGS. 5 (a) and 5 (b).
When the scale 6 is moved in the + X-axis direction with respect to the detection head unit 9, the origin light receiving element 71 from the light source unit 2 that has transmitted the origin pattern 60 at the position P 1 where the random pattern 62 overlaps the origin light receiving element 71. The modulated light is received. In this case, at the position P1, the origin light-receiving element 71, and receives the modulated light, as shown in FIG. 5 (a), as a detection signal, for example, the high signal level of the first signal Z L from a low signal level Transition.

さらにスケール6を移動させた場合、スケール6の位置が原点位置PZに到達する。原点位置PZにおいて、ランダムパターン61の端が原点受光素子71と重なり、原点パターン60を透過した光源部2からの変調光が減少するため、原点受光素子71は、検出信号として、例えば、第1信号Zを高い信号レベルから低い信号レベルに遷移させる(図5(a))。
また、原点位置PZにおいて、ランダムパターン62が原点受光素子72と重なり、原点受光素子72は、原点パターン60を透過した光源部2からの変調光を受光する。この場合、原点位置PZにおいて、原点受光素子72は、変調光を受光して、図5(b)に示すように、検出信号として、例えば、第2信号Zを低い信号レベルから高い信号レベルに遷移させる。つまり、原点受光部70は、原点位置PZに対して互いに異なる信号レベルに遷移する信号である第1信号Z及び第2信号Zを検出信号として出力する。
When the scale 6 is further moved, the position of the scale 6 reaches the origin position PZ. At the origin position PZ, the end of the random pattern 61 overlaps with the origin light receiving element 71, and the modulated light from the light source unit 2 that has passed through the origin pattern 60 is reduced. Therefore, the origin light receiving element 71 uses, for example, a first signal as a detection signal. It shifts the signal Z L from a high signal level to the low signal level (Figure 5 (a)).
Further, at the origin position PZ, the random pattern 62 overlaps the origin light receiving element 72, and the origin light receiving element 72 receives the modulated light from the light source unit 2 that has passed through the origin pattern 60. In this case, at the origin position PZ, the origin light-receiving element 72, and receives the modulated light, as shown in FIG. 5 (b), as a detection signal, for example, a high signal level of the second signal Z R from a low signal level Transition to. In other words, the origin light-receiving unit 70 outputs the first signal Z L and the second signal Z R is a signal that transitions to a different signal level from each other with respect to the origin position PZ as a detection signal.

なお、原点位置PZにおいて、原点光学系42は、インデックス格子5のランダムパターンスリット(51、52)と、スケール6の原点パターン60におけるランダムパターン(61、62)とが一致した状態になる。そのため、第1信号Z及び第2信号Zは、原点位置PZにおいて、急峻な波形により遷移する。 At the origin position PZ, the origin optical system 42 is in a state where the random pattern slits (51, 52) of the index grating 5 and the random pattern (61, 62) of the origin pattern 60 of the scale 6 coincide. Therefore, the first signal Z L and the second signal Z R is at the origin position PZ, transits the steep waveform.

そして、さらにスケール6を移動させた場合、ランダムパターン61が原点受光素子72と重なる位置P2に到達する。この位置P2において、ランダムパターン61の端が原点受光素子72と重なり、原点パターン60を透過した光源部2からの変調光が減少するため、原点受光素子72は、検出信号として、例えば、第2信号Zを高い信号レベルから低い信号レベルに遷移させる(図5(b))。 When the scale 6 is further moved, the random pattern 61 reaches a position P2 where it overlaps with the origin light receiving element 72. At this position P2, the end of the random pattern 61 overlaps with the origin light receiving element 72, and the modulated light from the light source unit 2 that has passed through the origin pattern 60 is reduced. Therefore, the origin light receiving element 72 uses, for example, a second signal as a detection signal. It shifts the signal Z R from a high signal level to the low signal level (Figure 5 (b)).

次に、原点検出部90が、上述した第1信号Z及び第2信号Zに基づいて、原点有効信号Z_VALID及び原点信号Zを生成する動作について説明する。 Next, the origin detection unit 90, based on the first signal Z L and the second signal Z R described above, the operation of generating an origin valid signal Z_VALID and origin signal Z will be described.

<原点有効信号Z_VALIDの生成>
まず、原点検出部90の加算回路部94は、第1信号Zと第2信号Zとを加算して反転した信号(−(Z+Z))を生成し、コンパレータ部95に出力する。加算回路部94は、図5(c)に示すように、信号(−(Z+Z))を位置P1において高い信号レベルから低い信号レベルに遷移させ、位置P2において低い信号レベルから高い信号レベルに遷移させる。
<Generation of origin valid signal Z_VALID>
First, the addition circuit unit 94 of the origin detection unit 90 adds the first signal Z L and the second signal Z R to generate an inverted signal (− (Z L + Z R )) and outputs it to the comparator unit 95. To do. As shown in FIG. 5C, the adder circuit unit 94 causes the signal (− (Z L + Z R )) to transition from a high signal level to a low signal level at the position P1, and from a low signal level to a high signal at the position P2. Transition to the level.

次に、コンパレータ部95は、信号(−(Z+Z))を二値化した反転信号を生成し、生成した反転信号を原点有効信号Z_VALIDとして出力する。なお、この二値化の際に使用されるコンパレータ部95の閾値は、抵抗(R4、R5)によって生成される閾値電圧Vに、抵抗(R6、R7)によりヒステリシスを付加した電圧(V±α)である。これにより、コンパレータ部95は、図5(e)に示すように、位置P1においてレベルLから信号レベルHに遷移し、位置P2において信号レベルHから信号レベルLに遷移する信号を、原点有効信号Z_VALIDとして出力する。 Next, the comparator unit 95 generates an inverted signal obtained by binarizing the signal (− (Z L + Z R )), and outputs the generated inverted signal as the origin valid signal Z_VALID. Note that the threshold value of the comparator unit 95 used in the binarization is a voltage ( VA ) obtained by adding hysteresis to the threshold voltage VA generated by the resistors (R4, R5) by the resistors (R6, R7). ± α). Thereby, as shown in FIG. 5E, the comparator unit 95 changes the signal from the level L to the signal level H at the position P1 and the signal from the signal level H to the signal level L at the position P2, as the origin valid signal. Output as Z_VALID.

ここで、原点有効信号Z_VALIDとは、スケール6の原点位置PZの近傍位置を示す信号であり、原点信号Z_SIGが有効か否かを示す信号である。原点有効信号Z_VALIDは、例えば、原点位置PZの近傍位置であり、原点信号Z_SIGが有効な場合に、信号レベルHに遷移する。また、原点有効信号Z_VALIDは、原点位置PZの近傍位置でない、原点信号Z_SIGが無効な場合に、信号レベルLに遷移する。   Here, the origin valid signal Z_VALID is a signal indicating a position near the origin position PZ of the scale 6 and is a signal indicating whether or not the origin signal Z_SIG is valid. The origin valid signal Z_VALID is, for example, a position near the origin position PZ, and transitions to the signal level H when the origin signal Z_SIG is valid. Further, the origin valid signal Z_VALID transitions to the signal level L when the origin signal Z_SIG is not in the vicinity of the origin position PZ and the origin signal Z_SIG is invalid.

なお、例えば、原点位置PZの近傍位置である場合とは、スケール6の移動方向(X方向)の位置範囲において、受光部7が、スケール6の原点位置PZに近い位置であり、例えば、位置P1から位置P2までの範囲のこと又は位置P1から位置P2までの範囲のうちの所定の点のことである。   For example, when the position is in the vicinity of the origin position PZ, the light receiving unit 7 is a position close to the origin position PZ of the scale 6 in the position range in the movement direction (X direction) of the scale 6. It is a range from P1 to position P2 or a predetermined point in a range from position P1 to position P2.

<原点信号Z_SIGの生成>
まず、原点検出部90の差動回路部91は、第1信号Zから第2信号Zを減算した信号(Z−Z)を生成し、コンパレータ部92に出力する。差動回路部91は、図5(d)に示すように、原点位置PZにおいて信号(Z−Z)を低い信号レベルから高い信号レベルに遷移させる。
<Generation of origin signal Z_SIG>
First, the differential circuit unit 91 of the origin detection unit 90 generates a signal (Z R −Z L ) obtained by subtracting the second signal Z R from the first signal Z L and outputs the signal to the comparator unit 92. As shown in FIG. 5D, the differential circuit unit 91 causes the signal (Z R −Z L ) to transition from a low signal level to a high signal level at the origin position PZ.

次に、コンパレータ部92は、信号(Z−Z)を二値化した反転信号を生成し、生成した反転信号を原点信号Z_SIGとして出力する。なお、コンパレータ部92(二値化部)は、差動回路部91によって生成された信号(Z−Z)を所定の閾値(補正信号の電圧)に基づいて二値化する。ここで、上述したように、二値化に使用される所定の閾値は、変調補正部93によって、変調信号に基づいて生成された補正信号に応じて変更される。そのため、コンパレータ部92は、変調光によって生じる原点位置PZの変位を低減した原点信号Z_SIGとして出力する。コンパレータ部92は、図5(e)に示すように、信号(Z−Z)を原点位置PZにおいて信号レベルHから信号レベルLに遷移する信号を、原点信号Z_SIGとして出力する。 Next, the comparator unit 92 generates an inverted signal obtained by binarizing the signal (Z R −Z L ), and outputs the generated inverted signal as the origin signal Z_SIG. The comparator unit 92 (binarization unit) binarizes the signal (Z R −Z L ) generated by the differential circuit unit 91 based on a predetermined threshold (voltage of the correction signal). Here, as described above, the predetermined threshold value used for binarization is changed by the modulation correction unit 93 according to the correction signal generated based on the modulation signal. Therefore, the comparator unit 92 outputs the origin signal Z_SIG in which the displacement of the origin position PZ caused by the modulated light is reduced. As shown in FIG. 5E, the comparator unit 92 outputs a signal that causes the signal (Z R −Z L ) to transition from the signal level H to the signal level L at the origin position PZ as the origin signal Z_SIG.

なお、原点位置PZの近傍位置でない場合に、変調光がスケール6を透過しないため、原点検出部90は、ほとんど光を受光できない。そのため、信号(Z−Z)は、外乱などのノイズによって、所定の閾値をまたいで信号レベルが変動する場合がある。このような場合、コンパレータ部92は、例えば、図5(f)の信号S1及び信号S2のような誤った原点信号Z_SIGを出力する。そこで、エンコーダ装置1は、原点有効信号Z_VALIDに基づいて、原点位置PZの近傍位置である場合に、原点信号Z_SIGを検出する。これにより、エンコーダ装置1は、原点信号Z_SIGの誤検出を低減することができる。 Note that since the modulated light does not pass through the scale 6 when the position is not near the origin position PZ, the origin detection unit 90 can hardly receive light. Therefore, the signal level of the signal (Z R −Z L ) may fluctuate across a predetermined threshold due to noise such as disturbance. In such a case, the comparator unit 92 outputs an erroneous origin signal Z_SIG such as the signal S1 and the signal S2 in FIG. Therefore, the encoder device 1 detects the origin signal Z_SIG when it is in the vicinity of the origin position PZ based on the origin valid signal Z_VALID. Thereby, the encoder apparatus 1 can reduce the erroneous detection of the origin signal Z_SIG.

図6は、本実施形態における原点信号Z_SIGの生成動作を示す波形図である。
図6(a)は、図5(d)の信号(Z−Z)におけるスケール6の原点位置PZの近傍を拡大した波形を示している。ここで波形W0は、信号(Z−Z)を示し、波形W0aは、信号(Z−Z)の原点位置PZの近傍の部分R1における拡大波形を示している。
また、図6(b)は、図6(a)に対応した原点信号Z_SIGの波形を示している。
FIG. 6 is a waveform diagram showing an operation of generating the origin signal Z_SIG in the present embodiment.
FIG. 6A shows a waveform obtained by enlarging the vicinity of the origin position PZ of the scale 6 in the signal (Z R −Z L ) of FIG. Here, the waveform W0 indicates a signal (Z R −Z L ), and the waveform W0a indicates an enlarged waveform in a portion R1 in the vicinity of the origin position PZ of the signal (Z R −Z L ).
FIG. 6B shows the waveform of the origin signal Z_SIG corresponding to FIG.

図6(a)の波形W0に示すように、信号(Z−Z)には、上述した変調ノイズNZが含まれている(重畳されている)。なお、原点位置PZの近傍における変調ノイズ成分(ΔNZ)は、式(6)に示されるように、(Vmsinωt)である。原点位置PZの近傍における信号(Z−Z)に対するスケール6の変位Xの傾きを(dX/dV)とおくと、閾値電圧Vに近い領域R1における波形W0に示すように、(ΔX=VmsinωtdX/dX)が原点位置PZのばらつきとして現われる。 As shown in the waveform W0 in FIG. 6A, the signal (Z R −Z L ) includes (superimposes) the above-described modulation noise NZ. The modulation noise component (ΔNZ) in the vicinity of the origin position PZ is (V H msin ωt) as shown in the equation (6). When the slope of the displacement X of the scale 6 with respect to the signal (Z R −Z L ) in the vicinity of the origin position PZ is (dX / dV), as shown in the waveform W0 in the region R1 close to the threshold voltage V H , (ΔX = V H msinωtdX / dX) appears as variations in the origin position PZ.

すなわち、従来のエンコーダ装置では、変調補正部93を備えていない。そのため、このようなエンコーダ装置では、変調光を用いた場合に、図6(b)の波形W2及び波形W3に示すように、原点信号Z_SIGに、変調光によって生じる原点位置PZの変位が発生する。
これに対して、本実施形態のエンコーダ装置1は、変調補正部93によって生成された補正信号に応じて閾値電圧Vを変更する。そのため、図6(b)の波形W1に示すように、コンパレータ部92は、変調光によって生じる原点位置PZの変位を補正し、安定した原点信号Z_SIGを出力する。
That is, the conventional encoder device does not include the modulation correction unit 93. Therefore, in such an encoder device, when modulated light is used, a displacement of the origin position PZ caused by the modulated light occurs in the origin signal Z_SIG as shown by the waveform W2 and the waveform W3 in FIG. 6B. .
On the other hand, the encoder device 1 of the present embodiment changes the threshold voltage V B according to the correction signal generated by the modulation correction unit 93. Therefore, as shown by the waveform W1 in FIG. 6B, the comparator 92 corrects the displacement of the origin position PZ caused by the modulated light and outputs a stable origin signal Z_SIG.

以上のように、本実施形態のエンコーダ装置1は、スケール6が原点位置PZ(基準位置)を示す原点パターン50と位置パターン63とを有し、変調部81が位置パターン63と原点パターン50とに照射する光を変調する変調信号を生成する。内挿回路部83(位置情報検出部)は、この変調信号に基づいて変調された変調光によって位置パターン63を検出した位置情報信号に基づいて、スケール6の位置情報を検出する。原点受光部70(基準位置受光部)は、変調光によって原点パターン50を検出した検出信号(Z−Z)を出力する。原点検出部90(基準位置検出部)は、検出信号(Z−Z)に基づいて原点位置PZを検出する。さらに、原点検出部90は、光を変調することによって生じる原点位置PZの変位を補正する変調補正部93を備えている。 As described above, the encoder device 1 of the present embodiment has the origin pattern 50 and the position pattern 63 in which the scale 6 indicates the origin position PZ (reference position), and the modulation unit 81 has the position pattern 63 and the origin pattern 50. A modulation signal for modulating the light applied to the light is generated. The interpolation circuit unit 83 (position information detection unit) detects the position information of the scale 6 based on the position information signal in which the position pattern 63 is detected by the modulated light modulated based on the modulation signal. The origin light receiving unit 70 (reference position light receiving unit) outputs a detection signal (Z R −Z L ) in which the origin pattern 50 is detected by the modulated light. The origin detection unit 90 (reference position detection unit) detects the origin position PZ based on the detection signal (Z R −Z L ). Further, the origin detection unit 90 includes a modulation correction unit 93 that corrects the displacement of the origin position PZ caused by modulating light.

これにより、本実施形態によるエンコーダ装置1は、変調補正部93によって原点位置PZの変位を補正した原点信号Z_SIGを出力する。なお、原点信号Z_SIGは、原点位置PZを示す信号である。すなわち、変調補正部93は、原点信号Z_SIGの変調ノイズによる影響を低減することができる。そのため、本実施形態によるエンコーダ装置1は、原点位置PZを高精度に検出することができる。   Thereby, the encoder device 1 according to the present embodiment outputs the origin signal Z_SIG in which the modulation correction unit 93 corrects the displacement of the origin position PZ. The origin signal Z_SIG is a signal indicating the origin position PZ. That is, the modulation correction unit 93 can reduce the influence of the modulation noise of the origin signal Z_SIG. Therefore, the encoder device 1 according to the present embodiment can detect the origin position PZ with high accuracy.

また、本実施形態では、変調補正部93は、変調部81が生成する変調信号に基づく光の光量変化によって生じる原点位置PZの変位を補正する。
これにより、本実施形態によるエンコーダ装置1は、変調信号に基づく光の光量変化によって生じる原点位置PZの変位を補正するので、原点位置PZを高精度に検出することができる。
In the present embodiment, the modulation correction unit 93 corrects the displacement of the origin position PZ caused by the change in the amount of light based on the modulation signal generated by the modulation unit 81.
As a result, the encoder device 1 according to the present embodiment corrects the displacement of the origin position PZ caused by the change in the amount of light based on the modulation signal, so that the origin position PZ can be detected with high accuracy.

また、本実施形態では、変調補正部93は、変調部81が生成した変調信号に基づいて補正信号を生成し、生成した補正信号に基づいて、光を変調することによって生じる原点位置PZの変位を補正する。つまり、変調補正部93は、変調部81が生成した変調信号をもとに生成した補正信号に基づいて、原点位置PZの変位を補正する。
変調部81が生成した変調信号と変調ノイズとは、変調光の光量に応じて変動(変化)する。例えば、変調部81が生成した変調信号は、変調ノイズに同期して変動(変化)しているので、本実施形態によるエンコーダ装置1は、変調信号に基づいて(変調信号をもとに)、原点位置PZの変位を補正することができる。この場合、変調部81が生成した変調信号を利用できるため、本実施形態によるエンコーダ装置1は、簡易な構成により原点位置PZを高精度に検出することができる。
In the present embodiment, the modulation correction unit 93 generates a correction signal based on the modulation signal generated by the modulation unit 81, and the displacement of the origin position PZ caused by modulating light based on the generated correction signal. Correct. That is, the modulation correction unit 93 corrects the displacement of the origin position PZ based on the correction signal generated based on the modulation signal generated by the modulation unit 81.
The modulation signal and modulation noise generated by the modulation unit 81 fluctuate (change) according to the amount of modulated light. For example, since the modulation signal generated by the modulation unit 81 fluctuates (changes) in synchronization with the modulation noise, the encoder device 1 according to the present embodiment performs the following based on the modulation signal (based on the modulation signal): The displacement of the origin position PZ can be corrected. In this case, since the modulation signal generated by the modulation unit 81 can be used, the encoder device 1 according to the present embodiment can detect the origin position PZ with high accuracy with a simple configuration.

また、本実施形態では、原点検出部90は、検出信号(第1信号Z及び第2信号Z)に基づいて生成された原点位置PZを示す信号(Z−Z)を、所定の閾値に基づいて二値化するコンパレータ部92(二値化部)を備える。変調補正部93は、補正信号に応じて、所定の閾値を変更する。
この場合、変調補正部93がコンパレータ部92(二値化部)の所定の閾値を変更する簡易な構成により、原点位置PZの変位を補正することができる。よって、本実施形態によるエンコーダ装置1は、簡易な構成により原点位置PZを高精度に検出することができる。
In the present embodiment, the origin detection unit 90 outputs a signal (Z R −Z L ) indicating the origin position PZ generated based on the detection signals (first signal Z L and second signal Z R ) as a predetermined value. Comparator unit 92 (binarization unit) that binarizes based on the threshold value. The modulation correction unit 93 changes a predetermined threshold according to the correction signal.
In this case, the displacement of the origin position PZ can be corrected with a simple configuration in which the modulation correction unit 93 changes the predetermined threshold value of the comparator unit 92 (binarization unit). Therefore, the encoder device 1 according to the present embodiment can detect the origin position PZ with high accuracy with a simple configuration.

また、本実施形態では、原点受光部70は、原点位置PZに対して互いに異なる信号レベルに遷移する信号である第1信号Z及び第2信号Zを検出信号として出力する。原点検出部90は、第1信号Z及び第2信号Zの差分によって、原点位置PZを示す信号(Z−Z)を生成する差動回路部91を備える。
これにより、原点検出部90は、第1信号Z及び第2信号Zの差分により原点信号Z_SIGを生成するため、正確な原点位置PZを検出することができる。
Further, in the present embodiment, the origin light-receiving unit 70 outputs the first signal Z L and the second signal Z R is a signal that transitions to a different signal level from each other with respect to the origin position PZ as a detection signal. Origin detection unit 90 includes the difference between the first signal Z L and the second signal Z R, the differential circuit section 91 that generates a signal (Z R -Z L) indicating the origin position PZ.
Thus, origin detection unit 90, the difference between the first signal Z L and the second signal Z R for generating an origin signal Z_SIG, it is possible to accurately detect the origin position PZ.

また、本実施形態では、変調部81が生成する変調信号は、位置パターン63と原点パターン50とに照射する光の波長を変調させる信号である。また、光の波長を変調させることにより、変調部81が生成する変調信号は、位置パターン63と原点パターン50とに照射する光の光量を変調する。すなわち、変調部81が生成する変調信号は、位置パターン63と原点パターン50とに照射する光(変調光)の波長を変調させる信号である。
これにより、波長変調の手法を用いたスケール6の位置検出が可能になる。そのため、本実施形態によるエンコーダ装置1は、高精度な波長変調型のエンコーダにおいても、原点位置PZを高精度に検出することができる。
In the present embodiment, the modulation signal generated by the modulation unit 81 is a signal that modulates the wavelength of the light irradiated to the position pattern 63 and the origin pattern 50. Also, by modulating the wavelength of light, the modulation signal generated by the modulation unit 81 modulates the amount of light irradiated to the position pattern 63 and the origin pattern 50. That is, the modulation signal generated by the modulation unit 81 is a signal that modulates the wavelength of the light (modulated light) applied to the position pattern 63 and the origin pattern 50.
As a result, the position of the scale 6 can be detected using a wavelength modulation technique. Therefore, the encoder apparatus 1 according to the present embodiment can detect the origin position PZ with high accuracy even in a highly accurate wavelength modulation type encoder.

また、本実施形態では、抵抗R14の抵抗値R14、抵抗R15の抵抗値R15、及び変調信号の振幅Vは、式(8)の関係を満たすように設定されている。すなわち、抵抗R14の抵抗値R14、抵抗R15の抵抗値R15、及び変調信号の振幅Vは、原点位置PZの近傍における電圧Vの変動(変化)が信号(Z−Z)に含まれ変調ノイズと等しくなるように設定されている。
これにより、原点検出部90は、正確な原点位置PZを検出することができる。
In the present embodiment, the resistance value R 14 of the resistor R 14 , the resistance value R 15 of the resistor R 15 , and the amplitude V S of the modulation signal are set so as to satisfy the relationship of Expression (8). That is, the resistance value R 14 of the resistor R 14 , the resistance value R 15 of the resistor R 15 , and the amplitude V S of the modulation signal are obtained by changing (changing) the voltage V B near the origin position PZ as a signal (Z R −Z L ). And is set to be equal to the modulation noise.
Thereby, the origin detection unit 90 can detect an accurate origin position PZ.

[第2の実施形態]
次に、第2の実施形態によるエンコーダ装置1aについて説明する。
本実施形態では、エンコーダ装置1aが、受光部7によって検出された信号に基づいて、光の波長を変調することによって生じる原点位置PZの変位を補正する一実施形態について説明する。
本実施形態において、光源部2、コリメータレンズ3、光学系4、インデックス格子5、スケール6、及び受光部7の構成は、図1及び図2に示される第1の実施形態と同様である。
[Second Embodiment]
Next, an encoder device 1a according to the second embodiment will be described.
In the present embodiment, an embodiment in which the encoder device 1a corrects the displacement of the origin position PZ caused by modulating the wavelength of light based on the signal detected by the light receiving unit 7 will be described.
In the present embodiment, the configurations of the light source unit 2, the collimator lens 3, the optical system 4, the index grating 5, the scale 6, and the light receiving unit 7 are the same as those in the first embodiment shown in FIGS.

図7は、本実施形態におけるエンコーダ装置1aを示す概略ブロック図である。
図7において、図1から図3と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。なお、図7において、原点検出部90aの構成が図3に示される第1の実施形態におけるエンコーダ装置1と異なり、他の構成は、エンコーダ装置1と同様である。
FIG. 7 is a schematic block diagram showing the encoder device 1a in the present embodiment.
7, the same components as those in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. In FIG. 7, the configuration of the origin detection unit 90 a is different from the encoder device 1 in the first embodiment shown in FIG. 3, and the other configuration is the same as the encoder device 1.

図7において、信号処理部8aは、変調部81、ドライブ部82、内挿回路部83、及び原点検出部90aを備えている。
原点検出部90aには、第1の実施形態における原点検出部90と異なり、変調部81から出力された変調信号が接続されていない。
In FIG. 7, the signal processing unit 8a includes a modulation unit 81, a drive unit 82, an interpolation circuit unit 83, and an origin detection unit 90a.
Unlike the origin detection unit 90 in the first embodiment, the origin detection unit 90a is not connected to the modulation signal output from the modulation unit 81.

図8は、本実施形態における原点検出部90aを示す概略ブロック図である。
図8において、原点検出部90aは、差動回路部91、コンパレータ部(92、95)、変調補正部93a、及び加算回路部94を備えている。なお、本実施形態による原点検出部90aは、受光部7の原点受光部70から出力される検出信号(第1信号Z及び第2信号Z)に基づいて、コンパレータ部92の基準電圧である閾値電圧を変更する一形態について説明する。ここでは、一例として、変調補正部93aは、加算回路部94が出力する信号(−(Z+Z))に基づいて、コンパレータ部92の基準電圧である閾値電圧を変更する。
また、図8において、図4と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
FIG. 8 is a schematic block diagram showing the origin detection unit 90a in the present embodiment.
In FIG. 8, the origin detection unit 90 a includes a differential circuit unit 91, a comparator unit (92, 95), a modulation correction unit 93 a, and an addition circuit unit 94. Incidentally, origin detection unit 90a according to the present embodiment, on the basis of the detection signal output from the origin light-receiving portion 70 of the light receiving portion 7 (the first signal Z L and the second signal Z R), the reference voltage of the comparator unit 92 An embodiment for changing a certain threshold voltage will be described. Here, as an example, the modulation correction unit 93a changes the threshold voltage, which is the reference voltage of the comparator unit 92, based on the signal (− (Z L + Z R )) output from the addition circuit unit 94.
In FIG. 8, the same components as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

変調補正部93a(補正部)は、例えば、コンデンサC1、抵抗(R14、R14a、R15)、及びオペアンプ86を有する反転増幅回路である。変調補正部93aは、光を変調することによって生じる原点位置PZの変位を補正する。本実施形態では、変調補正部93aは、加算回路部94から出力された信号(−(Z+Z))を反転増幅して補正信号を生成し、生成した補正信号をコンパレータ部92の閾値電圧(所定の閾値)として供給する。つまり、変調補正部93aは、生成した補正信号に応じて、コンパレータ部92の閾値を変更する。これにより、変調補正部93aは、原点位置PZの変位を補正する。例えば、変調補正部93aは、検出信号(第1信号Z及び第2信号Z)をもとに生成した補正信号に基づいて、原点位置PZの変位を補正する。つまり、変調補正部93aは、変調光によって(変調光を受光して)検出された信号をもとに生成した補正信号に基づいて、原点位置PZの変位を補正する。なお、この原点位置PZの変位は、光を変調することによって(変調光によって)生じる変位であり、上述した変調ノイズによって発生する変位である。 The modulation correction unit 93a (correction unit) is, for example, an inverting amplifier circuit including a capacitor C1, resistors (R14, R14a, R15), and an operational amplifier 86. The modulation correction unit 93a corrects the displacement of the origin position PZ caused by modulating light. In the present embodiment, the modulation correction unit 93 a inverts and amplifies the signal (− (Z L + Z R )) output from the addition circuit unit 94 to generate a correction signal, and the generated correction signal is used as a threshold value of the comparator unit 92. Supply as voltage (predetermined threshold). That is, the modulation correction unit 93a changes the threshold value of the comparator unit 92 according to the generated correction signal. Thereby, the modulation correction unit 93a corrects the displacement of the origin position PZ. For example, the modulation correction unit 93a is a detection signal (first signal Z L and the second signal Z R) based on the correction signal generated based on, for correcting the displacement of the origin position PZ. That is, the modulation correction unit 93a corrects the displacement of the origin position PZ based on the correction signal generated based on the signal detected by the modulated light (by receiving the modulated light). The displacement of the origin position PZ is a displacement caused by modulating light (by modulated light), and is a displacement caused by the above-described modulation noise.

抵抗R14は、コンデンサC1の一端(ノードC)とオペアンプ86の反転入力端子(−)との間に接続され、抵抗R15は、オペアンプ86の出力端子とオペアンプ86の反転入力端子(−)との間に接続され、オペアンプ86に負帰還をかけている。なお、抵抗R14及び抵抗R15の抵抗値(R14、R15)は、原点位置PZの変位を補正するように、所定の値に設定されている。本実施形態における抵抗値R14及び抵抗値R15の詳細については、後述する。
コンデンサC1は、一端が抵抗R14の一端に、他端が加算回路部94の出力信号線に接続されている。コンデンサC1と抵抗R14の接続点はR14aを介して接地されている。コンデンサC1とR14aとは、低周波カットフィルター回路を形成し、加算回路部94の出力である信号(−(Z+Z))に含まれる直流成分をカットし、交流成分をオペアンプ86の反転入力端子(−)に供給する。すなわち、オペアンプ86の反転入力端子(−)と信号(−(Z+Z))に含まれる変調ノイズ成分を抽出し、オペアンプ86に供給するように機能する。
The resistor R14 is connected between one end (node C) of the capacitor C1 and the inverting input terminal (−) of the operational amplifier 86, and the resistor R15 is connected between the output terminal of the operational amplifier 86 and the inverting input terminal (−) of the operational amplifier 86. Connected between them, negative feedback is applied to the operational amplifier 86. Note that the resistance values (R 14 , R 15 ) of the resistors R14 and R15 are set to predetermined values so as to correct the displacement of the origin position PZ. Details of the resistance value R 14 and the resistance value R 15 in the present embodiment will be described later.
One end of the capacitor C <b> 1 is connected to one end of the resistor R <b> 14, and the other end is connected to the output signal line of the adder circuit unit 94. The connection point between the capacitor C1 and the resistor R14 is grounded via R14a. Capacitors C1 and R14a form a low-frequency cut filter circuit, cut the DC component included in the signal (− (Z L + Z R )) that is the output of the adder circuit unit 94, and invert the AC component to the operational amplifier 86. Supply to the input terminal (-). That is, it functions to extract a modulation noise component contained in the inverting input terminal (−) of the operational amplifier 86 and the signal (− (Z L + Z R )) and supply it to the operational amplifier 86.

次に、抵抗R14及び抵抗R15の抵抗値について説明する。
加算回路部94の出力信号(−(Z+Z))は、下記の式(9)で示される。
Next, resistance values of the resistor R14 and the resistor R15 will be described.
The output signal (− (Z L + Z R )) of the adding circuit unit 94 is expressed by the following equation (9).

Figure 0005948759
Figure 0005948759

原点位置PZの近傍では、信号(−(Z+Z))が一定値であることを考慮し、この一定値を電圧Vとおく。さらにコンデンサC1とR14aとによって直流成分をカットすることによって、ノードVにおける電圧Vは下記の式(10)で示される。
なお、ここでコンデンサC1の静電容量Cと抵抗R14aの抵抗値R14aとからなる低周波カット周波数fは(1/(2πR14a))で決定され、コンデンサC1の静電容量Cと抵抗R14aの抵抗値R14aとは、信号(−(Z+Z))の直流成分をカットするが、変調角周波数ωは十分に通過するように定められている。
Considering that the signal (− (Z L + Z R )) is a constant value in the vicinity of the origin position PZ, this constant value is set as the voltage V d . Further, by cutting the DC component by the capacitors C1 and R14a, the voltage V C at the node V is expressed by the following equation (10).
Here, the low frequency cut frequency f comprising a resistance R 14a of the capacitance C 1 and the resistor R14a of the capacitor C1 is determined by (1 / (2πR 14a C 1 )), the electrostatic capacitance C of the capacitor C1 1 and the resistance value R 14a of the resistor R14a are set such that the DC component of the signal (− (Z L + Z R )) is cut, but the modulation angular frequency ω passes sufficiently.

Figure 0005948759
Figure 0005948759

さらに、上述の式(8)のVを(−Vm)と置き換えることによって、下記の式(11)の関係式が得られる。 Furthermore, by replacing V S of the aforementioned formula (8) and (-Vm), the relational expression of the following equation (11) is obtained.

Figure 0005948759
Figure 0005948759

このように、本実施形態では、式(8)の代わりに、式(11)を満たすように、抵抗値R14及び抵抗値R15が設定される。すなわち、第1の実施形態と同様に、抵抗値R14及び抵抗値R15は、原点位置PZの近傍における電圧Vの変動(変化)が信号(Z−Z)に含まれ変調ノイズと等しくなるように設定される。つまり、変調補正部93aは、信号(Z−Z)に含まれ変調ノイズを打ち消すように、コンパレータ部92の閾値を変更する補正信号を生成する。 Thus, in this embodiment, the resistance value R 14 and the resistance value R 15 are set so as to satisfy the equation (11) instead of the equation (8). That is, as in the first embodiment, the resistance value R 14 and the resistance value R 15 are such that the fluctuation (change) of the voltage V B in the vicinity of the origin position PZ is included in the signal (Z R −Z L ) and the modulation noise. Is set to be equal to That is, the modulation correction unit 93a generates a correction signal that changes the threshold value of the comparator unit 92 so as to cancel the modulation noise included in the signal (Z R −Z L ).

次に、本実施形態におけるエンコーダ装置1aの原点位置PZの検出動作について説明する。
エンコーダ装置1aにおける原点有効信号Z_VALIDを生成する動作は、第1の実施形態におけるエンコーダ装置1と同様である。また、エンコーダ装置1aにおける原点信号Z_SIGを生成する動作は、上述の変調補正部93aの動作を除いて、第1の実施形態におけるエンコーダ装置1と同様である。
変調補正部93aは、上述したように、検出信号(第1信号Z及び第2信号Z)に基づいて補正信号を生成し、生成した補正信号に基づいて、コンパレータ部92の二値化に使用される閾値を変更する補正信号を生成する。
Next, the detection operation of the origin position PZ of the encoder device 1a in the present embodiment will be described.
The operation of generating the origin valid signal Z_VALID in the encoder device 1a is the same as that of the encoder device 1 in the first embodiment. The operation of generating the origin signal Z_SIG in the encoder device 1a is the same as that of the encoder device 1 in the first embodiment except for the operation of the modulation correction unit 93a.
Modulation correction unit 93a, as described above, to generate a correction signal based on a detection signal (first signal Z L and the second signal Z R), on the basis of the generated correction signal, binarization of the comparator unit 92 A correction signal for changing the threshold value used in the above is generated.

以上のように、本実施形態によるエンコーダ装置1aは、光を変調することによって生じる原点位置PZの変位を補正する変調補正部93aを備えている。これにより、本実施形態によるエンコーダ装置1aは、変調補正部93aによって原点位置PZの変位を補正した原点信号Z_SIGを出力する。つまり、変調補正部93は、原点信号Z_SIGの変調ノイズによる影響を低減することができる。そのため、本実施形態によるエンコーダ装置1aは、原点位置PZを高精度に検出することができる。   As described above, the encoder device 1a according to the present embodiment includes the modulation correction unit 93a that corrects the displacement of the origin position PZ caused by modulating light. Thereby, the encoder device 1a according to the present embodiment outputs the origin signal Z_SIG in which the displacement of the origin position PZ is corrected by the modulation correction unit 93a. That is, the modulation correction unit 93 can reduce the influence of the modulation noise of the origin signal Z_SIG. Therefore, the encoder device 1a according to the present embodiment can detect the origin position PZ with high accuracy.

また、本実施形態では、変調補正部93aは、変調部81が変調した変調光を受光部7が受光して検出した信号をもとに生成した補正信号に基づいて、原点位置PZの変位を補正する。つまり、変調補正部93aは、検出信号(第1信号Z及び第2信号Z)をもとに生成した補正信号に基づいて、原点位置PZの変位を補正する。
受光部7の原点受光部70が検出した検出信号(第1信号Z及び第2信号Z)と変調ノイズとは、変調光の光量に応じて変動(変化)する。つまり、この検出信号(第1信号Z及び第2信号Z)は、同期して変動(変化)しているので、本実施形態によるエンコーダ装置1は、変調信号に基づいて(変調信号をもとに)、原点位置PZの変位を補正することができる。この場合、変調部81が生成した変調信号を利用できるため、本実施形態によるエンコーダ装置1は、簡易な構成により原点位置PZを高精度に検出することができる。
In the present embodiment, the modulation correction unit 93a changes the displacement of the origin position PZ based on a correction signal generated based on a signal detected by the light receiving unit 7 receiving the modulated light modulated by the modulation unit 81. to correct. In other words, the modulation correction unit 93a is a detection signal (first signal Z L and the second signal Z R) based on the correction signal generated based on, for correcting the displacement of the origin position PZ.
Detection signal origin light-receiving section 70 of the light receiving portion 7 has been detected (the first signal Z L and the second signal Z R) and the modulation noise varies (changes) according to the amount of modulated light. That is, the detection signal (first signal Z L and the second signal Z R), because synchronization with fluctuating (change), the encoder device 1 according to this embodiment, based on a modulation signal (modulated signal Based on this, the displacement of the origin position PZ can be corrected. In this case, since the modulation signal generated by the modulation unit 81 can be used, the encoder device 1 according to the present embodiment can detect the origin position PZ with high accuracy with a simple configuration.

[第3の実施形態]
次に、上記の各実施形態におけるエンコーダ装置1(1a)を駆動装置に適用した場合の一実施形態について説明する。
図9は、本実施形態における駆動装置100の構成を示す概略ブロック図である。
本実施形態は、上記の各実施形態におけるエンコーダ装置1(1a)を使用して、移動体を駆動する駆動装置100である。なお、本実施形態では、移動体の一例としてステージ10を駆動するステージ装置について説明する。
[Third Embodiment]
Next, an embodiment in which the encoder device 1 (1a) in each of the above embodiments is applied to a drive device will be described.
FIG. 9 is a schematic block diagram showing the configuration of the driving apparatus 100 in the present embodiment.
The present embodiment is a drive device 100 that drives a moving body using the encoder device 1 (1a) in each of the above embodiments. In the present embodiment, a stage apparatus that drives the stage 10 as an example of a moving body will be described.

図9において、ステージ装置である駆動装置100(装置)は、エンコーダ装置1(1a)、ステージ10、駆動部11及び制御部12を備えている。この図において、図1と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
エンコーダ装置1(1a)は、スケール6、検出ヘッド部9、及び信号処理部8を備えている。
In FIG. 9, a drive device 100 (device) that is a stage device includes an encoder device 1 (1a), a stage 10, a drive unit 11, and a control unit 12. In this figure, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
The encoder device 1 (1a) includes a scale 6, a detection head unit 9, and a signal processing unit 8.

ステージ10(移動体)は、例えば、スケール6又は検出ヘッド部9と固定されており、駆動部11によって駆動(移動)される。すなわち、ステージ10は、スケール6又は検出ヘッド部9に接続されている。
駆動部11は、ステージ10をスケール6における位置検出方向に相対的に駆動する。
制御部12は、制御信号線L1を介してエンコーダ装置1(1a)の信号処理部8と接続されている。この制御信号線L1を介して、エンコーダ装置1(1a)は、上述した位置情報、原点信号Z_SIG、及び原点有効信号Z_VALIDを制御部12に供給する。
また、制御部12は、制御信号線L2を介して駆動部11と接続されている。制御部12は、この制御信号線L2を介して駆動部11を制御する。
For example, the stage 10 (moving body) is fixed to the scale 6 or the detection head unit 9 and is driven (moved) by the driving unit 11. That is, the stage 10 is connected to the scale 6 or the detection head unit 9.
The drive unit 11 relatively drives the stage 10 in the position detection direction on the scale 6.
The control unit 12 is connected to the signal processing unit 8 of the encoder device 1 (1a) via the control signal line L1. The encoder device 1 (1a) supplies the position information, the origin signal Z_SIG, and the origin valid signal Z_VALID described above to the control unit 12 via the control signal line L1.
The control unit 12 is connected to the drive unit 11 via the control signal line L2. The control unit 12 controls the drive unit 11 via the control signal line L2.

制御部12は、エンコーダ装置1(1a)から供給されたステージ10の位置情報及び原点位置PZに基づいて、駆動部11を制御する。
制御部12は、原点有効信号Z_VALIDに基づいて、ステージ10の位置が原点位置PZの近傍であるか否かを判定し、原点位置PZの近傍であると判定した場合に、原点信号Z_SIGに基づいて原点位置PZを検出する。
The control unit 12 controls the drive unit 11 based on the position information of the stage 10 and the origin position PZ supplied from the encoder device 1 (1a).
Based on the origin valid signal Z_VALID, the control unit 12 determines whether or not the position of the stage 10 is in the vicinity of the origin position PZ, and determines that the position is in the vicinity of the origin position PZ, based on the origin signal Z_SIG. The origin position PZ is detected.

以上のように、本実施形態における駆動装置100は、エンコーダ装置1(1a)と、スケール6又は検出ヘッド部9に接続されているステージ10とを備えている。
エンコーダ装置1(1a)が、原点位置PZを高精度に検出することができるため、本実施形態における駆動装置100は、原点位置PZを高精度に検出することができる。これにより、本実施形態における駆動装置100は、高精度にステージ10の位置を制御することができる。
As described above, the driving device 100 according to the present embodiment includes the encoder device 1 (1a) and the stage 10 connected to the scale 6 or the detection head unit 9.
Since the encoder device 1 (1a) can detect the origin position PZ with high accuracy, the drive device 100 according to the present embodiment can detect the origin position PZ with high accuracy. Thereby, the drive device 100 in the present embodiment can control the position of the stage 10 with high accuracy.

なお、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
上記の各実施形態では、変調補正部93(93a)は、コンパレータ部92の閾値を変更して原点位置PZの変位を補正する形態を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図10に示される原点検出部90bの変調補正部93bは、コンパレータ部92の閾値を変更する代わりに、抵抗R16〜R19、及びオペアンプ89を有する差動回路部96を備えている。この場合、変調補正部93bは、差動回路部91から出力された原点位置PZを示す信号(Z−Z)に含まれる変調ノイズを、オペアンプ86の出力である補正信号に基づいてオフセットして補正する。すなわち、変調補正部93bは、検出信号(第1信号Z及び第2信号Z)に基づいて生成された基準位置を示す信号(Z−Z)を、補正信号に基づいて補正する。これにより、変調補正部93bは、上記の各実施形態と同様の効果を奏する。
The present invention is not limited to the above embodiments, and can be modified without departing from the spirit of the present invention.
In each of the above embodiments, the modulation correction unit 93 (93a) has been described as changing the threshold value of the comparator unit 92 to correct the displacement of the origin position PZ. However, the present invention is not limited to this. For example, the modulation correction unit 93b of the origin detection unit 90b shown in FIG. 10 includes a differential circuit unit 96 having resistors R16 to R19 and an operational amplifier 89 instead of changing the threshold value of the comparator unit 92. In this case, the modulation correction unit 93 b offsets the modulation noise included in the signal (Z R −Z L ) indicating the origin position PZ output from the differential circuit unit 91 based on the correction signal output from the operational amplifier 86. To correct. That is, the modulation correction unit 93b corrects the signal (Z R −Z L ) indicating the reference position generated based on the detection signals (first signal Z L and second signal Z R ) based on the correction signal. . Thereby, the modulation | alteration correction | amendment part 93b has an effect similar to said each embodiment.

また、上記の各実施形態において、変調部81は、波長を変調することにより光源部2の光量も変調される形態を説明したが、光量のみを変調する形態でもよい。
また、上記の各実施形態において、変調光によって(変調光を受光して)検出された信号の一例として検出信号(第1信号Z及び第2信号Z)を用いる形態を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、変調補正部93aは、受光部7の主信号受光部73が検出した信号に基づいて原点位置PZの変位を補正する形態でもよいし、補正用の受光部を別途備える形態でもよい。
Further, in each of the embodiments described above, the modulation unit 81 has been described in the form in which the light amount of the light source unit 2 is also modulated by modulating the wavelength. However, the modulation unit 81 may be configured to modulate only the light amount.
Further, in each of the embodiments described above, the mode in which the detection signals (the first signal Z L and the second signal Z R ) are used as an example of the signal detected by the modulated light (by receiving the modulated light) has been described. It is not limited to this. For example, the modulation correction unit 93a may be configured to correct the displacement of the origin position PZ based on the signal detected by the main signal light receiving unit 73 of the light receiving unit 7, or may be configured to include a light receiving unit for correction.

また、上記の各実施形態において、検出ヘッド部9は、信号処理部8を含まない形態を説明したが、信号処理部8を含む形態でもよい。
また、上記の各実施形態において、スケール6がリニアスケールである形態について説明したが、円盤型や扇型のスケール6を用いてロータリー式のエンコーダに適用する形態でもよい。また、上記の各実施形態は、反射型のエンコーダに適用する形態でもよいし、透過型のエンコーダに適用する形態でもよい。
また、上記の各実施形態において、検出ヘッド部9が固定され、スケール6が変位方向に移動する形態を説明したが、スケール6が固定され、ヘッド部9が変位方向に移動する形態でもよい。
In each of the above embodiments, the detection head unit 9 has been described as not including the signal processing unit 8. However, the detection head unit 9 may include the signal processing unit 8.
In each of the above embodiments, the scale 6 is a linear scale. However, the scale 6 may be applied to a rotary encoder using a disk-type or fan-shaped scale 6. Each of the above embodiments may be applied to a reflective encoder or may be applied to a transmissive encoder.
In each of the above embodiments, the detection head unit 9 is fixed and the scale 6 moves in the displacement direction. However, the scale 6 may be fixed and the head unit 9 may move in the displacement direction.

また、上記の第3の実施例において、ステージ10を移動方向(一方向)に駆動する駆動装置100にエンコーダ装置1(1a)を適用する形態を説明したが、この形態に限定されるものではない。例えば、XY移動ステージ、3次元計測装置、モータ装置、工作機械、精密機械、半導体のチップマウンタ、ステッパ装置などの装置に適用してもよい。   In the third embodiment, the embodiment in which the encoder device 1 (1a) is applied to the driving device 100 that drives the stage 10 in the moving direction (one direction) has been described. However, the present invention is not limited to this embodiment. Absent. For example, the present invention may be applied to devices such as an XY moving stage, a three-dimensional measuring device, a motor device, a machine tool, a precision machine, a semiconductor chip mounter, and a stepper device.

1、1a…エンコーダ装置、6…スケール、9…検出ヘッド部、10…ステージ、60…原点パターン、63…位置パターン、70…原点受光部、81…変調部、83…内挿回路部、90,90a,90b…原点検出部、91…差動回路部、92…コンパレータ部、93,93a,93b…変調補正部、100…駆動装置   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1a ... Encoder apparatus, 6 ... Scale, 9 ... Detection head part, 10 ... Stage, 60 ... Origin pattern, 63 ... Position pattern, 70 ... Origin light-receiving part, 81 ... Modulation part, 83 ... Interpolation circuit part, 90 , 90a, 90b ... origin detection unit, 91 ... differential circuit unit, 92 ... comparator unit, 93, 93a, 93b ... modulation correction unit, 100 ... driving device

Claims (10)

基準位置を示す基準位置パターンと位置情報パターンとを有するスケールと、
前記スケールに光を照射する光源と、
前記光を変調させる変調信号を生成する変調部と、
前記変調信号に基づいて変調された変調光によって前記位置情報パターンを検出した位置情報信号に基づいて、前記スケールの位置情報を検出する位置情報検出部と、
前記変調光によって前記基準位置パターンを検出した検出信号を出力する基準位置受光部と、
前記検出信号に基づいて、前記基準位置を検出する基準位置検出部と、
を備え、
前記基準位置検出部は、
前記検出信号に基づいて生成された前記基準位置を示す信号を、所定の閾値に基づいて二値化する二値化部と、
前記変調信号をもとに生成した補正信号に基づいて、前記閾値を変更し、前記光を変調することによって生じる前記基準位置の変位を補正する補正部と、
を備えることを特徴とするエンコーダ装置。
A scale having a reference position pattern indicating a reference position and a position information pattern;
A light source for irradiating the scale with light;
A modulation unit for generating a modulation signal for modulating the light;
A position information detection unit that detects position information of the scale based on a position information signal in which the position information pattern is detected by modulated light modulated based on the modulation signal;
A reference position light receiving unit that outputs a detection signal obtained by detecting the reference position pattern by the modulated light; and
A reference position detector for detecting the reference position based on the detection signal;
With
The reference position detector is
A binarization unit that binarizes a signal indicating the reference position generated based on the detection signal based on a predetermined threshold;
Based on a correction signal generated based on the modulation signal, a correction unit that changes the threshold and corrects the displacement of the reference position caused by modulating the light;
An encoder device comprising:
基準位置を示す基準位置パターンと位置情報パターンとを有するスケールと、
前記スケールに光を照射する光源と、
前記光を変調させる変調信号を生成する変調部と、
前記変調信号に基づいて変調された変調光のうち前記位置情報パターンを介した第一の光を受光し位置情報信号を出力する主信号受光部と、
前記変調部から供給された変調信号と前記位置情報信号とに基づいて前記スケールの位置情報を検出する位置情報検出部と、
前記変調光のうち前記基準位置パターンを介した第二の光を受光し、検出信号を出力する基準位置受光部と、
前記検出信号に基づいて、前記基準位置を検出する基準位置検出部と、
を備え、
前記基準位置検出部は、前記検出信号に基づいて生成された前記基準位置を示す信号を二値化するにあたり用いる所定の閾値を、前記変調信号をもとに生成した補正信号に基づいて変更し、前記光を変調することによって生じる前記基準位置の変位を補正する補正部を備える
ことを特徴とするエンコーダ装置。
A scale having a reference position pattern indicating a reference position and a position information pattern;
A light source for irradiating the scale with light;
A modulation unit for generating a modulation signal for modulating the light;
A main signal light receiving unit that receives first light via the position information pattern among modulated light modulated based on the modulation signal, and outputs a position information signal;
A position information detection unit that detects position information of the scale based on the modulation signal and the position information signal supplied from the modulation unit;
A reference position light receiving unit that receives the second light through the reference position pattern of the modulated light and outputs a detection signal;
A reference position detector for detecting the reference position based on the detection signal;
With
The reference position detection unit changes a predetermined threshold used for binarizing a signal indicating the reference position generated based on the detection signal based on a correction signal generated based on the modulation signal. the encoder apparatus further comprising a correcting unit for correcting the displacement of the reference position caused by modulating the light.
前記補正部は、前記変調信号に基づく前記光の光量変化によって生じる前記基準位置の変位を補正する
ことを特徴とする請求項2に記載のエンコーダ装置。
The encoder device according to claim 2, wherein the correction unit corrects a displacement of the reference position caused by a light amount change of the light based on the modulation signal.
前記補正部は、
前記変調光によって検出された信号をもとに生成した補正信号に基づいて、前記基準位置の変位を補正する
ことを特徴とする請求項1から請求項のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
The correction unit is
The encoder apparatus according to any one of claims 1 to 3 , wherein a displacement of the reference position is corrected based on a correction signal generated based on a signal detected by the modulated light. .
前記基準位置検出部は、
前記検出信号に基づいて生成された前記基準位置を示す信号を、前記閾値に基づいて二値化する二値化部を備え、
前記補正部は、
前記補正信号に応じて、前記閾値を変更する
ことを特徴とする請求項に記載のエンコーダ装置。
The reference position detector is
A signal indicative of the reference position that is generated based on the detection signal, comprises a binarization unit for binarizing based on said threshold value,
The correction unit is
The encoder apparatus according to claim 3 , wherein the threshold value is changed according to the correction signal.
前記補正部は、
前記検出信号に基づいて生成された前記基準位置を示す信号を、前記補正信号に基づいて補正する
ことを特徴とする請求項又は請求項に記載のエンコーダ装置。
The correction unit is
The encoder apparatus according to claim 3 or 4 , wherein a signal indicating the reference position generated based on the detection signal is corrected based on the correction signal.
前記基準位置受光部は、
前記基準位置に対して互いに異なる信号レベルに遷移する信号である第1信号及び第2信号を前記検出信号として出力し、
前記基準位置検出部は、
前記第1信号及び前記第2信号の差分によって、前記基準位置を示す信号を生成する差動回路部を備える
ことを特徴とする請求項1から請求項のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
The reference position light receiving unit is
A first signal and a second signal, which are signals that transition to different signal levels with respect to the reference position, are output as the detection signal;
The reference position detector is
The encoder apparatus according to any one of claims 1 to 6 , further comprising a differential circuit unit that generates a signal indicating the reference position based on a difference between the first signal and the second signal. .
前記変調信号は、
前記位置情報パターンと前記基準位置パターンとに照射する前記光の光量を変調させる信号である
ことを特徴とする請求項1から請求項のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
The modulated signal is
The encoder apparatus according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the signal for modulating the light intensity of the light provided to said position information pattern and the reference position patterns.
前記変調信号は、
前記位置情報パターンと前記基準位置パターンとに照射する前記光の波長を変調させる信号である
ことを特徴とする請求項1から請求項のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
The modulated signal is
The encoder device according to any one of claims 1 to 8 , wherein the encoder device is a signal that modulates a wavelength of the light applied to the position information pattern and the reference position pattern.
請求項1から請求項のいずれか一項に記載のエンコーダ装置と、
前記スケール又は前記エンコーダ装置の検出ヘッドに接続された移動体と、
を備えることを特徴とする装置。
The encoder device according to any one of claims 1 to 9 ,
A moving body connected to the detection head of the scale or the encoder device;
A device comprising:
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