[go: up one dir, main page]

JP6111852B2 - Encoder device - Google Patents

Encoder device Download PDF

Info

Publication number
JP6111852B2
JP6111852B2 JP2013106053A JP2013106053A JP6111852B2 JP 6111852 B2 JP6111852 B2 JP 6111852B2 JP 2013106053 A JP2013106053 A JP 2013106053A JP 2013106053 A JP2013106053 A JP 2013106053A JP 6111852 B2 JP6111852 B2 JP 6111852B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
signal
unit
movement amount
moving
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2013106053A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2014228303A (en
Inventor
昭宏 渡邉
昭宏 渡邉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP2013106053A priority Critical patent/JP6111852B2/en
Publication of JP2014228303A publication Critical patent/JP2014228303A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6111852B2 publication Critical patent/JP6111852B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Optical Transform (AREA)

Description

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

近年、スキャン式のエンコーダ装置として、移動体とともに移動し、かつ移動方向に沿って周期的に形成された格子を有するスケールに、所定の変調信号に基づいて変調された照射光を照射して、その反射光または透過光と、変調信号とを比較することで、スケールの位置情報を検出するエンコーダ装置が提案されている(特許文献1)。   In recent years, as a scanning encoder device, a scale that has a grating that moves with a moving body and that is periodically formed along the moving direction is irradiated with irradiation light modulated based on a predetermined modulation signal, An encoder apparatus that detects position information of a scale by comparing the reflected light or transmitted light with a modulation signal has been proposed (Patent Document 1).

米国特許第6,639,686号明細書US Pat. No. 6,639,686

しかしながら、特許文献1記載のようなエンコーダ装置では、例えば、光源から発せられる熱などの影響、その光源や移動体等を保持する保持部材の変動、光源の経時的変動などにより、光源から射出される光の波長中心がドリフトする場合がある。このような場合、移動体の位置検出結果に誤差が含まれることとなり、高分解能センサとしては非常に大きな誤差が生じてしまうという問題があった。さらに、特許文献1記載のようなエンコーダ装置では、光源から射出される光が異物などにより遮られた場合に、移動体の位置検出結果に誤差が生じるという問題があった。本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、移動体の位置検出結果に含まれる誤差を低減することができるエンコーダ装置を提供する。   However, in the encoder device described in Patent Document 1, for example, the light is emitted from the light source due to the influence of heat or the like emitted from the light source, the variation of the holding member that holds the light source or the moving body, the temporal variation of the light source, and the like. In some cases, the wavelength center of the light drifts. In such a case, an error is included in the position detection result of the moving body, which causes a problem that a very large error occurs as a high resolution sensor. Further, the encoder device described in Patent Document 1 has a problem that an error occurs in the position detection result of the moving body when the light emitted from the light source is blocked by a foreign substance or the like. The present invention has been made in view of the above points, and provides an encoder apparatus capable of reducing an error included in a position detection result of a moving body.

本発明の一態様は、光源部から射出される光の少なくとも一部を変調する光変調部と、前記光による複数の光線が入射する入射面を有し、少なくとも一方向に相対的に移動可能な移動部材と、前記移動部材上の少なくとも2つの領域にそれぞれ生じる干渉縞をそれぞれ受光し、受光した前記干渉縞に基づく受光信号をそれぞれ出力する少なくとも2つの受光部と、前記受光部のうち少なくとも1つの受光部が出力する前記受光信号に基づいて、少なくとも2つの前記受光部がそれぞれ出力する前記受光信号のうち少なくとも1つの信号を、前記移動部材の相対的な移動量を算出するための算出信号として選択する信号選択部と、前記信号選択部が選択した前記算出信号に基づいて、前記移動部材の前記相対的な移動量を算出する移動量算出部と、前記受光部が出力する前記受光信号の振幅を検出する振幅検出部とを備え、前記信号選択部は、前記振幅検出部が検出した振幅が所定の振幅の範囲内である前記受光信号を、前記算出信号として選択するエンコーダ装置である。
本発明の一態様は、光源部から射出される光の少なくとも一部を変調する光変調部と、
前記光による複数の光線が入射する入射面を有し、少なくとも一方向に相対的に移動可能な移動部材と、前記移動部材上の少なくとも2つの領域にそれぞれ生じる干渉縞をそれぞれ受光し、受光した前記干渉縞に基づく受光信号をそれぞれ出力する少なくとも2つの受光部と、前記受光部のうち少なくとも1つの受光部が出力する前記受光信号に基づいて、少なくとも2つの前記受光部がそれぞれ出力する前記受光信号のうち少なくとも1つの信号を、前記移動部材の相対的な移動量を算出するための算出信号として選択する信号選択部と、前記信号選択部が選択した前記算出信号に基づいて、前記移動部材の前記相対的な移動量を算出する移動量算出部と、前記受光部が出力する前記受光信号を示す情報を記憶する記憶部とを備え、前記移動量算出部は、前記信号選択部が選択した前記算出信号と、前記記憶部に記憶されている前記受光信号を示す情報とに基づいて、前記移動部材の前記相対的な移動量を算出するエンコーダ装置である。
One embodiment of the present invention includes a light modulation unit that modulates at least part of light emitted from a light source unit, and an incident surface on which a plurality of light beams from the light are incident, and is relatively movable in at least one direction A moving member, at least two light receiving units that respectively receive interference fringes generated in at least two regions on the moving member, and output light reception signals based on the received interference fringes, and at least of the light receiving units Calculation for calculating the relative movement amount of the moving member based on the light reception signal output from one light receiving unit, at least one of the light reception signals output from each of the at least two light receiving units. A signal selection unit that is selected as a signal, and a movement amount calculation unit that calculates the relative movement amount of the moving member based on the calculation signal selected by the signal selection unit , And a amplitude detector for detecting the amplitude of the received light signal in which the light receiving unit outputs, the signal selection unit, amplitude the amplitude detection unit detects that the received signal is within the predetermined amplitude, It is an encoder apparatus selected as the calculation signal.
One aspect of the present invention is a light modulation unit that modulates at least part of light emitted from a light source unit;
The light receiving unit has a light incident surface on which a plurality of light beams are incident, and receives a moving member that is relatively movable in at least one direction and interference fringes generated in at least two regions on the moving member. The at least two light receiving units that respectively output light receiving signals based on the interference fringes, and the light receiving units that are output by at least two light receiving units based on the light receiving signals output by at least one light receiving unit among the light receiving units. A signal selection unit that selects at least one of the signals as a calculation signal for calculating a relative movement amount of the movement member; and the movement member based on the calculation signal selected by the signal selection unit. And a storage unit for storing information indicating the light reception signal output from the light receiving unit. An amount calculation unit is an encoder that calculates the relative movement amount of the moving member based on the calculation signal selected by the signal selection unit and information indicating the light reception signal stored in the storage unit Device.

本発明によれば、移動体の位置検出結果に含まれる誤差を低減することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the error contained in the position detection result of a moving body can be reduced.

本発明の一実施の形態に係るエンコーダ装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the encoder apparatus which concerns on one embodiment of this invention. 本実施形態のエンコーダ装置における光線の複素位相を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the complex phase of the light ray in the encoder apparatus of this embodiment. 本実施形態の移動格子に大きな異物が付着している場合の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example when the big foreign material has adhered to the moving grid of this embodiment. 本実施形態の移動格子に小さな異物が付着している場合の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example in case the small foreign material has adhered to the moving grid of this embodiment. 本実施形態のエンコーダ装置が備える移動量検出装置の具体的な構成の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of the specific structure of the movement amount detection apparatus with which the encoder apparatus of this embodiment is provided. 本実施形態のカウント処理部の演算の一例を示す表である。It is a table | surface which shows an example of the calculation of the count process part of this embodiment. 本実施形態の振幅検出回路が振幅を検出する光電変換信号の振幅波形の一例を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows an example of the amplitude waveform of the photoelectric conversion signal which the amplitude detection circuit of this embodiment detects an amplitude. 本実施形態の移動量検出装置が移動量を検出した結果の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the result of having detected the movement amount by the movement amount detection apparatus of this embodiment. 本発明の第2の実施形態に係るエンコーダ装置の概略図である。It is the schematic of the encoder apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本実施形態のカウント処理部の構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of the count process part of this embodiment. 本実施形態の信号選択部の演算の一例を示す表である。It is a table | surface which shows an example of the calculation of the signal selection part of this embodiment.

[第1の実施形態]
以下、図面を参照して、本発明に係るエンコーダの一実施形態について説明する。図1は、本発明の一実施の形態に係るエンコーダ装置1の構成を示す概略図である。エンコーダ装置1は、いわゆる回折干渉方式のエンコーダであり、所定方向(例えば、X軸方向)に移動する移動体(移動格子)の移動方向、移動量、あるいは変位を検出する光学式エンコーダである。なお、本実施の形態に係るエンコーダの位置関係を説明するため、紙面の上方に向かう方向をY軸の正方向、紙面の右方向をX軸の正方向、紙面の裏面から表面に向かう方向をZ軸の正方向として、以下説明する。
[First Embodiment]
Hereinafter, an embodiment of an encoder according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an encoder apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. The encoder device 1 is a so-called diffraction interference type encoder, and is an optical encoder that detects the moving direction, moving amount, or displacement of a moving body (moving grating) that moves in a predetermined direction (for example, the X-axis direction). In order to describe the positional relationship of the encoder according to the present embodiment, the direction toward the upper side of the paper is the positive direction of the Y axis, the right direction of the paper is the positive direction of the X axis, and the direction from the back surface to the front surface of the paper surface. The positive direction of the Z axis will be described below.

図1に示すとおり、本実施の形態のエンコーダ装置1は、光源部11、光分岐部材12、光変調部13、ガラスブロック14、インデックス格子15、2つの受光素子17、18、移動量検出装置20と、これら構成部材に対して相対的に変位可能に設けられている移動格子16を有する。   As shown in FIG. 1, the encoder device 1 of the present embodiment includes a light source unit 11, an optical branching member 12, an optical modulation unit 13, a glass block 14, an index grating 15, two light receiving elements 17 and 18, and a movement amount detection device. 20 and a moving grid 16 provided so as to be relatively displaceable with respect to these constituent members.

光源部11は、光源11a、コリメータレンズ11bを含む。なお、光源部11は、コリメータレンズ11bを含まない構成としてもよい。
光源11aは、例えばレーザ光を射出するレーザ素子であって、光変調部13により波長が変調されたコヒーレントな光を−Y軸方向側に向けて射出する。
コリメータレンズ11bは、光源11aから射出された光を受光し、Y軸方向の平行光に偏向する。
The light source unit 11 includes a light source 11a and a collimator lens 11b. The light source unit 11 may not include the collimator lens 11b.
The light source 11 a is a laser element that emits laser light, for example, and emits coherent light whose wavelength is modulated by the light modulation unit 13 toward the −Y axis direction side.
The collimator lens 11b receives the light emitted from the light source 11a and deflects it into parallel light in the Y-axis direction.

光分岐部材12は、光源部11から射出された光を受光し、受光した光を複数の光線L1、L2、L3に分ける。すなわち、光分岐部材12は、例えば、光路A、B、Cに対応する位置で光を透過させ、他の部分は光を遮断するような、部分的に透過率の異なるマスクからなり、コリメータレンズ11bから射出された平行光の光軸(Y軸方向)と直交する位置(X軸方向)に受光面が配置されている。よって、光分岐部材12に入射した平行光は、光線L1〜L3に分岐され、光路A、B、Cに対応する位置から射出される。   The light branching member 12 receives the light emitted from the light source unit 11 and divides the received light into a plurality of light beams L1, L2, and L3. That is, the light branching member 12 is composed of a mask having partially different transmittances, for example, transmitting light at positions corresponding to the optical paths A, B, and C, and blocking the light at other portions. A light receiving surface is disposed at a position (X-axis direction) orthogonal to the optical axis (Y-axis direction) of parallel light emitted from 11b. Therefore, the parallel light incident on the light branching member 12 is branched into the light beams L1 to L3 and emitted from the positions corresponding to the optical paths A, B, and C.

光変調部13は、例えば、光源11aに供給される電流を変化させることによって、光源11aから射出される光の波長を周期的に変化させる。光変調部13は、例えば、光源11aから射出される光の波長λ=850nmを、Δλ=±5nm分だけ変化させる。つまり、光変調部13は、光源11aから射出される光の波長をλ=845〜855nmの範囲で変化させる。すなわち、光変調部13は、光源部11から射出される光の少なくとも一部を変調する。この光変調部13の具体的な構成については、図3を参照して後述する。   For example, the light modulation unit 13 periodically changes the wavelength of light emitted from the light source 11a by changing a current supplied to the light source 11a. For example, the light modulation unit 13 changes the wavelength λ = 850 nm of the light emitted from the light source 11a by Δλ = ± 5 nm. That is, the light modulation unit 13 changes the wavelength of light emitted from the light source 11a in a range of λ = 845 to 855 nm. That is, the light modulation unit 13 modulates at least a part of the light emitted from the light source unit 11. A specific configuration of the light modulator 13 will be described later with reference to FIG.

ガラスブロック14は、光源部11から射出された複数の光線のうち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って、例えば、光分岐部材12と移動格子16との間の光路B上に配置され、光分岐部材12から射出された光線L2を透過させる。   The glass block 14 is an optical path length changing unit that changes the optical path length of at least some of the plurality of light beams emitted from the light source unit 11, and is, for example, between the light branching member 12 and the moving grating 16. It arrange | positions on the optical path B and permeate | transmits the light ray L2 inject | emitted from the light branching member 12. FIG.

このガラスブロック14は、所定の屈折率N1を有し、光分岐部材12から射出された光線L2の進行方向(例えば、Y軸方向)に、所定の厚さDを有する。よって、ガラスブロック14を透過する光線L2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線L1および光線L3の光路長に比べて長くなる。つまり、ガラスブロック14は、光源11aから移動格子16における光路としての実質的な距離が等しい光線L1、L2間に対して、光線L2の光路B上にのみ配置されることにより、光線L1、L2同士の光路長を相対的に変更し、光線L2の光路長を、光線L1の光路長に比べて長くする。また同様に、光線L2、L3間においても、光線L2の光路B上にのみガラスブロック14が配置されることにより、ガラスブロック14によって光線L2、L3の光路長が相対的に変更される。これにより、光線L2の光路長が、光線L3の光路長に比べて長くなる。   The glass block 14 has a predetermined refractive index N1, and has a predetermined thickness D in the traveling direction of the light beam L2 emitted from the light branching member 12 (for example, the Y-axis direction). Therefore, the optical path length of the light beam L2 that passes through the glass block 14 depends on the refractive index N (for example, the refractive index N1) and the thickness D, and the optical paths of the light beam L1 and the light beam L3 that pass through the air, for example. Longer than the length. That is, the glass block 14 is disposed only on the optical path B of the light beam L2 with respect to the distance between the light beams L1 and L2 having the same substantial distance as the optical path in the moving grating 16 from the light source 11a, so that the light beams L1 and L2 The optical path lengths of the light beams L2 are changed relatively, and the optical path length of the light beam L2 is made longer than the optical path length of the light beam L1. Similarly, between the light beams L2 and L3, the glass block 14 is disposed only on the optical path B of the light beam L2, so that the optical path lengths of the light beams L2 and L3 are relatively changed by the glass block 14. As a result, the optical path length of the light beam L2 becomes longer than the optical path length of the light beam L3.

つまり、光線L2の光源11aから移動格子16における光路長は、光線L1および光線L3の光源11aから移動格子16における光路長に比べて長く、ガラスブロック14は、移動格子16上に形成される交差領域に入射する複数の光線同士の光路長を相対的に変更することができる。これにより、ガラスブロック14を透過する光線L2は、光線L1、L3と、光路としての実質的な距離が同じであっても、移動格子16の入射面において波面の位相が遅れる。ここで、光路長とは、空間的な距離に屈折率をかけた光学的距離である。   In other words, the optical path length from the light source 11a to the moving grating 16 for the light beam L2 is longer than the optical path length from the light source 11a to the moving grating 16 for the light beam L1 and the light beam L3. The optical path lengths of a plurality of light beams incident on the region can be relatively changed. As a result, the phase of the wavefront of the light beam L2 transmitted through the glass block 14 is delayed at the incident surface of the moving grating 16 even if the substantial distance as the light path is the same as the light beams L1 and L3. Here, the optical path length is an optical distance obtained by multiplying a spatial distance by a refractive index.

インデックス格子15とは、移動格子16上において少なくとも2つの交差領域を形成するように、光分岐部材12から射出された複数の光線L1〜L3の進行方向をそれぞれ偏向する光偏向部材である。具体的には、インデックス格子15とは、例えば、移動格子16と同じピッチで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。   The index grating 15 is an optical deflection member that deflects the traveling directions of the plurality of light beams L1 to L3 emitted from the optical branching member 12 so as to form at least two intersecting regions on the moving grating 16. Specifically, the index grating 15 is a diffraction grating in which a lattice-like pattern is formed at the same pitch as the moving grating 16, for example, and has a diffraction pattern periodically formed along the X-axis direction. It is a transmission type diffraction grating.

このインデックス格子15は、入射光に基づき、複数の回折光を生成し、例えば、所定の入射光を±1次回折光に回折する。すなわち、インデックス格子15は、入射した光線L1〜L3をそれぞれ±1次回折光に回折し、光線L1に基づく+1次回折光Lp1(第3の光線)、光線L2に基づく−1次回折光Lm2(第1の光線)および+1次回折光Lp2(第2の光線)、光線L3に基づく−1次回折光Lm3(第4の光線)を射出する。なお、−1次回折光Lm2は、以下、単に光線Lm2とも記載する。また、−1次回折光Lm3は、以下、単に光線Lm3とも記載する。また、+1次回折光Lp1は、以下、単に光線Lp1とも記載する。また、+1次回折光Lp2は、以下、単に光線Lp2とも記載する。   The index grating 15 generates a plurality of diffracted lights based on the incident light, for example, diffracts the predetermined incident light into ± first-order diffracted lights. That is, the index grating 15 diffracts incident light rays L1 to L3 into ± first-order diffracted lights, respectively, and + 1st-order diffracted light Lp1 (third light) based on the light L1, and −1st-order diffracted light Lm2 (first light based on the light L2). + 1st order diffracted light Lp2 (second light beam) and −1st order diffracted light Lm3 (fourth light beam) based on the light beam L3 are emitted. Hereinafter, the −1st order diffracted light Lm2 is also simply referred to as a light beam Lm2. Further, the −1st-order diffracted light Lm3 is hereinafter also simply referred to as a light beam Lm3. Further, the + 1st order diffracted light Lp1 is hereinafter also simply referred to as a light beam Lp1. Hereinafter, the + 1st order diffracted light Lp2 is also simply referred to as a light beam Lp2.

なお、上述の通り、+1次回折光Lp1と−1次回折光Lm3は、光源部11から移動格子16までの光路長(以下、第1の光路長という)が等しく、光線L2に基づく−1次回折光Lm2および+1次回折光Lp2の光源部11から移動格子16までの光路長(以下、第2の光路長という)が等しく、第1の光路長に比べて第2の光路長の方が長い。また上述の通り、+1次回折光Lp1と−1次回折光Lm3とが、また、光線L2に基づく−1次回折光Lm2と+1次回折光Lp2とが、それぞれ同一の光からなる。   As described above, the + 1st order diffracted light Lp1 and the −1st order diffracted light Lm3 have the same optical path length from the light source unit 11 to the moving grating 16 (hereinafter referred to as the first optical path length), and the −1st order diffracted light based on the light beam L2. The optical path lengths of the Lm2 and the + 1st order diffracted light Lp2 from the light source unit 11 to the moving grating 16 (hereinafter referred to as the second optical path length) are equal, and the second optical path length is longer than the first optical path length. Further, as described above, the + 1st order diffracted light Lp1 and the −1st order diffracted light Lm3 are composed of the same light, and the −1st order diffracted light Lm2 and the + 1st order diffracted light Lp2 based on the light beam L2 are composed of the same light.

移動格子16とは、光源部11、光分岐部材12、光変調部13、ガラスブロック14、インデックス格子15および受光素子17、18に対して相対的に変位する移動体に設けられた回折格子である。また、移動格子16とは、この変位による移動方向(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。すなわち、移動格子16(移動部材)は、光変調部13によって変調された光による複数の光線が入射する入射面を有し、少なくとも一方向に相対的に移動可能である。   The moving grating 16 is a diffraction grating provided on a moving body that is displaced relative to the light source unit 11, the light branching member 12, the light modulating unit 13, the glass block 14, the index grating 15, and the light receiving elements 17 and 18. is there. The moving grating 16 is a diffraction grating in which a diffraction pattern periodically formed along the moving direction (for example, the X-axis direction) due to this displacement is formed. That is, the moving grating 16 (moving member) has an incident surface on which a plurality of light beams by the light modulated by the light modulation unit 13 is incident, and is relatively movable in at least one direction.

この移動格子16は、光源部11から射出される光のうち少なくとも複数の光線が入射する入射面を有する。また、移動格子16は、入射面において、インデックス格子15によって回折された回折光が重なり合う交差領域M1、M2が複数形成されるように位置され、複数の交差領域M1、M2に入射した回折光を、進行方向が実質的に同一方向となるように射出面から射出する。つまり、移動格子16上の交差領域M1に入射した+1次回折光Lp1および−1次回折光Lm2は、一部が重なり合うことで干渉し、干渉光L12として−Y軸方向側に射出される。また、移動格子16上の交差領域M2に入射した+1次回折光Lp2および−1次回折光Lm3は、一部が重なり合うことで干渉し、干渉光L23として、干渉光L12と実質的に同一方向の−Y軸方向側に射出される。ここで、交差領域とは、移動格子16の入射面において、入射する複数の光が重なり合う領域であって、干渉縞が形成される領域をいう。   The moving grating 16 has an incident surface on which at least a plurality of light rays out of the light emitted from the light source unit 11 are incident. Further, the moving grating 16 is positioned so that a plurality of intersecting areas M1 and M2 where the diffracted lights diffracted by the index grating 15 overlap are formed on the incident surface, and the diffracted light incident on the plurality of intersecting areas M1 and M2 is formed. Injecting from the exit surface so that the traveling direction is substantially the same direction. That is, the + 1st order diffracted light Lp1 and the −1st order diffracted light Lm2 incident on the intersecting region M1 on the moving grating 16 interfere with each other by overlapping, and are emitted as interference light L12 to the −Y axis direction side. Further, the + 1st order diffracted light Lp2 and the −1st order diffracted light Lm3 incident on the intersecting region M2 on the moving grating 16 interfere with each other by overlapping, and as the interference light L23, −− in the substantially same direction as the interference light L12. Injected in the Y-axis direction. Here, the intersecting region is a region where a plurality of incident light overlaps on the incident surface of the moving grating 16 and an interference fringe is formed.

つまり、移動格子16上の交差領域M1に入射する−1次回折光Lm2、および、移動格子16上の交差領域M2に入射する+1次回折光Lp2は、移動格子16の入射面方向に対して互いに逆方向から、移動格子16の入射面に入射する。ここで、「互いに逆方向からそれぞれ入射すること」とは、例えば、移動格子16上の異なる交差領域M1、M2に入射する−1次回折光Lm2と+1次回折光Lp2とが、移動格子16の入射面と直交する仮想面(例えば、X−Y平面)において、互いに異なる方向から移動格子16の入射面に入射することをいう。換言すれば、「互いに逆方向からそれぞれ入射すること」とは、移動格子16の入射面と直交する複数の光線L1〜3の光軸(Y軸方向)と平行な任意の仮想線に対して逆方向から入射し、この仮想線に対してX軸方向の逆方向(+X方向側と−X方向側)に入射角を有することをいう。   That is, the −1st order diffracted light Lm2 incident on the intersecting region M1 on the moving grating 16 and the + 1st order diffracted light Lp2 incident on the intersecting region M2 on the moving grating 16 are opposite to each other with respect to the incident surface direction of the moving grating 16. From the direction, the light enters the entrance surface of the moving grating 16. Here, “entering in directions opposite to each other” means, for example, that −1st order diffracted light Lm2 and + 1st order diffracted light Lp2 incident on different intersecting regions M1 and M2 on the moving grating 16 are incident on the moving grating 16. In the virtual surface (for example, XY plane) orthogonal to the surface, it means that the light enters the moving surface of the moving grating 16 from different directions. In other words, “entering in directions opposite to each other” refers to an arbitrary virtual line parallel to the optical axis (Y-axis direction) of the plurality of light beams L1 to L3 orthogonal to the incident surface of the moving grating 16. It is incident from the reverse direction and has an incident angle in the reverse direction (+ X direction side and −X direction side) in the X axis direction with respect to this virtual line.

なお、移動格子16に対しての入射角は、同じであってもよく、異なる角度であってもよく、また、厳密に同じ入射角でなくても設計上の誤差の範囲でほぼ同じ角度であってもよい。   The incident angles with respect to the moving grating 16 may be the same or different, and even if they are not exactly the same incident angles, they are almost the same angle within the range of design errors. There may be.

また、図示しないが、移動格子16上の交差領域M1に入射する−1次回折光Lm2と、移動格子16上の交差領域M2に入射する+1次回折光Lp2は、それぞれ移動格子16に入射するより以前に、移動格子16の入射面に垂直な所定軸に対して互いに反対側からこの所定軸と交差するものであってもよい。この場合、−1次回折光Lm2と+1次回折光Lp2は、交差したのち、移動格子16上の異なる交差領域に、互いに逆方向から入射する。   Although not shown, the −1st order diffracted light Lm2 incident on the intersecting region M1 on the moving grating 16 and the + 1st order diffracted light Lp2 incident on the intersecting region M2 on the moving grating 16 are before entering the moving grating 16, respectively. In addition, the predetermined axis perpendicular to the incident surface of the moving grating 16 may cross the predetermined axis from opposite sides. In this case, the −1st order diffracted light Lm2 and the + 1st order diffracted light Lp2 are incident on different crossing regions on the moving grating 16 from opposite directions after crossing.

さらに、移動格子16上に入射する光線のうち、移動格子16上の交差領域M1に入射する−1次回折光Lm2と、移動格子16上の交差領域M2に入射する+1次回折光Lp2は、それぞれ移動格子16の入射面に垂直な所定軸に対して対称である。なお、対称軸となる所定軸は、移動格子16の入射面に略垂直であってもよく、設計上の誤差の範囲を含む。   Further, of the light rays incident on the moving grating 16, the −1st order diffracted light Lm2 incident on the intersecting region M1 on the moving grating 16 and the + 1st order diffracted light Lp2 incident on the intersecting region M2 on the moving grating 16 are moved. It is symmetric with respect to a predetermined axis perpendicular to the incident surface of the grating 16. The predetermined axis serving as the symmetry axis may be substantially perpendicular to the incident surface of the moving grating 16 and includes a range of design errors.

また、移動格子16の交差領域M1に入射する+1次回折光Lp1と−1次回折光Lm2の光路は、例えば、交差領域M1において、移動格子16の移動方向(X軸方向)と概ね直交する略垂直な直線(Y軸方向、すなわち、光源部11から射出される光の光軸)に対して対称であり、移動格子16に入射する入射角が同じ角度となる。同様に、移動格子16の交差領域M2に入射する+1次回折光Lp2と−1次回折光Lm3も、例えば、交差領域M2において、Y軸方向に対して対称であり、移動格子16に入射する入射角が同じ角度となる。なお、略垂直な直線とは、設計上の誤差の範囲を含む。   The optical paths of the + 1st order diffracted light Lp1 and the −1st order diffracted light Lm2 incident on the intersecting region M1 of the moving grating 16 are, for example, substantially perpendicular to the moving direction (X axis direction) of the moving grating 16 in the intersecting region M1. Symmetric with respect to a straight line (in the Y-axis direction, that is, the optical axis of light emitted from the light source unit 11), and the incident angles incident on the moving grating 16 are the same angle. Similarly, the + 1st order diffracted light Lp2 and the −1st order diffracted light Lm3 incident on the intersecting region M2 of the moving grating 16 are also symmetric with respect to the Y-axis direction in the intersecting region M2 and are incident on the moving grating 16, for example. Are at the same angle. The substantially vertical straight line includes a range of design errors.

この移動格子16とは、例えば、透過型の回折格子である。この移動格子16は、移動格子16の射出面側に配置されている複数の受光素子(ここでは、受光素子17、18)に向けて干渉光L12、L23を射出する。言い換えると、+1次回折光Lp1および−1次回折光Lm2に基づく干渉光L12は、受光素子17(第1受光部)に入射し、+1次回折光Lp2および−1次回折光Lm3に基づく干渉光L23は、受光素子18(第2受光部)に入射する。   The moving grating 16 is, for example, a transmissive diffraction grating. The moving grating 16 emits interference lights L12 and L23 toward a plurality of light receiving elements (here, the light receiving elements 17 and 18) arranged on the emission surface side of the moving grating 16. In other words, the interference light L12 based on the + 1st order diffracted light Lp1 and the −1st order diffracted light Lm2 is incident on the light receiving element 17 (first light receiving unit), and the interference light L23 based on the + 1st order diffracted light Lp2 and the −1st order diffracted light Lm3 is The light enters the light receiving element 18 (second light receiving portion).

受光素子17は、移動格子16から射出された干渉光L12を受光し、干渉光L12の干渉強度を示す光電変換信号Sig1を出力する。
受光素子18は、移動格子16から射出された干渉光L23を受光し、干渉光L23の干渉強度を示す光電変換信号Sig2を出力する。
ここで、干渉光L12と、干渉光L23とは、それぞれ移動格子16の相違する位置から射出される。すなわち、受光素子17、18は、それぞれ移動格子16の異なる位置から射出された干渉光L12、L23を受光し、干渉光L12、L23の干渉強度を示す光電変換信号Sig1、光電変換信号Sig2を出力する。すなわち、受光素子17、18は、移動格子16(移動部材)上の少なくとも2つの領域にそれぞれ生じる干渉縞をそれぞれ受光し、受光した干渉縞に基づく受光信号をそれぞれ出力する。
The light receiving element 17 receives the interference light L12 emitted from the moving grating 16, and outputs a photoelectric conversion signal Sig1 indicating the interference intensity of the interference light L12.
The light receiving element 18 receives the interference light L23 emitted from the moving grating 16, and outputs a photoelectric conversion signal Sig2 indicating the interference intensity of the interference light L23.
Here, the interference light L12 and the interference light L23 are emitted from different positions of the moving grating 16, respectively. That is, the light receiving elements 17 and 18 respectively receive the interference lights L12 and L23 emitted from different positions of the moving grating 16, and output the photoelectric conversion signals Sig1 and Sig2 indicating the interference intensities of the interference lights L12 and L23. To do. That is, the light receiving elements 17 and 18 respectively receive interference fringes generated in at least two regions on the moving grating 16 (moving member), and output light reception signals based on the received interference fringes.

移動量検出装置20は、受光素子17、18とそれぞれ接続され、受光素子17、18において変換された光電変換信号が入力される。移動量検出装置20は、受光素子17、18によって検出された光電変換信号に基づき、移動格子16の移動量情報(位置情報)を算出する。移動量検出装置20は、算出した移動量情報(位置情報)を示す位置信号Sig3を出力する。   The movement amount detection device 20 is connected to the light receiving elements 17 and 18, respectively, and receives photoelectric conversion signals converted by the light receiving elements 17 and 18. The movement amount detection device 20 calculates movement amount information (position information) of the moving grating 16 based on the photoelectric conversion signals detected by the light receiving elements 17 and 18. The movement amount detection device 20 outputs a position signal Sig3 indicating the calculated movement amount information (position information).

なお、移動格子16は、透過型に限られず、例えば、反射型の回折格子であってもよく、この場合、受光素子17、18は、反射光を受光できる位置(例えば移動格子16の入射面側)に配置される。   The moving grating 16 is not limited to the transmission type, and may be, for example, a reflection type diffraction grating. In this case, the light receiving elements 17 and 18 can receive reflected light (for example, the incident surface of the moving grating 16). Side).

[干渉光の検出方法について]
次に、エンコーダ装置1による干渉光検出方法の一例について説明する。
光変調部13により光の波長が変調された変調光は、光源11aから−Y軸方向側に射出される。光源11aから射出された変調光は、コリメータレンズ11bを透過して平行光に偏向される。コリメータレンズ11bにより偏向された平行光は、光分岐部材12に入射し、複数の光線L1〜L3に分けられる。光分岐部材12から射出され、光路A〜Bを進む光線L1〜L3は、コリメータレンズ11bによって偏向された平行光の光軸と平行な方向(Y軸方向)に進み、インデックス格子15に入射する。
[Interference light detection method]
Next, an example of the interference light detection method by the encoder device 1 will be described.
The modulated light whose wavelength is modulated by the light modulator 13 is emitted from the light source 11a to the −Y axis direction side. The modulated light emitted from the light source 11a passes through the collimator lens 11b and is deflected into parallel light. The parallel light deflected by the collimator lens 11b enters the light branching member 12, and is divided into a plurality of light beams L1 to L3. Light rays L1 to L3 emitted from the light branching member 12 and traveling along the optical paths A to B travel in a direction parallel to the optical axis of the parallel light deflected by the collimator lens 11b (Y-axis direction) and enter the index grating 15. .

これら複数の光線L1〜L3のうち、光線L1およびL3はそのままインデックス格子15に入射し、インデックス格子15によって、それぞれ光線Lp1あるいは光線Lm3に回折される。一方、光線L2は、ガラスブロック14を透過し、インデックス格子15に入射し、光線Lm2および光線Lp2に回折される。   Among the plurality of light beams L1 to L3, the light beams L1 and L3 enter the index grating 15 as they are, and are diffracted by the index grating 15 into the light beam Lp1 or the light beam Lm3, respectively. On the other hand, the light beam L2 passes through the glass block 14, enters the index grating 15, and is diffracted into the light beam Lm2 and the light beam Lp2.

インデックス格子15によって回折された光線Lp1および光線Lm2は、移動格子16の入射面上の交差領域M1に入射し、移動格子16によりさらに回折されて、干渉光L12として−Y軸方向側に射出される。同様にして、光線Lp2および光線Lm3は、移動格子16の入射面上の交差領域M2に入射し、移動格子16によりさらに回折されて、干渉光L23として−Y軸方向側に射出される。移動格子16の交差領域M1では、第1の方向に周期的に変化する干渉縞が形成され、交差領域M2では、第1の方向と異なる第2の方向に周期的に変化する干渉縞が形成される。   The light beam Lp1 and the light beam Lm2 diffracted by the index grating 15 are incident on the intersection region M1 on the incident surface of the moving grating 16, are further diffracted by the moving grating 16, and are emitted as interference light L12 to the −Y axis direction side. The Similarly, the light beam Lp2 and the light beam Lm3 are incident on the intersecting region M2 on the incident surface of the moving grating 16, are further diffracted by the moving grating 16, and are emitted as interference light L23 to the −Y axis direction side. Interference fringes that periodically change in the first direction are formed in the intersection region M1 of the moving grating 16, and interference fringes that periodically change in a second direction different from the first direction are formed in the intersection region M2. Is done.

そして、上述したように、移動格子16から射出された干渉光L12は、受光素子17に入射し、干渉光の干渉強度を示す光電変換信号Sig1に変換される。また、移動格子16から射出された干渉光L23は、受光素子18に入射し、干渉光の干渉強度を示す光電変換信号Sig2にそれぞれ変換される。   As described above, the interference light L12 emitted from the moving grating 16 enters the light receiving element 17 and is converted into a photoelectric conversion signal Sig1 indicating the interference intensity of the interference light. Further, the interference light L23 emitted from the moving grating 16 enters the light receiving element 18 and is converted into a photoelectric conversion signal Sig2 indicating the interference intensity of the interference light.

このように、(1)光源部11から射出される光線L1〜L3は波長が変調されており、かつ、移動格子16から射出される干渉光L12、L23に基づく光線のうち、光線Lm2と光線Lp2は、同一光線に基づく光線L1、L3に対して、それぞれ同じ光路長差が与えられている同一の光線L2に基づく光線である。   As described above, (1) the wavelengths of the light beams L1 to L3 emitted from the light source unit 11 are modulated, and among the light beams based on the interference lights L12 and L23 emitted from the moving grating 16, the light beam Lm2 and the light beam Lp2 is a light beam based on the same light beam L2 in which the same optical path length difference is given to each of the light beams L1 and L3 based on the same light beam.

また、(2)インデックス格子15から射出された光線Lm2と光線Lp2は、移動格子16の移動方向(X軸方向)に対して、互いに反対方向側に射出される。さらに、光源部11から移動格子16までの光学系(光分岐部材12、ガラスブロック14、インデックス格子15)が、移動格子16の入射面方向と直交する光線L2の光軸(Y軸方向)に対して対称であり、光線L1〜L3の光路が、光線L2の光軸(所定軸)又はその光軸と平行な軸(所定軸)に対して対称である。   (2) The light beam Lm2 and the light beam Lp2 emitted from the index grating 15 are emitted in directions opposite to each other with respect to the moving direction (X-axis direction) of the moving grating 16. Furthermore, the optical system (light branching member 12, glass block 14, index grating 15) from the light source unit 11 to the moving grating 16 is on the optical axis (Y-axis direction) of the light beam L2 orthogonal to the incident surface direction of the moving grating 16. The optical paths of the light beams L1 to L3 are symmetrical with respect to the optical axis (predetermined axis) of the light beam L2 or an axis parallel to the optical axis (predetermined axis).

これにより、(3)移動格子16上の交差領域M1に入射する+1次回折光Lp1および−1次回折光Lm2の干渉による干渉光L12(第1の干渉光)と、移動格子16上の交差領域M2に入射した+1次回折光Lp2および−1次回折光Lm3による干渉光L23(第2の干渉光)は、互いに逆位相となる。また、受光素子17、18によって検出される干渉光L12、L23のそれぞれに基づく干渉強度は、光変調部13によって与えられた変調に関する数値項目が互いに逆位相となる数式で表される。よって、受光素子17、18によって検出される干渉光L12、L23のそれぞれに基づく干渉強度を加算することによって、変調に関する数値項目を互いに打ち消し合うことができる。   As a result, (3) interference light L12 (first interference light) due to interference between the + 1st order diffracted light Lp1 and the −1st order diffracted light Lm2 incident on the intersecting region M1 on the moving grating 16 and the intersecting region M2 on the moving grating 16 The interference light L23 (second interference light) generated by the + 1st order diffracted light Lp2 and the −1st order diffracted light Lm3 incident on the light has opposite phases. Further, the interference intensity based on each of the interference lights L12 and L23 detected by the light receiving elements 17 and 18 is expressed by a mathematical formula in which numerical items related to the modulation given by the light modulation unit 13 are in opposite phases. Therefore, by adding the interference intensities based on the interference lights L12 and L23 detected by the light receiving elements 17 and 18, the numerical items related to the modulation can be canceled with each other.

なお、ここでいう干渉光L12、L23が逆位相であるとは、例えば移動格子16から射出される複数の干渉光において、各干渉光を形成する複数の光線のうち、一方の光線に対して同じだけの光路長差が与えられている他方の光線が、移動格子16の移動方向(X軸方向)と直交する直線(Y軸方向)から、互いに反対方向側に向かって移動格子16に入射することにより、位相差を表す変調に関する数値項目が互いに逆位相であることを含むものである。また、言い換えると、それぞれの交差領域M1、M2において、干渉光を構成する光線のうち一方の光線に対して同じだけの光路長差が与えられている他方の光線が、移動格子16の入射面に対して、同じ入射角で、かつ、移動格子16の移動方向に対して反対方向側に入射することにより、位相差を表す変調に関する数値項目が互いに逆位相であることを含む。   Note that the interference lights L12 and L23 in this case are in reverse phase, for example, with respect to one of the plurality of light beams forming each interference light in the plurality of interference lights emitted from the moving grating 16. The other light beam having the same optical path length difference is incident on the moving grating 16 from the straight line (Y-axis direction) orthogonal to the moving direction (X-axis direction) of the moving grating 16 toward the opposite directions. By doing so, the numerical items relating to the modulation representing the phase difference include that they are in opposite phases. In other words, in each of the intersecting regions M1 and M2, the other light beam having the same optical path length difference with respect to one of the light beams constituting the interference light is incident on the incident surface of the moving grating 16. On the other hand, the numerical items relating to the modulation representing the phase difference by the incidence on the opposite direction side with respect to the moving direction of the moving grating 16 at the same incident angle include that the phases are opposite to each other.

また、光源11aから射出された変調光に基づく光線Lp1と光線Lm2、および光線Lp2と光線Lm3が、それぞれ、移動格子16において干渉した状態で所定の位相差を有することにより、エンコーダ装置1は、移動格子16上に、例えば、移動方向(X軸方向)に周期的に変化(又は移動)する干渉縞を得ることができる。なお、干渉縞の周期的な変化は、光変調部13により変調された波長の周期的な変化に基づくものであって、受光素子17、18により得られる光電変換信号(光電変換信号Sig1、光電変換信号Sig2)は、移動格子16の位置情報を光変調部13に与えられる変調信号で変調したもので表される。したがって、受光素子17、18により得られる光電変換信号Sig1、光電変換信号Sig2は、移動格子16の位置情報と、光源11aから射出される変調光の周期的な変化の双方に基づくものであり、この光電変換信号Sig1、光電変換信号Sig2に基づき、既知である光変調部13の変調情報を利用して、移動格子16の位置情報を得ることができる。   Further, the light beam Lp1 and the light beam Lm2 based on the modulated light emitted from the light source 11a and the light beam Lp2 and the light beam Lm3 have a predetermined phase difference in a state where they interfere with each other in the moving grating 16, whereby the encoder device 1 For example, interference fringes that periodically change (or move) in the movement direction (X-axis direction) can be obtained on the moving grating 16. Note that the periodic change of the interference fringes is based on the periodic change of the wavelength modulated by the light modulator 13, and the photoelectric conversion signals (photoelectric conversion signal Sig1, photoelectric conversion signal obtained by the light receiving elements 17 and 18). The conversion signal Sig2) is expressed by the position information of the moving grating 16 modulated by the modulation signal supplied to the light modulation unit 13. Therefore, the photoelectric conversion signal Sig1 and the photoelectric conversion signal Sig2 obtained by the light receiving elements 17 and 18 are based on both the positional information of the moving grating 16 and the periodic change of the modulated light emitted from the light source 11a. Based on the photoelectric conversion signal Sig1 and the photoelectric conversion signal Sig2, the position information of the moving grating 16 can be obtained using the modulation information of the light modulator 13 that is already known.

よって、(4)移動格子16上における交差領域M1(第1領域)と交差領域M2(第2領域)における干渉縞は周期的に変化し、上述の通り干渉光L12、L23は、互いに逆位相であるため、交差領域M1の干渉縞は第1の方向(例えば、−X軸方向)に周期的に変化し、交差領域M2の干渉縞は第1の方向とは異なる第2の方向(例えば、+X軸方向)に周期的に変化する。つまり、移動格子16上の少なくとも2つの交差領域M1、M2のそれぞれに生じる干渉縞は、光変調部13の変調に伴って、互いに反対方向に移動する。   Therefore, (4) interference fringes in the intersecting region M1 (first region) and the intersecting region M2 (second region) on the moving grating 16 periodically change, and the interference lights L12 and L23 are in opposite phases as described above. Therefore, the interference fringes in the intersection region M1 periodically change in the first direction (for example, the −X axis direction), and the interference fringes in the intersection region M2 have a second direction (for example, different from the first direction). , + X axis direction) periodically. That is, the interference fringes generated in each of the at least two intersecting regions M1 and M2 on the moving grating 16 move in opposite directions with the modulation of the light modulation unit 13.

なお、本実施の形態に係る各部材は、上述のような構成を有することにより、上記表現に限定されない。例えば、光変調部13は、光源部11から射出される光のうち少なくとも一部を変調する構成であって、例えば、光の波長あるいは位相を変調するものであってもよい。このように構成された光変調部13は、交差領域M1に入射する光線Lp1と光線Lm2との波長を相対的に変調させ、交差領域M2に入射する光線Lp2と光線Lm3との波長を相対的に変調させることができる。   In addition, each member which concerns on this Embodiment is not limited to the said expression by having the above structures. For example, the light modulation unit 13 may be configured to modulate at least a part of the light emitted from the light source unit 11, and may modulate, for example, the wavelength or phase of the light. The light modulator 13 configured in this way relatively modulates the wavelengths of the light beam Lp1 and the light beam Lm2 incident on the intersection region M1, and relatively modulates the wavelengths of the light beam Lp2 and the light beam Lm3 incident on the intersection region M2. Can be modulated.

[干渉光に基づく位置情報の算出について]
次に、図2を用いて、移動格子16から射出される干渉光L12について詳細に説明する。
図2は、本実施形態のエンコーダ装置1における光線の複素位相を説明するための概略図である。なお、説明便宜のため、図2には、移動格子16の交差領域M1で干渉している光線Lp1および光線Lm2をX軸方向にずらして記載し、光線Lm2においては、ガラスブロック14の透過の有無を場合分けして示す。
[Calculation of position information based on interference light]
Next, the interference light L12 emitted from the moving grating 16 will be described in detail with reference to FIG.
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the complex phase of the light beam in the encoder device 1 of the present embodiment. For convenience of explanation, in FIG. 2, the light beam Lp1 and the light beam Lm2 that interfere with each other in the intersecting region M1 of the moving grating 16 are described by shifting in the X-axis direction. The presence or absence is shown separately.

図2に示す通り、インデックス格子15、および移動格子16とは、X軸方向に沿って周期的に形成された同じ格子ピッチの回折パターンを有する透過型の回折格子である。このインデックス格子15は、入射する光線L1を+1次回折光に回折し、入射する光線L2を−1次回折光に回折する。   As shown in FIG. 2, the index grating 15 and the moving grating 16 are transmissive diffraction gratings having diffraction patterns with the same grating pitch formed periodically along the X-axis direction. The index grating 15 diffracts the incident light beam L1 into + 1st order diffracted light and diffracts the incident light beam L2 into −1st order diffracted light.

インデックス格子15によって光線L1から回折された+1次回折光Lp1が、移動格子16によってさらに−1次回折光L10に回折され、受光素子17に入射する。この−1次回折光L10の複素位相は、式1のように表される。式1において、「k」は波長であって、「L」は図2に示す通りインデックス格子15と移動格子16との間の光線距離であって、「P」はインデックス格子15および移動格子16の格子ピッチであって、「X」はインデックス格子15と移動格子16との格子間のX軸方向における相対的な位置情報である。   The + 1st order diffracted light Lp1 diffracted from the light beam L1 by the index grating 15 is further diffracted by the moving grating 16 into the −1st order diffracted light L10 and enters the light receiving element 17. The complex phase of the −1st order diffracted light L10 is expressed as in Equation 1. In Equation 1, “k” is the wavelength, “L” is the ray distance between the index grating 15 and the moving grating 16 as shown in FIG. 2, and “P” is the index grating 15 and the moving grating 16. “X” is relative positional information in the X-axis direction between the index grating 15 and the moving grating 16.

Figure 0006111852
Figure 0006111852

また、同様に、インデックス格子15によって光線L2から回折された−1次回折光Lm2が、移動格子16によってさらに+1次回折光L20に回折され、受光素子17に射出される。この+1次回折光L20の複素位相は、式2のように表される。   Similarly, the −1st order diffracted light Lm 2 diffracted from the light beam L 2 by the index grating 15 is further diffracted into the + 1st order diffracted light L 20 by the moving grating 16 and is emitted to the light receiving element 17. The complex phase of the + 1st order diffracted light L20 is expressed as Equation 2.

Figure 0006111852
Figure 0006111852

そして、−1次回折光L10と+1次回折光L20とが干渉した場合の干渉強度S1は、式3のように表される。   The interference intensity S1 in the case where the −1st order diffracted light L10 and the + 1st order diffracted light L20 interfere with each other is expressed as Expression 3.

Figure 0006111852
Figure 0006111852

したがって、インデックス格子15あるいは移動格子16のいずれか一方が、移動方向(X軸方向)に1ピッチ移動した場合、受光素子17の光電変換信号Sig1に基づき移動量検出装置20によって、2周期(4π)の光量変化として検出される。   Therefore, when either the index grating 15 or the moving grating 16 moves one pitch in the movement direction (X-axis direction), the movement amount detection device 20 performs two cycles (4π) based on the photoelectric conversion signal Sig1 of the light receiving element 17. ).

一方、本実施の形態に係る光線L2のように、インデックス格子15に入射する以前にガラスブロック14を透過することにより、光線L1に対して光路長差が与えられている+1次回折光L20の複素位相は、式4のように表される。   On the other hand, like the light beam L2 according to the present embodiment, by passing through the glass block 14 before entering the index grating 15, the complex of the + 1st order diffracted light beam L20 that gives an optical path length difference to the light beam L1. The phase is expressed as Equation 4.

Figure 0006111852
Figure 0006111852

ここで、式2と式4とを比較すると、複素位相E’2は、複素位相E2に比べて位相差ΔL分だけ異なる。よって、−1次回折光L10と、ガラスブロック14を透過した+1次回折光L20とが干渉した場合の干渉強度S’1は、式5のように表される。   Here, when Expression 2 and Expression 4 are compared, the complex phase E′2 differs from the complex phase E2 by the phase difference ΔL. Therefore, the interference intensity S′1 when the −1st order diffracted light L10 interferes with the + 1st order diffracted light L20 transmitted through the glass block 14 is expressed by Equation 5.

Figure 0006111852
Figure 0006111852

つまり、式3と式5からわかるように、ガラスブロック14を透過した+1次回折光L20を含む干渉光の干渉強度も、位相差ΔL分だけ異なる。なお、式3および式5に示される通り、受光素子17、18によって得られる干渉強度は、波長に依存する変数項を含んでいないため、波長が変化されても干渉強度のパターンは変化しない。   That is, as can be seen from Equation 3 and Equation 5, the interference intensity of the interference light including the + 1st order diffracted light L20 that has passed through the glass block 14 also differs by the phase difference ΔL. As shown in Equations 3 and 5, since the interference intensity obtained by the light receiving elements 17 and 18 does not include a variable term depending on the wavelength, the interference intensity pattern does not change even if the wavelength is changed.

ここで、位相差ΔLは、ΔL=(N−1)・D・Δkで表され、光変調部13によって光の波長がλ1からλ2まで変調された場合、Δk=(1/λ1−1/λ2)とすると、波長がΔλ=λ0−sinωtのように変調されるため、Δk=A0・sinωt、ΔL=(N−1)・D・A0・sinωtとなる。この位相差ΔL=(N−1)・D・A0・sinωtを式5に代入すると、式6のように表される。ここで、「N」はガラスブロック14の屈折率、「D」はガラスブロック14の厚さ、「A0」は設計時に決められる所定の設定値、「ωt」は角位相を表す。   Here, the phase difference ΔL is expressed by ΔL = (N−1) · D · Δk, and when the light modulation unit 13 modulates the wavelength of light from λ1 to λ2, Δk = (1 / λ1-1 / λ2), the wavelength is modulated as Δλ = λ0−sinωt, and therefore Δk = A0 · sinωt and ΔL = (N−1) · D · A0 · sinωt. When this phase difference ΔL = (N−1) · D · A0 · sin ωt is substituted into Equation 5, it is expressed as Equation 6. Here, “N” represents the refractive index of the glass block 14, “D” represents the thickness of the glass block 14, “A0” represents a predetermined set value determined at the time of design, and “ωt” represents the angular phase.

Figure 0006111852
Figure 0006111852

つまり、式6に示される通り、受光素子17によって検出される光線Lp1と光線Lm2との干渉光L12の干渉強度は、移動格子16の位置情報Xを光変調部13に与えられる変調信号で変調したものである。なお、この式6に示される干渉強度の光電変換信号Sig1が移動量検出装置20(位置算出部)に出力された場合、移動量検出装置20により移動格子16の位置情報Xが算出される。   That is, as shown in Expression 6, the interference intensity of the interference light L12 between the light beam Lp1 and the light beam Lm2 detected by the light receiving element 17 is modulated by the modulation signal supplied to the light modulation unit 13 from the positional information X of the moving grating 16. It is a thing. When the photoelectric conversion signal Sig1 having the interference intensity shown in Equation 6 is output to the movement amount detection device 20 (position calculation unit), the movement amount detection device 20 calculates the position information X of the movement grating 16.

同様にして、干渉光L23の干渉強度S2は、式7のように表される。   Similarly, the interference intensity S2 of the interference light L23 is expressed as in Expression 7.

Figure 0006111852
Figure 0006111852

このように、式6に示す干渉光L12の干渉強度S’1と、式7に示す干渉光L23の干渉強度S2とは、互いに逆位相である。よって、これらを加算し2で除算することにより、すなわち(S’1+S2)/2を演算することにより、光変調部13によって変調される変調要素が消去される。すなわち(S’1+S2)/2を演算することにより、変調要素を含まない移動格子16の位置情報Xを、移動量検出装置20において算出することができる。   Thus, the interference intensity S′1 of the interference light L12 shown in Expression 6 and the interference intensity S2 of the interference light L23 shown in Expression 7 are in opposite phases. Therefore, by adding these and dividing by 2, that is, by calculating (S′1 + S2) / 2, the modulation element modulated by the light modulator 13 is eliminated. That is, by calculating (S′1 + S2) / 2, the position information X of the moving grating 16 that does not include a modulation element can be calculated by the movement amount detection device 20.

したがって、例えば、光源部11からの光の波長中心がドリフトした場合であっても、移動量検出装置20によって算出される移動格子16の位置情報Xには、光の波長中心がずれること等により発生する移動格子16の位置検出結果に誤差が含まれず、エンコーダ装置1による移動格子16の位置検出結果の精度を向上させることができる。   Therefore, for example, even when the wavelength center of the light from the light source unit 11 drifts, the position information X of the moving grating 16 calculated by the movement amount detection device 20 shifts the wavelength center of the light. An error is not included in the generated position detection result of the moving grid 16, and the accuracy of the position detection result of the moving grid 16 by the encoder device 1 can be improved.

また、移動格子16の位置検出結果に含まれる誤差を検出するための補償機構等を設ける必要がないため、エンコーダ装置1の構成を簡略化し、補償機構等を設けるためのコストを削減することができる。   In addition, since it is not necessary to provide a compensation mechanism or the like for detecting an error included in the position detection result of the moving grating 16, it is possible to simplify the configuration of the encoder device 1 and reduce the cost for providing the compensation mechanism or the like. it can.

ところで、図3に示すように、このエンコーダ装置1において、受光素子17、18が、光源部11からの光を正常に受光できない場合がある。
図3は、本実施形態の移動格子16に比較的大きな異物が付着している場合の一例を示す模式図である。図3に示すように、例えば、インデックス格子15や移動格子16に比較的大きな塵埃DS1などの異物が付着したことにより光源部11からの光がこれらの格子を透過できない場合には、受光素子17、18は、光源部11からの光を受光できない場合がある。また、移動格子16の一部に破損が生じたことにより光源部11からの光がこれらの格子を正常に透過できない場合にも、異物が付着した場合と同様に、受光素子17、18は、光源部11からの光を受光できない場合がある。
Incidentally, as shown in FIG. 3, in this encoder device 1, the light receiving elements 17 and 18 may not normally receive the light from the light source unit 11.
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of a case where a relatively large foreign object adheres to the moving grid 16 of the present embodiment. As shown in FIG. 3, for example, when light from the light source unit 11 cannot pass through these gratings because a foreign matter such as relatively large dust DS1 adheres to the index grating 15 or the moving grating 16, the light receiving element 17. , 18 may not receive light from the light source unit 11 in some cases. Even when light from the light source unit 11 cannot normally pass through these gratings due to a part of the moving grating 16 being damaged, the light receiving elements 17 and 18 are In some cases, light from the light source unit 11 cannot be received.

このように、受光素子17、18のいずれもが光源部11からの光を受光できない場合には、移動量検出装置20は、移動格子16の位置を検出することができない。ここで、移動量検出装置20が移動格子16の位置を検出することができない場合には、移動量検出装置20は、一例として、位置信号Sig3として出力する値を変化させないようにすることができる。このように構成することにより、移動量検出装置20が出力する位置信号Sig3を利用する外部装置は、エンコーダ装置1に異常が発生していることを検出することができる。すなわち、この外部装置は、位置信号Sig3が変化していないことを検出することにより、エンコーダ装置1に異常が発生していることを検出することができる。   As described above, when neither of the light receiving elements 17 and 18 can receive the light from the light source unit 11, the movement amount detection device 20 cannot detect the position of the moving grating 16. Here, when the movement amount detection device 20 cannot detect the position of the movement grid 16, for example, the movement amount detection device 20 can prevent the value output as the position signal Sig3 from being changed. . With this configuration, the external device that uses the position signal Sig3 output from the movement amount detection device 20 can detect that an abnormality has occurred in the encoder device 1. That is, the external device can detect that an abnormality has occurred in the encoder device 1 by detecting that the position signal Sig3 has not changed.

また、図4に示すように、このエンコーダ装置1において、受光素子17、18のいずれか一方の受光素子が光源部11からの光を受光できず、他方が光源部11からの光を受光できる場合がある。
図4は、本実施形態の移動格子16に比較的小さな異物が付着している場合の一例を示す模式図である。図4に示すように、例えば、移動格子16に比較的小さな塵埃DS2などの異物が付着したことにより光源部11からの光がこれらの格子を透過できない場合には、受光素子17、18のいずれか一方の受光素子が光源部11からの光を受光できない場合がある。具体的には、図4(A)に示すように、移動格子16上の交差領域M1付近に塵埃DS2が付着している場合には、受光素子17は、光源部11からの光を受光できないが、受光素子18は、光源部11からの光を受光できる。また、図4(B)に示すように、移動格子16上の交差領域M2付近に塵埃DS2が付着している場合には、受光素子17は、光源部11からの光を受光できるが、受光素子18は、光源部11からの光を受光できない。
As shown in FIG. 4, in this encoder device 1, one of the light receiving elements 17 and 18 cannot receive light from the light source unit 11, and the other can receive light from the light source unit 11. There is a case.
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an example of a case where a relatively small foreign object is attached to the moving grid 16 of the present embodiment. As shown in FIG. 4, for example, when light from the light source unit 11 cannot pass through these gratings due to adhesion of foreign matters such as dust DS2 to the moving grating 16, whichever of the light receiving elements 17, 18 is used. One of the light receiving elements may not receive light from the light source unit 11 in some cases. Specifically, as shown in FIG. 4A, when the dust DS2 is attached near the intersection region M1 on the moving grid 16, the light receiving element 17 cannot receive light from the light source unit 11. However, the light receiving element 18 can receive light from the light source unit 11. As shown in FIG. 4B, when the dust DS2 is attached in the vicinity of the intersecting region M2 on the moving grid 16, the light receiving element 17 can receive the light from the light source unit 11, The element 18 cannot receive light from the light source unit 11.

このように、受光素子17、18のいずれか一方の受光素子が光源部11からの光を受光できず、他方が光源部11からの光を受光できる場合には、移動量検出装置20は、受光素子17、18が受光する干渉光の差分を正しく算出することができなくなり、移動格子16の位置情報Xを誤って算出してしまうことがある。そこで、本実施形態のエンコーダ装置1は、受光素子17、18が光源部11からの光を受光できない状態を検出する。これにより、エンコーダ装置1は、移動格子16の位置情報Xを誤って算出してしまうことを防ぐことができる。以下、このエンコーダ装置1が備える移動量検出装置20の具体的な構成について、図5を参照して説明する。   As described above, when one of the light receiving elements 17 and 18 cannot receive the light from the light source unit 11 and the other can receive the light from the light source unit 11, the movement amount detection device 20 The difference between the interference light received by the light receiving elements 17 and 18 cannot be calculated correctly, and the position information X of the moving grating 16 may be calculated incorrectly. Therefore, the encoder device 1 according to the present embodiment detects a state where the light receiving elements 17 and 18 cannot receive light from the light source unit 11. Thereby, the encoder apparatus 1 can prevent calculating the position information X of the moving grid 16 by mistake. Hereinafter, a specific configuration of the movement amount detection device 20 included in the encoder device 1 will be described with reference to FIG.

図5は、本実施形態のエンコーダ装置1が備える移動量検出装置20の具体的な構成の一例を示す構成図である。上述したように、このエンコーダ装置1は、エンコーダ10と、光変調部13と、移動量検出装置20とを備える。   FIG. 5 is a configuration diagram illustrating an example of a specific configuration of the movement amount detection device 20 included in the encoder device 1 of the present embodiment. As described above, the encoder device 1 includes the encoder 10, the light modulation unit 13, and the movement amount detection device 20.

光変調部13は、変調信号Sig4を発生する変調信号発生部13aを備えており、発生させた変調信号Sig4を、DAコンバータ13bおよび光源ドライブ回路13cを介して光源部11の光源11aに出力する。また、光変調部13は、変調信号発生部13aが発生させた変調信号Sig4を移動量検出装置20に出力する。   The optical modulation unit 13 includes a modulation signal generation unit 13a that generates a modulation signal Sig4, and outputs the generated modulation signal Sig4 to the light source 11a of the light source unit 11 via the DA converter 13b and the light source drive circuit 13c. . In addition, the optical modulation unit 13 outputs the modulation signal Sig4 generated by the modulation signal generation unit 13a to the movement amount detection device 20.

移動量検出装置20は、一組の振幅検出回路(第1振幅検出回路211、第2振幅検出回路212)と、一組のデコーダ(第1デコーダ221、第2デコーダ222)と、一組の増幅回路(第1増幅回路241、第2増幅回路242)と、一組のADコンバータ(第1ADコンバータ251、第2ADコンバータ252)と、カウント処理部230とを備えている。このうち、まず、受光素子17が出力する光電変換信号Sig1を処理する、第1増幅回路241と、第1ADコンバータ251と、第1振幅検出回路211と、第1デコーダ221とについて説明する。   The movement amount detection device 20 includes a set of amplitude detection circuits (a first amplitude detection circuit 211 and a second amplitude detection circuit 212), a set of decoders (a first decoder 221 and a second decoder 222), and a set of An amplifier circuit (first amplifier circuit 241 and second amplifier circuit 242), a set of AD converters (first AD converter 251 and second AD converter 252), and a count processing unit 230 are provided. Among these, first, the first amplification circuit 241, the first AD converter 251, the first amplitude detection circuit 211, and the first decoder 221 that process the photoelectric conversion signal Sig1 output from the light receiving element 17 will be described.

第1増幅回路241は、受光素子17が出力する光電変換信号Sig1を増幅して、増幅した光電変換信号Sig1を第1ADコンバータ251に出力する。
第1ADコンバータ251は、第1増幅回路241が出力した光電変換信号Sig1をAD(アナログ−デジタル)変換して、光電変換信号Sig1のデジタル信号を第1振幅検出回路211に出力する。
第1振幅検出回路211は、入力される光電変換信号Sig1のデジタル信号の振幅を検出し、この検出結果を示す振幅検出信号Sig5をカウント処理部230に出力する。また、第1振幅検出回路211は、入力される光電変換信号Sig1のデジタル信号を、デジタル信号Sig7として第1デコーダ221に出力する。
The first amplifier circuit 241 amplifies the photoelectric conversion signal Sig 1 output from the light receiving element 17 and outputs the amplified photoelectric conversion signal Sig 1 to the first AD converter 251.
The first AD converter 251 performs AD (analog-digital) conversion on the photoelectric conversion signal Sig 1 output from the first amplifier circuit 241, and outputs a digital signal of the photoelectric conversion signal Sig 1 to the first amplitude detection circuit 211.
The first amplitude detection circuit 211 detects the amplitude of the digital signal of the input photoelectric conversion signal Sig1, and outputs an amplitude detection signal Sig5 indicating the detection result to the count processing unit 230. Further, the first amplitude detection circuit 211 outputs the digital signal of the input photoelectric conversion signal Sig1 to the first decoder 221 as the digital signal Sig7.

第1デコーダ221は、入力される光電変換信号Sig1のデジタル信号Sig7を、変調信号発生部13aが発生させる変調信号Sig4に基づいて復号することにより、復号信号Sig9を生成する。この復号信号Sig9のパルス数は、インデックス格子15と移動格子16との相対的な移動量を示している。この復号信号Sig9のパルス数をカウントすることにより、インデックス格子15と移動格子16との相対的な移動量を算出することができる。また、第1デコーダ221は、生成した復号信号Sig9をカウント処理部230に出力する。   The first decoder 221 generates a decoded signal Sig9 by decoding the digital signal Sig7 of the input photoelectric conversion signal Sig1 based on the modulation signal Sig4 generated by the modulation signal generator 13a. The number of pulses of the decoded signal Sig9 indicates the relative amount of movement between the index grating 15 and the moving grating 16. By counting the number of pulses of the decoded signal Sig9, the relative movement amount between the index grating 15 and the moving grating 16 can be calculated. The first decoder 221 outputs the generated decoded signal Sig9 to the count processing unit 230.

次に、受光素子18が出力する光電変換信号Sig2を処理する、第2増幅回路242と、第2ADコンバータ252と、第2振幅検出回路212と、第2デコーダ222とについて説明する。   Next, the second amplification circuit 242, the second AD converter 252, the second amplitude detection circuit 212, and the second decoder 222 that process the photoelectric conversion signal Sig2 output from the light receiving element 18 will be described.

第2増幅回路242は、受光素子18が出力する光電変換信号Sig2を増幅して、増幅した光電変換信号Sig2を第2ADコンバータ252に出力する。
第2ADコンバータ252は、第2増幅回路242が出力した光電変換信号Sig2をAD(アナログ−デジタル)変換して、光電変換信号Sig2のデジタル信号を第2振幅検出回路212に出力する。
第2振幅検出回路212は、入力される光電変換信号Sig2のデジタル信号の振幅を検出し、この検出結果を示す振幅検出信号Sig6をカウント処理部230に出力する。また、第2振幅検出回路212は、は、入力される光電変換信号Sig2のデジタル信号を、デジタル信号Sig8として第2デコーダ222に出力する。
The second amplifier circuit 242 amplifies the photoelectric conversion signal Sig2 output from the light receiving element 18 and outputs the amplified photoelectric conversion signal Sig2 to the second AD converter 252.
The second AD converter 252 performs AD (analog-digital) conversion on the photoelectric conversion signal Sig <b> 2 output from the second amplifier circuit 242, and outputs a digital signal of the photoelectric conversion signal Sig <b> 2 to the second amplitude detection circuit 212.
The second amplitude detection circuit 212 detects the amplitude of the digital signal of the input photoelectric conversion signal Sig2, and outputs an amplitude detection signal Sig6 indicating the detection result to the count processing unit 230. Further, the second amplitude detection circuit 212 outputs the digital signal of the input photoelectric conversion signal Sig2 to the second decoder 222 as the digital signal Sig8.

第2デコーダ222は、入力される光電変換信号Sig2のデジタル信号Sig8を、変調信号発生部13aが発生させる変調信号Sig4に基づいて復号することにより、復号信号Sig10を生成する。この復号信号Sig10のパルス数は、上述した復号信号Si9のパルス数と同様に、インデックス格子15と移動格子16との相対的な移動量を示している。したがって、この復号信号Sig10のパルス数をカウントすることにより、インデックス格子15と移動格子16との相対的な移動量を算出することができる。また、第2デコーダ222は、生成した復号信号Sig10をカウント処理部230に出力する。   The second decoder 222 generates the decoded signal Sig10 by decoding the digital signal Sig8 of the input photoelectric conversion signal Sig2 based on the modulation signal Sig4 generated by the modulation signal generator 13a. The number of pulses of the decoded signal Sig10 indicates the relative amount of movement between the index grating 15 and the moving grating 16, similarly to the number of pulses of the decoded signal Si9 described above. Therefore, by counting the number of pulses of the decoded signal Sig10, the relative movement amount between the index grating 15 and the moving grating 16 can be calculated. Further, the second decoder 222 outputs the generated decoded signal Sig10 to the count processing unit 230.

次に、カウント処理部230について説明する。カウント処理部230は、エンコーダ10が備える移動格子16の相対的な移動量を算出する。具体的には、このカウント処理部230には、第1デコーダ221が出力する復号信号Sig9と、第2デコーダ222が出力する復号信号Sig10とが入力される。式6および式7を参照して上述したように、干渉強度S’1と干渉強度S2とを加算し2で除算することにより、すなわち(S’1+S2)/2を演算することにより、変調要素を含まない移動格子16の位置情報Xを算出することができる。ここで、復号信号Sig9とは、上述した干渉強度S’1を示す信号である。また、復号信号Sig10とは、上述した干渉強度S2を示す信号である。したがって、カウント処理部230は、復号信号Sig9と、復号信号Sig10とに基づいて、変調要素を含まない移動格子16の位置情報Xを算出することができる。   Next, the count processing unit 230 will be described. The count processing unit 230 calculates the relative movement amount of the moving grid 16 included in the encoder 10. Specifically, the count processing unit 230 receives the decoded signal Sig9 output from the first decoder 221 and the decoded signal Sig10 output from the second decoder 222. As described above with reference to Equation 6 and Equation 7, the modulation element is obtained by adding the interference intensity S′1 and the interference intensity S2 and dividing by 2, that is, calculating (S′1 + S2) / 2. It is possible to calculate the position information X of the moving grid 16 that does not include. Here, the decoded signal Sig9 is a signal indicating the above-described interference intensity S′1. The decoded signal Sig10 is a signal indicating the above-described interference intensity S2. Therefore, the count processing unit 230 can calculate the position information X of the moving grating 16 that does not include a modulation element, based on the decoded signal Sig9 and the decoded signal Sig10.

具体的には、カウント処理部230は、復号信号Sig9のパルス数をカウントしてカウント値cnt1を算出する。また、カウント処理部230は、復号信号Sig10のパルス数をカウントして、カウント値cnt2を算出する。また、カウント処理部230は、算出したカウント値cnt1とカウント値cnt2とを加算して2で除算し、この除算した値に現在位置を示す値を加算して、位置情報Xを算出する。すなわち、カウント処理部230は、現在位置+(カウント値cnt1+カウント値cnt2)/2を演算して、位置情報Xを算出する。このようにして、カウント処理部230は、変調要素を含まない移動格子16の位置情報Xを算出する。   Specifically, the count processing unit 230 calculates the count value cnt1 by counting the number of pulses of the decoded signal Sig9. Further, the count processing unit 230 counts the number of pulses of the decoded signal Sig10 and calculates a count value cnt2. The count processing unit 230 adds the calculated count value cnt1 and the count value cnt2 and divides by 2, and adds a value indicating the current position to the divided value to calculate the position information X. That is, the count processing unit 230 calculates the position information X by calculating the current position + (count value cnt1 + count value cnt2) / 2. In this way, the count processing unit 230 calculates the position information X of the moving grating 16 that does not include a modulation element.

ここまで、光電変換信号(光電変換信号Sig1または光電変換信号Sig2)の振幅に異常が検出されない場合における、カウント処理部230の演算について説明した。次に、光電変換信号(光電変換信号Sig1または光電変換信号Sig2)の振幅に異常が検出された場合における、カウント処理部230の演算について、図6および図7を参照して説明する。   So far, the calculation of the count processing unit 230 when no abnormality is detected in the amplitude of the photoelectric conversion signal (photoelectric conversion signal Sig1 or photoelectric conversion signal Sig2) has been described. Next, the calculation of the count processing unit 230 when an abnormality is detected in the amplitude of the photoelectric conversion signal (photoelectric conversion signal Sig1 or photoelectric conversion signal Sig2) will be described with reference to FIGS.

図6は、本実施形態のカウント処理部230の演算の一例を示す表である。カウント処理部230は、光電変換信号Sig1の振幅が正常であるか否か、および光電変換信号Sig2の振幅が正常であるか否かに基づいて、位置情報Xの演算方法を切換える。   FIG. 6 is a table showing an example of the calculation of the count processing unit 230 of the present embodiment. The count processing unit 230 switches the calculation method of the position information X based on whether the amplitude of the photoelectric conversion signal Sig1 is normal and whether the amplitude of the photoelectric conversion signal Sig2 is normal.

ここで、第1振幅検出回路211は、光電変換信号Sig1の振幅が正常である場合には、振幅検出信号Sig5の値を「正常」を示す値(例えば、値0)にして、振幅検出信号Sig5をカウント処理部230に出力する。また、第1振幅検出回路211は、光電変換信号Sig1の振幅が異常である場合には、振幅検出信号Sig5の値を「異常」を示す値(例えば、値1)にして、振幅検出信号Sig5をカウント処理部230に出力する。すなわち、第1振幅検出回路211(振幅検出部)は、受光素子17(受光部)が出力する受光信号の振幅を検出する。   Here, when the amplitude of the photoelectric conversion signal Sig1 is normal, the first amplitude detection circuit 211 sets the value of the amplitude detection signal Sig5 to a value indicating “normal” (for example, a value of 0) and sets the amplitude detection signal. Sig5 is output to the count processing unit 230. In addition, when the amplitude of the photoelectric conversion signal Sig1 is abnormal, the first amplitude detection circuit 211 sets the value of the amplitude detection signal Sig5 to a value indicating “abnormal” (for example, value 1) and sets the amplitude detection signal Sig5. Is output to the count processing unit 230. That is, the first amplitude detection circuit 211 (amplitude detection unit) detects the amplitude of the light reception signal output from the light receiving element 17 (light reception unit).

また、第2振幅検出回路212は、光電変換信号Sig2の振幅が正常である場合には、振幅検出信号Sig6の値を「正常」を示す値(例えば、値0)にして、振幅検出信号Sig6をカウント処理部230に出力する。また、第2振幅検出回路212は、光電変換信号Sig2の振幅が異常である場合には、振幅検出信号Sig6の値を「異常」を示す値(例えば、値1)にして、振幅検出信号Sig6をカウント処理部230に出力する。すなわち、第2振幅検出回路212(振幅検出部)は、受光素子18(受光部)が出力する受光信号の振幅を検出する。   In addition, when the amplitude of the photoelectric conversion signal Sig2 is normal, the second amplitude detection circuit 212 sets the value of the amplitude detection signal Sig6 to a value indicating “normal” (for example, value 0), and sets the amplitude detection signal Sig6. Is output to the count processing unit 230. In addition, when the amplitude of the photoelectric conversion signal Sig2 is abnormal, the second amplitude detection circuit 212 sets the value of the amplitude detection signal Sig6 to a value indicating “abnormal” (for example, value 1) and sets the amplitude detection signal Sig6. Is output to the count processing unit 230. That is, the second amplitude detection circuit 212 (amplitude detection unit) detects the amplitude of the light reception signal output from the light receiving element 18 (light reception unit).

カウント処理部230は、振幅検出信号Sig5と、振幅検出信号Sig6とが、いずれも正常を示す値である場合には、上述したように、現在位置+(カウント値cnt1+カウント値cnt2)/2を演算して、位置情報Xを算出する。   When the amplitude detection signal Sig5 and the amplitude detection signal Sig6 are both values indicating normality, the count processing unit 230 sets the current position + (count value cnt1 + count value cnt2) / 2 as described above. The position information X is calculated by calculation.

次に、振幅検出信号Sig5または振幅検出信号Sig6が異常を示す値(例えば、値1)である場合について説明する。はじめに、光電変換信号のうち、光電変換信号Sig1について説明する。まず、第1振幅検出回路211が検出する光電変換信号Sig1の振幅の一例について、図7を参照して説明する。   Next, the case where the amplitude detection signal Sig5 or the amplitude detection signal Sig6 is a value indicating abnormality (for example, value 1) will be described. First, the photoelectric conversion signal Sig1 among the photoelectric conversion signals will be described. First, an example of the amplitude of the photoelectric conversion signal Sig1 detected by the first amplitude detection circuit 211 will be described with reference to FIG.

図7は、本実施形態の振幅検出回路が振幅を検出する光電変換信号の振幅波形の一例を示す波形図である。この図7に示す光電変換信号の振幅波形のうち、波形WAとは、第1振幅検出回路211が検出する光電変換信号Sig1の振幅の一例である。   FIG. 7 is a waveform diagram showing an example of an amplitude waveform of a photoelectric conversion signal whose amplitude is detected by the amplitude detection circuit of the present embodiment. Of the amplitude waveforms of the photoelectric conversion signal shown in FIG. 7, the waveform WA is an example of the amplitude of the photoelectric conversion signal Sig <b> 1 detected by the first amplitude detection circuit 211.

この光電変換信号Sig1の波形WAについて、上述した図4に示すように、移動格子16上に塵埃DS2が付着している場合を一例にして説明する。この移動格子16が+X方向に移動している場合には、移動格子16に付着している塵埃DS2は、移動格子16の移動に応じて+X方向に移動する。図7に示すように、移動格子16が塵埃DS2とともに+X方向に移動して、その移動量が格子移動量X1になると、受光素子17が受光する干渉光L12を塵埃DS2が遮りはじめる。さらに移動格子16が塵埃DS2とともに+X方向に移動すると、塵埃DS2が干渉光L12を遮る範囲が徐々に広がる。さらに移動格子16の移動量が格子移動量X2になると、塵埃DS2が干渉光L12を遮る範囲が最も広くなる。さらに移動格子16が塵埃DS2とともに+X方向に移動すると、塵埃DS2が干渉光L12を遮る範囲が徐々に狭くなる。さらに移動格子16の移動量が格子移動量X3になると、塵埃DS2が干渉光L12を遮らなくなる。   The waveform WA of the photoelectric conversion signal Sig1 will be described by taking as an example a case where dust DS2 is attached on the moving grid 16, as shown in FIG. 4 described above. When the moving grid 16 moves in the + X direction, the dust DS2 attached to the moving grid 16 moves in the + X direction in accordance with the movement of the moving grid 16. As shown in FIG. 7, when the moving grating 16 moves in the + X direction together with the dust DS2, and the amount of movement becomes the grating moving amount X1, the dust DS2 begins to block the interference light L12 received by the light receiving element 17. When the moving grid 16 further moves in the + X direction together with the dust DS2, the range in which the dust DS2 blocks the interference light L12 gradually increases. Further, when the moving amount of the moving grating 16 becomes the grating moving amount X2, the range in which the dust DS2 blocks the interference light L12 becomes the widest. Further, when the moving grid 16 moves in the + X direction together with the dust DS2, the range in which the dust DS2 blocks the interference light L12 is gradually narrowed. Further, when the moving amount of the moving grating 16 becomes the grating moving amount X3, the dust DS2 does not block the interference light L12.

すなわち、移動格子16上の塵埃DS2が、格子移動量X1からX3まで+X方向に移動すると、この塵埃DS2によって遮られる干渉光L12の範囲は、移動格子16の移動量に応じて変化する。したがって、受光素子17が受光する干渉光L12の強度は、移動格子16の移動量に応じて変化する。これにより、受光素子17が出力する光電変換信号Sig1の振幅は、図7に示す波形WAのように変化する。   That is, when the dust DS2 on the moving grating 16 moves in the + X direction from the grating movement amount X1 to X3, the range of the interference light L12 blocked by the dust DS2 changes according to the movement amount of the moving grating 16. Therefore, the intensity of the interference light L12 received by the light receiving element 17 changes according to the amount of movement of the moving grating 16. As a result, the amplitude of the photoelectric conversion signal Sig1 output from the light receiving element 17 changes like a waveform WA shown in FIG.

ここで、図7に示す信号振幅のうち、基準電位Lv0とは、干渉光L12が塵埃DS2などに遮られずに、受光素子17に受光された場合の光電変換信号の電位である。また、振幅規格値Lv1とは、デコーダ(第1デコーダ221、第2デコーダ222)が正常に復号することができる光電変換信号の電位を示す規格値である。また、デコード可能限界値Lv2とは、これらのデコーダが正常に復号することができる光電変換信号の信号振幅の限界値(例えば、下限値)である。すなわち、デコーダは、基準電位Lv0付近の電位をデジタル値の0(ゼロ)に、振幅規格値Lv1とデコード可能限界値Lv2との間の電位を、光電変換信号のデジタル値の1として復号する。つまり、デコーダは、デコード可能限界値Lv2よりも電位が低い光電変換信号が入力されると、この光電変換信号を正常に復号することができない。したがって、デコーダに、デコード可能限界値Lv2よりも電位が低い光電変換信号が入力された場合には、カウント処理部230が正常にカウント処理を行えなくなる。この結果、カウント処理部230は、誤った位置情報Xを出力してしまうことがある。   Here, among the signal amplitudes shown in FIG. 7, the reference potential Lv0 is the potential of the photoelectric conversion signal when the interference light L12 is received by the light receiving element 17 without being blocked by the dust DS2. The amplitude standard value Lv1 is a standard value indicating the potential of the photoelectric conversion signal that can be normally decoded by the decoder (the first decoder 221 and the second decoder 222). The decodable limit value Lv2 is a limit value (for example, a lower limit value) of the signal amplitude of the photoelectric conversion signal that can be normally decoded by these decoders. That is, the decoder decodes the potential in the vicinity of the reference potential Lv0 to the digital value 0 (zero), and the potential between the amplitude standard value Lv1 and the decodable limit value Lv2 as the digital value 1 of the photoelectric conversion signal. That is, when a photoelectric conversion signal having a potential lower than the decodable limit value Lv2 is input, the decoder cannot normally decode the photoelectric conversion signal. Therefore, when a photoelectric conversion signal having a potential lower than the decodable limit value Lv2 is input to the decoder, the count processing unit 230 cannot perform the count process normally. As a result, the count processing unit 230 may output incorrect position information X.

そこで、カウント処理部230は、振幅検出信号Sig5が異常を示す値(例えば、値1)であり、振幅検出信号Sig6が正常を示す値(例えば、値0)である場合には、図6に示すように、現在位置+(カウント値cnt2)を演算して、位置情報Xを算出する。ここで、振幅検出信号Sig5が異常を示す値である場合とは、光電変換信号Sig1の振幅が異常である場合である。すなわち、カウント処理部230は、光電変換信号Sig1の振幅が異常である場合には、光電変換信号Sig1に基づくカウント値cnt1を位置情報Xの算出に使用しない。   Therefore, when the amplitude detection signal Sig5 is a value indicating abnormality (for example, value 1) and the amplitude detection signal Sig6 is a value indicating normal (for example, value 0), the count processing unit 230 is shown in FIG. As shown, the current position + (count value cnt2) is calculated to calculate the position information X. Here, the case where the amplitude detection signal Sig5 is a value indicating abnormality is a case where the amplitude of the photoelectric conversion signal Sig1 is abnormal. That is, the count processing unit 230 does not use the count value cnt1 based on the photoelectric conversion signal Sig1 for calculating the position information X when the amplitude of the photoelectric conversion signal Sig1 is abnormal.

すなわち、カウント処理部230(信号選択部)は、受光素子17、18(受光部)のうち少なくとも1つの受光素子17(受光部)が出力する受光信号に基づいて、少なくとも2つの受光素子17、18(受光部)がそれぞれ出力する受光信号のうち少なくとも1つの信号を、移動格子16(移動部材)の相対的な移動量を算出するための算出信号として選択する。また、カウント処理部230(移動量算出部)は、カウント処理部230(信号選択部)が選択した算出信号に基づいて、移動格子16(移動部材)の相対的な移動量を算出する。また、カウント処理部230(信号選択部)は、第1振幅検出回路211(振幅検出部)が検出した受光信号の振幅に基づいて、少なくとも2つの受光素子17、18(受光部)がそれぞれ出力する受光信号のうち少なくとも1つの受光信号を算出信号として選択する。このとき、カウント処理部230(信号選択部)は、第1振幅検出回路211(振幅検出部)が検出した振幅が所定の振幅の範囲内である受光信号を、算出信号として選択する。このようにカウント処理部230は、光電変換信号Sig1の振幅が異常であっても、位置情報Xの算出を行うことができる。   That is, the count processing unit 230 (signal selection unit) is based on the light reception signal output from at least one light reception element 17 (light reception unit) among the light reception elements 17 and 18 (light reception unit). At least one of the received light signals output from each of the 18 (light receiving units) is selected as a calculation signal for calculating the relative movement amount of the moving grid 16 (moving member). Further, the count processing unit 230 (movement amount calculation unit) calculates the relative movement amount of the moving grid 16 (moving member) based on the calculation signal selected by the count processing unit 230 (signal selection unit). The count processing unit 230 (signal selection unit) outputs at least two light receiving elements 17 and 18 (light receiving unit) based on the amplitude of the light receiving signal detected by the first amplitude detection circuit 211 (amplitude detection unit). At least one received light signal is selected as a calculation signal. At this time, the count processing unit 230 (signal selection unit) selects a light reception signal whose amplitude detected by the first amplitude detection circuit 211 (amplitude detection unit) is within a predetermined amplitude range as a calculation signal. Thus, the count processing unit 230 can calculate the position information X even if the amplitude of the photoelectric conversion signal Sig1 is abnormal.

次に、光電変換信号のうち、光電変換信号Sig2について、再び図7を参照して説明する。図7の波形WBとは、第2振幅検出回路212が検出する光電変換信号Sig2の振幅の一例である。この光電変換信号Sig2も、光電変換信号Sig1と同様にその振幅が変化する。   Next, of the photoelectric conversion signals, the photoelectric conversion signal Sig2 will be described again with reference to FIG. The waveform WB in FIG. 7 is an example of the amplitude of the photoelectric conversion signal Sig2 detected by the second amplitude detection circuit 212. The amplitude of the photoelectric conversion signal Sig2 also changes in the same manner as the photoelectric conversion signal Sig1.

すなわち、この移動格子16が+X方向に移動している場合には、移動格子16に付着している塵埃DS2は、移動格子16の移動に応じて+X方向に移動する。図7に示すように、移動格子16が塵埃DS2とともに+X方向に移動して、その移動量が格子移動量X4になると、受光素子18が受光する干渉光L23を塵埃DS2が遮りはじめる。さらに移動格子16が塵埃DS2とともに+X方向に移動すると、塵埃DS2が干渉光L23を遮る範囲が徐々に広がる。さらに移動格子16の移動量が格子移動量X5になると、塵埃DS2が干渉光L23を遮る範囲が最も広くなる。さらに移動格子16が塵埃DS2とともに+X方向に移動すると、塵埃DS2が干渉光L23を遮る範囲が徐々に狭くなる。さらに移動格子16の移動量が格子移動量X6になると、塵埃DS2が干渉光L23を遮らなくなる。   That is, when the moving grid 16 moves in the + X direction, the dust DS2 attached to the moving grid 16 moves in the + X direction according to the movement of the moving grid 16. As shown in FIG. 7, when the moving grating 16 moves in the + X direction together with the dust DS2, and the moving amount thereof becomes the grating moving amount X4, the dust DS2 starts to block the interference light L23 received by the light receiving element 18. Further, when the moving grid 16 moves in the + X direction together with the dust DS2, the range in which the dust DS2 blocks the interference light L23 gradually increases. Further, when the moving amount of the moving grating 16 becomes the grating moving amount X5, the range in which the dust DS2 blocks the interference light L23 becomes the widest. Further, when the moving grid 16 moves in the + X direction together with the dust DS2, the range in which the dust DS2 blocks the interference light L23 is gradually narrowed. Further, when the moving amount of the moving grating 16 becomes the grating moving amount X6, the dust DS2 does not block the interference light L23.

すなわち、移動格子16上の塵埃DS2が、格子移動量X4からX6まで+X方向に移動すると、この塵埃DS2によって遮られる干渉光L23の範囲は、移動格子16の移動量に応じて変化する。したがって、受光素子18が受光する干渉光L23の強度は、移動格子16の移動量に応じて変化する。これにより、受光素子18が出力する光電変換信号Sig2の振幅は、図7に示す波形WBのように変化する。   That is, when the dust DS2 on the moving grid 16 moves in the + X direction from the grid moving amount X4 to X6, the range of the interference light L23 blocked by the dust DS2 changes according to the moving amount of the moving grid 16. Therefore, the intensity of the interference light L23 received by the light receiving element 18 changes according to the amount of movement of the moving grating 16. As a result, the amplitude of the photoelectric conversion signal Sig2 output from the light receiving element 18 changes like a waveform WB shown in FIG.

カウント処理部230は、振幅検出信号Sig6の振幅が異常である場合についても、振幅検出信号Sig5と同様にして位置情報Xを算出する。すなわち、カウント処理部230は、振幅検出信号Sig5が正常を示す値(例えば、値0)であり、振幅検出信号Sig6が異常を示す値(例えば、値1)である場合には、現在位置+(カウント値cnt1)を演算して、位置情報Xを算出する。ここで、振幅検出信号Sig6が異常を示す値である場合とは、光電変換信号Sig2の振幅が異常である場合である。すなわち、カウント処理部230は、光電変換信号Sig2の振幅が異常である場合には、光電変換信号Sig2に基づくカウント値cnt2を位置情報Xの算出に使用しない。   The count processing unit 230 calculates the position information X in the same manner as the amplitude detection signal Sig5 even when the amplitude of the amplitude detection signal Sig6 is abnormal. That is, when the amplitude detection signal Sig5 is a value indicating normality (for example, value 0) and the amplitude detection signal Sig6 is a value indicating abnormality (for example, value 1), the count processing unit 230 The position information X is calculated by calculating (count value cnt1). Here, the case where the amplitude detection signal Sig6 is a value indicating abnormality is a case where the amplitude of the photoelectric conversion signal Sig2 is abnormal. That is, the count processing unit 230 does not use the count value cnt2 based on the photoelectric conversion signal Sig2 for the calculation of the position information X when the amplitude of the photoelectric conversion signal Sig2 is abnormal.

すなわち、カウント処理部230(信号選択部)は、受光素子17、18(受光部)のうち少なくとも1つの受光素子18(受光部)が出力する受光信号に基づいて、少なくとも2つの受光素子17、18(受光部)がそれぞれ出力する受光信号のうち少なくとも1つの信号を、移動格子16(移動部材)の相対的な移動量を算出するための算出信号として選択する。また、カウント処理部230(移動量算出部)は、カウント処理部230(信号選択部)が選択した算出信号に基づいて、移動格子16(移動部材)の相対的な移動量を算出する。また、カウント処理部230(信号選択部)は、第2振幅検出回路212(振幅検出部)が検出した受光信号の振幅に基づいて、少なくとも2つの受光素子17、18(受光部)がそれぞれ出力する受光信号のうち少なくとも1つの受光信号を算出信号として選択する。このとき、カウント処理部230(信号選択部)は、第1振幅検出回路211(振幅検出部)が検出した振幅が所定の振幅の範囲内である受光信号を、算出信号として選択する。このようにカウント処理部230は、光電変換信号Sig2の振幅が異常であっても、位置情報Xの算出を行うことができる。   That is, the count processing unit 230 (signal selection unit) is based on the light reception signal output from at least one light reception element 18 (light reception unit) among the light reception elements 17 and 18 (light reception unit). At least one of the received light signals output from each of the 18 (light receiving units) is selected as a calculation signal for calculating the relative movement amount of the moving grid 16 (moving member). Further, the count processing unit 230 (movement amount calculation unit) calculates the relative movement amount of the moving grid 16 (moving member) based on the calculation signal selected by the count processing unit 230 (signal selection unit). The count processing unit 230 (signal selection unit) outputs at least two light receiving elements 17 and 18 (light receiving units) based on the amplitude of the light receiving signal detected by the second amplitude detection circuit 212 (amplitude detection unit). At least one received light signal is selected as a calculation signal. At this time, the count processing unit 230 (signal selection unit) selects a light reception signal whose amplitude detected by the first amplitude detection circuit 211 (amplitude detection unit) is within a predetermined amplitude range as a calculation signal. Thus, the count processing unit 230 can calculate the position information X even if the amplitude of the photoelectric conversion signal Sig2 is abnormal.

また、カウント処理部230は、振幅検出信号Sig5と、振幅検出信号Sig6とが、いずれも異常を示す値(例えば、値1)である場合には、位置情報Xの算出を停止する。これにより、カウント処理部230は、誤った位置情報Xを出力してしまうことを防ぐことができる。   Further, the count processing unit 230 stops the calculation of the position information X when both the amplitude detection signal Sig5 and the amplitude detection signal Sig6 are values indicating abnormality (for example, value 1). Thereby, the count processing unit 230 can prevent erroneous position information X from being output.

図8は、本実施形態の移動量検出装置20が移動量を検出した結果の一例を示すグラフである。このうち図8(A)は、光電変換信号(光電変換信号Sig1、光電変換信号Sig2)の振幅に異常が生じた場合に、移動量検出装置20が移動量の検出を停止する場合を示すグラフである。ここでは、移動格子16の移動量が格子移動量X11〜X12の区間において、光電変換信号Sig1の振幅に異常が発生した場合について説明する。なお、光電変換信号Sig2は、光電変換信号Sig1と同様であるので、説明を省略する。   FIG. 8 is a graph illustrating an example of a result of detection of the movement amount by the movement amount detection device 20 of the present embodiment. 8A is a graph showing a case where the movement amount detection device 20 stops detecting the movement amount when an abnormality occurs in the amplitude of the photoelectric conversion signal (photoelectric conversion signal Sig1, photoelectric conversion signal Sig2). It is. Here, a case where an abnormality occurs in the amplitude of the photoelectric conversion signal Sig1 in a section where the moving amount of the moving lattice 16 is the lattice moving amounts X11 to X12 will be described. Since the photoelectric conversion signal Sig2 is the same as the photoelectric conversion signal Sig1, description thereof is omitted.

まず、光電変換信号Sig1の振幅に異常が発生した場合に、移動量検出装置20が、位置情報Xの出力を停止する場合について説明する。図8(A)に示す格子移動量0〜X11の区間、すなわち、光電変換信号Sig1の振幅に異常が発生していない場合において、移動量検出装置20は、カウント値cnt1を値0から値cnt11まで正常に算出する(波形W1−1を参照。)。これにより、移動量検出装置20は、移動格子16の正確な移動量を示す位置情報Xを出力する。また、図8(A)に示す格子移動量X11〜X12の区間、すなわち、光電変換信号Sig1の振幅に異常が発生している場合において、移動量検出装置20は、カウント値cnt1を正常に算出することができない場合、カウント値が、例えば、値cnt12に達した時点で移動量の算出を停止する(波形W1−2を参照。)。   First, the case where the movement amount detection device 20 stops outputting the position information X when an abnormality occurs in the amplitude of the photoelectric conversion signal Sig1 will be described. In the section of the lattice movement amount 0 to X11 shown in FIG. 8A, that is, when there is no abnormality in the amplitude of the photoelectric conversion signal Sig1, the movement amount detection device 20 changes the count value cnt1 from the value 0 to the value cnt11. Is calculated normally (see waveform W1-1). Thereby, the movement amount detection device 20 outputs position information X indicating the accurate movement amount of the moving grid 16. Further, in the section of the lattice movement amounts X11 to X12 shown in FIG. 8A, that is, when an abnormality occurs in the amplitude of the photoelectric conversion signal Sig1, the movement amount detection device 20 normally calculates the count value cnt1. If the count value cannot be calculated, for example, the calculation of the movement amount is stopped when the count value reaches the value cnt12 (see waveform W1-2).

このように移動量検出装置20が、位置情報Xの出力を停止してしまうと、この位置情報Xを利用している装置(例えば、半導体露光装置や、光学レンズ切削・研磨装置などの加工装置。)において、移動格子16の移動量が不明になる。この場合には、この位置情報Xを利用している装置は、移動格子16を原点に復帰させるとともに、ワークを再度加工しなければならないことがある。このため、移動量検出装置20が、位置情報Xの出力を停止してしまう場合には、ワークを再度加工するための時間やコストが発生してしまうことがある。   When the movement amount detection device 20 stops outputting the position information X in this way, a device using the position information X (for example, a processing apparatus such as a semiconductor exposure device or an optical lens cutting / polishing device). )), The amount of movement of the moving grid 16 becomes unknown. In this case, the apparatus using the position information X may have to return the moving grid 16 to the origin and process the workpiece again. For this reason, when the movement amount detection apparatus 20 stops outputting the position information X, time and cost for processing the workpiece again may occur.

次に、光電変換信号Sig1の振幅に異常が発生した場合に、移動量検出装置20が、位置情報Xの出力を継続する場合について説明する。図8(B)に示す格子移動量X11〜X12の区間、すなわち、光電変換信号Sig1の振幅に異常が発生している場合において、移動量検出装置20のカウント処理部230は、位置情報Xの演算方法を図6に示すように切り換えることにより、位置情報Xの出力を継続する(波形W2−2を参照。)。つまり、カウント処理部230は、図8(B)に示す格子移動量0〜X13の区間において、位置情報Xの演算方法を切換えながら位置情報Xの出力を継続する。   Next, a case where the movement amount detection device 20 continues to output the position information X when an abnormality occurs in the amplitude of the photoelectric conversion signal Sig1 will be described. In the section of the lattice movement amounts X11 to X12 shown in FIG. 8B, that is, when an abnormality occurs in the amplitude of the photoelectric conversion signal Sig1, the count processing unit 230 of the movement amount detection device 20 By switching the calculation method as shown in FIG. 6, the output of the position information X is continued (see waveform W2-2). That is, the count processing unit 230 continues to output the position information X while switching the calculation method of the position information X in the section of the lattice movement amount 0 to X13 shown in FIG.

このように本実施形態の移動量検出装置20によれば、光電変換信号Sig1の振幅に異常がある場合でも、位置情報Xの誤差が大きくならないようにすることができる。したがって、移動量検出装置20によれば、位置情報Xの出力を継続することができ、光電変換信号Sig1の振幅に異常がある場合でも、移動格子16を原点に復帰させる必要がなくなる。したがって、移動量検出装置20によれば、ワークを再度加工するための時間やコストを低減することができる。   As described above, according to the movement amount detection device 20 of the present embodiment, even when the amplitude of the photoelectric conversion signal Sig1 is abnormal, it is possible to prevent an error in the position information X from increasing. Therefore, according to the movement amount detection device 20, the output of the position information X can be continued, and even when the amplitude of the photoelectric conversion signal Sig1 is abnormal, it is not necessary to return the moving grid 16 to the origin. Therefore, according to the movement amount detection apparatus 20, the time and cost for processing a workpiece again can be reduced.

以上、説明したように、エンコーダ装置1は、移動量検出装置20を備えている。この移動量検出装置20によれば、上述したように、移動体の位置検出結果に含まれる誤差を低減することができる。よって、エンコーダ装置1によれば、光電変換信号の振幅に異常がある場合でも、位置情報Xの出力を継続することができる。   As described above, the encoder device 1 includes the movement amount detection device 20. According to the movement amount detection device 20, as described above, errors included in the position detection result of the moving body can be reduced. Therefore, according to the encoder device 1, the output of the position information X can be continued even when there is an abnormality in the amplitude of the photoelectric conversion signal.

[第2の実施形態]
次に、図9から図11を参照して、本発明のエンコーダ装置に係る第2の実施形態について説明する。図9は、本発明の第2の実施形態に係るエンコーダ装置1aの概略図である。なお、第1の実施形態と同一又は同等の機能・構成を有する構成部材については、同一の符号を付すことにより、詳細な説明は省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment according to the encoder device of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a schematic diagram of an encoder device 1a according to the second embodiment of the present invention. In addition, about the structural member which has the same or equivalent function and structure as 1st Embodiment, detailed description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.

エンコーダ装置1aは、移動量検出装置20aを備えている。この移動量検出装置20aは、カウント処理部230aと、エラー出力回路270と、記憶部280とを備えている点において、上述した移動量検出装置20と異なる。   The encoder device 1a includes a movement amount detection device 20a. This movement amount detection device 20a differs from the movement amount detection device 20 described above in that it includes a count processing unit 230a, an error output circuit 270, and a storage unit 280.

図10は、本実施形態のカウント処理部230aの構成の一例を示すブロック図である。
カウント処理部230aは、ローパスフィルタ(LPF;Low Pass Filter)261と、移動量検出部262と、信号選択部263とを備えている。
FIG. 10 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the count processing unit 230a of the present embodiment.
The count processing unit 230 a includes a low pass filter (LPF) 261, a movement amount detection unit 262, and a signal selection unit 263.

移動量検出部262は、第1デコーダ221が出力する復号信号Sig9のパルス数をカウントしてカウント値cnt1を算出する。また、移動量検出部262は、第2デコーダ222が出力する復号信号Sig10のパルス数をカウントしてカウント値cnt2を算出する。また、移動量検出部262は、カウントしたパルス数に応じた移動格子16の移動量情報(位置情報)を示す位置信号Sig3aを出力する。具体的には、移動量検出部262は、第1デコーダ221が出力する復号信号Sig9に基づいて、現在位置+(カウント値cnt1+カウント値cnt2)/2を演算して位置情報Xを算出し、算出した位置情報Xを示す位置信号Sig3aを出力する。   The movement amount detection unit 262 calculates the count value cnt1 by counting the number of pulses of the decoded signal Sig9 output from the first decoder 221. Further, the movement amount detection unit 262 calculates the count value cnt2 by counting the number of pulses of the decoded signal Sig10 output from the second decoder 222. Further, the movement amount detection unit 262 outputs a position signal Sig3a indicating movement amount information (position information) of the moving grating 16 corresponding to the counted number of pulses. Specifically, the movement amount detection unit 262 calculates the position information X by calculating the current position + (count value cnt1 + count value cnt2) / 2 based on the decoded signal Sig9 output from the first decoder 221; A position signal Sig3a indicating the calculated position information X is output.

また、移動量検出部262は、カウントしたパルス数に応じた位置情報を示す位置信号Sig3bを出力する。
図11は、本実施形態の信号選択部263の演算の一例を示す表である。移動量検出部262は、この図11に示すように、振幅検出信号Sig5および振幅検出信号Sig6に基づいて、位置情報Xを算出し、算出した位置情報Xを示す位置信号Sig3bを出力する。
Further, the movement amount detection unit 262 outputs a position signal Sig3b indicating position information corresponding to the counted number of pulses.
FIG. 11 is a table showing an example of the calculation of the signal selection unit 263 of the present embodiment. As shown in FIG. 11, the movement amount detection unit 262 calculates position information X based on the amplitude detection signal Sig5 and the amplitude detection signal Sig6, and outputs a position signal Sig3b indicating the calculated position information X.

LPF261は、移動量検出部262が出力した位置信号Sig3bの高周波成分を除去した位置信号Sig3b’を信号選択部263に出力する。
信号選択部263は、図11に示すように、振幅検出信号Sig5および振幅検出信号Sig6に基づいて、移動量検出部262が出力した位置信号が正常であるか異常であるかを判定する。また、信号選択部263は、判定した結果に基づいて、この図11に示すように位置情報を算出する。また、信号選択部263は、算出した位置情報を示す位置信号Sig3を出力する。
The LPF 261 outputs the position signal Sig3b ′ from which the high frequency component of the position signal Sig3b output from the movement amount detection unit 262 has been removed to the signal selection unit 263.
As shown in FIG. 11, the signal selection unit 263 determines whether the position signal output by the movement amount detection unit 262 is normal or abnormal based on the amplitude detection signal Sig5 and the amplitude detection signal Sig6. Further, the signal selection unit 263 calculates position information as shown in FIG. 11 based on the determined result. Further, the signal selection unit 263 outputs a position signal Sig3 indicating the calculated position information.

これによりカウント処理部230aは、カウント値に含まれるノイズ成分を低減することができる。したがって、エンコーダ装置1aは、ローパスフィルタを備えていない場合に比べて、安定したカウント値を得る事ができるため、移動体の位置検出結果に含まれる誤差を低減し、移動体の位置検出結果の精度を向上させることができる。   As a result, the count processing unit 230a can reduce noise components included in the count value. Therefore, since the encoder device 1a can obtain a stable count value compared to the case where no low pass filter is provided, the error included in the position detection result of the moving body is reduced, and the position detection result of the moving body is reduced. Accuracy can be improved.

図9に戻り、エラー出力回路270は、振幅検出信号Sig5と、振幅検出信号Sig6とに基づいて、エラー信号Sig11を出力する。具体的には、第1振幅検出回路211は、振幅検出信号Sig5をカウント処理部230aと、エラー出力回路270とに出力する。この振幅検出信号Sig5とは、上述したように、光電変換信号Sig1のデジタル信号の振幅を第1振幅検出回路211が検出した結果を示す信号である。すなわち、振幅検出信号Sig5とは、光電変換信号Sig1のデジタル信号の振幅が正常であるか異常であるかを判定した結果を示す信号である。また、第2振幅検出回路212は、振幅検出信号Sig6をカウント処理部230aと、エラー出力回路270とに出力する。この振幅検出信号Sig6とは、上述したように、光電変換信号Sig2のデジタル信号の振幅を第2振幅検出回路212が検出した結果を示す信号である。すなわち、振幅検出信号Sig6とは、光電変換信号Sig2のデジタル信号の振幅が正常であるか異常であるかを判定した結果を示す信号である。   Returning to FIG. 9, the error output circuit 270 outputs an error signal Sig11 based on the amplitude detection signal Sig5 and the amplitude detection signal Sig6. Specifically, the first amplitude detection circuit 211 outputs the amplitude detection signal Sig5 to the count processing unit 230a and the error output circuit 270. As described above, the amplitude detection signal Sig5 is a signal indicating the result of the first amplitude detection circuit 211 detecting the amplitude of the digital signal of the photoelectric conversion signal Sig1. That is, the amplitude detection signal Sig5 is a signal indicating a result of determining whether the amplitude of the digital signal of the photoelectric conversion signal Sig1 is normal or abnormal. The second amplitude detection circuit 212 outputs the amplitude detection signal Sig6 to the count processing unit 230a and the error output circuit 270. As described above, the amplitude detection signal Sig6 is a signal indicating the result of the second amplitude detection circuit 212 detecting the amplitude of the digital signal of the photoelectric conversion signal Sig2. That is, the amplitude detection signal Sig6 is a signal indicating a result of determining whether the amplitude of the digital signal of the photoelectric conversion signal Sig2 is normal or abnormal.

エラー出力回路270は、第1振幅検出回路211が出力する振幅検出信号Sig5と、第2振幅検出回路212が出力する振幅検出信号Sig6とに基づいて、エラー信号Sig11を出力する。具体的には、エラー出力回路270は、振幅検出信号Sig5と、振幅検出信号Sig6との少なくとも一方が異常を示す値(例えば、値1)である場合には、異常が発生していることを示すエラー信号Sig11を出力する。   The error output circuit 270 outputs an error signal Sig11 based on the amplitude detection signal Sig5 output from the first amplitude detection circuit 211 and the amplitude detection signal Sig6 output from the second amplitude detection circuit 212. Specifically, the error output circuit 270 indicates that an abnormality has occurred when at least one of the amplitude detection signal Sig5 and the amplitude detection signal Sig6 is a value indicating abnormality (for example, value 1). The error signal Sig11 shown is output.

すなわち、振幅検出回路(第1振幅検出回路211、第2振幅検出回路212)(判定部)は、受光素子17、18(受光部)のうち少なくとも1つの受光素子17、18(受光部)が出力する受光信号に基づいて、当該受光信号が正常であるか異常であるかを判定する。また、エラー出力回路270(出力部)は、振幅検出回路(第1振幅検出回路211、第2振幅検出回路212)が判定した結果を出力する。これにより、外部装置がエラー信号Sig11を受信する場合には、当該外部装置は、振幅検出信号が異常であることを検出することができる。   That is, the amplitude detection circuit (first amplitude detection circuit 211, second amplitude detection circuit 212) (determination unit) includes at least one light receiving element 17, 18 (light receiving unit) among the light receiving elements 17, 18 (light receiving unit). Based on the light reception signal to be output, it is determined whether the light reception signal is normal or abnormal. Further, the error output circuit 270 (output unit) outputs a result determined by the amplitude detection circuit (the first amplitude detection circuit 211 and the second amplitude detection circuit 212). Thereby, when the external device receives the error signal Sig11, the external device can detect that the amplitude detection signal is abnormal.

また、記憶部280には、第1デコーダ221が復号した復号信号Sig9を示す情報と、第2デコーダ222が復号した復号信号Sig10を示す情報とが、移動格子16の移動量と関連付けられて予め記憶されている。この復号信号Sig9を示す情報、および復号信号Sig10を示す情報とは、光電変換信号(光電変換信号Sig1または光電変換信号Sig2)の振幅に異常が検出されない場合における、第1デコーダ221および第2デコーダ222の出力を示す情報である。   Further, in the storage unit 280, information indicating the decoded signal Sig9 decoded by the first decoder 221 and information indicating the decoded signal Sig10 decoded by the second decoder 222 are associated with the movement amount of the moving grid 16 in advance. It is remembered. The information indicating the decoded signal Sig9 and the information indicating the decoded signal Sig10 are the first decoder 221 and the second decoder when no abnormality is detected in the amplitude of the photoelectric conversion signal (photoelectric conversion signal Sig1 or photoelectric conversion signal Sig2). This is information indicating the output of 222.

カウント処理部230aは、光電変換信号Sig1または光電変換信号Sig2のいずれかの信号の振幅に異常が検出された場合には、記憶部280から、復号信号Sig9を示す情報または復号信号Sig10を示す情報を読み出す。ここで、光電変換信号Sig1の振幅に異常が検出された場合の具体例について説明する。カウント処理部230aは、光電変換信号Sig1の振幅に異常が検出された場合には、記憶部280から、復号信号Sig9を示す情報を読み出す。次に、カウント処理部230aは、記憶部280から読み出した復号信号Sig9を示す情報と、第2デコーダ222が出力する復号信号Sig10とに基づいて、現在位置+(カウント値cnt1+カウント値cnt2)/2を演算して、位置情報Xを算出する。   When an abnormality is detected in the amplitude of either the photoelectric conversion signal Sig1 or the photoelectric conversion signal Sig2, the count processing unit 230a receives information indicating the decoded signal Sig9 or information indicating the decoded signal Sig10 from the storage unit 280. Is read. Here, a specific example in the case where an abnormality is detected in the amplitude of the photoelectric conversion signal Sig1 will be described. When an abnormality is detected in the amplitude of the photoelectric conversion signal Sig1, the count processing unit 230a reads information indicating the decoded signal Sig9 from the storage unit 280. Next, the count processing unit 230a, based on the information indicating the decoded signal Sig9 read from the storage unit 280 and the decoded signal Sig10 output from the second decoder 222, the current position + (count value cnt1 + count value cnt2) / 2 is calculated to calculate the position information X.

また、光電変換信号Sig2の振幅に異常が検出された場合も上述と同様である。すなわち、カウント処理部230aは、光電変換信号Sig2の振幅に異常が検出された場合には、記憶部280から、復号信号Sig10を示す情報を読み出す。次に、カウント処理部230aは、記憶部280から読み出した復号信号Sig10を示す情報と、第1デコーダ221が出力する復号信号Sig9とに基づいて、現在位置+(カウント値cnt1+カウント値cnt2)/2を演算して、位置情報Xを算出する。   The same applies to the case where an abnormality is detected in the amplitude of the photoelectric conversion signal Sig2. That is, the count processing unit 230a reads information indicating the decoded signal Sig10 from the storage unit 280 when an abnormality is detected in the amplitude of the photoelectric conversion signal Sig2. Next, the count processing unit 230a, based on the information indicating the decoded signal Sig10 read from the storage unit 280 and the decoded signal Sig9 output from the first decoder 221, the current position + (count value cnt1 + count value cnt2) / 2 is calculated to calculate the position information X.

すなわち、記憶部280は、受光素子17、18(受光部)が出力する受光信号を示す情報を記憶する。また、カウント処理部230a(移動量算出部)は、カウント処理部230a(信号選択部)が選択した算出信号と、記憶部280に記憶されている受光信号を示す情報とに基づいて、移動格子16(移動部材)の相対的な移動量を算出する。このように構成することにより、光電変換信号の振幅に異常が検出された場合においても、予め記憶している光電変換信号を示す情報に基づいて位置情報Xを算出することができる。これにより、エンコーダ装置1aは、移動体の位置検出結果に含まれる誤差を低減することができる。   That is, the memory | storage part 280 memorize | stores the information which shows the light reception signal which the light receiving elements 17 and 18 (light receiving part) output. Further, the count processing unit 230a (movement amount calculation unit) is based on the calculation signal selected by the count processing unit 230a (signal selection unit) and the information indicating the received light signal stored in the storage unit 280. The relative movement amount of 16 (moving member) is calculated. With this configuration, even when an abnormality is detected in the amplitude of the photoelectric conversion signal, the position information X can be calculated based on information indicating the photoelectric conversion signal stored in advance. Thereby, the encoder apparatus 1a can reduce the error contained in the position detection result of a moving body.

なお、上述において、記憶部280には、デコーダが復号した復号信号を示す情報が予め記憶されている場合を一例にして説明したが、これに限られない。例えば、光電変換信号の振幅に異常が検出されない場合において、デコーダ(第1デコーダ221、第2デコーダ222)が出力する復号信号を、カウント処理部230aが記憶部280に書き込んでもよい。また、このカウント処理部230aは、デコーダが出力する復号信号を記憶部280に定期的に書き込んでもよい。すなわち、カウント処理部230a(更新部)は、カウント処理部230a(信号選択部)が選択した算出信号に基づいて、記憶部280に記憶されている受光信号を示す情報を更新してもよい。このように構成することにより、記憶部280に記憶されている受光信号を示す情報が更新されるため、エンコーダ装置1aは、移動体の位置検出結果に含まれる誤差を、さらに低減することができる。   In the above description, the storage unit 280 has been described with an example in which information indicating the decoded signal decoded by the decoder is stored in advance. However, the present invention is not limited to this. For example, when no abnormality is detected in the amplitude of the photoelectric conversion signal, the count processing unit 230a may write the decoded signal output by the decoder (the first decoder 221 and the second decoder 222) in the storage unit 280. Further, the count processing unit 230a may periodically write the decoded signal output from the decoder into the storage unit 280. That is, the count processing unit 230a (update unit) may update the information indicating the received light signal stored in the storage unit 280 based on the calculation signal selected by the count processing unit 230a (signal selection unit). With this configuration, the information indicating the light reception signal stored in the storage unit 280 is updated, so the encoder device 1a can further reduce errors included in the position detection result of the moving body. .

なお、上述した各実施形態において、ガラスブロック14は、干渉光L12、L23を構成するいずれか一方の光路上に配置される例を用いて説明したが、本発明はこれに限られず、例えば、干渉光を構成する光線において相対的に光路長差が与えられることを条件として、干渉光を構成する双方の光線の光路上にガラスブロック14が配置される構成であってもよい。
また、上述した各実施形態において、光分岐部材12は、光源部11からの光を3つの光線L1〜L3に分ける例について説明したが、本発明はこれに限られず、4つ以上の光線に分けるものであってもよい。例えば、光分岐部材12によって4つに分けられた光線に基づき、2つの光線を干渉させて2つの干渉光を生成する場合、干渉光を構成するいずれか一方となる2つの光線の光路上にガラスブロック14が、それぞれ配置される構成であってもよい。
In addition, in each embodiment mentioned above, although the glass block 14 demonstrated using the example arrange | positioned on any one optical path which comprises interference light L12, L23, this invention is not limited to this, For example, A configuration in which the glass block 14 is disposed on the optical paths of both the light beams constituting the interference light may be provided on the condition that a relative optical path length difference is given to the light beams constituting the interference light.
Moreover, in each embodiment mentioned above, although the light branching member 12 demonstrated the example which divides the light from the light source part 11 into the three light rays L1-L3, this invention is not limited to this, It is four or more light rays. You may divide. For example, when two interference lights are generated by causing two light beams to interfere with each other based on the light beams divided into four by the light branching member 12, on the optical path of the two light beams constituting one of the interference lights The structure by which the glass block 14 is arrange | positioned, respectively may be sufficient.

さらに、本発明に係るエンコーダ装置1(またはエンコーダ装置1a)は、光源部11から射出される変調光の波長可変範囲が小さい場合であっても、この波長可変範囲に比べて光路差ΔLを十分大きくすれば、移動格子16上に形成される干渉縞に、光源部11から射出される変調光の周期的な変化に応じた変化を与えることができる。例えば、光源11aとして発光レーザダイオードを用いた場合、光源部11から射出される変調光の中心波長を850nmとし、この発光レーザダイオードに供給される駆動電流を2±0.5mAの範囲で変化させると、光源部11から射出される光の波長は、850±1nmの範囲(波長可変範囲)で変化する。このとき、光路差ΔLが1mmとなるガラスブロック14が利用された場合、光路差ΔLが波長可変範囲に比べて十分大きいため、移動格子16上に形成される干渉縞は周期的に変化し、受光素子17、18は、光電変換信号を得ることができる。   Furthermore, the encoder device 1 (or the encoder device 1a) according to the present invention has a sufficient optical path difference ΔL compared to the wavelength variable range even when the wavelength variable range of the modulated light emitted from the light source unit 11 is small. If it enlarges, the change according to the periodic change of the modulated light inject | emitted from the light source part 11 can be given to the interference fringe formed on the moving grating | lattice 16. FIG. For example, when a light emitting laser diode is used as the light source 11a, the center wavelength of the modulated light emitted from the light source unit 11 is set to 850 nm, and the drive current supplied to the light emitting laser diode is changed within a range of 2 ± 0.5 mA. Then, the wavelength of the light emitted from the light source unit 11 changes in a range of 850 ± 1 nm (wavelength variable range). At this time, when the glass block 14 having an optical path difference ΔL of 1 mm is used, the optical path difference ΔL is sufficiently larger than the wavelength variable range, so that the interference fringes formed on the moving grating 16 change periodically. The light receiving elements 17 and 18 can obtain a photoelectric conversion signal.

また、光源11aから射出される変調光の変調方法は、上述の光変調部13による電流変化によるものとして、例えば、光通信などの目的で利用されているさまざまな可変波長レーザを利用することができる。また、光源11aから射出される変調光の変調方法は、電流変化に基づくものに限られず、例えば、光源11aとして利用されるレーザ素子の温度を変化させることにより、波長を周期的に変化させる装置を利用することができる。   The modulation method of the modulated light emitted from the light source 11a is based on the current change by the above-described light modulation unit 13, and for example, various variable wavelength lasers used for the purpose of optical communication or the like can be used. it can. Further, the modulation method of the modulated light emitted from the light source 11a is not limited to the method based on the current change. For example, the apparatus periodically changes the wavelength by changing the temperature of the laser element used as the light source 11a. Can be used.

また、ガラスブロック14は、光を透過し、周囲と異なる所定の屈折率Nを有する媒質であればよく、例えば、水晶等の透明な媒体であってもよい。
さらに、上述した各実施形態において、干渉光として、インデックス格子15によって回折された±1次回折光を例に説明したが、0次回折光であってもよく、その他の次数の回折光であってもよい。
また、上述した各実施形態において、移動格子16上に2つの交差領域M1、M2が形成される例を用いて説明したが、本発明はこれに限られず、少なくとも2以上の交差領域M1、M2(干渉縞)が形成されるものであってもよい。
Moreover, the glass block 14 should just be a medium which permeate | transmits light and has the predetermined refractive index N different from the circumference | surroundings, for example, may be transparent media, such as a crystal | crystallization.
Furthermore, in each of the above-described embodiments, the ± first-order diffracted light diffracted by the index grating 15 has been described as an example of the interference light, but it may be zero-order diffracted light or other orders of diffracted light. Good.
Further, in each of the above-described embodiments, the description has been given using the example in which the two intersecting regions M1 and M2 are formed on the moving grid 16. However, the present invention is not limited to this, and at least two or more intersecting regions M1 and M2 are provided. (Interference fringes) may be formed.

また、上述した各実施形態において、エンコーダ10が、直線的(例えば、X方向)に移動格子16が移動するリニアエンコーダである例を用いて説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、エンコーダ10とは、移動格子16が回転移動するロータリーエンコーダであってもよい。   Moreover, in each embodiment mentioned above, although the encoder 10 was demonstrated using the example which is a linear encoder to which the moving grating | lattice 16 moves linearly (for example, X direction), this invention is not limited to this. For example, the encoder 10 may be a rotary encoder in which the moving grid 16 rotates.

また、上述した各実施形態において、エンコーダ10が、光源11aから射出され、インデックス格子15および移動格子16を透過した光を受光素子17、18が受光する透過型エンコーダである例を用いて説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、エンコーダ10とは、光源11aから射出された光が反射されて受光素子17、18が受光する反射型エンコーダであってもよい。   In each of the above-described embodiments, the encoder 10 has been described using an example in which the light receiving elements 17 and 18 receive the light emitted from the light source 11a and transmitted through the index grating 15 and the moving grating 16. However, the present invention is not limited to this. For example, the encoder 10 may be a reflective encoder that receives light emitted from the light source 11a and is received by the light receiving elements 17 and 18.

1、1a…エンコーダ装置、10…エンコーダ、11…光源部、12…光分岐部材、13…光変調部、16…移動格子(移動部材)、17、18…受光素子(受光部)、20、20a…移動量検出装置(位置算出部)、211、212…振幅検出回路(振幅検出部、判定部)、230、230a…カウント処理部(信号選択部、移動量算出部、更新部)、261、262…ローパスフィルタ(フィルタ部)、270…エラー出力回路(出力部)、280…記憶部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1a ... Encoder apparatus, 10 ... Encoder, 11 ... Light source part, 12 ... Light branching member, 13 ... Light modulation part, 16 ... Moving grating (moving member), 17, 18 ... Light receiving element (light receiving part), 20, 20a ... Movement amount detection device (position calculation unit), 211, 212 ... Amplitude detection circuit (amplitude detection unit, determination unit), 230, 230a ... Count processing unit (signal selection unit, movement amount calculation unit, update unit), 261 262, low-pass filter (filter unit), 270, error output circuit (output unit), 280, storage unit

Claims (8)

光源部から射出される光の少なくとも一部を変調する光変調部と、
前記光による複数の光線が入射する入射面を有し、少なくとも一方向に相対的に移動可能な移動部材と、
前記移動部材上の少なくとも2つの領域にそれぞれ生じる干渉縞をそれぞれ受光し、受光した前記干渉縞に基づく受光信号をそれぞれ出力する少なくとも2つの受光部と、
前記受光部のうち少なくとも1つの受光部が出力する前記受光信号に基づいて、少なくとも2つの前記受光部がそれぞれ出力する前記受光信号のうち少なくとも1つの信号を、前記移動部材の相対的な移動量を算出するための算出信号として選択する信号選択部と、
前記信号選択部が選択した前記算出信号に基づいて、前記移動部材の前記相対的な移動量を算出する移動量算出部と、
前記受光部が出力する前記受光信号の振幅を検出する振幅検出部と
を備え
前記信号選択部は、
前記振幅検出部が検出した振幅が所定の振幅の範囲内である前記受光信号を、前記算出信号として選択するエンコーダ装置。
A light modulator that modulates at least part of the light emitted from the light source unit;
A moving member that has an incident surface on which a plurality of light beams from the light is incident, and that is relatively movable in at least one direction;
Receiving at least two interference fringes generated in at least two regions on the moving member, respectively, and outputting at least two light receiving signals based on the received interference fringes; and
Based on the light reception signal output by at least one light receiving unit among the light receiving units, at least one signal among the light receiving signals output by each of the at least two light receiving units is used as a relative movement amount of the moving member. A signal selection unit that selects as a calculation signal for calculating
A movement amount calculation unit that calculates the relative movement amount of the moving member based on the calculation signal selected by the signal selection unit;
An amplitude detection unit for detecting the amplitude of the received light signal output by the light receiving unit ,
The signal selector is
An encoder device that selects, as the calculation signal, the received light signal whose amplitude detected by the amplitude detection unit is within a predetermined amplitude range.
前記受光部が出力する前記受光信号を示す情報を記憶する記憶部
を備え、
前記移動量算出部は、
前記信号選択部が選択した前記算出信号と、前記記憶部に記憶されている前記受光信号を示す情報とに基づいて、前記移動部材の前記相対的な移動量を算出する
請求項に記載のエンコーダ装置。
A storage unit for storing information indicating the received light signal output by the light receiving unit;
The movement amount calculation unit
Wherein a calculation signal by the signal selecting section selects, based on the information indicating the receiving signal stored in the storage unit, according to claim 1 for calculating the amount of relative movement of the moving member Encoder device.
光源部から射出される光の少なくとも一部を変調する光変調部と、  A light modulator that modulates at least part of the light emitted from the light source unit;
前記光による複数の光線が入射する入射面を有し、少なくとも一方向に相対的に移動可能な移動部材と、  A moving member that has an incident surface on which a plurality of light beams from the light is incident, and that is relatively movable in at least one direction;
前記移動部材上の少なくとも2つの領域にそれぞれ生じる干渉縞をそれぞれ受光し、受光した前記干渉縞に基づく受光信号をそれぞれ出力する少なくとも2つの受光部と、  Receiving at least two interference fringes generated in at least two regions on the moving member, respectively, and outputting at least two light receiving signals based on the received interference fringes; and
前記受光部のうち少なくとも1つの受光部が出力する前記受光信号に基づいて、少なくとも2つの前記受光部がそれぞれ出力する前記受光信号のうち少なくとも1つの信号を、前記移動部材の相対的な移動量を算出するための算出信号として選択する信号選択部と、  Based on the light reception signal output by at least one light receiving unit among the light receiving units, at least one signal among the light receiving signals output by each of the at least two light receiving units is used as a relative movement amount of the moving member. A signal selection unit that selects as a calculation signal for calculating
前記信号選択部が選択した前記算出信号に基づいて、前記移動部材の前記相対的な移動量を算出する移動量算出部と、  A movement amount calculation unit that calculates the relative movement amount of the moving member based on the calculation signal selected by the signal selection unit;
前記受光部が出力する前記受光信号を示す情報を記憶する記憶部と  A storage unit for storing information indicating the received light signal output by the light receiving unit;
を備え、  With
前記移動量算出部は、  The movement amount calculation unit
前記信号選択部が選択した前記算出信号と、前記記憶部に記憶されている前記受光信号を示す情報とに基づいて、前記移動部材の前記相対的な移動量を算出する  The relative movement amount of the moving member is calculated based on the calculation signal selected by the signal selection unit and information indicating the light reception signal stored in the storage unit.
エンコーダ装置。  Encoder device.
前記信号選択部が選択した前記算出信号に基づいて、前記記憶部に記憶されている前記受光信号を示す情報を更新する更新部
を備える請求項2又は請求項3に記載のエンコーダ装置。
The signal selecting unit based on the calculated signal has been selected, the encoder apparatus according to Motomeko 2 or claim 3 Ru comprising an update unit for updating the information indicating the receiving signal stored in the storage unit.
前記移動量算出部が出力した前記相対的な移動量から高周波成分を除去するフィルタ部
を備える請求項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 encoder apparatus according to any one of claims 4 to Motomeko 1 Ru provided with a filter unit that removes a high-frequency component from the relative movement amount the movement amount calculating section is output.
前記受光部のうち少なくとも1つの受光部が出力する前記受光信号に基づいて、当該受光信号が正常であるか否かを判定する判定部と、
前記判定部が判定した結果を出力する出力部と
を備える請求項1から請求項のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。
A determination unit that determines whether or not the light reception signal is normal based on the light reception signal output by at least one light reception unit of the light reception units;
The determination unit is an encoder device according to any one of claims 5 Motomeko 1 Ru and an output unit for outputting the result of judgment.
前記光変調部は、前記光の波長又は前記光の位相を変調する  The light modulator modulates the wavelength of the light or the phase of the light.
請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。  The encoder apparatus as described in any one of Claims 1-6.
前記信号選択部は、少なくとも2つの前記受光部がそれぞれ出力する前記受光信号のうち、検出された受光信号の振幅が所定の振幅の範囲外である前記受光信号を、前記算出信号として選択しない  The signal selection unit does not select, as the calculation signal, the light reception signal whose amplitude of the detected light reception signal is out of a predetermined amplitude range among the light reception signals output from the at least two light reception units, respectively.
請求項1から請求項7のいずれか一項に記載のエンコーダ装置。  The encoder apparatus as described in any one of Claims 1-7.
JP2013106053A 2013-05-20 2013-05-20 Encoder device Active JP6111852B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013106053A JP6111852B2 (en) 2013-05-20 2013-05-20 Encoder device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013106053A JP6111852B2 (en) 2013-05-20 2013-05-20 Encoder device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014228303A JP2014228303A (en) 2014-12-08
JP6111852B2 true JP6111852B2 (en) 2017-04-12

Family

ID=52128287

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013106053A Active JP6111852B2 (en) 2013-05-20 2013-05-20 Encoder device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6111852B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015200293A1 (en) * 2015-01-13 2016-07-14 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Optical position measuring device
US10094685B2 (en) * 2016-12-27 2018-10-09 Mitutoyo Corporation Displacement encoder

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3085248B2 (en) * 1997-07-08 2000-09-04 株式会社ニコン Position detecting device and position detecting method
DE102004053082A1 (en) * 2004-11-03 2006-05-04 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Position measuring system
JP5927805B2 (en) * 2011-08-12 2016-06-01 株式会社ニコン Encoder device and device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014228303A (en) 2014-12-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5618898B2 (en) Displacement detector
KR101876816B1 (en) Displacement detecting device
JP6076589B2 (en) Displacement detector
KR101240413B1 (en) Origin detection apparatus, displacement measurement apparatus and optical apparatus
JP5343980B2 (en) Encoder
JP5492796B2 (en) Optical device
CN102364307B (en) Position detection device
JP6465950B2 (en) Optical encoder
JP4827857B2 (en) Encoder
KR100531458B1 (en) Optical displacement measurement system
JP2560513B2 (en) Diffraction interference encoder
JP6111852B2 (en) Encoder device
JP6250525B2 (en) Encoder
WO2007074752A1 (en) Tilt sensor and encoder
JP6363520B2 (en) Optical unit and displacement measuring device
JP6427093B2 (en) Optical position measuring device
JP2009019876A (en) Optical absolute value encoder
JP6161870B2 (en) Position detection device
JPS5999220A (en) Photoelectric encoder
JP7042183B2 (en) Displacement detector
JP2016001107A (en) Displacement detection device
JP2005055360A (en) Photoelectric type encoder
JPS6234243Y2 (en)
JPS6234244Y2 (en)
JPH03115809A (en) Encoder

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160203

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20161125

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20161206

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170203

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170214

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170227

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6111852

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250