标尺光栅21?24在标尺2的宽度方向(Y轴方向)上并列配置，并且相邻的主信号标尺光栅彼此偏移1/2相位。主信号标尺光栅21?24在整体上是交错的。在该实施例中，不透光部是交错的。由于透光部和不透光部可以相互替换，因此透光部也可以是交错的。
[0043]参考信号图案25形成在并列配置的主信号标尺光栅21?24的长度测量轴上。通过去除一个间距的主信号标尺光栅21?24并且在所去除区域的-X方向侧配置贯穿四个主信号标尺光栅21?24延伸的一个不透光部，来形成参考信号图案25。
[0044]从其它观点来看，也可以理解为使并列配置的主信号标尺光栅21?24的光栅图案的一部分打乱，由此形成参考信号图案25。由于参考信号图案25是一个不透光部，因此在参考信号图案25的-X方向侧上，从主信号标尺光栅21和23来看光栅图案没有移位，而从主信号标尺光栅22和24来看光栅图案在+X方向上移位了 P/2。另一方面，在参考信号图案25的+X方向侧上，从主信号标尺光栅22和24来看光栅图案没有移位，而从主信号标尺光栅21和23来看光栅图案在-X方向上移位了 P/2。
[0045]如图2所不，检测头3包括光源31、主信号光源光栅32、参考信号光源光栅33、主信号接收光栅42和参考信号接收元件43。主信号光源光栅32和参考信号光源光栅33以与标尺2的一面相对的方式在长度测量方向上并列配置。主信号接收光栅42和参考信号接收元件43以与标尺2的另一面相对的方式在长度测量方向上并列配置。
[0046]主信号光源光栅32和主信号接收光栅42的间距不同于参考信号光源光栅33和参考信号接收元件43的间距。因此，可以根据形成在长度测量轴上的参考信号图案25和主信号标尺光栅21?24所生成的干涉条纹，以分离方式来检测主信号和参考信号。
[0047]光源31向主信号光源光栅32和参考信号光源光栅33照射光。例如发光二极管(LED)、半导体激光、自扫描发光装置(LED)和有机发光二极管(0LED)等可以用作光源31。
[0048]主信号光源光栅32配置在光源31和标尺2之间，并且包括沿标尺2的长度测量轴交替配置的透光部34和不透光部35。主信号光源光栅32的间距等于主信号标尺光栅21?24的间距P。主信号光源光栅32与主信号标尺光栅21?24协作地形成主信号干涉条纹。主信号标尺光栅21?24和主信号光源光栅32所形成的四个干涉条纹具有相同相位(这些干涉条纹具有相同相位的原因将参照图4和5进行说明)。
[0049]参考信号光源光栅33配置在光源31和标尺2之间，并且包括沿标尺2的长度测量轴交替配置的透光部36和不透光部37。参考信号光源光栅33的间距为主信号标尺光栅21?24的间距P的两倍大。参考信号光源光栅33的间距可以是主信号标尺光栅21?24的间距P的偶数倍。在这种情况下，参考信号光源光栅33的间距由2NP表示，其中N表示自然数N。参考信号光源光栅33与参考信号图案25协作地形成参考信号干涉条纹。参考信号光源光栅33和四个主信号标尺光栅21?24所形成的四个干涉条纹彼此偏移1/2相位(这些干涉条纹彼此偏移1/2相位的原因将参考图6和7进行说明)。
[0050]主信号接收光栅42 (主信号检测部件)与主信号光源光栅32以标尺2插在它们之间的方式相对，并且从主信号干涉条纹来检测主信号。主信号接收光栅42的间距等于主信号标尺光栅21?24和主信号光源光栅32的间距P。主信号接收光栅42由多个宽度为P/2的光电二极管所形成，并且在长度测量方向上以间距P并列配置。通过主信号标尺光栅21?24和主信号光源光栅32在主信号接收光栅42上生成间距为P的主信号干涉条纹，并且将入射到主信号接收光栅42上的光转换为电信号。此外，主信号检测部件可以是在长度测量方向上配置在一个平面光电二极管上的间距为P的光栅。
[0051]参考信号接收元件43 (参考信号检测部件)与参考信号光源光栅33以标尺2插在它们之间的方式相对，并且从参考信号干涉条纹检测参考信号。参考信号接收元件43的光接收部的宽度为P。此外，参考信号检测部件可以是配置在一个平面光电二极管上的包括一个宽度为P的狭缝的不透光板。
[0052]接下来参照图4?6，说明光学编码器1的操作。
[0053]首先，参照图4和5，说明用于检测检测头3相对于标尺2的移动量的主信号的生成。图4是示出与主信号标尺光栅21垂直的平面的截面的端面图。图5是示出与主信号标尺光栅22垂直的平面的截面的端面图。如图4所示，从光源31所照射的光在穿过主信号光源光栅32时发生衍射，并且相当于X轴方向上配置的多个线状光源。
[0054]将主信号标尺光栅21?24和主信号光源光栅32规律地对齐的状态(即，如图4所示穿过主信号光源光栅32的第零级光可以穿过主信号标尺光栅21?24的状态)称为第一位置关系。如图5所示，将主信号光源光栅32和主信号标尺光栅21?24彼此偏移间距的一半的状态(即，穿过主信号光源光栅32的第零级光被主信号标尺光栅21?24遮断的状态)称为第二位置关系。
[0055]如图2所示，在标尺2中，主信号标尺光栅21?24在宽度方向并列配置，并且相邻的主信号标尺光栅彼此偏移1/2相位。因此，当主信号标尺光栅21和23相对于主信号光源光栅32处于第一位置关系时，主信号标尺光栅22和24自然地处于第二位置关系。另一方面，当主信号标尺光栅21和23相对于主信号光源光栅32处于第二位置关系时，主信号标尺光栅22和24自然地处于第一位置关系。
[0056]将标尺2处于第一位置关系时所生成的干涉条纹称为第一主信号干涉条纹，并且将标尺2处于第二位置关系时所生成的干涉条纹称为第二主信号干涉条纹。由于主信号标尺光栅21?24的间距等于主信号光源光栅32的间距，因此第一主信号干涉条纹和第二主信号干涉条纹具有相同的相位。
[0057]因此，在光学编码器1中，由四个主信号标尺光栅21?24所生成的四个主信号干涉条纹的长度测量方向上的峰位置相同。由于主信号接收光栅42在与标尺2的长度测量轴垂直的方向上不具有分辨率，因此四个主信号干涉条纹被相加并且主信号接收光栅42仅检测到一个主信号。
[0058]可以存在在穿过主信号光源光栅32之后经由参考信号图案25入射到主信号接收光栅42上的光。关于这一点，由于参考信号图案25在长度测量轴方向上的宽度等于主信号标尺光栅21?24的间距P，因此由主信号光源光栅32和参考信号图案25所生成的干涉条纹的周期等于第一主信号干涉条纹和第二主信号干涉条纹的周期。因此，当检测头3穿过标尺2的设置有参考信号图案25的部分时，不容易发生主信号的劣化。
[0059]还存在在穿过主信号光源光栅32之后经由主信号标尺光栅21?24入射到参考信号接收元件43上的光。由于主信号接收光栅42和参考信号接收元件43在长度测量方向上分开配置，因此进入参考信号接收元件43的光的绝对量较小。此外，由于参考信号接收元件43在长度测量方向上的宽度为P，因此参考信号接收元件43恒定地接收一个周期的干涉条纹并且参考信号接收元件43所接收到的光量始终恒定。参考信号接收元件43在长度测量方向上的宽度不局限于P，并且可以是NP，其中N为自然数。
[0060]接下来参照图6和7，说明已穿过参考信号光源光栅33的光。如图6所示，类似于主信号光源光栅32中的衍射，光源31所照射的光也在参考信号光源光栅33中发生衍射，并且该光变为相干光。使已透过参考信号光源光栅33的光的一部分入射到主信号标尺光栅21?24上，并且使其余光入射到参考信号图案25上。
[0061]由于参考信号光源光栅33的间距为2P并且主信号标尺光栅21?24的间距为P，因此类似于主信号光源光栅32和主信号标尺光栅21?24之间的位置关系，参考信号光源光栅33和主信号标尺光栅21?24之间也存在两种位置关系。在图6中，主信号标尺光栅的透光部26位于参考信号光源光栅33的不透光部37的正下方。在图7中，主信号标尺光栅的不透光部27位于参考信号光源光栅33的不透光部37的正下方。
[0062]由于参考信号光源光栅33的间距为2P并且主信号标尺光栅21?24的间距为P，因此参考信号光源光栅33和主信号标尺光栅21?24所生成的干涉条纹的间距为2P。在图6中主信号标尺光栅21和23的透光部26的下方，每隔一个透光部生成干涉条纹的明部，而在图7中主信号标尺光栅22和24的不透光部27的下方，每隔一个不透光部生成干涉条纹的明部。
[0063]当主信号标尺光栅21和23处于如图6所示的位置时，主信号标尺光栅22和24自然处于如图7所示的位置。另一方面，当主信号标尺光栅21和23处于如图7所示的位置时，主信号标尺光栅22和24自然处于如图6所示的位置。由于主信号标尺光栅21和23所生成的干涉条纹和主信号标尺光栅22和24所生成的干涉条纹彼此在相位上相差180°，因此这些条纹彼此削弱。因此，穿过参考信号光源光栅33和主信号标尺光栅21?24而入射到参考信号接收元件43上的光彼此抵消。
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