JP2002048602A - Optical encoder - Google Patents
Optical encoderInfo
- Publication number
- JP2002048602A JP2002048602A JP2000233351A JP2000233351A JP2002048602A JP 2002048602 A JP2002048602 A JP 2002048602A JP 2000233351 A JP2000233351 A JP 2000233351A JP 2000233351 A JP2000233351 A JP 2000233351A JP 2002048602 A JP2002048602 A JP 2002048602A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- optical
- scale
- light source
- pattern
- 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.)
- Granted
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Optical Transform (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光学的手段を用い
た光学式変位センサー、特に光学式エンコーダーに関す
る。The present invention relates to an optical displacement sensor using optical means, and more particularly to an optical encoder.
【０００２】[0002]
【従来の技術】現在、工作機械のステージや３次元計測
定器などに於いては直線方向変位量を検出するための、
また、サーボモータなどに於いては回転角を検出するた
めの、光学式や磁気式などのいわゆるエンコーダーが利
用されている。2. Description of the Related Art At present, in a stage of a machine tool or a three-dimensional measuring instrument, a linear displacement amount is detected.
In a servomotor or the like, a so-called encoder of an optical type or a magnetic type for detecting a rotation angle is used.
【０００３】光学式エンコーダーは、一般的に、ステー
ジ等の変位を検出しようとする部材に固定されるスケー
ルと、このスケールの変位を検出するためのセンサーヘ
ッドとを備えている。センサーヘッドは、スケールに光
ビームを照射する光源と、スケールを透過したまたはス
ケールで反射された回折光を検出するための光検出器と
を有しており、受光した光信号の変化によってスケール
の移動を検出している。[0003] An optical encoder generally includes a scale fixed to a member such as a stage for which displacement is to be detected, and a sensor head for detecting displacement of the scale. The sensor head has a light source for irradiating the scale with a light beam, and a photodetector for detecting diffracted light transmitted through or reflected by the scale. Detects movement.
【０００４】第一の従来技術として、代表的な光学式エ
ンコーダーについて説明する。図３２は、レンズなどの
光学部品を必要としない小型・低コストなレーザーエン
コーダーの一例として、面発光レーザーと反射型スケー
ルを用いたエンコーダーの構成図である。この面発光レ
ーザーと反射型スケールを用いたレーザーエンコーダー
については例えば論文「面発光型半導体レーザーを用い
たマイクロエンコーダー」(山本英二、光学２７巻６号
(１９９８))に記載されている。[0004] As a first prior art, a typical optical encoder will be described. FIG. 32 is a configuration diagram of an encoder using a surface emitting laser and a reflection scale as an example of a small-sized and low-cost laser encoder that does not require an optical component such as a lens. For a laser encoder using the surface emitting laser and the reflection type scale, see, for example, a dissertation “Microencoder using a surface emitting semiconductor laser” (Eiji Yamamoto, Optics Vol. 27, No. 6)
(1998)).
【０００５】このエンコーダー１０は、図３２に示され
るように、反射型のスケール１２とセンサーヘッド１４
とで構成されている。センサーヘッド１４は、面発光レ
ーザー１６と光検出器１８を含み、これらは共に基材２
０に固定され、面発光レーザー１６と光検出器１８の相
対的な位置関係は一定に維持されている。スケール１２
は、紙面に垂直な方向に反射率が周期的に変化するパタ
ーンを有している。このパターンは、例えば、ガラス等
の透明な基板の表面にアルミニウム等の反射率の高い部
材をパターニングすることにより形成されている。As shown in FIG. 32, the encoder 10 includes a reflective scale 12 and a sensor head 14.
It is composed of The sensor head 14 includes a surface emitting laser 16 and a photodetector 18, both of which are
0, and the relative positional relationship between the surface emitting laser 16 and the photodetector 18 is kept constant. Scale 12
Has a pattern in which the reflectance periodically changes in a direction perpendicular to the paper surface. This pattern is formed by patterning a highly reflective member such as aluminum on the surface of a transparent substrate such as glass.
【０００６】スケール１２はステージ(図示せず)等と連
動してセンサーヘッド１４に対して相対的に図３２の紙
面に垂直な方向に往復運動し、センサーヘッド１４はこ
の移動をスケール１２からの反射光の強度変化から検出
する。面発光レーザー１６から射出された光ビームはス
ケール１２により反射され、この反射光が光検出器１８
により受光される。スケール１２上のパターンは、その
反射率が紙面に垂直な方向に周期的に変化するため、光
検出器１８により受光される反射光の強度変化からスケ
ールの変位量を検出することができる。The scale 12 reciprocates relative to the sensor head 14 in a direction perpendicular to the plane of FIG. 32 in conjunction with a stage (not shown) or the like. It is detected from the change in the intensity of the reflected light. The light beam emitted from the surface emitting laser 16 is reflected by the scale 12, and the reflected light is
Is received by the Since the reflectance of the pattern on the scale 12 changes periodically in a direction perpendicular to the paper surface, the displacement of the scale can be detected from the change in the intensity of the reflected light received by the photodetector 18.
【０００７】次に第二の従来技術として、可干渉光源と
回折格子スケールを用いたレーザーエンコーダーについ
て説明する。図３３は、レンズなどの光学部品を必要と
しない小型・低コストなエンコーダーの一例である、可
干渉光源と回折格子スケールを用いたレーザーエンコー
ダーの構成図である。この可干渉光源と回折格子スケー
ルを用いたレーザーエンコーダーについては例えば、
「コパル：ロータリーエンコータカタログ」に記載されて
いる。Next, as a second prior art, a laser encoder using a coherent light source and a diffraction grating scale will be described. FIG. 33 is a configuration diagram of a laser encoder using a coherent light source and a diffraction grating scale, which is an example of a small-sized and low-cost encoder that does not require an optical component such as a lens. For a laser encoder using this coherent light source and diffraction grating scale, for example,
It is described in "Copal: Rotary Encoder Catalog".
【０００８】このレーザーエンコーダー３０では、図３
３に示されるように、可干渉光源である半導体レーザー
３２から射出されたレーザービームが、透過型の回折格
子スケール３４に照射され、これにより回折干渉パター
ン３６が光検出器４０の受光面に生成される。In this laser encoder 30, FIG.
As shown in FIG. 3, a laser beam emitted from a semiconductor laser 32 which is a coherent light source is irradiated on a transmission type diffraction grating scale 34, whereby a diffraction interference pattern 36 is generated on a light receiving surface of a photodetector 40. Is done.
【０００９】図３３に示されるように、各構成パラメー
タを以下のように定義する。As shown in FIG. 33, each configuration parameter is defined as follows.
【００１０】ｚ1：光源とスケール上の回折格子の間隔 ｚ2：スケール上の回折格子と光検出器の間隔 ｐ1：スケール上の回折格子のピッチ ｐ2：光検出器の受光面上の回折干渉パターンのピッチ なお、「スケール上の回折格子のピッチ」とは、スケール
上に形成される光学特性が変調されたパターンの空間的
な周期を意味する。また、「光検出器の受光面上の回折
パターンのピッチ」とは、受光面上に生成された回折パ
ターンの強度分布の空間的な周期を意味する。Z1: the distance between the light source and the diffraction grating on the scale z2: the distance between the diffraction grating on the scale and the photodetector p1: the pitch of the diffraction grating on the scale p2: the diffraction interference pattern on the light receiving surface of the photodetector Pitch The “pitch of the diffraction grating on the scale” means a spatial period of a pattern formed on the scale and having modulated optical characteristics. Further, “the pitch of the diffraction pattern on the light receiving surface of the photodetector” means the spatial period of the intensity distribution of the diffraction pattern generated on the light receiving surface.
【００１１】光の回折理論によると、上記のように定義
されるｚ1、ｚ2が以下の(１)式に示す関係を満たすよう
な特定の関係にある時、スケール３４の回折格子パター
ンと相似な強度パターンが光検出器４０の受光面上に生
成される。According to the theory of light diffraction, when z1 and z2 defined as described above have a specific relationship satisfying the relationship shown in the following equation (1), a similarity to the diffraction grating pattern of the scale 34 is obtained. An intensity pattern is generated on the light receiving surface of photodetector 40.
【００１２】(１/ｚ1)＋(１/ｚ2)＝λ/ｋｐ12・・・(１) ここで、λは光源から射出される光ビームの波長、ｋは
自然数である。[0012] (1 / z1) + (1 / z2) = λ / kp1 2 ··· (1) where, lambda is the wavelength of the light beam emitted from the light source, k is a natural number.
【００１３】このときには、受光面上の回折干渉パター
ンのピッチｐ2は、他の構成パラメータを用いて以下の
(２)式に示すように表すことが出来る。At this time, the pitch p2 of the diffraction interference pattern on the light receiving surface is determined by using other constituent parameters as follows.
It can be expressed as shown in equation (2).
【００１４】ｐ2＝ｐ1(ｚ1＋ｚ2)/ｚ1・・・(２) 光源に対してスケールが回折格子のピッチ方向に変位す
ると、同じ空間周期を保った状態で回折干渉パターンの
強度分布がスケールの変位する方向に移動する。P2 = p1 (z1 + z2) / z1 (2) When the scale is displaced in the pitch direction of the diffraction grating with respect to the light source, the intensity distribution of the diffraction interference pattern is displaced in the scale while maintaining the same spatial period. Move in the direction you want.
【００１５】光検出器４０は複数の受光エリア４２を有
しており、受光エリア４２はスケール３４の移動方向に
平行に空間周期ｐ20で配置されており、その空間周期ｐ
20は回折格子スケールのピッチｐ2に等しい。このた
め、スケール３４がピッチ方向にｐ1だけ移動する毎
に、光検出器４０からは周期ｐ2で周期的に変化する強
度信号が得られる。これにより、スケール３４のピッチ
方向の変位量が検出される。The photodetector 40 has a plurality of light receiving areas 42. The light receiving areas 42 are arranged in parallel with the moving direction of the scale 34 with a spatial period p20.
20 is equal to the pitch p2 of the diffraction grating scale. Therefore, every time the scale 34 moves by p1 in the pitch direction, an intensity signal that periodically changes at a period p2 is obtained from the photodetector 40. As a result, the amount of displacement of the scale 34 in the pitch direction is detected.
【００１６】光学式エンコーダーは高精度、高分解能、
非接触式であり、かつ電磁波障害耐性に優れるなどの特
徴を有しているため、さまざまな分野で利用されてお
り、特に高精度、高分解能を要するエンコーダーにおい
ては、光学式が主流となっている。The optical encoder has high precision, high resolution,
It is used in various fields because it is a non-contact type and has excellent characteristics such as excellent resistance to electromagnetic interference.Especially, optical encoders have become the mainstream for encoders that require high precision and high resolution. I have.
【００１７】[0017]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
光学式エンコーダーは、以下に述べる問題点を有してい
る。However, the conventional optical encoder has the following problems.
【００１８】第一の従来例は、光源をスケールに対して
傾けて配置するために専用の固定台を用いる必要があ
り、このため、組立が困難となり、コストの上昇を招い
ている。また、光源とスケールの距離いわゆるギャップ
が厳しく調整されている必要があり、さもないと、光検
出器の所定の部分にスケールからの反射光が入射しなく
なり、信号強度や精度に悪影響が生じてしまう。さら
に、センサーヘッドの小型化のために、光源と光検出器
の受光エリアを近づけて配置しようとすると、スケール
からの反射光ビームが光源である面発光レーザーのチッ
プの端に遮られるなどして受光エリアに届かなくなった
りする。また、このような事態を避けるため、光源の取
付角度をさらに大きくする必要が生じたりする。結局、
小型化、低価格化は難しい。In the first conventional example, it is necessary to use a dedicated fixing stand for disposing the light source at an angle to the scale, which makes assembly difficult and increases the cost. In addition, the distance between the light source and the scale, the so-called gap, must be strictly adjusted. Otherwise, the reflected light from the scale does not enter a predetermined portion of the photodetector, and adversely affects the signal intensity and accuracy. I will. Furthermore, when trying to arrange the light source and the light receiving area of the photo detector close to each other in order to reduce the size of the sensor head, the reflected light beam from the scale may be blocked by the edge of the surface emitting laser chip, which is the light source. It may not reach the light receiving area. Further, in order to avoid such a situation, it is necessary to further increase the mounting angle of the light source. After all,
It is difficult to reduce the size and price.
【００１９】また、第二の従来例に示すような構成の場
合、スリット等高価な光学部品を使用しており、しか
も、これらの光学部品を高精度で組み立てる必要がある
ため、小型化・低価格化は極めて困難である。In the case of the configuration shown in the second conventional example, expensive optical parts such as slits are used, and it is necessary to assemble these optical parts with high precision. Pricing is extremely difficult.
【００２０】また、第一、第二の従来例とも、複数の光
学パターンを形成したスケールから情報を読み出す場
合、光学パターンの数と同数の光源を用いるか、ビーム
スプリッタ等を用いてビームを分割する必要があり、小
型化、低価格化がいっそう困難である。In each of the first and second conventional examples, when information is read from a scale on which a plurality of optical patterns are formed, the same number of light sources as the number of optical patterns are used, or a beam is split using a beam splitter or the like. And it is more difficult to reduce the size and cost.
【００２１】本発明は、このような事情を考慮して成さ
れたものであり、小型化と低価格化が実現された光学式
エンコーダーを提供することである。より具体的には、
光源をスケールに対して傾斜させる必要がなく、スケー
ルとヘッド間のギャップ調整などに厳しい精度が要求さ
れない、光学式エンコーダーを提供することである。The present invention has been made in view of such circumstances, and it is an object of the present invention to provide an optical encoder which is reduced in size and cost. More specifically,
It is an object of the present invention to provide an optical encoder which does not require the light source to be inclined with respect to the scale and does not require strict accuracy for adjusting the gap between the scale and the head.
【００２２】[0022]
【課題を解決するための手段】本発明による光学式エン
コーダーは、一面においてはリニアエンコーダーであ
り、所定周期の光学パターンが形成された可動スケール
と、上記光学パターン面に所定形状の光ビームを略垂直
に照射する可干渉光源と、上記光学パターンで反射され
た上記光源からの光ビームを受光して、上記光学パター
ンによって受光面に生成された回折パターンを検出する
光検出手段とを有している。An optical encoder according to the present invention is a linear encoder on one side, and a movable scale on which an optical pattern of a predetermined period is formed, and a light beam of a predetermined shape on the optical pattern surface. A coherent light source that emits light perpendicularly, and a light detection unit that receives a light beam from the light source reflected by the optical pattern and detects a diffraction pattern generated on a light receiving surface by the optical pattern. I have.
【００２３】本発明による光学式エンコーダーは、別の
一面においてはロータリーエンコーダーであり、回動の
円周方向に所定周期の光学パターンが形成された、回動
可能なスケールと、上記光学パターン面に所定形状の光
ビームを略垂直に照射する可干渉光源と、上記光学パタ
ーンを経由した上記光源からの光ビームを受光して、上
記光学パターンによって受光面に生成された回折パター
ンを検出する光検出手段とを有している。The optical encoder according to the present invention is, in another aspect, a rotary encoder, in which an optical pattern having a predetermined period in the circumferential direction of rotation is formed, and a rotatable scale is provided on the optical pattern surface. A coherent light source that irradiates a light beam of a predetermined shape substantially vertically, and a light detection that receives a light beam from the light source via the optical pattern and detects a diffraction pattern generated on a light receiving surface by the optical pattern. Means.
【００２４】本発明による別の光学式リニアエンコーダ
ーは、所定周期の光学パターンが形成された可動スケー
ルと、上記光学パターン面に所定形状の光ビームを照射
する可干渉光源と、上記光学パターンを経由した上記光
源からの光ビームを受光して、上記光学パターンによっ
て受光面に生成された回折パターンを検出する光検出手
段とを有し、上記光検出手段は上記光ビームの主軸の光
は受光しないように構成されている。Another optical linear encoder according to the present invention includes a movable scale on which an optical pattern having a predetermined period is formed, a coherent light source for irradiating a light beam of a predetermined shape onto the optical pattern surface, and Light detecting means for receiving a light beam from the light source and detecting a diffraction pattern generated on the light receiving surface by the optical pattern, wherein the light detecting means does not receive light of a main axis of the light beam. It is configured as follows.
【００２５】本発明による更に別の光学式リニアエンコ
ーダーは、所定の形状を有する光ビームを射出する可干
渉光源と、前記可干渉光源から射出される光ビームを横
切るように相対的に変位し、かつ前記光ビームにより回
折干渉パターンを生成する所定周期の光学パターンを形
成したスケールと、前記光学パターンによって生じた回
折干渉パターンの所定の部分を検出する光検出器を有
し、前記可干渉光源から前記スケール上に形成された光
学パターンに向かう光ビームの主軸の長さをｚ1、前記
スケール上に形成された光学パターンから前記光検出器
の受光エリアに向かう光ビームの主軸の長さをｚ2、前
記スケール上に形成された光学パターンの所定の部分の
ピッチをｐ1、ｎを自然数としたとき、前記光検出器の
受光エリアは、前記受光エリア上に形成される前記回折
干渉パターンの所定部分のピッチ方向に略ｎｐ1(ｚ1＋
ｚ2)/ｚ1の位置に受光エリアを有する受光エリア群によ
り構成される光強度検出手段を有する光学式エンコーダ
ーであって、前記光検出器の受光エリア群は、前記受光
エリア上に形成される前記回折干渉パターンに対して、
前記光ビームの主軸近傍では、実効的に光検出感度を有
しないか、または、遮光されている。[0025] Still another optical linear encoder according to the present invention includes a coherent light source that emits a light beam having a predetermined shape, and a relative displacement so as to cross the light beam emitted from the coherent light source. And a scale formed with an optical pattern of a predetermined period for generating a diffraction interference pattern by the light beam, and a photodetector for detecting a predetermined portion of the diffraction interference pattern generated by the optical pattern, from the coherent light source The length of the main axis of the light beam directed to the optical pattern formed on the scale is z1, the length of the main axis of the light beam directed from the optical pattern formed on the scale to the light receiving area of the photodetector is z2, When the pitch of a predetermined portion of the optical pattern formed on the scale is p1, n is a natural number, the light receiving area of the photodetector is the light receiving area. Substantially in the pitch direction of a predetermined portion of the diffraction interference pattern formed on the rear np1 (z1 +
An optical encoder having light intensity detection means constituted by a light receiving area group having a light receiving area at a position of z2) / z1, wherein the light receiving area group of the photodetector is formed on the light receiving area. For diffraction interference patterns,
In the vicinity of the main axis of the light beam, there is no effective light detection sensitivity or the light beam is shielded.
【００２６】本発明による別の光学式ロータリーエンコ
ーダーは、光検出器に対して相対的に、回転可能であ
り、少なくとも反射、透過、回折等の光学特性が周期的
に変化するように形成されたロータリスケールと、この
ロータリスケールを照射する光源と、前記ロータリスケ
ールからの反射光、透過光または回折光の所定の領域を
受光するための受光エリアを有する光検出器とを具備
し、前記ロータリスケールからの反射光、透過光または
回折光による明暗パターンを前記光検出器の受光エリア
により検出する光学式ロータリーエンコーダーにおい
て、前記光源が、前記ロータリスケールの回転軸の略延
長線上に配置されている。Another optical rotary encoder according to the present invention is rotatable relative to the photodetector, and is formed so that at least optical characteristics such as reflection, transmission, and diffraction change periodically. A rotary scale, a light source for irradiating the rotary scale, and a photodetector having a light receiving area for receiving a predetermined area of reflected light, transmitted light, or diffracted light from the rotary scale; In an optical rotary encoder that detects a light-dark pattern due to reflected light, transmitted light, or diffracted light from a light-receiving area of the photodetector, the light source is disposed substantially on an extension of a rotation axis of the rotary scale.
【００２７】[0027]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００２８】第一の実施の形態は反射型の光学式リニア
エンコーダーであり、これについて図１ないし図４を参
照しながら説明する。The first embodiment is a reflection type optical linear encoder, which will be described with reference to FIGS.
【００２９】図１に示されるように、本実施の形態の光
学式リニアエンコーダー１００は、移動検出のための光
学系を含むエンコーダーヘッド１０２と、エンコーダー
ヘッド１０２に対して並進移動可能な可動スケール１０
４とを備えている。As shown in FIG. 1, an optical linear encoder 100 according to the present embodiment includes an encoder head 102 including an optical system for detecting a movement, and a movable scale 10 that can translate with respect to the encoder head 102.
4 is provided.
【００３０】可動スケール１０４は、光学的に透明な基
板たとえばガラス基板１１０の表面に形成された、スケ
ール１０４の移動検出用の第一の光学パターン１１２
と、スケール１０４の基準位置検出用の第二の光学パタ
ーン１１４とを備えている。The movable scale 104 is formed on a surface of an optically transparent substrate, for example, a glass substrate 110, and is provided with a first optical pattern 112 for detecting the movement of the scale 104.
And a second optical pattern 114 for detecting the reference position of the scale 104.
【００３１】第一の光学パターン１１２は、スケール１
０４の移動方向に沿ってスケール１０４のほぼ全体に延
びており、スケール１０４の移動方向に沿って一定の周
期ｐ1で変化する反射率を有している。第一の光学パタ
ーン１１２は、例えば、透明な基板１１０に対して、高
い反射率を有する金属等の同じ幅の細長い膜を、一定の
間隔(例えばｐ1/２)を置いて成膜して形成される。The first optical pattern 112 is a scale 1
It extends over substantially the entire scale 104 along the direction of movement of the scale 104, and has a reflectance that changes at a constant period p1 along the direction of movement of the scale 104. The first optical pattern 112 is formed by, for example, forming a thin film of the same width, such as a metal having a high reflectance, on the transparent substrate 110 at regular intervals (for example, p1 / 2). Is done.
【００３２】第二の光学パターン１１４は、スケール１
０４の移動方向に関してスケール１０４の一部の領域の
みに存在し、スケール１０４の移動方向に関して集光作
用を有している。第二の光学パターン１１４は、例え
ば、ホログラフィックパターン、例えばシリンドリカル
・ホログラムレンズである。The second optical pattern 114 has a scale 1
It exists only in a part of the scale 104 in the movement direction of the scale 104 and has a light condensing action in the movement direction of the scale 104. The second optical pattern 114 is, for example, a holographic pattern, for example, a cylindrical hologram lens.
【００３３】エンコーダーヘッド１０２は、可干渉な光
を放射する光源すなわち可干渉光源１２２と、第一の光
学パターン１１２からの反射光を検出するための移動検
出用の第一の光検出手段あるいは光検出器１２４と、第
二の光学パターン１１４からの反射光を検出するための
基準位置検出用の第二の光検出手段あるいは光検出器１
２６とを備えており、これらは共に基板１２０に保持さ
れている。The encoder head 102 includes a light source that emits coherent light, that is, a coherent light source 122, and first light detection means or light for detecting movement for detecting reflected light from the first optical pattern 112. A detector 124 and second light detecting means or light detector 1 for detecting a reference position for detecting reflected light from the second optical pattern 114.
26, which are both held on the substrate 120.
【００３４】例えば、基板１２０は例えば半導体基板で
あり、第一の光検出器１２４と第二の光検出器１２６は
共に半導体基板１２０に形成されている。可干渉光源１
２２は例えば単体の面発光レーザーであり、接着等の手
段によって平坦な基板１２０に固定されている。つま
り、光源１２２と光検出器１２４と１２６は、基板１２
０に対してハイブリッドに設けられている。面発光レー
ザー１２２は平坦な基板１２０に固定されるので、その
取り付けは容易に行なえる。For example, the substrate 120 is, for example, a semiconductor substrate, and both the first photodetector 124 and the second photodetector 126 are formed on the semiconductor substrate 120. Coherent light source 1
Reference numeral 22 denotes a single surface emitting laser, for example, which is fixed to a flat substrate 120 by means such as bonding. That is, the light source 122 and the photodetectors 124 and 126
0 is provided for the hybrid. Since the surface emitting laser 122 is fixed to the flat substrate 120, the mounting can be easily performed.
【００３５】可干渉光源１２２は、好ましくは面発光レ
ーザーであるが、面発光レーザーに限定されるものでは
なく、端面発光レーザーや発光ダイオード(ＬＥＤ)等で
あってもよい。しかしながら、面発光レーザーは、レン
ズ等の光学部品を用いることなく、所望の形状の光ビー
ムを射出させることができるため、小型化という目的に
とっては特に好適である。The coherent light source 122 is preferably a surface emitting laser, but is not limited to a surface emitting laser, and may be an edge emitting laser or a light emitting diode (LED). However, a surface emitting laser can emit a light beam of a desired shape without using an optical component such as a lens, and is particularly suitable for the purpose of miniaturization.
【００３６】エンコーダーヘッド１０２と可動スケール
１０４は、言い換えれば基板１２０と透明基板１１０
は、一定の間隔を置いて互いに平行に配置されている。
従って、面発光レーザー１２２から放射される光ビーム
１４２は、スケール１０４の表面に実質的に垂直に照射
される。すなわち、面発光レーザー１２２から可動スケ
ール１０４に向かう光ビーム１４２の主軸１２８は、可
動スケール１０４に実質的に垂直である。In other words, the encoder head 102 and the movable scale 104 are composed of a substrate 120 and a transparent substrate 110.
Are arranged parallel to each other at a certain interval.
Therefore, the light beam 142 emitted from the surface emitting laser 122 irradiates the surface of the scale 104 substantially perpendicularly. That is, the main axis 128 of the light beam 142 traveling from the surface emitting laser 122 to the movable scale 104 is substantially perpendicular to the movable scale 104.
【００３７】第一の光検出器１２４は、図２に示される
ように、複数の受光エリア１３０、別の言い方をすれ
ば、フォトダイオード等の受光素子を備えている。この
複数の受光エリア１３０は、第一の受光エリア群１３２
と、第二の受光エリア群１３４と、第三の受光エリア群
１３６と、第四の受光エリア群１３８とを含んでいる。As shown in FIG. 2, the first photodetector 124 includes a plurality of light receiving areas 130, or in other words, light receiving elements such as photodiodes. The plurality of light receiving areas 130 include a first light receiving area group 132
, A second light receiving area group 134, a third light receiving area group 136, and a fourth light receiving area group 138.
【００３８】同じ受光エリア群に属する受光エリアはｐ
2のピッチで並んでおり、従って、隣接する二つの受光
エリアはｐ2/４のピッチで並んでいる。より一般的に
は、同じ受光エリア群の受光エリアはｐ2×ｎ(ｎ＝１，
２，３，・・・)のピッチで並んでおり、隣接する二つの受
光エリアは(ｐ2/４)×ｍ(ｍ＝１，２，３，・・・)のピッ
チで並んでいる。The light receiving areas belonging to the same light receiving area group are p
The two light receiving areas are arranged at a pitch of p2 / 4. More generally, the light receiving areas of the same light receiving area group are p2 × n (n = 1,
2, 3,...), And two adjacent light receiving areas are arranged at a pitch of (p2 / 4) × m (m = 1, 2, 3,...).
【００３９】それぞれの受光エリア群の受光エリアは櫛
の歯状に並んでおり、それらは他の受光エリア群の受光
エリアと互いに噛み合うように配置されている。The light receiving areas of each light receiving area group are arranged in a comb-like shape, and are arranged so as to mesh with the light receiving areas of the other light receiving area groups.
【００４０】同じ受光エリア群の受光エリアは互いに電
気的に接続されており、第一の受光エリア群１３２はＡ
+信号を、第二の受光エリア群１３４はＡ-信号を、第三
の受光エリア群１３６はＢ+信号を、第四の受光エリア
群１３８はＢ-信号を出力する。ここにおいて、Ａ-信号
はＡ+信号の反転信号すなわち位相が１８０度ずれた信
号を意味している。Ｂ-信号とＢ+信号の関係も同様であ
る。The light receiving areas of the same light receiving area group are electrically connected to each other.
+ , The second light receiving area group 134 outputs an A − signal, the third light receiving area group 136 outputs a B + signal, and the fourth light receiving area group 138 outputs a B − signal. Here, A - signal means a reverse signal or signals whose phases are shifted 180 degrees A + signal. B - relationship between the signal and the B + signal in the same manner.
【００４１】これらの信号は(図示しない)信号処理回路
によって処理され、Ａ+信号とＡ-信号の減算によってＡ
相信号が生成され、Ｂ+信号とＢ-信号の減算によってＢ
相信号が生成される。信号処理回路は、例えば、光検出
器１２４や光検出器１２６と同様に、半導体基板１２０
に形成されるとよい。[0041] These signals are processed by a (not shown) signal processing circuit, A + signal and A - A by the subtraction of the signal
Phase signal is generated, B + signal and B - B by the subtraction of the signal
A phase signal is generated. The signal processing circuit includes, for example, the semiconductor substrate 120 like the photodetector 124 and the photodetector 126.
It is good to be formed in.
【００４２】第二の光検出器１２６は、図３に示される
ように、単一の受光エリア１４０、別の言い方をすれ
ば、フォトダイオード等の受光素子を備えている。As shown in FIG. 3, the second photodetector 126 has a single light receiving area 140, or in other words, a light receiving element such as a photodiode.
【００４３】次に、図１に戻って本実施の形態のリニア
エンコーダーの動作について説明する。Next, returning to FIG. 1, the operation of the linear encoder according to the present embodiment will be described.
【００４４】面発光レーザー１２２から射出される光ビ
ーム１４２は、可動スケール１０４に垂直に照射され、
その表面にビームスポット１４４を形成する。ビームス
ポット１４４の一部１４４ａは、常に第一の光学パター
ン１１２を当たっており、そこからの反射光のビームは
第一の光検出器１２４を照明し、その受光面に第一の光
学パターン１１２によって形成された回折干渉パターン
１４６が投影される。この回折干渉パターン１４６は、
ピッチｐ2＝ｐ1(ｚ1＋ｚ2)/ｚ1の周期を有する明暗パタ
ーンであり、この明暗パターンは、スケール１０４の移
動に従って光検出器１２４の受光エリア１３０上をスケ
ール１０４の移動方向と平行に移動する。The light beam 142 emitted from the surface emitting laser 122 is applied to the movable scale 104 vertically,
A beam spot 144 is formed on the surface. A part 144a of the beam spot 144 always hits the first optical pattern 112, and the beam of the reflected light from the part 144a illuminates the first photodetector 124, and the light receiving surface thereof receives the first optical pattern 112. Is projected. This diffraction interference pattern 146
This is a light / dark pattern having a period of pitch p2 = p1 (z1 + z2) / z1. The light / dark pattern moves on the light receiving area 130 of the photodetector 124 in parallel with the moving direction of the scale 104 as the scale 104 moves.
【００４５】前述したように、第一の光検出器１２４
は、第一〜第四の受光エリア群を含む複数の受光エリア
１３０を備えており、各受光エリア群の出力に基づい
て、図４(Ａ)に示されるように、Ａ相信号とＢ相信号が
生成される。Ａ相信号とＢ相信号は、それぞれ特定の位
置における回折干渉パターン１４６の位相を反映してお
り、両者は互いに、回折干渉パターン１４６の周期ｐの
４分の１の周期、すなわち位相が９０度ずれている。こ
のＡ相信号とＢ相信号から、図４(Ｂ)に示されるよう
に、リサージュ図形が得られる。As described above, the first photodetector 124
Has a plurality of light receiving areas 130 including first to fourth light receiving area groups, and based on the output of each light receiving area group, as shown in FIG. A signal is generated. The A-phase signal and the B-phase signal each reflect the phase of the diffraction interference pattern 146 at a specific position, and both have a period of one quarter of the period p of the diffraction interference pattern 146, that is, a phase of 90 degrees. It is out of alignment. A Lissajous figure is obtained from the A-phase signal and the B-phase signal as shown in FIG.
【００４６】Ａ相信号とＢ相信号が正弦波に近似される
場合、リサージュ図形は円形となる。図４(Ｂ)の点Ｐ
は、ある時点における、光検出器１２４に対するスケー
ル１０４の相対的な位置を示しており、スケール１０４
の移動に従って、このリサージュ図形の円周上を移動す
る。さらに、点Ｐの移動の速度と方向は、スケール１０
４の移動の速度と方向に依存する。従って、リサージュ
図形上の点Ｐの移動速度と移動方向に基づいて、スケー
ル１０４の移動速度と移動方向を検出できる。When the A-phase signal and the B-phase signal are approximated to a sine wave, the Lissajous figure is circular. Point P in FIG. 4 (B)
Shows the position of the scale 104 relative to the photodetector 124 at a certain point in time.
Moves on the circumference of this Lissajous figure according to the movement of. Furthermore, the speed and direction of the movement of the point P
4 depends on the speed and direction of movement. Therefore, the moving speed and moving direction of the scale 104 can be detected based on the moving speed and moving direction of the point P on the Lissajous figure.
【００４７】また、ビームスポット１４４の別の一部１
４４ｂは、スケール１０４が基準位置にあるとき、第二
の光学パターン１１４、例えばシリンドリカル・ホログ
ラムレンズに照射される。その反射光のビームは、スケ
ール１０４の移動方向の寸法が絞られて、第二の光検出
器１２６を好適に照明するビームスポット１４８を形成
する。その結果、第二の光検出器１２６で光が感知さ
れ、基準位置信号が検出される。Another part 1 of the beam spot 144
Reference numeral 44b irradiates the second optical pattern 114, for example, a cylindrical hologram lens, when the scale 104 is at the reference position. The beam of the reflected light is narrowed in the direction of movement of the scale 104 to form a beam spot 148 that suitably illuminates the second photodetector 126. As a result, the light is sensed by the second photodetector 126, and the reference position signal is detected.
【００４８】一方、スケール１０４が基準位置から外れ
ているときは、ビームスポット１４４の別の一部１４４
ｂは、第二の光学パターン１１４から外れているため、
第二の光検出器１２６で光は感知されず、基準位置信号
は検出されない。On the other hand, when the scale 104 is out of the reference position, another part 144 of the beam spot 144
b deviates from the second optical pattern 114,
No light is sensed by the second photodetector 126, and no reference position signal is detected.
【００４９】このように、リニアエンコーダー１００
は、第二の光学パターン１１４と第二の検出器１２６を
備えているため、スケール１０４の基準点位置を検出す
ることができる。さらに、シリンドリカル・ホログラム
レンズの利用により、スケール１０４の基準位置を高い
精度で検出できる。As described above, the linear encoder 100
Is provided with the second optical pattern 114 and the second detector 126, so that the reference point position of the scale 104 can be detected. Further, by using the cylindrical hologram lens, the reference position of the scale 104 can be detected with high accuracy.
【００５０】特に、受光エリア１４０は、より好ましく
は、ｐ1(ｚ1＋ｚ2)/ｚ1より狭い幅を有している。ここ
に、幅はスケール１０４の移動方向に沿う寸法であり、
ｚ1は光源１２２からスケール１０４に向かう光ビーム
の主軸の長さであり、ｚ2は光学パターン１１４から受
光エリア１４０に向かう光ビームの主軸の長さである。
この場合、この場合には、スケール１０４の基準点位置
を、スケール１０４の光学パターン１１２の周期ｐ1以
下の感度で検出できる。In particular, the light receiving area 140 more preferably has a width smaller than p1 (z1 + z2) / z1. Here, the width is a dimension along the moving direction of the scale 104,
z1 is the length of the main axis of the light beam traveling from the light source 122 to the scale 104, and z2 is the length of the main axis of the light beam traveling from the optical pattern 114 to the light receiving area 140.
In this case, in this case, the reference point position of the scale 104 can be detected with a sensitivity of the period p1 of the optical pattern 112 of the scale 104 or less.
【００５１】面発光レーザー１２２の厚さがｚ1とｚ2に
較べて十分小さい場合、ｚ1とｚ2の比は一定となるた
め、光検出器１２４に投影される回折干渉パターン１４
６の周期ｐ2は変化しない。また、光検出器１２４に投
影される回折干渉パターン１４６は、ｚ1とｚ2の変化に
対して、スケール１０４の移動方向に直交する方向に移
動するので、検出される位置精度には全く影響を及ぼさ
ない。When the thickness of the surface emitting laser 122 is sufficiently smaller than z 1 and z 2, the ratio between z 1 and z 2 becomes constant, so that the diffraction interference pattern 14 projected on the photodetector 124 is obtained.
The period p2 of No. 6 does not change. Further, the diffraction interference pattern 146 projected on the photodetector 124 moves in a direction perpendicular to the moving direction of the scale 104 with respect to changes in z1 and z2, and thus has no influence on the detected position accuracy. Absent.
【００５２】以上の説明から分かるように、本実施の形
態のリニアエンコーダーは、面発光レーザー１２２は平
坦な基板１２０に取り付けられるので、量産性に優れて
いる。光源１２２からの光ビーム１４２がスケール１０
４にほぼ垂直に照射されるので、小型化に適している。
また、一つの光源１２２で異なる二つの光学パターン１
１２と１２４を照明し、異なるスケール情報を得ている
ので、小型で高性能である。As can be understood from the above description, the linear encoder of this embodiment is excellent in mass productivity because the surface emitting laser 122 is mounted on the flat substrate 120. The light beam 142 from the light source 122
4 is irradiated almost perpendicularly, which is suitable for miniaturization.
In addition, two different optical patterns 1
Since the scales 12 and 124 are illuminated and different scale information is obtained, they are compact and have high performance.
【００５３】本実施の形態は、様々な変形が可能であ
る。基準位置検出のための第２の光学パターン１１４
は、シリンドリカル・ホログラムレンズに限定されるも
のではなく、スケール１０４の移動方向に関して基準位
置で光学特性が変化するパターンであればどのようなも
のでもよい。また、光検出器１２６は単一の受光エリア
に限定されるものではなく、並列に配置された複数の受
光エリアを備えていてもよい。また、第二の光学パター
ン１１４に対応する受光エリアパターンを備えていても
よい。This embodiment can be modified in various ways. Second optical pattern 114 for reference position detection
Is not limited to the cylindrical hologram lens, and may be any pattern as long as the optical characteristics change at the reference position with respect to the moving direction of the scale 104. Further, the photodetector 126 is not limited to a single light receiving area, and may include a plurality of light receiving areas arranged in parallel. Further, a light receiving area pattern corresponding to the second optical pattern 114 may be provided.
【００５４】また、ｚ1＝ｚ2とするために、例えば、面
発光レーザー１２２を沈下させて配置することで、面発
光レーザー１２２の射出面と光検出器１２４の受光面の
高さが揃えられてもよい。また、受光エリアの実効的な
受光面の高さを上げるために、例えば光学的距離を調整
する屈折率部材が光路中に配置されてもよい。Further, in order to set z1 = z2, for example, by arranging the surface emitting laser 122 so as to be sunk, the height of the emitting surface of the surface emitting laser 122 and the light receiving surface of the photodetector 124 are made uniform. Is also good. Further, in order to increase the effective height of the light receiving surface of the light receiving area, for example, a refractive index member for adjusting an optical distance may be arranged in the optical path.
【００５５】以下、いくつかの変形例について図面を参
照しながら説明する。Hereinafter, some modifications will be described with reference to the drawings.
【００５６】第一の変形例は、光源の改良に関するもの
であり、図５に示されるように、両面発光の面発光レー
ザー１５０を備えている。面発光レーザー１５０は、ス
ケールに向き合う上面から光ビーム１４２を射出すると
共に、その反対側の下面から光ビーム１５２を射出す
る。The first modification relates to the improvement of the light source, and as shown in FIG. The surface emitting laser 150 emits the light beam 142 from the upper surface facing the scale and emits the light beam 152 from the lower surface on the opposite side.
【００５７】基板１２０はレーザー取付部１５４を備え
ており、レーザー取付部１５４は金属パターンで形成さ
れており、面発光レーザー１５０の下面の電極と電気的
に接続される。レーザー取付部１５４は、その中央部分
に、面発光レーザー１５０の下面から射出される光ビー
ム１５２を通過させる開口を有している。The substrate 120 has a laser mounting portion 154. The laser mounting portion 154 is formed of a metal pattern and is electrically connected to an electrode on the lower surface of the surface emitting laser 150. The laser mounting portion 154 has an opening at a central portion thereof, through which a light beam 152 emitted from the lower surface of the surface emitting laser 150 passes.
【００５８】基板１２０は、さらに、レーザー取付部１
５４の開口を通過した光ビーム１５２の強度を検出する
ための受光部１５８を備えている。受光部１５８は入射
する光ビーム１５２の強度に応じた信号を出力する。The substrate 120 further includes a laser mounting portion 1
The light receiving unit 158 for detecting the intensity of the light beam 152 that has passed through the opening 54 is provided. The light receiving unit 158 outputs a signal corresponding to the intensity of the incident light beam 152.
【００５９】面発光レーザー１５０では、上面から射出
される光ビーム１４２と下面から射出される光ビーム１
５２の光強度の比は一定である。従って、受光部１５８
からの出力信号に従って、例えば(図示しない)処理回路
によって、面発光レーザー１５０の駆動を制御すること
により、面発光レーザー１５０の上面から射出される光
ビーム１４２の強度を所望の強度に調整することができ
る。あるいは、温度の変化等による環境の変化に対して
も、光ビーム１４２の強度を一定に保つように制御する
ことができる。さらには、所定の上限値を越える強度の
光ビームが射出されないように制御することもできる。In the surface emitting laser 150, the light beam 142 emitted from the upper surface and the light beam 1 emitted from the lower surface
The light intensity ratio of 52 is constant. Therefore, the light receiving section 158
The intensity of the light beam 142 emitted from the upper surface of the surface emitting laser 150 is adjusted to a desired intensity by controlling the driving of the surface emitting laser 150, for example, by a processing circuit (not shown) according to the output signal from Can be. Alternatively, control can be performed so that the intensity of the light beam 142 is kept constant even when the environment changes due to a change in temperature or the like. Further, control can be performed so that a light beam having an intensity exceeding a predetermined upper limit value is not emitted.
【００６０】このように本変形例のリニアエンコーダー
は、別部品の素子や要素を追加することなく、面発光レ
ーザー１５０から射出される光ビーム１４２の強度を制
御することができる。As described above, the linear encoder according to this modification can control the intensity of the light beam 142 emitted from the surface emitting laser 150 without adding a separate element or element.
【００６１】第二の変形例は、スケールの改良に関する
ものであり、図６に示されるように、スケール１０４
は、第一の光学パターン１１２と第二の光学パターン１
１４の間を、スケール１０４の移動方向に沿って帯状に
延びる細長い低反射あるいは非反射の領域１１６を備え
ている。別の言い方をすれば、スケール１０４は、光源
から射出される光ビームの主軸近傍の部分が照射される
部分に、反射率が低い帯状の細長い領域あるいは反射率
がほぼ０に等しい領域１１６を備えている。The second modification relates to the improvement of the scale, and as shown in FIG.
Are the first optical pattern 112 and the second optical pattern 1
14, an elongated low-reflection or non-reflection region 116 extending in a band along the moving direction of the scale 104 is provided. Stated another way, the scale 104 includes a strip-shaped elongated region having a low reflectance or a region 116 having a reflectance substantially equal to 0 at a portion irradiated with a portion near the main axis of the light beam emitted from the light source. ing.
【００６２】このような領域１１６は、光源から射出さ
れた光ビームが、スケール１０４の主に光学パターン１
１２で、希に光学パターン１１４で、反射されて、光源
に再入射して光源の出力特性を不安定にするという不所
望な現象の発生を防止する。別の言い方をすれば、光源
とスケールの間でいわゆる複合共振器が形成されること
を防止する。その結果、光源から射出される光ビームが
安定化される。In such an area 116, the light beam emitted from the light source
At 12, the undesirable phenomenon of rarely being reflected by the optical pattern 114 and re-entering the light source to destabilize the output characteristics of the light source is prevented. Stated another way, the formation of a so-called composite resonator between the light source and the scale is prevented. As a result, the light beam emitted from the light source is stabilized.
【００６３】第三の変形例も、スケールの改良に関する
ものであり、図７に示されるように、スケール１０４
は、透明基板１１０の中央部分をスケール１０４の移動
方向に平行に延びる帯状の低反射あるいは非反射の領域
１１６と、その両側に位置する移動検出のための一対の
光学パターン１１２ａ，１１２ｂとを備えており、光学
パターン１１２ａ，１１２ｂは、それぞれ、スケール１
０４の移動方向に沿ってスケール１０４のほぼ全体に延
びており、スケール１０４の移動方向に沿って一定の周
期で変化する反射率を有している。The third modification also relates to the improvement of the scale, and as shown in FIG.
Is provided with a band-like low-reflection or non-reflection region 116 extending in the central portion of the transparent substrate 110 in parallel with the movement direction of the scale 104, and a pair of optical patterns 112a and 112b for movement detection located on both sides thereof. Each of the optical patterns 112a and 112b has a scale 1
It extends over substantially the entire scale 104 along the movement direction of the scale 104, and has a reflectance that changes at a constant cycle along the movement direction of the scale 104.
【００６４】また、エンコーダーヘッド１０２は、この
スケール１０４に応じて、図８に示されるように、それ
ぞれの光学パターン１１２ａ，１１２ｂからの反射光を
検出するための一対の光検出器１２４ａ，１２４ｂを備
えている。光検出器１２４ａ，１２４ｂの各々は、図２
に示される光検出器１２４と同様に、第一〜第四の受光
エリア群を含む複数の受光エリアを備えている。As shown in FIG. 8, the encoder head 102 includes a pair of photodetectors 124a and 124b for detecting reflected light from the respective optical patterns 112a and 112b according to the scale 104. Have. Each of the photodetectors 124a and 124b is
Are provided with a plurality of light receiving areas including first to fourth light receiving area groups, similarly to the photodetector 124 shown in FIG.
【００６５】本変形例では、スケール１０４が低反射あ
るいは非反射の領域１１６を備えているので、光源とス
ケールの間で複合共振器が形成されることが防止され、
その結果、光源から射出される光ビームの安定化が図ら
れる。また、図１の構成と比較して、約二倍の光量の回
折干渉パターンを検出するため、ゴミやほこり、スケー
ルの傷や欠陥などに対して強い耐性を有している。In this modification, since the scale 104 has the low-reflection or non-reflection region 116, the formation of a composite resonator between the light source and the scale is prevented,
As a result, the light beam emitted from the light source is stabilized. Further, compared to the configuration of FIG. 1, since it detects a diffraction interference pattern of about twice the amount of light, it has strong resistance to dust, dust, scale scratches and defects, and the like.
【００６６】第四の変形例も、スケールの改良に関する
ものであり、図９に示されるように、スケール１０４
は、透明基板１１０の中央部分をスケール１０４の移動
方向に平行に延びる帯状の低反射あるいは非反射の領域
１１６と、その両側に位置する一対の移動検出用の光学
パターン１１２ａ，１１２ｂと、さらにその両外側に位
置する一対の基準位置検出用の光学パターン１１４ａ，
１１４ｂとを備えている。光学パターン１１２ａ，１１
２ｂは、それぞれ、スケール１０４の移動方向に沿って
スケール１０４のほぼ全体に延びており、スケール１０
４の移動方向に沿って一定の周期で変化する反射率を有
している。光学パターン１１４ａ，１１４ｂは、それぞ
れ、スケール１０４の移動方向に関してスケール１０４
の一部の領域のみに存在し、スケール１０４の移動方向
に関して光を集光させる機能を有している。The fourth modification also relates to the improvement of the scale, and as shown in FIG.
Is a band-like low-reflection or non-reflection region 116 extending in the central portion of the transparent substrate 110 in parallel with the moving direction of the scale 104, a pair of optical patterns 112 a and 112 b for movement detection located on both sides thereof, and A pair of reference position detecting optical patterns 114a located on both outer sides,
114b. Optical patterns 112a, 11
2b extend substantially along the entire direction of the scale 104 along the moving direction of the scale 104, respectively.
4 has a reflectance that changes at a constant cycle along the moving direction. The optical patterns 114a and 114b each correspond to the scale 104 in the moving direction of the scale 104.
And has a function of condensing light in the movement direction of the scale 104.
【００６７】また、エンコーダーヘッド１０２は、この
スケール１０４に応じて、図１０に示されるように、そ
れぞれの光学パターン１１２ａ，１１２ｂからの反射光
を検出するための一対の光検出器１２４ａ，１２４ｂ
と、それぞれの光学パターン１１４ａ，１１４ｂからの
反射光を検出するための一対の光検出器１２６ａ，１２
６ｂとを備えている。光検出器１２４ａ，１２４ｂの各
々は、図２に示される光検出器１２４と同様に、第一〜
第四の受光エリア群を含む複数の受光エリアを備えてい
る。また、光検出器１２６ａ，１２６ｂの各々は、図８
に示される光検出器１２６と同様に、単一の受光エリア
を備えている。As shown in FIG. 10, the encoder head 102 has a pair of photodetectors 124a and 124b for detecting reflected light from the respective optical patterns 112a and 112b, as shown in FIG.
And a pair of photodetectors 126a, 126 for detecting reflected light from the respective optical patterns 114a, 114b.
6b. Each of the photodetectors 124a and 124b has a first to a similar configuration as the photodetector 124 shown in FIG.
A plurality of light receiving areas including a fourth light receiving area group are provided. Further, each of the photodetectors 126a and 126b
Has a single light receiving area, similarly to the photodetector 126 shown in FIG.
【００６８】本変形例では、スケール１０４が低反射あ
るいは非反射の領域１１６を備えているので、光源とス
ケールの間で複合共振器が形成されることが防止され、
その結果、光源から射出される光ビームの安定化が図ら
れる。また、強い光で照明されることが望ましい移動検
出用の光学パターン１１２ａ，１１２ｂに、光ビームの
強度の比較的強い部分が照射され、特に強い光で照明さ
れる必要のない基準位置検出用の光学パターン１１４
ａ，１１４ｂに、光ビームの強度の比較的弱い部分が照
射されるので、高精度と高機能を両立させている。In this modification, since the scale 104 has the low-reflection or non-reflection region 116, the formation of a composite resonator between the light source and the scale is prevented,
As a result, the light beam emitted from the light source is stabilized. In addition, the optical patterns 112a and 112b for movement detection, which are desirably illuminated with strong light, are irradiated with relatively strong portions of the light beam, so that there is no need to illuminate with strong light. Optical pattern 114
Since the portions a and 114b are irradiated with a portion where the intensity of the light beam is relatively weak, both high accuracy and high function are achieved.
【００６９】第五の変形例は、光検出器に関するもので
あり、図１１に示されるように、移動検出用の光検出器
１２４は、第一の受光エリア群１３２と第二の受光エリ
ア群１３４を含む受光エリア群１３０Ａと、第三の受光
エリア群１３６と第四の受光エリア群１３８を含む受光
エリア群１３０Ｂとを有している。第一の受光エリア群
１３２の受光エリアと第二の受光エリア群１３４の受光
エリアはｐ2/２のピッチで交互に並んでいる。同様に、
第三の受光エリア群１３６の受光エリアと第四の受光エ
リア群１３８の受光エリアもｐ2/２のピッチで交互に並
んでいる。受光エリア群１３０Ａと受光エリア群１３０
Ｂの隣接する二つの受光エリアは、ｐ2/４＋ｐ2×ｎ(ｎ
は自然数)の間隔を有している。The fifth modification relates to a photodetector. As shown in FIG. 11, the photodetector 124 for detecting movement includes a first light receiving area group 132 and a second light receiving area group. And a light receiving area group 130B including a third light receiving area group 136 and a fourth light receiving area group 138. The light receiving areas of the first light receiving area group 132 and the light receiving areas of the second light receiving area group 134 are alternately arranged at a pitch of p / 2. Similarly,
The light receiving areas of the third light receiving area group 136 and the light receiving areas of the fourth light receiving area group 138 are also alternately arranged at a pitch of p / 2. Light receiving area group 130A and light receiving area group 130
The two adjacent light receiving areas of B are p2 / 4 + p2 × n (n
Has a natural number) interval.
【００７０】この光検出器は、隣接する受光エリアのピ
ッチがｐ2/２であるので、ピッチがｐ2/４である図２に
示される光検出器に比べて、容易に製造することができ
る。また、一つ一つの受光エリアの面積を大きく取るこ
とができので、スケールの移動検出のＳ/Ｎが向上され
る。また、非常に小さいピッチｐ2の要求に対して、図
２に示される光検出器では、製造が難しくなったり、コ
ストの相当な上昇を招いたりすることが予想されるが、
図１１に示される光検出器は、同じ要求に対しても、比
較的容易に製造することができる。This photodetector can be manufactured more easily than the photodetector shown in FIG. 2 in which the pitch is p2 / 4 since the pitch between adjacent light receiving areas is p2 / 2. In addition, since the area of each light receiving area can be made large, the S / N of scale movement detection is improved. Further, in response to the requirement of a very small pitch p2, the photodetector shown in FIG. 2 is expected to be difficult to manufacture and to cause a considerable increase in cost.
The photodetector shown in FIG. 11 can be manufactured relatively easily for the same requirements.
【００７１】第六の変形例は、スケールに関するもので
あり、図１２に示されるように、スケール１０４は、ス
ケール１０４の移動方向に沿ってスケール１０４のほぼ
全体に延びている移動検出用の光学パターン１１２と、
スケール１０４の移動方向に関して一部の領域に存在し
ている基準位置検出用の光学パターン１１８とを備えて
いる。光学パターン１１２は、既に説明したように、ス
ケール１０４の移動方向に沿って一定の周期で変化する
反射率を有している。光学パターン１１８は、これに照
射された光を反射し一点に集光する機能を有しており、
ホログラフィックパターン、例えばホログラムレンズで
構成されている。The sixth modification relates to a scale, and as shown in FIG. 12, a scale 104 extends substantially all of the scale 104 along the direction in which the scale 104 moves. Pattern 112,
An optical pattern 118 for detecting a reference position, which is present in a partial area in the moving direction of the scale 104. As described above, the optical pattern 112 has a reflectance that changes at a constant period along the moving direction of the scale 104. The optical pattern 118 has a function of reflecting the light applied thereto and condensing the light at one point.
It is composed of a holographic pattern, for example, a hologram lens.
【００７２】本変形例では、基準位置検出用の光学パタ
ーン１１８で反射された光のビームが一点に集光される
ので、エンコーダーヘッドとスケールの平行度が多少落
ちても、基準位置検出のための光ビームは、スケールが
基準位置にある場合には、基準位置検出用の光検出器に
安定に照射される。つまり、スケールが基準位置にある
ときに基準位置検出用の光検出器の受光面上に形成され
る小径のほぼ円形のビームスポットは、エンコーダーヘ
ッドとスケールの平行度の低下に対して、その細長い受
光面上をその長手方向に沿って移動するだけであるの
で、基準位置検出用の光検出器に常に十分な量の光が照
射される。これは、エンコーダーヘッドとスケールに要
求される平行度を緩和し、その取付や組み立てを容易に
したり、あるいはその適用範囲を拡大したりする。In this modification, the light beam reflected by the reference position detecting optical pattern 118 is condensed at one point. Therefore, even if the parallelism between the encoder head and the scale is slightly reduced, the reference position can be detected. When the scale is at the reference position, the light beam is stably irradiated on the photodetector for detecting the reference position. That is, when the scale is at the reference position, the small-diameter, substantially circular beam spot formed on the light receiving surface of the photodetector for detecting the reference position has an elongated shape with respect to a decrease in the parallelism between the encoder head and the scale. Since the light detector only moves on the light receiving surface along the longitudinal direction, a sufficient amount of light is always applied to the photodetector for detecting the reference position. This relaxes the parallelism required of the encoder head and scale, making it easier to install and assemble, or expanding its application range.
【００７３】第二の実施の形態 図１３に示されるように、第二の実施の形態の光学式リ
ニアエンコーダー１００は、移動検出のための光学系を
含むエンコーダーヘッド１０２と、エンコーダーヘッド
１０２に対して並進移動可能な可動スケール１０４とを
備えている。Second Embodiment As shown in FIG. 13, an optical linear encoder 100 according to a second embodiment includes an encoder head 102 including an optical system for detecting movement and an encoder head 102. And a movable scale 104 that can be translated.
【００７４】可動スケール１０４は、光学的に透明な基
板たとえばガラス基板１６０の表面に形成された、スケ
ール１０４の移動検出用の光学パターン１６２を備えて
いる。光学パターン１６２は、スケール１０４のほぼ全
面に広がっており、スケール１０４の移動方向に沿って
一定の周期で変化する反射率を有している。The movable scale 104 has an optical pattern 162 for detecting movement of the scale 104 formed on the surface of an optically transparent substrate such as a glass substrate 160. The optical pattern 162 extends over substantially the entire surface of the scale 104, and has a reflectance that changes at a constant cycle along the moving direction of the scale 104.
【００７５】エンコーダーヘッド１０２は、可干渉な光
を放射する可干渉光源１７２と、光学パターン１６２か
らの反射光を検出するための光検出手段あるいは光検出
器１２４とを備えており、これらは共に基板１７０に保
持されている。可干渉光源１７２は例えば面発光レーザ
ーで、接着等の手段によって基板１７０に固定されてい
る。The encoder head 102 includes a coherent light source 172 that emits coherent light and light detecting means or a light detector 124 for detecting light reflected from the optical pattern 162, both of which are provided. It is held on a substrate 170. The coherent light source 172 is, for example, a surface emitting laser, and is fixed to the substrate 170 by means such as bonding.
【００７６】基板１７０は例えば半導体基板であり、光
検出器１７４は半導体基板１７０に形成されている。光
検出器１７４は、面発光レーザー１７２を取り囲んで基
板１７０のほぼ全面に広がっている複数の受光エリアを
有しており、受光エリアは、スケール１０４の移動方向
に沿って一定のピッチで並んでいる。なお、光源の周囲
の受光エリアが形成されていない領域は、スケールの移
動方向に沿って、Ｗspace＝ｐ2×ｎ(ｎ＝１，２，３，・
・・)の長さを有していることが望ましい。The substrate 170 is, for example, a semiconductor substrate, and the photodetector 174 is formed on the semiconductor substrate 170. The photodetector 174 has a plurality of light receiving areas surrounding the surface emitting laser 172 and extending over almost the entire surface of the substrate 170, and the light receiving areas are arranged at a constant pitch along the moving direction of the scale 104. I have. The area around the light source where the light receiving area is not formed is Wspace = p2 × n (n = 1, 2, 3,...) Along the moving direction of the scale.
・ ・) It is desirable to have a length.
【００７７】このように、移動検出用の光学パターン１
６２がスケール１０４のほぼ全面に形成されており、ま
た、移動検出用の光検出器１７４もエンコーダーヘッド
１０２のほぼ全面に形成されているので、スケール１０
４で形成される回折干渉パターンを広範囲に渡って検出
するので、このリニアエンコーダー１００は、スケール
１０４へのごみやほこりの付着や光学パターン１６２の
乱れや傷などに対して高い耐性を有している。As described above, the movement detection optical pattern 1
62 is formed on almost the entire surface of the scale 104, and the photodetector 174 for movement detection is also formed on almost the entire surface of the encoder head 102.
4, the linear encoder 100 has high resistance to dust and dirt on the scale 104, disturbance and scratches of the optical pattern 162, and the like. I have.
【００７８】さらに、リニアエンコーダー１００は、面
発光レーザー１７２から射出される光ビームの主軸上
に、光ビームの偏光面あるいは偏波面を４５度回転させ
る１/４波長板１７６を備えている。１/４波長板１７６
は、面発光レーザー１７２から射出される光ビームの主
軸上のどこに配置されてもよい。例えば、１/４波長板
１７６は、面発光レーザー１７２の射出窓に取り付けら
れる。Further, the linear encoder 100 is provided with a quarter-wave plate 176 for rotating the polarization plane or the polarization plane of the light beam by 45 degrees on the main axis of the light beam emitted from the surface emitting laser 172. Quarter wave plate 176
May be arranged anywhere on the main axis of the light beam emitted from the surface emitting laser 172. For example, the 波長 wavelength plate 176 is attached to the exit window of the surface emitting laser 172.
【００７９】面発光レーザー１７２への再入射光は、す
なわち、面発光レーザー１７２から射出され、スケール
１０４の光学パターン１６２で反射され、面発光レーザ
ー１７２に戻る光は、１/４波長板１７６を二回通過し
ているため、面発光レーザー１７２から射出された直後
の光の偏光面あるいは偏波面に対して、９０度回転した
偏光面あるいは偏波面を有している。このため、この再
入射光は、射出直後の光と干渉することがなく、面発光
レーザー１７２の射出光に影響を与えない。従って、面
発光レーザー１７２からは、安定した光ビームが射出さ
れる。The light re-entering the surface emitting laser 172 is emitted from the surface emitting laser 172, reflected by the optical pattern 162 of the scale 104, and returned to the surface emitting laser 172 through the 波長 wavelength plate 176. Since the light has passed twice, it has a polarization plane or polarization plane rotated by 90 degrees with respect to the polarization plane or polarization plane of the light immediately after being emitted from the surface emitting laser 172. Therefore, the re-incident light does not interfere with the light immediately after the emission, and does not affect the emission light of the surface emitting laser 172. Therefore, a stable light beam is emitted from the surface emitting laser 172.
【００８０】１/４波長板１７６は、スケール１０４の
表面に設けれられてもよい。この場合、面発光レーザー
１７２への戻り光の対策が成されていないエンコーダー
において、そのスケールを、１/４波長板１７６を備え
たものに交換することによって、エンコーダーヘッドを
そのまま流用しながらも、面発光レーザー１７２への戻
り光の問題を解決することができる。The quarter-wave plate 176 may be provided on the surface of the scale 104. In this case, by replacing the scale of the encoder having no countermeasures against the return light to the surface emitting laser 172 with one having the quarter-wave plate 176, the encoder head can be used as it is, The problem of returning light to the surface emitting laser 172 can be solved.
【００８１】第三の実施の形態 図１４に示されるように、第三の実施の形態の光学式リ
ニアエンコーダー１００は、移動検出のための光学系を
含むエンコーダーヘッド１０２と、エンコーダーヘッド
１０２に対して並進移動可能な可動スケール１０４とを
備えている。Third Embodiment As shown in FIG. 14, an optical linear encoder 100 according to a third embodiment includes an encoder head 102 including an optical system for detecting movement and an encoder head 102. And a movable scale 104 that can be translated.
【００８２】可動スケール１０４は、スケール１０４の
移動検出用の光学パターン２０２と、スケール１０４の
基準位置検出用の一対の光学パターン２０４と、光源の
出力モニター用の一対の光学パターン２０６とを備えて
おり、これらの光学パターンは共に、光学的に透明な基
板２００の表面に形成されている。出力モニター用の一
対の光学パターン２０６は、基準位置検出用の一対の光
学パターン２０４の両外側に配置されている。The movable scale 104 includes an optical pattern 202 for detecting the movement of the scale 104, a pair of optical patterns 204 for detecting the reference position of the scale 104, and a pair of optical patterns 206 for monitoring the output of the light source. Both of these optical patterns are formed on the surface of the optically transparent substrate 200. The pair of optical patterns 206 for monitoring the output are arranged on both outer sides of the pair of optical patterns 204 for detecting the reference position.
【００８３】移動検出用の光学パターン２０２は、スケ
ール１０４の移動方向に沿って延びており、スケール１
０４の移動方向に沿って一定の周期で変化する反射率を
有している。基準位置検出用の光学パターン２０４は、
スケール１０４の移動方向に関して一部の領域に存在し
ており、スケール１０４の移動方向に関して光を集光さ
せる機能を有している。出力モニター用の光学パターン
２０６は、高い反射率を有しており、スケール１０４の
移動方向に沿って延びている。The movement detecting optical pattern 202 extends along the moving direction of the scale 104 and
It has a reflectivity that changes at a constant cycle along the movement direction of No. 04. The optical pattern 204 for reference position detection is
It is present in some regions with respect to the moving direction of the scale 104 and has a function of condensing light in the moving direction of the scale 104. The output monitoring optical pattern 206 has a high reflectivity and extends along the moving direction of the scale 104.
【００８４】エンコーダーヘッド１０２は、移動検出用
の光学パターン２０２に可干渉な光ビームを照射するた
めの第一の光源２１２と、基準位置検出用の光学パター
ン２０４と出力モニター用の光学パターン２０６に光ビ
ームを照射するための第二の光源２１４と、移動検出用
の光学パターン２０２からの反射光を検出するための光
検出手段あるいは光検出器２１６と、基準位置検出用の
光学パターン２０４からの反射光を検出するための一対
の光検出手段あるいは光検出器２１８と、出力モニター
用の光学パターン２０６からの反射光を検出するための
一対の光検出手段あるいは光検出器２２０とを備えてい
る。これらの素子は共に基板２１０に保持されている。The encoder head 102 includes a first light source 212 for irradiating a coherent light beam to the movement detection optical pattern 202, a reference position detection optical pattern 204, and an output monitoring optical pattern 206. A second light source 214 for irradiating a light beam, a light detecting means or a photodetector 216 for detecting reflected light from the optical pattern 202 for detecting movement, and a second light source 214 for detecting an optical pattern 204 for detecting a reference position. A pair of light detecting means or light detectors 218 for detecting reflected light and a pair of light detecting means or light detectors 220 for detecting reflected light from the output monitoring optical pattern 206 are provided. . These elements are both held on the substrate 210.
【００８５】第一の光源２１２と第二の光源２１４は例
えば共に同じ面発光レーザーであり、これらは共に接着
等の手段によって基板２１０に固定されている。基板２
１０は例えば半導体基板であり、光検出器２１６，２１
８，２２０は半導体プロセスによって半導体基板２１０
に形成されている。The first light source 212 and the second light source 214 are, for example, the same surface emitting lasers, and both are fixed to the substrate 210 by means such as bonding. Substrate 2
Reference numeral 10 denotes a semiconductor substrate, for example, and photodetectors 216 and 21
8, 220 are semiconductor substrates 210 by a semiconductor process.
Is formed.
【００８６】移動検出用の光検出器２１６は、スケール
１０４の移動方向に沿って一定のピッチで並んでいる複
数の受光エリアを有しており、これらの受光エリアは面
発光レーザー２１２を取り囲んで広がっている。基準位
置検出用の一対の光検出器２１８は、それぞれ、スケー
ル１０４の移動方向に直交する方向に細長い単一の受光
エリアを備えており、これら一対の受光エリアは、スケ
ール１０４の移動方向に直交する方向に関して、面発光
レーザー２１４の両側に配置されている。出力モニター
用の一対の光検出器２２０は、それぞれ、比較的大きな
四角形の単一の受光エリアを備えており、これら一対の
受光エリアは、スケール１０４の移動方向に直交する方
向に関して、基準位置検出用の一対の光検出器２１８の
両外側に配置されている。The movement detecting photodetector 216 has a plurality of light receiving areas arranged at a constant pitch along the moving direction of the scale 104, and these light receiving areas surround the surface emitting laser 212. It has spread. Each of the pair of photodetectors 218 for reference position detection has a single elongated light receiving area in a direction orthogonal to the moving direction of the scale 104, and these pair of light receiving areas are orthogonal to the moving direction of the scale 104. With respect to the direction in which the light is emitted, the laser light is disposed on both sides of the surface emitting laser 214. Each of the pair of photo detectors 220 for output monitoring has a single relatively large rectangular light receiving area, and the pair of light receiving areas is used to detect a reference position in a direction orthogonal to the moving direction of the scale 104. Are arranged on both outer sides of a pair of photodetectors 218.
【００８７】面発光レーザー２１２から射出された光ビ
ームは、スケール１０４の移動検出用の光学パターン２
０２に照射され、光学パターン２０２によって形成され
た回折干渉パターンは、移動検出用の光検出器２１６に
照射される。この回折干渉パターンは、面発光レーザー
２１２から射出された光ビームの主軸を含まない所定領
域の全部によって形成されており、その殆どの部分が移
動検出用の光検出器２１６によって検出されるので、こ
のリニアエンコーダー１００は、スケール１０４へのご
みやほこりの付着や光学パターン２０２の乱れや傷など
に対して高い耐性を有している。The light beam emitted from the surface emitting laser 212 is applied to the optical pattern 2 for detecting the movement of the scale 104.
02, and the diffraction interference pattern formed by the optical pattern 202 is applied to the photodetector 216 for movement detection. This diffraction interference pattern is formed by the entire predetermined region not including the main axis of the light beam emitted from the surface emitting laser 212, and most of the region is detected by the movement detection photodetector 216. The linear encoder 100 has high resistance to dust and dirt adhering to the scale 104, disturbance and scratches of the optical pattern 202, and the like.
【００８８】面発光レーザー２１２から射出された光ビ
ームは、その一部は常に出力モニター用の光学パターン
２０６に照射され、また、他の一部は、スケール１０４
が基準位置にあるときに、スケール１０４の基準位置検
出用の光学パターン２０４に照射される。A part of the light beam emitted from the surface emitting laser 212 always irradiates the optical pattern 206 for output monitoring, and the other part is the scale 104.
Is irradiated on the reference position detecting optical pattern 204 of the scale 104 when is at the reference position.
【００８９】出力モニター用の光学パターン２０６で反
射された光は、出力モニター用の光検出器２２０に照射
され、光検出器２２０からは、面発光レーザー２１４の
出力を反映する信号が出力される。光検出器２２０から
の信号に従って面発光レーザー２１４の駆動を制御する
ことにより、面発光レーザー２１２から射出される光ビ
ームの安定化が図られる。The light reflected by the output monitoring optical pattern 206 is applied to an output monitoring photodetector 220, and a signal reflecting the output of the surface emitting laser 214 is output from the photodetector 220. . By controlling the driving of the surface emitting laser 214 in accordance with the signal from the photodetector 220, the light beam emitted from the surface emitting laser 212 is stabilized.
【００９０】また、スケール１０４が基準位置にあると
きに基準位置用の光学パターン２０４で反射される光
は、スケール１０４の移動方向に平行な方向の寸法が絞
られて、基準位置検出の光検出器２１８に照射され、光
検出器２１８の出力に従って、スケール１０４が基準位
置にあることが検出される。When the scale 104 is at the reference position, the light reflected by the reference position optical pattern 204 is narrowed in the direction parallel to the direction in which the scale 104 moves, and the light detected by the reference position detection is detected. The scale 104 is illuminated, and it is detected that the scale 104 is at the reference position according to the output of the photodetector 218.
【００９１】第四の実施の形態 図１５に示されるように、第四の実施の形態の光学式リ
ニアエンコーダー１００は、移動検出のための光学系を
含むエンコーダーヘッド１０２と、エンコーダーヘッド
１０２に対して並進移動可能な可動スケール１０４とを
備えている。Fourth Embodiment As shown in FIG. 15, an optical linear encoder 100 according to a fourth embodiment includes an encoder head 102 including an optical system for detecting movement and an encoder head 102. And a movable scale 104 that can be translated.
【００９２】図１６に示されるように、可動スケール１
０４は、光学的に透明な基板２４０の表面に形成され
た、移動検出用の光学パターン２４２と、これと同じ構
造の光学パターン２４４と、基準位置検出用の光学パタ
ーン２４６とを備えている。これらの光学パターン２４
２，２４４，２４６は、スケール１０４の移動方向に沿
って並んでおり、光学パターン２４６は光学パターン２
４２と光学パターン２４４の間に位置している。As shown in FIG. 16, the movable scale 1
Reference numeral 04 includes an optical pattern 242 for movement detection, an optical pattern 244 having the same structure as this, and an optical pattern 246 for reference position detection, formed on the surface of the optically transparent substrate 240. These optical patterns 24
2, 244 and 246 are arranged along the moving direction of the scale 104, and the optical pattern 246 is the optical pattern 2
42 and the optical pattern 244.
【００９３】光学パターン２４２は、スケール１０４の
移動方向に沿って一定の周期ｐ1で変化する反射率を有
している。光学パターン２４６は、スケール１０４の移
動方向に関して光を集光させる機能を有しており、例え
ば、シリンドリカル・ホログラムレンズ等のホログラフ
ィックパターンである。The optical pattern 242 has a reflectance that changes at a constant period p1 along the moving direction of the scale 104. The optical pattern 246 has a function of condensing light in the movement direction of the scale 104, and is, for example, a holographic pattern such as a cylindrical hologram lens.
【００９４】図１５に示されるように、エンコーダーヘ
ッド１０２は、可干渉な光を放射する光源２５２と、ス
ケール１０４の移動検出用の光検出手段あるいは光検出
器２５４と、スケール１０４の基準位置検出用の光検出
手段あるいは光検出器２５６とを備えている。光源２５
２と光検出器２５４と光検出器２５６は、スケール１０
４の移動方向に沿って並んでおり、光源２５２は光検出
器２５４と光検出器２５６の間に位置している。As shown in FIG. 15, the encoder head 102 includes a light source 252 that emits coherent light, a light detecting means or a light detector 254 for detecting movement of the scale 104, and a reference position detection for the scale 104. Light detecting means or a light detector 256. Light source 25
2, the photodetector 254 and the photodetector 256
The light source 252 is located between the light detector 254 and the light detector 256.
【００９５】例えば、可干渉光源２５２は単体の面発光
レーザーであり、光検出器２５４と光検出器２５６は半
導体基板２５０に一体に形成されており、面発光レーザ
ー２５２は接着等によって半導体基板２５０に固定され
ている。つまり、光源２５２と光検出器２５４と光検出
器２５６は基板２５０にハイブリッドに設けられてい
る。For example, the coherent light source 252 is a single surface emitting laser, the photodetector 254 and the photodetector 256 are formed integrally with the semiconductor substrate 250, and the surface emitting laser 252 is attached to the semiconductor substrate 250 by bonding or the like. It is fixed to. That is, the light source 252, the light detector 254, and the light detector 256 are provided on the substrate 250 in a hybrid manner.
【００９６】光検出器２５４は、スケール１０４の移動
方向に直交する方向に細長い複数の受光エリアを備えて
おり、これらの受光エリアは、スケール１０４の移動方
向に沿って、光学パターン２４２の周期ｐ1の約二倍に
等しい一定のピッチｐ2で並んでいる。また、光検出器
２５６は、スケール１０４の移動方向に直交する方向に
細長い単一の受光エリアを備えている。The photodetector 254 has a plurality of light receiving areas elongated in a direction orthogonal to the moving direction of the scale 104, and these light receiving areas are arranged along the moving direction of the scale 104 and have a period p 1 of the optical pattern 242. Are arranged at a constant pitch p2 which is about twice as large as Further, the photodetector 256 has a single light receiving area which is elongated in a direction orthogonal to the direction in which the scale 104 moves.
【００９７】面発光レーザー２５２から射出された光ビ
ームは、スケール１０４に照射され、移動検出用の光学
パターン２４２によって形成された回折干渉パターン
は、移動検出用の光検出器２５４に投影される。また、
スケール１０４が基準位置にあるとき、基準位置検出用
の光学パターン２４６によって反射された光のビーム
は、スケール１０４の移動方向の寸法が絞られて、基準
位置検出用の光検出器２５６に照射される。なお、光学
パターン２４４は、移動検出用の光学パターン２４２と
同じ構造を有しているが、スケール１０４の移動検出に
は利用されないが、スケール１０４の移動し過ぎ等の検
出に利用される。The light beam emitted from the surface emitting laser 252 is applied to the scale 104, and the diffraction interference pattern formed by the optical pattern 242 for movement detection is projected on the photodetector 254 for movement detection. Also,
When the scale 104 is at the reference position, the light beam reflected by the reference position detection optical pattern 246 is narrowed in the movement direction of the scale 104 and is irradiated to the reference position detection photodetector 256. You. The optical pattern 244 has the same structure as the optical pattern 242 for movement detection, but is not used for detecting movement of the scale 104, but is used for detecting excessive movement of the scale 104 and the like.
【００９８】移動検出用の光検出器２５４は、図２に示
される光検出器１２４と同様に、第一〜第四の受光エリ
ア群を含む複数の受光エリアを備えている。従って、各
受光エリア群の出力に基づいてＡ相信号とＢ相信号を得
ることができ、これに基づいてスケール１０４の移動を
検出することができる。The light detector 254 for detecting movement has a plurality of light receiving areas including first to fourth light receiving area groups, similarly to the light detector 124 shown in FIG. Therefore, an A-phase signal and a B-phase signal can be obtained based on the output of each light receiving area group, and the movement of the scale 104 can be detected based on these signals.
【００９９】本実施の形態では、エンコーダーヘッド１
０２は、単体の面発光レーザー２５２が、光検出器２５
４と光検出器２５６が一体に形成された半導体基板２５
０に取り付けられたハイブリッド構成であるが、エンコ
ーダーヘッド１０２の構成はこれに限定されない。In this embodiment, the encoder head 1
02 indicates that the single surface emitting laser 252 is
Semiconductor substrate 25 on which photodetector 256 and photodetector 256 are integrally formed
0, but the configuration of the encoder head 102 is not limited to this.
【０１００】例えば、エンコーダーヘッド１０２は、図
１７に示されるように、面発光レーザー２５２と光検出
器２５４と光検出器２５６が共に半導体製造プロセスに
よって半導体基板２５０に一体に集積されたモノリシッ
ク構成であってもよい。あるいは、エンコーダーヘッド
１０２は、図１８に示されるように、単体の面発光レー
ザー２５２と単体の光検出器２５４と単体の光検出器２
５６とが共に基板２５０に取り付けられたハイブリッド
構成であってもよい。For example, as shown in FIG. 17, the encoder head 102 has a monolithic structure in which a surface emitting laser 252, a photodetector 254, and a photodetector 256 are integrally integrated on a semiconductor substrate 250 by a semiconductor manufacturing process. There may be. Alternatively, as shown in FIG. 18, the encoder head 102 includes a single surface-emitting laser 252, a single photodetector 254, and a single photodetector 2
56 may be a hybrid configuration attached to the substrate 250.
【０１０１】これまで述べてきた第一〜第四の実施の形
態において、スケール１０４の光学パターンは様々に変
形されてもよい。スケール１０４の光学パターンの変形
例を図１９〜図２２に示す。もちろん、これらの変形例
の光学パターンの適用においては、光学パターンのレイ
アウトに応じて、エンコーダーヘッド１０２の光検出手
段あるいは光検出器のレイアウトも変更されるべきであ
る。また、図１９〜図２０に示されるスケール１０４の
適用においては、エンコーダーヘッド１０２は、光源か
らの射出光と光源への戻り光の干渉を防止するための１
/４波長板を備えているとよい。In the first to fourth embodiments described above, the optical pattern of the scale 104 may be variously modified. Modifications of the optical pattern of the scale 104 are shown in FIGS. Of course, in applying the optical patterns of these modified examples, the layout of the light detecting means or the light detector of the encoder head 102 should be changed according to the layout of the optical patterns. Further, in the application of the scale 104 shown in FIGS. 19 and 20, the encoder head 102 is used to prevent interference between light emitted from the light source and light returned to the light source.
It is preferable to provide a / 4 wavelength plate.
【０１０２】図１９に示されるスケール１０４は、移動
検出用の光学パターン２６２と基準位置検出用の光学パ
ターン２６４と出力モニター用の光学パターン２６６と
を備えており、これらの光学パターンは共に透明基板２
６０に形成されている。移動検出用の光学パターン２６
２は、スケール１０４の移動方向に沿って延びており、
スケール１０４の移動方向に沿って一定の周期で変化す
る反射率を有している。基準位置検出用の光学パターン
２６４は、スケール１０４の移動方向に関して一部の領
域に存在しており、スケール１０４の移動方向に関して
光を集光させる機能を有している。出力モニター用の光
学パターン２０６は、一定の高い反射率を有しており、
スケール１０４の移動方向に沿って帯状に延びている。
移動検出用の光学パターン２６２はスケール１０４のほ
ぼ半面に広がっており、移動検出用の光学パターン２６
２と基準位置検出用の光学パターン２６４と出力モニタ
ー用の光学パターン２０６は、スケール１０４の移動方
向に直交する方向に並んでいる。The scale 104 shown in FIG. 19 includes an optical pattern 262 for detecting a movement, an optical pattern 264 for detecting a reference position, and an optical pattern 266 for monitoring an output. 2
60 are formed. Optical pattern 26 for movement detection
2 extends along the moving direction of the scale 104,
It has a reflectance that changes at a constant cycle along the moving direction of the scale 104. The optical pattern 264 for reference position detection exists in a part of the area in the moving direction of the scale 104 and has a function of condensing light in the moving direction of the scale 104. The optical pattern 206 for output monitoring has a constant high reflectance,
It extends like a band along the moving direction of the scale 104.
The movement detection optical pattern 262 extends over almost half the surface of the scale 104, and the movement detection optical pattern 26
2, the optical pattern 264 for detecting the reference position, and the optical pattern 206 for monitoring the output are arranged in a direction orthogonal to the moving direction of the scale 104.
【０１０３】図２０に示されるスケール１０４は、移動
検出用の光学パターン２６２と出力モニター用の光学パ
ターン２６６とを備えている。移動検出用の光学パター
ン２６２は、スケール１０４の移動方向に沿って延びて
おり、スケール１０４の移動方向に沿って一定の周期で
変化する反射率を有している。出力モニター用の光学パ
ターン２０６は、一定の高い反射率を有しており、スケ
ール１０４の移動方向に沿って帯状に延びている。移動
検出用の光学パターン２６２はスケール１０４のほぼ半
面に広がっており、出力モニター用の光学パターン２０
６はスケール１０４の残りの半面のほぼ全体に広がって
いる。The scale 104 shown in FIG. 20 includes an optical pattern 262 for detecting movement and an optical pattern 266 for monitoring output. The movement detection optical pattern 262 extends along the movement direction of the scale 104 and has a reflectance that changes at a constant cycle along the movement direction of the scale 104. The output monitoring optical pattern 206 has a constant high reflectance, and extends in a band along the moving direction of the scale 104. The movement detection optical pattern 262 extends over almost half the surface of the scale 104, and the output monitoring optical pattern 20.
6 extends over substantially the entire other half of the scale 104.
【０１０４】図２１に示されるスケール１０４は、移動
検出用の光学パターン２６２と基準位置検出用の一対の
光学パターン２６４とを備えている。移動検出用の光学
パターン２６２は、スケール１０４の移動方向に沿って
延びており、スケール１０４の移動方向に沿って一定の
周期で変化する反射率を有している。基準位置検出用の
光学パターン２６４は、スケール１０４の移動方向に関
して一部の領域に存在しており、スケール１０４の移動
方向に関して光を集光させる機能を有している。移動検
出用の光学パターン２６２はスケール１０４の中央部に
広がっており、基準位置検出用の光学パターン２６４は
スケール１０４の両側に位置している。The scale 104 shown in FIG. 21 has an optical pattern 262 for detecting movement and a pair of optical patterns 264 for detecting a reference position. The movement detection optical pattern 262 extends along the movement direction of the scale 104 and has a reflectance that changes at a constant cycle along the movement direction of the scale 104. The optical pattern 264 for reference position detection exists in a part of the area in the moving direction of the scale 104 and has a function of condensing light in the moving direction of the scale 104. The optical pattern 262 for movement detection extends to the center of the scale 104, and the optical patterns 264 for reference position detection are located on both sides of the scale 104.
【０１０５】図２２に示されるスケール１０４は、移動
検出用の光学パターン２６２と出力モニター用の光学パ
ターン２６６とを備えている。移動検出用の光学パター
ン２６２は、スケール１０４の移動方向に沿って延びて
おり、スケール１０４の移動方向に沿って一定の周期で
変化する反射率を有している。出力モニター用の光学パ
ターン２０６は、一定の高い反射率を有しており、スケ
ール１０４の移動方向に沿って帯状に延びている。移動
検出用の光学パターン２６２はスケール１０４の中央部
に広がっており、出力モニター用の光学パターン２０６
はスケール１０４の両側に位置している。The scale 104 shown in FIG. 22 has an optical pattern 262 for movement detection and an optical pattern 266 for output monitoring. The movement detection optical pattern 262 extends along the movement direction of the scale 104 and has a reflectance that changes at a constant cycle along the movement direction of the scale 104. The output monitoring optical pattern 206 has a constant high reflectance, and extends in a band along the moving direction of the scale 104. The movement detection optical pattern 262 extends to the center of the scale 104, and the output monitoring optical pattern 206.
Are located on both sides of the scale 104.
【０１０６】また、移動検出用の光検出器も様々に変形
されてよい。移動検出用の光検出器の変形例を図２３〜
図２５に示す。Further, the photodetector for detecting the movement may be variously modified. Modifications of the photodetector for detecting movement are shown in FIGS.
As shown in FIG.
【０１０７】図２３に示される移動検出用の光検出器２
８０は、二種類の受光エリア群すなわち第一の受光エリ
ア群２８２と第二の受光エリア群２８４を備えている。
第一の受光エリア群２８２と第二の受光エリア群２８４
はスケールの移動方向に沿って交互に並んでいる。第一
の受光エリア群２８２と第二の受光エリア群２８４の各
々は、それぞれ、一定のピッチｐ2で並ぶ四つの受光エ
リアを有している。第一の受光エリア群２８２と第二の
受光エリア群２８４の隣接する二つの受光エリアは、ｐ
2/４×ｎ(ｎは自然数)の間隔を有している。The photodetector 2 for movement detection shown in FIG.
Reference numeral 80 includes two types of light receiving area groups, that is, a first light receiving area group 282 and a second light receiving area group 284.
First light receiving area group 282 and second light receiving area group 284
Are alternately arranged along the moving direction of the scale. Each of the first light receiving area group 282 and the second light receiving area group 284 has four light receiving areas arranged at a constant pitch p2. Two adjacent light receiving areas of the first light receiving area group 282 and the second light receiving area group 284 are p
It has an interval of 2/4 × n (n is a natural number).
【０１０８】図２４に示される移動検出用の光検出器２
８０は、四種類の受光エリア群すなわち第一の受光エリ
ア群２８２と第二の受光エリア群２８４と第三の受光エ
リア群２８６と第四の受光エリア群２８８を備えてい
る。第一の受光エリア群２８２と第二の受光エリア群２
８４と第三の受光エリア群２８６と第四の受光エリア群
２８８はスケールの移動方向に沿って交互に並んでい
る。第一の受光エリア群２８２と第二の受光エリア群２
８４と第三の受光エリア群２８６と第四の受光エリア群
２８８の各々は、それぞれ、一定のピッチｐ2で並ぶ四
つの受光エリアを有している。隣接する二つの受光エリ
ア群の隣接する二つの受光エリアは、ｐ2/４×ｎ(ｎは
自然数)の間隔を有している。The photodetector 2 for movement detection shown in FIG.
80 includes four types of light receiving area groups, that is, a first light receiving area group 282, a second light receiving area group 284, a third light receiving area group 286, and a fourth light receiving area group 288. First light receiving area group 282 and second light receiving area group 2
84, the third light receiving area group 286, and the fourth light receiving area group 288 are alternately arranged along the moving direction of the scale. First light receiving area group 282 and second light receiving area group 2
84, the third light receiving area group 286, and the fourth light receiving area group 288 each have four light receiving areas arranged at a constant pitch p2. Two adjacent light receiving areas of the two adjacent light receiving area groups have an interval of p2 / 4 × n (n is a natural number).
【０１０９】図２５に示される移動検出用の光検出器２
８０は、三種類の受光エリア群すなわち第一の受光エリ
ア群２８２と第二の受光エリア群２８４と第三の受光エ
リア群２８６と、三種類の受光エリア群で得られる信号
から四相の信号を作り出す信号処理回路２９０とを備え
ている。第一の受光エリア群２８２と第二の受光エリア
群２８４と第三の受光エリア群２８６はスケールの移動
方向に沿って交互に並んでいる。第一の受光エリア群２
８２と第二の受光エリア群２８４と第三の受光エリア群
２８６の各々は、それぞれ、一定のピッチｐ2で並ぶ四
つの受光エリアを有している。隣接する二つの受光エリ
ア群の隣接する二つの受光エリアは、ｐ2/４×ｎ(ｎは
自然数)の間隔を有している。The photodetector 2 for movement detection shown in FIG.
Reference numeral 80 denotes three types of light receiving area groups, that is, a first light receiving area group 282, a second light receiving area group 284, a third light receiving area group 286, and a four-phase signal from signals obtained from the three types of light receiving area groups. And a signal processing circuit 290 that produces The first light receiving area group 282, the second light receiving area group 284, and the third light receiving area group 286 are alternately arranged along the moving direction of the scale. First light receiving area group 2
Each of 82, the second light receiving area group 284, and the third light receiving area group 286 has four light receiving areas arranged at a constant pitch p2. Two adjacent light receiving areas of the two adjacent light receiving area groups have an interval of p2 / 4 × n (n is a natural number).
【０１１０】上述した第一〜第四の実施の形態は、いず
れも反射型のリニアエンコーダーであるが、本発明の適
用先はこれに限定されるものではなく、透過型のリニア
エンコーダーに適用されてもよい。Although the above-described first to fourth embodiments are all reflective linear encoders, the application of the present invention is not limited to this, and the present invention is applied to transmissive linear encoders. You may.
【０１１１】第五の実施の形態 第五の実施の形態は反射型の光学式ロータリーエンコー
ダーであり、これについて図２６ないし図３０を参照し
ながら説明する。Fifth Embodiment A fifth embodiment relates to a reflection type optical rotary encoder, which will be described with reference to FIGS.
【０１１２】図２６に示されるように、本実施の形態の
光学式ロータリーエンコーダー３００は、移動検出のた
めの光学系を含むエンコーダーヘッド３０２と、エンコ
ーダーヘッド３０２に対して回転可能あるいは回動可能
なロータリースケール３０４とを備えている。As shown in FIG. 26, an optical rotary encoder 300 according to the present embodiment has an encoder head 302 including an optical system for detecting movement, and is rotatable or rotatable with respect to the encoder head 302. And a rotary scale 304.
【０１１３】ロータリースケール３０４は、円形の光学
的に透明な基板３１０の表面に形成された、スケール３
０４の回転検出用の光学パターンあるいは回折格子パタ
ーン３１２を備えている。この回折格子パターン３１２
は、図２７に示されるように、放射状に配置された多数
の扇形の反射部を有しており、反射部は、それと同じ大
きさの扇形の隙間を置いて並んでいる。言い換えれば、
同じ大きさの扇形の反射部と非反射部が円周に沿って交
互に配置されており、反射部の面積と非反射部の面積の
比は１：１である。The rotary scale 304 is a scale 3 formed on the surface of a circular optically transparent substrate 310.
An optical pattern 04 or a diffraction grating pattern 312 for detecting rotation is provided. This diffraction grating pattern 312
As shown in FIG. 27, has a plurality of fan-shaped reflecting portions arranged radially, and the reflecting portions are arranged with a fan-shaped gap having the same size as the fan-shaped reflecting portions. In other words,
The fan-shaped reflecting portions and the non-reflecting portions having the same size are alternately arranged along the circumference, and the ratio of the area of the reflecting portion to the area of the non-reflecting portion is 1: 1.
【０１１４】また、ロータリースケール３０４は、図２
７に示されるように、透明基板３１０の中央部分すなわ
ち回転中心近傍に、低反射領域３１４を備えている。別
の言い方をすれば、スケール３０４は、光源から射出さ
れる光ビームの主軸近傍の部分が照射される部分に、反
射率が低い領域あるいは反射率がほぼ０に等しい領域３
１４を備えている。Further, the rotary scale 304 is
As shown in FIG. 7, a low-reflection region 314 is provided at the center of the transparent substrate 310, that is, near the center of rotation. In other words, the scale 304 includes a region where the reflectivity is low or a region where the reflectivity is almost equal to 0 in a portion where the portion near the main axis of the light beam emitted from the light source is irradiated.
14 is provided.
【０１１５】エンコーダーヘッド３０２は、可干渉な光
を放射する光源すなわち可干渉光源３２２と、スケール
の回転検出用の光検出手段あるいは光検出器３２４とを
備えている。光検出器３２４は、複数の受光エリア３３
０、別の言い方をすれば、フォトダイオード等の受光素
子を備えている。これらの受光エリア３３０は、光源３
２２を中心とする円周上に、一定の角度ピッチで並んで
いる。The encoder head 302 includes a light source that emits coherent light, that is, a coherent light source 322, and light detecting means or light detector 324 for detecting rotation of the scale. The light detector 324 includes a plurality of light receiving areas 33.
0, in other words, a light receiving element such as a photodiode is provided. These light receiving areas 330 are light sources 3
22 are arranged at a constant angular pitch on a circumference around the center 22.
【０１１６】例えば、可干渉光源３２２は例えば単体の
面発光レーザーであり、光検出器３２４が半導体製造プ
ロセスによって一体に形成された半導体基板３２０に、
接着等の手段によって基板３２０に固定されている。つ
まり、光源３２２と光検出器３２４と３２６は、基板３
２０に対してハイブリッドに設けられている。面発光レ
ーザー３２２は平坦な基板３２０に固定されるので、そ
の取り付けは容易に行なえる。For example, the coherent light source 322 is, for example, a single surface emitting laser, and the photodetector 324 is formed on a semiconductor substrate 320 integrally formed by a semiconductor manufacturing process.
It is fixed to the substrate 320 by means such as adhesion. That is, the light source 322 and the photodetectors 324 and 326 are
20 is provided in a hybrid. Since the surface emitting laser 322 is fixed to the flat substrate 320, it can be easily attached.
【０１１７】エンコーダーヘッド３０２とロータリース
ケール３０４は、ロータリースケール３０４の回転軸と
エンコーダーヘッド３０２から射出される光ビームの主
軸３２８とがほぼ一致するように、一定の間隔を置いて
互いに平行に配置されている。従って、面発光レーザー
３２２から放射される光ビームは、スケール３０４の表
面に実質的に垂直に照射される。すなわち、面発光レー
ザー３２２から射出される光ビームの主軸３２８は、ロ
ータリースケール３０４に実質的に垂直である。The encoder head 302 and the rotary scale 304 are arranged parallel to each other at a predetermined interval so that the rotation axis of the rotary scale 304 and the main axis 328 of the light beam emitted from the encoder head 302 substantially coincide with each other. ing. Therefore, the light beam emitted from the surface emitting laser 322 irradiates the surface of the scale 304 substantially perpendicularly. That is, the main axis 328 of the light beam emitted from the surface emitting laser 322 is substantially perpendicular to the rotary scale 304.
【０１１８】エンコーダーヘッド３０２は、好ましく
は、図５に示される構成が適用されている。すなわち、
面発光レーザー３２２は、両面発光の面発光レーザーで
あり、エンコーダーヘッド３０２は、面発光レーザー３
２２の下面から射出される光ビームを検出する受光部を
更に備えており、この受光部からの出力に従って(図示
しない)処理回路によって面発光レーザーから射出され
る光ビームの強度が制御される。The encoder head 302 preferably employs the configuration shown in FIG. That is,
The surface emitting laser 322 is a two-sided surface emitting laser, and the encoder head 302 is
The light receiving unit further includes a light receiving unit that detects a light beam emitted from the lower surface of the laser light source 22. The intensity of the light beam emitted from the surface emitting laser is controlled by a processing circuit (not shown) according to the output from the light receiving unit.
【０１１９】また、ロータリースケール３０４の表面に
おいて、半径ｒ1の円周３４２上に入射する光は、エン
コーダーヘッド３０２の表面において、半径ｒ2の円周
３４４上に照射される。ここに、半径ｒ1と半径ｒ2は、
ｒ2＝ｒ1(ｚ1＋ｚ2)/ｚ1の関係を満たしており、ｚ1は
面発光レーザー３２２とスケール３０４の間隔、ｚ2は
スケール３０４と光検出器３２４の間隔である。On the surface of the rotary scale 304, light incident on the circumference 342 of radius r1 is irradiated on the surface of the encoder head 302 on the circumference 344 of radius r2. Here, the radius r1 and the radius r2 are
The relationship r2 = r1 (z1 + z2) / z1 is satisfied, where z1 is the distance between the surface emitting laser 322 and the scale 304, and z2 is the distance between the scale 304 and the photodetector 324.
【０１２０】エンコーダーヘッド３０２上の受光エリア
３３０は、面発光レーザー３２２を略中心として、半径
方向に比較的長い寸法を有している。好ましくは、光検
出器３２４の受光エリア３３０は、ロータリースケール
３０４回転中心から回折格子パターン３１２の内側まで
の距離ｒminと外側までの距離ｒmaxに対して、面発光レ
ーザー３２２から、ｒmin(ｚ1＋ｚ2)/ｚ1とｒmax(ｚ1＋
ｚ2)/ｚ1の間に延びている。このような受光エリア３３
０は、回折格子パターン３１２に入射する任意の光を検
出し得る。受光エリア３３０は、この範囲を越えて延び
ていると更に好ましく、ｚ１(＝ｚ２)が広がった場合で
も回折格子パターン３１２に入射する任意の光を検出し
得る。The light receiving area 330 on the encoder head 302 has a relatively long dimension in the radial direction with the surface emitting laser 322 substantially at the center. Preferably, the light receiving area 330 of the photodetector 324 has a distance rmin from the center of rotation of the rotary scale 304 to the inside of the diffraction grating pattern 312 and a distance rmax to the outside of the diffraction grating pattern 312 from the surface emitting laser 322 at rmin (z1 + z2) /. z1 and rmax (z1 +
z2) / z1. Such a light receiving area 33
0 can detect any light incident on the diffraction grating pattern 312. It is more preferable that the light receiving area 330 extends beyond this range. Even when z1 (= z2) is widened, any light incident on the diffraction grating pattern 312 can be detected.
【０１２１】面発光レーザー３２２から射出された所定
の広がりを有する光ビームは、ロータリースケール３０
４に垂直に照射される。この光ビームの主軸近傍の一部
は、ロータリースケール３０４の中心付近に形成された
低反射領域３１４を照明し、その外側の一部は、低反射
領域３１４の外側に位置する光学パターン３１２を照明
する。The light beam having a predetermined spread emitted from the surface emitting laser 322 is
4 perpendicularly. A portion near the main axis of the light beam illuminates the low-reflection region 314 formed near the center of the rotary scale 304, and a portion outside the same illuminates the optical pattern 312 located outside the low-reflection region 314. I do.
【０１２２】低反射領域３１４を照明する部分の光ビー
ムは、これによって吸収されるため、ほとんど面発光レ
ーザー３２２に戻らない。その結果、面発光レーザー３
２２から射出された光ビームがロータリースケール３０
４の表面で反射されて面発光レーザー３２２に再入射す
ることにより、光源の出力特性が不安定になるという不
所望な現象の発生が防止される。別の言い方をすれば、
面発光レーザー３２２とスケール３０４の間でいわゆる
複合共振器が形成されることが防止される。その結果、
面発光レーザー３２２から射出される光ビームが安定化
される。The light beam illuminating the low-reflection region 314 is absorbed by the light beam and hardly returns to the surface-emitting laser 322. As a result, the surface emitting laser 3
The light beam emitted from the rotary scale 30 is
By re-entering the surface-emitting laser 322 after being reflected by the surface of the laser light source 4, the occurrence of an undesirable phenomenon that the output characteristics of the light source become unstable is prevented. In other words,
The formation of a so-called composite resonator between the surface emitting laser 322 and the scale 304 is prevented. as a result,
The light beam emitted from the surface emitting laser 322 is stabilized.
【０１２３】前述したように、ロータリースケール３０
４の回折格子パターン３１２は、図２７に示されるよう
に、放射状に配置された多数の扇形の反射部を有してい
るため、回折格子パターン３１２のピッチは、ロータリ
ースケール３０４の半径方向で異なっている。つまり、
回折格子パターン３１２上の任意の半径の円周上におい
て、反射部と非反射部は同数であるため、回折格子パタ
ーンのピッチｐ1は、ロータリースケール３０４の半径
方向に連続的に変化している。As described above, the rotary scale 30
As shown in FIG. 27, the diffraction grating pattern 312 of No. 4 has a large number of fan-shaped reflecting portions arranged radially, so that the pitch of the diffraction grating pattern 312 differs in the radial direction of the rotary scale 304. ing. That is,
Since the same number of reflective portions and non-reflective portions are present on the circumference of an arbitrary radius on the diffraction grating pattern 312, the pitch p1 of the diffraction grating pattern continuously changes in the radial direction of the rotary scale 304.
【０１２４】従って、光学パターン３１２を照明する部
分の光ビームは、光学パターン３１２によって反射回折
され、ピッチｐ1が式(１)をほぼ満足する範囲によって
形成された回折干渉パターンが、光検出器３２４上に投
影される。この回折干渉パターンは、放射状に延びる干
渉縞を有している。言い換えれば、回折干渉パターン
は、円周に沿って明暗パターンを有している。明暗パタ
ーンは、ロータリースケール３０４の回転に対応して回
転する。Therefore, the light beam of the portion illuminating the optical pattern 312 is reflected and diffracted by the optical pattern 312, and the diffraction interference pattern formed by the range where the pitch p 1 almost satisfies the expression (1) is used as the light detector 324. Projected above. The diffraction interference pattern has radially extending interference fringes. In other words, the diffraction interference pattern has a light and dark pattern along the circumference. The light / dark pattern rotates in accordance with the rotation of the rotary scale 304.
【０１２５】図２６において、面発光レーザー３２２の
厚さが、面発光レーザー３２２とスケール３０４の間隔
ｚ1、スケール３０４と光検出器３２４の間隔ｚ2に対し
て十分に小さいとすると、ｚ1＝ｚ2と近似できるため、
式(２)よりｐ2＝２ｐ1となり、エンコーダーヘッド３０
２の受光面に投影される明暗パターンは、ロータリース
ケール３０４の回折格子パターンのピッチｐ1の約二倍
のピッチｐ2を有する。In FIG. 26, assuming that the thickness of the surface emitting laser 322 is sufficiently smaller than the distance z1 between the surface emitting laser 322 and the scale 304 and the distance z2 between the scale 304 and the photodetector 324, z1 = z2. Can be approximated,
From equation (2), p2 = 2p1, and the encoder head 30
The light and dark pattern projected on the second light receiving surface has a pitch p2 which is about twice the pitch p1 of the diffraction grating pattern of the rotary scale 304.
【０１２６】エンコーダーヘッド３０２のいくつかの例
が図２８〜図３０に示される。いずれのエンコーダーヘ
ッド３０２も、受光エリア３３０は、第一の受光エリア
群３３２と第二の受光エリア群３３４と第三の受光エリ
ア群３３６と第四の受光エリア群３３８とを含んでお
り、同じ受光エリア群の受光エリアは互いに電気的に接
続されており、第一の受光エリア群３３２はＡ+信号
を、第二の受光エリア群３３４はＡ-信号を、第三の受
光エリア群３３６はＢ+信号を、第四の受光エリア群３
３８はＢ-信号を出力する。Some examples of the encoder head 302 are shown in FIGS. In any encoder head 302, the light receiving area 330 includes a first light receiving area group 332, a second light receiving area group 334, a third light receiving area group 336, and a fourth light receiving area group 338, and is the same. The light receiving areas of the light receiving area group are electrically connected to each other, the first light receiving area group 332 receives the A + signal, the second light receiving area group 334 receives the A − signal, and the third light receiving area group 336 receives the A − signal. The B + signal is transmitted to the fourth light receiving area group 3
38 B - outputs the signal.
【０１２７】これらの信号は(図示しない)信号処理回路
によって処理され、Ａ+信号とＡ-信号の減算によってＡ
相信号が生成され、Ｂ+信号とＢ-信号の減算によってＢ
相信号が生成される。信号処理回路は、例えば、光検出
器３２４と同様に、半導体基板３２０に形成されるとよ
い。さらに、Ａ相信号とＢ相信号から得られるサージュ
図形に基づいて、スケールの回転量と回転方向が精度良
く求められる。[0127] These signals are processed by a (not shown) signal processing circuit, A + signal and A - A by the subtraction of the signal
Phase signal is generated, B + signal and B - B by the subtraction of the signal
A phase signal is generated. The signal processing circuit may be formed on the semiconductor substrate 320, for example, like the photodetector 324. Further, based on the Sage figure obtained from the A-phase signal and the B-phase signal, the rotation amount and the rotation direction of the scale can be accurately obtained.
【０１２８】図２８に示されるエンコーダーヘッド３０
２では、第一の受光エリア群３３２と第二の受光エリア
群３３４と第三の受光エリア群３３６と第四の受光エリ
ア群３３８に含まれる受光エリアが、それぞれ円周上に
順番に配列されている。このレイアウトによれば、Ａ+
信号とＡ-信号とＢ+信号とＢ-信号のいずれも全周にわ
たって検出されるため、外光がある場合や、スケール３
０４の回折格子に欠陥や傷等があったり反射率等が不均
一であったりする場合でも、安定した信号を検出でき
る。An encoder head 30 shown in FIG.
In 2, the light receiving areas included in the first light receiving area group 332, the second light receiving area group 334, the third light receiving area group 336, and the fourth light receiving area group 338 are respectively sequentially arranged on the circumference. ing. According to this layout, A +
The signal, the A - signal, the B + signal, and the B - signal are detected over the entire circumference.
A stable signal can be detected even when the diffraction grating 04 has a defect or a scratch, or has a non-uniform reflectance.
【０１２９】図２９に示されるエンコーダーヘッド３０
２では、同じ受光エリア群に属する受光エリアが隣接し
て配置されている。このレイアウトによれば、光検出器
を小型化したり、電気配線を最小化したりすることがで
きる。また、受光エリアの大きさを理想的とすることが
でき、信号強度等を十分に取ることができる。An encoder head 30 shown in FIG.
In No. 2, light receiving areas belonging to the same light receiving area group are arranged adjacently. According to this layout, the photodetector can be miniaturized and electric wiring can be minimized. Further, the size of the light receiving area can be made ideal, and the signal strength and the like can be sufficiently obtained.
【０１３０】図３０に示されるエンコーダーヘッド３０
２では、同じ受光エリア群が更に三つの小群に分けられ
ており、第一〜第四の受光エリア群の各小群が円周に沿
って順番に配置されている。つまり、受光エリア群の小
群がほぼ１２０度の角度間隔で配置されている。このレ
イアウトによれば、電気配線を複雑にすることなく、ス
ケール３０４の回折格子の欠陥や傷、反射率等の不均一
による影響を最小限とすることができる。The encoder head 30 shown in FIG.
In 2, the same light receiving area group is further divided into three small groups, and the small groups of the first to fourth light receiving area groups are sequentially arranged along the circumference. That is, the small groups of the light receiving area groups are arranged at an angular interval of about 120 degrees. According to this layout, it is possible to minimize the influence of non-uniformity of defects, scratches, reflectance, and the like of the diffraction grating of the scale 304 without complicating the electric wiring.
【０１３１】本実施の形態においては、受検出器は、回
折干渉パターンの四つの異なる位相を検出しているが、
必要に応じて、一つのみの位相、あるいは、二つまたは
三つの異なる位相を検出してもよく、また、それ以上の
位相を検出してもよい。In the present embodiment, the receiving detector detects four different phases of the diffraction interference pattern.
If necessary, only one phase, or two or three different phases may be detected, or more phases may be detected.
【０１３２】本実施の形態によれば、傷やごみ等の影響
も受け難く、スケールと光源または光検出器の距離の調
整も容易で、組み立て等に高価な部品や特殊な組み立て
を必要としない、超小型高性能なロータリーエンコーダ
ーが提供される。According to the present embodiment, it is hardly affected by scratches and dust, the adjustment of the distance between the scale and the light source or the photodetector is easy, and no expensive parts or special assembly is required for the assembly. , An ultra-compact, high-performance rotary encoder is provided.
【０１３３】第六の実施の形態 第六の実施の形態は反射型の光学式ロータリーエンコー
ダーであり、これについて図３１を参照しながら説明す
る。第六の実施の形態は、第五の実施の形態に類似して
おり、同じ参照符号で示される部材は同等の部材を意味
し、その詳しい記述は以下の説明では省略する。Sixth Embodiment A sixth embodiment is a reflection type optical rotary encoder, which will be described with reference to FIG. The sixth embodiment is similar to the fifth embodiment, and members denoted by the same reference numerals denote equivalent members, and a detailed description thereof will be omitted in the following description.
【０１３４】図３１に示されるように、本実施の形態の
光学式ロータリーエンコーダー３００は、移動検出のた
めの光学系を含むエンコーダーヘッド３０２と、エンコ
ーダーヘッド３０２に対して回転可能あるいは回動可能
なロータリースケール３０４とを備えている。As shown in FIG. 31, an optical rotary encoder 300 according to the present embodiment includes an encoder head 302 including an optical system for detecting movement, and a rotatable or rotatable with respect to the encoder head 302. And a rotary scale 304.
【０１３５】ロータリースケール３０４は、円形の光学
的に透明な基板３１０の表面に形成された、スケール３
０４の回転検出用の光学パターンあるいは回折格子パタ
ーン３１２を備えている。本実施の形態のロータリース
ケール３０４は、第五の実施の形態のロータリースケー
ルとは異なり、図２７に示されるような低反射領域３１
４を回転中心近傍に備えていない。The rotary scale 304 is a scale 3 formed on the surface of a circular optically transparent substrate 310.
An optical pattern 04 or a diffraction grating pattern 312 for detecting rotation is provided. The rotary scale 304 of the present embodiment is different from the rotary scale of the fifth embodiment in that the low reflection area 31 shown in FIG.
4 is not provided near the center of rotation.
【０１３６】エンコーダーヘッド３０２は、可干渉な光
を放射する光源すなわち可干渉光源３２２と、スケール
の回転検出用の光検出手段あるいは光検出器３２４とを
備えている。光検出器３２４は、光源３２２を中心とす
る円周上に、一定の角度ピッチで並んでいる複数の受光
エリア３３０を備えている。The encoder head 302 includes a light source that emits coherent light, that is, a coherent light source 322, and light detecting means or a light detector 324 for detecting rotation of the scale. The photodetector 324 includes a plurality of light receiving areas 330 arranged at a constant angular pitch on a circumference centered on the light source 322.
【０１３７】例えば、可干渉光源３２２は例えば片面発
光の単体の面発光レーザーであり、光検出器３２４が半
導体製造プロセスによって一体に形成された半導体基板
３２０に、接着等の手段によって基板３２０に固定され
ている。For example, the coherent light source 322 is, for example, a single-sided surface-emitting single-sided laser, and the photodetector 324 is fixed to the semiconductor substrate 320 integrally formed by a semiconductor manufacturing process by means of bonding or the like. Have been.
【０１３８】エンコーダーヘッド３０２とロータリース
ケール３０４は、ロータリースケール３０４の回転軸と
エンコーダーヘッド３０２から射出される光ビームの主
軸３２８とがほぼ一致するように、一定の間隔を置いて
互いに平行に配置されている。The encoder head 302 and the rotary scale 304 are arranged parallel to each other at a predetermined interval so that the rotation axis of the rotary scale 304 and the main axis 328 of the light beam emitted from the encoder head 302 substantially coincide with each other. ing.
【０１３９】ロータリーエンコーダー３００は、さら
に、面発光レーザー３２２から射出される光ビームの主
軸上に、光ビームの偏光面あるいは偏波面を４５度回転
させる１/４波長板３４０を備えている。１/４波長板３
４０は、面発光レーザー３２２から射出される光ビーム
の主軸上のどこに配置されてもよい。１/４波長板３４
０は、例えば、面発光レーザー３２２の射出窓に取り付
けられる。The rotary encoder 300 further includes a quarter-wave plate 340 for rotating the polarization plane or the polarization plane of the light beam by 45 degrees on the main axis of the light beam emitted from the surface emitting laser 322. 1/4 wavelength plate 3
40 may be arranged anywhere on the main axis of the light beam emitted from the surface emitting laser 322. 1/4 wavelength plate 34
0 is attached to the exit window of the surface emitting laser 322, for example.
【０１４０】面発光レーザー３２２への再入射光は、１
/４波長板３４０を二回通過しているため、面発光レー
ザー３２２から射出された直後の光の偏光面あるいは偏
波面に対して、９０度回転した偏光面あるいは偏波面を
有している。このため、この再入射光は、射出直後の光
と干渉することがなく、面発光レーザー３２２の射出光
に影響を与えない。従って、面発光レーザー３２２から
は、安定した光ビームが射出される。The re-incident light to the surface emitting laser 322 is 1
Since it has passed through the quarter-wave plate 340 twice, it has a polarization plane or polarization plane rotated by 90 degrees with respect to the polarization plane or polarization plane of the light immediately after being emitted from the surface emitting laser 322. Therefore, the re-incident light does not interfere with the light immediately after the emission, and does not affect the emission light of the surface emitting laser 322. Therefore, a stable light beam is emitted from the surface emitting laser 322.
【０１４１】１/４波長板３４０は、スケール３０４の
表面に設けれられてもよい。この場合、面発光レーザー
３２２への戻り光の対策が成されていないエンコーダー
において、そのスケールを、１/４波長板３４０を備え
たものに交換することによって、エンコーダーヘッドを
そのまま流用しながらも、面発光レーザーへの戻り光の
問題を解決することができる。The quarter-wave plate 340 may be provided on the surface of the scale 304. In this case, by replacing the scale of the encoder having no countermeasures against the return light to the surface emitting laser 322 with one having the quarter-wave plate 340, the encoder head can be used as it is, The problem of the return light to the surface emitting laser can be solved.
【０１４２】本実施の形態によれば、エンコーダーヘッ
ドのサイズや性能に影響を与えることなく、戻り光の影
響を受けない安定な光源を有する光学式ロータリーエン
コーダーが提供される。According to the present embodiment, there is provided an optical rotary encoder having a stable light source which is not affected by return light without affecting the size and performance of the encoder head.
【０１４３】これまで、いくつかの実施の形態について
図面を参照しながら具体的に説明したが、本発明は、上
述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨
を逸脱しない範囲で行なわれるすべての実施を含む。Although some embodiments have been specifically described with reference to the drawings, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and may be carried out without departing from the scope of the invention. Including all implementations.
【０１４４】本発明の光学式エンコーダーは下記のよう
にまとめることができる。The optical encoder of the present invention can be summarized as follows.
【０１４５】１．所定周期の光学パターンが形成された
可動スケールと、上記光学パターン面に所定形状の光ビ
ームを略垂直に照射する可干渉光源と、上記光学パター
ンで反射された上記光源からの光ビームを受光して、上
記光学パターンによって受光面に生成された回折パター
ンを検出する光検出手段とを有することを特徴とする光
学式リニアエンコーダー。1. A movable scale on which an optical pattern of a predetermined period is formed, a coherent light source that irradiates the optical pattern surface with a light beam of a predetermined shape substantially vertically, and receives a light beam from the light source reflected by the optical pattern. And a light detecting means for detecting a diffraction pattern generated on the light receiving surface by the optical pattern.
【０１４６】２．上記可動スケールには上記光学パター
ンが復数形成されていることを特徴とする第１項に記載
の光学式リニアエンコーダー。[0146] 2. 2. The optical linear encoder according to claim 1, wherein the optical pattern is formed on the movable scale in a multiple number.
【０１４７】３．上記複数の光学パターンは、全て同じ
周期の光学パターンであることを特徴とする第２項に記
載の光学式リニアエンコーダー。[0147] 3. 3. The optical linear encoder according to claim 2, wherein the plurality of optical patterns are all optical patterns having the same period.
【０１４８】４．上記複数の光学パターン中には、異な
る周期の光学パターンが含まれていることを特徴とする
第２項に記載の光学式リニアエンコーダー。4. 3. The optical linear encoder according to claim 2, wherein the plurality of optical patterns include optical patterns having different periods.
【０１４９】５．上記可動スケールには光ビームを反射
して集光させる作用を有するホログラフィックパターン
も形成されていることを特徴とする第１項ないし第４項
の何れか１つに記載の光学式リニアエンコーダー。5. The optical linear encoder according to any one of claims 1 to 4, wherein a holographic pattern having a function of reflecting and condensing a light beam is formed on the movable scale.
【０１５０】６．上記ホログラフィックパターンは基準
位置検出に用いられることを特徴とする第５項に記載の
光学式リニアエンコーダー。6. 6. The optical linear encoder according to claim 5, wherein the holographic pattern is used for detecting a reference position.
【０１５１】７．上記可動スケールで反射された上記光
ビームが上記光源に帰還するのを抑制する手段を有する
ことを特徴とする第１項ないし第６項の何れか１つに記
載の光学式リニアエンコーダー。7. The optical linear encoder according to any one of claims 1 to 6, further comprising a unit configured to suppress the light beam reflected by the movable scale from returning to the light source.
【０１５２】８．上記光ビームの主軸が上記スケール表
面と交差する部分での上記スケール表面の反射率が、上
記光学パターン部分よりも低いことを特徴とする第７項
に記載の光学式リニアエンコーダー。8. 8. The optical linear encoder according to claim 7, wherein a reflectance of the scale surface at a portion where a main axis of the light beam intersects the scale surface is lower than that of the optical pattern portion.
【０１５３】９．上記光源と上記スケール表面の間に、
偏光面を９０度回転させる手段を有することを特徴とす
る第７項に記載の光学式リニアエンコーダー。9. Between the light source and the scale surface,
The optical linear encoder according to claim 7, further comprising means for rotating the polarization plane by 90 degrees.
【０１５４】１０．上記偏光面を回転させる手段は１/
４波長板であることを特徴とする第９項に記載の光学式
リニアエンコーダー。10. The means for rotating the polarization plane is 1 /
Item 10. The optical linear encoder according to Item 9, wherein the optical linear encoder is a four-wavelength plate.
【０１５５】１１．上記光検出手段は、同一の基坂上に
形成された複数の受光エリアを含むことを特徴とする第
１項ないし第１０項の何れか１つに記載の光学式リニア
エンコーダー。11. The optical linear encoder according to any one of claims 1 to 10, wherein the light detection means includes a plurality of light receiving areas formed on the same base slope.
【０１５６】１２．上記可干渉光源から前記光学パター
ンに至る光ビームの主軸の長さをｚ1、上記光学パター
ンから上記光検出手段の受光面に至る光ビームの主軸の
長さをｚ2、前記光学パターンの所定部分のピッチをｐ
1、ｎを自然数とすると、上記光検出手段の受光エリア
は、前記受光面上に形成される前記回折パターンの所定
部分のピッチ方向に、略ｎｐ1(ｚ1＋ｚ2)/ｚ1の位置に
受光エリアを有する受光エリア群により構成されている
ことを特徴とする第１１項に記載の光学式リニアエンコ
ーダー。12. The length of the main axis of the light beam from the coherent light source to the optical pattern is z1, the length of the main axis of the light beam from the optical pattern to the light receiving surface of the light detection means is z2, Pitch to p
Assuming that 1 and n are natural numbers, the light receiving area of the light detecting means has a light receiving area at a position of approximately np1 (z1 + z2) / z1 in a pitch direction of a predetermined portion of the diffraction pattern formed on the light receiving surface. Item 12. The optical linear encoder according to item 11, wherein the optical linear encoder is constituted by a light receiving area group.
【０１５７】１３．同一の基板上に、上記光源と上記光
検出手段がハイブリッドまたはモノリシックに設けられ
ていることを特徴とする第１項ないし第１２項の何れか
１つに記載の光学式リニアエンコーダー。13. 13. The optical linear encoder according to any one of claims 1 to 12, wherein the light source and the light detecting means are provided on a same substrate in a hybrid or monolithic manner.
【０１５８】１４．上記光検出器が形成された基板の上
に、上記光源が取付けられていることを特徴とする第１
項ないし第１２項の何れか１つに記載の光学式リニアエ
ンコーダー。14. The first light source is mounted on a substrate on which the photodetector is formed.
Item 13. The optical linear encoder according to any one of Items 12 to 12.
【０１５９】１５．上記可干渉光源は面発光レーザーで
あることを特徴とする第１項ないし第１４項の何れか１
つに記載の光学式リニアエンコーダー。15. Item 15: The coherent light source is a surface emitting laser.
The optical linear encoder described in (1).
【０１６０】１６．上記可干渉光源は、上記光学パター
ンに向けて光ビームを射出する面とは反対側の面からも
光ビームを射出するものであり、後者の光ビームを受光
して強度を検出する強度検出手段と、上記強度検出手段
の検出結果を用いて、上記可干渉光源の光ビーム強度を
制御する手段とをさらに有することを特徴とする第１項
ないし第１５項の何れか１つに記載の光学式リニアエン
コーダー。16. The coherent light source emits a light beam also from a surface opposite to a surface from which the light beam is emitted toward the optical pattern, and an intensity detecting means for receiving the latter light beam and detecting the intensity. The optical device according to any one of claims 1 to 15, further comprising: a unit that controls a light beam intensity of the coherent light source using a detection result of the intensity detection unit. Type linear encoder.
【０１６１】１７．回動の円周方向に所定周期の光学パ
ターンが形成された、回動可能なスケールと、上記光学
パターン面に所定形状の光ビームを略垂直に照射する可
干渉光源と、上記光学パターンを経由した上記光源から
の光ビームを受光して、上記光学パターンによって受光
面に生成された回折パターンを検出する光検出手段とを
有することを特徴とする光学式ロータリーエンコーダ
ー。17. A rotatable scale having an optical pattern with a predetermined period formed in the circumferential direction of rotation, a coherent light source that irradiates the optical pattern surface with a light beam of a predetermined shape substantially vertically, and via the optical pattern An optical rotary encoder for receiving a light beam from the light source and detecting a diffraction pattern generated on a light receiving surface by the optical pattern.
【０１６２】１８．上記可干渉光源は回動軸上に位置し
ていることを特徴とする第１７項に記載の光学式ロータ
リーエンコーダー。18. 18. The optical rotary encoder according to claim 17, wherein the coherent light source is located on a rotation axis.
【０１６３】１９．上記光学式ロータリーエンコーダー
は反射型であることを特徴とする第１７項または第１８
項に記載の光学式ロータリーエンコーダー。19. Item 17 or Item 18, wherein the optical rotary encoder is of a reflection type.
An optical rotary encoder according to the item.
【０１６４】２０．上記回折パターンは上記受光面上
に、全周円の形状に生成されることを特徴とする第１７
項ないし第１９項の何れか１つに記載の光学式ロータリ
ーエンコーダー。20. The seventeenth feature is that the diffraction pattern is generated on the light receiving surface in a shape of a full circle.
Item 20. The optical rotary encoder according to any one of items 19 to 19.
【０１６５】２１．上記スケールで反射された上記光ビ
ームが上記光源に帰還するのを抑制する手段を有するこ
とを特徴とする第１７項ないし第２０項の何れか１つに
記載の光学式ロータリーエンコーダー。21. 21. The optical rotary encoder according to any one of claims 17 to 20, further comprising means for suppressing the light beam reflected by the scale from returning to the light source.
【０１６６】２２．上記光ビームの主軸が上記スケール
表面と交差する部分での上記スケール表面の反射率が、
上記光学パターン部分よりも低いことを特徴とする第１
７項ないし第２１項の何れか１つに記載の光学式ロータ
リーエンコーダー。22. The reflectance of the scale surface at the portion where the main axis of the light beam intersects the scale surface,
A first portion which is lower than the optical pattern portion.
Item 22. The optical rotary encoder according to any one of Items 7 to 21.
【０１６７】２３．上記光源と上記スケール表面の間
に、偏光面を９０度回転させる手段を有することを特徴
とする第１７項ないし第２１項の何れか１つに記載の光
学式ロータリーエンコーダー。23. 22. The optical rotary encoder according to any one of claims 17 to 21, further comprising means for rotating the plane of polarization by 90 degrees between the light source and the scale surface.
【０１６８】２４．上記偏光面を回転させる手段は１/
４波長板であることを特徴とする第２３項に記載の光学
式ロータリーエンコーダー。24. The means for rotating the polarization plane is 1 /
Item 24. The optical rotary encoder according to Item 23, which is a four-wave plate.
【０１６９】２５．所定周期の光学パターンが形成され
た可動スケールと、上記光学パターン面に所定形状の光
ビームを照射する可干渉光源と、上記光学パターンを経
由した上記光源からの光ビームを受光して、上記光学パ
ターンによって受光面に生成された回折パターンを検出
する光検出手段とを有し、上記光検出手段は上記光ビー
ムの主軸の光は受光しないように構成されていることを
特徴とする光学式リニアエンコーダー。25. A movable scale on which an optical pattern of a predetermined period is formed, a coherent light source for irradiating a light beam of a predetermined shape to the optical pattern surface, and a light beam from the light source passing through the optical pattern; Optical detection means for detecting a diffraction pattern generated on a light receiving surface by a pattern, wherein the light detection means is configured not to receive light of a main axis of the light beam. encoder.
【０１７０】２６．所定の形状を有する光ビームを射出
する可干渉光源と、前記可干渉光源から射出される光ビ
ームを横切るように相対的に変位し、かつ前記光ビーム
により回折干渉パターンを生成する所定周期の光学パタ
ーンを形成したスケールと、前記光学パターンによって
生じた回折干渉パターンの所定の部分を検出する光検出
器を有し、前記可干渉光源から前記スケール上に形成さ
れた光学パターンに向かう光ビームの主軸の長さをｚ
1、前記スケール上に形成された光学パターンから前記
光検出器の受光エリアに向かう光ビームの主軸の長さを
ｚ2、前記スケール上に形成された光学パターンの所定
の部分のピッチをｐ1、ｎを自然数としたとき、前記光
検出器の受光エリアは、前記受光エリア上に形成される
前記回折干渉パターンの所定部分のピッチ方向に略ｎｐ
1(ｚ1＋ｚ2)/ｚ1の位置に受光エリアを有する受光エリ
ア群により構成される光強度検出手段を有する光学式リ
ニアエンコーダーであって、前記光検出器の受光エリア
群は、前記受光エリア上に形成される前記回折干渉パタ
ーンに対して、前記光ビームの主軸近傍では、実効的に
光検出感度を有しないか、または、遮光されていること
を特徴とする光学式リニアエンコーダー。26. A coherent light source that emits a light beam having a predetermined shape, and a predetermined period of optics that are relatively displaced across the light beam emitted from the coherent light source and generate a diffraction interference pattern with the light beam A scale on which a pattern is formed, and a photodetector for detecting a predetermined portion of a diffraction interference pattern generated by the optical pattern; and a main axis of a light beam directed from the coherent light source to the optical pattern formed on the scale. The length of z
1, the length of the main axis of the light beam from the optical pattern formed on the scale to the light receiving area of the photodetector is z2, and the pitch of a predetermined portion of the optical pattern formed on the scale is p1, n Is a natural number, the light receiving area of the photodetector is substantially np in a pitch direction of a predetermined portion of the diffraction interference pattern formed on the light receiving area.
An optical linear encoder having a light intensity detecting means including a light receiving area group having a light receiving area at a position of 1 (z1 + z2) / z1, wherein the light receiving area group of the photodetector is formed on the light receiving area. The optical linear encoder according to claim 1, wherein the optical interference does not have effective light detection sensitivity or is shielded from light near the main axis of the light beam with respect to the diffraction interference pattern.
【０１７１】２７．前記光源から射出される光ビームの
主軸が、前記スケールのパターン面に対して略垂直に入
射することを特徴とする、第２６項に記載の光学式リニ
アエンコーダー。27. 27. The optical linear encoder according to claim 26, wherein a main axis of a light beam emitted from the light source is incident substantially perpendicular to a pattern surface of the scale.
【０１７２】２８．前記光源から射出される光ビームの
主軸が照射される前記スケール上の所定の領域が、前記
光源から射出される光ビームの反射光強度を減少させる
ように構成された低反射領域であることを特徴とする、
第２７項に記載の光学式リニアエンコーダー。28. The predetermined area on the scale where the main axis of the light beam emitted from the light source is irradiated is a low reflection area configured to reduce the intensity of reflected light of the light beam emitted from the light source. Features,
Item 28. The optical linear encoder according to Item 27.
【０１７３】２９．前記スケールが複数の光学パターン
を有し、前記可干渉光源から射出される光ビームの所定
の領域が、前記スケール上に形成された複数の光学パタ
ーンに照射され、この複数の光学パターンによる反射
光、透過光または回折光の所定の部分を各々受光する複
数の光検出器を有することを特徴とする第２６項または
第２７項に記載の光学式リニアエンコーダー。29. The scale has a plurality of optical patterns, and a predetermined region of a light beam emitted from the coherent light source is irradiated on a plurality of optical patterns formed on the scale, and reflected light by the plurality of optical patterns is provided. 28. The optical linear encoder according to paragraph 26 or 27, comprising a plurality of photodetectors each receiving a predetermined portion of transmitted light or diffracted light.
【０１７４】３０．前記所定周期を有するスケールの光
学パターンの所定の領域が、前記所定周期とは異なる光
学パターンを少なくとも一つ有し、前記光源から射出さ
れた光ビームの第一の所定の領域が前記スケールの光学
パターンを経由して入射する光検出器と、前記光ビーム
の第一の所定の領域とは異なる所定の領域が前記スケー
ルの光学パターンを経由して入射する別の光検出器を有
することを特徴とする第２６項または第２７項に記載の
光学式リニアエンコーダー。30. The predetermined region of the optical pattern of the scale having the predetermined period has at least one optical pattern different from the predetermined period, and the first predetermined region of the light beam emitted from the light source is the optical region of the scale. A light detector that enters through a pattern, and another light detector in which a predetermined area different from the first predetermined area of the light beam enters through an optical pattern of the scale. Item 28. The optical linear encoder according to Item 26 or Item 27.
【０１７５】３１．前記複数の光検出器が、同一の基板
上に形成された複数の受光エリアであることを特徴とす
る、第２９項または第３０項に記載の光学式リニアエン
コーダー。31. 31. The optical linear encoder according to claim 29, wherein the plurality of photodetectors are a plurality of light receiving areas formed on the same substrate.
【０１７６】３２．前記光源が、前記光検出器と同一の
基板にハイブリッドまたはモノリシックに集積された、
可干渉光源であることを特徴とする第２６項ないし第３
１項の何れか１つに記載の光学式リニアエンコーダー。32. The light source is hybridly or monolithically integrated on the same substrate as the photodetector,
Item 26 to Item 3 wherein the light source is a coherent light source.
An optical linear encoder according to any one of the preceding claims.
【０１７７】３３．前記可干渉光源は、面発光レーザー
であることを特徴とする第３２項に記載の光学式リニア
エンコーダー。33. 33. The optical linear encoder according to claim 32, wherein the coherent light source is a surface emitting laser.
【０１７８】３４．前記光検出器の受光エリア群は、ス
ケールの移動方向に少なくとも第一と第二の２つの受光
エリア群を有し、前記スケール上の光学パターンによる
回折干渉パターンの第一の位相領域を検出する第一の受
光エリア群と、前記第一の位相領域とは異なる第二の位
相領域を検出する第二の受光エリア群とを有することを
特徴とする第２６項ないし第３３項の何れか１つに記載
の光学式リニアエンコーダー。34. The light receiving area group of the photodetector has at least first and second two light receiving area groups in a moving direction of the scale, and detects a first phase region of a diffraction interference pattern by an optical pattern on the scale. 34. Any one of the paragraphs 26 to 33, comprising: a first light receiving area group; and a second light receiving area group for detecting a second phase area different from the first phase area. The optical linear encoder described in (1).
【０１７９】３５．前記光検出器の受光エリア群は、ス
ケールの移動方向に順に第一から第四の４つの受光エリ
ア群を有し、前記スケール上の光学パターンにより形成
される回折干渉パターンの第一の位相領域を検出する第
一の受光エリア群と、前記第一の位相領域とは異なる第
二の位相領域を検出する第二の受光エリア群と、前記第
一、第二の位相領域とは異なる第三の位相領域を検出す
る第三の受光エリア群と、前記第一、第二、第三の位相
領域とは異なる第四の位相領域を検出する第四の受光エ
リア群とを有することを特徴とする第３４項に記載の光
学式リニアエンコーダー。35. The light receiving area group of the photodetector has first to fourth four light receiving area groups in the moving direction of the scale in order, and a first phase region of a diffraction interference pattern formed by an optical pattern on the scale. A first light receiving area group for detecting the second phase area different from the first phase area, and a third light area different from the first and second phase areas. A third light receiving area group for detecting a phase region of the first, the second, the third phase region and a fourth light receiving area group for detecting a different fourth phase region, characterized by having a Item 34. The optical linear encoder according to Item 34, wherein
【０１８０】３６．前記面発光レーザーが、前方及び後
方に光ビームを射出可能であり、前記光検出器上の、前
記面発光レーザーを配置する所定部分に光出力測定用受
光エリアを設け、前記光源から前方に射出される光ビー
ムを前記スケールに照射し、前記光源から後方に射出さ
れる光ビームを前記光検出器上の光出力測定用受光エリ
アに入射可能に配置したことを特徴とする、第３３項に
記載の光学式リニアエンコーダー。36. The surface emitting laser can emit a light beam forward and backward, and a light output measurement light receiving area is provided on a predetermined portion of the photodetector where the surface emitting laser is disposed, and the light is emitted forward from the light source. The light beam to be irradiated on the scale, characterized in that the light beam emitted backward from the light source is arranged so as to be able to enter the light output measuring light receiving area on the photodetector, wherein The described optical linear encoder.
【０１８１】３７．前記光検出器の有する前記光出力測
定用受光エリアに入射する、前記面発光レーザーの後方
に射出される光ビームの出力強度により、前記面発光レ
ーザーの出力の制御を可能としたことを特徴とする、第
３６項に記載の光学式リニアエンコーダー。37. The output of the surface-emitting laser can be controlled by the output intensity of a light beam that is incident on the light-output measurement light-receiving area of the photodetector and that is emitted behind the surface-emitting laser. 41. The optical linear encoder according to paragraph 36, wherein
【０１８２】３８．前記スケールの有する複数の光学パ
ターンのうち少なくとも一つが、前記光源から射出され
た光ビームの所定の領域を、スケールの移動方向に対し
て集光性を有するシリンドリカル・ホログラムレンズで
あることを特徴とする第２９項または第３０項に記載の
光学式リニアエンコーダー。38. At least one of the plurality of optical patterns of the scale has a predetermined area of the light beam emitted from the light source, and is a cylindrical hologram lens having a light condensing property in a moving direction of the scale. Item 30. The optical linear encoder according to Item 29 or 30, wherein
【０１８３】３９．前記スケールの有する複数の光学パ
ターンのうち少なくとも一つが、ホログラムレンズであ
ることを特徴とする第２９項または第３０項に記載の光
学式リニアエンコーダー。39. 31. The optical linear encoder according to claim 29, wherein at least one of the plurality of optical patterns of the scale is a hologram lens.
【０１８４】４０．前記光検出器の、前記ホログラムレ
ンズにより集光された光ビームを検出する受光エリアの
少なくとも一つが、前記スケールの移動方向の幅が、ｐ
1(ｚ1＋ｚ2)/ｚ1より短いことを特徴とする第３８項ま
たは第３９項に記載の光学式リニアエンコーダー。40. At least one of the light receiving areas of the photodetector for detecting the light beam condensed by the hologram lens has a width in the moving direction of the scale, p.
Item 39. The optical linear encoder according to Item 38 or 39, wherein the optical linear encoder is shorter than 1 (z1 + z2) / z1.
【０１８５】４１．前記可干渉光源から射出される光ビ
ームの偏波面と、前記可干渉光源から射出された光ビー
ムが前記スケールのパターン面を経由して光源に向かう
光ビームの偏波面とのなす角が、前記可干渉光源の射出
窓近傍において略９０度となるような光学素子を、前記
可干渉光源から前記スケールに照射される光ビームの主
軸上に設けたことを特徴とする、第２７項に記載の光学
式リニアエンコーダー。41. The angle between the plane of polarization of the light beam emitted from the coherent light source and the plane of polarization of the light beam emitted from the coherent light source toward the light source via the pattern surface of the scale, 28. The optical device according to claim 27, wherein an optical element having an angle of about 90 degrees near the exit window of the coherent light source is provided on a main axis of a light beam emitted from the coherent light source to the scale. Optical linear encoder.
【０１８６】４２．前記光学素子が、１/４波長板であ
ることを特徴とする、第４１項に記載の光学式リニアエ
ンコーダー。42. 42. The optical linear encoder according to claim 41, wherein the optical element is a quarter-wave plate.
【０１８７】４３．光検出器に対して相対的に、回転可
能であり、少なくとも反射、透過、回折等の光学特性が
周期的に変化するように形成されたロータリスケール
と、このロータリスケールを照射する光源と、前記ロー
タリスケールからの反射光、透過光または回折光の所定
の領域を受光するための受光エリアを有する光検出器と
を具備し、前記ロータリスケールからの反射光、透過光
または回折光による明暗パターンを前記光検出器の受光
エリアにより検出する光学式ロータリーエンコーダーに
おいて、前記光源が、前記ロータリスケールの回転軸の
略延長線上に配置されていることを特徴とする光学式ロ
ータリーエンコーダー。43. Relative to the photodetector, rotatable, at least reflection, transmission, a rotary scale formed so that optical properties such as diffraction periodically change, and a light source for irradiating this rotary scale, A light detector having a light receiving area for receiving a predetermined area of reflected light from the rotary scale, transmitted light or diffracted light, and a light-dark pattern by reflected light from the rotary scale, transmitted light or diffracted light. An optical rotary encoder for detecting light by a light receiving area of the photodetector, wherein the light source is disposed substantially on an extension of a rotation axis of the rotary scale.
【０１８８】４４．前記光源から放射される光ビームの
主軸が、前記ロータリスケールの回転中心近傍に略垂直
に入射することを特徴とする、第４３項に記載の光学式
ロータリーエンコーダー。44. 44. The optical rotary encoder according to claim 43, wherein a main axis of a light beam emitted from the light source is substantially perpendicularly incident near a rotation center of the rotary scale.
【０１８９】４５．前記光源が所定の形状を有する光ビ
ームを射出する可干渉光源であり、前記ロータリスケー
ルが、前記可干渉光源より射出される光ビームによる回
折干渉パターンを生成する、所定の角度周期の光学パタ
ーンを所定の半径ｒ1上に有するロータリスケールで、
前記光検出器が、前記回折干渉パターンの所定部分を受
光する光検出器である光学式ロータリーエンコーダーで
あって、前記可干渉光源と前記ロータリスケールのパタ
ーンとの間隔をｚ1、前記ロータリスケールのパターン
面と前記光検出器の受光エリアとの間隔をｚ2、前記光
検出器の受光エリアは、半径ｒ2＝ｒ1(ｚ1＋ｚ2)/ｚ1で
決められる半径ｒ2を有する円周近傍に形成された、前
記所定の角度周期位置に受光エリアを左する受光エリア
群により構成される光強度検出手段を有することを特徴
とする第４４項に記載の光学式ロータリーエンコーダ
ー。45. The light source is a coherent light source that emits a light beam having a predetermined shape, and the rotary scale generates a diffraction interference pattern by a light beam emitted from the coherent light source. On a rotary scale having a predetermined radius r1,
The photodetector is an optical rotary encoder that is a photodetector that receives a predetermined portion of the diffraction interference pattern, wherein the distance between the coherent light source and the pattern of the rotary scale is z1, the pattern of the rotary scale is The distance between the surface and the light receiving area of the light detector is z2, and the light receiving area of the light detector is formed near the circumference having a radius r2 determined by radius r2 = r1 (z1 + z2) / z1, 45. The optical rotary encoder according to claim 44, further comprising a light intensity detecting unit configured by a light receiving area group left of the light receiving area at the angular period position of (1).
【０１９０】４６．前記ロータリスケールの中心部分に
於いて、前記光源から射出される光ビームの反射光強度
を減少させるように構成された低反射領域を有する特徴
とする、第４４項に記載の光学式ロータリーエンコーダ
ー。46. The optical rotary encoder according to claim 44, further comprising a low-reflection region configured to reduce a reflected light intensity of a light beam emitted from the light source at a central portion of the rotary scale.
【０１９１】４７．前記光源が、前記光検出器と同一の
基板にハイブリッドまたはモノリシックに一体形成され
た、所定の形状を有する光ビームを射出可能な可干渉光
源であることを特徴とする、第４４項に記載の光学式ロ
ータリーエンコーダー。47. 45. The light source according to claim 44, wherein the light source is a coherent light source capable of emitting a light beam having a predetermined shape, which is integrally formed in a hybrid or monolithic manner on the same substrate as the photodetector. Optical rotary encoder.
【０１９２】４８．前記可干渉光源は、面発光レーザー
であることを特徴とする第４７項に記載の光学式ロータ
リーエンコーダー。48. The optical rotary encoder according to claim 47, wherein the coherent light source is a surface emitting laser.
【０１９３】４９．前記光検出器の受光エリア群が、前
記面発光レーザー光源を略中心とする円周上に、所定の
間隔で配置されたことを特徴とする、第４７項に記載の
光学式ロータリーエンコーダー。49. 48. The optical rotary encoder according to claim 47, wherein the light receiving area groups of the photodetectors are arranged at predetermined intervals on a circumference substantially centered on the surface emitting laser light source.
【０１９４】５０．前記光検出器の受光エリア群は、ロ
ータリスケールの回転方向に少なくとも第一と第二の２
つの受光エリア群を有し、前記スケール上の光学パター
ンによる回折干渉パターンの第一の位相領域を検出する
第一の受光エリア群と、前記第一の位相領域とは異なる
第二の位相領域を検出する第二の受光エリア群とを有す
ることを特徴とする第４４項ないし第４７項の何れか１
つに記載の光学式ロータリーエンコーダー。50. The light receiving area group of the photodetector has at least a first and a second
A first light receiving area group that has two light receiving area groups and detects a first phase area of a diffraction interference pattern by the optical pattern on the scale, and a second phase area different from the first phase area. Any one of paragraphs 44 to 47 having a second light receiving area group to be detected.
Optical rotary encoder according to any one of the above.
【０１９５】５１．前記光検出器の受光エリア群は、前
記ロータリスケールの回転方向に順に第一から第四の４
つの受光エリア群を有し、前記スケール上の光学パター
ンにより形成される回折干渉パターンの第一の位相領域
を検出する第一の受光エリア群と、前記第一の位相領域
とは異なる第二の位相領域を検出する第二の受光エリア
群と、前記第一、第二の位相領域とは異なる第三の位相
領域を検出する第三の受光エリア群と、前記第一、第
二、第三の位相領域とは異なる第四の位相領域を検出す
る第四の受光エリア群とを有することを特徴とする第５
０項に記載の光学式ロータリーエンコーダー。51. The light receiving area group of the photodetector includes first to fourth four in the rotation direction of the rotary scale in order.
A first light receiving area group that has two light receiving area groups and detects a first phase area of a diffraction interference pattern formed by the optical pattern on the scale, and a second light area different from the first phase area. A second light receiving area group for detecting a phase region, the third light receiving area group for detecting a third phase region different from the first and second phase regions, and the first, second, and third And a fourth light receiving area group for detecting a fourth phase region different from the fourth phase region.
Item 7. The optical rotary encoder according to item 0.
【０１９６】５２．前記面発光レーザーが、前方及び後
方に光ビームを射出可能であり、前記光検出器上の、前
記光源を配置する所定部分に光出力測定用受光エリアを
設け、前記光源から前方に射出される光ビームを前記ロ
ータリスケールに照射し、前記光源から後方に射出され
る光ビームを前記光検出器上の光出力測定用受光エリア
に入射可能に配置したことを特徴とする、第４８項に記
載の光学式ロータリーエンコーダー。52. The surface emitting laser can emit a light beam forward and backward, and a light receiving area for light output measurement is provided at a predetermined portion on the photodetector where the light source is arranged, and is emitted forward from the light source. 49. The method according to claim 48, wherein a light beam is applied to the rotary scale, and a light beam emitted backward from the light source is arranged so as to be able to be incident on a light output measuring light receiving area on the photodetector. Optical rotary encoder.
【０１９７】５３．前記光検出器の有する前記光出力測
定用受光エリアに入射する、前記面発光レーザーの後方
に射出される光ビームの出力強度により、前記面発光レ
ーザーの出力の制御を可能としたことを特徴とする、第
５２項に記載の光学式ロータリーエンコーダー。53. The output of the surface-emitting laser can be controlled by the output intensity of a light beam that is incident on the light-output measurement light-receiving area of the photodetector and that is emitted behind the surface-emitting laser. 53. The optical rotary encoder according to paragraph 52.
【０１９８】５４．前記可干渉光源から射出される光ビ
ームの偏波面と、前記光源から射出された光ビームが前
記スケールのパターン面を経由して光源に向かう光ビー
ムの偏波面とのなす角が、前記光源の射出窓近傍におい
て略９０度となるような光学素子を、前記可干渉光源か
ら前記スケールに照射される光ビームの主軸上に設けた
ことを特徴とする、第４４項に記載の光学式ロータリー
エンコーダー。54. The angle formed between the plane of polarization of the light beam emitted from the coherent light source and the plane of polarization of the light beam emitted from the light source toward the light source via the pattern surface of the scale, 45. The optical rotary encoder according to claim 44, wherein an optical element having an angle of about 90 degrees near the exit window is provided on a main axis of a light beam emitted from the coherent light source to the scale. .
【０１９９】５５．前記光学素子が、１/４波長板であ
ることを特徴とする、第５４項に記載の光学式ロータリ
ーエンコーダー。55. The optical rotary encoder according to claim 54, wherein the optical element is a quarter-wave plate.
【０２００】[0200]
【発明の効果】本発明によれば、光源が光検出器と共に
スケールに対して平行に配置された光学式エンコーダー
が提供される。これにより、光源と光検出器を互いに近
づけて配置できると共にその組み立ても容易に行なえ
る。結局、低価格で小型の光学式エンコーダーが提供さ
れる。According to the present invention, there is provided an optical encoder in which a light source is arranged in parallel with a scale together with a photodetector. Thereby, the light source and the photodetector can be arranged close to each other, and the assembling thereof can be easily performed. As a result, a low cost, small optical encoder is provided.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図１】本発明の第一の実施の形態の光学式リニアエン
コーダーの概略的な構成を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view illustrating a schematic configuration of an optical linear encoder according to a first embodiment of the present invention.
【図２】図１に示される移動検出用の光検出器の平面図
である。FIG. 2 is a plan view of the photodetector for movement detection shown in FIG.
【図３】図１に示される基準位置検出用の光検出器の平
面図である。FIG. 3 is a plan view of a photodetector for detecting a reference position shown in FIG. 1;
【図４】(Ａ)は移動検出用の光検出器で得られるＡ相信
号とＢ相信号を示し、(Ｂ)はこのＡ相信号とＢ相信号に
基づいて得られるリサージュ図形を示している。FIG. 4A shows an A-phase signal and a B-phase signal obtained by a movement detecting photodetector, and FIG. 4B shows a Lissajous figure obtained based on the A-phase signal and the B-phase signal. I have.
【図５】第一の実施の形態の第一の変形例における光源
とその取付部を示している。FIG. 5 shows a light source and a mounting portion thereof in a first modified example of the first embodiment.
【図６】第一の実施の形態の第二の変形例における可動
スケールの構成を示している。FIG. 6 shows a configuration of a movable scale according to a second modification of the first embodiment.
【図７】第一の実施の形態の第三の変形例における可動
スケールの構成を示している。FIG. 7 shows a configuration of a movable scale according to a third modification of the first embodiment.
【図８】図７に示される可動スケールに応じて用いられ
るエンコーダーヘッドの構成を示している。FIG. 8 shows a configuration of an encoder head used according to the movable scale shown in FIG.
【図９】第一の実施の形態の第四の変形例における可動
スケールの構成を示している。FIG. 9 shows a configuration of a movable scale according to a fourth modification of the first embodiment.
【図１０】図９に示される可動スケールに応じて用いら
れるエンコーダーヘッドの構成を示している。FIG. 10 shows a configuration of an encoder head used according to the movable scale shown in FIG.
【図１１】第一の実施の形態の第五の変形例における移
動検出用の光検出器の構成を示している。FIG. 11 shows a configuration of a photodetector for movement detection in a fifth modification of the first embodiment.
【図１２】第一の実施の形態の第六の変形例における可
動スケールの構成を示している。FIG. 12 shows a configuration of a movable scale according to a sixth modification of the first embodiment.
【図１３】本発明の第二の実施の形態の光学式リニアエ
ンコーダーの概略的な構成を示す斜視図である。FIG. 13 is a perspective view illustrating a schematic configuration of an optical linear encoder according to a second embodiment of the present invention.
【図１４】本発明の第三の実施の形態の光学式リニアエ
ンコーダーの概略的な構成を示す斜視図である。FIG. 14 is a perspective view illustrating a schematic configuration of an optical linear encoder according to a third embodiment of the present invention.
【図１５】本発明の第四の実施の形態の光学式リニアエ
ンコーダーの概略的な構成を示す斜視図である。FIG. 15 is a perspective view illustrating a schematic configuration of an optical linear encoder according to a fourth embodiment of the present invention.
【図１６】図１５に示される可動スケールの平面図であ
る。FIG. 16 is a plan view of the movable scale shown in FIG.
【図１７】第四の実施の形態におけるエンコーダーヘッ
ドの変形例を示している。FIG. 17 shows a modification of the encoder head according to the fourth embodiment.
【図１８】第四の実施の形態におけるエンコーダーヘッ
ドの別の変形例を示している。FIG. 18 shows another modified example of the encoder head according to the fourth embodiment.
【図１９】第一ないし第四の実施の形態に適用可能な可
動スケールの構成を示している。FIG. 19 shows a configuration of a movable scale applicable to the first to fourth embodiments.
【図２０】第一ないし第四の実施の形態に適用可能な別
の可動スケールの構成を示している。FIG. 20 shows a configuration of another movable scale applicable to the first to fourth embodiments.
【図２１】第一ないし第四の実施の形態に適用可能な他
の可動スケールの構成を示している。FIG. 21 shows a configuration of another movable scale applicable to the first to fourth embodiments.
【図２２】第一ないし第四の実施の形態に適用可能な更
に別の可動スケールの構成を示している。FIG. 22 shows a configuration of still another movable scale applicable to the first to fourth embodiments.
【図２３】第一ないし第四の実施の形態に適用可能な移
動検出用の光検出器の構成を示している。FIG. 23 shows a configuration of a photodetector for movement detection applicable to the first to fourth embodiments.
【図２４】第一ないし第四の実施の形態に適用可能な別
の移動検出用の光検出器の構成を示している。FIG. 24 shows another configuration of a photodetector for movement detection applicable to the first to fourth embodiments.
【図２５】第一ないし第四の実施の形態に適用可能な他
の移動検出用の光検出器の構成を示している。FIG. 25 shows a configuration of another movement detecting photodetector applicable to the first to fourth embodiments.
【図２６】本発明の第五の実施の形態の光学式ロータリ
ーエンコーダーの概略的な構成を示す斜視図である。FIG. 26 is a perspective view showing a schematic configuration of an optical rotary encoder according to a fifth embodiment of the present invention.
【図２７】図２６に示されるロータリースケールの平面
図である。FIG. 27 is a plan view of the rotary scale shown in FIG. 26;
【図２８】図２６の光学式ロータリーエンコーダーに適
用されるエンコーダーヘッドの平面図である。FIG. 28 is a plan view of an encoder head applied to the optical rotary encoder of FIG.
【図２９】図２６の光学式ロータリーエンコーダーに適
用される別のエンコーダーヘッドの平面図である。FIG. 29 is a plan view of another encoder head applied to the optical rotary encoder of FIG. 26;
【図３０】図２６の光学式ロータリーエンコーダーに適
用される他のエンコーダーヘッドの平面図である。30 is a plan view of another encoder head applied to the optical rotary encoder of FIG.
【図３１】本発明の第六の実施の形態の光学式ロータリ
ーエンコーダーの概略的な構成を示す斜視図である。FIG. 31 is a perspective view illustrating a schematic configuration of an optical rotary encoder according to a sixth embodiment of the present invention.
【図３２】第一の従来技術としての反射型の光学式エン
コーダーを示している。FIG. 32 shows a reflective optical encoder as a first conventional technique.
【図３３】第二の従来技術としての透過型の光学式エン
コーダーを示している。FIG. 33 shows a transmission type optical encoder as a second conventional technique.
１００ 光学式リニアエンコーダー １０２ エンコーダーヘッド １０４ 可動スケール １１０ 基板 １１２ 第一の光学パターン １１４ 第二の光学パターン １２２ 可干渉光源 １２４ 第一の光検出器 １２６ 第二の光検出器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Optical linear encoder 102 Encoder head 104 Movable scale 110 Substrate 112 First optical pattern 114 Second optical pattern 122 Coherent light source 124 First photodetector 126 Second photodetector
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 羽根 潤 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2F065 AA02 AA07 AA09 DD02 FF02 FF15 FF42 FF48 FF49 FF51 GG04 GG07 GG12 GG15 HH15 JJ02 JJ05 JJ18 LL08 LL10 LL36 LL42 2F103 BA32 CA01 CA02 CA04 CA08 DA01 DA12 DA13 EA02 EA12 EA15 EA19 EA20 EB02 EB12 EB16 EB27 EB32 EB37 EC01 EC14 2H049 AA07 AA08 AA13 AA14 AA26 AA34 AA37 AA44 AA55 AA62 AA65 AA66 CA05 CA09 CA18 CA24 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Jun Hane 2-43-2 Hatagaya, Shibuya-ku, Tokyo F-term in Olympus Optical Co., Ltd. (reference) 2F065 AA02 AA07 AA09 DD02 FF02 FF15 FF42 FF48 FF49 FF51 GG04 GG07 GG12 GG15 HH15 JJ02 JJ05 JJ18 LL08 LL10 LL36 LL42 2F103 BA32 CA01 CA02 CA04 CA08 DA01 DA12 DA13 EA02 EA12 EA15 EA19 EA20 EB02 EB12 EB16 EB27 EB32 EB37 EC01 EC14 2H049 AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA
Claims (55)
動スケールと、上記光学パターン面に所定形状の光ビー
ムを略垂直に照射する可干渉光源と、上記光学パターン
で反射された上記光源からの光ビームを受光して、上記
光学パターンによって受光面に生成された回折パターン
を検出する光検出手段とを有することを特徴とする光学
式エンコーダー。A movable scale on which an optical pattern having a predetermined period is formed; a coherent light source for irradiating the optical pattern surface with a light beam of a predetermined shape substantially perpendicularly; and a light source reflected from the optical pattern. An optical encoder for receiving a light beam and detecting a diffraction pattern generated on the light receiving surface by the optical pattern.
が復数形成されていることを特徴とする請求項１に記載
の光学式エンコーダー。2. The optical encoder according to claim 1, wherein the optical pattern is formed on the movable scale in a multiple number.
期の光学パターンであることを特徴とする請求項２に記
載の光学式エンコーダー。3. The optical encoder according to claim 2, wherein the plurality of optical patterns are all optical patterns having the same period.
周期の光学パターンが含まれていることを特徴とする請
求項２に記載の光学式エンコーダー。4. The optical encoder according to claim 2, wherein the plurality of optical patterns include optical patterns having different periods.
て集光させる作用を有するホログラフィックパターンも
形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項
４の何れか１つに記載の光学式エンコーダー。5. The movable scale according to claim 1, wherein a holographic pattern having a function of reflecting and condensing the light beam is formed on the movable scale. Optical encoder.
置検出に用いられることを特徴とする請求項５に記載の
光学式エンコーダー。6. The optical encoder according to claim 5, wherein the holographic pattern is used for detecting a reference position.
ームが上記光源に帰還するのを抑制する手段を有するこ
とを特徴とする請求項１ないし請求項６の何れか１つに
記載の光学式エンコーダー。7. An optical system according to claim 1, further comprising means for suppressing the light beam reflected by the movable scale from returning to the light source. encoder.
と交差する部分での上記スケール表面の反射率が、上記
光学パターン部分よりも低いことを特徴とする請求項７
に記載の光学式エンコーダー。8. The reflectance of the scale surface at a portion where the main axis of the light beam intersects the scale surface is lower than that of the optical pattern portion.
The optical encoder according to 1.
光面を９０度回転させる手段を有することを特徴とする
請求項７に記載の光学式エンコーダー。9. The optical encoder according to claim 7, further comprising means for rotating the plane of polarization by 90 degrees between the light source and the scale surface.
波長板であることを特徴とする請求項９に記載の光学式
エンコーダー。10. The means for rotating the plane of polarization is 1/4.
The optical encoder according to claim 9, wherein the optical encoder is a wave plate.
成された複数の受光エリアを含むことを特徴とする請求
項１ないし請求項１０の何れか１つに記載の光学式エン
コーダー。11. The optical encoder according to claim 1, wherein said light detecting means includes a plurality of light receiving areas formed on the same base slope.
に至る光ビームの主軸の長さをｚ1、上記光学パターン
から上記光検出手段の受光面に至る光ビームの主軸の長
さをｚ2、前記光学パターンの所定部分のピッチをｐ1、
ｎを自然数とすると、上記光検出手段の受光エリアは、
前記受光面上に形成される前記回折パターンの所定部分
のピッチ方向に、略ｎｐ1(ｚ1＋ｚ2)/ｚ1の位置に受光
エリアを有する受光エリア群により構成されていること
を特徴とする請求項１１に記載の光学式エンコーダー。12. The length of the main axis of the light beam from the coherent light source to the optical pattern is z1, the length of the main axis of the light beam from the optical pattern to the light receiving surface of the light detection means is z2, The pitch of a predetermined part of the pattern is p1,
When n is a natural number, the light receiving area of the light detecting means is
12. A light receiving area group having a light receiving area substantially at a position of np1 (z1 + z2) / z1 in a pitch direction of a predetermined portion of the diffraction pattern formed on the light receiving surface. Optical encoder as described.
出手段がハイブリッドまたはモノリシックに設けられて
いることを特徴とする請求項１ないし請求項１２の何れ
か１つに記載の光学式エンコーダー。13. The optical encoder according to claim 1, wherein the light source and the light detection means are provided on a same substrate in a hybrid or monolithic manner. .
に、上記光源が取付けられていることを特徴とする請求
項１ないし請求項１２の何れか１つに記載の光学式エン
コーダー。14. The optical encoder according to claim 1, wherein the light source is mounted on a substrate on which the photodetector is formed.
ることを特徴とする請求項１ないし請求項１４の何れか
１つに記載の光学式エンコーダー。15. The optical encoder according to claim 1, wherein the coherent light source is a surface emitting laser.
に向けて光ビームを射出する面とは反対側の面からも光
ビームを射出するものであり、後者の光ビームを受光し
て強度を検出する強度検出手段と、上記強度検出手段の
検出結果を用いて、上記可干渉光源の光ビーム強度を制
御する手段とをさらに有することを特徴とする請求項１
ないし請求項１５の何れか１つに記載の光学式エンコー
ダー。16. The coherent light source emits a light beam also from a surface opposite to a surface from which a light beam is emitted toward the optical pattern, and receives the latter light beam to reduce the intensity. 2. The apparatus according to claim 1, further comprising: an intensity detecting means for detecting; and means for controlling a light beam intensity of the coherent light source using a detection result of the intensity detecting means.
An optical encoder according to claim 15.
ーンが形成された、回動可能なスケールと、上記光学パ
ターン面に所定形状の光ビームを略垂直に照射する可干
渉光源と、上記光学パターンを経由した上記光源からの
光ビームを受光して、上記光学パターンによって受光面
に生成された回折パターンを検出する光検出手段とを有
することを特徴とする光学式エンコーダー。17. A rotatable scale in which an optical pattern having a predetermined period is formed in a circumferential direction of rotation, a coherent light source for irradiating a light beam of a predetermined shape substantially perpendicularly to the optical pattern surface, An optical encoder comprising: a light detecting unit that receives a light beam from the light source via the optical pattern and detects a diffraction pattern generated on a light receiving surface by the optical pattern.
いることを特徴とする請求項１７に記載の光学式エンコ
ーダー。18. The optical encoder according to claim 17, wherein the coherent light source is located on a rotation axis.
ることを特徴とする請求項１７または請求項１８に記載
の光学式エンコーダー。19. The optical encoder according to claim 17, wherein the optical encoder is of a reflection type.
全周円の形状に生成されることを特徴とする請求項１７
ないし請求項１９の何れか１つに記載の光学式エンコー
ダー。20. The diffraction pattern on the light receiving surface,
18. The image forming apparatus according to claim 17, wherein the image is generated in a shape of a full circle.
20. The optical encoder according to claim 19.
ムが上記光源に帰還するのを抑制する手段を有すること
を特徴とする請求項１７ないし請求項２０の何れか１つ
に記載の光学式エンコーダー。21. The optical encoder according to claim 17, further comprising means for suppressing the light beam reflected by the scale from returning to the light source. .
面と交差する部分での上記スケール表面の反射率が、上
記光学パターン部分よりも低いことを特徴とする請求項
１７ないし請求項２１の何れか１つに記載の光学式エン
コーダー。22. The reflectance of the scale surface at a portion where the main axis of the light beam intersects the scale surface is lower than that of the optical pattern portion. An optical encoder according to one.
偏光面を９０度回転させる手段を有することを特徴とす
る請求項１７ないし請求項２１の何れか１つに記載の光
学式エンコーダー。23. Between the light source and the scale surface,
22. The optical encoder according to claim 17, further comprising: means for rotating the polarization plane by 90 degrees.
波長板であることを特徴とする請求項２３に記載の光学
式エンコーダー。24. The means for rotating the plane of polarization is 1/4.
The optical encoder according to claim 23, wherein the optical encoder is a wave plate.
可動スケールと、上記光学パターン面に所定形状の光ビ
ームを照射する可干渉光源と、上記光学パターンを経由
した上記光源からの光ビームを受光して、上記光学パタ
ーンによって受光面に生成された回折パターンを検出す
る光検出手段とを有し、上記光検出手段は上記光ビーム
の主軸の光は受光しないように構成されていることを特
徴とする光学式エンコーダー。25. A movable scale on which an optical pattern having a predetermined period is formed, a coherent light source for irradiating a light beam of a predetermined shape on the optical pattern surface, and receiving a light beam from the light source via the optical pattern. And light detecting means for detecting a diffraction pattern generated on a light receiving surface by the optical pattern, wherein the light detecting means is configured not to receive light of the main axis of the light beam. Optical encoder.
る可干渉光源と、前記可干渉光源から射出される光ビー
ムを横切るように相対的に変位し、かつ前記光ビームに
より回折干渉パターンを生成する所定周期の光学パター
ンを形成したスケールと、前記光学パターンによって生
じた回折干渉パターンの所定の部分を検出する光検出器
を有し、前記可干渉光源から前記スケール上に形成され
た光学パターンに向かう光ビームの主軸の長さをｚ1、
前記スケール上に形成された光学パターンから前記光検
出器の受光エリアに向かう光ビームの主軸の長さをｚ
2、前記スケール上に形成された光学パターンの所定の
部分のピッチをｐ1、ｎを自然数としたとき、前記光検
出器の受光エリアは、前記受光エリア上に形成される前
記回折干渉パターンの所定部分のピッチ方向に略ｎｐ1
(ｚ1＋ｚ2)/ｚ1の位置に受光エリアを有する受光エリア
群により構成される光強度検出手段を有する光学式エン
コーダーであって、前記光検出器の受光エリア群は、前
記受光エリア上に形成される前記回折干渉パターンに対
して、前記光ビームの主軸近傍では、実効的に光検出感
度を有しないか、または、遮光されていることを特徴と
する光学式エンコーダー。26. A coherent light source that emits a light beam having a predetermined shape, and is relatively displaced so as to cross the light beam emitted from the coherent light source, and generates a diffraction interference pattern by the light beam. A scale formed with an optical pattern having a predetermined period, and a photodetector for detecting a predetermined portion of a diffraction interference pattern generated by the optical pattern, from the coherent light source to an optical pattern formed on the scale. The length of the main axis of the traveling light beam is z1,
The length of the main axis of the light beam traveling from the optical pattern formed on the scale to the light receiving area of the photodetector is z
2. When the pitch of a predetermined portion of the optical pattern formed on the scale is p1, n is a natural number, the light receiving area of the photodetector is the predetermined area of the diffraction interference pattern formed on the light receiving area. Approximately np1 in the pitch direction of the part
An optical encoder having a light intensity detecting means constituted by a light receiving area group having a light receiving area at a position of (z1 + z2) / z1, wherein the light receiving area group of the photodetector is formed on the light receiving area. An optical encoder, wherein the optical encoder does not have effective light detection sensitivity or is shielded from light near the main axis of the light beam with respect to the diffraction interference pattern.
軸が、前記スケールのパターン面に対して略垂直に入射
することを特徴とする、請求項２６に記載の光学式エン
コーダー。27. The optical encoder according to claim 26, wherein a main axis of a light beam emitted from the light source is incident substantially perpendicular to a pattern surface of the scale.
軸が照射される前記スケール上の所定の領域が、前記光
源から射出される光ビームの反射光強度を減少させるよ
うに構成された低反射領域であることを特徴とする、請
求項２７に記載の光学式エンコーダー。28. A low-reflection region, wherein a predetermined area on the scale on which the main axis of the light beam emitted from the light source is irradiated is configured to reduce the reflected light intensity of the light beam emitted from the light source. The optical encoder according to claim 27, wherein the optical encoder is a region.
有し、前記可干渉光源から射出される光ビームの所定の
領域が、前記スケール上に形成された複数の光学パター
ンに照射され、この複数の光学パターンによる反射光、
透過光または回折光の所定の部分を各々受光する複数の
光検出器を有することを特徴とする請求項２６または請
求項２７に記載の光学式エンコーダー。29. The scale has a plurality of optical patterns, and a predetermined region of a light beam emitted from the coherent light source is irradiated on a plurality of optical patterns formed on the scale, and the plurality of optical patterns are formed on the scale. Light reflected by the optical pattern,
28. The optical encoder according to claim 26, further comprising a plurality of photodetectors each receiving a predetermined portion of transmitted light or diffracted light.
パターンの所定の領域が、前記所定周期とは異なる光学
パターンを少なくとも一つ有し、前記光源から射出され
た光ビームの第一の所定の領域が前記スケールの光学パ
ターンを経由して入射する光検出器と、前記光ビームの
第一の所定の領域とは異なる所定の領域が前記スケール
の光学パターンを経由して入射する別の光検出器を有す
ることを特徴とする請求項２６または請求項２７に記載
の光学式エンコーダー。30. A predetermined region of the optical pattern of the scale having the predetermined period has at least one optical pattern different from the predetermined period, and a first predetermined region of the light beam emitted from the light source. A photodetector that is incident via the optical pattern of the scale, and another photodetector in which a predetermined area different from the first predetermined area of the light beam is incident via the optical pattern of the scale 28. The optical encoder according to claim 26 or claim 27, comprising:
に形成された複数の受光エリアであることを特徴とす
る、請求項２９または請求項３０に記載の光学式エンコ
ーダー。31. The optical encoder according to claim 29, wherein the plurality of photodetectors are a plurality of light receiving areas formed on the same substrate.
板にハイブリッドまたはモノリシックに集積された、可
干渉光源であることを特徴とする請求項２６ないし請求
項３１の何れか１つに記載の光学式エンコーダー。32. The light source according to claim 26, wherein the light source is a coherent light source that is hybridly or monolithically integrated on the same substrate as the photodetector. Optical encoder.
あることを特徴とする請求項３２に記載の光学式エンコ
ーダー。33. The optical encoder according to claim 32, wherein the coherent light source is a surface emitting laser.
ールの移動方向に少なくとも第一と第二の２つの受光エ
リア群を有し、前記スケール上の光学パターンによる回
折干渉パターンの第一の位相領域を検出する第一の受光
エリア群と、前記第一の位相領域とは異なる第二の位相
領域を検出する第二の受光エリア群とを有することを特
徴とする請求項２６ないし請求項３３の何れか１つに記
載の光学式エンコーダー。34. A light receiving area group of the photodetector has at least first and second two light receiving area groups in a moving direction of a scale, and a first one of diffraction interference patterns by an optical pattern on the scale. 27. A light receiving area group comprising: a first light receiving area group for detecting a phase region; and a second light receiving area group for detecting a second phase region different from the first phase region. 33. The optical encoder according to any one of 33.
ールの移動方向に順に第一から第四の４つの受光エリア
群を有し、前記スケール上の光学パターンにより形成さ
れる回折干渉パターンの第一の位相領域を検出する第一
の受光エリア群と、前記第一の位相領域とは異なる第二
の位相領域を検出する第二の受光エリア群と、前記第
一、第二の位相領域とは異なる第三の位相領域を検出す
る第三の受光エリア群と、前記第一、第二、第三の位相
領域とは異なる第四の位相領域を検出する第四の受光エ
リア群とを有することを特徴とする請求項３４に記載の
光学式エンコーダー。35. A light-receiving area group of the photodetector has first to fourth four light-receiving area groups in the moving direction of the scale in order, and includes a diffraction interference pattern formed by an optical pattern on the scale. A first light receiving area group for detecting a first phase region, a second light receiving area group for detecting a second phase region different from the first phase region, and the first and second phase regions A third light receiving area group that detects a third phase area different from the first light receiving area group, and a fourth light receiving area group that detects a fourth phase area different from the first, second, and third phase areas. 35. The optical encoder according to claim 34, comprising:
に光ビームを射出可能であり、前記光検出器上の、前記
面発光レーザーを配置する所定部分に光出力測定用受光
エリアを設け、前記光源から前方に射出される光ビーム
を前記スケールに照射し、前記光源から後方に射出され
る光ビームを前記光検出器上の光出力測定用受光エリア
に入射可能に配置したことを特徴とする、請求項３３に
記載の光学式エンコーダー。36. The surface emitting laser can emit a light beam forward and backward, and a light receiving area for light output measurement is provided on a predetermined portion of the photodetector where the surface emitting laser is disposed, A light beam emitted forward from the light source is applied to the scale, and a light beam emitted backward from the light source is disposed so as to be able to enter a light receiving area for light output measurement on the photodetector. An optical encoder according to claim 33.
用受光エリアに入射する、前記面発光レーザーの後方に
射出される光ビームの出力強度により、前記面発光レー
ザーの出力の制御を可能としたことを特徴とする、請求
項３６に記載の光学式エンコーダー。37. The output of the surface emitting laser can be controlled by the output intensity of a light beam which is incident on the light output measuring light receiving area of the photodetector and is emitted behind the surface emitting laser. The optical encoder according to claim 36, characterized in that:
ーンのうち少なくとも一つが、前記光源から射出された
光ビームの所定の領域を、スケールの移動方向に対して
集光性を有するシリンドリカル・ホログラムレンズであ
ることを特徴とする請求項２９または請求項３０に記載
の光学式エンコーダー。38. At least one of the plurality of optical patterns of the scale is formed by converting a predetermined area of the light beam emitted from the light source to a cylindrical hologram lens having a light condensing property in a moving direction of the scale. 31. An optical encoder according to claim 29 or claim 30.
ーンのうち少なくとも一つが、ホログラムレンズである
ことを特徴とする請求項２９または請求項３０に記載の
光学式エンコーダー。39. The optical encoder according to claim 29, wherein at least one of the plurality of optical patterns of the scale is a hologram lens.
ズにより集光された光ビームを検出する受光エリアの少
なくとも一つが、前記スケールの移動方向の幅が、ｐ1
(ｚ1＋ｚ2)/ｚ1より短いことを特徴とする請求項３８ま
たは請求項３９に記載の光学式エンコーダー。40. At least one of the light receiving areas of the photodetector for detecting the light beam condensed by the hologram lens has a width of p1 in the moving direction of the scale.
The optical encoder according to claim 38 or 39, wherein the optical encoder is shorter than (z1 + z2) / z1.
ムの偏波面と、前記可干渉光源から射出された光ビーム
が前記スケールのパターン面を経由して光源に向かう光
ビームの偏波面とのなす角が、前記可干渉光源の射出窓
近傍において略９０度となるような光学素子を、前記可
干渉光源から前記スケールに照射される光ビームの主軸
上に設けたことを特徴とする、請求項２７に記載の光学
式エンコーダー。41. A polarization plane of a light beam emitted from the coherent light source and a polarization plane of the light beam traveling from the coherent light source toward the light source via the pattern surface of the scale. An optical element having an angle of about 90 degrees near an exit window of the coherent light source is provided on a main axis of a light beam emitted from the coherent light source to the scale. Item 28. The optical encoder according to Item 27.
ことを特徴とする、請求項４１に記載の光学式エンコー
ダー。42. The optical encoder according to claim 41, wherein said optical element is a quarter-wave plate.
であり、少なくとも反射、透過、回折等の光学特性が周
期的に変化するように形成されたロータリスケールと、
このロータリスケールを照射する光源と、前記ロータリ
スケールからの反射光、透過光または回折光の所定の領
域を受光するための受光エリアを有する光検出器とを具
備し、前記ロータリスケールからの反射光、透過光また
は回折光による明暗パターンを前記光検出器の受光エリ
アにより検出する光学式エンコーダーにおいて、前記光
源が、前記ロータリスケールの回転軸の略延長線上に配
置されていることを特徴とする光学式エンコーダー。43. A rotary scale rotatable relative to the photodetector and formed so that at least optical characteristics such as reflection, transmission, and diffraction periodically change.
A light source for irradiating the rotary scale; and a light detector having a light receiving area for receiving a predetermined region of reflected light, transmitted light, or diffracted light from the rotary scale, and reflected light from the rotary scale. An optical encoder for detecting a light / dark pattern by transmitted light or diffracted light by a light receiving area of the photodetector, wherein the light source is disposed on a substantially extended line of a rotation axis of the rotary scale. Type encoder.
軸が、前記ロータリスケールの回転中心近傍に略垂直に
入射することを特徴とする、請求項４３に記載の光学式
エンコーダー。44. The optical encoder according to claim 43, wherein a main axis of the light beam emitted from the light source is substantially perpendicularly incident near a rotation center of the rotary scale.
ムを射出する可干渉光源であり、前記ロータリスケール
が、前記可干渉光源より射出される光ビームによる回折
干渉パターンを生成する、所定の角度周期の光学パター
ンを所定の半径ｒ1上に有するロータリスケールで、前
記光検出器が、前記回折干渉パターンの所定部分を受光
する光検出器である光学式エンコーダーであって、前記
可干渉光源と前記ロータリスケールのパターンとの間隔
をｚ1、前記ロータリスケールのパターン面と前記光検
出器の受光エリアとの間隔をｚ2、前記光検出器の受光
エリアは、半径ｒ2＝ｒ1(ｚ1＋ｚ2)/ｚ1で決められる半
径ｒ2を有する円周近傍に形成された、前記所定の角度
周期位置に受光エリアを左する受光エリア群により構成
される光強度検出手段を有することを特徴とする請求項
４４に記載の光学式エンコーダー。45. A light source, wherein the light source is a coherent light source for emitting a light beam having a predetermined shape, and wherein the rotary scale generates a diffraction interference pattern by the light beam emitted from the coherent light source. On a rotary scale having a periodic optical pattern on a predetermined radius r1, the optical detector is an optical encoder that is a photodetector that receives a predetermined portion of the diffraction interference pattern, wherein the coherent light source and the The distance between the pattern of the rotary scale and the light receiving area of the photodetector is determined by z1, the distance between the pattern surface of the rotary scale and the light receiving area of the photodetector is determined by a radius r2 = r1 (z1 + z2) / z1. A light intensity detecting means formed by a light receiving area group left of the light receiving area at the predetermined angular period position formed in the vicinity of the circumference having the radius r2 given The optical encoder according to claim 44, wherein:
いて、前記光源から射出される光ビームの反射光強度を
減少させるように構成された低反射領域を有する特徴と
する、請求項４４に記載の光学式エンコーダー。46. The method according to claim 44, further comprising a low-reflection area at a central portion of the rotary scale, the low-reflection area being configured to reduce a reflected light intensity of a light beam emitted from the light source. Optical encoder.
板にハイブリッドまたはモノリシックに一体形成され
た、所定の形状を有する光ビームを射出可能な可干渉光
源であることを特徴とする、請求項４４に記載の光学式
エンコーダー。47. The coherent light source, wherein the light source is a coherent light source, which is capable of emitting a light beam having a predetermined shape, which is integrally formed on the same substrate as the photodetector in a hybrid or monolithic manner. Item 45. The optical encoder according to Item 44.
あることを特徴とする請求項４７に記載の光学式エンコ
ーダー。48. The optical encoder according to claim 47, wherein the coherent light source is a surface emitting laser.
面発光レーザー光源を略中心とする円周上に、所定の間
隔で配置されたことを特徴とする、請求項４７に記載の
光学式エンコーダー。49. The optical device according to claim 47, wherein the light receiving area groups of the photodetectors are arranged at predetermined intervals on a circumference substantially centered on the surface emitting laser light source. Type encoder.
タリスケールの回転方向に少なくとも第一と第二の２つ
の受光エリア群を有し、前記スケール上の光学パターン
による回折干渉パターンの第一の位相領域を検出する第
一の受光エリア群と、前記第一の位相領域とは異なる第
二の位相領域を検出する第二の受光エリア群とを有する
ことを特徴とする請求項４４ないし請求項４７の何れか
１つに記載の光学式エンコーダー。50. A light receiving area group of the photodetector has at least first and second light receiving area groups in a rotation direction of a rotary scale, and a first one of diffraction interference patterns by an optical pattern on the scale. 44. A light receiving area group for detecting a first phase area, and a second light receiving area group for detecting a second phase area different from the first phase area. Item 48. The optical encoder according to any one of Items 47.
ロータリスケールの回転方向に順に第一から第四の４つ
の受光エリア群を有し、前記スケール上の光学パターン
により形成される回折干渉パターンの第一の位相領域を
検出する第一の受光エリア群と、前記第一の位相領域と
は異なる第二の位相領域を検出する第二の受光エリア群
と、前記第一、第二の位相領域とは異なる第三の位相領
域を検出する第三の受光エリア群と、前記第一、第二、
第三の位相領域とは異なる第四の位相領域を検出する第
四の受光エリア群とを有することを特徴とする請求項５
０に記載の光学式エンコーダー。51. A light receiving area group of the photodetector has first to fourth four light receiving area groups in the rotation direction of the rotary scale in order, and diffraction interference formed by an optical pattern on the scale. A first light receiving area group for detecting a first phase region of the pattern, a second light receiving area group for detecting a second phase region different from the first phase region, and the first and second A third light receiving area group for detecting a third phase region different from the phase region, and the first, second,
6. A fourth light receiving area group for detecting a fourth phase region different from the third phase region.
The optical encoder according to 0.
に光ビームを射出可能であり、前記光検出器上の、前記
光源を配置する所定部分に光出力測定用受光エリアを設
け、前記光源から前方に射出される光ビームを前記ロー
タリスケールに照射し、前記光源から後方に射出される
光ビームを前記光検出器上の光出力測定用受光エリアに
入射可能に配置したことを特徴とする、請求項４８に記
載の光学式エンコーダー。52. The surface emitting laser can emit a light beam forward and backward, and a light output measuring light receiving area is provided on a predetermined portion on the photodetector where the light source is arranged, and Irradiating the rotary scale with the light beam emitted forward, characterized in that the light beam emitted backward from the light source is arranged so as to be able to enter the light receiving area for light output measurement on the photodetector, 49. The optical encoder according to claim 48.
用受光エリアに入射する、前記面発光レーザーの後方に
射出される光ビームの出力強度により、前記面発光レー
ザーの出力の制御を可能としたことを特徴とする、請求
項５２に記載の光学式エンコーダー。53. The output of the surface emitting laser can be controlled by the output intensity of a light beam which is incident on the light output measuring light receiving area of the photodetector and is emitted behind the surface emitting laser. The optical encoder according to claim 52, characterized in that:
ムの偏波面と、前記光源から射出された光ビームが前記
スケールのパターン面を経由して光源に向かう光ビーム
の偏波面とのなす角が、前記光源の射出窓近傍において
略９０度となるような光学素子を、前記可干渉光源から
前記スケールに照射される光ビームの主軸上に設けたこ
とを特徴とする、請求項４４に記載の光学式エンコーダ
ー。54. An angle formed between the plane of polarization of the light beam emitted from the coherent light source and the plane of polarization of the light beam traveling from the light source to the light source via the pattern surface of the scale. 45. The optical device according to claim 44, wherein an optical element having an angle of about 90 degrees near an exit window of the light source is provided on a main axis of a light beam emitted from the coherent light source to the scale. Optical encoder.
ことを特徴とする、請求項５４に記載の光学式エンコー
ダー。55. The optical encoder according to claim 54, wherein the optical element is a quarter wave plate.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000233351A JP4981203B2 (en) | 2000-08-01 | 2000-08-01 | Optical encoder |
| US09/850,499 US6713756B2 (en) | 2000-05-09 | 2001-05-07 | Optical encoder and optical rotary encoder |
| EP01111062A EP1154242A3 (en) | 2000-05-09 | 2001-05-08 | Optical encoder |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000233351A JP4981203B2 (en) | 2000-08-01 | 2000-08-01 | Optical encoder |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002048602A true JP2002048602A (en) | 2002-02-15 |
| JP2002048602A5 JP2002048602A5 (en) | 2007-09-13 |
| JP4981203B2 JP4981203B2 (en) | 2012-07-18 |
Family
ID=18725881
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000233351A Expired - Lifetime JP4981203B2 (en) | 2000-05-09 | 2000-08-01 | Optical encoder |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4981203B2 (en) |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004085529A (en) * | 2002-06-25 | 2004-03-18 | Matsushita Electric Works Ltd | Laser distance-measuring equipment and method therefor |
| US6940603B2 (en) | 2001-10-23 | 2005-09-06 | Olympus Corporation | Optical encoder |
| US7057160B2 (en) | 2003-02-07 | 2006-06-06 | Olympus Corporation | Optical encoder and output adjustment for the same |
| US7132647B2 (en) * | 2004-03-17 | 2006-11-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical encoder |
| WO2008044428A1 (en) * | 2006-10-10 | 2008-04-17 | Hamamatsu Photonics K.K. | Encoder and photodetector for encoder |
| US7544925B2 (en) | 2006-10-10 | 2009-06-09 | Hamamatsu Photonics K.K. | Encoder including rotating member, light source device and photodetecting device including a scale having photodetecting elements arranged thereon |
| JP2009182028A (en) * | 2008-01-29 | 2009-08-13 | Nikon Corp | Light-receiving/-emitting unit and optical encoder |
| JP2009542178A (en) * | 2006-06-19 | 2009-11-26 | ジーエスアイ・グループ・コーポレーション | Optical position transducer system and method using reflected illumination |
| US8044340B2 (en) | 2005-10-13 | 2011-10-25 | Hamamatsu Photonics K.K. | Encoder and light receiving device for encoder |
| JP2012500981A (en) * | 2008-08-28 | 2012-01-12 | ドクトル・ヨハネス・ハイデンハイン・ゲーエムベーハー | Optical position measuring device |
| JP2013535695A (en) * | 2010-08-19 | 2013-09-12 | エレスタ・リレイズ・ゲーエムベーハー | Position measuring device and method for determining absolute position |
| EP2525195A3 (en) * | 2011-05-18 | 2014-10-15 | Dr. Johannes Heidenhain GmbH | Optical positioning device |
| JP2015224908A (en) * | 2014-05-27 | 2015-12-14 | 株式会社ミツトヨ | Scale and optical encoder |
| DE102017008368A1 (en) | 2016-09-06 | 2018-03-08 | Taiyo Yuden Co., Ltd. | Displacement measuring apparatus and method for measuring an offset |
| JP2018091769A (en) * | 2016-12-06 | 2018-06-14 | Dmg森精機株式会社 | Displacement detector |
| CN108731710A (en) * | 2018-07-11 | 2018-11-02 | 上海市雷智电机有限公司 | A kind of encoder |
| KR20190137774A (en) * | 2017-01-17 | 2019-12-11 | 유니피 리미티드 | Optical input device |
-
2000
- 2000-08-01 JP JP2000233351A patent/JP4981203B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6940603B2 (en) | 2001-10-23 | 2005-09-06 | Olympus Corporation | Optical encoder |
| JP2004085529A (en) * | 2002-06-25 | 2004-03-18 | Matsushita Electric Works Ltd | Laser distance-measuring equipment and method therefor |
| US7057160B2 (en) | 2003-02-07 | 2006-06-06 | Olympus Corporation | Optical encoder and output adjustment for the same |
| US7132647B2 (en) * | 2004-03-17 | 2006-11-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical encoder |
| US7326919B2 (en) | 2004-03-17 | 2008-02-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical encoder |
| US8044340B2 (en) | 2005-10-13 | 2011-10-25 | Hamamatsu Photonics K.K. | Encoder and light receiving device for encoder |
| JP2009542178A (en) * | 2006-06-19 | 2009-11-26 | ジーエスアイ・グループ・コーポレーション | Optical position transducer system and method using reflected illumination |
| WO2008044428A1 (en) * | 2006-10-10 | 2008-04-17 | Hamamatsu Photonics K.K. | Encoder and photodetector for encoder |
| US7544925B2 (en) | 2006-10-10 | 2009-06-09 | Hamamatsu Photonics K.K. | Encoder including rotating member, light source device and photodetecting device including a scale having photodetecting elements arranged thereon |
| JP2008096205A (en) * | 2006-10-10 | 2008-04-24 | Hamamatsu Photonics Kk | Encoder and light receiver for encoder |
| JP2009182028A (en) * | 2008-01-29 | 2009-08-13 | Nikon Corp | Light-receiving/-emitting unit and optical encoder |
| US8817272B2 (en) | 2008-08-28 | 2014-08-26 | Dr. Johnannes Heidenhein GmbH | Optical position-measuring device |
| JP2012500981A (en) * | 2008-08-28 | 2012-01-12 | ドクトル・ヨハネス・ハイデンハイン・ゲーエムベーハー | Optical position measuring device |
| JP2013535695A (en) * | 2010-08-19 | 2013-09-12 | エレスタ・リレイズ・ゲーエムベーハー | Position measuring device and method for determining absolute position |
| JP2013539019A (en) * | 2010-08-19 | 2013-10-17 | エレスタ・リレイズ・ゲーエムベーハー | Position measuring device |
| EP2525195A3 (en) * | 2011-05-18 | 2014-10-15 | Dr. Johannes Heidenhain GmbH | Optical positioning device |
| US8890057B2 (en) | 2011-05-18 | 2014-11-18 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Optical position-measuring device |
| JP2015224908A (en) * | 2014-05-27 | 2015-12-14 | 株式会社ミツトヨ | Scale and optical encoder |
| DE102017008368A1 (en) | 2016-09-06 | 2018-03-08 | Taiyo Yuden Co., Ltd. | Displacement measuring apparatus and method for measuring an offset |
| JP2018091769A (en) * | 2016-12-06 | 2018-06-14 | Dmg森精機株式会社 | Displacement detector |
| KR20190137774A (en) * | 2017-01-17 | 2019-12-11 | 유니피 리미티드 | Optical input device |
| KR102445734B1 (en) * | 2017-01-17 | 2022-09-20 | 유니피 리미티드 | optical input device |
| CN108731710A (en) * | 2018-07-11 | 2018-11-02 | 上海市雷智电机有限公司 | A kind of encoder |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4981203B2 (en) | 2012-07-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4021382B2 (en) | Optical encoder, method of manufacturing the same, and optical lens module | |
| US6713756B2 (en) | Optical encoder and optical rotary encoder | |
| JP4981203B2 (en) | Optical encoder | |
| JP3530573B2 (en) | Optical displacement sensor | |
| JP3478567B2 (en) | Rotation information detection device | |
| TWI507760B (en) | Displacement detecting device | |
| RU2471289C1 (en) | Optical encoder | |
| US7193204B2 (en) | Multi-track optical encoder employing beam divider | |
| US7480060B2 (en) | Interferometric optical position encoder employing spatial filtering of diffraction orders for improved accuracy | |
| JPH02285214A (en) | Length measuring machine and scale member used for the same | |
| JP2003227735A (en) | Optical encoder and its sensor head | |
| JP2007078690A (en) | Reflective optical encoder | |
| JP4812189B2 (en) | Optical detector | |
| JP2007315919A (en) | Encoder | |
| JP4020713B2 (en) | Optical encoder | |
| US7705289B2 (en) | Scanning unit for an optical position-measuring device | |
| JPH08327401A (en) | Displacement-information detection apparatus, drive control device and scale for detection of displacement information | |
| JP2001343256A (en) | Optical encoder | |
| JP2003279383A (en) | Optical encoder | |
| JP3544576B2 (en) | Optical encoder | |
| JP2002139353A (en) | Optical rotary encoder | |
| JP3808192B2 (en) | Movement amount measuring apparatus and movement amount measuring method | |
| JP3639377B2 (en) | Optical displacement sensor | |
| WO2016143694A1 (en) | Reflection-type encoder | |
| JP3490128B2 (en) | Photoelectric encoder |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070730 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070730 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110208 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110411 |
|
| 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: 20120417 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120420 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150427 Year of fee payment: 3 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 4981203 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |