JP2002048602A

JP2002048602A - 光学式エンコーダー

Info

Publication number: JP2002048602A
Application number: JP2000233351A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Ito; 毅伊藤; Eiji Yamamoto; 英二山本; Jun Hane; 潤羽根
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2000-08-01
Filing date: 2000-08-01
Publication date: 2002-02-15
Anticipated expiration: 2020-08-01
Also published as: JP4981203B2

Abstract

(57)【要約】【課題】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。【解決手段】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とを備えており、これらは一定の間
隔を置いて互いに平行に配置されている。可動スケール
１０４は、光学的に透明な基板１１０の表面に形成され
た、移動検出用の光学パターン１１２と、基準位置検出
用の光学パターン１１４とを備えている。エンコーダー
ヘッド１０２は、可干渉光源１２２と、移動検出用の光
検出器１２４と、基準位置検出用の光検出器１２６とを
備えている。可干渉光源１２２は例えば単体の面発光レ
ーザーであり、例えば、光検出器１２４と光検出器１２
６が形成された半導体基板１２０に、接着等の手段によ
って固定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図１６】図１５に示される可動スケールの平面図であ
る。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【符号の説明】

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

───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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
式エンコーダー。
【請求項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請求項１に記載
の光学式エンコーダー。
【請求項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請求項２に記
載の光学式エンコーダー。
【請求項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請
求項２に記載の光学式エンコーダー。
【請求項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。
【請求項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請求項５に記載の
光学式エンコーダー。
【請求項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。
【請求項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請求項７
に記載の光学式エンコーダー。
【請求項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
請求項７に記載の光学式エンコーダー。
【請求項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請求項９に記載の光学式
エンコーダー。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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エンコーダー。
【請求項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請求項１７に記載の光学式エンコ
ーダー。
【請求項１９】上記光学式エンコーダーは反射型であ
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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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請求項２３に記載の光学
式エンコーダー。
【請求項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
徴とする光学式エンコーダー。
【請求項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。
【請求項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、請求項２６に記載の光学式エン
コーダー。
【請求項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、請
求項２７に記載の光学式エンコーダー。
【請求項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請求項２６または請
求項２７に記載の光学式エンコーダー。
【請求項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請求項２６または請求項２７に記載
の光学式エンコーダー。
【請求項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、請求項２９または請求項３０に記載の光学式エンコ
ーダー。
【請求項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。
【請求項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請求項３２に記載の光学式エンコ
ーダー。
【請求項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。
【請求項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請求項３４に記載の
光学式エンコーダー。
【請求項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、請求項３３に
記載の光学式エンコーダー。
【請求項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、請求
項３６に記載の光学式エンコーダー。
【請求項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請求項２９または請求項３０に記載
の光学式エンコーダー。
【請求項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
ことを特徴とする請求項２９または請求項３０に記載の
光学式エンコーダー。
【請求項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、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。
【請求項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、請求項２７に記載の光学
式エンコーダー。
【請求項４２】前記光学素子が、１/４波長板である
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。
【請求項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。
【請求項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、請求項４３に記載の光学式
エンコーダー。
【請求項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。
【請求項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、請求項４４に記載の光学式エンコーダー。
【請求項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、請求項４４に記載の光学式
エンコーダー。
【請求項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請求項４７に記載の光学式エンコ
ーダー。
【請求項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、請求項４７に記載の
光学式エンコーダー。
【請求項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。
【請求項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請求項５
０に記載の光学式エンコーダー。
【請求項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、請求項４８に記
載の光学式エンコーダー。
【請求項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、請求
項５２に記載の光学式エンコーダー。
【請求項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、請求項４４に記載の光学式エンコーダ
ー。
【請求項５５】前記光学素子が、１/４波長板である
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。