JP2002372439A - 光学式エンコーダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は容易に且つ安価に製造可能な光学式エ
ンコーダを提供する。 【解決手段】本発明の一態様によると、単一の可干渉光
源と、前記可干渉光源から出射された光ビームを横切る
ように移動し且つ、前記光ビームが照射される所定周期
の光学パターンが形成されたスケールと、前記可干渉光
源から前記スケールの光学パターンを経由し回折干渉パ
ターンを形成する光ビームを受光し、前記スケールの移
動量を検出する複数の受光エリアを有する第１の光検出
器と、前記可干渉光源から前記スケールの光学パターン
を経由し回折干渉パターンを形成する光ビームを受光
し、前記スケールの基準点または絶対位置を検出する第
２の光検出器とを具備する光学式エンコーダにおいて、
前記第２の光検出器を少なくとも前記可干渉光源と前記
第１の光検出器との間に配置したことを特徴とする光学
式エンコーダが提供される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光学式エンコーダに
係り、特に、精密メカニズムの変位量を検出する光学式
エンコーダに関する。

【０００２】

【従来の技術】特開２０００−２０５８１９号報には、
図９にその構成を示すような光学式エンコーダが開示さ
れている。

【０００３】すなわち、この光学式エンコーダは、可干
渉光源１００である半導体レーザ（または面発光レー
ザ）から出射したレーザビームを回折パターンを生成す
る所定周期の光学パターン（図では透過型または反射型
の回折格子）が形成されたスケール１０２，１０２′に
照射し、これにより生成される回折パターンの特定部分
が光検出器１０４の何れかにより検出されるように構成
されている。

【０００４】ここで、可干渉光源１００と光検出器１０
４がスケール１０２に対して同じ側に配置される場合に
は、可干渉光源１００である半導体レーザ（または面発
光レーザ）は、該可干渉光源１００から出射した光ビー
ムの主軸１０６，１０８が、スケール１０２面の垂線に
対して角度φだけ傾斜するように傾斜台１１０上に配置
される。

【０００５】次に、この光学式エンコーダによるセンシ
ング動作を説明する。

【０００６】今、各構成パラメータを以下のように定義
する。

【０００７】Ｚ１：可干渉光源１００からスケール１０
２上の光学パターンを形成した面に至る距離を光ビーム
の主軸上で測った長さＺ２：スケール１０２上の光学パ
ターン（光変調領域）を形成した面から光検出器１０４
の受光面に至る距離を光ビームの主軸上で測った長さＰ
ｓ：スケール１０２上の光変調領域における光学パター
ンのピッチＰｄｉｒ：光検出器１０４の受光面上の回折
パターンのピッチΘｘ：スケール１０２上の回折格子の
ピヅチ方向に対する可干渉光源１００からの光ビームの
拡がり角Θｙ：上記Θｘに対して垂直方向の可干渉光源
１００からの光ビームの拡がり角但し、光ビームの拡が
り角は、光ビーム強度がピークとなる方向に対して１／
２となる一対の境界線１１２，１１２′のなす角を示
す。

【０００８】なお、ここで、「スケール上の光変調領域
における光学パターンのピッチ」とは、スケール上に形
成された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。

【０００９】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。

【００１０】光の回折理論によると、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
ときには、スケール１０２の回折パターンと略相似な強
度パターン１１４，１１６が光検出器１０４の受光領域
（面）上に生成される。

【００１１】 （１／Ｚ１）＋（１／Ｚ２）＝（λ／ｎＰｓ^２） …（１） ここで、λは可干渉光源１００の波長、ｎは整数であ
る。

【００１２】このときには、光検出器１０４の受光面上
の回折パターンのピッチＰｄｉｒは他の構成パラメータ
を用いて以下のように表すことができる。

【００１３】 Ｐｄｉｒ＝Ｐｓ（Ｚ１＋Ｚ２）／Ｚ１ …（２） 上記可干渉光源１００に対して上記スケール１０２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
た状態で回折パターンの強度分布がスケール１０２の変
位する方向に移動する。

【００１４】従って、光検出器１０４の受光領域の空間
周期Ｐ２をＰｄｉｒと同じ値に設定すれば、スケール１
０２がピッチ方向にＰｓだけ移動するごとに光検出器１
０４から周期的な強度を有する振幅曲線（強度パターン
１１４，１１６）が得られるので、スケール１０２のピ
ッチ方向の変位量を検出することができる。

【００１５】ここで、振幅曲線（強度パターン１１４，
１１６）は、光軸を特定方向に傾斜させた反射型の構成
において、スケールと可干渉光源及び光検出器のギャッ
プ距離が変化した場合の受光面上の光の振幅曲線を示し
ており、このような構成では、ギャップ距離が変化して
も、光の振幅曲線の位相（またはピーク位置）が変化し
ないことを示している。

【００１６】なお、上記の説明は可干渉光源１００から
スケール１０２に至る光ビームが一定の拡がり角を持つ
場合（以下これを「拡がりビームの場合」と記す）を想
定して記載したが、可干渉光源１００からの出射ビーム
がレンズ（図示せず）により平行光にコリメートされて
スケール１０２に照射される場合（以下これを「平行ビ
ームの場合」と記す）は、上記（１）式および（２）式
において、Ｚ１→∞として考えればよい。

【００１７】この場合、上記（２）式は、 Ｐｄｉｒ＝Ｐｓ …（２）′ になる。

【００１８】さらに、実用においては、光検出器１０４
の空間周期Ｐｄｉｒの受光素子群をＰｄｉｒ／４の間隔
でずらせて、交互に配置した４群の受光素子群を形成
し、これら各群の受光素子からの出力をそれぞれ、Ｖａ
^＋，Ｖｂ^＋，Ｖａ⁻，Ｖｂ⁻とし、Ｖａ^＋−Ｖａ⁻，Ｖ
ｂ^＋−Ｖｂ⁻をエンコーダのいわゆるＡ相（正弦波）
｛Ｂ相（余弦波）出力として利用する。

【００１９】スケール１０２と可干渉光源１００の相対
的な変位ｘは、例えば、Ａ相、Ｂ相の信号によりリサー
ジュ図形をプロットし、このリサージュ図形のプロット
点が１回転するとスケール１０２上の周期的な反射又は
透過率の光学パターンの１ピッチ分の移動として検出さ
れ、さらに、リサージュ図形のプロット点の位相角によ
り、上記周期的光学パターンの１ピッチより細かな変位
を検出することができる。

【００２０】また、上記公報に開示された光学式エンコ
ーダでは、Ｖａ^＋，Ｖｂ^＋，Ｖａ⁻，Ｖｂ⁻の各出力の
演算和をとることにより、レーザビームの強度をモニタ
することができるため、環境変化や経時変化などによる
レーザビームの強度変化を一定にするようにフィードバ
ックしたり、あるいは、Ａ相、Ｂ相出力信号とＶａ^＋，
Ｖｂ^＋，Ｖａ⁻，Ｖｂ⁻の各出力の演算和の信号との演
算により、環境変化や経時変化などによるレーザビーム
の強度変化の影響をある程度、補正することが可能であ
る。

【００２１】従って、このような光学式エンコーダにお
いては、スケールとヘッドとのギャップ変動の影響を殆
ど受けないで、スケールのＸ方向の相対変位を正確に検
出できる。

【００２２】しかしながら、上記構成の光学式エンコー
ダでは、そのエンコーダ出力はいわゆるＡ相、Ｂ相が得
られるのみであるため、相対的な変位量の検出は可能で
あるが、絶対的な位置検出ができない。

【００２３】そこで、上記公報では、更に、図１０に示
すような構成の光学式エンコーダを開示している。

【００２４】すなわち、この光学式エンコーダでは、ス
ケール１０２上の回折格子トラック（光学パターン１１
８）のピッチ方向と平行して、第２のトラックが形成さ
れており、そこに、基準点（基準位置）検出用のパター
ン１２０を配している。

【００２５】そして、各トラックのパターン１１８，１
２０に対して、傾斜台１１０上に配置された可干渉光源
１００としての面発光レーザのビーム出射窓１２２，１
２４から光ビームが照射され、その反射または回折パタ
ーンが光検出器１０４，１０４′にて検出されるように
構成されしている。

【００２６】ここで、回折格子トラック（光学パターン
１１８）による反射光１２６は、受光素子アレイ群とし
て構成された光検出器１０４により検出され、上述と同
様にＡ相、Ｂ相の信号が出力される。

【００２７】一方、基準点検出用のパターン１２０によ
る反射光１２８は、光強度検出用の受光素子として構成
された光検出器１０４′により検出される。

【００２８】このような構成によれば、例えば、基準点
検出用のパターン１２０で示した領域が周辺部より反射
率が大きい場合には、ビーム出射窓からの光ビームがそ
の基準点検出用のパターン１２０に照射されたときだ
け、光検出器１０４′の出力が所定値を上回るために、
基準点を検出することができる。

【００２９】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、図１０
に示したような構成の光学式エンコーダでは、スケール
パターンの異なる複数のトラックにそれぞれのレーザビ
ームを照射する構成により、基準点検出や、絶対位置の
検出が可能になる。

【００３０】しかしながら、本構成では２個の可干渉光
源が必要とすること、更には、光学パターン１１８によ
る反射光１２６が所定位置の光検出器１０４に入射する
ようにし、且つ、基準点検出用のパターン１２０による
反射光１２８が所定位置の光検出器１０４′に入射する
ように面発光レーザのビーム出射窓１２２，１２４と光
検出器１０４，１０４′の位置関係を精密に組み立てる
必要がある。

【００３１】従って、図１０に示したような構成の光学
式エンコーダでは、安価に製造することができないとい
う問題があった。

【００３２】すなわち、上述したような従来の技術で
は、変位検出用の光源とスケールパターンと受光素子
と、基準点検出用の光源とスケールパターンと受光索子
を別々に備えていたため、光源が２つ必要であると共
に、変位検出系のアライメントと基準点検出用のアライ
メントの両方をとる必要があり、精密さが要求される、
という不都合点があった。

【００３３】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
で、単一光源からの光束で、スケール上に形成された位
置変位検出用のパターンと原点検出用のパターンを両方
同時に照射可能にして、光源の数を１つにしたことによ
り、例えば、１個の可干渉光源だけを用いて組み立てる
ので、可干渉光源間の精密な位置出しを必要とせず、従
って、容易に且つ安価に製造することの可能な光学式エ
ンコーダを提供することを目的とする。

【００３４】

【課題を解決するための手段】本発明によると、上記課
題を解決するために、（１） 単一の可干渉光源と、前
記可干渉光源から出射された光ビームを横切るように移
動し且つ、前記光ビームが照射される所定周期の光学パ
ターンが形成されたスケールと、前記可干渉光源から前
記スケールの光学パターンを経由し回折干渉パターンを
形成する光ビームを受光し、前記スケールの移動量を検
出する複数の受光エリアを有する第１の光検出器と、前
記可干渉光源から前記スケールの光学パターンを経由し
回折干渉パターンを形成する光ビームを受光し、前記ス
ケールの基準点又は絶対位置を検出する第２の光検出器
とを具備する光学式エンコーダにおいて、前記第２の光
検出器を少なくとも前記可干渉光源と前記第１の光検出
器との間に配置したことを特徴とする光学式エンコーダ
が提供される。

【００３５】また、本発明によると、上記課題を解決す
るために、（２） 前記可干渉光源は、前記第１の光検
出器および第２の光検出器に対して傾斜して配置されて
いることを特徴とする（１）に記載の光学式エンコーダ
が提供される。

【００３６】また、本発明によると、上記課題を解決す
るために、（３） 前記第２の光検出器を挟み少なくと
も両側に隣接して一対の第３の光検出器が配置されてい
ることを特徴とする（１）または（２）に記載の光学式
エンコーダが提供される。

【００３７】また、本発明によると、上記課題を解決す
るために、（４） 前記第２の光検出器および第３の光
検出器は、前記第１の光検出器を挟み両側に配置されて
いることを特徴とする（３）に記載の光学式エンコーダ
提供される。

【００３８】また、本発明によると、上記課題を解決す
るために、（５） 単一の可干渉光源と、前記可干渉光
源から出射された光ビームを横切るように移動し且つ、
前記光ビームが照射される所定周期の光学パターンが形
成されたスケールと、前記可干渉光源から前記スケール
の光学パターンを経由し回折干渉パターンを形成する光
ビームを受光し、前記スケールの移動量を検出する複数
の受光エリアを有する第１の光検出器と、前記可干渉光
源から前記スケールの光学パターンを経由し回折干渉パ
ターンを形成する光ビームを受光し、前記スケールの基
準点又は絶対位置を検出する、前記スケールの移動方向
と平行に互いに隣接した複数の受光エリアが設けられた
第２の光検出器とを具備する光学式エンコーダにおい
て、前記第２の光検出器を少なくとも前記可干渉光源と
前記第１の光検出器との間に配置したことを特徴とする
光学式エンコーダが提供される。

【００３９】また、本発明によると、上記課題を解決す
るために、（６） 前記可干渉光源は、前記第１の光検
出器および第２の光検出器に対して傾斜して配置されて
いることを特徴とする（５）に記載の光学式エンコーダ
が提供される。

【００４０】また、本発明によると、上記課題を解決す
るために、（７） 前記第２の光検出器は、前記第１の
光検出器を挟み両側に一対として配置されていることを
特徴とする（５）または（６）に記載の光学式エンコー
ダが提供される。

【００４１】また、本発明によると、上記課題を解決す
るために、（８） スケールの相対位置変位と基準位置
を検出可能な光学式エンコーダであり、単一光源と、相
対位置変位の検出に供される第１のパターンと、基準位
置検出に供される第２のパターンが形成された可動スケ
ールと、上記単一光源から上記可動スケールの上記第１
のパターンを経由した光を受光する、相対位置の検出に
供される第１の光検出器と、上記単一光源から上記可動
スケールの上記第２のパターンを経由した光を受光す
る、基準位置検出に供される第２の光検出器とを有し、
上記可動スケールが基準位置を検出する位置において、
上記単一光源からの単一光束によって、上記第１のパタ
ーンと上記第２のパターンの両方が照射されるように構
成されていることを特徴とする光学式エンコーダが提供
される。

【００４２】また、本発明によると、上記課題を解決す
るために、（９） 上記可動スケールを経由した、上記
単一光源からの光束は、略全て上記第１の光検出器と上
記第２の光検出器を含む検出器群で受光され、この検出
器群からの出力の総和に基づいて、上記単一光源の出力
が制御されるように構成したことを特徴とする（８）に
記載の光学式エンコーダが提供される。

【００４３】また、本発明によると、上記課題を解決す
るために、（１０） 光源と、所定のパターンが形成さ
れた可動スケールと、上記光源から上記可動スケールを
経由した光の同一光束中の、互いに異なる部分を受光す
る複数の検出器と、上記複数の検出器からの各出力差に
基づいて、上記可動スケールの傾きを検出する手段と、
を有することを特徴とする光学式エンコーダが提供され
る。

【００４４】また、本発明によると、上記課題を解決す
るために、（１１） 上記第２の光検出器は、独立して
光を検出可能な複数の光検出器を有し、上記可動スケー
ルの移動に伴う、上記複数の光検出器からの各出力差の
変化に基づいて、基準位置を検出するように構成されて
いることを特徴とする（８）に記載の光学式エンコーダ
が提供される。

【００４５】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態について説明する。

【００４６】［第１の実施の形態］図１は、本発明の第
１の実施の形態に係わる光学式エンコーダの構成を示す
分解斜視図である。

【００４７】すなわち、本第１の実施の形態に係わる光
学式エンコーダは、可干渉光源１と、上記可干渉光源１
から出射された光ビーム５を横切るように移動し、且
つ、上記光ビーム５を照射する所定周期の光学パターン
を形成したスケール２１と、上記可干渉光源１から上記
スケール２１の光学パターンを経由し回折干渉パターン
を形成する光ビーム５を受光し、スケール２１の移動量
を検出する複数の受光エリアを有する第１の光検出器３
と、上記可干渉光源１と上記第１の光検出器３との間に
配置され、上記可干渉光源１から上記スケール２１の光
学パターンを経由し回折干渉パターンを形成する光ビー
ム５を受光し、スケール２１の基準点または絶対位置を
検出する第２の光検出器４１とから構成されている。

【００４８】ここで、第１の光検出器３および第２の光
検出器４１は基板１０上に実装されている。

【００４９】また、可干渉光源１から出射された光ビー
ム５が、スケール２１上に形成された光学パターンによ
り反射し、第１の光検出器３および第２の光検出器４１
の受光エリア面に回折干渉パターンを形成するように、
可干渉光源１から出射した光ビーム５の主軸が、スケー
ル２１面の垂線に対して所定角度だけ傾斜するように、
可干渉光源１を傾斜台１１に実装している。

【００５０】このような構成において、上記第１の可干
渉光源１から出射された光ビーム５は、上記スケール２
１上に拡がり領域７を持って照射され、スケール２１上
に形成された光学パターンにより回折し、第１の光検出
器３および第２の光検出器４１上に、拡がり領域８を持
って回折干渉パターンが照射される。

【００５１】ここで、第１の光検出器３は、複数の受光
エリアを有しており、上記形成された回折干渉パターン
を検出し、従来技術において説明したようにして、スケ
ール２１の移動量を検出する。

【００５２】また、上記スケール２１の光学パターン
は、当該スケール２１が初期位置等の基準位置に移動し
たときに、上記可干渉光源１から出射された光ビーム５
の拡がり領域７が照射される位置に、基準点検出のため
の、上記所定周期とは異なる集光回折パターン形成部２
２を備えている。

【００５３】そして、そのような基準位置にスケール２
１が移動したときには、この集光回折格子パターン形成
部２２により回折した光ビーム５は集光境界曲線６を持
って集光されて、第２の光検出器４１に集光領域９とし
て照射され、回折干渉パターンを形成することになる。

【００５４】第２の光検出器４１は、この回折干渉パタ
ーンを検出して、スケール２１の基準点または絶対位置
を検出する。

【００５５】このような図１に基づく光学式エンコーダ
では、単一光源からの同一光束によって２つのパターン
が同時に照射されるので、アライソメントが簡単であ
る。

【００５６】以上に説明したような光学式エンコーダの
構成とすることにより、スケール２１の移動量検出と、
スケール２１の基準位置もしくは絶対位置検出を１個の
可干渉光源１の使用だけで可能となる。

【００５７】従って、複数の可干渉光源を用いた構成の
光学式エンコーダと比較して、可干渉光源間の位置出し
や公差などを考慮することなく、可干渉光源と光検出器
を実装できるので、製造が容易となり安価に作製できる
ようになる。

【００５８】［第２の実施の形態］次に、本発明の第２
の実施の形態を説明する。

【００５９】本第２の実施の形態に係わる光学式エンコ
ーダは、図２に示すように、第３の光検出器４２の受光
エリア４２Ａ，４２Ｂをスケール２１の移動方向と平行
方向に上記第２の光検出器４１を挟んで両側に隣接して
配置されるよう構成したものである。

【００６０】そして、図３に示すように、上記第１の光
検出器３、第２の光検出器４１および第３の光検出器４
２により検出された光ビーム５の入射強度の合計に基づ
いて、上記可干渉光源１から出射される光ビーム５の強
度を、光ビーム強度制御手段４３により制御する。

【００６１】すなわち、この光ビーム強度制御手段４３
は、光ビーム５の強度によって、上記可干渉光源１から
上記第１の光検出器３、第２の光検出器４１および第３
の光検出器４２への合計入射強度が一定となるように、
上記可干渉光源１に印加する電圧もしくは電流値を制御
する。

【００６２】すなわち、可干渉光源１からの光ビーム５
の強度は、周辺温度や自己発熱によって変動する。

【００６３】また、可干渉光源１とスケール２１間の距
離が変動すると第１の光検出器３から第３の光検出器４
２に入射する光ビーム５の強度が変動する。

【００６４】そこで、本第２の実施の形態では、第１の
光検出器３から第３の光検出器４２に入射する光ビーム
５の強度を検出し、可干渉光源１の出射強度を制御する
ことにより、入射ビームの強度の変動を防止することが
できる。

【００６５】このように構成しても、上記第１の実施の
形態と同様の効果を奏することができる。

【００６６】すなわち、図２に基づく光学式エンコーダ
では、光検出器のある平面において、光束で照射される
領域には全て何らかの光検出器があり、この光検出器の
出力の合計を利用して、光源強度が制御されると共に、
全光束を受光して強度をモニタするので、アライメント
の差による強度測定感度のばらつきが無くなる。

【００６７】［第３の実施の形態］次に、本発明の第３
の実施の形態を説明する。

【００６８】本第３の実施の形態に係わる光学式エンコ
ーダは、図４に示すように、第２の光検出器４１および
第３の光検出器４２の受光エリア４２Ａ，４２Ｂが上記
第１の光検出器３を挟んで両側に隣接して配置されるよ
う構成したものである。

【００６９】そして、上記第２の実施の形態と同様に、
上記光ビーム強度制御手段４３が上記第１の光検出器３
から第３の光検出器４２のすべての受光エリアにより検
出された光ビームの強度の合計に基づいて、上記可干渉
光源１から出射される光ビーム５の強度を制御する。

【００７０】また、図５に示すように、スケール調整信
号手段４４を設け、上記第３の光検出器４２の複数の受
光エリア間の光入射強度の差分を取り、スケール２１の
傾き調整信号を出力する。

【００７１】このスケール調整信号手段４４から出力さ
れる傾き調整信号をモニタすることにより、上記スケー
ル２１の傾き調整が可能となる。

【００７２】すなわち、スケール２１、可干渉光源１お
よび第１乃至第３の光検出器３，４１，４２の組み込み
作業が容易となる。

【００７３】また、スケール２１の傾きがないので、安
定した信号が得られる。

【００７４】このように構成しても、上記第１の実施の
形態と同様の効果を奏することができる。

【００７５】すなわち、図４に基づく光学式エンコーダ
では、第３の光検出器が複数あり、その差分でスケール
の傾きが検出されるので、傾きの自動調整が可能である
と共に、アライメントが簡単である。

【００７６】さらに、図６に示すように、上記スケール
２１の移動方向の互いに異なる一方の端部にそれぞれ集
光回折格子パターン２２，２３を配することにより、ス
ケール２１の基準位置として２つとることが可能とな
る。

【００７７】［第４の実施の形態］次に、本発明の第４
の実施の形態を説明する。

【００７８】本第４の実施の形態に係わる光学式エンコ
ーダは、図７に示すように、第２の光検出器４１を複数
の受光エリア４１Ａ，４１Ｂを有するように構成し、そ
れら受光エリア４１Ａ，４１Ｂを、上記スケール２１の
移動方向と平行に互いに隣接して配置している。

【００７９】ここで、第２の光検出器４１で検出した光
ビームの強度とは、上記受光エリア４１Ａで検出した光
ビームの強度と、受光エリア４１Ｂで検出した光ビーム
の強度との差分であり、基準点は、上記第２の光検出器
４１の受光エリア４１Ａ，４１Ｂの出力の差により検出
される。

【００８０】そして、上記光ビーム強度制御手段４３
は、上記第１の光検出器３と上記第２の光検出器４２に
より検出された光ビームの強度の合計に基づいて、上記
可干渉光源１から出射される光ビーム５の強度を制御す
る。

【００８１】このように構成しても、上記第１の実施の
形態と同様の効果を奏することができる。

【００８２】［第５の実施の形態］次に、本発明の第５
の実施の形態を説明する。

【００８３】本第５の実施の形態に係わる光学式エンコ
ーダは、図８に示すように、第２の光検出器４１の受光
エリア４１Ａ，４１Ｂが上記第１の光検出器３を挟んで
両側に隣接して配置されるように構成したものである。

【００８４】ここで、第４の実施の形態と同様に、第２
の光検出器４１で検出した光ビームの強度とは、上記受
光エリア４１Ａで検出した光ビームの強度と、受光エリ
ア４１Ｂで検出した光ビームの強度との差分であり、基
準点は、上記第２の光検出器４１の受光エリア４１Ａ，
４１Ｂの出力の差により検出される。

【００８５】そして、上記第３の実施の形態と同様に、
上記光ビーム強度制御手段４３が、上記第１の光検出器
３と第２の光検出器４１のすべての受光エリアにより検
出された光ビームの強度の合計に基づいて、上記可干渉
光源１から出射される光ビーム５の強度を制御する。

【００８６】また、図５に示すように、スケール調整信
号手段４４を設け、上記第２の光検出器４１の複数の受
光エリア間の光入射強度の差分を取り、スケール２１の
傾き調整信号を出力する。

【００８７】このスケール調整信号手段４４から出力さ
れる傾き調整信号をモニタすることによって、上記スケ
ール２１の傾き調整が可能となる。

【００８８】すなわち、第３の実施の形態と同様に、ス
ケール２１、可干渉光源１および第１の光検出器３、第
２の光検出器４１の組み込み作業が容易となる。

【００８９】また、スケール２１の傾きがないので、安
定した信号が得られる。

【００９０】このように構成しても、上記第１の実施の
形態と同様の効果を奏することができる。

【００９１】さらに、上記スケール２１の移動方向の互
いに異なる一方の端部にそれぞれ集光回折格子パターン
２２，２３を配することにより、スケール２１の基準位
置として２つとることが可能となる。

【００９２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
単一光源からの光束で、スケール上に形成された位置変
位検出用のパターンと原点検出用のパターンを両方同時
に照射可能にして、光源の数を１つにしたことにより、
例えば、１個の可干渉光源だけを用いて組み立てるの
で、可干渉光源間の精密な位置出しを必要とせず、従っ
て、容易に且つ安価に製造可能な光学式エンコーダを提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係わる光
学式エンコーダの構成を示す分解斜視図である。

【図２】図２は、本発明の第２の実施の形態に係わる光
学式エンコーダの構成を示す分解斜視図である。

【図３】図３は、本発明の第２の実施の形態に係わる光
学式エンコーダに用いる制御回路の構成を示すブロック
図である。

【図４】図４は、本発明の第３の実施の形態に係わる光
学式エンコーダの構成を示す分解斜視図である。

【図５】図５は、本発明の第３の実施の形態に係わる光
学式エンコーダに用いる制御回路の構成を示すブロック
図である。

【図６】図６は、本発明の第３の実施の形態に係わる光
学式エンコーダの変形例の構成を示す分解斜視図であ
る。

【図７】図７は、本発明の第４の実施の形態に係わる光
学式エンコーダの構成を示す分解斜視図である。

【図８】図８は、本発明の第５の実施の形態に係わる光
学式エンコーダの構成を示す分解斜視図である。

【図９】図９は、従来の技術として特開２０００−２０
５８１９号報に開示されている光学式エンコーダの構成
を示す図である。

【図１０】図１０は、従来の技術として特開２０００−
２０５８１９号報に開示されている別の光学式エンコー
ダの構成を示す図である。

【符号の説明】

１…可干渉光源、 ５…光ビーム、 ２１…スケール、 ３…第１の光検出器、 ４１…第２の光検出器、 １０…基板、 １１…傾斜台、 ７，８…拡がり領域、 ２２…集光回折パターン形成部、 ６…集光境界曲線、 ９…集光領域、 ４２…第３の光検出器、 ４２Ａ，４２Ｂ…受光エリア、 ４３…光ビーム強度制御手段、 ４４…スケール調整信号手段、 ２３…集光回折格子パターン、 ４１Ａ，４１Ｂ…受光エリア。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA07 AA09 DD02 FF15 FF18 FF52 GG06 JJ03 JJ05 JJ25 LL42 MM02 NN05 NN17 UU03 UU07 2F103 BA44 CA01 CA03 CA04 CA08 DA01 EB02 EB32

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 単一の可干渉光源と、 前記可干渉光源から出射された光ビームを横切るように
   移動し且つ、前記光ビームが照射される所定周期の光学
   パターンが形成されたスケールと、 前記可干渉光源から前記スケールの光学パターンを経由
   し回折干渉パターンを形成する光ビームを受光し、前記
   スケールの移動量を検出する複数の受光エリアを有する
   第１の光検出器と、 前記可干渉光源から前記スケールの光学パターンを経由
   し回折干渉パターンを形成する光ビームを受光し、前記
   スケールの基準点または絶対位置を検出する第２の光検
   出器とを具備する光学式エンコーダにおいて、 前記第２の光検出器を少なくとも前記可干渉光源と前記
   第１の光検出器との間に配置したことを特徴とする光学
   式エンコーダ。
2. 【請求項２】 前記可干渉光源は、前記第１の光検出器
   および第２の光検出器に対して傾斜して配置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の光学式エンコーダ。
3. 【請求項３】 前記第２の光検出器を挟み少なくとも両
   側に隣接して一対の第３の光検出器が配置されているこ
   とを特徴とする請求項１または２に記載の光学式エンコ
   ーダ。
4. 【請求項４】 前記第２の光検出器および第３の光検出
   器は、前記第１の光検出器を挟み両側に配置されている
   ことを特徴とする請求項３に記載の光学式エンコーダ。
5. 【請求項５】 単一の可干渉光源と、 前記可干渉光源から出射された光ビームを横切るように
   移動し且つ、前記光ビームが照射される所定周期の光学
   パターンが形成されたスケールと、 前記可干渉光源から前記スケールの光学パターンを経由
   し回折干渉パターンを形成する光ビームを受光し、前記
   スケールの移動量を検出する複数の受光エリアを有する
   第１の光検出器と、 前記可干渉光源から前記スケールの光学パターンを経由
   し回折干渉パターンを形成する光ビームを受光し、前記
   スケールの基準点または絶対位置を検出する、前記スケ
   ールの移動方向と平行に互いに隣接した複数の受光エリ
   アが設けられた第２の光検出器とを具備する光学式エン
   コーダにおいて、 前記第２の光検出器を少なくとも前記可干渉光源と前記
   第１の光検出器との間に配置したことを特徴とする光学
   式エンコーダ。
6. 【請求項６】 前記可干渉光源は、前記第１の光検出器
   および第２の光検出器に対して傾斜して配置されている
   ことを特徴とする請求項５に記載の光学式エンコーダ。
7. 【請求項７】 前記第２の光検出器は、前記第１の光検
   出器を挟み両側に一対として配置されていることを特徴
   とする請求項５または６に記載の光学式エンコーダ。
8. 【請求項８】 スケールの相対位置変位と基準位置を検
   出可能な光学式エンコーダであり、 単一光源と、 相対位置変位の検出に供される第１のパターンと、基準
   位置検出に供される第２のパターンが形成された可動ス
   ケールと、 上記単一光源から上記可動スケールの上記第１のパター
   ンを経由した光を受光する、相対位置の検出に供される
   第１の光検出器と、 上記単一光源から上記可動スケールの上記第２のパター
   ンを経由した光を受光する、基準位置検出に供される第
   ２の光検出器とを有し、 上記可動スケールが基準位置を検出する位置において、
   上記単一光源からの単一光束によって、上記第１のパタ
   ーンと上記第２のパターンの両方が照射されるように構
   成されていることを特徴とする光学式エンコーダ。
9. 【請求項９】 上記可動スケールを経由した、上記単一
   光源からの光束は、略全て上記第１の光検出器と上記第
   ２の光検出器を含む検出器群で受光され、この検出器群
   からの出力の総和に基づいて、上記単一光源の出力が制
   御されるように構成したことを特徴とする請求項８に記
   載の光学式エンコーダ。
10. 【請求項１０】 光源と、 所定のパターンが形成された可動スケールと、 上記光源から上記可動スケールを経由した光の同一光束
    中の、互いに異なる部分を受光する複数の検出器と、 上記複数の検出器からの各出力差に基づいて、上記可動
    スケールの傾きを検出する手段と、 を有することを特徴とする光学式エンコーダ。
11. 【請求項１１】 上記第２の光検出器は、 独立して光を検出可能な複数の光検出器を有し、 上記可動スケールの移動に伴う、上記複数の光検出器か
    らの各出力差の変化に基づいて、基準位置を検出するよ
    うに構成されていることを特徴とする請求項８に記載の
    光学式エンコーダ。