JP2018096807A

JP2018096807A - Photoelectric encoder

Info

Publication number: JP2018096807A
Application number: JP2016240964A
Authority: JP
Inventors: 彰秀木村; Akihide Kimura
Original assignee: Mitutoyo Corp; Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Current assignee: Mitutoyo Corp; Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Priority date: 2016-12-13
Filing date: 2016-12-13
Publication date: 2018-06-21
Anticipated expiration: 2036-12-13
Also published as: JP6838954B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photoelectric encoder with which it is possible to suppress the effect of unnecessary diffracted light from the interference fringe of ±s'th-order diffracted light while suppressing an increase in device size.SOLUTION: The photoelectric encoder comprises: a light source for emitting light; a main scale on which light from the light source is incident, and in which a plurality of lattices are formed along an axis that intersects the optical axis of the light from the light source; an index grating on which diffracted light from the main scale is incident, and in which a plurality of lattices having the center axis in the lengthwise direction of the lattices of the main scale are formed, each being symmetrically inclined to the center axis in a plane perpendicular to the optical axis of the diffracted light; and a light-receiving element for receiving the diffracted light having passed through the index grating.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本件は、光電式エンコーダに関する。 This case relates to a photoelectric encoder.

スケールからの＋ｓ次回折光および−ｓ次回折光の光路を検出器内部のインデックス格子によって収束し、干渉信号を生成するエンコーダが開示されている。このようなエンコーダにおいて、±ｓ次回折光に対して±ｓ次回折光以外の不要回折光が空間的に混入すると、干渉縞のプロファイルが乱れ、測定誤差が生じる。そこで、検出器中で不要回折光を物理的に遮蔽する技術が開示されている（例えば特許文献１，２）。 An encoder is disclosed in which the optical paths of + s order diffracted light and −s order diffracted light from the scale are converged by an index grating inside the detector to generate an interference signal. In such an encoder, if unnecessary diffracted light other than ± s order diffracted light is spatially mixed with ± s order diffracted light, the profile of interference fringes is disturbed, resulting in measurement errors. Therefore, techniques for physically shielding unwanted diffracted light in the detector are disclosed (for example, Patent Documents 1 and 2).

特開平４−１８４２１８号公報Japanese Patent Laid-Open No. 4-184218 特開２００４−０６９７０２号公報JP 2004-069702 A

しかしながら、この技術では、不要回折光を遮蔽するために、スケールとインデックス格子との間隔を広げて信号回折光と不要回折光とを空間的に分離する必要がある。この場合、スケールとインデックス格子との間隔を広げた分、検出器が大型化するおそれがある。 However, in this technique, in order to shield the unnecessary diffracted light, it is necessary to spatially separate the signal diffracted light and the unnecessary diffracted light by widening the interval between the scale and the index grating. In this case, there is a possibility that the detector becomes larger by increasing the interval between the scale and the index grating.

１つの側面では、本発明は、大型化を抑制しつつ、±ｓ次回折光の干渉縞から不要回折光の影響を抑制することができる光電式エンコーダを提供することを目的とする。 In one aspect, an object of the present invention is to provide a photoelectric encoder that can suppress the influence of unnecessary diffracted light from interference fringes of ± s order diffracted light while suppressing an increase in size.

１つの態様では、本発明に係る光電式エンコーダは、光を出射する光源と、前記光源からの光が入射され、前記光源からの光の光軸と交差する軸に沿って複数の格子が形成されたメインスケールと、前記メインスケールからの回折光が入射され、前記メインスケールの格子の長さ方向に中心軸を有して、前記回折光の光軸と垂直をなす平面において当該中心軸に対称にそれぞれ傾斜する複数の格子が形成されたインデックス格子と、前記インデックス格子を透過した回折光を受光する受光素子と、を備えることを特徴とする。 In one aspect, a photoelectric encoder according to the present invention includes a light source that emits light and a plurality of gratings formed along an axis that is incident on the light from the light source and intersects the optical axis of the light from the light source. The main scale and the diffracted light from the main scale are incident, have a central axis in the length direction of the grating of the main scale, and the central axis in a plane perpendicular to the optical axis of the diffracted light. An index grating having a plurality of gratings that are symmetrically inclined, and a light receiving element that receives diffracted light transmitted through the index grating.

上記光電式エンコーダにおいて、前記メインスケールの複数の格子の配列方向は、前記光源から前記メインスケールに入射する光の光軸と直交し、前記中心軸は、前記光源から前記メインスケールに入射する光の光軸を通ってもよい。 In the photoelectric encoder, an arrangement direction of a plurality of gratings of the main scale is orthogonal to an optical axis of light incident on the main scale from the light source, and the central axis is light incident on the main scale from the light source. May pass through the optical axis.

上記光電式エンコーダは、前記受光素子は、前記インデックス格子を透過する±１次回折光が集光する箇所に配置され、前記受光素子のフォトダイオードは、前記インデックス格子を透過する±２次回折光が集光する箇所と０次回折光との間隔よりも短くてもよい。 In the photoelectric encoder, the light receiving element is arranged at a location where ± first-order diffracted light that passes through the index grating is collected, and the photodiode of the light-receiving element collects ± second-order diffracted light that passes through the index grating. It may be shorter than the interval between the light emitting portion and the 0th-order diffracted light.

上記光電式エンコーダは、前記受光素子において、複数のフォトダイオードが前記メインスケールの複数の格子の配列方向と平行に配列されており、前記インデックス格子を透過する±１次回折光が集光する箇所における干渉縞のピッチをΛとした場合に、前記複数のフォトダイオードのピッチは、Λ、Λ／４または３Λ／４としてもよい。 In the photoelectric encoder, in the light receiving element, a plurality of photodiodes are arranged in parallel to the arrangement direction of the plurality of gratings of the main scale, and ± 1st order diffracted light transmitted through the index grating is collected. When the pitch of the interference fringes is Λ, the pitch of the plurality of photodiodes may be Λ, Λ / 4, or 3Λ / 4.

大型化を抑制しつつ、±ｓ次回折光の干渉縞から不要回折光の影響を抑制することができる光電式エンコーダを提供することができる。 It is possible to provide a photoelectric encoder capable of suppressing the influence of unnecessary diffracted light from the interference fringes of ± s order diffracted light while suppressing an increase in size.

実施形態に係る光電式エンコーダの斜視図である。It is a perspective view of the photoelectric encoder which concerns on embodiment. 図２（ａ）は、比較形態に係る光電式エンコーダの斜視図であり、（ｂ）は不要光の光強度が±１次回折光の１０％である場合の干渉縞の光強度を例示する図である。2A is a perspective view of a photoelectric encoder according to a comparative embodiment, and FIG. 2B is a diagram illustrating the light intensity of interference fringes when the light intensity of unnecessary light is 10% of ± first-order diffracted light. It is. インデックス格子の詳細を例示する図である。It is a figure which illustrates the detail of an index lattice. （ａ）は実施形態に係る光電式エンコーダの斜視図であり、（ｂ）は±１次回折光が集光する箇所における干渉縞を例示する図である。(A) is a perspective view of the photoelectric encoder which concerns on embodiment, (b) is a figure which illustrates the interference fringe in the location which +/- 1st-order diffracted light condenses. 好ましい傾斜角度θについて説明するための図である。It is a figure for demonstrating preferable inclination | tilt angle (theta). 受光素子を例示する図である。It is a figure which illustrates a light receiving element. 受光素子を例示する図である。It is a figure which illustrates a light receiving element. 受光素子を例示する図である。It is a figure which illustrates a light receiving element.

以下、図面を参照しつつ、実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.

（実施形態）
図１は、実施形態に係る光電式エンコーダ１００の斜視図である。図１で例示するように、光電式エンコーダ１００は、コリメート光源１０、メインスケール２０、インデックス格子３０、および受光素子４０を備える。以下の説明において、メインスケール２０に形成された各格子２１の配列方向をＸ軸とする。Ｘ軸と直交し、コリメート光源１０からメインスケール２０に入射するコリメート光の光軸方向をＺ軸とする。Ｘ軸およびＺ軸と直交し、メインスケール２０の各格子２１が延びる方向をＹ軸とする。 (Embodiment)
FIG. 1 is a perspective view of a photoelectric encoder 100 according to the embodiment. As illustrated in FIG. 1, the photoelectric encoder 100 includes a collimated light source 10, a main scale 20, an index grating 30, and a light receiving element 40. In the following description, the arrangement direction of the lattices 21 formed on the main scale 20 is defined as the X axis. The optical axis direction of collimated light that is orthogonal to the X axis and is incident on the main scale 20 from the collimated light source 10 is defined as the Z axis. A direction orthogonal to the X axis and the Z axis and extending from each lattice 21 of the main scale 20 is defined as a Y axis.

コリメート光源１０は、コリメート光を出射する光源であれば特に限定されるものではない。例えば、コリメート光源１０は、発光ダイオード等の発光素子と、コリメートレンズ、リフレクタ等のコリメート光生成手段と、を備える。リフレクタは、例えば、部分放物面の反射面を備えるリフレクタである。 The collimating light source 10 is not particularly limited as long as it is a light source that emits collimated light. For example, the collimated light source 10 includes a light emitting element such as a light emitting diode, and collimated light generating means such as a collimating lens and a reflector. A reflector is a reflector provided with the reflective surface of a partial paraboloid, for example.

メインスケール２０は、Ｘ軸方向に沿った所定のスケール周期の格子２１を備えている。すなわち、メインスケール２０は、Ｘ軸方向に格子の配列方向を有する。したがって、メインスケール２０の測定軸は、Ｘ軸である。各格子２１は、Ｙ軸方向に延びている。すなわち、各格子２１は、Ｙ軸方向に長さ方向を有する。メインスケール２０は、コリメート光源１０、インデックス格子３０および受光素子４０に対して、Ｘ軸方向に相対的に移動可能となっている。 The main scale 20 includes a grating 21 having a predetermined scale period along the X-axis direction. That is, the main scale 20 has a grid arrangement direction in the X-axis direction. Therefore, the measurement axis of the main scale 20 is the X axis. Each lattice 21 extends in the Y-axis direction. That is, each lattice 21 has a length direction in the Y-axis direction. The main scale 20 is movable relative to the collimated light source 10, the index grating 30, and the light receiving element 40 in the X-axis direction.

インデックス格子３０は、所定の周期の格子を備えている。受光素子４０には、受光領域４１が設けられている。受光領域４１においては、複数のフォトダイオード４２が所定の周期でＸ軸方向に並べて配置されている。例えば、受光素子４０は、フォトダイオードアレイである。インデックス格子３０は、メインスケール２０を透過する回折光を受光素子４０の受光領域４１に結像する。受光領域４１は、複数のフォトダイオード４２の出力を用いて、メインスケール２０の格子２１に応じた周期的な明暗を検出する。それにより、メインスケール２０の相対的な位置変動を検出することができる。具体的には、複数のフォトダイオード４２が検出した受光強度に基づいて、位置変動の量を求めることができる。 The index grating 30 includes a grating having a predetermined period. The light receiving element 40 is provided with a light receiving region 41. In the light receiving region 41, a plurality of photodiodes 42 are arranged in the X-axis direction at a predetermined cycle. For example, the light receiving element 40 is a photodiode array. The index grating 30 forms an image of the diffracted light transmitted through the main scale 20 in the light receiving region 41 of the light receiving element 40. The light receiving region 41 detects periodic light and dark according to the grating 21 of the main scale 20 using the outputs of the plurality of photodiodes 42. Thereby, a relative position variation of the main scale 20 can be detected. Specifically, the amount of position variation can be obtained based on the received light intensity detected by the plurality of photodiodes 42.

ここで、比較形態について説明する。図２（ａ）は、比較形態に係る光電式エンコーダ２００の斜視図である。光電式エンコーダ２００においては、インデックス格子３０の代わりにインデックス格子３０ａが配置されている。図２（ａ）で例示するように、インデックス格子３０ａは、Ｘ軸方向に沿った所定の周期の格子を備えている。すなわち、インデックス格子３０ａは、Ｘ軸方向に格子の配列方向を有する。インデックス格子３０ａの各格子は、Ｙ軸方向に延びている。したがって、インデックス格子３０ａの格子は、メインスケール２０の格子と平行に形成されている。インデックス格子３０ａの格子ピッチは、例えば、メインスケール２０の格子ピッチの１／２である。 Here, a comparative example will be described. FIG. 2A is a perspective view of a photoelectric encoder 200 according to a comparative embodiment. In the photoelectric encoder 200, an index grating 30 a is arranged instead of the index grating 30. As illustrated in FIG. 2A, the index grating 30a includes a grating having a predetermined period along the X-axis direction. That is, the index lattice 30a has a lattice arrangement direction in the X-axis direction. Each lattice of the index lattice 30a extends in the Y-axis direction. Therefore, the lattice of the index lattice 30 a is formed in parallel with the lattice of the main scale 20. The lattice pitch of the index lattice 30a is, for example, ½ of the lattice pitch of the main scale 20.

この構成においては、信号回折光（±１次回折光）だけでなく、不要回折光（０次回折光、±２次回折光、±３次回折光、…）も受光素子４０において１点に集光する。この場合、干渉縞に強弱が現れることになる。すなわち、干渉縞に歪みが現れるようになる。例えば、図２（ｂ）では、不要光（０次回折光、±２次回折光、±３次回折光、…）の光強度が±１次回折光の１０％である場合の干渉縞の光強度が例示されている。図２（ｂ）において、横軸は受光素子４０の受光領域におけるＸ軸方向を表し、縦軸は受光素子４０の受光領域に入射する光強度を表す。このように、比較形態に係る光電式エンコーダ２００においては、高い測定精度が得られないおそれがある。 In this configuration, not only signal diffracted light (± 1st order diffracted light) but also unnecessary diffracted light (0th order diffracted light, ± 2nd order diffracted light, ± 3rd order diffracted light,...) Is collected at one point in the light receiving element 40. In this case, strength and weakness appear in the interference fringes. That is, distortion appears in the interference fringes. For example, FIG. 2B illustrates the light intensity of interference fringes when the light intensity of unnecessary light (0th order diffracted light, ± 2nd order diffracted light, ± 3rd order diffracted light,...) Is 10% of ± 1st order diffracted light. Has been. In FIG. 2B, the horizontal axis represents the X-axis direction in the light receiving region of the light receiving element 40, and the vertical axis represents the light intensity incident on the light receiving region of the light receiving element 40. Thus, in the photoelectric encoder 200 according to the comparative form, there is a possibility that high measurement accuracy cannot be obtained.

そこで、実施形態に係る光電式エンコーダ１００においては、中心軸に対して対称に傾斜する格子をインデックス格子３０に持たせることにより、±ｓ次回折光を空間的に分離する。以下、詳細について説明する。 In view of this, in the photoelectric encoder 100 according to the embodiment, ± s-order diffracted light is spatially separated by providing the index grating 30 with a grating that is symmetrically inclined with respect to the central axis. Details will be described below.

図３は、インデックス格子３０の詳細を例示する図である。図３で例示するように、インデックス格子３０は、所定の平面において、中心軸ＣＬを中心軸として、対称に傾斜する複数の格子を備えている。中心軸ＣＬを基準に一方側（以下、第１領域３１）の各格子３３は同じ傾斜角度（θ）を有し、他方側（以下、第２領域３２）の各格子３４は同じ傾斜角度（−θ）を有している。第１領域３１および第２領域３２のいずれの領域においても、格子ピッチｐは同じである。 FIG. 3 is a diagram illustrating details of the index grid 30. As illustrated in FIG. 3, the index grating 30 includes a plurality of gratings that are symmetrically inclined with the central axis CL as the central axis in a predetermined plane. Each lattice 33 on one side (hereinafter referred to as the first region 31) has the same inclination angle (θ) with respect to the central axis CL, and each lattice 34 on the other side (hereinafter referred to as the second region 32) has the same inclination angle ( −θ). In both the first region 31 and the second region 32, the lattice pitch p is the same.

図４（ａ）で例示するように、インデックス格子３０は、中心軸ＣＬがＹ軸と平行になるように配置されている。また、インデックス格子３０は、格子３３，３４がメインスケール２０からの回折光の光軸と垂直をなす平面をなすように配置されている。Ｙ軸プラス側に進むにつれてＸ軸プラス側に進む格子の角度がプラスであり、Ｙ軸プラス側に進むにつれてＸ軸マイナス側に進む格子の角度がマイナスである。 As illustrated in FIG. 4A, the index grating 30 is arranged so that the central axis CL is parallel to the Y axis. Further, the index grating 30 is arranged so that the gratings 33 and 34 form a plane perpendicular to the optical axis of the diffracted light from the main scale 20. The angle of the lattice that advances to the X-axis plus side as it advances toward the Y-axis plus side is positive, and the angle of the lattice that advances toward the X-axis minus side as it advances toward the Y-axis plus side is minus.

第１領域３１の各格子３３がθの傾斜角度を有しているため、第１領域３１を透過する回折光の進行方向は、Ｙ軸方向プラス側に分離する。第２領域３２の各格子３４は−θの傾斜角度を有しているため、第２領域３２を透過する回折光の進行方向も、Ｙ軸プラス側に分離する。第１領域３１の各格子３３と第２領域３２の各格子３４とが中心軸ＣＬに対して対称に傾斜するため、同一箇所で集光する。各±ｓ次回折光は、同一軸上で集光するが、ｓの値が異なると当該同一軸上で離間することになる。本実施形態においては、受光素子４０は、±１次回折光が集光する箇所に配置される。受光素子４０の各フォトダイオード４２が当該同一軸上の±２次回折光が集光する箇所と０次回折光との間隔よりも短ければ、各フォトダイオードに対する不要回折光の入射を回避することができる。 Since each grating 33 in the first region 31 has an inclination angle of θ, the traveling direction of the diffracted light transmitted through the first region 31 is separated to the Y axis direction plus side. Since each grating 34 in the second region 32 has an inclination angle of −θ, the traveling direction of the diffracted light transmitted through the second region 32 is also separated to the Y axis plus side. Each grating 33 in the first region 31 and each grating 34 in the second region 32 are symmetrically tilted with respect to the central axis CL, so that light is collected at the same location. Each ± s order diffracted light is collected on the same axis, but if the value of s is different, it is separated on the same axis. In the present embodiment, the light receiving element 40 is disposed at a location where ± first-order diffracted light is collected. If each photodiode 42 of the light receiving element 40 is shorter than the interval between the location where the ± 2nd order diffracted light on the same axis is collected and the 0th order diffracted light, incidence of unnecessary diffracted light on each photodiode can be avoided. .

図４（ｂ）に、±１次回折光が集光する箇所における干渉縞を例示する。不要回折光の入射が回避されていることから、干渉縞の強弱が抑えられている。すなわち、干渉縞の歪みが抑制されている。図４（ｂ）の干渉縞は、メインスケール２０の格子ピッチを４μｍとし、インデックス格子３０の格子ピッチを２μｍとし、θを１０度とした場合の干渉縞である。このように、理想的な正弦波状の干渉縞を得ることができる。 FIG. 4B illustrates an interference fringe at a location where the ± first-order diffracted light is collected. Since the incidence of unnecessary diffracted light is avoided, the intensity of interference fringes is suppressed. That is, the distortion of interference fringes is suppressed. The interference fringes in FIG. 4B are interference fringes when the grating pitch of the main scale 20 is 4 μm, the grating pitch of the index grating 30 is 2 μm, and θ is 10 degrees. Thus, an ideal sinusoidal interference fringe can be obtained.

本実施形態によれば、メインスケール２０とインデックス格子３０との間隔を広げて信号回折光と不要回折光とを空間的に分離する必要がなくなるため、光電式エンコーダ１００の大型化を抑制することができる。また、不要回折光の影響を抑制することができる。すなわち、大型化を抑制しつつ、±ｓ次回折光の干渉縞から不要回折光の影響を抑制することができる。 According to the present embodiment, it is unnecessary to spatially separate the signal diffracted light and the unnecessary diffracted light by widening the interval between the main scale 20 and the index grating 30, thereby suppressing the enlargement of the photoelectric encoder 100. Can do. Moreover, the influence of unnecessary diffracted light can be suppressed. That is, it is possible to suppress the influence of unnecessary diffracted light from the interference fringes of ± s order diffracted light while suppressing an increase in size.

続いて、好ましい傾斜角度θについて説明する。まず、図５で例示するように、メインスケール２０からの±１次回折角θ_１は、下記式（１）で表される。なお、λはコリメート光の波長であり、ｇはメインスケール２０の格子ピッチである。

Subsequently, a preferred inclination angle θ will be described. First, as illustrated in FIG. 5, the ± 1st-order diffraction angle θ ₁ from the main scale 20 is represented by the following formula (1). Here, λ is the wavelength of the collimated light, and g is the grating pitch of the main scale 20.

インデックス格子３０からの±１次回折光を、メインスケール２０の回折光が成す平面に投影した場合の０次回折光の進行方向角度をθ_２とする。この場合、下記式（２）が成立する。なお、ｐはインデックス格子３０の格子ピッチであり、θはインデックス格子３０の各格子の中心軸ＣＬからの傾斜角度である。

The ± 1-order diffracted light from the index grating 30, a 0 traveling direction angle of the diffracted light when projected to a plane diffracted light of the main scale 20 forms a theta _2. In this case, the following formula (2) is established. Here, p is the grating pitch of the index grating 30, and θ is the inclination angle from the central axis CL of each grating of the index grating 30.

±１次回折光が、それぞれ±θ_２の角度を成して受光素子４０に照射された場合に、受光素子４０上に発生する干渉縞の周期Λは、下記式（３）で表すことができる。

The period Λ of interference fringes generated on the light receiving element 40 when ± 1st-order diffracted light is irradiated to the light receiving element 40 at an angle of ± θ ₂ can be expressed by the following formula (3). .

例えば、メインスケール２０の格子ピッチｇを４μｍとし、インデックス格子３０の格子ピッチｐを２μｍとし、傾斜角度θを１０度とすると、周期Λは１．９４μｍとなる。この場合において、周期Λの変動を設計値から±０．１％以内に抑える場合には、傾斜角度θは１０±０．１６度以内とすることが好ましい。 For example, if the grating pitch g of the main scale 20 is 4 μm, the grating pitch p of the index grating 30 is 2 μm, and the inclination angle θ is 10 degrees, the period Λ is 1.94 μm. In this case, when the fluctuation of the period Λ is suppressed within ± 0.1% from the design value, the inclination angle θ is preferably set within 10 ± 0.16 degrees.

続いて、受光素子４０におけるフォトダイオード４２のピッチについて説明する。フォトダイオード４２のピッチｐは、周期Λとすることが好ましい。正弦波信号が得られるからである。なお、フォトダイオード４２のピッチｐとは、フォトダイオード４２の配列方向において、各フォトダイオード４２の中心間の距離のことである。 Next, the pitch of the photodiodes 42 in the light receiving element 40 will be described. The pitch p of the photodiodes 42 is preferably a period Λ. This is because a sine wave signal can be obtained. The pitch p of the photodiodes 42 is a distance between the centers of the photodiodes 42 in the arrangement direction of the photodiodes 42.

ただし、光電式エンコーダ１００においては、メインスケール３０の移動方向判別のために位相差を有する複数の正弦波信号を用いることが好ましい。そのため、例えば、図６で例示するように、変位方向に互いに位相がシフトした複数のフォトダイオードアレイを設け、９０度ずつ位相の異なる信号を得ることが好ましい。図６の例では、互いに離間している４つのフォトダイオードアレイにおいて、９０度ずつ位相が異なる信号を得ることができる。 However, in the photoelectric encoder 100, it is preferable to use a plurality of sine wave signals having a phase difference for determining the moving direction of the main scale 30. Therefore, for example, as illustrated in FIG. 6, it is preferable to provide a plurality of photodiode arrays whose phases are shifted from each other in the displacement direction and obtain signals having phases different by 90 degrees. In the example of FIG. 6, signals having phases different by 90 degrees can be obtained in four photodiode arrays that are separated from each other.

または、図７で例示するように、フォトダイオード４２のピッチｐをΛ／４とし、４個のフォトダイオード４２を１セットとして、少なくとも1セットのフォトダイオード４２を配列してもよい。この場合、４個のフォトダイオード４２からそれぞれ、９０度ずつ位相の異なる信号が得られる。このような構成では、干渉縞の１周期の中に４個のフォトダイオードが集約されるため、光電式エンコーダ１００のコンパクト化を図ることができる。 Alternatively, as illustrated in FIG. 7, the pitch p of the photodiodes 42 may be Λ / 4, four photodiodes 42 may be one set, and at least one set of photodiodes 42 may be arranged. In this case, signals having phases different from each other by 90 degrees are obtained from the four photodiodes 42, respectively. In such a configuration, four photodiodes are gathered in one cycle of interference fringes, so that the photoelectric encoder 100 can be made compact.

または、図８で例示するように、フォトダイオード４２のピッチｐを３Λ／４とし、４個のフォトダイオード４２を１セットとし、少なくとも1セットのフォトダイオード４２を配列してもよい。この場合も、４個のフォトダイオード４２からそれぞれ、９０度ずつ位相の異なる信号が得られる。このような構成では、図７と比較してフォトダイオード４２のピッチが大きくなるが、受光素子４０の製造が容易となるという効果が得られる。 Alternatively, as illustrated in FIG. 8, the pitch p of the photodiodes 42 may be 3Λ / 4, four photodiodes 42 may be one set, and at least one set of photodiodes 42 may be arranged. Also in this case, signals having phases different by 90 degrees can be obtained from the four photodiodes 42, respectively. With such a configuration, the pitch of the photodiodes 42 is larger than that in FIG. 7, but the effect of facilitating the manufacture of the light receiving element 40 is obtained.

なお、実施形態ではメインスケール２０の格子の配列方向がコリメート光の光軸に対して直交しているが、交差していればよい。メインスケール２０の格子の配列方向がコリメート光の光軸に対して直交している場合には、インデックス格子３０の中心軸ＣＬは、コリメート光源１０からメインスケール２０に入射するコリメート光の光軸を通ることが好ましい。インデックス格子３０からの回折光の対称性が良好となるからである。 In the embodiment, the arrangement direction of the grating of the main scale 20 is orthogonal to the optical axis of the collimated light, but it is only necessary to intersect. When the arrangement direction of the grating of the main scale 20 is orthogonal to the optical axis of the collimated light, the central axis CL of the index grating 30 is the optical axis of the collimated light incident on the main scale 20 from the collimated light source 10. It is preferable to pass. This is because the symmetry of the diffracted light from the index grating 30 becomes good.

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.

１０コリメート光源
２０メインスケール
３０インデックス格子
３１第１領域
３２第２領域
３３，３４格子
４０受光素子
４１受光領域
４２フォトダイオード
１００光電式エンコーダ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Collimated light source 20 Main scale 30 Index grating | lattice 31 1st area | region 32 2nd area | region 33,34 Grating 40 Light receiving element 41 Light receiving area 42 Photodiode 100 Photoelectric encoder

Claims

光を出射する光源と、
前記光源からの光が入射され、前記光源からの光の光軸と交差する軸に沿って複数の格子が形成されたメインスケールと、
前記メインスケールからの回折光が入射され、前記メインスケールの格子の長さ方向に中心軸を有して、前記回折光の光軸と垂直をなす平面において当該中心軸に対称にそれぞれ傾斜する複数の格子が形成されたインデックス格子と、
前記インデックス格子を透過した回折光を受光する受光素子と、を備えることを特徴とする光電式エンコーダ。 A light source that emits light;
A main scale on which light from the light source is incident and a plurality of gratings are formed along an axis that intersects the optical axis of the light from the light source;
A plurality of diffracted lights from the main scale are incident, have a central axis in the length direction of the grating of the main scale, and are inclined symmetrically with respect to the central axis in a plane perpendicular to the optical axis of the diffracted light. An index lattice in which a lattice of
And a light receiving element that receives the diffracted light transmitted through the index grating.

前記メインスケールの複数の格子の配列方向は、前記光源から前記メインスケールに入射する光の光軸と直交し、
前記中心軸は、前記光源から前記メインスケールに入射する光の光軸を通ることを特徴とする請求項１記載の光電式エンコーダ。 The arrangement direction of the plurality of gratings of the main scale is orthogonal to the optical axis of the light incident on the main scale from the light source,
The photoelectric encoder according to claim 1, wherein the central axis passes through an optical axis of light incident on the main scale from the light source.

前記受光素子は、前記インデックス格子を透過する±１次回折光が集光する箇所に配置され、
前記受光素子のフォトダイオードは、前記インデックス格子を透過する±２次回折光が集光する箇所と０次回折光との間隔よりも短いことを特徴とする請求項１または２に記載の光電式エンコーダ。 The light receiving element is arranged at a location where ± 1st-order diffracted light passing through the index grating is collected,
3. The photoelectric encoder according to claim 1, wherein the photodiode of the light receiving element is shorter than an interval between a location where ± 2nd order diffracted light transmitted through the index grating is collected and 0th order diffracted light.

前記受光素子において、複数のフォトダイオードが前記メインスケールの複数の格子の配列方向と平行に配列されており、
前記インデックス格子を透過する±１次回折光が集光する箇所における干渉縞のピッチをΛとした場合に、前記複数のフォトダイオードのピッチは、Λ、Λ／４または３Λ／４であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光電式エンコーダ。 In the light receiving element, a plurality of photodiodes are arranged in parallel with the arrangement direction of the plurality of grids of the main scale,
The pitch of the plurality of photodiodes is Λ, Λ / 4, or 3Λ / 4, where Λ is a pitch of interference fringes at a location where ± 1st-order diffracted light transmitted through the index grating is collected. The photoelectric encoder according to any one of claims 1 to 3.