JP3158878B2 - 光学式エンコーダ - Google Patents

光学式エンコーダ

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JP3158878B2 JP17684894A JP17684894A JP3158878B2 JP 3158878 B2 JP3158878 B2 JP 3158878B2 JP 17684894 A JP17684894 A JP 17684894A JP 17684894 A JP17684894 A JP 17684894A JP 3158878 B2 JP3158878 B2 JP 3158878B2
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完治 西井
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/36—Forming the light into pulses
    • G01D5/38—Forming the light into pulses by diffraction gratings

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optical Transform (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は機械的変位を電気信号に
変換する光学式エンコーダに関する。
【０００２】
【従来の技術】以下図面を参照しながら、上記した従来
の光学式エンコーダの一例について説明する。
【０００３】図１２は従来の光学式エンコーダの模式図
を示すものである。図において、１０１は光源であり、
１０２は光源１０１の射出光を平行光化するコリメータ
レンズである。
【０００４】１０３は固定スリット板、１０４は移動ス
リット板であり、コリメータレンズの射出光を入射光と
する。
【０００５】固定スリット板１０３と移動スリット板１
０４には、互いにピッチが等しく、溝方向が平行なスリ
ットを有する。
【０００６】１０５は受光部であり、固定スリット板１
０３と移動スリット板１０４を通過した光束を受光し、
電気信号に変換する。
【０００７】１０６は、光源１０１とコリメータレンズ
１０２と移動スリット板１０４と受光部１０５が一体と
なって構成された移動部であり、通常、この移動部は、
移動スリット板１０４に形成されたスリットの配列方向
が移動物体の移動方向となるように移動物体に一体に固
定され、移動物体と同一の速度で移動する。
【０００８】これに対して、固定スリット１０３は、移
動物体に対して相対的に静止した基準物体に固定され
る。
【０００９】以上のように構成された光学式エンコーダ
について、以下その動作について説明する。
【００１０】光源１０１を射出した光はコリメータレン
ズ１０２により平行光化され、固定スリット板１０３を
照射する。
【００１１】固定スリット板１０３と移動スリット板１
０４上に配置されたスリットは互いにピッチが等しく、
溝方向が平行であるので、両スリットの相対位置の変化
により移動スリット板１０４への入射光が透過もしくは
遮光される。
【００１２】移動部１０６上には移動スリット板１０４
が配置され、固定スリット板１０３のスリット溝に平行
な方向に移動するので、移動部１０６の移動により、移
動スリット板１０４の射出光の光量は変化する。
【００１３】移動スリット板１０４の後ろには受光部１
０５が配置されているので、この光量の変化を電気信号
に変換し、移動部の移動量を検出することができる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、高精度な位置検出を行うため、スリット
ピッチを小さくすると、光の回折の影響により、スリッ
ト板の相対位置変化により生じる透過光量の変化が小さ
くなり、信号を検出することが困難になる。
【００１５】光の回折の影響を小さくするために、スリ
ット板間距離を狭くすると、衝撃や振動により両スリッ
ト板が互いに接触し破損するという問題点を有してい
た。
【００１６】たとえば、分解能を１パルスあたり５μｍ
とすると、スリットピッチは５μｍとなる。このとき、
受光部で十分大きな光強度の変化を得るためには、スリ
ット板間距離を数μｍ以下とする必要があり、両スリッ
ト板の接触損傷の危険性が非常に高まる。
【００１７】ところで、レーザ光のように波長幅が小さ
く、干渉性の高い光源（波長をλとする）からの光によ
ってスリット（ピッチをｐとする）を照射すると、スリ
ット後方のｐ×ｐ／λの整数倍の位置にフーリエイメー
ジと呼ばれるスリットピッチと等しい明暗パターンが生
じることが知られている。
【００１８】このフーリエイメージを用ると、受光部で
の光強度の変化量を低下させずに、スリット板間距離を
広げることができる。
【００１９】しかし、スリットピッチが５μｍと小さく
なると、フーリエイメージの間隔が小さくなる。たとえ
ば、光源の波長を７８０ｎｍとすると、フーリエイメー
ジの間隔は、３２μｍとなる。
【００２０】２つのスリット板の距離がフーリエイメー
ジの位置から外れると、受光部での光強度の変化量は低
下するので、スリット板間距離の変動は、約８μｍ以下
とする必要がある。
【００２１】さらに、奇数番目と偶数番目のフーリエイ
メージでは、明暗パターンが反転するので、２つのスリ
ット板を正確に平行にする必要がある。
【００２２】本発明は上記問題点に鑑み、高精度でスリ
ット板間距離を広くできる光学式エンコーダを提供する
ことを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明の光学式エンコーダは、光源部と、前記光源
部の射出光を入射光とし主要回折光が±１次の透過型の
回折格子を有する第１格子板と、前記第１格子板の射出
光を入射光とし回折角が前記第１格子板の±１次回折光
と等しい透過型回折格子を有する第２格子板と、前記第
２格子板の射出光を再び第２格子板に戻す反射手段と、
前記第１格子板への入射光と第１格子板から射出光を分
離する光束分離手段と、前記光束分離手段の射出光を入
射光とする受光部とを備え、少なくとも第１格子板また
は第２格子板を移動可能としたものである。
【００２４】あるいは、光源部と、前記光源部の射出光
を入射光とし主要回折光が±１次の反射型の回折格子を
有する第１格子板と、前記第１格子板の射出光を入射光
とし回折角が前記第１格子板の±１次回折光と等しい透
過型回折格子を有する第２格子板と、前記第２格子板の
射出光を再び第２格子板に戻す反射手段と、前記第１格
子板への入射光と第１格子板から射出光を分離する光束
分離手段と、前記光束分離手段の射出光を入射光とする
受光部とを備え、少なくとも第１格子板または第２格子
板を移動可能としたものである。
【００２５】あるいは、光源部と、前記光源部の射出光
を入射光とし主要回折光が±１次の透過型の回折格子を
有する第１格子板と、前記第１格子板の射出光を入射光
とし回折角が前記第１格子板の±１次回折光に対し２倍
である反射型の回折格子を有する第２格子板と、前記第
１格子板への入射光と第１格子板から射出光を分離する
光束分離手段と、前記光束分離手段の射出光を入射光と
する受光部とを備え、少なくとも第１格子板または第２
格子板を移動可能としたものである。
【００２６】あるいは、光源部と、前記光源部の射出光
を入射光とし主要回折光が±１次の反射型の回折格子を
有する第１格子板と、前記第１格子板の射出光を入射光
とし回折角が前記第１格子板の±１次回折光に対し２倍
である反射型の回折格子を有する第２格子板と、前記第
１格子板への入射光と第１格子板から射出光を分離する
光束分離手段と、前記光束分離手段の射出光を入射光と
する受光部とを備え、少なくとも第１格子板または第２
格子板を移動可能としたものである。
【００２７】あるいは、光源部と、前記光源部の射出光
を入射光とし主要回折光が±１次の回折格子を有する固
定板と、前記固定板の射出光を入射光とし主要回折光の
回折角が前記固定板の±１次回折光に対し２倍である反
射型ブレーズ回折格子を有する移動板と、前記固定板へ
の入射光と前記固定板からの射出光を分離する光束分離
手段と、前記光束分離手段の射出光を検出する受光部と
を備えたものである。
【００２８】あるいは、光源部と、前記光源部の射出光
を入射光とし主要回折光が±１次で裏面反射の回折格子
を有する固定板と、前記固定板の射出光を入射光とし主
要回折光の回折角が前記固定板の±１次回折光に対し２
倍である裏面反射の回折格子を有する移動板と、前記固
定板への入射光と前記固定板からの射出光を分離する光
束分離手段と、前記光束分離手段の射出光を検出する受
光部とを備えたものである。
【００２９】あるいは、前記光束分離手段を、回折格子
とするものである。
【００３０】
【作用】本発明は上記した構成によって移動板と固定板
の相対位置変化により生じる±１次回折光の位相変化
を、±１次回折光間干渉により光強度変化に変換し、受
光部で検出することにより、高分解能化により移動板お
よび固定板の格子ピッチを小さくしたきでも、振幅の低
下のない信号を得ることができる。
【００３１】
【実施例】
（実施例１）以下本発明の第１の実施例の光学式エンコ
ーダについて、図面を参照しながら説明する。
【００３２】図１は本発明の一実施例における光学式エ
ンコーダの模式図である。図１（ａ）は正面図であり、
図１（ｂ）は側面図である。
【００３３】１は、半導体レーザや、発光部の十分小さ
な発光ダイオードなどの光源であり、その光の波長をλ
とする。
【００３４】２はコリメータレンズであり、光源１の射
出光を平行光化する。３は移動板であり、コリメータレ
ンズの射出光を入射光とし、透明な平行平面基板上にピ
ッチｐで溝の段差がｔである矩形断面の回折格子を有す
る。溝は図面紙面に垂直方向に伸延している。
【００３５】４は固定板であり、移動板３の射出光を入
射光とし、透明な平行平面基板上に、移動板３と対向す
る面にピッチｐで溝の段差がｔである矩形断面の回折格
子を有する。
【００３６】回折格子の溝の段差ｔは式１を満たす。 ｜ｎ−ｎ0｜×ｔ＝（λ／２）×（１＋２ｊ）・・・式１ 但し、ｊ＝０、±１、±２、・・・であり、ｎは移動板
３及び固定板４を構成する材料の屈折率、ｎ0は移動板
３と固定板４の間の媒質の屈折率である。
【００３７】移動板３と固定板４の回折格子の溝方向は
互いに平行である。５は反射膜であり、固定板４の回折
格子のある面と反対の面に形成される。
【００３８】６は受光部であり、移動板３、固定板４で
回折した光束を受光し、受光光量に応じた電気信号を出
力する。
【００３９】７は移動部であり、光源１とコリメータレ
ンズ２と移動板３と受光部６が配置され、図１（ａ）上
のＡＢ方向に移動する。
【００４０】光源からの光束と受光部への光束を分離す
るための分離手段としては、コリメータレンズ２の射出
光の光軸を反射膜５の形成された面の法線方向に対しわ
ずかに傾けると言う手段を用いている。これによって、
光源からの光束と受光部への光束を分離している。
【００４１】以上のように構成された光学式エンコーダ
について、その動作を説明する。まず、移動板および固
定板で回折した２光束が、移動板、固定板間距離によら
ず重なりあうことを示し、この２光束の干渉強度が移動
板および固定板の相対位置変化により変化することを示
す。
【００４２】すなわち、格子ピッチを小さくしたときで
も、移動板、固定板間距離によらず高い信号振幅が得ら
れ、高分解能化が可能であることを示す。
【００４３】まず、回折光の光路について説明する。図
２（ａ）は移動板から固定板裏面の反射膜までの光路を
示し、図２（ｂ）は反射膜から移動板までの光路を示
す。
【００４４】光源１から射出された光は、コリメータレ
ンズ２により平行光化され、移動板３に入射する。移動
板３および固定板４の格子の溝と山の幅が等しく、且つ
溝の段差が式１を満たす値であるとき、±１次回折光に
大部分の光量（各々約４０％）が集中することはよく知
られている。
【００４５】従って、移動板３からの射出光の多くは＋
１次回折光３０ａ、−１次回折光３０ｂとなる。
【００４６】光束３０ａおよび光束３０ｂはそれぞれ固
定板で±１次に回折される。移動板３と固定板４の格子
のピッチは互いに等しいので、±１次回折光の回折角も
等しくなり、光束３０ａの−１次回折光３１ａと光束３
０ｂの＋１次回折光３１ｂは、互いに平行となる。
【００４７】反射膜５で反射した光束３１ａ、３１ｂは
再び固定板４の回折格子で回折する。光束３１ａの＋１
次回折光は光束３２ａ、光束３１ｂの−１次回折光は光
束３２ｂとなり、さらに移動板３で回折し、光束３２ａ
の−１次回折光は光束３３ａ、光束３２ｂの＋１回折光
は光束３３ｂとなる。
【００４８】移動板３と固定板４での回折角が等しいこ
とから、光束３３ａと光束３３ｂとは互いに平行で重な
り合う。このとき、移動板、固定板間距離間には影響さ
れない。
【００４９】次に、回折光の干渉強度の変化について説
明する。格子ピッチがｐで主要回折光が±１次である回
折格子が格子面に平行で格子の溝に垂直な方向にｓ移動
すると、回折格子の移動方向の回折光の位相は２πｓ／
ｐ、移動方向と反対方向の回折光の位相は−２πｓ／ｐ
変化することは周知のことである。
【００５０】従って、図２の矢印Ｓ方向（右方向）に移
動部が距離ｓ移動すると、光束３１ａは２πｓ／ｐ、光
束３１ｂは−２πｓ／ｐの位相変化を受ける。
【００５１】同様に光束３３ａ、光束３３ｂにおいても
位相変化を受けるので光束３３ａでの位相は４πｓ／
ｐ、光束３３ｂでの位相は−４πｓ／ｐとなる。
【００５２】光束３３ａおよび光束３３ｂの振幅の大き
さを１とし、受光部での光強度を求めると、式２とな
る。
【００５３】 ｜ｅｘｐ（−４πｉｓ／ｐ）＋ｅｘｐ（４πｉｓ／ｐ）｜2 ＝２｛ｃｏｓ（８πｓ／ｐ）＋１｝・・・式２ ただし、ｉは虚数単位であり、ｉ×ｉ＝−１である。
【００５４】式２は移動板と固定板相対位置が格子１ピ
ッチ分移動すると４パルスの信号が得られることを示
す。回折光の干渉には、移動板、固定板間距離の条件は
含まれていない。
【００５５】よって、格子ピッチを小さくしたときに、
移動板、固定板間距離を広くとることができるので、高
分解能化が可能となる。
【００５６】以上のように本実施例によれば、互いにピ
ッチが等しく主要回折光が±１次である回折格子を有す
る移動板および固定板を用いることにより、格子の相対
位置変化による回折光の位相変化を干渉により光量変化
に変換し受光部で検出するので、移動板と固定板間の距
離を離したときでも、信号振幅の低下は起こらない。
【００５７】従って、移動部と固定板との距離を自由に
設定できるので、移動板と固定板の接触による破損を防
ぎ、測定の自由度を大きくできる。
【００５８】また、フーリエイメージのような制限がな
いので、移動板、固定板間距離の変動による受光部出力
の変動が少ない。また移動板、固定板はスタンパで容易
に複製ができるので低コスト化が可能である。
【００５９】なお、本実施例において、固定板および移
動板の回折格子を断面形状が矩形形状としたが、正弦波
状のもの、あるいは三角形状のものとしてもよい。
【００６０】なお、本実施例において、移動板上の回折
格子を固定板と向き合う面に設けたが、光源側の面に回
折格子を設けてもよい。
【００６１】なお、本実施例において、固定板への入射
光と固定板からの射出光の分離のために光源の光軸を傾
けたが、分離手段としてハーフミラーを用いてもよい。
【００６２】あるいは、偏光ビームスプリッタと１／４
波長板を用いて光源から固定板への入射光と固定板から
の射出光を分離してもよい。ここで、１／４波長板の光
学軸方向は、偏光ビームスプリッタに直線偏光を入射し
たときに透過光量が最大となる方向に対して４５度の角
度をなす方向とする。
【００６３】なお、本実施例では、移動部が動き、固定
板が固定されているとしたが、固定板を動かし、移動部
を固定としてもよい。
【００６４】なお、本実施例では、移動板は移動部に固
定されているとしたが、移動板が移動部に固定されなく
てもよい。すなわち、移動板と固定板との相対位置変化
を測定してもよい。
【００６５】なお、本実施例では、固定板の裏面に反射
膜を設けたが、移動部上にミラーを設けて固定板に光束
を戻してもよい。
【００６６】（実施例２）以下本発明の第２の実施例に
ついて図３を用いて説明する。第１の実施例と第２の実
施例の違いは、固定板への入射光と固定板からの射出光
の分離の方法である。
【００６７】第１の実施例では、光源の光軸を反射膜の
法線方向に対し傾けることにより光束を分離したが、第
２の実施例では、回折格子を用いることにより光束の分
離を行う。
【００６８】図３（ａ）は本実施例の正面図であり、図
３（ｂ）は側面図である。図３における符号１から７
は、図１における同符号のものと同一機能を有するもの
である。
【００６９】１１は回折格子であり、光源からの入射光
に対しては−１次、固定板からの入射光に対して−１次
の回折光に光量が集中するようにした透過型ブレーズ回
折格子である。
【００７０】以上のように構成された光学式エンコーダ
についてその動作を説明する。移動板３と固定板４の相
対位置変化による受光部での光強度の変化については、
第１の実施例と同様であり、移動板、固定板間距離の制
限を受けずに回折格子のピッチを小さくできるので、高
分解能化が可能となる。
【００７１】つぎに、回折格子による固定板４への入射
光と射出光の分離について説明する。
【００７２】光源１の射出光はコリメータレンズ２によ
り平行光化される。コリメータレンズ２の射出光は回折
格子１１により−１次回折される。回折角をθとする
と、回折格子１１の射出光は、移動板３と固定板４を通
過し、角度θで反射膜５に入射する。
【００７３】反射膜５での反射光は、固定板４と移動板
３を通過し、回折格子１１で−１次回折する。回折格子
１１と反射膜５までの距離をａとすると、固定板への入
射光と固定板からの射出光との距離を２ａ×ｔａｎθ離
すことができるので、固定板から射出光を受光部で検出
することができる。
【００７４】以上のように本実施例のよれば、移動板お
よび固定板への入射光と射出光を、回折格子を用いて分
離することにより、第１の実施例と同様の効果が得られ
る。
【００７５】（実施例３）以下本発明の第３の実施例に
ついて、図４を用いて説明する。第１の実施例と第３の
実施例の違いは、第１の実施例では固定板および移動板
の回折格子を透過型とし、固定板の裏面に反射膜を設け
たが、本実施例では、固定板の回折格子を反射型とし、
移動板の回折格子を透過型とし、移動板の裏面に反射膜
を設けたことである。
【００７６】図４における符号１から６は、図１の同一
符号と同一機能のものを示す。８はハーフミラーであ
り、固定板への入射光と固定板からの射出光とを分離す
る。１８は固定板であり、平面基板上にピッチｐで格子
の段差が （λ／２）×（１＋２ｊ）／ｎ0 である反射型の回折格子が形成される。ただし、ｊ＝
０、１、２、・・・である。
【００７７】１７は移動板であり、透明な平行平面基板
上に、ピッチｐで溝の段差が式２で与えられる矩形断面
の回折格子を有する。裏面には反射膜５が形成される。
ただし、コリメータレンズの射出光が通過する部分には
回折格子および反射膜は形成されない。
【００７８】以上のように構成された本実施例の光学式
エンコーダについてその動作を説明する。光源１の射出
光はコリメータレンズ２で平行光化され、ハーフミラー
８を通過し、固定板１８および移動板１７で回折する。
固定板１８と移動板１７で回折した光束はハーフミラー
で反射し、受光部６に入射する。固定板１８および移動
板１７の相対位置変化による回折光干渉強度の変化は、
第１の実施例と同様である。
【００７９】すなわち、固定板１８と移動板１７の回折
格子のピッチが等しいので、固定板１８および移動板１
７の回折光による２光束干渉が生じる。
【００８０】さらに、固定板１８と移動板１７の相対変
位ｓにより回折光間に±４πｓ／ｐの位相変化が生じ、
受光部での干渉強度変化は、２｛ｃｏｓ（８πｓ／ｐ）
＋１｝となり、格子１ピッチの相対変化により４パルス
の信号が得られることになる。
【００８１】回折光の干渉には、移動板、固定板間距離
の条件は含まれていない。よって、格子ピッチを小さく
したときに、移動板、固定板間距離を広くとることがで
きるので、高分解能化が可能となる。
【００８２】以上のように本実施例によれば、固定板の
回折格子を反射型とし、移動板の回折格子を透過型と
し、移動板の裏面に反射膜を設けることにより、第１の
実施例と同様な効果を得ることができる。
【００８３】なお、本実施例において、固定板および移
動板の回折格子を断面形状が矩形形状としたが、正弦波
状のもの、あるいは三角形状のものとしてもよい。
【００８４】なお、本実施例において、固定板の回折格
子を表面反射型としたが、裏面反射型としてもよい。
【００８５】なお、本実施例において、固定板への入射
光と固定板からの射出光の分離をハーフミラーを用いて
行ったが、光源の光軸を傾けてもよい。あるいは、偏光
ビームスプリッタと１／４波長板を用いて光源から固定
板への入射光と固定板からの射出光を分離してもよい。
ここで、１／４波長板の光学軸方向は、偏光ビームスプ
リッタに直線偏光を入射したときに透過光量が最大とな
る方向に対して４５度の角度をなす方向とする。
【００８６】なお、本実施例では、移動部が動き、固定
板が固定されているとしたが、固定板を動かし、移動部
を固定としてもよい。
【００８７】なお、本実施例では、移動板は移動部に固
定されているとしたが、移動板が移動部に固定されなく
てもよい。すなわち、移動板と固定板との相対位置変化
を測定してもよい。
【００８８】なお、本実施例では、移動板の裏面に反射
膜を設けたが、反射膜のかわりに移動部上にミラーを設
け移動板に光束を戻してもよい。
【００８９】（実施例４）以下本発明の第４の実施例に
ついて、図５を用いて説明する。第１の実施例と第４の
実施例の違いは、第１の実施例では固定板および移動板
の回折格子を透過型とし、固定板の裏面に反射膜を設け
たが、第４で実施例では、固定板の回折格子を透過型と
し、移動板の回折格子を反射型としたことである。
【００９０】図５における符号１から６及び８は、図
１、図４の同符号のものと同一機能のものを表す。
【００９１】１９は移動板であり、平面基板上にピッチ
ｐ／２で格子の段差が （λ／２）×（１＋２ｊ）／ｎ0 である矩形断面の反射型の回折格子が形成される。ただ
し、ｊ＝０、１、２、・・・である。
【００９２】以上のように構成された光学式エンコーダ
について、その動作を説明する。光源１の射出光はコリ
メータレンズ２で平行光化され、ハーフミラー８を通過
し、固定板４および移動板１９で回折する。固定板４と
移動板１９で回折した光束はハーフミラーで反射し、受
光部６に入射する。固定板４および移動板１９の相対位
置変化による回折光干渉強度の変化は、第１の実施例と
同様である。
【００９３】以下その説明を行う。移動板の回折格子は
固定板の回折格子に対してピッチが半分であるので、回
折角は２倍となる。
【００９４】従って、移動板１９での回折光は、入射光
と同方向となり、固定板４で回折し２光束の干渉が生じ
る。
【００９５】さらに、固定板１８と移動板１７の相対変
位ｓにより回折光間に±４πｓ／ｐの位相変化が生じ、
受光部での干渉強度変化は、２｛ｃｏｓ（８πｓ／ｐ）
＋１｝となり、格子１ピッチの相対変化により４パルス
の信号が得られることになる。回折光の干渉には、移動
板、固定板間距離の条件は含まれていない。
【００９６】よって、格子ピッチを小さくしたときに、
移動板、固定板間距離を広くとることができるので、高
分解能化が可能となる。
【００９７】以上のように本実施例によれば、固定板の
回折格子を透過型とし、移動板の回折格子を反射型とす
ることにより第１の実施例と同様な効果を得ることがで
きる。
【００９８】なお、本実施例において、固定板および移
動板の回折格子を断面形状が矩形形状としたが、正弦波
状のもの、あるいは三角形状のものとしてもよい。
【００９９】なお、本実施例において、固定板上の回折
格子を移動板と向き合う面に設けたが、光源側の面に回
折格子を設けてもよい。
【０１００】なお、本実施例において、固定板への入射
光と固定板からの射出光の分離にハーフミラーを用いた
が、光源の光軸を傾けてもよい。
【０１０１】あるいは、偏光ビームスプリッタと１／４
波長板を用いて光源から固定板への入射光と固定板から
の射出光を分離してもよい。
【０１０２】ここで、１／４波長板の光学軸方向は、偏
光ビームスプリッタに直線偏光を入射したときに透過光
量が最大となる方向に対して４５度の角度をなす方向と
する。
【０１０３】なお本実施例では、移動部が動き、固定板
が固定されているとしたが、固定板を動かし、移動部を
固定としてもよい。
【０１０４】なお、本実施例では、移動板は移動部に固
定されているとしたが、移動板が移動部に固定されなく
てもよい。すなわち、移動板と固定板との相対位置変化
を測定してもよい。
【０１０５】（実施例５）以下本発明の第５の実施例に
ついて、図６を用いて説明する。第１の実施例と第５の
実施例の違いは、第１の実施例では固定板および移動板
の回折格子を透過型とし、固定板の裏面に反射膜を設け
たが、第５で実施例では、固定板および移動板の回折格
子を反射型としたことである。
【０１０６】図６の１から６と８は図１、図４の同番号
のものとおなじものである。２０は移動板であり、平面
基板上にピッチｐ／２で格子の段差が （λ／２）×（１＋２ｊ）／ｎ0（ただし、ｊ＝０、
１、２、・・・） である反射型の回折格子が形成される。
【０１０７】ただし、コリメータレンズの射出光が通過
する部分には、開口を設ける。１８は固定板であり、平
面基板上にピッチｐで格子の段差が （λ／２）×（１＋２ｊ）／ｎ0（ただし、ｊ＝０、
１、２、・・・） である反射型の回折格子が形成される。
【０１０８】以上のように構成された光学式エンコーダ
について、その動作を説明する。光源１の射出光はコリ
メータレンズ２で平行光化され、ハーフミラー８を通過
し、固定板１８および移動板２０で回折する。
【０１０９】固定板１８と移動板２０で回折した光束は
ハーフミラーで反射し、受光部６に入射する。
【０１１０】固定板１８および移動板２０の相対位置変
化による回折光干渉強度の変化は、第１の実施例と同様
である。以下その説明を行う。移動板の回折格子は固定
板の回折格子に対してピッチが半分であるので、回折角
は２倍となる。
【０１１１】従って、移動板２０での回折光は、入射光
と同方向となり、固定板１８で回折し２光束の干渉が生
じる。
【０１１２】さらに、固定板１８と移動板２０の相対変
位ｓにより回折光間に±４πｓ／ｐの位相変化が生じ、
受光部での干渉強度変化は、２｛ｃｏｓ（８πｓ／ｐ）
＋１｝となり、格子１ピッチの相対変化により４パルス
の信号が得られることになる。回折光の干渉には、移動
板、固定板間距離の条件は含まれていない。
【０１１３】よって、格子ピッチを小さくしたときに、
移動板、固定板間距離を広くとることができるので、高
分解能化が可能となる。
【０１１４】以上のように本実施例によれば、固定板お
よび移動板の回折格子を反射型とすることにより、第１
の実施例と同様な効果を得ることができる。
【０１１５】なお、本実施例において、固定板および移
動板の回折格子を断面形状が矩形形状としたが、正弦波
状のもの、あるいは三角形状のものとしてもよい。
【０１１６】なお、本実施例において、移動板および固
定板の回折格子を表面反射型としたが、裏面反射型の回
折格子でもよい。
【０１１７】なお、本実施例において、固定板への入射
光と固定板からの射出光の分離にハーフミラーを用いた
が、光源の光軸を傾けてもよい。あるいは、偏光ビーム
スプリッタと１／４波長板を用いて光源から固定板への
入射光と固定板からの射出光を分離してもよい。ここ
で、１／４波長板の光学軸方向は、偏光ビームスプリッ
タに直線偏光を入射したときに透過光量が最大となる方
向に対して４５度の角度をなす方向とする。
【０１１８】なお、本実施例では、移動部が動き、固定
板が固定されているとしたが、固定板を動かし、移動部
を固定としてもよい。
【０１１９】なお、本実施例では、移動板は移動部に固
定されているとしたが、移動板が移動部に固定されなく
てもよい。すなわち、移動板と固定板との相対位置変化
を測定してもよい。
【０１２０】（実施例６）以下本発明の第６の実施例に
ついて、図７を用いて説明する。第１の実施例と第６の
実施例の違いは、第１の実施例では固定板および移動板
の回折格子を透過型とし、固定板の裏面に反射膜を設け
たが、第６で実施例では、移動板の回折格子を透過型と
し、固定板の回折格子を反射型としたことである。
【０１２１】図７において、符号１から６及び８は、図
１、図４における同符号のものと同一機能を有するもの
である。
【０１２２】１２は移動板であり、透明な平行平面基板
上にピッチ２ｐで溝の段差が式２で与えられる矩形断面
の回折格子を有する。１８は固定板であり、平面基板上
にピッチｐで格子の段差が（λ／２）×（１＋２ｊ）／
ｎ0である反射型の回折格子が形成される。ただし、ｊ
＝０、１、２、・・・である。
【０１２３】以上のように構成された光学式エンコーダ
について、その動作を説明する。光源１の射出光はコリ
メータレンズ２で平行光化され、ハーフミラー８を通過
し、移動板１２および固定板１８で回折する。
【０１２４】移動板１２と固定板１８で回折した光束は
ハーフミラーで反射し、受光部６に入射する。移動板１
２および固定板１８の相対位置変化による回折光干渉強
度の変化は、固定格子の１ピッチ分の移動に対し２パル
スとなり、第１の実施例に対し、１／２となる。
【０１２５】以下その説明を行う。固定板の回折格子は
移動板の回折格子に対してピッチが半分であるので、回
折角は２倍となる。
【０１２６】従って、固定板１８での回折光は、入射光
と同方向となり、移動板１２で回折した光束は干渉す
る。固定板１８と移動板１２の相対変位ｓにより生じる
回折光間の位相変化は、±２πｓ／ｐとなる。
【０１２７】従って、受光部での干渉強度変化は、２
｛ｃｏｓ（４πｓ／ｐ）＋１｝となり、格子１ピッチの
相対変化により２パルスの信号が得られることになる。
回折光の干渉には、移動板、固定板間距離の条件は含ま
れていない。
【０１２８】よって、格子ピッチを小さくしたときに、
移動板、固定板間距離を広くとることができるので、高
分解能化が可能となる。
【０１２９】以上のように本実施例によれば、移動板の
回折格子を透過型とし、固定板の回折格子を反射型とす
ることにより、第１の実施例と同様な効果を得ることが
できる。
【０１３０】なお、本実施例において、固定板および移
動板の回折格子を断面形状が矩形形状としたが、正弦波
状のもの、あるいは三角形状のものとしてもよい。
【０１３１】なお、本実施例において、移動板上の回折
格子を固定板と向き合う面に設けたが、光源側の面に回
折格子を設けてもよい。
【０１３２】なお、本実施例において、固定板への入射
光と固定板からの射出光の分離にハーフミラーを用いた
が、光源の光軸を傾けてもよい。あるいは、偏光ビーム
スプリッタと１／４波長板を用いて光源から固定板への
入射光と固定板からの射出光を分離してもよい。ここ
で、１／４波長板の光学軸方向は、偏光ビームスプリッ
タに直線偏光を入射したときに透過光量が最大となる方
向に対して４５度の角度をなす方向とする。
【０１３３】なお、本実施例では、移動部が動き、固定
板が固定されているとしたが、固定板を動かし、移動部
を固定としてもよい。
【０１３４】なお、本実施例では、移動板は移動部に固
定されているとしたが、移動板が移動部に固定されなく
てもよい。すなわち、移動板と固定板との相対位置変化
を測定してもよい。
【０１３５】（実施例７）以下本発明の第７の実施例の
光学式エンコーダについて、図面を参照しながら説明す
る。
【０１３６】第１の実施例と第７の実施例との違いは、
第１の実施例では固定板および移動板の回折格子を透過
型とし、固定板の裏面に反射膜を設けたが、第７で実施
例では、固定板の回折格子を透過型とし、移動板の回折
格子をブレーズ回折格子としたことである。
【０１３７】本実施例では、移動板の回折格子をブレー
ズ化することにより不要回折光を防ぎ、受光部での光強
度を向上することができる。
【０１３８】図８は本発明の一実施例における光学式エ
ンコーダの模式図である。図８において、符号１から６
及び８は、図１、図４の同符号のものと同一機能を有す
るものである。１４は移動板であり、平行平面基板の裏
面に反射型のブレーズ回折格子を形成したものである。
ブレーズ回折格子のピッチは、ｊｐ／２である。但し、
ｊ＝１、２、３、・・・である。
【０１３９】移動板１４の屈折率をｎ2とすると、回折
格子の格子斜面の角度の大きさはｓｉｎ-1（λ／（ｎ2
ｐ））である。
【０１４０】回折格子の格子斜面の法線方向は、固定板
４の＋１次回折光および−１次回折光の方向とそれぞれ
平行である。固定板４と移動板１４の回折格子の溝の方
向は平行である。５は反射膜であり、移動板１４の回折
格子面に形成される。
【０１４１】７は移動部であり、光源１とコリメータレ
ンズ２と移動板１４と受光部６とハーフミラー８が配置
され、固定板４に平行で固定板４の回折格子の溝に垂直
な方向に移動する。
【０１４２】以上のように構成された光学式エンコーダ
について、その動作を説明する。まず、移動板および固
定板で回折した２光束が、移動板、固定板間距離によら
ず重なりあうことを示し、この２光束の干渉強度が移動
板および固定板の相対位置変化により変わることを示
す。
【０１４３】すなわち、格子ピッチを小さくしたときで
も、移動板、固定板間距離によらず高い信号振幅が得ら
れ、高分解能化が可能であることを示す。
【０１４４】はじめに回折光の光路について説明する。
図９（ａ）は固定板から移動板裏面の反射膜までの光路
を示し、図９（ｂ）は移動板の反射膜から固定板までの
光路を示す。
【０１４５】光源１から射出された光は、コリメータレ
ンズ２により平行光化され、ハーフミラー８を通過し固
定板４に入射する。
【０１４６】固定板４では、＋１次回折光３４ａ、−１
次回折光３４ｂに大部分の光量が集中する。固定板４の
回折光の回折角はθ＝ｓｉｎ-1（λ／（ｎ0ｐ））であ
る。ただし、ｎ0は固定板４と移動板１４の間の媒質の
屈折率である。
【０１４７】光束３４ａ、３４ｂはそれぞれ移動板１４
で屈折し、３５ａ、３５ｂとなる。ブレーズ回折格子へ
の入射角をφとすると、スネルの法則より、 ｓｉｎφ＝（ｎ0／ｎ2）ｓｉｎθ＝λ／（ｎ2ｐ） となる。
【０１４８】移動板１４の回折格子のピッチはｊｐ／２
であるので、回折光の回折角をηとすると、ｓｉｎη＝
｛λ／（ｎ2ｐ）｝×｛１−２ｋ／ｊ｝となる。ただ
し、ｋ＝０、±１、±２、±３、・・・であり、ｊ＝
１、２、３、・・・である。
【０１４９】ｋ＝ｊのとき、η＝−φとなり、ブレーズ
回折格子への入射光と、射出光とは同方向となる。
【０１５０】反射型ブレーズ回折格子の回折効率は、格
子斜面の角度できまり、入射光に対して、正反射となる
回折光に大部分の光量が集中する。移動板のブレーズ回
折格子の格子斜面の法線方向の角度は、±ｓｉｎ-1（λ
／（ｎ2ｐ））であり、光束３５ａ、３５ｂの方位と同
じであるので、同方向に反射する回折光３６ａ、３６ｂ
に大部分の光量が集中する。
【０１５１】従って、移動板では、不要回折光が生じな
いので、光効率が向上する。光束３６ａ、３６ｂは、移
動板１４で屈折し、３７ａ、３７ｂとなり、固定板４で
回折する。光束３７ａの−１次回折光３８ａと光束３７
ｂの＋１次回折光３８ｂは互いに平行で重なり合う。光
束３８ａ、３８ｂはハーフミラー８で反射し、受光部６
で光量変化が電気信号に変換される。
【０１５２】固定板４と移動板１４との相対変位ｓによ
り、光束３８ａは−４πｓ／ｐ位相変化し、光束３８ｂ
では＋４πｓ／ｐの位相変化が生じる。
【０１５３】光束３８ａ、３８ｂの振幅の大きさを１と
して、受光部６での光強度を求めると、式２となり、移
動部７の１ピッチの移動により４パルスの信号が得られ
ることがわかる。
【０１５４】回折光の干渉には、移動板、固定板間距離
の条件は含まれていない。よって、格子ピッチを小さく
したときに、移動板、固定板間距離を広くとることがで
きるので、高分解能化が可能となる。
【０１５５】以上のように本実施例のよれば、主要回折
光が±１次の回折格子を有する固定板と、反射型ブレー
ズ回折格子を有する移動板を用いることにより、第１の
実施例と同様な効果が得られる。さらに本実施例では移
動板での回折効率が約２倍に向上するので、光源の低出
力化が可能となり、光源の長寿命化が可能となる。
【０１５６】さらに、移動部上に光源と受光部と移動板
が配置されているので、移動部が傾いたときでも、受光
部上の光束の位置変動は、ほとんど生じないので、受光
部の面積をちいさくし応答速度を向上できる。
【０１５７】なお、本実施例において、固定板の回折格
子を断面形状が矩形形状としたが、正弦波状のもの、あ
るいは三角形状のものとしてもよい。
【０１５８】なお、本実施例において、固定板上の回折
格子を移動板と向き合う面に設けたが、光源側の面に回
折格子を設けてもよい。
【０１５９】なお、本実施例において、固定板への入射
光と固定板からの射出光の分離にハーフミラーを用いた
が、光源の光軸を傾けてもよい。あるいは、偏光ビーム
スプリッタと１／４波長板を用いて光源から固定板への
入射光と固定板からの射出光を分離してもよい。ここ
で、１／４波長板の光学軸方向は、偏光ビームスプリッ
タに直線偏光を入射したときに透過光量が最大となる方
向に対して４５度の角度をなす方向とする。
【０１６０】なお、本実施例では、移動部が動き、固定
板が固定されているとしたが、固定板を動かし、移動部
を固定としてもよい。
【０１６１】なお、本実施例では、移動板として、固定
板と反対側の面に格子を形成したが、固定板に対向する
面に格子を設けてもよい。
【０１６２】なお、移動板として、固定板と対向する面
に透過型のブレーズ格子を設け、その裏面に反射膜を設
けてもよい。
【０１６３】（実施例８）以下本発明の第８の実施例の
光学式エンコーダについて、図面を参照しながら説明す
る。
【０１６４】第１の実施例と第８の実施例との違いは、
第１の実施例では固定板および移動板の回折格子を透過
型とし、固定板の裏面に反射膜を設けたが、第８の実施
例では、固定板の回折格子を裏面反射型とし、移動板の
回折格子を裏面反射型のブレーズ回折格子としたことで
ある。
【０１６５】移動板の回折格子をブレーズ化することに
より不要回折光を防ぎ、受光部での信号振幅を大きくす
ることができる。さらに、固定板の回折格子を反射型と
することにより、移動部を小型化が可能となる。
【０１６６】図１０は本発明の一実施例における光学式
エンコーダの模式図である。１は光源であり、半導体レ
ーザや発光部の十分小さな発光ダイオードなどである。
波長をλとする。
【０１６７】２はコリメータレンズであり、光源１の射
出光を平行光化する。２２は固定板であり、コリメータ
レンズの射出光を入射光とし、透明な平行平面基板の裏
面にピッチｐで溝の段差がｔである矩形断面の回折格子
を有する。
【０１６８】格子の溝の段差ｔは ｎ1×ｔ＝（λ／
２）×（１＋２ｊ）を満たす。ただし、ｊ＝０、１、
２、３、・・・であり、ｎ1は固定板の屈折率である。
【０１６９】２４は反射膜であり、固定板２２の格子面
に形成される。２１は移動板であり、平行平面基板の裏
面に反射型のブレーズ回折格子を形成したものである。
ブレーズ回折格子のピッチは、ｊｐ／２である。但し、
ｊ＝１、２、３、・・・である。
【０１７０】移動板２１の屈折率をｎ2とすると、回折
格子の格子斜面の角度の大きさはｓｉｎ-1（λ／（ｎ2
ｐ））である。回折格子の格子斜面の法線方向は、固定
板２２の＋１次回折光および−１次回折光の方向とそれ
ぞれ平行である。
【０１７１】２３は反射膜であり、移動板２１の格子面
に形成される。移動板２１において、コリメータレンズ
の射出光が通過する部分には回折格子および反射膜２３
は形成されない。固定板２２と移動板２１の回折格子の
溝の方向は平行である。
【０１７２】８はハーフミラーであり、コリメータレン
ズ２の射出光と固定板２２の射出光を分離する。６は受
光部であり、移動板２１、固定板２２で回折した光束を
受光し、電気信号に変換する。
【０１７３】７は移動部であり、光源１とコリメータレ
ンズ２と移動板２１と受光部６とハーフミラー８が配置
され、固定板２２に平行で固定板２２の回折格子の溝に
垂直な方向に移動する。
【０１７４】以上のように構成された光学式エンコーダ
について、その動作を説明する。まず、移動板および固
定板で回折した２光束が、移動板、固定板間距離によら
ず重なりあうことを示し、この２光束の干渉強度が移動
板および固定板の相対位置変化により変わることを示
す。
【０１７５】すなわち、格子ピッチを小さくしたときで
も、移動板、固定板間距離によらず高い信号振幅が得ら
れ、高分解能化が可能であることを示す。
【０１７６】はじめに移動板、固定板での回折光の光路
を説明する。図１１（ａ）は固定板から移動板裏面の反
射膜までの光路を示し、図１１（ｂ）は移動板の反射膜
から固定板までの光路を示す。
【０１７７】光源１から射出された光は、コリメータレ
ンズ２により平行光化され、ハーフミラー８を通過した
のち固定板２２に入射される。
【０１７８】固定板２２では、＋１次回折光５０ａ、−
１次回折光５０ｂに大部分の光量が集中する。固定板２
２の回折光の回折角はθ1＝ｓｉｎ-1（λ／（ｎ1ｐ））
である。ただし、ｎ1は固定板２２の屈折率である。
【０１７９】光束５０ａ、５１ｂは固定板２２から射出
するときに屈折し、５１ａ、５１ｂとなる。このときの
屈折角をθ2とすると、スネルの法則より ｎ0×ｓｉｎθ2＝ｎ1×ｓｉｎθ1 となる。ただし、ｎ0は移動板２１と固定板２２の間の
媒質の屈折率である。
【０１８０】つぎに移動板２１で屈折し、５２ａ、５２
ｂとなる。このときの屈折角をθ3とすると、移動板２
１のブレーズ回折格子への入射角もθ3となる。スネル
の法則より求めると、θ3＝ｓｉｎ-1｛λ／（ｎ2ｐ）｝
である。
【０１８１】移動板２１の回折格子のピッチはｊｐ／２
であるので、回折格子での回折角をηとすると、ｓｉｎ
η＝｛λ／（ｎ2ｐ）｝×｛１−２ｋ／ｊ｝となる。た
だし、ｋ＝０、±１、±２、±３、・・・であり、ｊ＝
１、２、３・・・である。
【０１８２】ｊ＝ｋとすると、η＝−φとなり、移動板
の回折光は、入射光と同方向となる。反射型ブレーズ回
折格子では、回折効率は格子斜面の角度できまり、入射
光に対して正反射となる回折光に大部分の光量が集中す
る。移動格子２１のブレーズ回折格子の斜面の法線方向
は、θ3＝±ｓｉｎ-1｛λ／（ｎ2ｐ）｝であり、光束５
２ａ、５２ｂとそれぞれ平行である。
【０１８３】従って、光束５２ａ、５２ｂと同方向の回
折光５３ａ、５３ｂほとんどの光量が集中する。移動板
では不要回折光が生じないので光効率が向上する。光束
５３ａ、５４ａ、５５ａはそれぞれ、５２ａ、５１ａ、
５０ａと同じ光路をもどる。５３ｂについても同様であ
る。光束５５ａの−１次回折光５６ａと光束５５ｂの＋
１次回折光５６ｂは平行で重なりあう。光束５６ａ、５
６ｂはハーフミラー８で反射し、受光部６で光量変化が
電気信号に変換される。
【０１８４】移動部の距離ｓの移動により、光束５６ａ
は−４πｓ／ｐ位相変化し、光束５６ｂは−４πｓ／ｐ
位相が変化する。光束５６ａ、５６ｂの振幅の大きさを
１として、受光部６での光強度を求めると、式２とな
り、移動部７の１ピッチの移動により４パルスの信号が
得られることがわかる。回折光の干渉には、移動板、固
定板間距離の条件は含まれていない。
【０１８５】よって、格子ピッチを小さくしたときに、
移動板、固定板間距離を広くとることができるので、高
分解能化が可能となる。以上のように本実施例のよれ
ば、主要回折光が±１次で裏面反射型の回折格子を有す
る固定板と、裏面反射型ブレーズ回折格子を有する移動
板を用いることにより、第１の実施例と同様な効果が得
られる。
【０１８６】さらに本実施例では移動板の回折格子で不
要回折光が生じないので光効率が約２倍向上する。
【０１８７】さらに、固定板の回折格子を反射型とする
ことにより、移動部の小型化が可能となる。
【０１８８】さらに、移動板および固定板の回折格子が
基板の裏面に形成してあるので、回折格子の溝にゴミや
油等が入った場合でも回折効率の低下がなく、信号振幅
の大きな安定した出力が得られる。また、固定板、移動
板の対向する面は平面であるので、ゴミや油等の除去が
簡単に行える。
【０１８９】なお、本実施例において、固定板の回折格
子を断面形状が矩形形状としたが、正弦波状のもの、あ
るいは三角形状のものとしてもよい。
【０１９０】なお、本実施例において、固定板への入射
光と固定板からの射出光の分離にハーフミラーを用いた
が、光源の光軸を傾けてもよい。あるいは、偏光ビーム
スプリッタと１／４波長板を用いて光源から固定板への
入射光と固定板からの射出光を分離してもよい。ここ
で、１／４波長板の光学軸方向は、偏光ビームスプリッ
タに直線偏光を入射したときに透過光量が最大となる方
向に対して４５度の角度をなす方向とする。
【０１９１】なお、本実施例では、移動部が動き、固定
板が固定されているとしたが、固定板を動かし、移動部
を固定としてもよい。
【０１９２】
【発明の効果】以上のように請求項１記載の発明によれ
ば、主要回折光が±１次である透過型の回折格子を有す
る第１格子板および第２格子板を用いることにより、ま
た、請求項２記載の発明によれば、主要回折光が±１次
で反射型回折格子を有する第１格子板と、回折角が第１
格子板の±１次回折光と等しい透過型回折格子を有する
第２格子板を用いることにより、また、請求項３記載の
発明によれば、主要回折光が±１次の透過型の回折格子
を有する第１格子板と、回折角が第１格子板の±１次回
折光に対し２倍である反射型の回折格子を有する第２格
子板を用いることにより、また、請求項４記載の発明で
は、主要回折光が±１次の反射型の回折格子を有する第
１格子板と、回折角が前記第１格子板の±１次回折光に
対し２倍である反射型の回折格子を有する第２格子板と
を用いることにより、格子の相対位置変化による回折光
の位相変化を干渉により光量変化に変換し受光部で検出
するので、第１格子板と第２格子板との距離を離したと
きでも、信号振幅の低下は起こらない。従って、第１格
子板と第２格子板との距離を自由に設定できるので、格
子板の接触による破損を防ぎ、測定の自由度を大きくで
きる。また、フーリエイメージのような制限がないの
で、移動板、固定板間距離の変動による受光部出力の変
動が少ない。また格子板は、スタンパで容易に複製がで
きるので低コスト化が可能である。
【０１９３】また、請求項５記載の発明によれば、主要
回折光が±１次の回折格子を有する固定板と、反射型ブ
レーズ回折格子を有する移動板を用いることにより、請
求項１記載の発明と同様な効果が得られる。さらに移動
板での回折効率が約２倍に向上するので、光源の低出力
化が可能となり、光源の長寿命化が可能となる。さら
に、移動部上に光源と受光部と移動板が配置されている
ので、移動部が傾いたときでも、受光部上の光束の位置
変動は、ほとんど生じないので、受光部の面積をちいさ
くし応答速度を向上できる。
【０１９４】また、請求項６記載の発明によれば、主要
回折光が±１次で裏面反射型の回折格子を有する固定板
と、裏面反射型ブレーズ回折格子を有する移動板を用い
ることにより、請求項１記載の発明と同様な効果が得ら
れる。さらに移動板の回折格子で不要回折光が生じない
ので光効率が約２倍向上する。さらに、固定板の回折格
子を反射型とすることにより、移動部の小型化が可能と
なる。さらに、移動板および固定板の回折格子が基板の
裏面に形成してあるので、回折格子の溝にゴミや油等が
入った場合でも回折効率の低下がなく、信号振幅の大き
な安定した出力が得られる。また、固定板、移動板の対
向する面は平面であるので、ゴミや油等の除去が簡単に
行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例における光学式エンコー
ダの構成を示す模式図
【図２】同実施例の動作説明のための移動板、固定板に
おける光路の説明図
【図３】同実施例において光束分離に回折格子を用いた
場合の模式図
【図４】本発明の第２の実施例における光学式エンコー
ダの模式図
【図５】本発明の第３の実施例における光学式エンコー
ダの模式図
【図６】本発明の第４の実施例における光学式エンコー
ダの模式図
【図７】本発明の第５の実施例における光学式エンコー
ダの模式図
【図８】本発明の第６の実施例における光学式エンコー
ダの模式図
【図９】同実施例における動作説明のための移動板、固
定板での光路の説明図
【図１０】本発明の第７の実施例における光学式エンコ
ーダの模式図
【図１１】同実施例における動作説明のための移動板、
固定板での光路の説明図
【図１２】従来の光学式エンコーダの構成を示す概略図
【符号の説明】
１ 光源 ２ コリメータレンズ ３ 移動板 ４ 固定板 ６ 受光部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 正弥 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−194123（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−231217（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−140822（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−261003（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01D 5/26 - 5/38 G01B 11/00 - 11/30

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】光源部と、前記光源部の射出光を入射光と
    し主要回折光が±１次の透過型の回折格子を有する第１
    格子板と、前記第１格子板の射出光を入射光とし回折角
    が前記第１格子板の±１次回折光と等しい透過型回折格
    子を有する第２格子板と、前記第２格子板の射出光を再
    び第２格子板に戻す反射手段と、前記第１格子板への入
    射光と第１格子板から射出光を分離する光束分離手段
    と、前記光束分離手段の射出光を入射光とする受光部と
    を備え、少なくとも第１格子板または第２格子板を移動
    可能としたことを特徴とする光学式エンコーダ。
  2. 【請求項２】光源部と、前記光源部の射出光を入射光と
    し主要回折光が±１次の反射型の回折格子を有する第１
    格子板と、前記第１格子板の射出光を入射光とし回折角
    が前記第１格子板の±１次回折光と等しい透過型回折格
    子を有する第２格子板と、前記第２格子板の射出光を再
    び第２格子板に戻す反射手段と、前記第１格子板への入
    射光と第１格子板から射出光を分離する光束分離手段
    と、前記光束分離手段の射出光を入射光とする受光部と
    を備え、少なくとも第１格子板または第２格子板を移動
    可能としたことを特徴とする光学式エンコーダ。
  3. 【請求項３】光源部と、前記光源部の射出光を入射光と
    し主要回折光が±１次の透過型の回折格子を有する第１
    格子板と、前記第１格子板の射出光を入射光とし回折角
    が前記第１格子板の±１次回折光に対し２倍である反射
    型の回折格子を有する第２格子板と、前記第１格子板へ
    の入射光と第１格子板から射出光を分離する光束分離手
    段と、前記光束分離手段の射出光を入射光とする受光部
    とを備え、少なくとも第１格子板または第２格子板を移
    動可能としたことを特徴とする光学式エンコーダ。
  4. 【請求項４】光源部と、前記光源部の射出光を入射光と
    し主要回折光が±１次の反射型の回折格子を有する第１
    格子板と、前記第１格子板の射出光を入射光とし回折角
    が前記第１格子板の±１次回折光に対し２倍である反射
    型の回折格子を有する第２格子板と、前記第１格子板へ
    の入射光と第１格子板から射出光を分離する光束分離手
    段と、前記光束分離手段の射出光を入射光とする受光部
    とを備え、少なくとも第１格子板または第２格子板を移
    動可能としたことを特徴とする光学式エンコーダ。
  5. 【請求項５】光源部と、前記光源部の射出光を入射光と
    し主要回折光が±１次の回折格子を有する固定板と、前
    記固定板の射出光を入射光とし主要回折光の回折角が前
    記固定板の±１次回折光に対し２倍である反射型ブレー
    ズ回折格子を有する移動板と、前記固定板への入射光と
    前記固定板からの射出光を分離する光束分離手段と、前
    記光束分離手段の射出光を検出する受光部とを備えたこ
    とを特徴とする光学式エンコーダ。
  6. 【請求項６】光源部と、前記光源部の射出光を入射光と
    し主要回折光が±１次で裏面反射の回折格子を有する固
    定板と、前記固定板の射出光を入射光とし主要回折光の
    回折角が前記固定板の±１次回折光に対し２倍である裏
    面反射の回折格子を有する移動板と、前記固定板への入
    射光と前記固定板からの射出光を分離する光束分離手段
    と、前記光束分離手段の射出光を検出する受光部とを備
    えたことを特徴とする光学式エンコーダ。
  7. 【請求項７】光束分離手段を、回折格子とすることを特
    徴とする請求項１から６の何れかに記載の光学式エンコ
    ーダ。
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