JP3185373B2 - エンコーダ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はエンコーダに関し、特に
移動物体（スケール）に取り付けた回折格子等の微細格
子列にレーザ光等の可干渉性光束を入射させ、該回折格
子からの所定次数の回折光を互いに干渉させて干渉縞を
形成し、該干渉縞の明暗の縞を計数することによって回
折格子の移動情報、即ち移動物体の移動情報を測定する
ロータリーエンコーダやリニヤエンコーダ等のエンコー
ダに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来よりＮＣ工作機械等における移動物
体の移動量や移動方向等の移動情報を高精度に、例えば
サブミクロンの単位で測定することのできる測定器とし
てエンコーダがあり、各方面で使用されている。

【０００３】特に高精度でかつ高分解能のエンコーダと
して、レーザー等の可干渉性光束を移動物体に設けた回
折格子に入射させ、該回折格子から生ずる所定次数の回
折光を互いに干渉させ、該干渉縞の明暗を計数すること
により、該移動物体の移動量や移動方向等の移動状態を
求めた回折光干渉方式のエンコーダが良く知られてい
る。

【０００４】図２７は従来の回折光干渉方式のリニヤエ
ンコーダの要部概略図である。

【０００５】同図においては光源１から射出した単色の
光束をスケール５ａ上の回折格子等から成る格子ピッチ
Ｐの微細格子列５に入射させて複数個の回折光を発生さ
せている。このとき直進する光束の次数を０として、そ
の両脇に±１，±２，±３・・・のような次数の回折光
を定義し、更にスケール５ａの移動方向を＋、逆方向を
−の符号を付けて区別することにする。そうするとｎ次
の回折光の波面の位相は０次光の波面に対して、スケー
ル５ａの移動量をＸとすると ２π・ｎ・Ｘ／Ｐ だけずれるという性質がある。

【０００６】そこで異なる次数の回折光同士は互いに波
面の位相がずれているから適当な光学系によって２つの
回折光の光路を重ね合わせて干渉させると、明暗信号が
得られる。

【０００７】例えば＋１次回折光と−１次回折光とをミ
ラー９ａ，９ｂとビームスプリッター３を用いて重ね合
わせて干渉させるとスケール５ａが微細格子の１ピッチ
分移動する間に互いの位相が４πだけずれていくから２
周期の明暗の光量変化が生じる。従ってこのときの明暗
の光量変化を検出すればスケール５ａの移動量を求める
ことができる。

【０００８】図２８はスケール５ａの移動量だけではな
く移動方向も検出するようにした従来の回折光干渉方式
のリニヤエンコーダの要部概略図である。

【０００９】同図では図２７のエンコーダに比べて、ス
ケール５ａの移動に伴う２つの回折光より得られる明暗
信号を少なくとも２種類用意して、それらの互いの明暗
のタイミングをずらしてスケール５ａの移動方向を検出
している。

【００１０】即ち、同図では微細格子列５から生ずるｎ
次回折光とｍ次回折光とを重ね合わせる前に偏光板８
ａ，８ｂ等を利用して両光束の偏波面が互いに直交する
直線偏光の光束にしている。そしてミラー９ａ，９ｂと
ビームスプリッター３ａを介して光路を重ね合わせてか
ら１／４波長板７ａを透過させて２光束間の位相差で偏
波面の方位が決まる直線偏波に変換している。

【００１１】更にそれを非偏光ビームスプリッター３ｂ
で２つの光束に分割して、それぞれの光束を互いに検波
方位（透過できる直線偏光の方位）がずれるように配置
した偏光板（アナライザ）８ｃ，８ｄを透過させ、２つ
の光束の干渉による明暗のタイミングのずれた２種類の
明暗信号を検出器１０ａ，１０ｂで検出している。

【００１２】例えばこの２つの偏光板の検波方位を互い
に４５度ずらせば明暗のタイミングは位相で表すと９０
度（π／２）ずれる。同図のエンコーダはこのときの２
つの検出器１０ａ，１０ｂからの信号を用いてスケール
５ａの移動方向を含めた移動情報を検出している。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】一般に回折光干渉方式
のエンコーダは高分解能の検出が可能であるが微細格子
列を高分解能に読み取ることの代償として、スケールの
わずかな速度の移動や回転によって、エンコーダ信号の
周波数が容易に数ＭＨｚのオーダになってくる。この為
電気信号増幅、処理部の規模が大きくなったりノイズに
弱くなりやすい傾向があった。

【００１４】又、光源として使用されるレーザダイオー
ド等の半導体素子、受光素子、電気回路は熱環境、強電
磁界（ノイズ環境）では使用が制限されるという問題点
があった。

【００１５】これに対して光ファイバーを利用して光
源、受光素子を移動物体（測定物の環境下）より隔離し
て構成する方法もある。この場合には少なくとも１本の
投光用ファイバーと２本の受光用ファイバーを必要とす
る。

【００１６】一般に光ファイバーへの光束の入射の箇所
（コネクター部）にはミクロンオーダの３次元精密位置
合わせ構造が必要となっている。この為複数の光ファイ
バーを用いると装置全体が複雑化及び大型化してくると
いう問題点があった。

【００１７】これに対して１本の光ファイバーでエンコ
ーダが構成出来れば良いが、例えば回折光干渉方式のエ
ンコーダにおいて１本の光ファイバーを用いて構成する
には位相のずれた少なくとも２相の信号が得られるよう
に光束を光ファイバー内を伝送しなくてはならないとい
う問題点があり、その実現が困難であった。

【００１８】又、仮に１本の光ファイバーだけでこうし
た方式のエンコーダを構成したとしても光ファイバーへ
の光束の入射の箇所での光損失は或る程度覚悟しなけれ
ばならず、又経時変化や外乱によって結合部を透過でき
る光量もバラツキやすくエンコーダのアナログ信号を伝
送する際に信号の情報が損なわれやすいという問題点が
あった。

【００１９】本発明は１本の偏波面保持ファイバーと各
要素を適切に構成することにより光源手段からの光束を
任意の位置に効率的に導光し、熱環境に影響されずに装
置全体の簡素化を図りつつ、高精度にスケール（移動物
体）の移動情報を検出することができるエンコーダの提
供を目的とする。

【００２０】この他、本発明はヘテロダイン干渉法を利
用すると共に１本の偏光面保持ファイバーと各要素を適
切に構成することにより光源手段からの光束を任意の位
置に光損失が少なくなるように効率的に導光し、熱環境
に影響されずに装置全体の簡素化を図りつつ、高精度に
スケール（移動物体）の移動情報を検出することができ
るエンコーダの提供を目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明のエンコーダは （１−イ）微細格子列を設けたスケールの該微細格子列
に光源手段からの光束を光学手段を介して照射し、該微
細格子列から生ずる互いに異なる次数の２つの回折光を
ミラー又は回折格子反射素子で反射させ、該微細格子列
に再度入射させることで生ずる再回折光を該光学手段に
導光し、該光学手段の一部を介して取り出して重ね合わ
せて干渉させ、該干渉に基づく光束の明暗信号を光電変
換手段で検出し、該光電変換手段より得られる周期信号
を用いて該スケールの相対移動情報を求めるエンコーダ
において、該光学手段はその一部に偏波面保持ファイバ
ーを有しており、該微細格子列から生ずる２つの回折光
の偏波面が互いに直交し、その偏波面の方向が該偏波面
保持ファイバーのｆ軸またはｓ軸と４５度となるように
構成したことを特徴としている。

【００２２】（１−ロ）微細格子列を設けたスケールの
該微細格子列に光源手段からの光束を光学手段を介して
照射し、該微細格子列から生ずる互いに異なる次数の２
つの回折光をミラー又は回折格子反射素子で反射させ、
該微細格子列に再度入射させることで生ずる再回折光を
該光学手段に導光し、該光学手段の一部を介して取り出
して重ね合わせて干渉させ、該干渉に基づく光束の明暗
信号を光電変換手段で検出し、該光電変換手段より得ら
れる周期信号を用いて該スケールの相対移動情報を求め
るエンコーダにおいて、該光学手段はその一部に偏波面
保持ファイバーを有しており、該微細格子列から生ずる
２つの回折光の偏波面が互いに直交し、その偏波面の方
向が該偏波面保持ファイバーのｆ軸またはｓ軸と４５度
となるように構成したことを特徴としている。

【００２３】特に本発明では、前記微細格子列から生ず
る２つの回折光について前記ミラー又は前記回折格子反
射素子により元の光路に戻し、該微細格子列で再度回折
させた後、前記光学手段に導光していることを特徴とし
ている。

【００２４】（１−ハ）少なくとも２つの周波数の光束
を発振する光源手段から異なった周波数（ν１，ν２）
の２つの光束を各々微細格子列を設けたスケールの該微
細格子列に光学手段を介して照射し、前記２つの光束入
射に伴い該微細格子列から生ずる回折光のうち周波数が
異なり、偏波面が直交する互いに異なる次数（ｍ，ｎ）
の２つの回折光について、一方をミラーで、他方をλ／
４位相板を介してミラー又は回折格子反射素子で反射さ
せ該微細格子列に再度入射させることで生ずる再回折光
を２組（ν１ｍ，ν２ｎ），（ν１ｎ，ν２ｍ）形成
し、前記光学手段に導光し、これらの各組２つの回折光
を互いに重ね合わせて干渉させ、該２つの独立した明暗
光束（ν２ｎ−ν１ｍ），（ν２ｍ−ν１ｎ）を形成
し、該２つの明暗光束を光電変換手段で検出し、該光電
変換手段より得られる周期信号を用いて該スケールの相
対移動情報を求める際、該光学手段はその一部に偏波面
保持ファイバーを有しており、該２つの明暗光束の偏波
面の方向が該偏波面保持ファイバーのｆ軸又はｓ軸と平
行となるように構成したことを特徴としている。

【００２５】特に本発明では、ヘテロダイン干渉法の原
理を応用し、回折光干渉方式のエンコーダから得られる
信号を測定物であるスケールの停止時でも特定の周期信
号（明暗信号）が発生し続ける信号として発生させ伝送
している。

【００２６】この方式では波長（周波数）の異なる２つ
の光束をそれぞれ別の光路に導いてそれぞれの光路長
（位相）を変動させた後、元の光路に戻して互いを干渉
させている。このとき両者の光路間に位相の変動が無い
限り、２つの発振周波数間の差のビート信号（明暗信
号）を発生し続ける。そしてスケールが移動したりして
両者の光路間に位相の変動が加わると、その変動の方向
に応じてビート信号の周波数がｕｐ／ｄｏｗｎする。

【００２７】そこでその周波数ずれΔν（又は位相ずれ
ΔΦ）を検出することによりスケールの移動に伴なう位
相変化の速度（即ちスケールの移動速度、移動方向を示
す符号も含む）を検知し、更に位相ずれを例えば２πお
きにカウントしてスケールの移動に伴なう位相変化量
（即ちスケールの移動量、移動方向を示す符号を含む）
を検知している。

【００２８】本発明ではこの原理を利用して信号を周波
数や位相のずれとして取り扱い、信号の伝送途中でノイ
ズが混入したり、振幅が変動しても情報が損なわれにく
くしている。

【００２９】又本発明では、偏波面保持ファイバーを利
用して２周波発振レーザと回折光干渉方式のエンコーダ
との間の結合方式を適切に構成している。更に異なる次
数の回折光同士を干渉させる際の双方の光束の（初期
の）発振周波数が互いに異なる組み合わせとなるように
光学系を適切に構成している。これによりスケールの移
動情報に関する信号を伝送する際の結合部での光損失が
少なく、かつ効率的に伝送させることができるようにし
ている。

【００３０】（１−ニ）微細格子列を設けたスケールの
該微細格子列に光源手段から光束を光学手段を介して照
射し、該微細格子列から生ずる互いに異なる次数の２つ
の回折光をミラー又は回折格子反射素子で反射させ、再
度前記微細格子列に入射させることで生ずる第２の回折
光を前記光学手段に導光し、重ね合わせて干渉させ、該
干渉に基づく明暗信号光束を該光学手段を介して光電変
換手段で検出し、該光電変換手段より得られる周期信号
を用いて該スケールの相対移動情報を求めるエンコーダ
において、該光学手段はその一部に偏波面保持ファイバ
ーを有しており、該微細格子列からの回折光のうち互い
に直交する偏波面毎に２つの回折光を干渉させた２つの
明暗信号光束を形成し、該２つの明暗信号光束の偏波面
の方向が該偏波面保持ファイバーのｆ軸又はｓ軸と平行
となるように構成したことを特徴としている。

【００３１】（１−ホ）少なくとも２つの周波数の光束
を発振する光源手段から異なった周波数の２つの光束を
各々微細格子列を設けたスケールの該微細格子列に光学
手段を介して照射し、該微細格子列から生ずる周波数が
異なり、かつ互いに異なる次数の２つの回折光をミラー
又は回折格子反射素子で反射させ、該微細格子列に再度
入射させることで生ずる再回折光を該光学手段に導光
し、該光学手段の一部を介して取り出して重ね合わせて
干渉させ、該干渉に基づく光束の明暗信号を光電変換手
段で検出し、該光電変換手段より得られる周期信号を用
いて該スケールの相対移動情報を求めるエンコーダにお
いて、該光学手段はその一部に偏波面保持ファイバーを
有しており、該微細格子列から生ずる２つの回折光の偏
波面が互いに直交し、その偏波面の方向が該偏波面保持
ファイバーのｆ軸又はｓ軸と平行となるように構成した
ことを特徴としている。

【００３２】特に本発明ではヘテロダイン干渉法の原理
を応用し、回折光干渉方式のエンコーダから得られる信
号を測定物であるスケールの停止時でも特定の周期信号
（明暗信号）が発生し続ける信号として発生させ伝送し
ている。

【００３３】この方式では波長（周波数）の異なる２つ
の光束をそれぞれ別の光路に導いてそれぞれの光路長
（位相）を変動させた後、元の光路に戻して互いを干渉
させている。このとき両者の光路間に位相の変動が無い
限り、２つの発振周波数間の差のビート信号（明暗信
号）を発生し続ける。そしてスケールが移動したりして
両者の光路間に位相の変動が加わると、その変動の方向
に応じて、ビート信号の周波数がｕｐ／ｄｏｗｎする。

【００３４】そこでその周波数ずれΔν（または位相ず
れΔΦ）を検出することによりスケールの移動に伴う位
相変化の速度（即ちスケールの移動速度、移動方向を示
す符号も含む）を検知し、更に位相ずれを例えば２πお
きにカウントしてスケールの移動に伴う位相変化量（即
ちスケールの移動量、移動方向を示す符号を含む）を検
知している。

【００３５】本発明ではこの原理を利用して信号を周波
数や位相のずれとして取り扱い信号の伝送途中でノイズ
が混入したり、振幅が変動しても情報が損なわれにくく
している。

【００３６】又本発明では、偏波面保持ファイバーを利
用して２周波発振レーザと回折光干渉方式のエンコーダ
との間の結合方式を適切に構成している。更に異なる次
数の回折光同士を干渉させる際の双方の光束の（初期
の）発振周波数が互いに異なる組み合わせとなるように
光学系を適切に構成している。これによりスケールの移
動情報に関する信号を伝送する際の結合部での光損失が
少なく、かつ効率的に伝送させることができるようにし
ている。

【００３７】

【実施例】図１は本発明の実施例１の要部概略図であ
る。同図において矢印は光束の進行方位、正弦波状の記
号は偏波面を示している。１０１は光源手段であり、単
色光又はコヒーレント光等を放射するレーザ光やＬＥＤ
等の光源１を有している。

【００３８】光源１より射出した発散光束（このときは
直線偏光）は、コリメーターレンズ２ａによって略平行
光束とし、非偏光ビームスプリッター３ａを透過してカ
ップリングレンズ２ｂに入射している。カップリングレ
ンズ２ｂからの光束は偏波面保持ファイバー６の第１の
端面（入射面）６ａに入射する。このとき偏波面保持フ
ァイバー６の光学軸（ｓ軸，ｆ軸）のどちらかと入射光
束の偏波面とが同図に示すように平行になるように位置
を合わせている。

【００３９】（尚、ここで偏波面保持ファイバー６は偏
光状態を維持した状態で光束を伝播させるものである。
又偏波面保持ファイバー６の光軸は光波の伝播速度の速
い方向をｆ軸、遅い方向をｓ軸としている。）そして偏
波面保持ファイバー６の第２の端面（射出面）６ｂから
射出した光束はｓ軸成分又はｆ軸成分のどちらか一方の
成分を有した光束となっている。偏波面保持ファイバー
６の射出面６ｂからの光束をカップリングレンズ２ｃに
よって略平行光束とし、スケール５ａ上の回折格子より
成る微細格子列５に入射している。

【００４０】尚、各要素２ａ，３ａ，２ｂ，６，２ｃは
光源手段１０１からの光束をスケール５ａに入射させる
光学手段１０２の一要素を構成している。

【００４１】そして微細格子列５から生じる複数個の回
折光のうち、例えば±１次の回折光を偏光板８ａ，８ｂ
を介しミラー９ａ，９ｂで反射させて元の光路に戻して
再度スケール５ａの微細格子列５に入射させている。

【００４２】このとき偏光板８ａ，８ｂにより同図に示
すように＋１次回折光はその偏波面がｓ軸と４５度の角
度関係となるような直線偏光（ｓ＋ｆ）⁺¹、−１次回折
光はそれと直交する角度関係となるような直線偏光（ｓ
−ｆ）^-1となるようにしている。尚各要素８ａ，８ｂ，
９ａ，９ｂは検出光学系１０３の各要素を構成してい
る。

【００４３】これらの２光束（ｓ＋ｆ）⁺¹，（ｓ−ｆ）
^-1は再び微細格子列５で回折して＋１次回折光の＋１次
回折光（ｓ＋ｆ）⁺¹⁺¹と、−１次回折光の−１次回折光
（ｓ−ｆ）^-1-1のみが、カップリングレンズ２ｃに入射
する。カップリングレンズ２ｃによって再び偏波面保持
ファイバー６に入射した２光束（ｓ＋ｆ）⁺¹⁺¹ ，（ｓ
−ｆ）^-1-1はそれぞれｓ軸，ｆ軸と４５度をなし、かつ
互いに直交する直線偏波面となっており、偏波面保持フ
ァイバー６内を伝播する。

【００４４】このとき偏波面保持ファイバー６の伝播中
に光束（ｓ＋ｆ）⁺¹⁺¹はやがて右回りの楕円偏光にな
り、ついに出口６ａでは右回りの円偏光になり、一方光
束（ｓ−ｆ）^-1-1はやがて左回りの楕円偏光になり、つ
いに出口６ａでは左回りの円偏光になる。（又はその逆
関係になる。）この現象は、偏波面保持ファイバー６が
有している光学軸（ｓ，ｆ）間の伝播速度の違いにより
生ずるものでファイバーの長さＬが以下の関係式を満た
す場合に直線偏光と円偏光との交換が行なわれる。

【００４５】即ち、偏波面保持ファイバーの長さとモー
ド屈折率をＬ，β、光源１からの光束の波長をλ₀ 、ｎ
を整数としたとき Ｌ＝λ₀ （１／４＋ｎ）／β ‥‥‥（ａ） のときである。

【００４６】そこで本実施例では関係式（ａ）として ０．９＜（１／４＋ｎ）・λ₀ ／（β・Ｌ）＜１．１ ‥‥（ｂ） を満足するように各要素を設定している。これにより初
期の目的を良好に達成している。

【００４７】そして偏波面保持ファイバー６の第１の端
面６ａから射出した２光束は互いの円偏波面の回転方向
を逆にしたままカップリングレンズ２ｂで略平行光束と
し、非偏光ビームスプリッター３ａで反射している。

【００４８】これらの２つの光束同士をベクトル的に合
成すると、光束（ｓ＋ｆ）⁺¹⁺¹と光束（ｓ−ｆ）^-1-1と
の位相差で一義的に偏光方位を決定する直線偏光の光束
になる。よってスケール５ａが一方向に移動している間
は２光束間の位相差が連続的にずれていくから直線偏光
の偏波面が回転し続ける。そして２光束間の位相差が２
π毎に直線偏光の偏光方位が１８０度回転する。

【００４９】この光束を非偏光ビームスプリッター３ｂ
で２つの光束に分割したあと、それぞれ互いに透過偏光
方向をずらした偏光板（アナライザ）８ｃ，８ｄを透過
させる。このとき直線偏光の光束の偏波面と偏光板（８
ｃ，８ｄ）の偏光方位とが一致したタイミングで透過光
量が最大になり、それと直交するタイミングで最小にな
る明暗信号の光束に変換される。２つの明暗信号間の明
暗のタイミングは２つの偏光板の透過偏光方位の設定を
ずらしておけば良い。

【００５０】これらの明暗信号の光束を光電変換手段１
０５としての光電素子１０ａ，１０ｂで電気信号に変換
し、（振幅を増幅されてから）これよりエンコーダとし
ての２相信号を出力している。本実施例ではこのときの
光電変換手段１０５（光電素子１０ａ，１０ｂ）で得ら
れる信号を用いてスケール５ａの移動量や移動方向等の
移動情報を検出している。

【００５１】このように本実施例では１本の偏波面保持
ファイバーと各要素を適切に構成することにより、即ち
スケールの微細格子列から生じる２つの回折光を偏波面
保持ファイバーを伝送させる際に、両光束が干渉して明
暗信号にならないように２つの回折光の偏波面を直交さ
せて更に、偏波面保持ファイバーの光学軸（ｆ軸，ｓ
軸）のどちらかに４５度になるように合わせて入射させ
て伝送させ、偏波面保持ファイバーのｓ軸−ｆ軸間の伝
播速度の違いを利用して、偏波面保持ファイバーの出口
でそれぞれの直線偏光光束が互いに逆回りの円偏光光束
に変換されるようにして、両光束のベクトル的な合成光
束が２光束の位相差情報を直線偏光の偏波面の方位の情
報に変換された一つの直線偏光光束になるように伝送で
きるようにし、これにより装置全体の簡素化を図りつ
つ、スケール５ａの移動情報を高精度に検出している。

【００５２】尚、本発明においては前述した実施例１に
おいて、次のような各要素の変更も同様に適用可能であ
る。

【００５３】（２−イ）スケール上の微細格子列からの
回折光に±１次回折光以外の次数の回折光の組み合わせ
を利用すること。

【００５４】（２−ロ）プリズム状のビームスプリッタ
ーのかわりに同様な機能を有するミラー型のビーム分割
手段を用いること。

【００５５】（２−ハ）スケールに設けた微細格子列
（回折格子）から得られる２つの回折光は反射型に限ら
ず図２に示すように透過型の回折光であっても良い。図
２はスケール５ａ近傍のみを示しており、各々図１に対
応している。又図１で示した要素と同一要素には同符番
を付している。

【００５６】（２−ニ）図３に示すように偏波面保持フ
ァイバー６からの光束をまず分割面ＢＳを有するプリズ
ム５１を利用して２光束に分割してからスケール５ａの
微細格子列５に入射させても良い。

【００５７】尚、図３は実施例１の光学系をもとに展開
したものである。同図では偏波面保持ファイバー６の射
出面６ｂから出射する光束は、該偏波面保持ファイバー
６の光学軸（ｓ軸，ｆ軸）方位のどちらかの成分のみで
ある。

【００５８】そこで図のようなプリズム５１の分割面Ｂ
Ｓに偏光ビームスプリッター膜を蒸着したものを利用
し、例えば分割面ＢＳでの反射光束はｆ軸と４５度のな
す偏波面の光束、分割面ＢＳでの透過光束はそれと直交
する光束のように分離して取り出している。そしてそれ
ぞれ＋１次回折又は−１次回折後、元の光路を戻して同
様な性質の２光束を得ている。

【００５９】尚、偏光膜の代わりに通常の非偏光ビーム
スプリッター膜を使用する場合は、図のプリズムからス
ケールに照射される光路中に互いに直交し、更にｓ軸と
４５度の偏波面の成分、ｆ軸と４５度の偏波面の成分を
それぞれ選択できるように偏光板を配置すれば良い。尚
回折光（ｓ＋ｆ）⁺¹，（ｓ−ｆ）^-1の位置に共通のミラ
ー９を配置する代わりに、回折光（ｓ＋ｆ）⁺¹，（ｓ−
ｆ）^-1の位置にそれぞれのミラーを配置しても良い。

【００６０】（２−ホ）ミラー９ａ，９ｂの代わりに、
キャッツアイ光学素子又は回折格子反射素子、又はコー
ナーキューブ等を用いても良い。

【００６１】これによれば光源からの光束の波長変動に
よる光路ずれを補正することができる。尚、回折格子反
射素子は反射タイプの回折格子ならスケールの微細格子
列５のピッチの半分のピッチの周期格子にしておくと元
の光路を戻すことができる。 （２−ヘ）偏波面保持ファイバー断面の構造は図に示し
た所謂楕円クラッドタイプの他に楕円コアタイプやＰＡ
ＮＤＡタイプ等が適用可能である。

【００６２】（２−ト）スケールに設けた微細格子列は
直線状の物だけではなく、例えば回転円盤上に放射状格
子を記録したものを使用すれば、そのままロータリーエ
ンコーダに応用することができる。

【００６３】図４は本発明の実施例２の要部概略図であ
る。同図において矢印は光束の進行方位、正弦波状の記
号は偏波面を示している。１０１は光源手段であり、単
色光又はコヒーレント光等を放射するレーザ光やＬＥＤ
等の光源１を有している。

【００６４】光源１より射出した発散光束（このときは
直線偏光）は、コリメーターレンズ２ａによって略平行
光束とし、非偏光ビームスプリッター３ａを透過してカ
ップリングレンズ２ｂに入射している。カップリングレ
ンズ２ｂからの光束は偏波面保持ファイバー６の第１の
端面（入射面）６ａに入射する。このとき偏波面保持フ
ァイバー６の光学軸（ｓ軸，ｆ軸）と入射光束の偏波面
とのなす角度は同図に示すように約４５°になるように
位置を合わせている。

【００６５】（尚、ここで偏波面保持ファイバー６は偏
光状態を維持した状態で光束を伝播させるものである。
又偏波面保持ファイバー６の光軸は光波の伝播速度の速
い方向をｆ軸、遅い方向をｓ軸としている。）そして偏
波面保持ファイバー６の第２の端面（射出面）６ｂから
射出した光束はｓ軸成分とｆ軸成分を有した光束となっ
ている。偏波面保持ファイバー６の射出面６ｂからの光
束をカップリングレンズ２ｃによって略平行光束とし、
スケール５ａ上の回折格子より成る微細格子列５に入射
している。

【００６６】尚、各要素２ａ，３ａ，２ｂ，６，２ｃは
光源手段１０１からの光束をスケール５ａに入射させる
光学手段１０２の一要素を構成している。

【００６７】そして微細格子列５から生じる複数個の回
折光のうち、例えば±１次の回折光を偏光板８ａ，８ｂ
を介しミラー９ａ，９ｂで反射させて元の光路に戻して
再度スケール５ａの微細格子列５に入射させている。

【００６８】このとき偏光板８ａ，８ｂにより同図に示
すように＋１次回折光はｓ軸に平行な直線偏光
（ｓ⁺¹）、次回折光はｆ軸に平行な直線偏光（ｆ^-1）と
なるようにしている。尚各要素８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂ
は検出光学系１０３の各要素を構成している。

【００６９】これらの２光束（ｓ⁺¹，ｆ^-1）は再び微細
格子列５で回折して＋１次回折光の＋１次回折光（ｓ
⁺¹⁺¹）と、−１次回折光の−１次回折光（ｆ^-1-1）のみ
が、カップリングレンズ２ｃに入射する。カップリング
レンズは２ｃによって再び偏波面保持ファイバー６に入
射した２光束（ｓ⁺¹⁺¹），（ｆ^-1-1）はそれぞれｓ軸，
ｆ軸に平行な偏波面となっており、偏波面保持ファイバ
ー６内を独立に（相互干渉無く）伝播する。

【００７０】偏波面保持ファイバー６の第１の端面６ａ
から射出した２光束は互いの偏波面を直交させたままカ
ップリングレンズ２ｂで略平行光束とし、非偏光ビーム
スプリッター３ａで反射し、１／４波長板７ａを透過す
る。このとき１／４波長板７ａの結晶軸（偏波面保持フ
ァイバーと同様にｓ軸とｆ軸があるが同図では分かりや
すくする為にＰｆ軸，Ｐｓ軸と記載する。）を２光束の
偏波面に対して４５°の方位になるように合わせて取り
付けることにより光束（ｓ⁺¹⁺¹）は右回りの円偏光光束
とし、光束（ｆ^-1-1）は左回りの円偏光光束にしてい
る。（又はその逆関係にしている。）尚、各要素３ａ，
７ａは重ね合わせ手段１０４の一要素を構成している。

【００７１】これらの２つの光束同士をベクトル的に合
成すると、光束（ｓ⁺¹⁺¹）と光束（ｆ^-1-1）との位相差
で一義的に偏光方位を決定する直線偏光の光束になる。
よってスケール５ａが一方向に移動している間は２光束
間の位相差が連続的にずれていくから直線偏光の偏波面
が回転し続ける。そして２光束間の位相差が２π毎に直
線偏光の偏光方位が１８０°回転する。

【００７２】この光束を非偏光ビームスプリッター３ｂ
で２つの光束に分割したあと、それぞれ互いに透過偏光
方向をずらした偏光板（アナライザ）８ｃ，８ｄを透過
させる。このとき直線偏光の光束の偏波面と偏光板（８
ｃ，８ｄ）の偏光方位とが一致したタイミングで透過光
量が最大になり、それと直交するタイミングで最小にな
る明暗信号の光束に変換される。２つの明暗信号間の明
暗のタイミングは２つの偏光板の透過偏光方位の設定を
ずらしておけば良い。

【００７３】これらの明暗信号の光束を光電変換手段１
０５としての光電素子１０ａ，１０ｂで電気信号に変換
し、（振幅を増幅されてから）これよりエンコーダとし
ての２相信号を出力している。

【００７４】本実施例ではこのときの光電変換手段１０
５（光電素子１０ａ，１０ｂ）で得られる信号を用いて
スケール５ａの移動量や移動方向等の移動情報を検出し
ている。

【００７５】このように本実施例では１本の偏波面保持
ファイバーと各要素を適切に構成することにより、即ち
スケールの微細格子列から生じる２つの回折光を偏波面
保持ファイバーを伝送させる際に、両光束が干渉して明
暗信号にならないように２つの回折光の偏波面を直交さ
せて、更に偏波面保持ファイバーの光学軸（ｆ軸，ｓ
軸）のどちらかに平行になるように合わせて入射させて
伝送させ、これにより装置全体の簡素化を図りつつスケ
ール５ａの移動情報を高精度に検出している。

【００７６】図５は本発明の実施例３の要部概略図であ
る。

【００７７】本実施例では光源手段１０１からの光束の
偏波面を偏波面保持ファイバー６の光学軸に平行に入射
し、伝播した後スケール５ａの微細格子列５に入射して
いる。そして微細格子列５からの２つの回折光のうち一
方の回折光の偏波面を結晶光学素子（λ／４板）７ｂで
９０度回転させて偏波面保持ファイバー６に入射してい
る点が異なっており、この他の構成は図４の実施例２と
同じである。

【００７８】即ち、光源１より射出した発散光束（この
ときは直線偏光）は、コリメーターレンズ２ａによって
略平行光束とし、非偏光ビームスプリッター３ａを透過
してカップリングレンズ２ｂに入射している。カップリ
ングレンズ２ｂからの光束は偏波面保持ファイバー６の
第１の端面（入射面）６ａに入射する。このとき偏波面
保持ファイバー６の光学軸（ｓ軸，ｆ軸）の一方と入射
光束の偏波面とをが同図に示すように一致するように位
置をあわせている。

【００７９】ここでは仮にｓ軸に一致させたとする。そ
して偏波面保持ファイバー６の第２の端面（射出面）６
ｂから射出した光束はｓ軸成分を有した光束となってい
る。偏波面保持ファイバー６の射出面６ｂからの光束を
カップリングレンズ２ｃによって略平行光束とし、スケ
ール５ａ上の回折格子より成る微細格子列５に入射して
いる。

【００８０】そして微細格子列５から生じる複数個の回
折光のうち、例えば＋１次の回折光ｓ⁺¹と−１次の回折
光ｓ^-1のうち、一方の回折光（ｓ^-1）を結晶光学素子
（λ／４板）７ｂを介し、ミラー（９ａ，９ｂ）で反射
させて元の光路に戻して、再度スケール５ａの微細格子
列５に入射させている。

【００８１】このときλ／４板７ｂの結晶軸（Ｐｓ軸）
を光束ｓ^-1の偏波面に対して４５度となるように配置し
ている。これにより光束（ｓ^-1）を光束（ｓ^-1）と偏波
面が直交する光束（ｆ^-1）に変換して微細格子列５に再
入射させている。

【００８２】これらの２光束（ｓ⁺，ｆ^-1）は再び微細
格子列５で回折して＋１次回折光の＋１次回折光（ｓ
⁺¹⁺¹）と−１次回折光の−１次回折光（ｆ^-1-1）のみが
カップリングレンズ２ｃに入射する。カップリングレン
ズ２ｃによって再び偏波面保持ファイバー６に入射した
２光束（ｓ⁺¹⁺¹），（ｆ^-1-1）はそれぞれｓ軸，ｆ軸に
平行な偏波面となっており偏波面保持ファイバー６内を
独立に（相互干渉無く）伝播する。

【００８３】偏波面保持ファイバー６の第１の端面６ａ
から射出した２光束は互いの偏波面を直交させたままカ
ップリングレンズ２ｂで略平行光束とし、非偏光ビーム
スプリッター３ａで反射し、１／４波長板７ａを透過す
る。このとき１／４波長板７ａの結晶軸（偏波面保持フ
ァイバーと同様にｓ軸とｆ軸があるが同図では分かりや
すくする為にＰｆ軸，Ｐｓ軸と記載する。）を２光束の
偏波面に対して４５°の方位になるように合わせて取り
付けることにより光束（ｓ⁺¹⁺¹）は右回りの円偏光光束
とし、光束（ｆ^-1-1）は左回りの円偏光光束にしてい
る。（又はその逆関係にしている。）これらの２つの光
束同士をベクトル的に合成すると、光束（ｓ⁺¹⁺¹）と光
束（ｆ^-1-1）との位相差で一義的に偏光方位を決定する
直線偏光の光束になる。よってスケール５ａが一方向に
移動している間は２光束間の位相差が連続的にずれてい
くから直線偏光の偏波面が回転し続ける。そして２光束
間の位相差が２π毎に直線偏光の偏光方位が１８０°回
転する。

【００８４】この光束を非偏光ビームスプリッター３ｂ
で２つの光束に分割したあと、それぞれ互いに透過偏光
方向をずらした偏光板（アナライザ）８ｃ，８ｄを透過
させる。このとき直線偏光の光束の偏波面と偏光板（８
ａ，８ｂ）の偏光方位とが一致したタイミングで透過光
量が最大になり、それと直交するタイミングで最小にな
る明暗信号の光束に変換される。２つの明暗信号間の明
暗のタイミングは２つの偏光板の透過偏光方位の設定を
ずらしておけば良い。

【００８５】これらの明暗信号の光束を光電変換手段１
０５としての光電素子１０ａ，１０ｂで電気信号に変換
し、（振幅を増幅されてから）これよりエンコーダとし
ての２相信号を出力している。

【００８６】本実施例では実施例２と同様にこのときの
光電変換手段１０５（光電素子１０ａ，１０ｂ）で得ら
れる信号を用いてスケール５ａの移動量や移動方向等の
移動情報を検出している。

【００８７】尚、本発明においては前述した実施例２，
３において、次のような各要素の変更も同様に適用可能
である。

【００８８】（３−イ）スケール上の微細格子列からの
回折光に±１次回折光以外の次数の回折光の組み合わせ
を利用すること。

【００８９】（３−ロ）プリズム状のビームスプリッタ
ーのかわりに同様な機能を有するミラー型のビーム分割
手段を用いること。

【００９０】（３−ハ）スケールに設けた微細格子列
（回折格子）から得られる２つの回折光は反射型に限ら
ず図６，図７に示すように透過型の回折光であっても良
い。図６，図７はスケール５ａ近傍のみを示しており、
各々図４，図５に対応している。又図４，図５で示した
要素と同一要素には同符番を付している。

【００９１】（３−ニ）図８に示すように偏波面保持フ
ァイバー６からの光束をまず分割面ＢＳを有するプリズ
ム５１を利用して２光束に分割してからスケール５ａの
微細格子列５に入射させても良い。

【００９２】尚、図８は実施例２の光学系をもとに展開
したものである。同図では偏波面保持ファイバー６の射
出面６ｂから出射する光束は、該偏波面保持ファイバー
６の光学軸（ｓ軸，ｆ軸）方位の成分を等量含んでい
る。

【００９３】そこで図のようなプリズム５１の分割面Ｂ
Ｓに偏光ビームスプリッター膜を蒸着したものを利用
し、例えば分割面ＢＳでの反射光束はｆ軸成分光束、分
割面ＢＳでの透過光束はｓ軸成分光束のように分離して
取り出している。そしてそれぞれ＋１次回折又は−１次
回折後、元の光路を戻して同様な性質の２光束を得てい
る。

【００９４】尚、偏光膜の代わりに通常の非偏光ビーム
スプリッター膜を使用する場合は、図のプリズムからス
ケールに照射される光路中に互いに直交し、更にｓ軸成
分、ｆ軸成分をそれぞれ選択できるように偏光板を配置
すれば良い。尚回折光ｓ^-1，ｆ⁺¹の位置に共通のミラー
９を配置する代わりに、回折光ｓ⁺¹，ｆ^-1の位置にそれ
ぞれのミラーを配置しても良い。

【００９５】（３−ホ）ミラー９ａ，９ｂの代わりに図
９に示すキャッツアイ光学素子９ｃ，９ｄ又は図１０に
示す回折格子反射素子９ｅ，９ｆ又はコーナーキューブ
等を用いても良い。

【００９６】これによれば光源からの光束の波長変動に
よる光路ずれを補正することができる。尚回折格子反射
素子９ｅ，９ｆは反射タイプの回折格子ならスケールの
微細格子列５のピッチの半分のピッチの周期格子にして
おくと元の光路を戻すことができる。

【００９７】（３−ヘ）偏波面保持ファイバー断面の構
造は図に示した所謂楕円クラッドタイプの他に楕円コア
タイプやＰＡＮＤＡタイプ等が適用可能である。

【００９８】（３−ト）スケールに設けた微細格子列は
直線状の物だけではなく、例えば回転円盤上に放射状格
子を記録したものを使用すれば、そのままロータリーエ
ンコーダに応用することができる。

【００９９】図１１は本発明の実施例４の要部概略図で
ある。同図において矢印は光束の進行方位、正弦波状の
記号は偏波面を示している。１０１は光源手段であり、
少なくとも２つの周波数（ν₁，ν₂）（波長）の光束を
発振する例えば２周波発振レーザ等の光源１を有してい
る。

【０１００】光源１からは略平行で互いに偏波面を直交
させた互いに異なる周波数の２つの光束（ν₁，ν₂）が
重なりあって射出している。この２つの光束（ν₁，
ν₂）は非偏光ビームスプリッター３ａを透過してカッ
プリングレンズ２ｂによって集光され偏波面保持ファイ
バー６の第１の端面（入射面）６ａに入射する。このと
き偏波面保持ファイバー６の光学軸（ｓ軸，ｆ軸）と２
つの光束（ν₁，ν₂）との偏波面とが一致するように位
置を合わせている。（組み合わせはどちらでも良い。） （尚ここで偏波面保持ファイバー６は偏光状態を維持し
た状態で光束を伝播させるものである。又偏波面保持フ
ァイバー６の光軸は光波の伝播速度の速い方向をｆ軸，
遅い方向をｓ軸としている。）そして偏波面保持ファイ
バー６の第２の端面（射出面）６ｂから射出した光束の
ｓ軸成分光束とｆ軸成分光束が光束ν₁と光束ν₂に各々
対応するようにしている。

【０１０１】偏波面保持ファイバー６の射出面６ｂから
の２つの光束（ν_１，ν_２）をカップリングレンズ２ｃ
によって略平行光束とし、スケール５ａ上の回折格子よ
り成る微細格子列５に入射している。

【０１０２】尚、各要素３ａ，２ｂ，６，２ｃは光源手
段１０１からの光束をスケール５ａに入射させる光学手
段１０２の一要素を構成している。

【０１０３】そして微細格子列５から生じる複数個の回
折光のうち、例えば±１次の回折光をミラー９ａ，９ｂ
で反射させて元の光路に戻して再度スケール５ａの微細
格子列５に入射させている。

【０１０４】このとき一方の光路中に同図では−１次回
折光の光路中にλ／４板１１を配置している。そうする
と、このλ／４板１１を通過する前の−１次回折光は ｓ軸に平行な直線偏光（ｓ^-1）＝（ν₁ ^-1） ｆ軸に平行な直線偏光（ｆ^-1）＝（ν₂ ^-1） だったものがλ／４板を往復透過すると ｓ軸に平行な直線偏光（ｓ^-1）＝（ν₂ ^-1） ｆ軸に平行な直線偏光（ｆ^-1）＝（ν₁ ^-1） に変換される。

【０１０５】一方、＋１次回折光は ｓ軸に平行な直線偏光（ｓ⁺¹）＝（ν₁ ⁺¹） ｆ軸に平行な直線偏光（ｆ⁺¹）＝（ν₂ ⁺¹） である。

【０１０６】これらの４光束は微細格子列５ａで再び回
折させている。このうち＋１次回折光の＋１次回折光
（ｓ⁺¹⁺¹），（ｆ⁺¹⁺¹）と、−１次回折光の−１次回折
光（ｓ^-1-1），（ｆ^-1-1）のみがカップリングレンズ２
ｃに入射する。即ち、 ｓ軸に平行な直線偏光（ｓ⁺¹⁺¹）＝（ν₁ ⁺¹⁺¹） ｆ軸に平行な直線偏光（ｆ⁺¹⁺¹）＝（ν₂ ⁺¹⁺¹ ） ｓ軸に平行な直線偏光（ｓ^-1-1）＝（ν₂ ^-1-1 ） ｆ軸に平行な直線偏光（ｆ^-1-1）＝（ν₁ ^-1-1 ） の４光束である。

【０１０７】このとき更に同一偏波面の光束間で干渉し
て２種の明暗信号光束に変換する。即ち、それぞれ ｓ軸に平行な直線偏光の明暗信号光束ＩＳ＝
（ν₂ ^-1-1）−（ν₁ ⁺¹⁺¹ ） ｆ軸に平行な直線偏光の明暗信号光束ＩＦ＝
（ν₂ ⁺¹⁺¹）−（ν₁ ^-1-1） である。但し、ν₂＞ν₁である。ここで±１次回折光に
よる周波数ずれを±Δνと記述すると、 （ν₂ ^-1-1）−（ν₁ ⁺¹⁺¹）＝（ν₂ -ν₁）−４Δν （ν₂ ⁺¹⁺¹）−（ν₁ ^-1-1）＝（ν₂ -ν₁）＋４Δν のように表現できる。（２つの明暗信号光束の周波数ず
れは互いに逆向きで等量である。）カップリングレンズ
２ｃによって再び偏波面保持ファイバー６の第２の端面
６ｂに入射した２つの明暗信号光束ＩＳ，ＩＦはそれぞ
れｓ軸，ｆ軸に平行な偏波面となっている。そして偏波
面保持ファイバーの光学軸に一致させて入射させて偏波
面保持ファイバー６内を独立に（相互干渉無く）伝播し
ている。

【０１０８】そして偏波面保持ファイバー６の第１の端
面６ａから射出した２つの明暗信号光束ＩＳ，ＩＦは互
いの偏波面を直交させたままカップリングレンズ２ｂで
略平行光束にして、非偏光ビームスプリッター３ａで反
射し、更に偏光ビームスプリッター１２によって偏光成
分毎に分離している。これにより２つの発振周波数の略
差周波数での明暗を繰り返す２つの明暗信号光束に戻し
光電変換素子１０５としての光電素子１０ａ，１０ｂで
電気信号に変換し（振幅を増幅されてから）これよりヘ
テロダイン干渉を利用したエンコーダとしての変調２相
信号を出力している。

【０１０９】本実施例ではこのときの光電変換手段１０
５（光電素子１０ａ，１０ｂ）で得られる信号を用いて
スケール５ａの移動量や移動方向等の移動情報を検出し
ている。

【０１１０】このように本実施例では２周波発振レーザ
と１本の偏波面保持ファイバーと各要素とを適切に構成
することにより、即ちスケールの微細格子列から生じる
２つの次数の回折光を偏波面保持ファイバーに戻す前
に、異なる回折次数（ｍ，ｎ）の光路の少なくとも一方
に偏波面を入れ替えるための結晶光学素子１１を挿入し
てｍ次回折光とｎ次回折光とを互いに異なる発振周波数
（ν₁，ν₂）の光束に対応して偏波面がそろうようにし
て干渉信号に変換しておき、更に偏波面保持ファイバー
の光学軸（ｓ軸，ｆ軸）のどちらかに平行になるように
合わせて入射させて伝送させ、これにより装置全体の簡
素化を図りつつスケール５ａの移動情報を高精度に検出
している。

【０１１１】尚、本実施例において、リファレンスの明
暗信号（スケール５ａの移動による位相変調を受けてい
ない信号＝２周波レーザの発振周波数の差信号）として
図１２に示すように非偏光ビームスプリッター３ａから
の反射光束を利用するようにしても良い。

【０１１２】即ち、図１２に示すように２つの光束（ν
₁，ν₂）の偏光方位に対して４５°の方位に透過特性を
有するようにセットされた偏光板（アナライザ）８ｄを
透過させ、両光束の共通の偏光成分間で干渉現象を起こ
している。

【０１１３】そして２光束（ν₁，ν₂）の発振周波数の
差周波数での明暗を繰り返す明暗信号光束に変換する。
この明暗信号光束を光電素子１０ｃで電気信号に変換し
（振幅を増幅されてから）ヘテロダイン干渉を利用した
エンコーダとしてのリファレンス相信号を出力して用い
るようにしても良い。

【０１１４】尚、本発明においては前述した実施例４に
おいて、次のような各要素の変更も同様に適用可能であ
る。

【０１１５】（４−イ）スケール上の微細格子列からの
回折光に±１次回折光以外の次数の回折光の組み合わせ
を利用すること。

【０１１６】（４−ロ）プリズム状のビームスプリッタ
ーのかわりに同様な機能を有するミラー型のビーム分割
手段を用いること。

【０１１７】（４−ハ）スケールに設けた微細格子列
（回折格子）から得られる２つの回折光は反射型に限ら
ず図１３に示すように透過型の回折光であっても良い。
図１３はスケール５ａ近傍のみを示している。又、図１
１で示した要素と同一要素には同符番を付している。

【０１１８】（４−ニ）偏波面保持ファイバー６からの
２つの光束をまず分割面ＢＳを有するプリズムを利用し
て２光束に分割してからスケール５ａの微細格子列５に
入射させても良い。

【０１１９】（４−ホ）ミラー９ａ，９ｂの代わりに図
１４に示すキャッツアイ光学素子９ｃ，９ｄ又は図１５
に示す回折格子反射素子９ｅ，９ｆ又はコーナーキュー
ブ等を用いても良い。これによれば光源からの光束の波
長変動による光路ずれを補正することができる。尚回折
格子反射素子９ｅ，９ｆは反射タイプの回折格子ならス
ケールの微細格子列５のピッチの半分のピッチの周期格
子にしておくと元の光路を戻すことができる。

【０１２０】（４−ヘ）偏波面保持ファイバー断面の構
造は図に示したいわゆる楕円クラッドタイプの他に楕円
コアタイプやＰＡＮＤＡタイプ等が適用可能である。

【０１２１】（４−ト）スケールに設けた微細格子列は
直線状の物だけではなく、例えば回転円盤上に放射状格
子を記録したものを使用すればそのままロータリーエン
コーダに応用することができる。

【０１２２】図１６は本発明の実施例５の要部概略図で
ある。同図において矢印は光束の進行方位、正弦波状の
記号は偏波面を示している。１０１は光源手段であり、
単色光又はコヒーレント光等を放射するレーザ光やＬＥ
Ｄ等の光源１を有している。

【０１２３】光源１より射出した発散光束（このときは
直線偏光）は、コリメーターレンズ２ａによって略平行
光束とし、非偏光ビームスプリッター３ａを透過してカ
ップリングレンズ２ｂに入射している。カップリングレ
ンズ２ｂからの光束は偏波面保持ファイバー６の第１の
端面（入射面）６ａに入射する。このとき偏波面保持フ
ァイバー６の光学軸（ｓ軸，ｆ軸）と入射光束の偏波面
とのなす角度は同図に示すように約４５°になるように
位置を合わせている。

【０１２４】（尚、ここで偏波面保持ファイバー６は偏
光状態を維持した状態で光束を伝播させるものである。
又偏波面保持ファイバー６の光軸は光波の伝播速度の速
い方向をｆ軸、遅い方向をｓ軸としている。）そして偏
波面保持ファイバー６の第２の端面（射出面）６ｂから
射出した光束はｓ軸成分（偏光成分ｓ）とｆ軸成分（偏
光成分ｆ）を有した光束となっている。偏波面保持ファ
イバー６の射出面６ｂからの光束をカップリングレンズ
２ｃによって略平行光束とし、スケール５ａ上の回折格
子より成る微細格子列５に入射している。

【０１２５】尚、各要素２ａ，３ａ，２ｂ，６，２ｃは
光源手段１０１からの光束をスケール５ａに入射させる
光学手段１０２の一要素を構成している。

【０１２６】そして微細格子列５から生じる複数個の回
折光のうち、例えば±１次の回折光をミラー９ａ，９ｂ
で反射させて元の光路に戻して、再度スケール５ａの微
細格子列５に入射させている。

【０１２７】このとき、一方の光路中に１／８波長板１
１を配置して微細格子列５からの回折光のうち偏光成分
Ｓと偏光成分ｆとの間の光路長ずれが１／８波長相当に
なるよにしている。そして回折光を１／８波長板１１を
往復させることにより１／４波長相当だけ光路長ずれを
与えている。例えば同図では−１次回折光の光路中に挿
入してｓ軸に平行な直線偏光（ｓ^-1）の光路長を１／４
波長相当伸ばしている（位相をπ／２だけ遅らせること
に相当する）。そうすると ＋１次回折光のうち、 ｓ軸に平行な直線偏光（ｓ⁺¹）の位相＝２π・１・Ｘ／
Ｐ ｆ軸に平行な直線偏光（ｆ⁺¹）の位相＝２π・１・Ｘ／
Ｐ −１次回折光のうち、 ｓ軸に平行な直線偏光（ｓ^-1）の位相＝−２π・１・Ｘ
／Ｐ＋π／２ ｆ軸に平行な直線偏光（ｆ^-1）の位相＝−２π・１・Ｘ
／Ｐ となる。

【０１２８】これらの４光束はミラー９ａ，９ｂで反射
し、微細格子列５で再び回折させている。このうち＋１
次回折光の＋１次回折光（ｓ⁺¹⁺¹），（ｆ⁺¹⁺¹）と、−
１次回折光の−１次回折光（ｓ^-1-1），（ｆ^-1-1）のみ
が、カップリングレンズ２ｃに入射する。

【０１２９】カップリングレンズ２ｃによって再び偏波
面保持ファイバー６の第２の端面６ｂに入射する４光束
（ｓ⁺¹⁺¹），（ｓ^-1-1），（ｆ⁺¹⁺¹），（ｆ^-1-1）はそ
れぞれｓ軸、ｆ軸のどちらかに平行な偏波面となってい
る。このときの各々の光束の位相は （ｓ⁺¹⁺¹）の位相＝ ４π・１・Ｘ／Ｐ （ｓ^-1-1）の位相＝−４π・１・Ｘ／Ｐ＋π／２ （ｆ⁺¹⁺¹）の位相＝ ４π・１・Ｘ／Ｐ （ｆ^-1-1）の位相＝−４π・１・Ｘ／Ｐ となる。

【０１３０】そこで本実施例ではｓ、ｆ偏波面の光成分
毎に互いに干渉させている。このとき光束ｆ⁺¹⁺¹と光束
ｆ^-1-1の第１の組のｆ偏光成分の明暗信号ＩＦは、 ＩＦ＝｛ ｓｉｎ（ ωｔ＋４π・１・Ｘ／Ｐ） ＋ ｓｉｎ（ωｔ−４π・１ ・Ｘ／Ｐ） ｝² ＝｛ ２ ｓｉｎ（ωｔ）・ｃｏｓ（４π・１・Ｘ／Ｐ） ｝² ＝４・ｓｉｎ² （ωｔ） ・ｃｏｓ² （４π・Ｘ／Ｐ） ＝２・ｓｉｎ² （ωｔ） ・｛ ｃｏｓ （８π・Ｘ／Ｐ） ＋１｝ ＝２・ｓｉｎ² （ωｔ） ・｛１＋ ｃｏｓ （８π・Ｘ／Ｐ） ｝ ………格子１ピッチ分の移動当たり４周期のｃｏｓ波状
の明暗信号又光束ｓ^＋１＋１と光束ｓ^−１−１の第２の
組のｓ偏光成分の明暗信号ＩＳは、 ＩＳ＝｛ ｓｉｎ （ωｔ＋４π・１・Ｘ／Ｐ＋π／２）＋ ｓｉｎ （ωｔ−４π・１・Ｘ／Ｐ） ｝² ＝［｛ｓｉｎ（ωｔ）＋ｃｏｓ（ωｔ）｝・｛−ｓｉｎ（４π・Ｘ／Ｐ）＋ ｃｏｓ（４π・Ｘ／Ｐ） ｝］² ＝２・ｓｉｎ²（ωｔ＋π/４）・｛１−ｃｏｓ（８π・Ｘ/Ｐ−π/２）｝ ＝２・ｓｉｎ²（ωｔ＋π/４）・｛１−ｓｉｎ（８π・Ｘ/Ｐ）｝ ………格子１ピッチ分の移動当たり４周期のｓｉｎ波状
の明暗信号になる。式から明らかなように、ｆ偏光成分
とｓ偏光成分の２つの明暗信号ＩＦ，ＩＳは互いに明暗
のタイミングがπ／２だけずれたものとなる。

【０１３１】本実施例ではこれらの２つの明暗信号Ｉ
Ｆ，ＩＳに基づく明暗信号光束ＬＦ，ＩＳをその偏波面
が各々偏波面保持ファイバー６の光学軸（ｓ軸、ｆ軸）
に平行となるように入射させ伝播させている。即ち２つ
の明暗信号光束ＬＦ，ＬＳを偏波面保持ファイバー６内
を独立に（相互干渉無く）伝播するようにしている。

【０１３２】そして偏波面保持ファイバー６の第１の端
面６ａから射出した２つの明暗信号光束ＬＦ，ＬＳは互
いの偏波面を直交させたままカップリングレンズ２ｂで
略平行光束にして、非偏光ビームスプリッタ３ａで反射
している。この２つの明暗信号光束ＬＦ，ＬＳを偏光ビ
ームスプリッタ１２で偏光成分毎に分離してもとの２つ
の明暗信号光束ＬＦ，ＬＳを取り出している。

【０１３３】そしてこれらの明暗信号光束を光電変換手
段１０５としての光電素子１０ａ，１０ｂで電気信号に
変換し（振幅を増幅されてから）、これよりエンコーダ
としての２相信号を出力している。

【０１３４】本実施例ではこのときの光電変換手段１０
５（光電素子１０ａ，１０ｂ）で得られる信号を用いて
スケール５ａの移動量や移動方向等の移動情報を検出し
ている。

【０１３５】このように本実施例では１本の偏波面保持
ファイバーと各要素を適切に構成することにより、即ち
スケールの微細格子列から生じる２つの回折光を偏波面
毎に干渉させて２組の明暗信号ＩＦ，ＩＳ（互いに明暗
のタイミングのずれを与えてある）を発生させて、更に
偏波面保持ファイバー６を伝送させる際に、両明暗信号
光束ＬＦ，ＬＳが更に干渉して明暗信号が乱されないよ
うに２つの明暗信号光束ＬＦ，ＬＳの偏波面を偏波面保
持ファイバー６の光学軸（ｆ軸、ｓ軸）のどちらかに平
行になるように合わせて入射させて伝送させている。こ
れにより装置全体の簡素化を図りつつ、スケール５ａの
移動情報を高精度に検出している。

【０１３６】尚、本発明においては前述した実施例５に
おいて、次のような各要素の変更も同様に適用可能であ
る。

【０１３７】（５−イ）スケール上の微細格子列からの
回折光に±１次回折光以外の次数の回折光の組み合わせ
を利用すること。

【０１３８】（５−ロ）プリズム状のビームスプリッタ
ーのかわりに同様な機能を有するミラー型のビーム分割
手段を用いること。

【０１３９】（５−ハ）スケールに設けた微細格子列
（回折格子）から得られる２つの回折光は反射型に限ら
ず図１７に示すように透過型の回折光であっても良い。
図１７はスケール５ａ近傍のみを示しており、各々図１
６に対応している。又図１６で示した要素と同一要素に
は同符番を付している。

【０１４０】（５−ニ）ミラー９ａ，９ｂの代わりに図
１８に示すキャッツアイ光学素子９ｃ，９ｄ又は図１９
に示す回折格子反射素子９ｅ，９ｆ又はコーナーキュー
ブ等を用いても良い。

【０１４１】これによれば光源からの光束の波長変動に
よる光路ずれを補正することができる。尚、回折格子反
射素子９ｅ，９ｆは反射タイプの回折格子ならスケール
の微細格子列５のピッチの半分のピッチの周期格子にし
ておくと元の光路を戻すことができる。

【０１４２】（５−ホ）偏波面保持ファイバー断面の構
造は図に示した所謂楕円クラッドタイプの他に楕円コア
タイプやＰＡＮＤＡタイプ等が適用可能である。

【０１４３】（５−ヘ）スケールに設けた微細格子列は
直線状の物だけではなく、例えば回転円盤上に放射状格
子を記録したものを使用すれば、そのままロータリーエ
ンコーダに応用することができる。

【０１４４】（５−ト）１／８波長板の代わりに２相信
号間に位相差９０度が付与できるものであれば他の波長
板や同様の機能を有する結晶光学素子を用いても良い。

【０１４５】図２０は本発明の実施例６の要部概略図で
ある。同図において矢印は光束の進行方位、正弦波状の
記号は偏波面を示している。１０１は光源手段であり、
少なくとも２つの周波数（波長）の光束を発振する例え
ば２周波発振レーザ等の光源１を有している。

【０１４６】光源１からは略平行で互いに偏波面を直交
させた互いに異なる周波数の２つの光束（ν₁ ，ν₂
）が重なりあって射出している。この２つの光束（ν
_１ ，ν₂ ）は非偏光ビームスプリッタ３ａを透過し
てカップリングレンズ２ｂによって集光され、偏波面保
持ファイバー６の第１の端面（入射面）６ａに入射す
る。このとき偏波面保持ファイバー６の光学軸（ｓ軸、
ｆ軸）と２つの光束（ν₁，ν₂ ）との偏波面とが一致
するように位置を合せている。（組み合わせはどちらで
も良い。）（尚、ここで偏波面保持ファイバー６は偏光
状態を維持した状態で光束を伝播させるものである。又
偏波面保持ファイバー６の光軸は光波の伝播速度の速い
方向をｆ軸、遅い方向をｓ軸としている。）そして偏波
面保持ファイバー６の第２の端面（射出面）６ｂから射
出した光束のｓ軸成分光束とｆ軸成分光束が光束ν₁
と光束ν₂ に各々対応するようにしている。偏波面保
持ファイバー６の射出面６ｂからの２つの光束（ν₁
，ν₂）をカップリングレンズ２ｃによって略平行光束
とし、スケール５ａ上の回折格子より成る微細格子列５
に入射している。

【０１４７】尚、各要素３ａ，２ｂ，６，２ｃは光源手
段１０１からの光束をスケール５ａに入射させる光学手
段１０２の一要素を構成している。

【０１４８】そして微細格子列５から生じる複数個の回
折光のうち、例えば±１次の回折光（ν₁ ⁺¹ ，ν₂ ^-1
）を偏光板８ａ，８ｂを介しミラー９ａ，９ｂで反射
させて元の光路に戻して再度スケール５ａの微細格子列
５に入射させている。

【０１４９】このとき偏光板８ａ，８ｂにより同図に示
すように＋１次回折光はｓ軸に平行な直線偏光（ｓ⁺¹）
＝（ν_１ ⁺¹）、−１次回折光はｆ軸に平行な直線偏光
（ｆ^-1）＝（ν₂ ^-1）となるようにしている。尚、各要
素８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂは検出光学系１０３の各要素
を構成している。

【０１５０】これらの２光束（ｓ⁺¹，ｆ^-1）は再び微細
格子列５で回折して＋１次回折光の＋１次回折光（Ｓ
⁺¹⁺¹）＝（ν_１ ⁺¹⁺¹）と、−１次回折光の−１次回折光
（ｆ^-1-1）＝（ν₂ ^-1-1）のみが、カップリングレンズ
２ｃに入射する。カップリングレンズ２ｃによって再び
偏波面保持ファイバー６に入射した２光束（ｓ⁺¹⁺¹），
（ｆ^-1-1）はそれぞれｓ軸，ｆ軸に平行な偏波面となっ
ており、偏波面保持ファイバー６内を独立に（相互干渉
無く）伝播する。

【０１５１】偏波面保持ファイバー６の第１の端面６ａ
から射出した２光束は互いの偏波面を直交させたままカ
ップリングレンズ２ｂで略平行光束とし、非偏光ビーム
スプリッター３ａで反射し、２光束（ν₁ ⁺¹⁺¹、
ν₂ ^-1-1）の偏光方位にたいして４５°の方位に透過特
性を有するようにセットされた偏光板（アナライザ）８
ｃを透過させ両光束の共通の偏光成分間で干渉現象を起
こしている。そして２光束の発振周波数の差周波数での
明暗を繰り返す明暗信号光束に変換している。

【０１５２】この明暗信号光束を、光電変換手段１０５
としての光電素子１０ａで電気信号に変換し、（振幅を
増幅されてから）これよりヘテロダイン干渉を利用した
エンコーダとしての変調相信号を出力している。

【０１５３】本実施例ではこのときの光電変換手段１０
５（光電素子１０ａ）で得られる信号を用いてスケール
５ａの移動量や移動方向等の移動情報を検出している。

【０１５４】このように本実施例では２周波発振レーザ
と１本の偏波面保持ファイバーと各要素とを適切に構成
することにより、即ちスケールの微細格子列から生じる
周波数が異なり、かつ回折次数が異なる２つの回折光を
偏波面保持ファイバーを伝送させる際に、両光束が干渉
して明暗信号にならないように２つの回折光の偏波面を
直交させて、更に偏波面保持ファイバーの光学軸（ｆ
軸，ｓ軸）のどちらかに平行になるように合わせて入射
させて伝送させ、これにより装置全体の簡素化を図りつ
つスケール５ａの移動情報を高精度に検出している。

【０１５５】尚、本実施例においてリファレンスの明暗
信号（スケール５ａの移動による位相変調を受けていな
い信号＝２周波レーザの発振周波数の差信号）として図
２１に示すように非偏光ビームスプリッタ３ａからの反
射光束を利用するようにしても良い。

【０１５６】即ち、図２１に示すように２つの光束（ν
₁ ，ν₂ ）を、その偏光方位に対して４５°の方位に
透過特性を有するようにセットした偏光板（アナライ
ザ）８ｄを透過させ両光束の共通の偏光成分間で干渉現
象を起こさしている。そして２光束（ν₁ ，ν₂ ）の
発振周波数の差周波数での明暗を繰り返す明暗信号光束
に変換する。

【０１５７】この明暗信号光束を光電素子１０ｂで電気
信号に変換し（振幅を増幅されてから）ヘテロダイン干
渉を利用したエンコーダとしてのリファレンス相信号を
出力して用いるようにしても良い。

【０１５８】尚、本発明においては前述した実施例６に
おいて、次のような各要素の変更も同様に適用可能であ
る。

【０１５９】（６−イ）スケール上の微細格子列からの
回折光に±１次回折光以外の次数の回折光の組み合わせ
を利用すること。

【０１６０】（６−ロ）プリズム状のビームスプリッタ
ーのかわりに同様な機能を有するミラー型のビーム分割
手段を用いること。

【０１６１】（６−ハ）スケールに設けた微細格子列
（回折格子）から得られる２つの回折光は反射型に限ら
ず図２２に示すように透過型の回折光であっても良い。
図２２はスケール５ａ近傍のみを示している。又図２０
で示した要素と同一要素には同符番を付している。

【０１６２】（６−ニ）図２３に示すように偏波面保持
ファイバー６からの光束をまず分割面ＢＳを有するプリ
ズム５１を利用して２光束に分割してからスケール５ａ
の微細格子列５に入射させても良い。

【０１６３】尚、図２３は実施例６の光学系をもとに展
開したものである。同図では偏波面保持ファイバー６の
射出面６ｂから出射する２つの光束（ν₁，ν₂）は、該
偏波面保持ファイバー６の光学軸（ｓ軸，ｆ軸）方位に
各々対応している。

【０１６４】そこで図のようなプリズム５１の分割面Ｂ
Ｓに偏光ビームスプリッター膜を蒸着したものを利用
し、例えば分割面ＢＳでの反射光束はｆ軸成分光束（ν
₂）、分割面ＢＳでの透過光束はｓ軸成分光束（ν₁）の
ように分離して取り出している。そしてそれぞれ＋１次
回折又は−１次回折後、元の光路を戻して同様な性質の
２光束を得ている。

【０１６５】尚、偏光膜の代わりに通常の非偏光ビーム
スプリッター膜を使用する場合は、図のプリズムからス
ケールに照射される光路中に互いに直交し、更にｓ軸成
分、ｆ軸成分をそれぞれ選択できるように偏光板を配置
すれば良い。

【０１６６】尚、回折光ｓ^-1，ｆ⁺¹の位置に共通のミラ
ー９を配置する代わりに、回折光ｓ⁺¹，ｆ^-1の位置にそ
れぞれのミラーを配置しても良い。

【０１６７】（６−ホ）ミラー９ａ，９ｂの代わりに図
２４に示すキャッツアイ光学素子９ｃ，９ｄ又は図２５
に示す回折格子反射素子９ｅ，９ｆ又はコーナーキュー
ブ等を用いても良い。

【０１６８】これによれば光源からの光束の波長変動に
よる光路ずれを補正することができる。尚、回折格子反
射素子９ｅ，９ｆは反射タイプの回折格子ならスケール
の微細格子列５のピッチの半分のピッチの周期格子にし
ておくと元の光路を戻すことができる。

【０１６９】（６−ヘ）偏波面保持ファイバー断面の構
造は図に示した所謂楕円クラッドタイプの他に楕円コア
タイプやＰＡＮＤＡタイプ等が適用可能である。

【０１７０】（６−ト）スケールに設けた微細格子列は
直線状の物だけではなく、例えば回転円盤上に放射状格
子を記録したものを使用すれば、そのままロータリーエ
ンコーダに応用することができる。

【０１７１】図２６は本発明のエンコーダの応用例を示
した実施例であり、エンコーダを用いた駆動システムの
システム構成図である。モータやアクチュエータ、エン
ジン等の駆動源を有する駆動手段２００の駆動出力部、
あるいは駆動される物体の移動部にはエンコーダ２０１
が取付けられ、変位量や変位速度等の変位状態を検出す
る。このエンコーダ２０１の検出出力は制御手段２０２
にフィードバックされ、制御手段２０２においては設定
手段２０３で設定された状態となるように駆動手段２０
０に駆動信号を伝達する。このようなフィードバック系
を構成することによって設定手段２０３で設定された駆
動状態を得ることができる。このような駆動システムは
例えばタイプライタ、プリンタ、コピーマシン、ファク
シミリ等の事務機器、又、カメラ、ビデオ装置等の映像
機器、更には情報記録再生機器、ロボット、工作機械、
製造装置、輸送機械、更にはこれらに限らず駆動手段を
有する装置全般に広く適用することができる。

【０１７２】

【発明の効果】本発明によれば前述の如く、 （７−イ）１本の偏波面保持ファイバーと各要素を適切
に構成することにより、光源手段からの光束を任意の位
置に効率的に導光し、熱環境に影響されずに装置全体の
簡素化を図りつつ、高精度にスケール（移動物体）の移
動情報を検出することができるエンコーダを達成するこ
とができる。

【０１７３】特に本発明では１本の偏波面保持ファイバ
ーを用いて構成し、ファイバーの接続部を１カ所とし、
これにより伝送の信頼性及び装置全体の簡素化を容易に
している。

【０１７４】（７−ロ）ヘテロダイン干渉法を利用する
と共に１本の偏波面保持ファイバーと各要素を適切に構
成することにより、光源手段からの光束を任意の位置に
光結合部の光損失が少なくなるように効率的に導光し、
熱環境に影響されずに装置全体の簡素化を図りつつ、高
精度にスケール（移動物体）の移動情報を検出すること
ができるエンコーダを達成することができる。

【０１７５】又、本発明によれば信号をヘテロダイン信
号として伝送できるので、外乱や光ファイバー接続部の
不安定性による信号光量の変動による信号の情報の損失
が非常に少ないので、高精度、高分解能なエンコーダが
実現可能となる。

【０１７６】更に２相のヘテロダイン信号を作り出す２
光束（ν_２ ⁺¹⁺¹）−（ν_１ ^-1-1）⁺¹，（ν₂ ^-1-1）−
（ν_１ ⁺¹⁺¹）はそれぞれ逆向きに等量の周波数変調をう
けているので両信号の差をとって２倍の感度が得られる
ので高分解能を容易に達成することができる。

【０１７７】この他本発明では、１本の偏波面保持ファ
イバーを用いて構成し、ファイバーの接続部を１カ所と
しこれにより伝送の信頼性及び装置全体の簡素化を容易
にしている。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例１の要部概略図

【図２】 図１の一部分を変形したときの説明図

【図３】 図１の一部分を変形したときの説明図

【図４】 本発明の実施例２の要部概略図

【図５】 本発明の実施例３の要部概略図

【図６】 図４の一部分を変形したときの説明図

【図７】 図５の一部分を変形したときの説明図

【図８】 図４の一部分を変形したときの説明図

【図９】 図４の一部分を変形したときの説明図

【図１０】 図４の一部分を変形したときの説明図

【図１１】 本発明の実施例４の要部概略図

【図１２】 図１１の一部分を変形したときの説明
図

【図１３】 図１１の一部分を変形したときの説明
図

【図１４】 図１１の一部分を変形したときの説明
図

【図１５】 図１１の一部分を変形したときの説明
図

【図１６】 本発明の実施例５の要部概略図

【図１７】 図１６の一部分を変形したときの説明
図

【図１８】 図１６の一部分を変形したときの説明
図

【図１９】 図１６の一部分を変形したときの説明
図

【図２０】 本発明の実施例６の要部概略図

【図２１】 図２０の一部分を変形したときの説明
図

【図２２】 図２０の一部分を変形したときの説明
図

【図２３】 図２０の一部分を変形したときの説明
図

【図２４】 図２０の一部分を変形したときの説明
図

【図２５】 図２０の一部分を変形したときの説明
図

【図２６】 本発明のエンコーダを用いた駆動シス
テムの説明図

【図２７】 従来の回折光干渉方式のエンコーダの
要部概略図

【図２８】 従来の回折光干渉方式のエンコーダの
要部概略図

【符号の説明】

１０１ 光源手段 １０２ 光学手段 １０３ 検出光学系 １０５ 光電変換手段 １ 光源 ２ａ コリメーターレンズ ２ｂ，２ｃ カップリングレンズ ３ａ，３ｂ ビームスプリッター ５ 微細格子列 ５ａ スケール ６ 偏波面保持ファイバー ７ａ，７ｂ 結晶光学素子 ８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ 偏光板 ９ａ，９ｂ ミラー １０ａ，１０ｂ 光電素子 １０４ 重ね合わせ手段 １２ ビームスプリッター １１ １／８波長板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平3−283584 (32)優先日 平成３年10月３日(1991．10．3) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01D 5/26 - 5/38 G01B 11/00 - 11/30

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 微細格子列を設けたスケールの該微細格
   子列に光源手段からの光束を光学手段を介して照射し、
   該微細格子列から生ずる互いに異なる次数の２つの回折
   光をミラー又は回折格子反射素子で反射させ、該微細格
   子列に再度入射させることで生ずる再回折光を該光学手
   段に導光し、該光学手段の一部を介して取り出して重ね
   合わせて干渉させ、該干渉に基づく光束の明暗信号を光
   電変換手段で検出し、該光電変換手段より得られる周期
   信号を用いて該スケールの相対移動情報を求めるエンコ
   ーダにおいて、 該光学手段はその一部に偏波面保持ファイバーを有して
   おり、該微細格子列から生ずる２つの回折光の偏波面が
   互いに直交し、その偏波面の方向が該偏波面保持ファイ
   バーのｆ軸またはｓ軸と４５度となるように構成したこ
   とを特徴とするエンコーダ。
2. 【請求項２】 前記偏波面保持ファイバーの長さとモー
   ド屈折率を各々Ｌ，β、前記光源手段からの光束の波長
   をλ₀ 、ｎを整数としたとき ０．９＜（１／４＋ｎ）・λ₀ ／（β・Ｌ）＜１．１ なる条件を満足することを特徴とする請求項１のエンコ
   ーダ。
3. 【請求項３】 微細格子列を設けたスケールの該微細格
   子列に光源手段からの光束を光学手段を介して照射し、
   該微細格子列から生ずる互いに異なる次数の２つの回折
   光をミラー又は回折格子反射素子で反射させ、該微細格
   子列に再度入射させることで生ずる再回折光を該光学手
   段に導光し、該光学手段の一部を介して取り出して重ね
   合わせて干渉させ、該干渉に基づく光束の明暗信号を光
   電変換手段で検出し、該光電変換手段より得られる周期
   信号を用いて該スケールの相対移動情報を求めるエンコ
   ーダにおいて、 該光学手段はその一部に偏波面保持ファイバーを有して
   おり、該微細格子列から生ずる２つの回折光の偏波面が
   互いに直交し、その偏波面の方向が該偏波面保持ファイ
   バーのｆ軸またはｓ軸と４５度となるように構成したこ
   とを特徴とするエンコーダ。
4. 【請求項４】 前記微細格子列から生ずる２つの回折光
   について前記ミラー又は前記回折格子反射素子により元
   の光路に戻し、該微細格子列で再度回折させた後、前記
   光学手段に導光していることを特徴とする請求項３のエ
   ンコーダ。
5. 【請求項５】 少なくとも２つの周波数の光束を発振す
   る光源手段から異なった周波数（ν１，ν２）の２つの
   光束を各々微細格子列を設けたスケールの該微細格子列
   に光学手段を介して照射し、前記２つの光束入射に伴い
   該微細格子列から生ずる回折光のうち周波数が異なり、
   偏波面が直交する互いに異なる次数（ｍ，ｎ）の２つの
   回折光について、一方をミラーで、他方をλ／４位相板
   を介してミラー又は回折格子反射素子で反射させ該微細
   格子列に再度入射させることで生ずる再回折光を２組
   （ν１ｍ，ν２ｎ），（ν１ｎ，ν２ｍ）形成し、前記
   光学手段に導光し、これらの各組２つの回折光を互いに
   重ね合わせて干渉させ、該２つの独立した明暗光束（ν
   ２ｎ−ν１ｍ），（ν２ｍ−ν１ｎ）を形成し、該２つ
   の明暗光束を光電変換手段で検出し、該光電変換手段よ
   り得られる周期信号を用いて該スケールの相対移動情報
   を求める際、該光学手段はその一部に偏波面保持ファイ
   バーを有しており、該２つの明暗光束の偏波面の方向が
   該偏波面保持ファイバーのｆ軸又はｓ軸と平行となるよ
   うに構成したことを特徴とするエンコーダ。
6. 【請求項６】 微細格子列を設けたスケールの該微細格
   子列に光源手段から光束を光学手段を介して照射し、該
   微細格子列から生ずる互いに異なる次数の２つの回折光
   をミラー又は回折格子反射素子で反射させ、再度前記微
   細格子列に入射させることで生ずる第２の回折光を前記
   光学手段に導光し、重ね合わせて干渉させ、該干渉に基
   づく明暗信号光束を該光学手段を介して光電変換手段で
   検出し、該光電変換手段より得られる周期信号を用いて
   該スケールの相対移動情報を求めるエンコーダにおい
   て、該光学手段はその一部に偏波面保持ファイバーを有
   しており、該微細格子列からの回折光のうち互いに直交
   する偏波面毎に２つの回折光を干渉させた２つの明暗信
   号光束を形成し、該２つの明暗信号光束の偏波面の方向
   が該偏波面保持ファイバーのｆ軸又はｓ軸と平行となる
   ように構成したことを特徴とするエンコーダ。
7. 【請求項７】 少なくとも２つの周波数の光束を発振す
   る光源手段から異なった周波数の２つの光束を各々微細
   格子列を設けたスケールの該微細格子列に光学手段を介
   して照射し、該微細格子列から生ずる周波数が異なり、
   かつ互いに異なる次数の２つの回折光をミラー又は回折
   格子反射素子で反射させ、該微細格子列に再度入射させ
   ることで生ずる再回折光を該光学手段に導光し、該光学
   手段の一部を介して取り出して重ね合わせて干渉させ、
   該干渉に基づく光束の明暗信号を光電変換手段で検出
   し、該光電変換手段より得られる周期信号を用いて該ス
   ケールの相対移動情報を求めるエンコーダにおいて、 該光学手段はその一部に偏波面保持ファイバーを有して
   おり、該微細格子列から生ずる２つの回折光の偏波面が
   互いに直交し、その偏波面の方向が該偏波面保持ファイ
   バーのｆ軸又はｓ軸と平行となるように構成したことを
   特徴とするエンコーダ。
8. 【請求項８】 前記微細格子列から生ずる２つの回折光
   について前記ミラー又は前記回折格子反射素子により元
   の光路に戻し、該微細格子列で再度回折させた後、前記
   光学手段に導光していることを特徴とする請求項７のエ
   ンコーダ。