JPH09126723A - Displacement information detector - Google Patents
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- JPH09126723A JPH09126723A JP30361195A JP30361195A JPH09126723A JP H09126723 A JPH09126723 A JP H09126723A JP 30361195 A JP30361195 A JP 30361195A JP 30361195 A JP30361195 A JP 30361195A JP H09126723 A JPH09126723 A JP H09126723A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は変位情報検出装置に
関し、特に相対的に移動するスケール（第１基板）と基
板（第２基板）に取り付けられた格子に光束を照射し
て、そこから得られる位相又は強度変調された信号光を
検出することにより該スケールと基板に関する位置，位
置ずれ量，位置ずれ方向，速度，加速度，原点位置等の
変位情報を検出するエンコーダ（リニアエンコーダ，ロ
ータリーエンコーダ）等に好適なものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a displacement information detecting device, and more particularly, to irradiating a luminous flux on a grating mounted on a scale (first substrate) and a substrate (second substrate) which move relative to each other, and obtaining from there. Encoder (linear encoder, rotary encoder) that detects displacement information such as position, displacement amount, displacement direction, velocity, acceleration, origin position, etc. relating to the scale and substrate by detecting the phase or intensity modulated signal light And so on.
【０００２】この他、これらの変位情報に基づいてＡＣ
モータ等の駆動装置の電流量や方向を制御して、物体の
回転移動をさせる装置（エンコーダ付モータ等）等に好
適なものである。In addition to this, AC based on these displacement information
The present invention is suitable for a device (a motor with an encoder, etc.) for rotating and moving an object by controlling the current amount and direction of a drive device such as a motor.
【０００３】[0003]
【従来の技術】従来より、物体の相対的な変位情報（変
位量，速度，加速度等）を高精度に測定する為の装置と
してインクリメンタル型のエンコーダが多く利用されて
いる。一般にインクリメンタル型のエンコーダにおける
インクリメンタル信号の検出機構は相対移動するスリッ
ト基板（第２基板）上に透過，非透過（又は反射，非反
射）の繰り返し格子パターンを記録しておき、固定のス
ケール基板（第１基板）にも全く等しいピッチのスリッ
トパターン（格子パターン）を記録しておき、両者を間
隔（ギャップ）Ｇを隔てて重ね合わせておいてから双方
に平行光束を照明している。このときスリット基板の移
動によって両者のパターンの一致の具合に応じて透過光
量が周期的に変化する。このときの変化量を受光素子に
て検出し、正弦波状の電気的なインクリメンタル信号を
得ている。又は更に２値化回路によって矩形波状に変換
されて電気的なインクリメンタル信号を得ている。2. Description of the Related Art Conventionally, an incremental encoder has been widely used as a device for measuring relative displacement information (displacement amount, velocity, acceleration, etc.) of an object with high accuracy. Generally, an incremental signal detection mechanism in an incremental encoder records a repetitive grid pattern of transmission and non-transmission (or reflection, non-reflection) on a slit substrate (second substrate) that moves relative to a fixed scale substrate ( Slit patterns (lattice patterns) having exactly the same pitch are recorded also on the first substrate), and both are overlapped with a gap (gap) G therebetween, and then both are illuminated with a parallel light flux. At this time, the amount of transmitted light periodically changes according to the degree of coincidence of the patterns of both due to the movement of the slit substrate. The amount of change at this time is detected by the light receiving element to obtain a sinusoidal electrical incremental signal. Alternatively, it is further converted into a rectangular wave by a binarization circuit to obtain an electrical incremental signal.
【０００４】又インクリメンタル型のエンコーダのスケ
ール又はスリット基板にアブソリュートコードトラック
を設けてインクリメンタル信号とアブソリュートコード
信号の双方を得るようにしたエンコーダも種々と提案さ
れている。インクリメンタル信号とアブソリュートコー
ド信号の双方を得るようにしたエンコーダでは相対的な
変位情報を検出する為に移動スリット基板に、インクリ
メンタル信号用の格子パターンとアブソリュートコード
トラックを併設している。そして多くの場合、両者を同
時にかつ同一の光学系によって並列的に検出している。
この場合は、インクリメンタル信号の検出原理もアブソ
リュートコード信号の検出原理もスケールとスリット基
板の重なり具合の変化による透過光量の変調効果を利用
している。Various encoders have also been proposed in which an absolute code track is provided on a scale or slit substrate of an incremental encoder to obtain both an incremental signal and an absolute code signal. In an encoder that obtains both an incremental signal and an absolute code signal, a moving slit substrate is provided with a grid pattern for an incremental signal and an absolute code track so as to detect relative displacement information. In many cases, both are detected simultaneously and in parallel by the same optical system.
In this case, both the incremental signal detection principle and the absolute code signal detection principle utilize the modulation effect of the amount of transmitted light due to the change in the degree of overlap between the scale and the slit substrate.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】最近のエンコーダには
変位情報の検出に高分解能化が求められている。インク
リメンタル信号の検出をより高精度，高分解能に行うに
はインクリメンタル信号検出用の格子パターンをより高
密度に記録する必要がある。しかしながらそうすると光
束がスケール上のスリット列を透過してスリット基板上
のスリット列に到達する前に、光の回折現象によって明
暗のコントラストが低下しやすくなる。Recent encoders are required to have high resolution for detecting displacement information. In order to detect the incremental signal with higher accuracy and resolution, it is necessary to record the grating pattern for incremental signal detection with higher density. However, in that case, the contrast of light and dark is likely to decrease due to the diffraction phenomenon of light before the light flux passes through the slit rows on the scale and reaches the slit rows on the slit substrate.
【０００６】これに対してスケール板とスリット基板を
数１０μｍまで近接させる方法がある。しかしながら近
接しすぎるとスケールガイド機構の誤差等によって接触
して破損する場合があり、近接させることができないと
いう問題点があった。On the other hand, there is a method of bringing the scale plate and the slit substrate close to each other by several tens of μm. However, if they are too close to each other, they may come into contact and be damaged due to an error in the scale guide mechanism or the like, and there is a problem that they cannot be brought close to each other.
【０００７】アブソリュートコード信号の検出方法とし
ては、平行光束を移動するスケール上の透過，非透過コ
ードパターントラックに照明して、相対移動するスケー
ル基板の相対移動に伴う各トラックにおける透過光量の
変化を検出して求めている。The absolute code signal can be detected by illuminating a parallel luminous flux on a moving or non-transmissive code pattern track on a moving scale, and measuring the change in the amount of transmitted light on each track due to the relative movement of the moving scale substrate. Detect and seek.
【０００８】しかしながら、インクリメンタル信号の検
出とアブソリュートコード信号の検出とを同時に高精度
に行うものはなかった。However, there has been no one that simultaneously detects the incremental signal and the absolute code signal with high accuracy.
【０００９】本発明は、装置全体の小型化を図りつつ、
インクリメンタル信号及びアブソリュートコード信号を
高分解能で検出し、第１基板と第２基板との相対的な変
位情報を高精度に求めることのできる変位情報検出装置
の提供を目的とする。The present invention aims at downsizing of the entire apparatus,
An object of the present invention is to provide a displacement information detection device capable of detecting an incremental signal and an absolute code signal with high resolution and accurately obtaining relative displacement information between the first substrate and the second substrate.
【００１０】この他本発明は、光学系全体の小型化を図
りつつ、高分解能でインクリメンタル信号を得て第１基
板と第２基板の相対的な変位情報を高精度に検出するこ
とができる変位情報検出装置の提供を目的とする。In addition to this, according to the present invention, the displacement of which the relative displacement information of the first substrate and the second substrate can be detected with high accuracy by obtaining the incremental signal with high resolution while achieving the miniaturization of the entire optical system. An object is to provide an information detection device.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明の変位情報検出装
置は、 （１−１）光源手段からの光束を第１基板に設けたイン
クリメンタル信号検出用の位相格子とアブソリュートコ
ード信号用の領域に各々入射させ、このうち該位相格子
からの変調光を該第１基板と対向配置し、かつ移動する
第２基板に設けた格子列に入射させ、該格子列からの変
調光をインクリメンタル信号用の受光素子で受光して該
第１基板と該第２基板との相対的な変位情報を得ると共
に、該アブソリュート信号用の領域からの光束を該第２
基板に設けたアブソリュートコードトラックに入射さ
せ、該アブソリュートコードトラックを介した光束をア
ブソリュートコード信号用の受光素子で受光して該第１
基板と第２基板との絶対的な変位情報を得ることを特徴
としている。DISCLOSURE OF THE INVENTION The displacement information detecting device of the present invention comprises (1-1) a phase grating for detecting an incremental signal provided on a first substrate and a region for an absolute code signal provided with a light beam from a light source means. The modulated light from the phase grating is made incident on the grating row provided on the moving second substrate opposite to the first substrate, and the modulated light from the grating row is used for the incremental signal. Light is received by the light receiving element to obtain relative displacement information between the first substrate and the second substrate, and the light flux from the absolute signal region is transmitted to the second substrate.
The light beam incident on the absolute code track provided on the substrate is received by the light receiving element for the absolute code signal and the light beam passing through the absolute code track is received by the first code.
The feature is that absolute displacement information between the substrate and the second substrate is obtained.
【００１２】特に、 （１−１−１）前記第１基板上の位相格子の格子ピッチ
をＰ１、前記第２基板上の格子列の格子ピッチをＰ２と
するとき Ｐ２＝Ｐ１／２ を満足し、該位相格子からの回折光同士の干渉によるピ
ッチＰ１／２の干渉パターンを該格子列上に形成するよ
うにしていること。In particular, (1-1-1) When the grating pitch of the phase grating on the first substrate is P1 and the grating pitch of the grating row on the second substrate is P2, P2 = P1 / 2 is satisfied. , An interference pattern having a pitch of P1 / 2 due to the interference of diffracted lights from the phase grating is formed on the grating row.
【００１３】（１−１−２）前記第１基板上の位相格子
はラメラ位相格子より成り、その断面凹凸の段差によっ
て凹部透過光と凸部透過光が互いに光源波長λに対して
λ／２の光路差となるようにしていること。等、を特徴
としている。(1-1-2) The phase grating on the first substrate is composed of a lamella phase grating, and the concave transmitted light and the convex transmitted light are λ / 2 with respect to the light source wavelength λ due to the steps of the unevenness of the cross section. Optical path difference. And so on.
【００１４】（１−２）光源手段からの光束をコリメー
ターレンズで平行光束として第１基板に設けたインクリ
メンタル信号検出用の位相格子とアブソリュートコード
信号用のリニア回折レンズに各々入射させ、該位相格子
とリニア回折レンズからの変調光を該第１基板に対して
対向配置した相対変位する第２基板上の格子列とアブソ
リュートコードトラックに各々入射させ、該スリット格
子とアブソリュートコードトラックからの該第１基板と
第２基板の相対的変位に基づく変調光を各々インクリメ
ンタル信号用の受光素子とアブソリュートコード信号用
の受光素子で受光してインクリメンタル信号とアブソリ
ュートコード信号を得ていることを特徴としている。(1-2) The light beam from the light source means is made into a parallel light beam by a collimator lens and made incident on a phase grating for detecting an incremental signal and a linear diffraction lens for an absolute code signal provided on the first substrate, and the phase The modulated light from the grating and the linear diffractive lens is made incident on the grating row and the absolute code track on the second substrate, which are arranged so as to face each other with respect to the first substrate, and the slit grating and the absolute code track from the absolute code track. It is characterized in that the modulated light based on the relative displacement of the first substrate and the second substrate is received by the light receiving element for the incremental signal and the light receiving element for the absolute code signal, respectively, to obtain the incremental signal and the absolute code signal.
【００１５】特に、 （１−２−１）前記第１基板上の位相格子の格子ピッチ
をＰ１、前記第２基板上の格子列の格子ピッチをＰ２と
する時、Ｐ２＝Ｐ１／２を満足し、該位相格子からの回
折光同士の干渉によるピッチＰ１／２の干渉パターンを
該格子列上に形成するようにしていること。In particular, (1-2-1) where P1 is the grating pitch of the phase grating on the first substrate and P2 is the grating pitch of the grating row on the second substrate, then P2 = P1 / 2 is satisfied. Then, an interference pattern having a pitch P1 / 2 due to the interference of diffracted light from the phase grating is formed on the grating row.
【００１６】（１−２−２）前記第１基板上の位相格子
はラメラ位相格子より成り、その断面凹凸の段差によっ
て凹部透過光と凸部透過光が互いに光源波長λに対して
λ／２の光路差となるようにしていること。等、を特徴
としている。(1-2-2) The phase grating on the first substrate is made of a lamella phase grating, and the concave transmitted light and the convex transmitted light are λ / 2 with respect to the light source wavelength λ due to the steps of the unevenness of the cross section. Optical path difference. And so on.
【００１７】（１−３）光源手段と、該光源手段からの
光束が入射して変調光を発生する位相格子と、前記変調
光のうち該位相格子に対向する位置に変位可能に配置さ
れたスケール上の振幅格子により空間的に選択された光
を検出する受光素子とを有し、該受光素子の受光信号よ
りスケールとの相対的な変位情報を得ることを特徴とし
ている。(1-3) Light source means, a phase grating for generating a modulated light upon incidence of a light beam from the light source means, and a displaceable position of the modulated light facing the phase grating. A light receiving element that detects light spatially selected by an amplitude grating on the scale, and the relative displacement information with respect to the scale is obtained from the light receiving signal of the light receiving element.
【００１８】特に、 （１−３−１）前記位相格子の格子ピッチをＰ１、前記
振幅格子の格子ピッチをＰ２とするとき、Ｐ２＝Ｐ１／
２を満足し、該位相格子からの回折光同士の干渉による
ピッチＰ１／２の干渉パターンを該振幅格子上に形成す
るようにしていること。In particular, (1-3-1) When the grating pitch of the phase grating is P1 and the grating pitch of the amplitude grating is P2, P2 = P1 /
2 is satisfied, and an interference pattern having a pitch of P1 / 2 due to interference between diffracted lights from the phase grating is formed on the amplitude grating.
【００１９】（１−３−２）前記位相格子はラメラ位相
格子より成り、その断面凹凸の段差によって凹部透過光
と凸部透過光が互いに光源波長λに対してλ／２の光路
差となるようにしていること。(1-3-2) The phase grating is composed of a lamella phase grating, and due to the unevenness of the cross section of the cross section, the light transmitted through the concave portion and the light transmitted through the convex portion have an optical path difference of λ / 2 with respect to the light source wavelength λ. What you are doing.
【００２０】（１−３−３）前記位相格子はラメラ位相
格子より成り、その断面凹凸の段差によって凹部透過光
と凸部透過光が互いに光源波長λに対してλ／２の光路
差となるようにしていること。等、を特徴としている。(1-3-3) The phase grating is composed of a lamella phase grating, and due to the unevenness of its cross section, the light transmitted through the concave portion and the light transmitted through the convex portion have an optical path difference of λ / 2 with respect to the light source wavelength λ. What you are doing. And so on.
【００２１】（１−４）光源手段と、該光源手段からの
光束が入射して出射直後の位置に干渉縞を発生する位相
格子と、該位相格子に対向する位置に変位可能に配置さ
れたスケール上の振幅格子の前記干渉縞の形成位置から
の光を検出する受光素子とを有し、該受光素子の受光信
号よりスケールとの相対的な変位情報を得ることを特徴
としている。(1-4) The light source means, the phase grating that produces interference fringes at the position immediately after the light beam from the light source means is incident and emitted, and the phase grating is movably arranged at a position facing the phase grating. A light receiving element that detects light from the position where the interference fringes are formed on the amplitude grating on the scale, and the relative displacement information with respect to the scale is obtained from the light receiving signal of the light receiving element.
【００２２】特に、 （１−４−１）前記位相格子の格子ピッチをＰ１、前記
振幅格子の格子ピッチをＰ２とする時、Ｐ２＝Ｐ１／２
を満足し、該位相格子によるピッチＰ１／２の干渉パタ
ーンを該振幅格子上に形成するようにしていること。In particular, (1-4-1) When the grating pitch of the phase grating is P1 and the grating pitch of the amplitude grating is P2, P2 = P1 / 2
And the interference pattern of the pitch P1 / 2 by the phase grating is formed on the amplitude grating.
【００２３】（１−４−２）前記位相格子はラメラ位相
格子より成り、その断面凹凸の段差によって凹部透過光
と凸部透過光が互いに光源波長λに対してλ／２の光路
差となるようにしていること。等、を特徴としている。(1-4-2) The phase grating is composed of a lamella phase grating, and due to the unevenness of its cross section, the light transmitted through the concave portion and the light transmitted through the convex portion have an optical path difference of λ / 2 with respect to the light source wavelength λ. What you are doing. And so on.
【００２４】（１−５）光源手段と、該光源手段からの
光束が入射して変調光を発生する位相格子と、該位相格
子に対向する位置に変位可能に配置されたスケール上の
スリット格子からの前記変調光の透過光を検出する受光
素子とを有し、該受光素子の受光信号よりスケールとの
相対的な変位情報を得ることを特徴としている。(1-5) Light source means, a phase grating for generating a modulated light upon incidence of a light beam from the light source means, and a slit grating on a scale displaceably arranged at a position facing the phase grating. And a light receiving element for detecting the transmitted light of the modulated light from, and the relative displacement information with respect to the scale is obtained from the light receiving signal of the light receiving element.
【００２５】特に、 （１−５−１）前記位相格子の格子ピッチをＰ１、前記
スリット格子の格子ピッチをＰ２とする時、Ｐ２＝Ｐ１
／２を満足し、該位相格子によるピッチＰ１／２の干渉
パターンを該スリット格子上に形成するようにしている
こと。In particular, (1-5-1) When the grating pitch of the phase grating is P1 and the grating pitch of the slit grating is P2, P2 = P1
./2, and an interference pattern with a pitch P1 / 2 by the phase grating is formed on the slit grating.
【００２６】（１−５−２）前記位相格子はラメラ位相
格子より成り、その断面凹凸の段差によって凹部透過光
と凸部透過光が互いに光源波長λに対してλ／２の光路
差となるようにしていること。等、を特徴としている。(1-5-2) The phase grating is composed of a lamella phase grating, and the light transmitted through the concave portion and the light transmitted through the convex portion have an optical path difference of .lamda. / 2 with respect to the light source wavelength .lamda. What you are doing. And so on.
【００２７】[0027]
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態１のイン
クリメンタル信号検出光学系の要部断面図、図２は本発
明の実施形態１のアブソリュートコード信号検出光学系
の要部断面図である。図３は図１のインクリメンタル信
号の検出光学系と図２のアブソリュートコード信号検出
光学系を一体的にまとめた要部斜視図、図４は実施形態
１の受光手段で得られる信号の説明図である。FIG. 1 is a sectional view of an essential part of an incremental signal detecting optical system according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view of an essential part of an absolute code signal detecting optical system according to the first embodiment of the present invention. is there. FIG. 3 is a perspective view of a main part in which the incremental signal detection optical system of FIG. 1 and the absolute code signal detection optical system of FIG. 2 are integrated together, and FIG. 4 is an explanatory diagram of signals obtained by the light receiving means of the first embodiment. is there.
【００２８】図中、ＧＴは第１基板としての固定の位相
格子板である。位相格子板ＧＴ上には点ＰＯを中心にし
て４つの領域に格子の配列が１／８ピッチ分だけずれる
ように配置したインクリメンタル信号検出用の位相格子
（位相回折格子）ＧＴ（Ａ），ＧＴ（Ｂ），ＧＴ（Ａ
−），ＧＴ（Ｂ−）を形成している。ＳＣＬは第２基板
としての矢印方向に移動可能なスリットスケールであ
る。スリットスケールＳＣＬ上には振幅格子であるイン
クリメンタル信号検出用の２つのスリット格子スリット
（Ａ），スリット（Ｂ）そしてアブソリュート信号検出
用の６つのアブソリュートコードトラックＴ（ａｂｓ
１）〜Ｔ（ａｂｓ６）が設けられている。In the figure, GT is a fixed phase grating plate as the first substrate. On the phase grating plate GT, phase gratings (phase diffraction gratings) GT (A) and GT for detecting an incremental signal are arranged such that the array of gratings is deviated in four regions around the point PO by 1/8 pitch. (B), GT (A
-) And GT (B-) are formed. The SCL is a slit scale that is movable in the arrow direction as the second substrate. On the slit scale SCL, two slit gratings slits (A) and slits (B) for detecting incremental signals, which are amplitude gratings, and six absolute code tracks T (abs) for detecting absolute signals are provided.
1) to T (abs6) are provided.
【００２９】ＬＧＴはＬＥＤ等の低コヒーレンシーの光
源手段である。ＬＮＳはコリメーターレンズであり、光
源手段ＬＧＴからの光束を平行光束としている。光源手
段ＬＧＴとコリメーターレンズＬＮＳは投光手段の一要
素を構成している。ＰＤは受光手段であり、位相格子Ｇ
Ｔ（Ａ），ＧＴ（Ｂ），ＧＴ（Ａ−），ＧＴ（Ｂ−）を
回折し、スリット格子（Ａ），（Ｂ）で回折された回折
光（インクリメンタル信号光）を受光する為の４つの受
光素子ＰＤ（Ａ），ＰＤ（Ｂ），ＰＤ（Ａ−），ＰＤ
（Ｂ−）とアブソリュート信号検出用の６つの受光素子
ＰＤ（ａｂｓ１）〜ＰＤ（ａｂｓ６）を有している。LGT is a light source means of low coherency such as LED. LNS is a collimator lens, which collimates the light flux from the light source means LGT. The light source means LGT and the collimator lens LNS constitute one element of the light projecting means. PD is a light receiving means, and the phase grating G
For diffracting T (A), GT (B), GT (A-), GT (B-), and receiving the diffracted light (incremental signal light) diffracted by the slit gratings (A) and (B). Four light receiving elements PD (A), PD (B), PD (A-), PD
(B-) and six light receiving elements PD (abs1) to PD (abs6) for absolute signal detection.
【００３０】本実施形態では光源手段ＬＧＴ，コリメー
ターレンズＬＮＳ，位相格子板ＧＴ，そして受光手段Ｐ
Ｄは検出ヘッド内に収納され、固定されている。In this embodiment, the light source means LGT, the collimator lens LNS, the phase grating plate GT, and the light receiving means P are used.
D is housed and fixed in the detection head.
【００３１】次に本実施形態において図１によりインク
リメンタル信号の検出方法について説明する。光源手段
ＬＧＴより射出された光束をコリメーターレンズＬＮＳ
によって平行光束にし、位相格子板ＧＴ上に照明してい
る。平行光束は位相格子板ＧＴ上のインクリメンタル用
の位相格子ＧＴ（Ａ），ＧＴ（Ｂ），ＧＴ（Ａ−），Ｇ
Ｔ（Ｂ−）を照明している。Next, a method of detecting an incremental signal in this embodiment will be described with reference to FIG. The light flux emitted from the light source means LGT is collimated by a collimator lens LNS.
The light flux is made into a parallel light flux by and is illuminated on the phase grating plate GT. The parallel light beams are incremental phase gratings GT (A), GT (B), GT (A-), G on the phase grating plate GT.
Illuminating T (B-).
【００３２】図１に示すようにインクリメンタル用の位
相格子ＧＴ（Ａ），ＧＴ（Ｂ），ＧＴ（Ａ−），ＧＴ
（Ｂ−）では凹凸形状より成り回折光束を発生して５０
〜数１００μｍ離れた空間にもとの格子ピッチの半分の
明暗パターンを投影する。ここで位相格子ＧＴ（Ａ），
ＧＴ（Ｂ），ＧＴ（Ａ−），ＧＴ（Ｂ−）としてラメラ
格子で０次回折光が発生しないような微細構造のものを
用いている。又凹凸部でそれぞれ光を透過するものを用
いている。As shown in FIG. 1, incremental phase gratings GT (A), GT (B), GT (A-), GT are used.
In (B-), the diffracted light flux is generated by the uneven shape, and 50
A bright / dark pattern having a half of the original grating pitch is projected onto a space separated by several hundred μm. Here, the phase grating GT (A),
As GT (B), GT (A-), and GT (B-), those having a fine structure such that the 0th-order diffracted light is not generated in the lamella grating are used. In addition, the concave and convex portions are used to transmit light.
【００３３】位相格子板ＧＴ上の位相格子ＧＴ（Ａ），
ＧＴ（Ｂ），ＧＴ（Ａ−），ＧＴ（Ｂ−）によってスリ
ットスケールＳＣＬ上に投影された明暗パターンは該明
暗パターンと等ピッチのスリットスケールＳＣＬ上のス
リット格子ＳＬＩＴ（Ａ），ＳＬＩＴ（Ｂ）によって該
明暗パターンとスリット格子ＳＬＩＴ（Ａ），ＳＬＩＴ
（Ｂ）との位置関係に応じて選択的に透過，遮光してい
る。The phase grating GT (A) on the phase grating plate GT,
The bright and dark patterns projected on the slit scale SCL by GT (B), GT (A-), and GT (B-) are slit gratings SLIT (A), SLIT (B on the slit scale SCL having the same pitch as the bright / dark pattern. ) By the bright and dark pattern and slit grating SLIT (A), SLIT
The light is selectively transmitted and shielded according to the positional relationship with (B).
【００３４】４つの位相格子ＧＴ（Ａ），ＧＴ（Ｂ），
ＧＴ（Ａ−），ＧＴ（Ｂ−）は点ＰＯを境界に領域を４
分割していて、互いの格子の配列の位相を１／８ピッチ
分ずらして形成してある。これにより、それぞれの領域
を透過することにより空間に投影する明暗パターンの位
相が明暗ピッチの１／４だけずらしている。そして、そ
れぞれのスリット格子ＳＬＩＴ（Ａ），ＳＬＩＴ（Ｂ）
を透過した信号光の明暗の変化のタイミングが１／４周
期づつずれるようにして、所謂Ａ，Ｂ相信号を発生させ
ている。その際にスリットスケールＳＣＬの移動によっ
てスリット格子ＳＬＩＴ（Ａ），ＳＬＩＴ（Ｂ）が１ピ
ッチ分移動するとスリット格子ＳＬＩＴ（Ｓ），ＳＬＩ
Ｔ（Ｂ）を透過した光束は明暗が正弦波状に１回変化す
る。Four phase gratings GT (A), GT (B),
GT (A-) and GT (B-) have four areas with the point PO as a boundary.
They are divided and are formed by shifting the phase of the arrangement of the gratings by 1/8 pitch. As a result, the phase of the light-dark pattern projected in the space by passing through the respective areas is shifted by 1/4 of the light-dark pitch. And each slit grating SLIT (A), SLIT (B)
The so-called A and B phase signals are generated by shifting the timing of the change in brightness of the signal light that has passed through 1/4 cycle by 1/4 cycle. At that time, when the slit gratings SLIT (A) and SLIT (B) move by one pitch due to the movement of the slit scale SCL, the slit gratings SLIT (S) and SLI.
The light flux passing through T (B) changes its brightness once in a sine wave shape.
【００３５】図４は、このときの４つの受光素子のうち
の２つの受光素子ＰＤ（Ａ），ＰＤ（Ｂ）に到達する光
量がスリットスケールＳＣＬの相対移動によって変化す
る明暗信号の様子を示している。この明暗信号光を受光
素子ＰＤ（Ａ），ＰＤ（Ｂ）で受光しており、このとき
受光素子ＰＤ（Ａ），ＰＤ（Ｂ）からスリットスケール
ＳＣＬのスリット格子１ピッチ分の移動で１周期の正弦
波状のアナログ信号電流を得ている。例えば、スリット
スケールＳＣＬのスリット格子ピッチがＰ＝１０μｍで
あれば、１０μｍ周期の正弦波状アナログ信号電流が得
られる。FIG. 4 shows a state of a bright / dark signal in which the amount of light reaching the two light receiving elements PD (A) and PD (B) of the four light receiving elements at this time is changed by the relative movement of the slit scale SCL. ing. The bright and dark signal light is received by the light receiving elements PD (A) and PD (B), and at this time, one cycle is obtained by moving one slit grating SCL of the slit scale SCL from the light receiving elements PD (A) and PD (B). A sinusoidal analog signal current is obtained. For example, if the slit grid pitch of the slit scale SCL is P = 10 μm, a sinusoidal analog signal current with a period of 10 μm can be obtained.
【００３６】本実施形態では以上のようにしてスリット
スケールＳＣＬの移動に伴うインクリメンタル信号を受
光手段ＰＤで得ている。In this embodiment, the light receiving means PD obtains an incremental signal associated with the movement of the slit scale SCL as described above.
【００３７】尚、本実施形態において位相格子板ＧＴの
４つの位相格子の代わりに１／８ピッチずらした２つの
位相格子ＧＴ（Ａ），ＧＴ（Ｂ）を設け、又受光手段Ｐ
Ｄの４つの受光素子の代わりに２つの受光素子ＰＤ
（Ａ），ＰＤ（Ｂ）を設けて、該２つの受光素子により
Ａ，Ｂ相信号を得るようにしても良い。In this embodiment, instead of the four phase gratings of the phase grating plate GT, two phase gratings GT (A) and GT (B) shifted by 1/8 pitch are provided, and the light receiving means P is also provided.
Two light receiving elements PD instead of four light receiving elements D
(A) and PD (B) may be provided, and the A and B phase signals may be obtained by the two light receiving elements.
【００３８】次に本実施形態において図２によりアブソ
リュートコード信号の検出方法について説明する。Next, a method of detecting an absolute code signal in this embodiment will be described with reference to FIG.
【００３９】図２に示すように光源手段ＬＧＴからの光
束はコリメーターレンズＬＮＳで平行光となり、位相格
子板ＧＴ上の透過領域に入射する。位相格子板ＧＴ上の
透過領域を通過した光束はスリットスケールＳＣＬ上の
６つのアブソリュートコードトラックＴ（ａｂｓ１）〜
Ｔ（ａｂｓ６）を照明する。アブソリュートコードトラ
ックＴ（ａｂｓ１）〜Ｔ（ａｂｓ６）は、例えばフォト
プロセス等で形成したＣｒ等の膜でできた透過、非透過
パターンより成っている。このアブソリュートコードト
ラックＴ（ａｂｓ１）〜Ｔ（ａｂｓ６）によって選択的
に透過した光は各々６つの受光素子ＰＤ（ａｂｓ１）〜
ＰＤ（ａｂｓ６）に入射する。As shown in FIG. 2, the light flux from the light source means LGT is collimated by the collimator lens LNS and is incident on the transmission region on the phase grating plate GT. The light flux that has passed through the transmission region on the phase grating plate GT has six absolute code tracks T (abs1) to 6 on the slit scale SCL.
Illuminate T (abs6). The absolute code tracks T (abs1) to T (abs6) are made up of transmissive and non-transmissive patterns made of, for example, a film of Cr or the like formed by a photo process or the like. The light selectively transmitted by the absolute code tracks T (abs1) to T (abs6) respectively includes six light receiving elements PD (abs1) to
It enters the PD (abs6).
【００４０】図４にこれらの受光素子ＰＤ（ａｂｓ
１），ＰＤ（ａｂｓ２）‥‥，ＰＤ（ａｂｓ６）に到達
する光量のスリットスケールＳＣＬの相対移動に伴う変
化の様子を示す。各受光素子からのアナログアブソリュ
ート信号は適切な２値化回路によって波形変換されて、
これによりアブソリュートコード信号として出力してい
る。FIG. 4 shows these light receiving elements PD (abs
1), PD (abs2), ..., PD (abs6) shows how the amount of light reaching PD (abs6) changes with the relative movement of the slit scale SCL. The analog absolute signal from each light receiving element is converted into a waveform by an appropriate binarization circuit,
As a result, it is output as an absolute code signal.
【００４１】図３は図１のインクリメンタル信号の検出
光学系及び図２のアブソリュートコード信号の検出光学
系を一体的にまとめた光学系の全体構成の斜視図であ
る。FIG. 3 is a perspective view of the overall construction of an optical system in which the incremental signal detection optical system of FIG. 1 and the absolute code signal detection optical system of FIG. 2 are integrated.
【００４２】図３においてはインクリメンタル用の位相
格子板ＧＴ上の位相格子ＧＴ（Ａ），ＧＴ（Ｂ），ＧＴ
（Ａ−），ＧＴ（Ｂ−）をＳＬＩＴ（Ａ），ＳＬＩＴ
（Ｂ）のように格子の配列の位相を１／８ピッチずらし
ている。そして、それらに対応する受光素子をＰＤ
（Ａ），ＰＤ（Ｂ），ＰＤ（Ａ−），ＰＤ（Ｂ−）の４
つでそれぞれ受光することで互いに９０°の位相差のあ
る４相インクリメンタル信号が得られるように構成して
いる。インクリメンタル信号の検出方法は図１で示した
のと同様である。又アブソリュートコード信号の検出方
法は図２で示したのと同様である。In FIG. 3, the phase gratings GT (A), GT (B), GT on the incremental phase grating plate GT are shown.
(A-), GT (B-) to SLIT (A), SLIT
As in (B), the phase of the lattice array is shifted by 1/8 pitch. Then, the light receiving element corresponding to them is PD
4 of (A), PD (B), PD (A-), PD (B-)
By receiving the light from each of them, a four-phase incremental signal having a phase difference of 90 ° is obtained. The method of detecting the incremental signal is the same as that shown in FIG. The method of detecting the absolute code signal is the same as that shown in FIG.
【００４３】以上のように本実施形態ではインクリメン
タル信号検出光学系とアブソリュートコード信号検出光
学系を共通化している。特にインクリメンタル信号検出
光学系とアブソリュートコード信号検出光学系を各々図
１，図２に示すように構成して、又図３に示すように一
体的に構成している。そして位相格子板ＧＴからインク
リメンタル信号用の位相格子により１／２ピッチの明暗
パターンの発生する位置にスリットスケールＳＣＬを設
けている。As described above, in this embodiment, the incremental signal detection optical system and the absolute code signal detection optical system are commonly used. In particular, the incremental signal detection optical system and the absolute code signal detection optical system are constructed as shown in FIGS. 1 and 2, respectively, or integrally constructed as shown in FIG. A slit scale SCL is provided at a position where a 1/2 pitch bright / dark pattern is generated by the phase grating for the incremental signal from the phase grating plate GT.
【００４４】本実施形態では図３に示すように、インク
リメンタル用の位相格子による１／２ピッチ明暗パター
ンの発生及びスリットスケールＳＣＬ上のスリット格子
による明暗パターンの選択的透過検出光学系と、アブソ
リュートコードパターンの透過検出光学系を共通の光学
素子上に並列配置し、第１基板が透過凹凸状光学素子、
第２基板が透過、非透過パターンによる光学素子として
構造の共通化を図っている。In this embodiment, as shown in FIG. 3, a 1/2 pitch bright / dark pattern is generated by an incremental phase grating and a selective transmission detection optical system for a bright / dark pattern by a slit grating on a slit scale SCL and an absolute code are used. The pattern transmission detection optical systems are arranged in parallel on a common optical element, and the first substrate is a transmission uneven optical element,
The second substrate is designed to have a common structure as an optical element having a transmissive / non-transmissive pattern.
【００４５】又インクリメンタル信号用の受光手段ＰＤ
とアブソリュートコード信号用の受光素子ＰＤ（ａｂｓ
１）〜ＰＤ（ａｂｓ６）を同一基板上に受光素子アレイ
として一体化して装置の簡素化を図っている。又、本実
施形態においては次のような効果も同様に得られる。Further, the light receiving means PD for the incremental signal
And a light receiving element PD (abs for absolute code signal)
1) to PD (abs6) are integrated as a light receiving element array on the same substrate to simplify the device. In addition, the following effects can be similarly obtained in this embodiment.
【００４６】（Ａ１）生産性が良い。例えば、位相格子
板ＧＴ上のインクリメンタル信号用の位相格子ＧＴ
（Ａ），ＧＴ（Ｂ），ＧＴ（Ａ−），ＧＴ（Ｂ−）が透
明な凹凸状の光学素子である為、レプリカ，射出成形等
の製法で製造できるので非常にローコスト化できる。ス
リットスケールＳＣＬ上のインクリメンタル用のスリッ
ト格子もアブソリュートコードトラックも透過、非透過
パターンである為、共通の製法（フォトプロセス等）に
て製造可能であり、生産性が優れたスリットスケールが
得られる。(A1) Productivity is good. For example, a phase grating GT for incremental signals on the phase grating plate GT
Since (A), GT (B), GT (A-), and GT (B-) are transparent concave-convex optical elements, they can be manufactured by a manufacturing method such as replica or injection molding, so that the cost can be very low. Since the slit grid for incremental and the absolute code track on the slit scale SCL are both transparent and non-transmissive patterns, they can be manufactured by a common manufacturing method (photo process or the like), and a slit scale with excellent productivity can be obtained.
【００４７】（Ａ２）高分解能なアブソリュートコード
信号とインクリメンタル信号が容易に得られる。アブソ
リュートコードをＣｒ膜等の完全非透過膜でパターニン
グできるので、Ｓ／Ｎの良いアブソリュートコード信号
が得られる。(A2) A high-resolution absolute code signal and incremental signal can be easily obtained. Since the absolute code can be patterned with a completely non-transmissive film such as a Cr film, an absolute code signal with a good S / N can be obtained.
【００４８】（Ａ３）小型化が容易となる。位相格子板
上にインクリメンタル用の位相格子を形成し、その他の
部分を透明にしておき、スリットスケール上にインクリ
メンタル用のスリット格子トラックＳＬＩＴ（Ａ），Ｓ
ＬＩＴ（Ｂ）及びアブソリュートコードトラックパター
ンを併置し、更に受光素子基板上にインクリメンタル用
の受光素子ＰＤ（Ａ），ＰＤ（Ｂ）とアブソリュートコ
ード検出用の受光素子ＰＤ（ａｂｓ１），‥‥ＰＤ（ａ
ｂｓ６）を併置して受光素子アレイとして一体化してい
るので、各信号検出光学系部品が共通化され、小型化で
きる。(A3) Miniaturization is facilitated. An incremental phase grating is formed on the phase grating plate, and the other parts are made transparent, and an incremental slit grating track SLIT (A), S is provided on the slit scale.
LIT (B) and an absolute code track pattern are arranged side by side, and further, light receiving elements PD (A), PD (B) for incremental and light receiving elements PD (abs1) ,. a
Since bs6) are arranged side by side and integrated as a light receiving element array, each signal detection optical system component is commonly used, and the size can be reduced.
【００４９】図５は本発明の実施形態２のアブソリュー
トコード信号検出光学系の要部概略図、図６は本発明の
実施形態２の要部概略図である。本実施形態は図１〜図
４の実施形態１に比べて位相格子板ＧＴ上のインクリメ
ンタル信号検出用の位相格子のトラックの両サイドにリ
ニア回折レンズＬＧＬ１，ＬＧＬ２を追加して、スリッ
トスケールＳＣＬ上のアブソリュートコードトラック上
において線状集光するようにし、アブソリュートコード
パターンのエッジの検出分解能を向上させている点が異
なっており、その他の構成は同じである。FIG. 5 is a schematic view of the essential parts of an absolute code signal detecting optical system according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a schematic view of the essential parts of the second embodiment of the present invention. Compared to the first embodiment shown in FIGS. 1 to 4, the present embodiment adds linear diffractive lenses LGL1 and LGL2 to both sides of the track of the phase grating for detecting an incremental signal on the phase grating plate GT, so that the slit scale SCL is The point is that linearly focused light is focused on the absolute code track to improve the detection resolution of the edge of the absolute code pattern, and the other configurations are the same.
【００５０】図７は本実施形態において受光素子、ＰＤ
（ａｂｓ１），ＰＤ（ａｂｓ２）‥‥ＰＤ（ａｂｓ６）
におけるスリットスケールＳＣＬの移動に伴う出力信号
の説明図である。図４に比べて受光素子ＰＤ（ａｂｓ
１），‥‥ＰＤ（ａｂｓ６）の波形の立ち上がり，立ち
下がりがシャープになり、より高密度なアブソリュート
コードパターンの検出を容易にしている。FIG. 7 shows a light receiving element and a PD in this embodiment.
(Abs1), PD (abs2) ... PD (abs6)
6 is an explanatory diagram of an output signal accompanying the movement of the slit scale SCL in FIG. Compared to FIG. 4, the light receiving element PD (abs
1), ... The rising and falling edges of the PD (abs6) waveform are sharpened to facilitate detection of a higher density absolute code pattern.
【００５１】尚リニア回折レンズＬＧＬ１，ＬＧＬ２は
アブソリュートコードパターンが２つの領域に分かれて
形成してある為にそれぞれに分けてリニア回折レンズを
配置しているが、当然１か所にまとめても良い。Since the absolute diffractive lenses LGL1 and LGL2 are formed by dividing the absolute code pattern into two regions, the linear diffractive lenses are separately arranged in each region, but naturally they may be combined in one place. .
【００５２】尚実施形態１，２においてスリットスケー
ルＳＣＬを回転ディスクに変えて回転情報を検出するよ
うにしても良い。又アブソリュートコードトラックをＡ
Ｃモータ制御用信号用トラックに変えてインクリメンタ
ル信号、ＡＣモータ制御用信号（Ｃｓ相）を出力できる
エンコーダとしても良い。又アブソリュートコードトラ
ックを６つにしているが、それ以上でも以下でも良い。In the first and second embodiments, the slit scale SCL may be replaced with a rotating disk to detect rotation information. Absolute code track A
An encoder capable of outputting an incremental signal or an AC motor control signal (Cs phase) may be used instead of the C motor control signal track. Also, although the absolute code tracks are set to six, it may be more or less.
【００５３】図８は本発明の変位情報検出装置を８極Ａ
Ｃモータ制御用信号相（Ｃｓ相）付きのロータリーエン
コーダに適用したときの光学構成の要部斜視図である。
同図においてスリットスケールＳＣＬはディスクスケー
ルとして円形に構成している。スリットスケールＳＣＬ
に形成されるインクリメンタル用のリニア位相格子は放
射状のスリットＳＬＩＴ（Ａ），ＳＬＩＴ（Ｂ）として
円形の帯状のトラック上に形成している。FIG. 8 shows the displacement information detecting device of the present invention with 8 poles A.
It is a principal part perspective view of an optical structure when applied to a rotary encoder with a C motor control signal phase (Cs phase).
In the figure, the slit scale SCL has a circular shape as a disc scale. Slit scale SCL
The linear phase grating for incremental formation is formed as radial slits SLIT (A) and SLIT (B) on a circular band track.
【００５４】又位相格子板ＧＴ上の位相格子ＧＴ
（Ａ），ＧＴ（Ｂ）はスリットスケールＳＣＬの放射状
のスリットＳＬＩＴ（Ａ），ＳＬＩＴ（Ｂ）の放射中心
軸を同じにする位相格子として形成している。The phase grating GT on the phase grating plate GT
(A) and GT (B) are formed as phase gratings in which the radial central axes of the radial slits SLIT (A) and SLIT (B) of the slit scale SCL are the same.
【００５５】尚インクリメンタル信号は互いに９０°位
相差のある４相信号Ａ，Ｂ，Ａ−，Ｂ−が検出されるよ
うに図８に示すように位相格子板ＧＴ上の位相格子ＧＴ
（Ａ），ＧＴ（Ｂ）を点ＰＯを中心にＧＴ（Ａ），ＧＴ
（Ｂ），ＧＴ（Ａ−），ＧＴ（Ｂ−）として４分割し、
互いに１／８ピッチづつずらして形成している。In addition, as for the incremental signals, four-phase signals A, B, A-, B- having a 90 ° phase difference from each other are detected so that the phase grating GT on the phase grating plate GT is detected as shown in FIG.
(A), GT (B) centering on the point PO GT (A), GT
(B), GT (A-), GT (B-) divided into four,
They are formed so as to be offset from each other by ⅛ pitch.
【００５６】又、受光手段ＰＤは４つの位相格子に対応
して４つの受光素子ＰＤ（Ａ），ＰＤ（Ｂ），ＰＤ（Ａ
−），ＰＤ（Ｂ−）でそれぞれの信号光を受光してい
る。８極ＡＣモータ制御用信号相（Ｃｓ相）の６つのパ
ターンＣｓ−１，Ｃｓ−２，Ｃｓ−３，Ｃｓ−１−，Ｃ
ｓ−２−，Ｃｓ−３−はスリットスケールＳＣＬ上に円
弧状の透過，非透過パターンとして形成され、６つのト
ラック上に互いに１２０°の位相差のある４周期／回転
の明暗パターンとして形成している。そして夫々の受光
素子ＰＤ（Ｃｓ−１）〜ＰＤ（Ｃｓ−３−）にて検出し
ている。The light receiving means PD has four light receiving elements PD (A), PD (B), PD (A) corresponding to the four phase gratings.
−) And PD (B−) receive the respective signal lights. Six patterns of 8-pole AC motor control signal phase (Cs phase) Cs-1, Cs-2, Cs-3, Cs-1-, and C
s-2- and Cs-3- are formed on the slit scale SCL as an arcuate transmission / non-transmission pattern, and are formed on 6 tracks as a bright / dark pattern of 4 cycles / rotation having a phase difference of 120 °. ing. Then, each of the light receiving elements PD (Cs-1) to PD (Cs-3-) detects.
【００５７】[0057]
【発明の効果】第１〜第６発明によれば、装置全体の小
型化を図りつつ、インクリメンタル信号及びアブソリュ
ートコード信号を高分解能で検出し、第１基板と第２基
板との相対的な変位情報を高精度に求めることのできる
変位情報検出装置を達成することができる。According to the first to sixth aspects of the invention, the size of the entire apparatus is reduced, the incremental signal and the absolute code signal are detected with high resolution, and the relative displacement between the first substrate and the second substrate is detected. It is possible to achieve a displacement information detection device that can obtain information with high accuracy.
【００５８】又第７〜第１５発明によれば、光学系全体
の小型化を図りつつ、高分解能でインクリメンタル信号
を得て第１基板と第２基板の相対的な変位情報を高精度
に検出することができる変位情報検出装置を達成するこ
とができる。Further, according to the seventh to fifteenth inventions, while the overall optical system is downsized, the incremental signal is obtained with high resolution to detect the relative displacement information of the first substrate and the second substrate with high accuracy. It is possible to achieve a displacement information detection device that can
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図１】本発明の実施形態１におけるインクリメンタル
信号検出光学系の説明図FIG. 1 is an explanatory diagram of an incremental signal detection optical system according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の実施形態１におけるアブソリュート信
号検出の説明図FIG. 2 is an explanatory diagram of absolute signal detection according to the first embodiment of the present invention.
【図３】本発明の実施形態１における要部概略図FIG. 3 is a schematic view of a main part according to the first embodiment of the present invention.
【図４】本発明の実施形態１における受光手段からの信
号の説明図FIG. 4 is an explanatory diagram of a signal from the light receiving unit according to the first embodiment of the present invention.
【図５】本発明の実施形態２におけるアブソリュート信
号への変換の説明図FIG. 5 is an explanatory diagram of conversion into an absolute signal according to the second embodiment of the present invention.
【図６】本発明の実施形態２の要部概略図FIG. 6 is a schematic diagram of a main part of a second embodiment of the present invention.
【図７】本発明の実施形態２における受光手段からの信
号の説明図FIG. 7 is an explanatory diagram of a signal from a light receiving unit according to the second embodiment of the present invention.
【図８】本発明をＡＣモータ用制御信号検出を兼ね備え
たロータリーエンコーダに適用したときの要部概略図FIG. 8 is a schematic view of a main part when the present invention is applied to a rotary encoder that also has a control signal detection for an AC motor.
ＧＴ 位相格子板（第１基板） ＧＴ（Ａ），ＧＴ（Ｂ） 位相格子 ＳＬＩＴ スリットスケール（第２基板） ＳＬＩＴ（Ａ），ＳＬＩＴ（Ｂ） スリット格子 ＬＧＴ 光源手段 ＬＮＳ コリメーターレンズ ＰＤ 受光手段 ＰＤ（Ａ），ＰＤ（Ｂ），ＰＤ（Ａ−），ＰＤ（Ｂ−）
受光素子 Ｔ（ａｂｓ１）〜Ｔ（ａｂｓ６） アブソリュートコ
ードトラック ＰＤ（ａｂｓ１）〜ＰＤ（ａｂｓ６） 受光素子GT phase grating plate (first substrate) GT (A), GT (B) phase grating SLIT slit scale (second substrate) SLIT (A), SLIT (B) slit grating LGT light source means LNS collimator lens PD light receiving means PD (A), PD (B), PD (A-), PD (B-)
Light receiving element T (abs1) to T (abs6) Absolute code track PD (abs1) to PD (abs6) Light receiving element
Claims (15)
インクリメンタル信号検出用の位相格子とアブソリュー
トコード信号用の領域に各々入射させ、このうち該位相
格子からの変調光を該第１基板と対向配置し、かつ移動
する第２基板に設けた格子列に入射させ、該格子列から
の変調光をインクリメンタル信号用の受光素子で受光し
て該第１基板と該第２基板との相対的な変位情報を得る
と共に、該アブソリュート信号用の領域からの光束を該
第２基板に設けたアブソリュートコードトラックに入射
させ、該アブソリュートコードトラックを介した光束を
アブソリュートコード信号用の受光素子で受光して該第
１基板と第２基板との絶対的な変位情報を得ることを特
徴とする変位情報検出装置。1. A light beam from a light source means is made to respectively enter a phase grating for detecting an incremental signal and a region for an absolute code signal, which are provided on a first substrate, of which modulated light from the phase grating is emitted. The modulated light from the grating array is made incident on a grating array provided on a moving second substrate opposite to the first substrate, and the modulated light from the grating array is received by an incremental signal light receiving element and the relative distance between the first substrate and the second substrate. The light beam from the area for the absolute signal is incident on the absolute code track provided on the second substrate, and the light beam passing through the absolute code track is received by the light receiving element for the absolute code signal. Then, the displacement information detecting device is characterized in that absolute displacement information of the first substrate and the second substrate is obtained.
をＰ１、前記第２基板上の格子列の格子ピッチをＰ２と
するとき Ｐ２＝Ｐ１／２ を満足し、該位相格子からの回折光同士の干渉によるピ
ッチＰ１／２の干渉パターンを該格子列上に形成するよ
うにしていることを特徴とする請求項１の変位情報検出
装置。2. When the grating pitch of the phase grating on the first substrate is P1 and the grating pitch of the grating row on the second substrate is P2, P2 = P1 / 2 is satisfied, and diffraction from the phase grating is satisfied. 2. The displacement information detecting device according to claim 1, wherein an interference pattern having a pitch P1 / 2 due to interference between lights is formed on the lattice row.
格子より成り、その断面凹凸の段差によって凹部透過光
と凸部透過光が互いに光源波長λに対してλ／２の光路
差となるようにしていることを特徴とする請求項１又は
２の変位情報検出装置。3. The phase grating on the first substrate is made of a lamella phase grating, and the light transmitted through the concave portion and the light transmitted through the convex portion have an optical path difference of λ / 2 with respect to the light source wavelength λ due to the step of the unevenness of the cross section. The displacement information detecting device according to claim 1 or 2, characterized in that.
ズで平行光束として第１基板に設けたインクリメンタル
信号検出用の位相格子とアブソリュートコード信号用の
リニア回折レンズに各々入射させ、該位相格子とリニア
回折レンズからの変調光を該第１基板に対して対向配置
した相対変位する第２基板上の格子列とアブソリュート
コードトラックに各々入射させ、該スリット格子とアブ
ソリュートコードトラックからの該第１基板と第２基板
の相対的変位に基づく変調光を各々インクリメンタル信
号用の受光素子とアブソリュートコード信号用の受光素
子で受光してインクリメンタル信号とアブソリュートコ
ード信号を得ていることを特徴とする変位情報検出装
置。4. A light beam from a light source means is made into a parallel light beam by a collimator lens and is made incident on a phase grating for detecting an incremental signal and a linear diffraction lens for an absolute code signal, which are provided on the first substrate, respectively. The modulated light from the diffractive lens is made incident on the grating row and the absolute code track on the second substrate, which is arranged to face the first substrate and is relatively displaced, and the slit grating and the first substrate from the absolute code track. Displacement information detecting device characterized in that modulated light based on relative displacement of the second substrate is received by a light receiving element for an incremental signal and a light receiving element for an absolute code signal to obtain an incremental signal and an absolute code signal, respectively. .
をＰ１、前記第２基板上の格子列の格子ピッチをＰ２と
する時、Ｐ２＝Ｐ１／２を満足し、該位相格子からの回
折光同士の干渉によるピッチＰ１／２の干渉パターンを
該格子列上に形成するようにしていることを特徴とする
請求項４の変位情報検出装置。5. When P1 is the grating pitch of the phase grating on the first substrate and P2 is the grating pitch of the grating row on the second substrate, P2 = P1 / 2 is satisfied, and 5. The displacement information detecting device according to claim 4, wherein an interference pattern having a pitch P1 / 2 due to interference of diffracted lights is formed on the grating array.
格子より成り、その断面凹凸の段差によって凹部透過光
と凸部透過光が互いに光源波長λに対してλ／２の光路
差となるようにしていることを特徴とする請求項４又は
５の変位情報検出装置。6. The phase grating on the first substrate is formed of a lamella phase grating, and due to the step of the unevenness of the cross section, the light transmitted through the concave portion and the light transmitted through the convex portion have an optical path difference of λ / 2 with respect to the light source wavelength λ. The displacement information detecting device according to claim 4 or 5, wherein
射して変調光を発生する位相格子と、前記変調光のうち
該位相格子に対向する位置に変位可能に配置されたスケ
ール上の振幅格子により空間的に選択された光を検出す
る受光素子とを有し、該受光素子の受光信号よりスケー
ルとの相対的な変位情報を得ることを特徴とする変位情
報検出装置。7. A light source means, a phase grating on which a light flux from the light source means is incident to generate modulated light, and a scale arranged displaceably at a position facing the phase grating of the modulated light. A displacement information detecting device, comprising: a light receiving element that detects light spatially selected by an amplitude grating; and displacement information relative to a scale is obtained from a light receiving signal of the light receiving element.
振幅格子の格子ピッチをＰ２とするとき、Ｐ２＝Ｐ１／
２を満足し、該位相格子からの回折光同士の干渉による
ピッチＰ１／２の干渉パターンを該振幅格子上に形成す
るようにしていることを特徴とする請求項７の変位情報
検出装置。8. When the grating pitch of the phase grating is P1 and the grating pitch of the amplitude grating is P2, P2 = P1 /
8. The displacement information detecting device according to claim 7, wherein the interference pattern satisfying the condition 2 is formed, and an interference pattern having a pitch P1 / 2 due to interference of diffracted lights from the phase grating is formed on the amplitude grating.
り、その断面凹凸の段差によって凹部透過光と凸部透過
光が互いに光源波長λに対してλ／２の光路差となるよ
うにしていることを特徴とする請求項７又は８の変位情
報検出装置。9. The phase grating is formed of a lamella phase grating, and the concave-convex transmitted light and the convex-portion transmitted light have an optical path difference of λ / 2 with respect to a light source wavelength λ due to a step of unevenness in cross section. The displacement information detecting device according to claim 7 or 8, characterized in that:
入射して出射直後の位置に干渉縞を発生する位相格子
と、該位相格子に対向する位置に変位可能に配置された
スケール上の振幅格子の前記干渉縞の形成位置からの光
を検出する受光素子とを有し、該受光素子の受光信号よ
りスケールとの相対的な変位情報を得ることを特徴とす
る変位情報検出装置。10. A light source means, a phase grating for generating interference fringes at a position immediately after a light beam from the light source means is incident, and on a scale movably arranged at a position opposed to the phase grating. A displacement information detecting device comprising: a light receiving element that detects light from the position where the interference fringes are formed on the amplitude grating, and obtains relative displacement information with respect to the scale from a light receiving signal of the light receiving element.
記振幅格子の格子ピッチをＰ２とする時、Ｐ２＝Ｐ１／
２を満足し、該位相格子によるピッチＰ１／２の干渉パ
ターンを該振幅格子上に形成するようにしていることを
特徴とする請求項１０の変位情報検出装置。11. When the grating pitch of the phase grating is P1 and the grating pitch of the amplitude grating is P2, P2 = P1 /
11. The displacement information detecting apparatus according to claim 10, wherein the interference pattern satisfying the condition 2 is formed and an interference pattern having a pitch P1 / 2 by the phase grating is formed on the amplitude grating.
り、その断面凹凸の段差によって凹部透過光と凸部透過
光が互いに光源波長λに対してλ／２の光路差となるよ
うにしていることを特徴とする請求項７又は８の変位情
報検出装置。12. The phase grating is formed of a lamella phase grating, and the stepped portion of the unevenness of the cross section causes the concave transmitted light and the convex transmitted light to have an optical path difference of λ / 2 with respect to the light source wavelength λ. The displacement information detecting device according to claim 7 or 8, characterized in that:
入射して変調光を発生する位相格子と、該位相格子に対
向する位置に変位可能に配置されたスケール上のスリッ
ト格子からの前記変調光の透過光を検出する受光素子と
を有し、該受光素子の受光信号よりスケールとの相対的
な変位情報を得ることを特徴とする変位情報検出装置。13. A light source means, a phase grating for generating a modulated light upon incidence of a light beam from the light source means, and a slit grating on a scale displaceably arranged at a position facing the phase grating. A displacement information detecting device comprising: a light receiving element for detecting transmitted light of modulated light, and obtaining displacement information relative to a scale from a light receiving signal of the light receiving element.
記スリット格子の格子ピッチをＰ２とする時、Ｐ２＝Ｐ
１／２を満足し、該位相格子によるピッチＰ１／２の干
渉パターンを該スリット格子上に形成するようにしてい
ることを特徴とする請求項１３の変位情報検出装置。14. When the grating pitch of the phase grating is P1 and the grating pitch of the slit grating is P2, P2 = P
14. The displacement information detecting apparatus according to claim 13, wherein an interference pattern satisfying 1/2 is formed on the slit grating with a pitch P1 / 2 by the phase grating.
り、その断面凹凸の段差によって凹部透過光と凸部透過
光が互いに光源波長λに対してλ／２の光路差となるよ
うにしていることを特徴とする請求項１３又は１４の変
位情報検出装置。15. The phase grating is formed of a lamella phase grating, and the stepped portion of the unevenness of the cross section causes the concave transmitted light and the convex transmitted light to have an optical path difference of λ / 2 with respect to the light source wavelength λ. 15. The displacement information detecting device according to claim 13, wherein:
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|---|---|---|---|
| JP30361195A JP3591942B2 (en) | 1995-10-27 | 1995-10-27 | Displacement information detection device |
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|---|---|---|---|
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| JP30361195A Expired - Fee Related JP3591942B2 (en) | 1995-10-27 | 1995-10-27 | Displacement information detection device |
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| JP (1) | JP3591942B2 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003515153A (en) * | 1999-11-26 | 2003-04-22 | ドクトル・ヨハネス・ハイデンハイン・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング | Angle measurement system |
| JP2016536576A (en) * | 2013-10-01 | 2016-11-24 | レニショウ パブリック リミテッド カンパニーＲｅｎｉｓｈａｗ Ｐｕｂｌｉｃ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｃｏｍｐａｎｙ | Reference mark detector array |
| CN109724519A (en) * | 2019-01-21 | 2019-05-07 | 重庆理工大学 | A kind of absolute type linear displacement transducer based on decimal system displacement coding |
| JP2019144232A (en) * | 2018-01-12 | 2019-08-29 | ドクトル・ヨハネス・ハイデンハイン・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツングＤｒ． Ｊｏｈａｎｎｅｓ Ｈｅｉｄｅｎｈａｉｎ Ｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ Ｍｉｔ Ｂｅｓｃｈｒａｎｋｔｅｒ Ｈａｆｔｕｎｇ | Encoder |
| JP2022511636A (en) * | 2018-12-12 | 2022-02-01 | グリー エレクトリック アプライアンシーズ インク オブ ズーハイ | Encoder discs and encoders |
-
1995
- 1995-10-27 JP JP30361195A patent/JP3591942B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003515153A (en) * | 1999-11-26 | 2003-04-22 | ドクトル・ヨハネス・ハイデンハイン・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング | Angle measurement system |
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| JP2019144232A (en) * | 2018-01-12 | 2019-08-29 | ドクトル・ヨハネス・ハイデンハイン・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツングＤｒ． Ｊｏｈａｎｎｅｓ Ｈｅｉｄｅｎｈａｉｎ Ｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ Ｍｉｔ Ｂｅｓｃｈｒａｎｋｔｅｒ Ｈａｆｔｕｎｇ | Encoder |
| JP2022511636A (en) * | 2018-12-12 | 2022-02-01 | グリー エレクトリック アプライアンシーズ インク オブ ズーハイ | Encoder discs and encoders |
| CN109724519A (en) * | 2019-01-21 | 2019-05-07 | 重庆理工大学 | A kind of absolute type linear displacement transducer based on decimal system displacement coding |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3591942B2 (en) | 2004-11-24 |
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