TWI463116B - Encoder - Google Patents

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TWI463116B
TWI463116B TW098145222A TW98145222A TWI463116B TW I463116 B TWI463116 B TW I463116B TW 098145222 A TW098145222 A TW 098145222A TW 98145222 A TW98145222 A TW 98145222A TW I463116 B TWI463116 B TW I463116B
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ray
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牧野內進
渡邊昭宏
今井亨
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尼康股份有限公司
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Description

編碼器
本發明主要係關於一種編碼器，更詳細而言，係關於一種以光學方式檢測移動體之位置資訊之編碼器。
本申請根據2009年2月6日申請之日本特願2009-026425號主張優先權，並將其內容援引於本說明書。
近年來，作為掃描式編碼器，揭示一種下述編碼器，其對與移動體一起移動且具有沿著移動方向週期性形成之光柵之標尺，照射根據既定調變訊號調變後之照射光，並比較其反射光或透射光與調變訊號，據以檢測標尺之位置資訊(專利文獻1)。
又，作為掃描式編碼器，揭示有一種技術，即對測量用標尺之移動體照射第1光，根據照射至與該移動體不同之參照標尺或中點監測器之第2光檢測第1光在移動體上之照射位置相關之資訊(專利文獻2)。
專利文獻1：美國專利第6639686號
專利文獻2：國際公開第07/077855號
在上述掃描式編碼器，由於例如從光源發出之熱等之影響、保持該光源與移動體等之保持構件之變動、光源之經時變動等，會有從光源射出之光之波長中心偏移之情形。
此種情形，移動體之位置檢測結果含有誤差，作為高解析度感測器會有產生非常大之誤差之問題。
本發明形態之目的在於提供一種降低移動體之位置檢測結果所含之誤差，提升移動體之位置檢測結果之精度之編碼器。
本發明一實施形態之編碼器，其具備：光調變部，用以調變從光源部射出之光之至少一部分；移動構件，具有該光之複數個光線射入之入射面，可於至少一方向相對移動；以及至少二個受光部，分別接受在該移動構件上之至少二個區域產生之干涉條紋；以隨著該光調變部進行之調變使該至少二個干涉條紋在該移動構件上彼此移動於相反方向之方式，使該光射入該移動構件。
本發明另一實施形態之編碼器，其具備：光調變部，用以調變從光源部射出之光之至少一部分；移動構件，具有該光之複數個光線射入之至少二個區域，可移動於至少一方向；光偏向構件，使該複數個光線中之至少第1光線偏向，以使該第1光線射入該至少二個區域之一者，使該複數個光線中之至少第2光線偏向於與該第1光線不同之方向，以使該第2光線射入該至少二個區域之另一者；第1受光部，接受使該第1光線與該複數個光線中之射入該至少二個區域之一者之第3光線產生干涉之第1干涉光；以及第2受光部，接受使該第2光線與該複數個光線中之射入該至少二個區域之另一者之第4光線產生干涉之第2干涉光。
本發明另一實施形態之編碼器，其具備：光調變部，用以調變從光源部射出之光之至少一部分；移動構件，可移動且具有來自該光源部之複數個光線射入之入射面；以及至少二個受光部，分別檢測在該移動構件上之至少二個區域產生之干涉條紋；隨著該光調變部進行之調變使該至少二個干涉條紋在該移動構件上彼此移動於不同之方向。
本發明另一實施形態之編碼器，其具備：光調變部，用以調變從光源部射出之光之至少一部分；移動構件，可移動且包含具有來自該光源部之複數個光線射入之至少二個區域之入射面；光偏向構件，使射入該入射面中第1交叉區域之第1光線及第3光線中之一者偏向，且使射入該入射面中第2交叉區域之第2光線及第4光線中之一者偏向；第1受光部，檢測該第1光線與該第3光線之第1干涉光；以及第2受光部，檢測該第2光線與該第4光線之第2干涉光。
根據本發明之形態，可降低移動光柵之位置檢測結果之誤差，提升編碼器進行之移動光柵之位置檢測結果之精度。
(第1實施形態)
以下，參照圖式說明本發明一實施形態。圖1係顯示本發明一實施形態之編碼器1之構成的概略圖。本實施形態中，編碼器1係所謂繞射干涉方式之編碼器，為檢測在既定方向(例如，X軸方向)移動之移動體(移動光柵)之移動方向、移動量、或位移的光學式編碼器。此外，以下將朝向紙面上方之方向作為Y軸之正方向、紙面右方向作為X軸之正方向、從紙面背面朝向表面之方向作為Z軸之正方向來進行說明。
如圖1所示，本實施形態中，編碼器1具有光源部11、光分歧構件12、光調變部13、玻璃塊14、索引光柵15、2個受光元件17,18、移動量檢測裝置19、及設成可相對此等構成構件位移之移動光柵16。
光源部11包含光源11a、準直鏡11b。此外，光源部11不包含準直鏡11b亦可。
光源11a係例如射出雷射光之雷射元件，將經光調變部13調變波長後之同調光朝向-Y軸方向側射出。
準直鏡(準直化構件)11b接受從光源11a射出之光，使其偏向成Y軸方向之平行光。
光分歧構件12接受從光源部11射出之光，使接受之光分歧成複數個光線L1,L2,L3。亦即，光分歧構件12係由例如在與光路A,B,C對應之位置使光透射過、在其他部分遮斷光之部分透射率不同之光罩構成，在與從準直鏡11b射出之平行光之光軸(Y軸方向)正交之位置(X軸方向)配置受光面。因此，射入光分歧構件12之平行光，分歧成光線L1～L3，從與光路A,B,C對應之位置射出。
光調變部13，例如使供應至光源11a之電流變化，據以使從光源11a射出之光之波長週期性變化。光調變部13，例如使從光源11a射出之光之波長λ=850nm變化Δλ=±5nm。亦即，光調變部13，使從光源11a射出之光之波長在λ=845～855nm之範圍變化。
玻璃塊14係使從光源部11射出之複數個光線中之至少一部分光之光路長變更之光路長變更部，例如配置於光分歧構件12與移動光柵16之間之光路B上，使從光分歧構件12射出之光線L2透射過。玻璃塊14具有既定折射率N1，在從光分歧構件12射出之光線L2之行進方向(例如，Y軸方向)具有既定厚度D。
因此，透射過玻璃塊14之光線L2之光路長，對應該折射率N(例如，折射率N1)及厚度D之大小，相較於例如透射過空氣中之光線L1及光線L3之光路長變長。亦即，玻璃塊14相對作為從光源11a至移動光柵16之光路實質上距離相等之光線L1,L2間僅配置在光線L2之光路B上，據以使光線L1,L2彼此之光路長相對變更，使光線L2之光路長相較於光線L1之光路長變長。又，同樣地，在光線L2,L3間亦僅在光線L2之光路B上配置玻璃塊14，藉由玻璃塊14使光線L2,L3之光路長相對變更。藉此，光線L2之光路長相較於光線L3之光路長變長。亦即，光源L2之從光源11a至移動光柵16之光路長相較於光線L1及光線L3之從光源11a至移動光柵16之光路長變長，玻璃塊14能使射入形成在移動光柵16上之交叉區域之複數個光線彼此之光路長相對變更。
藉此，透射過玻璃塊14之光線L2之作為光路之實質距離即使與光線L1,L3相同，波面之相位在移動光柵16之入射面亦延遲。此處，光路長係空間上距離乘上折射率之光學距離。
索引光柵15係使從光分歧構件12射出之複數個光線L1～L3之行進方向分別變更之光偏向構件，以在移動光柵16上形成至少二個交叉區域。
索引光柵15係例如以與移動光柵16實質上相同之間距形成格子狀圖案之繞射光柵，為具有沿著X軸方向週期性形成之繞射圖案之透射型繞射光柵。索引光柵15根據入射光產生複數個繞射光，例如，使既定入射光繞射成±1次繞射光。
亦即，索引光柵15使射入之光線L1～L3分別繞射成±1次繞射光，射出根據光線L1之+1次繞射光Lp1(第3光線)、根據光線L2之-1次繞射光Lm2(第1光線)及+1次繞射光Lp2(第2光線)、根據光線L3之-1次繞射光Lm3(第4光線)。此外，如上述，+1次繞射光Lp1與-1次繞射光Lm3，從光源部11至移動光柵16之光路長(以下，稱為第1光路長)相等，根據光線L2之-1次繞射光Lm2及+1次繞射光Lp2之從光源部11至移動光柵16之光路長(以下，稱為第2光路長)相等，相較於第1光路長，第2光路長較長。又，如上述，+1次繞射光Lp1與-1次繞射光Lm3由相同光構成，且根據光線L2之-1次繞射光Lm2及+1次繞射光Lp2由相同光構成。
移動光柵16，係設於相對光源部11、光分歧構件12、光調變部13、玻璃塊14、索引光柵15、及受光元件17,18位移之移動體之繞射光柵。又，移動光柵16係形成有沿著該位移之移動方向(例如，X軸方向)週期性形成之繞射圖案之繞射光柵。
移動光柵16具有從光源部11射出之光中之複數個光線射入之入射面。又，移動光柵16，在入射面形成有索引光柵15所繞射後之繞射光重疊之複數個交叉區域M1,M2，將射入複數個交叉區域M1,M2之繞射光以行進方向實質上為相同方向之方式從射出面射出。亦即，射入移動光柵16上之交叉區域M1之+1次繞射光Lp1及-1次繞射光Lm2，一部分重疊產生干涉，作為干涉光L12射出至-Y軸方向側。又，射入移動光柵16上之交叉區域M2之+1次繞射光Lp2及-1次繞射光Lm3，一部分重疊產生干涉，作為干涉光L23射出至與干涉光L12實質上為相同方向之-Y軸方向側。此處，交叉區域係射入之複數個光在移動光柵16之入射面重疊之區域，為形成干涉條紋之區域。
亦即，射入移動光柵16上之交叉區域M1之-1次繞射光Lm2與射入移動光柵16上之交叉區域M2之+1次繞射光Lp2，相對移動光柵16之入射面方向從彼此相反方向射入移動光柵16之入射面。此處，「從彼此相反方向分別射入」，意指例如射入移動光柵16上之不同交叉區域M1,M2之-1次繞射光Lm2與+1次繞射光Lp2，在與移動光柵16之入射面正交之假想面(例如，X-Y平面)，從彼此不同之方向射入移動光柵16之入射面(例如，斜向射入)，亦即，意指相對平行於與移動光柵16之入射面正交之複數個光線L1～L3之光軸(Y軸方向)之任意假想線從斜方向射入，相對此假想線在X軸方向之反方向(+X方向側與-X方向側)具有入射角。此外，對移動光柵16之入射角可相同，亦可為不同角度，又，嚴格來說即使入射角不同，只要在設計上之誤差範圍為大致相同角度即可。
又，雖未圖示，射入移動光柵16上之交叉區域M1之-1次繞射光Lm2與射入移動光柵16上之交叉區域M2之+1次繞射光Lp2，為在分別射入移動光柵16以前、相對與移動光柵16之入射面垂直之既定軸從彼此相反側與該既定軸交叉者亦可。此時，-1次繞射光Lm2與+1次繞射光Lp2在交叉之後從彼此相反之方向射入移動光柵16上之不同交叉區域。
再者，射入移動光柵16上之光線之中，射入移動光柵16上之交叉區域M1之-1次繞射光Lm2與射入移動光柵16上之交叉區域M2之+1次繞射光Lp2，分別相對與移動光柵16之入射面垂直之既定軸對稱。此外，成為對稱軸之既定軸，與移動光柵16之入射面大致垂直亦可，包含設計上之誤差範圍。
又，射入移動光柵16之交叉區域M1之+1次繞射光Lp1與-1次繞射光Lm2之光路，例如，在交叉區域M1，相對與移動光柵16之移動方向(X軸方向)大致正交之大致垂直之直線(Y軸方向，亦即，從光源部11射出之光之光軸)對稱，射入移動光柵16之入射角為相同角度。同樣地，射入移動光柵16之交叉區域M2之+1次繞射光Lp2與-1次繞射光Lm3，亦例如在交叉區域M2相對Y軸方向對稱，射入移動光柵16之入射角為相同角度。此外，大致垂直之直線包含設計上之誤差範圍。
本實施形態中，移動光柵16係例如透射型之繞射光柵，朝向配置於移動光柵16之射出面側之複數個受光元件17,18射出干涉光L12,L23。亦即，根據+1次繞射光Lp1與-1次繞射光Lm2之干涉光L12射入受光元件17(第1受光部)，根據+1次繞射光Lp2與-1次繞射光Lm3之干涉光L23射入受光元件18(第2受光部)。
受光元件17,18接受分別從移動光柵16之不同位置射出之干涉光L12,L23，輸出表示干涉光L12,L23之干涉強度之光電轉換訊號。
移動量檢測裝置19與受光元件17,18分別連接，輸入有在受光元件17,18轉換後之光電轉換訊號。移動量檢測裝置19，根據受光元件17,18所檢測後之光電轉換訊號，算出移動光柵16之移動資訊(位置資訊)。
此外，移動光柵16並不限於透射型，例如亦可為反射型之繞射光柵，此時，受光元件17,18係配置於可接受反射光之位置(例如移動光柵16之入射面側)。
接著，說明編碼器1進行之干涉光檢測方法之一例。
藉由光調變部13調變光之波長後之調變光，從光源11a射出至-Y軸方向側。從光源11a射出之調變光，透射過準直鏡11b偏向成平行光。藉由準直鏡11b偏向後之平行光射入光分歧構件12，分歧成複數個光線L1～L3。從光分歧構件12射出，行進光路A～B之光線L1～L3，行進與藉由準直鏡11b偏向後之平行光之光軸平行之方向(Y軸方向)，射入索引光柵15。
該等複數個光線L1～L3之中，光線L1及L3直接射入索引光柵15，藉由索引光柵15分別繞射成光線Lp1或光線Lm3。另一方面，光線L2透射過玻璃塊14，射入索引光柵15，繞射成光線Lm2及光線Lp2。
藉由索引光柵15繞射後之光線Lp1及光線Lm2，射入移動光柵16之入射面上之交叉區域M1，藉由移動光柵16進一步繞射，作為干涉光L12射出至-Y軸方向側。同樣地，光線Lp2及光線Lm3，射入移動光柵16之入射面上之交叉區域M2，藉由移動光柵16進一步繞射，作為干涉光L23射出至-Y軸方向側。在移動光柵16之交叉區域M1，形成在第1方向週期性變化之干涉條紋，在交叉區域M2，形成在與第1方向不同之第2方向週期性變化之干涉條紋。
從移動光柵16射出之干涉光L12,L23分別射入受光元件17,18，轉換成表示干涉光之干涉強度之光電轉換訊號。
如上述，(1)從光源部11射出之光線L1～L3被調變波長，且根據從移動光柵16射出之干涉光L12,L23之光線之中、光線Lm2與光線Lp2係根據相對根據相同光線之光線L1,L3分別賦予相同光路長差之相同光線L2之光線。又，(2)從索引光柵15射出之光線Lm2與光線Lp2，相對移動光柵16之移動方向(X軸方向)射出至彼此相反方向側。再者，從光源部11至移動光柵16之光學系統(光分歧構件12、玻璃塊14、索引光柵15)，相對與移動光柵16之入射面方向正交之光線L2之光軸(Y軸方向)對稱，光線L1～L3之光路，相對光線L2之光軸(既定軸)或與該光軸平行之軸(既定軸)對稱。
藉此，(3)射入移動光柵16上之交叉區域M1之+1次繞射光Lp1與-1次繞射光Lm2之干涉產生之干涉光L12(第1干涉光)、及射入移動光柵16上之交叉區域M2之+1次繞射光Lp2與-1次繞射光Lm3之干涉產生之干涉光L23(第2干涉光)，彼此為相反相位。又，根據受光元件17,18所檢測之各干涉光L12,L23之干涉強度，係以光調變部13所賦予之調變相關之數值項目彼此為相反相位之數學式表示。因此，藉由使根據受光元件17,18所檢測之各干涉光L12,L23之干涉強度相加，能使調變相關之數值項目彼此抵銷。
此外，此處所謂干涉光L12,L23為相反相位，包含由於例如從移動光柵16射出之複數個干涉光中、形成各干涉光之複數個光線之中、相對一光線賦予相同光路長差之另一光線，從與移動光柵16之移動方向(X軸方向)正交之直線(Y軸方向)，朝向彼此相反方向側射入移動光柵16，因此表示相位差之調變相關之數值項目彼此為相反相位。又，亦即，包含由於在各交叉區域M1,M2、相對構成干涉光之光線中之一光線賦予相同光路長差之另一光線，以相同入射角射入移動光柵16之入射面，且相對移動光柵16之移動方向射入相反方向側，因此表示相位差之調變相關之數值項目彼此為相反相位。
又，根據從光源11a射出之調變光之光線Lp1與光線Lm2、及光線Lp2與光線Lm3分別在移動光柵16產生干涉之狀態下具有既定相位差，因此編碼器1在移動光柵16上例如可獲得在移動方向(X軸方向)週期性變化(或移動)之干涉條紋。此外，干涉條紋之週期性變化係根據光調變部13所調變後之波長之週期性變化，受光元件17,18所獲得之光電轉換訊號，係以將移動光柵16之位置資訊賦予光調變部13之調變訊號進行調變者表示。是以，受光元件17,18所獲得之光電轉換訊號，係根據移動光柵16之位置資訊與從光源11a射出之調變光之週期性變化之兩者，根據該光電轉換訊號，利用既知光調變部13之調變資訊，可獲得移動光柵16之位置資訊。
因此，(4)移動光柵16上之交叉區域M1(第1區域)與交叉區域M2(第2區域)之干涉條紋週期性變化，如上述，由於干涉光L12,L23彼此為相反相位，因此交叉區域M1之干涉條紋在第1方向(例如，-X軸方向)週期性變化，交叉區域M2之干涉條紋在與第1方向不同之第2方向(例如，+X軸方向)週期性變化。亦即，移動光柵16上之至少二個交叉區域M1,M2分別產生之干涉條紋，隨著光調變部13之調變彼此移動於相反方向。
此外，本實施形態之各構件具有上述構成，但不限於上述記載，亦能以下述方式記載。
例如，光調變部13係用以調變從光源部11射出之光中之至少一部分之構成，例如用以調變光之波長或相位。本實施形態之光調變部13能將射入交叉區域M1之光線Lp1與光線Lm2之波長加以相對調變，將射入交叉區域M2之光線Lp2與光線Lm3之波長加以相對調變。
接著，使用圖2詳細說明從移動光柵16射出之干涉光L12。圖2係用以說明圖1所示之編碼器1中光線之複相位的概略圖。又，為了方便說明，圖2中，將在移動光柵16之交叉區域M1產生干涉之光線Lp1及光線Lm2在X軸方向錯開顯示，將光線Lm2分成有無透射過玻璃塊14之情形顯示。
如圖2所示，索引光柵15與移動光柵16，係具有沿著X軸方向週期性形成之相同光柵間距之繞射圖案之透射型繞射光柵，索引光柵15將射入之光線L1繞射成+1次繞射光，將射入之光線L2繞射成-1次繞射光。
藉由索引光柵15從光線L1繞射後之+1次繞射光Lp1，藉由移動光柵16進一步繞射成-1次繞射光L10，射入受光元件17。此-1次繞射光L10之複相位如式1所示。式1中，「k」係波長、「L」係圖2所示之索引光柵15與移動光柵16之間之光線距離、「P」係索引光柵15與移動光柵16之光柵間距、「X」係索引光柵15與移動光柵16之光柵間在X軸方向之相對位置資訊。
【數學式1】
E1=A‧exp(jKL +2π/P‧(L sinθ+X))　‧‧‧(式1)
又，同樣地，藉由索引光柵15從光線L2繞射後之-1次繞射光Lm2，藉由移動光柵16進一步繞射成+1次繞射光L20，射入受光元件17。此+1次繞射光L20之複相位如式2所示。
【數學式2】
E2=A˙exp(jKL +2π/P‧(L sinθ-X))　‧‧‧(式2)
接著，-1次繞射光L10與+1次繞射光L20產生干涉時之干涉強度S1如式3所示。
【數學式3】
S1=|E1‧E2|2 =2A2 +2cos(4πX/P)　‧‧‧(式3)
是以，索引光柵15或移動光柵16之任一者在移動方向(X軸方向)移動1個間距時，根據受光元件17之光電轉換訊號藉由移動量檢測裝置19檢測出2個週期(4π)之光量變化。
另一方面，如本實施形態之光線L2般，在射入索引光柵15以前透射過玻璃塊14，藉此相對光線L1被賦予光路長差之+1次繞射光L20之複相位如式4所示。
【數學式4】
E2’=A˙exp(jKL +2π/P˙(L sinθ-X)+ΔL)　‧‧‧(式4)
此處，比較式2與式4，複相位E2’相較於複相位E2相位差不同ΔL，-1次繞射光L10與透射過玻璃塊14之+1次繞射光L20產生干涉時之干涉強度S’1如式5所示。
【數學式5】
S’1=|E1‧E2’|2 =2A2 +2cos(4πX/P+ΔL)　‧‧‧(式5)
亦即，從式3及式5可知，包含透射過玻璃塊14之+1次繞射光L20之干涉光之干涉強度亦是相位差不同ΔL。此外，如式3及式5所示，受光元件17,18所獲得之干涉強度，由於不包含取決於波長之變數項，因此即使波長變化干涉強度之圖案亦不變化。
此處，相位差ΔL係以ΔL=(N-1)×D×Δk表示，藉由光調變部13光之波長從λ1 調變至λ2 時，設Δk=(1/λ1 -1/λ2 )，則由於波長調變成Δλ=λ0 -sinωt，因此Δk=A0 ×sinωt，ΔL=(N-1)×D×A0 ×sinωt。將此相位差ΔL=(N-1)×D×A0 ×sinωt代入式5，則如式6所示。此處，「N」係玻璃塊14之折射率，「D」係玻璃塊14之厚度，「A0 」係設計時所決定之既定設定值，「ωt」係角相位。
【數學式6】
S’1=|E1˙E2’|2 =2A2 +2cos(4πX/P+(N-1)D A0‧sinωt)　‧‧‧(式6)
亦即，如式6所示，受光元件17所檢測之光線Lp1與光線Lm2之干涉光L12之干涉強度，係以賦予光調變部13之調變訊號將移動光柵16之位置資訊X加以調變者。此外，此式6所示之干涉強度之光電轉換訊號輸出至移動量檢測裝置19(位置算出部)時，藉由移動量檢測裝置19算出移動光柵16之位置資訊X。
同樣地，干涉光L23之干涉強度S2如式7所示。
【數學式7】
S2=|E3‧E4’|2 =2A2 +2cos(4πX/P-(N-1) D A0 ‧sinωt)　‧‧‧(式7)
如上述，式6所示之干涉光L12之干涉強度S’1與式7所示之干涉光L23之干涉強度S2彼此為相反相位。因此，將該等相加除以2、亦即運算(S’1+S2)/2，藉此除去光調變部13所調變之調變要素，可在移動量檢測裝置19算出不含調變要素之移動光柵16之位置資訊X。
是以，例如，即使來自光源部11之光之波長中心偏移之情形，在移動量檢測裝置19所算出之移動光柵16之位置資訊X，在因光之波長中心偏移等產生之移動光柵16之位置檢測結果不含誤差，可提升編碼器1進行之移動光柵16之位置檢測結果之精度。
又，由於不需設置用以檢測移動光柵16之位置檢測結果所含誤差之補償機構等，因此能使編碼器1之構成簡單化，削減設置補償機構等之成本。
此外，本實施形態中，使用玻璃塊14配置於構成干涉光L12,L23任一者之光路上之例進行說明，但本發明並不限於此，例如，以在構成干涉光之光線相對賦予光路長差為條件，在構成干涉光之雙方光線之光路上配置玻璃塊14之構成亦可。
又，本實施形態中，以光分歧構件12將來自光源部11之光分成3個光線L1～L3之例進行說明，但本發明並不限於此，分成4個以上之光線亦可。例如，根據光分歧構件12分歧之4個光線，使2個光線干涉產生2個干涉光之情形，在構成干涉光之任一者之2個光線之光路上分別配置玻璃塊14之構成亦可。
再者，編碼器1，即使在從光源部11射出之調變光之波長可變範圍較小之情形，使光路差ΔL相較該波長可變範圍充分大，則亦能對形成於移動光柵16上之干涉條紋賦予與從光源部11射出之調變光之週期性變化對應之變化。例如，使用發光雷射二極體作為光源11a之情形，設從光源部11射出之調變光之中心波長為850nm，使供應至此發光雷射二極體之驅動電流在2±0.5mA之範圍變化，則從光源部11射出之光之波長在850±1nm之範圍(波長可變範圍)變化。此時，利用光路差ΔL為1mm之玻璃塊14之情形，由於光路差ΔL相較波長可變範圍充分大，因此形成於移動光柵16上之干涉條紋週期性變化，受光元件17,18可獲得光電轉換訊號。
又，從光源11a射出之調變光之調變方法，作為上述光調變部13之電流變化者，例如，可利用以光通訊等為目的而利用之各種可變波長雷射。又，從光源11a射出之調變光之調變方法，並不限於根據電流變化者，例如，可利用藉由使利用為光源11a之雷射元件之溫度變化，使波長週期性變化之裝置。
又，玻璃塊14只要為使光透射、具有與周圍不同之既定折射率N之介質即可，例如水晶等之透明介質亦可。
再者，本實施形態中，作為干涉光，以索引光柵15所繞射之±1次繞射光為例進行說明，但0次繞射光亦可，其他次數之繞射光亦可。
又，使用在本實施形態之移動光柵16上形成2個交叉區域M1,M2之例進行說明，但本發明並不限於此，形成至少2個以上之交叉區域M1,M2(干涉條紋)亦可。
(第2實施形態)
接著，參照圖3說明本發明另一實施形態。圖3係第2實施形態之編碼器2的概略圖。又，對與第1實施形態具有相同或同等之功能、構成之構成構件賦予相同符號以省略詳細說明。
如圖3所示，編碼器2具有光源部11、光分歧構件12、光調變部13、稜鏡構件21、2個受光元件17,18、移動量檢測裝置19、及設成可相對此等構成構件位移之移動光柵16。本實施形態中，稜鏡構件21構成光路長變更部及光偏向構件。
稜鏡構件21，作為光路長變更部，使射入形成於移動光柵16上之交叉區域之複數個光線彼此之光路長相對變更，且作為光偏向構件，使從光分歧構件12射出之複數個光線L1～L3之行進方向分別變更，據以在移動光柵16上形成至少2個交叉區域。
稜鏡構件21，例如，如圖3所示，在X-Y面上，具有中央部分厚度最厚、朝向兩端變薄之形狀，在Z軸方向具有一定厚度。又，稜鏡構件21，係以與周圍空間折射率不同之材料(例如玻璃、水晶等之透明介質)形成。藉由此構成，稜鏡構件21，使透射過厚度不同區域之光線之折射率相對變化，據以使光路長變更，且使光線之行進方向變更，將入射光分歧成複數個光線。
亦即，稜鏡構件21，使透射過中央部之光線L2之光路長相較於透射過端部之光線L1，L3變長，且將光線L2分歧為2個，使分歧後之2個光線Lm2,Lp2從與移動光柵16之移動方向(X軸方向)正交之直線(Y軸方向)，朝向彼此相反方向側射出至移動光柵16。稜鏡構件21，將射入之光線L2折射至-X方向之光線Lm2朝向移動光柵16上之交叉區域M1射出，將射入之光線L2折射至+X方向之光線Lp2朝向移動光柵16上之交叉區域M2射出。又，稜鏡構件21，將射入之光線L1折射至+X方向之光線Lp1朝向移動光柵16上之交叉區域M1射出，將射入之光線L3折射至-X方向之光線Lm3朝向移動光柵16上之交叉區域M2射出。
藉此，從稜鏡構件21射出之光線Lp1及光線Lm2在交叉區域M1產生干涉，從移動光柵16作為干涉光L12射出。又，同樣地，從稜鏡構件21射出之光線Lp2及光線Lm3在交叉區域M2產生干涉，從移動光柵16作為干涉光L23射出。
藉由此構成，在受光元件17,18分別如式6及式7所示獲得干涉強度S’1,S2。因此，藉由使兩者相加，除去光調變部13所調變之調變要素。因此，在移動量檢測裝置19所算出之移動光柵16之位置資訊X，不含因光之波長中心偏移等產生之誤差，因此編碼器2可提升移動光柵16之位置檢測結果之精度。
又，本實施形態之稜鏡構件21，作為光路長變更部，能使射入一個交差區域M1之光線Lp1,Lm2之光路長與射入另一個交差區域M2之光線Lp2,Lm3之光路長變更，且能進一步使所有光路長變更以使光線Lp1,Lm3之光路長與光線Lp2,Lm3之光路長成為不同光路長。
(第3實施形態)
接著，參照圖4說明本發明另一實施形態。圖4係第3實施形態之編碼器3的概略圖。又，對與第1實施形態具有相同或同等之功能、構成之構成構件賦予相同符號以省略詳細說明。
如圖4所示，編碼器3具有光源部11、光分歧構件12、光調變部13、玻璃塊14、索引光柵31、2個受光元件17,18、移動量檢測裝置19、及設成可相對此等構成構件位移之移動光柵16。
索引光柵31與第1實施形態之索引光柵15相同，係具有與移動光柵16之光柵間距相同繞射圖案之繞射光柵，但配置於光線L2之光路上、未配置於光線L1,L3之光路上之點與索引光柵15不同。亦即，索引光柵31，係使從光源部11射出之複數個光線中、至少一部分(例如，光線L2)偏向之光偏向構件。
藉此，與上述第1及第2實施形態相同，藉由玻璃塊14相對賦予光路長差，藉由索引光柵31，從與移動光柵16之移動方向(X軸方向)正交之直線(Y軸方向)，朝向彼此相反方向側繞射之光線Lm2及光線Lp2分別射出至交叉區域M3,M4。
另一方面，光線L1,L3直接射入交叉區域M3,M4，光線L1與光線Lm2產生干涉，作為干涉光L31射出至受光元件17，光線L3與光線Lp2產生干涉，作為干涉光L32射出至受光元件18。
藉由此構成，在受光元件17,18分別如式6及式7所示獲得干涉強度S’1,S2，因此，藉由使兩者相加，除去光調變部13所調變之調變要素。
如上述，編碼器為利用非繞射光之光與繞射光產生之干涉光之構成亦可，又，為利用非繞射光之光彼此產生之干涉光之構成亦可。
又，本實施形態中，可充分確保光線L2相對其他光線之相位差(或光路長差)之情形，無玻璃塊14亦可。
(第4實施形態)
接著，參照圖5說明本發明另一實施形態。圖5係第4實施形態之編碼器4的概略圖。又，對與第1實施形態具有相同或同等之功能、構成之構成構件賦予相同符號以省略詳細說明。
如圖5所示，編碼器4具有光源部11、光分歧構件12、索引光柵15、電氣光學元件41、調變訊號產生電路42、2個受光元件17,18、移動量檢測裝置19、及設成可相對此等構成構件位移之移動光柵16。本實施形態中，電氣光學元件41及調變訊號產生電路42構成光調變部13，索引光柵15構成光偏向構件。
電氣光學元件41，係例如由EOM(光電調變器：Electro-Optic Modulator)等之光學調變元件構成，位於光分歧構件12與索引光柵15之間，僅配置於光線L2之光路上。
調變訊號產生電路42，產生將透射過電氣光學元件41之光線L2加以調變之調變訊號，輸出至電氣光學元件41。調變訊號產生電路42輸出將射入電氣光學元件41之光之相位例如偏移相位差ΔL之調變訊號。
亦即，電氣光學元件41及調變訊號產生電路42，係將從光源部11射出之光中之至少一部分(例如，光線L2)加以調變之光調變部，將射入交叉區域M1之光線Lp1與光線Lm2之相位加以相對調變，將射入交叉區域M2之光線Lp2與光線Lm3之相位加以相對調變。
藉由此構成，電氣光學元件41根據從調變訊號產生電路42輸入之調變訊號調變相位，據以調變入射之光線L2。亦即，光線L2相對光線L1,L3調變相位。因此，編碼器3，(1)對形成干涉光之複數個光線之中、光線Lp1與光線Lm2之關係及光線Lp2與光線Lm3之關係相對賦予相位差，據以調變射入交叉區域M1,M2之光線，(2)構成各干涉光之一光線Lm2及光線Lp2，相對移動光柵16之移動方向，朝向彼此相反方向射入移動光柵16，(3)從交叉區域M1，M2射出之干涉光L12,L23之干涉強度中，表示相位差之調變相關之數值項目彼此為相反相位，又，(4)移動光柵16上之交叉區域M1,M2之干涉條紋彼此在不同方向週期性變化。
藉此，在受光元件17,18分別如式6及式7所示獲得干涉強度S’1,S2，因此，藉由使兩者相加，除去光調變部13所調變之調變要素。
如上述，例如，在移動光柵16之交叉區域M1，調變構成干涉光L12之光中之至少任一光線Lm2之相位，則交叉區域M1之干涉條紋週期性變化。
此外，本實施形態中，以使用由EOM構成之電氣光學元件41進行調變之例進行說明，但不限於本實施形態，替代電氣光學元件或與電氣光學元件一起使用例如由AOM(聲光調變器：Acousto-Optic Modulator)等構成之音響光學元件亦可。
(第5實施形態)
本發明中，如上述，週期性調變從光源射出之光之波長。因此，調變供應至光源之電流之情形，除了波長之調變外亦伴隨光量之調變。由於調變波長之比例小，因此光量之調變小，但亦考慮產生除去此種光量調變之必要性。以下，參照圖6說明用以除去光量調變之實施形態。以下所述構成可適用於上述所有實施形態之編碼器。此外，本實施形態之編碼器5，係使用適用於第1實施形態之編碼器1之例進行說明。因此，對與編碼器1具有相同或同等之功能、構成之構成構件賦予相同符號以省略詳細說明。
如圖6所示，編碼器5具有光源部11、光分歧構件12、光調變部13、玻璃塊14、索引光柵15、2個受光元件17,18、移動量檢測裝置19、設成可相對此等構成構件位移之移動光柵16、光量修正部51、及GCA(增益控制放大器)52,53。GCA52,53分別與受光元件17,18連接。
光源11a具備用以檢測射出光之光量之光量感測器，將與此光量感測器所檢測之光量對應之電氣訊號輸出至光量修正部51。此處，從光源11a射出之光之光量根據從光調變部13供應之電流變化。例如，受光元件17所獲得之干涉光之干涉強度如式8所示，相較於使電流變化從光源11a獲得之調變光，產生與從光調變部13供應之電流變化對應之強度調變項=(1+Fsinωt)。此強度調變項，係使從受光元件17輸出之光電轉換訊號之輸出電壓位準不穩定者。此外，從受光元件18輸出之光電轉換訊號亦相同。
【數學式8】
S’1=|E1‧E2’|2 =(1+Fsinωt){2A2 +2cos(4πX/P+(N-1)D A0 。sinωt)}　‧‧‧(式8)
光量修正部51與光源11a、GCA52,53分別連接，根據從光源11a之光量感測器輸出之電氣訊號，控制從受光元件17,18輸出之光電轉換訊號之輸出電壓位準。亦即，光量修正部51，為了降低與從光調變部13供應之電流變化對應之強度調變項=(1+Fsinωt)之影響，將此強度調變項為「1」之控制訊號輸出至GCA52,53。
GCA52,53分別與受光元件17,18連接，根據來自光量修正部51之控制訊號，調整從受光元件17,18接受之光電轉換訊號之輸出電壓位準，將修正光量變化導致之偏差後之訊號輸出至移動量檢測裝置19。
此外，本實施形態之編碼器5，並不限於上述構成，例如，不是光源11a保持光量感測器之構成，而是將接受從光源部11射出之光之既定光量感測器設置於任意位置，光量修正部51根據與此設置於任意位置之光量感測器所檢測之光量對應之電氣訊號控制GCA52,53之構成亦可。以此方式利用光量感測器，在光調變部13所供應之電流之變化與從光源11a射出之光之光量變化未完全對應之情形，在GCA52,53之控制下，可排除上述變化導致之偏差。
又，不考慮上述變化導致之偏差之情形，不需光量感測器，光量修正部51接受表示從光調變部13供應之電流之變化之訊號，根據表示此電流變化之訊號，控制GCA52,53之構成亦可。
又，藉由上述構成，可避免從受光元件17,18輸出之光電轉換訊號之輸出電壓位準不穩定之情況。
此外，編碼器，如上述，在受光元件17,18分別如式6及式7所示獲得藉由使兩者相加除去光調變部13所調變之調變要素之干涉強度S’1,S2，因此雖為具備上述(1)～(4)之特徵之編碼器，但未滿足所有該等要件者亦可。
例如，在形成於移動光柵16上之複數個交叉區域M1,M2…Mk，形成干涉光之複數個光線中之至少任一個光線之相位藉由偏移而調變時，在交叉區域M1,M2…Mk之干涉條紋週期性變化之編碼器中，從此等複數個交叉區域M1,M2…Mk射出之k條干涉光之干涉強度如式9所示。此外，Ak 係依據編碼器之構成在設計時預先決定者，為起因於構成干涉光之光線間之相位差之設定值。
【數學式9】
Sk=2A2 +2cos(4πX/P-Ak ‧sinωt)　‧‧‧(式9)
此處，移動光柵16之位置資訊X產生誤差之情形，根據式9所示之干涉強度Sk 算出之各移動光柵16之位置資訊X如式10所示。又，Y=α×P/4π表示誤差量。
【數學式10】
因此，使用式10之資訊可算出真的位置資訊X。此外，干涉光之條數之變數k以2以上為佳，例如，使用最小平方法可算出可靠性高之位置資訊X。
1~5‧‧‧編碼器
11‧‧‧光源部
11a‧‧‧光源
11b‧‧‧準直鏡(準直化構件)
12‧‧‧光分歧構件
13‧‧‧光調變部
14‧‧‧玻璃塊(光路長變更部)
15‧‧‧索引光柵(光偏向構件)
16‧‧‧移動光柵(移動構件)
17,18‧‧‧受光元件(受光部)
19‧‧‧移動量檢測裝置(位置算出部)
圖1係顯示第1實施形態的概略圖。
圖2係用以說明本實施形態中在移動光柵之干涉的概略圖。
圖3係顯示第2實施形態的概略圖。
圖4係顯示第3實施形態的概略圖。
圖5係顯示第4實施形態的概略圖。
圖6係顯示第5實施形態的概略圖。
A,B,C．．．光路
L1,L2,L3．．．光線
L12,L23．．．干涉光
Lp1,Lp2．．．+1次繞射光
Lm2,Lm3．．．-1次繞射光
M1,M2．．．交叉區域
1．．．編碼器
11．．．光源部
11a．．．光源
11b．．．準直鏡(準直化構件)
12．．．光分歧構件
13．．．光調變部
14．．．玻璃塊(光路長變更部)
15．．．索引光柵(光偏向構件)
16．．．移動光柵(移動構件)
17,18．．．受光元件(受光部)
19．．．移動量檢測裝置(位置算出部)

Claims (38)

  1. 一種編碼器，其具備：光調變部，用以調變從光源部射出之光之至少一部分；移動構件，具有該光之複數個光線射入之入射面，可於至少一方向相對移動；以及至少二個受光部，分別接受在該移動構件上之至少二個區域產生之干涉條紋；以隨著該光調變部進行之調變使在該至少二個區域產生之干涉條紋在該移動構件上彼此移動於相反方向之方式，使該光射入該移動構件。
  2. 如申請專利範圍第1項之編碼器，其中，形成該至少二個干涉條紋之一者之第1干涉光與形成該至少二個干涉條紋之另一者之第2干涉光彼此相位相反。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之編碼器，其中，該複數個光線中之射入該至少二個區域之一者之至少第1光線與該複數個光線中之射入該至少二個區域之另一者之至少第2光線，從彼此相反之方向分別射入該入射面。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之編碼器，其中，該至少二個區域包含第1交叉區域及第2交叉區域；該複數個光線分別射入該第1交叉區域及該第2交叉區域，且包含入射方向彼此相反之第1光線及第2光線。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之編碼器，其中，該複數個光線中之射入該至少二個區域之一者之至少第1光線與該複數個光線中之射入該至少二個區域之另一者之至少第 2光線，相對與該入射面垂直之既定軸從彼此相反側與該既定軸交叉。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之編碼器，其中，該至少二個區域包含第1交叉區域及第2交叉區域；該複數個光線包含相對與該入射面垂直之既定軸從彼此相反側分別斜向射入該第1交叉區域及該第2交叉區域之第1光線及第2光線。
  7. 如申請專利範圍第3項之編碼器，其中，該第1光線射入該入射面之方向與該第2光線射入該入射面之方向，相對與該入射面垂直之既定軸對稱。
  8. 如申請專利範圍第3項之編碼器，其中，該第1光線射入該入射面之入射角與該第2光線射入該入射面之入射角彼此角度相同。
  9. 如申請專利範圍第3項之編碼器，其具備使至少該第1光線與該第2光線偏向之光偏向構件，以在該移動構件上產生至少二個該干涉條紋。
  10. 如申請專利範圍第1或2項之編碼器，其具備使該複數個光線之至少一部分偏向之光偏向構件，以在該移動構件上產生至少二個該干涉條紋。
  11. 如申請專利範圍第1或2項之編碼器，其中，該光調變部用以調變該複數個光線中之至少一部分光線之相位。
  12. 如申請專利範圍第1或2項之編碼器，其中，該光調變部將該複數個光線中之射入該至少二個區域之一者之 至少二個光線之相位加以相對調變，將該複數個光線中之射入該至少二個區域之另一者之至少二個光線之相位加以相對調變。
  13. 如申請專利範圍第1或2項之編碼器，其中，該光調變部用以調變該複數個光線之至少一部分之波長。
  14. 如申請專利範圍第1或2項之編碼器，其中，該光調變部將該複數個光線中之射入該至少二個區域之一者之至少二個光線之波長加以相對調變，將該複數個光線中之射入該至少二個區域之另一者之至少二個光線之波長加以相對調變。
  15. 如申請專利範圍第1或2項之編碼器，其具備變更該複數個光線之至少一部分之光路長之光路長變更部。
  16. 如申請專利範圍第1或2項之編碼器，其具備使該複數個光線中之射入該至少二個區域之一者之至少一個光線之光路長與該複數個光線中之射入該至少二個區域之另一者之至少一個光線之光路長變更之光路長變更部。
  17. 如申請專利範圍第1或2項之編碼器，其具備使該複數個光線中之射入該至少二個區域之一者之至少二個光線之光路長相對變更、使該複數個光線中之射入該至少二個區域之另一者之至少二個光線之光路長相對變更之光路長變更部。
  18. 如申請專利範圍第1或2項之編碼器，其具備根據該至少二個受光部之檢測結果算出該移動構件之位置資訊之位置算出部。
  19. 如申請專利範圍第1或2項之編碼器，其具備使從該光源部射出之該光成為平行光之準直化構件。
  20. 一種編碼器，其具備：光調變部，用以調變從光源部射出之光之至少一部分；移動構件，具有該光之複數個光線射入之至少二個區域，可移動於至少一方向；光偏向構件，使該複數個光線中之至少第1光線偏向，以使該第1光線射入該至少二個區域之一者，使該複數個光線中之至少第2光線偏向於與該第1光線不同之方向，以使該第2光線射入該至少二個區域之另一者；第1受光部，接受使該第1光線與該複數個光線中之射入該至少二個區域之一者之第3光線產生干涉之第1干涉光；以及第2受光部，接受使該第2光線與該複數個光線中之射入該至少二個區域之另一者之第4光線產生干涉之第2干涉光；藉由該光調變部之調變使該第1干涉光在該移動構件上之干涉條紋移動於第1方向，使該第2干涉光在該移動構件上之干涉條紋移動於與該第1方向不同之第2方向。
  21. 如申請專利範圍第20項之編碼器，其中，該第1干涉光與該第2干涉光彼此相位相反。
  22. 如申請專利範圍第20或21項之編碼器，其具備使該光分歧為至少該第1光線及該第2光線之光分歧構件。
  23. 如申請專利範圍第20或21項之編碼器，其中，該 光偏向構件使該第1光線與該第2光線分別偏向，以使該第1光線與該第2光線從彼此相反之方向分別射入包含該至少二個區域之入射面。
  24. 如申請專利範圍第20或21項之編碼器，其中，該第1光線射入該至少二個區域之一者之方向與該第2光線射入該至少二個區域之另一者之方向，相對與包含該至少二個區域之入射面垂直之既定軸對稱。
  25. 如申請專利範圍第20或21項之編碼器，其中，該光調變部將該第1光線與該第3光線之相位加以相對調變，將該第2光線與該第4光線之相位加以相對調變。
  26. 如申請專利範圍第20或21項之編碼器，其中，該光調變部將該第1光線與該第3光線之波長加以相對調變，將該第2光線與該第4光線之波長加以相對調變。
  27. 如申請專利範圍第20或21項之編碼器，其中，該第1光線之光路長與該第3光線之光路長相對不同，該第2光線之光路長與該第4光線之光路長相對不同。
  28. 如申請專利範圍第20或21項之編碼器，其具備使該第1光線與該第3光線之光路長相對變更、使該第2光線與該第4光線之光路長相對變更之光路長變更部。
  29. 如申請專利範圍第20或21項之編碼器，其具備根據該第1受光部及該第2受光部之檢測結果算出該移動構件之位置資訊之位置算出部。
  30. 一種編碼器，其具備：光調變部，用以調變從光源部射出之光之至少一部分； 移動構件，可移動且具有來自該光源部之複數個光線射入之入射面；以及至少二個受光部，分別檢測在該移動構件上之至少二個區域產生之干涉條紋；隨著該光調變部進行之調變使該至少二個干涉條紋在該移動構件上彼此移動於不同之方向。
  31. 一種編碼器，其具備：光調變部，用以調變從光源部射出之光之至少一部分；移動構件，可移動且包含具有來自該光源部之複數個光線射入之至少二個區域之入射面；光偏向構件，使射入該入射面中第1交叉區域之第1光線及第3光線中之一者偏向，且使射入該入射面中第2交叉區域之第2光線及第4光線中之一者偏向；第1受光部，檢測該第1光線與該第3光線之第1干涉光；以及第2受光部，檢測該第2光線與該第4光線之第2干涉光；以藉由該光調變部之調變使該第1干涉光之干涉條紋與該第2干涉光之干涉條紋彼此移動於相反方向之方式，使該光射入該移動構件。
  32. 一種編碼器，其具備：光調變部，用以調變從光源部射出之光之中至少第1光線與第2光線；第1受光部，接收該第1光線與該光之中之第3光線 產生之第1干涉條紋；第2受光部，接收該第2光線與該光之中之第4光線產生之第2干涉條紋；以及移動構件，該光射入且可於至少一方向相對移動；以藉由該光調變部之調變使該第1干涉條紋與該第2干涉條紋彼此移動於相反方向之方式，使該光射入該移動構件。
  33. 如申請專利範圍第32項之編碼器，其中，該第1光線與該第2光線彼此從相反方向分別射入既定面。
  34. 如申請專利範圍第32或33項之編碼器，其中，形成該第1干涉條紋之第1干涉光與形成該第2干涉條紋之第2干涉光彼此為相反相位。
  35. 如申請專利範圍第32或33項之編碼器，其中，該光調變部，以該第1干涉條紋與該第2干涉條紋沿著移動構件之移動方向彼此移動於相反方向之方式調變至少該第1光線與該第2光線。
  36. 如申請專利範圍第32或33項之編碼器，其中，該第1光線與該第2光線之光路長差係依據該光之波長周期性變化而變化。
  37. 如申請專利範圍第32或33項之編碼器，其中，該光調變部調變至少該第1光線之相位與該第2光線之相位。
  38. 如申請專利範圍第32或33項之編碼器，其具備根據該第1受光部與該第2受光部之檢測結果算出該移動構件之位置資訊之位置算出部。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5562076B2 (ja) * 2010-03-10 2014-07-30 キヤノン株式会社 光学式エンコーダおよび変位計測装置
TWI452255B (zh) * 2011-01-28 2014-09-11 私立中原大學 光學編碼器及其光學裝置與量測方法
JP5927779B2 (ja) * 2011-05-25 2016-06-01 株式会社ニコン エンコーダ、駆動システム、及び制御装置
JP5927805B2 (ja) * 2011-08-12 2016-06-01 株式会社ニコン エンコーダ装置、及び装置
JP2014119446A (ja) * 2012-12-17 2014-06-30 Mitsutoyo Corp 光学エンコーダ用の照明部
JP6696748B2 (ja) * 2014-10-21 2020-05-20 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 光学式エンコーダ
NL2015639A (en) * 2014-11-28 2016-09-20 Asml Netherlands Bv Encoder, position measurement system and lithographic apparatus.
CN106123934B (zh) * 2016-08-26 2019-01-25 长春禹衡光学有限公司 一种分体式光栅编码器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006170899A (ja) * 2004-12-17 2006-06-29 Sendai Nikon:Kk 光電式エンコーダ
US20080185506A1 (en) * 2007-02-05 2008-08-07 Sendai Nikon Corporation Encoder
TW200901773A (en) * 2007-04-13 2009-01-01 Nokia Corp A video coder
TW200905413A (en) * 2007-05-24 2009-02-01 Asml Netherlands Bv Lithographic apparatus having encoder type position sensor system

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1005217B (zh) * 1985-04-13 1989-09-20 索尼磁尺株式会社 光学位移测量仪
US6639686B1 (en) 2000-04-13 2003-10-28 Nanowave, Inc. Method of and apparatus for real-time continual nanometer scale position measurement by beam probing as by laser beams and the like of atomic and other undulating surfaces such as gratings or the like relatively moving with respect to the probing beams
EP1396704B1 (de) * 2002-08-07 2015-10-07 Dr. Johannes Heidenhain GmbH Interferenzielle Positionsmesseinrichtung
US7332709B2 (en) 2004-12-13 2008-02-19 Nikon Corporation Photoelectric encoder
WO2007077855A1 (ja) 2005-12-28 2007-07-12 Nikon Corporation エンコーダ
JP4924884B2 (ja) * 2006-05-19 2012-04-25 株式会社ニコン エンコーダ
US7601947B2 (en) 2006-05-19 2009-10-13 Nikon Corporation Encoder that optically detects positional information of a scale
JP4924879B2 (ja) * 2006-11-14 2012-04-25 株式会社ニコン エンコーダ

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006170899A (ja) * 2004-12-17 2006-06-29 Sendai Nikon:Kk 光電式エンコーダ
US20080185506A1 (en) * 2007-02-05 2008-08-07 Sendai Nikon Corporation Encoder
TW200901773A (en) * 2007-04-13 2009-01-01 Nokia Corp A video coder
TW200905413A (en) * 2007-05-24 2009-02-01 Asml Netherlands Bv Lithographic apparatus having encoder type position sensor system

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Publication number Publication date
TW201030322A (en) 2010-08-16
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