JP2005055360A - Photoelectric type encoder - Google Patents

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Toru Imai
亨 今井
Akihiro Watanabe
昭宏 渡邉
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photoelectric type encoder reduced in an error between a generated main signal and an origin signal. <P>SOLUTION: An origin phase grating 4s is provided in one portion of a phase grating 4g for the main signal formed on a moving scale 4. Lights separated by an index 3 are diffracted respectively by the phase grating 4g on the moving scale 4, and both diffracted lights are advanced toward a main signal photoreceiving element 6. The both diffracted lights interfere each other, and the main signal photoreceiving element 6 outputs a sine wave signal repeated with strong and weak intensities in response to an interference fringe. Diffracted lights diffracted by the origin phase grating 4s are advanced toward origin signal photoreceiving elements 7a, 7b, when the origin phase grating 4s of the moving scale 4 is moved through the position where the lights separated by the index 3 are reflected respectively by mirrors 5a, 5b to be joined. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、光電式エンコーダに関する。   The present invention relates to a photoelectric encoder.

従来、複数の回折格子を用いる干渉型の光電式エンコーダが知られている(例えば、特許文献1参照)。干渉型の光電式エンコーダでは、第1の回折格子で光源からの光を+1次回折光と−1次回折光の2つの光束に分離し、この2つの光束がミラー等で移動スケール上に形成された第2の回折格子の同じ位置に照射される。第2の回折格子に入射した2つの光束は回折され、互いに平行な光となって射出して干渉し、光検出器に入射する。第2の回折格子が移動すると、光検出器で検出する干渉光の強度が変化する。この干渉光の強度の変化に基づいて、移動量を検出する。   Conventionally, an interference type photoelectric encoder using a plurality of diffraction gratings is known (for example, see Patent Document 1). In the interference type photoelectric encoder, the light from the light source is separated into two light fluxes of + 1st order diffracted light and −1st order diffracted light by the first diffraction grating, and these two light fluxes are formed on the moving scale by a mirror or the like. The same position of the second diffraction grating is irradiated. The two light beams incident on the second diffraction grating are diffracted, emitted as parallel light, interfere with each other, and enter the photodetector. When the second diffraction grating moves, the intensity of the interference light detected by the photodetector changes. The amount of movement is detected based on the change in the intensity of the interference light.

上述した光電式エンコーダの移動スケールには第2の回折格子以外に原点を検出する原点パターンも形成されている(例えば、特許文献2参照)。この原点パターンは、第2の回折格子の横に金属膜を蒸着し、その一部に金属膜を蒸着しない部分を設けることによって形成される。第1の回折格子の横にも同様の原点パターンが形成されている。光源からの光は、第1の回折格子の横に設けられた原点パターンを透過し、第2の原点パターンに入射する。第2の原点パターンの金属膜が蒸着されていない部分に光が入射すると、第2の原点パターンを透過し原点検出用の光検出器で検出され、原点信号になる。   In addition to the second diffraction grating, an origin pattern for detecting the origin is also formed on the moving scale of the photoelectric encoder described above (see, for example, Patent Document 2). This origin pattern is formed by depositing a metal film beside the second diffraction grating and providing a part where the metal film is not deposited on a part thereof. A similar origin pattern is also formed beside the first diffraction grating. Light from the light source passes through the origin pattern provided beside the first diffraction grating and enters the second origin pattern. When light is incident on a portion where the metal film of the second origin pattern is not deposited, the light is transmitted through the second origin pattern and detected by the photodetector for origin detection, and becomes an origin signal.

また、第2の原点パターンとして一部だけに金属膜を蒸着し、第1の原点パターンを透過した光を反射させて、検出する方法もある。この場合には光源からの光を斜め方向から第1の原点パターンに照射することによって、第2の原点パターンに斜め方向から光を照射し、第2の原点パターンの反射光の光路上に原点検出用の光検出器を配置して、光を検出する。   In addition, there is a method in which a metal film is deposited on only a part of the second origin pattern, and the light transmitted through the first origin pattern is reflected and detected. In this case, by irradiating the light from the light source to the first origin pattern from an oblique direction, the second origin pattern is irradiated from the oblique direction, and the origin is on the optical path of the reflected light of the second origin pattern. A light detector for detection is arranged to detect light.

特開2002-81964号公報JP 2002-81964 A 特開2002-286505号公報JP 2002-286505 A

上述した原点パターンは、移動量を検出する第2の回折格子とは別の位置に形成されているため、誤差が生じ、測定精度が低下してしまうという問題がある。   Since the origin pattern described above is formed at a position different from the second diffraction grating for detecting the movement amount, there is a problem that an error occurs and the measurement accuracy is lowered.

本発明による光電式エンコーダは、可動物体に固定された移動スケールと、移動スケール上に形成され、可動物体の移動量を検出する多数の格子が可動物体の移動方向に配列された回折格子と、回折格子の一部に形成された原点パターンと、光源からの光から2つの光束を形成して移動スケールに照射する光束形成手段と、回折格子から出射される光束の干渉光を検出する第1の光検出器と、原点パターンから出射される光を検出する第2の光検出器とを有することを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の光電式エンコーダにおいて、回折格子と格子間隔が異なる回折格子が配列されるように原点スケールを構成したことを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の光電式エンコーダにおいて、格子が形成されていない部分によって原点スケールを構成したことを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項1から3のいずれか1項に記載の光電式エンコーダにおいて、回折格子と原点パターンとの表面には反射膜が形成されていることを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、請求項1から3のいずれか1項に記載の光電式エンコーダにおいて、回折格子または原点パターンのいずれか一方の表面には反射膜が形成されていることを特徴とする。
請求項6に記載の発明は、請求項1から5のいずれか1項に記載の光電式エンコーダにおいて、原点スケールが回折格子中に複数形成されていることを特徴とする。
A photoelectric encoder according to the present invention includes a moving scale fixed to a movable object, a diffraction grating formed on the moving scale, and a plurality of gratings for detecting the amount of movement of the movable object arranged in the moving direction of the movable object, The origin pattern formed in a part of the diffraction grating, the light beam forming means for forming two light beams from the light from the light source and irradiating the moving scale, and the first detecting the interference light of the light beam emitted from the diffraction grating And a second photodetector for detecting light emitted from the origin pattern.
According to a second aspect of the present invention, in the photoelectric encoder according to the first aspect, the origin scale is configured so that diffraction gratings having different grating spacings from the diffraction gratings are arranged.
According to a third aspect of the present invention, in the photoelectric encoder according to the first aspect of the present invention, the origin scale is constituted by a portion where no grating is formed.
According to a fourth aspect of the present invention, in the photoelectric encoder according to any one of the first to third aspects, a reflective film is formed on the surfaces of the diffraction grating and the origin pattern.
According to a fifth aspect of the present invention, in the photoelectric encoder according to any one of the first to third aspects, a reflective film is formed on the surface of either the diffraction grating or the origin pattern. And
A sixth aspect of the present invention is the photoelectric encoder according to any one of the first to fifth aspects, wherein a plurality of origin scales are formed in the diffraction grating.

本発明によれば、移動スケールによる信号と原点パターンによる信号の間の誤差を低減する光電式エンコーダを提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the photoelectric encoder which reduces the error between the signal by a movement scale and the signal by an origin pattern can be provided.

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。
(第一の実施形態)
図1は、本発明の第一実施形態による光電式リニアエンコーダの要部構成を示す図である。光電式エンコーダは、リニアモータなどのアクチュエータ(不図示)の移動量(変位)検出用の信号を生成し、生成信号をアクチュエータの駆動制御回路(不図示)へ送出する。駆動制御回路は、光電式エンコーダからの信号を用いてアクチュエータ(不図示)の移動速度や変位量などを制御する。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a main configuration of the photoelectric linear encoder according to the first embodiment of the present invention. The photoelectric encoder generates a signal for detecting the amount of movement (displacement) of an actuator (not shown) such as a linear motor, and sends the generated signal to a drive control circuit (not shown) of the actuator. The drive control circuit controls the moving speed and displacement amount of an actuator (not shown) using a signal from the photoelectric encoder.

図1の光電式エンコーダは、光源1と、コンデンサーレンズ2と、インデックス3と、移動スケール4と、ミラー5aおよび5bと、主信号受光素子6と、原点信号受光素子7aおよび7bとを有する。光源1から射出する光は、コンデンサーレンズ2で平行光に変換された後、インデックス3に照射される。インデックス3は、たとえば、透過型位相格子3gによって構成されている。インデックス3の位相格子3gが形成されている方向は、後述する移動スケール4における格子形成方向と一致している。インデックス3に入射された平行光は位相格子3gで±1次回折され、+1次光がミラー5aに向けて進み、−1次光がミラー5bに向けて進む。±1次回折光はさらに、ミラー5aおよび5bでそれぞれ反射され、両回折光はともに図1の実線で示すように移動スケール4へ入射する。   The photoelectric encoder of FIG. 1 has a light source 1, a condenser lens 2, an index 3, a moving scale 4, mirrors 5a and 5b, a main signal light receiving element 6, and origin signal light receiving elements 7a and 7b. The light emitted from the light source 1 is converted into parallel light by the condenser lens 2 and then irradiated to the index 3. The index 3 is constituted by a transmissive phase grating 3g, for example. The direction in which the phase grating 3g of the index 3 is formed coincides with the grating forming direction in the moving scale 4 described later. The parallel light incident on the index 3 is ± 1st order diffracted by the phase grating 3g, the + 1st order light travels toward the mirror 5a, and the −1st order light travels toward the mirror 5b. The ± first-order diffracted light is further reflected by the mirrors 5a and 5b, respectively, and both diffracted lights enter the moving scale 4 as shown by the solid line in FIG.

(主信号)
移動スケール4は、アクチュエータなどの移動部材(不図示)に固定され、移動部材と一体で移動するように構成されている。移動スケール4は、たとえば、透過型位相格子4gによって構成される。透過型位相格子4gは、例えばガラス基板の表面に所定の間隔で溝(格子)が形成されているもの等である。移動スケール4の位相格子4gは、移動スケール4の移動方向と一致するように形成されている。移動スケール4に入射した±1次回折光は、移動スケール4で再び±1次回折される。回折後の光束は図1の点線で示すように下方向へ進み、主信号受光素子6へ入射する。このとき、合流した回折光が干渉することにより、主信号受光素子6で受光される光は受光素子6の受光面を通過する干渉縞に応じて強弱を繰り返す。この結果、主信号受光素子6による光電変換信号は正弦波信号となる。
(Main signal)
The moving scale 4 is fixed to a moving member (not shown) such as an actuator, and is configured to move integrally with the moving member. The moving scale 4 is constituted by, for example, a transmissive phase grating 4g. The transmissive phase grating 4g is, for example, one in which grooves (lattices) are formed at a predetermined interval on the surface of a glass substrate. The phase grating 4 g of the moving scale 4 is formed so as to coincide with the moving direction of the moving scale 4. The ± 1st-order diffracted light incident on the moving scale 4 is again diffracted by ± 1st-order by the moving scale 4. The diffracted light beam travels downward as indicated by the dotted line in FIG. 1 and enters the main signal light receiving element 6. At this time, the combined diffracted light interferes, so that the light received by the main signal light receiving element 6 repeats strength depending on the interference fringes passing through the light receiving surface of the light receiving element 6. As a result, the photoelectric conversion signal by the main signal light receiving element 6 becomes a sine wave signal.

(原点信号)
移動スケール4に形成される位相格子4g中には、位相格子4gの格子のピッチとは異なる格子ピッチの原点位相格子4sが形成されている。上述したミラー5aおよび5bで反射される±1次回折光がともに入射され合流する位置を原点位相格子4sが移動するとき、入射光は原点位相格子4sで回折されて出射する。原点位相格子4sの格子ピッチは、位相格子4gの格子ピッチとは異なるので、原点位相格子4sで回折した光は、主信号受光素子6とは違う方向へ射出する。原点位相格子4sを出射した回折光の進む方向には原点信号受光素子7aおよび7bが配置されている。ミラー5aで反射され、原点位相格子4sで回折された光は原点信号受光素子7aで検出され、ミラー5bで反射され原点位相格子4sで回折された光は原点信号受光素子7bで検出される。
(Origin signal)
In the phase grating 4g formed on the moving scale 4, an origin phase grating 4s having a grating pitch different from the grating pitch of the phase grating 4g is formed. When the origin phase grating 4s moves to a position where the ± first-order diffracted lights reflected by the mirrors 5a and 5b are incident and merged, the incident light is diffracted by the origin phase grating 4s and emitted. Since the grating pitch of the origin phase grating 4s is different from the grating pitch of the phase grating 4g, the light diffracted by the origin phase grating 4s is emitted in a direction different from that of the main signal light receiving element 6. Origin signal light receiving elements 7a and 7b are arranged in the traveling direction of the diffracted light emitted from the origin phase grating 4s. The light reflected by the mirror 5a and diffracted by the origin phase grating 4s is detected by the origin signal light receiving element 7a, and the light reflected by the mirror 5b and diffracted by the origin phase grating 4s is detected by the origin signal light receiving element 7b.

ミラー3a、およびミラー3bによって反射された光が、移動スケール2に入射して合流する位置を移動スケール2の原点パターン4sが移動(通過)するときに、原点信号受光素子7aおよび7bでそれぞれ受光される光は最大になる。原点信号受光素子7aおよび7bによる光電変換信号は原点信号と呼ばれる。   When the origin pattern 4s of the moving scale 2 moves (passes) through the position where the light reflected by the mirror 3a and the mirror 3b is incident on the moving scale 2 and merges, it is received by the origin signal light receiving elements 7a and 7b, respectively. The light to be maximized. The photoelectric conversion signals by the origin signal light receiving elements 7a and 7b are called origin signals.

また、原点位相格子4sは、原点位相格子4sの幅を持ったスリットとして機能する。原点信号受光素子7aおよび7bには4sと同じ幅のスリット7cおよび7dがそれぞれ設けられている。移動スケール4の移動に応じて原点位相格子4sの位置が変化すると、原点位相格子4sとスリット7c、7dはスリットシャッターとして働き、原点信号受光素子7aおよび7bに入射する光量が変化し、信号の強弱が生じる。なお、原点受光素子にスリットを設けず、その代わりに受光素子の幅を狭くして、受光素子自体の幅でスリットの役割を果たしても構わない。   The origin phase grating 4s functions as a slit having the width of the origin phase grating 4s. The origin signal light receiving elements 7a and 7b are provided with slits 7c and 7d having the same width as 4s, respectively. When the position of the origin phase grating 4s changes according to the movement of the moving scale 4, the origin phase grating 4s and the slits 7c and 7d function as a slit shutter, and the amount of light incident on the origin signal light receiving elements 7a and 7b changes, Strength is generated. In addition, the origin light receiving element is not provided with a slit, but instead, the width of the light receiving element may be narrowed, and the width of the light receiving element itself may serve as the slit.

本実施形態では、位相格子ピッチが2.4μm、原点パターン4sの幅は100μmである。原点位相格子4sの幅は、入射光の直径に比べて小さければ任意の幅で構わない。原点位相格子4sの幅が入射光の直径(たとえば、直径3mmの円形)に比べて小さいければ、移動スケール4に入射した光の一部は、原点位相格子4sに入射して原点信号を発生するが、残りの光は位相格子4gに入射して、主信号を発生させることができる。従って原点位相格子4sを位相格子4g中に形成しても、主信号を発生させる干渉光は途切れることなく主信号受光素子6で検出されるため、主信号は途切れない。   In the present embodiment, the phase grating pitch is 2.4 μm, and the width of the origin pattern 4 s is 100 μm. The width of the origin phase grating 4s may be any width as long as it is smaller than the diameter of the incident light. If the width of the origin phase grating 4s is smaller than the diameter of the incident light (for example, a circle having a diameter of 3 mm), a part of the light incident on the moving scale 4 enters the origin phase grating 4s and generates an origin signal. However, the remaining light can enter the phase grating 4g and generate a main signal. Therefore, even if the origin phase grating 4s is formed in the phase grating 4g, the interference light that generates the main signal is detected by the main signal light receiving element 6 without interruption, so that the main signal is not interrupted.

本実施形態では、移動スケール4上に形成される主信号用の位相格子4gに局所的に態様の異なる原点位相格子4sを設けている。このことにより、一つの入射光学系で主信号光学系と原点信号光学系を構成することができ、エンコーダ光学系の構成が簡単になり、小型化も容易である。また、移動スケール4上で主信号用の位相格子4gおよび原点信号用の原点位相格子4sを同一ライン上に形成できるので、アッベ誤差の発生を抑えることができ、測定精度を向上させることができる。   In the present embodiment, an origin phase grating 4s having a locally different aspect is provided on the main signal phase grating 4g formed on the moving scale 4. As a result, the main signal optical system and the origin signal optical system can be configured with one incident optical system, the configuration of the encoder optical system is simplified, and the size can be easily reduced. Further, since the main signal phase grating 4g and the origin signal origin phase grating 4s can be formed on the same line on the moving scale 4, the occurrence of Abbe error can be suppressed and the measurement accuracy can be improved. .

なお、本実施形態は以上に示したものに限らず、以下のように変形しても構わない。インデックス3および移動スケール4には位相格子を用いたが、位相格子の代わりに明暗格子を用いるようにしても構わない。   Note that the present embodiment is not limited to the one described above, and may be modified as follows. Although the phase grating is used for the index 3 and the moving scale 4, a light / dark grating may be used instead of the phase grating.

また、インデッックス3の代わりに、光源1からの光を2つに分離し、ミラー5aおよび5bにそれぞれ導くビームスプリッタを使用してもよい。   Further, instead of the index 3, a beam splitter that separates the light from the light source 1 into two and guides them to the mirrors 5a and 5b, respectively, may be used.

さらにまた、本実施形態では、原点位相格子4sは位相格子4gと格子ピッチが異なるものを使用しているが、原点位相格子4sとして格子を形成しない部分を設けても構わない。格子が形成されていない場合、原点位相格子4sに入射した光はそのまま原点位相格子4sを透過する。原点位相格子4sを透過し、射出する光の光路に原点受光素子7aおよび7bを配置し、原点信号を受光する。   Furthermore, in the present embodiment, the origin phase grating 4s has a grating pitch different from that of the phase grating 4g. However, a part where no grating is formed may be provided as the origin phase grating 4s. When no grating is formed, the light incident on the origin phase grating 4s passes through the origin phase grating 4s as it is. The origin light receiving elements 7a and 7b are arranged in the optical path of the light transmitted through the origin phase grating 4s and emitted to receive the origin signal.

本実施形態では、原点信号受光素子を2つ使用しているが、必ずしも2つ配置する必要はなく、いずれか一方でも構わない。   In this embodiment, two origin signal light receiving elements are used, but it is not always necessary to arrange two, and either one may be used.

原点位相格子4sは位相格子4gと平行である必要はなく、原点位相格子4sの格子の配列の方向を、位相格子4gの格子の配列方向に直交する向きにしても構わない。この場合には、原点信号を発生させる回折光は、原点位相格子4sの格子と直交する方向に射出するため、原点受光素子7aおよび7bは図1に示した向きから90度回転させて配置する。   The origin phase grating 4s does not have to be parallel to the phase grating 4g, and the orientation of the grating of the origin phase grating 4s may be orthogonal to the grating arrangement direction of the phase grating 4g. In this case, since the diffracted light that generates the origin signal is emitted in a direction orthogonal to the grating of the origin phase grating 4s, the origin light receiving elements 7a and 7b are arranged by being rotated 90 degrees from the direction shown in FIG. .

また、原点位相格子4sは一ヶ所に限らず、位相格子部4g中に複数設けて、原点信号強度を上げても構わない。例えば、原点位相格子4sを移動スケール8中に2ヶ所設ける場合には、入射光の照射範囲内に2ヶ所の原点が同時に入るように原点位相格子4sを形成する。この場合の原点受光素子7a、7bには、それぞれ2ヶ所の原点位相格子4sの間隔に対応する間隔で2つのスリットを設ける。このような構成の場合には、2ヶ所の位相格子4sと原点受光素子7a、7bの2つのスリットが一致したときに光強度が最大になり、原点がひとつの場合の倍の原点信号を得ることができる。   Further, the origin phase grating 4s is not limited to one place, and a plurality of origin phase gratings 4s may be provided in the phase grating part 4g to increase the origin signal intensity. For example, when two origin phase gratings 4 s are provided in the moving scale 8, the origin phase grating 4 s is formed so that two origins simultaneously enter the incident light irradiation range. In this case, the origin light receiving elements 7a and 7b are each provided with two slits at intervals corresponding to the intervals between the two origin phase gratings 4s. In the case of such a configuration, the light intensity becomes maximum when the two slits of the two phase gratings 4s and the origin light receiving elements 7a and 7b coincide with each other, and an origin signal that is double that of a single origin is obtained. be able to.

(第二の実施形態)
第二の実施形態では、移動スケールを反射型位相格子で構成している。図2は、反射型位相格子によって移動スケール8を構成する場合の要部構成図である。図2において光電式エンコーダは、光源1と、コンデンサーレンズ2と、インデックス3と、移動スケール8と、ミラー5aおよび5bと、主信号受光素子9と、原点信号受光素子10aおよび10bとを有する。インデックス3は、第一実施形態と同様の透過型位相格子3gによって構成され、光源1からの平行光が入射される。インデックス3の位相格子3gが形成されている方向は、移動スケール8の格子形成方向と一致する。インデックス3に入射した平行光は位相格子3gで±1次回折され、+1次光がミラー5aに向けて進み、−1次光がミラー5bに向けて進む。±1次回折光はさらに、ミラー5aおよび5bでそれぞれ反射され、両回折光はともに図2の実線で示すように移動スケール8へ入射する。
(Second embodiment)
In the second embodiment, the moving scale is composed of a reflective phase grating. FIG. 2 is a configuration diagram of a main part in the case where the moving scale 8 is configured by a reflective phase grating. In FIG. 2, the photoelectric encoder has a light source 1, a condenser lens 2, an index 3, a moving scale 8, mirrors 5a and 5b, a main signal light receiving element 9, and origin signal light receiving elements 10a and 10b. The index 3 is composed of the same transmission type phase grating 3g as in the first embodiment, and the parallel light from the light source 1 is incident thereon. The direction in which the phase grating 3 g with the index 3 is formed coincides with the grating forming direction of the moving scale 8. The parallel light incident on the index 3 is ± 1st-order diffracted by the phase grating 3g, the + 1st-order light travels toward the mirror 5a, and the −1st-order light travels toward the mirror 5b. The ± first-order diffracted light is further reflected by the mirrors 5a and 5b, and both diffracted lights are incident on the moving scale 8 as shown by the solid line in FIG.

(主信号)
移動スケール8は、第一実施形態と同様に、移動部材(不図示)と一体で移動するように構成されている。移動スケール8の位相格子8gは、移動スケール4Bの移動方向と合致する方向に形成されている。移動スケール8上には連続して所定ピッチで位相格子8gと位相格子8gとはピッチが異なる原点位相格子8sが形成されている。移動スケール8はその表面の格子部の全領域に金属(金など)などを蒸着することにより反射コーティングが施されている。反射コーティングは金属に限られず、光を反射させるもの膜であれば構わない。
(Main signal)
Similar to the first embodiment, the moving scale 8 is configured to move together with a moving member (not shown). The phase grating 8g of the moving scale 8 is formed in a direction that matches the moving direction of the moving scale 4B. On the moving scale 8, an origin phase grating 8s having a pitch different from that of the phase grating 8g and the phase grating 8g is continuously formed at a predetermined pitch. The moving scale 8 is provided with a reflective coating by depositing metal (such as gold) or the like on the entire area of the lattice portion on the surface thereof. The reflective coating is not limited to metal, and any film that reflects light may be used.

図2において、移動スケール8の位相格子8gに入射した±1次回折光は、移動スケール8で再び±1次に回折され反射される。回折反射後の光束は図2の上方向へ進み、移動スケール8の上方に配置された主信号受光素子9へ入射する。このとき、両回折光が干渉することにより、主信号受光素子9では移動スケール8の移動に応じて正弦波信号が観測される。   In FIG. 2, the ± first-order diffracted light incident on the phase grating 8 g of the moving scale 8 is diffracted and reflected by the moving scale 8 again at the ± first-order. The light beam after diffraction reflection travels upward in FIG. 2 and enters the main signal light receiving element 9 disposed above the moving scale 8. At this time, due to the interference between the two diffracted lights, a sine wave signal is observed in the main signal light receiving element 9 according to the movement of the moving scale 8.

(原点信号)
ミラー5aおよび5bで反射される±1次回折光がともに入射され合流する位置を原点位相格子8sが通過すると、2つの回折光は原点位相格子8aで回折して反射し、反射後の回折光が進む方向に配置された原点信号受光素子10aおよび10bにそれぞれ入射し、原点信号を発生させる。
(Origin signal)
When the origin phase grating 8s passes through the position where ± 1st order diffracted lights reflected by the mirrors 5a and 5b are incident and merged, the two diffracted lights are diffracted and reflected by the origin phase grating 8a, and the reflected diffracted lights are reflected. The light enters the origin signal light receiving elements 10a and 10b arranged in the traveling direction, and generates an origin signal.

第一実施形態と同様に、原点位相格子8sはスリットとして機能する。また、原点信号受光素子10aおよび10bには原点位相格子8sと同じ幅のスリットが設けられている(不図示)。これにより原点位相格子8sが移動スケール8の移動に応じて位置が変化すると、スリットシャッターとして働き、原点信号受光素子10aおよび10bでは信号の強弱が確認できる。   As in the first embodiment, the origin phase grating 8s functions as a slit. The origin signal light receiving elements 10a and 10b are provided with slits having the same width as the origin phase grating 8s (not shown). Thus, when the position of the origin phase grating 8s changes in accordance with the movement of the movable scale 8, it functions as a slit shutter, and the origin signal receiving elements 10a and 10b can confirm the strength of the signal.

以上説明した様に移動スケール8で回折光を反射させ、主信号、原点信号検出する構成にしても、第一実施形態と同様の作用効果を奏する。また本実施形態では、インデックス3と移動スケール8の間の空間に主信号受光素子9と原点信号受光素子10a、10bを配置しているため、エンコーダを小型化することができる。   As described above, even when the diffracted light is reflected by the moving scale 8 and the main signal and the origin signal are detected, the same effects as the first embodiment can be obtained. In this embodiment, since the main signal light receiving element 9 and the origin signal light receiving elements 10a and 10b are arranged in the space between the index 3 and the moving scale 8, the encoder can be reduced in size.

本実施形態では、原点位相格子8sにも金を蒸着して反射コートを施しているが、原点位相格子8sの領域にのみ金コートを施さない様にしても構わない。この場合には、原点信号受光素子10a、10bは第一実施形態と同様に移動スケール8の下方に配置される。原点信号は原点位置でパワーが最大になり、その他の領域ではパワーが最小となる。   In the present embodiment, gold is deposited on the origin phase grating 8s and the reflective coating is applied thereto, but the gold coating may not be applied only to the region of the origin phase grating 8s. In this case, the origin signal light receiving elements 10a and 10b are arranged below the moving scale 8 as in the first embodiment. The origin signal has the maximum power at the origin position and the minimum power in other areas.

以上の説明では、リニアモータなどの移動量を検出するリニアエンコーダを例に説明したが、ロータリモータの回転角を検出するロータリエンコーダにも本発明を適用できる。この場合には、ロータリエンコーダに円板を設け、この円板の外周部分に主信号用格子列を形成するとともに、格子列の一部に局所的に態様の異なる原点格子を形成すればよい。   In the above description, the linear encoder that detects the movement amount of the linear motor or the like has been described as an example. However, the present invention can also be applied to a rotary encoder that detects the rotation angle of the rotary motor. In this case, a disk may be provided on the rotary encoder, a main signal grid array may be formed on the outer peripheral portion of the disk, and an origin grid having a different aspect may be locally formed on a part of the grid array.

特許請求の範囲における各構成要素と、発明を実施するための最良の形態における各構成要素との対応について説明する。原点パターンは、たとえば、原点位相格子4s(8s)によって構成される。光束形成手段は、たとえば、インデックス3、ミラー5aおよび5bによって構成される。第1の光検出器は、主信号受光素子6(9)によって構成される。第2の光検出器は、たとえば、原点信号受光素子7aおよび7b(10aおよび10b)によって構成される。なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、各構成要素は上記構成に限定されるものではない。   Correspondence between each component in the claims and each component in the best mode for carrying out the invention will be described. The origin pattern is constituted by, for example, an origin phase grating 4s (8s). The light beam forming means includes, for example, an index 3 and mirrors 5a and 5b. The first photodetector is constituted by a main signal light receiving element 6 (9). The second photodetector is constituted by, for example, origin signal light receiving elements 7a and 7b (10a and 10b). In addition, unless the characteristic function of this invention is impaired, each component is not limited to the said structure.

本発明の第一実施形態による光電式リニアエンコーダの要部構成を示す図である。It is a figure which shows the principal part structure of the photoelectric linear encoder by 1st embodiment of this invention. 本発明の第二実施形態による光電式リニアエンコーダの要部構成を示す図である。It is a figure which shows the principal part structure of the photoelectric type linear encoder by 2nd embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…光源
3…インデックス
3g、4g、8g…位相格子
4、8…移動スケール
4s、8s…原点位相格子
5a、5b、…ミラー
6、9…主信号受光素子
7a、7b、10a、10b…原点信号受光素子
7c、7d…スリット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light source 3 ... Index 3g, 4g, 8g ... Phase grating 4, 8 ... Moving scale 4s, 8s ... Origin phase grating 5a, 5b ... Mirror 6, 9 ... Main signal light receiving element 7a, 7b, 10a, 10b ... Origin Signal receiving element 7c, 7d ... Slit

Claims (6)

可動物体に固定された移動スケールと、
前記移動スケール上に形成され、前記可動物体の移動量を検出する多数の格子が前記可動物体の移動方向に配列された回折格子と、
前記回折格子の一部に形成された原点パターンと、
光源からの光から2つの光束を形成して前記移動スケールに照射する光束形成手段と、
前記回折格子から出射される光束の干渉光を検出する第1の光検出器と、
前記原点パターンから出射される光を検出する第2の光検出器とを有することを特徴とする光電式エンコーダ。
A moving scale fixed to a movable object;
A diffraction grating formed on the moving scale and arranged in the moving direction of the movable object, wherein a plurality of gratings for detecting the amount of movement of the movable object;
An origin pattern formed in a part of the diffraction grating;
A light beam forming means for forming two light beams from light from a light source and irradiating the moving scale;
A first photodetector for detecting interference light of a light beam emitted from the diffraction grating;
A photoelectric encoder comprising: a second photodetector for detecting light emitted from the origin pattern.
請求項1に記載の光電式エンコーダにおいて、
前記原点スケールは、前記回折格子と格子間隔が異なる回折格子が配列されていることを特徴とする光電式エンコーダ。
The photoelectric encoder according to claim 1,
The photoelectric encoder according to claim 1, wherein diffraction gratings having different grating intervals from the diffraction grating are arranged on the origin scale.
請求項1に記載の光電式エンコーダにおいて、
前記原点スケールは、格子が形成されていない部分であることを特徴とする光電式エンコーダ。
The photoelectric encoder according to claim 1,
The origin scale is a portion where a lattice is not formed.
請求項1から3のいずれか1項に記載の光電式エンコーダにおいて、
前記回折格子と前記原点パターンとの表面には反射膜が形成されていることを特徴とする光電式エンコーダ。
The photoelectric encoder according to any one of claims 1 to 3,
A photoelectric encoder, wherein a reflection film is formed on surfaces of the diffraction grating and the origin pattern.
請求項1から3のいずれか1項に記載の光電式エンコーダにおいて、
前記回折格子または前記原点パターンのいずれか一方の表面には反射膜が形成されていることを特徴とする光電式エンコーダ。
The photoelectric encoder according to any one of claims 1 to 3,
A photoelectric encoder, wherein a reflective film is formed on a surface of either the diffraction grating or the origin pattern.
請求項1から5のいずれか1項に記載の光電式エンコーダにおいて、
前記原点スケールは、前記回折格子中に複数形成されていることを特徴とする光電式エンコーダ。
The photoelectric encoder according to any one of claims 1 to 5,
The photoelectric encoder is characterized in that a plurality of the origin scales are formed in the diffraction grating.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011133482A (en) * 2009-12-23 2011-07-07 Mitsutoyo Corp Reference signal generating apparatus for interferometric miniature grating encoder readhead using fiber optic receiver channel
US8529823B2 (en) 2009-09-29 2013-09-10 Asml Netherlands B.V. Imprint lithography
JP2014098666A (en) * 2012-11-15 2014-05-29 Canon Inc Incremental encoder
JP2017116307A (en) * 2015-12-22 2017-06-29 株式会社ミツトヨ Encoder

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