JP2002162258A - 光学式エンコーダ - Google Patents
光学式エンコーダInfo
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- JP2002162258A JP2002162258A JP2000359546A JP2000359546A JP2002162258A JP 2002162258 A JP2002162258 A JP 2002162258A JP 2000359546 A JP2000359546 A JP 2000359546A JP 2000359546 A JP2000359546 A JP 2000359546A JP 2002162258 A JP2002162258 A JP 2002162258A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】光学式エンコーダにおいて、スケールの基準点
又は絶対位置を精度良く検出できるようにすること。 【解決手段】第３の光検出器２４を、スケール１８の基
準点又は絶対位置を検出する第２の光検出器２２に近接
した領域に、且つ、第２の可干渉光源１２から出射され
た光ビーム１６の周辺部が入射するように形成する。そ
して、光ビーム強度制御手段により、該第３の光検出器
２４で検出した第２の可干渉光源１２からの光ビームの
強度に基づいて、その第３の光検出器２４への入射強度
が一定となるように、第２の可干渉光源１２に印加する
電圧もしくは電流値を制御する。
又は絶対位置を精度良く検出できるようにすること。 【解決手段】第３の光検出器２４を、スケール１８の基
準点又は絶対位置を検出する第２の光検出器２２に近接
した領域に、且つ、第２の可干渉光源１２から出射され
た光ビーム１６の周辺部が入射するように形成する。そ
して、光ビーム強度制御手段により、該第３の光検出器
２４で検出した第２の可干渉光源１２からの光ビームの
強度に基づいて、その第３の光検出器２４への入射強度
が一定となるように、第２の可干渉光源１２に印加する
電圧もしくは電流値を制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、精密メカニズムの
変位量を検出する光学式エンコーダに関する。
変位量を検出する光学式エンコーダに関する。
【０００２】
【従来の技術】特開２０００−２０５８１９号公報に
は、図１６にその構成を示すような光学式エンコーダが
開示されている。
は、図１６にその構成を示すような光学式エンコーダが
開示されている。
【０００３】即ち、この光学式エンコーダは、可干渉光
源１００である半導体レーザ（又は面発光レーザ）から
出射したレーザビームを回折パターンを生成する所定周
期の光学パターン（図では透過型又は反射型の回折格
子）が形成されたスケール１０２，１０２’に照射し、
これにより生成される回折パターンの特定部分が光検出
器１０４又は光検出器１０４’の何れかにより検出され
るように構成されている。
源１００である半導体レーザ（又は面発光レーザ）から
出射したレーザビームを回折パターンを生成する所定周
期の光学パターン（図では透過型又は反射型の回折格
子）が形成されたスケール１０２，１０２’に照射し、
これにより生成される回折パターンの特定部分が光検出
器１０４又は光検出器１０４’の何れかにより検出され
るように構成されている。
【０００４】ここで、可干渉光源１００と光検出器１０
４がスケール１０２に対して同じ側に配置される場合に
は、可干渉光源１００である半導体レーザ（又は面発光
レーザ）は、該可干渉光源１００から出射した光ビーム
の主軸１０６，１０８が、スケール１０２面の垂線に対
して角度φだけ傾斜するように傾斜台１１０上に配置さ
れる。
４がスケール１０２に対して同じ側に配置される場合に
は、可干渉光源１００である半導体レーザ（又は面発光
レーザ）は、該可干渉光源１００から出射した光ビーム
の主軸１０６，１０８が、スケール１０２面の垂線に対
して角度φだけ傾斜するように傾斜台１１０上に配置さ
れる。
【０００５】次に、この光学式エンコーダによるセンシ
ング動作を説明する。
ング動作を説明する。
【０００６】今、各構成パラメータを以下のように定義
する。
する。
【０００７】ｚ1：可干渉光源１００からスケール１０
２上の光学パターンを形成した面に至る距離を光ビーム
の主軸上で測った長さ、 ｚ2：スケール１０２上の光学パターン（光変調領域）
を形成した面から光検出器１０４の受光面に至る距離を
光ビームの主軸上で測った長さ、 Ｐs：スケール１０２上の光変調領域における光学パタ
ーンのピッチ、 Ｐdif：光検出器１０４の受光面上の回折パターンのピ
ッチ、 θx：スケール１０２上の回折格子のピッチ方向に対す
る可干渉光源１００からの光ビームの拡がり角、 θy：上記θxに対して垂直方向の可干渉光源１００から
の光ビームの拡がり角。
２上の光学パターンを形成した面に至る距離を光ビーム
の主軸上で測った長さ、 ｚ2：スケール１０２上の光学パターン（光変調領域）
を形成した面から光検出器１０４の受光面に至る距離を
光ビームの主軸上で測った長さ、 Ｐs：スケール１０２上の光変調領域における光学パタ
ーンのピッチ、 Ｐdif：光検出器１０４の受光面上の回折パターンのピ
ッチ、 θx：スケール１０２上の回折格子のピッチ方向に対す
る可干渉光源１００からの光ビームの拡がり角、 θy：上記θxに対して垂直方向の可干渉光源１００から
の光ビームの拡がり角。
【０００８】但し、光ビームの拡がり角は、光ビーム強
度がピークとなる方向に対して１／２となる一対の境界
線１１２，１１２’のなす角を示す。
度がピークとなる方向に対して１／２となる一対の境界
線１１２，１１２’のなす角を示す。
【０００９】なおここで、「スケール上の光変調領域に
おける光学パターンのピッチ」とは、スケール上に形成
された光学特性が変調されたパターンの空間的な周期を
意味する。
おける光学パターンのピッチ」とは、スケール上に形成
された光学特性が変調されたパターンの空間的な周期を
意味する。
【００１０】また、「光検出器の受光面上の回折パター
ンのピッチ」とは、受光面上に生成された回折パターン
の強度分布の空間的な周期を意味する。
ンのピッチ」とは、受光面上に生成された回折パターン
の強度分布の空間的な周期を意味する。
【００１１】光の回折理論によると、ｚ1，ｚ2が以下の
（１）式に示す関係を満たすような特定の関係にあると
きには、スケール１０２の回折格子パターンと略相似な
強度パターン１１４，１１６が光検出器１０４の受光領
域（面）４上に生成される。
（１）式に示す関係を満たすような特定の関係にあると
きには、スケール１０２の回折格子パターンと略相似な
強度パターン１１４，１１６が光検出器１０４の受光領
域（面）４上に生成される。
【００１２】 （１／ｚ1）＋（１／ｚ2）＝（λ／ｎＰs 2） …（１） ここで、λは可干渉光源１００の波長、ｎは整数であ
る。
る。
【００１３】このときには、光検出器１０４の受光面４
上の回折パターンのピッチＰdifは他の構成パラメータ
を用いて以下のように表すことができる。
上の回折パターンのピッチＰdifは他の構成パラメータ
を用いて以下のように表すことができる。
【００１４】 Ｐdif＝Ｐs（ｚ1＋ｚ2）／ｚ1 …（２） 上記可干渉光源１００に対して上記スケール１０２が回
折格子のピッチ方向に変位すると、同じ空間周期を保っ
た状態で回折パターンの強度分布がスケール１０２の変
位する方向に移動する。
折格子のピッチ方向に変位すると、同じ空間周期を保っ
た状態で回折パターンの強度分布がスケール１０２の変
位する方向に移動する。
【００１５】従って、光検出器１０４の受光領域４の空
間周期Ｐ2をＰdifと同じ値に設定すれば、スケール１０
２がピッチ方向にＰsだけ移動するごとに光検出器１０
４から周期的な強度を有する振幅曲線（強度パターン１
１４，１１６）が得られるので、スケール１０２のピッ
チ方向の変位量を検出することができる。
間周期Ｐ2をＰdifと同じ値に設定すれば、スケール１０
２がピッチ方向にＰsだけ移動するごとに光検出器１０
４から周期的な強度を有する振幅曲線（強度パターン１
１４，１１６）が得られるので、スケール１０２のピッ
チ方向の変位量を検出することができる。
【００１６】ここで、振幅曲線（強度パターン１１４，
１１６）は、光軸を特定方向に傾斜させた反射型の構成
において、スケールと可干渉光源及び光検出器のギヤッ
プ距離が変化した場合の受光面上の光の振幅曲線を示し
ており、このような構成では、ギャップ距離が変化して
も、光の振幅曲線の位相（又はピーク位置）が変化しな
いことを示している。
１１６）は、光軸を特定方向に傾斜させた反射型の構成
において、スケールと可干渉光源及び光検出器のギヤッ
プ距離が変化した場合の受光面上の光の振幅曲線を示し
ており、このような構成では、ギャップ距離が変化して
も、光の振幅曲線の位相（又はピーク位置）が変化しな
いことを示している。
【００１７】なお、上記の説明は可干渉光源１００から
スケール１０２に至る光ビームが一定の拡がり角を持つ
場合（以下これを「拡がりビームの場合」と記す）を想
定して記載したが、可干渉光源１００からの出射ビーム
がレンズ（図示せず）により平行光にコリメートされて
スケール１０２に照射される場合（以下これを「平行ビ
ームの場合」と記す）は、上記の（１）式及び（２）式
において、ｚ1→∞として考えれば良い。
スケール１０２に至る光ビームが一定の拡がり角を持つ
場合（以下これを「拡がりビームの場合」と記す）を想
定して記載したが、可干渉光源１００からの出射ビーム
がレンズ（図示せず）により平行光にコリメートされて
スケール１０２に照射される場合（以下これを「平行ビ
ームの場合」と記す）は、上記の（１）式及び（２）式
において、ｚ1→∞として考えれば良い。
【００１８】この場合、上記（２）式は、 Ｐdif＝Ｐs …（２）’ になる。
【００１９】さらに、実用においては、光検出器１０４
の空間周期Ｐdifの受光素子群をＰd if／４の間隔でずら
せて、交互に配置した４群の受光素子群を形成し、これ
ら各群の受光素子からの出力を各々、Ｖa +，Ｖb +，
Ｖa -，Ｖb -とし、Ｖa +−Ｖa -とＶ b +−Ｖb -をエンコーダ
のいわゆるＡ相（正弦波）、Ｂ相（余弦波）出力として
利用する。
の空間周期Ｐdifの受光素子群をＰd if／４の間隔でずら
せて、交互に配置した４群の受光素子群を形成し、これ
ら各群の受光素子からの出力を各々、Ｖa +，Ｖb +，
Ｖa -，Ｖb -とし、Ｖa +−Ｖa -とＶ b +−Ｖb -をエンコーダ
のいわゆるＡ相（正弦波）、Ｂ相（余弦波）出力として
利用する。
【００２０】スケール１０２と可干渉光源１００の相対
的な変位ｘは、例えば、Ａ相、Ｂ相の信号によりリサー
ジュ図形をプロットし、このリサージュ図形のプロット
点が１回転するとスケール１０２上の周期的な反射又は
透過率の光学パターンの１ピッチ分の移動として検出さ
れ、さらに、リサージュ図形のプロット点の位相角によ
り、上記周期的光学パターンの１ピッチより細かな変位
を検出することができる。
的な変位ｘは、例えば、Ａ相、Ｂ相の信号によりリサー
ジュ図形をプロットし、このリサージュ図形のプロット
点が１回転するとスケール１０２上の周期的な反射又は
透過率の光学パターンの１ピッチ分の移動として検出さ
れ、さらに、リサージュ図形のプロット点の位相角によ
り、上記周期的光学パターンの１ピッチより細かな変位
を検出することができる。
【００２１】また、上記公報に開示された光学式エンコ
ーダでは、Ｖa +，Ｖb +，Ｖa -，Ｖb -の各出力の演算和を
とることによりレーザビームの強度をモニタすることが
できるため、環境変化や経時変化などによるレーザビー
ムの強度変化を一定にするようにフィードバックした
り、あるいは、Ａ相、Ｂ相出力信号とＶa +，Ｖb +，
Ｖa -，Ｖb -の各出力の演算和の信号との適当な演算によ
り、環境変化や経時変化などによるレーザビームの強度
変化の影響を或程度、補正することが可能である。
ーダでは、Ｖa +，Ｖb +，Ｖa -，Ｖb -の各出力の演算和を
とることによりレーザビームの強度をモニタすることが
できるため、環境変化や経時変化などによるレーザビー
ムの強度変化を一定にするようにフィードバックした
り、あるいは、Ａ相、Ｂ相出力信号とＶa +，Ｖb +，
Ｖa -，Ｖb -の各出力の演算和の信号との適当な演算によ
り、環境変化や経時変化などによるレーザビームの強度
変化の影響を或程度、補正することが可能である。
【００２２】従って、このような光学式エンコーダにお
いては、スケールとヘッドとのギャップ変動の影響を殆
ど受けないで、スケールのＸ方向の相対変位を正確に検
出できる。
いては、スケールとヘッドとのギャップ変動の影響を殆
ど受けないで、スケールのＸ方向の相対変位を正確に検
出できる。
【００２３】しかしながら、上記構成の光学式エンコー
ダでは、そのエンコーダ出力はいわゆるＡ相、Ｂ相が得
られるのみであるため、相対的な変位量の検出は可能で
あるが、絶対的な位置検出ができない。
ダでは、そのエンコーダ出力はいわゆるＡ相、Ｂ相が得
られるのみであるため、相対的な変位量の検出は可能で
あるが、絶対的な位置検出ができない。
【００２４】そこで、上記公報では、更に、図１７に示
すような構成の光学式エンコーダを開示している。
すような構成の光学式エンコーダを開示している。
【００２５】即ち、この光学式エンコーダでは、スケー
ル１０２上の回折格子トラック（光学パターン１１８）
のピッチ方向と平行して、第２のトラックが形成されて
おり、そこに、基準点（基準位置）検出用のパターン１
２０を配している。そして、各トラックのパターン１１
８，１２０に対して、傾斜台１１０上に配置された可干
渉光源１００としての面発光レーザのビーム出射窓１２
２，１２４から光ビームが照射され、その反射又は回折
パターンが光検出器１０４，１０４’にて検出されるよ
うに構成している。
ル１０２上の回折格子トラック（光学パターン１１８）
のピッチ方向と平行して、第２のトラックが形成されて
おり、そこに、基準点（基準位置）検出用のパターン１
２０を配している。そして、各トラックのパターン１１
８，１２０に対して、傾斜台１１０上に配置された可干
渉光源１００としての面発光レーザのビーム出射窓１２
２，１２４から光ビームが照射され、その反射又は回折
パターンが光検出器１０４，１０４’にて検出されるよ
うに構成している。
【００２６】ここで、回折格子トラック（光学パターン
１１８）による回折パターン１２６は、受光素子アレイ
群として構成された光検出器１０４により検出され、上
述と同様にＡ相、Ｂ相の信号が出力される。
１１８）による回折パターン１２６は、受光素子アレイ
群として構成された光検出器１０４により検出され、上
述と同様にＡ相、Ｂ相の信号が出力される。
【００２７】一方、基準点検出用のパターン１２０によ
る反射光１２８は、光強度検出用の受光素子として構成
された光検出器１０４’により検出される。
る反射光１２８は、光強度検出用の受光素子として構成
された光検出器１０４’により検出される。
【００２８】このような構成によれば、例えば、基準点
検出用のパターン１２０で示した領域が周辺部より反射
率が大きい場合には、ビーム出射窓１２４からの光ビー
ムがその基準点検出用のパターン１２０に照射されたと
きだけ、光検出器１０４’の出力が所定値を上回るため
に、基準点を検出することができる。
検出用のパターン１２０で示した領域が周辺部より反射
率が大きい場合には、ビーム出射窓１２４からの光ビー
ムがその基準点検出用のパターン１２０に照射されたと
きだけ、光検出器１０４’の出力が所定値を上回るため
に、基準点を検出することができる。
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、図１７
に示したような構成の光学式エンコーダでは、スケール
パターンの異なる複数のトラックに各々レーザビームを
照射する構成により、基準点の検出や、絶対位置の検出
が可能になる。
に示したような構成の光学式エンコーダでは、スケール
パターンの異なる複数のトラックに各々レーザビームを
照射する構成により、基準点の検出や、絶対位置の検出
が可能になる。
【００３０】しかしながら、可干渉光源１００からの光
ビーム（ビーム出射窓１２４からの光ビーム）の強度
は、周辺温度や自己発熱によって変動する。また、可干
渉光源１００とスケール１０２間の距離が変動すると、
光検出器１０４’へ入射する光ビームの強度が変動す
る。
ビーム（ビーム出射窓１２４からの光ビーム）の強度
は、周辺温度や自己発熱によって変動する。また、可干
渉光源１００とスケール１０２間の距離が変動すると、
光検出器１０４’へ入射する光ビームの強度が変動す
る。
【００３１】従って、おおよその基準点を検出すること
はできるが、その基準点を精度良く検出したり、再現性
良く検出することはできなかった。
はできるが、その基準点を精度良く検出したり、再現性
良く検出することはできなかった。
【００３２】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
で、スケールの基準点又は絶対位置を精度良く検出する
ことの可能な光学式エンコーダを提供することを目的と
する。
で、スケールの基準点又は絶対位置を精度良く検出する
ことの可能な光学式エンコーダを提供することを目的と
する。
【００３３】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明による光学式エンコーダは、第１及び第２
の可干渉光源と、上記第１及び第２の可干渉光源から出
射された光ビームを横切るように移動し、且つ、上記光
ビームを照射する所定周期の光学パターンを形成したス
ケールと、上記第１の可干渉光源から上記スケールの光
学パターンを経由し回折干渉パターンを形成する光ビー
ムを受光し、上記スケールの移動量を検出する複数の受
光エリアを有する第１の光検出器と、上記第２の可干渉
光源から上記スケールの光学パターンを経由し回折干渉
パターンを形成する光ビームを受光し、上記スケールの
基準点又は絶対位置を検出する第２の光検出器と、上記
第２の光検出器に近接して配置され、上記第２の可干渉
光源から上記スケールの光学パターンを経由した光ビー
ムの強度を検出する第３の光検出器と、上記第３の光検
出器で検出した光ビームの強度により、上記第２の可干
渉光源から出射される光ビームの強度を制御する光ビー
ム強度制御手段と、を具備することを特徴とする。
めに、本発明による光学式エンコーダは、第１及び第２
の可干渉光源と、上記第１及び第２の可干渉光源から出
射された光ビームを横切るように移動し、且つ、上記光
ビームを照射する所定周期の光学パターンを形成したス
ケールと、上記第１の可干渉光源から上記スケールの光
学パターンを経由し回折干渉パターンを形成する光ビー
ムを受光し、上記スケールの移動量を検出する複数の受
光エリアを有する第１の光検出器と、上記第２の可干渉
光源から上記スケールの光学パターンを経由し回折干渉
パターンを形成する光ビームを受光し、上記スケールの
基準点又は絶対位置を検出する第２の光検出器と、上記
第２の光検出器に近接して配置され、上記第２の可干渉
光源から上記スケールの光学パターンを経由した光ビー
ムの強度を検出する第３の光検出器と、上記第３の光検
出器で検出した光ビームの強度により、上記第２の可干
渉光源から出射される光ビームの強度を制御する光ビー
ム強度制御手段と、を具備することを特徴とする。
【００３４】即ち、本発明の光学式エンコーダによれ
ば、可干渉光源からの光ビームの強度は、周辺温度や自
己発熱によって変動し、また、可干渉光源とスケール間
の距離が変動すると、光検出器へ入射する光ビームの強
度が変動するが、第３の光検出器によって光ビームの強
度を検出し、第２の可干渉光源の出射強度を制御するよ
うにしているので、入射ビームの強度の変動を防止する
ことができる。従って、スケールの光学パターンのみに
依存した入射光が第２の光検出器に入射するため、スケ
ールの基準点又は絶対位置を精度良く検出することがで
きる。
ば、可干渉光源からの光ビームの強度は、周辺温度や自
己発熱によって変動し、また、可干渉光源とスケール間
の距離が変動すると、光検出器へ入射する光ビームの強
度が変動するが、第３の光検出器によって光ビームの強
度を検出し、第２の可干渉光源の出射強度を制御するよ
うにしているので、入射ビームの強度の変動を防止する
ことができる。従って、スケールの光学パターンのみに
依存した入射光が第２の光検出器に入射するため、スケ
ールの基準点又は絶対位置を精度良く検出することがで
きる。
【００３５】また、本発明による光学式エンコーダは、
第１及び第２の可干渉光源と、上記第１及び第２の可干
渉光源から出射された光ビームを横切るように移動し、
且つ、上記光ビームを照射する所定周期の光学パターン
を形成したスケールと、上記第１の可干渉光源から上記
スケールの光学パターンを経由し回折干渉パターンを形
成する光ビームを受光し、上記スケールの移動量を検出
する複数の受光エリアを有する第１の光検出器と、上記
第２の可干渉光源から上記スケールの光学パターンを経
由し回折干渉パターンを形成する光ビームを受光し、上
記スケールの基準点又は絶対位置を検出する、上記スケ
ールの移動方向と平行に互いに隣接した複数の受光エリ
アを設けた第２の光検出器と、上記第２の可干渉光源か
ら上記スケールの光学パターンを経由した光ビームの強
度を検出する、上記第２の光検出器を挟むように上記ス
ケールの移動方向に垂直に配置された複数の受光エリア
を有する第３の光検出器と、上記第３の光検出器で検出
した光ビームの強度、又は、上記第２の検出器と上記第
３の光検出器により検出した光ビーム強度の合計によ
り、上記第２の可干渉光源から出射される光ビームの強
度を制御する光ビーム強度制御手段と、を具備すること
を特徴とする。
第１及び第２の可干渉光源と、上記第１及び第２の可干
渉光源から出射された光ビームを横切るように移動し、
且つ、上記光ビームを照射する所定周期の光学パターン
を形成したスケールと、上記第１の可干渉光源から上記
スケールの光学パターンを経由し回折干渉パターンを形
成する光ビームを受光し、上記スケールの移動量を検出
する複数の受光エリアを有する第１の光検出器と、上記
第２の可干渉光源から上記スケールの光学パターンを経
由し回折干渉パターンを形成する光ビームを受光し、上
記スケールの基準点又は絶対位置を検出する、上記スケ
ールの移動方向と平行に互いに隣接した複数の受光エリ
アを設けた第２の光検出器と、上記第２の可干渉光源か
ら上記スケールの光学パターンを経由した光ビームの強
度を検出する、上記第２の光検出器を挟むように上記ス
ケールの移動方向に垂直に配置された複数の受光エリア
を有する第３の光検出器と、上記第３の光検出器で検出
した光ビームの強度、又は、上記第２の検出器と上記第
３の光検出器により検出した光ビーム強度の合計によ
り、上記第２の可干渉光源から出射される光ビームの強
度を制御する光ビーム強度制御手段と、を具備すること
を特徴とする。
【００３６】即ち、本発明の光学式エンコーダによれ
ば、光ビーム強度制御手段により、第３の光検出器で検
出した光ビームの強度、又は、第２の検出器と上記第３
の光検出器により検出した光ビーム強度の合計により、
第２の可干渉光源から出射される光ビームの強度を制御
するようにしているので、入射ビームの強度の変動を防
止することができる。従って、スケールの光学パターン
のみに依存した入射光が第２の光検出器に入射するた
め、スケールの基準点又は絶対位置を精度良く検出する
ことができる。
ば、光ビーム強度制御手段により、第３の光検出器で検
出した光ビームの強度、又は、第２の検出器と上記第３
の光検出器により検出した光ビーム強度の合計により、
第２の可干渉光源から出射される光ビームの強度を制御
するようにしているので、入射ビームの強度の変動を防
止することができる。従って、スケールの光学パターン
のみに依存した入射光が第２の光検出器に入射するた
め、スケールの基準点又は絶対位置を精度良く検出する
ことができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
を参照して説明する。
【００３８】［第１の実施の形態］図１は、本発明の第
１の実施の形態に係る光学式エンコーダの構成を示す斜
視図である。
１の実施の形態に係る光学式エンコーダの構成を示す斜
視図である。
【００３９】即ち、本第１の実施の形態に係る光学式エ
ンコーダは、第１及び第２の可干渉光源１０，１２と、
上記第１及び第２の可干渉光源１０，１２から出射され
た光ビーム１４，１６を横切るように移動し、且つ、上
記光ビーム１４，１６を照射する所定周期の光学パター
ンを形成したスケール１８と、上記第１の可干渉光源１
０から上記スケール１８の光学パターンを経由し回折干
渉パターンを形成する光ビーム１４を受光し、スケール
１８の移動量を検出する複数の受光エリアを有する第１
の光検出器２０と、上記第２の可干渉光源１２から上記
スケール１８の光学パターンを経由し回折干渉パターン
を形成する光ビーム１６を受光し、スケール１８の基準
点又は絶対位置を検出する第２の光検出器２２と、上記
第２の光検出器２２に近接して配置され、上記第２の可
干渉光源１２から光学パターンを経由した光ビーム１６
の強度を検出する第３の光検出器２４と、から構成され
ている。
ンコーダは、第１及び第２の可干渉光源１０，１２と、
上記第１及び第２の可干渉光源１０，１２から出射され
た光ビーム１４，１６を横切るように移動し、且つ、上
記光ビーム１４，１６を照射する所定周期の光学パター
ンを形成したスケール１８と、上記第１の可干渉光源１
０から上記スケール１８の光学パターンを経由し回折干
渉パターンを形成する光ビーム１４を受光し、スケール
１８の移動量を検出する複数の受光エリアを有する第１
の光検出器２０と、上記第２の可干渉光源１２から上記
スケール１８の光学パターンを経由し回折干渉パターン
を形成する光ビーム１６を受光し、スケール１８の基準
点又は絶対位置を検出する第２の光検出器２２と、上記
第２の光検出器２２に近接して配置され、上記第２の可
干渉光源１２から光学パターンを経由した光ビーム１６
の強度を検出する第３の光検出器２４と、から構成され
ている。
【００４０】ここで、上記第１及び第２の可干渉光源１
０，１２は基板２６上に実装され、また、上記第１乃至
第３の光検出器２０，２２，２４は基板２８上に実装さ
れている。そして、基板２６、基板２８、及び上記スケ
ール１８は、互いに平行になるように組み立てられてい
る。
０，１２は基板２６上に実装され、また、上記第１乃至
第３の光検出器２０，２２，２４は基板２８上に実装さ
れている。そして、基板２６、基板２８、及び上記スケ
ール１８は、互いに平行になるように組み立てられてい
る。
【００４１】このような構成において、上記第１の可干
渉光源１０から出射された光ビーム１４は、上記スケー
ル１８上に形成された光学パターンにより回折又は透過
し、第１の光検出器２０の受光エリア面に拡がり領域３
０を持って照射され、該拡がり領域３０内に回折干渉パ
ターンを形成する。第１の光検出器２０は、複数の受光
エリアを有しており、上記形成された回折干渉パターン
を検出し、従来技術において説明したようにして、スケ
ール１８の移動量を検出する。
渉光源１０から出射された光ビーム１４は、上記スケー
ル１８上に形成された光学パターンにより回折又は透過
し、第１の光検出器２０の受光エリア面に拡がり領域３
０を持って照射され、該拡がり領域３０内に回折干渉パ
ターンを形成する。第１の光検出器２０は、複数の受光
エリアを有しており、上記形成された回折干渉パターン
を検出し、従来技術において説明したようにして、スケ
ール１８の移動量を検出する。
【００４２】また、上記第２の可干渉光源１２から出射
された光ビーム１６は、上記スケール１８上に形成され
た光学パターンにより回折又は透過し、第２の光検出器
２２の受光エリア面に拡がり領域３２を持って照射さ
れ、該拡がり領域３２内に回折干渉パターンを形成す
る。ここで、上記スケール１８の光学パターンは、当該
スケール１８が初期位置等の基準位置に移動されたとき
に、上記第２の可干渉光源１２から出射された光ビーム
１６の拡がり領域３８が照射される位置に、基準点検出
のための、上記所定周期とは異なる集光回折格子パター
ン形成部３６を備えている。而して、そのような基準位
置にスケール１８が移動されたときには、この集光回折
格子パターン形成部３６により回折又は透過した光ビー
ム１６は集光境界曲線３４を持って集光されて、第２の
光検出器２４の受光エリア面に集光領域４０として照射
され、回折干渉パターンを形成することになる。第２の
光検出器２２は、この回折干渉パターンを検出して、ス
ケール１８の基準点又は絶対位置を検出する。
された光ビーム１６は、上記スケール１８上に形成され
た光学パターンにより回折又は透過し、第２の光検出器
２２の受光エリア面に拡がり領域３２を持って照射さ
れ、該拡がり領域３２内に回折干渉パターンを形成す
る。ここで、上記スケール１８の光学パターンは、当該
スケール１８が初期位置等の基準位置に移動されたとき
に、上記第２の可干渉光源１２から出射された光ビーム
１６の拡がり領域３８が照射される位置に、基準点検出
のための、上記所定周期とは異なる集光回折格子パター
ン形成部３６を備えている。而して、そのような基準位
置にスケール１８が移動されたときには、この集光回折
格子パターン形成部３６により回折又は透過した光ビー
ム１６は集光境界曲線３４を持って集光されて、第２の
光検出器２４の受光エリア面に集光領域４０として照射
され、回折干渉パターンを形成することになる。第２の
光検出器２２は、この回折干渉パターンを検出して、ス
ケール１８の基準点又は絶対位置を検出する。
【００４３】また、上記第３の光検出器２４は、上記第
２の光検出器２２に近接した領域に設けられており、上
記第２の可干渉光源１２から出射された光ビーム１６の
周辺部が入射するようになっている。ここで、該第３の
光検出器２４は、複数の受光エリア２４Ａ，２４Ｂを有
しており、それら受光エリア２４Ａ，２４Ｂは、スケー
ル移動方向と垂直方向に上記第２の光検出器２２を挟み
両側に配置されている。この第３の光検出器２４は、第
２の可干渉光源１２からの光ビーム１６の強度を検出す
る。
２の光検出器２２に近接した領域に設けられており、上
記第２の可干渉光源１２から出射された光ビーム１６の
周辺部が入射するようになっている。ここで、該第３の
光検出器２４は、複数の受光エリア２４Ａ，２４Ｂを有
しており、それら受光エリア２４Ａ，２４Ｂは、スケー
ル移動方向と垂直方向に上記第２の光検出器２２を挟み
両側に配置されている。この第３の光検出器２４は、第
２の可干渉光源１２からの光ビーム１６の強度を検出す
る。
【００４４】そして、図２の（Ａ）に示すように、この
第３の光検出器２４で検出した光ビーム１６の強度によ
り、上記第２の可干渉光源１２から出射される光ビーム
１６の強度を、光ビーム強度制御手段４２により制御す
る。即ち、この光ビーム強度制御手段４２は、上記第３
の光検出器２４からの光ビーム１６の強度によって、上
記第２の可干渉光源１２から上記第３の光検出器２４へ
の入射強度が一定となるように、上記第２の可干渉光源
１２に印加する電圧もしくは電流値を制御する。
第３の光検出器２４で検出した光ビーム１６の強度によ
り、上記第２の可干渉光源１２から出射される光ビーム
１６の強度を、光ビーム強度制御手段４２により制御す
る。即ち、この光ビーム強度制御手段４２は、上記第３
の光検出器２４からの光ビーム１６の強度によって、上
記第２の可干渉光源１２から上記第３の光検出器２４へ
の入射強度が一定となるように、上記第２の可干渉光源
１２に印加する電圧もしくは電流値を制御する。
【００４５】即ち、可干渉光源１２からの光ビーム１６
の強度は、周辺温度や自己発熱によって変動する。ま
た、可干渉光源１２とスケール１８間の距離が変動する
と光検出器２２へ入射する光ビーム１６の強度が変動す
る。そこで、本第１の実施の形態では、第３の光検出器
２４によって光ビーム１６の強度を検出し、第２の可干
渉光源１２の出射強度を制御することにより、入射ビー
ムの強度の変動を防止できる。これにより、スケール１
８の光学パターンのみに依存した入射光が第２の光検出
器２２に入射するため、スケール１８の基準点又は絶対
位置を精度良く検出することができるようになる。
の強度は、周辺温度や自己発熱によって変動する。ま
た、可干渉光源１２とスケール１８間の距離が変動する
と光検出器２２へ入射する光ビーム１６の強度が変動す
る。そこで、本第１の実施の形態では、第３の光検出器
２４によって光ビーム１６の強度を検出し、第２の可干
渉光源１２の出射強度を制御することにより、入射ビー
ムの強度の変動を防止できる。これにより、スケール１
８の光学パターンのみに依存した入射光が第２の光検出
器２２に入射するため、スケール１８の基準点又は絶対
位置を精度良く検出することができるようになる。
【００４６】なお、図１に示すような透過型の光学式エ
ンコーダに限らず、本第１の実施の形態は、反射型の光
学式エンコーダにも適用可能である。
ンコーダに限らず、本第１の実施の形態は、反射型の光
学式エンコーダにも適用可能である。
【００４７】即ち、可干渉光源１０，１２と光検出器２
０，２２，２４を同じ側に構成する場合には、図３に示
すように、第１可干渉光源１０を上記第１の光検出器２
０の受光エリアの中央部に設け、また、第２の可干渉光
源１２を上記第２の光検出器２２の受光エリアの中央部
に設ければ良い。
０，２２，２４を同じ側に構成する場合には、図３に示
すように、第１可干渉光源１０を上記第１の光検出器２
０の受光エリアの中央部に設け、また、第２の可干渉光
源１２を上記第２の光検出器２２の受光エリアの中央部
に設ければ良い。
【００４８】或いは、図４に示すように、第１の可干渉
光源１０から出射された光ビーム１４が、スケール１８
上に形成された光学パターンにより反射し、第１の光検
出器２０の受光エリア面に回折干渉パターンを形成し、
また、第２の可干渉光源１２から出射された光ビーム１
６が、スケール１８上に形成された光学パターンにより
反射し、第２の光検出器２２の受光エリア面に回折干渉
パターンを形成するように、可干渉光源１０，１２から
出射した光ビーム１４，１６の主軸が、スケール面の垂
線に対して所定角度だけ傾斜するよう、基板２６を傾斜
台として構成すれば良い。
光源１０から出射された光ビーム１４が、スケール１８
上に形成された光学パターンにより反射し、第１の光検
出器２０の受光エリア面に回折干渉パターンを形成し、
また、第２の可干渉光源１２から出射された光ビーム１
６が、スケール１８上に形成された光学パターンにより
反射し、第２の光検出器２２の受光エリア面に回折干渉
パターンを形成するように、可干渉光源１０，１２から
出射した光ビーム１４，１６の主軸が、スケール面の垂
線に対して所定角度だけ傾斜するよう、基板２６を傾斜
台として構成すれば良い。
【００４９】このような反射型の光学式エンコーダにお
いても、透過型の場合と同様に、第３の光検出器２４に
よって光ビーム１６の強度を検出し、第２の可干渉光源
１２の出射強度を制御することにより、入射ビームの強
度の変動を防止でき、これにより、スケール１８の光学
パターンのみに依存した入射光が第２の光検出器２２に
入射するため、スケール１８の基準点又は絶対位置を精
度良く検出することができるようになる。
いても、透過型の場合と同様に、第３の光検出器２４に
よって光ビーム１６の強度を検出し、第２の可干渉光源
１２の出射強度を制御することにより、入射ビームの強
度の変動を防止でき、これにより、スケール１８の光学
パターンのみに依存した入射光が第２の光検出器２２に
入射するため、スケール１８の基準点又は絶対位置を精
度良く検出することができるようになる。
【００５０】また、図１における変位方向とは９０度異
なる方向への変位量を検出する場合には、図５に示すよ
うな構成となる。
なる方向への変位量を検出する場合には、図５に示すよ
うな構成となる。
【００５１】即ちこの場合は、スケール１８に移動量検
出用と基準点検出用の２つのトラックを設け、それぞれ
に光学パターンを形成する。そして、基準点検出用のト
ラックの光学パターンの一部に、前述したような集光回
折格子パターン形成部３６を配する。なお、各光学パタ
ーンの向きは、図１のそれと９０度異なっている。同様
に、各検出器２０，２２，２４の向きも、それぞれ、図
１のそれらを９０度回転させた方向とされる。
出用と基準点検出用の２つのトラックを設け、それぞれ
に光学パターンを形成する。そして、基準点検出用のト
ラックの光学パターンの一部に、前述したような集光回
折格子パターン形成部３６を配する。なお、各光学パタ
ーンの向きは、図１のそれと９０度異なっている。同様
に、各検出器２０，２２，２４の向きも、それぞれ、図
１のそれらを９０度回転させた方向とされる。
【００５２】また、図３及び図４における変位方向とは
９０度異なる方向への変位量を検出する反射型の光学式
エンコーダを構成する場合も、これと同様に、スケール
１８及び検出器２０，２２，２４を変更すれば良い。
９０度異なる方向への変位量を検出する反射型の光学式
エンコーダを構成する場合も、これと同様に、スケール
１８及び検出器２０，２２，２４を変更すれば良い。
【００５３】［第２の実施の形態］次に、本発明の第２
の実施の形態を説明する。
の実施の形態を説明する。
【００５４】本第２の実施の形態に係る光学式エンコー
ダは、図６に示すように、第３の光検出器２４の受光エ
リア２４Ａ，２４Ｂが、スケール１８の移動方向と平行
方向に上記第２の光検出器２２を挟み両側に隣接して配
置されるよう、構成したものである。そして、図２の
（Ｂ）に示すように、上記第３の光検出器２４により検
出された光ビームの入射強度と上記第２の光検出器２２
により検出された光ビームの入射強度との合計に基づい
て、上記光ビーム強度制御手段４２は、上記第２の可干
渉光源１２から出射される光ビーム１６の強度を制御す
るようにしている。
ダは、図６に示すように、第３の光検出器２４の受光エ
リア２４Ａ，２４Ｂが、スケール１８の移動方向と平行
方向に上記第２の光検出器２２を挟み両側に隣接して配
置されるよう、構成したものである。そして、図２の
（Ｂ）に示すように、上記第３の光検出器２４により検
出された光ビームの入射強度と上記第２の光検出器２２
により検出された光ビームの入射強度との合計に基づい
て、上記光ビーム強度制御手段４２は、上記第２の可干
渉光源１２から出射される光ビーム１６の強度を制御す
るようにしている。
【００５５】このように構成しても、上記第１の実施の
形態と同様の効果を奏することができる。
形態と同様の効果を奏することができる。
【００５６】また、反射型の光学式エンコーダを構成す
る場合には、図７に示すように、上記第３の光検出器２
４の受光エリアを配置すれば良い。
る場合には、図７に示すように、上記第３の光検出器２
４の受光エリアを配置すれば良い。
【００５７】勿論、図４に示したような傾斜方式の反射
型の光学式エンコーダにも同様に適用可能である。
型の光学式エンコーダにも同様に適用可能である。
【００５８】［第３の実施の形態］次に、本発明の第３
の実施の形態を説明する。
の実施の形態を説明する。
【００５９】本第３の実施の形態に係る光学式エンコー
ダは、図８に示すように、上記第３の光検出器２４の受
光エリア２４Ａ，２４Ｂが、スケール１８の移動方向と
垂直方向に上記第２の光検出器２２を挟み両側に隣接し
て配置されるよう、また、受光エリア２４Ｃ，２４Ｄ
が、スケール１８の移動方向と平行方向に上記第２の光
検出器２２を挟み両側に隣接して配置されるよう、構成
したものである。
ダは、図８に示すように、上記第３の光検出器２４の受
光エリア２４Ａ，２４Ｂが、スケール１８の移動方向と
垂直方向に上記第２の光検出器２２を挟み両側に隣接し
て配置されるよう、また、受光エリア２４Ｃ，２４Ｄ
が、スケール１８の移動方向と平行方向に上記第２の光
検出器２２を挟み両側に隣接して配置されるよう、構成
したものである。
【００６０】そして、上記第２の実施の形態と同様に、
上記光ビーム強度制御手段４２が、上記第２の光検出器
２２と上記第３の光検出器２４のすべての受光エリアに
より検出された光ビームの強度の合計に基づいて、上記
第２の可干渉光源１２から出射される光ビーム１６の強
度を制御する。
上記光ビーム強度制御手段４２が、上記第２の光検出器
２２と上記第３の光検出器２４のすべての受光エリアに
より検出された光ビームの強度の合計に基づいて、上記
第２の可干渉光源１２から出射される光ビーム１６の強
度を制御する。
【００６１】このように構成しても、上記第１の実施の
形態と同様の効果を奏することができる。
形態と同様の効果を奏することができる。
【００６２】また、反射型の光学式エンコーダを構成す
る場合には、図９に示すように、上記第３の光検出器２
４の受光エリア２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄを配置
すれば良い。
る場合には、図９に示すように、上記第３の光検出器２
４の受光エリア２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄを配置
すれば良い。
【００６３】勿論、図４に示したような傾斜方式の反射
型の光学式エンコーダにも同様に適用可能である。
型の光学式エンコーダにも同様に適用可能である。
【００６４】［第４の実施の形態］次に、本発明の第４
の実施の形態を説明する。
の実施の形態を説明する。
【００６５】本第４の実施の形態に係る光学式エンコー
ダは、図１０に示すように、第２の光検出器２２を複数
の受光エリア２２Ａ，２２Ｂを有するように構成し、そ
れら受光エリア２２Ａ，２２Ｂを、上記スケール１８の
移動方向と平行に互いに隣接して配置している。
ダは、図１０に示すように、第２の光検出器２２を複数
の受光エリア２２Ａ，２２Ｂを有するように構成し、そ
れら受光エリア２２Ａ，２２Ｂを、上記スケール１８の
移動方向と平行に互いに隣接して配置している。
【００６６】そして、光ビーム強度制御手段４２は、上
記第３の光検出器２４で検出した光ビームの強度に基づ
いて、上記第２の可干渉光源１２から出射される光ビー
ム１６の強度を制御する。
記第３の光検出器２４で検出した光ビームの強度に基づ
いて、上記第２の可干渉光源１２から出射される光ビー
ム１６の強度を制御する。
【００６７】あるいは、光ビーム強度制御手段４２は、
上記第２の検出器２２と上記第３の光検出器２４により
検出した光ビーム強度の合計によって、上記第２の可干
渉光源１２から出射される光ビーム１６の強度を制御す
るものでも良い。なおこの場合、第２の光検出器２２で
検出した光ビームの強度とは、上記受光エリア２２Ａで
検出した光ビームの強度と、受光エリア２２Ｂで検出し
た光ビームの強度との差分である。
上記第２の検出器２２と上記第３の光検出器２４により
検出した光ビーム強度の合計によって、上記第２の可干
渉光源１２から出射される光ビーム１６の強度を制御す
るものでも良い。なおこの場合、第２の光検出器２２で
検出した光ビームの強度とは、上記受光エリア２２Ａで
検出した光ビームの強度と、受光エリア２２Ｂで検出し
た光ビームの強度との差分である。
【００６８】なお、基準点は、上記第２の光検出器２２
の受光エリア２２Ａ，２２Ｂの出力の差により検出され
る。
の受光エリア２２Ａ，２２Ｂの出力の差により検出され
る。
【００６９】このように構成しても、上記第１の実施の
形態と同様の効果を奏することができる。
形態と同様の効果を奏することができる。
【００７０】また、反射型の光学式エンコーダを構成す
る場合には、図１１に示すように、上記第２の光検出器
２２の受光エリア２２Ａ，２２Ｂを配置すれば良い。
る場合には、図１１に示すように、上記第２の光検出器
２２の受光エリア２２Ａ，２２Ｂを配置すれば良い。
【００７１】勿論、図４に示したような傾斜方式の反射
型の光学式エンコーダにも同様に適用可能である。
型の光学式エンコーダにも同様に適用可能である。
【００７２】［第５の実施の形態］次に、本発明の第５
の実施の形態を説明する。
の実施の形態を説明する。
【００７３】本第５の実施の形態に係る光学式エンコー
ダは、前述した第１乃至第４の実施の形態に係る光学式
エンコーダにおいて、図１２に示すように、更に、スケ
ール調整信号手段４４を設けたものである。このスケー
ル調整信号手段４４は、上記第３の光検出器２４の複数
の受光エリア間の光入射強度の差分を取り、スケール１
８の傾き調整信号を出力する。
ダは、前述した第１乃至第４の実施の形態に係る光学式
エンコーダにおいて、図１２に示すように、更に、スケ
ール調整信号手段４４を設けたものである。このスケー
ル調整信号手段４４は、上記第３の光検出器２４の複数
の受光エリア間の光入射強度の差分を取り、スケール１
８の傾き調整信号を出力する。
【００７４】このスケール調整信号手段４４から出力さ
れる傾き調整信号をモニタすることで、上記スケール１
８の傾き調整が可能となる。
れる傾き調整信号をモニタすることで、上記スケール１
８の傾き調整が可能となる。
【００７５】即ち、スケール１８、可干渉光源１０，１
２、及び光検出器２０，２２，２４の組み込み作業が容
易となる。また、スケール１８の傾きが無いので、安定
した信号が得られる。
２、及び光検出器２０，２２，２４の組み込み作業が容
易となる。また、スケール１８の傾きが無いので、安定
した信号が得られる。
【００７６】［第６の実施の形態］次に、本発明の第６
の実施の形態を説明する。
の実施の形態を説明する。
【００７７】本第６の実施の形態は、特に、図３に示し
たような反射型の光学式エンコーダに関するものであ
る。
たような反射型の光学式エンコーダに関するものであ
る。
【００７８】即ち、本第６の実施の形態に係る光学式エ
ンコーダは、図１３に示すように、上記第１の光検出器
２０の受光エリアの中央部に上記第１の可干渉光源１０
を設けている。また、上記第２及び第３の光検出器２
２，２４はスケール１８の移動方向と垂直に配置された
複数の受光エリアを有しており、これら複数の受光エリ
アは、上記第２の可干渉光源１２を挟むように対向して
基板２８上に配置されている。そして、上記スケール１
８は、上記第１及び第２の可干渉光源１０，１２からの
光ビーム１４，１６を反射して回折干渉パターンを形成
するものであるが、本第６の実施の形態においては、ス
ケール１８の移動方向に光ビームを透過する透過領域４
６（もしくは光ビームを吸収する領域）が設けられてい
る。これにより、上記第１及び第２の可干渉光源１０，
１２の光出射部４８，５０には、上記スケール１８から
の反射光が入射しないようになっている。
ンコーダは、図１３に示すように、上記第１の光検出器
２０の受光エリアの中央部に上記第１の可干渉光源１０
を設けている。また、上記第２及び第３の光検出器２
２，２４はスケール１８の移動方向と垂直に配置された
複数の受光エリアを有しており、これら複数の受光エリ
アは、上記第２の可干渉光源１２を挟むように対向して
基板２８上に配置されている。そして、上記スケール１
８は、上記第１及び第２の可干渉光源１０，１２からの
光ビーム１４，１６を反射して回折干渉パターンを形成
するものであるが、本第６の実施の形態においては、ス
ケール１８の移動方向に光ビームを透過する透過領域４
６（もしくは光ビームを吸収する領域）が設けられてい
る。これにより、上記第１及び第２の可干渉光源１０，
１２の光出射部４８，５０には、上記スケール１８から
の反射光が入射しないようになっている。
【００７９】このように、本第６の実施の形態において
は、スケール１８の移動方向に光ビームを透過する透過
領域４６（もしくは光ビームを吸収する領域）が設けら
れており、この部分に入射した光ビームは反射しないた
め、基板２８上に形成されるパターンの一部には反射光
が入射しない。よって、この反射光が入射しない領域
に、上記第１及び第２の可干渉光源１０，１２の光出射
部４８，５０を設けることで、可干渉光源１０，１２か
らの出射光の強度が、反射光により影響されることがな
く、安定した出射光強度が得られる。
は、スケール１８の移動方向に光ビームを透過する透過
領域４６（もしくは光ビームを吸収する領域）が設けら
れており、この部分に入射した光ビームは反射しないた
め、基板２８上に形成されるパターンの一部には反射光
が入射しない。よって、この反射光が入射しない領域
に、上記第１及び第２の可干渉光源１０，１２の光出射
部４８，５０を設けることで、可干渉光源１０，１２か
らの出射光の強度が、反射光により影響されることがな
く、安定した出射光強度が得られる。
【００８０】なお、図１３において、参照番号５２は電
極パット、５４はワイヤである。
極パット、５４はワイヤである。
【００８１】また、図１３における変位方向とは９０度
異なる方向への変位量を検出する場合には、図１４に示
すような構成となる。
異なる方向への変位量を検出する場合には、図１４に示
すような構成となる。
【００８２】即ちこの場合は、スケール１８上に、上記
第１の可干渉光源１０からの光ビーム１４を反射する第
１の光学パターン５６と、上記第２の可干渉光源１２か
らの光ビーム１６を反射する第２の光学パターン５８と
を設ける。なお、各光学パターン５６，５８の向きは、
図１３のスケールの光学パターンの向きと９０度異なっ
ている。同様に、各検出器２０，２２，２４の向きも、
それぞれ、図１３のそれらを９０度回転させた方向とさ
れる。
第１の可干渉光源１０からの光ビーム１４を反射する第
１の光学パターン５６と、上記第２の可干渉光源１２か
らの光ビーム１６を反射する第２の光学パターン５８と
を設ける。なお、各光学パターン５６，５８の向きは、
図１３のスケールの光学パターンの向きと９０度異なっ
ている。同様に、各検出器２０，２２，２４の向きも、
それぞれ、図１３のそれらを９０度回転させた方向とさ
れる。
【００８３】ここで、上記第２の光学パターン５８に
は、上記第２の可干渉光源１２の光出射部にスケール１
８からの反射光が入射しないように、上記スケール１８
の移動方向に光ビームの透過領域４６が設けられてお
り、これにより、２つの領域に分割されている。そこ
で、各領域の互いに異なる一方の端部にそれぞれ集光回
折格子パターン形成部３６を配するようにしている。こ
れにより、スケール１８の基準位置として２つ取ること
が可能となる。
は、上記第２の可干渉光源１２の光出射部にスケール１
８からの反射光が入射しないように、上記スケール１８
の移動方向に光ビームの透過領域４６が設けられてお
り、これにより、２つの領域に分割されている。そこ
で、各領域の互いに異なる一方の端部にそれぞれ集光回
折格子パターン形成部３６を配するようにしている。こ
れにより、スケール１８の基準位置として２つ取ること
が可能となる。
【００８４】なお、上記各実施の形態においては、基準
点検出用の第２の光検出器２２と、これと近接して配置
された第３の光検出器２２とがあり、それら各々の光検
出器の有効受光エリアが接触するように配置されてい
る。
点検出用の第２の光検出器２２と、これと近接して配置
された第３の光検出器２２とがあり、それら各々の光検
出器の有効受光エリアが接触するように配置されてい
る。
【００８５】これら第２及び第３の光検出器２２，２４
は、実際には、図１５の（Ａ）に示すような素子構造に
なっており、空乏層の範囲が有効受光エリアになる（図
１５の（Ａ）中の上から見た図における縦線は、有効受
光エリアの境界を示す）。
は、実際には、図１５の（Ａ）に示すような素子構造に
なっており、空乏層の範囲が有効受光エリアになる（図
１５の（Ａ）中の上から見た図における縦線は、有効受
光エリアの境界を示す）。
【００８６】そして、第２の光検出器２２の受光エリア
（有効受光エリアｚ）の出力により基準点を検出し、ま
た、第３の光検出器２４の受光エリア２４Ａ，２４Ｂ
（有効受光エリアｍ１，ｍ２）の出力を、第２の可干渉
光源１２の駆動回路を含む光ビーム強度制御手段４２に
フィードバックして、これら出力の和を一定にするよう
に制御するようにしている。勿論、上記第３の光検出器
２４の受光エリア２４Ａ，２４Ｂ（有効受光エリアｍ
１，ｍ２）の出力と上記第２の光検出器２２の受光エリ
ア（有効受光エリアｚ）の出力との和を光ビーム強度制
御手段４２にフィードバックするようにしても良い。
（有効受光エリアｚ）の出力により基準点を検出し、ま
た、第３の光検出器２４の受光エリア２４Ａ，２４Ｂ
（有効受光エリアｍ１，ｍ２）の出力を、第２の可干渉
光源１２の駆動回路を含む光ビーム強度制御手段４２に
フィードバックして、これら出力の和を一定にするよう
に制御するようにしている。勿論、上記第３の光検出器
２４の受光エリア２４Ａ，２４Ｂ（有効受光エリアｍ
１，ｍ２）の出力と上記第２の光検出器２２の受光エリ
ア（有効受光エリアｚ）の出力との和を光ビーム強度制
御手段４２にフィードバックするようにしても良い。
【００８７】また、前述の第４の実施の形態におけるよ
うに、第２の光検出器２２を複数の受光エリア２２Ａ，
２２Ｂを有するように構成し、それら受光エリア２２
Ａ，２２Ｂを、上記スケール１８の移動方向と平行に互
いに隣接して配置する場合には、図１５の（Ｂ）に示す
ような素子構造となる。
うに、第２の光検出器２２を複数の受光エリア２２Ａ，
２２Ｂを有するように構成し、それら受光エリア２２
Ａ，２２Ｂを、上記スケール１８の移動方向と平行に互
いに隣接して配置する場合には、図１５の（Ｂ）に示す
ような素子構造となる。
【００８８】この場合は、第２の光検出器２２の受光エ
リア２２Ａ，２２Ｂ（有効受光エリアｚ１，ｚ２）の出
力の差により基準点を検出する。また、これら第２の光
検出器２２の受光エリア２２Ａ，２２Ｂ（有効受光エリ
アｚ１，ｚ２）の出力を、上記光ビーム強度制御手段４
２にフィードバックして、第２の可干渉光源１２を制御
することも可能となる。
リア２２Ａ，２２Ｂ（有効受光エリアｚ１，ｚ２）の出
力の差により基準点を検出する。また、これら第２の光
検出器２２の受光エリア２２Ａ，２２Ｂ（有効受光エリ
アｚ１，ｚ２）の出力を、上記光ビーム強度制御手段４
２にフィードバックして、第２の可干渉光源１２を制御
することも可能となる。
【００８９】以上実施の形態に基づいて本発明を説明し
たが、本発明は上述した実施の形態に限定されるもので
はなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可
能なことは勿論である。
たが、本発明は上述した実施の形態に限定されるもので
はなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可
能なことは勿論である。
【００９０】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
第３の光検出器によって光ビームの強度を検出し、第２
の可干渉光源の出射強度を制御するようにしているの
で、入射ビームの強度の変動を防止することができ、従
って、スケールの光学パターンのみに依存した入射光が
第２の光検出器に入射するため、スケールの基準点又は
絶対位置を精度良く検出することの可能な光学式エンコ
ーダを提供することができる。
第３の光検出器によって光ビームの強度を検出し、第２
の可干渉光源の出射強度を制御するようにしているの
で、入射ビームの強度の変動を防止することができ、従
って、スケールの光学パターンのみに依存した入射光が
第２の光検出器に入射するため、スケールの基準点又は
絶対位置を精度良く検出することの可能な光学式エンコ
ーダを提供することができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る透過型の光学
式エンコーダの構成を示す斜視図である。
式エンコーダの構成を示す斜視図である。
【図２】（Ａ）は本発明の第１の実施の形態に係る光学
式エンコーダの要部ブロック図であり、（Ｂ）は本発明
の第２の実施の形態に係る光学式エンコーダの要部ブロ
ック図である。
式エンコーダの要部ブロック図であり、（Ｂ）は本発明
の第２の実施の形態に係る光学式エンコーダの要部ブロ
ック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る反射型の光学
式エンコーダの構成を示す斜視図である。
式エンコーダの構成を示す斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る反射型の光学
式エンコーダの別の構成を示す斜視図である。
式エンコーダの別の構成を示す斜視図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る透過型の光学
式エンコーダの別の構成を示す斜視図である。
式エンコーダの別の構成を示す斜視図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る透過型の光学
式エンコーダの構成を示す斜視図である。
式エンコーダの構成を示す斜視図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る反射型の光学
式エンコーダの構成を示す斜視図である。
式エンコーダの構成を示す斜視図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係る透過型の光学
式エンコーダの構成を示す斜視図である。
式エンコーダの構成を示す斜視図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係る反射型の光学
式エンコーダの構成を示す斜視図である。
式エンコーダの構成を示す斜視図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態に係る透過型の光
学式エンコーダの構成を示す斜視図である。
学式エンコーダの構成を示す斜視図である。
【図１１】本発明の第４の実施の形態に係る反射型の光
学式エンコーダの構成を示す斜視図である。
学式エンコーダの構成を示す斜視図である。
【図１２】本発明の第５の実施の形態に係る光学式エン
コーダの要部ブロック図である。
コーダの要部ブロック図である。
【図１３】本発明の第６の実施の形態に係る反射型の光
学式エンコーダの構成を示す図である。
学式エンコーダの構成を示す図である。
【図１４】本発明の第６の実施の形態に係る反射型の光
学式エンコーダの別の構成を示す図である。
学式エンコーダの別の構成を示す図である。
【図１５】（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ光検出器の素子
構造を示す図である。
構造を示す図である。
【図１６】従来の光学式エンコーダの例を示す図であ
る。
る。
【図１７】従来の光学式エンコーダの別の例を示す図で
ある。
ある。
１０，１２ 可干渉光源 １４，１６ 光ビーム １８ スケール ２０ 第１の光検出器 ２２ 第２の光検出器 ２２Ａ，２２Ｂ 受光エリア ２４ 第３の光検出器 ２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄ 受光エリア ２６ 基板 ２６、２８ 基板 ３０，３２、３８ 拡がり領域 ３４ 集光境界曲線 ３６ 集光回折格子パターン形成部 ４０ 集光領域 ４２ 光ビーム強度制御手段 ４４ スケール調整信号手段 ４６ 透過領域 ４８，５０ 光出射部 ５６ 第１の光学パターン ５８ 第２の光学パターン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA02 AA07 AA09 BB02 BB15 DD04 EE03 FF19 FF48 FF51 GG06 HH13 JJ03 JJ05 JJ15 MM02 NN02 UU05 UU07 2F103 BA28 CA01 CA02 CA04 CA08 DA04 EA06 EA15 EB02 EB08 EB15 EB16 EB32 EB33
Claims (8)
- 【請求項１】 第１及び第２の可干渉光源と、 前記第１及び第２の可干渉光源から出射された光ビーム
を横切るように移動し、且つ、前記光ビームを照射する
所定周期の光学パターンを形成したスケールと、 前記第１の可干渉光源から前記スケールの光学パターン
を経由し回折干渉パターンを形成する光ビームを受光
し、前記スケールの移動量を検出する複数の受光エリア
を有する第１の光検出器と、 前記第２の可干渉光源から前記スケールの光学パターン
を経由し回折干渉パターンを形成する光ビームを受光
し、前記スケールの基準点又は絶対位置を検出する第２
の光検出器と、 前記第２の光検出器に近接して配置され、前記第２の可
干渉光源から前記スケールの光学パターンを経由した光
ビームの強度を検出する第３の光検出器と、 前記第３の光検出器で検出した光ビームの強度により、
前記第２の可干渉光源から出射される光ビームの強度を
制御する光ビーム強度制御手段と、 を具備することを特徴とする光学式エンコーダ。 - 【請求項２】 前記第３の光検出器の受光エリアは、前
記スケールの移動方向と垂直方向に前記第２の光検出器
を挟み両側に配置されていることを特徴とする請求項１
に記載の光学式エンコーダ。 - 【請求項３】 前記第３の光検出器の受光エリアは、前
記スケールの移動方向と平行方向に前記第２の光検出器
を挟み両側に隣接して配置されており、 前記光ビーム強度制御手段は、前記第３の光検出器と前
記第２の光検出器により検出された光ビームの入射強度
の合計により、前記第２の可干渉光源から出射される光
ビームの強度を制御する、 ことを特徴とする請求項１に記載の光学式エンコーダ。 - 【請求項４】 前記第３の光検出器の受光エリアは、前
記スケールの移動方向と垂直方向及び平行方向に前記第
２の光検出器を挟み両側に隣接して配置されており、 前記光ビーム強度制御手段は、前記第２の光検出器と前
記第３の光検出器のすべての受光エリアにより検出され
た光ビームの強度の合計により、前記第２の可干渉光源
から出射される光ビームの強度を制御する、 ことを特徴とする請求項１に記載の光学式エンコーダ。 - 【請求項５】 第１及び第２の可干渉光源と、 前記第１及び第２の可干渉光源から出射された光ビーム
を横切るように移動し、且つ、前記光ビームを照射する
所定周期の光学パターンを形成したスケールと、 前記第１の可干渉光源から前記スケールの光学パターン
を経由し回折干渉パターンを形成する光ビームを受光
し、前記スケールの移動量を検出する複数の受光エリア
を有する第１の光検出器と、 前記第２の可干渉光源から前記スケールの光学パターン
を経由し回折干渉パターンを形成する光ビームを受光
し、前記スケールの基準点又は絶対位置を検出する、前
記スケールの移動方向と平行に互いに隣接した複数の受
光エリアを設けた第２の光検出器と、 前記第２の可干渉光源から前記スケールの光学パターン
を経由した光ビームの強度を検出する、前記第２の光検
出器を挟むように前記スケールの移動方向に垂直に配置
された複数の受光エリアを有する第３の光検出器と、 前記第３の光検出器で検出した光ビームの強度、又は、
前記第２の検出器と前記第３の光検出器により検出した
光ビーム強度の合計により、前記第２の可干渉光源から
出射される光ビームの強度を制御する光ビーム強度制御
手段と、 を具備することを特徴とする光学式エンコーダ。 - 【請求項６】 前記第３の光検出器の複数の受光エリア
間の光入射強度の差分を取り、スケールの傾き調整信号
を出力するスケール調整信号手段を更に具備することを
特徴とする請求項２乃至５の何れかに記載の光学式エン
コーダ。 - 【請求項７】 前記第１の可干渉光源は、前記第１の光
検出器の受光エリアの中央部に設けられており、 前記第２及び第３の光検出器は、スケールの移動方向と
垂直に配置された複数の受光エリアを有しており、この
複数の受光エリアは、前記第２の可干渉光源を挟むよう
に対向して基板上に配置されており、 前記スケールは、前記第１及び第２の可干渉光源からの
光ビームを反射して回折干渉パターンを形成すると共
に、前記スケールの移動方向に光ビームを透過もしくは
吸収する領域が設けられており、前記第１及び第２の可
干渉光源の光出射部に前記スケールからの反射光が入射
しないことを特徴とする請求項１に記載の光学式エンコ
ーダ。 - 【請求項８】 前記第１の可干渉光源は、前記第１の光
検出器の受光エリアの中央部に設けられており、 前記第２及び第３の光検出器は、前記スケールの移動方
向と垂直に配置された複数の受光エリアを有しており、
この複数の受光エリアは、前記第２の可干渉光源を挟む
ように対向して前記基板上に配置されており、 前記スケール上には、前記第１の可干渉光源からの光ビ
ームを反射する第１の光学パターンと、前記第２の可干
渉光源からの光ビームを反射する第２の光学パターンと
が設けられており、 前記第２の光学パターンには、前記スケールの移動方向
に光ビームの透過領域が設けられており、前記第２の可
干渉光源の光出射部に前記スケールからの反射光が入射
しないことを特徴とする請求項１に記載の光学式エンコ
ーダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000359546A JP2002162258A (ja) | 2000-11-27 | 2000-11-27 | 光学式エンコーダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000359546A JP2002162258A (ja) | 2000-11-27 | 2000-11-27 | 光学式エンコーダ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002162258A true JP2002162258A (ja) | 2002-06-07 |
Family
ID=18831297
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000359546A Withdrawn JP2002162258A (ja) | 2000-11-27 | 2000-11-27 | 光学式エンコーダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002162258A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103887210A (zh) * | 2012-12-21 | 2014-06-25 | 东京毅力科创株式会社 | 基板位置检测装置、基板处理装置和成膜装置 |
| JP2016090450A (ja) * | 2014-11-07 | 2016-05-23 | 太陽誘電株式会社 | 変位計測装置および変位計測方法 |
-
2000
- 2000-11-27 JP JP2000359546A patent/JP2002162258A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103887210A (zh) * | 2012-12-21 | 2014-06-25 | 东京毅力科创株式会社 | 基板位置检测装置、基板处理装置和成膜装置 |
| JP2014123673A (ja) * | 2012-12-21 | 2014-07-03 | Tokyo Electron Ltd | 基板位置検出装置及びこれを用いた基板処理装置、成膜装置 |
| US9404184B2 (en) | 2012-12-21 | 2016-08-02 | Tokyo Electron Limited | Substrate position detecting apparatus, substrate processing apparatus using substrate position detecting apparatus, and deposition apparatus |
| JP2016090450A (ja) * | 2014-11-07 | 2016-05-23 | 太陽誘電株式会社 | 変位計測装置および変位計測方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080205 |