JP2003194586A - 光学式エンコーダ及びエンコーダ用スケール - Google Patents

光学式エンコーダ及びエンコーダ用スケール

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JP2003194586A JP2001400085A JP2001400085A JP2003194586A JP 2003194586 A JP2003194586 A JP 2003194586A JP 2001400085 A JP2001400085 A JP 2001400085A JP 2001400085 A JP2001400085 A JP 2001400085A JP 2003194586 A JP2003194586 A JP 2003194586A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】耐ノイズ性及び汎用性に優れ、正確な移動量を
検出することができる光学式エンコーダ及びエンコーダ
用スケールを提供する。 【解決手段】レーザ光源１２から出力されたレーザ光は
透過型スケール１４に照射される。透過型スケール１４
の移動により長手方向に配列された１／２波長板の方位
変化に応じて透過光の偏光角度が変化する。この偏光角
度は外光等のノイズ要因による影響を受け難い。検光子
１６を透過して光検出器１８で検出される偏光成分の光
強度は、偏光角度に応じて変化するので、透過型スケー
ル１４の移動に伴い変化し、検出信号が移動量演算装置
２０に出力される。この信号に基づいて移動量を演算す
ると、正確な移動量を検出することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学式エンコーダ
及びエンコーダ用スケールに係り、特に、入射されたレ
ーザ光の偏光状態を変化させる光学異方性部位が分布さ
れたスケールと、このスケールを用いて移動量を検出す
る光学式エンコーダとに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の光学式エンコーダは、レーザ光を
出力する光源、回折格子を備えると共に所定方向に移動
可能とされたスケール、レーザ光を平行光化してスケー
ルの回折格子に入射させるコリメータレンズ、及び回折
光の所定位置での強度変化を検出する光検出器等を含ん
で構成されている。この光学式エンコーダでは、スケー
ルの移動により所定位置で検出される回折光強度が周期
的に変化する。この周期的変化は回折格子のピッチに関
連付けることができるので、変化の周期と回折格子のピ
ッチとからスケールの移動量（基準点からの変位量）を
検出することができる。
【０００３】例えば、特開昭６２−２００２２４号公報
には、図２８に示す光学式エンコーダが記載されてい
る。この光学式エンコーダでは、レーザ１から出射した
光はコリメータレンズ２で平行光になり、ビームスプリ
ッタ３を透過して移動する回折格子４に入射する。回折
格子４によって回折された光はミラー５、５'で反射さ
れ、ビームスプリッタ３で再び重ね合わされて光検出器
６で検出され、その強度変化によって回折格子４の移動
量を知ることができる。しかしながら、図２８に示す構
成では、ビームスプリッタやレンズ、ミラーなどを空間
的に高精度に配置する必要がある。従って、製造が難し
く、またサイズが大きいものにならざるを得ず、更には
コストも高いものであった。
【０００４】また、例えば、特開平７−３０６０５８号
公報には、図２９に示す光学式エンコーダが記載されて
いる。この光学式エンコーダでは、装置の小型化のため
に光源として面発光レーザを使用している。面発光レー
ザはビームの出射角度が小さいため、コリメートレンズ
を必要とせず装置の小型化が可能である。面発光レーザ
４１から出射したビームをリニアスケール４２で反射さ
せ、反射光を光検出器４３1の受光素子で受光する。又
は、面発光レーザ４１から出射したビームをリニアスケ
ール４２を透過させ、透過光を光検出器４３2の受光素
子で受光する。なお、図２９において、スケールからの
反射光を検出する光検出器４３1とスケールからの透過
光を検出する光検出器４３2は少なくともどちらか１つ
あればエンコーダとして動作する。この構成によれば、
特開昭６２−２００２２４号公報に記載された光学式エ
ンコーダに比べて部品点数を少なくでき、装置の小型化
を実現することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レーザ
光強度をスケールの移動により変化させることを移動検
出の原理とする従来型の光学式エンコーダには、検出さ
れる光強度がレーザ光源の出力光強度の変動、外光、ス
ケールと検出器の位置ずれ等によって大きく変動し、正
確な移動量を検出することができない、という重大な問
題がある。例えば、スケールと検出器との距離が離れた
場合には、検出器で検出される信号強度が低下し、正確
な移動量を検出することが不可能となる。このため、従
来型の光学式エンコーダは、高精度のアライメントや適
切な遮光環境が必要である等、設計上の制約が多く、限
定された用途又は環境下でなくては使用できなかった。
【０００６】また、レーザ光強度の変化によって移動量
を測定するため、スケールの移動方向を確定することは
困難であった。
【０００７】本発明は上記事情に鑑み成されたものであ
り、本発明の目的は、耐ノイズ性及び汎用性に優れ、正
確な移動量を検出することができる光学式エンコーダ及
びエンコーダ用スケールを提供することにある。本発明
の他の目的は、部品点数が少なく、小型化可能な光学式
エンコーダ及びエンコーダ用スケールを提供することに
ある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の光学式エンコーダは、入射されたレーザ光
の偏光状態を各々異なる状態に変化させる複数の光学異
方性部位が分布されたスケールと、該スケールにレーザ
光を照射する光源、前記スケールを透過又は前記スケー
ルで反射されたレーザ光から所定偏光方向の偏光成分を
分離する偏光分離手段、及び分離された偏光成分の光強
度を検出する光強度検出手段を備えた検出光学系と、が
相対移動又は相対回転可能に配置された光学センサ部
と、該光学センサ部で検出された光強度の変化に基づい
て前記スケールの移動量を演算する移動量演算手段と、
を備える構成としたことを特徴とする。
【０００９】この光学式エンコーダでは、検出光学系に
おいて、光源からスケールに照射されたレーザ光は、ス
ケールを透過又はスケールで反射され、透過又は反射さ
れたレーザ光から偏光分離手段により所定偏光方向の偏
光成分が分離され、光強度検出手段により分離された偏
光成分の光強度が検出される。光学センサ部には上記検
出光学系とスケールとが相対移動又は相対回転可能に配
置されており、検出光学系とスケールとが相対移動又は
相対回転すると、スケールの異方性方位の分布に応じ
て、例えばレーザ光の偏光方向が回転される等、入射さ
れたレーザ光の偏光状態が異なる状態に変化される。
【００１０】これに従い偏光分離手段により分離され光
強度検出手段により検出される偏光成分の光強度が変化
する。そして、移動量演算手段により、光学センサ部で
検出された光強度の変化に基づいてスケールの移動量が
演算される。例えば、光強度検出手段で検出された光強
度が周期的に変化する場合に、該光強度の変化の周期を
スケールの異方性方位の分布の周期に関連付ける等、光
強度検出手段で検出された光強度の変化をスケールの異
方性方位の分布に関連付けてスケールの移動量を演算す
ることができる。
【００１１】本発明の光学式エンコーダでは、スケール
によるレーザ光の偏光状態の変化量は、レーザ光源の出
力光強度の変動、外光等のノイズ要因による変動を受け
難いので、高精度のアライメントや適切な遮光環境が不
要になり用途及び使用環境が拡大すると共に、正確な移
動量の検出が可能になる。また、遮光部材が不要になる
等、装置構成が簡単になり、装置の小型化を図ることが
できる。
【００１２】上記の光学式エンコーダの光源としては、
面発光レーザが好適である。面発光レーザを光源に用い
た場合には、ビーム径の広がりを比較的小さく抑えるこ
とができるので、コリメータレンズや集光レンズが不要
で部品点数が少なくなり、更に装置の小型化を図ること
ができる。
【００１３】また、光源とスケールとの間には、所定偏
光方向のレーザ光を通過させる偏光子を配置することが
好ましい。レーザ光源から出射される光の偏光状態が変
動した場合に、偏光子によりこの変動による影響を低減
して、ノイズを低減する効果を得ることができる。
【００１４】更に、光源とスケールとの間には、レーザ
光を所定ビーム径に整形するアパーチャを配置すること
が好ましい。ビーム径及びスケール周期に応じて検出信
号の振幅が変動する。光源から出射されるレーザ光のビ
ーム径が変動した場合に、アパーチャにより所定ビーム
径のレーザ光がスケールに照射されるようにして、振幅
の変動を防止し、ノイズを低減する効果を得ることがで
きる。
【００１５】偏光分離手段としては、入射光から所定偏
光方向の直線偏光成分を通過させる偏光子を用いること
ができる。また、偏光ビームスプリッタ、偏光板、及び
偏光フィルム等の入射光を偏光方向が異なる２つの偏光
成分に分離する偏光分離素子を偏光分離手段に用いても
よい。
【００１６】入射光を偏光方向が異なる２つの偏光成分
に分離する偏光分離手段を用いる場合には、光強度検出
手段により偏光分離手段で分離された各偏光成分毎に光
強度を検出し、移動量演算手段において、検出された各
偏光成分の光強度比から得られる偏光角度又は光強度差
の変化をスケールの異方性方位の分布に関連付けてスケ
ールの移動量を演算する。２つに分離された各偏光成分
の光強度の比や差をとることによりノイズ要因が除去さ
れ、高精度に移動量を検出することができる。なお、こ
の場合にも、移動量演算手段は、光強度検出手段で検出
された各偏光成分の光強度比から得られる偏光角度又は
光強度差が周期的に変化する場合に、その偏光角度又は
光強度比の変化の周期をスケールの異方性方位の分布の
周期に関連付けてスケールの移動量を演算することがで
きる。
【００１７】上記の光学式エンコーダにおいては、スケ
ールに複数のレーザ光による干渉光や回折光の干渉によ
る多重干渉光を照射することができる。干渉光照射によ
りスケール表面に干渉縞が形成されるので、ビーム径の
小さいレーサ光を照射した場合と同様に移動量検出に不
要な光照射が低減され、検出信号のＳ／Ｎを向上させる
ことができる。検出信号のＳ／Ｎを向上させるために、
干渉縞のピッチは、スケール周期（光学異方性部位によ
る異方性方位の分布の周期）の半周期の整数倍とするこ
とが好ましい。
【００１８】また、スケールにビーム内に偏光分布を有
するレーザ光を照射する場合には、検出される光強度が
最大になるようにスケールの異方性方位の分布に対して
ビーム径及び偏光分布を最適化して、検出信号のＳ／Ｎ
を向上させることができる。更に、ビーム内に偏光分布
を有するレーザ光を、所定偏光方向のレーザ光を通過さ
せる偏光子を通して照射する場合には、ビーム径の小さ
いレーサ光を照射した場合と同様に移動量検出に不要な
光照射が低減され、更に検出信号のＳ／Ｎを向上させる
ことができる。
【００１９】スケールにおける光学異方性部位の分布
は、スケールと検出光学系とが所定方向に移動又は回転
される場合と該所定方向と逆の方向に移動又は回転され
る場合とで、検出される光強度の変化の態様が異なるよ
うに形成することができる。これにより、検出される光
強度の変化の態様によって移動又は回転の方向を特定す
ることができる。
【００２０】光学式エンコーダに使用されるスケール
は、例えばレーザ光の偏光方向が回転される等、入射さ
れたレーザ光の偏光状態を各々異なる状態に変化させる
複数の光学異方性部位が分布されたことを特徴とするも
のである。移動量の検出精度を向上させるため、光学異
方性部位は異方性方位の分布が周期的となるように分布
されていることが好ましい。
【００２１】光学異方性部位は、例えば、波長板として
機能する部位とすることができる。例えば、透過型スケ
ールの場合には１／２波長板として機能する部位とし、
反射型スケールの場合には１／４波長板として機能する
部位とする。また、光学異方性部位は、光照射により誘
起された光誘起異方性を備えた部位とすることができ
る。光誘起異方性には光誘起複屈折と光誘起二色性とが
ある。
【００２２】上記の光学異方性部位は、例えば、側鎖に
光異性化する基を有する高分子化合物（高分子液晶も含
む）を含む記録材料、又は光異性化する分子を分散させ
た高分子化合物を含む記録材料に、光照射により複屈折
を誘起して形成することができる。高分子化合物として
は、アゾベンゼン骨格を有するものが好ましく、ポリエ
ステル群から選ばれた少なくとも１種のモノマー重合体
がより好ましい。
【００２３】光学異方性部位の分布は、例えば、偏光ホ
ログラム記録により形成することができる。また、場所
毎に光学異方性材料の厚さを変えて、光学異方性部位の
分布を形成してもよい。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。 （第１の実施の形態） ［光学式エンコーダの構成］本発明の実施の形態に係る
光学式エンコーダは、図１に示すように、所定の偏光方
向の直線偏光を出力するレーザ光源１２を備えており、
レーザ光源１２の光出射側には、レーザ光の偏光方向
（偏光面）を回転させる複数の１／２波長板を備えた長
尺状の透過型スケール１４、所定偏光方向の直線偏光を
選択的に透過する検光子１６、及び検光子１６を透過し
たレーザ光の強度を検出する光検出器１８がこの順に配
置されている。
【００２５】透過型スケール１４は、レーザ光が略垂直
に入射するように配置されると共に、駆動装置２２によ
り制御される図示しない駆動機構を介してスケール長手
方向に沿った矢印Ａ方向に移動可能に構成されている。
また、光検出器１８は、光検出器１８の検出信号に基づ
いて移動量を演算する移動量演算装置２０に接続されて
いる。移動量演算装置２０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯ
Ｍ、ＲＡＭを備えたパーソナル・コンピュータで構成す
ることができる。
【００２６】レーザ光源１２は、基板表面からレーザ光
を取り出すことができる面発光レーザで構成されてい
る。面発光レーザは、開口形状の設計によりビーム径の
広がりを比較的小さく抑えることができるので、コリメ
ータレンズや集光レンズが不要で、装置の小型化、低コ
スト化に有利である。例えば、IEEE Photon. Technol.L
ett., 11, 1539 (1999)に記載された面発光レーザ等を
好適に用いることができる。
【００２７】透過型スケール１４は、図２（Ａ）に示す
ように、１／２波長板の方位がスケールの長手方向に沿
って周期的に変化するように、方位が異なる複数の１／
２波長板を長手方向に沿って配列して構成されている。
なお、図２（Ａ）には１周期分の１／２波長板の配列を
示すが、スケールには複数周期分の１／２波長板が配列
されている。このスケールでは、１／２波長板の方位が
長手方向に沿って２２．５°ずつ左回りに連続的に回転
するように、１周期当り９個の１／２波長板が配列され
ている。１／２波長板に入射される直線偏光の偏光方向
が主軸からθのとき、出射される直線偏光の偏光方向は
主軸から−θまで回転される。例えば、図２（Ａ）に示
す透過型スケール１４を用いた場合、１／２波長板の各
々に図２（Ｂ）に示す偏光方向の直線偏光を入射させる
と、各１／２波長板の方位に応じて直線偏光の偏光方向
が回転され、図２（Ｃ）に示す偏光方向の直線偏光が射
出される。
【００２８】［透過型スケールの作製方法］透過型スケ
ール１４は、図３（Ａ）に示す、ガラス基板等の透明基
板２４の一方の表面に、光誘起異方性（複屈折又は二色
性）を示すと共に誘起された異方性を記録、保持可能な
記録層２６が形成された記録媒体を用い、この記録媒体
の記録層２６に１／２波長板が形成されるように光誘起
異方性を記録して作製することができる。従って、上記
の１／２波長板の方位とは、通常の１／２波長板におけ
る主軸の方位に相当するものであり、この光誘起異方性
を記録するために照射される合成電場ベクトルの方位を
意味している。
【００２９】記録層２６を構成する記録材料としては、
光誘起複屈折が高く、記録安定性にも優れたアゾベンゼ
ン骨格を有する高分子（以下、「アゾポリマー」と称す
る。）が好適である。アゾベンゼンに直線偏光が照射さ
れると、この直線偏光の偏光方向に配列したアゾベンゼ
ンは下記に示すようにトランス−シス−トランスの光異
性化サイクルを示す。
【００３０】
【化１】
【００３１】トランス体が偏光方向と直交する方向に緩
和した場合には、もはや光により励起されずその方位に
安定にとどまる。このように、アゾベンゼンは照射光の
偏光方向と直交する方向にトランス体が配向する。この
配向によって複屈折及び二色性が誘起される。アゾポリ
マーの中でも、下記に示すような側鎖にアゾベンゼン骨
格を有するポリエステルは、特に高い光誘起複屈折と安
定性を有するため記録材料として好適である。
【００３２】
【化２】
【００３３】上記の式中、Ｘはシアノ基、メチル基、メ
トキシ基、またはニトロ基を表し、Ｙはエーテル結合、
ケトン結合、またはスルホン結合による２価の連結基を
表す。また、ｌ及びｍは２から１８の整数、ｎは５から
５００の整数を表す。
【００３４】ここで、次の化学構造を有するアゾポリマ
ーで構成された記録層（アゾポリマー層）に複屈折が誘
起されて１／２波長板が形成され、誘起された複屈折が
安定に記録、保持されることを示す。
【００３５】
【化３】
【００３６】上述したように、アゾポリマーに感度を有
する直線偏光のポンプ光を照射することにより複屈折が
誘起される。誘起される複屈折の大きさは、アゾポリマ
ーに感度の無い直線偏光のプローブ光を用いて調べるこ
とができる。ポンプ光には、例えば、アルゴンイオンレ
ーザの発振線５１５ｎｍを用いることができる。また、
プローブ光には、例えば、ヘリウムネオンレーザの発振
線６３３ｎｍを用いることができる。
【００３７】図４に、アゾポリマー層に記録された複屈
折を測定するための光学系を示す。この光学系は、プロ
ーブ光３０の光路に沿って偏光子３２、測定対象である
記録媒体２８、及び検光子３４がこの順に配置されると
共に、偏光子３２の方位（０°）と検光子３４の方位
（９０°）とが互いに直交するように構成されたクロス
ニコル光学系である。検光子３４の光出射側には、検光
子３４を透過したプローブ光の強度を検出する光検出器
３６が配置されている。
【００３８】アゾポリマー層に異方性が誘起されていな
い場合には、偏光子３２を透過したプローブ光３０の偏
向方向（０°）は回転されず、検光子３４を透過するこ
とができない。一方、４５°方位の直線偏光であるポン
プ光３８をアゾポリマー層に照射すると、その方位に異
方性が誘起される。この場合には、偏光子３２を透過し
たプローブ光３０の偏向方向（０°）は記録媒体２８に
より９０°回転され、検光子３４を透過する。この透過
光の強度を光検出器３６で検出し、検出した透過光強度
から光誘起複屈折の大きさを算出する。
【００３９】図４に示す光学系を用いて、厚さが６μｍ
のアゾポリマー層にポンプ光３８としてアルゴンイオン
レーザから４５°方位の直線偏光（発振線５１５ｎｍ、
強度５Ｗ／ｃｍ2）を５秒間照射した。その後、ポンプ
光を照射した部分に偏光子３２を透過させたプローブ光
３０を照射し、検光子３４の方位を回転させながら、検
光子３４を透過したプローブ光３０の強度を光検出器３
６で測定した。その測定結果を図５に示す。横軸は検光
子３４の方位であり、縦軸は検光子３４を透過したプロ
ーブ光の強度である。なお、縦軸の透過光強度は、任意
単位(ArbitraryUnit、略号 a.u.) で表示している。黒
丸はポンプ光照射前の透過光強度を示し、白丸はポンプ
光照射後の透過光強度を示す。
【００４０】図５から分かるように、ポンプ光照射前に
は、検光子４６の方位が０°又は１８０°のとき透過光
強度が最大となり、検光子４６の方位が９０°又は２７
０°のとき透過光強度が最小となる。これに対して、ポ
ンプ光照射後には、検光子４６の方位が９０°又は２７
０°のとき透過光強度が最大となり、検光子４６の方位
が０°又は１８０°のとき透過光強度が最小となる。即
ち、ポンプ光３８の照射部分では、アゾポリマー層に１
／２波長板の機能が誘起されており、アゾポリマー層を
透過するプローブ光の偏光方向が９０°回転される。
【００４１】なお、１／２波長板の機能を誘起するため
には、光誘起複屈折（光照射による複屈折の変化）Δｎ
は次式を満たす値をとる必要がある。ここで、ｄは記録
層（アゾポリマー層）の厚さ、λはプローブ光の波長で
ある。
【００４２】
【数１】
【００４３】また、記録後のアゾポリマー層を室温で保
存しておくと、自然光の下でも数週間以上にわたって光
誘起複屈折Δｎが一定に保持されていることを確認し
た。
【００４４】従って、アゾポリマー等の記録材料からな
る記録層が形成された長尺状の記録媒体を用い、図２
（Ａ）に示すように、方位が異なる複数の１／２波長板
が配列されるように、上記と同様にして、場所毎に偏向
方向の異なるポンプ光を順次照射して複屈折を多値変調
記録し、上記の透過型スケール１４を作製することがで
きる。
【００４５】［光学式エンコーダの動作］次に、図１に
示す光学式エンコーダの動作について説明する。レーザ
光源１２から所定の偏光方向を有する直線偏光として出
力されたレーザ光は、光出射側に配置された透過型スケ
ール１４に照射され、照射部分に形成された１／２波長
板の方位に応じて偏光方向が所定角度回転される。透過
型スケール１４が駆動装置２２により図示しない駆動機
構を介して矢印Ａ方向に移動されると、図２（Ａ）〜
（Ｃ）で説明した通り、長手方向に配列された１／２波
長板の方位の変化に応じて透過光の偏光方向（偏光角
度）が周期的に変化する。図２（Ａ）に示すように、１
／２波長板の方位はスケールの長手方向に沿って連続的
に回転しているので、スケールの移動によりあたかも１
／２波長板が回転するように透過光の偏光方向が変化す
る。
【００４６】そして、透過型スケール１４を透過したレ
ーザ光のうち所定偏光方向の偏光成分（例えば、Ｐ偏光
成分）だけが検光子１６を透過し、検光子１６を透過し
た偏光成分の強度が光検出器１８で検出される。ここ
で、透過型スケール１４を透過したレーザ光のノイズ要
因による強度変動をΔｌとすると、検光子１６の光軸に
対して角度θ傾いた偏光面を有するレーザ光の強度変動
はΔｌ（ｃｏｓθ）2と小さくなる。検光子１６を透過
する偏光成分の光強度は、スケールを透過したレーザ光
の偏光角度に応じて変化するので、検出される光強度は
透過型スケール１４の移動に伴い周期的に変化し、正弦
波状の検出信号が移動量演算装置２０に出力される。透
過型スケール１４が１周期移動すると、２周期分の信号
が検出される。
【００４７】移動量演算装置２０では、上記の検出信号
に基づいて移動量を演算する。例えば、検出信号の信号
波形から波数をカウントし、カウントした波数により下
記式に従い透過型スケール１４の移動量を演算すること
ができる。
【００４８】
【数２】
【００４９】以上説明した通り、本実施の形態に係る光
学式エンコーダでは、スケールの移動により透過光の偏
光角度が周期的に変化し、光検出器で検出される光強度
は偏光角度に応じて変化するので、検出される光強度の
変化量はレーザ光源の出力光強度の変動、外光等のノイ
ズ要因による変動を受け難く、正確な移動量を検出する
ことができる。これにより、高精度のアライメントや適
切な遮光環境が不要になり、多様な用途又は多様な環境
下で使用することができると共に、装置の小型化を図る
ことができる。
【００５０】また、光源にビーム径の広がりを比較的小
さく抑えることができる面発光レーザを用いているの
で、コリメータレンズや集光レンズが不要で、更に装置
の小型化、低コスト化を図ることができる。
【００５１】更に、スケールの移動によりレーザ光強度
を変化させて移動量を検出する従来型の光学式エンコー
ダでは、スケールが１周期分移動した場合に１周期分の
信号しか検出されないが、本実施の形態では、スケール
が１周期分移動した場合に２周期分の信号が検出される
ので、高分解能化が実現できる。
【００５２】（第２の実施の形態） ［光学式エンコーダの構成］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、透過型スケール
を透過したレーザ光を電場ベクトルが互いに直交する２
光波に分離して、各光波を光検出器で各々検出する構成
とした以外は、第１の実施の形態に係る光学式エンコー
ダと同様の構成であるため、同一部分については同じ符
号を付して説明を省略する。
【００５３】この光学式エンコーダでは、透過型スケー
ル１４の光出射側に、透過光と反射光とが電場ベクトル
が互いに直交する偏光となるように入射されたレーザ光
を２光波（例えば、Ｓ偏光とＰ偏光）に分離する偏光ビ
ームスプリッタ４０が配置されている。以下、Ｐ偏光成
分を透過させると共にＳ偏光成分を反射する場合につい
て説明する。
【００５４】偏光ビームスプリッタ４０の透過光出射側
には、Ｐ偏光成分の強度を検出する光検出器１８ｐが配
置され、偏光ビームスプリッタ４０の反射光出射側に
は、Ｓ偏光成分の強度を検出する光検出器１８ｓが配置
されている。また、光検出器１８ｓ及び光検出器１８ｐ
の各々は、各光検出器の検出信号に基づいて移動量を演
算する移動量演算装置２０に接続されている。
【００５５】［光学式エンコーダの動作］次に、図６に
示す光学式エンコーダの動作について説明する。レーザ
光源１２から所定の偏光方向を有する直線偏光として出
力されたレーザ光は、光出射側に配置された透過型スケ
ール１４に照射され、照射部分に形成された１／２波長
板の方位に応じて偏光方向が所定角度回転される。透過
型スケール１４が駆動装置２２により図示しない駆動機
構を介して矢印Ａ方向に移動されると、図２（Ａ）〜
（Ｃ）で説明した通り、長手方向に配列された１／２波
長板の方位の変化に応じて透過光の偏光角度が周期的に
変化する。
【００５６】そして、透過型スケール１４を透過したレ
ーザ光は、偏光ビームスプリッタ４０によりＳ偏光成分
とＰ偏光成分とに分離され、Ｓ偏光成分の強度Ｉｓが光
検出器１８ｓで検出されると共にＰ偏光成分の強度Ｉｐ
が光検出器１８ｐで検出される。所定偏光方向の偏光成
分の光強度はスケールを透過したレーザ光の偏光角度に
応じて変化するので、光強度Ｉｓ、Ｉｐの各々は透過型
スケール１４の移動に伴い周期的に変化する。これによ
り、光検出器１８ｓから正弦波状の検出信号１（強度Ｉ
ｓの変化を表す）が移動量演算装置２０に出力されると
共に、光検出器１８ｐからは検出信号１との位相差がπ
の正弦波状の検出信号２（強度Ｉｐの変化を表す）が移
動量演算装置２０に出力される。透過型スケール１４が
１周期だけ移動すると、光強度Ｉｓ、Ｉｐの各々につい
て２周期分の信号が検出される。
【００５７】移動量演算装置２０では、上記の検出信号
１及び検出信号２に基づいて移動量を演算する。まず、
検出信号１及び検出信号２を用いてノイズが除去された
第３の信号を得る。その後は、例えば、第３の信号の信
号波形から波数をカウントして移動量を演算する等、第
１の実施の形態と同様にして透過型スケール１４の移動
量を演算することができる。また、移動量を演算する際
に、特開平１０−１９０１４８号公報等に記載されてい
るように、得られた検出信号を内挿回路を用いて電気的
に分割する手法を用いることにより、高分解能化を図る
ことができる。
【００５８】ノイズを除去する方法としては、透過型ス
ケール１４を透過した光の偏光角度θを求める方法があ
る。透過光の偏光角度θは下記の数式の関係から求める
ことができる。発光源の偏光が変動したり、アライメン
トずれによって光信号強度が変動したりしても、その影
響はＳ偏光成分の強度ＩｓとＰ偏光成分の強度Ｉｐの両
方に反映されるため、下記式から得られる偏光角度θは
変化しない。従って、この偏光角度θを用いることによ
り、高精度な移動量検出が可能となる。
【００５９】
【数３】
【００６０】また、ノイズを除去する別の方法として、
Ｓ偏光成分の強度ＩｓとＰ偏光成分の強度Ｉｐの差を求
める方法がある。外光などのノイズ信号により強度Ｉｓ
と強度Ｉｐとが同じ程度に影響された場合には、差分Ｉ
ｓ−Ｉｐを求めることによりノイズ要因を除去すること
ができる。この差分Ｉｓ−Ｉｐを用いることにより、高
精度な移動量検出が可能となる。
【００６１】［計算機実験によるノイズ除去効果］図６
に示す光学式エンコーダにおいて、レーザ光源１２から
出射される直線偏光をＰ偏光とすると、光検出器１８
ｓ、１８ｐで検出されるレーザ光の偏光状態はそれぞれ
Ｓ偏光（強度Ｉｓ）、Ｐ偏光（強度Ｉｐ）となる。計算
機実験により、スケールが１周期移動した際に、レーザ
光源１２の出力光強度がランダムに変動した場合におけ
る、Ｉｐ、Ｉｓと偏光角度θの変化を調べた。その結果
を図７に示す。なお、レーザ光源１２から出力される光
の偏光方向は不変である。
【００６２】図７より、偏光角度θでは、Ｉｐ、Ｉｓに
見られるノイズが完全に除去された理想的な信号波形と
なり、０≦θ≦π／２において略直線となっている。次
に、偏光角度θに基づいて演算した移動量、及びＰ偏光
成分の強度Ｉｐの値に基づいて演算した移動量と、実際
の移動量との相関を図８に示す。図８から、強度Ｉｐの
値に基づいて移動量を演算した場合には移動量が増加す
るに従い誤差が大きくなるが、偏光角度θに基づく場合
には移動量を非常に正確に測定できることがわかる。
【００６３】また、計算機実験により、スケールが１周
期移動した際に、光検出器１８ｓ、１８ｐで同じ強度の
ノイズが検出された場合における、強度Ｉｐ、Ｉｓとそ
の差分Ｉｓ−Ｉｐの変化を調べた。その結果を図９に示
す。図９より、差分Ｉｓ−Ｉｐでは、Ｉｐ、Ｉｓに見ら
れるノイズが完全に除去された理想的な信号波形となっ
ている。次に、差分Ｉｓ−Ｉｐに基づいて演算した移動
量、及び強度Ｉｐの値に基づいて演算した移動量と、実
際の移動量との相関を図１０に示す。図１０から、強度
Ｉｐの値に基づいて移動量を演算した場合には移動量が
少ないときに誤差が大きくなるが、差分Ｉｓ−Ｉｐに基
づく場合には移動量を非常に正確に測定できることがわ
かる。
【００６４】［光源の出力光強度が変動した場合のノイ
ズ除去効果］図６に示す光学式エンコーダにおいて、レ
ーザ光源１２と偏光ビームスプリッタ４０との間の光路
中に、光強度をランダムに変更できるＮＤフィルタを設
置し、スケールが移動する際にＮＤフィルタによりレー
ザ光強度をランダムに変化させた。この状況は、発光源
のレーザ光強度のみが変動し、偏光状態は変化しない状
況と同等であり、光源の出力光強度が変動した場合のノ
イズを意図的に作り出したものである。上記と同様に、
レーザ光源１２から出射される直線偏光はＰ偏光、光検
出器１８ｓ、１８ｐで検出されるレーザ光の偏光状態は
それぞれＳ偏光（強度Ｉｓ）、Ｐ偏光（強度Ｉｐ）であ
る。
【００６５】図１１に、光検出器で検出された信号波形
の１周期におけるスケールの移動量と、強度Ｉｓ、Ｉ
ｐ、及び偏光角度θの各々との関係を示す。図１１から
分かるように、強度Ｉｓ、Ｉｐにはノイズにより歪みが
生じているが、偏光角度θではその歪が大きく低減され
ている。
【００６６】図１２に、偏光角度θに基づいて演算され
た移動量、及び強度Ｉｐに基づいて演算された移動量
と、実際の移動量との相関を示す。図１２から分かるよ
うに、偏光角度θから移動量を求めた方が精度良く移動
量を検出できる。従って、２つの検出信号（強度Ｉｐ及
び強度Ｉｓに対応した信号）を利用することによりノイ
ズを除去することができ、高精度な移動量の測定が可能
である。
【００６７】［外光が侵入する場合のノイズ除去効果］
図６に示す光学式エンコーダにおいて、光検出器１８
ｓ、１８ｐの上流側にインコヒーレント光を出力する露
光機器を配置し、スケールが移動する際にインコヒーレ
ント光が光検出器１８ｓ、１８ｐにランダムに侵入する
ようにした。即ち、スケールの移動量測定中に外光ノイ
ズによって影響された状況を意図的に作り出したもので
ある。上記と同様に、レーザ光源１２から出射される直
線偏光はＰ偏光、光検出器１８ｓ、１８ｐで検出される
レーザ光の偏光状態はそれぞれＳ偏光（強度Ｉｓ）、Ｐ
偏光（強度Ｉｐ）である。
【００６８】図１３に、光検出器で検出された信号波形
の１周期におけるスケールの移動量と、強度Ｉｓ、Ｉ
ｐ、及びその差分Ｉｓ−Ｉｐの各々との関係を示す。図
１３から分かるように、強度Ｉｓ、Ｉｐにはノイズによ
り歪みが生じているが、差分Ｉｓ−Ｉｐではその歪が大
きく低減されている。
【００６９】図１４に、差分Ｉｓ−Ｉｐに基づいて演算
された移動量、及び強度Ｉｐに基づいて演算された移動
量と、実際の移動量との相関を示す。図１４から分かる
ように、差分Ｉｓ−Ｉｐから移動量を求めた方が精度良
く移動量を検出できる。従って、２つの検出信号（強度
Ｉｐ及び強度Ｉｓに対応した信号）を利用することによ
りノイズを除去することができ、高精度な移動量の測定
が可能である。
【００７０】以上説明した通り、本実施の形態に係る光
学式エンコーダでは、第１の実施の形態と同様の効果が
得られる外、スケール透過光の偏光角度を求める、スケ
ール透過光のＳ偏光成分の強度ＩｓとＰ偏光成分の強度
Ｉｐの差を求める等して、ノイズ要因が除去された周期
的な信号を得ることができるので、この信号に基づいて
より高精度に移動量を検出することができる。
【００７１】［他の偏光分離方法］上記では、偏光ビー
ムスプリッタによりスケールを透過したレーザ光をＳ偏
光成分とＰ偏光成分とに分離して検出したが、光軸（透
過軸）の方位が直交する２つの検光子を用いてＳ偏光と
Ｐ偏光とを別々に検出することができる。図１５（Ａ）
及び（Ｂ）に、この場合の光学式エンコーダの構成例を
示す。
【００７２】図１５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、透
過型スケール１４の光出射側には、光軸の方位が０°の
検光子１６ｓと光軸の方位が９０°の検光子１６ｐと
が、スケール１４を透過したレーザ光が両方に略均等に
照射されるように隣接して配置されている。また、検光
子１６ｓの光出射側には光検出器１８ｓが配置されると
共に、検光子１６ｐの光出射側には光検出器１８ｐが配
置されている。
【００７３】この構成では、Ｓ偏光が検光子１６ｓを透
過し、その強度が光検出器１８ｓで検出されると共に、
Ｐ偏光が検光子１６ｐを透過し、その強度が光検出器１
８ｐで検出される。即ち、Ｓ偏光とＰ偏光の光強度が各
々別々に検出される。
【００７４】（第３の実施の形態） ［光学式エンコーダの構成］第３の実施の形態に係る光
学式エンコーダは、図１６（Ａ）に示すように、反射型
スケールを用い、反射型スケールの光反射側に検光子及
び光検出器を配置した以外は、第１の実施の形態に係る
光学式エンコーダと同様の構成であるため、同一部分に
ついては同じ符号を付して説明を省略する。
【００７５】この光学式エンコーダでは、レーザ光源１
２の光出射側に、レーザ光の偏光方向（偏光面）を回転
させる複数の１／４波長板を備えた長尺状の反射型スケ
ール４４が配置されている。反射型スケール４４による
反射光の光路上には、所定偏光方向の直線偏光を選択的
に透過する検光子１６、及び検光子１６を透過したレー
ザ光の強度を検出する光検出器１８がこの順に配置され
ている。反射型スケール１４は、入射光が入射方向とは
異なる方向に反射されるように、レーザ光源１２の光出
射方向に対し所定角度傾けて配置されると共に、駆動装
置２２により制御される図示しない駆動機構を介してス
ケール長手方向に沿った矢印Ａ方向に移動可能に構成さ
れている。また、光検出器１８は、光検出器１８の検出
信号に基づいて移動量を演算する移動量演算装置２０に
接続されている。
【００７６】反射型スケール４４は、図１６（Ｂ）に示
すように、１／４波長板の方位がスケールの長手方向に
沿って周期的に変化するように、方位が異なる複数の１
／４波長板を長手方向に沿って配列して構成されてい
る。このスケールでは、１／４波長板の方位が長手方向
に沿って２２．５°ずつ左回りに連続的に回転するよう
に、１周期当り９個の１／４波長板が配列されている。
なお、図１６（Ｂ）には１周期分の１／４波長板の配列
を示すが、スケールには複数周期分の１／４波長板が配
列されている。後述する通り、反射型スケールの場合に
は、スケールに入射したレーザ光は反射により１／４波
長板を２度通過するため、１／４波長板は結果的に１／
２波長板として機能する。
【００７７】この反射型スケール４４は、図３（Ｂ）に
示す、金属等の反射部材４６の一方の表面に、光誘起異
方性を示すと共に誘起された異方性を記録、保持可能な
記録層４８が形成された記録媒体を用い、この記録媒体
の記録層４８に１／４波長板が形成されるように光誘起
異方性を記録して作製することができる。記録層４８を
構成する記録材料としては、透過型スケールと同様にア
ゾポリマーが好適である。また、透過型スケールの場合
と同様の方法により、アゾポリマーで構成された記録層
４８に光誘起異方性を記録することができる。
【００７８】このとき１／４波長板の機能を誘起するた
めには、光誘起複屈折Δｎは次式を満たす値をとる必要
がある。ここで、ｄは記録層（アゾポリマー層）の厚
さ、λはプローブ光の波長である。
【００７９】
【数４】
【００８０】上記の式から分かるように、例えば、記録
層の厚さｄを半分にすると共に、他の条件を透過型スケ
ールを作製する場合と同じにすれば、記録層に１／４波
長板の機能が誘起される。なお、前記した通り、反射型
スケールの場合には、１／４波長板は結果的に１／２波
長板として機能する。
【００８１】［光学式エンコーダの動作］次に、図１６
（Ａ）に示す光学式エンコーダの動作について説明す
る。レーザ光源１２から所定の偏光方向を有する直線偏
光として出力されたレーザ光は、光出射側に配置された
反射型スケール４４に照射される。反射型スケール４４
の記録層４８側から入射したレーザ光は、記録層４８を
通過して反射部材４６の表面で反射され、再度、記録層
４８を通過して射出される。照射部分に形成された１／
４波長板の方位に応じて、反射型スケール４４に入射さ
れたレーザ光の偏光方向が所定角度回転される。反射型
スケール４４が駆動装置２２により図示しない駆動機構
を介して矢印Ａ方向に移動されると、透過型スケールを
用いた場合と同様に、長手方向に配列された１／４波長
板の方位の変化に応じて反射光の偏光角度が周期的に変
化する。
【００８２】そして、反射型スケール４４で反射された
レーザ光のうち所定偏光方向の偏光成分（例えば、Ｐ偏
光成分）だけが検光子１６を透過し、その強度が光検出
器１８で検出される。検光子１６を透過する偏光成分の
光強度は、スケールで反射されたレーザ光の偏光角度に
応じて変化するので、検出される光強度は反射型スケー
ル４４の移動に伴い周期的に変化し、正弦波状の検出信
号が移動量演算装置２０に出力される。反射型スケール
４４が１周期移動すると、２周期分の信号が検出され
る。移動量演算装置２０では、上記の検出信号に基づい
て移動量を演算する。
【００８３】以上説明した通り、本実施の形態に係る光
学式エンコーダでは、スケールの移動により反射光の偏
光角度が周期的に変化し、光検出器で検出される光強度
は偏光角度に応じて変化するので、検出される光強度の
変化量はレーザ光源の出力光強度の変動、外光等のノイ
ズ要因による変動を受け難く、正確な移動量を検出する
ことができる。これにより、高精度のアライメントや適
切な遮光環境が不要になり、多様な用途又は多様な環境
下で使用することができると共に、装置の小型化を図る
ことができる。
【００８４】また、光源にビーム径の広がりを比較的小
さく抑えることができる面発光レーザを用いているの
で、コリメータレンズや集光レンズが不要で、更に装置
の小型化、低コスト化を図ることができる。
【００８５】更に、スケールの移動によりレーザ光強度
を変化させて移動量を検出する従来型の光学式エンコー
ダでは、スケールが１周期分移動した場合に１周期分の
信号しか検出されないが、本実施の形態では、スケール
が１周期分移動した場合に２周期分の信号が検出される
ので、高分解能化が実現できる。
【００８６】（第４の実施の形態）［光学式エンコーダ
の構成］第４の実施の形態に係る光学式エンコーダは、
図１７に示すように、反射型スケールを用い、反射型ス
ケールの光出射側に偏光ビームスプリッタ及び光検出器
を配置した以外は、図６に示す第２の実施の形態に係る
光学式エンコーダと同様の構成であるため、同一部分に
ついては同じ符号を付して説明を省略する。
【００８７】［光学式エンコーダの動作］次に、図１７
に示す光学式エンコーダの動作について説明する。レー
ザ光源１２から所定の偏光方向を有する直線偏光として
出力されたレーザ光は、光出射側に配置された反射型ス
ケール４４に照射され、照射部分に形成された１／４波
長板の方位に応じて、入射されたレーザ光の偏光方向が
所定角度回転される。反射型スケール４４が駆動装置２
２により図示しない駆動機構を介して矢印Ａ方向に移動
されると、長手方向に配列された１／４波長板の方位の
変化に応じて反射光の偏光角度が周期的に変化する。
【００８８】そして、反射型スケール４４で反射された
レーザ光は、偏光ビームスプリッタ４０によりＳ偏光成
分とＰ偏光成分とに分離され、Ｓ偏光成分の強度Ｉｓが
光検出器１８ｓで検出されると共にＰ偏光成分の強度Ｉ
ｐが光検出器１８ｐで検出される。所定偏光方向の偏光
成分の光強度は偏光角度に応じて変化するので、光強度
Ｉｓ、Ｉｐの各々は反射型スケール４４の移動に伴い周
期的に変化し、光検出器１８ｓから強度Ｉｓの検出信号
１が、光検出器１８ｐから強度Ｉｐの検出信号２が移動
量演算装置２０に各々出力される。反射型スケール４４
が１周期移動すると、光強度Ｉｓ、Ｉｐの各々について
２周期分の信号が検出される。
【００８９】移動量演算装置２０では、上記の検出信号
１及び検出信号２に基づいて移動量を演算する。まず、
検出信号１及び検出信号２を用いてノイズが除去された
第３の信号を得る。第２の実施の形態と同様に、偏光角
度θを求める方法（透過光は反射光と読み替えて適用す
る）、Ｓ偏光成分の強度ＩｓとＰ偏光成分の強度Ｉｐの
差を求める方法等を用いてノイズを除去した第３の信号
を得ることができる。その後は、第２の実施の形態と同
様にして、第３の信号に基づいてスケールの移動量を演
算することができる。
【００９０】また、図１８（Ａ）及び（Ｂ）に示すよう
に、反射型スケール４４の光出射側に光軸の方位が直交
する検光子１６ｓと検光子１６ｐとを配置し、反射型ス
ケール４４で反射されたレーザ光からＳ偏光とＰ偏光と
を別々に検出するようにしてもよい。
【００９１】以上説明した通り、本実施の形態に係る光
学式エンコーダでは、第３の実施の形態と同様の効果が
得られる外、スケール反射光の偏光角度を求める、スケ
ール反射光のＳ偏光成分の強度ＩｓとＰ偏光成分の強度
Ｉｐの差を求める等して、ノイズ要因が除去された周期
的な信号を得ることができるので、この信号に基づいて
より高精度に移動量を検出することができる。
【００９２】（第５の実施の形態）第５の実施の形態に
係る光学式エンコーダは、図１に示す第１の実施の形態
に係る光学式エンコーダの構成において、１／２波長板
の配列が異なる透過型スケールを使用したものである。
【００９３】この透過型スケールには、図１９（Ａ）に
示すように、１／２波長板の方位が長手方向に沿って１
５°ずつ右回りに回転するように、１周期当り７個の１
／２波長板が配列されている。なお、図１９（Ａ）には
１周期分の１／２波長板の配列を示すが、スケールには
複数周期分の１／２波長板が配列されている。このスケ
ールでは１／２波長板の方位は連続的に回転しておら
ず、次の周期の移る際に１／２波長板の方位は９０°回
転する。
【００９４】この透過型スケールを用いて、スケールに
対しレーザ光が矢印Ｂ方向に相対移動するようにレーザ
光を照射した場合には、検光子１６を透過後に光検出器
１８で検出される光強度は、図１９（Ｂ）に示すよう
に、透過型スケール１４の移動に伴いノコギリ波状に変
化する。一方、スケールに対しレーザ光が矢印Ｂ方向と
反対の方向に相対移動するようにレーザ光を照射した場
合には、異なる信号波形が検出される。従って、この信
号波形の相違を利用してスケールの移動方向を区別する
ことができる。
【００９５】以上説明した通り、本実施の形態に係る光
学式エンコーダでは、第１の実施の形態に係る光学式エ
ンコーダと同様の効果が得られる外、スケールの移動に
伴う光強度の変化量を検出することにより、スケールの
移動量と共に移動方向も知ることができる。
【００９６】また、複数の１／４波長板が同様に配列さ
れた反射型スケールを作製することもできる。例えば、
第３の実施の形態に係る光学式エンコーダ等にこの反射
型スケールを用いることにより、同様の効果を得ること
ができる。
【００９７】（第６の実施の形態）第６の実施の形態に
係る光学式エンコーダは、図２０に示すように、レーザ
光源と透過型スケールとの間に偏光変調素子を配置した
以外は、図６に示す第２の実施の形態に係る光学式エン
コーダと同様の構成であるため、同一部分については同
じ符号を付して説明を省略する。
【００９８】この光学式エンコーダでは、レーザ光源１
２と透過型スケール１４との間に、レーザ光の偏光方向
を回転させる複数の１／２波長板を備えた長尺状の偏光
変調素子５０が、その長手方向がスケール移動方向（矢
印Ａ方向）と略一致するように固定配置されている。偏
光変調素子５０は、透過型スケール１４と同様、図２
（Ａ）に示すように、１／２波長板の方位がスケールの
長手方向に沿って周期的に変化するように、方位が異な
る複数の１／２波長板を長手方向に沿って配列して構成
されている。なお、図２（Ａ）には１周期分の１／２波
長板の配列を示すが、スケールには複数周期分の１／２
波長板が配列されている。このスケールでは、１／２波
長板の方位が長手方向に沿って２２．５°ずつ左回りに
連続的に回転するように、１周期当り９個の１／２波長
板が配列されている。
【００９９】レーザ光源１２から所定の偏光方向を有す
る直線偏光として出力されたレーザ光は、偏光変調素子
５０に入射され、入射部分に形成された１／２波長板の
方位に応じて偏光方向が所定角度回転される。レーザ光
の入射部分には複数の１／２波長板が形成されているの
で、偏光変調素子５０からは偏光分布（複数の偏光状
態）を有するレーザ光が出射されて、透過型スケール１
４に照射される。そして、透過型スケール１４の矢印Ａ
方向への移動に伴い、スケールの長手方向に配列された
１／２波長板の方位の変化に応じて、透過光の偏光角度
が周期的に変化する。
【０１００】偏光変調素子５０の１／２波長板の方位の
変化周期Λ´を透過型スケール１４の１／２波長板の方
位の変化周期Λと同一とすると共に、スケールに照射さ
れるレーザ光のビーム径ｄが下記式を満たすことによ
り、検出される光強度が最大となり、光検出器１８ｓ、
１８ｐで検出される信号のＳ／Ｎが向上する。従って、
第２の実施の形態に係る光学式エンコーダと同様の効果
が得られる外、検出信号のＳ／Ｎが向上することによ
り、更に高精度での移動量の検出が可能となる。
【０１０１】
【数５】
【０１０２】（第７の実施の形態）第７の実施の形態に
係る光学式エンコーダは、図２１に示すように、透過型
スケールと偏光変調素子との間に偏光素子を配置した以
外は、図２０に示す第６の実施の形態に係る光学式エン
コーダと同様の構成であるため、同一部分については同
じ符号を付して説明を省略する。
【０１０３】この光学式エンコーダでは、偏光変調素子
５０と透過型スケール１４との間には、所定偏光方向の
直線偏光を選択的に透過する偏光素子５２が配置されて
いる。レーザ光源１２から所定の偏光方向を有する直線
偏光として出力されたレーザ光は、偏光変調素子５０に
入射され、入射部分に形成された１／２波長板の方位に
応じて偏光方向が所定角度回転される。レーザ光の入射
部分には複数の１／２波長板が形成されているので、偏
光変調素子５０からは偏光分布を有するレーザ光が出射
される。偏光変調素子５０から出射されたレーザ光のう
ち所定偏光方向の偏光成分（例えば、Ｓ偏光成分）だけ
が偏光素子５２を透過して、透過型スケール１４に照射
される。即ち、光源から所定ビーム径で出射されたレー
ザ光は、より細かいビーム径を有するレーザ光の束とな
り、透過型スケール１４に照射される。そして、透過型
スケール１４の矢印Ａ方向への移動に伴い、スケールの
長手方向に配列された１／２波長板の方位の変化に応じ
て、透過光の偏光角度が周期的に変化する。
【０１０４】偏光変調素子５０の１／２波長板の方位の
変化周期Λ´を透過型スケール１４の１／２波長板の方
位の変化周期Λの２倍にすると共に、スケールに照射さ
れるレーザ光のビーム径ｄが第６の実施の形態と同じ上
記の式を満たすことにより、検出される光強度が最大と
なり、光検出器１８ｓ、１８ｐで検出される信号のＳ／
Ｎが向上する。従って、第２の実施の形態に係る光学式
エンコーダと同様の効果が得られる外、検出信号のＳ／
Ｎが向上することにより、更に高精度での移動量の検出
が可能となる。
【０１０５】（第８の実施の形態）第８の実施の形態に
係る光学式エンコーダは、図２２に示すように、複数の
レーザ光を干渉させ、得られた干渉光を透過型スケール
に照射する構成とした以外は、図６に示す第２の実施の
形態に係る光学式エンコーダと同様の構成であるため、
同一部分については同じ符号を付して説明を省略する。
【０１０６】この光学式エンコーダでは、図示は省略す
るが、所定の偏光方向の直線偏光を出力するレーザ光源
を備えており、レーザ光源から出射されたレーザ光は、
ビームスプリッタ等の分離光学素子によりレーザ光５３
及びレーザ光５４の２光波に分離されている。また、図
示しない光学系により、レーザ光５３とレーザ光５４と
が交差するように構成されている。
【０１０７】レーザ光５３とレーザ光５４とが交差する
と、この２光波が干渉し、干渉光が透過型スケール１４
の同一部分に照射される。透過型スケール１４の表面で
は、尖鋭な強度分布を有する干渉縞が形成され、ビーム
径の小さいレーサ光を複数並列に照射したのと同様の効
果を得ることができる。
【０１０８】このように、照射されるレーザ光のビーム
径を小さくすることにより、移動量検出に不要な光照射
量を低減してＳ／Ｎの大きな信号を検出することができ
る。従って、第２の実施の形態に係る光学式エンコーダ
と同様の効果が得られる外、検出信号のＳ／Ｎを向上さ
せることにより、更に高精度での移動量の検出が可能と
なる。検出信号のＳ／Ｎを向上させるために、干渉縞の
ピッチはスケール半周期の整数倍とすることが好まし
い。
【０１０９】なお、上記では２光波を交差させて干渉縞
を形成したが、３以上の光波を交差させて干渉縞を形成
してもよい。
【０１１０】（第９の実施の形態）第９の実施の形態に
係る光学式エンコーダは、図２３に示すように、回折格
子で回折させたレーザ光を干渉させ、得られた干渉光
（多重干渉光）を透過型スケールに照射する構成とした
以外は、図６に示す第２の実施の形態に係る光学式エン
コーダと同様の構成であるため、同一部分については同
じ符号を付して説明を省略する。
【０１１１】この光学式エンコーダでは、レーザ光源１
２と透過型スケール１４との間に、透過型の回折格子５
５が配置されている。レーザ光源１２から所定の偏光方
向を有する直線偏光として出力されたレーザ光は、回折
格子５５により所定方向に回折される。回折格子５５を
透過した回折光は多重干渉し、この干渉光が透過型スケ
ール１４に照射される。透過型スケール１４の表面で
は、尖鋭な強度分布を有する干渉縞が形成され、ビーム
径の小さいレーサ光を複数並列に照射したのと同様の効
果を得ることができる。
【０１１２】このように、照射されるレーザ光のビーム
径を小さくすることにより、移動量検出に不要な光照射
量を低減してＳ／Ｎの大きな信号を検出することができ
る。従って、第２の実施の形態に係る光学式エンコーダ
と同様の効果が得られる外、検出信号のＳ／Ｎを向上さ
せることにより、更に高精度での移動量の検出が可能と
なる。検出信号のＳ／Ｎを向上させるために、干渉縞の
ピッチはスケール半周期の整数倍とすることが好まし
い。
【０１１３】以下に、本発明の好適な実施の態様や他の
実施の態様等について説明する。
【０１１４】上記の第１〜第９の実施の形態に係る光学
式エンコーダにおいて、レーザ光源とスケールとの間に
偏光子を配置することが好ましい。レーザ光源から出射
される光の偏光状態が変動する場合に、偏向子によりこ
の変動による影響を低減して、ノイズを低減することが
できる。また、レーザ光源とスケールとの間にアパーチ
ャを配置することが好ましい。ビーム径及びスケール周
期に応じて検出信号の振幅が変動する。光源から出射さ
れるレーザ光のビーム径が変動する場合に、アパーチャ
により所定ビーム径のレーザ光がスケールに照射される
ようにして検出信号の振幅の変動を防止し、ノイズを低
減することができる。
【０１１５】上記の第１〜第９の実施の形態では、直線
偏光であるレーザ光をスケールに照射する例について説
明したが、円偏光・楕円偏光をスケールに照射してもよ
い。この場合には、１／４波長板を備えたスケールを用
いて直線偏光に変換する。
【０１１６】上記の第１〜第９の実施の形態では、レー
ザ光源に面発光レーザを用いる例について説明したが、
従来の光学式エンコーダの光源に使用されている一般の
レーザ光源を用いてもよい。
【０１１７】上記の第１〜第９の実施の形態では、レー
ザ光の偏光方向を回転させる１／２波長板、１／４波長
板を備えたスケールを用いる例について説明したが、使
用可能なスケールはこれに限定されず、スケールによる
偏光状態の変化を光強度の変化として検出することが可
能であればどのようなスケールを用いてもよい。ここ
で、偏光状態とは、光の進行方向から見た電場の変化の
形状（直線偏光、円偏光、楕円偏光）及び偏光方向で表
される光の偏光の状態をいう。
【０１１８】上記の第１〜第９の実施の形態では、方位
が異なる複数の波長板をその方位が周期的に変化するよ
うに配列したスケールを用いる例について説明したが、
スケール移動による偏光状態の変化量に基づいてスケー
ルの移動量を一意的に求めることができれば、方位が周
期的に変化する必要は無い。また、方位が異なる複数の
波長板をその方位が連続的に変化するように配列しても
よく、また不連続に変化するように配列してもよい。更
に、方位の異なる波長板の個数は特に制限が無い（但
し、複数）。例えば、方位が異なる２種類の波長板を交
互に配列して偏光状態を２値変調してもよく、方位が異
なる多数の波長板を配列して偏光状態を多値変調しても
よい。
【０１１９】上記の第１〜第９の実施の形態では、リニ
アスケールを用いた光学式リニアエンコーダについて説
明したが、光源に対して相対的に回転するディスク状ス
ケールを用いてスケールの回転量を測定するロータリー
エンコーダにも本発明を適用することができる。
【０１２０】上記の第１〜第９の実施の形態では、スケ
ールが駆動装置により所定方向に移動する例について説
明したが、スケールはレーザ光源に対して相対的に移動
すればよく、スケールを固定配置してレーザ光源を移動
させてもよい。この場合、スケールで偏光変調されたレ
ーザ光が光検出器で検出されるように、光検出器等もレ
ーザ光源に伴い移動させる必要がある。
【０１２１】上記の第１〜第９の実施の形態では、１個
のスケールに対しレーザ光源及び光検出器を含む検出光
学系を配置する例について説明したが、１個のスケール
に対し複数の検出光学系を配置することもできる。
【０１２２】上記の第１〜第９の実施の形態では、アゾ
ポリマー層を備えた記録媒体に場所毎に偏向方向の異な
るポンプ光を順次照射して複屈折を多値変調記録してス
ケールを作製する例について説明したが、以下にアゾポ
リマー層を備えた記録媒体に複屈折を多値変調記録する
他の方法について説明する。
【０１２３】第１の方法は、原盤縮小露光によるリソグ
ラフィ・プロセスの手法を複屈折記録へ応用し、記録媒
体に場所毎に偏向方向が異なるポンプ光を１度に照射し
て複屈折を多値変調記録する方法である。
【０１２４】図２４に、複数の偏光方位を持つポンプ光
を照射するための光学系を示す。この光学系では、レー
ザ光源５６から出力されたレーザ光は、コリメータレン
ズ５８、６０により広い口径の平行光とされ、空間偏光
変調器６２に入射される。空間偏光変調器６２は、画素
毎に入射光の偏光方向を任意に回転することができる１
／２波長板の機能を備えているので、空間偏光変調器６
２により偏光が変調される。
【０１２５】例えば、図２４（Ｂ）に示すように主軸の
方位が変化する複数の１／２波長板を備えた空間偏光変
調器を用いた場合、空間偏光変調器に図２４（Ｃ）に示
す偏光方向の直線偏光を入射させると、各１／２波長板
の主軸の方位に応じて直線偏光の偏光方向が回転され、
図２４（Ｄ）に示す偏光分布のポンプ光が出射される。
出射されたレーザ光（ポンプ光）は、レンズ６４、６６
により記録媒体６８のアゾポリマー層表面に結像され、
複屈折が多値変調記録される。
【０１２６】ポンプ光には、例えば、アゾポリマーに感
度を有するアルゴンイオンレーザの発振線４８８ｎｍや
発振線５１５ｎｍを用いることができる。また、空間偏
光変調器６２としては、例えば、液晶プロジェクター用
の液晶パネルを利用することができる。但し、出射側の
偏光フィルムを取り外して使用することで、偏光のみを
変調することが可能となる。なお、１／２波長板の機能
を誘起するためには、前述した通り、露光条件を調整し
て所定の値の複屈折を誘起する必要が有る。
【０１２７】上記した通り、記録媒体に偏向分布を有す
るポンプ光を１度に照射して複屈折を多値変調記録する
ことにより、一度の露光でスケールを作製することがで
きる。また、場所毎に偏向方向の異なるポンプ光を順次
照射して複屈折を記録する場合に比べ、複屈折を高精度
で記録することができる。更に、空間変更変調器に入力
するパターンを変更することにより、種々の偏光分布を
有するスケールを作製することができる。
【０１２８】図２４（Ａ）に示す光学系を用いてスケー
ルを作製した例を以下に示す。レーザ光源５６には発振
線５１５ｎｍのアルゴンイオンレーザを用い、その光強
度を５Ｗ／ｃｍ2とした。空間光変調器６２には１画素
が４２μｍ×４２μｍで画素数が６４０×４８０の液晶
パネルを用い、液晶パネルの各画素を１／５に縮小して
厚さ６μｍのアゾポリマー層の表面に結像させた。図２
４（Ｄ）に示す偏光分布のポンプ光が出力されるような
パターンを液晶パネルに入力し、アゾポリマー層を５秒
間露光した。これにより、ポンプ光の偏光分布と同じパ
ターンの偏光分布を有するスケールを作製することがで
きた。
【０１２９】第２の方法は、偏光ホログラム記録により
複屈折を多値変調記録する方法である。ホログラムスケ
ールは、光の波面をホログラムの形で目盛面上に直接記
録したものであり、製法原理上、波長オーダーの最も細
かい目盛ピッチを実現できるため、これを利用したエン
コーダでは高分解能での移動量の測定が可能である。本
発明者等の研究によれば、２つの記録光の偏光状態（電
場ベクトル）が互いに直交している場合には、光強度分
布は面内一様となって干渉縞は形成されないが、合成電
場の偏光状態に周期的な異方性が発生する、即ち、偏光
ホログラムが記録される。この偏光ホログラム記録の手
法をスケール作製に応用することで、ホログラムスケー
ルの製法原理上のメリット、即ち、波長オーダーの最も
細かい目盛ピッチを実現できるというメリットを享受で
きる。なお、偏光ホログラム記録の詳細については、Jp
n.J.Appl.Phys.,Part1 38, 5928 (1999)等に記載されて
いる。
【０１３０】偏光分布を形成する２つの記録光の種々の
組合せと、その組合せにより形成される電場の合成ベク
トルの空間分布とを下記表１に示す。
【０１３１】
【表１】
【０１３２】例えば、図２５に示すように、互いに逆周
りの円偏光の電場を重ね合わせた場合に、電場の合成ベ
クトルが周期的（正弦波状）に回転している空間分布を
持ち、これをアゾポリマーなどの偏光感応性媒体に照射
することで、偏光ホログラムを記録することができる。
なお、２つの記録光が同じ方向に回転する円偏光の組み
合わせは、スケール作製には不適当である。
【０１３３】図２６に、偏光ホログラムを記録するため
の光学系を示す。この光学系を用い、レーザ光源７０か
ら出力されたレーザ光を、コリメートレンズ７２により
広い口径の平行光にして、偏光ビームスプリッタ７４に
入射させる。偏光ビームスプリッタ７４により入射光を
ｓ偏光成分とｐ偏光成分に分離し、偏光回転素子７６
ｓ、７６ｐによりｓ偏光成分とｐ偏光成分の各々を互い
に逆回りに回転する円偏光とし、記録媒体７８に照射し
て偏光ホログラムを記録する。上記表１に示した他の記
録光の組合せも、偏光回転素子７６ｓ、７６ｐの設定に
より実現することが可能である。なお、この場合も、１
／２波長板の機能を誘起するためには、前述した通り、
露光条件を調整して所定の値の複屈折を誘起する必要が
有る。
【０１３４】スケールを透過した又はスケールで反射さ
れたレーザ光を、偏光ビームスプリッタにより電場ベク
トルが互いに直交する２光波に分離して、各光波を光検
出器で各々検出する場合には、偏光状態が互いに直交し
た２つの記録光で偏光ホログラムが記録されたスケール
を用いると、偏光状態が互いに直交していない２つの記
録光で記録されたスケールを用いた場合と比べて、光検
出器で検出される信号の周期は１／２になり、高分解能
化が実現できる。
【０１３５】次に、図２７に示す光学系を用いてスケー
ルを作製した例を以下に示す。レーザ光源８０には発振
線５１５ｎｍのアルゴンイオンレーザを用い、その光強
度を５Ｗ／ｃｍ2とした。レーザ光源８０から出力され
たレーザ光を１／２波長板８２に入射させてｐ偏光成分
とｓ偏光成分の強度を同一にし、コリメータレンズ８
４、８６により広い口径の平行光にして、偏光ビームス
プリッタ８８によりｓ偏光とｐ偏光とに分離した。その
後、ｓ偏光とｐ偏光を各々反射鏡９０、９２により反射
し、偏光ビームスプリッタ９４により合成して、その合
成波を１／４波長板９６に入射した。１／４波長板９６
により、合成波に含まれるｓ偏光成分とｐ偏光成分とを
互いに逆回りに回転する円偏光とし、記録媒体９８に照
射し、厚さ６μｍのアゾポリマー層を５秒間露光した。
図２（Ａ）に示すように、１／２波長板の方位が長手方
向に沿って２２．５°ずつ左回りに連続的に回転するよ
うに、１周期当り９個の１／２波長板が配列されたスケ
ールを作製した場合、１周期分の１／２波長板が配列さ
れた部分の長さは９６０μｍであった。
【０１３６】なお、上記では、第１又は第２の方法を用
いてアゾポリマー層に複屈折を記録して透過型スケール
を作製する例について説明したが、アゾポリマーと同様
に光誘起複屈折性を示す材料であれば、アゾポリマーと
同様の方法で複屈折を記録することができる。また、同
様の方法により反射型スケールを作製することもでき
る。
【０１３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
耐ノイズ性及び汎用性に優れ、正確な移動量を検出する
ことができる光学式エンコーダと、その光学式エンコー
ダに使用されるスケールとが提供される。また、部品点
数が少なく、小型化可能な光学式エンコーダ及びエンコ
ーダ用スケールが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係る光学式エンコーダの構
成を示す概略図である。
【図２】（Ａ）は透過型スケールに配列された１／２波
長板の方位を示す図であり、（Ｂ）は入射光の偏光方向
を示す図であり、（Ｃ）は出射光の偏光方向を示す図で
ある。
【図３】（Ａ）は透過型スケールの層構成を示す断面図
であり、（Ｂ）は反射型スケールの層構成を示す断面図
である。
【図４】プローブ光を用いて複屈折を測定するための光
学系の構成を示す概略図である。
【図５】ポンプ光照射前後に測定した検光子の方位とプ
ローブ光の透過強度との関係を示すグラフである。
【図６】第２の実施の形態に係る光学式エンコーダの構
成を示す概略図である。
【図７】ノイズ要因存在下でのスケール移動量に対する
強度Ｉｐ、Ｉｓ、及び偏光角度θの変化を計算機実験に
より求めた結果を示すグラフである。
【図８】偏光角度θに基づいて演算した移動量、及び強
度Ｉｐの値に基づいて演算した移動量と、実際の移動量
との相関を計算機実験により求めた結果を示すグラフで
ある。
【図９】ノイズ要因存在下でのスケール移動量に対する
強度Ｉｐ、Ｉｓ、及び差分Ｉｓ−Ｉｐの変化を計算機実
験により求めた結果を示すグラフである。
【図１０】差分Ｉｓ−Ｉｐに基づいて演算した移動量、
及び強度Ｉｐの値に基づいて演算した移動量と、実際の
移動量との相関を計算機実験により求めた結果を示すグ
ラフである。
【図１１】ノイズ要因存在下でのスケール移動量に対す
る強度Ｉｐ、Ｉｓ、及び偏光角度θの変化を示すグラフ
である。
【図１２】偏光角度θに基づいて演算した移動量、及び
強度Ｉｐの値に基づいて演算した移動量と、実際の移動
量との相関を示すグラフである。
【図１３】ノイズ要因存在下でのスケール移動量に対す
る強度Ｉｐ、Ｉｓ、及び差分Ｉｓ−Ｉｐの変化を示すグ
ラフである。
【図１４】差分Ｉｓ−Ｉｐに基づいて演算した移動量、
及び強度Ｉｐの値に基づいて演算した移動量と、実際の
移動量との相関を示すグラフである。
【図１５】（Ａ）は第２の実施の形態に係る光学式エン
コーダの変形例の構成を示す概略図であり、（Ｂ）は
（Ａ）の光学式エンコーダに使用される検光子の光軸の
方位を示す図である。
【図１６】（Ａ）は第３の実施の形態に係る光学式エン
コーダの構成を示す概略図であり、（Ｂ）は（Ａ）の光
学式エンコーダに使用される反射型スケールに配列され
た１／４波長板の方位を示す図である。
【図１７】第４の実施の形態に係る光学式エンコーダの
構成を示す概略図である。
【図１８】（Ａ）は第４の実施の形態に係る光学式エン
コーダの変形例の構成を示す概略図であり、（Ｂ）は
（Ａ）の光学式エンコーダに使用される検光子の光軸の
方位を示す図である。
【図１９】（Ａ）は第５の実施の形態に係る光学式エン
コーダに使用される透過型スケールに配列された１／２
波長板の方位を示す図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示すス
ケールを用いた場合のスケール移動量に対する光強度変
化を示すグラフである。
【図２０】第６の実施の形態に係る光学式エンコーダの
構成を示す概略図である。
【図２１】第７の実施の形態に係る光学式エンコーダの
構成を示す概略図である。
【図２２】第８の実施の形態に係る光学式エンコーダの
構成を示す概略図である。
【図２３】第９の実施の形態に係る光学式エンコーダの
構成を示す概略図である。
【図２４】（Ａ）は複数の偏光方位を持つポンプ光を照
射するための光学系の構成を示す光軸に沿った断面図で
あり、（Ｂ）は（Ａ）に示す光学系の空間偏光変調器に
配列された１／２波長板の方位を示す図であり、（Ｃ）
は入射光の偏光方向を示す図であり、（Ｄ）は出射され
るポンプ光の偏光分布を示す図である。
【図２５】互いに逆周りの円偏光を用いて偏光ホログラ
ムを記録する様子を示す斜視図である。
【図２６】偏光ホログラムを記録するための光学系の構
成を示す光軸に沿った断面図である。
【図２７】偏光ホログラム記録によりスケールを作製す
るための光学系の構成を示す光軸に沿った断面図であ
る。
【図２８】従来の光学式エンコーダの構成を示す斜視図
である。
【図２９】従来の光学式エンコーダの他の構成を示す光
軸に沿った断面図である。
【符号の説明】
１２ レーザ光源 １４ 透過型スケール １６ 検光子 １６ｓ、１６ｐ 検光子 １８ 光検出器 １８ｓ、１８ｐ 光検出器 ２０ 移動量演算装置 ２４ 透明基板 ２６ 記録層 ４０ 偏光ビームスプリッタ ４４ 反射型スケール ４６ 反射部材 ４８ 記録層 ５０ 偏光変調素子 ５２ 偏光素子 ５５ 回折格子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三鍋 治郎 神奈川県足柄上郡中井町境430グリーンテ クなかい 富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者 丸山 達哉 神奈川県足柄上郡中井町境430グリーンテ クなかい 富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者 清水 正昭 神奈川県足柄上郡中井町境430グリーンテ クなかい 富士ゼロックス株式会社内 Ｆターム(参考） 2F103 BA05 BA10 BA43 CA01 CA02 CA03 CA06 DA01 DA12 EA07 EA15 EA18 EA19 EA21 EB02 EB07 EB08 EB11 EB32 EB33 EB34 EC13 EC14 EC15 ED00 ED21 2H099 AA00 BA09 CA02 CA07 CA08

Claims (29)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】入射されたレーザ光の偏光状態を各々異な
    る状態に変化させる複数の光学異方性部位が分布された
    スケールと、該スケールにレーザ光を照射する光源、前
    記スケールを透過又は前記スケールで反射されたレーザ
    光から所定偏光方向の偏光成分を分離する偏光分離手
    段、及び分離された偏光成分の光強度を検出する光強度
    検出手段を備えた検出光学系と、が相対移動又は相対回
    転可能に配置された光学センサ部と、 該光学センサ部で検出された光強度の変化に基づいて前
    記スケールの移動量を演算する移動量演算手段と、 を備えた光学式エンコーダ。
  2. 【請求項２】入射されたレーザ光の偏光方向を各々回転
    させる複数の光学異方性部位が分布されたスケールと、
    該スケールにレーザ光を照射する光源、前記スケールを
    透過又は前記スケールで反射されたレーザ光から所定偏
    光方向の偏光成分を分離する偏光分離手段、及び分離さ
    れた偏光成分の光強度を検出する光強度検出手段を備え
    た検出光学系と、が相対移動又は相対回転可能に配置さ
    れた光学センサ部と、 該光学センサ部で検出された光強度の変化に基づいて前
    記スケールの移動量を演算する移動量演算手段と、 を備えた光学式エンコーダ。
  3. 【請求項３】前記光源に面発光レーザを用いた請求項１
    又は２に記載の光学式エンコーダ。
  4. 【請求項４】前記光源と前記スケールとの間に、所定偏
    光方向のレーザ光を通過させる偏光子を配置した請求項
    １乃至３のいずれか１項に記載の光学式エンコーダ。
  5. 【請求項５】前記光源と前記スケールとの間に、レーザ
    光を所定ビーム径に整形するアパーチャを配置した請求
    項１乃至４のいずれか１項に記載の光学式エンコーダ。
  6. 【請求項６】前記移動量演算手段は、光強度検出手段で
    検出された光強度の変化をスケールの異方性方位の分布
    に関連付けて、前記スケールの移動量を演算する請求項
    １乃至５のいずれか１項に記載の光学式エンコーダ。
  7. 【請求項７】前記移動量演算手段は、光強度検出手段で
    検出された光強度が周期的に変化する場合に、該光強度
    の変化の周期をスケールの異方性方位の分布の周期に関
    連付けて、前記スケールの移動量を演算する請求項１乃
    至６のいずれか１項に記載の光学式エンコーダ。
  8. 【請求項８】前記偏光分離手段は、入射光から所定偏光
    方向の直線偏光成分を通過させる偏光子である請求項１
    乃至７のいずれか１項に記載の光学式エンコーダ。
  9. 【請求項９】前記偏光分離手段は、入射光を偏光方向が
    異なる２つの偏光成分に分離し、 前記光強度検出手段は、該偏光分離手段により分離され
    た各偏光成分毎に光強度を検出し、 前記移動量演算手段は、光強度検出手段で検出された各
    偏光成分の光強度比から得られる偏光角度又は光強度差
    の変化をスケールの異方性方位の分布に関連付けて、前
    記スケールの移動量を演算する請求項１乃至５のいずれ
    か１項に記載の光学式エンコーダ。
  10. 【請求項１０】前記移動量演算手段は、光強度検出手段
    で検出された各偏光成分の光強度比から得られる偏光角
    度又は光強度差が周期的に変化する場合に、該偏光角度
    又は光強度比の変化の周期をスケールの異方性方位の分
    布の周期に関連付けて、前記スケールの移動量を演算す
    る請求項９に記載の光学式エンコーダ。
  11. 【請求項１１】前記偏光分離手段は、偏光ビームスプリ
    ッタ、偏光板、及び偏光フィルムのいずれか又はその組
    合せである請求項９又は１０に記載の光学式エンコー
    ダ。
  12. 【請求項１２】前記スケールに、複数のレーザ光による
    干渉光を照射する請求項１乃至１１のいずれか１項に記
    載の光学式エンコーダ。
  13. 【請求項１３】前記スケールに、回折光の干渉による多
    重干渉光を照射する請求項１乃至１１のいずれか１項に
    記載の光学式エンコーダ。
  14. 【請求項１４】前記スケールの異方性方位の分布が周期
    的である場合に、該分布の半周期の整数倍のピッチを有
    する干渉縞がスケール表面で形成されるように干渉光を
    照射する請求項１２又は１３に記載の光学式エンコー
    ダ。
  15. 【請求項１５】前記スケールに、ビーム内に偏光分布を
    有するレーザ光を照射する請求項１乃至１４のいずれか
    １項に記載の光学式エンコーダ。
  16. 【請求項１６】前記スケールに、ビーム内に偏光分布を
    有するレーザ光を所定偏光方向のレーザ光を通過させる
    偏光子を通して照射する請求項１５に記載の光学式エン
    コーダ。
  17. 【請求項１７】前記光学異方性部位が、前記スケールと
    前記検出光学系とが所定方向に移動又は回転される場合
    と該所定方向と逆の方向に移動又は回転される場合と
    で、検出される光強度の変化の態様が異なるように分布
    された請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の光学式
    エンコーダ。
  18. 【請求項１８】光学式エンコーダに使用されるエンコー
    ダ用スケールであって、入射されたレーザ光の偏光状態
    を各々異なる状態に変化させる複数の光学異方性部位が
    分布されたエンコーダ用スケール。
  19. 【請求項１９】光学式エンコーダに使用されるエンコー
    ダ用スケールであって、入射されたレーザ光の偏光方向
    を各々回転させる複数の光学異方性部位が分布されたエ
    ンコーダ用スケール。
  20. 【請求項２０】前記光学異方性部位は、異方性方位の分
    布が周期的となるように分布されている請求項１８又は
    １９に記載のエンコーダ用スケール。
  21. 【請求項２１】前記光学異方性部位は、波長板として機
    能する部位である請求項１８乃至２０のいずれか１項に
    記載のエンコーダ用スケール。
  22. 【請求項２２】前記スケールが透過型スケールの場合に
    は前記波長板を１／２波長板とし、前記スケールが反射
    型スケールの場合には前記波長板を１／４波長板とする
    請求項２１に記載のエンコーダ用スケール。
  23. 【請求項２３】前記光学異方性部位は、光照射により誘
    起された光誘起異方性を備えた部位である請求項１８乃
    至２２のいずれか１項に記載のエンコーダ用スケール。
  24. 【請求項２４】前記光誘起異方性は光誘起複屈折である
    請求項２３に記載のエンコーダ用スケール。
  25. 【請求項２５】前記光学異方性部位が、側鎖に光異性化
    する基を有する高分子化合物を含む記録材料、又は光異
    性化する分子を分散させた高分子化合物を含む記録材料
    に光照射により複屈折を誘起して形成された請求項１８
    乃至２４のいずれか１項に記載のエンコーダ用スケー
    ル。
  26. 【請求項２６】前記高分子化合物がアゾベンゼン骨格を
    有する請求項２５に記載のエンコーダ用スケール。
  27. 【請求項２７】前記高分子化合物がポリエステル群から
    選ばれた少なくとも１種のモノマー重合体である請求項
    ２５又は２６に記載のエンコーダ用スケール。
  28. 【請求項２８】前記光学異方性部位の分布が偏光ホログ
    ラム記録により形成された請求項１８乃至２７のいずれ
    か１項に記載のエンコーダ用スケール。
  29. 【請求項２９】前記光学異方性部位の分布が場所毎に光
    学異方性材料の厚さを変えて形成された請求項１８乃至
    ２２のいずれか１項に記載のエンコーダ用スケール。
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