JP3038860B2 - エンコーダ - Google Patents
エンコーダInfo
- Publication number
- JP3038860B2 JP3038860B2 JP2252289A JP25228990A JP3038860B2 JP 3038860 B2 JP3038860 B2 JP 3038860B2 JP 2252289 A JP2252289 A JP 2252289A JP 25228990 A JP25228990 A JP 25228990A JP 3038860 B2 JP3038860 B2 JP 3038860B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diffraction grating
- light
- moving
- receiving means
- diffracted
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Optical Transform (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はエンコーダーに関し、特に移動物体に取付け
た移動スケール面上の回折格子に可干渉性光束を入射さ
せ該回折格子からのドップラーシフトを受けた特定次数
の回折光を互いに干渉させて干渉縞を形成し、干渉縞の
明暗の縞を計数することによって回折格子の移動状態、
即ち移動物体の移動状態を測定するロータリーエンコー
ダーやリニアエンコーダー等のエンコーダーに関するも
のである。
た移動スケール面上の回折格子に可干渉性光束を入射さ
せ該回折格子からのドップラーシフトを受けた特定次数
の回折光を互いに干渉させて干渉縞を形成し、干渉縞の
明暗の縞を計数することによって回折格子の移動状態、
即ち移動物体の移動状態を測定するロータリーエンコー
ダーやリニアエンコーダー等のエンコーダーに関するも
のである。
（従来の技術） 近年NC工作機械や半導体焼付装置等の精密機械におい
ては１μｍ以下（サブミクロン）の単位で測定すること
のできる精密な測定器が要求されている。従来よりサブ
ミクロンの単位で測定することのできる測定器として
は、レーザー等の可干渉性光束を用い、移動物体からの
回折光より干渉縞を形成させ、該干渉縞を利用したロー
タリーエンコーダーやリニアエンコーダーが良く知られ
ている。
ては１μｍ以下（サブミクロン）の単位で測定すること
のできる精密な測定器が要求されている。従来よりサブ
ミクロンの単位で測定することのできる測定器として
は、レーザー等の可干渉性光束を用い、移動物体からの
回折光より干渉縞を形成させ、該干渉縞を利用したロー
タリーエンコーダーやリニアエンコーダーが良く知られ
ている。
第５図は従来の例えば特開昭63−311121号公報で提案
されているリニアエンコーダーの一例の構成図である。
同図においてレーザー１からの可干渉性光束をコリメー
ターレンズ２によって略平行光束とし、偏光ビームスプ
リッター９に入射させ直線偏光の透過光束と同じく直線
偏光の反射光束の２つの光束に分割している。このとき
レーザー１の出射光束の直線偏光方位が偏光ビームスプ
リッター９に対して45度となるようにレーザー１の取付
位置を調整している。これにより偏光ビームスプリッタ
ー９からの透過光束と反射光束の強度比が略1:1となる
ようにしている。
されているリニアエンコーダーの一例の構成図である。
同図においてレーザー１からの可干渉性光束をコリメー
ターレンズ２によって略平行光束とし、偏光ビームスプ
リッター９に入射させ直線偏光の透過光束と同じく直線
偏光の反射光束の２つの光束に分割している。このとき
レーザー１の出射光束の直線偏光方位が偏光ビームスプ
リッター９に対して45度となるようにレーザー１の取付
位置を調整している。これにより偏光ビームスプリッタ
ー９からの透過光束と反射光束の強度比が略1:1となる
ようにしている。
そして偏光ビームスプリッター９からの反射光束と透
過光束を1/4波長板51、52を介して円偏光とし、反射鏡1
01、102で反射させて回折格子30に入射させる際、対象
とする回折格子30からのｍ次回折光が回折格子30から略
垂直に反射するように入射させている。
過光束を1/4波長板51、52を介して円偏光とし、反射鏡1
01、102で反射させて回折格子30に入射させる際、対象
とする回折格子30からのｍ次回折光が回折格子30から略
垂直に反射するように入射させている。
即ち回折格子30の格子ピッチをＰ、可干渉性光束の波
長をλ、ｍを整数とし、可干渉性光束の回折格子30への
入射角度をθｍとしたとき θｍ≒sin-1（ｍλ/P） となるように入射させている。
長をλ、ｍを整数とし、可干渉性光束の回折格子30への
入射角度をθｍとしたとき θｍ≒sin-1（ｍλ/P） となるように入射させている。
回折格子30から略垂直に射出したｍ次回折光を所謂キ
ャッツアイ光学系より成る光学部材11に入射させてい
る。光学部材11の焦点面近傍には反射膜12が施されてい
るので、入射した光束は第６図に示すように反射膜12で
反射した後、元の光路を戻り光学部材11から射出し、再
度回折格子30に入射する。
ャッツアイ光学系より成る光学部材11に入射させてい
る。光学部材11の焦点面近傍には反射膜12が施されてい
るので、入射した光束は第６図に示すように反射膜12で
反射した後、元の光路を戻り光学部材11から射出し、再
度回折格子30に入射する。
そして回折格子30で再度回折されたｍ次の反射回折光
は元の光路を戻り、反射鏡101、102で反射し、1/4波長
板51、52を透過し偏光ビームスプリッター９に再入射す
る。
は元の光路を戻り、反射鏡101、102で反射し、1/4波長
板51、52を透過し偏光ビームスプリッター９に再入射す
る。
このとき再回折光は1/4波長板51、52を往復している
ので、偏光ビームスプリッター９で最初反射した光束は
再入射するときは偏光ビームスプリッター９に対して偏
光方位が90度異なっている為、透過するようになる。逆
に偏光ビームスプリッター９で最初透過した光束は再入
射したとき反射されるようになる。
ので、偏光ビームスプリッター９で最初反射した光束は
再入射するときは偏光ビームスプリッター９に対して偏
光方位が90度異なっている為、透過するようになる。逆
に偏光ビームスプリッター９で最初透過した光束は再入
射したとき反射されるようになる。
こうして偏光ビームスプリッター９で２つの回折光を
重なり合わせ1/4波長板53を介した後、円偏光とし、ビ
ームスプリッター６で２つの光束に分割し、各々偏光板
71、72を介した後、直線偏光とし受光素子81、82に各々
入射させている。
重なり合わせ1/4波長板53を介した後、円偏光とし、ビ
ームスプリッター６で２つの光束に分割し、各々偏光板
71、72を介した後、直線偏光とし受光素子81、82に各々
入射させている。
受光素子81、82で90度の位相差を持った２相の周期信
号として検出された信号はパルス出力回路15にて検出分
解能を高める為に内挿処理される。そして各出力信号の
波形のゼロクロス点を検出することで分割パルスを得
て、これを回折格子30の変位に応じた検出パルスとして
出力している。即ちパルス出力回路15からは入射光束に
対する回折格子30の相対変化量（移動量）に応じた数の
検出パルスを出力している。同図のリニアエンコーダは
該検出パルスを用いて移動物体の移動速度、移動方向等
の移動状態を検出している。
号として検出された信号はパルス出力回路15にて検出分
解能を高める為に内挿処理される。そして各出力信号の
波形のゼロクロス点を検出することで分割パルスを得
て、これを回折格子30の変位に応じた検出パルスとして
出力している。即ちパルス出力回路15からは入射光束に
対する回折格子30の相対変化量（移動量）に応じた数の
検出パルスを出力している。同図のリニアエンコーダは
該検出パルスを用いて移動物体の移動速度、移動方向等
の移動状態を検出している。
（発明が解決しようとする問題点） 第５図に示すエンコーダではレーザ１として半導体レ
ーザを用いた場合には、例えば温度変化等によりレーザ
光に波長変動が生じてくる。そしてこれに伴って回折格
子30からの回折角が変化し、集光系20への入射光束が本
来の光路から外れてくる。同図ではこのときの波長変調
に伴う本来の光路からずれた入射光束を入射時と同一方
向の光路に戻す為に第６図に示すようなキャッツアイ光
学系を用いている。
ーザを用いた場合には、例えば温度変化等によりレーザ
光に波長変動が生じてくる。そしてこれに伴って回折格
子30からの回折角が変化し、集光系20への入射光束が本
来の光路から外れてくる。同図ではこのときの波長変調
に伴う本来の光路からずれた入射光束を入射時と同一方
向の光路に戻す為に第６図に示すようなキャッツアイ光
学系を用いている。
尚このときの波長依存性の回避はキャッツアイ光学系
の代わりにコーナーキューブを用いても同様の効果が得
られる。
の代わりにコーナーキューブを用いても同様の効果が得
られる。
しかしながら一般にキャッツアイ光学系やコーナーキ
ューブを装置の一部に設けると前述した効果は得られる
が装置全体が複雑化してくる傾向がある。
ューブを装置の一部に設けると前述した効果は得られる
が装置全体が複雑化してくる傾向がある。
本発明は第５図のエンコーダを改良し、キャッツアイ
光学系やコーナーキューブを用いずに簡素な構成により
レーザ光の波長依存性がなく安定した高精度な移動状態
の検出が可能なエンコーダの提供を目的とする。
光学系やコーナーキューブを用いずに簡素な構成により
レーザ光の波長依存性がなく安定した高精度な移動状態
の検出が可能なエンコーダの提供を目的とする。
（問題点を解決する為の手段） 本発明のエンコーダは、可干渉性の光束を第１回折格
子を介して所定次数の２つの回折光に分割し、該２つの
回折光をそれぞれ1/4波長板を経由させ且つ各々移動物
体に連結した移動スケール面上に設けた透過型回折格子
の２つの領域に入射させ、該移動スケール面上の回折格
子から第２回折格子上の同じ位置へ向けて発生する特定
次数の２つの回折光を該第２回折格子を介して重ね合わ
せた後互いに位相差を有する明暗信号を出力させるため
の複数光束を形成してそれぞれ受光手段に導光し、該受
光手段から得られる出力信号を利用して該移動物体の移
動状態を検出するようにしたことを特徴としている。
子を介して所定次数の２つの回折光に分割し、該２つの
回折光をそれぞれ1/4波長板を経由させ且つ各々移動物
体に連結した移動スケール面上に設けた透過型回折格子
の２つの領域に入射させ、該移動スケール面上の回折格
子から第２回折格子上の同じ位置へ向けて発生する特定
次数の２つの回折光を該第２回折格子を介して重ね合わ
せた後互いに位相差を有する明暗信号を出力させるため
の複数光束を形成してそれぞれ受光手段に導光し、該受
光手段から得られる出力信号を利用して該移動物体の移
動状態を検出するようにしたことを特徴としている。
この他本発明では、可干渉性の光束を偏光ビームスプ
リッターを経た後1/4波長板を経由させ、該光束を第１
回折格子を介して所定次数の２つの回折光に分割し、該
２つの回折光を各々移動物体に連結した移動スケール面
上の反射型回折格子の２つの領域に入射させ、該移動ス
ケール面上の回折格子から元の光路に向けて発生する特
定次数の２つの回折光を該第１回折格子を介して重ね合
わせた後、前記1/4波長板と前記偏光ビームスプリッタ
ーとを介して受光手段に導光し、該受光手段から得られ
る出力信号を利用して該移動物体の移動状態を検出する
ようにしたことを特徴としている。
リッターを経た後1/4波長板を経由させ、該光束を第１
回折格子を介して所定次数の２つの回折光に分割し、該
２つの回折光を各々移動物体に連結した移動スケール面
上の反射型回折格子の２つの領域に入射させ、該移動ス
ケール面上の回折格子から元の光路に向けて発生する特
定次数の２つの回折光を該第１回折格子を介して重ね合
わせた後、前記1/4波長板と前記偏光ビームスプリッタ
ーとを介して受光手段に導光し、該受光手段から得られ
る出力信号を利用して該移動物体の移動状態を検出する
ようにしたことを特徴としている。
（実施例） 第１図（Ａ）、（Ｂ）は本発明のリニアエンコーダを
説明する為の例としての要部斜視図と要部断面図であ
る。
説明する為の例としての要部斜視図と要部断面図であ
る。
図中１はレーザ光源で半導体レーザから成り、波長λ
（＝780nm）のレーザ光を放射している。２はコリメー
ターレンズでありレーザ光源１からのレーザ光束を平行
光束としている。
（＝780nm）のレーザ光を放射している。２はコリメー
ターレンズでありレーザ光源１からのレーザ光束を平行
光束としている。
101、103は各々第１、第２回折格子であり格子ピッチ
2dの透過型の回折格子より成り、同一の温度膨張係数を
有する基板面上に設けられている。
2dの透過型の回折格子より成り、同一の温度膨張係数を
有する基板面上に設けられている。
これにより温度変化に伴う検出誤差を防止している。
３は移動物体（不図示）に連結された透明の移動スケ
ールであり、透過型の格子ピッチｄの回折格子102が設
けられている。又移動スケール３は第１、第２回折格子
101、103に挟まれており矢印で示すように格子配列方向
に速度ｖで移動している。
ールであり、透過型の格子ピッチｄの回折格子102が設
けられている。又移動スケール３は第１、第２回折格子
101、103に挟まれており矢印で示すように格子配列方向
に速度ｖで移動している。
８は受光手段である。
第１図（Ａ），（Ｂ）の例ではレーザ光源１から放射
されたレーザ光はコリメーターレンズ２で平行光束とさ
れ第１回折格子101に垂直入射する。このとき第１回折
格子101からは所定次数（本例では±１次であるが２次
以上であっても良い。）の２つの回折光1a1、1b1が回折
角θｏ、即ち θｏ＝sin-1（λ/2d） ・・・（１） で射出してくる。
されたレーザ光はコリメーターレンズ２で平行光束とさ
れ第１回折格子101に垂直入射する。このとき第１回折
格子101からは所定次数（本例では±１次であるが２次
以上であっても良い。）の２つの回折光1a1、1b1が回折
角θｏ、即ち θｏ＝sin-1（λ/2d） ・・・（１） で射出してくる。
第１回折格子101で回折角θｏで回折された２つの回
折光1a1、1b1は各々移動スケール３面上の回折格子の２
ヶ所102a、102bに角度θｏで入射する。
折光1a1、1b1は各々移動スケール３面上の回折格子の２
ヶ所102a、102bに角度θｏで入射する。
そして各々の回折格子102a、102b部で各々の中心方向
に移動スケール３の移動速度Ｖに応じてドップラーシフ
トを受けた２つの特定次数（本例では±１次）の回折光
1a2、1b2を透過型の第２回折格子103に各々入射角θｏ
で入射させ、回折させ重ね合わせた後受光手段８に入射
させている。
に移動スケール３の移動速度Ｖに応じてドップラーシフ
トを受けた２つの特定次数（本例では±１次）の回折光
1a2、1b2を透過型の第２回折格子103に各々入射角θｏ
で入射させ、回折させ重ね合わせた後受光手段８に入射
させている。
受光手段８では移動スケール３の移動状態に対応した
出力信号を得ている。
出力信号を得ている。
本例では移動スケール３が速度Ｖで移動しており、こ
の移動スケール３面上の回折格子102a、102b部に異った
方向から入射角θｏで２つの回折光1a1、1b1を入射させ
ている。
の移動スケール３面上の回折格子102a、102b部に異った
方向から入射角θｏで２つの回折光1a1、1b1を入射させ
ている。
このとき回折格子102a、102b部からの回折光の周波数
は、移動速度Ｖに比例して各々＋Δｆ、−Δｆのドップ
ラーシフトを受ける。ここで、レーザー光の波長をλと
すれば周波数変化Δｆは入射角をθとすると次の（２）
式で表わすことができる。
は、移動速度Ｖに比例して各々＋Δｆ、−Δｆのドップ
ラーシフトを受ける。ここで、レーザー光の波長をλと
すれば周波数変化Δｆは入射角をθとすると次の（２）
式で表わすことができる。
Δｆ＝Ｖ・sin（θ）／λ ・・・（２） ＋Δｆ、−Δｆのドップラーシフトを受けた２つの回
折光は、互いに干渉しあって受光手段の受光面での明暗
の変化をもたらし、その周波数Ｆは次の（３）式で与え
られる。
折光は、互いに干渉しあって受光手段の受光面での明暗
の変化をもたらし、その周波数Ｆは次の（３）式で与え
られる。
Ｆ＝２・Δｆ＝２・Ｖ・sin（θ）／λ ・・・・・・（３） （３）式から、受光手段の周波数Ｆ（以下「ドップラ
ー周波数」と呼ぶ）を測定すれば移動スケール３の移動
速度Ｖが求められる。
ー周波数」と呼ぶ）を測定すれば移動スケール３の移動
速度Ｖが求められる。
本例では移動スケール３の回折格子102a、102b部に各
々異った方向から入射角θｏで入射させているので
（１）、（３）式より Ｆ＝２・Ｖ・sinθo/λ＝V/d ・・・・・（４） となる。即ちレーザ光の波長λに依存しなく回折格子の
格子ピッチｄに反比例し、移動スケール３の速度Ｖに比
例したドップラー周波数Ｆを検出することができる。
々異った方向から入射角θｏで入射させているので
（１）、（３）式より Ｆ＝２・Ｖ・sinθo/λ＝V/d ・・・・・（４） となる。即ちレーザ光の波長λに依存しなく回折格子の
格子ピッチｄに反比例し、移動スケール３の速度Ｖに比
例したドップラー周波数Ｆを検出することができる。
このとき移動スケール３が回折格子102の一格子ピッ
チｄだけ矢印の如く格子配列方向に変位すると受光手段
８からは４個の明暗信号（正弦波信号）が得られる。即
ち移動スケール３のd/4の変位量に対し受光手段８から
１パルスの信号が検出される。
チｄだけ矢印の如く格子配列方向に変位すると受光手段
８からは４個の明暗信号（正弦波信号）が得られる。即
ち移動スケール３のd/4の変位量に対し受光手段８から
１パルスの信号が検出される。
本例ではこのときの受光手段８からの出力信号を用い
て移動スケール３、即ち移動物体の移動状態を検出して
いる。
て移動スケール３、即ち移動物体の移動状態を検出して
いる。
又本例ではレーザ光源１から放射されるレーザ光の波
長λが変化して（１）式の回折角θｏが変化してもsin
θo/λが一定となるようにしている。即ち移動スケール
３から発生するドップラーシフトを受けた中心方向への
±１次回折光の第２回折格子103への入射位置が不変で
ある為、常に安定した信号が得られるという特長があ
る。
長λが変化して（１）式の回折角θｏが変化してもsin
θo/λが一定となるようにしている。即ち移動スケール
３から発生するドップラーシフトを受けた中心方向への
±１次回折光の第２回折格子103への入射位置が不変で
ある為、常に安定した信号が得られるという特長があ
る。
第２図は本発明をリニアエンコーダーに適用したとき
の第１実施例の要部断面図である。
の第１実施例の要部断面図である。
本実施例では第１図の例に比べてλ/4板51、52、ビー
ムスプリッター17、偏光方位を互いに45度傾けて配置し
た２つの偏光板71、72、そして２つの受光手段81、82を
設けた点が異っている。そしてこれらの各要素を設ける
ことにより受光手段81、82から得られる出力信号に90度
の位相差を付与して移動スケール３の移動方向も判別出
来るようにしている。
ムスプリッター17、偏光方位を互いに45度傾けて配置し
た２つの偏光板71、72、そして２つの受光手段81、82を
設けた点が異っている。そしてこれらの各要素を設ける
ことにより受光手段81、82から得られる出力信号に90度
の位相差を付与して移動スケール３の移動方向も判別出
来るようにしている。
この他の構成は第１図と同様である。
本実施例ではレーザ光源１から放射されたレーザ光を
コリメーターレンズ２で平行光束とし、第１回折格子10
1に垂直入射させ、該第１回折格子101で所定次数（±１
次）の２つの回折光1a1、1b1に分離している。そして２
つの回折光1a1、1b1を各々λ/4板51、52で円偏光とし移
動スケール３面上の回折格子102a、102b部で回折させ、
該回折格子102a、102b部からの特定次数（±１次）の２
つの回折光を第２回折格子103に入射させ重ね合わせて
いる。そして第２回折格子103からの回折光をビームス
プリッター17で反射光束と透過光束の２つの光束に分離
し、各々偏光板71、72を介して位相が互いに90度ずれた
正弦波信号として受光手段81、82で検出している。本実
施例ではこの２つの受光手段81、82からの出力信号を用
いて移動スケール３の移動速度と共に移動方向も同時に
検出している。
コリメーターレンズ２で平行光束とし、第１回折格子10
1に垂直入射させ、該第１回折格子101で所定次数（±１
次）の２つの回折光1a1、1b1に分離している。そして２
つの回折光1a1、1b1を各々λ/4板51、52で円偏光とし移
動スケール３面上の回折格子102a、102b部で回折させ、
該回折格子102a、102b部からの特定次数（±１次）の２
つの回折光を第２回折格子103に入射させ重ね合わせて
いる。そして第２回折格子103からの回折光をビームス
プリッター17で反射光束と透過光束の２つの光束に分離
し、各々偏光板71、72を介して位相が互いに90度ずれた
正弦波信号として受光手段81、82で検出している。本実
施例ではこの２つの受光手段81、82からの出力信号を用
いて移動スケール３の移動速度と共に移動方向も同時に
検出している。
第３図（Ａ）、（Ｂ）は本発明をリニアエンコーダに
適用したときの第２実施例の要部斜視図と要部断面図で
ある。
適用したときの第２実施例の要部斜視図と要部断面図で
ある。
本実施例では第１図の例に比べて移動スケール３面上
に設ける回折格子102を反射型とし、1/4波長板５と偏光
ビームスプリッター17を設けている点が異なり、その他
の構成は略同じである。
に設ける回折格子102を反射型とし、1/4波長板５と偏光
ビームスプリッター17を設けている点が異なり、その他
の構成は略同じである。
本実施例ではレーザ光源１から放射されたレーザ光を
コリメーターレンズ２で平行光束とし偏光方位を合わせ
た偏光ビームスプリッター17を通過させ偏光方位を45度
傾けた1/4波長板５で円偏光とし透過型の第１回折格子1
01に垂直入射させている。第１回折格子101で回折され
た所定次数の２つの回折光1a、1bは（１）式で示す回折
角θｏで出射し、移動スケール３面上に設けた反射型の
回折格子102a、102b部に入射し、ドップラーシフトを受
けて反射し、元の光路を戻り、第１回折格子101に再入
射し重ね合わせている。
コリメーターレンズ２で平行光束とし偏光方位を合わせ
た偏光ビームスプリッター17を通過させ偏光方位を45度
傾けた1/4波長板５で円偏光とし透過型の第１回折格子1
01に垂直入射させている。第１回折格子101で回折され
た所定次数の２つの回折光1a、1bは（１）式で示す回折
角θｏで出射し、移動スケール３面上に設けた反射型の
回折格子102a、102b部に入射し、ドップラーシフトを受
けて反射し、元の光路を戻り、第１回折格子101に再入
射し重ね合わせている。
そして重ね合わせた２つの回折光を1/4波長板５を介
して、入射時とは偏光方向が垂直な直線偏光として通過
させ偏光ビームスプリッター17で反射させた後，受光手
段８に入射させている。そして受光手段８で移動スケー
ル３の移動状態に応じたパルス信号を得ている。
して、入射時とは偏光方向が垂直な直線偏光として通過
させ偏光ビームスプリッター17で反射させた後，受光手
段８に入射させている。そして受光手段８で移動スケー
ル３の移動状態に応じたパルス信号を得ている。
本実施例では移動スケール３に反射型の回折格子を設
けて各要素を同一側に配置し、移動スケール３を独立に
配置することを可能とし、装置全体の組立を容易にして
いる。
けて各要素を同一側に配置し、移動スケール３を独立に
配置することを可能とし、装置全体の組立を容易にして
いる。
以上の各実施例は本発明をリニアエンコーダに適用し
た場合を示したが、本発明はロータリーエンコーダにも
同様に適用することができる。この場合、リニアスケー
ルの代わりに回転スケールを用いれば良い。
た場合を示したが、本発明はロータリーエンコーダにも
同様に適用することができる。この場合、リニアスケー
ルの代わりに回転スケールを用いれば良い。
又各実施例においては回折格子から発生する回折光と
して±１次回折光を利用しているが±ｎ次回折光（ｎは
自然数）でも良く、又次数の異なる２つの回折光、例え
ば０次光とｎ次回折光を用いても良い。
して±１次回折光を利用しているが±ｎ次回折光（ｎは
自然数）でも良く、又次数の異なる２つの回折光、例え
ば０次光とｎ次回折光を用いても良い。
第４図は本発明のエンコーダの駆動システムのシステ
ム構成図である。
ム構成図である。
同図においてはモータやアクチュエータ、内燃機関等
の駆動源を有する駆動手段110の駆動出力部、あるいは
駆動される物体の移動部にはエンコーダ111が接続さ
れ、回転量や回転速度あるいは移動量や移動速度等の駆
動状態を検出する。このエンコーダ111の検出出力は制
御手段112にフィードバックされ、制御手段112において
は設定手段113で設定された状態となるように駆動手段1
10に駆動信号を伝達する。このようなフィードバック系
を構成することによって外乱の影響を受けずに設定手段
113で設定された駆動状態を保つことができる。このよ
うな駆動システムは、例えば工作機械、製造機械、計測
機器、記録機器、更にはこれらに限らず駆動手段を有す
る一般の装置に広く適用することができる。
の駆動源を有する駆動手段110の駆動出力部、あるいは
駆動される物体の移動部にはエンコーダ111が接続さ
れ、回転量や回転速度あるいは移動量や移動速度等の駆
動状態を検出する。このエンコーダ111の検出出力は制
御手段112にフィードバックされ、制御手段112において
は設定手段113で設定された状態となるように駆動手段1
10に駆動信号を伝達する。このようなフィードバック系
を構成することによって外乱の影響を受けずに設定手段
113で設定された駆動状態を保つことができる。このよ
うな駆動システムは、例えば工作機械、製造機械、計測
機器、記録機器、更にはこれらに限らず駆動手段を有す
る一般の装置に広く適用することができる。
（発明の効果） 本発明によれば前述の如く各要素を設定することによ
り移動物体の移動状態をレーザ光源から放射されるレー
ザ光の波長が変化しても、キャッツアイ光学系を使用せ
ず、波長依存性の無い状態で安定して高精度に検出する
ことができるエンコーダを達成することができる。
り移動物体の移動状態をレーザ光源から放射されるレー
ザ光の波長が変化しても、キャッツアイ光学系を使用せ
ず、波長依存性の無い状態で安定して高精度に検出する
ことができるエンコーダを達成することができる。
第１図（Ａ）、（Ｂ）は本発明の実施例を説明する為の
例としての要部斜視図と要部断面図、第２図は本発明の
第１実施例の要部断面図、第３図（Ａ）、（Ｂ）は本発
明の第２実施例の要部斜視図と要部断面図、第４図は本
発明の駆動システムのシステム構成図、第５図は従来の
エンコーダの要部概略図、第６図は第５図の一部分の説
明図である。 図中１はレーザ光源、２はコリメーターレンズ、３は移
動スケール、５、51、52は1/4波長板、６はビームスプ
リッター、７、71、72は偏光板、８、81、82は受光手
段、９は偏光ビームスプリッター、101、102、12はミラ
ー、101は第１回折格子、103は第２回折格子、102a、10
2bは回折格子、である。
例としての要部斜視図と要部断面図、第２図は本発明の
第１実施例の要部断面図、第３図（Ａ）、（Ｂ）は本発
明の第２実施例の要部斜視図と要部断面図、第４図は本
発明の駆動システムのシステム構成図、第５図は従来の
エンコーダの要部概略図、第６図は第５図の一部分の説
明図である。 図中１はレーザ光源、２はコリメーターレンズ、３は移
動スケール、５、51、52は1/4波長板、６はビームスプ
リッター、７、71、72は偏光板、８、81、82は受光手
段、９は偏光ビームスプリッター、101、102、12はミラ
ー、101は第１回折格子、103は第２回折格子、102a、10
2bは回折格子、である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石田 泰彦 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−276020（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−231217（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01D 5/38
Claims (3)
- 【請求項１】可干渉性の光束を第１回折格子を介して所
定次数の２つの回折光に分割し、該２つの回折光をそれ
ぞれ1/4波長板を経由させ且つ各々移動物体に連結した
移動スケール面上に設けた透過型回折格子の２つの領域
に入射させ、該移動スケール面上の回折格子から第２回
折格子上の同じ位置へ向けて発生する特定次数の２つの
回折光を該第２回折格子を介して重ね合わせた後互いに
位相差を有する明暗信号を出力させるための複数光束を
形成してそれぞれ受光手段に導光し、該受光手段から得
られる出力信号を利用して該移動物体の移動状態を検出
するようにしたことを特徴とするエンコーダ。 - 【請求項２】可干渉性の光束を偏光ビームスプリッター
を経た後1/4波長板を経由させ、該光束を第１回折格子
を介して所定次数の２つの回折光に分割し、該２つの回
折光を各々移動物体に連結した移動スケール面上の反射
型回折格子の２つの領域に入射させ、該移動スケール面
上の回折格子から元の光路に向けて発生する特定次数の
２つの回折光を該第１回折格子を介して重ね合わせた
後、前記1/4波長板と前記偏光ビームスプリッターとを
介して受光手段に導光し、該受光手段から得られる出力
信号を利用して該移動物体の移動状態を検出するように
したことを特徴とするエンコーダ。 - 【請求項３】前記第１回折格子と第２回折格子の格子ピ
ッチは同一で、かつ同一の温度膨張係数を有する基板面
上に各々設けられていることを特徴とする請求項１記載
のエンコーダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2252289A JP3038860B2 (ja) | 1990-09-21 | 1990-09-21 | エンコーダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2252289A JP3038860B2 (ja) | 1990-09-21 | 1990-09-21 | エンコーダ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04130220A JPH04130220A (ja) | 1992-05-01 |
| JP3038860B2 true JP3038860B2 (ja) | 2000-05-08 |
Family
ID=17235187
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2252289A Expired - Fee Related JP3038860B2 (ja) | 1990-09-21 | 1990-09-21 | エンコーダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3038860B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3210111B2 (ja) * | 1992-12-24 | 2001-09-17 | キヤノン株式会社 | 変位検出装置 |
| JP3144143B2 (ja) * | 1993-04-13 | 2001-03-12 | ソニー・プレシジョン・テクノロジー株式会社 | 光学式変位測定装置 |
| JPH08240443A (ja) * | 1995-03-03 | 1996-09-17 | Canon Inc | 変位情報検出装置及びこれを用いたドライブ制御装置 |
| DE102011081879A1 (de) * | 2010-11-03 | 2012-05-03 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Optische Winkelmesseinrichtung |
| RU2554596C1 (ru) * | 2013-12-16 | 2015-06-27 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" | Баллистический гравиметр |
| JP6918647B2 (ja) | 2017-08-30 | 2021-08-11 | キヤノン株式会社 | 力センサ、トルクセンサ、力覚センサ、指先力センサ、およびその製造方法 |
-
1990
- 1990-09-21 JP JP2252289A patent/JP3038860B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04130220A (ja) | 1992-05-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4979826A (en) | Displacement measuring apparatus | |
| JP2586120B2 (ja) | エンコーダー | |
| US7375820B2 (en) | Interference measuring apparatus for detecting a plurality of stable phase difference signals | |
| US5000572A (en) | Distance measuring system | |
| JP3158878B2 (ja) | 光学式エンコーダ | |
| US5327218A (en) | Method and apparatus for measuring displacement by using a diffracted inverted image projected on a diffraction grating | |
| JPH056853B2 (ja) | ||
| EP0397202B1 (en) | Encoder | |
| JP3066923B2 (ja) | エンコーダ及びこれを有するシステム | |
| US5000542A (en) | Optical type encoder | |
| JP3005131B2 (ja) | 変位検出装置 | |
| JP3038860B2 (ja) | エンコーダ | |
| JP2683117B2 (ja) | エンコーダー | |
| US6570660B2 (en) | Measuring instrument | |
| JPS63277926A (ja) | 測長装置 | |
| US5067813A (en) | Optical apparatus for measuring displacement of an object | |
| JPH046884B2 (ja) | ||
| JP4798911B2 (ja) | 回折干渉式リニアスケール | |
| EP0486050B1 (en) | Method and apparatus for measuring displacement | |
| JPH05126603A (ja) | 格子干渉測定装置 | |
| GB2241780A (en) | Measuring distance | |
| JPH07117426B2 (ja) | 光学式エンコーダー | |
| JPH02298804A (ja) | 干渉計測装置 | |
| JP2675317B2 (ja) | 移動量測定方法及び移動量測定装置 | |
| JPH0427870A (ja) | エンコーダ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080303 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090303 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100303 Year of fee payment: 10 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |