JP3247791B2 - エンコーダ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、精密測定装置，複写機
のドラム回転制御，スキャナ，インクジェットプリンタ
等に利用されるエンコーダ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４９は西独特許公開明細書第２，３１
６，２４８号に開示されているエンコーダ装置の構成図
である。図４９を参照すると、このエンコーダ装置は、
光源１０１と、光源１０１からの光をコリメ−トするレ
ンズ１０２と、レンズ１０２からのコリメ−ト光が入射
する２つの回折格子１０３，１０４と、集光レンズ１０
５と、受光素子１０６，１０７，１０７’とから構成さ
れている。

【０００３】ここで、２つの回折格子１０３，１０４
は、一方の回折格子１０３が固定で、他方の回折格子１
０４が矢印Ｒの方向に移動可能となっている（なお、以
後、回折格子１０３，回折格子１０４を、それぞれ固定
用回折格子，移動用回折格子と称す。)。また、このエ
ンコ−ダ装置では、回折格子１０３のピッチΛ₁と回折
格子１０４のピッチΛ₂とが互いに同じもの（Λ₁＝
Λ₂）となっている。

【０００４】このような構成のエンコーダ装置では、光
源１０１からの光をレンズ１０２によりコリメ−トし、
コリメ−ト光として先ず、固定用回折格子１０３に、次
いで、移動用回折格子１０４に入射させる。コリメ−ト
光が固定用回折格子１０３，移動用回折格子１０４に入
射することにより、固定用回折格子１０３と移動用回折
格子１０４とでは、それぞれ少なくとも±１次の回折光
が発生する。また、各回折格子１０３，１０４のピッチ
Λ₁，Λ₂がコリメ−ト光の波長よりも十分に大きいもの
であれば、さらに高次の回折光も発生する。

【０００５】図５０は各回折格子１０３，１０４から発
生する回折光を説明するための図である。図５０におい
て、±１次の回折光を例にとると、固定用回折格子１０
３で発生する＋１次光であって移動用回折格子１０４の
０次光（すなわち透過光）Ａは、レンズ１０５により集
光されて受光素子１０７に入射する。また、固定用回折
格子１０３で発生する０次光（すなわち透過光）であっ
て移動用回折格子１０４の＋１次光Ｂも、レンズ１０５
により集光されて受光素子１０７に入射する。この際、
移動用回折格子１０４が矢印Ｒの方向に移動するに伴な
い、移動用回折格子１０４で発生する０次光（透過光）
の位相は変化しないが、０次以外の回折光の位相が変化
する。すなわち、光Ａの位相は変化しないが、光Ｂの位
相が変化し、受光素子１０７上において、光Ａと光Ｂと
の干渉光の位相が変化する。

【０００６】ところで、このエンコ−ダ装置では、２つ
の回折格子１０３，１０４のピッチΛ₁，Λ₂が同じであ
ることにより、各次数の回折光の回折角は同じであり、
従って、上記光Ａと光Ｂとは移動用回折格子１０４を出
射した直後は完全に平行である。光Ａと光Ｂとを完全に
平行な状態のまま受光素子１０７に入射させて干渉させ
る場合には、干渉縞間隔が大き過ぎ、所定の大きさの受
光面をもつ受光素子１０７上に、移動用回折格子１０４
の移動量を検知するのに必要な干渉縞が現われない。

【０００７】このため、このエンコ−ダ装置では、集光
レンズ１０５を設け、移動用回折格子１０４を出射した
直後に平行となっている光Ａと光Ｂを集光レンズ１０５
により集光させて（非平行化して）、受光素子１０７に
入射させることで、受光素子１０７上に形成される光Ａ
と光Ｂとの干渉光の干渉縞の間隔を狭めている。これに
より、受光素子１０７として、その受光面の大きさが干
渉縞の間隔よりも小さいものを用いて、移動用回折格子
１０４の移動量を検知することができる。すなわち、移
動用回折格子１０４の移動に伴ない、受光素子１０７上
で干渉縞が移動すると、受光素子１０７で受光する光量
が正弦波状に変化するので、これに基づく受光素子１０
７からの出力により移動用回折格子１０４の移動量を検
知することができる。具体的には、移動用回折格子１０
４が１ピッチ移動すると、受光素子１０７からの出力
は、正弦波状に１周期変化し、この出力変化から移動用
回折格子１０４の移動量を検知できる。

【０００８】なお、上述の例では、＋１次光と０次光と
の組合せを用いたが、−１次光と０次光との組合せ（固
定用回折格子１０３で発生する−１次光であって移動用
回折格子１０４の０次光（透過光）Ｄと、固定用回折格
子１０３で発生する０次光（透過光）であって移動用回
折格子１０４の−１次光Ｃ）を用いる場合にも、上述し
たと同様にして受光素子１０７’において移動用回折格
子１０４の移動量を検知することができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】この種のエンコーダ装
置に用いられる光源１０１としては、受光素子１０７の
ノイズや外光の入射などの影響を受けにくくするため、
出力の大きいものほど良いが、装置の小型化の要請上、
大型サイズのものを用いることはできない。このような
要求を満たす光源としては、半導体レ−ザ（ＬＤ）が適
している。

【００１０】しかしながら、半導体レ−ザは、波長の温
度依存性が高く、温度変化により波長が変化するという
問題があり、上述した従来のエンコ−ダ装置の光源１０
１に半導体レ−ザを用いると、その波長変化によって、
回折光の光路が変化し、受光素子１０７において移動用
回折格子１０４の移動量を検知することができなくなる
場合があった。すなわち、上述したエンコ−ダ装置にお
いて、２つの回折格子１０３，１０４で生じる同次数の
回折光（例えば＋１次光）を用いる場合、図５１に示す
ように、光源１０１からの光の波長が変化すると、２つ
の回折光Ａ，Ｂは、回折角が変化するので、Ａ’，Ｂ’
のように光路が変化する。この結果、回折光Ａ’，Ｂ’
は受光素子１０７から外れて、受光素子７からの出力が
変化したり、さらには、集光レンズ１０５にさえ入射し
なくなる場合がある。また、波長変化の影響を少なくす
るため、回折角を小さくすることも考えられるが、この
場合には、回折格子１０３，１０４のピッチΛ₁，Λ₂を
大きくする必要があり、エンコ−ダ装置の感度が低下す
るという問題が生ずる。

【００１１】本発明は、２つの回折格子のうちの少なく
とも１つが移動可能な構成において、光の波長が変化す
る場合にも、感度を低下させることなく波長変化の影響
を低減することができ、回折格子の移動に関する情報を
精度良く測定することの可能なエンコーダ装置を提供す
ることを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するために、請求項１乃至請求項３記載の発明は、２
回回折光と２回透過光とに基づいて回折格子の移動に関
する情報を検出するようになっている。これにより、光
源からの光の波長が変化する場合にも、感度を低下させ
ることなく波長変化の影響を低減することができ、回折
格子の移動に関する情報を精度良く測定することができ
る。また、請求項１乃至請求項３記載の発明は、偏光の
回転を利用して回折格子の移動に関する情報を検出する
ようになっている。これにより、完全な正弦波状信号を
得ることができ、高精度の測定を行なうことができる。

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【００２６】

【００２７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明に係るエンコーダ装置の第１の実施
例の構成図である。図１を参照すると、このエンコーダ
装置は、光源１と、光源１からの光をコリメ−トするレ
ンズ２と、レンズ２からのコリメ−ト光が入射する２つ
の回折格子３，４と、移動情報検出手段９０とを有して
いる。

【００２８】ここで、光源１には、半導体レ−ザやＬＥ
Ｄ等が用いられる。また、２つの回折格子３，４は図４
９に示した従来のエンコーダ装置の回折格子１０３，１
０４と同様に、ピッチΛ₁，Λ₂が同じであり、かつ格子
面が互いに平行であって、例えば、第１番目の回折格子
３が固定（固定用回折格子），第２番目の回折格子４が
矢印Ｒの方向に移動可能（移動用回折格子）となってい
る。

【００２９】しかしながら、この第１の実施例のエンコ
ーダ装置では、図２に示すように、固定用回折格子３で
発生する回折光であって移動用回折格子４においても回
折する光（２回回折光）Ｊと、固定用回折格子３の透過
光であって移動用回折格子においても透過する光（２回
透過光）Ｋとを、移動用回折格子４の移動量等の測定の
ために用いるようになっている。すなわち、移動情報検
出手段は、前記第１番目の回折格子からの回折光であっ
て前記第２番目の回折格子においても回折する光（２回
回折光）と、前記第１番目の回折格子からの透過光であ
って前記第２番目の回折格子においても透過する光（２
回透過光）とに基づいて回折格子の移動に関する情報を
検出するようになっている。なお、図１の例では、移動
情報検出手段９０は、集光レンズ５と、１つの受光素子
７とを有している。

【００３０】次に、このような構成のエンコ−ダ装置の
動作原理を説明する。固定用回折格子３での入射角，回
折角，ピッチ，回折次数をそれぞれθ₁，θ₂，Λ₁，ｎ
とし、また、移動用回折格子４での回折角，ピッチ，回
折次数をそれぞれθ₃，Λ₂，ｍとし、光源１の波長をλ
とすると、固定用回折格子３，移動用回折格子４での回
折条件は、それぞれ次式によって与えられる。

【００３１】

【数１】ｓｉｎθ₁＋ｓｉｎθ₂＝ｎλ／Λ₁ ｓｉｎθ₂＋ｓｉｎθ₃＝ｍλ／Λ₂

【００３２】上式において、θ₂を消去すると、次式が
得られる。

【００３３】

【数２】 ｓｉｎθ₁−ｓｉｎθ₃＝λ（ｎ／Λ₁−ｍ／Λ₂）

【００３４】数２から、回折角θ₃は、波長λが変化す
るときに、（ｎ／Λ₁−ｍ／Λ₂）の大きさに比例して変
化することがわかる。すなわち、（ｎ／Λ₁−ｍ／Λ₂）
が波長変化に対しての回折角θ₃の変化の度合いを示す
ものとなる。従って、波長λが変化しても、回折角θ₃
を安定なものにするためには、回折次数ｎ，ｍとピッチ
Λ₁，Λ₂とが次式を満たせば良い。

【００３５】

【数３】ｎ／Λ₁−ｍ／Λ₂＝０

【００３６】ここで、ピッチΛ₁とΛ₂とが同じであれ
ば、回折次数が２回の回折を通して同じであれば良い。
すなわち、ｎとｍとが同じであれば良い。例えば、固定
用回折格子３での１次回折光が移動用回折格子４で１次
回折された光をＪとして用いれば良い。

【００３７】いずれにしろ、ピッチΛ₁，Λ₂に対して、
数３を満たす回折次数ｎ，ｍを用いることにより、（ｓ
ｉｎθ₁−ｓｉｎθ₃）を光の波長変化に依存しないもの
とすることができる。すなわち、これを“０”にするこ
とができる。換言すれば、光源１の光の波長が変化して
も、移動用回折格子４での回折角θ₃を固定用回折格子
３への光の入射角θ₁と同じにすることができ、回折角
θ₃を光の波長変化に依存しないものとすることができ
る。また、回折角θ₃と入射角θ₁とが同じであることに
より、２回回折した光（２回回折光）Ｊは、２回透過し
た光（２回透過光）Ｋと常に平行なものとなり、光Ｊ，
Ｋは、波長変化に対して極めて安定した光となる。この
ことは、２つの回折格子３，４のピッチΛ₁，Λ₂を小さ
くする場合にも成立つ。従って、波長変化の影響を少な
くするとともに、回折格子３，４のピッチΛ₁，Λ₂を小
さくして回折効率を高め感度を向上させることが可能と
なる。

【００３８】このように、この第１の実施例のエンコ−
ダ装置では、数３の条件を満たすことにより、波長変化
に対して極めて安定な光Ｊ，Ｋを用いて移動用回折格子
４の移動量等を測定することができる。

【００３９】具体的には、光源１からの光をコリメ−ト
レンズ２によってコリメ−トして例えば同じピッチの２
つの回折格子３，４に入射させ、移動用回折格子４から
の２回回折光Ｊと２回透過光Ｋとを集光レンズ５により
集光し非平行化して、受光素子７上に光Ｊと光Ｋとの干
渉縞を形成するときに、光源１からの光の波長が変化す
る場合であっても、光Ｊ，Ｋの光路は、図２に示すよう
に常に安定しており変化しないので、受光素子７上に、
安定した干渉縞を形成することができる。

【００４０】受光素子７として、その受光面の大きさが
干渉縞の間隔よりも小さいものを用いるか、あるいは受
光素子７の前面に、干渉縞の間隔よりも小さい径の孔を
有するピンホ−ル８を設ければ、受光素子７において、
図３に示すように、移動用回折格子４のＲ方向の移動に
伴なって移動する干渉縞に基づく光量変化を検出するこ
とができ、移動用回折格子４の移動量等を、光の波長変
化に影響されずに測定することができる。さらに、回折
格子３，４のピッチΛ₁，Λ₂を小さくすることにより、
高感度測定が可能となる。

【００４１】なお、回折格子のピッチを小さくするかわ
りに、高次の回折光を用いる場合にも、感度を向上させ
ることができる。上述の説明では、具体例として、固定
用回折格子３での１次回折光が移動用回折格子４で１次
回折された光をＪとして用いたが、これのかわりに、２
次回折光が移動用回折格子４で２次回折された光をＪと
して用いることもできる。また、固定用回折格子３は光
の径程度の大きさのもので良いのに対し、移動用回折格
子４はその移動量分の大きさ，すなわち長さのものを必
要とするので、移動用回折格子４については、固定用回
折格子３に比べて、ピッチを小さく作成することが難か
しい。そこで、移動用回折格子４については、そのピッ
チを作成し易い大きめのものにし、かつ、高次の回折光
を用い、固定用回折格子３については、そのピッチを小
さくするよう構成することもできる。具体的には、回折
格子３，４のピッチΛ₂を回折格子３のピッチΛ₁の２倍
のものとし、この場合、数３の条件を満たすよう回折格
子４の回折次数ｍとして、回折格子３の次数の２倍のも
のを用いることができる。

【００４２】図４は図１に示したエンコ−ダ装置の変形
例を示す図である。図１のエンコ−ダ装置では、互いに
平行なものとなっている２回回折光と２回透過光とを非
平行化し、間隔の狭い干渉縞を発生させるために、回折
格子４と受光素子７との間に集光レンズ５を設けている
が、図４のエンコーダ装置では、この集光レンズ５に対
応したレンズは設けられておらず、これのかわりに、光
源１と回折格子３との間に、光源１からの光をコリメ−
トする機能とともに、干渉縞を発生させるのに必要な集
束性をもたせる機能をも有するレンズ９が設けられてい
る。すなわち、このレンズ(集光レンズ)９は、前記２回
回折光と前記２回透過光とを移動情報検出手段９０に入
射させるに先立ってこれらを非平行化するための非平行
化手段としても機能するようになっている。この場合に
は、移動情報検出手段９０にはレンズ５が不要となる。

【００４３】図４の構成のエンコ−ダ装置では、光源１
からの光は、レンズ９によりコリメ−トされるととも
に、所定の集束を受けて、回折格子３，４に入射する。
回折格子３，４では、ピッチΛ₁，Λ₂に対して、数３を
満たす回折次数を用いることにより、前述したと同様
に、光の波長変化に対して影響の少ない安定した２回回
折光Ｊ’，２回透過光Ｋ’を出射することができる。こ
の際、光Ｊ’，Ｋ’は、完全に平行なものではなく、レ
ンズ９により集束を受けていることから図１のエンコー
ダ装置のように集光レンズ５が設けられておらずとも、
受光素子７上に所定間隔の干渉縞を形成し、移動用回折
格子４の移動量等を、波長変化の影響を差程受けずに安
定して測定することができる。このように、図４のエン
コ−ダ装置では、図１のエンコ−ダ装置において２つ必
要であったレンズを１つにすることができ、装置をより
小型化することができる。

【００４４】上述の各構成例では、空間的に干渉縞を発
生させ、この干渉縞に基づき回折格子４の移動量等を測
定するようになっているが、干渉縞を用いずに、例えば
市販のエンコ−ダ装置において用いられているような偏
光の回転を利用して回折格子４の移動量等を測定するこ
ともできる。

【００４５】図５は偏光の回転を用いたエンコ−ダ装置
の構成例を示す図である。なお、図５において図１と同
様の箇所には同じ符号を用いている。図５を参照する
と、このエンコ−ダ装置は、移動用回折格子４から出射
する回折光（２回回折光）Ｊを直線偏光化（例えばＳ偏
光化）する偏光板１１と、移動用回折格子４から出射す
る透過光（２回透過光）Ｋを偏光板１１における偏光方
向とは直交した方向に直線偏光化（例えばＰ偏光化）す
る偏光板１２と、偏光板１２により直線偏光化された透
過光（Ｐ偏光）Ｋを反射するビ−ムスプリッタ（または
偏光ビ−ムスプリッタ）１３と、ビ−ムスプリッタ（ま
たは偏光ビ−ムスプリッタ）１３で反射された透過光
（Ｐ偏光）Ｋが入射し、また、偏光板１１により直線偏
光化された回折光（Ｓ偏光）Ｊが入射して、回折光（Ｓ
偏光）Ｊを透過光（Ｐ偏光）Ｋに重ね合せて出射する偏
光ビ−ムスプリッタ１４と、偏光ビ−ムスプリッタ１４
により重ね合された透過光（Ｐ偏光）Ｋと回折光（Ｓ偏
光）Ｊとのそれぞれの直線偏光の偏光方向に対し４５゜
に軸が傾けられ、これらの直線偏光を互いに回転方向の
異なる２つの円偏光に変換するためのλ／４板１５と、
λ／４板１５からの光をＰ偏光とＳ偏光とに分離するた
めの偏光ビ−ムスプリッタ１６と、偏光ビ−ムスプリッ
タ１６で分離されたＳ偏光を受光する受光素子１７ａ
と、偏光ビ−ムスプリッタ１６で分離されたＰ偏光を受
光する受光素子１７ｂとを備えている。

【００４６】なお、図５の例では、偏光板１１と偏光板
１２とが直線偏光化手段として機能し、偏光ビ−ムスプ
リッタ１４が重ね合せ手段として機能し、λ／４板１５
が円偏光変換手段として機能し、偏光ビ−ムスプリッタ
１６が分離手段として機能するようになっており、この
場合、上記直線偏光化手段と重ね合せ手段と円偏光変換
手段と分離手段と受光素子１７ａ，１７ｂとが移動情報
検出手段として機能するようになっている。

【００４７】このエンコ−ダ装置は、一般に、回折格子
３，４として光の波長に対してピッチが大きいものが用
いられ、２回回折光Ｊと２回透過光Ｋとの偏光状態が、
入射偏光と同じか、あるいは、やや楕円偏光の状態とな
っている場合に、特に有用である。

【００４８】すなわち、図５のエンコ−ダ装置では、移
動用回折格子４から、偏光状態が入射偏光と同じか、あ
るいはや楕円偏光の状態となっている２回回折光Ｊと２
回透過光Ｋとが出射すると、２回回折光Ｊは、偏光板１
１により直線偏光化（Ｓ偏光化）されて偏光ビ−ムスプ
リッタ１４に入射する。また、２回透過光Ｋは、偏光板
１２により直線偏光化（Ｐ偏光化）されてビ−ムスプリ
ッタ（または偏光ビ−ムスプリッタ）１３を介し偏光ビ
−ムスプリッタ１４に入射する。

【００４９】偏光ビ−ムスプリッタ１４からは、Ｓ偏光
化された２回回折光ＪとＰ偏光化された２回透過光Ｋと
が重なり合って出射し、これらは、λ／４板１５におい
て、互いに回転方向の異なる２つの円偏光に変換され
て、偏光ビ−ムスプリッタ１６に入射する。ここで、偏
光ビ−ムスプリッタ１６の入射時点において、２回回折
光Ｊと２回透過光Ｋとの位相が同じになるように（すな
わち、回折格子３への入射点から偏光ビ−ムスプリッタ
１６に至までの２つの光Ｊ，Ｋの光路長が互いに同じに
なるように）、各光学部品を調整すると、２回回折光Ｊ
の円偏光と２回透過光Ｋの円偏光とが重ね合わされた光
は、見かけ上、直線偏光となって偏光ビ−ムスプリッタ
１６に入射する。より詳しくは、移動用回折格子４が移
動すると、この移動に伴なって、２回回折光Ｊの円偏光
が回転し、この結果、上記見かけ上の直線偏光が回転す
る。これにより、偏光ビ−ムスプリッタ１６でこれに入
射する光，すなわち見かけ上の直線偏光をＳ偏光とＰ偏
光とに分離すると、分離されたＳ偏光の光量とＰ偏光の
光量との比は、上記見かけ上の直線偏光の回転量，すな
わち移動用回折格子４の移動量を反映したものとなる。
従って、各受光素子１７ａ，１７ｂで光量を測定し、そ
の比を求めることにより、移動用回折格子４の移動量等
を測定することができる。このように偏光の回転を利用
することで、完全な正弦波状信号（光量比が正弦波）を
得ることができて、高精度の測定を行なうことができ
る。

【００５０】なお、この構成例では、透過光（Ｐ偏光）
Ｋと回折光（Ｓ偏光）Ｊとのそれぞれの直線偏光を互い
に回転方向の異なる２つの円偏光に変換するのに、λ／
４板１５を用いているが、これのかわりに、λ／４板１
５と同様に、各直線偏光の偏光方向に対し軸を４５゜に
傾けた偏光板を用いることもできる。偏光板を用いる場
合には、λ／４板を用いる場合に比べ、コストダウンを
図ることができる。

【００５１】また、図６，図７は偏光の回転を用いるエ
ンコ−ダ装置の他の構成例を示す図である。図６，図７
のエンコ−ダ装置は、回折格子３，４のピッチΛ₁，Λ₂
が光の波長よりも小さいものとなっている場合に用いら
れることを意図している。すなわち、回折格子３，４の
ピッチΛ₁，Λ₂が光の波長よりも小さくなると、Ｓ偏光
は回折するがＰ偏光は透過するという偏光依存性が生
じ、従って、回折格子３，４のピッチΛ₁，Λ₂が光の波
長よりも小さい場合には、この偏光依存性によって、回
折格子４の出射時点で２回回折光ＪはＳ偏光，２回透過
光ＫはＰ偏光にそれぞれ直線偏光化される。すなわち、
回折格子が偏光板の機能をもつ。これにより、図５のエ
ンコ−ダ装置における偏光板１１，１２，ビ−ムスプリ
ッタ１３，偏光ビ−ムスプリッタ１４が不要となる。ま
た、２回回折光Ｊの光路と２回透過光Ｋの光路とを重ね
ることができるので、図６の例では、回折格子４からの
２回回折光（Ｓ偏光）Ｊと２回透過光（Ｐ偏光）Ｋとを
直接、λ／４板１５に入射させ、また、第７図の例で
は、これらを直接、偏光板１８に入射させている。この
ときにも、λ／４板１５または偏光板１８において、２
回回折光であるＳ偏光Ｊと２回透過光であるＫとを互い
に回転方向の異なる円偏光に変換し、偏光ビ−ムスプリ
ッタ１６によりＳ偏光，Ｐ偏光に分離し、偏光板１８の
場合にはＪとＫとを同一の直線偏光にそろえて、受光素
子１７ａ，１７ｂに入射させ、各光量の比を求めること
によって、移動用回折格子４の移動量等を測定すること
ができる。このように、図６，図７のエンコーダ装置で
は、図５のエンコーダ装置に比べ、部品点数を削減で
き、かつ小型化を実現できる。

【００５２】図８は本発明に係る第１の実施例のエンコ
ーダ装置のさらに他の構成例を示す図である。図８のエ
ンコ−ダ装置においても、図１に示したエンコーダ装置
と同様に、格子面が互いに平行に配置された２つの回折
格子２３，２４が設けられているが、図８のエンコーダ
装置では、集光レンズ５を設けずに、固定用回折格子２
３のピッチΛ₁と移動用回折格子２４のピッチΛ₂とを僅
かに相違させている。

【００５３】固定用回折格子３のピッチΛ₁と移動用回
折格子４のピッチΛ₂とを僅かに相違させることによ
り、固定用回折格子２３で発生するｎ次の回折光であっ
て移動用回折格子２４におけるｍ次の回折光（２回回折
光）Ｊと、固定用回折格子２３の透過光であって移動用
回折格子２４においても透過する光（２回透過光）Ｋと
を非平行化し、これらに所定の角度をもたせるようにし
ている。

【００５４】次にこの動作原理について説明する。図８
の構成においても、固定用回折格子２３，移動用回折格
子２４での回折条件は、数１によって与えられ、従っ
て、数２が成立する。いま、２回回折光Ｊと２回透過光
Ｋとのなす角をｄθとすると、ｄθは次式によって与え
られる。

【００５５】

【数４】ｄθ＝θ₁−θ₃

【００５６】ここで、ｄθが極めて小さいとすると、ｄ
θを用いて数２を次式のように変形することができる。

【００５７】

【数５】 ｓｉｎθ₁−ｓｉｎθ₃＝ｓｉｎθ₁−ｓｉｎ（θ₁−ｄθ） ＝ｓｉｎθ₁−ｓｉｎθ₁・ｃｏｓｄθ＋ｓｉｎｄθ・ｃｏｓθ₁ ≒ｓｉｎｄθ・ｃｏｓθ₁ ≒ｄθ・ｃｏｓθ₁＝λ（ｎ／Λ₁−ｍ／Λ₂）

【００５８】このように、回折次数ｎとｍとが例えば同
じである場合に、ピッチΛ₁とΛ₂とを僅かに相違させる
ことによって２回回折光Ｊと２回透過光Ｋとに角度ｄθ
をもたせることができる。また、２回回折光Ｊと２回透
過光Ｋとによって形成される干渉縞のピッチをΛ₀とす
ると、次式が得られる。

【００５９】

【数６】ｓｉｎ（ｄθ／２）≒ｄθ／２＝λ／２Λ₀

【００６０】さらに、数６のｄθを数５に代入すると、
次式が得られる。

【００６１】

【数７】１／Λ₀＝（ｎ／Λ₁−ｍ／Λ₂）／ｃｏｓθ₁

【００６２】これにより、干渉縞のピッチΛ₀は入射光
の波長に全く無関係となる。また、光の径をＷ₀とし、
数７の右辺と左辺とにＷ₀ｃｏｓθ₁を掛けると次式が得
られる。

【００６３】

【数８】 （Ｗ₀／Λ₀）・ｃｏｓθ₁＝ｎＷ₀／Λ₁−ｍＷ₀／Λ₂

【００６４】ここで、Ｗ₀／Λ₀は光径内に生じる干渉縞
の本数であり、ｎＷ₀／Λ₁とｍＷ₀／Λ₂は固定用回折格
子２３と移動用回折格子２４における光径内の回折格子
本数にそれぞれの次数を掛けたものである。すなわち、
数８から次式が導かれる。

【００６５】

【数９】（干渉縞の本数）×ｃｏｓθ₁＝次数×（固定
用回折格子の本数）−次数×（移動用回折格子の本数）

【００６６】これにより、ピッチΛ₁，Λ₂を適切に設定
することにより、干渉縞を発生させることができ（すな
わち、任意の干渉縞本数を得ることができ）、エンコ−
ダの機能を実現することができる。例えば、１次光のみ
の第２の回折光（ｎ＝ｍ＝１）を用いて高分解能化を目
指し、λ＝０．７８μｍ、θ₁＝４５゜とし、Λ₁をブラ
ッグ条件として、Λ₁＝λ／２ｓｉｎθ₁＝０．５５１５
４μｍとする場合、Λ₀を１ｍｍと大きくすると、数７
は、次式のようになる。

【００６７】

【数１０】 １／１０００・ｃｏｓ４５゜＝１／０．５５１５４−１／Λ₂

【００６８】これにより、Λ₂は、０．５５１７６μｍ
として求まり、Λ₁と僅か０．０４％の違いとなる。入
射光の光径を２ｍｍ程度にすると干渉縞が１本あるいは
２本観測されることとなる。干渉縞は移動用回折格子２
４の移動に従って移動するので、干渉縞のピッチより小
さい１個の受光素子２７で受光すれば、出力として図９
に示すような正弦波状信号を得ることができる。

【００６９】このように、図８の構成例では、固定用回
折格子２３のピッチΛ₁と移動用回折格子２４のピッチ
Λ₂とを僅かに相違させることにより、図４の構成例と
同様に、集光レンズによって光を集光せずとも、２回回
折光Ｊと２回透過光Ｋとを非平行化することができて、
移動用回折格子２４からの２回回折光Ｊと２回透過光Ｋ
とから直接干渉縞を生じさせることができて、移動用回
折格子２４の矢印Ｒの方向への移動に伴なう干渉縞の移
動，すなわち２回回折光Ｊと２回透過光Ｋとの干渉光の
光量変化を１つの受光素子２７で検知することができ
る。これにより、集光レンズを設けない簡単な構成で、
移動用回折格子２４の移動に関する情報を得ることがで
きて、回折格子２４の移動量等の測定が可能となる。ま
た、コリメート光中に大きな干渉縞を発生できるので、
受光素子２７をこのコリメート光内の所定の位置に配置
すれば良い。従って、集光レンズを用い集光レンズの集
光位置に厳密に配置する場合に比べて、移動量を精度良
く測定するのに必要とされる受光素子２７の配置，組付
け調整が容易になる。

【００７０】図８の構成例では、２つの回折格子のピッ
チΛ₁，Λ₂を僅かに相違させたが、図１０のように、２
つの回折格子３，４のピッチΛ₁，Λ₂を同じにして、２
つの回折格子３，４の格子方向を僅かに相違させて角度
（傾き）θをもたせるようにしても、集光レンズを設け
ずに、２回回折光Ｊと２回透過光Ｋとを非平行化するこ
とができる。

【００７１】なお、上述の各例では、移動用回折格子４
または２４が矢印Ｒの方向に直線状に移動するようにな
っており、これにより、リニアエンコーダ装置として構
成されているが、このようなリニアエンコーダ装置のみ
ならず、ロータリーエンコーダ装置として構成すること
も可能である。

【００７２】図１１，図１２はロータリーエンコーダ装
置の構成例を示す図である。先ず、図１１のロータリー
エンコーダ装置は、光源１と、光源１からの光をコリメ
ートするレンズ２と、固定用回折格子３３と、円筒面上
に形成され、軸Ｘの周りに回転可能な移動用回折格子３
４と、受光素子３７とを有している。

【００７３】また、図１２のロータリーエンコーダ装置
は、光源１と、光源１からの光をコリメートするレンズ
２と、固定用回折格子４３と、円板上に形成され、軸Ｘ
の周りに回転可能な移動用回折格子４４と、受光素子４
７とを有している。

【００７４】図１１，図１２のロータリーエンコーダ装
置においても、２回回折光Ｊと２回透過光Ｋとを用いる
ことにより、前述したリニアエンコーダ装置と同様に、
波長変化の影響を少なくすることができ、また、レンズ
２にコリメートする機能とともに集束機能をもたせるこ
とにより、あるいは、固定用回折格子３３，４３のピッ
チと移動用回折格子３４，４４のピッチとを僅かに相違
させることにより、あるいは、回折格子３３，４３の格
子方向と回折格子３４，４４の格子方向とを僅かに相違
させることにより、前述したリニアエンコーダ装置と同
様に、集光レンズを必要としない簡単な構成で、移動用
回折格子の移動量（回転量，回転速度等）を高精度に測
定することができる。

【００７５】図１３は本発明に係るエンコーダ装置の第
２の実施例の構成図である。図１３を参照すると、この
エンコーダ装置は、光源１と、光源１からの光をコリメ
−トするレンズ２と、レンズ２からのコリメ−ト光が入
射する２つの回折格子５３，５４と、１つの受光素子５
７とを有している。

【００７６】この第２の実施例においても、図８に示し
たエンコーダ装置と同様に、２つの回折格子５３，５４
を格子面が互いに平行となるように配置し、また、これ
らのピッチΛ₁，Λ₂を僅かに相違させたものとなってい
るが、第２の実施例では、光源１からの光を１番目の回
折格子(固定用回折格子)５３に入射させて、±ｎ次光
（ｎは正）の回折光（第１回折光）を発生させ、この第
１回折光を固定用回折格子５３とピッチが僅かに異なる
２番目の回折格子(移動用回折格子)５４に入射させて、
±ｍ次光（ｍは正）の回折光（第２回折光）を発生さ
せ、移動用回折格子５４からの±ｍ次光を用いて、干渉
縞を発生させるように構成されている。

【００７７】図１４は、図１３のエンコ−ダ装置におい
て、±ｎ次光のうちの±１次光を用い、また、±ｍ次光
のうちの±１次光を用いる場合の構成例を示す図であ
る。すなわち、図１４では、固定用回折格子５３で発生
する＋１次光であって移動用回折格子５４での−１次光
Ｅと、固定用回折格子５３で発生する−１次光であって
移動用回折格子５４での＋１次光Ｆとを用いる場合が示
されている。

【００７８】次に、図１４のような構成のエンコーダ装
置の動作について説明する。先ず、光源１からの光をレ
ンズ２によりコリメ−トし、コリメ−ト光として固定用
回折格子３に入射させると、固定用回折格子５３からは
第１回折光として、＋１次光と−１次光とが発生する。
このように発生した第１回折光としての＋１次光，−１
次光は移動用回折格子５４に入射し、第１回折光である
＋１次光に基づき移動用回折格子５４から発生する第２
回折光のうちの−１次光Ｅと、第１回折光である−１次
光に基づき移動用回折格子５４から発生する第２回折光
のうちの＋１次光Ｆとを受光素子５７に入光させる。

【００７９】ところで、この第２の実施例においても、
固定用回折格子５３のピッチΛ₁と移動用回折格子５４
のピッチΛ₂とが僅かに異なっているので、移動用回折
格子５４から上記のように発生する光Ｅと光Ｆとは平行
ではなく、所定の角度を有しており、従って、集光レン
ズ等を設けずとも、所定位置に受光素子５７を配置すれ
ば、受光素子５７上において光Ｅと光Ｆとの干渉光によ
る干渉縞を発生させることができる。

【００８０】この実施例の上記動作原理を図１５を用い
てより詳細に説明する。説明を簡単にするため、コリメ
−ト光が固定用回折格子５３に垂直に入射するとする
と、固定用回折格子５３での回折条件は次式により表わ
される。

【００８１】

【数１１】ｓｉｎθ₁＝λ／Λ₁

【００８２】ここで、θ₁，Λ₁は固定用回折格子５３の
回折角，ピッチであり、λは光源１からの光（コリメー
ト光）の波長である。また、移動用回折格子５４での回
折条件は次式により表わされる。

【００８３】

【数１２】−ｓｉｎθ₂＋ｓｉｎθ₁＝λ／Λ₂

【００８４】ここで、θ₂，Λ₂は移動用回折格子５４の
回折角，ピッチである。数１１と数１２とにより、移動
用回折格子５４の回折角θ₂について次式が導かれる。

【００８５】

【数１３】ｓｉｎθ₂＝λ（１／Λ₁−１／Λ₂）

【００８６】また、光Ｅと光Ｆとのなす角度θはθ₂の
２倍であり、光Ｅと光Ｆとがこの角度θ（＝２θ₂）を
もつことにより、コリメート光の光断面内に干渉縞が発
生する。この干渉縞のピッチΛ₀と回折角θ₂の関係は次
式により表わされる。

【００８７】

【数１４】ｓｉｎθ₂＝λ／（２Λ₀）

【００８８】数１３と数１４とを用いてΛ₁，Λ₂とΛ₀
との関係が次式のように求められる。

【００８９】

【数１５】１／（２Λ₀）＝１／Λ₁−１／Λ₂

【００９０】数１５から、干渉縞のピッチΛ₀は、固定
用回折格子５３のピッチΛ₁と移動用回折格子５４のピ
ッチΛ₂とにだけ関係し、光源１からの光の波長λには
全く無関係となり、光源１に半導体レーザのような波長
変化の大きい光源が用いられる場合でも、その波長変化
の影響を受けない。

【００９１】また、図１６に概略として示すように、コ
リメート光の径をＷ₀とし、光の径Ｗ₀を数１５の右辺と
左辺とにそれぞれ乗算すると次式が得られる。

【００９２】

【数１６】（Ｗ₀／Λ₀）／２＝Ｗ₀／Λ₁−Ｗ₀／Λ₂

【００９３】ここで、Ｗ₀／Λ₀は光径内に生じる干渉縞
の本数であり、Ｗ₀／Λ₁とＷ₀／Λ₂はそれぞれ固定用回
折格子５３と移動用回折格子５４における光径内の回折
格子本数である。すなわち、数１６から次式が導かれ
る。

【００９４】

【数１７】（干渉縞の本数）／２＝（固定用回折格子の
本数）−（移動用回折格子の本数）

【００９５】数１７により、Λ₁とΛ₂を適切に設定する
ことで任意の干渉縞本数を得ることができる。例えば、
高分解能化を目指し、Λ₁＝０．９４８μｍと非常に高
密度な回折格子を用いるときに、Λ₀＝１ｍｍと大きく
とるためには、Λ₂＝０．９４７６８μｍとなり、Λ₁と
Λ₂の違いは約０．０３％と非常に小さいものとなる
が、このようにピッチΛ₁とΛ₂とが僅かに異なる回折格
子５３，５４を作成することは可能である。この場合、
コリメート光の光径を２ｍｍ程度のものにすると、干渉
縞が１本あるいは２本観測されることとなる。

【００９６】干渉縞は移動用回折格子５４の移動に従っ
て移動するので、干渉縞のピッチに比べて受光面の大き
さが小さい１個の受光素子５７で干渉光を受光すれば、
図１７に示すような正弦波状信号が得られる。図１４の
構成のように、１次光と−１次光とを用いれば、回折格
子５４が１ピッチ移動するに従ってそれぞれに生じる位
相差は逆方向に発生し、正弦波信号は２周期分出力され
る。

【００９７】このように、この第２の実施例のコリメー
タ装置では、干渉縞のピッチΛ₀が光の波長と全く無関
係であるので、光源１からの光の波長が変動しても、移
動量等の測定に何ら影響を与えず、これにより、常に高
精度の移動量を安定して測定することができる。

【００９８】さらに、この第２の実施例では、固定用回
折格子５３のピッチΛ₁と移動用回折格子５４のピッチ
Λ₂とを僅かに相違させることにより、図８のエンコー
ダ装置と同様に、集光レンズによって光を集光せずと
も、移動用回折格子５４からの光ＥとＦとから直接干渉
縞を生じさせることができて、移動用回折格子５４の矢
印Ｒの方向への移動に伴なう干渉縞の移動，すなわち光
Ｅと光Ｆとの干渉光の光量変化を１つの受光素子５７で
検知することができる。これにより、集光レンズを設け
ない簡単な構成で、移動用回折格子５４の移動に関する
情報を得ることができて、回折格子５４の移動量の測定
が可能となる。また、コリメート光中に大きな干渉縞を
発生できるので、受光素子５７をこのコリメート光内の
所定の位置に配置すれば良く、集光レンズの集光位置に
配置する場合に比べて、移動量を精度良く測定するのに
必要とされる受光素子５７の配置，組付け調整が容易に
なる。

【００９９】図１４の例においては、±１次光のみを用
いており、±１次光は、回折効率が高いこと、また、２
次光以上の光に比べてノイズが少ないことなどにより、
±１次光を用いることは、高次光を用いる場合に比べて
優れている。しかしながら、回折格子を用いる型式のエ
ンコーダ装置においては、分解能は回折角に比例するの
で、分解能を高めるためにさらに高次光をも用いること
が望まれる場合もある。

【０１００】本発明は、図１４の例のように±１次光の
みを用いる場合に限定されず、さらに高次光を用いる場
合にも拡張可能である。すなわち、固定用回折格子５３
で発生する＋ｎ次光（ｎは正）であって移動用回折格子
５４の−ｍ次光（ｍは正）と、固定用回折格子５３で発
生する−ｎ次光（ｎは正）であって、移動用回折格子５
４の＋ｍ次光（ｍは正）とを回折格子５４の移動に関す
る情報（移動量や移動方向など）を得るために用いるこ
ともできる。

【０１０１】この場合、固定用回折格子５３での回折条
件は次式により表わされる。

【０１０２】

【数１８】ｓｉｎθ₁＝ｎλ／Λ₁

【０１０３】ここで、ｎは次数である。また、移動用回
折格子５４での回折条件は次式により表わされる。

【０１０４】

【数１９】−ｓｉｎθ₂＋ｓｉｎθ₁＝ｍλ／Λ₂

【０１０５】ここで、ｍは次数である。数１８と数１９
とにより、移動用回折格子５４の回折角θ₂について次
式が導かれる。

【０１０６】

【数２０】ｓｉｎθ₂＝λ（ｎ／Λ₁−ｍ／Λ₂）

【０１０７】また、数１４と数２０とを用いてΛ₁，Λ₂
とΛ₀との関係が次式のように求められる。

【０１０８】

【数２１】１／（２Λ₀）＝ｎ／Λ₁−ｍ／Λ₂

【０１０９】数２１から、高次光を用いる場合にも、±
１次光を用いる場合と同様に、干渉縞のピッチΛ₀は、
固定用回折格子５３のピッチΛ₁と移動用回折格子５４
のピッチΛ₂とにだけ関係し、光源からの光の波長には
全く無関係となり、光源１に半導体レーザのような波長
変化の大きい光源が用いられる場合でも、その波長変化
の影響を受けない。

【０１１０】また、コリメート光の径をＷ₀とし、光の
径Ｗ₀を数２１の右辺と左辺とにそれぞれ乗算すると次
式が得られる。

【０１１１】

【数２２】（Ｗ₀／Λ₀）／２＝ｎＷ₀／Λ₁−ｍＷ₀／Λ₂

【０１１２】ここで、Ｗ₀／Λ₀は光径内に生じる干渉縞
の本数であり、ｎＷ₀／Λ₁とｍＷ₀／Λ₂はそれぞれ固定
用回折格子５３と移動用回折格子５４における光径内の
回折格子本数にそれぞれの次数を乗算したものである。
すなわち、数２２から次式が導かれる。

【０１１３】

【数２３】（干渉縞の本数）／２＝次数×（固定用回折
格子の本数）−次数×（移動用回折格子の本数）

【０１１４】これにより、適切にピッチを設定すること
により、前述したと同様に干渉縞を発生させることがで
き、エンコーダの機能を実現できる。

【０１１５】数１７により、Λ₁とΛ₂を適切に設定する
ことで任意の干渉縞本数を得ることができる。例えば、
高分解能化を目指し、Λ₁＝０．９４８μｍと非常に高
密度な回折格子を用いるときに、Λ₀＝１ｍｍと大きく
とるためには、Λ₂＝０．９４７６８μｍとなり、Λ₁と
Λ₂の違いは約０．０３％と非常に小さいものとなる
が、このようにピッチΛ₁とΛ₂とが僅かに異なる回折格
子５３，５４を作成することは可能である。この場合、
コリメート光の光径を２ｍｍ程度のものにすると、干渉
縞が１本あるいは２本観測されることとなる。

【０１１６】干渉縞は移動用回折格子５４の移動に従っ
て移動するので、干渉縞のピッチに比べて受光面の大き
さが小さい１個の受光素子５７で干渉光を受光すれば、
図１７に示すような正弦波状信号が得られる。図１４の
構成のように、１次光と−１次光とを用いれば、回折格
子５４が１ピッチ移動するに従ってそれぞれに生じる位
相差は逆方向に発生し、正弦波信号は２周期分出力され
る。

【０１１７】このように、この第２の実施例のコリメー
タ装置では、干渉縞のピッチΛ₀が光の波長と全く無関
係であるので、光源１からの光の波長が変動しても、移
動量等の測定に何ら影響を与えず、これにより、常に高
精度の移動量を安定して測定することができる。

【０１１８】さらに、この第２の実施例では、固定用回
折格子５３のピッチΛ₁と移動用回折格子５４のピッチ
Λ₂とを僅かに相違させることにより、図８のエンコー
ダ装置と同様に、集光レンズによって光を集光せずと
も、移動用回折格子５４からの光ＥとＦとから直接干渉
縞を生じさせることができて、移動用回折格子５４の矢
印Ｒの方向への移動に伴なう干渉縞の移動，すなわち光
Ｅと光Ｆとの干渉光の光量変化を１つの受光素子５７で
検知することができる。これにより、集光レンズを設け
ない簡単な構成で、移動用回折格子５４の移動に関する
情報を得ることができて、回折格子５４の移動量の測定
が可能となる。また、コリメート光中に大きな干渉縞を
発生できるので、受光素子５７をこのコリメート光内の
所定の位置に配置すれば良く、集光レンズの集光位置に
配置する場合に比べて、移動量を精度良く測定するのに
必要とされる受光素子５７の配置，組付け調整が容易に
なる。

【０１１９】ところで、上述の例では、図１５に示した
ように、光Ｅについては、固定用回折格子５３でのｎ次
の回折光（回折角θ₁）、移動用回折格子５４での−ｍ
次の回折光（回折角θ₂）を用い、また、光Ｆについて
は、固定用回折格子５３での−ｎ次の回折光（回折角θ
₁）、移動用回折格子５４でのｍ次の回折光（回折角
θ₂）を用いるとし、光Ｅと光Ｆとでそれぞれ同じ次数
ｎ，ｍ，同じ回折角θ₁，θ₂の回折光を用いるとした
が、光Ｅと光Ｆとでそれぞれ異なる次数，異なる回折角
の回折光を用いることもできる。次に、光Ｅと光Ｆとで
それぞれ異なる次数，異なる回折角の回折光をも用いる
ことのできるより拡張された(一般化された)場合につい
て説明する。

【０１２０】図１８には、光Ｅについては、固定用回折
格子５３でのｎ₁次の回折光（回折角θ₁）、移動用回折
格子５４でのｍ₁次の回折光（回折角θ₂）を用い、光Ｆ
については、固定用回折格子５３でのｎ₂次の回折光
（回折角φ₁）、移動用回折格子５４でのｍ₂次の回折光
（回折角φ₂）を用いる場合が示されている。

【０１２１】この場合、光Ｅについては次式の関係が成
立する。

【０１２２】

【数２４】ｓｉｎθ₁＝ｎ₁λ／Λ₁

【０１２３】

【数２５】−ｓｉｎθ₂＋ｓｉｎθ₁＝ｍ₁λ／Λ₂

【０１２４】数２４と数２５とにより、移動用回折格子
５４の回折角θ₂について次式が導かれる。

【０１２５】

【数２６】ｓｉｎθ₂＝λ（ｎ₁／Λ₁−ｍ₁／Λ₂）

【０１２６】同様に、光Ｆについては、次式が成立す
る。

【０１２７】

【数２７】ｓｉｎφ₂＝−λ（ｎ₂／Λ₁−ｍ₂／Λ₂）

【０１２８】また、干渉縞のピッチΛ₀は次式により表
わされる。

【０１２９】

【数２８】Λ₀＝λ／(ｓｉｎθ₂＋ｓｉｎφ₂)

【０１３０】また、数２６，数２７,数２８とを用い
て、Λ₁，Λ₂とΛ₀との関係が次式のように求められ
る。

【０１３１】

【数２９】 Λ₀＝１／［（ｎ₁−ｎ₂）／Λ₁−(ｍ₁−ｍ₂)／Λ₂］

【０１３２】数２９から、光Ｅと光Ｆとでそれぞれ同じ
次数(ｎ₁＝ｎ₂，ｍ₁＝ｍ₂)，同じ回折角(θ₁＝φ₁，θ₂
＝φ₂)の高次光を用いる場合のみならず、異なる次数，
異なる回折角の高次光を用いる場合にも、干渉縞のピッ
チΛ₀は、固定用回折格子５３のピッチΛ₁と移動用回折
格子５４のピッチΛ₂とにだけ関係し、光源からの光の
波長には全く無関係となり、光源１に半導体レーザのよ
うな波長変化の大きい光源が用いられる場合でも、その
波長変化の影響を受けないことがわかる。

【０１３３】また、この場合、Λ₁とΛ₂と回折次数
ｎ₁，ｎ₂，ｍ₁，ｍ₂を適切に設定することで、任意の本
数の干渉縞を得ることができる。なお、干渉縞は、前述
のように、移動用回折格子の移動に従って移動するの
で、干渉縞のピッチΛ₀よりも小さな受光面積の１個の
受光素子で受光すれば、正弦波状信号が得られ、ｎ₁次
光(またはｍ₁次光)を用いる場合には、回折格子５４が
１ピッチ移動するに従って、それぞれに逆方向に位相差
が発生し、正弦波状信号は移動する方の回折格子の次数
の２倍(２｜ｍ₁｜または２｜ｎ₁｜)の周期となる。いま
の場合、移動用回折格子は５４であるので、正弦波状信
号は２｜ｍ₁｜の周期となる。

【０１３４】また、回折次数ｎ₁，ｎ₂，ｍ₁，ｍ₂の選び
方としては、２つの回折格子５３，５４からの２つの出
射光がほぼ平行にならなければならないので、固定用回
折格子５３でのｎ₁次光であって移動用回折格子５４で
のｍ₁次光と、固定用回折格子５３でのｎ₂次光であって
移動用回折格子５４でのｍ₂次光との干渉では、Λ₁≒Λ
₀を例にとると、次式を満たさなければならない。

【０１３５】

【数３０】ｎ₁＋ｍ₁＝ｎ₂＋ｍ₂

【０１３６】例えば、固定用回折格子５３での１次光で
あって移動用回折格子５４での０次光と、固定用回折格
子５３での−２次光であって移動用回折格子５４での３
次光との干渉では、“１＋０＝−２＋３”であり、数３
０の条件を満たしているので使用できる。

【０１３７】また、このように高次光をも用いる場合に
は、感度を向上させることができる。すなわち、感度は
移動用回折格子５４からの回折光（すなわち第２回折
光）で決まり、移動用回折格子５４の１次光のみを用い
るときには回折格子１ピッチ分の移動で得られる正弦波
は１周期のみであるが、高次光を用いる場合にはｍ₁＋
ｍ₂倍になる。前述の例の場合は“０＋３＝３”とな
り、１次光のみを用いる場合に比べて、感度を３倍に向
上させることができる。

【０１３８】さらに、このような高次光を用いること
で、固定用回折格子５３のピッチΛ₁と移動用回折格子
５４のピッチΛ₂とを大きく相違させることもできる。
具体例として、固定用回折格子５３にピッチΛ₁がΛ₁＝
１μｍの非常に高密度な回折格子を用い、干渉縞のピッ
チΛ₀を２ｍｍ(コリメート光の光径程度)と大きくとる
場合に、回折次数をｎ₁＝１，ｎ₂＝−１，ｍ₁＝−２，
ｍ₂＝２とすれば、移動用回折格子５４のピッチΛ₂は、
Λ₂＝２．０００５μｍと、固定用回折格子５３のピッ
チΛ₁の約２倍の大きなもので良いことになる。固定用
回折格子５３のピッチΛ₁と移動用回折格子５４のピッ
チΛ₂とが僅かにしか相違しない場合には、干渉縞のピ
ッチΛ₀を大きくとるとき、固定用回折格子５３をΛ₁＝
１μｍの非常に高密度な回折格子とし、移動用回折格子
５４をもΛ₁＝１μｍ程度の非常に高密度なものにしな
ければならず、従って、このような回折格子を作製する
場合、精度上の問題が生ずるが、上記のように、移動用
回折格子５４のピッチΛ₂を固定用回折格子５３のピッ
チΛ₁に比べて大きく相違させることができることによ
って、固定用回折格子５３が非常に高密度な回折格子で
あっても、移動用回折格子５４を固定用回折格子５３に
比べれば、低密度の回折格子として作製でき、これによ
り、精度上の問題を回避することができる。

【０１３９】なお、上述の各例では、移動用回折格子５
４が矢印Ｒの方向に直線状に移動するようになってお
り、これにより、リニアエンコーダ装置として構成され
ているが、第２の実施例においても、第１の実施例と同
様に、このようなリニアエンコーダ装置のみならず、ロ
ータリーエンコーダ装置として構成することも可能であ
る。

【０１４０】図１９，図２０は本発明によるロータリー
エンコーダ装置の構成例を示す図である。先ず、図１９
のロータリーエンコーダ装置は、光源１と、光源１から
の光をコリメートするレンズ２と、固定用回折格子６３
と、円筒面上に形成され、軸Ｘの周りに回転可能な移動
用回折格子６４と、受光素子６７とを有している。

【０１４１】また、図２０のロータリーエンコーダ装置
は、光源１と、光源１からの光をコリメートするレンズ
２と、固定用回折格子７３と、円板上に形成され、軸Ｘ
の周りに回転可能な移動用回折格子７４と、受光素子７
７とを有している。

【０１４２】図１９，図２０のロータリーエンコーダ装
置においても、回折格子６４，７４からの±ｍ次光(よ
り一般的には、ｍ₁，ｍ₂次光)を用いることにより、波
長変化の影響を少なくすることができ、また、固定用回
折格子６３，７３のピッチと移動用回折格子６４，７４
のピッチとを僅かに相違させることにより、前述したリ
ニアエンコーダ装置と同様に、集光レンズを必要としな
い簡単な構成で、移動用回折格子の移動量（回転量，回
転速度等）を高精度に測定することができる。

【０１４３】図２１は本発明に係るエンコーダ装置の第
３の実施例の構成図である。図２１のエンコーダ装置は
図１３あるいは図１８に示したようなエンコーダ装置に
おいて、２番目の回折格子(移動用回折格子)５４の1番
目の回折格子（固定用回折格子）５３とは反対の側に、
反射手段(例えばミラー)８１がさらに配置され、また、
レンズ２と固定用回折格子５３との間に、分割手段(例
えばビームスプリッタ)８２がさらに配置され、移動情
報検出手段としての受光素子７が分割手段からの出射光
を受光するように配置されたものとなっている。なお、
反射手段８１は、図２１に示すように、回折格子５４と
別体に設けられても良いが、回折格子５４の回折格子５
３とは反対側の面に回折格子５４と一体に形成されても
良い。

【０１４４】このような構成では、レンズ２でコリメー
トされたコリメート光は、分割手段８２を透過して固定
用回折格子５３，移動用回折格子５４に入射する。移動
用回折格子５４からの回折光は、反射手段８１で反射さ
れて、移動用回折格子５４，固定用回折格子５３を再び
経験し、分割手段８２で分割されて受光素子７に入射す
る。このとき、受光素子７上では、これに入射する回折
光による干渉縞が発生する。

【０１４５】このような光学系は、図２２に示すような
対称的な４回の回折格子系と等価である。図２２を用い
て、上記回折光の様子をさらに詳しく説明する。前述の
実施例と同様に、干渉縞を２つの光Ｅ，Ｆにより発生さ
せるとし、光Ｅについては、固定用回折格子５３でのｎ
₁次の回折光（回折角θ₁），移動用回折格子５４でのｍ
₁次の回折光（回折角θ₂），移動用回折格子５４でのｍ
₁次の回折光（回折角θ₃），固定用回折格子５３でのｎ
₁次の回折光（回折角θ₄）を順次に発生させ、光Ｆにつ
いては、固定用回折格子５３でのｎ₂次の回折光（回折
角φ₁），移動用回折格子５４でのｍ₂次の回折光（回折
角φ₂），移動用回折格子５４でのｍ₂次の回折光（回折
角φ₃），固定用回折格子５３でのｎ₂次の回折光（回折
角φ₄）を順次に発生させるものとする。

【０１４６】説明を簡単にするために、前述の実施例と
同様に、コリメート光が固定用回折格子５３に垂直に入
射するとすると、光Ｅについては、次式の関係が成立す
る。

【０１４７】

【数３１】ｓｉｎθ₁＝ｎ₁λ／Λ₁ ｓｉｎθ₁−ｓｉｎθ₂＝ｍ₁λ／Λ₂ ｓｉｎθ₂＋ｓｉｎθ₃＝ｍ₁λ／Λ₂ ｓｉｎθ₃＋ｓｉｎθ₄＝ｎ₁λ／Λ₁

【０１４８】これにより、θ₄は次式で表わされる。

【０１４９】

【数３２】ｓｉｎθ₄＝２λ(ｎ₁／Λ₁−ｍ₁／Λ₂)

【０１５０】同様に、光Ｆについては次式が成立する。

【０１５１】

【数３３】ｓｉｎφ₄＝−２λ(ｎ₂／Λ₁−ｍ₂／Λ₂)

【０１５２】また、Λ₀は次式で表わされる。

【０１５３】

【数３４】Λ₀＝λ／(ｓｉｎθ₄＋ｓｉｎφ₄)

【０１５４】数３２，数３３，数３４から、干渉縞のピ
ッチΛ₀は次式で表わされる。

【０１５５】

【数３５】 Λ₀＝１／［２((ｎ₁−ｎ₂)／Λ₁−(ｍ₁−ｍ₂)／Λ₂)］

【０１５６】これにより、Λ₀は波長に依存しないこと
がわかる。また、干渉縞は移動用回折格子の移動に従っ
て移動するので、干渉縞のピッチより小さい一個の受光
素子で受光すれば、正弦波状信号が得られる。また、ｎ
₁次光(またはｍ₁次光)を往復用いていることで、回折格
子が１ピッチ移動するに従ってそれぞれに生じる位相差
は逆方向に発生し、正弦波状信号は移動する方の回折格
子の次数の４倍(４｜ｍ₁｜又は４｜ｎ₁｜)の周期とな
る。上記例では、移動用回折格子は５４であるので、４
｜ｍ₁｜の周期となる。

【０１５７】また、図１８の構成のエンコーダ装置に比
べ、光を固定用回折格子５３，移動用回折格子５４にそ
れぞれ２回ずつ経験させることで、移動量検出感度を４
倍にすることができる。

【０１５８】また、前述の第１，第２の実施例では、光
源１としては、点光源(例えば半導体レーザあるいは発
光面が数１０μｍ以下と小さい発光ダイオード)しか用
いることができず、例えば、発光面の広い発光ダイオー
ド(以下、単に発光ダイオードとは発光面の広い発光ダ
イオードを指すものとする)等を用いることはできない
が、この第３の実施例では、光源１として、点光源(例
えば半導体レーザ)のみならず、発光ダイオード等をも
用いることができる。すなわち、光源１が半導体レーザ
等の点光源のものである場合には、図２３(ａ)に示すよ
うに、光Ｅと光Ｆとは、全く同じ点光源から出射された
ものであるので、互いに干渉しあい、干渉縞が発生し、
エンコーダ装置として機能するが、発光ダイオードの場
合には、図２３(ｂ)に示すように、光Ｅと光Ｆとは、同
じところから出射されたものでないので、第１，第２の
実施例の構成では、干渉縞が発生せず、従って、発光ダ
イオードを光源１として用いることはできない。

【０１５９】これに対し、この第３の実施例では、反射
手段８１によって反射された光は、反射手段８１により
光が同じ光路を経て元に戻るので、光源１に例えば発光
ダイオードを用いる場合、反射手段８１に達するまでの
光は点光源から出射されたものでなく干渉縞は発生しな
いが、反射手段８１からの反射光が、移動用回折格子５
４，固定用回折格子５３，分割手段８２を介して受光素
子７に到達するまでの光は、点光源から出射されたと同
等のものであり、従って、受光素子７上に干渉縞を発生
させることができ、エンコーダ装置として機能させるこ
とができる。

【０１６０】図２４は図２１のエンコーダ装置の変形例
を示す図である。図２４のエンコーダ装置では、図２１
のエンコーダ装置の反射手段８１のかわりに、移動用回
折格子５４の回折格子面に反射手段８４が設けられた構
成となっている。すなわち、図２４の例では、移動用回
折格子５４は、その回折格子面にアルミなどの金属を蒸
着やスパッタなどで形成した反射型回折格子となってお
り、この場合、蒸着やスパッタなどで形成された金属膜
が反射手段８４として機能する。また、この変形例で
は、移動用回折格子５４のピッチΛ₂は、固定用回折格
子５３のピッチΛ₁の約１／２となっている。

【０１６１】このような構成のエンコーダ装置では、光
源１からの光は、受光素子７に達するまでに、固定用回
折格子５３を２回経験し、また、移動用回折格子５４を
１回経験し、受光素子７上に発生する干渉縞のピッチΛ
₀は、次式で表わされる。

【０１６２】

【数３６】 Λ₀＝１／［２（ｎ₁−ｎ₂）／Λ₁−(ｍ₁−ｍ₂)／Λ₂］

【０１６３】なお、上式は、数３５から次のようにして
導き出される。すなわち、説明を簡単にするため、
ｎ₁，ｎ₂，ｍ₁，ｍ₂として±１次光を用いるとし、数３
５を次式のように変形する。

【０１６４】

【数３７】 Λ₀＝１／［４(１／Λ₁−１／Λ₂)］＝１／｛２［２／Λ₁−１／(Λ₂／２)］ ｝

【０１６５】この変形式は、１／Λ₁が２／Λ₁となり、
また、Λ₂がΛ₂／２となっており、この意味するところ
は、ピッチΛ₁の固定用回折格子５３を２回経験し、ピ
ッチが半分(Λ₂／２)の移動用回折格子５４を１回経験
するという構成が可能ということである。この変形式に
基づいて、数３６を導き出すことができる。

【０１６６】この変形例によれば、ｎ₁次光(またはｍ₁
次光)を用いることで回折格子が１ピッチ移動するに従
って、正弦波信号は移動する方の回折格子の次数の４倍
(４｜ｎ₁｜,ｍ₁次光の場合は２倍の２｜ｍ₁｜)の周期と
なる。ｍ₁次光を移動に用いた場合は、図２１のエンコ
ーダ装置に比べ、正弦波信号の移動周期は１／２となる
が、ピッチΛ₂が固定用回折格子のピッチΛ₁に比べて略
半分であるので、感度は図２１のエンコーダ装置と同様
に、第１，第２の実施例のエンコーダ装置に対し、４倍
となる。

【０１６７】また、図２１のエンコーダ装置と同様、反
射手段８４により、光源１に発光ダイオード等が用いら
れる場合にも、エンコーダ装置として良好に機能する。

【０１６８】なお、図２１，図２４の例では、コリメー
ト光をビームスプリッタ８２を透過させて回折格子５
３，５４に向かわせ、反射光をビームスプリッタ８２で
反射させて受光素子７に向かわせたが、コリメート光を
ビームスプリッタ８２で反射させて回折格子５３，５４
に向かわせ、反射光をビームスプリッタ８２を透過させ
て受光素子７に向かわせても良い。この場合には、回折
格子５３，５４をビームスプリッタ８２の反射側に配置
し、受光素子７をビームスプリッタ８２の透過側に配置
する。

【０１６９】図２５は本発明に係るエンコーダ装置の第
４の実施例の構成図である。図２５のエンコーダ装置
は、図２１に示したようなエンコーダ装置において、回
折格子５４と反射手段８１との間にさらに３番目の回折
格子８６が設けられ、合計３つの回折格子５３，５４，
８６により構成されている。なお、この場合、例えば１
番目，２番目の回折格子５３，５４が固定用回折格子で
あり、３番目の回折格子８６が移動用回折格子であると
する。

【０１７０】このような光学系は、図２６に示すような
対称的な６回の回折格子系と等価である。図２６を用い
て、上記回折光の様子をさらに詳しく説明する。前述の
実施例と同様に、干渉縞を２つの光Ｅ，Ｆにより発生さ
せるとし、光Ｅについては、１番目の回折格子５３での
ｎ₁次の回折光（回折角θ₁），２番目の回折格子５４で
のｍ₁次の回折光（回折角θ₂），３番目の回折格子８６
でのｌ₁次の回折光（回折角θ₃），３番目の回折格子８
６でのｌ₁次の回折光（回折角θ₄），２番目の回折格子
５４でのｍ₁次の回折光（回折角θ₅），１番目の回折格
子５３でのｎ₁次の回折光（回折角θ₆）を順次に発生さ
せ、光Ｆについては、１番目の回折格子５３でのｎ₂次
の回折光（回折角φ₁），２番目の回折格子５４でのｍ₂
次の回折光（回折角φ₂），３番目の回折格子８６での
ｌ₂次の回折光（回折角φ₃），３番目の回折格子８６で
のｌ₂次の回折光（回折角φ₄）２番目の回折格子５４で
のｍ₂次の回折光（回折角φ₅），１番目の回折格子５３
でのｎ₂次の回折光（回折角φ₆）を順次に発生させるも
のとする。

【０１７１】説明を簡単にするために、前述の実施例と
同様に、コリメート光が固定用回折格子５３に垂直に入
射するとすると、光Ｅについては、次式の関係が成立す
る。

【０１７２】

【数３８】ｓｉｎθ₁＝ｎ₁λ／Λ₁ ｓｉｎθ₁＋ｓｉｎθ₂＝ｍ₁λ／Λ₂ ｓｉｎθ₂＋ｓｉｎθ₃＝ｌ₁λ／Λ₃ −ｓｉｎθ₃＋ｓｉｎθ₄＝ｌ₁λ／Λ₃ ｓｉｎθ₄＋ｓｉｎθ₅＝ｍ₁λ／Λ₂ ｓｉｎθ₅＋ｓｉｎθ₆＝ｎ₁λ／Λ₁

【０１７３】これにより、θ₆は次式で表わされる。

【０１７４】

【数３９】 ｓｉｎθ₆＝２λ(ｎ₁／Λ₁−ｍ₁／Λ₂＋ｌ₁／Λ₃)

【０１７５】同様に、光Ｆについては次式が成立する。

【０１７６】

【数４０】 ｓｉｎφ₆＝−２λ(ｎ₂／Λ₁−ｍ₂／Λ₂＋ｌ₂／Λ₃)

【０１７７】また、Λ₀は次式で表わされる。

【０１７８】

【数４１】Λ₀＝λ／(ｓｉｎθ₆＋ｓｉｎφ₆)

【０１７９】数３９，数４０，数４１から、干渉縞のピ
ッチΛ₀は次式で表わされる。

【０１８０】

【数４２】 Λ₀＝１／［２((ｎ₁−ｎ₂)／Λ₁−(ｍ₁−ｍ₂)／Λ₂＋(ｌ₁-ｌ₂)／Λ₃)］

【０１８１】これにより、Λ₀は波長に依存しないこと
がわかる。また、干渉縞は移動用回折格子の移動に従っ
て移動するので、干渉縞のピッチより小さい一個の受光
素子で受光すれば、正弦波状信号が得られる。また、ｎ
₁次光、ｎ₂次光(またはｍ₁次光、ｍ₂次光)を往復用いて
いることで、回折格子が１ピッチ移動するに従ってそれ
ぞれに生じる位相差は逆方向に発生し、正弦波状信号は
移動する方の回折格子の次数の２倍(２（｜ｍ₁｜＋｜ｍ
₂｜）又は２（｜ｎ₁｜＋｜ｎ₂｜）又は２（｜ｌ₁｜＋｜
ｌ₂｜）の周期となる。

【０１８２】また、この第４の実施例においても、前述
の第３の実施例と同様、光源１として、点光源(例えば
半導体レーザ)のみならず、発光ダイオード等をも用い
ることができる。

【０１８３】図２７は図２５のエンコーダ装置の変形例
を示す図である。図２７のエンコーダ装置は、図２４に
示したエンコーダ装置と対応したものとなっており、図
２５のエンコーダ装置の反射手段８１のかわりに、３番
目の回折格子８６の回折格子面に反射手段８４が設けら
れた構成となっている。すなわち、図２７の例では、３
番目の回折格子８６は、その回折格子面にアルミなどの
金属を蒸着やスパッタなどで形成した反射型回折格子と
なっている。また、この変形例では、３番目の回折格子
５４のピッチΛ₃は、１番目，２番目の回折格子５３，
５４のピッチΛ₁，Λ₂の約１／２となっている。

【０１８４】このような構成のエンコーダ装置では、光
源１からの光は、受光素子７に達するまでに、１番目，
２番目の回折格子５３，５４を２回経験し、また、３番
目の回折格子８６を１回経験し、受光素子７上に発生す
る干渉縞のピッチΛ₀は、次式で表わされる。

【０１８５】

【数４３】 Λ₀＝１／［２（（ｎ₁−ｎ₂）／Λ₁−(ｍ₁−ｍ₂)／Λ₂）＋（ｌ₁−ｌ₂）／Λ₃ ］

【０１８６】なお、上式は、数４２から次のようにして
導き出される。すなわち、説明を簡単にするため、
ｎ₁，ｎ₂，ｍ₁，ｍ₂として±１次光を用いるとし、数４
２を次式のように変形する。

【０１８７】

【数４４】 Λ₀＝１／［４(１／Λ₁−１／Λ₂＋１／Λ₃)］＝１／｛２［２／Λ₁−２／Λ₂ ＋１／(Λ₃／２)］｝

【０１８８】この変形式は、１／Λ₁，１／Λ₂がそれぞ
れ２／Λ₁，２／Λ₂となり、また、Λ₃がΛ₃／２となっ
ており、この変形式の意味するところは、ピッチΛ₁，
Λ₂の回折格子５３，５４をそれぞれ２回経験し、ピッ
チが半分(Λ₃／２)の移動用回折格子８６を１回経験す
るという構成が可能ということである。この変形式に基
づいて、数４３を導き出すことができる。

【０１８９】この変形例によれば、ｎ₁次光、ｎ₂次光
(またはｍ₁次光、ｍ₂次光)を用いることで回折格子が１
ピッチ移動するに従って、正弦波信号は移動する方の回
折格子の次数の２倍(２（｜ｍ₁｜＋｜ｍ₂｜）または２
（｜ｎ₁｜＋｜ｎ₂｜）)の周期となる。また、ｌ₁，ｌ₂
を用いることで、（｜ｌ₁｜＋｜ｌ₂｜）倍の周期とな
る。このときは、図２５のエンコーダ装置に比べ、正弦
波信号の移動周期は１／２となるが、ピッチΛ₃が１番
目，２番目の回折格子のピッチΛ₁，Λ₂に比べて略半分
であるので、感度は図２５のエンコーダ装置と同様に、
第１，第２の実施例のエンコーダ装置に対し、４倍とな
る。

【０１９０】また、図２５のエンコーダ装置と同様、反
射手段８４により、光源１に発光ダイオード等が用いら
れる場合にも、エンコーダ装置として良好に機能する。

【０１９１】なお、図２５，図２７のエンコーダ装置で
は、３つの回折格子５３，５４，８６を設けたが、３つ
以上の回折格子を設けることも可能である。

【０１９２】なお、上述の第３，第４の実施例では、移
動用回折格子５４が矢印Ｒの方向に直線状に移動するよ
うになっており、これにより、リニアエンコーダ装置と
して構成されているが、第３，第４の実施例において
も、第１，第２の実施例と同様に、このようなリニアエ
ンコーダ装置のみならず、ロータリーエンコーダ装置と
して構成することも可能である。

【０１９３】図２８乃至図３５は第３，第４の実施例に
よるロータリーエンコーダ装置の構成例を示す図であ
り、図２８，図３０，図３２，図３４のロータリーエン
コーダ装置は、例えば図１９のロータリーエンコーダ装
置に対応した構成となっている。また、図２９，図３
１，図３３，図３５のロータリーエンコーダ装置は、例
えば図２０のロータリーエンコーダ装置に対応した構成
となっている。

【０１９４】また、図２８，図２９のロータリーエンコ
ーダ装置は、回転可能な移動用回折格子６４，７４と反
対の側に反射手段８１が設けられ、図２１のエンコーダ
装置と対応した構成となっている。また、図３０，図３
１のロータリーエンコーダ装置は、回転可能な移動用回
折格子６４，７４の回折格子面に反射手段が形成され、
図２４のエンコーダ装置と対応した構成となっている。
また、図３２，図３３のロータリーエンコーダ装置は、
回転可能な移動用回折格子６４，７４と反対の側に３番
目の回折格子８６と反射手段８１とが設けられ、図２５
のエンコーダ装置と対応した構成となっている。また、
図３４，図３５のロータリーエンコーダ装置は、回転可
能な移動用回折格子６４，６７と反対の側に３番目の回
折格子８６が設けられ、３番目の回折格子の回折格子面
に反射手段８４が形成されており、図２７のエンコーダ
装置と対応した構成となっている。

【０１９５】上述の各実施例で説明したように、本発明
では高次光をも用いることができ、高次光を用いること
により特有の効果を得ることができるが、大きなピッチ
の干渉縞を発生させ小さなピッチの干渉縞の場合に比べ
て受光素子７の大きさをより大きく設定の容易なものに
するためには、干渉させる光は互いに平行に近いものが
選ばれるのが良い。

【０１９６】また、高次回折光を用いると、前述のよう
にピッチの波長依存性はないが、干渉縞の位相は波長依
存性をもつ。干渉縞の位相についても波長依存性をなく
すためには、２つの光を全く対称の光学系とするのであ
る。すなわち、各回折格子で発生する２つの光は同じ次
数とするのである。例えば第１回折格子では±１次光同
士、第２回折格子では±３次光同士等である。この中で
も１次光は最も効率が高いので最適である。

【０１９７】例えば、図１８のエンコーダ装置の場合、
ｎ₁＝１，ｎ₂＝−１，ｍ₁＝１，ｍ₂＝−１を例にとりΛ
₁＝１μｍのときに、Λ₀＝２ｍｍとするには、Λ₂＝
１．０００２５μｍとなり、Λ₁とΛ₂の違いは約０．０
２５％となる。

【０１９８】また、図２１のエンコーダ装置の場合、ｎ
₁＝１，ｎ₂＝−１，ｍ₁＝１，ｍ₂＝−１を例にとりΛ₁
＝１μｍのときに、Λ₀＝２ｍｍとするには、Λ₂＝１．
０００１２５μｍとなる。

【０１９９】また、図２４のエンコーダ装置の場合、ｎ
₁＝１，ｎ₂＝−１，ｍ₁＝１，ｍ₂＝−１を例にとりΛ₁
＝１μｍのときに、Λ₀＝２ｍｍとするには、Λ₃＝０．
５０００６２５μｍとなる。

【０２００】また、図２５のエンコーダ装置の場合、ｎ
₁＝１，ｎ₂＝−１，ｍ₁＝１，ｍ₂＝−１を例にとりΛ₁
＝１μｍ、Λ₂＝０．５μｍのときに、Λ₀＝２ｍｍとす
るには、Λ₃＝０．９９９８７５μｍとなる。

【０２０１】ところで、上述の各実施例において、干渉
縞に基づき回折格子の移動に関する情報を検出する型式
のエンコーダ装置（例えば、図１，図２，図３，図４，
図８，図１０，図１１，図１２，図１３，図１４，図１
８，図１９，図２０，図２１，図２４，図２５，図２
７，図２８，図２９，図３０，図３１，図３２，図３
３，図３４，図３５に示したようなエンコーダ装置）で
は、移動用回折格子が移動し、これに伴なって干渉縞が
移動するときに、移動情報検出手段として、干渉縞の間
隔よりも小さい受光面をもつ受光素子や小さい孔のピン
ホールを用いれば、１つの受光素子から図９または図１
７に示したような正弦波状信号を得ることができる。こ
の種の正弦波状信号は、谷と山の比（ｔ₂／ｔ₁；アスペ
クト比）が大きいほど品質が良いが、１つの受光素子か
らの正弦波状信号は、バイアス成分ｔ ₁をもつため、こ
の正弦波状信号は良質のものとなっていない。

【０２０２】図３６乃至図４２には、正弦波状信号の品
質を良好なものにするための本発明による各種の信号検
出の仕方，換言すれば、移動情報検出手段の各種の構成
例が示されている。なお、以下では、便宜上、エンコー
ダ装置が図１３の構成を基本としているものとして説明
する。先ず、図３６には、光を重ねた光径（図では円と
する）中に干渉縞の明暗を１個ずつ発生させたときに、
干渉縞の明暗に相当する間隔（干渉縞のピッチの半分）
をへだてて２つの受光素子５８，５９を配置し、各受光
素子５８，５９の出力の差をとる構成が示されている。

【０２０３】図３７は、図３６の構成における一方の受
光素子５８の出力信号Ｏ１，他方の受光素子５９の出力
信号Ｏ２，２つの受光素子５８，５９の出力の差信号
（Ｏ１−Ｏ２）をそれぞれ示す図である。図３７からわ
かるように、２つの受光素子５８，５９は、干渉縞のピ
ッチの半分の間隔で配置されているので、受光素子５
８，５９の出力信号Ｏ１，Ｏ２は、１８０゜の位相差と
なり、従って、２つの受光素子５８，５９の出力Ｏ１，
Ｏ２の差をとり差信号（Ｏ１−Ｏ２）とすることによ
り、バイアス成分ｔ₁を除去することができ、アスペク
ト比の高い良好な正弦波状信号を得ることができて、こ
れにより、より高精度に移動量を測定することができ
る。また、この場合に、図３８に示すように、受光素子
５８，５９の幅Ｈを小さくすることにより、バイアス成
分ｔ₁をさらに小さくすることができ、差信号（Ｏ１−
Ｏ２）の振幅を大きくすることができて、より一層、完
全に近い良質な正弦波状信号を得ることができる。但
し、幅Ｈを小さくすると、受光量も減少するので、受光
素子５８，５９の幅Ｈについては、用途等に応じ、適当
なものに設計するのが良い。

【０２０４】図３６では、干渉縞の明暗に相当する間隔
（干渉縞のピッチの半分）をへだてて２つの受光素子５
８，５９を配置したが、図３９に示すように、干渉縞の
明暗の間隔の半分の間隔（干渉縞のピッチの４分の１）
をへだてて２つの受光素子５８，５９を配置することも
可能である。すなわち、一方の受光素子５８を例えば明
の部分に配置し、他方の受光素子５９を明と暗との中間
位置（光径の中間位置）に配置することも可能である。

【０２０５】図４０は図３９の構成における一方の受光
素子５８の出力信号Ｏ１，他方の受光素子５９の出力信
号Ｏ３，２つの受光素子５８，５９の出力の差信号（Ｏ
１−Ｏ３）をそれぞれ示す図である。図３９のように、
２つの受光素子５８，５９の間隔が干渉縞のピッチの４
分の１（明暗の間隔の半分）となるよう２つの受光素子
５８，５９を配置すると、図４０に示すように、２つの
受光素子５８，５９の各出力信号Ｏ１，Ｏ３は、９０゜
の位相差をもつことになる。すなわち、一般にエンコー
ダに必要な９０゜位相差をもつ２つの正弦波信号（すな
わちＡ相信号，Ｂ相信号）を出力信号Ｏ１，Ｏ３とし
て、それぞれ受光素子５８，５９から出力することがで
きる。この場合、９０゜の位相差をもつＡ相信号Ｏ１，
Ｂ相信号Ｏ３を方向弁別信号として回折格子の移動方向
の検出に用いることができ、また、Ａ相信号とＢ相信号
との差，すなわち出力信号Ｏ１と出力信号Ｏ３との差を
とり差信号（Ｏ１−Ｏ３）とすることで、この差信号
（Ｏ１−Ｏ３）を実際の移動距離の測定に用いることが
できる。そして、移動距離の測定に差信号（Ｏ１−Ｏ
３）を用いることによって、前述したと同様に、品質の
良い正弦波を得ることができ、高精度に移動量を測定す
ることができる。すなわち、図３９の構成では、回折格
子５４の移動に関する情報として、移動方向を弁別する
信号と移動量を測定するための信号とを高精度に得るこ
とができる。

【０２０６】さらに、品質の良い（アスペクト比の高
い）信号を得るために、図４１に示すように、隣接する
素子間の間隔が干渉縞のピッチの４分の１となるよう３
つの受光素子６０，６１，６２を配置することもでき
る。

【０２０７】図４２は、図４１の構成における３つの受
光素子６０，６１，６２の各々からの出力信号Ｏ１，Ｏ
３，Ｏ２，２つの受光素子６０，６１の出力の差信号
（Ｏ１−Ｏ３），２つの受光素子６１，６２の出力の差
信号（Ｏ３−Ｏ２）をそれぞれ示す図である。図４１の
ように、隣接する素子間の間隔が干渉縞のピッチの４分
の１となるよう３つの受光素子６０，６１，６２を配置
すると、図４２に示すように、３つの受光素子６０，６
１，６２の各出力信号Ｏ１，Ｏ３，Ｏ２は、９０゜の位
相差となり、従って、差信号（Ｏ１−Ｏ３）と差信号
（Ｏ３−Ｏ２）とは、互いに９０゜位相差をもつととも
に、より完全に近い（より品質の良い）正弦波となる。
この場合、９０゜位相差をもつ差信号（Ｏ１−Ｏ３），
（Ｏ３−Ｏ２）をＡ相信号，Ｂ相信号として用いること
で、回折格子５４の移動方向を精度良く検出することが
できるとともに、個々の差信号（Ｏ１−Ｏ３），（Ｏ３
−Ｏ２）自体により、回折格子５４の移動量を精度良く
測定することができる。

【０２０８】また、上述の各実施例のエンコーダ装置に
おいて、さらに、回折格子５３，回折格子５４，回折格
子８６の少なくとも一方(例えば、いずれか一方)を、図
４３(ａ)に示すように、２つの領域ｕ_a，ｕ_bに分けるこ
とも可能である。すなわち、各領域ｕ_a，ｕ_bは同じピッ
チΛ₁(またはΛ₂，Λ₃)を有しているが、ピッチの位相
が互いに異なっている。このようにすることによって、
図４３(ｂ)に示すように、コリメータ光の光断面６０内
に各領域ｕ_a，ｕ_bに対応した位相の異なる２種類の干渉
縞Ｉ_a，Ｉ_b(各干渉縞Ｉ_a，Ｉ_bのピッチはΛ₀)を発生さ
せることができ、この干渉縞Ｉ_a，Ｉ_bの縞方向Ｙに２つ
の受光素子(例えばフォトダイオード等)７ａ，７ｂを並
べて配置し、各受光素子７ａ，７ｂから所定の信号をそ
れぞれ得ることもできる。

【０２０９】ここで、受光素子７ａ，７ｂは干渉縞の間
隔よりも小さい受光面を有している。また、２つの領域
ｕ_a，ｕ_bの回折格子ピッチの位相差β₁は、２π／(４｜
ｎ−ｍ｜)であるのが良い。なお、ｎ，ｍは、領域が分
離されている回折格子の回折次数である。例えば、１番
目の回折格子５３が２つの領域に分けられているとする
と、ｎ，ｍはそれぞれｎ₁，ｍ₁である。また、２番目の
回折格子５４が２つの領域に分けられているとすると、
ｎ，ｍはそれぞれｎ₂，ｍ₂である。従って、例えば図１
４の構成のように、１番目の回折格子５３の１次光と−
１次光を用い(ｎ₁＝１，ｍ₁＝−１)また、２番目の回折
格子５４の−１次光と１次光とを用いるとした場合(ｎ₂
＝−１，ｍ₂＝１)において、２番目の回折格子５４を２
つの領域に分けるときには、回折格子ピッチの位相差β
₁を２π／８に設定するのが良い。

【０２１０】また、２番目の回折格子５４の−１次光と
１次光を用いるときには、回折格子５４の各領域ｕ_a，
ｕ_bの位相差β₁に対して、干渉縞Ｉ_a，Ｉ_bの位相差β₀
は、次式のようになる。すなわち、２番目の回折格子５
４の−１次光と１次光を用いる場合には、２番目の回折
格子５４の位相のずれに対して干渉縞の位相のずれが１
−(−１)＝２倍となることから、次式が導き出される。

【０２１１】

【数４５】β₀＝２β₁

【０２１２】従って、２番目の回折格子５４において、
各領域Ｉ_a，Ｉ_bのピッチの位相差β₁が上述のように２
π／８に設定されているときには、干渉縞Ｉ_a，Ｉ_bのピ
ッチの位相差β₀は、２π／４となり、各受光素子７
ａ，７ｂからは、干渉縞のピッチが１／４ずれた９０°
の位相差をもつ２つの正弦波信号(すなわち、Ａ相信
号，Ｂ相信号)をそれぞれ得ることができる。これによ
り、９０゜の位相差をもつＡ相信号，Ｂ相信号を方向弁
別信号として回折格子の移動方向の検出に用いることが
でき、また、Ａ相信号とＢ相信号との差をとることで、
この差信号を実際の移動距離の測定に用いることができ
る。そして、移動距離の測定に差信号を用いることによ
って、品質の良い正弦波を得ることができ、高精度に移
動量を測定することができる。すなわち、回折格子５４
の移動に関する情報として、移動方向を弁別する信号と
移動量を測定するための信号とを高精度に得ることがで
きる。

【０２１３】なお、上記のようなＡ相信号，Ｂ相信号
は、前述のように例えば図３９のエンコーダ装置におい
ても実現できる。しかしながら、図３９のエンコーダ装
置では、１つの干渉縞からＡ相，Ｂ相を検出するため、
干渉縞がずれた場合には、Ａ相，Ｂ相の位相がずれ易
く、移動方向についての検出誤りが発生しやすいという
問題がある。

【０２１４】これに対して、回析格子５３または５４の
領域を２つに分けて２つの干渉縞Ｉ_a，Ｉ_bを発生させ、
２つの受光素子７ａ，７ｂを干渉縞の方向Ｙに並べて配
置し、受光素子７ａ，７ｂにおいて２つの干渉縞Ｉ_a，
Ｉ_bからＡ相，Ｂ相の信号を直接得る場合には、回析格
子５３または５４のずれによる干渉縞の傾きなどに対し
て、検出誤りを少なくすることができ、特に、Ａ相信
号，Ｂ相信号の位相がずれにくく、移動方向についての
検出誤りが発生するのを著しく低減することができる。

【０２１５】なお、この場合も、±１次光のみならず、
さらに高次光を用いるように拡張可能である。すなわ
ち、例えば図４４に示すように、１番目の回折格子５３
で発生するｎ₁次光であって２番目の回折格子５４のｎ₂
次光と、１番目の回折格子５３で発生するｍ₁次光であ
って、２番目の回折格子５４のｍ₂次光とを回折格子５
４の移動に関する情報（移動量や移動方向など）を得る
ために用いることもできる。

【０２１６】この場合、１番目の回折格子５３での回折
条件は次式により表わされる。

【０２１７】

【数４６】ｓｉｎθ₁₁＝ｎ₁λ／Λ₁ ｓｉｎθ₁₂＝ｍ₁λ／Λ₁

【０２１８】また、２番目の回折格子５４での回折条件
は次式により表わされる。

【０２１９】

【数４７】−ｓｉｎθ₂₁＋ｓｉｎθ₁₁＝ｎ₂λ／Λ₂ −ｓｉｎθ₂₂＋ｓｉｎθ₁₂＝ｍ₂λ／Λ₂

【０２２０】数４６と数４７とにより、次式が導かれ
る。

【０２２１】

【数４８】ｓｉｎθ₂₁＝λ（ｎ₂／Λ₂−ｎ₁／Λ₁） ｓｉｎθ₂₂＝λ（ｍ₂／Λ₂−ｍ₁／Λ₁）

【０２２２】また、θ₂₁とθ₂₂の角度の光による干渉縞
のピッチは次式で表される。

【０２２３】

【数４９】Λ₀＝λ／（ｓｉｎθ₂₁＋ｓｉｎθ₂₂）

【０２２４】数４８と数４９とを用いてΛ₁，Λ₂とΛ₀
との関係が次式のように求められる。

【０２２５】

【数５０】 Λ₀＝１／［（ｎ₂＋ｍ₂）／Λ₂−（ｎ₁＋ｍ₁）／Λ₁］

【０２２６】数５０から、高次光を用いる場合にも、±
１次光を用いる場合と同様に、干渉縞のピッチΛ₀は、
１番目の回折格子５３のピッチΛ₁と２番目の回折格子
５４のピッチΛ₂とにだけ関係し、光源からの光の波長
には全く無関係となり、光源１に半導体レーザのような
波長変化の大きい光源が用いられる場合でも、その波長
変化の影響を受けない。

【０２２７】なお、高次光の選び方としては、前述のよ
うに、２つの回折格子５３，５４からの２つの出射光が
ほぼ平行にならなければならないので、１番目の回折格
子５３でのｎ₁次光であって２番目の回折格子４でのｍ₁
次光と、１番目の回折格子５３でのｎ₂次光であって２
番目の回折格子４でのｍ₂次光との干渉では、Λ₁≒Λ₀
を例にとると、数３０を満たさなければならない。

【０２２８】また、このように、２番目の回折格子５４
の高次光を用いる場合、あるいは、１番目の回折格子５
３の高次光を用いる場合、回折格子の領域ｕ_a，ｕ_bの位
相差β₁に対して、干渉縞の位相差β₀は次式のようにな
る。すなわち、２番目の回折格子５４のｎ₂次光とｍ₂次
光を用いる場合には、２番目の回折格子５４の位相のず
れに対して干渉縞の位相のずれが(ｎ₂−ｍ₂)倍となるこ
とから次式が導き出される。

【０２２９】

【数５１】β₀＝(ｎ₂−ｍ₂)β₁

【０２３０】従って、β₀＝π／２とすると、β₁＝π／
［２(ｎ₂−ｍ₂)］となる。

【０２３１】ところで、例えば図１３，図１４のエンコ
ーダ装置では、各受光素子７ａ，７ｂから得られる正弦
波状信号は、図１７に示したように、バイアス成分ｔ₁
が重畳した波形であるので、このままでは読み取りが誤
りやすい。換言すれば、この種の正弦波状信号は、谷と
山の比（ｔ₂／ｔ₁；アスペクト比）が大きいほど品質が
良いが、１つの受光素子７ａまたは７ｂからの正弦波状
信号は、バイアス成分ｔ₁をもつため、この正弦波状信
号は良質のものとなっていない。

【０２３２】そこで、図４５に示すように光を重ねた光
径（図では円とする）中に干渉縞の明暗を１個ずつ発生
させたときに、受光素子７ａ，７ｂの各々に対して、干
渉縞の明暗に相当する間隔（干渉縞のピッチΛ₀の半分
Λ₀／２）をへだてて、さらに、受光素子８ａ，８ｂを
配置し、受光素子７ａと受光素子８ａの出力の差，受光
素子７ｂと受光素子８ｂの出力の差をとるような構成と
することもできる。

【０２３３】図４６は、図４５の構成において、回折格
子５３または５４の一方の領域，例えばｕ_aにおける受
光素子７ａの出力信号ａ１，受光素子８ａの出力信号ａ
２，２つの受光素子７ａ，８ａの出力の差信号（ａ１−
ａ２）をそれぞれ示す図である。図４６からわかるよう
に、受光素子７ａ，８ａは、干渉縞のピッチの半分の間
隔で配置されているので、受光素子７ａ，８ａの出力信
号ａ１，ａ２は、１８０゜の位相差となり、従って、受
光素子７ａ，８ａの出力ａ１，ａ２の差をとり差信号
（ａ１−ａ２）とすることにより、バイアス成分ｔ₁を
除去することができ、アスペクト比の高い良好な正弦波
状信号を得ることができる。受光素子７ａ，８ａの出力
の差信号（ａ１−ａ２）と受光素子７ｂ，８ｂの出力の
差信号（ｂ１−ｂ２）とは、図４７に示すようになり、
（ａ１−ａ２），（ｂ１−ｂ２）を最終的な出力とする
ことによって、９０゜の位相差をもつ良好なＡ相信号，
Ｂ相信号を得ることができて、より高精度に移動量を測
定することができる。また、この場合に、図４８に示す
ように、受光素子７ａ，８ａ；７ｂ，８ｂの幅Ｈを小さ
くすることにより、バイアス成分ｔ₁をさらに小さくす
ることができ、差信号の振幅を大きくすることができ
て、より一層、完全に近い良質な正弦波状信号を得るこ
とができる。但し、幅Ｈを小さくすると、受光量も減少
するので、受光素子７ａ，８ａ；７ｂ，８ｂの幅Ｈにつ
いては、用途等に応じ、適当なものに設計するのが良
い。また、上述の例では、干渉縞の明暗に相当する間隔
（干渉縞のピッチの半分）をへだてて受光素子７ａ，８
ａ；７ｂ，８ｂを配置したが、このような配置例に限ら
ず、種々の変形も可能である。

【０２３４】上述した各実施例のエンコーダ装置（リニ
アエンコーダ装置，ロータリーエンコーダ装置）では、
第１番目の回折格子３，２３，３３，４３，５３，６
３，７３を固定し、第２番目の回折格子４，２４，３
４，４４，５４，６４，７４を移動用としたが、第１番
目の回折格子３，２３，３３，４３，５３，６３，７３
を移動用とし（すなわち移動用回折格子とし）、第２番
目の回折格子４，２４，３４，４４，５４，６４，７４
を固定（すなわち固定用回折格子）とすることもでき
る。

【０２３５】さらには、第１番目の回折格子３，２３，
３３，４３，５３，６３，７３と第２番目の回折格子
４，２４，３４，４４，５４，６４，７４との両方を移
動用とし、第１番目の回折格子３，２３，３３，４３，
５３，６３，７３と第２番目の回折格子４，２４，３
４，４４，５４，６４，７４との相対的な移動量等を測
定するよう構成することも可能である。

【０２３６】同様に、第４の実施例において、第１，第
２番目の回折格子５３，５４を移動用とし、第３番目の
回折格子８６を固定用とすることもできる。

【０２３７】また、本発明は、光源１からの光を回折格
子に垂直入射させる場合に限定されず、垂直に入射させ
ない場合であっても適用可能である。

【０２３８】

【発明の効果】以上に説明したように、請求項１乃至請
求項３記載の発明によれば、２回回折光と２回透過光と
に基づいて回折格子の移動に関する情報を検出するよう
になっているので、光源からの光の波長が変化する場合
にも、感度を低下させることなく波長変化の影響を低減
することができ、回折格子の移動に関する情報を精度良
く測定することができる。また、請求項１乃至請求項３
記載の発明によれば、偏光の回転を利用して回折格子の
移動に関する情報を検出するようになっているので、完
全な正弦波状信号を得ることができ、高精度の測定を行
なうことができる。

【０２３９】

【０２４０】

【０２４１】

【０２４２】

【０２４３】

【０２４４】

【０２４５】

【０２４６】

【０２４７】

【０２４８】

【０２４９】

【０２５０】

【０２５１】

【０２５２】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るエンコーダ装置の第１の実施例の
構成図である。

【図２】図１のエンコーダ装置の２つの回折格子からの
回折光，透過光を説明するための図である。

【図３】図１のエンコーダ装置において回折格子の移動
に伴なって移動する干渉縞に基づく光量変化を示す図で
ある。

【図４】図１のエンコーダ装置の変形例を示す図であ
る。

【図５】偏光の回転を用いたエンコーダ装置の他の構成
例を示す図である。

【図６】偏光の回転を用いるエンコーダ装置の他の構成
例を示す図である。

【図７】偏光の回転を用いるエンコーダ装置の他の構成
例を示す図である。

【図８】本発明に係る第１の実施例のエンコーダ装置の
さらに他の構成例を示す図である。

【図９】図８のエンコーダ装置における出力信号を示す
図である。

【図１０】本発明に係る第１の実施例のエンコーダ装置
のさらに他の構成例を示す図である。

【図１１】本発明によるロータリーエンコーダ装置の構
成例を示す図である。

【図１２】本発明によるロータリーエンコーダ装置の構
成例を示す図である。

【図１３】本発明に係るエンコーダ装置の第２の実施例
の構成図である。

【図１４】図１３のエンコーダ装置において、２つの回
折格子からの±１次光を用いる場合の構成を示す図であ
る。

【図１５】図１４に示す構成のエンコーダ装置の動作原
理を説明するための図である。

【図１６】図１４に示す構成のエンコーダ装置により発
生する干渉縞を説明するための図である。

【図１７】図１４に示す構成のエンコーダ装置の受光素
子から出力される信号を示す図である。

【図１８】第２の実施例のより拡張されたエンコーダ装
置の構成例を示す図である。

【図１９】本発明によるロータリーエンコーダ装置の構
成例を示す図である。

【図２０】本発明によるロータリーエンコーダ装置の構
成例を示す図である。

【図２１】本発明に係るエンコーダ装置の第３の実施例
の構成図である。

【図２２】図２１のエンコーダ装置の等価的な光学系を
示す図である。

【図２３】点光源を説明するための図である。

【図２４】図２１のエンコーダ装置の変形例を示す図で
ある。

【図２５】本発明に係るエンコーダ装置の第３の実施例
の構成図である。

【図２６】図２５のエンコーダ装置の等価的な光学系を
示す図である。

【図２７】図２５のエンコーダ装置の変形例を示す図で
ある。

【図２８】本発明によるロータリーエンコーダ装置の構
成例を示す図である。

【図２９】本発明によるロータリーエンコーダ装置の構
成例を示す図である。

【図３０】本発明によるロータリーエンコーダ装置の構
成例を示す図である。

【図３１】本発明によるロータリーエンコーダ装置の構
成例を示す図である。

【図３２】本発明によるロータリーエンコーダ装置の構
成例を示す図である。

【図３３】本発明によるロータリーエンコーダ装置の構
成例を示す図である。

【図３４】本発明によるロータリーエンコーダ装置の構
成例を示す図である。

【図３５】本発明によるロータリーエンコーダ装置の構
成例を示す図である。

【図３６】干渉縞のピッチの半分の間隔をへだてて２つ
の受光素子が配置されているエンコーダ装置の構成例を
示す図である。

【図３７】図３６の構成のエンコーダ装置の各受光素子
からの出力信号を示す図である。

【図３８】図３６の構成のエンコーダ装置において、各
受光素子の幅を小さくした状態を示す図である。

【図３９】干渉縞のピッチの４分の１の間隔をへだてて
２つの受光素子が配置されているエンコーダ装置の構成
例を示す図である。

【図４０】図３９の構成のエンコーダ装置の各受光素子
からの出力信号を示す図である。

【図４１】隣接する素子間の間隔が干渉縞のピッチの４
分の１となるように３つの受光素子が配置されているエ
ンコーダ装置の構成例を示す図である。

【図４２】図４１の構成のエンコーダ装置の各受光素子
からの出力信号を示す図である。

【図４３】回折格子の構成例並びに干渉縞の発生例を示
す図である。

【図４４】２つの回折格子からの高次光を用いる場合の
構成を示す図である。

【図４５】干渉縞の方向に並置された受光素子の各々に
対し、干渉縞のピッチの半分を隔てて、さらに受光素子
が配置されているエンコーダ装置の構成例を示す図であ
る。

【図４６】図４５の構成のエンコーダ装置の一方の領域
における受光素子からの出力信号を示す図である。

【図４７】図４５のエンコーダ装置の最終的な出力信号
を示す図である。

【図４８】図４５のエンコーダ装置において、各受光素
子の幅を小さくした状態を示す図である。

【図４９】従来のエンコーダ装置の構成例である。

【図５０】図４９のエンコーダ装置の２つの回折格子か
ら発生する回折光を説明するための図である。

【図５１】図４９のエンコーダ装置の２つの回折格子か
ら発生する回折光を説明するための図である。

【符号の説明】

１ 光源 ２，９ レンズ ３，２３，３３，４３，５３，６３，７３ 第１番
目の回折格子 ４，２４，３４，４４，５４，６４，７４ 第２番
目の回折格子 ５ 集光レンズ ７，２７，３７ 受光素子 １１，１２ 偏光板 １３ ビ−ムスプリッタ １４ 偏光ビ−ムスプリッタ １５ λ／４板 １６ 偏光ビ−ムスプリッタ １７ａ，１７ｂ 受光素子 １８ 偏光板 ８１ 反射手段（ミラー） ８２ 分割手段（ビームスプリッタ） ８４ 反射手段 ８６ 第３番目の回折格子 ９０ 移動情報検出手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01D 5/38 G01B 11/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、光源からの光が入射する第１番
   目の回折格子と、第１番目の回折格子からの光が入射す
   る第２番目の回折格子と、前記第１番目の回折格子と前
   記第２番目の回折格子の少なくとも一方の回折格子の移
   動に関する情報を検出する移動情報検出手段とを有し、
   前記移動情報検出手段は、前記第１番目の回折格子から
   の回折光であって前記第２番目の回折格子においても回
   折する光（２回回折光）と、前記第１番目の回折格子か
   らの透過光であって前記第２番目の回折格子においても
   透過する光（２回透過光）とに基づいて回折格子の移動
   に関する情報を検出するようになっており、前記移動情
   報検出手段は、前記２回回折光と前記２回透過光とをそ
   れぞれ互いに直交する向きに直線偏光化する直線偏光化
   手段と、前記２回回折光の直線偏光と前記２回透過光の
   直線偏光とを重ね合せる重ね合せ手段と、重ね合せ手段
   によって重ね合された前記２回回折光の直線偏光と前記
   ２回透過光の直線偏光とをそれぞれ回転方向の異なる円
   偏光に変換する円偏光変換手段と、円偏光変換手段から
   の光が入射し、入射した光を互いに直交する２つの偏光
   に分離する分離手段とを有し、分離手段によって分離さ
   れた２つの偏光の光量比を測定することによって、回折
   格子の移動に関する情報を検出するようになっているこ
   とを特徴とするエンコーダ装置。
2. 【請求項２】 光源と、光源からの光が入射する第１番
   目の回折格子と、第１番目の回折格子からの光が入射す
   る第２番目の回折格子と、前記第１番目の回折格子と前
   記第２番目の回折格子の少なくとも一方の回折格子の移
   動に関する情報を検出する移動情報検出手段とを有し、
   前記移動情報検出手段は、前記第１番目の回折格子から
   の回折光であって前記第２番目の回折格子においても回
   折する光（２回回折光）と、前記第１番目の回折格子か
   らの透過光であって前記第２番目の回折格子においても
   透過する光（２回透過光）とに基づいて回折格子の移動
   に関する情報を検出するようになっており、前記第２番
   目の回折格子から互いに直交した直線偏光状態の２回回
   折光と２回透過光とが出射し、これらが重ね合される場
   合に、前記移動情報検出手段は、重ね合された前記２回
   回折光の直線偏光と前記２回透過光の直線偏光とをそれ
   ぞれ回転方向の異なる円偏光に変換する円偏光変換手段
   と、円偏光変換手段からの光を互いに直交する２つの偏
   光に分離する分離手段とを有し、分離手段によって分離
   された２つの偏光の光量比を測定することによって、回
   折格子の移動に関する情報を検出するようになっている
   ことを特徴とするエンコーダ装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２記載のエンコ−
   ダ装置において、前記第１番目の回折格子および前記第
   ２番目の回折格子のピッチが、前記光源からの光の波長
   よりも小さいものとなっていることを特徴とするエンコ
   ーダ装置。