JP4322978B2 - Optical encoder - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、装置の可動部分の移動量検出に用いられる光学式エンコーダに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の光学式エンコーダは、各種光学部品を組み立て、調整する必要があるため、小型化、低価格化が困難であった。それに対して、本出願人は、例えば特開平7−306058号公報に開示してあるように、面発光半導体レーザ(以下、面発光レーザと表記する)を光源とした、小型、低価格化が可能な光学式エンコーダを開発した。
【0003】
図33に、本出願人が開発した面発光レーザを光源とする光学式エンコーダの構成を示す。この光学式エンコーダは、面発光レーザ10から出射されたビームがスケール20を照射し、スケール20によってそのビームの一部が反射あるいは透過されて光検出器30あるいは30' によって検出されるよう構成されている。
【0004】
一般に、面発光レーザにおいては、その出射窓幅(開口長)aによって決定される出射ビームの広がり角が、従来の端面出射型半導体レーザと比較して小さい。このため、本出願人が開発した光学式エンコーダにおいては、それ以前の光学式エンコーダに必要であったコリメータレンズ、インデックススケール等の部品が不要となり、小型、低コスト化が可能である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の面発光レーザを用いた光学式エンコーダにおいては、光源とスケールの間隔Lがある一定距離(a2 /λ)より小さいL≦a2 /λの場合は、面発光レーザによってスケール上に形成される光スポットの大きさがほぼ面発光レーザの出射窓のスケールピッチ方向の開口長aに等しいと仮定していたため、スケールピッチpが取りうる値の条件はp≧aに限定されていた。また、L>a2 /λの場合には、スケール上に形成される光スポットの大きさが略Lλ/aに等しいと仮定していたため、スケールピッチpはp≧Lλ/aに限定されていた。
【0006】
つまり、従来の光学式エンコーダにおいては、スケールピッチpの大きさに下限が設けられており、これ以上スケールピッチを小さくしてエンコーダの高分解能化を実現する可能性については考慮していなかった。
【0007】
一方、エンコーダの高分解能化は工作機械、測定器等の高性能化を実現する手段として継続的に要求されており、小型、低価格の光学式エンコーダにおいても高分解能化は不可欠となっている。
【0008】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、面発光レーザを用いた光学式エンコーダにおいて、光源とスケールが比較的近接して配置された場合に、従来の光学式エンコーダと比較して、さらにスケールピッチを小さくして高分解能化を可能とする光学式エンコーダを提供することを目的とする。
【0009】
【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においては、光ビームの中心軸における前記移動スケールと前記面発光レーザ光源の光ビーム出射面との間の距離をL、光ビームの波長をλ、前記移動スケールのスケールピッチをp、前記移動スケールのピッチ方向と光ビームの中心軸に垂直な平面のなす角をθ、前記移動スケールのピッチ方向を光ビームの中心軸に垂直な平面に投影した方向に沿う前記面発光レーザ光源の開口長をaとすると、L≦1.0a2 /λの場合に、p・cosθ<aの関係を満たし、また、L≧1.0a2 /λの場合に、0.8Lλ/a<p・cosθ<1.0Lλ/aの関係を満たすよう構成したことを特徴としている。
【0010】
【発明の実施の形態】
図1は、本実施の形態において、光源として用いられる面発光レーザ10の構造の一例を示した図である。図に示すように、面発光レーザ10は、活性層(発光層)11を両側から挟む多層薄膜ミラー12,13と、さらにこの多層薄膜ミラー12,13を挟み込む上部電極14及び下部電極15を有している。
【0011】
このような面発光レーザ10は、上部及び下部電極14,15間に電圧を印加して活性層11に電流を注入することによって、活性層11を発光させるように構成されている。具体的には、活性層11と多層薄膜ミラー12,13とによって膜厚方向に共振器が形成されているため、この膜厚方向に発振が起こる。そして、光が出射する出射窓21の部分のみ、上部電極14を除去してあるので、光は図に示すように膜平面に対して垂直な方向に出射する。なお、面発光レーザ10を構成する材料としては、例えば活性層11に適用するGaAs、多層薄膜ミラー12,13に適用するp型またはn型GaAs/AlGaAs積層膜などが挙げられる。
【0012】
上記構成をとる面発光レーザ10の利点としては、上部電極14のパターニングにより開口(この場合は出射窓21)の形状を自由に設計できる点がある。なお、裏面側出射光を使用する場合は、下部電極15をパターニングする。
【0013】
放射光のビーム広がりは、開口の形状及び大きさによって規定される(開口により回折が発生しビーム広がりが生ずるため)ので、開口の設計によりビーム広がりを比較的小さく抑えることができる。したがって、適切に設計された面発光レーザ10を光源としてエンコーダを構成すれば、従来の光学式エンコーダの多くに使用されているコリメータレンズ(または集光レンズ)やインデックススケールが不要となり、きわめて小型で低価格な光学式エンコーダを実現できる。
【0014】
ここで、面発光レーザ10の変形例を図2(a),(b)に示す。基本的な構成は図1に示す面発光レーザ10と同様であるので、共通する構成には同じ番号を付し、説明を省略する。図2(a),(b)に示す変形例では、多層膜ミラー12の一部又は全部がメサ状に加工されており、上部電極14が多層膜ミラー12のメサ状に形成された部分を取り巻くように形成されている。図中の曲線19が出射光を示す。
【0015】
図2(a)に示す変形例では、活性層11の一部の領域17が絶縁化されており、上部電極14から活性層11を介して下部電極15に流れる電流の流れ18が、多層膜ミラー12のメサ部分の鉛直方向断面より僅かに広い領域に制限される。図2(a)において、bはメサ部分の断面径、cは活性層11の絶縁化されていない領域の断面径を表しており、c≧bである。このような構成の面発光レーザ10において、上部電極14と下部電極15との間に電流を流すと、活性層11のうち絶縁化されていない領域が強く発光し、さらに、多層膜ミラー12のメサ状部分と多層膜ミラー13との鉛直方向における重なり部分が最も強く光の共振器として機能するため、光ビームの出射端面におけるレーザ光の広がりは、b,cの重なり部分、即ちbで示される範囲となる。よって、図2(a)の場合の光出射部の開口長aは、bに相当する。
【0016】
また、図2(b)に示す変形例では、図2(a)に示す構成と比較すると、c<bとなっている点で相違する。このような構成の面発光レーザ10においては、上述した理由と同様の理由により、光ビームの出射端面におけるレーザ光の広がりは、b,cの重なり部分、即ちcで示される範囲となる。よって、図2(b)の場合の光出射部の開口長aは、cに相当する。
【0017】
また、図1及び図2(a),(b)と異なる構成の面発光レーザ10の場合にも、開口長aは、出射される光ビームの出射面上における広がり幅に相当する部分の寸法を意味するものとし、したがって、本実施の形態では、光ビームの出射端面における広がり幅を、開口長aで統一して記載する。なお、光ビームの広がり幅は、出射される光ビームの強度が、光ビームの主軸に垂直な面上においてピーク強度の1/e2 (eは自然対数)以上ある領域の幅を指すものとする。また、出射ビームの主軸に垂直な面上において、測定する方向により開口長のaの大きさが異なる場合には、後述するスケール20のピッチpの方向を光ビームの出射端面に投影した方向で測定した値を、開口長aとする。また、本実施形態において、単に開口と記述する場合は、面発光レーザの光ビーム出射面上におけるビーム広がり幅、すなわち開口長aに相当する領域とする。
【0018】
続いて、開口長aの大きさによって規定される放射光のビーム広がりについて、以下に説明する。
屈折率導波構造を有する面発光レーザ10からの出射光については、図3に示すように、開口長aと同じ大きさの窓幅で規定される開口16に平行な平面波を入射させた場合にほぼ近似できる。開口16を通過した後のビームの広がりについては、開口長a及び観測面と開口16との距離rが波長に対して約5倍以下の場合を除けば、フレネル−キルヒホッフ(Fresnel-Kirchhoff )の回折積分によって計算することができる。
【0019】
即ち、開口関数をu0 (x0 ,y0 )、観測面上での回折光をu(x,y)とすると、
【0020】
【数1】
【0021】
と表される。
また、開口と観測点の距離がある程度以上離れている場合には、フレネル(Fresnel )回折、さらにある程度以上離れている場合にはフランホーファー(Fraunhofer)回折により、ビーム広がりを計算することができ、それぞれ
【0022】
【数2】
【0023】
【数3】
【0024】
と表される。
このように、面発光レーザ出射光の回折パターンは、(1)式〜(3)式を用いて近似的に計算することが可能であり、開口長(出射窓幅)a及び観測面と開口との距離rなどを考慮して用いる式を選択する。
【0025】
本実施の形態は、開口から距離が比較的小さい場合について説明するが、一般に、実際のエンコーダにおいては面発光レーザとスケールの間隔を無限に小さくすることはできず、距離rには下限が存在し、実用上はフレネル回折の式(2)が成り立つ範囲であると考えられるので、本実施の形態では上記(2)式を用いて計算を行った。
【0026】
ここで、x軸方向の開口長をaとし、y軸方向には無限大の幅を持つ開口を用いて、そのx軸方向の回折パターンを計算する。この場合、y軸方向の積分領域を−∞〜∞とおくと、(2)式より
【0027】
【数4】
【0028】
となり、
【0029】
【数5】
【0030】
となる。
実際に回折パターンを計算するには数値計算をする必要があるが、
【0031】
【数6】
【0032】
【数7】
【0033】
で表されるフレネル(Fresnel )積分を使い、
【0034】
【数8】
【0035】
として、x軸方向の積分領域を−a/2〜a/2とすると、
【0036】
【数9】
【0037】
となり、光強度分布は
【0038】
【数10】
【0039】
と表される。
この式は、スリットからの距離r、スリット幅aおよび波長λによってその形を変えるが、
【0040】
【数11】
【0041】
と定義すると、(10)式におけるフレネル関数の変数は
【0042】
【数12】
【0043】
となり、x/aを横軸にとり、mをパラメータとして回折の光強度分布を記述できる。
図4に上述の方法で求めた光強度分布を示す。
【0044】
図4(a)は、パラメータmを変化させることで移動する、回折の光強度を観察する位置(a〜g)を示している。図4(a)において、スクリーンの背後に記した実線はスリットの幾何学的影、点線はm>1の場合の回折パターンの拡がりを示す。
【0045】
図4(b)は、mを変化させたそれぞれの観察位置(a〜g)での回折の光強度分布を、(10)式によって計算した結果を示す。r=ma2 /2λであり、横軸がx/a、縦軸が光強度を示している。図4(b)に書き込んだ記号a〜gは、図4(a)に示した光強度分布の観察位置(a〜g)を表している。
【0046】
以下、本実施の形態に係る光学式エンコーダに適用した場合を具体的に説明する。
図5〜図7に、本実施の形態に係る、面発光レーザ10を用いた反射式エンコーダの構成を示す。図5は、面発光レーザを用いた反射式エンコーダの斜視図、図6は、光ビームの中心軸を通りY軸に垂直な平面における断面図、図7は、X軸方向から見た側面図を示している。なお、スケール20は、反射率(または透過率)の大きな部分と反射率(または透過率)の小さな部分が交互に規則的に配置された部材であり、例えば、ガラス基板などの低反射率の基板にAlなどの高反射率の薄膜を蒸着し、これをリソグラフィー技術を用いてパターニングすることにより作成できる。
【0047】
上記構成において、面発光レーザ10から出射したビームをスケール20で反射させ、反射光を光検出器30の受光素子で受光する。スケール20の移動により反射光の強度が変化するので、光検出器30の出力からスケールの移動量を検出できる。
【0048】
スケールに照射される光の強度分布は、先述したように、開口長aと同じ大きさの窓幅で規定される開口16に平行な平面波を入射させた場合にほぼ近似できるため、面発光レーザ10の開口16の形状,寸法及びスケール20と開口16間の距離とで規定される。
【0049】
本実施の形態では、図7に示すように、光ビームの中心軸上におけるスケールと面発光半導体レーザ光源の光ビーム出射面との距離をL、光ビームの波長をλ、スケール20のスケールピッチをp、スケール面上でピッチ方向と光ビームの中心軸に垂直な平面のなす角をθ、スケール20のピッチ方向を光ビームの中心軸に垂直な平面に投影した方向における光源の開口長をaとし、光源から距離Lのレーザ光出射方向に垂直な平面上における、スケール20のピッチ方向Pをこの平面に投影した方向の光強度分布を、(2)式を用いて計算する。
【0050】
波長λ=1μm 、開口長a=30μm の面発光レーザを用い、Lを85.5μm 〜900μm の間で変化させたときに得られる光強度分布の数値計算例を図8(a),図12(a)〜図29(a)に示す。L=ma2 /2λであり、横軸はx(μm)、縦軸は光強度(arb.)を表している。ここで、L(スケール20と出射面との距離)が極端に小さい場合には、先述したように(2)式において使用する仮定(近似)が成り立たず、(2)式では光強度分布の計算ができなくなるので、ここで示したLの最小値(85.5μm )付近が、(2)式を適用できるLの下限値である。
【0051】
上記した方法で計算される光強度分布を有するスポットが、スケール20に照射されて得られる反射光の光量は、スケール20の反射率分布とスポット強度分布との積をX軸上で積分すれば得られる。ここでは、計算を簡単にするために、スケール20の透過部,反射部における反射率をそれぞれ0,1、光検出器30は反射光量を全て受光できるよう十分大きいものと仮定する。
【0052】
また、スケール20が移動した場合に起こる反射光の光量変化は、スケール20の反射率分布を与える位置を変化させればよい。例えば、図8(a)における光強度分布に対して、p=10μm のスケール20を使用したときの反射光量の変化は、スケール20の反射率分布を図9(a)〜(e)のように移動させ、それぞれの反射率分布と図8(a)の光強度分布の積を積分すれば求められる。すなわち、図9(a)〜(e)中に斜線で記した部分の面積を合計することにより、それぞれのスケール位置における反射光量が求められる。
【0053】
以上のようにして、スケール20が1ピッチ分(10μm )移動したときに得られる反射光量の変化を図10に示す。これが、スケール移動時のエンコーダ信号に相当し、この最大値と最小値の差がエンコーダ信号のp−p振幅(以下単に振幅と表記する)に相当する。また、図10中(a)〜(e)で示した点は、それぞれ図9(a)〜(e)の場合に得られる信号に相当する。
【0054】
上述した方法で、図8(a)に示した光強度分布の場合について、スケールピッチpを開口長aと等しい30μm から2μm 単位で小さく変化させ、それぞれのスケールピッチにおいて、スケール20を移動させた際に得られるエンコーダ信号の振幅を計算した結果を図8(b)に示す。
【0055】
図8(b)から、光強度分布とスケールピッチpがある特定の関係(この場合、p=10μm 、および14μm ≦p≦22μm )を満たすときに、p=aの場合よりも大きい振幅が得られる場合があることが分かる。このことより、従来の光学式エンコーダよりもスケールピッチを小さくすることが可能であること、すなわち、光源とスケールの間隔Lがある一定距離(a2 /λ)より小さい場合にも、p≦aとして、従来よりも高分解能を有するエンコーダが得られる可能性があることがわかる。
【0056】
ここで、スケールピッチと振幅の関係をより詳細に理解するために、図8(b)において振幅の極大が見られるp=6μm 、18μm の場合について、光強度分布とスケールピッチの関係を図11(a)〜(d)に示す。これを見ると、振幅が大きい場合には、スケールの隣接する反射部(あるいは透過部)が、光強度分布の極大が見られる位置にそれぞれ一致するか、あるいは近い位置にあることがわかる。
【0057】
例えば、p=6μm の場合(図11(a))では、スケール反射部がそれぞれ中央、両側の1番目、3番目の計5カ所の極大値の位置にほぼ一致しており、この場合の反射光量(斜線部の面積の合計)はかなり大きい。一方、スケールが半ピッチ(3μm )移動した場合(図11(b))には、以上に示した5カ所の極大値はスケール透過部と一致するために、反射光量は小さくなる。スケールが移動する際の反射光量の最大値と最小値の差がエンコーダ信号の振幅となるため、p=6μm の場合には大きい振幅が得られることがわかる。
【0058】
また、p=18μm の場合(図11(d))においては、スケール反射部が両側の1、2、3番目の極大値をすべてカバーする位置にあるため、反射光量が大きくなり、スケール20が半ピッチ移動した場合(図11(c))の反射光量の差をとると、大きい振幅が得られる。
【0059】
以上のように、大きい振幅を得るためには、基本的には、光強度分布の極大が見られる位置にスケール20の同位相の部分(例えば反射部)がほぼ一致するように(極大値間の距離がスケールピッチpの整数倍)スケールピッチpを決定すればよい。但し、光強度分布のプロファイルが必ずしも対称な形でないため、極大値間の距離が必ずしもスケールピッチpの整数倍となるとは限らず、多少のずれがある方がより大きな振幅を得られる場合もある。
【0060】
なお、実際にエンコーダを使用する際には、スケール反射光より得られる例えば擬似正弦波信号をさらに電気的に分割してより高分解能を得る方法が一般的に用いられており、エンコーダの高分解能化を検討する場合には、信号分割を含めた分解能を最適化する必要がある。そこで、エンコーダ信号が与えられた際に可能な分割数は、エンコーダ信号の振幅に比例するものと考えられるため、高分解能化を図るためには、エンコーダ信号の振幅を確保しながら、スケールピッチpを小さくすればよい。
【0061】
よって、図8(b)のプロット上で、振幅/p(プロット上の点から原点まで引いた直線の傾き)の値が最大となる点において最小分解能を得られると考えられる。この考え方を適応すると、図8(b)の場合には、p=6μm 付近、及びp=16〜18μm 付近において振幅/pが最大になり、これらの場合に最小分解能が得られることがわかる。
【0062】
また、従来の光学式エンコーダ(p=30μm )の場合よりも高分解能が得られる範囲は、プロット上のp=30μm の点と原点を結んだ線よりも、プロットが上にある場合に相当し、図8(b)の場合には、6μm ≦p≦10μm 、14μm ≦p≦24μm において、従来例よりも高分解能が得られていることが分かる。すなわち、信号分割を考慮すると、p=30μm の場合と比較して、振幅の絶対値が小さい場合でも、振幅/pが大きければより高分解能が得られることになる。
【0063】
以下同様にして、図12(a)〜図29(a)に示す光強度分布に対して、エンコーダ信号の振幅を各スケールピッチについて計算した結果を図12(b)〜図29(b)に示す。これを見ると、図12(b)〜図26(b)においては、それぞれp<aの範囲で、p=aの場合よりも高分解能が得られる条件が見られるが、図27(b)ではほぼp=aの場合が高分解能化の最適条件であり、図28(b),図29(b)においては、p>aにおいて最適条件が存在するものと予想され、少なくともp≦aにおいては、p=aが最適条件となることがわかる。
【0064】
なお、ここまでの説明では、θ=0の場合について示したが、θ≠0の場合は、図30に示すように、スケールパターンを光ビームの中心軸に垂直な平面上に投影する場合と等価であるものと仮定し、p・cosθを等価的なスケールピッチであるものとすると、同様に最適な分解能が得られる条件を決定することが可能である。ここで、θ=0の場合はp・cosθ=pであるため、p・cosθを使って全ての場合を表現することが可能である。
【0065】
以上の説明から明らかなように、光源とスケール20が比較的近接した場合に関して、p・cosθ<aで分解能を最適化する条件が得られる。これに関して、以下にLの値による場合分け(パラメータmを変化させる)を行い、それぞれに関する最適条件が得られる範囲について説明する。
▲1▼L=0.095a2 /λ〜0.11a2 /λ(図8,図12,図14)の場合図8(a)はL=0.095a2 /λ、図12(a)はL=0.1a2 /λ、図13(a)はL=0.11a2 /λの場合の光強度分布を示している。
【0066】
L=0.095a2 /λでは、図8(a)に示すように、光軸上に光量の極大値が見られ、さらに、光軸を挟んで両側距離Lλ/aの場所にそれぞれ光量の極小値、光軸両側距離2Lλ/a、3Lλ/a、4Lλ/a付近にそれぞれ極大値が見られる。
【0067】
ここからLを増加させると、図12(a)に示すように、次第に光軸上の極大値の光強度は減少し、L=0.11a2 /λ付近では、図13(a)に示すように光軸上の極大値はほぼ消滅する。また、光軸両側距離2Lλ/a、3Lλ/a、4Lλ/aの極大値は、2Lλ/aの極大値を除いて、光強度がかなり低下する。
【0068】
以上のように、0.095a2 /λ≦L≦0.11a2 /λの範囲においては、光軸上および光軸両側距離2Lλ/aの極大値が支配的であり、これらの極大値付近にそれぞれスケールの同位相の部分(例えば反射部)が配置されるような関係の時に、大きい振幅が得られると考えられる。
【0069】
以上の考え方で、図8(b),図12(b)及び図13(b)を参照して、高分解能化に適した条件を数式で表現すると、
1.6Lλ/a≦p・cosθ≦2.4Lλ/a
(0.095a2 /λ≦L≦0.11a2 /λ)
となる。
▲2▼0.095a2 /λ≦L≦0.13a2 /λ(図8,図12〜図15)の場合図8(a)はL=0.095a2 /λ、図12(a)はL=0.1a2 /λ、図13(a)はL=0.11a2 /λ、図14(a)はL=0.125a2 /λ、図15(a)はL=0.13a2 /λの場合の光強度分布を示している。
【0070】
0.095a2 /λ≦L≦0.11a2 /λの範囲において、回折パターンは、上記▲1▼に示したように変化する。さらにLを増加させていくと、図14(a)に示すように、光軸上の極大値は消失して極小値となり、かつ光軸両側距離Lλ/aの位置の極小値は極大値となり、光強度が増加する。また、光軸両側距離2Lλ/a、3Lλ/a、4Lλ/aの極大値は観察されるが、光強度は低下する。
【0071】
そして、さらにLを増大させていくと、L=0.13a2 /λ付近で、図15(a)に示すように光軸両側距離Lλ/aの位置の極大値が支配的になり、それまで支配的であった光軸両側距離2Lλ/aの極大値における光強度を上回る。
【0072】
以上のように、0.095a2 /λ≦L≦0.13a2 /λの範囲においては、少なくとも光軸両側距離2Lλ/aの極大値が支配的であり、この極大値付近にそれぞれスケールの同位相の部分(例えば反射部)が配置されるような関係の時に、大きい振幅が得られると考えられる。
【0073】
以上の考え方で、図8(b),図12〜図15のそれぞれ図(b)を参照して、高分解能化に適した条件を数式で表現すると、
4.6Lλ/a≦p・cosθ≦7.4Lλ/a
(0.095a2 /λ≦L≦0.13a2 /λ)
となる。
▲3▼0.13a2 /λ≦L≦0.21a2 /λ(図15〜図18)の場合
図15(a)はL=0.13a2 /λ、図16(a)はL=0.15a2 /λ、図17(a)はL=0.2a2 /λ、図18(a)はL=0.21a2 /λの場合の光強度分布を示している。
【0074】
L=0.13a2 /λからLの値を増加すると、図16(a)に示すように、いったん光軸両側Lλ/aの位置の極大値が支配的となるが、さらにLを増加させると、図17(a)に示すように、再び光軸上の極小値が極大値になる。そして、L=0.21a2 /λ付近で、図18(a)に示すように光軸上の極大値と光軸両側Lλ/aの位置の極大値の光強度がほぼ等しくなる。
【0075】
以上のように、0.13a2 /λ≦L≦0.21a2 /λの範囲においては、光軸両側Lλ/aの位置の極大値が支配的であり、この極大値付近にそれぞれスケールの同位相の部分(例えば反射部)が配置されるような関係の時に、大きい振幅が得られると考えられる。
【0076】
以上の考え方で、図15(b)〜図18(b)を参照して、高分解能化に適した条件を数式で表現すると、 2Lλ/a≦p・cosθ≦4Lλ/a
(0.13a2 /λ≦L≦0.21a2 /λ)
となる。
▲4▼0.21a2 /λ≦L≦0.3a2 /λ(図18〜図21)の場合
図18(a)はL=0.21a2 /λ、図19(a)はL=0.225a2 /λ、図20(a)はL=0.25a2 /λ、図21(a)はL=0.3a2 /λの場合の光強度分布を示している。
【0077】
L=0.21a2 /λからLの値を増加させると、図19(a)〜21(a)に示すように、再び現れた光軸上の極大値の光強度が増加し、支配的になっていく。また、光軸両側Lλ/aの位置の極大値は次第に目立たなくなり、図21(a)に示すように、L=0.3a2 /λ付近においては、極大値が殆ど見られなくなる。
【0078】
以上のように、0.21a2 /λ≦L≦0.3a2 /λの範囲においては、光軸上の極大値が支配的であるが、光軸両側Lλ/aの位置の極大値の影響も無視できない。従って、以上の3カ所の極大値付近にそれぞれスケールの同位相の部分(例えば反射部)が配置されるような関係の時に、大きい振幅が得られると考えられる。
【0079】
以上の考え方で、図18(b)〜図21(b)を参照して、高分解能化に適した条件を数式で表現すると、
1.1Lλ/a≦p・cosθ≦1.6Lλ/a
(0.21a2 /λ≦L≦0.3a2 /λ)
と表される。
▲5▼0.3a2 /λ≦L(図21〜図29)の場合
図21(a)はL=0.3a2 /λ、図22(a)はL=0.35a2 /λ、図23(a)はL=0.375a2 /λ、図24(a)はL=0.4a2 /λ、図25(a)はL=0.5a2 /λ、図26(a)はL=0.55a2 /λ、図27(a)はL=0.6a2 /λ、図28(a)はL=0.75a2 /λ、図29(a)はL=1.0a2 /λの場合の光強度分布を示している。
【0080】
L=0.3a2 /λからLの値を増加させると、図22〜図26のそれぞれ図(a)に示すように光軸両側Lλ/aの位置に極小値が現れ、光軸上の極大値がさらに支配的になる。さらに、先に述べたように、L=0.6a2 /λを越えると、図27〜図29に示すように、もはやp・cosθ<aの条件では高分解能化に適した条件は見られなくなり、p・cosθ≧aに最適条件が見られるようになる。
【0081】
このように、0.3a2 /λ≦L≦0.6a2 /λの範囲においては、光軸上の極大値が支配的であるため、この極大値のスポット幅に対してスケールピッチを最適な条件で決定すればよい
以上の考え方で、図21(b)〜図26(b)を参照して、高分解能化に適した条件を数式で表現すると、
1.2Lλ/a≦p・cosθ<a
(0.3a2 /λ≦L≦0.6a2 /λ)
となる。
【0082】
以上、▲1▼〜▲5▼の場合分けでは、エンコーダの分解能がスケールピッチpとエンコーダ信号振幅の商(p/振幅)で決まるものと仮定して、この商(p/振幅)が、p=aの時に得られる商よりも小さい場合、即ち、最高の分解能が得られる条件について説明した。このように、本実施の形態においては、従来p・cosθ≧aの条件で使用されてきた光学式エンコーダでは、分解能の限界があったのに対し、従来開示されていなかったp・cosθ<aの条件においてp・cosθ≧aの条件の時よりも、高分解能を有するエンコーダを得ることができる。
【0083】
さらに本実施の形態の光学式エンコーダは、商(p/振幅)が、p=aの時に得られる商よりも大きな場合でも使用することが可能である。従って、商(p/振幅)が必ずしも最小でない場合において、エンコーダ信号の振幅が観測される範囲について以下に説明する。
【0084】
上述したように、エンコーダのスケールピッチpは、光強度の極大値が現れるx軸方向(光ビームの中心軸(ビームの主軸に垂直な方向)の間隔程度に合わせれば良いことが分かっている。更に、この光強度が極大値を有するx軸方向の間隔は、例えば図8(a),図16(a),図18(a)に示すように、Lλ/aの整数倍である。これは、光の回折理論から説明することができる。
【0085】
したがって、エンコーダ信号の振幅を観測できるようにするためには、光強度が最大値となるx軸方向の間隔Lλ/aの整数倍程度にスケールピッチを設定すれば良いことが導き出される。
【0086】
説明を簡略化するため、以下のようにファクターkを定義する。
k≡p/(Lλ/a)
この考え方に基づくと、スケールピッチpの最小値は、Lλ/a程度(k=1程度に相当)となるはずである。
【0087】
実際に試算した結果では、図16(b)〜図29(b)に示すように、エンコーダ信号の振幅が観測されるスケールピッチpを数式で表現すると、スケール20に対するビーム光軸の傾きを考慮して、
0.8Lλ/a≦p・cosθ<a(L≦0.6a2 /λ)
とすればより良い観測ができるが、
0.8Lλ/a≦p・cosθ<a(0.6a2 /λ≦L≦1.0a2 /λ)
としても観測することができる。
【0088】
以上、まとめると、
0.8Lλ/a≦p・cosθ<a(L≦1.0a2 /λ)
とすれば良い。
【0089】
また、従来、光源(面発光レーザ10)とスケール20との間隔Lが、ある一定距離(a2 /λ)よりも大きい場合、スケールピッチpが、Lλ/aよりも大きくないとエンコーダ信号を得ることができないと考えられていた。
【0090】
しかし、図30(b)及び図31(b)から明らかなように、スケールピッチpが、Lλ/aよりも小さい場合でもエンコーダ信号を得ることができることが分かる。なお、図30(a)はL=2.0a2 /λ、図31(a)はL=4.0a2 /λの場合の光強度分布を示している。
【0091】
また、図30(b)及び図31(b)から明らかなように、スケールピッチpが0.8Lλ/aの状態からエンコーダ出力が立ち上がり始めており、スケールピッチpがLλ/aよりも小さい場合でもエンコーダ信号を得られることが分かる。
【0092】
以上の事実に基づいて、光源(面発光レーザ10)とスケール20との間隔Lが、a2 /λよりも大きい場合でもエンコーダ出力を得ることができる条件を数式で表現すると、
0.8Lλ/a≦p・cosθ<1.0Lλ/a
(L≧1.0a2 /λ)
となる。
【0093】
このように、本実施の形態によれば、従来の光学式エンコーダでは使用できるスケールピッチpに、L≦a2 /λの場合はp・cos≧a、L>a2 /λの場合はp≧Lλ/aという限界があったのに対し、この制限を越えて、L≦a2 /λの場合はp・cos<a、L>a2 /λの場合はp<Lλ/aの条件を満たすスケールを使用可能であることが分かる。また、このように本実施の形態では、従来の光学式エンコーダの場合よりも小さなピッチのスケールが使用可能なため、所望の分解能を得るためにエンコーダからの出力信号の分割次数をより小さくする(あるいは分割しない)ことが可能となり、信号処理回路の制作が容易となる。
【0094】
なお、本実施の形態では、反射式のエンコーダに本願発明を適用した場合を説明したが、透過型エンコーダにも同様に適用することができる。
【0095】
【発明の効果】
このように本発明によれば、従来のエンコーダよりもスケールピッチを小さくすることが可能であり、高分解能を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、発明の実施の形態に係る面発光レーザの構成を示す図である。
【図2】図2(a),(b)は、発明の実施の形態に係る面発光レーザの変形例を示す図である。
【図3】図3は、面発光レーザの開口からの放射光の広がり状態を示す図である。
【図4】図4(a)は、回折光強度を観察する位置を示す図、図4(b)は、それぞれの観察位置での光強度分布を示す図である。
【図5】図5は、発明の実施の形態に係る光学式エンコーダの構成を示す斜視図である。
【図6】図6は、発明の実施の形態に係る光学式エンコーダの構成を示す断面図である。
【図7】図7は、発明の実施の形態に係る光学式エンコーダの構成を示す側面図である。
【図8】図8(a)は、L=0.095a2 /λの場合の光強度分布を示す図、図8(b)は、L=0.095a2 /λの場合のスケールピッチとp−p振幅との関係を示す図である。
【図9】図9(a)〜(e)は、p=10μmのスケールを移動させた際に生じる反射光量の変化状態を示す図であり、図中の斜線は、反射光量を求めるために必要な部分の面積を示している。ずなわち、図中の斜線は、断面を示すものではない。
【図10】図10は、p=10μmのスケールを1ピッチ移動させた際に得られる反射光量の変化状態を示す図である。
【図11】図11(a),(b)は、p=6μmのスケールを移動させた際に生じる反射光量の変化状態を示す図、図11(c),(d)は、p=18μmのスケールを移動させた際に生じる反射光量の変化状態を示す図であり、図中の斜線は、反射光量を求めるために必要な部分の面積を示している。ずなわち、図中の斜線は、断面を示すものではない。
【図12】図12(a)は、L=0.1a2 /λの場合の光強度分布を示す図、図12(b)は、L=0.1a2 /λの場合のスケールピッチとp−p振幅との関係を示す図である。
【図13】図13(a)は、L=0.11a2 /λの場合の光強度分布を示す図、図13(b)は、L=0.11a2 /λの場合のスケールピッチとp−p振幅との関係を示す図である。
【図14】図14(a)は、L=0.125a2 /λの場合の光強度分布を示す図、図14(b)は、L=0.125a2 /λの場合のスケールピッチとp−p振幅との関係を示す図である。
【図15】図15(a)は、L=0.13a2 /λの場合の光強度分布を示す図、図15(b)は、L=0.13a2 /λの場合のスケールピッチとp−p振幅との関係を示す図である。
【図16】図16(a)は、L=0.15a2 /λの場合の光強度分布を示す図、図16(b)は、L=0.15a2 /λの場合のスケールピッチとp−p振幅との関係を示す図である。
【図17】図17(a)は、L=0.2a2 /λの場合の光強度分布を示す図、図17(b)は、L=0.2a2 /λの場合のスケールピッチとp−p振幅との関係を示す図である。
【図18】図18(a)は、L=0.21a2 /λの場合の光強度分布を示す図、図18(b)は、L=0.21a2 /λの場合のスケールピッチとp−p振幅との関係を示す図である。
【図19】図19(a)は、L=0.225a2 /λの場合の光強度分布を示す図、図19(b)は、L=0.225a2 /λの場合のスケールピッチとp−p振幅との関係を示す図である。
【図20】図20(a)は、L=0.25a2 /λの場合の光強度分布を示す図、図20(b)は、L=0.25a2 /λの場合のスケールピッチとp−p振幅との関係を示す図である。
【図21】図21(a)は、L=0.3a2 /λの場合の光強度分布を示す図、図21(b)は、L=0.3a2 /λの場合のスケールピッチとp−p振幅との関係を示す図である。
【図22】図22(a)は、L=0.35a2 /λの場合の光強度分布を示す図、図22(b)は、L=0.35a2 /λの場合のスケールピッチとp−p振幅との関係を示す図である。
【図23】図23(a)は、L=0.375a2 /λの場合の光強度分布を示す図、図23(b)は、L=0.375a2 /λの場合のスケールピッチとp−p振幅との関係を示す図である。
【図24】図24(a)は、L=0.4a2 /λの場合の光強度分布を示す図、図24(b)は、L=0.4a2 /λの場合のスケールピッチとp−p振幅との関係を示す図である。
【図25】図25(a)は、L=0.5a2 /λの場合の光強度分布を示す図、図25(b)は、L=0.5a2 /λの場合のスケールピッチとp−p振幅との関係を示す図である。
【図26】図26(a)は、L=0.55a2 /λの場合の光強度分布を示す図、図26(b)は、L=0.55a2 /λの場合のスケールピッチとp−p振幅との関係を示す図である。
【図27】図27(a)は、L=0.6a2 /λの場合の光強度分布を示す図、図27(b)は、L=0.6a2 /λの場合のスケールピッチとp−p振幅との関係を示す図である。
【図28】図28(a)は、L=0.75a2 /λの場合の光強度分布を示す図、図28(b)は、L=0.75a2 /λの場合のスケールピッチとp−p振幅との関係を示す図である。
【図29】図29(a)は、L=1.0a2 /λの場合の光強度分布を示す図、図29(b)は、L=1.0a2 /λの場合のスケールピッチとp−p振幅との関係を示す図である。
【図30】図30(a)は、L=2.0a2 /λの場合の光強度分布を示す図、図30(b)は、L=2.0a2 /λの場合のスケールピッチとp−p振幅との関係を示す図である。
【図31】図31(a)は、L=4.0a2 /λの場合の光強度分布を示す図、図31(b)は、L=4.0a2 /λの場合のスケールピッチとp−p振幅との関係を示す図である。
【図32】図32は、スケールのピッチ方向と光ビームの中心軸に垂直な平面のなす角θを説明するための図である。
【図33】図33は、従来の光学式エンコーダの構成を示す図である。
【符号の説明】
10…面発光レーザ
16…開口
20…スケール
30…光検出器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical encoder used for detecting a movement amount of a movable part of an apparatus.
[0002]
[Prior art]
Conventional optical encoders need to assemble and adjust various optical components, making it difficult to reduce the size and cost. On the other hand, as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-306058, the present applicant is able to reduce the size and cost of a surface emitting semiconductor laser (hereinafter referred to as a surface emitting laser) as a light source. A possible optical encoder was developed.
[0003]
FIG. 33 shows a configuration of an optical encoder using a surface emitting laser developed by the present applicant as a light source. This optical encoder is configured such that a beam emitted from the
[0004]
In general, in the surface emitting laser, the divergence angle of the outgoing beam determined by the outgoing window width (opening length) a is smaller than that of the conventional edge emitting semiconductor laser. For this reason, in the optical encoder developed by the present applicant, parts such as a collimator lens and an index scale that were necessary for the optical encoder before that are not necessary, and the size and cost can be reduced.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in a conventional optical encoder using a surface emitting laser, a distance L between the light source and the scale is a certain distance (a 2 L ≦ a smaller than / λ) 2 In the case of / λ, it is assumed that the size of the light spot formed on the scale by the surface emitting laser is substantially equal to the opening length a in the scale pitch direction of the exit window of the surface emitting laser, and therefore the scale pitch p is set. The condition of possible values was limited to p ≧ a. L> a 2 In the case of / λ, since it was assumed that the size of the light spot formed on the scale was approximately equal to Lλ / a, the scale pitch p was limited to p ≧ Lλ / a.
[0006]
That is, in the conventional optical encoder, the lower limit is set in the size of the scale pitch p, and the possibility of realizing higher encoder resolution by further reducing the scale pitch has not been considered.
[0007]
On the other hand, higher resolution of encoders is continuously required as a means for realizing higher performance of machine tools, measuring instruments, etc., and higher resolution is indispensable even for small and low-cost optical encoders. .
[0008]
The present invention has been made to solve such problems, and in an optical encoder using a surface emitting laser, when a light source and a scale are arranged relatively close to each other, the conventional optical type is provided. It is an object of the present invention to provide an optical encoder that can further increase the resolution by reducing the scale pitch as compared with the encoder.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the optical encoder of the present invention, the distance between the moving scale and the light emitting surface of the surface emitting laser light source at the central axis of the light beam is L, and the wavelength of the light beam is λ, the scale pitch of the moving scale is p, the angle between the pitch direction of the moving scale and a plane perpendicular to the center axis of the light beam is θ, and the pitch direction of the moving scale is a plane perpendicular to the center axis of the light beam When the opening length of the surface-emitting laser light source along the projected direction is a, L ≦ 1.0a 2 In the case of / λ, the relationship of p · cos θ <a is satisfied, and L ≧ 1.0a 2 In the case of / λ, it is configured to satisfy the relationship of 0.8 Lλ / a <p · cos θ <1.0 Lλ / a.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a diagram showing an example of the structure of a
[0011]
Such a
[0012]
An advantage of the
[0013]
Since the beam divergence of the radiation light is defined by the shape and size of the aperture (because diffraction is generated by the aperture and beam divergence occurs), the beam divergence can be kept relatively small by the design of the aperture. Therefore, if an encoder is configured using a suitably designed
[0014]
Here, a modification of the
[0015]
In the modification shown in FIG. 2A, a part of the
[0016]
Also, the modification shown in FIG. 2B is different from the configuration shown in FIG. 2A in that c <b. In the
[0017]
Further, also in the case of the
[0018]
Subsequently, the beam spread of the radiation light defined by the size of the opening length a will be described below.
As for the light emitted from the
[0019]
That is, the aperture function is u 0 (X 0 , Y 0 ), Where diffracted light on the observation surface is u (x, y),
[0020]
[Expression 1]
[0021]
It is expressed.
In addition, when the distance between the aperture and the observation point is more than a certain distance, the beam spread can be calculated by Fresnel diffraction, and when more than a certain distance, by Fraunhofer diffraction, Respectively
[0022]
[Expression 2]
[0023]
[Equation 3]
[0024]
It is expressed.
As described above, the diffraction pattern of the surface emitting laser emission light can be approximately calculated using the equations (1) to (3), and the aperture length (emission window width) a, the observation surface, and the aperture The formula to be used is selected in consideration of the distance r to
[0025]
In this embodiment, the case where the distance from the opening is relatively small will be described. However, in general, in an actual encoder, the distance between the surface emitting laser and the scale cannot be made infinitely small, and the distance r has a lower limit. In practice, it is considered that the Fresnel diffraction equation (2) is within the range, and in this embodiment, the calculation is performed using the above equation (2).
[0026]
Here, the opening length in the x-axis direction is set to a, and the diffraction pattern in the x-axis direction is calculated using an opening having an infinite width in the y-axis direction. In this case, if the integration region in the y-axis direction is set to −∞ to ∞,
[0027]
[Expression 4]
[0028]
And
[0029]
[Equation 5]
[0030]
It becomes.
In order to actually calculate the diffraction pattern, it is necessary to perform numerical calculations.
[0031]
[Formula 6]
[0032]
[Expression 7]
[0033]
Using the Fresnel integral represented by
[0034]
[Equation 8]
[0035]
Assuming that the integration region in the x-axis direction is −a / 2 to a / 2,
[0036]
[Equation 9]
[0037]
And the light intensity distribution is
[0038]
[Expression 10]
[0039]
It is expressed.
This equation changes its shape depending on the distance r from the slit, the slit width a, and the wavelength λ.
[0040]
[Expression 11]
[0041]
If defined, the Fresnel function variable in equation (10) is
[0042]
[Expression 12]
[0043]
The diffraction light intensity distribution can be described with x / a on the horizontal axis and m as a parameter.
FIG. 4 shows the light intensity distribution obtained by the above method.
[0044]
FIG. 4A shows the positions (a to g) at which the diffraction light intensity is observed by moving by changing the parameter m. In FIG. 4A, the solid line drawn behind the screen indicates the geometric shadow of the slit, and the dotted line indicates the spread of the diffraction pattern when m> 1.
[0045]
FIG. 4B shows the result of calculating the light intensity distribution of diffraction at each observation position (a to g) where m is changed according to the equation (10). r = ma 2 / 2λ, the horizontal axis represents x / a, and the vertical axis represents the light intensity. Symbols a to g written in FIG. 4B represent observation positions (a to g) of the light intensity distribution shown in FIG.
[0046]
Hereinafter, the case where it applies to the optical encoder which concerns on this Embodiment is demonstrated concretely.
5 to 7 show a configuration of a reflective encoder using the
[0047]
In the above configuration, the beam emitted from the
[0048]
Since the intensity distribution of the light applied to the scale can be approximately approximated when a plane wave parallel to the
[0049]
In the present embodiment, as shown in FIG. 7, the distance between the scale on the central axis of the light beam and the light beam exit surface of the surface emitting semiconductor laser light source is L, the wavelength of the light beam is λ, and the scale pitch of the scale 20 P, the angle between the pitch direction on the scale plane and the plane perpendicular to the central axis of the light beam θ, θ, and the aperture length of the light source in the direction in which the pitch direction of the
[0050]
FIG. 8A and FIG. 12 show numerical calculation examples of the light intensity distribution obtained when a surface emitting laser having a wavelength λ = 1 μm and an aperture length a = 30 μm is used and L is changed between 85.5 μm and 900 μm. (A) to FIG. 29 (a). L = ma 2 / 2λ, the horizontal axis represents x (μm), and the vertical axis represents light intensity (arb.). Here, when L (the distance between the
[0051]
The amount of reflected light obtained by irradiating the
[0052]
The amount of reflected light that changes when the
[0053]
FIG. 10 shows the change in the amount of reflected light obtained when the
[0054]
In the case of the light intensity distribution shown in FIG. 8A by the above-described method, the scale pitch p is changed from 30 μm, which is equal to the opening length a, to a small unit of 2 μm, and the
[0055]
From FIG. 8B, when satisfying a certain relationship (in this case, p = 10 μm and 14 μm ≦ p ≦ 22 μm) with the light intensity distribution and the scale pitch p, a larger amplitude than in the case of p = a is obtained. It can be seen that Thus, the scale pitch can be made smaller than that of the conventional optical encoder, that is, the distance L between the light source and the scale is a certain distance (a 2 / Λ), it can be seen that an encoder having higher resolution than the conventional encoder may be obtained by setting p ≦ a.
[0056]
Here, in order to understand the relationship between the scale pitch and the amplitude in more detail, the relationship between the light intensity distribution and the scale pitch is shown in FIG. 11 in the case of p = 6 μm and 18 μm where the maximum amplitude is seen in FIG. (A) to (d). From this, it can be seen that, when the amplitude is large, the reflection part (or transmission part) adjacent to the scale is at or close to the position where the maximum of the light intensity distribution is seen.
[0057]
For example, in the case of p = 6 μm (FIG. 11 (a)), the scale reflecting portions substantially coincide with the positions of the local maximum values at the first and third points on the both sides, and the reflection in this case. The amount of light (total of the shaded area) is quite large. On the other hand, when the scale is moved by a half pitch (3 μm) (FIG. 11B), the five maximum values shown above coincide with the scale transmitting portion, so the amount of reflected light becomes small. Since the difference between the maximum value and the minimum value of the reflected light amount when the scale moves is the amplitude of the encoder signal, it can be seen that a large amplitude can be obtained when p = 6 μm.
[0058]
In the case of p = 18 μm (FIG. 11D), the scale reflection part is in a position covering all of the first, second and third maximum values on both sides, so that the amount of reflected light increases and the
[0059]
As described above, in order to obtain a large amplitude, basically, an in-phase portion (for example, a reflection portion) of the
[0060]
When actually using an encoder, a method of obtaining a higher resolution by further electrically dividing, for example, a pseudo sine wave signal obtained from scale reflected light is generally used. In the case of considering the optimization, it is necessary to optimize the resolution including the signal division. Therefore, the number of divisions possible when an encoder signal is given is considered to be proportional to the amplitude of the encoder signal. Therefore, in order to achieve high resolution, the scale pitch p is secured while ensuring the amplitude of the encoder signal. Should be reduced.
[0061]
Therefore, it is considered that the minimum resolution can be obtained at the point where the value of the amplitude / p (the slope of the straight line drawn from the point on the plot to the origin) is maximum on the plot of FIG. When this concept is applied, in the case of FIG. 8B, the amplitude / p becomes maximum near p = 6 μm and near p = 16 to 18 μm, and it can be seen that the minimum resolution is obtained in these cases.
[0062]
Further, the range in which higher resolution can be obtained than in the case of the conventional optical encoder (p = 30 μm) corresponds to the case where the plot is above the line connecting the point of p = 30 μm and the origin on the plot. In the case of FIG. 8B, it can be seen that higher resolution is obtained than in the conventional example when 6 μm ≦ p ≦ 10 μm and 14 μm ≦ p ≦ 24 μm. That is, when signal division is taken into consideration, even when the absolute value of the amplitude is small as compared with the case of p = 30 μm, a higher resolution can be obtained if the amplitude / p is large.
[0063]
Similarly, the results of calculating the amplitude of the encoder signal for each scale pitch with respect to the light intensity distributions shown in FIGS. 12 (a) to 29 (a) are shown in FIGS. 12 (b) to 29 (b). Show. As can be seen from FIG. 12B to FIG. 26B, the conditions for obtaining higher resolution than in the case of p = a are observed in the range of p <a, respectively. In FIG. 28 (b) and FIG. 29 (b), it is expected that an optimum condition exists when p> a, and at least p ≦ a. It can be seen that p = a is the optimum condition.
[0064]
In the description so far, the case of θ = 0 has been described. However, in the case of θ ≠ 0, as shown in FIG. 30, the scale pattern is projected onto a plane perpendicular to the central axis of the light beam. Assuming that they are equivalent and assuming that p · cos θ is an equivalent scale pitch, it is possible to determine the conditions under which the optimum resolution can be obtained. Here, since p · cos θ = p when θ = 0, it is possible to express all cases using p · cos θ.
[0065]
As is apparent from the above description, the condition for optimizing the resolution is obtained with p · cos θ <a when the light source and the
(1) L = 0.095a 2 / Λ to 0.11a 2 In the case of / λ (FIGS. 8, 12, and 14), FIG. 8A shows L = 0.095a. 2 / Λ, FIG. 12A shows L = 0.1a 2 / Λ, FIG. 13A shows L = 0.11a 2 The light intensity distribution in the case of / λ is shown.
[0066]
L = 0.095a 2 At / λ, as shown in FIG. 8 (a), the maximum value of the light amount is seen on the optical axis, and the minimum value of the light amount is located at both side distances Lλ / a across the optical axis. Maximum values are observed near distances 2Lλ / a, 3Lλ / a, and 4Lλ / a, respectively.
[0067]
When L is increased from here, as shown in FIG. 12A, the light intensity at the maximum value on the optical axis gradually decreases, and L = 0.11a. 2 In the vicinity of / λ, the maximum value on the optical axis almost disappears as shown in FIG. Further, the local maximum values of the distances 2Lλ / a, 3Lλ / a, and 4Lλ / a on both sides of the optical axis are considerably reduced in light intensity except for the maximum value of 2Lλ / a.
[0068]
As above, 0.095a 2 /Λ≦L≦0.11a 2 In the range of / λ, the local maximum values of the distance 2Lλ / a on the optical axis and on both sides of the optical axis are dominant, and the in-phase portions of the scale (for example, the reflection portion) are arranged near these local maximum values, respectively. It can be considered that a large amplitude can be obtained when the relationship is difficult.
[0069]
With the above concept, referring to FIG. 8B, FIG. 12B, and FIG. 13B, a condition suitable for high resolution is expressed by a mathematical expression.
1.6 Lλ / a ≦ p · cos θ ≦ 2.4 Lλ / a
(0.095a 2 /Λ≦L≦0.11a 2 / Λ)
It becomes.
(2) 0.095a 2 /Λ≦L≦0.13a 2 / Λ (FIGS. 8 and 12 to 15) FIG. 8A shows L = 0.095a. 2 / Λ, FIG. 12A shows L = 0.1a 2 / Λ, FIG. 13A shows L = 0.11a 2 / Λ, FIG. 14A shows L = 0.125a. 2 / Λ, FIG. 15A shows L = 0.13a 2 The light intensity distribution in the case of / λ is shown.
[0070]
0.095a 2 /Λ≦L≦0.11a 2 In the range of / λ, the diffraction pattern changes as shown in (1) above. As L is further increased, as shown in FIG. 14A, the maximum value on the optical axis disappears and becomes a minimum value, and the minimum value at the position of the optical axis side distance Lλ / a becomes the maximum value. , The light intensity increases. In addition, the local maximum values of the distances 2Lλ / a, 3Lλ / a, and 4Lλ / a on both sides of the optical axis are observed, but the light intensity decreases.
[0071]
When L is further increased, L = 0.13a 2 In the vicinity of / λ, the maximum value of the position of the optical axis side distance Lλ / a becomes dominant as shown in FIG. 15A, and the maximum value of the optical axis side distance 2Lλ / a that has been dominant so far is Exceeds light intensity.
[0072]
As above, 0.095a 2 /Λ≦L≦0.13a 2 In the range of / λ, at least the local maximum value of the distance 2Lλ / a on both sides of the optical axis is dominant. It is considered that a large amplitude can be obtained.
[0073]
With the above concept, referring to FIG. 8B and FIGS. 12B to 15B, the conditions suitable for high resolution are expressed by mathematical formulas.
4.6 Lλ / a ≦ p · cos θ ≦ 7.4 Lλ / a
(0.095a 2 /Λ≦L≦0.13a 2 / Λ)
It becomes.
(3) 0.13a 2 /Λ≦L≦0.21a 2 / Λ (FIGS. 15 to 18)
FIG. 15A shows L = 0.13a. 2 / Λ, FIG. 16A shows L = 0.15a 2 / Λ, FIG. 17A shows L = 0.2a 2 / Λ, FIG. 18A shows L = 0.21a. 2 The light intensity distribution in the case of / λ is shown.
[0074]
L = 0.13a 2 When the value of L is increased from / λ, as shown in FIG. 16A, the maximum value of the position of Lλ / a on both sides of the optical axis once becomes dominant, but when L is further increased, FIG. ), The local minimum on the optical axis becomes the local maximum again. And L = 0.21a 2 In the vicinity of / λ, as shown in FIG. 18A, the light intensity of the local maximum value on the optical axis and the local maximum value at the positions of both optical axis Lλ / a are substantially equal.
[0075]
As described above, 0.13a 2 /Λ≦L≦0.21a 2 In the range of / λ, the maximum value at the position of Lλ / a on both sides of the optical axis is dominant, and when the relationship is such that the in-phase part of the scale (for example, the reflection part) is arranged near this maximum value. It is considered that a large amplitude can be obtained.
[0076]
With the above concept, referring to FIG. 15B to FIG. 18B, the conditions suitable for high resolution can be expressed by mathematical expressions: 2Lλ / a ≦ p · cos θ ≦ 4Lλ / a
(0.13a 2 /Λ≦L≦0.21a 2 / Λ)
It becomes.
(4) 0.21a 2 /Λ≦L≦0.3a 2 / Λ (FIGS. 18 to 21)
FIG. 18A shows L = 0.21a. 2 / Λ, FIG. 19 (a) shows L = 0.225a. 2 / Λ, FIG. 20A shows L = 0.25a 2 / Λ, FIG. 21 (a) shows L = 0.3a 2 The light intensity distribution in the case of / λ is shown.
[0077]
L = 0.21a 2 When the value of L is increased from / λ, as shown in FIGS. 19A to 21A, the light intensity of the maximum value on the optical axis that appears again increases and becomes dominant. Further, the maximum value at the position of both optical axis Lλ / a gradually becomes inconspicuous, and L = 0.3a as shown in FIG. 2 In the vicinity of / λ, the maximum value is hardly seen.
[0078]
As described above, 0.21a 2 /Λ≦L≦0.3a 2 In the range of / λ, the local maximum on the optical axis is dominant, but the influence of the local maximum on the positions of both sides of the optical axis Lλ / a cannot be ignored. Therefore, it is considered that a large amplitude can be obtained when the same phase portion (for example, a reflection portion) of the scale is arranged in the vicinity of the above three maximum values.
[0079]
With the above concept, referring to FIG. 18 (b) to FIG. 21 (b), a condition suitable for high resolution is expressed by a mathematical expression.
1.1 Lλ / a ≦ p · cos θ ≦ 1.6 Lλ / a
(0.21a 2 /Λ≦L≦0.3a 2 / Λ)
It is expressed.
▲ 5 ▼ 0.3a 2 / Λ ≦ L (FIGS. 21 to 29)
FIG. 21A shows L = 0.3a. 2 / Λ, FIG. 22A shows L = 0.35a. 2 / Λ, FIG. 23A shows L = 0.375a. 2 / Λ, FIG. 24A shows L = 0.4a 2 / Λ, FIG. 25 (a) shows L = 0.5a 2 / Λ, FIG. 26A shows L = 0.55a. 2 / Λ, FIG. 27A shows L = 0.6a 2 / Λ, FIG. 28A shows L = 0.75a. 2 / Λ, FIG. 29A shows L = 1.0a 2 The light intensity distribution in the case of / λ is shown.
[0080]
L = 0.3a 2 When the value of L is increased from / λ, a minimum value appears at the position of Lλ / a on both sides of the optical axis as shown in FIG. 22A to FIG. 26A, and the maximum value on the optical axis becomes more dominant. become. Further, as mentioned above, L = 0.6a 2 As shown in FIG. 27 to FIG. 29, when it exceeds / λ, the condition suitable for high resolution can no longer be seen under the condition of p · cos θ <a, and the optimum condition can be seen when p · cos θ ≧ a. Become.
[0081]
Thus, 0.3a 2 /Λ≦L≦0.6a 2 Since the maximum value on the optical axis is dominant in the range of / λ, the scale pitch may be determined under optimum conditions for the spot width of this maximum value.
With the above concept, referring to FIG. 21 (b) to FIG. 26 (b), a condition suitable for high resolution is expressed by a mathematical expression.
1.2Lλ / a ≦ p · cos θ <a
(0.3a 2 /Λ≦L≦0.6a 2 / Λ)
It becomes.
[0082]
As described above, in the cases (1) to (5), it is assumed that the resolution of the encoder is determined by the scale pitch p and the quotient (p / amplitude) of the encoder signal amplitude. The case where the value is smaller than the quotient obtained when = a, that is, the condition for obtaining the highest resolution has been described. As described above, in the present embodiment, the optical encoder conventionally used under the condition of p · cos θ ≧ a has a limit of resolution, whereas p · cos θ <a that has not been disclosed conventionally. Thus, an encoder having a higher resolution can be obtained than when p · cos θ ≧ a.
[0083]
Furthermore, the optical encoder of the present embodiment can be used even when the quotient (p / amplitude) is larger than the quotient obtained when p = a. Therefore, the range in which the amplitude of the encoder signal is observed when the quotient (p / amplitude) is not necessarily minimum will be described below.
[0084]
As described above, it has been found that the scale pitch p of the encoder may be adjusted to approximately the interval in the x-axis direction (the central axis of the light beam (the direction perpendicular to the main axis of the beam) where the maximum value of the light intensity appears. Further, the interval in the x-axis direction where the light intensity has a maximum value is an integral multiple of Lλ / a as shown in FIGS. 8A, 16A, and 18A, for example. Can be explained from the diffraction theory of light.
[0085]
Therefore, in order to be able to observe the amplitude of the encoder signal, it is derived that the scale pitch should be set to an integer multiple of the interval Lλ / a in the x-axis direction where the light intensity becomes the maximum value.
[0086]
In order to simplify the description, the factor k is defined as follows.
k≡p / (Lλ / a)
Based on this concept, the minimum value of the scale pitch p should be about Lλ / a (corresponding to about k = 1).
[0087]
As a result of actual calculation, as shown in FIGS. 16B to 29B, when the scale pitch p at which the amplitude of the encoder signal is observed is expressed by a mathematical expression, the inclination of the beam optical axis with respect to the
0.8Lλ / a ≦ p · cos θ <a (L ≦ 0.6a 2 / Λ)
Better observation,
0.8Lλ / a ≦ p · cos θ <a (0.6a 2 /Λ≦L≦1.0a 2 / Λ)
Can be observed as well.
[0088]
In summary,
0.8Lλ / a ≦ p · cos θ <a (L ≦ 1.0a 2 / Λ)
What should I do?
[0089]
Conventionally, the distance L between the light source (surface emitting laser 10) and the
[0090]
However, as is apparent from FIGS. 30B and 31B, it can be seen that an encoder signal can be obtained even when the scale pitch p is smaller than Lλ / a. FIG. 30A shows L = 2.0a. 2 / Λ, FIG. 31A shows L = 4.0a 2 The light intensity distribution in the case of / λ is shown.
[0091]
Further, as apparent from FIGS. 30B and 31B, the encoder output starts to rise from the state where the scale pitch p is 0.8 Lλ / a, and even when the scale pitch p is smaller than Lλ / a. It can be seen that an encoder signal can be obtained.
[0092]
Based on the above fact, the distance L between the light source (surface emitting laser 10) and the
0.8 Lλ / a ≦ p · cos θ <1.0 Lλ / a
(L ≧ 1.0a 2 / Λ)
It becomes.
[0093]
Thus, according to the present embodiment, the scale pitch p that can be used in the conventional optical encoder is set to L ≦ a 2 In the case of / λ, p · cos ≧ a, L> a 2 In the case of / λ, there was a limit of p ≧ Lλ / a, but beyond this limit, L ≦ a 2 In the case of / λ, p · cos <a, L> a 2 In the case of / λ, it can be seen that a scale satisfying the condition of p <Lλ / a can be used. Further, in this embodiment, since a scale having a smaller pitch than that of the conventional optical encoder can be used, the division order of the output signal from the encoder is made smaller in order to obtain a desired resolution ( The signal processing circuit can be easily manufactured.
[0094]
In the present embodiment, the case where the present invention is applied to a reflective encoder has been described. However, the present invention can also be applied to a transmission encoder.
[0095]
【The invention's effect】
Thus, according to the present invention, the scale pitch can be made smaller than that of the conventional encoder, and high resolution can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a surface emitting laser according to an embodiment of the invention.
FIGS. 2A and 2B are diagrams showing a modification of the surface emitting laser according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a spread state of the emitted light from the opening of the surface emitting laser.
FIG. 4A is a diagram showing a position where the diffracted light intensity is observed, and FIG. 4B is a diagram showing a light intensity distribution at each observation position.
FIG. 5 is a perspective view showing a configuration of an optical encoder according to an embodiment of the invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration of an optical encoder according to an embodiment of the invention.
FIG. 7 is a side view showing the configuration of the optical encoder according to the embodiment of the invention.
FIG. 8 (a) shows that L = 0.095a 2 FIG. 8B shows a light intensity distribution in the case of / λ, and L = 0.095a. 2 It is a figure which shows the relationship between the scale pitch in the case of / (lambda), and pp amplitude.
FIGS. 9A to 9E are diagrams showing changes in the amount of reflected light that occurs when the scale of p = 10 μm is moved. The hatched lines in FIG. 9 are used to determine the amount of reflected light. The area of the necessary part is shown. In other words, the diagonal lines in the figure do not indicate a cross section.
FIG. 10 is a diagram illustrating a change state of the amount of reflected light obtained when the scale of p = 10 μm is moved by one pitch.
FIGS. 11 (a) and 11 (b) are diagrams showing changes in the amount of reflected light that occurs when the scale of p = 6 μm is moved; FIGS. 11 (c) and 11 (d) show p = 18 μm. FIG. 6 is a diagram showing a change state of the reflected light amount that occurs when the scale is moved, and the oblique lines in the drawing indicate the area of the portion necessary for obtaining the reflected light amount. In other words, the diagonal lines in the figure do not indicate a cross section.
FIG. 12 (a) shows that L = 0.1a. 2 FIG. 12B shows a light intensity distribution in the case of / λ, and L = 0.1a. 2 It is a figure which shows the relationship between the scale pitch in the case of / (lambda), and pp amplitude.
FIG. 13 (a) shows that L = 0.11a. 2 FIG. 13B shows a light intensity distribution in the case of / λ, and L = 0.11a. 2 It is a figure which shows the relationship between the scale pitch in the case of / (lambda), and pp amplitude.
FIG. 14 (a) shows that L = 0.125a. 2 FIG. 14B shows the light intensity distribution in the case of / λ, and L = 0.125a. 2 It is a figure which shows the relationship between the scale pitch in the case of / (lambda), and pp amplitude.
FIG. 15 (a) shows that L = 0.13a 2 FIG. 15B shows a light intensity distribution in the case of / λ, and L = 0.13a. 2 It is a figure which shows the relationship between the scale pitch in the case of / (lambda), and pp amplitude.
FIG. 16 (a) shows that L = 0.15a. 2 FIG. 16B shows a light intensity distribution in the case of / λ, and L = 0.15a. 2 It is a figure which shows the relationship between the scale pitch in the case of / (lambda), and pp amplitude.
FIG. 17 (a) shows that L = 0.2a. 2 FIG. 17B shows a light intensity distribution in the case of / λ, and L = 0.2a. 2 It is a figure which shows the relationship between the scale pitch in the case of / (lambda), and pp amplitude.
FIG. 18 (a) shows that L = 0.21a. 2 FIG. 18B shows a light intensity distribution in the case of / λ, and L = 0.21a. 2 It is a figure which shows the relationship between the scale pitch in the case of / (lambda), and pp amplitude.
FIG. 19 (a) shows that L = 0.225a. 2 FIG. 19B shows a light intensity distribution in the case of / λ, and L = 0.225a. 2 It is a figure which shows the relationship between the scale pitch in the case of / (lambda), and pp amplitude.
FIG. 20 (a) shows that L = 0.25a. 2 FIG. 20B shows a light intensity distribution in the case of / λ, and L = 0.25a. 2 It is a figure which shows the relationship between the scale pitch in the case of / (lambda), and pp amplitude.
FIG. 21 (a) shows that L = 0.3a. 2 FIG. 21B shows a light intensity distribution in the case of / λ, and L = 0.3a. 2 It is a figure which shows the relationship between the scale pitch in the case of / (lambda), and pp amplitude.
FIG. 22 (a) shows that L = 0.35a. 2 FIG. 22B shows a light intensity distribution in the case of / λ, and L = 0.35a. 2 It is a figure which shows the relationship between the scale pitch in the case of / (lambda), and pp amplitude.
FIG. 23 (a) shows that L = 0.375a. 2 FIG. 23B shows a light intensity distribution in the case of / λ, and L = 0.375a. 2 It is a figure which shows the relationship between the scale pitch in the case of / (lambda), and pp amplitude.
FIG. 24 (a) shows that L = 0.4a. 2 FIG. 24B shows a light intensity distribution in the case of / λ, and L = 0.4a. 2 It is a figure which shows the relationship between the scale pitch in the case of / (lambda), and pp amplitude.
FIG. 25 (a) shows that L = 0.5a 2 FIG. 25B shows a light intensity distribution in the case of / λ, and L = 0.5a. 2 It is a figure which shows the relationship between the scale pitch in the case of / (lambda), and pp amplitude.
FIG. 26 (a) shows that L = 0.55a. 2 FIG. 26 (b) shows the light intensity distribution in the case of / λ, and L = 0.55a. 2 It is a figure which shows the relationship between the scale pitch in the case of / (lambda), and pp amplitude.
FIG. 27 (a) shows that L = 0.6a 2 FIG. 27B shows a light intensity distribution in the case of / λ, and L = 0.6a. 2 It is a figure which shows the relationship between the scale pitch in the case of / (lambda), and pp amplitude.
FIG. 28 (a) shows that L = 0.75a. 2 FIG. 28B shows a light intensity distribution in the case of / λ, and L = 0.75a. 2 It is a figure which shows the relationship between the scale pitch in the case of / (lambda), and pp amplitude.
FIG. 29 (a) shows that L = 1.0a. 2 FIG. 29B shows a light intensity distribution in the case of / λ, and L = 1.0a. 2 It is a figure which shows the relationship between the scale pitch in the case of / (lambda), and pp amplitude.
FIG. 30 (a) shows that L = 2.0a 2 FIG. 30B shows a light intensity distribution in the case of / λ, and L = 2.0a. 2 It is a figure which shows the relationship between the scale pitch in the case of / (lambda), and pp amplitude.
FIG. 31 (a) shows that L = 4.0a 2 FIG. 31B is a diagram showing the light intensity distribution in the case of / λ, and L = 4.0a. 2 It is a figure which shows the relationship between the scale pitch in the case of / (lambda), and pp amplitude.
FIG. 32 is a diagram for explaining an angle θ between a pitch direction of the scale and a plane perpendicular to the central axis of the light beam.
FIG. 33 is a diagram showing a configuration of a conventional optical encoder.
[Explanation of symbols]
10 ... Surface emitting laser
16 ... Opening
20 ... Scale
30. Photodetector
Claims (10)
光ビームの中心軸における前記移動スケールと前記面発光レーザ光源の光ビーム出射面との間の距離をL、光ビームの波長をλ、前記移動スケールのスケールピッチをp、前記移動スケールのピッチ方向と光ビームの中心軸に垂直な平面のなす角をθ、前記移動スケールのピッチ方向を光ビームの中心軸に垂直な平面に投影した方向に沿う前記面発光レーザ光源の開口長をaとすると、
L≦1.0a2 /λの場合に
p・cosθ<a
の関係を満たすことを特徴とする光学式エンコーダ。A moving scale that moves relative to the light source, a surface emitting semiconductor laser light source for irradiating a part of the moving scale, and a light receiving element for receiving reflected light or transmitted light from the moving scale In the optical encoder
The distance between the moving scale and the light beam exit surface of the surface emitting laser light source at the central axis of the light beam is L, the wavelength of the light beam is λ, the scale pitch of the moving scale is p, and the pitch direction of the moving scale Is the angle between the plane perpendicular to the central axis of the light beam and θ, and the aperture length of the surface-emitting laser light source along the direction in which the pitch direction of the moving scale is projected onto the plane perpendicular to the central axis of the light beam is a. ,
When L ≦ 1.0a 2 / λ, p · cos θ <a
An optical encoder characterized by satisfying the relationship:
0.8Lλ/a≦p・cosθ<a
の関係を満たすことを特徴とする請求項1に記載の光学式エンコーダ。0.8Lλ / a ≦ p · cos θ <a when L ≦ 1.0a 2 / λ
The optical encoder according to claim 1, wherein the relationship is satisfied.
1.6Lλ/a≦p・cosθ≦2.4Lλ/a
の関係を満たすことを特徴とする請求項2に記載の光学式エンコーダ。In the case of 0.095a 2 /λ≦L≦0.11a 2 / λ,
1.6 Lλ / a ≦ p · cos θ ≦ 2.4 Lλ / a
The optical encoder according to claim 2, wherein the relationship is satisfied.
4.6Lλ/a≦p・cosθ≦7.4Lλ/a
の関係を満たすことを特徴とする請求項2に記載の光学式エンコーダ。If 0.095a 2 /λ≦L≦0.13a 2 / λ,
4.6 Lλ / a ≦ p · cos θ ≦ 7.4 Lλ / a
The optical encoder according to claim 2, wherein the relationship is satisfied.
2Lλ/a≦p・cosθ≦4Lλ/a
の関係を満たすことを特徴とする請求項2に記載の光学式エンコーダ。In the case of 0.13a 2 /λ≦L≦0.21a 2 / λ,
2Lλ / a ≦ p · cos θ ≦ 4Lλ / a
The optical encoder according to claim 2, wherein the relationship is satisfied.
1.1Lλ/a≦p・cosθ≦1.6Lλ/a
の関係を満たすことを特徴とする請求項2に記載の光学式エンコーダ。When 0.21a 2 /λ≦L≦0.3a 2 / λ,
1.1 Lλ / a ≦ p · cos θ ≦ 1.6 Lλ / a
The optical encoder according to claim 2, wherein the relationship is satisfied.
1.2Lλ/a≦p・cosθ<a
の関係を満たすことを特徴とする請求項2に記載の光学式エンコーダ。When 0.3a 2 /λ≦L≦0.6a 2 / λ,
1.2Lλ / a ≦ p · cos θ <a
The optical encoder according to claim 2, wherein the relationship is satisfied.
光ビームの中心軸における前記移動スケールと前記面発光レーザ光源の光ビーム出射面との間の距離をL、光ビームの波長をλ、前記移動スケールのスケールピッチをp、前記移動スケールのピッチ方向と光ビームの中心軸に垂直な平面のなす角をθ、前記移動スケールのピッチ方向を光ビームの中心軸に垂直な平面に投影した方向に沿う前記面発光レーザ光源の開口長をaとすると、
L≧1.0a2 /λの場合に
0.8Lλ/a≦p・cosθ<1.0Lλ/a
の関係を満たすことを特徴とする光学式エンコーダ。A moving scale that moves relative to the light source, a surface emitting semiconductor laser light source for irradiating a part of the moving scale, and a light receiving element for receiving reflected light or transmitted light from the moving scale In the optical encoder
The distance between the moving scale and the light beam exit surface of the surface emitting laser light source at the central axis of the light beam is L, the wavelength of the light beam is λ, the scale pitch of the moving scale is p, and the pitch direction of the moving scale Is the angle between the plane perpendicular to the central axis of the light beam and θ, and the aperture length of the surface-emitting laser light source along the direction in which the pitch direction of the moving scale is projected onto the plane perpendicular to the central axis of the light beam is a. ,
When L ≧ 1.0a 2 / λ, 0.8 Lλ / a ≦ p · cos θ <1.0 Lλ / a
An optical encoder characterized by satisfying the relationship:
光ビームの中心軸における前記移動スケールと前記面発光レーザ光源の光ビーム出射面との間の距離をL、光ビームの波長をλ、前記移動スケールのスケールピッチをp、前記移動スケールのピッチ方向と光ビームの中心軸に垂直な平面のなす角をθ、前記移動スケールのピッチ方向を光ビームの中心軸に垂直な平面に投影した方向に沿う前記面発光レーザ光源の開口長をaとすると、
0.6a2 /λ<L≦1.0a2 /λの場合に
p・cosθ<a
の関係を満たすことを特徴とする光学式エンコーダ。A moving scale that moves relative to the light source, a surface emitting semiconductor laser light source for irradiating a part of the moving scale, and a light receiving element for receiving reflected light or transmitted light from the moving scale In the optical encoder
The distance between the moving scale and the light beam exit surface of the surface emitting laser light source at the central axis of the light beam is L, the wavelength of the light beam is λ, the scale pitch of the moving scale is p, and the pitch direction of the moving scale Is the angle between the plane perpendicular to the central axis of the light beam and θ, and the aperture length of the surface-emitting laser light source along the direction in which the pitch direction of the moving scale is projected onto the plane perpendicular to the central axis of the light beam is a. ,
P · cos θ <a when 0.6a 2 /λ<L≦1.0a 2 / λ
An optical encoder characterized by satisfying the relationship:
0.8Lλ/a≦p・cosθ<a
の関係を満たすことを特徴とする請求項9に記載の光学式エンコーダ。In the case of 0.6a 2 /λ<L≦1.0a 2 / λ, 0.8 Lλ / a ≦ p · cos θ <a
The optical encoder according to claim 9, wherein the relationship is satisfied.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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