JPH01284716A - エンコーダー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はエンコーダーに関し、特に工作機械の移動ステ
ージ等の移動物体に取付けた回折格子に可干渉性光束を
入射させ該回折格子からの回折光を互いに干渉させて干
渉縞を形成し、干渉縞の明暗の縞を計数することによっ
て回折格子の移動量、即ち移動物体の移動量を測定する
ロータリーエンコーダーやリニアエンコーダー等のエン
コーダーに関するものである。

（従来の技術） 近年ＮＣ工作機械や半導体焼付装置等の精密機械におい
ては１μｍ以下（サブミク貯）の単位で測定することの
できる精密な測定器が要求されている。従来よりサブミ
クロンの単位で測定することのできる測定器としては、
レーザー等の可干渉性光束を用い、移動物体からの回折
光より干渉縞を形成させ、該干渉縞を利用したロータリ
ーエンコーダーやリニアエンコーダーが良く知られてい
る。

特に光学式のエンコーダーは比較的容易に高精度の検出
が出来る為、各分野で用いられている。

一般にエンコーダーにおいて光源として用いているレー
ザーは検出精度を向−ヒさせる為になるべく出力が高い
ものが要望されている。この為、従来よりエンコーダー
には小型でなるべく強力出力値が得られるレーザーが用
いられている。

多くのエンコーダーにおいては、測定時以外のときや被
測定物が所定面上に載置されていないときに構成上レー
ザー光束がエンコーダーのケースから外部に射出してく
る場合があった。特に強力なレーザーを用いた場合、レ
ーザー光束がケース外に射出すると人体に悪影響を及ぼ
すことがあり大変危険であった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明はエンコーダーの一部に安全機構を設け、該安全
機構により被測定物を測定しないときや被測定物が所定
面上に載置されていないときにレーザー光束がエンコー
ダーのケースから外部に射出し人体に悪影響を及ぼすの
を効果的に防止したエンコーダーの提供を目的とする。

（問題点を解決するための手段） 可干渉性光束をスケール上に形成した回折格子に入射さ
せ、該回折格子からの回折光を再度前記回折格子に入射
させ、該回折格子からの回折光より干渉縞を形成し、該
干渉縞の明暗の縞を計数することにより前記回折格子の
移動量を測定するエンコーダーにおいて、該可干渉性光
束と該スケール上の回折格子が所定の位置関係にあるか
否かを検出手段により検出し、該検出手段からの出力信
号を利用して前記可干渉光束の前記回折格子への入射条
件を制御したことである。

（実施例） 第１図は本発明をリニアエンコーダーに適用したときの
第１実施例の概略図である。

同図において１はレーザー、２はコリメーターレンズ、
３はスケールであり不図示の移動物体に取付けられてお
り、その面上には一定の格子ピッチの回折格子と後述す
る反射部を有しており、例えば矢印の方向に速度Ｖで移
動している。５、。

５２は各々電波長板、４．．４．は回折格子３の傾きに
よって生ずる再回折光の軸ずれを防止する為のダハプリ
ズム、又はコーナーキューブ反射鏡、６はビームスプリ
ッタ−１７，，７□は偏光板で各々の偏光軸は互いに直
交して右り、更に電波長板５．，５２の偏光軸と４５度
の角度をなすように配置されている。８．．８．は各々
受光素子である。９はケース、１０は発光素子で例えば
ＬＥＤ等の人体に無害の光源である。

１１は集光レンズ、１２は受光素子、１３は制御手段で
あり、受光素子１２からの出力信号に応じてレーザー１
の発振を停止させている。

本実施例では発光素子１０、集光レンズ１１、そして受
光素子１２は検出手段の一部を構成している。

同図においてレーザー１からの光束はコリメーターレン
ズ２により略平行光束となり回折格子３に入射する。回
折格子３で回折された正と負のｍ次の回折光は電波長板
５．，５．を介してコーナーキューブ反射鏡４１，４□
で反射されて回折格子３に再度人射し、再び正と負のｍ
次の回折光となって重なり合いビームスプリッタ−６で
２光束に分割されて偏光板７１．７□を介して受光素子
８．．８．に入射する。

ここで受光素子８３，８□に入射する光束は電波長板５
．，５．と偏光板７．．７．の組み合わせによって互い
に９０度の位相差がつけられ、回折格子３の移動方向の
弁別に用いられている。そして受光素子８１．８□で受
光される干渉縞の明暗の縞を計数することにより回折格
子３の移動量を求めている。

第１図に示すリニアエンコーダーは光束の回折格子３へ
の再入射をダハプリズムやコーナーキューブ反射鏡等の
反射手段を用いて行なっている。これによりレーザー１
の波長が例えば周囲温度変化等により変化し、回折格子
３からの回折角度が変化しても必ず同じ角度で再度回折
格子３を照射し、２つの再回折光が必ず重なり合うよう
にし、受光素子８．．８．からの出力信号のＳ／Ｎ比を
良好に維持している。

第２図は第１図の検出手段である発光素子１０、集光レ
ンズ１１、受光素子１２とスケール３との関係を示す説
明図である。

同図において３ａは回折格子でありスケール３上に設け
られている。３ｂは反射部であり回折格子３ａの並び方
向に沿って設番ヂられている。発光素子１０、集光レン
ズ１１、受光素子１２、そしてスケール３上の反射部３
ｂは所謂安全機構の一部を構成している。

又、発光素子１０、集光レンズ１１、そして受光素子１
２は不図示のケース内に収納されている。

本実施例では発光素子１０からの光束を集光レンズ１１
によりスケール３上の反射部３ｂに入射させている。そ
して反射部３ｂからの反射光束を受光素子１２で受光し
ている。

このような構成において可干渉性光束とスケール３が所
定の位置関係になく受光素子１２に光束が全く入射しな
い場合や若しくは受光素子１２での受光量が予め設定し
た一定値に達しない場合にはスケール３が存在しないも
のとみなして、即ち被測定物が所定位置に存在しないも
のとみなしている。そしてこのような場合には制御手段
１３によりレーザーが発振しないようにし、若しくは不
図示のシャッター機構等によりレーザー光束がケース９
外に出射しないようにしている。これによりレーザー光
束がケース外に射出して人体に悪影響を及ぼすのを防止
している。

第３図は本発明の第２実施例の検出手段の要部概略図で
ある。本実施例では発光素子１０からの光束を集光レン
ズ１１でスケール３上の回折格子３ａに入射させ、該回
折格子３ａからの反射光束、若しくは所定の次数の回折
光を受光素子１２で受光している。

本実施例では第２図に示す第１実施例のように回折格子
３ａの周辺部に新たに反射部を設ける代わりにスケール
３上の回折格子３ａからの反射光を利用することにより
装置全体の簡素化を図っている。

第４図は本発明の第３実施例の概略図である。

本実施例では第１図に示す第１実施例においてコリメー
ターレンズ２を通過したレーザー１からの光束を反射光
に比べて透過光、が多い、即ち人体に悪影響を与えない
程度の光を反射させるビームスプリッタ−４９で２つの
光束に分割し、このうち反射した光束をビームスプリッ
タ−５０で反射させた後、スケール３上の回折格子３ａ
上に導光し、そしてスケール３上の回折格子３ａ、又は
反射部材からの反射光束をビームスプリッタ−５０を通
過させた後、受光素子１２で検出している点が異ってい
る。

そして、このときの受光素子１１からの出力信号を利用
して第１図と同様にしてレーザー１からの光束がエンコ
ーダーのケースの外に射出しないようにしている。

本実施例では新たに発光素子を設ける代わりに測定用の
レーザー１からの僅かの光束を利用することにより装置
全体の簡素化を図っている。

第５図は本発明の第４実施例の概略図である。

本実施例は第４図に示す第３実施例においてシャッタ部
材５１をケース９の一部に設はスケール３が所定の位置
にないときに制御手段１３によりシャッタ５１を閉じて
レーザー１からの光束がケース外に射出するのを防止し
ている。

本実施例ではリニアエンコーダーについて説明したがロ
ータリーエンコーダーであっても良く、この場合は例え
ば反射部を円形状に回折格子やスリット等の周囲に設け
ればそのまま適用することができる。

（発明の効果） 本発明によれば測定用の可干渉性光束とスケールとが所
定の位置関係にあるか否かを検出手段で検出し、該検出
手段からの出力信号を利用して制御手段によりレーザー
の発振状態を制御したり、シャッタ機構成によりレーザ
ー光を遮光することにより、エンコーダーのケース外に
レーザー光束が射出し１人体に悪影響を及ぼすのを効果
的に防止することのできるエンコーダーを達成すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明をリニアエンコーダーに適用したときの
一実施例の概略図、第２図は第１図の一部分の説明図、
第３．第４．第５図は各々本発明の他の一実施例の概略
図である。 図中、１はレーザー、２はコリメーターレンズ、３はス
ケール、３ａは回折格子、３ｂは反射部、４．．４２は
コーナーキューブ反射鏡、５、．５２．５３は％波長板
、６はビームスプリッタ−５７Ｉ、７□は偏光板、ａ、
　１　Ｂ２　＋１２は受光素子、１０は発光素子、１１
は集光レンズ、９はケースである。 兎　　１　　図 窮　　６　　図 翼　　４　　図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）可干渉性光束をスケール上に形成した回折格子に
   入射させ、該回折格子からの回折光を再度前記回折格子
   に入射させ、該回折格子からの回折光より干渉縞を形成
   し、該干渉縞の明暗の縞を計数することにより前記回折
   格子の移動量を測定するエンコーダーにおいて、該可干
   渉性光束と該スケール上の回折格子が所定の位置関係に
   あるか否かを検出手段により検出し、該検出手段からの
   出力信号を利用して前記可干渉光束の前記回折格子への
   入射条件を制御したことを特徴とするエンコーダー。
2. （２）前記検出手段による該可干渉性光束の受光量が所
   定値に達しないときには前記可干渉光束の前記回折格子
   への入射を停止させるようにしたことを特徴とする請求
   項１記載のエンコーダー。