JPH03279811A - エンコーダ - 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、特に回折と干渉とを利用したエン
コーダに関するものである。

〔従来の技術〕

従来、この種のエンコーダとして、例えば特開昭６１−
３０９８１６号公報のものが知られており、具体的には
、第１０図に示す如き構成を有している。

レーザーダイオード６０から発する可干渉（コヒーレン
ト）光は、集光レンズ６１により集光光束を生成し、偏
光ビームスプリッタ−６２によりＰ。

Ｓ偏光した２光束に分割される。そして、各偏光光は反
射鏡６３ａ、　６３ｂでそれぞれ反射され、所定の等し
い入射角を持って、透過型の回折格子６４に達する。

この回折格子６４は、測定方向に沿って所定のピッチを
有し、この測定方向に沿って移動可能に設けられている
。

ここで、集光レンズ６１は、偏光ビームスプリッタ−６
２１反射鏡６３ａ、　６３ｂを介した各光束を、回折格
子６４上で集光するように構成されている。

さて、所定の等しい入射角を持って回折格子６４を交差
した各光束は、この回折格子６４によって、この回折格
子６４のピッチ方向と直交した方向に回折し、回折角の
変化を補正するためのレンズ６５によって平行光束とな
る。

ここで、回折角の変化を補正するためのレンズ６５は、
レーザーダイオード６０の温度変化による出力光の波長
変動によって、回折角が変化した場合でも、この回折角
の変化による影響をキャンセルするように機能している
。すなわち回折角が変化した際にも、レンズ６５は、回
折格子６４を所定の２方向を照明する２光束を同一方向
に指向させながら平行光束化を図り、この両平行が常に
重なり合うように構成されている。

その後、レンズ６５を介した平行光束は、１／４波長板
６６を介することによって円偏光となり、ビームスプリ
ッタ−６７により２分割される。そして、分割された各
光束は、偏光板６８ａ、　６８ｂを介して受光素子６９
ａ、　６９ｂにて光電検出され、測定方向における回折
格子６４の移動に応じた受光素子６９ａ、　６９ｂの出
力信号に基づいて回折格子４４の移動量を、２つの出力
信号の位相差に基づいて移動回折格子の移動方向を検出
することができる。

従って、以上にて述べたエンコーダは、回折角の変化を
補正するだめのレンズ６５の配置により、回折角が変化
した際にも、検出器で干渉光が常に検出できるため高精
度な測定が行えるものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の如き従来技術においては、レーザーダイオード６
０の温度変化に伴う波長変動による移動回折格子６４の
回折角変化を補正用のレンズ６５の配置によって補正し
ている。

しかしながら、この補正用のレンズ６５と移動回折格子
６４との焦点合わせ、光軸合わせ等の調整が面倒かつ難
しい。

また、この装置は、上述の如く、光源の波長変動に対す
る回折角の変化には有利であるものの、透過型の移動回
折格子６４が第８図中の上下方向での変動に対する補正
が不十分である。

すなわち、この変動によって、検出器６９ａ、　６９ｂ
上に達する２つの回折光の射出方向が変化すると共に補
正用のレンズ６５を介した検出光の集光状態が変化する
ため、検出器６９ａ、　６９ｂの検出面での干渉状態が
大きく変化する。

この結果、検出器で検出される出力信号が不安定となる
恐れがある。

以上の如く、本発明はこれら問題に鑑みてなされたもの
であり、簡単な構成かつ調整が極めて容易で、なおかつ
高精度なエンコーダを安価に提供することを目的として
いる。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記の目的を達成するために、所定の周期的な
ピッチの測定用回折格子（６Ａ）が形成されたスケール
（６）と、コヒーレントな平行光束を供給する平行光束
供給手段（１，２）と、該平行光束を第１光束り、と第
２光束り、とに分割し、前記スケール（６）に該第１及
び第２光束を所定の２方向で照射する照明光学手段とを
有する照明系と、前記スケール（６）にて発生する回折
光を受光して光電的に検出する検出系（７，８，９ａ、
　９ｂ、　１０ａ、　１０ｂ、　１１）とを備え、 前記照明系と前記検出系とに対して前記スケール（６）
の前記ピッチ方向の相対的な移動量を検出する検出系と
を有するエンコーダにおいて、前記平行光束供給手段−
（１，２）の波長変化に伴う回折角変動及び前記スケー
ル（６）の機械的変動を補正するために前記測定用回折
格子（６Ａ）と平行かつ同方向に等しい周期的なピッチ
を有する補正用回折格子（５Ａ、　５ａ、　５ｂ、　５
０ａ、　５０ｂ）を前記スケール（６）の照射側と対向
して配置し、 前記照明光学手段（３，４ａ、　４ｂ、　３０．３１ａ
、　３１ｂ）は、該補正用回折格子（５Ａ、　５ａ、　
５ｂ、　５０ａ、　５０ｂ）に対して前記第１及び第２
光束Ｌｌ、Ｌ！を垂直入射させるように構成し、 前記補正用回折格子（５Ａ、　５ａ’、　５ｂ、　５０
ａ、　５０ｂ　）を介した前記第１及び第２光束の回折
光ＬＤＩ、ＬＤ、を前記測定用回折格子（６Ａ）に対し
所定の２方向で照明するものである。

また、検出精度の向上を図るためには、前記スケール（
６）と平行な位置に反射部材（４０）を配置し、前記照
明光学手段（３０，３１ａ、　３１ｂ）によって、前記
補正用回折格子（６Ａ）が形成されている面の法線方向
に発生する前記第１及び第２光束の回折光ＬＤ。

（ｍ）、Ｌ　Ｄ　！　（−ｍ）を前記測定用回折格子（
６Ａ）に再入射させて再回折させる構成を採用すること
が望ましい。

また、照明効率の向上のためには、前記補正用回折格子
は、前記第１光束り、と第２光束り、との各々の通過領
域に互いに逆の回折特性を有するブレーズ型格子（５０
ａ、　５０ｂ）で前記補正用回折格子を構成することが
好ましい。

〔作　用〕

本発明は、スケール６上の測定用回折格子６Ａと同じピ
ッチを有する補正用回折格子５Ａをスケール上の回折格
子の照明側に対向して配置することによって、この測定
用回折格子６Ａからの回折光の回折角が光源の波長変化
によって変動する問題とスケール６面の直交方向（法線
方向）にこのスケール６が機械的変動する問題とを解消
できることに着目したものである。

具体的には、第１Ａ図に示す如く、補正用回折格子５に
対して垂直にコリメート光りを照明すると、土ｍ次回折
光が発生する。そして、例えばθヨ方向に発生するｍ次
回折光Ｌ　（ｍ）について考えると、スケール上の測定
用回折格子６Ａにより、このｍ次回折光Ｌ　（ｍ）はθ
□だけ偏向した方向に再回折されて、測定用回折格子６
Ａと直交した方向に−ｍ次回先光ＬＤが発生する。

但し、０次回先光を境にして右側のｍ次回先光を＋ｍｍ
次回先光し、左側のものを−ｍ次回折光とする。

ここで、照明光束の波長をλ、回折格子５Ａ。

６ＡのピッチをＰ、回折光の次数をｍ（整数）、回折角
をθ、とするとき、 ｍ・λ ｓｉｎθ１＝−（１） の関係が成立する。このとき、ｍ次回先光の回折角はθ
４．−ｍ次回折光の回折角はθ−□となり、両者にはθ
□＝−θ−４の関係が成立するが、以下における説明を
簡単にするため、±ｍｍ次回先光回折角は共にθ。とじ
て説明する。

さて、温度変化に伴い光源波長λが変動すると、上式（
１）から回折角θ□が変化することが分かる。

第１Ａ図に示す如く、光源波長λが短波長側ヘシフトし
た場合、補正用回折格子５から発生する一ｍ次回先光Ｌ
Ｄの回折角θ□はθ、となって小さくなる。そして、こ
の−ｍ次回折光ＬＤが測定用回折格子６Ａにより回折さ
れて生成されるｍ次回折光Ｌ　Ｄ　（ｍ）についての回
折角θ、も、同じようにθ□となって小さくなる。

したがって、測定用回折格子６Ａにより再回折するｍ次
回折光Ｌ　Ｄ　（ｍ）は、この測定用回折格子６Ａと直
交した方向へ常に射出する。

また、光源波長λが長波長側ヘシフトして、補正用回折
格子５Ａによる一ｍ次回先光ＬＤの回折角θ。がθ、と
なって大きくなる場合についても、測定用回折格子６Ａ
によるｍ次回折光Ｌ　Ｄ　（ｍ）の回折角θ７は、θ７
Ｈとなって大きくなり、このｍ次回折光Ｌ　Ｄ　（ｍ）
は常に測定用回折格子６Ａと直交した方向に射出する。

以上の如く、本発明では、常に測定用回折格子６Ａと直
交した方向へ検出用の回折光を射出させることができる
ものの、光源の波長変動に応じてスケールを射出する検
出用の回折光Ｌ　Ｄ　（ｍ）は横方向にＸｌだけシフト
する。

しかしながら、ある大きさのコリメート光で補正用回折
格子５Ａと測定用回折格子６Ａとを照明しているため、
このコリメート光の径に対する検出すべき回折光の横シ
フト量Ｘ、は無視できる程小さくなる。

また、第１Ｂ図に示す如（、スケール６が上下方向に変
動することによって、補正用回折格子５Ａとスケール６
の測定用回折格子６Ａとの距離ｇ、所謂ギャップｇがΔ
ｇだけ変動した場合においても、測定用回折格子６Ａに
より再回折する一ｍ次回先光Ｌ　Ｄ　（ｍ）は、常に測
定用回折格子６Ａと直交した方向に射出する。この時も
、波長変動が生じた場合と同様に、スケールの機械的な
変動に応じてスケールを射出する検出用の回折光Ｌ　Ｄ
　（ｍ）は横方向にシフトするが、ある大きさのコリメ
ート光で照明しているため、このコリメート光の径に対
する検出すべき回折光の横シフト量Ｘ、は無視できる程
小さくなる。

したがって、本発明は、スケール上の測定用回折格子６
Ａと同様なピッチを有する補正用回折格子５Ａをこの測
定用回折格子６Ａと対向して光源側に配置するだけで、
波長変動による回折角変化とギャップ変動との影響を解
消できるのみならず、調整が極めて簡単で製造上におい
て極めて有利な構成であることが理解できる。

〔実施例〕

第２図は本発明の第１実施例の概略的な構成図を示すも
のであり、この第１図を参照しながら本実施例について
詳述する。

平行平面板のスケール６上には透過領域と遮光領域とが
所定のピッチで交互に形成される振幅格子の測定用回折
格子６Ａが設けられており、スケール６は水平方向に移
動可能に設けられている。

このスケール６の上方には照明系、スケール６の下方に
は検出系がそれぞれ設けられている。

まず、照明系について説明すると、光源とじてのレーザ
ーダイオード１から発する可干渉性（コヒーレント）の
光束は、コリメートレンズ２によってコリメート化（平
行光束化）される。そして、偏光ビームスプリッタ−３
によって、例えば透過方向にＰ偏光（紙面方向に偏光）
と反射方向にＳ偏光（紙面に直交する方向に偏光）とに
分割される。この２つの偏光した光束（Ｌｌ、Ｌｔ）は
、反射部材４ａ、４ｂによって、平行平面板５上に形成
された回折格子５Ａに対し垂直に照明される。

ここで、この回折格子５Ａは前記主スケールと同様な振
幅格子で形成されており、レーザーダイオード１の波長
変動に伴う回折角変化及び主スケールの上下方向での機
械的変動を補正するための補正用回折格子として機能す
る。

照明光り、、Ｌｔは、この補正用回折格子５Ａによって
回折され、それぞれ各次数の回折光が発生する。すると
、補正用回折格子５Ａからの土ｍ次回折光ＬＤ、、ＬＤ
、がスケール６上の回折格子６Ａを入射角θヨの２方向
から照明する。この２つの±ｍ次回折先光Ｄ、、ＬＤ２
はスケール６の回折格子６Ａによって再回折し、この測
定用回折格子６Ａの垂直方向に発生する±ｍ次の再回折
光Ｌ　Ｄ　ｌ（ｍ）、　Ｌ　Ｄ　１　（−ｍ）が検出系
に向けて同一光路上を進行する。

今、レーザーダイオードｌから出力される光束の波長が
変動する場合及び補正用回折格子５Ａとスケール６の測
定用回折格子６Ａとの間のギャップが変動した場合には
、第１Ａ図及び第１Ｂ図に示した如く、スケール６の測
定用回折格子６Ａに対し直交した方向に射出して検出系
へ向かう２つの回折光Ｌ　Ｄ　ｌ（ｍ）、　　Ｌ　Ｄ　
ｔ　（−Ｉｌｌ）は射出方向においては全く変化しない
ものの、測定方向においては相反する方向へＸｌ、Ｘ２
だけ横シフトする。

しかしながら、検出系へ導かれる２つの回折光はＬ　Ｄ
　＋（ｍ）、　　Ｌ　Ｄ　ｔ（−ｍ）　、先に述べたコ
リメートレンズ２によってコリメートされた際に、所定
の大きさの光束径を有することになるため、２つの回折
光の測定方向のシフト量Ｘ、　、Ｘ２に対して光束径が
十分に大きくなっている。

したがって、両回先光は実質的に重なり合って同−光路
上を進行するため、後述する検出器にて検出される干渉
光の干渉状態は実質的に変化することなく常にＳ／Ｎ比
が高く安定した出力信号を検出することができる。

ここで、レーザーダイオード１から出力される光束の波
長が変動する場合についての一例を考える。

２５°の時の光源の光源波長をλを７８０ｎｍとし、２
５°より±２５°変化した時の光源の光源波長変動Δλ
を±６ｎｍ　、補正用回折格子５Ａとスケールの測定用
回折格子６Ａとのギャップｇを５ｍｍ、回折格子５Ａ及
び６ＡのピッチＰを４μｍ、コリメート光束の径φを２
器とし、さらに補正用回折格子５Ａとスケールの測定用
回折格子６Ａで発生する±１次回折光を検出しようとす
るとき、０°から５０°までの温度変化に対する光源の
波長変動１２ｎｍによる検出光の横シフト量Ｘ１は、上
式（１）及び第１Ａ図の関係より求められ、 λ ｇ−ｔａｎ［ｓｉｎ　−’（）］＝１６μｍとなる。

従って、光束径φに対するこの横シフト量Ｘは１器程度
であるため、実質的に検出精度に悪影響を及ぼすことな
く、常にＳ／Ｎ比が高く安定した出力信号を検出できる
。

また、補正用回折格子５Ａとスケール６の測定用回折格
子６Ａとの間のギャップが変動した場合についての一例
を考える。

光源波長λを７８０ｎｍとし、補正用回折格子５Ａとス
ケールの測定用回折格子６Ａとのギャップｇを５ｍｍ、
ギャップ変動Δｇを１００μｍ、回折格子５Ａ及び６Ａ
のピッチＰを４μｍ、コリメート光束の径を２ｍｍとす
る。そして、さらに補正用回折格子５Ａと測定用回折格
子６Ａで発生する±１次回折光を検出しようとするとき
、ギャップ変動による検出光の横シフト量Ｘ２は、上式
（１）及び第１Ｂ図の関係から求められ、 λ Ｘ、＝Δｇ−ｔａｎｆｓｉｎ　−’（）］＃２０μｍと
なる。

よって、光束径φに対するこの横シフト量Ｘ２も１器程
度であるため、この場合にも、常にＳ／Ｎ比が高く安定
した出力信号を検出できる。

尚、コリメートされる照明光の光束径φは、補正用回折
格子５Ａと測定用回折格子６Ａとのギャップｇ、光源の
波長変動範囲、ギャップ変動範囲、各回折格子のピッチ
等により最適な状態に任意に選択することができる。

さて、スケール６を射出して同一光路上を進行する２つ
の回折光Ｌ　Ｄ　＋　（ｍ）、　Ｌ　Ｄ　２　（−ｍ）
は互いに直交方向に偏光しており、１／４波長板７を通
過すると、互いに反対回りの円偏光となる。そして、ビ
ームスプリッタ−８により２つの光路に分割され、各偏
光板９ａ、９ｂを通して検出器１０ａ。

１０ｂによって光電検出される。

このとき、例えば光電検出される２つの正弦波状の出力
信号間に９０°の位相差をつけて、方向弁別できるよう
に、偏光板９ａ、９ｂは調整されて配置されている。

さて、相対的に位相が９０°ずれた正弦波状の２つの出
力信号は、例えば第４図に示す如き従来の光電式エンコ
ーダにおいて適用されている手法で信号処理される。

図示の如く、各検出器より得られる各出力信号を増幅さ
せるプリアンプ２０と、この各増幅信号をパルス状に整
形する波形整形回路２１と、各パルス信号を２値的なパ
ルス信号に変換する方向弁別回路２２と、この方向弁別
回路を介したパルス信号を計数する計数回路２３と、パ
ルス信号を計数による計測結果を所望の形式で表示させ
る表示部２４を設けることによって計測値を得ることが
できる。

以上の構成によって、Ｓ／Ｎ比が高く安定した出力信号
の検出が実現できる。

尚、本実施例では補正用回折格子５Ａ及び測定用回折格
子６Ａとを振幅格子で形成しているが、これを所定のピ
ッチを持つ周期的な凹凸形状の位相格子にて構成しても
良い。

次に第２実施例について説明する。

本実施例では、第２図に示した補正用回折格子５Ａの代
わりに第３図に示す如き鋸歯状の形状を有するブレーズ
格子５０ａ、　５０ｂを適用し、回折効率を上げて装置
全体の照明効率を格段に向上させたものである。

尚、本実施例のスケール６上には、所定の周期的なピッ
チＰを有する凹凸形状の位相格子で形成された測定用回
折格子６Ａが設けられている。

このブレーズ格子５０ａ、　５０ｂは、測定用回折格子
６Ａに対して所定の２方向に向けて最も強度の強い回折
光を発生させるために、互いに鋸歯状の歯の向きが反対
となる第１及び第２領域を有している。

このとき、鋸歯状となる格子斜面の角度をδ、最も強い
強度を持つ回折光の回折角θ８、ブレーズ格子５０ａ、
　５０ｂの屈折率をｎとするとき、ｎ５ｉｎδ＝ｓｉｎ
（θ５＋δ）′−−−−・（２）の関係が成立する。

従って、ブレーズ格子５０ａ、　５０ｂの斜面の角度δ
は、上式（２）より となる。

ここで、本発明の目的である波長変動及びギャップ変動
に対する補償を達成するには、ブレーズ格子５０ａ、　
５０ｂにより生成される最も強度の強い回折光の回折角
θ８は、測定用回折格子６Ａが照明光束を回折させる角
度θ１と等しく、しかもブレーズ格子５０ａ、　５０ｂ
のピッチＰｓもスケール６の回折格子６ＡのピッチＰと
等しく構成される必要がある。

従って、上式（１）より（３）式は、 −・−・−（４） となり、この（４）式をほぼ満足するようにブレーズ格
子５０ａ、　５０ｂを構成することが望ましい。

尚、本実施例では、第３図に示す如く、このブレーズ格
子５０ａ、　５０ｂを同一の平行平面板５０上に一体的
に構成したが、このブレーズ格子５０ａ、　５０ｂを同
一平面上に分離して配置しても良い。

次に、本発明の第３実施例について説明する。

第５図は第３実施例の概略的構成を示すものであり、第
２図と同一の機能を持つ部材については同一の符号を付
しである。

本実施例は、第１実施例の透過型の測定用回折格子６Ａ
を反射型とし、この測定用回折格子６Ａを反射回折する
検出光を反射鏡１１を介して検出系へ導くようにしたも
のである。

尚、本実施例の構成は基本的に第１図と同様であるため
詳細な説明は省略する。

第５図には、補正用回折格子５ａ、５ｂが同一平面上に
分離して設けられているが、例えば平行平面板に測定用
回折格子６Ａより反射回折する検出光を透過させる透過
領域と、この透過領域を挟んで左右に補正用回折格子５
ａ、５ｂとを形成しても良い。

また、補正用回折格子５ａ、５ｂの代わりに第１実施例
において詳述した如きブレーズ格子を設けて、照明効率
の向上を図っても良いことは言うまでもない。

次に、本発明の第４実施例について説明する。

第６図は第４実施例の概略的構成を示すものであり、第
２図及び第５図と同一の機能を持つ部材については同一
の符号を付しである。

本実施例では、第３実施例と比べて、光学部材３０及び
１／４波長板３１ａ、　３１ｂを設けて照明光と検出光
の光路の引回し及び照明光束の状態を変えるとともに、
スケールと平行に対向して反射部材４０を設けることに
よりスケール６の測定用回折格子６Ａのピッチ方向の直
交方向（法線方向）に発生する回折光を反射させて測定
用回折格子６Ａへ再入射させるようにしたものである。

第６図を参照しながら第４実施例について詳述する。

レーザーダイオードｌからの光束はコリメートレンズに
よりコリメートされて、光学部材３０に入射する。

この光学部材３０は、照明光及び射出光が通過するよう
に上底部の端が切欠られた略台形形状の第１ブロツク３
０ａ及び第２ブロツク３０ｂとを有し、各ブロックの底
面部同士が接合されている。この接合面は偏光ビームス
ブリット面で形成されており、光学部材３０は偏光ビー
ムスプリッタ−として機能する。

さて、コリメートレンズ２からのコリメート光は光学部
材３０の偏光ビームスブリット面３１Ａによって透過方
向にはＰ偏光（紙面方向に偏光）、反射方向にはＳ偏光
（紙面方向と直交する方向に偏光）に分離され、光学部
材３０の各斜面で反射し、各光束は互いに平行となるよ
うに光学部材３０を射出する。

そして、Ｐ偏光とＳ偏光との光束は、１／４波長板３１
ａ、　３１ｂを介することによって互いに反対回りの円
偏光となった後、補正用回折格子５ａ。

５ｂによって回折し、±ｍ次の回折光ＬＤ、、ＬＤ２が
入射角θイで２方向からスケール６上の測定用回折格子
６Ａを照明する。この測定用回折格子６Ａは回折光ＬＤ
、、ＬＤ２を反射回折させて、この測定用回折格子６Ａ
の垂直方向に±ｍ次の反射回折光ＬＤ＋（ｍ）、ＬＤｔ
（−ｍ）を発生させる。そして、この反射回折光同士は
反射部材４０で正反射されて、測定用回折格子６Ａに再
入射する。すると、この２つの再入射光は測定用回折格
子６Ａによって回折され、±ｍ次の反射回折光ＬＤ＋（
ｍ、ｍ）、Ｌ　Ｄ　ｔ　（−ｍ、−ｍ）が再び元の光路
を逆に遡り、補正用回折格子５ａ、５ｂ、１／４波長板
３１ａ、　３１ｂを通過する。

すると、検出光ＬＤ、（ｍ、ｍ）はＳ偏光状態となる一
方で、検出光Ｌ　Ｄ　！　（−ｍ、−ｍ）はＰ偏光状態
となる。

このため、光学部材３０の斜面を反射した２つの光束は
、光学部材３０の偏光ビームスブリット面によって検出
系へ向けて同一光路上に導かれる。その後、１／４波長
板７を通過した２つの光束は互いに逆回りの円偏光とな
り、ビームスプリッタ−８によって２つの光束に分割さ
れて、各偏光板９ａ、９ｂを介して各検出器１０ａ、　
１０ｂで、例えば相対的に位相が９０°ずれた２つの出
力信号が光電検出される。

このように、本実施例においては、反射部材４０の配置
によって移動可能なスケールの回折格子６Ａに±１次回
折光を各々再回折させているため、このスケールが１ピ
ツチ移動する毎に光電検出された出力信号は８π位相が
ずれることになる。

したがって、第１及び第２実施例で述べた装置と比べて
、２倍の正弦波状の出力信号を得ることができるため、
検出精度を２倍に向上させることができる。

尚、信号処理系については、例えば第４図にて示した如
き構成によってスケールの移動量及び方向を検出するこ
とができる。

以上にて述べた、本実施例の補正用回折格子５ａ、５ｂ
は分離して配置されているが、平行平面板に反射面を形
成し、この反射面を挟んで左右に回折格子５ａ、５ｂを
形成して一体的にしても良い。

また、本実施例においても、第７図に示す如く、補正用
回折格子５ａ、５ｂの代わりに互いに逆方向に回折光を
発生させるために反射面４１の左右に鋸歯状格子の歯の
向きが反対となるブレーズ格子５０ａ、　５０ｂを設け
て、回折効率の向上を図ることができる。

さて、第８図に示す如く、平行平面板５０に形成れてい
る補正用回折格子５０ａ、　５０ｂのピッチ方向と直交
した溝方向においてスケール６が点線で示す状態から実
線で示す状態へθだけ倒れて傾いている場合には、第７
図の示す如き反射面旧は、スケール６の回折格子６Ａの
溝方向での入射光及び反射光との方向が等しくなるよう
に構成されることがより望ましい。

これは、例えば、第９Ａ図及び第９Ｂ図に示す如く、回
折格子５０ａ、　５０ｂの溝方向を直角ミラーで構成す
ることで達成することができる。

第９Ａ図及び第９Ｂ図における（ａ）は測定方向（格子
のピッチ方向）での補正用の回折格子５０ａ。

５０ｂの断面図であり、（ｂ）は補正用の回折格子５０
ａ。

５０ｂのＡ−Ａ断面の矢示図である。

第９Ａ図ｆｂ）に示す如く、■型溝を有するプロソり状
の部材５０ｃは、このＶ型溝に反射面４１ａ、　４１ｂ
が形成されている。そして、このブロック状の透過部材
５０ｃは、第９Ａ図（ａ）の如く、回折格子５０ａ、５
０ｂが形成された平行平面板５０の各格子５０ａ。

５０ｂの間に接着されている。

また、第９Ｂ図（ａ）に示す如く、直角プリズム５０Ｃ
の斜面に反射面４１ａ、　４１ｂが形成されている。

そして、第９Ｂ図（ｂ）に示す如く、この反射面４１ａ
。

４１ｂを有する直角プリズム５０ｃは、透過領域を挟ん
で回折格子５０ａ、　５０ｂが形成された平行平面板５
０の透過領域の上方に接着されている。

このように、第９Ａ図及び第９Ｂ図に示した直角ミラー
は極めて簡単に製造できるため、コスト的にも有利であ
る。

尚、本発明の各実施例では、補正用回折格子として、振
幅格子、ブレーズ格子あるいは凹凸形状の位相格子が使
用でき、また、スケール上の回折格子として、振幅格子
あるいは凹凸形状の位相格子が使用できることを示した
。

このため、これらを任意に組み合わせて使用しても良く
、回折格子として機能するこれ以外のものも適用できる
ことは言うまでもない。

また、本発明の各実施例ではスケール６が移動する例を
示したが、このスケール６を固定して、照明系と検出系
とが一体的に移動するように構成しても良い。

〔発明の効果〕

以上の如（、本発明によれば、補正用回折格子をスケー
ルの回折格子と対向させて配置し、補正用回折格子５Ａ
に対し２つの光束を垂直に照明させるという簡素な構成
を付加するだけで、波長変動による回折角変化及びギャ
ップ変動等が生じた際にも、各検出器では常にＳ／Ｎ比
が高く安定した信頼性の高い検出信号を得られる高性能
なエンコーダを達成できる。

しかも、補正用回折格子を比較的容易に製造でき、これ
をエンコーダに組み込んだ時の調整が極めて容易である
ため、コストの低減が図れ安価に提供することができる
。

また、補正用回折格子を単に照明光路中に配置している
ため、装置の大型化を招くことなく極めてコンパクトに
構成できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図及び第１Ｂ図は本発明の原理を示す図である。 第２図は本発明の第１実施例の概略的な構成を示す図で
ある。第３図は本発明の第２実施例の主要な部分を示す
図である。第４図は本発明の第１実施例の信号処理系の
ブロック図である。 第５図は本発明の第３実施例の概略的な構成を示す図で
ある。第６図は本発明の第４実施例の概略的な構成を示
す図である。第７図は反射面を備えた補正用回折格子の
様子を示す図である。第８図は補正用回折格子の溝方向
にスケールが倒れている様子を示す図である。第９Ａ図
及び第９Ｂ図はスケールの倒れを補正するための補正用
格子の構造を示す図である。第１０図は従来のエンコー
ダの概略的な構成を示す図である。 〔主要部分の符号の説明〕 ・−・−・−補正用回折格子 ５Ａ、　５ａ、　５ｂ、　５０ａ、　５０ｂ６　°゛ス
ケー ルＡ　　測定用回折格子

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）所定の周期的なピッチの測定用回折格子が形成され
   たスケールと、コヒーレントな平行光束を供給する平行
   光束供給手段と、該平行光束を第１光束と第２光束とに
   分割し、前記スケールに該第１及び第２光束を所定の２
   方向で照射する照明光学手段とを有する照明系と、 前記スケールにて発生する回折光を受光して光電的に検
   出する検出系とを備え、 前記照明系と前記検出系とに対して前記スケールの前記
   ピッチ方向の相対的な移動量を検出する検出系とを有す
   るエンコーダにおいて、 前記平行光束供給手段の波長変化に伴う回折角変動及び
   前記スケールの機械的変動を補正するために前記スケー
   ルの測定用回折格子と平行かつ同方向に等しい周期的な
   ピッチを有する補正用回折格子を前記スケールの照射側
   と対向して配置し、前記照明光学手段は、該補正用回折
   格子に対して前記第１及び第２光束を垂直入射させるよ
   うに構成され、 前記補正用回折格子を介した前記第１及び第２光束の回
   折光を前記測定用回折格子に対し所定の２方向で照明す
   ることを特徴とするエンコーダ。 ２）前記スケールと平行に対向して反射部材を配置し、
   前記照明光学手段によって前記スケールの格子が形成さ
   れる面の法線方向に発生する前記第１及び第２光束の回
   折光を前記測定用回折格子に再入射させて再回折させる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のエンコー
   ダ。 ３）前記補正用回折格子は、前記第１光束と第２光束と
   の各々の通過領域に互いに逆の回折特性を有するブレー
   ズ型格子で形成されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項または第２項記載のエンコーダ。