JPH08240443A

JPH08240443A - 変位情報検出装置及びこれを用いたドライブ制御装置

Info

Publication number: JPH08240443A
Application number: JP7044184A
Authority: JP
Inventors: Akira Ishizuka; 公石塚
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-03-03
Filing date: 1995-03-03
Publication date: 1996-09-17

Abstract

(57)【要約】【目的】異なる検出原理に基づく光学系を、測定精度
を高精度に保ったまま効果的に併設して小型化すること
ができる変位情報検出装置を提供する。【構成】相対変位情報を検出すべき物体に設けられる
スケール側回折格子GTと、本体側回折格子GBS1等とを用
いて光束の回折による分離、合成等を行って発生した干
渉光を第１受光手段SA等で検出する第１変位検出手段
と、物体に設けられた位置情報を記録された記録部Z1、
Z2、U、V、Wを経由した光束を第２受光手段SZ1等で検出
して第１変位検出手段とは異なる形態の相対変位情報が
検出される第２変位検出手段と、スケール側回折格子に
平行光束を、記録部に集平行光束を照射する光学手段LN
S1とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、変位情報検出装置及び
これを用いたドライブ制御装置に関する。

【０００２】本発明は特に、相対回転物体に取り付けら
れたディスクの放射状回折格子と符号パターンに光束を
照射して、そこから得られる変調信号光を検出すること
で、ディスクの回転位置、回転位置ずれ量、回転位置ず
れ方向、回転速度、回転加速度等を検出するロータリー
エンコーダに良好に適用できるものである。

【０００３】また更に、上記検出情報に基づいて、ACモ
ータ等の駆動装置の電流量や方向を制御して、物体の回
転移動をさせる装置（エンコーダ付モータ等）に良好に
適用できるものである。

【０００４】

【従来の技術】従来より、物体の回転情報（回転変位
量、速度、加速度等）を高精度に測定する目的にインク
リメンタルロータリーエンコーダが利用されている。ま
た一方でACモータに代表されるブラシレスモータには、
回転を行わせるためにモータ内のロータの絶対回転位置
を検出するアブソリュートロータリーエンコーダが利用
されている。

【０００５】そこで、ACモータ等を利用した物体の回転
位置制御には、両方の信号が得られる複合型ロータリー
エンコーダが使われる。

【０００６】高精度なインクリメンタルエンコーダは、
ミクロンオーダの微細な格子をスケール上に記録したも
のに、単色光束を照明し、そこで得られる回折光のう
ち、少なくとも２つを取り出して干渉させることで、格
子の移動にともなう光量の周期的変化を作り出して、そ
れを光電素子で検出することでインクリメンタルエンコ
ーダ信号を出力している。

【０００７】アブソリュートロータリーエンコーダは、
回転ディスク上の半径の異なる周上に複数の透過非透過
（または反射非反射）のパターン（例えばグレイコード
パターン）を、１回転中に１つのコードの組み合わせし
かないように形成してあれば、それぞれの周の特定の位
置における透過光（または反射光）を検出することでデ
ィスクの回転絶対位置が出力される。

【０００８】またモータ用のアブソリュートエンコーダ
は、回転ディスク上の半径の異なる周上に複数の透過非
透過（または反射非反射）のパターン（例えばグレイコ
ードパターン）を、モータの構造（極数M）に応じてM個
のコードの組み合わせしかないように形成してあれば、
それぞれの周の特定の位置における透過光（または反射
光）を検出することでモータのロータ〜ステータ間の位
置が出力される。

【０００９】

【発明が解決しようとしている課題】さて、最近の動向
としてエンコーダの小型化（EX.Φ１０ミリのディス
ク）が求められているが、上記のように異なる原理に基
づく複合エンコーダを小型化することは困難であった。

【００１０】単純に異なる検出原理に基づく光学系を併
設して、それぞれを小型化すれば良いが、このような異
なる原理に基づく各測定部分を、それぞれの測定精度を
劣化させずに効果的に小型化するには限界があった。

【００１１】本発明は、上述従来例に鑑み、異なる検出
原理に基づく光学系を、測定精度を高精度に保ったまま
効果的に併設して小型化することができる変位情報検出
装置を提供することを目的とする。

【００１２】本発明は、これとは別に測定精度を高精度
に保ったまま効果的に光学配置して小型化することがで
きる変位情報検出装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述目的を達成するため
の第１発明は、相対変位情報を検出すべき物体に設けら
れるスケール側回折格子と該スケール側回折格子に平行
に配置された１つ乃至複数の本体側回折格子と本体側に
設けられた第１受光手段とを、前記スケール側回折格子
と前記本体側回折格子とを用いて光束の回折による分
離、偏向、合成を行って発生した干渉光を前記第１受光
手段で検出して前記物体の相対変位情報が検出されるよ
うに配置した第１変位検出手段と、前記物体に設けられ
た位置情報を記録された記録部と本体側に設けられた第
２受光手段とを、前記記録部を経由した光束を前記第２
受光手段で検出して前記物体の前記第１変位手段とは異
なる形態の相対変位情報が検出される様に配置した第２
変位検出手段と、前記スケール側回折格子に平行光束
を、前記記録部に集平行光束を照射する光学手段とを有
することを特徴とする変位情報検出装置である。

【００１４】また、第２発明は、相対変位情報を検出す
べき物体に設けられるスケール側回折格子と該スケール
側回折格子に平行に配置された複数の本体側回折格子と
本体側に設けられた第１受光手段とを、前記スケール側
回折格子と前記本体側回折格子とを用いて光束の回折に
よる分離、偏向、合成を行って発生した干渉光を前記第
１受光手段で検出して前記物体の相対変位情報が検出さ
れるように配置した第１変位検出手段と、前記物体に設
けられた位置情報を記録された記録部と本体側に設けら
れた第２受光手段とを、前記記録部を経由した光束を前
記第２受光手段で検出して前記物体の前記第１変位手段
とは異なる形態の相対変位情報が検出される様に配置し
た第２変位検出手段と、前記スケール側回折格子に平行
光束を、前記記録部に集平行光束を照射する光学手段
と、前記第１変位検出手段によって形成される干渉像と
前記記録部とをそれぞれ前記第１及び第２受光手段へ投
影する共通の投影光学系とを有することを特徴とする変
位情報検出装置である。

【００１５】また、第３発明は、相対変位情報を検出す
べき物体に設けられる反射型のスケール側回折格子と該
スケール側回折格子に平行に配置された１つの本体側回
折格子と本体側に設けられた第１受光手段とを、前記ス
ケール側回折格子と前記本体側回折格子とを用いて光束
の回折による分離、偏向、合成を行って発生した干渉光
を前記第１受光手段で検出して前記物体の相対変位情報
が検出されるように配置した第１変位検出手段と、前記
物体に設けられた位置情報を記録された記録部と本体側
に設けられた第２受光手段とを、前記記録部を反射した
光束を前記第２受光手段で検出して前記物体の前記第１
変位手段とは異なる形態の相対変位情報が検出される様
に配置した第２変位検出手段と、を有し、前記スケール
側回折格子に平行光束を、前記記録部に集平行光束を照
射することを特徴とする変位情報検出装置である。

【００１６】また、第４発明は、相対変位情報を検出す
べき物体に設けられる反射型のスケール側回折格子と該
スケール側回折格子に平行に配置された１つの本体側回
折格子と本体側に設けられた第１受光手段とを、前記ス
ケール側回折格子と前記本体側回折格子とを用いて光束
の回折による分離、偏向、合成を行って発生した干渉光
を前記第１受光手段で検出して前記物体の相対変位情報
が検出されるように配置した第１変位検出手段と、前記
物体に設けられた位置情報を記録された記録部と本体側
に設けられた第２受光手段とを、前記記録部を反射した
光束を前記第２受光手段で検出して前記物体の前記第１
変位手段とは異なる形態の相対変位情報が検出される様
に配置した第２変位検出手段と、前記スケール側回折格
子に平行光束を、前記記録部に集平行光束を照射する光
学手段と、前記第１変位検出手段によって形成される干
渉像と前記記録部とをそれぞれ前記第１及び第２受光手
段へ投影する共通の投影光学系とを有することを特徴と
する変位情報検出装置である。

【００１７】また、第５発明は、相対変位情報を検出す
べき物体に設けられるスケール側回折格子に光束照射を
行って発生させた回折光を干渉させ、該干渉の情報を検
出して前記物体の相対変位情報を検出する第１変位検出
手段と、前記物体の変位情報を検出するべく前記物体に
設けられた位置情報を記録された記録部からの光を検出
して前記物体の前記第１変位手段とは異なる形態の相対
変位情報を検出する第２変位検出手段と、前記スケール
側回折格子と前記記録部とにそれぞれ異なる光束状態に
変換して光束入射を行うための複数領域を設けた複合レ
ンズ手段とを有することを特徴とする変位情報検出装置
である。

【００１８】また、第６発明は、相対変位情報を検出す
べき物体に設けられるスケール側回折格子に光束照射を
行って発生させた回折光を干渉させ、該干渉の情報を検
出して前記物体の相対変位情報を検出する第１変位検出
手段と、前記物体の変位情報を検出するべく前記物体に
設けられた位置情報を記録された記録部からの光を検出
して前記物体の前記第１変位手段とは異なる形態の相対
変位情報を検出する第２変位検出手段と、前記スケール
側回折格子と前記記録部とにそれぞれ異なる光束状態に
変換して光束入射を行うための複数領域を設けた複合回
折格子とを有することを特徴とする変位情報検出装置で
ある。

【００１９】また、第７発明は、相対変位情報を検出す
べき物体に設けられるスケール側回折格子に光束照射を
行って発生させた回折光を干渉させ、該干渉の情報を検
出して前記物体の相対変位情報を検出する第１変位検出
手段と、前記物体の変位情報を検出するべく前記物体に
設けられた位置情報を記録された記録部からの光を検出
して前記物体の前記第１変位手段とは異なる形態の相対
変位情報を検出する第２変位検出手段と、前記スケール
側回折格子と前記記録部とにそれぞれ異なる光束状態に
して光束入射を行うための光学手段と、を有することを
特徴とする変位情報検出装置である。

【００２０】また、第８発明は、相対変位情報を検出す
べき物体に設けられるスケール側回折格子に光束照射を
行って発生させた回折光を干渉させ、該干渉の情報を検
出して前記物体の相対変位情報を検出する第１変位検出
手段と、前記物体の変位情報を検出するべく前記物体に
設けられた位置情報を記録された記録部からの光を検出
して前記物体の前記第１変位手段とは異なる形態の相対
変位情報を検出する第２変位検出手段と、前記スケール
側回折格子に平行光束を、前記記録部に集平行光束を照
射するための光学手段と、を有することを特徴とする変
位情報検出装置である。

【００２１】また、第９発明は、上述構成において、前
記光学手段、または前記複合レンズ手段、または複合回
折格子は、その断面が凹凸の円環状および楕円弧状ラメ
ラ回折格子で構成されることを特徴とする。

【００２２】また、第１０発明は、上述構成において、
前記記録部にはアブソリュートな位置情報または原点検
出用の情報が記録されていることを特徴とする。

【００２３】また、第１１発明は、相対変位情報を検出
すべき物体に設けられるスケール側回折格子と、該スケ
ール側回折格子に平行に配置された複数の本体側回折格
子と、本体側に設けられた第１受光手段とを、前記スケ
ール側回折格子と前記本体側回折格子とを用いて光束の
回折による分離、偏向、合成を行って発生した干渉光を
前記第１受光手段で検出して前記物体の相対変位情報が
検出されるように配置し、前記複数の本体側回折格子が
同一の透明基板上に設けられていることを特徴とする変
位情報検出装置である。

【００２４】また、第１２発明は、上述構成において、
前記相対変位情報が相対回転変位情報であることを特徴
とする。

【００２５】また、第１３発明は、上述ののいずれかに
記載された変位情報検出装置によって検出された相対変
位情報を元に前記物体の回転制御を行うことを特徴とす
るドライブ制御装置である。

【００２６】なお、集平行光束とは光束の進行方向に垂
直な２軸の一方と進行方向とを含む面内で集光し、他方
と進行方向を含む面内では平行光束となっている光束の
ことである。

【００２７】

【実施例】図１〜４は、本発明の第１の実施例に係るロ
ータリーエンコーダの説明図である。図１は、本実施例
の装置の光学配置図、図２はその拡大図、図３は同装置
の光路模式図、図４は同装置におけるパターンの形状を
示す図である。図中ディスクDと、その上に形成されて
いるパターン以外の全ての部材は、固定側である不図示
の装置本体に固定配置されており、ディスクDは、シャ
フト等の不図示の回動部材にディスク中心を回動中心に
合わせて設置されている。

【００２８】受光素子アレイSARYはインクリメンタル検
出部SA,SバーA,SB,SバーB、原点符号検出部SZ１、SZ
２、アブソリュート符号検出部SU,SV,SWから構成されて
いる。

【００２９】LED等の光源LGTより射出された光束は、複
合レンズLNS1によって中心部のみ平行光束Rにされ、相
対回転するディスクD上に照明され、両サイドの領域の
光束はディスクDの周方向には集光し、径方向には平行
になっている集平行光束R’にされる。複合レンズLNS1
は、ここでは透明基板上に形成された、コリメータレン
ズ機能を有する中心部の円環状フレネルゾーンプレート
と、トーリックレンズ機能を有する両サイドの楕円弧上
フレネルゾーンプレートとで形成された、複合回折格子
レンズである。

【００３０】ディスクD上にはディスクD全周に亘って形
成された、光透過型の位相型放射状回折格子GTと、原点
となる位置に光透過性パターンで形成された原点用符号
パターンZ１、Z２と、全周に亘り各位置の角度情報を示
すように設けられた光非透過性のアブソリュート符号パ
ターンU、V、Wとが、互いに異なる周（トラック）上に
記録されている。

【００３１】そして、放射状回折格子GTの形成されたト
ラックには平行光束Rが、原点用符号パターンZ1,Z2の形
成されたトラック、アブソリュート符号パターンU、V、
Wの形成されたトラックには集平行光束R’が照明され
る。

【００３２】本装置では複合レンズLNS1の両サイドの領
域のディスク周方向に関する焦点距離が、複合レンズLN
S1とディスクDのパターン形成面との間の距離に略一致
するように配置されている。従って集平行光束R’は、
ディスクD上の原点用符号パターンZ1,Z2の形成されたト
ラック、アブソリュート符号パターンU、V、Wの形成さ
れたトラック上に線状に照明され、短軸が各パターント
ラックの移動方向、すなわちディスクの周方向と一致す
る。

【００３３】放射状回折格子GTはディスク１周でN本で
あるとする。

【００３４】放射状回折格子GT（格子ピッチP＝２π／N
ラジアン）により２つの±１次回折光束R+、R-を発生す
る。２つの±１次回折光束R+、R-が第１の回折格子GBS
１に入射し、第１の回折格子GBS１（格子ピッチP＝π／
Nラジアン）により回折されて光路を折曲げられて、光
束R+-、R-+になる。この光束R+-、R-+は、空間上の所定
位置にて交差する。この交差位置に第２の回折格子GBS
２が配置されており、光束R+-、R-+は第２の回折格子GB
S２（格子ピッチP＝２π／Nラジアン）により回折され
て光束R+-+、R-+-になり、重なりあって射出し、光源か
らのすべての光路の対称性が保持されて互いに干渉す
る。以上の光路を模式したのが図３である。また、各回
折格子のパターン形状は図４に示される。

【００３５】ここで第１、第２の回折格子GBS１、GBS２
および放射格子GTは、望ましくは、ラメラ格子で０次回
折光が発生しないような微細構造を有している。また、
回折格子GBS１、GBS２は不図示の透明な基板の表裏にそ
れぞれ設けられており、回折格子GBS１、GBS２間の光束
の進行はこの透明な基板内で行われるようになってい
る。

【００３６】回折格子GBS２から出射する光束R+-+、R-+
-は互いに干渉して明暗信号となる。すなわち回折光R+-
+はディスクの回転によって放射状回折格子が１ピッチ
分移動すると、波面の位相が＋２πずれ、回折光R-+-は
ディスクDの回転によって放射状回折格子が１ピッチ分
移動すると、波面の位相が-２πずれる。そこで干渉光
は、ディスクの回転によって放射状回折格子が１ピッチ
分移動すると、明暗が正弦波状に２回変化する。

【００３７】回折格子GBS２は図４に示すように、点P０
を境界に領域をGBS2-A、GBS2-B、GBS2-バーA、GBS2-バ
ーBに４分割されていて、互いの領域の格子の配列の位
相を１／８ピッチ分ずつずらして形成してある。よっ
て、各領域からの出射光の干渉位相（明暗の位相）は互
いに１／４周期ずつずれている。

【００３８】この干渉光が受光素子アレイSARYの受光素
子SA,SB,SバーA,SバーBに入射するので、受光素子SA,S
B,SバーA,SバーBからは１回転で２N周期の正弦波状アナ
ログ信号電流が互いに１／４周期ずつずれて発生する。
この４つの位相のずれた正弦波状アナログ信号を用い
て、不図示の信号処理回路でディスクDの相対的なイン
クリメンタルな回転量及び回転方向が演算される。この
演算についてはよく知られているので、説明は省略す
る。

【００３９】ディスクDに照明される光束Rは広がりを持
っているため放射状回折格子GTで回折して回折格子GBS
１に到達してもほとんど重なりあったまま回折格子GBS
１、GBS２をへて受光素子へ導かれる。

【００４０】たとえば照明する光束径が500μm、放射状
回折格子本数N＝2500、ディスクD上の記録半径r＝5000
μm、LED波長λ＝0.86μmとして１次回折角は、θ＝arc
sin{λ・N／（２πr）}＝3.92°、放射状回折格子GTと
回折格子GBS１とのギャップh＝500μmとして、分離量＝
68.5μmである。

【００４１】一方、ディスクD上の原点用符号パターンZ
１、Z２が形成されたトラックは原点用符号パターンZ
１、Z２が無い部分は光非透過性に構成され、この部分
に前述の線状に照明する光束R’が入射しても透過光が
生じないようにされている。そしてディスクDが回転し
て原点位置付近に達し、原点用符号パターンZ１、Z２が
ある位置に前述の線状に照明する光束R’が入射したと
きはこのパターンを通過して受光素子アレイSARYの受光
素子SZ1、SZ2に入射する様になっている。

【００４２】原点用符号パターンZ１、Z２は、各々が受
光素子SZ1、SZ2夫々のディスク径方向位置に対応して配
置されている。原点用符号パターンZが前述線状に照明
する光束R’に照明されたときは、その周方向位置に応
じた光量の透過光が受光素子SZ1、SZ2に入射する。ディ
スクDの回転によって原点用符号パターンZ１、Z２が照
明領域内で移動すると、原点用符号パターンZ１、Z２の
透過光は、受光素子SZ1、SZ2に投影される透過光断面積
が変化する。これにより、受光素子SZ1、SZ2に照明され
る全光束量が変化する。この時、前述のような互いに周
方向にずれたパターン配置により、受光素子SZ1、SZ2の
受光光量は互いに光量変化するタイミングがずれる。従
って受光素子SZ1、SZ2からはディスクDの回転によって
互いにピークのずれた山型波形アナログ信号電流が発生
する。尚、原点信号としては、たとえば受光素子SZ1、S
Z2出力が一致した時点でパルス信号を発生すれば良い。
このようなパルス信号は受光素子SZ1、SZ2出力を受ける
不図示の信号処理回路で発生させる。これによってディ
スクDの原点通過が検出される。

【００４３】一方、アブソリュート符号パターンU、V、
Wの存在するトラックに照明された前述線状照明光束R’
は、受光素子に対応する部分に照射された光束部分がア
ブソリュート符号パターンU、V、Wにかかっているか否
か、即ちアブソリュート符号パターントラックの受光素
子に対応する部分における光束透過非透過に応じて、デ
ィスクDの回転によって透過光が受光素子アレイSARYの
受光素子SU,SV,SW上に間欠的に投影される。受光素子S
U,SV,SWからはディスクDの現在の回転位置に応じたアブ
ソリュート符号信号群が出力され、その２値情報の組み
合わせによって不図示の信号処理回路でアブソリュート
位置が特定される。このアブソリュート位置の特定の仕
方はよく知られているので、説明は省略する。

【００４４】このように、ディスク照明領域透過変調光
は受光素子アレイSARY上に入射する。

【００４５】本実施例においては、回折格子を用いたイ
ンクリメンタルな変位情報測定においては、この回折格
子GTに平行光を照射して回折光量を有効に発生、受光で
きるようにし、一方測定原理が異なり単純な透過非透過
を利用する場合の原点検出やアブソリュート位置検出の
ような変位情報測定においては、これら検出用のパター
ンの記録されたトラックにディスクの周方向に集光する
光束を照射して、これらパターンによる信号の検出分解
能を向上させ、いずれの場合も変位情報の検出精度を向
上させることができる。特に、異なる検出原理に基づく
光学系を併設した構成を小型化した装置の場合には、照
射領域の減少のためにそれぞれの検出で使用される光量
が減少することによる測定精度の低下が問題になる。本
実施例の装置によれば、各々の測定において使用する光
束を検出精度向上のためにそれぞれの領域に別々に有効
な形態で照射するので、異なる検出原理に基づく光学系
を併設した構成を小型化した装置においても、測定精度
の劣化を防止することができる。

【００４６】図５は本発明の第２の実施例に係るロータ
リーエンコーダの説明図で、図１同様の装置の光学配置
図として示してある。以下の説明においては、前出と同
様の部材については、同じ符号を関し、同様の機能に関
する説明を省略する。

【００４７】本実施例の装置は、図１の実施例の装置の
光学系を一部変更して、光束R+-+、R-+-の干渉像、アブ
ソリュート符号パターン、原点用符号パターンを共通の
レンズである結像投影レンズLNS2によって受光素子アレ
イSARYに投影するように構成したものである。特にアブ
ソリュート符号パターン、原点用符号パターンを結像投
影レンズLNS2によって受光素子アレイSARY上に結像する
構成となっている。このようにすることで、アブソリュ
ート符号パターンや原点パターンのエッジの解像度が向
上して、検出精度がよくなる。

【００４８】図６〜９は、本発明の第３の実施例に係る
ロータリーエンコーダの説明図である。図６は、本実施
例の装置の光学配置図、図７はその拡大図、図８は同装
置の光路模式図、図９は同装置におけるパターンの形状
を示す図である。これら図６〜９は、図１〜４と同様の
表記法で示してある。

【００４９】本実施例においては、ディスクD上に記録
された回折格子および各符号パターンを反射型にしてい
る。

【００５０】LED等の光源LGTより射出され、複合レンズ
LNS1によって部分的に平行とされた平行光束Rは、第１
の回折格子GBS３（格子ピッチP＝４π／N ラジアン）
により２つの回折光R+、R-を発生して、相対回転するデ
ィスクD上に照明される。回折格子GBS３の領域を通らな
い集平行光束R’は、そのまま相対回転するディスクD上
に照明される。

【００５１】ディスクD上には反射型の放射状回折格子G
Tと反射型の原点用パターンZと反射型のアブソリュート
符号パターンUVWとが互いに異なる周上に記録されてい
る。

【００５２】そして前述の実施例同様、放射状回折格子
GTの形成されたトラックには平行光束Rが照明され、原
点用符号パターンZ1,Z2の形成されたトラック、アブソ
リュート符号パターンU、V、Wの形成されたトラックに
は集平行光束R’がディスク周方向に短軸を有する線状
照明光束として照明される。

【００５３】２つの回折光R+、R-を照射された放射状回
折格子GT（格子ピッチP＝２π／Nラジアン）は２つの±
１次反射回折光束R+-、R-+を発生する。この光束R+-、R
-+は、第１の回折格子GBS３（格子ピッチP＝４π／Nラ
ジアン）により再回折されて、光源からのすべての光路
の対称性が保持されて光路を重ね合わされて、光束R+-
+、R-+-になり、互いに干渉して明暗信号として射出す
る。以上の光路の模式を図８に示す。

【００５４】ここで第１の回折格子GBS３および放射格
子GTは、望ましくは、ラメラ格子で０次回折光が発生し
ないような微細構造を有している。

【００５５】回折格子GBS３から出射する光束R+-+、R-+
-は互いに干渉して明暗信号となる。すなわち回折光R+-
+はディスクの回転によって放射状回折格子が１ピッチ
分移動すると、波面の位相が＋２πずれ、回折光R-+-は
ディスクDの回転によって放射状回折格子が１ピッチ分
移動すると、波面の位相が-２πずれる。そこで干渉光
は、ディスクの回転によって放射状回折格子が１ピッチ
分移動すると、明暗が正弦波状に２回変化する。

【００５６】回折格子GBS３は図９に示すように、点P０
を境界に領域をGBS３-A、GBS３-B、GBS３-バーA、GBS３
-バーBに４分割されていて、互いの領域の格子の配列の
位相を１／８ピッチ分ずつずらして形成してある。よっ
て、各領域からの出射光の干渉位相（明暗の位相）は互
いに１／４周期ずつずれている。

【００５７】この干渉光を受光素子SA,SB,SバーA,Sバー
Bに入射されるので、受光素子SA,SB,SバーA,SバーBから
は１回転で２N周期の正弦波状アナログ信号電流が発生
する。

【００５８】本実施例においても、ディスクDに照明さ
れる光束Rは広がりを持っているため、回折格子GBS３で
回折して放射状回折格子GTに到達してもほとんど重なり
あったまま回折格子GBS３をへて受光素子へ導かれる。

【００５９】たとえば照明する光束径が500μm、放射状
回折格子本数N＝2500、ディスクD上の記録半径r＝5000
μm、LED波長λ＝0.86μmとしてディスク照明光入射角
は、θ＝arcsin{λ・N／（４πr）}＝1.96°、放射状回
折格子GTと回折格子GBS３とのギャップh＝500μmとし
て、分離量＝34.2μmである。

【００６０】一方、ディスクD上の原点用符号パターンZ
１、Z２が形成されたトラックは原点用符号パターンZ
１、Z２が無い部分は光非反射性に構成され、この部分
に前述の線状に照明する光束R’が入射しても反射光が
生じないようにされている。そしてディスクDが回転し
て原点位置付近に達し、原点用符号パターンZ１、Z２が
ある位置に前述の線状に照明する光束R’が入射したと
きはこのパターンを反射して受光素子アレイSARYの受光
素子SZ1、SZ2に入射する様になっている。

【００６１】原点用符号パターンZ１、Z２は、各々が受
光素子SZ1、SZ2夫々のディスク径方向位置に対応して配
置されている。原点用符号パターンZが前述線状に照明
する光束R’に照明されたときは、その周方向位置に応
じた光量の反射光が受光素子SZ1、SZ2に入射する。ディ
スクDの回転によって原点用符号パターンZ１、Z２が照
明領域内で移動すると、原点用符号パターンZ１、Z２の
反射光は、受光素子SZ1、SZ2に投影される反射光断面積
が変化する。これにより、受光素子SZ1、SZ2に照明され
る全光束量が変化する。この時、前述のような互いに周
方向にずれたパターン配置により、受光素子SZ1、SZ2の
受光光量は互いに光量変化するタイミングがずれる。従
って受光素子SZ1、SZ2からはディスクDの回転によって
互いにピークのずれた山型波形アナログ信号電流が発生
する。これによって前述と同様ディスクDの原点通過が
検出される。

【００６２】一方、アブソリュート符号パターンU、V、
Wの存在するトラックに照明された前述線状照明光束R’
は、受光素子に対応する部分に照射された光束部分がア
ブソリュート符号パターンU、V、Wにかかっているか否
か、即ちアブソリュート符号パターントラックの受光素
子に対応する部分における光束反射非反射に応じて、デ
ィスクDの回転によって反射光が受光素子アレイSARYの
受光素子SU,SV,SW上に間欠的に投影される。受光素子S
U,SV,SWからはディスクDの現在の回転位置に応じたアブ
ソリュート符号信号群が出力され、その２値情報の組み
合わせによって不図示の信号処理回路でアブソリュート
位置が特定される。

【００６３】このように、ディスク照明領域反射変調光
は受光素子アレイSARY上に入射する。

【００６４】図１０は本発明の第４の実施例に係るロー
タリーエンコーダの説明図で、図６同様の装置の光学配
置図として示してある。

【００６５】本実施例は、図６の実施例の光学系を一部
変更して、光束R+-+、R-+-の干渉像、アブソリュート符
号パターン、原点用符号パターンを結像投影レンズLNS2
によって受光素子アレイSARYに投影するように構成した
ものである。特にアブソリュート符号パターン、原点用
符号パターンを結像投影レンズLNS2によって受光素子ア
レイSARY上に結像する構成となっている。このような構
成によりアブソリュート符号パターンや原点パターンの
エッジの解像度が向上して、検出精度が更に向上する。

【００６６】図１１、１２は本発明の第５の実施例に係
るロータリーエンコーダの説明図で、図１１は図２と同
様の光学配置拡大図、図１２は図３と同様の光路模式図
として示してある。本実施例においては、不図示の透明
基板の上面に、回折格子GBS１とシリンダーレンズまた
は同等な作用をする回折格子CYLZ,CYLUVWを併置して設
け、透明基板の下面に回折格子GBS２を設けてある。

【００６７】LED等の光源LGTより射出された光束は、コ
リメートレンズLNS1’によって平行光束Rにされ、回折
格子GBS１（格子ピッチP＝４π／Nラジアン）により２
つの回折光R+、R-を発生して、さらに透明基板下面の回
折格子GBS２（格子ピッチP＝２π／Nラジアン）の形成
部を透過して２つの±１次反射回折光束R+-、R-+となっ
て光路を折曲げられて相対回転するディスクD上の同一
領域に平行に照明される。回折格子GBS１の両サイドの
領域を通った光束は、シリンダーレンズまたは同等な作
用をする回折格子CYLZ,CYLUVWを透過して集平行光束R’
となり、さらに透明基板下面の回折格子非形成部を透過
して相対回転するディスクD上に線状に照明される。

【００６８】ディスクD上のパターン配置は第１実施例
と同様である。

【００６９】ディスクD上では、放射状回折格子GTの形
成されたトラックには平行光束Rの回折光が、原点用符
号パターンZ1,Z2の形成されたトラック、アブソリュー
ト符号パターンU、V、Wの形成されたトラックには集平
行光束R’が、短軸が各パターントラックの移動方向、
即ちディスクの周方向と一致するように照明される。

【００７０】放射状回折格子GT上で交差する平行光の回
折光は放射状回折格子GT（格子ピッチP＝４π／N ラジ
アン）により再度回折されて光路を重ね合わされて、光
束R+-+、R-+-になり、互いに光軸の光路を重なりあわせ
て光軸を互いに平行になるように射出され、光源からの
すべての光路の対称性が保持されて互いに干渉して射出
する。以上の光路の模式を図１２に示してある。

【００７１】ここで複合回折格子GBS１および回折格子G
BS２、放射格子GTは、望ましくは、ラメラ格子で０次回
折光が発生しないような微細構造を有している。

【００７２】回折光R+-+はディスクの回転によって放射
状回折格子が１ピッチ分移動すると、波面の位相が＋２
πずれ、回折光R-+-はディスクDの回転によって放射状
回折格子が１ピッチ分移動すると、波面の位相が-２π
ずれる。そこで干渉光は、ディスクの回転によって放射
状回折格子が１ピッチ分移動すると、明暗が正弦波状に
２回変化する。

【００７３】ここで、回折格子GBS１は領域を４分割さ
れていて、互いの領域の格子の配列の位相を１／８ピッ
チ分ずつずらして形成してある。このため、各領域にお
ける干渉位相（明暗の位相）は１／４周期ずつずれて正
弦波状に２回変化する。

【００７４】この干渉光を受光素子SA,SB,SバーA,Sバー
Bに入射されるので、受光素子SA,SB,SバーA,SバーBから
は互いに位相が１／４ずれた１回転で２N周期の正弦波
状アナログ信号電流が発生する。

【００７５】一方、ディスクD上の原点用符号パターンZ
１、Z２が形成されたトラックは原点用符号パターンZ
１、Z２が無い部分は光非透過性に構成され、この部分
に前述の線状に照明する光束R’が入射しても透過光が
生じないようにされている。そしてディスクDが回転し
て原点位置付近に達し、原点用符号パターンZ１、Z２が
ある位置に前述の線状に照明する光束R’が入射したと
きはこのパターンを通過して受光素子アレイSARYの受光
素子に入射する様になっている。

【００７６】一方、アブソリュート符号パターンU、V、
Wの存在するトラックに照明された前述線状照明光束R’
は、受光素子に対応する部分に照射された光束部分がア
ブソリュート符号パターンU、V、Wにかかっているか否
か、即ちアブソリュート符号パターントラックの受光素
子に対応する部分における光束透過非透過に応じて、デ
ィスクDの回転によって透過光が受光素子アレイSARYの
受光素子上に間欠的に投影される。

【００７７】図１３は本発明の第６の実施例に係るロー
タリーエンコーダの説明図であり、図１１同様の光学配
置拡大図として示してある。本実施例では第５実施例に
対して、ディスクD上の放射状回折格子GTによる反射回
折光を利用する構成にしてある。第１の回折格子GBS３
及びシリンダーレンズまたは同等な作用をする回折格子
CYLZ,CYLUVWは、同一の透明基板の同一面に形成してあ
る。

【００７８】LED等の光源LGTより射出された光束は、コ
リメートレンズLNS1によって平行光束Rにされ、ビーム
スプリッタBSを透過して第１の回折格子GBS３（格子ピ
ッチP＝４π／N ラジアン）により２つの回折光R+、R-
を発生して、相対回転するディスクD上に平行光束とし
て照明される。回折格子GBS３の両サイドの領域を通っ
た光束は、シリンダーレンズまたは同等な作用をする回
折格子CYLZ,CYLUVWを透過して集平行光束R’となって相
対回転するディスクD上に線状に照明される。

【００７９】ディスクD上のパターンは第３実施例と同
様のものである。

【００８０】放射状回折格子GTの形成されたトラックに
は平行光束Rが照明され、原点用符号パターンZ1,Z2が形
成されたトラック、アブソリュート符号パターンU、V、
Wが形成されたトラックには短軸が各パターントラック
の移動方向と一致するように構成された集平行光束R’
が照明される。

【００８１】２つの回折光R+、R-を照射された放射状回
折格子GT（格子ピッチP＝２π／Nラジアン）からは２つ
の±１次反射回折光束R+-、R-+を発生して、第１の回折
格子GBS３（格子ピッチP＝４π／N ラジアン）により
再回折されて光路を重ね合わされて、光束R+-+、R-+-に
なり、互いに干渉して明暗信号として射出する。

【００８２】ここで第１の回折格子GBS３および放射格
子GTは、望ましくは、ラメラ格子で０次回折光が発生し
ないような微細構造を有している。

【００８３】回折格子GBS３から再回折される光束R+-
+、R-+-は互いに光軸の光路を重なりあわせて光軸を互
いに平行になるように射出され、光源からのすべての光
路の対称性が保持されて互いに干渉する。

【００８４】その際に、回折光R+-+はディスクの回転に
よって放射状回折格子が１ピッチ分移動すると、波面の
位相が＋２πずれ、回折光R-+-はディスクDの回転によ
って放射状回折格子が１ピッチ分移動すると、波面の位
相が-２πずれる。そこで干渉光は、ディスクの回転に
よって放射状回折格子が１ピッチ分移動すると、明暗が
正弦波状に２回変化する。

【００８５】ここで回折格子GBS３は領域を４分割され
ていて、互いの領域の格子の配列の位相を１／８ピッチ
分ずつずらして形成してあるので、各領域における干渉
位相（明暗の位相）は１／４周期ずつずれて正弦波状に
２回変化する。

【００８６】この干渉光をビームスプリッタBSを反射さ
せて受光素子SA,SB,SバーA,SバーBに入射されるので、
受光素子SA,SB,SバーA,SバーBからは互いに位相が１／
４ずれた１回転で２N周期の正弦波状アナログ信号電流
が発生する。

【００８７】ディスクDに照明される光束Rは広がりを持
っているためで回折格子GBS３で回折して放射状回折格
子GTに到達してもほとんど重なりあったまま回折格子GB
S３をへて受光素子へ導かれる。

【００８８】たとえば照明する光束径が500μm、放射状
回折格子本数N＝2500、ディスクD上の記録半径r＝5000
μm、LED波長λ＝0.86μmとしてディスク照明光入射角
は、θ＝arcsin{λ・N／（４πr）}＝1.96°、放射状回
折格子GTと回折格子GBS３とのギャップh＝500μmとし
て、分離量＝34.2μmである。

【００８９】一方、ディスクD上の原点用符号パターンZ
１、Z２が形成されたトラックは原点用符号パターンZ
１、Z２が無い部分は光非反射性に構成され、この部分
に前述の線状に照明する光束R’が入射しても反射光が
生じないようにされている。そしてディスクDが回転し
て原点位置付近に達し、原点用符号パターンZ１、Z２が
ある位置に前述の線状に照明する光束R’が入射したと
きはこのパターンを反射してビームスプリッタBSを介し
て受光素子アレイSARYの受光素子SZ1、SZ2に入射する様
になっている。

【００９０】原点用符号パターンZ１、Z２は、各々が受
光素子SZ1、SZ2夫々のディスク径方向位置に対応して配
置されている。原点用符号パターンZが前述線状に照明
する光束R’に照明されたときは、その周方向位置に応
じた光量の反射光が受光素子SZ1、SZ2に入射する。ディ
スクDの回転によって原点用符号パターンZ１、Z２が照
明領域内で移動すると、原点用符号パターンZ１、Z２の
反射光は、受光素子SZ1、SZ2に投影される反射光断面積
が変化する。これにより、受光素子SZ1、SZ2に照明され
る全光束量が変化する。この時、前述のような互いに周
方向にずれたパターン配置により、受光素子SZ1、SZ2の
受光光量は互いに光量変化するタイミングがずれる。従
って受光素子SZ1、SZ2からはディスクDの回転によって
互いにピークのずれた山型波形アナログ信号電流が発生
する。これによって前述と同様ディスクDの原点通過が
検出される。

【００９１】一方、アブソリュート符号パターンU、V、
Wの存在するトラックに照明された前述線状照明光束R’
は、受光素子に対応する部分に照射された光束部分がア
ブソリュート符号パターンU、V、Wにかかっているか否
か、即ちアブソリュート符号パターントラックの受光素
子に対応する部分における光束反射非反射に応じて、デ
ィスクDの回転によって反射光がビームスプリッタBSを
介して受光素子アレイSARYの受光素子SU,SV,SW上に間欠
的に投影される。受光素子SU,SV,SWからはディスクDの
現在の回転位置に応じたアブソリュート符号信号群が出
力され、その２値情報の組み合わせによって不図示の信
号処理回路でアブソリュート位置が特定される。

【００９２】図１４は本発明の第７実施例にかかるモー
タードライバーシステムの概略構成図である。図中、DH
は前述した第１〜第６実施例のいずれかにおける光源LG
Tから受光素子アレイSARYまでのディスクDをのぞく全光
学構成が配置された検出ヘッド、PUは受光素子アレイSA
RYの各受光素子からの出力を信号処理して、インクリメ
ンタルな回転量及び回転方向測定、ディスクリートな回
転位置測定、及び原点検出を行い、制御信号を発生する
信号処理回路、IMは信号処理回路PUへ回転の指令入力を
行う為の入力部、MDは信号処理回路PUからの制御信号を
受けてモータの駆動制御を行うモータドライバー、MTは
モータ、SFはモータに回転駆動され、不図示の被駆動部
に駆動力を伝達するシャフトである。

【００９３】信号処理回路PUは受光素子アレイSARYの各
受光素子からの出力と、入力部からの指令入力情報に基
づいて制御信号を発生し、これによりモータMTによるシ
ャフトSFの回転駆動が制御される。

【００９４】前述のような構成により検出ヘッドDHが小
型化され、よりコンパクト化されたモータードライバー
システムが実現される。

【００９５】その他以下の変更による光学系の展開は可
能である。

【００９６】（１）３つの回折格子による分離、偏向、
合成の光路において、相対移動するディスクD上の放射
状回折格子GTと他のGBSとの順序を変えてもよい。

【００９７】（２）３つの回折格子による分離、偏向、
合成の光路において、第１の放射状回折格子の１周あた
りの本数N１(本／周)、第２の放射状回折格子の１周あ
たりの本数N２(本／周)、第３の放射状回折格子の１周
あたりの本数N３(本／周)が、 n1・N1+n2・N2+n3・N3=0 を満たす範囲で変更して構成してもよい。但しn1、n2、
n3は第１、第２、第３の回折格子による回折次数、であ
り、全周記録する必要のない放射状回折格子の本数Nは
整数である必要はなく小数点以下がついてもよい。第１
の実施例では、n1=+1、n2=-1、n3=+1、N1=2500、N2=500
0、N3=2500である。

【００９８】（３）アブソリュート符号パターンU、V、
Wをモータ制御用ではなく、通常のピュアバイナリーコ
ード、グレイコード等に変更してもよい。

【００９９】（４）インクリメンタル位相差信号発生用
回折格子（図１ではGBS２）の分割数や位相ずらし量を
変え（２分割にして、90度ずらしたり、６分割にして60
度ずつずらしたりすること等）てもよい。

【０１００】（５）原点の検出パターンをZ１、Z２のよ
うに２つにわけて２信号の差信号から得るのではなく、
通常の２つのランダムピッチパターンの重ね合せによる
相関関数のピークを検出する方式に変更してもよい。

【０１０１】（６）上述実施例は相対変位情報として回
転情報を得るものであったが、直動情報を得るものであ
ってもよい。

【０１０２】

【発明の効果】以上説明した第１の発明によれば、異な
る検出原理に基づく光学系を、測定精度を高精度に保っ
たまま効果的に併設して小型化することができる。

【０１０３】また、第２の発明によれば、さらに測定精
度を向上させた装置が実現される。

【０１０４】また、第３の発明によれば、さらに小型化
することができる装置が実現される。

【０１０５】また、第４発明によれば、さらに測定精度
を向上させ、さらに小型化することができる装置が実現
される。

【０１０６】また、第５発明によれば、複合レンズ手段
の使用によりさらに小型化した装置が実現される。

【０１０７】また、第６発明によれば、複合回折格子の
使用によりさらに小型化した装置が実現される。

【０１０８】また、第７発明によれば、光学手段を使用
して適切化した状態の複数の検出用光束を効果的に形成
できることにより、小型化、高精度化可能な装置が実現
される。

【０１０９】また、第８発明によれば、光学手段を使用
して高精度に適した状態の複数の検出用光束を効果的に
形成できることにより、小型化、高精度化可能な装置が
実現される。

【０１１０】また、第９発明によればさらに、ラメラ格
子の使用により、ノイズ光を除去したより高精度な装置
が実現される。

【０１１１】また、第１０発明によればさらに、より正
確な原点検出またはアブソリュート位置検出を小型化構
成でできる装置が実現できる。

【０１１２】また、第１１発明によれば、複数の本体側
回折格子が同一の透明基板上に設けられていることによ
り、より小型化された変位情報検出装置が実現される。

【０１１３】また、第１２発明によれば、より正確且つ
小型化された回転変位検出装置が実現される。

【０１１４】また、第１３発明によれば、より正確且つ
小型化されたドライブ制御装置が実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係るロータリーエンコ
ーダの光学配置図

【図２】同装置の光学配置拡大図

【図３】同装置の光路模式図

【図４】同装置におけるパターンの形状を示す図

【図５】本発明の第２の実施例に係るロータリーエンコ
ーダの説明図

【図６】本発明の第３の実施例に係るロータリーエンコ
ーダの光学配置図

【図７】同装置の光学配置拡大図

【図８】同装置の光路模式図

【図９】同装置におけるパターンの形状を示す図

【図１０】本発明の第４の実施例に係るロータリーエン
コーダの説明図

【図１１】本発明の第５の実施例に係るロータリーエン
コーダの光学配置拡大図

【図１２】同装置の光路模式図

【図１３】本発明の第６の実施例に係るロータリーエン
コーダの説明図

【図１４】本発明の第７の実施例に係るモータドライバ
システムの説明図

【符号の説明】

ＬＧＴ光源Ｒ光束ＬＮＳ１，ＬＮＳ２レンズＤ相対回転ディスクＧＢＳ１，ＧＢＳ２（放射状）回折格子ＧＢＳ３（放射状）回折格子ＣＹＬＺ，ＣＹＬＵＶＷシリンドリカルレンズまたは
同等な回折格子ＧＴディスク上の放射状回折格子ＳＡ，ＳバーＡ，ＳＢ，ＳバーＢ干渉光受光素子ＳＺ１，ＳＺ２原点信号用符号パターン受光素子ＳＵ，ＳＶ，ＳＷアブソリュート信号用符号パターン
受光素子ＳＡＲＹ受光素子アレイＺ１，Ｚ２原点検出用パターンＵ，Ｖ，Ｗアブソリュート符号信号用パターン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】相対変位情報を検出すべき物体に設けら
れるスケール側回折格子と該スケール側回折格子に平行
に配置された１つ乃至複数の本体側回折格子と本体側に
設けられた第１受光手段とを、前記スケール側回折格子
と前記本体側回折格子とを用いて光束の回折による分
離、偏向、合成を行って発生した干渉光を前記第１受光
手段で検出して前記物体の相対変位情報が検出されるよ
うに配置した第１変位検出手段と、前記物体に設けられ
た位置情報を記録された記録部と本体側に設けられた第
２受光手段とを、前記記録部を経由した光束を前記第２
受光手段で検出して前記物体の前記第１変位手段とは異
なる形態の相対変位情報が検出される様に配置した第２
変位検出手段と、前記スケール側回折格子に平行光束
を、前記記録部に集平行光束を照射する光学手段とを有
することを特徴とする変位情報検出装置。
【請求項２】相対変位情報を検出すべき物体に設けら
れるスケール側回折格子と該スケール側回折格子に平行
に配置された複数の本体側回折格子と本体側に設けられ
た第１受光手段とを、前記スケール側回折格子と前記本
体側回折格子とを用いて光束の回折による分離、偏向、
合成を行って発生した干渉光を前記第１受光手段で検出
して前記物体の相対変位情報が検出されるように配置し
た第１変位検出手段と、前記物体に設けられた位置情報
を記録された記録部と本体側に設けられた第２受光手段
とを、前記記録部を経由した光束を前記第２受光手段で
検出して前記物体の前記第１変位手段とは異なる形態の
相対変位情報が検出される様に配置した第２変位検出手
段と、前記スケール側回折格子に平行光束を、前記記録
部に集平行光束を照射する光学手段と、前記第１変位検
出手段によって形成される干渉像と前記記録部とをそれ
ぞれ前記第１及び第２受光手段へ投影する共通の投影光
学系とを有することを特徴とする変位情報検出装置。
【請求項３】相対変位情報を検出すべき物体に設けら
れる反射型のスケール側回折格子と該スケール側回折格
子に平行に配置された１つの本体側回折格子と本体側に
設けられた第１受光手段とを、前記スケール側回折格子
と前記本体側回折格子とを用いて光束の回折による分
離、偏向、合成を行って発生した干渉光を前記第１受光
手段で検出して前記物体の相対変位情報が検出されるよ
うに配置した第１変位検出手段と、前記物体に設けられ
た位置情報を記録された記録部と本体側に設けられた第
２受光手段とを、前記記録部を反射した光束を前記第２
受光手段で検出して前記物体の前記第１変位手段とは異
なる形態の相対変位情報が検出される様に配置した第２
変位検出手段と、を有し、前記スケール側回折格子に平
行光束を、前記記録部に集平行光束を照射することを特
徴とする変位情報検出装置。
【請求項４】相対変位情報を検出すべき物体に設けら
れる反射型のスケール側回折格子と該スケール側回折格
子に平行に配置された１つの本体側回折格子と本体側に
設けられた第１受光手段とを、前記スケール側回折格子
と前記本体側回折格子とを用いて光束の回折による分
離、偏向、合成を行って発生した干渉光を前記第１受光
手段で検出して前記物体の相対変位情報が検出されるよ
うに配置した第１変位検出手段と、前記物体に設けられ
た位置情報を記録された記録部と本体側に設けられた第
２受光手段とを、前記記録部を反射した光束を前記第２
受光手段で検出して前記物体の前記第１変位手段とは異
なる形態の相対変位情報が検出される様に配置した第２
変位検出手段と、前記スケール側回折格子に平行光束
を、前記記録部に集平行光束を照射する光学手段と、前
記第１変位検出手段によって形成される干渉像と前記記
録部とをそれぞれ前記第１及び第２受光手段へ投影する
共通の投影光学系とを有することを特徴とする変位情報
検出装置。
【請求項５】相対変位情報を検出すべき物体に設けら
れるスケール側回折格子に光束照射を行って発生させた
回折光を干渉させ、該干渉の情報を検出して前記物体の
相対変位情報を検出する第１変位検出手段と、前記物体
の変位情報を検出するべく前記物体に設けられた位置情
報を記録された記録部からの光を検出して前記物体の前
記第１変位手段とは異なる形態の相対変位情報を検出す
る第２変位検出手段と、前記スケール側回折格子と前記
記録部とにそれぞれ異なる光束状態に変換して光束入射
を行うための複数領域を設けた複合レンズ手段とを有す
ることを特徴とする変位情報検出装置。
【請求項６】相対変位情報を検出すべき物体に設けら
れるスケール側回折格子に光束照射を行って発生させた
回折光を干渉させ、該干渉の情報を検出して前記物体の
相対変位情報を検出する第１変位検出手段と、前記物体
の変位情報を検出するべく前記物体に設けられた位置情
報を記録された記録部からの光を検出して前記物体の前
記第１変位手段とは異なる形態の相対変位情報を検出す
る第２変位検出手段と、前記スケール側回折格子と前記
記録部とにそれぞれ異なる光束状態に変換して光束入射
を行うための複数領域を設けた複合回折格子とを有する
ことを特徴とする変位情報検出装置。
【請求項７】相対変位情報を検出すべき物体に設けら
れるスケール側回折格子に光束照射を行って発生させた
回折光を干渉させ、該干渉の情報を検出して前記物体の
相対変位情報を検出する第１変位検出手段と、前記物体
の変位情報を検出するべく前記物体に設けられた位置情
報を記録された記録部からの光を検出して前記物体の前
記第１変位手段とは異なる形態の相対変位情報を検出す
る第２変位検出手段と、前記スケール側回折格子と前記
記録部とにそれぞれ異なる光束状態にして光束入射を行
うための光学手段と、を有することを特徴とする変位情
報検出装置。
【請求項８】相対変位情報を検出すべき物体に設けら
れるスケール側回折格子に光束照射を行って発生させた
回折光を干渉させ、該干渉の情報を検出して前記物体の
相対変位情報を検出する第１変位検出手段と、前記物体
の変位情報を検出するべく前記物体に設けられた位置情
報を記録された記録部からの光を検出して前記物体の前
記第１変位手段とは異なる形態の相対変位情報を検出す
る第２変位検出手段と、前記スケール側回折格子に平行
光束を、前記記録部に集平行光束を照射するための光学
手段と、を有することを特徴とする変位情報検出装置。
【請求項９】前記光学手段、または前記複合レンズ手
段、または複合回折格子は、その断面が凹凸の円環状お
よび楕円弧状ラメラ回折格子で構成されることを特徴と
する請求項１乃至８に記載の変位情報検出装置。
【請求項１０】前記記録部にはアブソリュートな位置
情報または原点検出用の情報が記録されていることを特
徴とする請求項１乃至９に記載の変位情報検出装置。
【請求項１１】相対変位情報を検出すべき物体に設け
られるスケール側回折格子と、該スケール側回折格子に
平行に配置された複数の本体側回折格子と、本体側に設
けられた第１受光手段とを、前記スケール側回折格子と
前記本体側回折格子とを用いて光束の回折による分離、
偏向、合成を行って発生した干渉光を前記第１受光手段
で検出して前記物体の相対変位情報が検出されるように
配置し、前記複数の本体側回折格子が同一の透明基板上
に設けられていることを特徴とする変位情報検出装置。
【請求項１２】前記相対変位情報が相対回転変位情報
であることを特徴とする請求項１乃至１１に記載の変位
情報検出装置。
【請求項１３】請求項１乃至１２のいずれかに記載さ
れた変位情報検出装置によって検出された相対変位情報
を元に前記物体の回転制御を行うことを特徴とするドラ
イブ制御装置。