JPH0989596A - 光学スケール及びそれを用いた変位情報検出装置 - Google Patents
光学スケール及びそれを用いた変位情報検出装置Info
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- JPH0989596A JPH0989596A JP26943395A JP26943395A JPH0989596A JP H0989596 A JPH0989596 A JP H0989596A JP 26943395 A JP26943395 A JP 26943395A JP 26943395 A JP26943395 A JP 26943395A JP H0989596 A JPH0989596 A JP H0989596A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レプリカ法により製作した透過型位相回折格
子を備えた光学スケールの上に零点位置検出用パターン
を設ける際に光学スケール上に金属膜加工、エッチング
加工を施さずに零点位置検出用パターンを設けることの
出来るローコスト且つ高精度を達成する光学スケール及
びそれを用いた変位情報検出装置を得ること。 【解決手段】 変位物体の変位情報を検出するために該
変位物体に結合して変位する光学スケールであって、該
光学スケールは光照射手段からの入射光束を光変調して
射出させる変位物体の変位情報を検出するための変位情
報用パターンと、所定面上に貼付したシール又はガラス
材に形成した変位物体の基準位置情報を検出するための
他の変位情報検出用パターンを有している。
子を備えた光学スケールの上に零点位置検出用パターン
を設ける際に光学スケール上に金属膜加工、エッチング
加工を施さずに零点位置検出用パターンを設けることの
出来るローコスト且つ高精度を達成する光学スケール及
びそれを用いた変位情報検出装置を得ること。 【解決手段】 変位物体の変位情報を検出するために該
変位物体に結合して変位する光学スケールであって、該
光学スケールは光照射手段からの入射光束を光変調して
射出させる変位物体の変位情報を検出するための変位情
報用パターンと、所定面上に貼付したシール又はガラス
材に形成した変位物体の基準位置情報を検出するための
他の変位情報検出用パターンを有している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光学スケール及びそ
れを用いた変位情報検出装置に関し、特に産業用工作機
械や計測機械等の分野で物体の移動量や回転量を計測す
る為に設置するエンコーダに好適なものである。
れを用いた変位情報検出装置に関し、特に産業用工作機
械や計測機械等の分野で物体の移動量や回転量を計測す
る為に設置するエンコーダに好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、NC工作機械等にその加工位置や加
工角度を検出する為にエンコーダが変位情報検出装置と
して用いられている。そして、この種のエンコーダは常
にその高分解能化と高精度化が望まれてきた。
工角度を検出する為にエンコーダが変位情報検出装置と
して用いられている。そして、この種のエンコーダは常
にその高分解能化と高精度化が望まれてきた。
【０００３】そこで、エンコーダの光学スケールとして
用いる回折格子の幅を数μ／ピッチとし、この回折格子
で発生する一対の回折光を取り出して干渉させ、干渉光
を光電変換して回折格子の変位に応じた周期信号を得、
これを該光学スケールから発生させる基準位置信号を参
照にしてカウントする高分解能且つ高精度な変位情報検
出装置が種々考案されている。
用いる回折格子の幅を数μ／ピッチとし、この回折格子
で発生する一対の回折光を取り出して干渉させ、干渉光
を光電変換して回折格子の変位に応じた周期信号を得、
これを該光学スケールから発生させる基準位置信号を参
照にしてカウントする高分解能且つ高精度な変位情報検
出装置が種々考案されている。
【０００４】これにともない、この装置に組み込まれる
エンコーダの光学スケールの基準位置である零点位置検
出手段の検出分解能や検出精度もそのレベルアップが要
求されている。
エンコーダの光学スケールの基準位置である零点位置検
出手段の検出分解能や検出精度もそのレベルアップが要
求されている。
【０００５】図６は従来の変位情報検出装置（エンコー
ダ）の一部の要部該略図である。同図は従来の零点位置
検出手段を説明するための図である。図中、Ｌは光源で
ある。Ｃはコリメータレンズであり、光源Ｌからの光束
を平行光に変換する。３はハーフミラー、４はシリンド
リカルレンズ（照射レンズ）である。
ダ）の一部の要部該略図である。同図は従来の零点位置
検出手段を説明するための図である。図中、Ｌは光源で
ある。Ｃはコリメータレンズであり、光源Ｌからの光束
を平行光に変換する。３はハーフミラー、４はシリンド
リカルレンズ（照射レンズ）である。
【０００６】５はエンコーダの光学スケールであり、不
図示の回転物に結合され回転する。５Ｅは放射線状の回
折格子を形成した格子部（変位情報パターン）であり、
格子部５Ｅの回転（移動）に対応して変位物体の変位情
報を得ている。
図示の回転物に結合され回転する。５Ｅは放射線状の回
折格子を形成した格子部（変位情報パターン）であり、
格子部５Ｅの回転（移動）に対応して変位物体の変位情
報を得ている。
【０００７】７0 は零点位置検出用のパターンであり、
このパターン７0 は光学スケール５の回転軸を通る直線
（半径線）に沿って設けてあり、スリット状の反射面で
構成している。光学スケール５上で回転軸を中心として
零点位置検出用のパターン７0 が存在する輪帯部分で零
点位置検出用のパターン７0 以外の部分８0 はすべて光
を透過又は吸収する。零点位置検出用のパターン７0 は
光学スケール５に部分的に金属膜を蒸着後、エッチング
によって形成している。
このパターン７0 は光学スケール５の回転軸を通る直線
（半径線）に沿って設けてあり、スリット状の反射面で
構成している。光学スケール５上で回転軸を中心として
零点位置検出用のパターン７0 が存在する輪帯部分で零
点位置検出用のパターン７0 以外の部分８0 はすべて光
を透過又は吸収する。零点位置検出用のパターン７0 は
光学スケール５に部分的に金属膜を蒸着後、エッチング
によって形成している。
【０００８】Ｓ1 ，Ｓ2 は第1 及び第2 の受光素子（基
準位置検出の受光手段）、９は零点検出回路である。第
1 及び第2 の受光素子Ｓ1 ，Ｓ2 及び零点検出回路９な
どは零点検出手段の一要素を構成している。
準位置検出の受光手段）、９は零点検出回路である。第
1 及び第2 の受光素子Ｓ1 ，Ｓ2 及び零点検出回路９な
どは零点検出手段の一要素を構成している。
【０００９】従来例の零点位置検出の作用を説明する。
光源Ｌから射出した光束はコリメータレンズＣによって
平行光束１となってハーフミラー３に向かい、ハーフミ
ラー３で一部反射された光束１０はシリンドリカルレン
ズ４に向かい、シリンドリカルレンズ４によって光学ス
ケール５上で回転軸を通る直線に沿って線状の照射領域
２に集光する。
光源Ｌから射出した光束はコリメータレンズＣによって
平行光束１となってハーフミラー３に向かい、ハーフミ
ラー３で一部反射された光束１０はシリンドリカルレン
ズ４に向かい、シリンドリカルレンズ４によって光学ス
ケール５上で回転軸を通る直線に沿って線状の照射領域
２に集光する。
【００１０】光学スケール５は矢印の方向に回転（移
動）しているとする。このとき零点位置検出用のパター
ン７0 が照射領域２に入ってくると、このパターンによ
る反射光がシリンドリカルレンズ４を通り反射光１０’
となってハーフミラー３を透過し受光素子Ｓ1 ，Ｓ2 に
達する。
動）しているとする。このとき零点位置検出用のパター
ン７0 が照射領域２に入ってくると、このパターンによ
る反射光がシリンドリカルレンズ４を通り反射光１０’
となってハーフミラー３を透過し受光素子Ｓ1 ，Ｓ2 に
達する。
【００１１】図３は光学スケール５の移動と第1 、第2
の受光素子Ｓ1 ，Ｓ2 が受光する光量（＝両受光素子か
らの第1 、第2 の信号ｓ1 ，ｓ2 ）の関係を示す説明図
である。零点位置検出用のパターン７0 が照射領域２に
入ってくると、先ず第1 の受光素子Ｓ1 に反射光の入射
が始まり、やがてピークに達し、ついで減少して行き、
やがて入射光はゼロになる。
の受光素子Ｓ1 ，Ｓ2 が受光する光量（＝両受光素子か
らの第1 、第2 の信号ｓ1 ，ｓ2 ）の関係を示す説明図
である。零点位置検出用のパターン７0 が照射領域２に
入ってくると、先ず第1 の受光素子Ｓ1 に反射光の入射
が始まり、やがてピークに達し、ついで減少して行き、
やがて入射光はゼロになる。
【００１２】一方、第2 の受光素子Ｓ2 へは第1 の受光
素子Ｓ1 に少し遅れて反射光の入射が始まり、やがてピ
ークに達し、次いで減少する。両受光素子Ｓ1 ，Ｓ2 か
らの第1 、第2 の信号ｓ1 ，ｓ2 は互いに位相がずれた
信号で零点検出回路９に入力され、零点検出回路９はこ
れらの信号のレベルが一致した瞬間に光学スケール５の
零点位置を示す信号を発生し、これにより光学スケール
５の零点位置が検出される。
素子Ｓ1 に少し遅れて反射光の入射が始まり、やがてピ
ークに達し、次いで減少する。両受光素子Ｓ1 ，Ｓ2 か
らの第1 、第2 の信号ｓ1 ，ｓ2 は互いに位相がずれた
信号で零点検出回路９に入力され、零点検出回路９はこ
れらの信号のレベルが一致した瞬間に光学スケール５の
零点位置を示す信号を発生し、これにより光学スケール
５の零点位置が検出される。
【００１３】
【発明が解決しようとしている課題】従来、零点位置検
出用パターンは光学スケールに金属膜蒸着後、エッチン
グを施して反射面又は投光面を製作していた。しかしな
がら格子部５Ｅを位相回折格子で構成する光学スケール
をエッチングを行わない製法、例えばレプリカ法で製作
する場合には位相回折格子を製作した後に光学スケール
上に反射面の零点位置検出用パターンを形成しなければ
ならないので、回折格子を傷め易く、加工は著しく困難
であった。
出用パターンは光学スケールに金属膜蒸着後、エッチン
グを施して反射面又は投光面を製作していた。しかしな
がら格子部５Ｅを位相回折格子で構成する光学スケール
をエッチングを行わない製法、例えばレプリカ法で製作
する場合には位相回折格子を製作した後に光学スケール
上に反射面の零点位置検出用パターンを形成しなければ
ならないので、回折格子を傷め易く、加工は著しく困難
であった。
【００１４】本発明の目的は、レプリカ法により製作し
た透過型位相回折格子を備えた光学スケールの上に零点
位置検出用パターンを設ける際に光学スケール上に金属
膜加工、エッチング加工を施さずに零点位置検出用パタ
ーンを設けることの出来るローコスト且つ高精度を達成
する光学スケール及びそれを用いた変位情報検出装置の
提供である。
た透過型位相回折格子を備えた光学スケールの上に零点
位置検出用パターンを設ける際に光学スケール上に金属
膜加工、エッチング加工を施さずに零点位置検出用パタ
ーンを設けることの出来るローコスト且つ高精度を達成
する光学スケール及びそれを用いた変位情報検出装置の
提供である。
【００１５】
【発明を解決するための手段】本発明の光学スケール
は、 （１−１） 変位物体の変位情報を検出するために光照
射手段からの入射光束を光変調して射出させる変位情報
用パターンと、他の変位情報検出用パターンを所定面上
に設けた光学スケールであって、該他の変位情報検出用
パターンは該所定面上に貼付したシール又はガラス材に
形成していること等を特徴としている。
は、 （１−１） 変位物体の変位情報を検出するために光照
射手段からの入射光束を光変調して射出させる変位情報
用パターンと、他の変位情報検出用パターンを所定面上
に設けた光学スケールであって、該他の変位情報検出用
パターンは該所定面上に貼付したシール又はガラス材に
形成していること等を特徴としている。
【００１６】特に、（１−１−１） 前記他の変位情報
検出用パターンは前記変位物体の基準位置情報を検出す
るための零点位置検出用パターンであること等を特徴と
している。更に、本発明の光学スケールは、 （１−２） 変位物体の変位情報を検出するために該変
位物体に結合して変位する光学スケールであって、該光
学スケールは光照射手段からの入射光束を光変調して射
出させる該変位物体の変位情報を検出するための変位情
報用パターンと、所定面上に貼付したシール又はガラス
材に形成した変位物体の基準位置情報を検出するための
他の変位情報検出用パターンを有していること等を特徴
としている。
検出用パターンは前記変位物体の基準位置情報を検出す
るための零点位置検出用パターンであること等を特徴と
している。更に、本発明の光学スケールは、 （１−２） 変位物体の変位情報を検出するために該変
位物体に結合して変位する光学スケールであって、該光
学スケールは光照射手段からの入射光束を光変調して射
出させる該変位物体の変位情報を検出するための変位情
報用パターンと、所定面上に貼付したシール又はガラス
材に形成した変位物体の基準位置情報を検出するための
他の変位情報検出用パターンを有していること等を特徴
としている。
【００１７】特に、（１−２−１） 前記他の変位情報
検出用パターンは零点位置検出用パターンであること等
を特徴としている。
検出用パターンは零点位置検出用パターンであること等
を特徴としている。
【００１８】又、本発明の変位情報検出装置は、 （１−３） 光照射手段からの光束を変位物体に関して
設けた光学スケール上のパターンに照射し、該光学スケ
ール上のパターンで光変調した光束を受光手段で受光
し、該受光手段からの信号を用いて該変位物体の変位情
報を検出する際、該光学スケール上のパターンは変位情
報パターンと所定面上に貼付したシール又はガラス材に
形成した他の変位情報パターンを含んでいること等を特
徴としている。
設けた光学スケール上のパターンに照射し、該光学スケ
ール上のパターンで光変調した光束を受光手段で受光
し、該受光手段からの信号を用いて該変位物体の変位情
報を検出する際、該光学スケール上のパターンは変位情
報パターンと所定面上に貼付したシール又はガラス材に
形成した他の変位情報パターンを含んでいること等を特
徴としている。
【００１９】特に、（１−３−１） 前記他の変位情報
パターンは零点位置検出用パターンであること等を特徴
としている。
パターンは零点位置検出用パターンであること等を特徴
としている。
【００２０】
【発明の実施の形態】図１は本発明の光学スケールの実
施形態１の要部概略図である。本実施形態は所謂ロータ
リエンコーダなる変位情報検出装置の光学スケールに本
発明を適用した実施形態である。又、図２は本発明の光
学スケールを用いたロータリエンコーダ（変位情報検出
装置）の実施形態の要部概略図である。図２(A) はロー
タリエンコーダの平面図であり、図２(B) は側面図であ
る。
施形態１の要部概略図である。本実施形態は所謂ロータ
リエンコーダなる変位情報検出装置の光学スケールに本
発明を適用した実施形態である。又、図２は本発明の光
学スケールを用いたロータリエンコーダ（変位情報検出
装置）の実施形態の要部概略図である。図２(A) はロー
タリエンコーダの平面図であり、図２(B) は側面図であ
る。
【００２１】図中、Ｌは光源であり、例えば半導体レー
ザで構成する。Ｃはコリメータレンズであり、光源Ｌか
らの光束を平行光に変換する。光源Ｌ、コリメータレン
ズＣ等は光照射手段LRの一要素を構成している。
ザで構成する。Ｃはコリメータレンズであり、光源Ｌか
らの光束を平行光に変換する。光源Ｌ、コリメータレン
ズＣ等は光照射手段LRの一要素を構成している。
【００２２】３はハーフミラー、４はシリンドリカルレ
ンズ（照射レンズ）、５はエンコーダの光学スケールで
あり、透明の円板状の部材であり、不図示の回転物（変
位物体）に結合され回転する。５Ｅは格子部５Ｅ（変位
情報用パターン）であり、光学ディスク５の表面の１つ
の輪帯上に放射状の位相回折格子によって構成されてい
る。格子部５Ｅの移動によって変位物体の変位情報を与
える。６は円板状のシール又はガラス材である。７ａは
円板状のシール又はガラス材上に形成した零点位置検出
用のパターン（他の変位情報検出用パターン）あり、こ
のパターン７ａは光学スケール５の回転軸を通る直線
（半径線）に沿って設けてあり、スリット状のパターン
であり、光を反射するように構成している。円板状のシ
ール又はガラス材６上の零点位置検出用のパターン７ａ
以外の部分８ａは光を透過又は吸収する。円板状のシー
ル又はガラス材６は接着等の方法によって光学スケール
５の表面に貼付している。
ンズ（照射レンズ）、５はエンコーダの光学スケールで
あり、透明の円板状の部材であり、不図示の回転物（変
位物体）に結合され回転する。５Ｅは格子部５Ｅ（変位
情報用パターン）であり、光学ディスク５の表面の１つ
の輪帯上に放射状の位相回折格子によって構成されてい
る。格子部５Ｅの移動によって変位物体の変位情報を与
える。６は円板状のシール又はガラス材である。７ａは
円板状のシール又はガラス材上に形成した零点位置検出
用のパターン（他の変位情報検出用パターン）あり、こ
のパターン７ａは光学スケール５の回転軸を通る直線
（半径線）に沿って設けてあり、スリット状のパターン
であり、光を反射するように構成している。円板状のシ
ール又はガラス材６上の零点位置検出用のパターン７ａ
以外の部分８ａは光を透過又は吸収する。円板状のシー
ル又はガラス材６は接着等の方法によって光学スケール
５の表面に貼付している。
【００２３】Ｓ1 ，Ｓ2 は第1 及び第2 の受光素子（基
準位置検出の受光手段）、９は零点検出回路であり、第
1 及び第2 の受光素子Ｓ1 ，Ｓ2 からの信号に基づいて
光学スケール５の零点位置を示す信号を出力する。第1
及び第2 の受光素子Ｓ1 ，Ｓ2 及び零点検出回路９など
は零点検出手段の一要素を構成している。
準位置検出の受光手段）、９は零点検出回路であり、第
1 及び第2 の受光素子Ｓ1 ，Ｓ2 からの信号に基づいて
光学スケール５の零点位置を示す信号を出力する。第1
及び第2 の受光素子Ｓ1 ，Ｓ2 及び零点検出回路９など
は零点検出手段の一要素を構成している。
【００２４】図２において、１３は偏光ビームスプリッ
タであり、プリズム１３A とプリズム１３B とを接合し
て構成している。接合面１４は偏光分割面であり、入射
光の直線偏光の方向によって光を透過若しくは反射す
る。１７A 、１７B はプリズムである。１９A 、１９B
は1/4 波長板、２０A 、２０B は反射手段である。３２
は1/4 波長板、２１非偏光ビームスプリッタであり、２
４、２５は偏光素子、２６、２７は変調光の受光素子
（受光手段）である。
タであり、プリズム１３A とプリズム１３B とを接合し
て構成している。接合面１４は偏光分割面であり、入射
光の直線偏光の方向によって光を透過若しくは反射す
る。１７A 、１７B はプリズムである。１９A 、１９B
は1/4 波長板、２０A 、２０B は反射手段である。３２
は1/4 波長板、２１非偏光ビームスプリッタであり、２
４、２５は偏光素子、２６、２７は変調光の受光素子
（受光手段）である。
【００２５】本実施形態の作用を説明する。図１、２に
おいて、半導体レーザＬより射出された光束はコリメー
タレンズＣによって略平行光となり、ハーフミラー３に
よって透過光１１と反射光１０に分離する。透過光１１
は光学スケール５に設けた格子部５Ｅ（変位情報用パタ
ーン）によって変位物体の変位情報を検出し、反射光１
０は光学スケールの所定面上に設けた零点位置検出用パ
ターン（他の変位情報検出用パターン）によって光学ス
ケールの零点位置（基準位置情報）を検出する。透過光
１１による変位情報の検出作用を説明する。図２におい
てハーフミラー３を透過した透過光１１は偏光ビームス
プリッタ１３に入射後、偏光分割面１４によって反射光
束１５と透過光束１６に分割する。このうち反射光束１
５はプリズム１７A を介して変位物体に固定した光学デ
ィスク５上の格子部５Ｅの位置Ｍ1 に入射・回折し、特
定次数の回折光光束が1/4 波長板１９A を経て円偏光と
なり、反射手段２０A で反射後、同一光路を逆進し、再
度1/4 波長板１９A を通過後、入射時とは偏光方位が90
°異なる偏光光束となって格子部５Ｅの位置Ｍ1 で再入
射・回折し、プリズム１７A を介して偏光ビームスプリ
ッタ１３に再入射し、偏光分割面１４を透過後、該ビー
ムスプリッタ１３から光束３１A として射出する。
おいて、半導体レーザＬより射出された光束はコリメー
タレンズＣによって略平行光となり、ハーフミラー３に
よって透過光１１と反射光１０に分離する。透過光１１
は光学スケール５に設けた格子部５Ｅ（変位情報用パタ
ーン）によって変位物体の変位情報を検出し、反射光１
０は光学スケールの所定面上に設けた零点位置検出用パ
ターン（他の変位情報検出用パターン）によって光学ス
ケールの零点位置（基準位置情報）を検出する。透過光
１１による変位情報の検出作用を説明する。図２におい
てハーフミラー３を透過した透過光１１は偏光ビームス
プリッタ１３に入射後、偏光分割面１４によって反射光
束１５と透過光束１６に分割する。このうち反射光束１
５はプリズム１７A を介して変位物体に固定した光学デ
ィスク５上の格子部５Ｅの位置Ｍ1 に入射・回折し、特
定次数の回折光光束が1/4 波長板１９A を経て円偏光と
なり、反射手段２０A で反射後、同一光路を逆進し、再
度1/4 波長板１９A を通過後、入射時とは偏光方位が90
°異なる偏光光束となって格子部５Ｅの位置Ｍ1 で再入
射・回折し、プリズム１７A を介して偏光ビームスプリ
ッタ１３に再入射し、偏光分割面１４を透過後、該ビー
ムスプリッタ１３から光束３１A として射出する。
【００２６】又、偏光分割面１４を透過した透過光束１
６はプリズム１７B を介して格子部５Ｅの位置Ｍ2 （回
転軸に対してＭ1 の対称位置）に入射・回折し、特定次
数の回折光光束が1/4 波長板１９B を経て円偏光とな
り、反射手段２０B で反射後、同一光路を逆進し、再度
1/4 波長板１９B を通過後、入射時とは偏光方位が90°
異なる偏光光束となって格子部５Ｅの位置Ｍ2 で再入射
・回折し、プリズム１７B を介して偏光ビームスプリッ
タ１３に再入射し、偏光分割面１４を反射後、該ビーム
スプリッタ１３から光束３１B として射出する。
６はプリズム１７B を介して格子部５Ｅの位置Ｍ2 （回
転軸に対してＭ1 の対称位置）に入射・回折し、特定次
数の回折光光束が1/4 波長板１９B を経て円偏光とな
り、反射手段２０B で反射後、同一光路を逆進し、再度
1/4 波長板１９B を通過後、入射時とは偏光方位が90°
異なる偏光光束となって格子部５Ｅの位置Ｍ2 で再入射
・回折し、プリズム１７B を介して偏光ビームスプリッ
タ１３に再入射し、偏光分割面１４を反射後、該ビーム
スプリッタ１３から光束３１B として射出する。
【００２７】これら２つの光束３１A ，３１B は、重ね
合わされて光束３１となる。光束３１は1/4 波長板３２
によって直線偏光に変換される。この時の直線偏光の方
位は格子部５Ｅの変位に伴って回転し、格子部５Ｅの１
ピッチ分の変位に対し直線偏光の方位は２回転する。
合わされて光束３１となる。光束３１は1/4 波長板３２
によって直線偏光に変換される。この時の直線偏光の方
位は格子部５Ｅの変位に伴って回転し、格子部５Ｅの１
ピッチ分の変位に対し直線偏光の方位は２回転する。
【００２８】そして、この偏光方向が回転する直線偏光
の光束３１を非偏光ビームスプリッタ２１で反射光と透
過光に分割し、互いに45°偏光方位が異なる偏光素子２
４、２５を介して、変調光の受光素子（受光手段）２
６、２７で受光することにより、変位物体の変位量だけ
でなく、変位の方向も検出している。以上のように変位
情報用パターン（格子部５Ｅ）は光照射手段からの入射
光束を光変調して射出させて変位物体の変位情報を検出
している。
の光束３１を非偏光ビームスプリッタ２１で反射光と透
過光に分割し、互いに45°偏光方位が異なる偏光素子２
４、２５を介して、変調光の受光素子（受光手段）２
６、２７で受光することにより、変位物体の変位量だけ
でなく、変位の方向も検出している。以上のように変位
情報用パターン（格子部５Ｅ）は光照射手段からの入射
光束を光変調して射出させて変位物体の変位情報を検出
している。
【００２９】図１によってハ−フミラー３の反射光１０
による零点位置（基準位置情報）検出の作用を説明す
る。反射光１０はシリンドリカルレンズ４に向かい、シ
リンドリカルレンズ４によって光学スケール５上に貼付
された円板状のシール又はガラス材６上で回転軸を通る
直線に沿って線状の照射領域２に集光する。
による零点位置（基準位置情報）検出の作用を説明す
る。反射光１０はシリンドリカルレンズ４に向かい、シ
リンドリカルレンズ４によって光学スケール５上に貼付
された円板状のシール又はガラス材６上で回転軸を通る
直線に沿って線状の照射領域２に集光する。
【００３０】光学スケール５は矢印の方向に移動してい
るとする。このとき零点位置検出用パターン７ａが照射
領域２に入ってくると、このパターンによる反射光がシ
リンドリカルレンズ４を通り反射光１０’となってハー
フミラー３を透過し受光素子Ｓ1 ，Ｓ2 に達する。
るとする。このとき零点位置検出用パターン７ａが照射
領域２に入ってくると、このパターンによる反射光がシ
リンドリカルレンズ４を通り反射光１０’となってハー
フミラー３を透過し受光素子Ｓ1 ，Ｓ2 に達する。
【００３１】図３は光学スケール５の移動と第1 、第2
の受光素子Ｓ1 ，Ｓ2 が受光する光量（＝両受光素子か
らの第1 、第2 の信号ｓ1 ，ｓ2 ）の関係を示す説明図
である。零点位置検出用パターン７ａが照射領域２に入
ってくると、先ず第1 の受光素子Ｓ1 に反射光の入射が
始まり、光学スケール５の移動に伴って第1 の受光素子
Ｓ1 への入射光は増大し、あるところでピークに達す
る。光学スケール５の移動によって零点位置検出用パタ
ーン７ａが照射領域２から外れ出すと第1 の受光素子Ｓ
1 への入射光は減少して行き、やがて入射光はゼロにな
る。
の受光素子Ｓ1 ，Ｓ2 が受光する光量（＝両受光素子か
らの第1 、第2 の信号ｓ1 ，ｓ2 ）の関係を示す説明図
である。零点位置検出用パターン７ａが照射領域２に入
ってくると、先ず第1 の受光素子Ｓ1 に反射光の入射が
始まり、光学スケール５の移動に伴って第1 の受光素子
Ｓ1 への入射光は増大し、あるところでピークに達す
る。光学スケール５の移動によって零点位置検出用パタ
ーン７ａが照射領域２から外れ出すと第1 の受光素子Ｓ
1 への入射光は減少して行き、やがて入射光はゼロにな
る。
【００３２】一方、第2 の受光素子Ｓ2 へは第1 の受光
素子Ｓ1 に少し遅れて反射光の入射が始まり、やがてピ
ークに達し、次いで減少する。両受光素子Ｓ1 ，Ｓ2 か
らの第1 、第2 の信号ｓ1 ，ｓ2 は互いに位相がずれた
信号として零点検出回路９に入力される。零点検出回路
９はこれらの信号のレベルが一致した瞬間に光学スケー
ル５の零点位置を示す信号を発生し、これにより光学ス
ケール５の零点位置が検出される。以上のように本実施
形態は光学スケールの表面に貼付したシール又はガラス
材に形成した他の変位情報検出用パターン（零点位置検
出用パターン）によって変位物体の基準位置情報を検出
している。
素子Ｓ1 に少し遅れて反射光の入射が始まり、やがてピ
ークに達し、次いで減少する。両受光素子Ｓ1 ，Ｓ2 か
らの第1 、第2 の信号ｓ1 ，ｓ2 は互いに位相がずれた
信号として零点検出回路９に入力される。零点検出回路
９はこれらの信号のレベルが一致した瞬間に光学スケー
ル５の零点位置を示す信号を発生し、これにより光学ス
ケール５の零点位置が検出される。以上のように本実施
形態は光学スケールの表面に貼付したシール又はガラス
材に形成した他の変位情報検出用パターン（零点位置検
出用パターン）によって変位物体の基準位置情報を検出
している。
【００３３】本実施形態によれば光学スケール５をレプ
リカ法によって製作しても、零点位置検出用パターン７
ａを設けた円板状のシール又はガラス材６を接着等の方
法によって光学スケール５の表面に貼付すれば従来と同
じ方法で零点位置の検出が可能になる。
リカ法によって製作しても、零点位置検出用パターン７
ａを設けた円板状のシール又はガラス材６を接着等の方
法によって光学スケール５の表面に貼付すれば従来と同
じ方法で零点位置の検出が可能になる。
【００３４】図４は本発明の光学スケールの実施形態２
の要部概略図である。本実施形態が実施形態１と異なる
点は零点位置検出用パターンを設けた円板状のシール又
はガラス材の構成のみであり、その他の構成は同じであ
る。異なる点のみを説明する。
の要部概略図である。本実施形態が実施形態１と異なる
点は零点位置検出用パターンを設けた円板状のシール又
はガラス材の構成のみであり、その他の構成は同じであ
る。異なる点のみを説明する。
【００３５】６は円板状のシール又はガラス材である。
７ｂは円板状のシール又はガラス材上に形成された零点
位置検出用パターン（他の変位情報検出用パターン）で
あり、このパターン７ｂは光学スケール５の回転軸を通
る直線（半径線）に沿って設けてあり、スリット状のパ
ターンで光を透過又は吸収するよう構成している。円板
状のシール又はガラス材６上の零点位置検出用パターン
７ｂ以外の部分８ａはすべて光を反射する反射面であ
る。円板状のシール又はガラス材６は接着等の方法によ
って光学スケール５の上に貼付している。
７ｂは円板状のシール又はガラス材上に形成された零点
位置検出用パターン（他の変位情報検出用パターン）で
あり、このパターン７ｂは光学スケール５の回転軸を通
る直線（半径線）に沿って設けてあり、スリット状のパ
ターンで光を透過又は吸収するよう構成している。円板
状のシール又はガラス材６上の零点位置検出用パターン
７ｂ以外の部分８ａはすべて光を反射する反射面であ
る。円板状のシール又はガラス材６は接着等の方法によ
って光学スケール５の上に貼付している。
【００３６】本実施形態の変位情報を検出する作用は図
１、２の実施形態の場合と同じである。本実施形態の零
点位置（基準位置情報）検出の作用を説明する。光源Ｌ
から射出した光束はコリメータレンズＣによって平行光
束１となってハーフミラー３に向かい、ハーフミラー３
で一部反射されて反射光束１０となり、シリンドリカル
レンズ４に向かい、シリンドリカルレンズ４によって光
学スケール５上に貼付された円板状のシール又はガラス
材６上で回転軸を通る直線に沿って線状の照射領域２に
集光する。
１、２の実施形態の場合と同じである。本実施形態の零
点位置（基準位置情報）検出の作用を説明する。光源Ｌ
から射出した光束はコリメータレンズＣによって平行光
束１となってハーフミラー３に向かい、ハーフミラー３
で一部反射されて反射光束１０となり、シリンドリカル
レンズ４に向かい、シリンドリカルレンズ４によって光
学スケール５上に貼付された円板状のシール又はガラス
材６上で回転軸を通る直線に沿って線状の照射領域２に
集光する。
【００３７】光学スケール５は矢印の方向に移動してい
るとする。このとき零点位置検出用パターン７ｂが照射
領域２に入ってくると、それまでは反射面８ｂで完全に
反射されて第1 、第2 の受光素子に入射していた照射光
がこのパターンによる透過又は吸収によって受光素子へ
の入射光が減少する。
るとする。このとき零点位置検出用パターン７ｂが照射
領域２に入ってくると、それまでは反射面８ｂで完全に
反射されて第1 、第2 の受光素子に入射していた照射光
がこのパターンによる透過又は吸収によって受光素子へ
の入射光が減少する。
【００３８】図５は光学スケール５の移動と第1 、第2
の受光素子Ｓ1 ，Ｓ2 が受光する光量（＝両受光素子か
らの第1 、第2 の信号ｓ1 ，ｓ2 ）の関係を示す説明図
である。反射面８ｂが照射領域中にあるときは、図に示
すように両受光素子Ｓ1 ，Ｓ2 への入射光量はピークを
維持している。零点位置検出用パターン７ｂが照射領域
２に入ってくると、先ず第1 の受光素子Ｓ1 の入射光の
減少が始まり、光学スケール５の移動に伴って第1 の受
光素子Ｓ1 への入射光は減少し、あるところで最小値に
達する。光学スケール５の移動によって零点位置検出用
パターン７ｂが照射領域２から外れ出すと第1 の受光素
子Ｓ1 への入射光は増加して行き、やがて入射光はピー
クになる。
の受光素子Ｓ1 ，Ｓ2 が受光する光量（＝両受光素子か
らの第1 、第2 の信号ｓ1 ，ｓ2 ）の関係を示す説明図
である。反射面８ｂが照射領域中にあるときは、図に示
すように両受光素子Ｓ1 ，Ｓ2 への入射光量はピークを
維持している。零点位置検出用パターン７ｂが照射領域
２に入ってくると、先ず第1 の受光素子Ｓ1 の入射光の
減少が始まり、光学スケール５の移動に伴って第1 の受
光素子Ｓ1 への入射光は減少し、あるところで最小値に
達する。光学スケール５の移動によって零点位置検出用
パターン７ｂが照射領域２から外れ出すと第1 の受光素
子Ｓ1 への入射光は増加して行き、やがて入射光はピー
クになる。
【００３９】一方、第2 の受光素子Ｓ2 へは第1 の受光
素子Ｓ1 に少し遅れて反射光の減少が始まり、やがて最
小値に達し、次いで増加する。両受光素子Ｓ1 ，Ｓ2 か
らの第1 、第2 の信号ｓ1 ，ｓ2 は互いに位相がずれた
信号として零点検出回路９に入力される。零点検出手段
９は２つの信号のレベルが一致した瞬間に光学スケール
５の零点位置を示す信号を発生し、これにより光学スケ
ール５の零点位置が検出される。以上のように本実施形
態は光学スケールの表面に貼付したシール又はガラス材
に形成した他の変位情報検出用パターン（零点位置検出
用パターン）によって変位物体の基準位置情報を検出し
ている。
素子Ｓ1 に少し遅れて反射光の減少が始まり、やがて最
小値に達し、次いで増加する。両受光素子Ｓ1 ，Ｓ2 か
らの第1 、第2 の信号ｓ1 ，ｓ2 は互いに位相がずれた
信号として零点検出回路９に入力される。零点検出手段
９は２つの信号のレベルが一致した瞬間に光学スケール
５の零点位置を示す信号を発生し、これにより光学スケ
ール５の零点位置が検出される。以上のように本実施形
態は光学スケールの表面に貼付したシール又はガラス材
に形成した他の変位情報検出用パターン（零点位置検出
用パターン）によって変位物体の基準位置情報を検出し
ている。
【００４０】本実施形態によれば光学スケール５をレプ
リカ法によって製作しても、零点位置検出用パターン７
ｂを設けた円板状のシール又はガラス材６を接着等の方
法によって光学スケール５の上に貼付すれば従来と同じ
方法で零点位置の検出が可能になる。
リカ法によって製作しても、零点位置検出用パターン７
ｂを設けた円板状のシール又はガラス材６を接着等の方
法によって光学スケール５の上に貼付すれば従来と同じ
方法で零点位置の検出が可能になる。
【００４１】
【発明の効果】本発明は以上の構成により、レプリカ法
により製作した透過型位相回折格子を備えた光学スケー
ルの上に零点位置検出用パターンを設ける際に光学スケ
ール上に金属膜加工、エッチング加工を施さずに零点位
置検出用パターンを設けることの出来るローコスト且つ
高精度を達成する光学スケール及びそれを用いた変位情
報検出装置を達成している。
により製作した透過型位相回折格子を備えた光学スケー
ルの上に零点位置検出用パターンを設ける際に光学スケ
ール上に金属膜加工、エッチング加工を施さずに零点位
置検出用パターンを設けることの出来るローコスト且つ
高精度を達成する光学スケール及びそれを用いた変位情
報検出装置を達成している。
【図１】 本発明の光学スケールの実施形態１の要部概
略図
略図
【図２】 本発明の変位情報検出装置の実施形態の要部
概略図
概略図
【図３】 実施形態１及び従来例における両受光素子の
受光光量（信号）の説明図
受光光量（信号）の説明図
【図４】 本発明の光学スケールの実施形態２の要部概
略図
略図
【図５】 実施形態２における両受光素子の受光光量
（信号）の説明図
（信号）の説明図
【図６】 従来の変位情報検出装置の一部の要部概略図
１ 平行光束 Ｌ 光源 １０ 反射光束 Ｃ コリメータレン
ズ １１ 透過光束 LR 光照射手段 １０’ 反射光束 Ｓ1 ，Ｓ2 第1 、
第2 の受光素子 ２ 照射領域 ｓ1 ，ｓ2 第1 、第
2 の信号 ３ ハーフミラー ４ シリンドリカルレンズ ５ 光学スケール ５Ｅ 格子部 ６ 円板状のシール又はガラス材 ７ａ 反射面からなる零点位置検出用パターン ８ａ 光を透過又は吸収する面 ７ｂ 光を透過又は吸収する零点位置検出用パターン ８ｂ 反射面 ９ 零点検出回路 １３ 偏光ビームスプリッタ １４ 偏光分割面 １７ プリズム １９ 1/4 波長板 ２０ 反射手段 ２１ 非偏光ビームスプリッタ ２４、２５ 偏光素子 ２６、２７ 変調光の受光素子 ３２ 1/4 波長板
ズ １１ 透過光束 LR 光照射手段 １０’ 反射光束 Ｓ1 ，Ｓ2 第1 、
第2 の受光素子 ２ 照射領域 ｓ1 ，ｓ2 第1 、第
2 の信号 ３ ハーフミラー ４ シリンドリカルレンズ ５ 光学スケール ５Ｅ 格子部 ６ 円板状のシール又はガラス材 ７ａ 反射面からなる零点位置検出用パターン ８ａ 光を透過又は吸収する面 ７ｂ 光を透過又は吸収する零点位置検出用パターン ８ｂ 反射面 ９ 零点検出回路 １３ 偏光ビームスプリッタ １４ 偏光分割面 １７ プリズム １９ 1/4 波長板 ２０ 反射手段 ２１ 非偏光ビームスプリッタ ２４、２５ 偏光素子 ２６、２７ 変調光の受光素子 ３２ 1/4 波長板
Claims (6)
- 【請求項１】 変位物体の変位情報を検出するために光
照射手段からの入射光束を光変調して射出させる変位情
報用パターンと、他の変位情報検出用パターンを所定面
上に設けた光学スケールであって、 該他の変位情報検出用パターンは該所定面上に貼付した
シール又はガラス材に形成していることを特徴とする光
学スケール。 - 【請求項２】 前記他の変位情報検出用パターンは前記
変位物体の基準位置情報を検出するための零点位置検出
用パターンであることを特徴とする請求項１の光学スケ
ール。 - 【請求項３】 変位物体の変位情報を検出するために該
変位物体に結合して変位する光学スケールであって、 該光学スケールは光照射手段からの入射光束を光変調し
て射出させる該変位物体の変位情報を検出するための変
位情報用パターンと、所定面上に貼付したシール又はガ
ラス材に形成した変位物体の基準位置情報を検出するた
めの他の変位情報検出用パターンを有していることを特
徴とする光学スケール。 - 【請求項４】 前記他の変位情報検出用パターンは零点
位置検出用パターンであることを特徴とする請求項３の
光学スケール。 - 【請求項５】 光照射手段からの光束を変位物体に関し
て設けた光学スケール上のパターンに照射し、該光学ス
ケール上のパターンで光変調した光束を受光手段で受光
し、該受光手段からの信号を用いて該変位物体の変位情
報を検出する際、 該光学スケール上のパターンは変位情報パターンと所定
面上に貼付したシール又はガラス材に形成した他の変位
情報パターンを含んでいることを特徴とする変位情報検
出装置。 - 【請求項６】 前記他の変位情報パターンは零点位置検
出用パターンであることを特徴とする請求項５の変位情
報検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26943395A JPH0989596A (ja) | 1995-09-22 | 1995-09-22 | 光学スケール及びそれを用いた変位情報検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26943395A JPH0989596A (ja) | 1995-09-22 | 1995-09-22 | 光学スケール及びそれを用いた変位情報検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0989596A true JPH0989596A (ja) | 1997-04-04 |
Family
ID=17472372
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26943395A Pending JPH0989596A (ja) | 1995-09-22 | 1995-09-22 | 光学スケール及びそれを用いた変位情報検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0989596A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008249646A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Mitsutoyo Corp | 光電式エンコーダ、及び、そのスケールの製造方法 |
-
1995
- 1995-09-22 JP JP26943395A patent/JPH0989596A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008249646A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Mitsutoyo Corp | 光電式エンコーダ、及び、そのスケールの製造方法 |
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