JPH10213455A - Optical linear encoder - Google Patents

Optical linear encoder

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Publication number
JPH10213455A
JPH10213455A JP1404097A JP1404097A JPH10213455A JP H10213455 A JPH10213455 A JP H10213455A JP 1404097 A JP1404097 A JP 1404097A JP 1404097 A JP1404097 A JP 1404097A JP H10213455 A JPH10213455 A JP H10213455A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
scale
detection head
light
light source
linear encoder
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP1404097A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Gakuden Tan
学伝 単
Hiroshi Miyajima
博志 宮島
Eiji Yamamoto
英二 山本
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
Priority to JP1404097A priority Critical patent/JPH10213455A/en
Publication of JPH10213455A publication Critical patent/JPH10213455A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical encoder, which is compact and has the high measuring accuracy. SOLUTION: An optical linear encoder has a scale 20 and a detecting head 30. The scale 20 comprises, e.g. a glass plate and has an optically detectable pattern. The detecting head 30 has the pattern detecting sensor for detecting movement of the pattern of the scale 20. The pattern detecting sensor has a light source part 32 for projecting the light toward the scale 20 and a light detector 34 for detecting the reflected light from the scale 20. The light source part 32 and the light detecting part 34 are bonded to a heat radiating and wiring substrate 36. The heat radiating substrate 36 is bonded to the slant part of a supporting stage 38. A holding member 40 is bonded to the supporting stage 38. The scale 20 is supported by a guiding groove 42 provided in the holding member 40 so that the scale can be moved in the longitudinal direction. At the upper surface of the guiding groove 42, a plate spring, which pushes the scale 20 to the lower surface of the guiding groove 42 in tight contact, is provided.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は光学式エンコーダ、
特に光学式リニアエンコーダに関する。
The present invention relates to an optical encoder,
In particular, it relates to an optical linear encoder.

【0002】[0002]

【従来の技術】光学式エンコーダは、光源と光検出器を
含む検出ヘッドと、光学的に検出可能なパターンを持つ
スケール板とを有しており、検出ヘッドに対するスケー
ル板の移動量を光学的に測定する。光源はスケール板に
向けて光を照射し、光検出器はスケール板を透過した光
あるいはスケール板で反射された光を受け、入射光量に
応じた信号を出力する。光学的に検出可能なパターン
は、例えば、スリット板に一定のピッチで形成された多
数のスリットからなり、あるいはスリット板に一定のピ
ッチで設けられた多数の帯状の反射体からなる。スケー
ル板を透過した光やスケール板で反射された光は、この
検出パターンすなわちスリットや帯状の反射体の移動に
応じた変調を受けている。従って、光検出器の出力信号
を調べることにより、例えばその信号のピークを計数す
ることにより、検出ヘッドに対するスケール板の移動量
が求められる。
2. Description of the Related Art An optical encoder has a detection head including a light source and a photodetector, and a scale plate having an optically detectable pattern. To be measured. The light source emits light toward the scale plate, and the photodetector receives light transmitted through the scale plate or reflected by the scale plate, and outputs a signal corresponding to the amount of incident light. The optically detectable pattern includes, for example, a large number of slits formed at a constant pitch on a slit plate, or a large number of strip-shaped reflectors provided at a constant pitch on a slit plate. The light transmitted through the scale plate and the light reflected by the scale plate are modulated according to the detection pattern, that is, the movement of the slit or the strip-shaped reflector. Therefore, the amount of movement of the scale plate with respect to the detection head can be obtained by examining the output signal of the photodetector, for example, by counting the peak of the signal.

【0003】特開平7−49427は光学式のリニアエ
ンコーダを開示している。スケールは、帯状の金属薄板
からなり可撓性を有しており、長手方向に一定のピッチ
で並ぶ多数のスリットを有している。スケールは、その
両端がスケール保持器によって保持され、長手方向に張
力が与えられている。読み取りヘッドはスケールの長手
方向に移動可能に設けられており、その移動量はスリッ
トを通過する光の強度を調べることによって測定され
る。読み取りユニットは、スケールの面に平行で長手方
向に直交して延びる二本のスケールガイドピンを有して
おり、スケールガイドピンは、スケールに接してスケー
ルの面に垂直な方向の不所望な動きを規制している。こ
れによりスケールの振動が抑えられ、測定精度の向上が
図られている。
Japanese Patent Laying-Open No. 7-49427 discloses an optical linear encoder. The scale is made of a band-shaped thin metal plate and has flexibility, and has a number of slits arranged at a constant pitch in the longitudinal direction. The scale is held at both ends by a scale holder and is tensioned in the longitudinal direction. The read head is provided so as to be movable in the longitudinal direction of the scale, and the amount of movement is measured by examining the intensity of light passing through the slit. The reading unit has two scale guide pins extending parallel to the plane of the scale and orthogonal to the longitudinal direction, and the scale guide pins are in contact with the scale and undesired movement in a direction perpendicular to the plane of the scale. Is regulated. Thereby, the vibration of the scale is suppressed, and the measurement accuracy is improved.

【0004】特開平8−14810は磁気式のリニアエ
ンコーダを開示している。スケールは、PET(ポリエ
チレンテレフタレート)の弾性的な薄板からなり可撓性
を有しており、その表面には磁極パターンが一定のピッ
チで設けられている。スケールは、検出ヘッドに設けら
れた挿通孔を通され、検出ヘッドに対して移動可能とな
っている。スケールの移動量は、検出ヘッドに設けられ
たMRヘッドを用いて磁極パターンを読み取ることによ
って測定される。挿通孔は、その断面がスケールの断面
よりも僅かに大きいように設計されており、これにより
スケールの振動が抑えられ、測定精度の向上が図られて
いる。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-14810 discloses a magnetic linear encoder. The scale is made of an elastic thin plate of PET (polyethylene terephthalate) and has flexibility, and its surface is provided with magnetic pole patterns at a constant pitch. The scale passes through an insertion hole provided in the detection head and is movable with respect to the detection head. The movement amount of the scale is measured by reading a magnetic pole pattern using an MR head provided on the detection head. The insertion hole is designed so that its cross section is slightly larger than the cross section of the scale, thereby suppressing vibration of the scale and improving measurement accuracy.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】可撓性のスケール板
は、一般に樹脂や金属の薄板からなり、寸法安定性が低
いため、1ミクロン以下の移動量を測定するための精密
なリニアエンコーダへの使用には不適当である。
A flexible scale plate is generally made of a thin plate of resin or metal and has low dimensional stability. Therefore, a flexible scale plate is required to be used for a precise linear encoder for measuring a movement amount of 1 micron or less. Unsuitable for use.

【0006】一方、剛性の高いスケール板は、ガラスや
金属の厚板からなり、寸法安定性に優れているが、その
保持に複雑な機構を必要とするため装置の大型化を招
く。本発明の目的は、剛性の高いスケール板を使用して
高い精度を実現しながらも簡単な構成のおかげにより小
型である光学式エンコーダを提供することである。
[0006] On the other hand, a scale plate having high rigidity is made of a thick plate of glass or metal and has excellent dimensional stability, but requires a complicated mechanism for holding the scale plate, resulting in an increase in size of the apparatus. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an optical encoder that is small in size thanks to a simple configuration while achieving high accuracy using a rigid scale plate.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の第一の主眼によ
る光学式リニアエンコーダは、光源部と光検出部を有す
る検出ヘッドと、光学的に検出可能なパターンを備え
た、検出ヘッドに対して移動可能な板状のスケールとを
有しており、検出ヘッドによってスケールのパターンを
読み取ることにより検出ヘッドに対するスケールの移動
距離を測定する光学式リニアエンコーダにおいて、スケ
ールを摺動可能に支持する支持部と、スケールをその移
動方向に独立な方向に押圧してスケールを支持部に密着
させる押圧部材とを更に有していることを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An optical linear encoder according to the first aspect of the present invention comprises a detection head having a light source section and a light detection section, and a detection head having an optically detectable pattern. An optical linear encoder that has a plate-shaped scale that is movable in the optical linear encoder and that measures the moving distance of the scale with respect to the detection head by reading the pattern of the scale with the detection head. And a pressing member that presses the scale in a direction independent of the moving direction of the scale and makes the scale adhere to the supporting portion.

【0008】この光学式リニアエンコーダでは、スケー
ルは押圧部材によって移動方向に独立な方向(好ましく
は移動方向に直交する方向)に押圧されて支持部に密着
されているため、光源部とスケールの間隔が常に一定に
保たれる。従って、使用時の光源部とスケールの間の位
置の再調整が不要である。これにより、光学要素が少な
く、容易な構成で、測定精度の高い光学式エンコーダが
提供される。
In this optical linear encoder, the scale is pressed by the pressing member in a direction independent of the moving direction (preferably, a direction perpendicular to the moving direction) and is in close contact with the supporting portion. Is always kept constant. Therefore, it is not necessary to readjust the position between the light source unit and the scale during use. This provides an optical encoder with a small number of optical elements, a simple configuration, and high measurement accuracy.

【0009】本発明の第二の主眼による光学式リニアエ
ンコーダは、光源部と光検出部を有する検出ヘッドと、
光学的に検出可能なパターンを備えた、検出ヘッドに対
して移動可能な板状のスケールとを有しており、検出ヘ
ッドによってスケールのパターンを読み取ることにより
検出ヘッドに対するスケールの移動距離を測定する光学
式リニアエンコーダにおいて、スケールに当接して検出
ヘッドとスケールとの間に一定の距離を確保する突起部
と、検出ヘッドをスケールに向けて付勢する弾性部材と
を更に有していることを特徴とする。
An optical linear encoder according to a second principal aspect of the present invention comprises: a detection head having a light source unit and a light detection unit;
A plate-like scale having an optically detectable pattern and movable with respect to the detection head, and measuring the distance of movement of the scale with respect to the detection head by reading the pattern of the scale with the detection head In the optical linear encoder, it is preferable that the optical linear encoder further includes a protrusion that abuts on the scale to secure a fixed distance between the detection head and the scale, and an elastic member that urges the detection head toward the scale. Features.

【0010】この光学式リニアエンコーダでは、検出ヘ
ッドは弾性部材によってスケールに向けて付勢され、突
起部はスケールに当接してスケールと検出ヘッドの間に
一定の距離を確保し、スケールは突起部に対して摺動す
る。従って、光源部とスケールの間隔は常に一定に保た
れる。これにより、小型で測定精度の高い光学式エンコ
ーダが実現される。
In this optical linear encoder, the detection head is urged toward the scale by the elastic member, the projection comes into contact with the scale to secure a constant distance between the scale and the detection head, and the scale is moved to the projection. Slides against Therefore, the distance between the light source unit and the scale is always kept constant. Thereby, a small-sized optical encoder with high measurement accuracy is realized.

【0011】本発明の第三の主眼による光学式リニアエ
ンコーダは、光源部と光検出部を有する検出ヘッドと、
光学的に検出可能なパターンを備えた、検出ヘッドに対
して移動可能な板状のスケールとを有しており、検出ヘ
ッドによってスケールのパターンを読み取ることにより
検出ヘッドに対するスケールの移動距離を測定する光学
式リニアエンコーダにおいて、光源部とスケールの間隔
の変動を検出する間隔変動検出手段と、検出された間隔
の変動に基づいて検出ヘッドを移動させて光源部とスケ
ールの間隔を一定に保つ間隔制御手段とを更に有してい
る。
An optical linear encoder according to a third principal aspect of the present invention includes a detection head having a light source unit and a light detection unit;
A plate-like scale having an optically detectable pattern and movable with respect to the detection head, and measuring the distance of movement of the scale with respect to the detection head by reading the pattern of the scale with the detection head In an optical linear encoder, interval variation detecting means for detecting variation in the interval between the light source unit and the scale, and interval control for moving the detection head based on the detected variation in the interval to keep the interval between the light source unit and the scale constant. Means.

【0012】この光学式リニアエンコーダでは、間隔変
動検出手段は光源部とスケールの間隔の変動を検出し、
間隔制御手段は検出された間隔の変動に基づいてこれを
補償するように、すなわち光源部とスケールの間隔を一
定に維持するように検出ヘッドを移動させる。この制御
により光源部とスケールの間隔は常に一定に保たれる。
この結果、小型で測定精度の高い光学式エンコーダが実
現される。
In this optical linear encoder, the interval variation detecting means detects a variation in the interval between the light source unit and the scale, and
The interval control means moves the detection head so as to compensate for the variation in the detected interval, that is, to maintain the interval between the light source unit and the scale constant. With this control, the distance between the light source unit and the scale is always kept constant.
As a result, a compact optical encoder with high measurement accuracy is realized.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。 〔第一の実施の形態〕第一の実施の形態による光学式リ
ニアエンコーダについて図1〜図6を参照しながら説明
する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. [First Embodiment] An optical linear encoder according to a first embodiment will be described with reference to FIGS.

【0014】図1と図2に示されるように、光学式リニ
アエンコーダはスケール20と検出ヘッド30とを有し
ている。スケール20は剛性の高い細長い板材、例えば
ガラス板からなり、光学的に検出可能なパターン、例え
ば長手方向に一定のピッチで並んだ多数の細い帯状の反
射体を有する明暗パターンを備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the optical linear encoder has a scale 20 and a detection head 30. The scale 20 is made of a rigid and elongated plate material, for example, a glass plate, and has an optically detectable pattern, for example, a light and dark pattern having a large number of thin strip-shaped reflectors arranged at a constant pitch in the longitudinal direction.

【0015】検出ヘッド30は、スケール20のパター
ンの移動を検出するパターン検出センサを有している。
パターン検出センサは、スケール20に向けて光を射出
する光源部32と、スケール20からの反射光を検出す
る光検出部34とを有している。図3に示されるよう
に、光源部32は二つの発光素子、例えば垂直共振器型
面発光レーザ32aと32bを有し、光検出部34は二
つの受光素子、例えばフォトダイオード34aと34b
を有しており、フォトダイオード34aは垂直共振器型
面発光レーザ32aから射出されスケール20で反射さ
れた光を受け、その光量に応じた信号を出力し、フォト
ダイオード34bは垂直共振器型面発光レーザ32bか
ら射出されスケール20で反射された光を受け、その光
量に応じた信号を出力する。
The detection head 30 has a pattern detection sensor for detecting the movement of the pattern on the scale 20.
The pattern detection sensor has a light source unit 32 that emits light toward the scale 20 and a light detection unit 34 that detects light reflected from the scale 20. As shown in FIG. 3, the light source unit 32 has two light emitting elements, for example, vertical cavity surface emitting lasers 32a and 32b, and the light detecting unit 34 has two light receiving elements, for example, photodiodes 34a and 34b.
The photodiode 34a receives light emitted from the vertical cavity surface emitting laser 32a and reflected by the scale 20, and outputs a signal corresponding to the amount of light. The photodiode 34b has a vertical cavity surface emitting laser. It receives light emitted from the light emitting laser 32b and reflected by the scale 20, and outputs a signal corresponding to the light amount.

【0016】光源部32と光検出部34は、モノリシッ
ク方式によって直列に作製され、図1と図2に示される
ように、放熱兼配線基板36に接着されている。放熱兼
配線基板36は支持台38の斜面部に接着されている。
接着には例えば光硬化性接着剤が使用される。支持台3
8には保持部材40が接着されている。支持台38と保
持部材40は例えば光造形法により光硬化性樹脂を用い
て作製される。
The light source section 32 and the light detection section 34 are manufactured in series by a monolithic method, and are bonded to a heat dissipation / wiring board 36 as shown in FIGS. The heat dissipation and wiring board 36 is adhered to the slope of the support base 38.
For the bonding, for example, a photocurable adhesive is used. Support stand 3
A holding member 40 is bonded to 8. The support base 38 and the holding member 40 are manufactured using a photo-curable resin by, for example, an optical molding method.

【0017】保持部材40はスケール20を案内するた
めの案内溝42を有しており、スケール20は案内溝4
2に通され、案内溝42によって長手方向に移動可能に
支持されている。図4に示されるように、案内溝42の
上側の面42bには、二つの押圧部材、例えば板ばね4
4が固定されており、板ばね44は、スケール20を案
内溝42の下側の面42aに押圧して面42aに密着さ
せる。これにより、スケール20は面42aとの接触を
維持したまま長手方向に移動すなわち摺動し得る。図5
に示されるように、スケール20の不所望な横方向の動
きを抑えるために、案内溝42の横側の面42cに別の
押圧部材、例えば板ばね46が設けられていてもよい。
The holding member 40 has a guide groove 42 for guiding the scale 20.
2 and is movably supported by the guide groove 42 in the longitudinal direction. As shown in FIG. 4, two pressing members, for example, a leaf spring 4 are provided on an upper surface 42 b of the guide groove 42.
4 is fixed, and the leaf spring 44 presses the scale 20 against the lower surface 42a of the guide groove 42 to make the scale 20 adhere to the surface 42a. This allows the scale 20 to move or slide in the longitudinal direction while maintaining contact with the surface 42a. FIG.
As shown in (2), another pressing member, for example, a leaf spring 46, may be provided on the lateral surface 42c of the guide groove 42 in order to suppress undesired lateral movement of the scale 20.

【0018】図1〜図3に示されるように、光源部32
と光検出部34の面と、スケール20の面は、光源部3
2からの光がスケール20によって光検出部34へ反射
されるように、非平行に配置されており、両者の成す角
度は5度〜40度、好ましくは10度〜25度である。
垂直共振器型面発光レーザー32aと32bの発光面の
寸法は好ましくは100μm×100μm以下である。
スケール20の幅は200μm〜10mmであり、好ま
しくは1mm〜5mmであり、厚さは50μm〜5mm
であり、好ましくは200μm〜1mmである。光源部
32とスケール20の間隔は、スケール20からの反射
光が良好に光検出部34に入射するように、スケール2
0に設けられたパターンのピッチや光源部32の面とス
ケール20の面の間の傾斜角などに依存して決められ、
0.1mm〜2mmであり、好ましくは0.2mm〜
0.7mmである。
As shown in FIG. 1 to FIG.
The surface of the light detection unit 34 and the surface of the scale 20 are
They are arranged in a non-parallel manner so that the light from 2 is reflected by the scale 20 to the light detecting section 34, and the angle between them is 5 to 40 degrees, preferably 10 to 25 degrees.
The dimensions of the light emitting surfaces of the vertical cavity surface emitting lasers 32a and 32b are preferably 100 μm × 100 μm or less.
The width of the scale 20 is 200 μm to 10 mm, preferably 1 mm to 5 mm, and the thickness is 50 μm to 5 mm.
And preferably 200 μm to 1 mm. The distance between the light source unit 32 and the scale 20 is set such that the reflected light from the scale 20 enters the photodetection unit 34 well.
0 depending on the pitch of the pattern provided at 0, the inclination angle between the surface of the light source unit 32 and the surface of the scale 20, and the like.
0.1 mm to 2 mm, preferably 0.2 mm to
0.7 mm.

【0019】図3に示されるように、光源部32は二つ
の発光素子32aと32bを有しており、その間隔はス
ケール20のパターンのピッチの正数倍にピッチの四分
の一を加えた長さに設定されている。この設定のために
二つの受光素子34aと34bからは位相が90度ずれ
た疑似正弦波信号が出力され、この二つの信号に基づい
てスケール20の移動量に加えて移動方向が検出され得
る。
As shown in FIG. 3, the light source section 32 has two light emitting elements 32a and 32b, and the interval is a positive number of the pitch of the pattern of the scale 20, plus a quarter of the pitch. Length is set. For this setting, a pseudo sine wave signal whose phase is shifted by 90 degrees is output from the two light receiving elements 34a and 34b, and based on these two signals, the moving direction of the scale 20 can be detected in addition to the moving amount of the scale 20.

【0020】これまでに説明した光学式リニアエンコー
ダは、例えば、図6に模式的に示されるように、測定対
象物であるリニアステージ200に取り付けられる。リ
ニアステージ200は、固定部202と、これに対して
移動し得る移動部204とを有しており、固定部202
と移動部204の間には、移動部204の移動の直進性
を確保し、また両者間の摩擦を低減するためのガイド2
06が設けられている。光学式リニアエンコーダのスケ
ール20はリニアステージ200の移動部204に固定
され、光学式リニアエンコーダの検出ヘッド30はリニ
アステージ200の固定部202に固定される。
The optical linear encoder described above is mounted on a linear stage 200, which is an object to be measured, as schematically shown in FIG. 6, for example. The linear stage 200 has a fixed part 202 and a moving part 204 that can move with respect to the fixed part 202.
Guide 2 for ensuring the straightness of movement of the moving unit 204 and reducing friction between the moving unit 204 and the moving unit 204.
06 is provided. The scale 20 of the optical linear encoder is fixed to the moving part 204 of the linear stage 200, and the detection head 30 of the optical linear encoder is fixed to the fixing part 202 of the linear stage 200.

【0021】本実施形態の光学式リニアエンコーダで
は、上述したように、スケール20はガラス等の剛性の
高い板材からなるため寸法安定性が高い。また、スケー
ル20は板ばね44によって保持部材40に設けられた
案内溝42の下側の面42aに押圧されているため、光
源部32とスケール20の間隔が常に一定に保たれる。
従って、検出ヘッド30に対するスケール20の移動量
を高い精度で測定できる。
In the optical linear encoder of the present embodiment, as described above, the scale 20 is made of a rigid plate material such as glass, and thus has high dimensional stability. Further, since the scale 20 is pressed by the leaf spring 44 against the lower surface 42a of the guide groove 42 provided in the holding member 40, the distance between the light source 32 and the scale 20 is always kept constant.
Therefore, the amount of movement of the scale 20 with respect to the detection head 30 can be measured with high accuracy.

【0022】また、光源部32とスケール20の間隔を
一定に保つための機構は、保持部材40に設けられた案
内溝42とその内部に設けられた板ばね44とからなる
非常に簡単なものである。従って、本実施形態の光学式
リニアエンコーダは非常に小型に作製され得る。
The mechanism for keeping the distance between the light source 32 and the scale 20 constant is a very simple one comprising a guide groove 42 provided in the holding member 40 and a leaf spring 44 provided therein. It is. Therefore, the optical linear encoder of the present embodiment can be manufactured very small.

【0023】〔第二の実施の形態〕第二の実施の形態に
よる光学式リニアエンコーダについて図7と図8を参照
しながら説明する。図中、前述の実施の形態の説明の中
で既に触れた部材は同一の参照符号で示してあり、続く
説明ではその詳しい記述は省略する。
[Second Embodiment] An optical linear encoder according to a second embodiment will be described with reference to FIGS. In the drawings, members already mentioned in the description of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted in the following description.

【0024】図8に示されるように、スケール20の両
端は固定部56に固定されており、固定部56は例えば
図6に示されるリニアステージ200の移動部204に
固定される。また、検出ヘッド30はこれと係合する吸
収部材52を介して固定用治具54に取り付けられてお
り、固定用治具54は例えば図6に示されるリニアステ
ージ200の固定部202に固定される。
As shown in FIG. 8, both ends of the scale 20 are fixed to a fixed portion 56, and the fixed portion 56 is fixed to, for example, the moving portion 204 of the linear stage 200 shown in FIG. The detection head 30 is attached to a fixing jig 54 via an absorbing member 52 engaged with the detection head 30. The fixing jig 54 is fixed to, for example, a fixing portion 202 of a linear stage 200 shown in FIG. You.

【0025】図7と図8から分かるように、吸収部材5
2は箱状の形状をしており、検出ヘッド30の一部が、
X方向とY方向には隙間をあけて、Z方向には隙間な
く、吸収部材52の内側に位置している。この係合によ
って、検出ヘッド30は吸収部材52に対して、Z方向
には移動し得ないが、X方向とY方向には移動し得る。
このため、スケール20が検出ヘッド30に対して移動
する間におけるリニアステージ200の移動部204の
固定部202に対するX方向やY方向へのずれは、検出
ヘッド30の吸収部材52に対するX方向やY方向への
滑りによって吸収され、検出ヘッド30の案内溝42と
スケール20との間の接触が維持される。
As can be seen from FIG. 7 and FIG.
2 has a box shape, and a part of the detection head 30 is
There is a gap in the X direction and the Y direction, and there is no gap in the Z direction. Due to this engagement, the detection head 30 cannot move in the Z direction with respect to the absorbing member 52, but can move in the X direction and the Y direction.
Therefore, the displacement of the moving part 204 of the linear stage 200 in the X direction and the Y direction with respect to the fixed part 202 during the movement of the scale 20 with respect to the detection head 30 is caused by the X direction and the Y As a result, the contact between the guide groove 42 of the detection head 30 and the scale 20 is maintained.

【0026】このように本実施形態の光学式リニアエン
コーダでは、リニアステージ200の移動部204が固
定部202に対してX方向やY方向へのずれたときも、
スケール20と案内溝42の接触が保たれるので、光源
部32とスケール20の間隔が常に一定に保たれる。従
って、検出ヘッド30に対するスケール20の移動量を
高い精度で測定できる。
As described above, in the optical linear encoder according to the present embodiment, even when the moving section 204 of the linear stage 200 is displaced from the fixed section 202 in the X direction or the Y direction,
Since the contact between the scale 20 and the guide groove 42 is maintained, the distance between the light source 32 and the scale 20 is always kept constant. Therefore, the amount of movement of the scale 20 with respect to the detection head 30 can be measured with high accuracy.

【0027】また、スケール20と案内溝42の接触を
維持する機構は、検出ヘッド30の一部をスケール20
の移動方向に直交する方向に移動可能に収容し得る箱状
の吸収部材52からなる非常に簡単なものである。従っ
て、本実施形態の光学式リニアエンコーダは非常に小型
に作製され得る。
The mechanism for maintaining the contact between the scale 20 and the guide groove 42 includes a part of the detection head 30 and the scale 20.
And a box-shaped absorbing member 52 that can be accommodated so as to be movable in a direction perpendicular to the moving direction. Therefore, the optical linear encoder of the present embodiment can be manufactured very small.

【0028】本実施形態に対して種々の変形や変更が可
能である。例えば、検出ヘッド30と吸収部材52との
間の係合は、検出ヘッド30が吸収部材52に対してX
方向だけに移動し得るものであってもよい。この様な係
合であっても、光源部32とスケール20の間隔が常に
一定に保たれることを達成し得る。
Various modifications and changes can be made to this embodiment. For example, the engagement between the detection head 30 and the absorbing member 52 is performed when the detecting head 30
It may be one that can move only in the direction. Even with such engagement, it is possible to achieve that the distance between the light source 32 and the scale 20 is always kept constant.

【0029】〔第三の実施の形態〕第三の実施の形態に
よる光学式リニアエンコーダについて図9〜図14を参
照しながら説明する。図中、前述の実施の形態の説明の
中で既に触れた部材は同一の参照符号で示してあり、続
く説明ではその詳しい記述は省略する。
Third Embodiment An optical linear encoder according to a third embodiment will be described with reference to FIGS. In the drawings, members already mentioned in the description of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted in the following description.

【0030】図10に示されるように、光学式リニアエ
ンコーダはスケール20と検出ヘッド30とを有してい
る。スケール20は剛性の高い細長い板材、例えばガラ
ス板からなり、光学的に検出可能なパターン、例えば長
手方向に一定のピッチで並んだ多数の細い帯状の反射体
を有する明暗パターンを備えている。
As shown in FIG. 10, the optical linear encoder has a scale 20 and a detection head 30. The scale 20 is made of a rigid and elongated plate material, for example, a glass plate, and has an optically detectable pattern, for example, a light and dark pattern having a large number of thin strip-shaped reflectors arranged at a constant pitch in the longitudinal direction.

【0031】検出ヘッド30は、スケール20のパター
ンの移動を検出するパターン検出センサを有している。
パターン検出センサは、スケール20に向けて光を射出
する光源部32と、スケール20からの反射光を検出す
る光検出部34とを有している。光源部32と光検出部
34は例えばモノリシック方式で直列に作製される。光
源部32と光検出部34は放熱兼配線基板36に接着さ
れ、放熱兼配線基板36は支持台38の斜面部に接着さ
れている。接着には例えば光硬化性接着剤が使用され
る。支持台38には保持部材40が接着されている。支
持台38と保持部材40は例えば光造形法により光硬化
性樹脂を用いて作製される。保持部材40はスケール2
0を案内するための案内溝42を有しており、スケール
20は案内溝42によって長手方向に移動可能に支持さ
れている。
The detection head 30 has a pattern detection sensor for detecting the movement of the pattern on the scale 20.
The pattern detection sensor has a light source unit 32 that emits light toward the scale 20 and a light detection unit 34 that detects light reflected from the scale 20. The light source unit 32 and the light detection unit 34 are manufactured in series by, for example, a monolithic method. The light source unit 32 and the light detection unit 34 are adhered to a heat dissipation and wiring board 36, and the heat dissipation and wiring board 36 is adhered to an inclined surface of a support base 38. For the bonding, for example, a photocurable adhesive is used. The holding member 40 is adhered to the support base 38. The support base 38 and the holding member 40 are manufactured using a photo-curable resin by, for example, an optical molding method. The holding member 40 is a scale 2
The scale 20 is supported by the guide groove 42 so as to be movable in the longitudinal direction.

【0032】第一の実施の形態と同様に(図3参照)、
スケール20の移動量に加えて移動方向が検出できるよ
うに、光源部32は二つの発光素子、例えば垂直共振器
型面発光レーザ32aと32bを有し、光検出部34は
二つの受光素子、例えばフォトダイオード34aと34
bを有しており、垂直共振器型面発光レーザ32aと3
2bの発光面の間隔はスケール20のパターンのピッチ
の正数倍にピッチの四分の一を加えた長さに設定されて
いる。
As in the first embodiment (see FIG. 3),
The light source section 32 has two light emitting elements, for example, vertical cavity surface emitting lasers 32a and 32b, and the light detecting section 34 has two light receiving elements so that the moving direction can be detected in addition to the moving amount of the scale 20. For example, the photodiodes 34a and 34
b, vertical cavity surface emitting lasers 32a and 32
The interval between the light emitting surfaces 2b is set to a length obtained by adding a quarter of the pitch to a positive multiple of the pitch of the scale 20 pattern.

【0033】光源部32と光検出部34の面と、スケー
ル20の面は、光源部32からの光がスケール20によ
って光検出部34へ反射されるように、非平行に配置さ
れており、両者の成す角度は5度〜40度、好ましくは
10度〜25度である。垂直共振器型面発光レーザー3
2aと32bの発光面の寸法は好ましくは100μm×
100μm以下である。スケール20の幅は200μm
〜10mmであり、好ましくは1mm〜5mmであり、
厚さは50μm〜5mmであり、好ましくは200μm
〜1mmである。光源部32とスケール20の間隔は、
スケール20からの反射光が良好に光検出部34に入射
するように、スケール20に設けられたパターンのピッ
チや光源部32の面とスケール20の面の間の傾斜角な
どに依存して決められ、0.1mm〜2mmであり、好
ましくは0.2mm〜0.7mmである。
The surfaces of the light source 32 and the light detector 34 and the surface of the scale 20 are arranged non-parallel so that light from the light source 32 is reflected by the scale 20 to the light detector 34. The angle between them is 5 to 40 degrees, preferably 10 to 25 degrees. Vertical cavity surface emitting laser 3
The dimensions of the light emitting surfaces of 2a and 32b are preferably 100 μm ×
It is 100 μm or less. The width of the scale 20 is 200 μm
10 to 10 mm, preferably 1 to 5 mm,
The thickness is 50 μm to 5 mm, preferably 200 μm
11 mm. The distance between the light source 32 and the scale 20 is
The pitch is determined depending on the pitch of the pattern provided on the scale 20 and the inclination angle between the surface of the light source unit 32 and the surface of the scale 20 so that the reflected light from the scale 20 can be favorably incident on the light detection unit 34. It is 0.1 mm to 2 mm, preferably 0.2 mm to 0.7 mm.

【0034】図9に示されるように、スケール20の両
端は固定部56に固定されており、固定部56は例えば
図6に示されるリニアステージ200の移動部204に
固定される。また、図9と図10に示されるように、検
出ヘッド30は変位アクチュエータ62を介して固定用
治具54に取り付けられており、変位アクチュエータ6
2によって固定用治具54に対してX方向とY方向に移
動可能に支持されている。変位アクチュエータ62は例
えば電圧駆動の圧電素子を有しており、あるいは電流駆
動の電磁コイルを有している。固定用治具54は例えば
図6に示されるリニアステージ200の固定部202に
固定される。変位アクチュエータ62は、信号処理回路
64からの指示に従ってフィードバック回路66によっ
て駆動される。
As shown in FIG. 9, both ends of the scale 20 are fixed to a fixed portion 56, and the fixed portion 56 is fixed to, for example, the moving portion 204 of the linear stage 200 shown in FIG. As shown in FIGS. 9 and 10, the detection head 30 is attached to a fixing jig 54 via a displacement actuator 62, and the displacement actuator 6
2 supports the fixing jig 54 so as to be movable in the X and Y directions. The displacement actuator 62 has, for example, a voltage-driven piezoelectric element, or has a current-driven electromagnetic coil. The fixing jig 54 is fixed to, for example, the fixing portion 202 of the linear stage 200 shown in FIG. The displacement actuator 62 is driven by a feedback circuit 66 in accordance with an instruction from the signal processing circuit 64.

【0035】光学式リニアエンコーダは、光源部32と
スケール20の間隔の変動、言い換えれば、スケール2
0と案内溝42の隙間の変動を検出するための間隔変動
検出センサを有している。間隔変動検出センサは、例え
ば、スケール20に設けられた平板状の電極と、保持部
材40に設けられた接触子と、両者の電気的な接触/非
接触を調べるための信号処理回路64とで構成されてい
る。以下、この構成の間隔変動検出センサについて述べ
る。
The optical linear encoder changes the distance between the light source unit 32 and the scale 20, in other words, the scale 2
It has an interval variation detection sensor for detecting variation in the gap between the zero and the guide groove 42. The interval variation detection sensor includes, for example, a flat electrode provided on the scale 20, a contact provided on the holding member 40, and a signal processing circuit 64 for checking electrical contact / non-contact between the two. It is configured. Hereinafter, the interval variation detection sensor having this configuration will be described.

【0036】スケール20は、図12に示されるよう
に、その上面20bに長手方向に延びる帯状の膜電極2
2を有し、側面20cに長手方向に延びる帯状の膜電極
24を有している。これらの膜電極22と24は、例え
ば真空蒸着やスパッタリングによって、あるいは導電性
テープを貼り付けることによって作製される。
As shown in FIG. 12, the scale 20 has a band-shaped membrane electrode 2 extending in the longitudinal direction on its upper surface 20b.
2 and a strip-shaped membrane electrode 24 extending in the longitudinal direction on the side surface 20c. These membrane electrodes 22 and 24 are produced, for example, by vacuum evaporation or sputtering, or by attaching a conductive tape.

【0037】図11に示されるように、案内溝42の上
面42bには、スケール20の上面に設けられた膜電極
22に向かって大きく突出した接触子72と少なく突出
した接触子74が設けられており、側面42cにはスケ
ール20の側面に設けられた膜電極24に向かって大き
く突出した接触子76と少なく突出した接触子78が設
けられている。これらの接触子72と74と76と78
は、弾性変位係数(力を加えた時の変位量/加えた力)
の小さな導電性材料からなり、例えば厚さ50〜500
μm程度の板状アルミニュウム合金、板状銅、板状ステ
ンレスからなる。
As shown in FIG. 11, on the upper surface 42b of the guide groove 42, there are provided a contact 72 which protrudes largely toward the membrane electrode 22 provided on the upper surface of the scale 20, and a contact 74 which protrudes less. On the side surface 42c, there are provided a contact member 76 protruding largely toward the membrane electrode 24 provided on the side surface of the scale 20, and a contact member 78 protruding less. These contacts 72, 74, 76 and 78
Is the elastic displacement coefficient (displacement when force is applied / applied force)
Of a conductive material having a thickness of, for example, 50 to 500
It is made of a plate-like aluminum alloy, plate-like copper, and plate-like stainless steel of about μm.

【0038】保持部材40に対するスケール20の初期
位置を次のように決める。スケール20の下面20aが
案内溝42の下面42aに接しており、スケール20の
側面20cとこれに面する案内溝42の側面42cの間
隔が所定の距離であるスケール20の相対位置を初期位
置とする。この初期位置では、スケール20の上面20
bと案内溝42の上面42bの間隔は所定の距離であ
り、言い換えれば、光源部32とスケール20の間隔は
所定の距離である。
The initial position of the scale 20 with respect to the holding member 40 is determined as follows. The lower surface 20a of the scale 20 is in contact with the lower surface 42a of the guide groove 42, and the relative position of the scale 20 in which the distance between the side surface 20c of the scale 20 and the side surface 42c of the guide groove 42 facing the scale 20 is a predetermined distance is defined as the initial position. I do. In this initial position, the upper surface 20 of the scale 20
The distance between b and the upper surface 42b of the guide groove 42 is a predetermined distance, in other words, the distance between the light source 32 and the scale 20 is a predetermined distance.

【0039】初期位置において、接触子72は膜電極2
2に接触しているが、接触子74は膜電極22から離れ
ている。保持部材40に対するスケール20の初期位置
からの+X方向への移動は膜電極22と接触子74を接
触させる。反対に、スケール20の初期位置からの−X
方向への移動は案内溝42の下面42aによって制限さ
れている。信号処理回路64は、膜電極22と接触子7
4の接触/非接触を調べており、フィードバック回路6
6は、膜電極22と接触子74の接触の検出に対して、
保持部材40すなわち検出ヘッド30を+X方向に移動
させるように変位アクチュエータ62を駆動する。
In the initial position, the contact 72 is
2, but the contact 74 is separated from the membrane electrode 22. The movement of the scale 20 in the + X direction from the initial position with respect to the holding member 40 causes the membrane electrode 22 and the contact 74 to contact. Conversely, -X from the initial position of the scale 20
The movement in the direction is restricted by the lower surface 42a of the guide groove 42. The signal processing circuit 64 includes the membrane electrode 22 and the contact 7
4 is being checked for contact / non-contact, and the feedback circuit 6
6 is for detecting contact between the membrane electrode 22 and the contact 74.
The displacement actuator 62 is driven to move the holding member 40, that is, the detection head 30 in the + X direction.

【0040】また、初期位置において、接触子76は膜
電極24に接触しているが、接触子78は膜電極24か
ら離れている。保持部材40に対するスケール20の初
期位置からの+Y方向への移動は膜電極24と接触子7
6の接触を断ち、スケール20の初期位置からの−Y方
向への移動は膜電極24と接触子78の接触を生じさせ
る。信号処理回路64は、膜電極24と接触子76の接
触/非接触および膜電極24と接触子78の接触/非接
触を調べており、フィードバック回路66は、膜電極2
4と接触子76の非接触の検出に対して、保持部材40
すなわち検出ヘッド30を+Y方向に移動させるように
変位アクチュエータ62を駆動し、膜電極24と接触子
78の接触の検出に対して、保持部材40すなわち検出
ヘッド30を−Y方向に移動させるように変位アクチュ
エータ62を駆動する。
In the initial position, the contact 76 is in contact with the membrane electrode 24, but the contact 78 is apart from the membrane electrode 24. The movement of the scale 20 in the + Y direction from the initial position with respect to the holding member 40 is performed by the membrane electrode 24 and the contact 7.
The movement of the scale 20 from the initial position in the −Y direction causes the contact between the membrane electrode 24 and the contact 78. The signal processing circuit 64 examines the contact / non-contact between the membrane electrode 24 and the contact 76 and the contact / non-contact between the membrane electrode 24 and the contact 78. The feedback circuit 66
4 and the contact 76 are not contacted with each other.
That is, the displacement actuator 62 is driven to move the detection head 30 in the + Y direction, and the holding member 40, that is, the detection head 30 is moved in the −Y direction with respect to the detection of the contact between the membrane electrode 24 and the contact 78. The displacement actuator 62 is driven.

【0041】この制御によって、スケール20と保持部
材40との間の相対位置の変動が補償され、スケール2
0は常に初期位置に保たれる。つまり、光源部32とス
ケール20の間隔が常に一定に保たれる。従って、検出
ヘッド30に対するスケール20の移動量を高い精度で
測定できる。
By this control, a change in the relative position between the scale 20 and the holding member 40 is compensated, and the scale 2
0 is always kept at the initial position. That is, the distance between the light source 32 and the scale 20 is always kept constant. Therefore, the amount of movement of the scale 20 with respect to the detection head 30 can be measured with high accuracy.

【0042】本実施形態に対して種々の変形や変更が可
能である。例えば、間隔変動検出センサは、スケール2
0に設けられた平板状の電極と、これに対向する保持部
材40に設けられた平板状の電極と、両者間の静電容量
の変化を調べるための信号処理回路64とで構成されて
もよい。以下、この構成の間隔変動検出センサについて
述べる。
Various modifications and changes can be made to this embodiment. For example, the interval variation detection sensor is a scale 2
0, a flat electrode provided on the holding member 40 facing the flat electrode, and a signal processing circuit 64 for examining a change in capacitance between the two. Good. Hereinafter, the interval variation detection sensor having this configuration will be described.

【0043】図13に示されるように、スケール20の
上面20bには長手方向に延びる帯状の膜電極22が設
けられており、側面20cには長手方向に延びる帯状の
膜電極24が設けられている。また、案内溝42の上面
42bには、スケール20の上面20bに設けられた膜
電極22に向き合う平板状の対向電極82が設けられて
おり、案内溝42の側面42cには、スケール20の側
面20cに設けられた膜電極24に向き合う平板状の対
向電極84が設けられている。
As shown in FIG. 13, a band-shaped membrane electrode 22 extending in the longitudinal direction is provided on the upper surface 20b of the scale 20, and a band-shaped membrane electrode 24 extending in the longitudinal direction is provided on the side surface 20c. I have. A flat counter electrode 82 facing the membrane electrode 22 provided on the upper surface 20b of the scale 20 is provided on an upper surface 42b of the guide groove 42, and a side surface 42c of the scale 20 is provided on a side surface 42c of the guide groove 42. A plate-like counter electrode 84 facing the membrane electrode 24 provided in 20c is provided.

【0044】スケール20の初期位置からの+X方向へ
の移動は、膜電極22と対向電極82の間の静電容量C
1 を増加させる。信号処理回路64は、膜電極22と対
向電極82の間の静電容量C1 を測定しており、フィー
ドバック回路66は、静電容量C1 の増加に対して、保
持部材40すなわち検出ヘッド30を+X方向に移動さ
せるように変位アクチュエータ62を駆動する。
The movement of the scale 20 in the + X direction from the initial position is caused by the capacitance C between the membrane electrode 22 and the counter electrode 82.
Increment 1. The signal processing circuit 64 measures the capacitance C1 between the membrane electrode 22 and the counter electrode 82, and the feedback circuit 66 sets the holding member 40, that is, the detection head 30 to + X in response to the increase in the capacitance C1. The displacement actuator 62 is driven to move in the direction.

【0045】また、スケール20の初期位置からの+Y
方向への移動は、膜電極24と対向電極84の間の静電
容量C2 を減少させ、反対に、スケール20の初期位置
からの−Y方向への移動は、膜電極24と対向電極84
の間の静電容量C2 を増加させる。信号処理回路64
は、膜電極24と対向電極84の間の静電容量C2 を測
定している。フィードバック回路66は、静電容量C2
の減少の検出に対して、検出ヘッド30を−Y方向に移
動させるように変位アクチュエータ62を駆動し、静電
容量C2 の増加の検出に対して、検出ヘッド30を+Y
方向に移動させるように変位アクチュエータ62を駆動
する。
Further, + Y from the initial position of the scale 20
The movement in the direction reduces the capacitance C2 between the membrane electrode 24 and the counter electrode 84, while the movement in the -Y direction from the initial position of the scale 20 decreases the capacitance C2 between the membrane electrode 24 and the counter electrode 84.
The capacitance C2 during the period is increased. Signal processing circuit 64
Measures the capacitance C2 between the membrane electrode 24 and the counter electrode 84. The feedback circuit 66 has a capacitance C2
Is detected, the displacement actuator 62 is driven to move the detection head 30 in the -Y direction, and the detection head 30 is moved to + Y in response to the detection of the increase in the capacitance C2.
The displacement actuator 62 is driven to move in the direction.

【0046】この制御によってスケール20は常に初期
位置に保たれ、光源部32とスケール20の間隔が常に
一定に保たれる。従って、検出ヘッド30に対するスケ
ール20の移動量を高い精度で測定できる。
By this control, the scale 20 is always kept at the initial position, and the distance between the light source 32 and the scale 20 is always kept constant. Therefore, the amount of movement of the scale 20 with respect to the detection head 30 can be measured with high accuracy.

【0047】変位アクチュエータ62は、変位発生素子
の変位を増幅する変倍機構を備えていてもよい。図14
に示されるように、変位アクチュエータ62は、X方向
に変位を発生させる変位発生素子たとえば積層型圧電素
子86と、Y方向に変位を発生させる変位発生素子たと
えば積層型圧電素子88と、変倍機構である二次元切欠
ヒンジ板ばね機構90とを有している。検出ヘッド30
は二次元切欠ヒンジ板ばね機構90の取付部92に固定
され、積層型圧電素子86や積層型圧電素子88で発生
される変位は増幅されて取付部92に伝えられる。二次
元切欠ヒンジ板ばね機構90は、セラミックス、ステン
レス、リン青銅、アルミニュウム合金など、好ましくは
リン青銅とアルミニュウムの合金の材料を用いて、例え
ばワイヤ放電加工によって作製される。
The displacement actuator 62 may include a variable power mechanism for amplifying the displacement of the displacement generating element. FIG.
The displacement actuator 62 includes a displacement generating element for generating a displacement in the X direction, for example, a laminated piezoelectric element 86, a displacement generating element for generating a displacement in the Y direction, for example, a laminated piezoelectric element 88, and a scaling mechanism. And a two-dimensional notched hinge leaf spring mechanism 90. Detection head 30
Is fixed to the mounting portion 92 of the two-dimensional notched hinge leaf spring mechanism 90, and the displacement generated by the laminated piezoelectric element 86 or the laminated piezoelectric element 88 is amplified and transmitted to the mounting portion 92. The two-dimensional notched hinge leaf spring mechanism 90 is manufactured by, for example, wire electric discharge machining using a material of ceramics, stainless steel, phosphor bronze, an aluminum alloy, or the like, preferably an alloy of phosphor bronze and aluminum.

【0048】〔第四の実施の形態〕第四の実施の形態に
よる光学式リニアエンコーダについて図15と図16を
参照しながら説明する。図中、前述の実施の形態の説明
の中で既に触れた部材は同一の参照符号で示してあり、
続く説明ではその詳しい記述は省略する。
[Fourth Embodiment] An optical linear encoder according to a fourth embodiment will be described with reference to FIGS. In the figure, members already mentioned in the description of the above embodiment are indicated by the same reference numerals,
In the following description, the detailed description is omitted.

【0049】図15に示されるように、光学式リニアエ
ンコーダはスケール20と検出ヘッド30とを有してい
る。スケール20は剛性の高い細長い板材、例えばガラ
ス板からなり、光学的に検出可能なパターン、例えば長
手方向に一定のピッチで並んだ多数の細い帯状の反射体
を有する明暗パターンを備えている。
As shown in FIG. 15, the optical linear encoder has a scale 20 and a detection head 30. The scale 20 is made of a rigid and elongated plate material, for example, a glass plate, and has an optically detectable pattern, for example, a light and dark pattern having a large number of thin strip-shaped reflectors arranged at a constant pitch in the longitudinal direction.

【0050】検出ヘッド30は、スケール20のパター
ンの移動を検出するパターン検出センサを有している。
パターン検出センサは、スケール20に向けて光を射出
する光源部32と、スケール20からの反射光を検出す
る光検出部34とを有している。第一の実施の形態と同
様に(図3参照)、スケール20の移動量に加えて移動
方向が検出できるように、光源部32は二つの発光素
子、例えば垂直共振器型面発光レーザを有し、光検出部
34は二つの受光素子、例えばフォトダイオードを有し
ており、二つの垂直共振器型面発光レーザの発光面の間
隔はスケール20のパターンのピッチの正数倍にピッチ
の四分の一を加えた長さに設定されている。
The detection head 30 has a pattern detection sensor for detecting the movement of the pattern on the scale 20.
The pattern detection sensor has a light source unit 32 that emits light toward the scale 20 and a light detection unit 34 that detects light reflected from the scale 20. As in the first embodiment (see FIG. 3), the light source unit 32 has two light emitting elements, for example, a vertical cavity surface emitting laser so that the direction of movement can be detected in addition to the amount of movement of the scale 20. The photodetector 34 has two light receiving elements, for example, photodiodes, and the interval between the light emitting surfaces of the two vertical cavity surface emitting lasers is four times the pitch of the scale 20 pattern. It is set to the length plus one part.

【0051】光源部32と光検出部34は放熱兼配線基
板36に接着されている。光源部32と光検出部34
は、モノリシック方式で作製されるか、あるいは別々に
作製され組立時に並べられる。また、光源部32と光検
出部34の前面には強度補強のために透明なガラス基板
102が接着されている。ガラス基板102はフレキシ
ブル配線基板104に接着され、光源部32は配線10
6を介してフレキシブル配線基板104に接続されてお
り、光検出部34は配線108を介してフレキシブル配
線基板104に接続されている。フレキシブル配線基板
104は、例えばポリイミドフレキシブル配線基板であ
り、好ましくは、ガラス基板102の接着部分の光透過
性が良好で、他の部分が柔軟性を有している。光源部3
2と光検出部34とガラス基板102とフレキシブル配
線基板104の間の接着には光透過性の高い接着剤が使
用される。
The light source section 32 and the light detection section 34 are bonded to a heat dissipation and wiring board 36. Light source unit 32 and light detection unit 34
Can be made in a monolithic fashion or can be made separately and lined up during assembly. Further, a transparent glass substrate 102 is adhered to the front surfaces of the light source unit 32 and the light detection unit 34 for reinforcing the strength. The glass substrate 102 is bonded to the flexible wiring substrate 104, and the light source 32 is
6 and the photodetector 34 is connected to the flexible wiring board 104 via the wiring 108. The flexible wiring board 104 is, for example, a polyimide flexible wiring board. Preferably, the light-transmitting portion of the bonding portion of the glass substrate 102 is good, and the other portions have flexibility. Light source 3
Adhesive having high light transmittance is used for bonding between the photodetector 2, the photodetector 34, the glass substrate 102, and the flexible wiring substrate 104.

【0052】封止材116は、フレキシブル配線基板1
04と共働して、光源部32と光検出部34と放熱兼配
線基板36とガラス基板102と配線106と配線10
8とを封止している。封止材116の材料は例えば光硬
化性液体樹脂であり、これは例えば紫外線の照射によっ
て硬化される。封止材116の別の材料は例えばシリコ
ンオイルである。
The sealing material 116 is made of the flexible wiring board 1
4, the light source unit 32, the light detection unit 34, the heat dissipation / wiring board 36, the glass substrate 102, the wiring 106, and the wiring 10
8 is sealed. The material of the sealing material 116 is, for example, a photocurable liquid resin, which is cured by, for example, irradiation of ultraviolet rays. Another material of the sealing material 116 is, for example, silicone oil.

【0053】封止材116は、弾性変形体118を介し
て、固定用治具120に取り付けられている。弾性変形
体118は、通常のゴム、シリコンゴム、コイルばね、
平行板ばね等からなり、これは例えば接着により固定用
治具120に固定される。
The sealing member 116 is attached to a fixing jig 120 via an elastic deformation member 118. The elastic deformation body 118 is made of ordinary rubber, silicone rubber, a coil spring,
It is composed of a parallel leaf spring or the like, which is fixed to the fixing jig 120 by, for example, bonding.

【0054】フレキシブル配線基板104には、長さの
異なる二種類の突起部112と114が取り付けられて
いる。突起部112と114は、その先端がスケール2
0に当接することによって、検出ヘッド30とスケール
20との間に一定の距離を確保する。
Two types of protrusions 112 and 114 having different lengths are attached to the flexible wiring board 104. The protruding portions 112 and 114 have a scale 2
By contacting with zero, a certain distance is secured between the detection head 30 and the scale 20.

【0055】検出ヘッド30とスケール20は、突起部
112と突起部114が共にスケール20に接するよう
に配置される。突起部112と突起部114の長さの違
いのために、光源部32と光検出部34の面とスケール
20の面は非平行に配置され、これにより光源部32か
らの光がスケール20によって光検出部34へ良好に反
射される。言い換えれば、光源部32からの光がスケー
ル20によって光検出部34へ良好に反射されるように
突起部112と突起部114の長さが違えてあり、突起
部112と突起部114の長さの違いは、光源部32の
面とスケール20の面との成す角度が5〜40度、好ま
しくは10〜25度であるように選ばれる。
The detection head 30 and the scale 20 are arranged such that the projections 112 and 114 are both in contact with the scale 20. Due to the difference in the length of the projections 112 and 114, the surfaces of the light source unit 32 and the light detection unit 34 and the surface of the scale 20 are arranged non-parallel, so that light from the light source unit 32 is The light is well reflected to the light detection unit 34. In other words, the lengths of the protrusions 112 and 114 are different so that the light from the light source 32 is reflected well by the scale 20 to the light detector 34, and the lengths of the protrusions 112 and 114 are different. Is selected such that the angle between the surface of the light source 32 and the surface of the scale 20 is 5 to 40 degrees, preferably 10 to 25 degrees.

【0056】検出ヘッド30は弾性変形体118によっ
てスケール20に向けて付勢されている。固定用治具1
20に対するスケール20のX方向に関する位置の変動
は弾性変形体118によって吸収される。このため、ス
ケール20のX方向の相対的な位置変動に拘らず、スケ
ール20と突起部112および突起部114の間の接触
が常に維持される。その結果、光源部32とスケール2
0の間隔が常に一定に保たれる。従って、検出ヘッド3
0に対するスケール20の移動量を高い精度で測定でき
る。
The detection head 30 is urged toward the scale 20 by the elastic deformation member 118. Fixing jig 1
A change in the position of the scale 20 in the X direction with respect to the position 20 is absorbed by the elastic deformation body 118. Therefore, the contact between the scale 20 and the protrusions 112 and 114 is always maintained regardless of the relative position change of the scale 20 in the X direction. As a result, the light source unit 32 and the scale 2
The interval of 0 is always kept constant. Therefore, the detection head 3
The movement amount of the scale 20 with respect to 0 can be measured with high accuracy.

【0057】本実施形態に対して種々の変形や変更が可
能である。例えば、パターン検出センサは、スケール2
0を外部ミラーとする複合共振器型変位センサで構成さ
れてもよい。以下、この構成の検出ヘッド30について
述べる。
Various modifications and changes can be made to this embodiment. For example, the pattern detection sensor is a scale 2
It may be composed of a composite resonator type displacement sensor having 0 as an external mirror. Hereinafter, the detection head 30 having this configuration will be described.

【0058】図16に示されるように、光源部である垂
直共振器型面発光レーザ32と光検出部であるフォトダ
イオード34は積層されており、この複合体はスケール
20を外部ミラーとする複合共振器型変位センサを構成
している。この複合共振器型変位センサにおいては、光
源部32から射出される光は、スケール20からの反射
光の強度と位相によって変調される。光源部32からの
射出光の強度は、その裏面側に配置された光検出部34
によって検出される。フレキシブル配線基板104には
長さの等しい複数の突起部122が固定されている。こ
れにより、光源部32の光射出面とスケール20の面は
平行に配置され、両者の間隔は弾性変形体118によっ
て突出部122とスケール20の接触が維持されること
により一定に保たれる。
As shown in FIG. 16, a vertical cavity surface emitting laser 32 serving as a light source unit and a photodiode 34 serving as a light detecting unit are stacked, and this composite is a composite using the scale 20 as an external mirror. This constitutes a resonator type displacement sensor. In this composite resonator type displacement sensor, the light emitted from the light source 32 is modulated by the intensity and phase of the light reflected from the scale 20. The intensity of the light emitted from the light source unit 32 is determined by the light detection unit 34 disposed on the back side thereof.
Is detected by A plurality of protrusions 122 having the same length are fixed to the flexible wiring board 104. As a result, the light exit surface of the light source 32 and the surface of the scale 20 are arranged in parallel, and the distance between the two is kept constant by maintaining the contact between the protrusion 122 and the scale 20 by the elastically deformable body 118.

【0059】〔第五の実施の形態〕第五の実施の形態に
よる光学式リニアエンコーダについて図17と図18を
参照しながら説明する。図中、前述の実施の形態の説明
の中で既に触れた部材は同一の参照符号で示してあり、
続く説明ではその詳しい記述は省略する。
[Fifth Embodiment] An optical linear encoder according to a fifth embodiment will be described with reference to FIGS. 17 and 18. FIG. In the figure, members already mentioned in the description of the above embodiment are indicated by the same reference numerals,
In the following description, the detailed description is omitted.

【0060】図17に示されるように、検出ヘッド30
は駆動機構132を介して固定用治具120に固定され
ており、検出ヘッド30は固定用治具120に対してX
方向に移動可能に支持されている。駆動機構132は入
力される電気信号に対して変位を発生する変位発生素子
を有している。変位発生素子は例えば電圧駆動の圧電素
子であり、あるいは電流駆動の電磁コイルである。変位
発生素子は、入力される電気信号に対して変位を発生す
るものでありさえすれば、どのようなものであってもよ
い。また、駆動機構132は変位発生素子の変位を増幅
する変倍機構を有していてもよい。変倍機構は例えば二
次元切欠ヒンジ板ばねである。
As shown in FIG. 17, the detection head 30
Is fixed to the fixing jig 120 via the driving mechanism 132, and the detection head 30
It is movably supported in the direction. The drive mechanism 132 has a displacement generating element that generates a displacement in response to an input electric signal. The displacement generating element is, for example, a voltage-driven piezoelectric element or a current-driven electromagnetic coil. The displacement generating element may be of any type as long as it generates a displacement with respect to an input electric signal. Further, the drive mechanism 132 may have a variable power mechanism for amplifying the displacement of the displacement generating element. The variable power mechanism is, for example, a two-dimensional notched hinge leaf spring.

【0061】スケール20は、図18に示されるよう
に、長手方向に延びる帯状の電極26と、長手方向に一
定のピッチで並んだ多数の細い帯状の反射体からなる明
暗パターン28とを有している。
As shown in FIG. 18, the scale 20 has a strip-shaped electrode 26 extending in the longitudinal direction and a light-dark pattern 28 composed of a number of narrow strip-shaped reflectors arranged at a constant pitch in the longitudinal direction. ing.

【0062】この光学式リニアエンコーダは、光源部3
2とスケール20の間隔の変動を検出する間隔変動検出
センサを備えている。この間隔変動検出センサは、図1
7において、スケール20に設けられた電極26と、こ
れに向き合うフレキシブル配線基板104に設けられた
電極134と、電極26と電極134の間の静電容量の
変化を検出する信号処理回路136とで構成される。間
隔変動検出センサは、この構成に限られるものではな
く、光源部32とスケール20の間隔の変動を検出でき
るものであれば、どのようなものであってもよい。一例
としては、スケール20と配線基板104の間の磁気情
報を検出する構成があげられる。
The optical linear encoder has a light source 3
An interval variation detection sensor for detecting a variation in the interval between the scale 2 and the scale 20 is provided. This interval variation detection sensor is shown in FIG.
7, the electrode 26 provided on the scale 20, the electrode 134 provided on the flexible wiring board 104 facing the electrode 26, and the signal processing circuit 136 for detecting a change in capacitance between the electrode 26 and the electrode 134. Be composed. The interval change detection sensor is not limited to this configuration, and may be any sensor that can detect a change in the interval between the light source unit 32 and the scale 20. As an example, there is a configuration for detecting magnetic information between the scale 20 and the wiring board 104.

【0063】フィードバック回路136は、信号処理回
路134で得られる検出される電極26と電極134の
間の静電容量の変化を補償するように、言い換えれば静
電容量を一定に保つように、駆動機構132を制御す
る。この制御により光源部32とスケール20の間隔が
常に一定に保たれる。従って、検出ヘッド30に対する
スケール20の移動量を高い精度で測定できる。
The feedback circuit 136 is driven so as to compensate for the change in the capacitance between the electrode 26 and the electrode 134 detected by the signal processing circuit 134, in other words, to keep the capacitance constant. The mechanism 132 is controlled. By this control, the distance between the light source 32 and the scale 20 is always kept constant. Therefore, the amount of movement of the scale 20 with respect to the detection head 30 can be measured with high accuracy.

【0064】〔第六の実施の形態〕第五の実施の形態に
よる光学式リニアエンコーダについて図19〜図23を
参照しながら説明する。図中、前述の実施の形態の説明
の中で既に触れた部材は同一の参照符号で示してあり、
続く説明ではその詳しい記述は省略する。
[Sixth Embodiment] An optical linear encoder according to a fifth embodiment will be described with reference to FIGS. In the figure, members already mentioned in the description of the above embodiment are indicated by the same reference numerals,
In the following description, the detailed description is omitted.

【0065】図19に示されるように、検出ヘッド30
は駆動機構132によって固定用治具120に対してX
方向に移動可能に支持されている。駆動機構132は入
力される電気信号に対して変位を発生する変位発生素子
を有している。変位発生素子は、入力される電気信号に
対して変位を発生するものでありさえすれば、どのよう
なものであってもよい。また、駆動機構132は変位発
生素子の変位を増幅する変倍機構を有していてもよい。
As shown in FIG. 19, the detection head 30
Is X with respect to the fixing jig 120 by the driving mechanism 132.
It is movably supported in the direction. The drive mechanism 132 has a displacement generating element that generates a displacement in response to an input electric signal. The displacement generating element may be of any type as long as it generates a displacement with respect to an input electric signal. Further, the drive mechanism 132 may have a variable power mechanism for amplifying the displacement of the displacement generating element.

【0066】スケール20は、図21に示されるよう
に、長手方向に延びる帯状の反射板210と、長手方向
に一定のピッチで並んだ多数の細い帯状の反射体からな
る明暗パターン212とを有している。
As shown in FIG. 21, the scale 20 has a strip-shaped reflector 210 extending in the longitudinal direction and a light-dark pattern 212 composed of a number of narrow strip-shaped reflectors arranged at a constant pitch in the longitudinal direction. doing.

【0067】この光学式リニアエンコーダは、検出ヘッ
ド30とスケール20の間隔の変動を光学的に検出する
間隔変動検出センサを有している。間隔変動検出センサ
は、例えば、スケール20に設けられた反射板210
(図21に示される)と、これに光ビームを照射する光
源部142(図19と図20に示される)と、反射板2
10で反射された光ビームを受ける受光部144(図1
9と図20に示される)と、受光部144からの信号を
処理する信号処理回路146(図19に示される)とで
構成されている。間隔変動検出センサは、この構成に限
られるものではなく、検出ヘッド30とスケール20の
間隔の変動を検出できるものであれば、どのようなもの
であってもよい。
This optical linear encoder has an interval variation detection sensor for optically detecting a variation in the interval between the detection head 30 and the scale 20. The interval variation detection sensor is, for example, a reflection plate 210 provided on the scale 20.
(Shown in FIG. 21), a light source unit 142 (shown in FIGS. 19 and 20) for irradiating the light
The light receiving unit 144 (FIG. 1) that receives the light beam reflected by
9 and FIG. 20), and a signal processing circuit 146 (shown in FIG. 19) for processing a signal from the light receiving section 144. The interval change detection sensor is not limited to this configuration, and may be any sensor that can detect a change in the interval between the detection head 30 and the scale 20.

【0068】光源部142は例えば垂直共振器型面発光
レーザであり、受光部144は例えば、光ビームの入射
位置に応じた信号を出力する位置検出素子(PSD)1
44である。受光部144は、光ビームの入射位置に応
じた信号を出力する素子であれば、どのようなものも適
用可能である。例えば、位置検出素子(PSD)144
の代わりに、複数の分割受光領域を持つフォトダイオー
ドが用いられてもよい。
The light source section 142 is, for example, a vertical cavity surface emitting laser, and the light receiving section 144 is, for example, a position detecting element (PSD) 1 for outputting a signal corresponding to the incident position of the light beam.
44. As the light receiving section 144, any element that outputs a signal according to the incident position of the light beam can be applied. For example, the position detection element (PSD) 144
Instead, a photodiode having a plurality of divided light receiving regions may be used.

【0069】図20に示されるように、面発光レーザ1
42から射出された光ビームは、スケール20の反射板
210で反射され、位置検出素子144に入射し、その
受光面に光スポット150を形成する。光ビームの入射
位置すなわち光スポット150の位置は検出ヘッド30
とスケール20の間隔に依存して変化する。信号処理回
路146から出力される信号は光スポット150の位置
を反映しており、従って検出ヘッド30とスケール20
の間隔の変動を反映している。
As shown in FIG. 20, the surface emitting laser 1
The light beam emitted from 42 is reflected by the reflecting plate 210 of the scale 20, enters the position detecting element 144, and forms a light spot 150 on its light receiving surface. The incident position of the light beam, that is, the position of the light spot 150 is determined by the detection head 30.
And the distance of the scale 20. The signal output from the signal processing circuit 146 reflects the position of the light spot 150, and thus the detection head 30 and the scale 20
Reflects the fluctuation of the interval.

【0070】フィードバック回路148は、信号処理回
路146からの信号に基づいて、光スポット150の位
置の変化を補償するように、言い換えれば光ビームの入
射位置を適正位置に保つように、駆動機構132を制御
する。この制御により光源部32とスケール20の間隔
が常に一定に保たれる。従って、検出ヘッド30に対す
るスケール20の移動量を高い精度で測定できる。
The feedback circuit 148 controls the driving mechanism 132 based on the signal from the signal processing circuit 146 so as to compensate for a change in the position of the light spot 150, in other words, to keep the incident position of the light beam at an appropriate position. Control. By this control, the distance between the light source 32 and the scale 20 is always kept constant. Therefore, the amount of movement of the scale 20 with respect to the detection head 30 can be measured with high accuracy.

【0071】本実施形態に対して種々の変形や変更が可
能である。例えば、パターン検出センサと間隔変動検出
センサは、スケール20を外部ミラーとする複合共振器
型変位センサで構成されてもよい。以下、この構成の検
出ヘッド30について述べる。
Various modifications and changes can be made to the present embodiment. For example, the pattern detection sensor and the interval fluctuation detection sensor may be configured by a composite resonator type displacement sensor using the scale 20 as an external mirror. Hereinafter, the detection head 30 having this configuration will be described.

【0072】図22と図23に示されるように、パター
ン検出センサを構成する光源部32は例えば垂直共振器
型面発光レーザであり、光検出部34は例えばフォトダ
イオードであり、垂直共振器型面発光レーザ32とフォ
トダイオード34は積層され、スケール20の明暗パタ
ーン212を外部ミラーとする複合共振器型変位センサ
を構成している。面発光レーザ32からの射出光の強度
は、スケール20の明暗パターン212からの反射光の
強度に応じて変化し、面発光レーザ32の裏側に配置さ
れたフォトダイオード34によって検出される。
As shown in FIGS. 22 and 23, the light source section 32 constituting the pattern detection sensor is, for example, a vertical cavity surface emitting laser, and the light detecting section 34 is, for example, a photodiode. The surface emitting laser 32 and the photodiode 34 are stacked to constitute a composite resonator type displacement sensor using the light and dark pattern 212 of the scale 20 as an external mirror. The intensity of light emitted from the surface-emitting laser 32 changes according to the intensity of light reflected from the light-dark pattern 212 of the scale 20, and is detected by a photodiode 34 disposed on the back side of the surface-emitting laser 32.

【0073】間隔変動検出センサを構成する光源部14
2は例えば垂直共振器型面発光レーザであり、受光部1
44は例えばフォトダイオードであり、垂直共振器型面
発光レーザ142とフォトダイオード144は積層さ
れ、スケール20の反射板210を外部ミラーとする複
合共振器型変位センサを構成している。面発光レーザ1
42からの射出光の強度は、スケール20の反射板21
0までの距離に応じて変化し、面発光レーザ142の裏
側に配置されたフォトダイオード144によって検出さ
れる。
Light source unit 14 constituting interval fluctuation detecting sensor
Reference numeral 2 denotes, for example, a vertical cavity surface emitting laser,
Reference numeral 44 denotes, for example, a photodiode, and the vertical cavity surface emitting laser 142 and the photodiode 144 are stacked to form a composite resonator type displacement sensor using the reflection plate 210 of the scale 20 as an external mirror. Surface emitting laser 1
The intensity of the light emitted from the reflector 42 of the scale 20
It changes according to the distance to 0, and is detected by the photodiode 144 arranged on the back side of the surface emitting laser 142.

【0074】信号処理回路146とフィードバック回路
148は共働してフォトダイオード144の出力を一定
に保つように駆動機構132を制御する。この制御によ
り検出ヘッド30とスケール20の間隔が常に一定に保
たれる。従って、検出ヘッド30に対するスケール20
の移動量を高い精度で測定できる。
The signal processing circuit 146 and the feedback circuit 148 cooperate to control the driving mechanism 132 so as to keep the output of the photodiode 144 constant. With this control, the interval between the detection head 30 and the scale 20 is always kept constant. Therefore, the scale 20 with respect to the detection head 30
Can be measured with high accuracy.

【0075】本発明は、上述の実施の形態に限るもので
はなく、その主題を逸脱しない範囲内のあらゆる実施を
含む。すなわち、上述の実施の形態は様々な変形を施す
ことが可能であるが、その様な変形例はすべて本発明の
技術思想の範囲内に位置する。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, but includes all implementations without departing from the subject matter. That is, the above-described embodiment can be subjected to various modifications, but all such modifications are within the scope of the technical idea of the present invention.

【0076】本発明は以下の各項に記した技術思想を含
んでいる。 1.[構成]光源部と光検出部を有する検出ヘッドと、
光学的に検出可能なパターンを備えた、検出ヘッドに対
して移動可能な板状のスケールとを有しており、検出ヘ
ッドによってスケールのパターンを読み取ることにより
検出ヘッドに対するスケールの移動距離を測定する光学
式リニアエンコーダにおいて、スケールを摺動可能に支
持する支持部と、スケールをその移動方向に独立な方向
に押圧してスケールを支持部に密着させる押圧部材とを
更に有していることを特徴とする光学式リニアエンコー
ダ。
The present invention includes the technical ideas described in the following sections. 1. [Configuration] a detection head having a light source unit and a light detection unit;
A plate-like scale having an optically detectable pattern and movable with respect to the detection head, and measuring the distance of movement of the scale with respect to the detection head by reading the pattern of the scale with the detection head The optical linear encoder further includes a support portion that slidably supports the scale, and a pressing member that presses the scale in a direction independent of its movement direction to bring the scale into close contact with the support portion. Optical linear encoder.

【0077】[対応する実施の形態]第一と第二の実施
の形態が対応する。「光源部」は、実施形態では垂直共
振器型面発光レーザであるが、それ以外の面発光レーザ
や端面発光レーザやLED等も含む。「光検出部」は、
実施形態ではフォトダイオードであるが、それ以外の光
電変換デバイスも含む。
[Corresponding Embodiments] The first and second embodiments correspond to each other. The “light source unit” is a vertical cavity surface emitting laser in the embodiment, but includes other surface emitting lasers, edge emitting lasers, LEDs, and the like. The “light detector”
In the embodiment, the photodiode is used, but other photoelectric conversion devices are also included.

【0078】[作用と効果]スケールは押圧部材によっ
て移動方向に独立な方向(好ましくは移動方向に直交す
る方向)に押圧されて支持部に密着されているため、光
源部とスケールの間隔が常に一定に保たれる。従って、
使用時の光源部とスケールの間の位置の再調整が不要で
ある。これにより、光学要素が少なく、容易な構成で、
測定精度の高い光学式エンコーダが提供される。
[Operation and Effect] Since the scale is pressed by the pressing member in a direction independent of the moving direction (preferably in a direction perpendicular to the moving direction) and is closely attached to the supporting portion, the distance between the light source portion and the scale is always constant. Be kept constant. Therefore,
There is no need to readjust the position between the light source unit and the scale during use. As a result, the number of optical elements is small,
An optical encoder with high measurement accuracy is provided.

【0079】2.[構成]第1項において、検出ヘッド
をスケールの移動方向に垂直な方向に移動可能に支持す
る支持機構を更に有していることを特徴とする光学式リ
ニアエンコーダ。
2. [Structure] The optical linear encoder according to item 1, further comprising a support mechanism for supporting the detection head movably in a direction perpendicular to the moving direction of the scale.

【0080】[対応する実施の形態]第二の実施の形態
が対応する。 [作用と効果]使用時、スケールは被測定対象(例えば
リニアステージ)の移動部に固定され、検出ヘッドはこ
れをスケールの移動方向に垂直な方向に移動可能に支持
する支持機構を介して被測定対象の固定部に固定され
る。光学式リニアエンコーダは、固定部に固定された検
出ヘッドが移動部に固定されたスケールからの反射光の
明暗変化を検出することにより、固定部に対する可動部
の移動量を測定する。移動部が固定部に対して移動する
間に起こり得る、その所望の移動方向に垂直な方向に関
する固定部に対する移動部の距離の変動は、支持機構に
よって吸収される。従って、移動部と固定部の間の距離
の変動によらず光源部とスケールの間隔は一定に保たれ
るので、測定結果はこの変動の影響を受けない。
[Corresponding Embodiment] The second embodiment corresponds to the second embodiment. [Operation and Effect] In use, the scale is fixed to the moving part of the object to be measured (for example, a linear stage), and the detection head is mounted via a support mechanism that movably supports the measuring head in a direction perpendicular to the moving direction of the scale. It is fixed to the fixed part of the measurement object. The optical linear encoder measures the amount of movement of the movable part with respect to the fixed part by detecting the change in brightness of reflected light from the scale fixed to the movable part by the detection head fixed to the fixed part. Variations in the distance of the moving part relative to the fixed part in a direction perpendicular to its desired movement direction, which may occur while the moving part moves relative to the fixed part, are absorbed by the support mechanism. Therefore, the distance between the light source unit and the scale is kept constant irrespective of the change in the distance between the moving unit and the fixed unit, and the measurement result is not affected by this change.

【0081】3.[構成]光源部と光検出部を有する検
出ヘッドと、光学的に検出可能なパターンを備えた、検
出ヘッドに対して移動可能な板状のスケールとを有して
おり、検出ヘッドによってスケールのパターンを読み取
ることにより検出ヘッドに対するスケールの移動距離を
測定する光学式リニアエンコーダにおいて、スケールに
当接して検出ヘッドとスケールとの間に一定の距離を確
保する突起部と、検出ヘッドをスケールに向けて付勢す
る弾性部材とを更に有していることを特徴とする光学式
リニアエンコーダ。
3. [Configuration] A detection head having a light source unit and a light detection unit, and a plate-like scale having an optically detectable pattern and movable with respect to the detection head. In an optical linear encoder that measures the distance the scale moves relative to the detection head by reading the pattern, a projection that contacts the scale to secure a certain distance between the detection head and the scale, and directs the detection head toward the scale An optical linear encoder, further comprising: an elastic member for biasing.

【0082】[対応する実施の形態]第四の実施の形態
が対応する。 [作用と効果]検出ヘッドは弾性部材によってスケール
に向けて付勢され、突起部はスケールに当接してスケー
ルと検出ヘッドの間に一定の距離を確保し、スケールは
突起部に対して摺動する。従って、光源部とスケールの
間隔は常に一定に保たれる。これにより、小型で測定精
度の高い光学式エンコーダが実現される。
[Corresponding Embodiment] The fourth embodiment corresponds to the fourth embodiment. [Operation and Effect] The detection head is urged toward the scale by the elastic member, the protrusion comes into contact with the scale to secure a certain distance between the scale and the detection head, and the scale slides on the protrusion. I do. Therefore, the distance between the light source unit and the scale is always kept constant. Thereby, a small-sized optical encoder with high measurement accuracy is realized.

【0083】4.[構成]光源部と光検出部を有する検
出ヘッドと、光学的に検出可能なパターンを備えた、検
出ヘッドに対して移動可能な板状のスケールとを有して
おり、検出ヘッドによってスケールのパターンを読み取
ることにより検出ヘッドに対するスケールの移動距離を
測定する光学式リニアエンコーダにおいて、光源部とス
ケールの間隔の変動を検出する間隔変動検出手段と、検
出された間隔の変動に基づいて検出ヘッドを移動させて
光源部とスケールの間隔を一定に保つ間隔制御手段とを
更に有している光学式リニアエンコーダ。
4. [Configuration] A detection head having a light source unit and a light detection unit, and a plate-like scale having an optically detectable pattern and movable with respect to the detection head. In an optical linear encoder that measures a moving distance of a scale with respect to a detection head by reading a pattern, an interval fluctuation detecting unit that detects a fluctuation of an interval between a light source unit and a scale, and a detection head based on the detected fluctuation of the interval. An optical linear encoder further comprising interval control means for moving the light source unit and the scale to keep the interval constant.

【0084】[対応する実施の形態]第三の実施の形態
が対応する。 [作用と効果]間隔変動検出手段は光源部とスケールの
間隔の変動を検出し、間隔制御手段は検出された間隔の
変動に基づいてこれを補償するように、すなわち光源部
とスケールの間隔を一定に維持するように検出ヘッドを
移動させる。この制御により光源部とスケールの間隔は
常に一定に保たれる。この結果、小型で測定精度の高い
光学式エンコーダが実現される。
[Corresponding Embodiment] The third embodiment corresponds to the third embodiment. [Operation and Effect] The interval variation detecting means detects a variation in the interval between the light source unit and the scale, and the interval control means compensates for the variation based on the detected variation in the interval. Move the detection head to keep it constant. With this control, the distance between the light source unit and the scale is always kept constant. As a result, a compact optical encoder with high measurement accuracy is realized.

【0085】5.第4項において、間隔制御手段は変位
アクチュエータを含んでいることを特徴とする光学式リ
ニアエンコーダ。 [対応する実施の形態]第三の実施の形態が対応する。
5. 4. The optical linear encoder according to claim 4, wherein the distance control means includes a displacement actuator. [Corresponding Embodiment] The third embodiment corresponds to the third embodiment.

【0086】[作用と効果]間隔制御手段は、変位アク
チュエータを用いて間隔変動検出手段によって検出され
た光源部とスケールの間隔の変動を補償するように検出
ヘッドを移動させる。この制御により光源部とスケール
の間隔は常に一定に保たれる。この結果、小型で測定精
度の高い光学式エンコーダが実現される。
[Operation and Effect] The distance control means uses the displacement actuator to move the detection head so as to compensate for the fluctuation in the distance between the light source unit and the scale detected by the distance fluctuation detecting means. With this control, the distance between the light source unit and the scale is always kept constant. As a result, a compact optical encoder with high measurement accuracy is realized.

【0087】6.[構成]第5項において、間隔制御手
段は更に変位アクチュエータの変位を変倍する変倍機構
を含んでいることを特徴とする光学式リニアエンコー
ダ。 [対応する発明の実施形態]第三の実施の形態が対応す
る。
6. [Structure] In the optical linear encoder according to the fifth aspect, the distance control means further includes a magnification changing mechanism for changing the displacement of the displacement actuator. [Corresponding Embodiment of the Invention] The third embodiment corresponds to the third embodiment.

【0088】[作用と効果]変位アクチュエータの変位
は変倍機構によって拡大されて検出ヘッドに伝達され
る。このため、検出ヘッドは変位アクチュエータの可動
範囲を越える範囲を移動し得る。従って、変位アクチュ
エータの可動範囲を越える大きな光源部とスケールの間
隔の変動に対しても対応し得る。
[Operation and Effect] The displacement of the displacement actuator is enlarged by the variable power mechanism and transmitted to the detection head. For this reason, the detection head can move in a range exceeding the movable range of the displacement actuator. Therefore, it is possible to cope with a large variation in the distance between the light source unit and the scale that exceeds the movable range of the displacement actuator.

【0089】7.[構成]第6項において、変倍機構は
切欠ヒンジ板ばねを含んでいることをを特徴とする光学
式リニアエンコーダ。 [対応する発明の実施形態]第三の実施の形態が対応す
る。
7. [Structure] An optical linear encoder according to item 6, wherein the variable power mechanism includes a notched leaf spring. [Corresponding Embodiment of the Invention] The third embodiment corresponds to the third embodiment.

【0090】[作用と効果]切欠ヒンジ板ばねは単純な
構造であるため小型に作製可能である。従って、変倍機
構が小型の構造体によって実現される。その結果、変位
アクチュエータの可動範囲を越える大きな光源部とスケ
ールの間隔の変動に対しても対応し得る小型の光学式リ
ニアエンコーダが得られる。
[Operation and Effect] Since the notched hinge leaf spring has a simple structure, it can be manufactured in a small size. Therefore, the variable power mechanism is realized by a small structure. As a result, it is possible to obtain a small-sized optical linear encoder capable of coping with a large variation in the distance between the light source unit and the scale exceeding the movable range of the displacement actuator.

【0091】8.[構成]第4項において、間隔変動検
出手段は、検出ヘッドとスケールの一方に設けられた平
板状の電極と、検出ヘッドとスケールの他方に設けられ
た、平板状の電極に向かって大きく突出した第一の接触
子と少なく突出した第二の接触子と、平板状の電極と第
一の接触子との電気的な接触の有無および平板状の電極
と第二の接触子との電気的な接触の有無を検知する接触
検知手段とを有しており、間隔制御手段は、平板状の電
極と第一の接触子との電気的な接触および平板状の電極
と第二の接触子との電気的な非接触を保つように、検出
ヘッドを移動させることを特徴とする光学式リニアエン
コーダ。
8. [Configuration] In the fourth aspect, the interval variation detecting means includes a flat electrode provided on one of the detection head and the scale, and a large projection protruding toward the flat electrode provided on the other of the detection head and the scale. The first contact, the second contact that protrudes less, the presence or absence of electrical contact between the flat electrode and the first contact, and the electrical contact between the flat electrode and the second contact. Contact detecting means for detecting the presence or absence of a non-contact, the interval control means, the electrical contact between the plate-shaped electrode and the first contact and the plate-shaped electrode and the second contact An optical linear encoder characterized by moving a detection head so as to maintain electrical non-contact of the optical linear encoder.

【0092】[対応する発明の実施形態]第三の実施の
形態が対応する。 [作用と効果]例えば、平板状の電極はスケールに設け
られ、接触子は検出ヘッドに設けられる。接触検知手段
は、平板状の電極と第一の接触子の間の電気的な接触/
非接触、平板状の電極と第二の接触子の電気的な接触/
非接触を検知する。間隔制御手段は、接触検知手段で検
知される情報に基づいて検出ヘッドを移動させて、平板
状の電極と第一の接触子の電気的な接触と、平板状の電
極と第二の接触子との電気的な非接触を維持する。この
制御により光源部とスケールの間隔は常に一定に保たれ
る。その結果、検出ヘッドに対するスケールの移動が高
い精度で測定される。
[Corresponding Embodiment of the Invention] The third embodiment corresponds to the third embodiment. [Operation and Effect] For example, a flat electrode is provided on a scale, and a contact is provided on a detection head. The contact detecting means is configured to detect an electrical contact between the flat electrode and the first contactor.
Non-contact, electrical contact between flat electrode and second contactor /
Detect non-contact. The interval control means moves the detection head based on the information detected by the contact detection means, to make electrical contact between the plate-shaped electrode and the first contact, and between the plate-shaped electrode and the second contact. Maintain electrical non-contact with the With this control, the distance between the light source unit and the scale is always kept constant. As a result, the movement of the scale with respect to the detection head is measured with high accuracy.

【0093】9.[構成]第4項において、間隔変動検
出手段は、検出ヘッドに設けられた平板状の第一の電極
と、スケールに設けられた、第一の電極に対向する第二
の電極と、第一と第二の電極の間の静電容量の変動を検
出する容量変動検出手段とを有しており、間隔制御手段
は、検出される静電容量の変動を補償するように、検出
ヘッドを移動させることを特徴とする光学式リニアエン
コーダ。
9. [Configuration] In the fourth aspect, the interval variation detecting means includes: a first plate-shaped electrode provided on the detection head; a second electrode provided on the scale, the second electrode facing the first electrode; And capacitance change detecting means for detecting a change in capacitance between the second electrode and the second electrode, and the interval control means moves the detection head so as to compensate for the detected change in capacitance. An optical linear encoder, characterized in that:

【0094】[対応する発明の実施形態]第三と第五の
実施の形態が対応する。 [作用と効果]スケールと検出ヘッドの各々には互いに
対向する平板状の電極が設けられる。容量変動検出手段
は、これらの二枚の電極の間の静電容量の変動を検出
し、間隔制御手段は、検出される静電容量の変動を補償
するように、すなわち静電容量を一定に保つように、検
出ヘッドを移動させる。この制御により光源部とスケー
ルの間隔は常に一定に保たれる。その結果、検出ヘッド
に対するスケールの移動が高い精度で測定される。
[Corresponding Embodiment of the Invention] The third and fifth embodiments correspond to each other. [Operation and Effect] Each of the scale and the detection head is provided with a flat electrode facing each other. The capacitance fluctuation detecting means detects the fluctuation of the capacitance between these two electrodes, and the interval control means compensates for the fluctuation of the detected capacitance, that is, keeps the capacitance constant. Move the detection head to keep it. With this control, the distance between the light source unit and the scale is always kept constant. As a result, the movement of the scale with respect to the detection head is measured with high accuracy.

【0095】10.[構成]第4項において、間隔変動
検出手段は、光源部とスケールの間隔を光学的に測定す
る間隔測定手段を含んでいることを特徴とする光学式リ
ニアエンコーダ。
10. [Arrangement] In the optical linear encoder according to the fourth aspect, the interval fluctuation detecting means includes an interval measuring means for optically measuring an interval between the light source unit and the scale.

【0096】[対応する発明の実施形態]第六の実施の
形態が対応する。 [作用と効果]間隔測定手段は、光源部とスケールの間
隔を光学的に測定し、間隔制御手段は、間隔測定手段で
測定される間隔を一定に保つように、検出ヘッドを移動
させる。この制御により光源部とスケールの間隔は常に
一定に保たれる。その結果、検出ヘッドに対するスケー
ルの移動が高い精度で測定される。
[Corresponding Embodiment of the Invention] The sixth embodiment corresponds to the sixth embodiment. [Operation and Effect] The distance measuring means optically measures the distance between the light source unit and the scale, and the distance controlling means moves the detecting head so as to keep the distance measured by the distance measuring means constant. With this control, the distance between the light source unit and the scale is always kept constant. As a result, the movement of the scale with respect to the detection head is measured with high accuracy.

【0097】11.[構成]第10項において、間隔測
定手段は、垂直共振器型面発光レーザと位置検出光学素
子からなる距離センサを含んでいることを特徴とする光
学式リニアエンコーダ。
11. [Structure] An optical linear encoder according to Item 10, wherein the distance measuring means includes a distance sensor comprising a vertical cavity surface emitting laser and a position detecting optical element.

【0098】[対応する発明の実施形態]第六の実施の
形態が対応する。 [作用と効果]間隔測定手段は、垂直共振器型面発光レ
ーザと位置検出光学素子からなる距離センサを用いて、
光源部とスケールの間隔を測定する。従って、光源部と
スケールの間隔が高い精度で測定される。これにより、
光源部とスケールの間隔が高い精度で一定に保たれる。
その結果、検出ヘッドに対するスケールの移動が高い精
度で測定される。
[Corresponding Embodiment of the Invention] The sixth embodiment corresponds to the sixth embodiment. [Operation and Effect] The distance measuring means uses a distance sensor composed of a vertical cavity surface emitting laser and a position detecting optical element,
Measure the distance between the light source and the scale. Therefore, the distance between the light source unit and the scale is measured with high accuracy. This allows
The distance between the light source and the scale is kept constant with high accuracy.
As a result, the movement of the scale with respect to the detection head is measured with high accuracy.

【0099】12.[構成]第10項において、間隔測
定手段は、垂直共振器型面発光レーザとフォトダイオー
ドからなる複合共振干渉式センサを含んでいることを特
徴とする光学式リニアエンコーダ。
12. [Structure] An optical linear encoder according to Item 10, wherein the interval measuring means includes a complex resonance interference sensor including a vertical cavity surface emitting laser and a photodiode.

【0100】[対応する発明の実施形態]第六の実施の
形態が対応する。 [作用と効果]間隔測定手段は、垂直共振器型面発光レ
ーザとフォトダイオードからなる複合共振干渉式センサ
を用いて、光源部とスケールの間隔を測定する。従っ
て、光源部とスケールの間隔が高い精度で測定される。
これにより、光源部とスケールの間隔が高い精度で一定
に保たれる。その結果、検出ヘッドに対するスケールの
移動が高い精度で測定される。
[Corresponding Embodiment of the Invention] The sixth embodiment corresponds to the sixth embodiment. [Operation and Effect] The distance measuring means measures the distance between the light source unit and the scale by using a composite resonance interference sensor comprising a vertical cavity surface emitting laser and a photodiode. Therefore, the distance between the light source unit and the scale is measured with high accuracy.
Thereby, the distance between the light source unit and the scale is kept constant with high accuracy. As a result, the movement of the scale with respect to the detection head is measured with high accuracy.

【0101】[0101]

【発明の効果】本発明によれば、光源部とスケールの間
隔が常に一定に保たれる、従って検出ヘッドに対するス
ケールの移動量を高い精度で測定できる光学式リニアエ
ンコーダが提供される。
According to the present invention, there is provided an optical linear encoder in which the distance between the light source unit and the scale is always kept constant, and therefore the amount of movement of the scale with respect to the detection head can be measured with high accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第一の実施の形態による光学式リニアエンコー
ダの断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of an optical linear encoder according to a first embodiment.

【図2】図1に示される光学式リニアエンコーダの部分
断面斜視図である。
FIG. 2 is a partial sectional perspective view of the optical linear encoder shown in FIG.

【図3】図1の光学式リニアエンコーダにおける光源部
と光検出部とスケールを拡大して示している。
FIG. 3 is an enlarged view of a light source unit, a light detection unit, and a scale in the optical linear encoder of FIG.

【図4】図1の光学式リニアエンコーダにおけるスケー
ルと案内溝の断面を拡大して示している。
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a scale and a guide groove in the optical linear encoder of FIG. 1;

【図5】図1の光学式リニアエンコーダの変形例におけ
るスケールと案内溝を拡大して示している。
FIG. 5 is an enlarged view showing a scale and a guide groove in a modification of the optical linear encoder of FIG. 1;

【図6】図1の光学式リニアエンコーダが取り付けられ
たリニアステージの概略的な斜視図である。
FIG. 6 is a schematic perspective view of a linear stage to which the optical linear encoder of FIG. 1 is attached.

【図7】第二の実施の形態による光学式リニアエンコー
ダの側断面図である。
FIG. 7 is a side sectional view of an optical linear encoder according to a second embodiment.

【図8】図7に示される光学式リニアエンコーダの部分
断面平面図である。
8 is a partial sectional plan view of the optical linear encoder shown in FIG.

【図9】第三の実施の形態による光学式リニアエンコー
ダの部分断面平面図である。
FIG. 9 is a partial cross-sectional plan view of an optical linear encoder according to a third embodiment.

【図10】図9に示される光学式リニアエンコーダの側
断面図である。
FIG. 10 is a side sectional view of the optical linear encoder shown in FIG. 9;

【図11】図9と図10の光学式リニアエンコーダにお
ける間隔変動検出センサの構成を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of an interval fluctuation detection sensor in the optical linear encoder of FIGS. 9 and 10;

【図12】図9と図10の光学式リニアエンコーダにお
けるスケールの側面と平面を示している。
FIG. 12 shows a side surface and a plane of a scale in the optical linear encoder of FIGS. 9 and 10;

【図13】図9と図10の光学式リニアエンコーダに適
用可能な別の間隔変動検出センサの構成を示す図であ
る。
FIG. 13 is a diagram showing a configuration of another interval fluctuation detection sensor applicable to the optical linear encoder of FIGS. 9 and 10;

【図14】図9に示された変位アクチュエータに組み込
まれ得る変倍機構である二次元切欠ヒンジ板ばね機構を
示している。
14 shows a two-dimensional notched hinge leaf spring mechanism which is a variable power mechanism that can be incorporated in the displacement actuator shown in FIG.

【図15】第三の実施の形態による光学式リニアエンコ
ーダの側断面図である。
FIG. 15 is a side sectional view of an optical linear encoder according to a third embodiment.

【図16】図15の光学式リニアエンコーダの変形例の
側断面図である。
FIG. 16 is a side sectional view of a modified example of the optical linear encoder of FIG. 15;

【図17】第四の実施の形態による光学式リニアエンコ
ーダの側断面図である。
FIG. 17 is a side sectional view of an optical linear encoder according to a fourth embodiment.

【図18】図17に示されたスケールの部分平面図であ
る。
FIG. 18 is a partial plan view of the scale shown in FIG. 17;

【図19】第五の実施の形態による光学式リニアエンコ
ーダの側断面図である。
FIG. 19 is a side sectional view of an optical linear encoder according to a fifth embodiment.

【図20】図19の光学式リニアエンコーダにおけるパ
ターン検出センサと間隔変動検出センサを概略的に示す
斜視図である。
20 is a perspective view schematically showing a pattern detection sensor and an interval fluctuation detection sensor in the optical linear encoder of FIG.

【図21】図19に示されたスケールの部分平面図であ
る。
FIG. 21 is a partial plan view of the scale shown in FIG. 19;

【図22】図19の光学式リニアエンコーダの変形例の
側断面図である。
FIG. 22 is a side sectional view of a modified example of the optical linear encoder of FIG. 19;

【図23】図22の光学式リニアエンコーダにおけるパ
ターン検出センサと間隔変動検出センサを概略的に示す
斜視図である。
23 is a perspective view schematically showing a pattern detection sensor and an interval fluctuation detection sensor in the optical linear encoder of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20 スケール 30 検出ヘッド 32 光源部 34 光検出部 40 保持部材 42 案内溝 44 板ばね Reference Signs List 20 scale 30 detection head 32 light source section 34 light detection section 40 holding member 42 guide groove 44 leaf spring

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光源部と光検出部を有する検出ヘッドと、
光学的に検出可能なパターンを備えた、検出ヘッドに対
して移動可能な板状のスケールとを有しており、検出ヘ
ッドによってスケールのパターンを読み取ることにより
検出ヘッドに対するスケールの移動距離を測定する光学
式リニアエンコーダにおいて、 スケールを摺動可能に支持する支持部と、 スケールをその移動方向に独立な方向に押圧してスケー
ルを支持部に密着させる押圧部材とを更に有しているこ
とを特徴とする光学式リニアエンコーダ。
A detection head having a light source unit and a light detection unit;
A plate-like scale having an optically detectable pattern and movable with respect to the detection head, and measuring the distance of movement of the scale with respect to the detection head by reading the pattern of the scale with the detection head An optical linear encoder, further comprising: a support portion that slidably supports the scale; and a pressing member that presses the scale in a direction independent of its movement direction to bring the scale into close contact with the support portion. Optical linear encoder.
【請求項2】光源部と光検出部を有する検出ヘッドと、
光学的に検出可能なパターンを備えた、検出ヘッドに対
して移動可能な板状のスケールとを有しており、検出ヘ
ッドによってスケールのパターンを読み取ることにより
検出ヘッドに対するスケールの移動距離を測定する光学
式リニアエンコーダにおいて、 スケールに当接して検出ヘッドとスケールとの間に一定
の距離を確保する突起部と、検出ヘッドをスケールに向
けて付勢する弾性部材とを更に有していることを特徴と
する光学式リニアエンコーダ。
A detection head having a light source unit and a light detection unit;
A plate-like scale having an optically detectable pattern and movable with respect to the detection head, and measuring the distance of movement of the scale with respect to the detection head by reading the pattern of the scale with the detection head In the optical linear encoder, it is preferable that the optical linear encoder further includes a protrusion that abuts on the scale to secure a fixed distance between the detection head and the scale, and an elastic member that urges the detection head toward the scale. Features an optical linear encoder.
【請求項3】光源部と光検出部を有する検出ヘッドと、
光学的に検出可能なパターンを備えた、検出ヘッドに対
して移動可能な板状のスケールとを有しており、検出ヘ
ッドによってスケールのパターンを読み取ることにより
検出ヘッドに対するスケールの移動距離を測定する光学
式リニアエンコーダにおいて、 光源部とスケールの間隔の変動を検出する間隔変動検出
手段と、 検出された間隔の変動に基づいて検出ヘッドを移動させ
て光源部とスケールの間隔を一定に保つ間隔制御手段と
を更に有している光学式リニアエンコーダ。
A detection head having a light source unit and a light detection unit;
A plate-like scale having an optically detectable pattern and movable with respect to the detection head, and measuring the distance of movement of the scale with respect to the detection head by reading the pattern of the scale with the detection head In an optical linear encoder, an interval variation detecting means for detecting a variation in the interval between the light source unit and the scale, and an interval control for moving the detection head based on the detected variation in the interval to maintain a constant interval between the light source unit and the scale. An optical linear encoder further comprising means.
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