JPH11201777A

JPH11201777A - リニアエンコーダ

Info

Publication number: JPH11201777A
Application number: JP234798A
Authority: JP
Inventors: Hideyo Kasahara; 英世笠原
Original assignee: NEMIKON KK
Current assignee: NEMIKON KK
Priority date: 1998-01-08
Filing date: 1998-01-08
Publication date: 1999-07-30

Abstract

(57)【要約】【課題】比較的簡単な構成で、しかも正確に物体の相
対位置または絶対位置を検出することができるアブソリ
ュート型のリニアエンコーダを提供すること。【解決手段】正弦波の照射手段と、正弦波を２分割し
て第２正弦波の位相を第１正弦波の位相に対してπ／２
ずらす光学手段と、第１、第２正弦波を受光して受光束
の位置に対応する信号を出力する第１、第２の同一電極
パターンを有する薄膜光位置センサーと、このセンサー
の両電極パターンからの信号に基いて絶対出力信号を求
め、この信号と、予め求めた光束照射位置と出力信号と
の関係に基いて照射光位置を求める信号処理手段とを有
し、薄膜光位置センサーの両電極パターンを、正電極、
負電極およびその中間の出力電極からなる単位電極を半
導体薄膜上に多数配列したものとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リニアエンコーダ
に係り、特に、直線方向に移動する移動体の絶対位置を
正確に検出することができるアブソリュート型のリニア
エンコーダに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子工業の分野のみならず、機械
工業の分野においても、超微細加工、微小変位制御また
は微小変位計測に関する技術が重要視されるようにな
り、位置センサーにおいても高精度化が求められるよう
になった。位置センサーとしては、例えば、

〔０〕およ
び〔１〕のビットに応じたそれぞれの読み取り領域を直
線方向に多数配列した同直線方向のアブソリュートパタ
ーンを用いたリニア型の位置センサーが知られている
が、この他にも、例えば、１セットの光ファイバーを用
いて対象物からの反射光強度を検出してその差をとる方
法、表面に幅の狭い一筋の掻き傷をつけたアモルファス
Ｔｉ／Ｓｉ超格子における横方向光起電圧を測定する方
法、Ａｌ／ＳｉＯ₂／Ｓｉ−ＭＯＳ型素子における横方
向光起電圧の、照射光位置に依存する位相差を測定する
方法、またはレーザ光の干渉等を利用して非常に高い精
度で長さや位相を測定する方法等を適用した位置センサ
ーの開発が進んでいる。

【０００３】図５および図６は、従来のリニア型位置セ
ンサーの説明図であり、図５は、工作機械に取り付けた
状態を示す斜視図、図６は、その光学系を示す説明図で
ある。図５において、この位置センサーは、例えば図示
省略した床上に固定されたベッド５３と、該ベッド５３
に対して摺動可能に設けられたスライドテーブル５４
と、該スライドテーブル５４の側端面に取り付け枠５５
を介して固設されたメインスケール５６と、該メインス
ケール５６の表面に形成された光学格子５７と、前記ベ
ッド５３の、メインスケール５６と対向する位置に設け
られた検出ヘッド５８と、該検出ヘッド５８のメインス
ケール５６に対向して設けられたインデックススケール
５９（図６参照）とから主として構成されており、前記
インデックススケール５９はメインスケール５６の光学
格子５７に対して微小角度だけ傾斜して配置されてい
る。

【０００４】図６において、メインスケール５６の光学
格子５７と検出ヘッド５８のインデックススケール５９
を挟んで光源６１および該光源から照射された光のうち
前記光学格子５７およびインデックススケール５９を透
過した光を受光する受光素子６２が設けられている。こ
のような構成においてベッド５３に対してスライドテー
ブル５４が、すなわち検出ヘッド５８に対してメインス
ケール５６の光学格子５７が相対的に移動すると、検出
ヘッド５８のインデックススケール５９がメインスケー
ル５６の光学格子５７に対して所定の角度だけ傾いてい
るので、受光素子６２において前記メインスケールの刻
線と直角の方向に形成された複数の縞（モアレ縞）が検
出され、このモアレ縞は前記インテックススケールの変
位量が大きくなるに伴って上下方向に移動する。

【０００５】このとき縞と縞の間隔をＷ、インデックス
スケール５６の光学格子５７の間隔をＰ、インデックス
スケール５９のメインスケール５６の光学格子５７に対
する傾き角度をθとすると、Ｗは、Ｗ＝Ｐ／θ（θ：ラジアン）で近似され、格子がＰだけ移動するとモアレ縞はＷ移動
することになる。すなわちモアレ縞の間隔Ｗは、光学的
に格子間隔Ｐを１／θ倍に拡大したものとなり、例えば
格子の移動量Ｐはモアレ縞の移動量Ｗとして検出され
る。このように、メインスケール５６の裏面に設けられ
た光源６１から照射された光束がメインスケール５６の
光学格子５７および検出ヘッド５８のインデックススケ
ール５９を透過して受光素子６２で受光され、縞と縞の
間隔Ｗを読み取ることによってメインスケール５６に対
するインデックススケール５９の移動量、すなわち、ベ
ッド５３に対するスライドテーブル５４の移動量を検出
することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のリニア型位置センサは、構造が複雑で安定度が不足
するという問題があり、それ以外の各種方法を適用した
位置センサーにもおいても、実時間測定と高精度を両立
させるのが非常に困難であるという問題があった。

【０００７】本発明の目的は、上記従来技術の問題点を
解決し、比較的簡単な構成で、しかも正確に物体の相対
位置または絶対位置を検出することができるアブソリュ
ート型のリニアエンコーダを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本願で特許請求する発明は以下のとおりである。（１）正弦波の照射手段と、該正弦波を第１正弦波と第
２正弦波に分割して前記第２正弦波の位相を第１正弦波
の位相に対してπ／２ずらす光学手段と、前記第１およ
び第２の正弦波をそれぞれ受光して受光束の位置に対応
する信号を出力する第１および第２の同一の電極パター
ンを有する薄膜光位置センサーと、該薄膜光位置センサ
ーの前記両電極パターンからの出力信号に基いて絶対出
力信号を求め、該絶対出力信号と、あらかじめ求めた前
記薄膜光位置センサーにおける光束照射位置と出力信号
との関係に基いて前記照射光の照射位置を求める信号処
理手段とを有し、前記薄膜光位置センサーの両電極パタ
ーンが、プラスのバイアス電源に接続された正電極、マ
イナスのバイアス電源に接続された負電極およびその中
間に配置された出力電極からなる単位電極を、半導体薄
膜上に、光束の移動方向に沿って所定間隔で多数配列し
たものであることを特徴とするリニアエンコーダ。

【０００９】（２）前記薄膜光位置センサーの電極パタ
ーンを形成する単位電極における出力電極の幅または正
電極と負電極との間隔を前記照射光である正弦波の１／
２波長と等しくなるようにしたことを特徴とする上記
（１）に記載のリニアエンコーダ。（３）前記信号処理手段が、薄膜光位置センサーの第１
電極パターンの出力信号をＹ₁、第２電極パターンの出
力信号をＹ₂としたとき、絶対出力信号ＰをＰ＝Ｙ₁／（Ｙ₁ ²＋Ｙ₂ ²）^1/2 として求めるものであることを特徴とする上記（１）ま
たは（２）に記載のリニアエンコーダ。

【００１０】（４）前記信号処理手段が、薄膜光位置セ
ンサーの電極パターンからの出力信号が前記電極パター
ンにおけるどの電極単位から出力されたものであるかを
特定する手段を有することを特徴とする上記（１）〜
（３）の何れかに記載のリニアエンコーダ。（５）前記正弦波の照射手段を静止体上に取り付け、前
記薄膜光位置センサーを前記静止体に対して相対的に移
動する移動体上に取り付けたことを特徴とする前記
（１）〜（４）の何れかに記載のリニアエンコーダ。

【００１１】次に、図１〜３を用いて本発明の原理を説
明する。図１は、本発明のリニアエンコーダに適用され
る薄膜光位置センサーの一例を示す部分説明図である。
この薄膜光位置センサーは、例えばＰｂ₂ＣｒＯ₅など
の半導体薄膜４上に、例えば金などの導電性金属からな
る３つの電極、すなわちプラスのバイアス電源に接続さ
れた正電極１、マイナスのバイアス電源に接続された負
電極３およびその間に設けられた出力電極２とで構成さ
れる単位電極８を所定間隔で多数配置した上下２系統の
電極列からなっている。この２系統の電極パターンのう
ち一方、例えば上側が位置検出用、他方、例えば下側が
対照用として使用される。

【００１２】本発明においては、照射光として正弦波を
用いる。図１において、各単位電極における出力電極２
の幅または正電極１の出力電極２に対向する端部と負電
極３の前記出力電極２に対向する端部との間の間隔を、
薄膜光位置センサーに照射される正弦波の光束の１／２
波長と等しくすることが好ましい。このような薄膜光位
置センサーの電極パターンの電極間隙部５または６に正
弦波の光束を照射すると、電極と電極との間で下層のＰ
ｂ₂ＣｒＯ₅などからなる半導体薄膜の抵抗値が低下
し、正電極１と出力電極２との間（正電極間隙部５）に
光束がある場合は正電極１の正電位から出力電極２に電
流が流れ、出力電極２と負電極３との間（負電極間隙部
６）に光束があるときは、出力電極２から負電極３に電
流が流れる。すなわち、正電極１と出力電極２との間、
出力電極２と負電極３の間にはそれぞれ逆方向に電流が
流れる。

【００１３】このとき発生する電流の大きさはそれぞれ
電極間隙部に照射された光ビームの強度に対応してお
り、正電極間隙部５を流れる電流と負電極間隙部６を流
れる電流の和が、出力電極２から取り出される出力信号
として検出され、この出力信号の大きさ、すなわち電流
値は光束の照射位置に依存する。今、図１の上側の電極
パターンに照射された正弦波の光束（以下、ビームと言
うこともある）７が図中左側から右側に移動すると出力
電極２から連続した正弦波の波形が出力される。図２
は、そのときの出力波形と光束７の照射位置との関係を
示したものである。図２から、照射光ビームの位置情報
は、出力電極２から取り出される出力電流として検出で
きる。すなわち、あらかじめ出力電流値と光束７の照射
位置との関係を求めておき、光束７の移動に伴う出力電
極２の出力電流値の変化を検出することにより、前記求
めた出力電流値と光束７の照射位置との関係に基いて照
射光束の変位または変位量を検出することができる。

【００１４】出力電極２の出力信号は、信号増幅回路で
増幅され、電気信号として取り出される。一般に、増幅
回路で処理された出力電流は、増幅器特性、電源電圧、
測定雰囲気温度またはその経時変化等の要因で変化する
ものであり、これらの要因を加味した補正を行うことに
より、検出精度を向上させることができる。

【００１５】そこで、本発明においては、検出値が変動
する上記各要因を取り除くために、照射光である正弦波
を光学的手段によって２分割し、第１の照射光を位置検
出用として用い、第２の照射光を対照用として用い、二
つの検出値を加工することによって変動要因を排除して
安定した検出値を得るようにしている。すなわち、図３
に示すように、光源３１からの光を正弦波形マスク３２
を通過させることによって正弦波形３０を取り出し、こ
の正弦波形３０をレンズ３３を介してビームスプリッタ
３４に導き、該ビームスプリッタ３４において２分割
し、第１の正弦波を前記光位置センサーの、例えば上側
の電極パターンに照射する第１の照射光３５とし、第２
の正弦波を、ビームスプリッタ３７により前記第１の照
射光３５に対して正弦波形として９０°（π／２）位相
をずらして第２の照射光３６とし、該第２の照射光３６
を前記光位置センサーの、例えば下側電極パターンに照
射する。

【００１６】このとき、第１の照射光３５が照射された
薄膜光位置センサーの上側電極パターンの出力電極２か
らの出力信号（出力電流）をＹ₁とすると、Ｙ₁は、Ｙ₁＝Ａ＊ＳｉｎＸで表される。ここで、Ａは検出信号（検出電流）の最大
振幅、Ｘは、照射光束（正弦波）の移動方向の変位を表
す。

【００１７】一方、第２の照射光３６は、第１の照射光
３５に対して位相がπ／２だけずれていることから、第
２の照射光３６が照射された薄膜光位置センサーの下側
電極パターンの出力電極２からの出力信号（出力電流）
をＹ₂とすると、Ｙ₂は、Ｙ₂＝Ａ＊Ｓｉｎ（Ｘ＋π／
２）＝Ａ＊ＣｏｓＸで表される。

【００１８】ここで、出力電流値の変動要因を削除する
ために、上下両電極パターンからの出力信号を２乗して
和Ｙを求めると、Ｙは、Ｙ＝（Ｙ₁ ²＋Ｙ₂ ²）^1/2＝Ａ〔（Ｓｉｎ²Ｘ＋Ｃｏ
ｓ²Ｘ）〕^1/2＝Ａで表される。

【００１９】ここで、光束７の位置信号、すなわち出力
信号の、バラツキ要因を取り除いた信号（以下、絶対出
力信号という）をＰとし、Ｐ＝Ｙ₁／Ｙで表すと、Ｐ＝Ａ＊ＳｉｎＸ／Ａ＝ＳｉｎＸとなり、位置信号Ｐは検出電流の振幅Ａに依存しない値
ＳｉｎＸとして求められる。

【００２０】従って、この位置信号Ｐと、あらかじめ求
めた同一条件における出力信号（出力電流）と光束位置
との相関関係に基いて光束の変位または変位量が検出で
きる。また、このとき、出力信号が光位置センサーにお
ける電極パターンのどの単位電極から出力されたもので
あるかを検出することにより、相対変位量だけでなく、
絶対変位または絶対変位量を検出することができる。

【００２１】本発明において、出力信号がどの単位電極
から出力されたものであるかを検出する方法としては、
例えば出力電極の出力を走査する出力電極位置検出回路
を用いて信号を出力している電極を特定する方法があげ
られる。本発明において、照射光である正弦波を２分割
するに際し、照射光の照射面での形状が同一であれば、
分割した際の相互の照度の釣合いは、必ずしも正確に同
一である必要はない。第１正弦波と第２正弦波は同じ正
弦波を分割したものであり、第１正弦波と第２正弦波の
照度の関係は一定になるからである。なお、照度に差が
あるときは、例えば信号処理手段の読み取り専用メモリ
ー（ＲＯＭ）にその差の数値を記憶させておくことによ
り補正することもできる。

【００２２】本発明において、薄膜光位置センサーにお
ける、例えばＰｂ₂ＣｒＯ₅などからなる半導体薄膜
は、セラミックス等の絶縁体で構成される平坦な基板上
に、例えば真空スパッタリング等の手段によって付着形
成され、電極パターンは、前記半導体薄膜上に、均一
に、例えば真空蒸着によって、例えば金皮膜を形成し、
該金皮膜に対し、例えば電子ビームリソグラフィー技術
を用いて形成される。

【００２３】本発明において、薄膜光位置センサーの出
力信号の補正、処理およびこれらの値に基づく光束の変
位、変位量または絶対位置の算出は、中央演算処理回路
（ＭＰＵ）を有する信号処理装置で行う。本発明におい
て、光束の照射位置を示す位置信号Ｐは、上述したよう
に検出電流の振幅Ａに依存しない値（絶対出力信号）、
すなわちＳｉｎＸとして求められるので、基準となる、
検出信号（検出電流値）と光束の照射位置との関係は、
各装置に固有のものとなる。絶対出力信号とは、検出信
号を加工して変動要因を取り除いた、測定装置等の特性
に影響されない出力信号をいう。上述した図２におい
て、光束の照射位置と出力電流の大きさとの関係は、必
ずしも直線として表されるものではないが、一義的に決
定される固有の関係を有するものである。

【００２４】従って、位置検出装置の製作段階で、あら
かじめ特定の光束、特定感度の素子を用いた場合の光束
照射位置と出力電流との関係を求めて、例えば信号処理
手段の位置信号読み取り専用メモリ（以下、位置信号Ｒ
ＯＭという）に記憶させておき、位置検出操作ごとに、
検出信号に対応する光束照射位置データを取り出すこと
により、常に正確な、光束の照射位置を検出することが
できる。

【００２５】本発明において、例えば正弦波の発光源を
静止体に取り付け、前記発光源から照射された正弦波を
受光する薄膜光位置センサーを前記静止体に対して相対
的に移動する移動体に取り付けることにより、移動体の
変位または静止体に対する相対変位量を検出することが
できる。

【００２６】

【発明の実施の形態】次に、本発明を一実施例によりさ
らに詳細に説明する。図４は、本実施例に用いた信号処
理装置の系統図である。図において、この信号処理装置
は、薄膜光位置センサーの上側電極パターンの出力であ
る第１正弦波出力信号２１と、下側電極パターンの出力
である第２正弦波出力信号２２が入力される信号入力端
子４１および４１′と、この信号入力端子にそれぞれ順
次接続された増幅器４２、４２′およびディジタル信号
処理回路（ＤＳＰ）４３、４３′と、位置検出装置製作
段階で求められた当該装置特有の、光束照射位置と出力
電流との関係が較正信号として入力された位置信号ＲＯ
Ｍ４５と、検出信号がどの単位電極から出力されている
かを走査する出力電極位置検出回路４６と、前記ディジ
タル信号処理回路４３、４３′、位置信号ＲＯＭ４５お
よび出力電極位置検出回路４６からの信号に基いて、位
置信号出力を求めユニット内位置信号４８として出力す
る中央演算処理回路（ＭＰＵ）４４と、該中央演算処理
回路（ＭＰＵ）４４からの信号に基いてアブソリュート
位置出力信号４９を出力するアブソリュート位置出力回
路４７とから主として構成されている。

【００２７】このような構成において、正弦波照射手段
から照射され、光学手段によって２分割されるとともに
位相がπ／２だけずらされた第１正弦波と第２正弦波
が、それぞれ薄膜光位置センサーの上側電極パターンお
よび下側電極パターンに照射され、出力電極２₁１、２
₁２・・・・・２₁Ｎおよび２₂１、２₂２、・・・・
・２₂Ｎから前記照射光に対応した、第１正弦波出力信
号２１および第２正弦波出力信号２２が出力され、それ
ぞれ信号入力端子４１および４１′を経て信号処理装置
４０に入力され、それぞれ増幅器４２、４２′を経てデ
ィジタル信号処理回路（ＤＳＰ）４３、４３′に送ら
れ、ここでディジタル信号化される。

【００２８】ディジタル信号化された信号は、それぞれ
中央演算処理回路（ＭＰＵ）４４に入力され、ここで上
述したデータの補正、処理がなされて検出電流の振幅Ａ
に依存しない絶対出力信号が求められる。このとき、位
置信号ＲＯＭ４５には装置の製造時に計測された信号位
置と出力信号との関係が較正信号として入力されてお
り、前記ＭＰＵ４４において、位置信号ＲＯＭ４５から
の較正信号と上記絶対出力信号とが比較されて正確な変
位または変位量が求められる。このとき、必要に応じて
検出信号が電極パターンにおけるどの単位電極からの出
力信号であるかを示す単位電極の位置信号が出力電極位
置検出回路４６にって走査、特定され、ディジタル化さ
れ２進信号として前記ＭＰＵ４４に入力され、前記絶対
出力信号等と組み合わせることにより、移動体の絶対位
置を示すアブソリュート位置出力信号が求められ、アブ
ソリュート位置出力回路４７を経て出力される。

【００２９】このような信号処理装置を用い、正電極１
と出力電極２の間隔および出力電極２と負電極３の間隔
をそれぞれ４μｍ、出力電極２の電極幅を５００μｍ、
正負両電極１および３の電極間隔を５０８μｍとし、単
位電極相互間の間隔、すなわち、一の単位電極の負電極
３とこれに隣接する他の単位電極の正電極１との間隔を
１０μｍとした電極パターンを同一の構成で上下に２列
配置した図１の薄膜光位置センサーを、前記図５と同様
の工作機械５２のスライドテーブル５４に取り付け、図
３の光学手段を有する正弦波照射装置を前記工作機械５
２のベッド５３に取り付け、該ベッド５３に取り付けた
正弦波照射装置から波長１０００μｍ（１／２波長＝５
００μｍ）の正弦波を照射して工作機械５２におけるベ
ッド５３に対するスライドテーブル５４の変位、すなわ
ち移動量を測定したところ、前記ベッド５３に対するス
ライドテーブル５４の移動量を高精度に検出することが
できた。このとき検出限界は５μｍで、検出精度は±
０．５％であった。

【００３０】本実施例において、検出限界および検出精
度は、正弦波の波長および薄膜光位置センサーの単位電
極における正電極１、検出電極２および負電極３相互の
間隔または検出電極２の幅を適宜変更することによって
調整することができる。すなわち、検出精度を向上させ
る場合は、例えば１組の電極の大きさを小さくすればよ
く、一方、検出精度がそれほど要求されない場合は、１
組の電極の大きさを大きくして素子の数を減らせばよ
い。

【００３１】

【発明の効果】本願の請求項１記載の発明によれば、正
弦波の照射手段と、該正弦波を第１正弦波と第２正弦波
に分割して前記第２正弦波の位相を第１正弦波の位相に
対してπ／２ずらす光学手段と、前記第１および第２の
正弦波をそれぞれ受光して受光束の位置に対応する信号
を出力する第１および第２の同一の電極パターンを有す
る薄膜光位置センサーと、該薄膜光位置センサーの前記
両電極パターンからの出力信号に基いて絶対出力信号を
求め、該絶対出力信号と、あらかじめ求めた前記薄膜光
位置センサーにおける光束照射位置と出力信号との関係
に基いて前記照射光の照射位置を求める信号処理手段と
を有し、前記薄膜光位置センサーの両電極パターンが、
プラスのバイアス電源に接続された正電極、マイナスの
バイアス電源に接続された負電極およびその中間に配置
された出力電極からなる単位電極を、半導体薄膜上に、
光束の移動方向に沿って所定間隔で多数配列したもので
あることにより、正弦波の照射位置に対応した出力信号
が前記薄膜光位置センサーの電極パターンから出力され
るので、この出力信号と、あらかじめ求めた薄膜光位置
センサーにおける、光束照射位置と出力信号との関係に
基いて正弦波の照射位置を正確に検出することがてき
る。また、従来のエンコーダに比べて構成が比較的単純
なものとなり、安定性も増大する。

【００３２】本願の請求項２記載の発明によれば、薄膜
光位置センサーの電極パターンを形成する単位電極にお
ける出力電極の幅または正電極と負電極との間隔を照射
光である正弦波の１／２波長と等しくなるようにしたこ
とにより、上記発明の効果に加え、正弦波の照射位置を
より正確に検出することがてきる。本願の請求項３記載
の発明によれば、薄膜光位置センサーの第１電極パター
ンの出力信号をＹ₁、第２電極パターンの出力信号をＹ
₂としたとき、絶対出力信号ＰをＰ＝Ｙ₁／（Ｙ₁ ²＋Ｙ₂ ²）^1/2 として求める信号処理手段を設けたことにより、光源、
増幅器等、使用機器に起因する出力信号のバラツキ要因
を取り除くことができるので、上記発明の効果に加えて
位置検出精度がより向上する。

【００３３】本願の請求項４記載の発明によれば、薄膜
光位置センサーの電極パターンからの出力信号が、前記
電極パターンにおける、どの単位電極から出力されたも
のであるかを特定する信号処理手段を設けたことによ
り、上記発明の効果に加えて、相対変位量だけでなく、
絶対変位を検出することができる。本願の請求項５記載
の発明によれば、正弦波の照射手段を静止体上に取付
け、前記薄膜光位置センサーを前記静止体に対して相対
的に移動する移動体上に取付けたことにより、上記発明
の効果に加えて、移動体の絶対変位および／または該移
動体の静止体に対する相対変位量を高精度で検出するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に適用される薄膜光位置センサーの電極
パターンの一例を示す一部詳細図。

【図２】本発明における薄膜光位置センサーの出力信号
と照射光束の照射位置との関係の一例を示す図。

【図３】本発明に適用される光学手段の一例を示す説明
図。

【図４】本発明における薄膜光位置センサーの出力信号
を処理する信号処理装置の一例を示す系統図。

【図５】従来技術を示す斜視図。

【図６】図５の光学系統を示す図。

【符号の説明】

１…正電極、２…出力電極、３…負電極、４…半導体薄
膜、５…正電極間隙部、６…負電極間隙部、７、７′…
光束、８…単位電極、２１…第１正弦波出力信号、２２
…第２正弦波出力信号、３０…正弦波形、３１…光源、
３２…正弦波形マスク、３３…レンズ、３４…ビームス
プリッタ、３５…第１照射光、３６…第２照射光、３７
…ビームスプリッタ、３８…光照射面、４０…信号処理
装置、４１、４１′…信号入力端子、４２、４２′…増
幅器、４３、４３′…ディジタル信号処理回路（ＤＳ
Ｐ）、４４…中央演算処理回路（ＭＰＵ）、４５…位置
信号ＲＯＭ、４６…出力電極位置検出回路、４７…アブ
ソリュート位置出力回路、４８…ユニット内位置信号、
４９…アブソリュート位置出力信号、５２…工作機械、
５３…ベッド、５４…スライドテーブル、５５…取付
枠、５６…メインスケール、５７…光学格子、５８…検
出ヘッド、５９…インデックススケール、６０…出力カ
ウンター、６１…光源、６２…受光素子。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】正弦波の照射手段と、該正弦波を第１正
弦波と第２正弦波に分割して前記第２正弦波の位相を第
１正弦波の位相に対してπ／２ずらす光学手段と、前記
第１および第２の正弦波をそれぞれ受光して受光束の位
置に対応する信号を出力する第１および第２の同一の電
極パターンを有する薄膜光位置センサーと、該薄膜光位
置センサーの前記両電極パターンからの出力信号に基い
て絶対出力信号を求め、該絶対出力信号と、あらかじめ
求めた前記薄膜光位置センサーにおける光束照射位置と
出力信号との関係に基いて前記照射光の照射位置を求め
る信号処理手段とを有し、前記薄膜光位置センサーの両
電極パターンが、プラスのバイアス電源に接続された正
電極、マイナスのバイアス電源に接続された負電極およ
びその中間に配置された出力電極からなる単位電極を、
半導体薄膜上に、光束の移動方向に沿って所定間隔で多
数配列したものであることを特徴とするリニアエンコー
ダ。
【請求項２】前記薄膜光位置センサーの電極パターン
を形成する単位電極における出力電極の幅または正電極
と負電極との間隔を前記照射光である正弦波の１／２波
長と等しくなるようにしたことを特徴とする請求項１記
載のリニアエンコーダ。
【請求項３】前記信号処理手段が、薄膜光位置センサ
ーの第１電極パターンの出力信号をＹ₁、第２電極パタ
ーンの出力信号をＹ₂としたとき、絶対出力信号ＰをＰ＝Ｙ₁／（Ｙ₁ ²＋Ｙ₂ ²）^1/2 として求めるものであることを特徴とする請求項１また
は２に記載のリニアエンコーダ。
【請求項４】前記信号処理手段が、薄膜光位置センサ
ーの電極パターンからの出力信号が前記電極パターンに
おけるどの電極単位から出力されたものであるかを特定
する手段を有することを特徴とする請求項１〜３の何れ
かに記載のリニアエンコーダ。
【請求項５】前記正弦波の照射手段を静止体上に取り
付け、前記薄膜光位置センサーを前記静止体に対して相
対的に移動する移動体上に取り付けたことを特徴とする
請求項１〜４の何れかに記載のリニアエンコーダ。