KR20110086025A - 인코더 - Google Patents

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KR20110086025A
KR20110086025A KR1020117010442A KR20117010442A KR20110086025A KR 20110086025 A KR20110086025 A KR 20110086025A KR 1020117010442 A KR1020117010442 A KR 1020117010442A KR 20117010442 A KR20117010442 A KR 20117010442A KR 20110086025 A KR20110086025 A KR 20110086025A
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KR
South Korea
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light
grating
encoder
light source
optical
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Application number
KR1020117010442A
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Inventor
스스무 마키노우치
아키히로 와타나베
Original Assignee
가부시키가이샤 니콘
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Publication date
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Abstract

인코더는, 광원부(11)로부터 변조광을 출사하고, 이 변조광으로부터 분리된 제 1 광(L1) 및 제 2 광(L2)을 이동 격자(14)에 있어서 간섭시킨다. 인코더에 있어서, 광원부(11)로부터 출사되는 광이 전기적으로 변조되어, 제 1 광(L1)의 광로장과 제 2 광(L2)의 광로장이 상이하다.

Description

인코더{ENCODER}
본 발명은 주로 인코더에 관한 것이고, 보다 자세하게는, 이동체의 위치 정보를 광학적으로 검출하는 인코더에 관한 것이다.
본원은, 2008년 10월 23일에 출원된 일본 특허 출원 제 2008-273166 호에 근거하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
최근, 스캔식의 인코더로서, 이동체와 함께 이동하고, 또한 이동 방향을 따라 주기적으로 형성된 격자를 갖는 스케일(scale)에, 소정의 변조 신호에 근거하여 변조된 조사광을 조사하여, 그 반사광 또는 투과광과, 변조 신호를 비교함으로써, 스케일의 위치 정보를 검출하는 인코더가 제안되어 있다(특허문헌 1).
또한, 스캔식의 인코더로서, 광원으로부터의 레이저광을, 제 1 회절 격자에서 ±1차광으로 분리하고, 제 2 회절 격자에서 분리된 ±1차광의 방향을 역전시켜서, 이동체와 함께 이동하는 제 3 회절 격자에 간섭 줄무늬를 형성하는 3 격자 광학계를 이용하여, 간섭 상태의 간섭광의 강도 변화에 근거하여 이동체의 이동량을 검출하는 기술이 있다(특허문헌 2).
미국 특허 제 6,639,686 호 일본 공개 특허 제 2 007-333722 호 공보
이들 스캔식의 인코더에 있어서는, 조사광을 주기적으로 변조할 필요가 있고, 예를 들어 물리적으로 광빔(optical beam)을 진동시키는 방법으로서, 광원을 진동시키는 방법, 혹은 광로에 진동 회전하는 진동 미러를 배치하는 방법이 고려된다.
그렇지만, 기계적으로 미러를 구동할 경우, 구동 기구가 복잡해지기 때문에, 장치의 비용의 증대를 초대한다는 문제가 있다. 또한, 이 경우, 광원을 진동시키는 구성이나, 진동 미러를 배치하는 구성을 위한 설치 스페이스를 필요로 하기 때문에, 장치가 대형화하는 문제가 있다.
또, 이들 기계적인 광빔 진동 구성의 지지 방법으로서는, 기계적인 장착, 예를 들어 나사 체결이나, 접착 등의 지지 방법을 취할 필요가 있다. 이러한 지지 방법을 이용했을 경우, 온도·습도 등의 환경 변화에 기인하여 위치 변동이 발생하여, 진동 중심을 드리프트(drift)시키는 요인이 될 가능성이 있다. 이러한 드리프트가 발생하면, 측정 원리상, 검출 위치가 드리프트하여, 고분해능 센서로서는 대단히 큰 오차가 생길 가능성이 있다.
본 발명의 태양은, 그 목적은, 물리적인 광의 변조 수단을 제거하여, 이동체의 변위 검출의 오차를 저감할 수 있는 인코더를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 태양은, 파장이 주기적으로 변화하는 광을 평행하게 출사하는 광원부와, 광원부로부터 출사된 광을 수광하고, 제 1 광 및 제 2 광을 출사하는 제 1 광학 부재와, 상기 제 1 광학 부재에 의해 출사된 상기 제 1 광 및 상기 제 2 광이 중첩하도록, 상기 제 1 광 또는 상기 제 2 광의 진행 방향을 바꾸는 제 2 광학 부재와, 상기 제 1 광 및 상기 제 2 광이 중첩하는 위치에 배치되고, 상기 광원부, 상기 제 1 광학 부재 및 상기 제 2 광학 부재에 대하여 상대적으로 변위하고, 변위에 의한 이동 방향을 따라 주기적으로 형성된 회절 격자를 갖는 회절 격자 부재와, 상기 회절 격자 부재로부터 출사되는 상기 제 1 광 및 상기 제 2 광의 간섭광을 수광하고, 이 간섭광의 간섭 강도를 검출하는 제 1 수광부를 구비하며, 상기 제 1 광의 상기 광원부로부터 상기 회절 격자 부재에 있어서의 제 1 광로의 광로장(光路長)과, 상기 제 2 광의 상기 광원으로부터 상기 회절 격자 부재에 있어서의 제 2 광로의 광로장이 상이한 것을 특징으로 하는 인코더를 제공한다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 광원부로부터 주기적으로 파장이 변화된 변조광을 출사하고, 또한 간섭시키는 2개의 변조광의 광로장을 상이하게 하는 것에 의해, 물리적으로 광의 파장을 변화시키는 구성에 있어서의 문제를 회피할 수 있다. 예를 들면, 광로에 진동 회전하는 진동 미러를 배치하는 방법과 같은, 기계적으로 미러를 구동하기 위한 복잡한 구동 기구가 불필요하게 되어, 장치의 저비용화를 실현할 수 있다. 또한, 진동 미러를 배치하기 위한 설치 스페이스가 불필요하게 되어, 장치의 소형화를 실현할 수 있다. 더욱이, 기계적인 광빔을 진동시키는 구성이 불필요해지기 때문에, 종래 문제이었던, 기계적인 장착을 이용했을 경우에 있어서의, 온도·습도 등의 환경 변화에 기인한 진동 중심의 드리프트 발생에 의한, 이동량 검출시의 오차 발생을 저감할 수 있다.
도 1은 제 1 실시형태를 도시하는 개략도,
도 2는 제 2 실시형태를 도시하는 개략 사시도,
도 3은 제 2 실시형태를 도시하는 개략도,
도 4는 제 3 실시형태를 도시하는 개략도,
도 5는 제 4 실시형태를 도시하는 개략도,
도 6은 제 5 실시형태를 도시하는 개략도,
도 7은 제 6 실시형태를 도시하는 개략도,
도 8은 제 7 실시형태를 도시하는 개략도.
[제 1 실시형태]
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시형태에 대해서 설명한다. 도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 따른 인코더(1)의 구성을 도시하는 개략도이다. 본 실시형태에 있어서, 인코더(1)는 소위 회절 간섭 방식의 인코더로서, 소정 방향(X축 방향)으로 이동하는 이동체(이동 격자)의 이동 방향, 이동량, 혹은 변위를 검출하는 광학식 인코더이다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태에 있어서, 인코더(1)는, 광원부(11), 인덱스(index) 격자(12), 한쌍의 미러(13a, 13b), 수광 소자(15), 유리 블록(glass block; 16)과, 이들 구성 부재에 대하여 상대적으로 변위 가능하게 마련되어 있는 이동 격자(14)를 갖는다.
광원부(11)는 변조부(11a), 광원(11b), 콜리메이터(collimator) 렌즈(11c)를 포함한다.
변조부(변조 장치)(11a)는, 예를 들어 광원(11b)에 공급되는 전류를 변화시키는 것에 의해, 광원(11b)으로부터 출사되는 광의 파장을 주기적으로 변화시킨다. 변조부(11a)는, 예를 들어 광원(11b)으로부터 출사되는 광의 파장 λ=850㎚을 Δλ=±5㎚만큼 변화시킬 수 있다. 즉, 변조부(11a)는 광원(11b)으로부터 출사되는 광의 파장을 λ=845㎚ 내지 855㎚의 범위에서 변화시킬 수 있다.
광원(11b)은, 예를 들어 레이저광을 출사하는 레이저 소자로서, 변조부(11a)에 의해 변조된 코히어런트한 광을 -Y축 방향을 향해서 출사한다.
콜리메이터 렌즈(11c)는 광원(11b)으로부터 출사된 광을 수광하여, 평행광으로 변환한다.
인덱스 격자(제 1 광학 부재)(12)는 광원부(11)로부터 출사된 광을 수광하여, 다른 위치로부터 제 1 광(L1) 및 제 2 광(L2)을 출사한다. 예를 들면, 인덱스 격자(12)는, 소정의 피치로 격자형상의 패턴이 형성된 회절 격자로서, X축 방향을 따라 주기적으로 형성된 회절 패턴을 갖는 투과형의 회절 격자이다. 인덱스 격자(12)는 콜리메이터 렌즈(11c)를 투과한 평행광을 수광하여, 복수의 회절광을 출사한다.
인덱스 격자(12)에 의해 회절된 회절광중, 콜리메이터 렌즈(11c)로부터 인덱스 격자(12)에 그대로 입사하여, 인덱스 격자(12)로부터 출사한 광을 제 1 광(L1)이라고 하고, 유리 블록(16)을 투과한 후, 인덱스 격자(12)로부터 출사한 광을 제 2 광(L2)이라고 한다. 여기에서, 제 1 광(L1)은 인덱스 격자(12)로부터 소정의 회절각으로 -X축 방향측으로 회절된 -1차 회절광이며, 제 2 광(L2)은 인덱스 격자(12)로부터 소정의 회절각으로 +X축 방향측으로 회절된 +1차 회절광이다.
미러(13a, 13b)는, 인덱스 격자(12)로부터 출사된 제 1 광(L1)과 제 2 광(L2)이 이동 격자(14)에서 중첩하도록 제 1 광(L1)과 제 2 광(L2)의 진행 방향을 바꾸는 광학 부재(제 2 광학 부재)이다. 도면에 도시하는 바와 같이, 미러(13a, 13b)는, 인덱스 격자(12)와 이동 격자(14) 사이에 배치되고, 각각의 반사면이 인덱스 격자(12)와 이동 격자(14)의 면 방향(입사면 방향 또는 X-Z축 방향)과 직교하는 방향(Y-Z축 방향)으로 마주하여 배치되어 있다. 미러(13a)는 인덱스 격자(12)로부터 출사된 제 1 광(L1)을, 미러(13b)는 제 2 광(L2)을, 이동 격자(14)를 향해서 각각 반사시킨다. 대안적으로, 인코더(1)는 미러(13a, 13b)중 적어도 한쪽을 대신하여, 인덱스 격자(12)로부터 출사된 제 1 광(L1)과 제 2 광(L2)이 이동 격자(14)에서 중첩하도록 제 1 광(L1)과 제 2 광(L2)의 진행 방향을 바꾸는 투과형의 회절 격자를 이용할 수도 있다.
이동 격자(14)는, 제 1 광(L1)과 제 2 광(L2)이 중첩하는 위치에 배치되고, 광원부(11), 인덱스 격자(12), 미러(13a, 13b), 수광 소자(15) 및 유리 블록(16)에 대하여 상대적으로 변위하는 이동체에 마련된 회절 격자이다. 이동 격자(14)는 이러한 변위에 의한 이동 방향(X축 방향)을 따라 주기적으로 형성된 회절 패턴이 형성된 회절 격자이다. 이동 격자(14)에 입사한 제 1 광(L1) 및 제 2 광(L2)은 일 부가 중첩하여 간섭한다.
이동 격자(14)는, 예를 들어 투과형의 회절 격자로서, 제 1 광(L1) 및 제 2 광(L2)에 근거하는 간섭광을 회절하여, 동일 방향(-Y축 방향), 즉 수광 소자(15)를 향해서 출사한다.
이와 같이, 인덱스 격자(12), 미러(13a, 13b) 및 이동 격자(14)는 이동 격자(14)에 입사한 제 1 광(L1) 및 제 2 광(L2)이 간섭하는 위치 관계로 배치되어 있다. 또한, 인덱스 격자(12), 미러(13a, 13b) 및 이동 격자(14)는 인덱스 격자(12)를 출사하고 나서 이동 격자(14)에 입사할 때까지의 제 1 광(L1)의 광로장과 제 2 광(L2)의 광로장이 동일해지는 위치 관계를 갖는다.
수광 소자(15)는 이동 격자(14)로부터 출사한 간섭광을 수광하여, 간섭광의 간섭 강도를 나타내는 광전 변환 신호를 출력한다. 이 수광 소자(15)에서 변환된 광전 변환 신호는 도시하지 않는 이동 격자(14)의 이동량 검출 장치로 출력된다. 또한, 이동 격자(14)는 투과형에 한정되지 않고, 예를 들어 반사형의 회절 격자이어도 좋고, 이 경우, 수광 소자(15)는 반사광을 수광할 수 있는 위치에 배치되게 된다.
유리 블록(16)은 광원부(11)와 인덱스 격자(12) 사이의 제 1 광(L1)의 광로상 혹은 제 2 광(L2)의 광로상중 어느 한쪽에 배치되고, 콜리메이터 렌즈(11c)로부터의 평행광의 일부를 투과한다. 유리 블록(16)은 소정의 굴절률(N1)을 갖고, 콜리메이터 렌즈(11c)로부터 출사되는 평행광의 진행 방향(Y축 방향)으로 소정의 두께(D)를 갖는다.
본 실시형태에 있어서, 유리 블록(16)은 제 2 광(L2)의 광로상에 배치된다. 이것에 의해, 유리 블록(16)을 투과하는 제 2 광(L2)의 광로장은 이 굴절률(N1) 및 두께(D)의 크기에 따라서, 공기중을 투과하는 제 1 광(L1)의 광로장에 비하여 길어진다. 즉, 제 2 광(L2)의 광원(11b)으로부터 이동 격자(14)에 있어서의 제 2 광로의 광로장은 제 1 광(L1)의 광원(11b)으로부터 이동 격자(14)에 있어서의 제 1 광로의 광로장에 비하여 길어진다. 여기에서, 광로장이란, 공간적인 거리(행로)에 굴절률을 곱한 광학적 거리이다. 본 실시형태에 있어서, 제 1 광(L1)과 제 2 광(L2) 사이에서, 광원부(11)로부터 이동 격자(14)까지의 광학적 거리가 실질적으로 상이하다. 본 실시형태에 있어서, 광원부(11)로부터 이동 격자(14)까지의 제 1 광(L1)의 광로에 있어서의 매질이 제 2 광(L2)의 것과 부분적으로 상이하다.
이와 같이, 광원(11b)으로부터 출사된 변조광에 근거하는 제 1 광(L1) 및 제 2 광(L2)이 이동 격자(14)에 간섭한 상태로 소정의 위상차를 갖는 것에 의해, 인코더(1)는 이동 격자(14)상에, 이동 방향(X축 방향)으로 주기적으로 변화하는 간섭 줄무늬를 얻을 수 있다. 또한, 간섭 줄무늬의 주기적인 변화는 변조부(11a)에 의해 변조된 파장의 주기적인 변화에 근거한 것이며, 수광 소자(15)에 의해 얻어지는 광전 변환 신호는 이동 격자(14)의 이동 정보를 변조부(11a)에 의한 파장의 변조 신호로 변조한 것으로 표시된다. 따라서, 수광 소자(15)에 의해 얻어지는 광전 변환 신호는 이동 격자(14)의 이동 정보와, 광원(11b)으로부터 출사되는 변조광의 주기적인 변화의 쌍방에 근거하는 것이며, 이 광전 변환 신호에 근거하여, 기지(旣知)인 변조부(11a)의 변조 정보를 이용하여, 이동 격자(14)의 이동 정보를 얻을 수 있다.
다음에, 인코더(1)에 의한 간섭광 검출 방법의 일례에 대해서 설명한다.
변조부(11a)에 의해 광의 파장이 변조된 변조광은 광원(11b)으로부터 -Y축 방향으로 출사된다. 광원(11b)으로부터 출사된 변조광은 콜리메이터 렌즈(11c)를 투과하여 평행광으로 변환된다. 콜리메이터 렌즈(11c)에 의해 변환된 평행광은 일 부가 그대로 인덱스 격자(12)에 입사하여, 인덱스 격자(12)에 의해 제 1 광(L1)으로 회절된다. 이러한 제 1 광(L1)은 인덱스 격자(12)로부터 -X축 방향측으로 편향하여 출사한다.
한편, 콜리메이터 렌즈(11c)로부터 출사한 평행광의 다른 일부는 유리 블록(16)을 투과하여, 인덱스 격자(12)에 입사한다. 유리 블록(16)을 거쳐서 인덱스 격자(12)를 투과한 광은 인덱스 격자(12)에 의해 제 2 광(L2)으로 회전된다. 이러한 제 2 광(L2)은 인덱스 격자(12)로부터 +X축 방향측으로 편향하여 출사한다. 또한, 제 1 광(L1) 및 제 2 광(L2)은 인덱스 격자(12)의 다른 위치로부터 출사하고 있다.
인덱스 격자(12)로부터 출사한 제 1 광(L1)은 미러(13a)에 의해 +X축 방향측으로 편향하여 반사되어, 이동 격자(14)에 입사한다. 한편, 인덱스 격자(12)로부터 출사한 제 2 광(L2)은 미러(13b)에 의해 -X축 방향측으로 편향하여 반사되어 이동 격자(14)에 입사한다.
이동 격자(14)에 입사한 제 1 광(L1) 및 제 2 광(L2)은 이동 격자(14)의 회절 패턴상에서 일부가 중첩하고 있어, 이동 격자(14)상에는 주기적으로 변화하는 간섭 줄무늬가 형성된다.
이동 격자(14)를 입사한 제 1 광(L1) 및 제 2 광(L2)은 함께 이동 격자(14)에 의해 -Y축 방향으로 회절된다. 이동 격자(14)를 출사한 제 1 광(L1) 및 제 2 광(L2)에 근거하는 간섭광은 수광 소자(15)에 입사하여, 간섭광의 간섭 강도를 나타내는 광전 변환 신호로 변환된다.
이동 격자(14)가 이동했을 경우, 이동 격자(14)에 입사한 제 1 광(L1) 및 제 2 광(L2)의 간섭 상태가 변화하여, 수광 소자(15)에 입사하는 광의 광량이 정현파 형상으로 변화한다. 소정의 이동량 검출 장치에 있어서, 정현파 형상으로 변화하는 수광 소자(15)의 수광 광량의 변화 회수가 계수되어, 이동 격자(14)의 이동 방향, 이동량, 혹은 변위가 검출된다. 이러한 이동량 검출 장치에 의한 이동량 검출 방법은 일반적인 인코더의 원리와 마찬가지이고, 예를 들어 배경기술로서 상술한 특허문헌 1의 신호 처리 방법을 이용할 수 있다.
상술한 구성에 있어서, 이동 격자(14)를 출사한 간섭광은 위상차에 따른 간섭 줄무늬의 주기적인 변화 정보에 부가하여, 이동 격자(14)의 회절 패턴에 따른 이동 격자(14)의 변위 정보를 포함하고 있다. 따라서, 수광 소자(15)에 의해 얻어지는 간섭광의 간섭 강도는, (1) 변조부(11a)에 의해 주어진 변조 및 제 1 광(L1),제 2 광(L2)의 광로차에 근거하는 제 1 광(L1)과 제 2 광(L2)의 위상차, 및 (2) 이동 격자(14)의 이동 방향, 이동량, 혹은 변위에 따라서 변화한다.
즉, (1) 제 1 광(L1)과 제 2 광(L2)의 위상차를 조정하는 것에 의해, 검출되는 (2) 이동 격자(14)의 이동 정보의 정밀도를 높일 수 있다. 또한, 여기에서 검출되는 이동 정보의 정밀도를 높이기 위해서 설정되는 위상차는 장치의 구조나 분해능 등이 고려된다.
여기서, 제 1 광(L1)과 제 2 광(L2)의 위상차는 변조부(11a)에 의해 광의 파장이 λ1로부터 λ2까지 변조되었을 경우, Δk=2π(1/λ1-1/λ2)라고 하면, 위상차=ΔL·Δk로 표시된다. 또한, 제 1 광(L1)과 제 2 광(L2)의 광로차는, 주위와 굴절률이 다른 유리 블록(16)이 어느 한쪽의 광로상에 배치되는 것에 의해, 유리 블록(16)과 주위의 굴절률의 차이에 의해 발생하는 것이며, 주위의 굴절률을 n1이라고 하면, 유리 블록(16)내를 투과하는 광의 실제의 거리(행로장)는 두께=D이며, 광로차 ΔL=(D·N1)-(D·n1)로 표시된다.
또, 인코더(1)는, 광원부(11)로부터 출사되는 변조광의 파장 가변 범위가 작을 경우에도, 이 파장 가변 범위에 비하여 광로차 ΔL을 충분히 크게 하면, 이동 격자(14)상에 형성되는 간섭 줄무늬에, 광원부(11)로부터 출사되는 변조광의 주기적인 변화에 따른 변화를 부여할 수 있다. 예를 들면, 광원(11b)으로서 면발광 레이저 다이오드를 이용했을 경우, 광원부(11)로부터 출사되는 변조광의 중심 파장으로 850㎚로 하고, 이 면발광 레이저 다이오드에 공급되는 구동 전류를 2±0.5mA의 범위에서 변화시키면, 광원부(11)로부터 출사되는 광의 파장은 850±1㎚의 범위(파장 가변 범위)에서 변화한다. 이 때, 광로차 ΔL이 1㎜인 유리 블록(16)이 이용되었을 경우, 광로차 ΔL이 파장 가변 범위에 비하여 충분히 크기 때문에, 이동 격자(14)상에 형성되는 간섭 줄무늬는 주기적으로 변화하고, 수광 소자(15)는 위상차=±1.35×2π의 변조가 부여된 광전 변환 신호를 얻을 수 있다.
따라서, 인코더(1)는, 광원부(11)로부터 파장이 주기적으로 변화된 변조광을 출사하고, 또한 간섭시키는 2개의 변조광의 광로장을 상이하게 하는 것에 의해, 물리적으로 광에 변조를 부여하는 구성에 있어서의 문제를 회피할 수 있다. 예를 들면, 광로에 진동 회전하는 진동 미러를 배치하는 방법과 같은, 기계적으로 미러를 구동하기 위한 복잡한 구동 기구가 불필요하게 되어, 장치의 저비용화를 실현할 수 있다. 또한, 진동 미러를 배치하기 위한 설치 스페이스가 불필요하게 되어, 장치의 소형화를 실현할 수 있다. 더욱이, 기계적인 광빔을 진동시키는 구성이 불필요해지기 때문에, 종래 문제이었던 기계적인 장착을 이용했을 경우에 있어서의, 온도·습도 등의 환경 변화에 기인한 진동 중심의 드리프트 발생에 의한 이동량 검출시의 오차 발생을 저감할 수 있다.
또한, 광원(11b)으로부터 출사되는 변조광의 파장이 Δλ=λ0+sinωt로 변조되었을 경우, Δk=A0sinωt라고 하면, 위상차 ΔL·Δk=ΔL·A0sinωt가 된다. 따라서, 수광 소자(15)에 의해 얻어지는 간섭광의 간섭 강도는 |E|2=A+2cos(4πX/P+ΔL·A0sinωt)로 표시된다. 여기에서, 「X」는 인덱스 격자(12)와 이동 격자(14)의 상대 위치, 「P」는 이동 격자(14)의 회절 패턴의 피치, 「A」는 간섭 강도 진폭의 오프셋(offset)량을 의미한다. 이러한 간섭광의 간섭 강도는 인코더(1)의 신호 처리, 예를 들어 배경기술로서 상술한 특허문헌 1의 신호 처리에 이용할 수 있다.
또, 광원(11b)으로부터 출사되는 변조광의 변조 방법은, 상술의 변조부(11a)에 의한 전류 변화에 의한 것으로서, 예를 들어 광통신 등의 목적으로 이용되고 있는 다양한 가변 파장 레이저를 이용할 수 있다 . 또한, 광원(11b)으로부터 출사되는 변조광의 변조 방법은, 전류 변화에 근거한 것에 한정되지 않고, 예를 들어 광원(11b)으로서 이용되는 레이저 소자의 온도를 변화시키는 것에 의해, 파장을 주기적으로 변화시키는 장치를 이용할 수 있다.
더욱이, 인코더(1)는, 광원부(11), 인덱스 격자(12), 한쌍의 미러(13a, 13b), 수광 소자(15), 유리 블록(16)이 소정의 위치 관계로 고정되어 있는 일체적인 구성 부재로서, 이동 격자(14)에 대하여 상대적으로 이동 가능한 상태로 설치되어 있다. 즉, 인코더(1)는 일체적인 구성 부재가 고정되고, 이동 격자(14)가 이동 가능하게 마련되어 있는 구성이어도 좋고, 이동 격자(14)가 고정되고, 일체적인 구성 부재가 이동 가능하게 마련되어 있는 구성이어도 좋다.
또, 유리 블록(16)은 광을 투과하고, 주위와 다른 소정의 굴절률(N1)을 갖는 매질이면 좋고, 유리로 이루어지는 구성에 한정되지 않는다.
[제 2 실시형태]
다음에, 도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 인코더에 따른 다른 실시형태에 대해서 설명한다. 도 2는 제 2 실시형태에 따른 인코더(2)의 개략 사시도이며, 도 3은 제 2 실시형태에 따른 인코더(2)의 개략도이다. 또한, 제 1 실시형태와 동일한 기능·구성을 갖는 구성 부재에 대해서는, 동일한 부호를 부여하는 것에 의해, 상세한 설명은 생략한다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 인코더(2)는 광원부(20), 인덱스 격자(12), 한쌍의 미러(13a, 13b), 이동 격자(14), 수광 소자(15)를 포함한다.
광원부(20)는, 광원부(11)와 마찬가지로, 변조부(11a), 광원(11b), 콜리메이터 렌즈(11c)를 포함하고, 변조부(11a)에 의해 변조된 코히어런트한 변조광을 평행하게 출사한다. 광원부(20)는 출사하는 변조광이 인덱스 격자(12)의 면 방향(입사면 방향 또는 X-Z면 방향)에 대하여 비스듬하게 교차하는 방향으로부터 인덱스 격자(12)에 입사되는 위치에 설치되어 있다. 본 실시형태에 따른 인코더(2)의 광원부(20)는 도 3에 도시하는 바와 같이 광원부(20)로부터 출사된 변조광이 -X축측으로부터 비스듬하게 인덱스 격자(12)에 입사하는 위치에 설치되어 있다.
인덱스 격자(12)는 제 1 실시형태와 마찬가지로 광원부(20)로부터 수광한 광에 근거하는 제 1 광(L1) 및 제 2 광(L2)을 다른 위치로부터 출사한다.
이러한 구성에 의해, 제 2 광(L2)의 광원부(20)로부터 인덱스 격자(12)에 있어서의 광로장은 제 1 광(L1)의 광원부(20)로부터 인덱스 격자(12)에 있어서의 광로장보다 ΔL만큼 길어진다.
따라서, 상술의 실시형태와 마찬가지로, 인코더(2)는 수광 소자(15)에 의해 얻어지는 간섭광의 간섭 강도를, (1) 변조부(10a)에 의해 부여된 변조 및 제 1 광(L1), 제 2 광(L2)의 광로차에 근거하는 위상차, 및 (2) 이동 격자(14)의 이동 방향, 이동량, 혹은 변위에 따라서 변화시킬 수 있다.
[제 3 실시형태]
다음에, 도 4를 참조하여, 본 발명의 다른 실시형태에 대해서 설명한다. 도 4는 제 3 실시형태에 따른 인코더(3)의 개략도이다. 또한, 제 1 실시형태와 동일한 기능·구성을 갖는 구성 부재에 대해서는, 동일한 부호를 부여하는 것에 의해, 상세한 설명은 생략한다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 인코더(3)는 광원부(30), 인덱스 격자(12), 한쌍의 미러(31a, 31b), 이동 격자(14), 수광 소자(15)를 포함한다.
광원부(30)는 변조부(11a)와 광원(11b)을 포함하고, 변조부(11a)에 의해 변조된 코히어런트한 변조광을 출사한다.
미러(31a, 31b)는 인덱스 격자(12)와 이동 격자(14) 사이에 배치되고, 미러(31a)는 반사면이 인덱스 격자(12)와 이동 격자(14)의 면 방향(입사면 방향 또는 X-Z면 방향)과 직교하는 방향(Y-Z면 방향)에 배치되어 있다. 한편, 미러(31b)는 반사면이 인덱스 격자(12)와 이동 격자(14)의 면 방향(입사면 방향 또는 X-Z면 방향)과 비스듬하게 교차하는 방향에 위치되어 있다. 미러(31b)는, 예를 들어 도 4에 도시하는 바와 같이, 파선으로 도시하는 미러(31'b)의 면 방향(입사면 방향), 즉 인덱스 격자(12)와 이동 격자(14)의 면 방향(입사면 방향)과 직교하는 면 방향으로부터 -X축 방향으로 각도(θ) 경사져 있는 반사면을 갖는다.
또한, 미러(31a)와, 이 파선으로 도시하는 미러(31'b)가 배치되어 있는 상태는, 상술의 미러(13a, 13b)가 배치되어 있는 상태를 의미하고, 제 1 광(L1) 및 제 2 광(L2)의 인덱스 격자(12)로부터 이동 격자(14)에 있어서의 광로장은 동일하다. 이하, 이와 같이 인덱스 격자(12)로부터 이동 격자(14)까지의 광로장이 동일해지도록 배치된 인덱스 격자(12), 미러(13a, 13b) 및 이동 격자(14)의 위치 관계(도 1 참조)를 제 1 광학 위치 관계라고 호칭한다. 또한, 도 4에 도시하는 바와 같이, 인덱스 격자(12)로부터 이동 격자(14)까지의 제 1 광(L1)의 광로장과, 제 2 광(L2)의 광로장이 상이하도록 배치된 인덱스 격자(12), 미러(31a, 31b) 및 이동 격자(14)의 위치 관계를 제 2 광학 위치 관계라고 호칭한다.
이와 같이, 한쪽 미러(31b)는, 제 1 광학 위치 관계라고 가정했을 경우의 위치[파선으로 도시하는 미러(31'b)]보다도, 제 2 광(L2)을 반사하는 반사면이 -X축 방향으로 경사진 위치에 설치되어 있다. 이러한 구성에 의해, 인덱스 격자(12)를 출사하고, 미러(31a)에 의해 반사되어, 이동 격자(14)에 입사할 때까지의 제 1 광(L1)의 광로장은 인덱스 격자(12)를 출사하고, 미러(31b)에 의해 반사되어, 이동 격자(14)에 입사할 때까지의 제 2 광(L2)의 광로장에 비하여 길어진다.
따라서, 상술의 실시형태와 마찬가지로, 인코더(3)는 수광 소자(15)에 의해 얻어지는 간섭광의 간섭 강도를, (1) 변조부(11a)에 의해 부여된 변조 및 제 1 광(L1), 제 2 광(L2)의 광로차에 근거하는 위상차, 및 (2) 이동 격자(14)의 이동 방향, 이동량, 혹은 변위에 따라서 변화시킬 수 있다.
[제 4 실시형태]
다음에, 도 5를 참조하여, 본 발명의 다른 실시형태에 대해서 설명한다. 도 5는 제 4 실시형태에 따른 인코더(4)의 개략도이다. 또한, 제 1 실시형태와 동일한 기능·구성을 갖는 구성 부재에 대해서는, 동일한 부호를 부여하는 것에 의해, 상세한 설명은 생략한다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 인코더(4)는 광원부(11), 인덱스 격자(12), 한쌍의 미러(13a, 13b), 이동 격자(14), 수광 소자(15) 및 유리 블록(40)을 포함한다.
유리 블록(40)은, 예를 들어 제 2 광(L2)의 광로상에 있어서, 인덱스 격자(12)와 이동 격자(14) 사이에 배치되고, 예를 들어, 미러(13b)의 반사면에 접하여 고정되어 있다. 유리 블록(40)은 소정의 굴절률(N2)을 갖고, 유리 블록(40)내를 투과하는 광의 실제의 거리(행로장)(Lm)를 갖는다. 또한, 유리 블록(40)내의 행로장(Lm)은 유리 블록(40)에 입사한 광이 미러(13b)에 의해 반사되어 유리 블록(40)을 출사할 때까지의 실제의 거리이다.
따라서, 유리 블록(40)을 투과하는 광의 광로장은 주위(예를 들면, 공기중)를 투과하는 광에 비하여 길어진다. 또한, 광로차 ΔL은 주위의 굴절률을 n1이라고 하면, 광로차 ΔL=(Lm·N2)-(Lm·n1)이 된다.
즉, 상술의 실시형태와 마찬가지로, 인코더(4)는 수광 소자(15)에 의해 얻어지는 간섭광의 간섭 강도를, (1) 변조부(11a)에 의해 부여된 변조 및 제 1 광(L1), 제 2 광(L2)의 광로차에 근거하는 위상차, 및 (2) 이동 격자(14)의 이동 방향, 이동량, 혹은 변위에 따라서 변화시킬 수 있다.
유리 블록(40)은 제 1 광(L1)의 광로상 혹은 제 2 광(L2)의 광로상중 어느 한쪽에 배치되어 있으면 좋고, 또한 광을 투과하고, 주위와 다른 소정의 굴절률(N2)을 갖는 매질이면 좋고, 유리로 이루어지는 구성에 한정되지 않는다.
또한, 도 5에는, 인덱스 격자(12)의 다른 위치로부터 제 1 광(L1) 및 제 2 광(L2)이 출사되는 구성의 인코더를 도시하고 있지만, 본 실시형태는 이것에 한정되지 않고, 인덱스 격자(12)에 입사되는 광을 제 1 광(L1) 및 제 2 광(L2)으로 분리하는 구성의 인코더이어도 좋다.
[제 5 실시형태]
다음에, 도 6을 참조하여, 본 발명의 다른 실시의 형태에 대해서 설명한다. 도 6은 제 5 실시형태에 따른 인코더(5)의 개략도이다. 또한, 제 1 실시형태와 동일한 기능·구성을 갖는 구성 부재에 대해서는, 동일한 부호를 부여하는 것에 의해, 상세한 설명은 생략한다.
도 6에 도시하는 바와 같이, 인코더(5)는 광원부(50), 인덱스 격자(12), 한쌍의 미러(13a, 13b), 이동 격자(14), 수광 소자(15) 및 고정 회절 격자(51)를 포함한다.
광원부(50)는, 광원부(11)와 마찬가지로, 변조부(11a), 광원(11b), 콜리메이터 렌즈(11c)를 포함하고, 변조부(11a)에 의해 변조된 코히어런트한 변조광을 평행하게 출사한다. 광원부(50)는 고정 회절 격자(51)의 수광면에 대하여 수직으로 입사하는 광을 출사하는 위치에 배치되어 있다.
고정 회절 격자(51)는 광원부(50)와 인덱스 격자(12) 사이의 광로상에 배치되고, 광원부(50)로부터 출사된 광의 진행 방향을 바꾸는 동시에, 다른 위치로부터 제 1 광(L1)과 제 2 광(L2)을 출사한다. 고정 회절 격자(51)에는, 입사한 복수의 평행광을 동일한 방향으로 회절하는 소정의 회절 패턴이 형성되어 있다.
고정 회절 격자(51)는 광원부(50)와 대향하는 위치에 수광면을 갖고 인덱스 격자(12)와 대향하는 위치에 출사면을 갖는다. 고정 회절 격자(51)는, 수광면이 광원부(50)로부터 출사된 평행광과 직교하는 위치에 배치되고, 출사면이 인덱스 격자(12)의 면 방향(입사면 방향)과 비스듬하게 교차하는 위치에 배치되어 있다. 즉, 고정 회절 격자(51)는, 인덱스 격자(12)와의 사이의 제 1 광(L1)의 광로장에 비하여 제 2 광(L2)의 광로장이 길어지도록, 제 1 광(L1)을 출사하는 측이 제 2 광(L2)을 출사하는 측에 비하여 인덱스 격자(12)에 근접하여 배치되어 있다. 환언하면, 인덱스 격자(12)와 고정 회절 격자(51)가 서로 면하고 또한 비 평행하게 배치되어 있다. 또한, 인코더(5)가 2개의 격자(12, 51)를 포함하는 인덱스 격자를 포함한다고 말할 수도 있다.
인덱스 격자(12)는 고정 회절 격자(51)로부터 평행하게 출사되는 제 1 광(L1)과 제 2 광(L2)을 다른 위치에서 수광하고, 상술한 바와 같이 다른 위치로부터 제 1 광(L1)과 제 2 광(L2)을 출사한다.
이러한 구성에 의해, 고정 회절 격자(51)를 출사하여, 인덱스 격자(12) 및 미러(13a)를 거쳐서 이동 격자(14)에 입사할 때까지의 제 1 광(L1)의 광로장은 고정 회절 격자(51)를 출사하여, 인덱스 격자(12) 및 미러(13b)를 거쳐서 이동 격자(14)에 입사할 때까지의 제 2 광(L2)의 광로장에 비하여 짧아진다.
즉, 상술의 실시형태와 마찬가지로, 인코더(5)는 수광 소자(15)에 의해 얻어지는 간섭광의 간섭 강도를, (1) 변조부(11a)에 의해 부여된 변조 및 제 1 광(L1), 제 2 광(L2)의 광로차에 근거하는 위상차, 및 (2) 이동 격자(14)의 이동 방향, 이동량, 혹은 변위에 따라서 변화시킬 수 있다.
[제 6 실시형태]
다음에, 도 7을 참조하여, 본 발명의 다른 실시형태에 대해서 설명한다. 도 7은 제 6 실시형태에 따른 인코더(6)의 개략도이다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 인코더(6)는 상술의 모든 실시형태에 따른 인코더에 적용 가능하고, 여기에서는, 제 2 실시형태에 따른 인코더(2)에 적용한 예를 이용하여 설명한다. 이 때문에, 인코더(2)와 동일한 기능·구성을 갖는 구성 부재에 대해서는, 동일한 부호를 부여하는 것에 의해, 상세한 설명은 생략한다.
도 7에 도시하는 바와 같이, 인코더(6)는 광원부(20), 인덱스 격자(12), 한쌍의 미러(13a, 13b), 이동 격자(14), 수광 소자(15), 하프 미러(half mirror; 60), 보상 격자(61) 및 수광 소자(62)를 포함한다.
하프 미러(60)는, 미러(13a, 13b)와 이동 격자(14) 사이의 광로상에, 이동 격자(14)의 면 방향에 대하여 비스듬하게 교차하는 위치에서, 광원부(20)가 고정되어 있는 측에 고정되어 있다. 하프 미러(분기부)(60)는 수광한 제 1 광(L1) 및 제 2 광(L2)을 반사 혹은 투과시키는 것에 의해, 제 1 광(L1) 및 제 2 광(L2)의 각각을 분리한다. 인덱스 격자(12)와 이동 격자(14) 사이에서, 제 1 광(L1) 및 제 2 광(L2)은 하프 미러(60)를 거쳐서 각각 분기된다. 하프 미러(60)를 투과한 제 1 광(L1) 및 제 2 광(L2)은 상술한 바와 같이 중첩하도록 이동 격자(14)에 입사한다. 한편, 하프 미러(60)는 제 1 광(L1) 및 제 2 광(L2) 각각의 반사광인 제 3 광(L3) 및 제 4 광(L4)을 중첩하도록 보상 격자(61)를 향해서 출사한다.
보상 격자[보(補) 격자](61)는, 하프 미러(60)에 의해 출사된 제 3 광(L3) 및 제 4 광(L4)이 중첩하는 위치에 고정되고, 이동 격자(14)의 회절 패턴과 동일한 회절 패턴이 Y축 방향을 따라 주기적으로 형성된 회절 격자이다. 보상 격자(61)는, 이동 격자(14)에 입사되는 제 1 광(L1) 및 제 2 광(L2)의 하프 미러(60)로부터 이동 격자(14)까지의 각각의 광로장과, 보상 격자(61)에 입사되는 제 3 광(L3) 및 제 4 광(L4)의 하프 미러(60)로부터 보상 격자(61)까지의 각각의 광로장이 각각 동일해지는 위치에 고정되어 있다.
수광 소자[보(補) 수광부](62)는 보상 격자(61)로부터 출사한 간섭광을 수광하고, 간섭광의 간섭 강도를 나타내는 광전 변환 신호를 출력한다. 수광 소자(62)에 의해 출력된 광전 변환 신호는 수광 소자(15)에 있어서 출력된 광전 변환 신호에 대한 보상 신호로서, 도시하지 않는 소정의 보상 장치에서 이용 가능하다. 이 보상 장치는, 예를 들어 수광 소자(15)에 의해 출력된 광전 변환 신호를 상술한 특허문헌 1의 신호 처리로 얻어진 위치 정보와, 수광 소자(62)에 의해 출력된 광전 변환에 동일한 처리를 실시할 수 있는 보상 신호의 차분(差分)을 산출하여, 변조의 중심 파장의 변동이나, 이동 격자(14)의 Z축 방향의 변위 등을 검출할 수 있다.
이러한 구성에 의해, 광원부(20)를 출사하여 하프 미러(60)에 입사할 때까지의 제 1 광(L1)의 광로장은 광원부(20)를 출사하여 하프 미러(60)에 입사할 때까지의 제 2 광(L2)의 광로장에 비하여 짧아진다. 이 때문에, 보상 격자(61)에 입사하는 제 3 광(L3) 및 제 4 광(L4)은 변조되어 있고, 또한 보상 격자(61)에 간섭한 상태로 위상차를 갖는다. 따라서, 보상 격자(61)상에는, 이동 격자(14)상에 형성되는 간섭 줄무늬와 동일한, 주기적으로 이동하는 간섭 줄무늬가 형성된다.
즉, 수광 소자(62)는 이동 격자(14)상에 형성되는 간섭 줄무늬의 이동을 보상 격자(61)를 거쳐서 검출할 수 있다. 따라서, 이 보상 신호를 이용하여 보상 장치 등에 의해 소정의 신호 처리하는 것에 의해, 이동 격자(14)의 소정의 이동 방향(X축 방향)의 변위의 계측 안정성 향상에 유용하게 이용할 수 있다.
[제 7 실시형태]
본 발명에 있어서는, 이미 설명한 바와 같이, 광원으로부터 출사되는 광의 파장을 주기적으로 변조한다. 그 때문에 광원에 공급하는 전류를 변조할 경우에는, 파장의 변조에 부가하여 광량의 변조도 수반한다. 파장을 변조하는 정도는 작으므로, 광량의 변조는 작지만, 이러한 광량의 변조를 제거할 필요가 생기는 것도 고려된다. 이하, 도 8을 참조하여, 이를 위한 실시형태에 대해서 설명하지만, 이 것은 상술한 모든 실시형태에 따른 인코더에 대하여 적용 가능하다. 또한, 본 실시형태의 인코더(7)는 제 1 실시형태에 따른 인코더(1)에 적용한 예를 이용하여 설명한다. 이 때문에, 인코더(1)와 동일한 기능 및 구성을 갖는 구성 부재에 대해서는, 동일한 부호를 부여하는 것에 의해, 상세한 설명은 생략한다.
도 8에 도시하는 바와 같이, 인코더(7)는, 광원부(11), 인덱스 격자(12), 한쌍의 미러(13a, 13b), 수광 소자(15), 유리 블록(16)과, 이들 구성 부재에 대하여 상대적으로 변위 가능하게 마련되어 있는 이동 격자(14)와, 광량 보정부(63) 및 GCA(gain control amplifier; 게인 제어 증폭기)(64)를 갖는다. 광량 보정부(64) 및 GCA(64)를 포함하여 광량 보상계가 구성된다.
광원(11b)은, 출사하는 광의 광량을 검출하는 광량 센서를 구비하고, 이 광량 센서에 의해 검출된 광량에 따른 전기 신호를 광량 보정부(63)로 출력한다. 여기에서, 광원(11b)으로부터 출사되는 광의 광량은 변조부(11a)로부터 공급되는 전류에 따라서 변화한다. 예를 들면, 수광 소자(15)에 의해 얻어지는 간섭광의 간섭 강도가 |E|2=(1+Fsinωt)·{A+2cos(4πX/P+ΔL·A0sinωt)}가 되고, 전류를 변화시켜서 광원(11b)으로부터 변조광을 출사시킬 경우에 비하여, 변조부(11a)로부터 공급되는 전류 변화에 따른 강도 변조항=(1+Fsinωt)이 발생한다. 이 강도 변조항은 수광 소자(15)로부터 출력되는 광전 변환 신호의 출력 전압 레벨을 불안정하게 하는 것이다.
광량 보정부(63)는 광원(11b)과 GCA(64) 각각과 접속되고, 광원(11b)의 광량 센서로부터 출력된 전기 신호에 근거하여, 수광 소자(15)로부터 출력되는 광전 변환 신호의 출력 전압의 레벨을 제어한다. 즉, 광량 보정부(63)는 변조부(11a)로부터 공급되는 전류 변화에 따른 강도 변조항=(1+Fsinωt)에 의한 영향을 감쇠시키도록, 이 강도 변조항이 「1」이 되는 제어 신호를 GCA(64)로 출력한다.
GCA(64)는 수광 소자(15)와 접속되고, 광량 보정부(63)로부터의 제어 신호에 근거하여, 수광 소자(15)로부터 수신한 광전 변환 신호의 출력 전압의 레벨을 조정하여서, 광량의 변화에 의한 편차를 보정한 신호를 출력한다.
또한, 본 실시형태에 따른 인코더(7)는 상술의 구성에 한정되지 않고, 예를 들어 광원(11b)이 광량 센서를 보지하는 구성이 아니라, 광원부(11)로부터 출사되는 광을 수광하는 소정의 광량 센서를 임의의 위치에 설치하고, 광량 보정부(63)가 이 임의의 위치에 설치된 광량 센서에 의해 검출된 광량에 따른 전기 신호에 근거하여 GCA(64)를 제어하는 구성이어도 좋다. 이와 같이 광량 센서를 이용하는 것에 의해, 변조부(11a)에 의해 공급되는 전류의 변화와, 광원(11b)으로부터 출사되는 광의 광량 변화가 완전히 대응하지 않고 있을 경우, GCA(64)의 제어에 있어서, 상기의 변화에 의한 편차를 배제할 수 있다.
또한, 상기 변화에 의한 편차를 고려하지 않을 경우, 광량 센서는 필요 없고, 광량 보정부(63)는 변조부(11a)로부터 공급되는 전류의 변화를 표시하는 신호를 수신하고, 이 전류 변화를 표시하는 신호에 근거하여, GCA(64)를 제어하는 구성이어도 좋다.
또한, 이러한 구성에 의해, 수광 소자(15)로부터 출력되는 광전 변환 신호의 출력 전압 레벨이 불안정하게 되는 사태를 회피할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 인코더는 3 격자 인코더이어도, 2 격자 인코더이어도 좋다. 2 격자 인코더로서는, 예를 들어 광원부로부터 평행하게 출사된 변조광을 수광하고, 제 1 광(L1)과 제 2 광(L2)을 출사하는 인덱스 격자와, 이 제 1 광(L1)과 제 2 광(L2)이 중첩하는 위치에 배치되고, 광원부와 인덱스 격자에 대하여 상대적으로 변위하는 이동 격자를 구비하는 구성을 갖는 것이 있다. 이러한 구성을 갖는 2 격자 인코더는, 인덱스 격자에 의해 분리되는 제 1 광(L1) 및 제 2 광(L2)으로서, 다른 차수의 회절광을 이용하는 것에 의해, 이동 격자에 있어서 간섭 줄무늬를 얻을 수 있다. 예를 들면, 제 1 광(L1) 및 제 2 광(L2)으로서, 각각 1차 회절광 및 2차 회절광, 혹은 0차 회절광 및 1차 회절광을 이용할 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 변조 장치를 포함하고, 파장이 주기적으로 변화하는 광을 출사하는 광원부와, 상기 광원부로부터의 상기 광이 입사하고, 제 1 회절광 및 제 2 회절광이 출사하는 인덱스 격자와, 상기 제 1 회절광 및 상기 제 2 회절광이 입사하고, 상기 인덱스 격자에 대하여 상대적으로 변위 가능한 이동 격자와, 상기 이동 격자로부터 출사되는 상기 제 1 회절광 및 상기 제 2 회절광의 간섭광을 검출하는 수광부를 구비하며, 상기 제 1 회절광과 상기 제 2 회절광 사이에서, 상기 광원부로부터 상기 이동 격자까지의 광학적 거리가 실질적으로 상이한 인코더를 제공할 수 있다.
상기 실시형태에 있어서, 상기 인코더는, 상기 광원부와 상기 인덱스 격자 사이에 배치되고, 소정의 굴절률을 갖고, 상기 광원부로부터의 상기 광의 일부가 투과하는 투과성 부재를 더 구비할 수 있다. 이 경우, 상기 제 1 회절광 및 상기 제 2 회절광중 한쪽은 상기 투과성 부재를 통과하고 있고, 다른쪽은 상기 투과성 부재를 통과하지 않고 있다.
상기 실시형태에 있어서, 상기 인코더는, 상기 인덱스 격자와 상기 수광부 사이에 배치되고, 상기 제 1 회절광 및 상기 제 2 회절광중 한쪽이 그것을 거치는 것에 의해 상기 광학적 거리의 차이가 생기는 광학 부재를 더 구비할 수 있다.
이 경우, 예를 들면, 상기 광학 부재는 상기 제 1 회절광 및 상기 제 2 회절광중 한쪽이 소정의 각도로 입사하는 미러이다. 또한, 예를 들면, 상기 광학 부재는 소정의 굴절률을 갖고, 또한 상기 제 1 회절광 및 상기 제 2 회절광중 한쪽이 통과하는 투과성 부재이다.
상기 실시형태에 있어서, 상기 광원부로부터의 상기 광이 상기 인덱스 격자에 대하여 비스듬하게 입사해도 좋다.
상기 실시형태에 있어서, 상기 인덱스 격자는 서로 면하고 또한 비 평행하게 배치되는 적어도 2개의 격자를 포함할 수 있다.
상기 실시형태에 있어서, 상기 인코더는, 상기 인덱스 격자와 상기 이동 격자 사이에서, 상기 제 1 회절광 및 상기 제 2 회절광이 그것을 거쳐서 분기되는 분기부와, 분기된 상기 제 1 회절광과 상기 제 2 회절광이 입사하고, 상기 인덱스 격자에 대하여 실질적으로 고정된 보 격자와, 상기 보 격자로부터의 상기 제 1 회절광 및 상기 제 2 회절광의 간섭광을 검출하는 보 수광부를 구비할 수 있다.
상기 실시형태에 있어서, 상기 인코더는 상기 광의 파장 변화에 따른 광량 변화를 보상하는 광량 보상계를 구비할 수 있다.
1 내지 6 : 인코더 11 : 광원부
11a : 변조부 11b : 광원
11c : 콜리메이터 렌즈 12 : 인덱스 격자
13a, 13b : 미러 14 : 이동 격자
15 : 수광 소자 16 : 유리 블록
20 : 광원부 30 : 광원부
31a, 31b : 미러 40 : 유리 블록
50 : 광원부 51 : 고정 회절 격자
60 : 하프 미러 61 : 보상 격자
62 : 수광 소자

Claims (10)

  1. 파장이 주기적으로 변화하는 광을 평행하게 출사하는 광원부와,
    광원부로부터 출사된 광을 수광하고, 제 1 광 및 제 2 광을 출사하는 제 1 광학 부재와,
    상기 제 1 광학 부재에 의해 출사된 상기 제 1 광 및 상기 제 2 광이 중첩하도록, 상기 제 1 광 또는 상기 제 2 광의 진행 방향을 바꾸는 제 2 광학 부재와,
    상기 제 1 광 및 상기 제 2 광이 중첩하는 위치에 배치되고, 상기 광원부, 상기 제 1 광학 부재 및 상기 제 2 광학 부재에 대하여 상대적으로 변위하고, 변위에 의한 이동 방향을 따라 주기적으로 형성된 회절 격자를 갖는 회절 격자 부재와,
    상기 회절 격자 부재로부터 출사되는 상기 제 1 광 및 상기 제 2 광의 간섭광을 수광하고, 이 간섭광의 간섭 강도를 검출하는 제 1 수광부를 구비하며,
    상기 제 1 광의 상기 광원부로부터 상기 회절 격자 부재에 있어서의 제 1 광로의 광로장과, 상기 제 2 광의 상기 광원으로부터 상기 회절 격자 부재에 있어서의 제 2 광로의 광로장이 상이한 것을 특징으로 하는
    인코더.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 광학 부재는 상기 제 1 광 및 상기 제 2 광을 다른 위치로부터 출사하고,
    상기 제 1 광로상 혹은 상기 제 2 광로상중 어느 한쪽의 광로상에 있어서, 상기 광원부와 상기 제 1 광학 부재 사이에 배치되고, 소정의 굴절률을 갖는 투과성 부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는
    인코더.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 광학 부재는 상기 제 1 광 및 상기 제 2 광을 다른 위치로부터 출사하고,
    상기 광원부와 상기 제 1 광학 부재 사이의 광로상에 배치되고, 상기 광원부로부터 출사된 광의 진행 방향을 바꾸는 동시에, 다른 위치로부터 상기 제 1 광과 상기 제 2 광을 출사하는 제 3 광학 부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는
    인코더.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 광학 부재는 상기 제 1 광 및 상기 제 2 광을 다른 위치로부터 출사하고,
    상기 광원부로부터 출사되는 광은, 상기 제 1 광학 부재의 입사면 방향에 대하여 비스듬하게 교차하는 방향으로부터 상기 제 1 광학 부재에 입사하는 것을 특징으로 하는
    인코더.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 광학 부재는,
    상기 제 1 광학 부재의 입사면 방향과 직교하는 방향에 위치된 반사면을 갖고, 상기 제 1 광을 반사시켜서 진행 방향을 바꾸는 제 1 반사 부재와,
    상기 제 1 광학 부재의 입사면 방향과 비스듬하게 교차하는 방향에 위치된 반사면을 갖고, 상기 제 2 광을 반사시켜서 진행 방향을 바꾸는 제 2 반사 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는
    인코더.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 광학 부재는, 각각 상기 제 1 광학 부재의 입사면 방향과 직교하는 방향에 위치된 반사면을 갖고, 상기 제 1 광 및 상기 제 2 광을 각각 반사시켜서 진행 방향을 바꾸는 제 1 반사 부재 및 제 2 반사 부재를 포함하고,
    상기 제 1 광로상 혹은 상기 제 2 광로상중 어느 한쪽의 광로상에 있어서, 상기 제 1 광학 부재와 상기 회절 격자 부재 사이에 배치되고, 소정의 굴절률을 갖는 투과성 부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는
    인코더.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회절 격자 부재와 동일한 회절 격자를 갖고, 상기 광원부, 상기 제 1 광학 부재 및 상기 제 2 광학 부재에 대하여 일정한 위치 관계를 보지하는 동시에 상기 회절 격자에 대하여 상대적으로 변위하는 보상 회절 격자 부재와,
    상기 제 2 광학 부재와 상기 회절 격자 부재 사이의 광로상에 배치되고, 상기 제 2 광학 부재로부터 수광한 상기 제 1 광 및 상기 제 2 광을 각각 분리하고, 분리된 상기 제 1 광 및 상기 제 2 광에 근거하는 한쪽의 광을 상기 회절 격자 부재에 대하여 중첩하도록 출사하고, 분리된 상기 제 1 광 및 상기 제 2 광에 근거하는 다른쪽의 광을 상기 보상 회절 격자 부재에 대하여 중첩하도록 출사하고,
    상기 보상 회절 격자 부재로부터 상기 제 1 광 및 상기 제 2 광에 근거하는 간섭광을 수광하고, 이 간섭광의 간섭 강도를 검출하는 제 2 수광부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는
    인코더.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 광학 부재와 상기 회절 격자 부재 사이에 있어서 상기 제 1 광으로부터 분리된 제 3 광과 상기 제 2 광으로부터 분리된 제 4 광이 입사하는 보상 격자와,
    상기 제 3 광과 상기 제 4 광에 근거하는 간섭광을 검출하는 제 2 수광부를 구비하는 것을 특징으로 하는
    인코더.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광의 파장 변화에 따른 광량 변화를 보상하는 것을 특징으로 하는
    인코더.
  10. 변조 장치를 포함하고, 파장이 주기적으로 변화하는 광을 출사하는 광원부와,
    상기 광원부로부터의 상기 광이 입사하고, 제 1 회절광 및 제 2 회절광이 출사하는 인덱스 격자와,
    상기 제 1 회절광 및 상기 제 2 회절광이 입사하고, 상기 인덱스 격자에 대하여 상대적으로 변위 가능한 이동 격자와,
    상기 이동 격자로부터 출사되는 상기 제 1 회절광 및 상기 제 2 회절광의 간섭광을 검출하는 수광부를 구비하며,
    상기 제 1 회절광과 상기 제 2 회절광 사이에서, 상기 광원부로부터 상기 이동 격자까지의 광학적 거리가 실질적으로 상이한 것을 특징으로 하는
    인코더.
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