JPH0843136A - 光学式エンコーダ - Google Patents

光学式エンコーダ

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JPH0843136A
JPH0843136A JP6176848A JP17684894A JPH0843136A JP H0843136 A JPH0843136 A JP H0843136A JP 6176848 A JP6176848 A JP 6176848A JP 17684894 A JP17684894 A JP 17684894A JP H0843136 A JPH0843136 A JP H0843136A
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厚司 福井
Kanji Nishii
完治 西井
Kenji Takamoto
健治 高本
Masaya Ito
正弥 伊藤
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
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    • G01D5/32Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 平行光を射出する光源1と、主要回折光が±
1次の回折格子を有する移動格子板3と、回折角が移動
格子板3の±1次回折光と等しい透過型の回折格子を有
する固定格子板4と、固定格子板4の射出光を再び固定
格子板4に戻す反射膜5と、移動格子板3への入射光か
ら分離された、移動格子板からの射出光を受光する受光
部6とを備えたことを特徴とする光学式エンコーダ。 【効果】 格子の相対位置変化による回折光の位相変化
を干渉により光量変化に変換し受光部6で検出するの
で、移動格子板3と固定格子板4間の距離を離したとき
でも、信号振幅の低下は起こらず、高精度の位置検出が
可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は機械的変位を電気信号に
変換する光学式エンコーダに関する。
【0002】
【従来の技術】以下図面を参照しながら、上記した従来
の光学式エンコーダの一例について説明する。
【0003】図12は従来の光学式エンコーダの模式図
を示すものである。図において、101は光源であり、
102は光源101の射出光を平行光化するコリメータ
レンズである。
【0004】103は固定スリット板、104は移動ス
リット板であり、コリメータレンズの射出光を入射光と
する。
【0005】固定スリット板103と移動スリット板1
04には、互いにピッチが等しく、溝方向が平行なスリ
ットを有する。
【0006】105は受光部であり、固定スリット板1
03と移動スリット板104を通過した光束を受光し、
電気信号に変換する。
【0007】106は、光源101とコリメータレンズ
102と移動スリット板104と受光部105が一体と
なって構成された移動部であり、通常、この移動部は、
移動スリット板104に形成されたスリットの配列方向
が移動物体の移動方向となるように移動物体に一体に固
定され、移動物体と同一の速度で移動する。
【0008】これに対して、固定スリット103は、移
動物体に対して相対的に静止した基準物体に固定され
る。
【0009】以上のように構成された光学式エンコーダ
について、以下その動作について説明する。
【0010】光源101を射出した光はコリメータレン
ズ102により平行光化され、固定スリット板103を
照射する。
【0011】固定スリット板103と移動スリット板1
04上に配置されたスリットは互いにピッチが等しく、
溝方向が平行であるので、両スリットの相対位置の変化
により移動スリット板104への入射光が透過もしくは
遮光される。
【0012】移動部106上には移動スリット板104
が配置され、固定スリット板103のスリット溝に平行
な方向に移動するので、移動部106の移動により、移
動スリット板104の射出光の光量は変化する。
【0013】移動スリット板104の後ろには受光部1
05が配置されているので、この光量の変化を電気信号
に変換し、移動部の移動量を検出することができる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、高精度な位置検出を行うため、スリット
ピッチを小さくすると、光の回折の影響により、スリッ
ト板の相対位置変化により生じる透過光量の変化が小さ
くなり、信号を検出することが困難になる。
【0015】光の回折の影響を小さくするために、スリ
ット板間距離を狭くすると、衝撃や振動により両スリッ
ト板が互いに接触し破損するという問題点を有してい
た。
【0016】たとえば、分解能を1パルスあたり5μm
とすると、スリットピッチは5μmとなる。このとき、
受光部で十分大きな光強度の変化を得るためには、スリ
ット板間距離を数μm以下とする必要があり、両スリッ
ト板の接触損傷の危険性が非常に高まる。
【0017】ところで、レーザ光のように波長幅が小さ
く、干渉性の高い光源(波長をλとする)からの光によ
ってスリット(ピッチをpとする)を照射すると、スリ
ット後方のp×p/λの整数倍の位置にフーリエイメー
ジと呼ばれるスリットピッチと等しい明暗パターンが生
じることが知られている。
【0018】このフーリエイメージを用ると、受光部で
の光強度の変化量を低下させずに、スリット板間距離を
広げることができる。
【0019】しかし、スリットピッチが5μmと小さく
なると、フーリエイメージの間隔が小さくなる。たとえ
ば、光源の波長を780nmとすると、フーリエイメー
ジの間隔は、32μmとなる。
【0020】2つのスリット板の距離がフーリエイメー
ジの位置から外れると、受光部での光強度の変化量は低
下するので、スリット板間距離の変動は、約8μm以下
とする必要がある。
【0021】さらに、奇数番目と偶数番目のフーリエイ
メージでは、明暗パターンが反転するので、2つのスリ
ット板を正確に平行にする必要がある。
【0022】本発明は上記問題点に鑑み、高精度でスリ
ット板間距離を広くできる光学式エンコーダを提供する
ことを目的とする。
【0023】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明の光学式エンコーダは、光源部と、前記光源
部の射出光を入射光とし主要回折光が±1次の透過型の
回折格子を有する第1格子板と、前記第1格子板の射出
光を入射光とし回折角が前記第1格子板の±1次回折光
と等しい透過型回折格子を有する第2格子板と、前記第
2格子板の射出光を再び第2格子板に戻す反射手段と、
前記第1格子板への入射光と第1格子板から射出光を分
離する光束分離手段と、前記光束分離手段の射出光を入
射光とする受光部とを備え、少なくとも第1格子板また
は第2格子板を移動可能としたものである。
【0024】あるいは、光源部と、前記光源部の射出光
を入射光とし主要回折光が±1次の反射型の回折格子を
有する第1格子板と、前記第1格子板の射出光を入射光
とし回折角が前記第1格子板の±1次回折光と等しい透
過型回折格子を有する第2格子板と、前記第2格子板の
射出光を再び第2格子板に戻す反射手段と、前記第1格
子板への入射光と第1格子板から射出光を分離する光束
分離手段と、前記光束分離手段の射出光を入射光とする
受光部とを備え、少なくとも第1格子板または第2格子
板を移動可能としたものである。
【0025】あるいは、光源部と、前記光源部の射出光
を入射光とし主要回折光が±1次の透過型の回折格子を
有する第1格子板と、前記第1格子板の射出光を入射光
とし回折角が前記第1格子板の±1次回折光に対し2倍
である反射型の回折格子を有する第2格子板と、前記第
1格子板への入射光と第1格子板から射出光を分離する
光束分離手段と、前記光束分離手段の射出光を入射光と
する受光部とを備え、少なくとも第1格子板または第2
格子板を移動可能としたものである。
【0026】あるいは、光源部と、前記光源部の射出光
を入射光とし主要回折光が±1次の反射型の回折格子を
有する第1格子板と、前記第1格子板の射出光を入射光
とし回折角が前記第1格子板の±1次回折光に対し2倍
である反射型の回折格子を有する第2格子板と、前記第
1格子板への入射光と第1格子板から射出光を分離する
光束分離手段と、前記光束分離手段の射出光を入射光と
する受光部とを備え、少なくとも第1格子板または第2
格子板を移動可能としたものである。
【0027】あるいは、光源部と、前記光源部の射出光
を入射光とし主要回折光が±1次の回折格子を有する固
定板と、前記固定板の射出光を入射光とし主要回折光の
回折角が前記固定板の±1次回折光に対し2倍である反
射型ブレーズ回折格子を有する移動板と、前記固定板へ
の入射光と前記固定板からの射出光を分離する光束分離
手段と、前記光束分離手段の射出光を検出する受光部と
を備えたものである。
【0028】あるいは、光源部と、前記光源部の射出光
を入射光とし主要回折光が±1次で裏面反射の回折格子
を有する固定板と、前記固定板の射出光を入射光とし主
要回折光の回折角が前記固定板の±1次回折光に対し2
倍である裏面反射の回折格子を有する移動板と、前記固
定板への入射光と前記固定板からの射出光を分離する光
束分離手段と、前記光束分離手段の射出光を検出する受
光部とを備えたものである。
【0029】あるいは、前記光束分離手段を、回折格子
とするものである。
【0030】
【作用】本発明は上記した構成によって移動板と固定板
の相対位置変化により生じる±1次回折光の位相変化
を、±1次回折光間干渉により光強度変化に変換し、受
光部で検出することにより、高分解能化により移動板お
よび固定板の格子ピッチを小さくしたきでも、振幅の低
下のない信号を得ることができる。
【0031】
【実施例】
(実施例1)以下本発明の第1の実施例の光学式エンコ
ーダについて、図面を参照しながら説明する。
【0032】図1は本発明の一実施例における光学式エ
ンコーダの模式図である。図1(a)は正面図であり、
図1(b)は側面図である。
【0033】1は、半導体レーザや、発光部の十分小さ
な発光ダイオードなどの光源であり、その光の波長をλ
とする。
【0034】2はコリメータレンズであり、光源1の射
出光を平行光化する。3は移動板であり、コリメータレ
ンズの射出光を入射光とし、透明な平行平面基板上にピ
ッチpで溝の段差がtである矩形断面の回折格子を有す
る。溝は図面紙面に垂直方向に伸延している。
【0035】4は固定板であり、移動板3の射出光を入
射光とし、透明な平行平面基板上に、移動板3と対向す
る面にピッチpで溝の段差がtである矩形断面の回折格
子を有する。
【0036】回折格子の溝の段差tは式1を満たす。 |n−n0|×t=(λ/2)×(1+2j)・・・式1 但し、j=0、±1、±2、・・・であり、nは移動板
3及び固定板4を構成する材料の屈折率、n0は移動板
3と固定板4の間の媒質の屈折率である。
【0037】移動板3と固定板4の回折格子の溝方向は
互いに平行である。5は反射膜であり、固定板4の回折
格子のある面と反対の面に形成される。
【0038】6は受光部であり、移動板3、固定板4で
回折した光束を受光し、受光光量に応じた電気信号を出
力する。
【0039】7は移動部であり、光源1とコリメータレ
ンズ2と移動板3と受光部6が配置され、図1(a)上
のAB方向に移動する。
【0040】光源からの光束と受光部への光束を分離す
るための分離手段としては、コリメータレンズ2の射出
光の光軸を反射膜5の形成された面の法線方向に対しわ
ずかに傾けると言う手段を用いている。これによって、
光源からの光束と受光部への光束を分離している。
【0041】以上のように構成された光学式エンコーダ
について、その動作を説明する。まず、移動板および固
定板で回折した2光束が、移動板、固定板間距離によら
ず重なりあうことを示し、この2光束の干渉強度が移動
板および固定板の相対位置変化により変化することを示
す。
【0042】すなわち、格子ピッチを小さくしたときで
も、移動板、固定板間距離によらず高い信号振幅が得ら
れ、高分解能化が可能であることを示す。
【0043】まず、回折光の光路について説明する。図
2(a)は移動板から固定板裏面の反射膜までの光路を
示し、図2(b)は反射膜から移動板までの光路を示
す。
【0044】光源1から射出された光は、コリメータレ
ンズ2により平行光化され、移動板3に入射する。移動
板3および固定板4の格子の溝と山の幅が等しく、且つ
溝の段差が式1を満たす値であるとき、±1次回折光に
大部分の光量(各々約40%)が集中することはよく知
られている。
【0045】従って、移動板3からの射出光の多くは+
1次回折光30a、−1次回折光30bとなる。
【0046】光束30aおよび光束30bはそれぞれ固
定板で±1次に回折される。移動板3と固定板4の格子
のピッチは互いに等しいので、±1次回折光の回折角も
等しくなり、光束30aの−1次回折光31aと光束3
0bの+1次回折光31bは、互いに平行となる。
【0047】反射膜5で反射した光束31a、31bは
再び固定板4の回折格子で回折する。光束31aの+1
次回折光は光束32a、光束31bの−1次回折光は光
束32bとなり、さらに移動板3で回折し、光束32a
の−1次回折光は光束33a、光束32bの+1回折光
は光束33bとなる。
【0048】移動板3と固定板4での回折角が等しいこ
とから、光束33aと光束33bとは互いに平行で重な
り合う。このとき、移動板、固定板間距離間には影響さ
れない。
【0049】次に、回折光の干渉強度の変化について説
明する。格子ピッチがpで主要回折光が±1次である回
折格子が格子面に平行で格子の溝に垂直な方向にs移動
すると、回折格子の移動方向の回折光の位相は2πs/
p、移動方向と反対方向の回折光の位相は−2πs/p
変化することは周知のことである。
【0050】従って、図2の矢印S方向(右方向)に移
動部が距離s移動すると、光束31aは2πs/p、光
束31bは−2πs/pの位相変化を受ける。
【0051】同様に光束33a、光束33bにおいても
位相変化を受けるので光束33aでの位相は4πs/
p、光束33bでの位相は−4πs/pとなる。
【0052】光束33aおよび光束33bの振幅の大き
さを1とし、受光部での光強度を求めると、式2とな
る。
【0053】 |exp(−4πis/p)+exp(4πis/p)|2 =2{cos(8πs/p)+1}・・・式2 ただし、iは虚数単位であり、i×i=−1である。
【0054】式2は移動板と固定板相対位置が格子1ピ
ッチ分移動すると4パルスの信号が得られることを示
す。回折光の干渉には、移動板、固定板間距離の条件は
含まれていない。
【0055】よって、格子ピッチを小さくしたときに、
移動板、固定板間距離を広くとることができるので、高
分解能化が可能となる。
【0056】以上のように本実施例によれば、互いにピ
ッチが等しく主要回折光が±1次である回折格子を有す
る移動板および固定板を用いることにより、格子の相対
位置変化による回折光の位相変化を干渉により光量変化
に変換し受光部で検出するので、移動板と固定板間の距
離を離したときでも、信号振幅の低下は起こらない。
【0057】従って、移動部と固定板との距離を自由に
設定できるので、移動板と固定板の接触による破損を防
ぎ、測定の自由度を大きくできる。
【0058】また、フーリエイメージのような制限がな
いので、移動板、固定板間距離の変動による受光部出力
の変動が少ない。また移動板、固定板はスタンパで容易
に複製ができるので低コスト化が可能である。
【0059】なお、本実施例において、固定板および移
動板の回折格子を断面形状が矩形形状としたが、正弦波
状のもの、あるいは三角形状のものとしてもよい。
【0060】なお、本実施例において、移動板上の回折
格子を固定板と向き合う面に設けたが、光源側の面に回
折格子を設けてもよい。
【0061】なお、本実施例において、固定板への入射
光と固定板からの射出光の分離のために光源の光軸を傾
けたが、分離手段としてハーフミラーを用いてもよい。
【0062】あるいは、偏光ビームスプリッタと1/4
波長板を用いて光源から固定板への入射光と固定板から
の射出光を分離してもよい。ここで、1/4波長板の光
学軸方向は、偏光ビームスプリッタに直線偏光を入射し
たときに透過光量が最大となる方向に対して45度の角
度をなす方向とする。
【0063】なお、本実施例では、移動部が動き、固定
板が固定されているとしたが、固定板を動かし、移動部
を固定としてもよい。
【0064】なお、本実施例では、移動板は移動部に固
定されているとしたが、移動板が移動部に固定されなく
てもよい。すなわち、移動板と固定板との相対位置変化
を測定してもよい。
【0065】なお、本実施例では、固定板の裏面に反射
膜を設けたが、移動部上にミラーを設けて固定板に光束
を戻してもよい。
【0066】(実施例2)以下本発明の第2の実施例に
ついて図3を用いて説明する。第1の実施例と第2の実
施例の違いは、固定板への入射光と固定板からの射出光
の分離の方法である。
【0067】第1の実施例では、光源の光軸を反射膜の
法線方向に対し傾けることにより光束を分離したが、第
2の実施例では、回折格子を用いることにより光束の分
離を行う。
【0068】図3(a)は本実施例の正面図であり、図
3(b)は側面図である。図3における符号1から7
は、図1における同符号のものと同一機能を有するもの
である。
【0069】11は回折格子であり、光源からの入射光
に対しては−1次、固定板からの入射光に対して−1次
の回折光に光量が集中するようにした透過型ブレーズ回
折格子である。
【0070】以上のように構成された光学式エンコーダ
についてその動作を説明する。移動板3と固定板4の相
対位置変化による受光部での光強度の変化については、
第1の実施例と同様であり、移動板、固定板間距離の制
限を受けずに回折格子のピッチを小さくできるので、高
分解能化が可能となる。
【0071】つぎに、回折格子による固定板4への入射
光と射出光の分離について説明する。
【0072】光源1の射出光はコリメータレンズ2によ
り平行光化される。コリメータレンズ2の射出光は回折
格子11により−1次回折される。回折角をθとする
と、回折格子11の射出光は、移動板3と固定板4を通
過し、角度θで反射膜5に入射する。
【0073】反射膜5での反射光は、固定板4と移動板
3を通過し、回折格子11で−1次回折する。回折格子
11と反射膜5までの距離をaとすると、固定板への入
射光と固定板からの射出光との距離を2a×tanθ離
すことができるので、固定板から射出光を受光部で検出
することができる。
【0074】以上のように本実施例のよれば、移動板お
よび固定板への入射光と射出光を、回折格子を用いて分
離することにより、第1の実施例と同様の効果が得られ
る。
【0075】(実施例3)以下本発明の第3の実施例に
ついて、図4を用いて説明する。第1の実施例と第3の
実施例の違いは、第1の実施例では固定板および移動板
の回折格子を透過型とし、固定板の裏面に反射膜を設け
たが、本実施例では、固定板の回折格子を反射型とし、
移動板の回折格子を透過型とし、移動板の裏面に反射膜
を設けたことである。
【0076】図4における符号1から6は、図1の同一
符号と同一機能のものを示す。8はハーフミラーであ
り、固定板への入射光と固定板からの射出光とを分離す
る。18は固定板であり、平面基板上にピッチpで格子
の段差が (λ/2)×(1+2j)/n0 である反射型の回折格子が形成される。ただし、j=
0、1、2、・・・である。
【0077】17は移動板であり、透明な平行平面基板
上に、ピッチpで溝の段差が式2で与えられる矩形断面
の回折格子を有する。裏面には反射膜5が形成される。
ただし、コリメータレンズの射出光が通過する部分には
回折格子および反射膜は形成されない。
【0078】以上のように構成された本実施例の光学式
エンコーダについてその動作を説明する。光源1の射出
光はコリメータレンズ2で平行光化され、ハーフミラー
8を通過し、固定板18および移動板17で回折する。
固定板18と移動板17で回折した光束はハーフミラー
で反射し、受光部6に入射する。固定板18および移動
板17の相対位置変化による回折光干渉強度の変化は、
第1の実施例と同様である。
【0079】すなわち、固定板18と移動板17の回折
格子のピッチが等しいので、固定板18および移動板1
7の回折光による2光束干渉が生じる。
【0080】さらに、固定板18と移動板17の相対変
位sにより回折光間に±4πs/pの位相変化が生じ、
受光部での干渉強度変化は、2{cos(8πs/p)
+1}となり、格子1ピッチの相対変化により4パルス
の信号が得られることになる。
【0081】回折光の干渉には、移動板、固定板間距離
の条件は含まれていない。よって、格子ピッチを小さく
したときに、移動板、固定板間距離を広くとることがで
きるので、高分解能化が可能となる。
【0082】以上のように本実施例によれば、固定板の
回折格子を反射型とし、移動板の回折格子を透過型と
し、移動板の裏面に反射膜を設けることにより、第1の
実施例と同様な効果を得ることができる。
【0083】なお、本実施例において、固定板および移
動板の回折格子を断面形状が矩形形状としたが、正弦波
状のもの、あるいは三角形状のものとしてもよい。
【0084】なお、本実施例において、固定板の回折格
子を表面反射型としたが、裏面反射型としてもよい。
【0085】なお、本実施例において、固定板への入射
光と固定板からの射出光の分離をハーフミラーを用いて
行ったが、光源の光軸を傾けてもよい。あるいは、偏光
ビームスプリッタと1/4波長板を用いて光源から固定
板への入射光と固定板からの射出光を分離してもよい。
ここで、1/4波長板の光学軸方向は、偏光ビームスプ
リッタに直線偏光を入射したときに透過光量が最大とな
る方向に対して45度の角度をなす方向とする。
【0086】なお、本実施例では、移動部が動き、固定
板が固定されているとしたが、固定板を動かし、移動部
を固定としてもよい。
【0087】なお、本実施例では、移動板は移動部に固
定されているとしたが、移動板が移動部に固定されなく
てもよい。すなわち、移動板と固定板との相対位置変化
を測定してもよい。
【0088】なお、本実施例では、移動板の裏面に反射
膜を設けたが、反射膜のかわりに移動部上にミラーを設
け移動板に光束を戻してもよい。
【0089】(実施例4)以下本発明の第4の実施例に
ついて、図5を用いて説明する。第1の実施例と第4の
実施例の違いは、第1の実施例では固定板および移動板
の回折格子を透過型とし、固定板の裏面に反射膜を設け
たが、第4で実施例では、固定板の回折格子を透過型と
し、移動板の回折格子を反射型としたことである。
【0090】図5における符号1から6及び8は、図
1、図4の同符号のものと同一機能のものを表す。
【0091】19は移動板であり、平面基板上にピッチ
p/2で格子の段差が (λ/2)×(1+2j)/n0 である矩形断面の反射型の回折格子が形成される。ただ
し、j=0、1、2、・・・である。
【0092】以上のように構成された光学式エンコーダ
について、その動作を説明する。光源1の射出光はコリ
メータレンズ2で平行光化され、ハーフミラー8を通過
し、固定板4および移動板19で回折する。固定板4と
移動板19で回折した光束はハーフミラーで反射し、受
光部6に入射する。固定板4および移動板19の相対位
置変化による回折光干渉強度の変化は、第1の実施例と
同様である。
【0093】以下その説明を行う。移動板の回折格子は
固定板の回折格子に対してピッチが半分であるので、回
折角は2倍となる。
【0094】従って、移動板19での回折光は、入射光
と同方向となり、固定板4で回折し2光束の干渉が生じ
る。
【0095】さらに、固定板18と移動板17の相対変
位sにより回折光間に±4πs/pの位相変化が生じ、
受光部での干渉強度変化は、2{cos(8πs/p)
+1}となり、格子1ピッチの相対変化により4パルス
の信号が得られることになる。回折光の干渉には、移動
板、固定板間距離の条件は含まれていない。
【0096】よって、格子ピッチを小さくしたときに、
移動板、固定板間距離を広くとることができるので、高
分解能化が可能となる。
【0097】以上のように本実施例によれば、固定板の
回折格子を透過型とし、移動板の回折格子を反射型とす
ることにより第1の実施例と同様な効果を得ることがで
きる。
【0098】なお、本実施例において、固定板および移
動板の回折格子を断面形状が矩形形状としたが、正弦波
状のもの、あるいは三角形状のものとしてもよい。
【0099】なお、本実施例において、固定板上の回折
格子を移動板と向き合う面に設けたが、光源側の面に回
折格子を設けてもよい。
【0100】なお、本実施例において、固定板への入射
光と固定板からの射出光の分離にハーフミラーを用いた
が、光源の光軸を傾けてもよい。
【0101】あるいは、偏光ビームスプリッタと1/4
波長板を用いて光源から固定板への入射光と固定板から
の射出光を分離してもよい。
【0102】ここで、1/4波長板の光学軸方向は、偏
光ビームスプリッタに直線偏光を入射したときに透過光
量が最大となる方向に対して45度の角度をなす方向と
する。
【0103】なお本実施例では、移動部が動き、固定板
が固定されているとしたが、固定板を動かし、移動部を
固定としてもよい。
【0104】なお、本実施例では、移動板は移動部に固
定されているとしたが、移動板が移動部に固定されなく
てもよい。すなわち、移動板と固定板との相対位置変化
を測定してもよい。
【0105】(実施例5)以下本発明の第5の実施例に
ついて、図6を用いて説明する。第1の実施例と第5の
実施例の違いは、第1の実施例では固定板および移動板
の回折格子を透過型とし、固定板の裏面に反射膜を設け
たが、第5で実施例では、固定板および移動板の回折格
子を反射型としたことである。
【0106】図6の1から6と8は図1、図4の同番号
のものとおなじものである。20は移動板であり、平面
基板上にピッチp/2で格子の段差が (λ/2)×(1+2j)/n0(ただし、j=0、
1、2、・・・) である反射型の回折格子が形成される。
【0107】ただし、コリメータレンズの射出光が通過
する部分には、開口を設ける。18は固定板であり、平
面基板上にピッチpで格子の段差が (λ/2)×(1+2j)/n0(ただし、j=0、
1、2、・・・) である反射型の回折格子が形成される。
【0108】以上のように構成された光学式エンコーダ
について、その動作を説明する。光源1の射出光はコリ
メータレンズ2で平行光化され、ハーフミラー8を通過
し、固定板18および移動板20で回折する。
【0109】固定板18と移動板20で回折した光束は
ハーフミラーで反射し、受光部6に入射する。
【0110】固定板18および移動板20の相対位置変
化による回折光干渉強度の変化は、第1の実施例と同様
である。以下その説明を行う。移動板の回折格子は固定
板の回折格子に対してピッチが半分であるので、回折角
は2倍となる。
【0111】従って、移動板20での回折光は、入射光
と同方向となり、固定板18で回折し2光束の干渉が生
じる。
【0112】さらに、固定板18と移動板20の相対変
位sにより回折光間に±4πs/pの位相変化が生じ、
受光部での干渉強度変化は、2{cos(8πs/p)
+1}となり、格子1ピッチの相対変化により4パルス
の信号が得られることになる。回折光の干渉には、移動
板、固定板間距離の条件は含まれていない。
【0113】よって、格子ピッチを小さくしたときに、
移動板、固定板間距離を広くとることができるので、高
分解能化が可能となる。
【0114】以上のように本実施例によれば、固定板お
よび移動板の回折格子を反射型とすることにより、第1
の実施例と同様な効果を得ることができる。
【0115】なお、本実施例において、固定板および移
動板の回折格子を断面形状が矩形形状としたが、正弦波
状のもの、あるいは三角形状のものとしてもよい。
【0116】なお、本実施例において、移動板および固
定板の回折格子を表面反射型としたが、裏面反射型の回
折格子でもよい。
【0117】なお、本実施例において、固定板への入射
光と固定板からの射出光の分離にハーフミラーを用いた
が、光源の光軸を傾けてもよい。あるいは、偏光ビーム
スプリッタと1/4波長板を用いて光源から固定板への
入射光と固定板からの射出光を分離してもよい。ここ
で、1/4波長板の光学軸方向は、偏光ビームスプリッ
タに直線偏光を入射したときに透過光量が最大となる方
向に対して45度の角度をなす方向とする。
【0118】なお、本実施例では、移動部が動き、固定
板が固定されているとしたが、固定板を動かし、移動部
を固定としてもよい。
【0119】なお、本実施例では、移動板は移動部に固
定されているとしたが、移動板が移動部に固定されなく
てもよい。すなわち、移動板と固定板との相対位置変化
を測定してもよい。
【0120】(実施例6)以下本発明の第6の実施例に
ついて、図7を用いて説明する。第1の実施例と第6の
実施例の違いは、第1の実施例では固定板および移動板
の回折格子を透過型とし、固定板の裏面に反射膜を設け
たが、第6で実施例では、移動板の回折格子を透過型と
し、固定板の回折格子を反射型としたことである。
【0121】図7において、符号1から6及び8は、図
1、図4における同符号のものと同一機能を有するもの
である。
【0122】12は移動板であり、透明な平行平面基板
上にピッチ2pで溝の段差が式2で与えられる矩形断面
の回折格子を有する。18は固定板であり、平面基板上
にピッチpで格子の段差が(λ/2)×(1+2j)/
0である反射型の回折格子が形成される。ただし、j
=0、1、2、・・・である。
【0123】以上のように構成された光学式エンコーダ
について、その動作を説明する。光源1の射出光はコリ
メータレンズ2で平行光化され、ハーフミラー8を通過
し、移動板12および固定板18で回折する。
【0124】移動板12と固定板18で回折した光束は
ハーフミラーで反射し、受光部6に入射する。移動板1
2および固定板18の相対位置変化による回折光干渉強
度の変化は、固定格子の1ピッチ分の移動に対し2パル
スとなり、第1の実施例に対し、1/2となる。
【0125】以下その説明を行う。固定板の回折格子は
移動板の回折格子に対してピッチが半分であるので、回
折角は2倍となる。
【0126】従って、固定板18での回折光は、入射光
と同方向となり、移動板12で回折した光束は干渉す
る。固定板18と移動板12の相対変位sにより生じる
回折光間の位相変化は、±2πs/pとなる。
【0127】従って、受光部での干渉強度変化は、2
{cos(4πs/p)+1}となり、格子1ピッチの
相対変化により2パルスの信号が得られることになる。
回折光の干渉には、移動板、固定板間距離の条件は含ま
れていない。
【0128】よって、格子ピッチを小さくしたときに、
移動板、固定板間距離を広くとることができるので、高
分解能化が可能となる。
【0129】以上のように本実施例によれば、移動板の
回折格子を透過型とし、固定板の回折格子を反射型とす
ることにより、第1の実施例と同様な効果を得ることが
できる。
【0130】なお、本実施例において、固定板および移
動板の回折格子を断面形状が矩形形状としたが、正弦波
状のもの、あるいは三角形状のものとしてもよい。
【0131】なお、本実施例において、移動板上の回折
格子を固定板と向き合う面に設けたが、光源側の面に回
折格子を設けてもよい。
【0132】なお、本実施例において、固定板への入射
光と固定板からの射出光の分離にハーフミラーを用いた
が、光源の光軸を傾けてもよい。あるいは、偏光ビーム
スプリッタと1/4波長板を用いて光源から固定板への
入射光と固定板からの射出光を分離してもよい。ここ
で、1/4波長板の光学軸方向は、偏光ビームスプリッ
タに直線偏光を入射したときに透過光量が最大となる方
向に対して45度の角度をなす方向とする。
【0133】なお、本実施例では、移動部が動き、固定
板が固定されているとしたが、固定板を動かし、移動部
を固定としてもよい。
【0134】なお、本実施例では、移動板は移動部に固
定されているとしたが、移動板が移動部に固定されなく
てもよい。すなわち、移動板と固定板との相対位置変化
を測定してもよい。
【0135】(実施例7)以下本発明の第7の実施例の
光学式エンコーダについて、図面を参照しながら説明す
る。
【0136】第1の実施例と第7の実施例との違いは、
第1の実施例では固定板および移動板の回折格子を透過
型とし、固定板の裏面に反射膜を設けたが、第7で実施
例では、固定板の回折格子を透過型とし、移動板の回折
格子をブレーズ回折格子としたことである。
【0137】本実施例では、移動板の回折格子をブレー
ズ化することにより不要回折光を防ぎ、受光部での光強
度を向上することができる。
【0138】図8は本発明の一実施例における光学式エ
ンコーダの模式図である。図8において、符号1から6
及び8は、図1、図4の同符号のものと同一機能を有す
るものである。14は移動板であり、平行平面基板の裏
面に反射型のブレーズ回折格子を形成したものである。
ブレーズ回折格子のピッチは、jp/2である。但し、
j=1、2、3、・・・である。
【0139】移動板14の屈折率をn2とすると、回折
格子の格子斜面の角度の大きさはsin-1(λ/(n2
p))である。
【0140】回折格子の格子斜面の法線方向は、固定板
4の+1次回折光および−1次回折光の方向とそれぞれ
平行である。固定板4と移動板14の回折格子の溝の方
向は平行である。5は反射膜であり、移動板14の回折
格子面に形成される。
【0141】7は移動部であり、光源1とコリメータレ
ンズ2と移動板14と受光部6とハーフミラー8が配置
され、固定板4に平行で固定板4の回折格子の溝に垂直
な方向に移動する。
【0142】以上のように構成された光学式エンコーダ
について、その動作を説明する。まず、移動板および固
定板で回折した2光束が、移動板、固定板間距離によら
ず重なりあうことを示し、この2光束の干渉強度が移動
板および固定板の相対位置変化により変わることを示
す。
【0143】すなわち、格子ピッチを小さくしたときで
も、移動板、固定板間距離によらず高い信号振幅が得ら
れ、高分解能化が可能であることを示す。
【0144】はじめに回折光の光路について説明する。
図9(a)は固定板から移動板裏面の反射膜までの光路
を示し、図9(b)は移動板の反射膜から固定板までの
光路を示す。
【0145】光源1から射出された光は、コリメータレ
ンズ2により平行光化され、ハーフミラー8を通過し固
定板4に入射する。
【0146】固定板4では、+1次回折光34a、−1
次回折光34bに大部分の光量が集中する。固定板4の
回折光の回折角はθ=sin-1(λ/(n0p))であ
る。ただし、n0は固定板4と移動板14の間の媒質の
屈折率である。
【0147】光束34a、34bはそれぞれ移動板14
で屈折し、35a、35bとなる。ブレーズ回折格子へ
の入射角をφとすると、スネルの法則より、 sinφ=(n0/n2)sinθ=λ/(n2p) となる。
【0148】移動板14の回折格子のピッチはjp/2
であるので、回折光の回折角をηとすると、sinη=
{λ/(n2p)}×{1−2k/j}となる。ただ
し、k=0、±1、±2、±3、・・・であり、j=
1、2、3、・・・である。
【0149】k=jのとき、η=−φとなり、ブレーズ
回折格子への入射光と、射出光とは同方向となる。
【0150】反射型ブレーズ回折格子の回折効率は、格
子斜面の角度できまり、入射光に対して、正反射となる
回折光に大部分の光量が集中する。移動板のブレーズ回
折格子の格子斜面の法線方向の角度は、±sin-1(λ
/(n2p))であり、光束35a、35bの方位と同
じであるので、同方向に反射する回折光36a、36b
に大部分の光量が集中する。
【0151】従って、移動板では、不要回折光が生じな
いので、光効率が向上する。光束36a、36bは、移
動板14で屈折し、37a、37bとなり、固定板4で
回折する。光束37aの−1次回折光38aと光束37
bの+1次回折光38bは互いに平行で重なり合う。光
束38a、38bはハーフミラー8で反射し、受光部6
で光量変化が電気信号に変換される。
【0152】固定板4と移動板14との相対変位sによ
り、光束38aは−4πs/p位相変化し、光束38b
では+4πs/pの位相変化が生じる。
【0153】光束38a、38bの振幅の大きさを1と
して、受光部6での光強度を求めると、式2となり、移
動部7の1ピッチの移動により4パルスの信号が得られ
ることがわかる。
【0154】回折光の干渉には、移動板、固定板間距離
の条件は含まれていない。よって、格子ピッチを小さく
したときに、移動板、固定板間距離を広くとることがで
きるので、高分解能化が可能となる。
【0155】以上のように本実施例のよれば、主要回折
光が±1次の回折格子を有する固定板と、反射型ブレー
ズ回折格子を有する移動板を用いることにより、第1の
実施例と同様な効果が得られる。さらに本実施例では移
動板での回折効率が約2倍に向上するので、光源の低出
力化が可能となり、光源の長寿命化が可能となる。
【0156】さらに、移動部上に光源と受光部と移動板
が配置されているので、移動部が傾いたときでも、受光
部上の光束の位置変動は、ほとんど生じないので、受光
部の面積をちいさくし応答速度を向上できる。
【0157】なお、本実施例において、固定板の回折格
子を断面形状が矩形形状としたが、正弦波状のもの、あ
るいは三角形状のものとしてもよい。
【0158】なお、本実施例において、固定板上の回折
格子を移動板と向き合う面に設けたが、光源側の面に回
折格子を設けてもよい。
【0159】なお、本実施例において、固定板への入射
光と固定板からの射出光の分離にハーフミラーを用いた
が、光源の光軸を傾けてもよい。あるいは、偏光ビーム
スプリッタと1/4波長板を用いて光源から固定板への
入射光と固定板からの射出光を分離してもよい。ここ
で、1/4波長板の光学軸方向は、偏光ビームスプリッ
タに直線偏光を入射したときに透過光量が最大となる方
向に対して45度の角度をなす方向とする。
【0160】なお、本実施例では、移動部が動き、固定
板が固定されているとしたが、固定板を動かし、移動部
を固定としてもよい。
【0161】なお、本実施例では、移動板として、固定
板と反対側の面に格子を形成したが、固定板に対向する
面に格子を設けてもよい。
【0162】なお、移動板として、固定板と対向する面
に透過型のブレーズ格子を設け、その裏面に反射膜を設
けてもよい。
【0163】(実施例8)以下本発明の第8の実施例の
光学式エンコーダについて、図面を参照しながら説明す
る。
【0164】第1の実施例と第8の実施例との違いは、
第1の実施例では固定板および移動板の回折格子を透過
型とし、固定板の裏面に反射膜を設けたが、第8の実施
例では、固定板の回折格子を裏面反射型とし、移動板の
回折格子を裏面反射型のブレーズ回折格子としたことで
ある。
【0165】移動板の回折格子をブレーズ化することに
より不要回折光を防ぎ、受光部での信号振幅を大きくす
ることができる。さらに、固定板の回折格子を反射型と
することにより、移動部を小型化が可能となる。
【0166】図10は本発明の一実施例における光学式
エンコーダの模式図である。1は光源であり、半導体レ
ーザや発光部の十分小さな発光ダイオードなどである。
波長をλとする。
【0167】2はコリメータレンズであり、光源1の射
出光を平行光化する。22は固定板であり、コリメータ
レンズの射出光を入射光とし、透明な平行平面基板の裏
面にピッチpで溝の段差がtである矩形断面の回折格子
を有する。
【0168】格子の溝の段差tは n1×t=(λ/
2)×(1+2j)を満たす。ただし、j=0、1、
2、3、・・・であり、n1は固定板の屈折率である。
【0169】24は反射膜であり、固定板22の格子面
に形成される。21は移動板であり、平行平面基板の裏
面に反射型のブレーズ回折格子を形成したものである。
ブレーズ回折格子のピッチは、jp/2である。但し、
j=1、2、3、・・・である。
【0170】移動板21の屈折率をn2とすると、回折
格子の格子斜面の角度の大きさはsin-1(λ/(n2
p))である。回折格子の格子斜面の法線方向は、固定
板22の+1次回折光および−1次回折光の方向とそれ
ぞれ平行である。
【0171】23は反射膜であり、移動板21の格子面
に形成される。移動板21において、コリメータレンズ
の射出光が通過する部分には回折格子および反射膜23
は形成されない。固定板22と移動板21の回折格子の
溝の方向は平行である。
【0172】8はハーフミラーであり、コリメータレン
ズ2の射出光と固定板22の射出光を分離する。6は受
光部であり、移動板21、固定板22で回折した光束を
受光し、電気信号に変換する。
【0173】7は移動部であり、光源1とコリメータレ
ンズ2と移動板21と受光部6とハーフミラー8が配置
され、固定板22に平行で固定板22の回折格子の溝に
垂直な方向に移動する。
【0174】以上のように構成された光学式エンコーダ
について、その動作を説明する。まず、移動板および固
定板で回折した2光束が、移動板、固定板間距離によら
ず重なりあうことを示し、この2光束の干渉強度が移動
板および固定板の相対位置変化により変わることを示
す。
【0175】すなわち、格子ピッチを小さくしたときで
も、移動板、固定板間距離によらず高い信号振幅が得ら
れ、高分解能化が可能であることを示す。
【0176】はじめに移動板、固定板での回折光の光路
を説明する。図11(a)は固定板から移動板裏面の反
射膜までの光路を示し、図11(b)は移動板の反射膜
から固定板までの光路を示す。
【0177】光源1から射出された光は、コリメータレ
ンズ2により平行光化され、ハーフミラー8を通過した
のち固定板22に入射される。
【0178】固定板22では、+1次回折光50a、−
1次回折光50bに大部分の光量が集中する。固定板2
2の回折光の回折角はθ1=sin-1(λ/(n1p))
である。ただし、n1は固定板22の屈折率である。
【0179】光束50a、51bは固定板22から射出
するときに屈折し、51a、51bとなる。このときの
屈折角をθ2とすると、スネルの法則より n0×sinθ2=n1×sinθ1 となる。ただし、n0は移動板21と固定板22の間の
媒質の屈折率である。
【0180】つぎに移動板21で屈折し、52a、52
bとなる。このときの屈折角をθ3とすると、移動板2
1のブレーズ回折格子への入射角もθ3となる。スネル
の法則より求めると、θ3=sin-1{λ/(n2p)}
である。
【0181】移動板21の回折格子のピッチはjp/2
であるので、回折格子での回折角をηとすると、sin
η={λ/(n2p)}×{1−2k/j}となる。た
だし、k=0、±1、±2、±3、・・・であり、j=
1、2、3・・・である。
【0182】j=kとすると、η=−φとなり、移動板
の回折光は、入射光と同方向となる。反射型ブレーズ回
折格子では、回折効率は格子斜面の角度できまり、入射
光に対して正反射となる回折光に大部分の光量が集中す
る。移動格子21のブレーズ回折格子の斜面の法線方向
は、θ3=±sin-1{λ/(n2p)}であり、光束5
2a、52bとそれぞれ平行である。
【0183】従って、光束52a、52bと同方向の回
折光53a、53bほとんどの光量が集中する。移動板
では不要回折光が生じないので光効率が向上する。光束
53a、54a、55aはそれぞれ、52a、51a、
50aと同じ光路をもどる。53bについても同様であ
る。光束55aの−1次回折光56aと光束55bの+
1次回折光56bは平行で重なりあう。光束56a、5
6bはハーフミラー8で反射し、受光部6で光量変化が
電気信号に変換される。
【0184】移動部の距離sの移動により、光束56a
は−4πs/p位相変化し、光束56bは−4πs/p
位相が変化する。光束56a、56bの振幅の大きさを
1として、受光部6での光強度を求めると、式2とな
り、移動部7の1ピッチの移動により4パルスの信号が
得られることがわかる。回折光の干渉には、移動板、固
定板間距離の条件は含まれていない。
【0185】よって、格子ピッチを小さくしたときに、
移動板、固定板間距離を広くとることができるので、高
分解能化が可能となる。以上のように本実施例のよれ
ば、主要回折光が±1次で裏面反射型の回折格子を有す
る固定板と、裏面反射型ブレーズ回折格子を有する移動
板を用いることにより、第1の実施例と同様な効果が得
られる。
【0186】さらに本実施例では移動板の回折格子で不
要回折光が生じないので光効率が約2倍向上する。
【0187】さらに、固定板の回折格子を反射型とする
ことにより、移動部の小型化が可能となる。
【0188】さらに、移動板および固定板の回折格子が
基板の裏面に形成してあるので、回折格子の溝にゴミや
油等が入った場合でも回折効率の低下がなく、信号振幅
の大きな安定した出力が得られる。また、固定板、移動
板の対向する面は平面であるので、ゴミや油等の除去が
簡単に行える。
【0189】なお、本実施例において、固定板の回折格
子を断面形状が矩形形状としたが、正弦波状のもの、あ
るいは三角形状のものとしてもよい。
【0190】なお、本実施例において、固定板への入射
光と固定板からの射出光の分離にハーフミラーを用いた
が、光源の光軸を傾けてもよい。あるいは、偏光ビーム
スプリッタと1/4波長板を用いて光源から固定板への
入射光と固定板からの射出光を分離してもよい。ここ
で、1/4波長板の光学軸方向は、偏光ビームスプリッ
タに直線偏光を入射したときに透過光量が最大となる方
向に対して45度の角度をなす方向とする。
【0191】なお、本実施例では、移動部が動き、固定
板が固定されているとしたが、固定板を動かし、移動部
を固定としてもよい。
【0192】
【発明の効果】以上のように請求項1記載の発明によれ
ば、主要回折光が±1次である透過型の回折格子を有す
る第1格子板および第2格子板を用いることにより、ま
た、請求項2記載の発明によれば、主要回折光が±1次
で反射型回折格子を有する第1格子板と、回折角が第1
格子板の±1次回折光と等しい透過型回折格子を有する
第2格子板を用いることにより、また、請求項3記載の
発明によれば、主要回折光が±1次の透過型の回折格子
を有する第1格子板と、回折角が第1格子板の±1次回
折光に対し2倍である反射型の回折格子を有する第2格
子板を用いることにより、また、請求項4記載の発明で
は、主要回折光が±1次の反射型の回折格子を有する第
1格子板と、回折角が前記第1格子板の±1次回折光に
対し2倍である反射型の回折格子を有する第2格子板と
を用いることにより、格子の相対位置変化による回折光
の位相変化を干渉により光量変化に変換し受光部で検出
するので、第1格子板と第2格子板との距離を離したと
きでも、信号振幅の低下は起こらない。従って、第1格
子板と第2格子板との距離を自由に設定できるので、格
子板の接触による破損を防ぎ、測定の自由度を大きくで
きる。また、フーリエイメージのような制限がないの
で、移動板、固定板間距離の変動による受光部出力の変
動が少ない。また格子板は、スタンパで容易に複製がで
きるので低コスト化が可能である。
【0193】また、請求項5記載の発明によれば、主要
回折光が±1次の回折格子を有する固定板と、反射型ブ
レーズ回折格子を有する移動板を用いることにより、請
求項1記載の発明と同様な効果が得られる。さらに移動
板での回折効率が約2倍に向上するので、光源の低出力
化が可能となり、光源の長寿命化が可能となる。さら
に、移動部上に光源と受光部と移動板が配置されている
ので、移動部が傾いたときでも、受光部上の光束の位置
変動は、ほとんど生じないので、受光部の面積をちいさ
くし応答速度を向上できる。
【0194】また、請求項6記載の発明によれば、主要
回折光が±1次で裏面反射型の回折格子を有する固定板
と、裏面反射型ブレーズ回折格子を有する移動板を用い
ることにより、請求項1記載の発明と同様な効果が得ら
れる。さらに移動板の回折格子で不要回折光が生じない
ので光効率が約2倍向上する。さらに、固定板の回折格
子を反射型とすることにより、移動部の小型化が可能と
なる。さらに、移動板および固定板の回折格子が基板の
裏面に形成してあるので、回折格子の溝にゴミや油等が
入った場合でも回折効率の低下がなく、信号振幅の大き
な安定した出力が得られる。また、固定板、移動板の対
向する面は平面であるので、ゴミや油等の除去が簡単に
行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例における光学式エンコー
ダの構成を示す模式図
【図2】同実施例の動作説明のための移動板、固定板に
おける光路の説明図
【図3】同実施例において光束分離に回折格子を用いた
場合の模式図
【図4】本発明の第2の実施例における光学式エンコー
ダの模式図
【図5】本発明の第3の実施例における光学式エンコー
ダの模式図
【図6】本発明の第4の実施例における光学式エンコー
ダの模式図
【図7】本発明の第5の実施例における光学式エンコー
ダの模式図
【図8】本発明の第6の実施例における光学式エンコー
ダの模式図
【図9】同実施例における動作説明のための移動板、固
定板での光路の説明図
【図10】本発明の第7の実施例における光学式エンコ
ーダの模式図
【図11】同実施例における動作説明のための移動板、
固定板での光路の説明図
【図12】従来の光学式エンコーダの構成を示す概略図
【符号の説明】
1 光源 2 コリメータレンズ 3 移動板 4 固定板 6 受光部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 正弥 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光源部と、前記光源部の射出光を入射光と
    し主要回折光が±1次の透過型の回折格子を有する第1
    格子板と、前記第1格子板の射出光を入射光とし回折角
    が前記第1格子板の±1次回折光と等しい透過型回折格
    子を有する第2格子板と、前記第2格子板の射出光を再
    び第2格子板に戻す反射手段と、前記第1格子板への入
    射光と第1格子板から射出光を分離する光束分離手段
    と、前記光束分離手段の射出光を入射光とする受光部と
    を備え、少なくとも第1格子板または第2格子板を移動
    可能としたことを特徴とする光学式エンコーダ。
  2. 【請求項2】光源部と、前記光源部の射出光を入射光と
    し主要回折光が±1次の反射型の回折格子を有する第1
    格子板と、前記第1格子板の射出光を入射光とし回折角
    が前記第1格子板の±1次回折光と等しい透過型回折格
    子を有する第2格子板と、前記第2格子板の射出光を再
    び第2格子板に戻す反射手段と、前記第1格子板への入
    射光と第1格子板から射出光を分離する光束分離手段
    と、前記光束分離手段の射出光を入射光とする受光部と
    を備え、少なくとも第1格子板または第2格子板を移動
    可能としたことを特徴とする光学式エンコーダ。
  3. 【請求項3】光源部と、前記光源部の射出光を入射光と
    し主要回折光が±1次の透過型の回折格子を有する第1
    格子板と、前記第1格子板の射出光を入射光とし回折角
    が前記第1格子板の±1次回折光に対し2倍である反射
    型の回折格子を有する第2格子板と、前記第1格子板へ
    の入射光と第1格子板から射出光を分離する光束分離手
    段と、前記光束分離手段の射出光を入射光とする受光部
    とを備え、少なくとも第1格子板または第2格子板を移
    動可能としたことを特徴とする光学式エンコーダ。
  4. 【請求項4】光源部と、前記光源部の射出光を入射光と
    し主要回折光が±1次の反射型の回折格子を有する第1
    格子板と、前記第1格子板の射出光を入射光とし回折角
    が前記第1格子板の±1次回折光に対し2倍である反射
    型の回折格子を有する第2格子板と、前記第1格子板へ
    の入射光と第1格子板から射出光を分離する光束分離手
    段と、前記光束分離手段の射出光を入射光とする受光部
    とを備え、少なくとも第1格子板または第2格子板を移
    動可能としたことを特徴とする光学式エンコーダ。
  5. 【請求項5】光源部と、前記光源部の射出光を入射光と
    し主要回折光が±1次の回折格子を有する固定板と、前
    記固定板の射出光を入射光とし主要回折光の回折角が前
    記固定板の±1次回折光に対し2倍である反射型ブレー
    ズ回折格子を有する移動板と、前記固定板への入射光と
    前記固定板からの射出光を分離する光束分離手段と、前
    記光束分離手段の射出光を検出する受光部とを備えたこ
    とを特徴とする光学式エンコーダ。
  6. 【請求項6】光源部と、前記光源部の射出光を入射光と
    し主要回折光が±1次で裏面反射の回折格子を有する固
    定板と、前記固定板の射出光を入射光とし主要回折光の
    回折角が前記固定板の±1次回折光に対し2倍である裏
    面反射の回折格子を有する移動板と、前記固定板への入
    射光と前記固定板からの射出光を分離する光束分離手段
    と、前記光束分離手段の射出光を検出する受光部とを備
    えたことを特徴とする光学式エンコーダ。
  7. 【請求項7】光束分離手段を、回折格子とすることを特
    徴とする請求項1から6の何れかに記載の光学式エンコ
    ーダ。
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