JP3495783B2 - エンコーダ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はエンコーダに関する。本
発明は特に移動物体（スケール）に取り付けた回折格子
等の微細格子列にレーザ光等の可干渉性光束を入射さ
せ、該回折格子からの所定次数の回折光を互いに干渉さ
せて干渉縞を形成し、該干渉縞の明暗の縞を計数するこ
とによって回折格子の移動情報、例えば移動量、移動方
向、加速度、そして角加速度等を測定するロータリーエ
ンコーダやリニアエンコーダ等のエンコーダに良好に適
用できる。

【０００２】

【従来の技術】従来よりＮＣ工作機械等における回転物
体の回転量や回転方向等の回転情報を高精度に、例えば
サブミクロンの単位で測定することのできる測定器とし
てロータリーエンコーダがあり、各方面で使用されてい
る。

【０００３】特に高精度でかつ高分解能のロータリーエ
ンコーダとして、レーザ等の可干渉性光束を移動物体に
設けた回折格子に入射させ、該回折格子から生ずる所定
次数の回折光を互いに干渉させ、該干渉縞の明暗を計数
することにより、該移動物体の移動量や移動方向等の移
動状態を求めた回折光干渉方式のロータリーエンコーダ
が良く知られている。

【０００４】又、弾性体の弾性変形を測定することによ
って加速度を検出する加速度計が、例えば特開平４−２
６４２６４号公報で提案されている。特に高精度な加速
度の検出を目的とした加速度計として、回折光干渉方式
のエンコーダを利用した加速度検出器が提案されてい
る。又、角加速度を検出する角加速度計として圧電振動
子式、光ファイバ式のジャイロスコープ等の角加速度計
が提案されている。

【０００５】図９は従来の回折光干渉方式のロータリー
エンコーダの一部分の要部概略図である。

【０００６】同図においては光源１０１から射出した単
色の光束をスケール（ディスク）１０５ａ上の回折格子
等から成る格子ピッチＰ（回折格子列の１周の本数が
Ｎ）の微細格子列１０５に入射させて複数個の回折光を
発生させている。このとき直進する光束の次数を０とし
て、その両脇に±１，±２，±３・・・のような次数の
回折光を定義し、更にスケール１０５ａの回転方向を
＋、逆方向を−の符号を付けて区別することにする。そ
うするとｎ次の回折光の波面の位相は０次光の波面に対
してスケール１０５ａの回転角度をθ（ｄｅｇ）とする
と ２π・ｎ・Ｎ・θ／３６０ だけずれるという性質がある。

【０００７】そこで異なる次数の回折光同士は互いに波
面の位相がずれているから適当な光学系によって２つの
回折光の光路を重ね合わせて干渉させると、明暗信号が
得られる。

【０００８】例えば＋１次回折光と−１次回折光とをミ
ラー１０９ａ，１０９ｂとビームスプリッタ１０３を用
いて重ね合わせて干渉させるとスケール１０５ａが微細
格子の１ピッチ分（３６０／Ｎ度）だけ回転する間に互
いの位相が４πだけずれていくから２周期の明暗の光量
変化が生じる。従ってこのときの明暗の光量変化を検出
すればスケール１０５ａの回転量を求めることができ
る。

【０００９】図１０はスケール１０５ａの回転量だけで
はなく回転方向も検出するようにした従来の回折光干渉
方式のロータリーエンコーダの一部分の要部概略図であ
る。

【００１０】同図では図９のロータリーエンコーダに比
べて、スケール１０５ａの回転に伴う２つの回折光より
得られる明暗信号を少なくとも２種類用意して、それら
の互いの明暗のタイミングをずらしてスケール１０５ａ
の回転方向を検出している。

【００１１】即ち、同図では微細格子列１０５から生ず
るｎ次回折光とｍ次回折光とを重ね合わせる前に偏光板
１０８ａ，１０８ｂ等を利用して両光束の偏光面が互い
に直交する直線偏光の光束にしている。そしてミラー１
０９ａ，１０９ｂとビームスプリッタ１０３ａを介して
光路を重ね合わせてから１／４波長板１０７ａを透過さ
せて２光束間の位相差で偏光面の方位が決まる直線偏光
に変換している。

【００１２】更にそれを非偏光ビームスプリッタ１０３
ｂで２つの光束に分割して、それぞれの光束を互いに検
波方位（透過できる直線偏光の方位）がずれるように配
置した偏光板（アナライザ）１０８ｃ，１０８ｄを透過
させ、２つの光束の干渉による明暗のタイミングのずれ
た２種類の明暗信号を検出器１１０ａ，１１０ｂで検出
している。

【００１３】例えばこの２つの偏光板の検波方位を互い
に４５°ずらせば明暗のタイミングは位相で表すと９０
°（π／２）ずれる。同図のロータリーエンコーダはこ
のときの２つの検出器１１０ａ，１１０ｂからの信号を
用いてスケール１０５ａの回転方向を含めた回転情報を
検出している。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】従来のエンコーダにお
いて被測定物体に関して複数の移動情報、例えば回転情
報と直線移動情報とを検出しようとすると、２つの検出
系を各々設けなければならないために装置全体が大型化
及び複雑化する傾向があった。

【００１５】本発明は被測定物体の複数の移動情報、例
えば１方向の移動情報と１軸回りの回転情報を同時に独
立して高精度に検出することができるエンコーダの提供
を第１の目的とする本発明は、更にこれを利用して１方
向の加速度と１方向の角加速度も同様に高精度に検出す
ることができるエンコーダの提供を他の目的とする。本
発明の更に他の目的は、後述する説明の中で明らかにな
るであろう。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明のエンコ
ーダは、第１の回折格子と第２の回折格子を設けた被測
定物体に、光源手段から光束を該第１の回折格子に入射
させ、該第１の回折格子から生じる所定次数の複数の回
折光を該第２の回折格子に入射させ、該第２の回折格子
で回折させた複数の回折光のうち、被測定物体が直線運
動したときに相対的に位相がずれる２光束を干渉させ、
該被測定物体の直線運動を検出する第１の光学系及び第
１の検出系と、被測定物体が回転運動するときに相対的
に位相がずれる２光束を干渉させ、該被測定物体の回転
運動を検出する第２の光学系及び第２の検出系の２つの
移動情報検出系をもつことを特徴としている。

【００１７】 請求項２の発明は、請求項１の発明にお
いて前記被測定物体は回転物体より成り、前記第１及び
第２の回折格子は該回転物体の回転軸を中心とする放射
格子より成っていることを特徴としている。 請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において前記
被測定物体は回転物体より成り、前記第１及び第２の回
折格子はスケール面内にあって該回転物体の回転軸に直
交する直線に平行の直線格子であることを特徴としてい
る。 請求項４の発明は、請求項１、２又は３の発明において
前記被測定物体は筐体内に設けた弾性体と筐体とからな
り、前記第１の検出系と第２の検出系は該弾性体の筐体
に対する変動を検出して、該筐体に加わる加速度及び角
加速度を検出していることを特徴としている。

【００１８】 請求項５の発明のエンコーダは、被測定
物体に対して第１の回折格子と第２の回折格子の２つの
回折格子を設け、光源手段からの光束を該第１の回折格
子に入射させ、該第１の回折格子から生じる所定次数の
複数の回折光を該第２の回折格子に入射させ、該第２の
回折格子から生じる所定次数の複数の回折光のうち該２
つの回折格子が格子方向と直交する方向に共に移動する
ときに相対的に位相がずれる２光束を干渉させて、該干
渉信号を検出する第１の検出系と、該第２の回折格子か
ら生じる所定次数の複数の光束のうち該２つの回折格子
が格子方向と直交する方向に互いに逆方向に移動すると
きに相対的に位相がずれる２光束を干渉させて、該干渉
信号を検出する第２の検出系とを設け、該第１の検出系
と第２の検出系から得られる信号を利用して該被測定物
体の移動情報を検出していることを特徴としている。

【００１９】

【００２０】

【実施例】図１は本発明の実施例１の要部概略図であ
る。本実施例は被測定物体（剛体、スケールともい
う。）５に２つの反射型の回折格子を設け、該被測定物
体の移動情報及び回転情報を検出する場合を示してい
る。

【００２１】図１において、１はＰ偏光とＳ偏光の両方
の可干渉光束を放射する光源（例えば偏光面を４５度傾
けた半導体レーザ）である。光源１からの光束をコリメ
ータレンズ２によって整形した後、偏光面を光軸に対し
て４５度の角度で配置した第１の偏光ビームスプリッタ
３ａによって、Ｓ偏光ＬＳとＰ偏光ＬＰに分離してい
る。ここで偏光ビームスプリッタ３ａはＰ偏光を透過
し、Ｓ偏光を反射するようにしている。

【００２２】このうちＰ偏光ＬＰはミラー４ｂで反射さ
せ、回折格子（第１の回折格子）５ａの領域５ａＰに入
射させている。又Ｓ偏光ＬＳはミラー４ａで反射させ、
回折格子５ａの領域５ａＰに入射させている。このとき
に回折格子５ａに入射させる２つの光の入射角を１次回
折角と同一になるように、同一点に２方向から斜入射し
ている。そしてＳ偏光の＋１次回折光Ｓ+ とＰ偏光の−
１次回折光Ｐ- が回折格子５ａの面に対して垂直な同一
方向に反射回折するようにしている。

【００２３】そして１次回折光Ｓ+ と−１次回折光Ｐ-
をミラー等の偏向手段６ａ，６ｂにより、被測定物体
（弾性体）の捩れの回転軸（軸）１０について第１の回
折格子５ａと対称な位置に設けた回折格子（第２の回折
格子）５ｂに垂直入射させている。

【００２４】図２はこのときスケール５がＡ方向に移動
したときの概略図、図４は図２の各要素におけるブロッ
ク説明図である。

【００２５】図２，図４において、第２の回折格子５ｂ
で−１次回折したＰ偏光Ｐ--とＳ偏光Ｓ+-をミラー７ｂ
で反射させて偏光ビームスプリッター３ｂに導光してい
る。又、回折格子５ｂで＋１次回折したＰ偏光Ｐ-+とＳ
偏光Ｓ++をミラー７ａで反射させて偏光ビームスプリッ
ター３ｂに導光して、該偏光ビームスプリッター３ｂで
これらの各偏光を重ね合わせている。

【００２６】そしてこれらの光束のうち相対的な位相差
が８πあるＳ偏光Ｓ++とＰ偏光Ｐ--を偏光板１３ａに導
光して第１の光検出器９ａで検出し、相対的な位相差が
０のＳ偏光Ｓ+1，Ｐ偏光Ｐ-+を偏光板１３ｂに導光して
第２の光検出器９ｂで検出している。このとき光検出器
９ａでは移動情報が検出されるが、光検出器９ｂでは移
動情報が検出されない。

【００２７】図３は図１においてスケール５がＢ方向に
移動したときの概略図、図５は図２の各要素におけるブ
ロック説明図である。

【００２８】図３，図５において、回折格子５ｂで−１
次回折したＰ偏光Ｐ--とＳ偏光Ｓ+1をミラー７ａで反射
させて偏光ビームスプリッター３ｂに導光している。
又、回折格子５ｂで＋１次回折したＰ偏光Ｐ-+とＳ偏光
Ｓ++をミラー７ｂで反射させて偏光ビームスプリッター
３ｂに導光している。そして該偏光ビームスプリッター
３ｂでこれらの各偏光を重ね合わせている。

【００２９】そして、これらの光束のうち相対的な位相
差が０のＰ偏光Ｐ-+とＳ偏光Ｓ+-を、偏光板１３ａを介
して第１の光検出器９ａで検出し、相対的な位相差が８
πあるＰ偏光Ｐ--とＳ偏光Ｓ++を偏光板１３ｂを介して
第２の光検出器９ｂで検出ている。このとき光検出器９
ｂでは移動情報が検出されるが、光検出器９ａでは移動
情報が検出されない。

【００３０】本実施例では光検出器９ａ，９ｂからの信
号を用いて不図示の信号処理系で移動物体の移動情報を
検出しているが、次に本実施例における移動物体の移動
情報の検出原理について、図４，図５を参照して説明す
る。尚、図４，図５ではｍ次回折光の次数ｍをｍ＝１と
している。

【００３１】図６は格子の移動方向と回折次数との関係
を示す説明図である。図６に示すように、一定のピッチ
Ｐのスリットを形成した回折格子５１に波長λの可干渉
光を入射すると、角度θの方向に、 Ｐsin θ＝ｍλ（ｍ＝０，±１，・・・・） の回折光が発生する。

【００３２】ここで格子の移動方向に回折するｍ次回折
光を＋ｍ次回折光と、逆方向に回折するｍ次回折光を−
ｍ次回折光と定義する。回折格子５１がＸ移動すると、
移動前後でｍ次回折光の位相は、

【００３３】

【数１】 だけ変化する。従って、１次回折光（ｍ＝１）では回折
格子が１ピッチ移動すると、位相が２π変化する。

【００３４】回折光干渉方式のエンコーダでは、スケー
ルに設けた回折格子において、＋１次回折を２回した光
と−１次回折を２回した光を重ね合わせ、相対的に格子
１ピッチについて８π位相がずれるように構成されてい
る。従って、格子１ピッチのスケール移動につき、４周
期の位相変化が発生する。

【００３５】本実施例において、回折格子より回折され
る＋ｍ次回折光はｍ次回折光のうち回折格子の移動方向
に回折する光であり、−ｍ次回折光はｍ次回折光のうち
回折格子の移動方向と逆方向に回折する光である。

【００３６】例えば、回折光干渉方式のロータリーエン
コーダでは、放射状の回折格子によるスケールの回転に
よって、＋ｍ次回折を２回した光と−ｍ次回折を２回し
た光との相対的な位相が回折格子の１ピッチに相当する
角度変化に対して８ｍπ変化する。本実施例では、この
ときの両者の干渉光を検出することによって、回転物体
（回折格子）の回転情報を検出している。

【００３７】又スケール上の互いに平行な２ヶ所の回折
格子が共に格子と垂直な方向に同じ量だけ移動している
状態において、ｍ次回折光に注目し、第１の回折格子に
可干渉の光源からの光線を入射し、その＋ｍ次回折光Ｌ
m と−ｍ次回折光Ｌ-mをレンズ，プリズム，ミラー，光
ファイバ等の光伝送手段で伝送し、第２の回折格子に入
射させる。このとき第２の回折格子によって、＋ｍ次回
折光の＋ｍ次回折光Ｌm,m 、＋ｍ次回折光の−ｍ次回折
光Ｌm,-m、−ｍ次回折光の＋ｍ次回折光Ｌ-m,m、−ｍ次
回折光の−ｍ次回折光Ｌ-m,-m 、以上４通りのｍ次回折
光が得られる。

【００３８】スケール５がＡ方向に移動しているとき
は、図２，図４（参照）に示すように＋ｍ次回折光の＋
ｍ次回折光Ｌm,mと−ｍ次回折光の−ｍ次回折光Ｌ-m,-m
とを干渉させる。これらの間の位相は、回折格子の１ピ
ッチ分の移動につき相対的に８ｍπずれるため、干渉光
をフォトダイオードやＣＣＤのようなデバイス（光検出
器）を有する第１の検出系によって検出して、回折格子
の移動情報を検出している。

【００３９】又、＋ｍ次回折光の−ｍ次回折光Ｌm,-mと
−ｍ次回折光の＋ｍ次回折光Ｌ-m,mについても、第１の
検出系と同様な第２の検出系によって検出する。２つの
回折格子が共に格子と垂直な方向に移動しているとき、
第２の検出系に達する２つの２回回折光Ｌm,-m ，Ｌ-m,
mは、同位相であるため干渉信号は変化しない。このた
め移動情報は得られない。

【００４０】次に、スケール５がＢ方向に変動している
とき、即ち２つの回折格子が格子と垂直な方向で一方の
回折格子は上記と同方向、他方の回折格子が上記の方向
とは逆方向に移動する場合（格子と垂直方向に互いに逆
方向に移動する場合）を考える（図３，図５参照）。

【００４１】これはスケールが面内で回転する状態に相
当する。このとき前述の第１の検出系に達する２つの回
折光Ｌm,-m，Ｌ-m,mの間には位相差が生じない。しかし
ながら第２の検出系に達する２つの回折光Ｌm,m ，Ｌ-
m,-m は、前述の格子が同方向に移動している場合と同
様に、第１の回折格子と第２の回折格子において、回折
格子の移動量の差が２ピッチ分のとき相対的に８ｍπの
位相差をもつ。

【００４２】例えば、２つの回折格子が同一の剛体（被
測定物）上に２ヶ所の照射点を結ぶ方向に平行に設けら
れていれば、第１の検出系の信号は２か所の回折格子の
照射点の中点の回折格子面上で、格子と垂直な方向の移
動に対する信号となる。又、上記剛体が回折格子を含む
面内で回転する場合を考える。回転角が微小であれば、
それぞれの回折格子は反対方向に直線移動していると見
做すことができ、第２の検出系において２つの格子を含
む面内の回転角を検出することができる。

【００４３】又、２ヶ所の回折格子を従来の回折光干渉
方式のロータリーエンコーダと同様、放射状回折格子と
することにより、回転方向の検出範囲を広げることがで
きる。このとき直線移動に伴い格子の方向が変化するた
め、直線変位の検出範囲は平行な回折格子よりも小さく
なる。

【００４４】本実施例では以上の検出原理を利用して移
動物体の移動情報を求めている。次に、本実施例の具体
的な検出方法について説明する。

【００４５】まず、 （２−１）図２に示すように、２つの回折格子が共に矢
印Ａの方向に変位する場合（回折格子スケールが格子と
直交する方向に直線移動する状態）。

【００４６】このとき偏光ビームスプリッター３ｂを通
過し、偏光板１３ａを介し、光検出器９ａ（第１の検出
系）に到達する光は−１次回折を２回したＰ偏光Ｐ--と
＋１次回折を２回したＳ偏光Ｓ++であり、それぞれの相
対的な位相は格子１ピッチの変位につき８πとなる。こ
れらの光は偏光軸をそれぞれの直線偏光に対し４５度に
設定した偏光板（不図示）を通過することにより、偏光
軸で規定された直線偏光となり、光検出器９ａにおいて
格子の移動に伴なう干渉縞の移動として検出している。
そして光検出器９ａからの信号を用いて演算手段（不図
示）により、格子の移動情報、即ち弾性体の捩じれの軸
１０の移動情報を求めている。

【００４７】一方、偏光ビームスプリッター３ｂで反射
し、偏光板１３ｂを介し光検出器９ｂ（第２の検出系）
に到達する光は、−１次回折と＋１次回折をしたＰ偏光
Ｐ-+と＋１次回折と−１次回折をしたＳ偏光Ｓ+-であ
る。このとき格子の移動による位相差は生じない。この
ため光検出器９ｂでは干渉状態の変化はなく、信号は得
られない。

【００４８】（２−２）図３に示すように、２つの回折
格子が矢印Ｂの方向に回転する場合（格子を設けたスケ
ールが回転する状態）。

【００４９】即ち、被測定物体が回転軸１０を中心に回
転している場合、このとき偏光ビームスプリッター３ｂ
を通過し、偏光板１３ａを介し光検出器９ａに到達する
光は、−１次回折と＋１次回折をしたＰ偏光Ｐ-+と＋１
次回折と−１次回折をしたＳ偏光Ｓ+-であり、格子の回
転による位相差は生じない。このため回転情報を得るこ
とができない。

【００５０】又、偏光ビームスプリッター３ｂで反射
し、偏光板１３ｂを介し光検出器９ｂに到達する光は、
−１次回折を２回したＰ偏光Ｐ--と＋１次回折を２回し
たＳ偏光Ｓ++であり、格子を含む面内の１ピッチ分の回
転により相対的な位相差は８πとなる。このＰ，Ｓ偏光
をＰ，Ｓ偏光に対し４５度に偏光軸を傾けた偏光板（不
図示）により偏光軸で規定された直線偏光となり光検出
器９ｂによって干渉縞の移動を検出し、これにより格子
の面内の回転情報を検出している。

【００５１】本実施例においては、図２の光検出器９ａ
では格子のＡ方向のずれに対応する信号を得ており、図
３の光検出器９ｂでは格子の面内回転に対応する信号を
得ている。特に光検出器９ａ，９ｂからの検出信号によ
り、回折格子を設けた梁（転）１０のたわみ、捩れを同
時に検出することにより、梁１０に加わる加速度や角加
速度を検出している。変位や角変位から加速度や角加速
度を検出する方法は周知なので説明省略する。

【００５２】図１の構成においては、面内回転に伴い格
子の傾きがずれ、偏光方向がずれるため、回転角度は微
小量に限られるが、本構成によれば回転の中心は光の２
つの入射点に限定されずにスケールの回転角度を測定す
ることができる。

【００５３】尚、本実施例では光の偏向及び伝送手段と
してミラーを使用しているが、これは光の進行方向を偏
向する手段であれば、例えば屈折を利用したプリズム，
光ファイバ，光導波路等でも同様の構成が可能である。
又、本実施例では第１の回折格子５ａと第２の回折格子
５ｂとの間のＳ偏光とＰ偏光との光路を同一にするため
に、第１の回折格子５ａへの入射角をそれより生じる１
次回折角と同一にしているが、他の角度で入射して別の
光路で伝送する構成も可能である。

【００５４】更に、運動の方向を検出する場合には、干
渉縞の移動方向を検出する必要がある。このとき回折光
干渉方式のエンコーダで実現されている方法として、干
渉光の光束内の干渉縞を０本に近づける。このとき干渉
光はスケールの移動に伴なう明暗の繰り返しパターンと
なるが、図７に示すような光学系を図１のλ／４板８ａ
（８ｂ）と光検出器９ａ（９ｂ）と交換しても良い。

【００５５】図７において、８ｃはＰ偏光とＳ偏光に対
して４５度に進相軸を設定したλ／４波長板であり、Ｐ
偏光とＳ偏光を互いに回転方向の対向する円偏光として
いる。そして、その干渉光はスケールの移動に伴い、回
転する直線偏光となっている。これを非偏光ビームスプ
リッタ１２で２つに分割し、それぞれの回転する直線偏
光を互いに４５度偏光方向が異なる偏光板１３ａ及び１
３ｂによって、光検出器９ｃ及び９ｄで互いに９０度位
相の異なる正弦波状の光の明暗として検出している。

【００５６】そして光検出器９ｃ，９ｄで互いに９０度
位相のずれた２相の光の明暗を検出して、これより被測
定物の移動方向の情報を求めている。尚、被測定物が、
例えば図１において、矢印Ａ方向と矢印Ｂ方向の双方の
変位を同時にすれば光検出器９ａ，９ｂから各々移動情
報が得られる。

【００５７】図８は本発明の実施例２の要部概略図であ
る。本実施例は図１の実施例１に比べて反射型の回折格
子の代わりに透過型の回折格子を用いていること、光源
１からの光束を第１の回折格子に垂直入射させており、
また所定次数の回折光を第２の回折格子に斜入射させて
いること等が異なっており、その他の構成は同じであ
る。

【００５８】図８において、光源１を出射しコリメータ
ーレンズ２で整形された光束を第１の回折格子５ａに垂
直入射させている。そして回折格子５ａで回折した＋１
次回折光と−１次回折光をミラー６ａ，６ｂとミラー６
ｃ，６ｄを介して第２の回折格子５ｂに１次回折角と同
一の角度で入射させている。そして回折格子５ｂで回折
した１次回折光と−１次回折光を重ね合わせて、光検出
器９ａ及びミラー７ａ，７ｂ、ハーフミラー１１を介し
て光検出器９ｂで各々検出している。

【００５９】（３−１）２つの回折格子が共に図８の矢
印Ａの方向に移動する場合。

【００６０】このとき図２と同様に、光検出器９ａには
＋１次回折を２回した光と−１次回折を２回した光とが
重なった状態で入射する。この結果、上記実施例１と同
様に回折格子が１ピッチ分の移動をすると、それぞれの
回折光の位相が相対的に８πずれる。

【００６１】本実施例では、このずれに基づく干渉縞を
計数することによって回折格子の変位情報を検出してい
る。又、光検出器９ｂで検出される光には回折格子の移
動による位相差は生じないために、光検出器９ｂで得ら
れる信号には干渉状態の変化はなく、このため移動信号
は得られない。

【００６２】（３−２）２つの回折格子が図８の矢印Ｂ
の方向に回転する場合。

【００６３】即ち、図３と同様に２つの回折格子が回転
軸（不図示）を中心に回転する場合、このとき回折格子
５ｂで回折し、ミラー７ａ，７ｂで反射し、ビームスプ
リッタ１１によって重ね合わされ、光検出器９ｂには＋
１次回折を２回した光と−１次回折を２回した光との干
渉光となり、このとき光検出器９ｂで得られる信号より
２つの光の重ね合わせに基づく干渉縞を計数することに
より、回折格子の回転情報を検出している。

【００６４】このとき光検出器９ａで検出される光は位
相差が生じないために、光検出器９ａでは回転情報に関
する信号は得られない。

【００６５】尚、本発明の２方向の移動情報を検出可能
なエンコーダを、例えば筐体と弾性体の一部に設けた回
折格子に対して適用し、弾性体の角加速度による捻じれ
をスケールの回転として検出すれば角加速度を検出する
ことが可能である。同時に、弾性体のたわみをスケール
の平行移動として検出すれば、加速度を検出することが
可能である。これにより加速度と角加速度を同一の光学
系で同時に測定することができるようになる。

【００６６】

【外１】 互いに可干渉性をもつ２光束Ｌ１，Ｌ２を測定対象上に
設けた格子の２箇所に入射し、それぞれの＋ｍ次回折光
と−ｍ次回折光を得る。この４光束を図のように２光束
ずつ重ね合わせ、それぞれについて既述実施例のように
干渉信号の検出系を構成すれば、格子を設けた剛体の回
転運動と直線運動を独立に検出することができる。

【００６７】

【発明の効果】本発明によれば、被測定物体の移動情
報、例えば１方向の移動情報と１軸周りの回転情報を独
立して高精度に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例１の要部概略図

【図２】 図１でスケールがＡ方向に変動したときの要
部概略図

【図３】 図１でスケールがＢ方向に変動したときの要
部概略図

【図４】 図１でスケールがＡ方向に変動したときのブ
ロック説明図

【図５】 図１でスケールがＢ方向に変動したときのブ
ロック説明図

【図６】 本発明に係る回折格子の移動方向と回折光と
の関係を示す説明図

【図７】 図１の一部分を変更したときの説明図

【図８】 本発明の実施例２の要部概略図

【図９】 従来のロータリーエンコーダの一部分の要部
概略図

【図１０】 従来のロータリーエンコーダの一部分の要
部概略図

【図１１】 本発明の変形例の要部概略図

【符号の説明】

１ 光源 ２ コリメーターレンズ ３ａ，３ｂ，１１ 偏光ビームスプリッター ４ａ，４ｂ，６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，７ａ，７ｂ
ミラー ５ａ，５ｂ 回折格子 ８ａ，８ｂ λ／４ ９ａ，９ｂ 光検出器 １０ 回転軸

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の回折格子と第２の回折格子を設け
   た被測定物体に、光源手段から光束を該第１の回折格子
   に入射させ、該第１の回折格子から生じる所定次数の複
   数の回折光を該第２の回折格子に入射させ、該第２の回
   折格子で回折させた複数の回折光のうち、被測定物体が
   直線運動したときに相対的に位相がずれる２光束を干渉
   させ、該被測定物体の直線運動を検出する第１の光学系
   及び第１の検出系と、 被測定物体が回転運動するときに相対的に位相がずれる
   ２光束を干渉させ、該被測定物体の回転運動を検出する
   第２の光学系及び第２の検出系の２つの移動情報検出系
   をもつことを特徴とするエンコーダ。
2. 【請求項２】 前記被測定物体は回転物体より成り、前
   記第１及び第２の回折格子は該回転物体の回転軸を中心
   とする放射格子より成っていることを特徴とする請求項
   １のエンコーダ。
3. 【請求項３】 前記被測定物体は回転物体より成り、前
   記第１及び第２の回折格子はスケール面内にあって該回
   転物体の回転軸に直交する直線に平行の直線格子である
   ことを特徴とする請求項１又は２のエンコーダ。
4. 【請求項４】 前記被測定物体は筐体内に設けた弾性体
   と筐体とからなり、前記第１の検出系と第２の検出系は
   該弾性体の筐体に対する変動を検出して、該筐体に加わ
   る加速度及び角加速度を検出していることを特徴とする
   請求項１，２又は３のエンコーダ。
5. 【請求項５】 被測定物体に対して第１の回折格子と第
   ２の回折格子の２つの回折格子を設け、光源手段からの
   光束を該第１の回折格子に入射させ、該第１の回折格子
   から生じる所定次数の複数の回折光を該第２の回折格子
   に入射させ、該第２の回折格子から生じる所定次数の複
   数の回折光のうち該２つの回折格子が格子方向と直交す
   る方向に共に移動するときに相対的に位相がずれる２光
   束を干渉させて、該干渉信号を検出する第１の検出系
   と、該第２の回折格子から生じる所定次数の複数の光束
   のうち該２つの回折格子が格子方向と直交する方向に互
   いに逆方向に移動するときに相対的に位相がずれる２光
   束を干渉させて、該干渉信号を検出する第２の検出系と
   を設け、該第１の検出系と第２の検出系から得られる信
   号を利用して該被測定物体の移動情報を検出しているこ
   とを特徴とするエンコーダ。