(57)【要約】【課題】スケール周期とレンズアレイの光軸間ピッチの誤差の影響を緩和できる光電式エンコーダを提供する。【解決手段】  光電式エンコーダ１は、平行光線を出射する光源部２、スケール３、スケール３を透過した平行光線が入射し、当該入射した光を平行光線として出射する光学系４、および光学系４の出射光を受光する受光部５を備える。光学系４は、入射光を集光する第１レンズ４１、第１レンズ４１が集光した光を反射する第１ミラー４２、第１ミラー４２の反射光をさらに反射する第２ミラー４３、および第２ミラー４３の反射光を平行光線として出射する第２レンズ４４を有する光学セル４０を複数並べ、レンズミラーアレイ４として一体形成される。第１ミラー４２および第２ミラー４３の一方は、ルーフミラーとし、他方は平板ミラーとする。ルーフミラーは、２つの反射面の交線が、第１レンズ４１および第２レンズ４２の光軸と交差するように配置される。【選択図】図１
2015081794.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平行光線を出射する光源部と、
前記光源部が出射した平行光線が入射するスケールと、
前記スケールを透過した前記平行光線が入射し、当該入射した光を平行光線として出射する光学系と、
前記光学系が出射した平行光線を受光する受光部と
を備える光電式エンコーダであって、
前記光学系は、
前記スケールを透過した平行光線を集光する第１レンズと、
前記第１レンズが集光した光を反射する第１ミラーと、
前記第１ミラーにより反射された光をさらに反射する第２ミラーと、
前記第２ミラーにより反射された光を平行光線として出射する第２レンズと
を有する光学セルを、前記スケールが有する格子の配列方向に沿って複数並べて構成されるレンズミラーアレイとして一体形成され
前記第１ミラーおよび前記第２ミラーの一方は、直交する２つの反射面を有するルーフミラーであり、
前記第１ミラーおよび前記第２ミラーの他方は、平板ミラーであり、
当該ルーフミラーは、２つの反射面の交線が、前記第１レンズの光軸および前記第２レンズの光軸と交差するように配置され、
前記第１ミラーおよび前記第２ミラーにより光路が折り畳まれた両側テレセントリック光学系を構成することを特徴とする光電式エンコーダ。
【請求項２】
前記第１レンズへの入射光の光軸と前記第２レンズからの出射光の光軸は平行であることを特徴とする請求項１に記載の光電式エンコーダ。
【請求項３】
前記第１レンズから前記第１平板ミラーまでの光路長、前記第１平板ミラーから前記第２平板ミラーまでの光路長、および前記第２平板ミラーから前記第２レンズまでの光路長は略等しいことを特徴とする請求項１または２に記載の光電式エンコーダ。
【請求項４】
前記第１レンズと前記第２レンズは同一形状に形成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光電式エンコーダ。
【請求項５】
前記スケールは互いに異なるパターンの格子が設けられた２つのトラックを有し、
前記レンズミラーアレイは、前記格子の配列方向に沿って複数並べた前記光学セルが、さらに前記格子の配列方向と垂直な方向に２段に並べて構成され、
一方のトラックを透過した前記平行光線と、他方のトラックを透過した前記平行光線は、前記レンズミラーアレイの異なる段の光学セルに入射することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光電式エンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結像光学系を用いた光電式エンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、スケールと受光部との間に結像光学系を配置した光電式エンコーダが実現されている。その中でも図７に示すような両側テレセントリック光学系は、歪みが少ない、スケール７１と光学系７２との間の距離変動および受光部７３と光学系７２との間の距離変動に対して像倍率が変化しない、といった利点がある。
【０００３】
このような両側テレセントリック光学系では、入射光のうち光軸に平行な成分のみが受光部に結像するので、ＳＮ比を高めるべくスケールの広範囲の像を受光部上に結像させるには少なくとも入射側のレンズは、スケールの像を得ようとする領域以上の大きさを有する必要があり、光学系の大型化が問題となっていた。これに対し、視野の有効範囲を確保しつつ光学系の小型化を図るべく、図８に示すように、レンズ（８１、８２）の口径が小さく焦点距離が短い光学系をアレイ状に並べて光学系の全長を短くした光電式エンコーダが提案されている（例えば特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２８４５６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された光電式エンコーダでは、図９に示すように、スケール８３の像を正確に受光部８４に結像させるべく、スケール８３に設けられた格子の周期（以下、スケール周期という）Ｐ１とレンズアレイを構成するセルの光軸間ピッチＰ２を一致させる必要がある。しかしながら、図１０に示したように、温度変化や製造誤差などで、スケール周期Ｐ１と光軸間ピッチＰ２との間に誤差Δが生じると、各々のセルで結像されるスケール像の像中心間距離Ｐ３が、Ｐ３＝Ｐ１＋２Δとなり、相対的な位置誤差２Δが生じる。
【０００６】
一般にインクリメンタル型のエンコーダでは、周期λの二相正弦波信号の位相を検出することで位置を検出する。具体的には、二相正弦波信号の位相を検出するために、９０°の位相差を設けたフォトダイオードアレイによって、二つの相の光強度を検出する。このため、前述のような各セルの像中心間距離に誤差があるスケール像の全体を、一つのフォトダイオードアレイで検出すると、各セルのスケール像の領域ごとにスケール像の位相が異なるため、各セルのスケール像に基づく出力信号が相殺して、二相正弦波信号のＳＮ比が急激に悪化する。
【０００７】
本発明は上述の課題を解決すべく、スケール周期とレンズアレイの光軸間ピッチの誤差の影響を緩和でき、正確な測定を可能とする光電式エンコーダを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の光電式エンコーダは、平行光線を出射する光源部と、光源部が出射した平行光線が入射するスケールと、スケールを透過した平行光線が入射し、当該入射した光を平行光線として出射する光学系と、光学系が出射した平行光線を受光する受光部とを備える。そして、光学系は、スケールを透過した平行光線を集光する第１レンズと、第１レンズが集光した光を反射する第１ミラーと、第１ミラーにより反射された光をさらに反射する第２ミラーと、第２ミラーにより反射された光を平行光線として出射する第２レンズとを有する光学セルを、スケールが有する格子の配列方向に沿って複数並べて構成されるレンズミラーアレイとして一体形成され、第１ミラーおよび第２ミラーの一方は、直交する２つの反射面を有するルーフミラーであり、第１ミラーおよび第２ミラーの他方は、平板ミラーであり、当該ルーフミラーは、２つの反射面の交線が、第１レンズの光軸および第２レンズの光軸と交差するように配置され、第１ミラーおよび第２ミラーにより光路が折り畳まれた両側テレセントリック光学系を構成することを特徴とする。
【０００９】
このような構成によれば、スケール周期と光学セルの光軸間ピッチとの間に誤差が生じても、ルーフミラーの再帰的反射作用によって誤差の影響を相殺して、受光部に結像するスケール像の相対的な位置の変動を抑制することができる。また、両側テレセントリック光学系における光軸方向のサイズを抑制することができ、光電式エンコーダを小型化することができる。また、光源部が平行光線を出射するので、第１レンズと第２レンズの間にアパーチャを設ける必要がなく、組み立てが容易となる。
【００１０】
本発明では、第１レンズへの入射光の光軸と第２レンズからの出射光の光軸は平行であることが好ましい。
【００１１】
このような構成によれば、従来の光電式エンコーダが用いられているシステムに、大きな変更を加えることなく本発明の光電式エンコーダを適用することができる。
【００１２】
本発明では、第１レンズから第１平板ミラーまでの光路長、第１平板ミラーから第２平板ミラーまでの光路長、および第２平板ミラーから第２レンズまでの光路長は略等しいことが好ましい。
【００１３】
このような構成によれば、限られた素子サイズの中に素子の全長よりも長い光路を確保することができる。したがって、第１レンズや第２レンズの焦点距離を素子サイズよりも大きくすることができ、各レンズでの収差を抑制することができる。
【００１４】
本発明では、第１レンズと第２レンズは同一形状に形成されることが好ましい。このような構成によれば、第１レンズで生じる収差を第２レンズで相殺し収差の影響の少ないスケール像を受光部に結像させることができる。
【００１５】
本発明では、スケールは互いに異なるパターンの格子が設けられた２つのトラックを有し、レンズミラーアレイは、格子の配列方向に沿って複数並べた光学セルが、さらに格子の配列方向と垂直な方向に２段に並べて構成され、一方のトラックを透過した平行光線と、他方のトラックを透過した平行光線は、レンズミラーアレイの異なる段の光学セルに入射することが好ましい。
【００１６】
このような構成によれば、２つのトラックを有するスケールを用いた光電式エンコーダにおいて、スケール周期と光学セルの光軸間ピッチとの間に誤差が生じても、受光部に結像するスケール像の相対的な位置の変動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光電式エンコーダの構成を示す斜視図である。
【図２】光学セル４０の構造を示す斜視図である。
【図３】図３（ａ）は、Ｘ−Ｚ平面での光路断面の模式図を示しており、図３（ｂ）は、Ｙ−Ｚ平面での光路断面の模式図を示している。
【図４】第１実施形態に係る光電式エンコーダにおいて、ススケール周期と光軸間ピッチとの間に誤差が生じていない状態の光路図である。
【図５】第１実施形態に係る光電式エンコーダにおいて、スケール周期と光軸間ピッチとの間に誤差が生じた状態の光路図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る光電式エンコーダ１０１の構成を示す斜視図である。
【図７】両側テレセントリック光学系を採用した従来の光電式エンコーダの構成の一例を示す図である。
【図８】従来のレンズアレイを用いた光電式エンコーダの構成の一例を示す図である。
【図９】従来のレンズアレイを用いた光電式エンコーダにおいて、スケール周期と光軸間ピッチとの間に誤差が生じていない状態の光路図である。
【図１０】従来のレンズアレイを用いた光電式エンコーダにおいて、スケール周期と光軸間ピッチとの間に誤差が生じた状態の光路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る光電式エンコーダの構成を示す斜視図である。なお、以下では、各図中に軸を示すように、スケール３に刻まれた格子の配列方向をＸ軸、光源部２から出射される光の光軸方向をＺ軸、Ｘ軸およびＺ軸と垂直な方向（すなわち図中の上下方向）をＹ軸と規定して説明を行う。
【００１９】
図１に示すように、光電式エンコーダ１は、光源部２、スケール３、レンズミラーアレイ４、および受光部５を備える。光電式エンコーダ１では、スケール３の像が受光部５に投影・結像され、受光部５により検出した像の変位に基づき、スケール３と受光部５との相対的な位置変動を検出する。
【００２０】
光源部２は、平行光線をＺ軸方向にむけて出射する。光源部２は、例えば発光ダイオード等の発光素子と、発光素子が出射する光を平行光線化するためのコリメートレンズとを組み合わせて構成するとよい。光源部２から射出された平行光線は、スケール３に入射される。光源部２が平行光線を出射するため、両側テレセントリック光学系を構成するレンズミラーアレイ４にはアパーチャを設ける必要がなく、組み立てが容易となる。
【００２１】
スケール３には、Ｘ軸方向に沿って所定のスケール周期で格子が設けられており、光源部２からの平行光線の一部を格子で遮ることによって、透過光に格子に従った明暗のパターンを生じさせる。スケール３を透過した平行光線は、格子によって生じた明暗を伴いつつ、レンズミラーアレイ４に入射される。
【００２２】
レンズミラーアレイ４は本願発明における光学系に相当し、レンズとミラーにより構成される光学セル４０（光学系の１繰り返し単位）をＸ軸方向に複数並べて配設したアレイ構造を有する。図２は光学セル４０の構造を示す斜視図である。レンズミラーアレイ４の構成単位である光学セル４０は、第１レンズ面４１、平板ミラー面４２、ルーフミラー面４３、および第２レンズ面４４を備えて一体的に形成され、光路が折り畳まれた両側テレセントリック光学系を構成する。平板ミラー面４２およびルーフミラー面４３には金属等の膜が蒸着により設けられ、レンズミラーアレイ４の内部で光を反射するよう構成される。レンズミラーアレイ４は、光学的に透明なプラスチック、ガラス等により一体的に形成される。一体的に形成されることで、組み立て時に光学系のアライメントが不要となり、組み立てが容易となる。特に、レンズミラーアレイ４では多数のレンズとミラーを備えるので、一体形成により組み立て時のアライメントが不要となる効果は極めて大きい。
【００２３】
図３（ａ）および（ｂ）に示した光路断面の模式図を参照しつつ、光学セル４０の構造および光学的機能を説明する。図３（ａ）は、１つの光学セル４０について、Ｘ−Ｚ平面での光路断面の模式図を示しており、図３（ｂ）は、Ｙ−Ｚ平面での光路断面の模式図を示している。第１レンズ面４１は、スケール３を透過して入射する平行光線を第１レンズ面４１の（平板ミラー面４１がない場合の）焦点に向けて集光する。平板ミラー面４２は、第１レンズ面４１とその焦点との間に配置され、第１レンズ面４１により集光された光を、焦点に達する前に反射して光路をルーフミラー面４３に向けて折り返す。具体的には、第１レンズ面４１は、ＸＹ平面よりもやや傾いた鏡面を為し、入射する光を入射方向とは反対方向（Ｚ軸における負の方向）の上方（Ｙ軸における正の方向）に反射する。平板ミラー面４２により反射された光は、折り返された光路における焦点Ｆに集光され、焦点Ｆを通過すると拡がって、第１レンズ面４１のＹ軸方向正側に設けられたルーフミラー面４３に入射する。
【００２４】
ルーフミラー面４３は、直交する２つの反射面を有し、これら２つの反射面の交線が、第１レンズ面４１の光軸および第２レンズ面４４の光軸と交差するように配置される。２つの反射面は、必ずしも光軸に対して対称に配置する必要はない。ルーフミラー面４３に入射する光は、再帰的反射作用によってＸ軸方向成分が反転されるとともに、光路が折り返されて第２レンズ面４４に入射する。
【００２５】
第１レンズ面４１と同様に、第２レンズ面４４においても本来の（ルーフミラー面４３がない場合の）焦点がルーフミラー面４３により折り返され、焦点Ｆが焦点となるように構成される。第２レンズ面４４の焦点は実質的に焦点Ｆに焦点を有するから、焦点Ｆから拡がる光線は第２レンズ面４４により平行光線に戻る。第２レンズ面４４により平行光線に戻った光は、受光部５の受光面上に結像する。上述のように構成される光学セル４０を通過したスケール像は、倒立した像の左右が再度反転するので、測長方向（Ｘ軸方向）に対して正立像となる。したがって、光学セル４０をＸ軸方向に複数並べて配設したレンズミラーアレイ４を通過して得られるスケール像は、各光学セル４０による像を繋いだものであるから、スケール像全体としても測長方向に対して正立像となる。
【００２６】
本実施形態の光学セル４０は、上述のように平板ミラー面４２とルーフミラー面４３とにより、両側テレセントリック光学系の光路を折り畳むので、Ｚ軸方向のサイズを抑制しつつ、第１レンズ面４１および第２レンズ面４４の焦点距離を長くすることができ、その結果、収差の少ない形状のレンズ面を採用することができる。なお、本実施形態においては、第１レンズ面４１と第２レンズ面４４は同じ特性のレンズ面として形成される。これにより、第１レンズ面４１で生じる収差を第２レンズ面４２でキャンセルすることができる。なお、同じ光学特性（焦点距離）のレンズ面を用いることにより、光学系の倍率は１倍となる。
【００２７】
本実施形態の光学セル４０において、ルーフミラー面４３は、第１レンズ面４１のＹ軸方向正側に隣接して配置され、第２レンズ面４４は、平板ミラー面４２のＹ軸方向正側に隣接して配置される。そして、第１レンズ面４１から平板ミラー面４２までの距離、平板ミラー面４２からルーフミラー面４３までの距離、およびルーフミラー面４３から第２レンズ面４４までの距離は略等しく形成される。このように構成することで、レンズミラーアレイ４のＹ軸方向およびＺ軸方向におけるサイズを抑制しつつ、Ｚ軸方向寸法の約３倍の光路長を確保することができる。長い光路長を確保できるため、レンズ面の焦点距離を長く（本例においてはレンズミラーアレイ４のＺ軸方向サイズの約１．５倍）することができ、レンズ面での収差発生を抑制することができる。
【００２８】
レンズミラーアレイ４は上述の光学セルをＸ軸方向に複数並べて配設した構造を有する。なお、本実施形態においては説明を簡潔にすべく、３つの光学セル４０を並べて配設したレンズミラーアレイ４が示されているが、並べる光学セル４０の数はこれに限定されず、必要とされるＸ軸方向の視野範囲に応じて必要な数の光学セル４０を並べて配設するとよい。このように、視野を複数の微小範囲に分割して複数の光学セル４０によってカバーするので、広い視野と光学系の小型化を両立することができる。
【００２９】
受光部５の受光面に結像したスケール３の像は、格子に応じた明暗を有し、受光部５はこの明暗（受光強度の強弱）を検出する。受光部５は、例えば複数のフォトダイオードをＸ軸方向に並べて配置したフォトダイオードアレイとして構成される。受光部５の受光面には、光学セル４０の第２レンズ面４４から出射される平行光線が入射してスケール３の像が結像される。複数のフォトダイオードがスケール３の格子に応じた明暗を検出し、これによりスケール３と受光部５の相対的な位置変動が検出可能とされる。具体的には、複数のフォトダイオードが検出した受光強度に基づいて、図示せぬ演算部によって位置変動の量が求められる。
【００３０】
このように構成される第１実施形態に係る光電式エンコーダ１における光学系は、レンズミラーアレイ４の入射光および出射光が平行光線となり、かつ光軸が互いに平行となるので、スケール３とレンズミラーアレイ４との間の距離変動および受光部５とレンズミラーアレイ４との間の距離変動に対して像倍率が変化しない点で優れる。また、レンズミラーアレイ４の入射光および出射光の光軸が互いに平行であるため、従来の光電式エンコーダと置換して適用することが容易である。また、本実施形態の光電式エンコーダ１では、レンズミラーアレイ４を通過して得られるスケール像が、全体として測長方向に対して正立像となるので、アブソリュート型、インクリメンタル型のいずれにも用いることができる。
【００３１】
続いて、上記のように構成される第１実施形態に係る光電式エンコーダ１において、スケール周期と光軸間ピッチとの間に誤差Δが生じた場合に、誤差を相殺する作用について説明する。図４は、隣接する３つの光学セルについて、スケール周期Ｐ１と光軸間ピッチＰ２が一致して誤差が生じていない場合の光学系の模式図を示す。なお、図中の太線は、スケール３の端部を通過した光の光路を示している。このとき、スケール３を透過してレンズミラーアレイ４に入射する光は、各光学セルにおける第１レンズ面４１の共通の位置に入射し、第２レンズ面４４の共通の位置から出射されるので、受光部５に結像するスケール像の像中心間距離Ｐ３はスケール周期Ｐ１と等しくなる。
【００３２】
図５は、スケール周期Ｐ１と光軸間ピッチＰ２との間に誤差Δが生じてＰ２＝Ｐ１＋Δとなった場合における光学系の模式図を示す。なお、図中の太線は、スケール３の端部を通過した光の光路を示している。このとき、スケール３を透過してレンズミラーアレイ４に入射する光は、各光学セル４０毎に異なる位置に入射し、第１レンズ面４１により光学セル４０毎に異なる光路を経るが、ルーフミラー面４３の再帰的反射作用によりＸ軸方向における光路が再反転される結果、誤差Δの影響が相殺され、受光部５に結像するスケール像の像中心間距離Ｐ３はスケール周期Ｐ１と等しくなる。
【００３３】
このように、本実施形態に係る光電式エンコーダ１では、スケール周期Ｐ１と光軸間ピッチＰ２との間に誤差が生じた場合であっても、誤差の影響が各光学セル４０で打ち消され、各セルによるそれぞれのスケール像の相対的な位置は変化しない。したがって、受光部５の各領域で検出される二相正弦波信号の相対的な位相関係も変化せず、ＳＮ比の劣化を防ぐことができる。したがって、エンコーダの検出効率が光軸間ピッチＰ２の誤差の影響により変動することを防ぐことができる。
【００３４】
〔第１実施形態の変形〕
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、レンズミラーアレイ４において、平板ミラー面とルーフミラー面の配置を入れ替えて、光学セル４０に入射した光が、第１レンズ面、ルーフミラー面、焦点Ｆ、平板ミラー面、第２レンズ面の順に通過するようにしてもよい。
【００３５】
また、上記実施形態では、光学系としてスケール３と受光部５との間に配置されるレンズミラーアレイ４において、２つのミラー面（平板ミラー面４２とルーフミラー面４３）により、両側テレセントリック光学系の光路を折り畳んだ光学系を採用したが、光学系により多くのミラーを配置して多段に光路を折り畳むように構成してもよい。例えば、平板ミラー面を２つ追加し、光路を４回折り返すことにより、光学系のＺ軸方向のサイズを抑制しつつ、十分な光路長を確保できるように構成してもよい。長い光路長を確保することにより、レンズ面の焦点距離を長くすることが可能となり、収差の少ない高精度なスケール像を受光部５に結像させ、エンコーダの精度を高めることが可能となる。多段に光路を折り畳む変形例においては、光路に設けられるミラー面のうち、１個以上かつ奇数個のミラー面がルーフミラー面として構成するとよく、その際いずれのミラー面をルーフミラー面とするかは任意である。なお、ルーフミラー面を成す２つの反射面の交線が光軸と交差するように配置される必要がある点は上記実施形態と同様である。
【００３６】
〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態に係る光電式エンコーダ１０１の特徴は、スケール１０３に２つの格子（第１トラックＴ１および第２トラックＴ２）を設け、２つの格子の像を同時に検出可能に構成した点にある。それ以外については、上述した第１実施形態と同様なので、ここでの説明を省略する。
【００３７】
図６は、本発明の第２実施形態に係る光電式エンコーダ１０１の構成を示す斜視図である。光電式エンコーダ１０１は、光源部２、スケール１０３、レンズミラーアレイ１０４、および受光部１０５を備える。光電式エンコーダ１０１におけるスケール１０３は、Ｘ軸方向に沿った所定のスケール周期の格子（第１トラックＴ１および第２トラックＴ２）を、Ｙ軸方向に並べて２つ備える。第１トラックＴ１および第２トラックＴ２のトラックの周期は同一であってもよいし異なってもよい。例えば、一方のトラックを明暗の等間隔のインクリメンタルパターンからなるインクリメンタルトラックとし、他方のトラックを擬似ランダム符号を表現したアブソリュートパターンからなるアブソリュートトラックとしてもよい。また、一方を粗いパターンとし、他方を高精細のパターンとしてもよい。第１トラックＴ１および第２トラックＴ２は位相のみが異なる同一のパターンの格子としてもよい。例えば、第１トラックＴ１および第２トラックＴ２を位相が９０°ずれたインクリメンタルパターンとし、受光部１０５の出力として二相正弦波信号や二相方形波信号が得られるようにしてもよい。スケール１０３を透過した平行光線は、格子によって生じた明暗を伴いつつ、レンズミラーアレイ１０４に入射される。
【００３８】
２つのトラックからの像を受光部１０５に結像させるべく、レンズミラーアレイ１０４は、図６に示すように、光学セル４０を格子の配列方向（Ｘ軸方向）に加え、格子の配列方向に垂直な方向（Ｙ軸方向）にも並べて構成される。より具体的には、レンズミラーアレイ１０４は、第１実施形態で説明したレンズミラーアレイ４を２組、底面同士が接するように（つまり、上段の第１レンズ面４１と下段の第１レンズ面４１が隣接するように）集積化したものであり、光学的に透明なプラスチック、ガラス等により一体的に形成される。スケール１０３の第１トラックＴ１を透過した平行光線は、レンズミラーアレイ１０４の上段の光学セルに入射し、第２トラックＴ２を透過した平行光線は、下段の光学セルに入射する。各光学セルに入射した光は、第１実施形態において説明した光学セル４０の光学的機能により、第１トラックＴ１の像はＹ軸方向正側（図６中の上方向）にオフセットして受光部１０５に結像し、第２トラックＴ２の像はＹ軸方向負側（図６中の下方向）にオフセットして受光部１０５に結像する。受光部１０５に結像する像はいずれも測長方向（Ｘ軸方向）に対して正立像となる。
【００３９】
受光部１０５の受光面に結像した第１トラックＴ１および第２トラックＴ２の像は、格子に応じた明暗を有し、受光部１０５はこの明暗（受光強度の強弱）を検出する。受光部１０５は、例えば複数のフォトダイオードをＸ軸方向に並べて配置したフォトダイオードアレイを２組備え、第１トラックＴ１の像の結像位置および第２トラックＴ２の像の結像位置に合わせてフォトダイオードアレイが配置される。各フォトダイオードアレイにおいて、複数のフォトダイオードが格子に応じた明暗を検出し、これによりスケール１０３と受光部１０５の相対的な位置変動が検出可能となる。
【００４０】
本実施形態においては、２つのトラックを受光部１０５に結像するための光学系が一体的に形成されるので、組み立て時に光学系のアライメントが不要となり、組み立てが容易となる。
【００４１】
〔第２実施形態の変形〕
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、上記実施形態では、２組のレンズミラーアレイ４を、底面同士が接するように集積化して２つのトラックに対応したレンズミラーアレイ１０４を構成したが、２組のレンズミラーアレイ４は、上面同士が接するように構成してもよいし、一方の上面と他方の底面が接するように構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上のように、本発明は、光電式エンコーダに好適に利用できる。
【符号の説明】
【００４３】
１              光電式エンコーダ
２              光源部
３              スケール
４              レンズミラーアレイ
５              受光部
４０            光学セル
【図１】
2015081794.tif 000003
【図２】
2015081794.tif 000004
【図３】
2015081794.tif 000005
【図４】
2015081794.tif 000006
【図５】
2015081794.tif 000007
【図６】
2015081794.tif 000008
【図７】
2015081794.tif 000009
【図８】
2015081794.tif 000010
【図９】
2015081794.tif 000011
【図１０】
2015081794.tif 000012