(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの走査装置と、この走査装置に対して少なくとも１つの測定方向に可動な１つのスケール本体とを備え、前記走査装置と前記スケール本体との相対位置に関する位相シフトされている複数の走査信号を生成するための光学式エンコーダにおいて、
ビーム束が、前記走査装置の第１透過格子を通じて複数の部分ビーム束に非対称に分割され、前記複数の部分ビーム束は、前記走査装置の第２透過格子と前記スケール本体とを経由して前記第１透過格子で再集束されること、
当該生成された位相シフトされている走査信号の位相が、波長に依存し、１つの検出装置が、この検出装置上に入射する前記複数の部分ビーム束を波長に応じて分離するための分割手段と、１つの光電検出アレイとを有し、
前記分割手段（５１；１５１；２５１；３５１）は、非対称な干渉計として構成されていて、当該干渉計は、異なる光路長を有する２つの干渉分岐路（Ａ，Ｂ）を有し、当該再結合した部分ビーム束が、当該検出アレイ（５３；１５３；２５３；３５３）上に到達する前に、当該部分ビーム束が、分割と再結合との間にこれらの光路長内を伝播すること、及び
同じ位相シフト（Δｐ）が、波長変化ごとに検出側と走査側とで発生するように、前記２つの干渉分岐路（Ａ，Ｂ）の前記光路長が選択されていることを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項２】
前記非対称な干渉計は、回折格子干渉計として構成されていて、１つの分割回折格子（５４；１５４；２５４）と後続配置された少なくとも１つの偏向回折格子（５５．１，５５．２；１５５；２５５）とを有し、前記部分ビーム束が、前記分割回折格子（５４；１５４；２５４）で２つの干渉分岐路（Ａ，Ｂ）に分割され、次いで、当該複数の部分ビーム束は、少なくとも１つの偏向回折格子（５５．１，５５．２；１５５；２５５）の方向に伝播し、当該複数の部分ビーム束が、１つの重畳地点で再結合するように、当該偏向回折格子が、当該複数の部分ビーム束を再び偏向させることを特徴とする請求項１に記載の光学式エンコーダ。
【請求項３】
前記分割回折格子（５４；１５４；２５４）は、ブレーズド回折格子として又は２段に深くエッチングされた回折格子として形成されていて、前記分割回折格子上に入射する部分ビーム束を異なる複数の回折次数に分割させることを特徴とする請求項２に記載の光学式エンコーダ。
【請求項４】
前記分割回折格子（５４；１５４；２５４）は、異なる２つの回折格子定数（ｄ１Ａ，ｄ１Ｂ）を有し、高い回折効率を有する回折次数が、当該回折格子定数ごとに発生することを特徴とする請求項３に記載の光学式エンコーダ。
【請求項５】
前記回折格子干渉計は、異なる少なくとも２つの回折格子定数（ｄ２Ａ，ｄ２Ｂ）を有する１つ又は複数の偏向回折格子（５５．１，５５．２；１５５；２５５）を備え、異なる回折格子定数（ｄ２Ａ，ｄ２Ｂ）を有する当該複数の偏向回折格子（５５．１，５５．２；１５５；２５５）上の異なる複数の偏向回折格子領域が、前記２つの干渉分岐路（Ａ，Ｂ）に割り当てられていることを特徴とする請求項２に記載の光学式エンコーダ。
【請求項６】
１つの結合回折格子（５６；１５６；２５６）が、前記重畳地点に配置されていて、前記検出アレイ（５３；１５３；２５３）の複数の検出素子（５３．１〜５３．３；１５３．１〜１５３．３；２５３．１〜２５３．３）が、前記位相シフトされている走査信号を検出するために前記結合回折格子（５６；１５６；２５６）に後続配置されていることを特徴とする請求項２に記載の光学式エンコーダ。
【請求項７】
前記検出アレイ（５３；１５３；２５３）の構造化された１つの検出器が、前記重畳地点に配置されていて、この検出器は、周期的に配置された複数の検出素子から構成されていて、前記位相シフトされている走査信号が、これらの検出素子によって検出されることを特徴とする請求項２に記載の光学式エンコーダ。
【請求項８】
・前記部分ビーム束が、前記分割回折格子（１５４）に対して直角に入射し、
・前記回折格子干渉計が、バイナリ回折格子として形成されている少なくとも１つの偏向回折格子（１５５）を有し、当該偏向回折格子は、
・リトロー角を成す照射時に±１次の回折次数において７０％を上回る回折効率を提供し、
・直角な照射時に０次の回折次数において７０％を上回る効率を提供することを特徴とする請求項２に記載の光学式エンコーダ。
【請求項９】
・前記部分ビーム束が、９０°とは異なる角度を成して前記分割回折格子（２５４）上に入射し、この分割回折格子（２５４）で発生する複数の１次の回折次数のうちの１つの回折次数が、この分割回折格子（２５４）に対して直角に引き続き伝播するように、当該角度は選択されていて、
・前記分割回折格子（２５４）は、２段に深くエッチングされた回折格子として形成されていて、この分割回折格子（２５４）は、０次の回折次数を減衰させることを特徴とする請求項２に記載の光学式エンコーダ。
【請求項１０】
前記非対称な干渉計（３５１）は、ミラー干渉計として構成されていて、１つの分割回折格子（３５４）と後続配置された複数の偏向ミラー（３５５．１〜３５５．３）とを有し、当該入射する部分ビーム束が、前記分割回折格子（３５４）で２つの干渉分岐路（Ａ，Ｂ）に分割され、次いで、当該複数の部分ビーム束は、前記偏向ミラー（３５５．１〜３５５．３）の方向に伝播し、これらの部分ビーム束が、１つの重畳地点で再結合するように、複数の偏向ミラーが、これらの部分ビーム束を偏向することを特徴とする請求項１に記載の光学式エンコーダ。
【請求項１１】
前記複数の干渉分岐路（Ａ，Ｂ）のうちの少なくとも１つの干渉分岐路内に望ましい経路差を設定するため、所定の厚さ（ｄＧｌａｓｓ）の１つの平面平行ガラス板（３５９）が、１つの部分ビーム束のビーム路内に配置されていることを特徴とする請求項１０に記載の光学式エンコーダ。
【請求項１２】
前記検出アレイ（３５３）の構造化された１つの検出器が、前記重畳地点に配置されていて、当該検出器は、周期的に配置された複数の検出素子から構成されていて、当該位相シフトされている走査信号が、これらの検出素子によって検出され、前記検出器の検出面に対する１つの法線が、この検出器上に入射する当該２つの部分ビーム束間の角二等分線を示すように、当該２つの干渉分岐路（Ａ，Ｂ）内のビーム路及び／又は前記検出器の検出面の向きが、選択されていることを特徴とする請求項１０に記載の光学式エンコーダ。
【請求項１３】
前記走査装置（２０）は、１つの光ファイバ走査ヘッドを有し、この光ファイバ走査ヘッド内では、１つの走査板（２１）が、１つの光ファイバ（３０）の、スケール本体側の端部の前方に配置されていて、前記分割手段（５１；１５１；２５１；３５１）、前記検出アレイ（５３；１５３；２５３；３５３）及び少なくとも１つの光源（４０；１４０；２４０；３４０）が、この光ファイバ（３０）の、スケール本体に対向していない端部に配置されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の光学式エンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相対可動な２つの物体の相対位置を高い精度で測定するために適している光学式エンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
移動に応じて位相シフトされる走査信号を生成するためのこのような種類のエンコーダが、欧州特許出願公開第２７６５３９４号明細書から公知である。当該光学式エンコーダは、１つの光ファイバ走査ヘッド付きの１つの走査装置と、この走査装置に対して少なくとも１つの測定方向に可動な１つのスケール本体とを有する。当該光ファイバ走査ヘッドが、１つの光ファイバに接続されている。１つの走査板が、この光ファイバの、スケール本体側の端部の前方に配置されている。１つの光源と、１つの検出アレイを有する１つの検出装置とが、この光ファイバの、スケール本体に対向していない端部に設けられている。当該スケール本体の広帯域の照射又は走査が、この光源によって実行される。その結果、スケール本体と走査装置との相対移動時に、正弦波状の走査信号が、所定の波長に対して発生する。したがって、ここでは、当該走査信号のいわゆる波長に応じたコード化が実行される。すなわち、当該生成された位相シフトされている走査信号の位相が、波長に依存する。このとき、さらなる処理に必要な位相シフトされている電気走査信号を生成するため、当該検出された光が、検出側で、そのスペクトル構成要素又は成分に分割される必要がある。このため、当該検出装置が、この検出装置上に入射する部分ビーム束を波長に応じて分離するための分割手段を有する。この場合、当該分割手段は、回折格子から形成されている。したがって、検出された光の必要な波長に応じた分割が、欧州特許出願公開第２７６５３９４号明細書から公知の装置内で分光分析によって実行される。
【０００３】
このような光学式エンコーダでは、波長の変化の関数としての走査信号の位相のシフト量が、重要な設計変数を示す。３つの、それぞれ１２０°だけ（又は場合によっては４つの、９０°だけ）位相シフトされている走査信号が、照射光の提供されるスペクトルの範囲内で取得され得るような大きさに、当該光学式エンコーダは寸法設計されている。すなわち、例えば、３０ｎｍの幅のスペクトルが、照射側で提供される場合、１２０°の位相シフトが、１０ｎｍの波長変化によって発生するように、エンコーダの分散を選択する必要がある。このことは、他方では、１０ｎｍの分解能が、設けられている分割手段によって保証される必要があることを意味する。
【０００４】
欧州特許出願公開第２７６５３９４号明細書から公知の装置では、光ファイバを経由して検出装置に戻されるビーム束が、最初に、光ファイバと検出装置との間の１つのコリメートレンズによってコリメートされる。例えばＬＥＤ光源の十分な光出力が、１つの光ファイバによって伝送され得るように、この光ファイバは、十分に大きい開口数と十分に大きいコア直径とを必要とする。当該コア直径の有限変数に起因して、当該コリメート後のビーム束は、所定の分散を呈する。引き続き、このビーム束は、回折格子として形成された分解手段を透過することによって異なる複数の偏向角を成してそれらのスペクトル成分に分光されなければならない。しかしながら、当該偏向角の差が、当該回折すべきビーム束の分散より大きいときにだけ、異なる複数のスペクトル成分が分光される。したがって、必要な分解能を達成するためには、十分に小さい分散が必要である。このため、当該光ファイバと当該検出装置との間に設けられているコリメートレンズが、十分に大きい焦点距離を有する必要である。光が、その検出時に消滅してはならない場合、当該コリメートレンズの直径は、これに応じて大きくなる。したがって、当該検出装置に必要な分光分析の分解能は、提供されるエンコーダの検出側の構造寸法を決定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】欧州特許出願公開第２７６５３９４号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０２００７０２４３４９号明細書
【特許文献３】欧州特許出願公開第２７６５３０４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、分光分析の高い分解能にもかかわらず、コンパクトな構造に構成され得る冒頭で述べた種類の光学式エンコーダを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、この課題は、請求項１に記載の特徴を有する光学式エンコーダによって解決される。
【０００８】
本発明の光学式エンコーダの好適な構成は、従属請求項に記載されている解決策によって達成される。
【０００９】
本発明の光学式エンコーダは、１つの走査装置と、この走査装置に対して少なくとも１つの測定方向に可動な１つのスケール本体とを備え、前記走査装置と前記スケール本体との相対位置に関する位相シフトされている複数の走査信号を生成するために使用される。当該生成された位相シフトされている走査信号の位相が、波長に依存する。１つの検出装置が、この走査装置上に入射する部分ビーム束を波長に応じて分離するための分割手段と、１つの光電検出アレイとを有する。当該分割手段は、非対称な干渉計として構成されている。当該干渉計は、異なる光路長を有する２つの干渉分岐路を有する。当該再結合した部分ビーム束が、当該検出アレイ上に到達する前に、当該部分ビーム束が、分割と再結合との間にこれらの光路長内を伝播する。
【００１０】
同じ位相シフトが、波長変化ごとに検出側と走査側とで発生するように、上記の両干渉分岐路の光路長が選択されている。
【００１１】
非対称な干渉計が、回折格子干渉計として構成されていて、１つの分割回折格子と後続配置された少なくとも１つの偏向回折格子とを有することが可能である。この場合、上記部分ビーム束が、当該分割回折格子で２つの干渉分岐路に分割される。次いで、当該複数の部分ビーム束は、少なくとも１つの偏向回折格子の方向に伝播する。当該複数の部分ビーム束が、１つの重畳地点で再結合するように、当該偏向回折格子が、当該複数の部分ビーム束を再び偏向させる。
【００１２】
この場合、上記分割回折格子は、ブレーズド回折格子として又は２段に深くエッチングされた回折格子として形成され得、当該分割回折格子上に入射する部分ビーム束を異なる複数の回折次数に分割させる。
【００１３】
好ましくは、上記分割回折格子は、異なる２つの回折格子定数を有する。高い回折効率を有する回折次数が、当該回折格子定数ごとに発生する。
【００１４】
さらに、上記回折格子干渉計が、異なる少なくとも２つの回折格子定数を有する１つ又は複数の偏向回折格子を備え、異なる回折格子定数を有する当該複数の偏向回折格子上の異なる複数の偏向回折格子領域が、当該２つの干渉分岐路に割り当てられていることが可能である。
【００１５】
この場合、特に、１つの結合回折格子が、上記重畳地点に配置されていて、上記検出アレイの複数の検出素子が、位相シフトされている走査信号を検出するために当該結合回折格子に後続配置されている。
【００１６】
さらに、上記検出アレイの構造化された１つの検出器が、上記重畳地点に配置されていて、この検出器は、周期的に配置された複数の検出素子から構成されていて、上記位相シフトされている走査信号が、これらの検出素子によって検出されることが可能である。
【００１７】
好ましくは、
・上記部分ビーム束が、上記分割回折格子に対して直角に入射し、
・上記回折格子干渉計が、バイナリ回折格子として形成されている少なくとも１つの偏向回折格子を有し、当該偏向回折格子は、
・リトロー角を成す照射時に±１次の回折次数において７０％を上回る回折効率を提供し、
・直角な照射時に０次の回折次数において７０％を上回る効率を提供することが提唱されている。
【００１８】
さらに、
・上記部分ビーム束が、９０°とは異なる角度を成して上記分割回折格子上に入射し、この分割回折格子で発生する複数の１次の回折次数のうちの１つの回折次数が、この分割回折格子に対して直角に引き続き伝播するように、当該角度は選択されていて、
・上記分割回折格子は、２段に深くエッチングされた回折格子として形成されていて、この分割回折格子は、０次の回折次数を減衰させることが提唱され得る。
【００１９】
また、上記非対称な干渉計は、ミラー干渉計として構成されていて、１つの分割回折格子と後続配置された複数の偏向ミラーとを有し、当該入射する部分ビーム束が、当該分割回折格子で２つの干渉分岐路に分割され、次いで、当該複数の部分ビーム束は、当該偏向ミラーの方向に伝播し、これらの部分ビーム束が、１つの重畳地点で再結合するように、複数の偏向ミラーが、これらの部分ビーム束を偏向することも可能であり得る。
【００２０】
この場合、上記複数の干渉分岐路のうちの少なくとも１つの干渉分岐路内に望ましい経路差を設定するため、所定の厚さの１つの平面平行ガラス板が、１つの部分ビーム束のビーム路内に配置され得る。
【００２１】
この場合、好ましくは、上記検出アレイの構造化された１つの検出器が、上記重畳地点に配置されていて、当該検出器は、周期的に配置された複数の検出素子から構成されている。当該位相シフトされている走査信号が、これらの検出素子によって検出される。この場合、当該構造化された検出器に対する１つの法線が、この検出器上に入射する当該２つの部分ビーム束間の角二等分線を示すように、当該２つの干渉分岐路内のビーム路及び／又は当該構造化された検出器の方向が、選択されている。
【００２２】
さらに、上記走査装置は、１つの光ファイバ走査ヘッドを有することが可能である。この場合、この光ファイバ走査ヘッド内では、１つの走査板が、１つの光ファイバの、スケール本体側の端部の前方に配置されていて、上記分割手段、上記検出アレイ及び少なくとも１つの光源が、この光ファイバの、スケール本体に対向していない端部に配置されている。
【００２３】
本発明の光学式エンコーダでは、当該光学式エンコーダが、検出側で、その分割手段の新規な構造に起因して非常にコンパクトに構成され得ることが、特に有益であるとして実証されている。
【００２４】
本発明のさらなる詳細及び利点を図面に関連する本発明の装置の実施の形態の以下の記載に基づいて説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の光学式エンコーダの第１の実施の形態の概略図である。
【図２】本発明の光学式エンコーダの第１の実施の形態の第１変形例の概略部分図である。
【図３】本発明の光学式エンコーダの第１の実施の形態の第２変形例の概略部分図である。
【図４】本発明の光学式エンコーダの第２の実施の形態の概略部分図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、本発明の光学式エンコーダの第１の実施の形態を図１に基づいて説明する。当該光学式エンコーダは、１つのスケール本体１０及び１つの走査装置を有する。この場合、このスケール本体１０は、反射型のリニアスケール本体として形成されていて、光ファイバ走査ヘッドを有する走査装置２０に対して、図示された少なくとも測定方向Ｘに相対可動に配置されている。この場合、反射型のスケール本体１０が動かないように配置され、且つ走査装置２０が可動に配置されてもよく、又は、反射型のスケール本体１０が可動に配置され、且つ走査装置２０が動かないように配置されてもよい。当該スケール本体１０及び当該走査装置２０は、−図示されなかった−２つの物体に接合されている。これらの物体は、測定方向Ｘに互いに相対可動であり、これらの物体の相対位置を互いに測定することができる。この場合、これらの物体は、例えば１つの機械の相対可動な２つの要素でもよい。このとき、後続の電子装置が、これらの要素に対応する場所又は位置を制御し得る。当該エンコーダによって生成された位置に依存する走査信号が、この電子装置に供給される。
【００２７】
上記に示された実施の形態では、スケール本体１０が、回折格子定数ＴＰＭを有する反射型のリニア位相回折格子として形成されている。当該位相回折格子は、その照射中に走査装置２０の光ファイバ走査ヘッドによって走査される。当該スケール本体１０は、測定方向Ｘに周期的に配置され、異なる位相シフト作用を呈する複数の目盛領域から構成されている。これらの目盛領域は、長方形を成している。この場合、当該長方形の長手軸がそれぞれ、当該スケール本体の平面内で当該測定方向Ｘに対して直角に配向されている方向に沿って延在している。
【００２８】
当然に、上記に示された実施の形態の代わりに、ロータリー式のスケール本体が、ラジアル目盛又はドラム目盛として本発明のエンコーダで使用されてもよい。同様に、振幅格子をこの部分で使用することも可能である。
【００２９】
上記スケール本体１０は、１つの光ファイバ３０を通じて照射ビーム束を供給することによって照射される。このため、スペクトルを広帯域化した光源４０が、当該光ファイバ３０の、当該スケール本体に対向していない端部に配置されている。当該光源４０の放射光が、コリメートレンズ４１、ビームスプリッタ４２及びカップリングレンズ４３としてのカップリング手段を通じて当該光ファイバ３０中に入射される。例えば、８５０ｎｍの中心波長で放射し且つ６０ｎｍのスペクトル幅を有する赤外線発光ダイオードが、十分に広い帯域の放射スペクトルを有する適切な光源４０として考えられる。
【００３０】
さらに、光源４０のほかに、検出装置５０が、光ファイバ３０の、上記スケール本体に対向していない端部にさらに設けられている。複数の位相シフト走査信号が、この検出装置５０によって、供給された複数の重畳部分ビーム束から生成される。スケール本体１０によって反射されて重畳されたこれらの部分ビーム束は、光ファイバ３０とビームスプリッタ４２とを通じて当該検出装置５０に供給される。この検出装置５０の詳細な構成及び機能については、別に記載されている。当該位相シフトに応じた走査信号が、この検出装置５０によって−図示されなかった−後続の電子装置に供給される。この電子装置は、相対可動な複数の物体の場所又は位置を制御する目的で当該走査信号を使用する。
【００３１】
したがって、特に光源４０及び検出装置５０のような、本発明のエンコーダの様々な能動部品が、実際の測定地点から空間的に離間して配置されていて、光ファイバ３０だけを通じてこの測定地点に光学式に結合されている。こうして、一方では、これらの能動部品に対する悪影響の最小化が保証されていて、他方では、受動的な光ファイバ走査ヘッドを有する走査装置２０が、当該測定地点で非常にコンパクトに構成され得る。
【００３２】
上記光ファイバ３０は、好ましくはマルチモード光ファイバとして形成されている。スケール本体１０に向かう、照射のために使用される照射ビーム束と、このスケール本体１０から検出装置５０の方向に向かう、検出のために使用される重畳部分ビーム束との双方が、当該光ファイバ３０を通じて伝送可能である。
【００３３】
以下に、第１の実施の形態における波長に応じてコード化される位相シフト走査信号の生成を説明する。当該生成は、欧州特許出願公開第２７６５３９４号明細書から既に公知であり、これに関しては、当該明細書に明記されている。留意すべきは、上記の波長に応じてコード化される位相シフト走査信号の例示された当該生成は本発明にとって重要でない点である。当該生成は、その他の方法でも実施し得る。当該生成は、例えば、本出願人の独国特許出願公開第１０２００７０２４３４９号明細書に記載されている。
【００３４】
上記の実施の形態では、図１から分かるように、走査装置２０の光ファイバ走査ヘッドが、光ファイバ３０の、スケール本体側の端部の前方に配置されている１つの走査板２１と、レンズ２２としての屈折光学素子とを有する。この場合、このレンズ２２は、光ファイバ３０と光ファイバ走査ヘッド内の走査板２１との間に配置されている。この光ファイバの出射面から入射するビーム束が、このレンズ２２を通じて、光学軸ＯＡに沿ったスケール本体１０の方向の経路上でコリメートされるか、又は、スケール本体１０の方向からこのレンズ２２に向かって入射する部分ビーム束が、このレンズ２２を通じて、当該光ファイバ３０中に再び入射されるか若しくは当該光ファイバの入射面上に集光される。
【００３５】
厚さｄＡＰを有する透明なガラス製支持基板が、走査板２１として使用される。光子定数ＴＰＧ１を有する１つの第１透過格子２３が、当該支持基板の、光ファイバ３０に対向している面（上面）に配置されていて、光子定数ＴＰＧ２を有する１つの第２透過格子２４が、スケール本体１０に対向している面（下面）に配置されている。
【００３６】
レンズ２２を通じてコリメートされて第１透過格子２３上に入射するビーム束が、この第１透過格子２３を通じて少なくとも２つの回折部分ビーム束に分割される。これらの回折部分ビーム束は、当該分割後に走査板２１内でこの走査板の法線に対して非対称に引き続き伝播する。すなわち、この実施の形態では、例えば、図１に示された光学軸ＯＡが、当該走査板の法線を示す。当該第１透過格子２３は、ブレーズド位相格子として形成されている。このブレーズド位相格子は、最大の回折効率を＋１次及び−２次の回折次数で有する。したがって、これらの両回折次数は、走査ビーム路内の、当該非対称に引き続き伝播する部分ビーム束を示す。これらの部分ビーム束は、位相シフトに応じた走査信号を生成するために利用され、分割と再集束のとの間に異なる光路長を進行する。
【００３７】
上記の分割された部分ビーム束は、走査板２１の透過後に、この走査板２１の、スケール本体１０に対向している片面に配置されている第２透過格子２４上に到達する。次いで、これらの部分ビーム束が、当該走査板の法線に対して対称にこの走査板２１とこのスケール本体１０との間を引き続き伝播するように、当該第２透過格子２４が、第１透過格子２３から入射する部分ビーム束を回折させる。さらに、これらの部分ビーム束が、いわゆるリトロー角度を成して当該ケール本体１０上に入射するように、これらの部分ビーム束は、当該第２透過格子２４によって回折される。これらの部分ビーム束が、リトロー角度を成して、この実施の形態では反射するように形成されたスケール本体１０上に入射する結果、これらの部分ビーム束は、当該同じ角度でこのスケール本体１０から当該走査板２１に向かって戻るように反射される。これらの部分ビーム束は、当該同じ角度でこの走査板２１に向かって入射する。当該第２透過格子２４は、同様にブレーズド位相格子として形成されている。つまり、この位相格子の最大回折効率が、＋１次及び−１次の回折次数で最適化されている。
【００３８】
これらの部分ビーム束は、スケール本体１０での戻り反射後に、走査板２１の下面の第２透過格子２４を新たに透過し、第１透過格子２３で再集束するまで、当該走査板２１の法線に対して非対称にこの走査板２１内で伝播する。この透過格子で＋１次及び−２次の回折次数で分割された当該部分ビーム束が、当該走査板２１の上面の第１透過格子２３で重畳干渉光になる。次いで、当該重畳された一対の部分ビーム束が、光学軸ＯＡに沿ってレンズ２２の方向に最終的に伝播し、このレンズ２２を透過して光ファイバ３０中に入射される。
【００３９】
既に上述したように、本発明の光学式エンコーダでは、位相シフト走査信号の波長に応じたコード化が提唱されている。このことは、当該位相シフト走査信号が、異なる波長を有する回折スペクトルの複数の成分から生成されることを意味する。したがって、第１透過格子での分割と再集束との間に信号生成される複数の部分ビーム束の非対称なビーム路と、こうして生成される異なる複数の光路長とが、当該位相シフト走査信号にとって重要である。分割と再集束との間のこれらの部分ビーム束が、当該異なる複数の光路長を進行する。したがって、当該ビーム路のこの領域内の非対称なビーム路が、分割されたこれらの部分ビーム束間に、波長に応じた位相シフトを引き起こす。
【００４０】
上記の波長に応じてコード化される位相シフト走査信号の生成のこれらの変形例に関するその他の詳細は、欧州特許出願公開第２７６５３９４号明細書に明記されている。
【００４１】
本願では、欧州特許出願公開第２７６５３９４号明細書に提唱されているのとは違う波長に応じてコード化される位相シフト走査信号の検出と、当該検出のために使用される検出装置５０とが、本発明によって重要である。
【００４２】
基本的に、上記の光ファイバ３０の、スケール本体に対向していない端部に配置されている検出装置５０が、重畳された複数の部分ビーム束を波長に応じて分離するために分割手段５１を有する。これらの部分ビーム束は、光ファイバ３０を通じて当該検出装置５０の方向に伝送される。本発明によれば、当該分割手段５１は、欧州特許出願公開第２７６５３９４号明細書とは違って非対称な干渉計として構成されている。この分割手段５１は、異なる複数の光路長を成す２つの干渉分岐路Ａ，Ｂを有する。当該複数の部分ビーム束が、再集束した当該複数の部分ビーム束が、検出アレイ５３上に到達する前に、当該複数の部分ビーム束は、分割してから再集束するまでの間に当該２つの干渉分岐路内を伝播する。この場合、同じ位相シフトが、波長の変化ごとに検出側と走査側とで発生するように、当該両干渉分岐路Ａ，Ｂの光路長又は光路差が選択される。
【００４３】
本発明の光学式エンコーダの上記の第１の実施の形態では、検出側に設けられている非対称な干渉計が、このときに回折格子干渉計として構成されている。以下に、当該干渉計の構成及び機能を詳しく説明する。
【００４４】
場合によっては検出装置５０内にさらに追加して配置され得る信号を処理するためのその他の部品は、図１に示されていない。例えば、増幅器モジュール、Ａ／Ｄ変換器等が、当該その他の部品に含まれる。走査信号が、そのさらなる処理のために図示されなかった後続の電子装置に伝送される前に、当該走査信号は、その他の部品によってさらに電子処理されて評価される。
【００４５】
上記検出装置５０内では、この検出装置５０に入射するビーム束又は再重畳する部分ビーム束対が、回折格子の法線ＧＮに対して入射角αを成して１つの分割回折格子５４上に入射する。当該入射する部分ビーム束が、この分割回折格子５４によって２つの干渉分岐路Ａ，Ｂ又は異なる２つの回折次数に分割される。特に、この分割回折格子５４は、回折格子定数ｄ１Ａ及びｄ１Ｂを有するブレーズド回折格子として形成されていて、２つの回折次数の高い回折効率で最適化されている。
【００４６】
本発明の範囲内では、上記ブレーズド回折格子の代わりに、当該分割回折格子を２段に深くエッチングされた回折格子として形成することも提唱され得る。当該２段に深くエッチングされた回折格子は、そこに入射する部分ビーム束を異なる回折次数又は干渉計分岐Ａ，Ｂに分割させる。
【００４７】
少なくとも１つの別の回折格子が、偏向回折格子としてビーム拡散方向に分割回折格子５４から間隔ｚ１をあけて配置されている。上記部分ビーム束が、その分割後に当該偏向回折格子の方向に両干渉分岐路Ａ，Ｂ内で伝播する。図１に示された実施の形態では、当該偏向回折格子は、２つの部分から形成されていて、異なる回折格子定数ｄ２Ａ，ｄ２Ｂを有する別々の２つの偏向回折格子５５．１，５５．２を有する。したがって、異なる回折格子定数ｄ２Ａ，ｄ２Ｂを有する異なる偏向回折格子が、当該両干渉分岐路Ａ，Ｂ又はこれらの干渉分岐路Ａ，Ｂ内で伝播する部分ビーム束に割り当てられている。例えば、干渉分岐路Ａ内では、回折格子定数ｄ２Ａを有する偏向回折格子５５．１が、この干渉分岐路Ａ内で伝播する部分ビーム束に割り当てられていて、別の干渉分岐路Ｂ内では、回折格子定数ｄ２Ｂを有する偏向回折格子５５．２が設けられている。このことは、実際に可能である。何故なら、間隔ｚ１が、十分に大きく選択されていて、当該分割された複数の部分ビーム束が、当該両偏向回折格子５５．１，５５．２の配置平面内で互いに空間的に分離されて存在するからである。
【００４８】
上記間隔ｚ１が小さく選択された結果、上記複数の部分ビーム束の完全な分離が、当該少なくとも１つの偏向回折格子の配置平面内で依然として存在しない場合は、代わりに、２つの回折次数で最適化されなければならないただ１つの偏向回折格子を設ける必要があるであろう。このとき、当該適切な偏向回折格子は、上記両回折格子定数ｄ２Ａ，ｄ２Ｂを有する必要があるか又は含む必要がある。
【００４９】
図１から分かるように、上記両部分ビーム束が、上記光学軸の方向に戻るように、異なる回折格子定数ｄ２Ａ，ｄ２Ｂを有する上記両偏向回折格子５５．１，５５．２によって偏向される。次いで、当該両部分ビーム束は、ビーム拡散方向に当該両偏向回折格子５５．１，５５．２から間隔ｚ２をあけて１つの重畳地点で再び重畳するか又は再集束する。図示された実施の形態では、回折格子定数ｄ３を有する１つの結合回折格子５６が、対応する平面内に配置されている。光電検出アレイ５３の複数の検出素子５３．１〜５３．３が、この結合回折格子５６に後続配置されている。
【００５０】
検出装置５０内の重要な様々なシステムパラメータを特徴付けるための以下の方程式（Ｇｌ．）では、欧州特許出願公開第２７６５３９４号明細書の表記と同様に、検出装置５０のビーム路内の異なる回折格子５４，５５．１，５５．２，５６ごとの回折格子定数ｄｉの代わりに、これらの回折格子定数ｄｉの逆数、すなわちｋベクトルｋｉが使用される。当該回折格子定数ｄｉの逆数、すなわちｋベクトルｋｉは、方向に応じて正の値にも負の値にもなり得る。したがって、分割回折格子５４は、ｋベクトルｋ１Ａ，ｋ１Ｂを有し、偏向回折格子５５．１，５５．２は、ｋベクトルｋ２Ａ，ｋ２Ｂを示し、結合回折格子５６は、ｋベクトルｋ３を有する。
【００５１】
この場合、結合回折格子５６上に入射する一方の部分ビーム束又は干渉分岐路の＋１次の回折次数が、他方の部分ビーム束又は干渉分岐路の−１次の回折次数と同方向である。それ故に、当該結合回折格子５６のｋベクトルｋ３に対するｋベクトルｋ表記で：
【００５２】
【数１】
0006696748.tif 000002
が得られる。
ｋ３：＝１／ｄ３（結合回折格子のｋベクトル）
ｋ１Ｂ：＝１／ｄ１Ｂ（干渉分岐路Ｂに対する分割回折格子のｋベクトル）
ｋ２Ｂ：＝１／ｄ２Ｂ（干渉分岐路Ｂに対する偏向回折格子のｋベクトル）
ｋ１Ａ：＝１／ｄ１Ａ（干渉分岐路Ａに対する分割回折格子のｋベクトル）
ｋ２Ａ：＝１／ｄ２Ａ（干渉分岐路Ａに対する偏向回折格子のｋベクトル）
偏向回折格子５５．１，５５．２での、分割された複数の部分ビーム束のそれぞれの主ビームの入射地点ｘ２Ａ又はｘ２Ｂ、つまり検出装置５０の干渉分岐路Ａ，Ｂ内の１つの透過軸から当該両入射地点までの間隔が、以下のように得られる：
【００５３】
【数２】
0006696748.tif 000003
ｘ２Ａ：＝検出装置を貫く１つの透過軸から干渉分岐路Ａ内の偏向回折格子上に入射する部分ビーム束の入射地点までの間隔
ｘ２Ｂ：＝検出装置を貫く１つの透過軸から干渉分岐路Ｂ内の偏向回折格子上に入射する部分ビーム束の入射地点までの間隔
ｚ１：＝偏向回折格子面から分割回折格子面までの間隔
α：＝分割回折格子の回折格子法線に対するこの分割回折格子上に入射する部分ビーム束の入射角
λ：＝光源の波長
ｋ１Ａ：＝１／ｄ１Ａ（干渉分岐路Ａに対する分割回折格子のｋベクトル）
ｋ１Ｂ：＝１／ｄ１Ｂ（干渉分岐路Ｂに対する分割回折格子のｋベクトル）
ｎｒｅｆ１：＝分割回折格子と偏向回折格子との間の媒体の屈折率
結合回折格子５６での、２つの干渉分岐路Ａ，Ｂ内で分割された複数の部分ビーム束のそれぞれの主ビームの入射地点ｘ３Ａ又はｘ３Ｂが、以下の方程式から得られる：
【００５４】
【数３】
0006696748.tif 000004
ｘ３Ａ：＝検出装置を貫く１つの透過軸から干渉分岐路Ａ内の結合回折格子上に入射する部分ビーム束の入射地点までの間隔
ｘ３Ｂ：＝検出装置を貫く１つの透過軸から干渉分岐路Ｂ内の結合回折格子上に入射する部分ビーム束の入射地点までの間隔
ｘ２Ａ：＝検出装置を貫く１つの透過軸から干渉分岐路Ａ内の偏向回折格子上に入射する部分ビーム束の入射地点までの間隔
ｘ２Ｂ：＝検出装置を貫く１つの透過軸から干渉分岐路Ｂ内の偏向回折格子上に入射する部分ビーム束の入射地点までの間隔
ｚ２：＝結合回折格子面から偏向回折格子面までの間隔
α：＝分割回折格子の回折格子法線に対するこの分割回折格子上に入射する部分ビーム束の入射角
λ：＝光源の波長
ｋ１Ｂ：＝１／ｄ１Ｂ（干渉分岐路Ｂに対する分割回折格子のｋベクトル）
ｋ２Ｂ：＝１／ｄ２Ｂ（干渉分岐路Ｂに対する偏向回折格子のｋベクトル）
ｋ１Ａ：＝１／ｄ１Ａ（干渉分岐路Ａに対する分割回折格子のｋベクトル）
ｋ２Ａ：＝１／ｄ２Ａ（干渉分岐路Ａに対する偏向回折格子のｋベクトル）
ｎｒｅｆ２：＝偏光回折格子と結合回折格子との間の媒体の屈折率
結合回折格子５６での入射地点ｘ３Ａ又はｘ３Ｂが、干渉分岐路Ａ，Ｂ内の当該両部分ビーム束に対して一致するように、２つの偏向回折格子５５．１，５５．２と結合回折格子５６との間の間隔ｚ２が選択されている：
【００５５】
【数４】
0006696748.tif 000005
ｚ２：＝結合回折格子面から偏向回折格子面までの間隔
ｚ１：＝偏向回折格子面から分割回折格子面までの間隔
ｘ３Ａ：＝検出装置を貫く１つの透過軸から干渉分岐路Ａ内の結合回折格子上に入射する部分ビーム束の入射地点までの間隔
ｘ３Ｂ：＝検出装置を貫く１つの透過軸から干渉分岐路Ｂ内の結合回折格子上に入射する部分ビーム束の入射地点までの間隔
ｘ２Ａ：＝検出装置を貫く１つの透過軸から干渉分岐路Ａ内の偏向回折格子上に入射する部分ビーム束の入射地点までの間隔
ｘ２Ｂ：＝検出装置を貫く１つの透過軸から干渉分岐路Ｂ内の偏向回折格子上に入射する部分ビーム束の入射地点までの間隔
２つの干渉分岐路間の波長に応じた位相差Δｐ（λ）が、以下のように、幾何学的な２つの経路差と、偏向回折格子５５．１と偏向回折格子５５．２とでの２つの回折格子位相差と、結合回折格子５６での２つの回折格子位相差とから求められる：
【００５６】
【数５】
0006696748.tif 000006
Δｐ（λ）：＝波長に応じた位相差
ｘ３Ａ：＝検出装置を貫く１つの透過軸から干渉分岐路Ａ内の結合回折格子上に入射する部分ビーム束の入射地点までの間隔
ｘ３Ｂ：＝検出装置を貫く１つの透過軸から干渉分岐路Ｂ内の結合回折格子上に入射する部分ビーム束の入射地点までの間隔
ｘ２Ａ：＝検出装置を貫く１つの透過軸から干渉分岐路Ａ内の偏向回折格子上に入射する部分ビーム束の入射地点までの間隔
ｘ２Ｂ：＝検出装置を貫く１つの透過軸から干渉分岐路Ｂ内の偏向回折格子上に入射する部分ビーム束の入射地点までの間隔
ｚ２：＝結合回折格子面から偏向回折格子面までの間隔
ｚ１：＝偏向回折格子面から分割回折格子面までの間隔
α：＝分割回折格子の回折格子法線に対するこの分割回折格子上に入射する部分ビーム束の入射角
λ：＝光源の波長
ｋ１Ｂ：＝１／ｄ１Ｂ（干渉分岐路Ｂに対する分割回折格子のｋベクトル）
ｋ２Ｂ：＝１／ｄ２Ｂ（干渉分岐路Ｂに対する偏向回折格子のｋベクトル）
ｋ１Ａ：＝１／ｄ１Ａ（干渉分岐路Ａに対する分割回折格子のｋベクトル）
ｋ２Ａ：＝１／ｄ２Ａ（干渉分岐路Ａに対する偏向回折格子のｋベクトル）
ｎｒｅｆ１：＝分割回折格子と偏向回折格子との間の媒体の屈折率
ｎｒｅｆ２：＝偏光回折格子と結合回折格子との間の媒体の屈折率
波長の関数としての上記位相差Δｐ（λ）は、特定の範囲にわたってほぼ線形に変化する。当該位相差Δｐ（λ）が、整数である場合、再結合した複数の部分ビーム束間の強め合う干渉が発生する。当該位相差Δｐ（λ）が、２分の１の奇数倍である場合、弱め合う干渉が発生する。以下では、強め合う干渉が存在するときの２つの波長の最小の差を分散周期Δλと記す。この分散周期Δλは、特に本発明の光学式エンコーダの走査側の分散周期に対応しなければならない。何故なら、この場合には、全てのスペクトルが、信号を評価するために自動的に使用されるからである。適切な位相差Δｐ（λ）を所定に設定するためには、間隔ｚ１，ｚ２及び個々の回折格子５４，５５．１，５５．２，５６の異なる回折格子定数ｄｉが適している。
【００５７】
上記の方程式１の条件が、格子定数ｄ３に対して満たされている場合、一方の干渉分岐路Ａの０次の回折次数も、それぞれの他方の干渉分岐路Ｂの＋２次の回折次数と同じ方向である。さらに、このとき、当該干渉分岐路Ａの−１次の回折次数が、当該干渉分岐路Ｂの＋１次の回折次数と同じ方向である。さらに、当該干渉分岐路Ａの−２次の回折次数が、当該干渉分岐路Ｂの０次の回折次数と同じ方向である。その結果、３つの経路が、検出側で発生する。これらの経路中では、これらの干渉分岐路Ａ，Ｂから成る２つの部分ビーム束が、異なる相対位相によって互いに干渉し、検出素子５３．１〜５３．３によって電気信号又は走査信号に変換される。このとき、通常は、１２０°だけ位相シフトした３つの走査信号が、出力側で発生する。
【００５８】
理想的には、結合回折格子５６の０次、１次及び２次の回折次数の回折効率は、同じであり、０次の回折次数と２次の回折次数との間の位相シフトは、１２０°である。０次の回折次数と２次の回折次数との間で発生する位相差に起因して、上記の複数の信号経路又は経路中では、波長λ±Δλ／３に関する強め合う干渉が、その中央の信号経路に対して支配的である。結合回折格子５６に後続配置された−図示されなかった−１つのレンズと、検出素子５３．１，５３．２，５３．３の焦点面内のこれらの検出素子の位置とによって、当該位相シフトされている走査信号に対する３つの信号経路が、僅かな必要スペースで互いに分離され得る。
【００５９】
本発明の光学式エンコーダの第１の実施の形態の別形態では、検出装置５０において結合回折格子５６及び複数の個々の検出素子５３．１〜５３．３の代わりに、１つの検出アレイの構造化された１つの検出器を重畳地点の平面内の少なくとも１つの偏向回折格子に配置することが提唱され得る。この検出器は、周期的に配置された複数の検出素子から構成されている。位相シフトされている走査信号が、これらの検出素子によって検出される。この場合、例えば長方形の横断面を有するこれらの検出素子は、互いに密に隣接して配置されていて、同位相の走査信号を検出する複数の検出素子がそれぞれ、互いに電気接続されている。この場合、これらの検出素子の周期、つまりそれぞれ互いに接続されるこれらの検出素子の間隔ｐｓｔｒｕｃｔは、
【００６０】
【数６】
0006696748.tif 000007
ｐｓｔｒｕｃｔ：＝複数の検出素子の周期
ｋ３：＝１／ｄ３（結合回折格子のｋベクトル）
このとき、上記構造化された検出器の１周期当たり、３つ又は４つの位相シフトされている走査信号が、３つ又は４つの検出素子から取得され得る。公知の方法で、直流成分のない９０°だけ位相シフトされている２つの走査信号が、線形結合を算出することによって当該３つ又は４つの位相シフトされている走査信号から生成可能である。
【００６１】
本発明の光学式エンコーダの第１の実施の形態の第１変形例が、図２に部分表記で概略的に示されている。以下では、主に、図１による第１の実施の形態と比較した検出装置１５０の構成における相違点を説明する。
【００６２】
すなわち、ここでは、レンズ１４３とビームスプリッタ１４２とを経由して−図２に示されなかった−スケール本体によって戻り反射された部分ビーム束が、検出装置１５０内で回折格子の法線ＧＮに対して入射角α＝０°を成して分割回折格子１５４上に入射する、すなわち直角を成して当該分割回折格子上に入射することが提唱されている。さらに、ここでは、ｋ１Ｂ＝０、ｋ２Ｂ＝０及びｎｒｅｆ１＝ｎｒｅｆ２＝ｎｒｅｆが成立する。これから、同様に、ｚ１＝ｚ２、ｋ２Ａ＝２ｋ１Ａ及びｋ３＝１／２ｋ１Ａが得られる。これらの変数の意味は、上記の方程式で規定されている。
【００６３】
したがって、本発明の光学式エンコーダの上記変形例では、波長に応じた位相シフトΔｐ（λ）に対して：
【００６４】
【数７】
0006696748.tif 000008
が、方程式５から導き出される。
Δｐ（λ）：＝波長に応じた位相差
ｎｒｅｆ：＝分割回折格子と偏向回折格子と結合回折格子との間の材料の屈折率
ｚ１：＝偏向回折格子面から分割回折格子面までの間隔
λ：＝光源の波長
ｋ：＝１／ｄ１（分割回折格子のｋベクトル）
異なる回折格子１５４，１５５，１５６の精密でなくてよい回折格子定数の場合、以下の近似式：
【００６５】
【数８】
0006696748.tif 000009
が成立する。
Δｐ（λ）：＝波長に応じた位相差
ｎｒｅｆ：＝分割回折格子と偏向回折格子と結合回折格子との間の材料の屈折率
ｚ１：＝偏向回折格子面から分割回折格子面までの間隔
λ：＝光源の波長
ｋ：＝１／ｄ１（分割回折格子のｋベクトル）
十分に小さい回折格子定数の場合、上記変形例では、偏向回折格子１５５が、リトロー角を成す照射時に±１次の回折次数において７０％を上回る高い回折効率を有すると同時に、直角な照射時に０次の回折次数において７０％を上回る高い効率を有するように、当該偏向回折格子１５５は、バイナリ回折格子として最適化され得る。この場合、当該リトロー角とは、回折反射した部分ビーム束の成す回折角が、入射角に等しいが、逆の符号を有することを意味する。こうして、当該ビームの望ましい進行が、当該両回折次数を完全に分離しなくても非常に効率的になると同時に、望まない回折次数が、強く減衰される。この場合、当該複数の回折次数が、空間的に互いに分離される必要がないことによって、本発明の光学式エンコーダの検出装置１５０が、非常にコンパクトに構成され得る。
【００６６】
以下に、本発明の光学式エンコーダの上記変形例の具体的な実施の形態の寸法パラメータを示す。当該具体的な実施の形態は、分散周期Δλ＝３０ｎｍを有し、さらに、屈折率は、ｎｒｅｆ＝１．５であり、中心波長は、λ＝０．８５μｍであり、分割回折格子１５４の回折格子定数は、２μｍであり、すなわち、対応するｋベクトルは、ｋ１Ａ＝０．５μｍ−１である。間隔ｚ１，ｚ２：ｚ１＝ｚ２＝１８８μｍに対する方程式７が、これらの寸法パラメータから算出される。
【００６７】
さらに、位相差が、上記分割回折格子上に入射するビーム束の分散角範囲に対して算出され、当該信号が、これに応じて積分されることによって、当該信号に対する当該ビーム束の分散の影響がどの程度の大きさであるかが、方程式５を用いて評価され得る。上記の寸法例に対しては、（このビーム束の避けられない分散に起因する）入射角α＝２°のときに、８°の位相差が発生する。±２°の分散角範囲の場合、変調度９０％が、依然として達成される。例えば、４００μｍのコア径を有する光ファイバのときに、適切な分散を達成するためには、５．７ｍｍのレンズ１４３の焦点距離だけで済む。１０ｎｍの適切な波長分解能を、欧州特許出願公開第２７６５３０４号明細書に記載の従来の技術による、回折格子として形成された８００ｎｍの周期を有する１つ又は場合によっては２つの分割手段によって達成するためには、同じ直径の光ファイバのときに、２７ｍｍ又は１３．５ｍｍの焦点距離を有するレンズ１４３が必要であろう。すなわち、本発明の解決策は、検出装置１５０に必要な設置スペースを著しく減少させるための可能性を提供する。
【００６８】
本発明の光学式エンコーダの第１の実施の形態のもう１つの第２変形例が、図２と同様に部分表記で概略的に図３に示されている。以下では、同様に、図１に示された第１の実施の形態に対する本質的な相違点だけを説明する。
【００６９】
ここでは、入射角αに対して、ｓｉｎ（α）＝λｋ１Ｂが成立する。さらに、ｋ１Ｂ＝−ｋ１Ａ＝１／４ｋ２Ａ，ｋ２Ｂ＝０及びｎｒｅｆ１＝ｎｒｅｆ２＝ｎｒｅｆが設定されている。
【００７０】
したがって、同様に、ｚ１＝ｚ２及びｋ３＝ｋ１Ａが設定されている。発生するビーム路は、上記の変形例のビーム路に非常に似ている。分割回折格子２５４は、上記の変形例に比べて半分の回折格子定数を有し、２つの第１回折次数のうちの一方の回折次数が、中心波長による照射時に当該回折格子面に対して直角に引き続き伝播するように照射される。当該分割回折格子２５４は、０次の回折次数が可能な限り減衰されるように決められている。上記の変形例と比べた利点は、分割回折格子２５４が、ブレーズド回折格子として形成される必要がなくて、例えば、簡単に製作できる２段に深くエッチングされた回折格子として形成され得ることにある。
【００７１】
最後に、本発明の光学式エンコーダの第２の実施の形態を図４に基づいて説明する。同様に、図４は、検出装置３５０の構成を概略的に示す。
【００７２】
この場合、検出装置３５０内に設けられている非対称な干渉計が、ミラー干渉計として構成されている。当該干渉計は、１つの分割回折格子３５４と後続配置された複数の偏向ミラー３５５．１〜３５５．３とを有する。入射する部分ビーム束が、当該分割回折格子３５４で２つの干渉分岐路Ａ，Ｂに分割される。次いで、当該分割された複数の部分ビーム束は、当該２つの干渉分岐路Ａ，Ｂ内に設置された当該偏向ミラー３５５．１又は３５５．２，３５５．３の方向に伝播する。これらの部分ビーム束が、１つの重畳地点で再結合するように、これらの部分ビーム束は偏向する。
【００７３】
望ましい分散周期Δλを得るためには、波長差Δｘが、上記の２つの干渉分岐路Ａ，Ｂ間で設定される必要がある。このため、以下の方程式９：
【００７４】
【数９】
0006696748.tif 000010
が成立する。
Δｘ：＝２つの干渉分岐路Ａ，Ｂ間の波長差
ａ１＝干渉分岐路Ａ内の第１偏向ミラーに対する分割回折格子の間隔
ａ２＝干渉分岐路Ａ内の第２偏向ミラーに対する第１偏向回折格子の間隔
ａ３＝干渉分岐路Ａ内の重畳地点に対する第２偏向ミラーの間隔
ｂ１＝干渉分岐路Ｂ内の第１偏向回折格子に対する分割回折格子の間隔
ｂ２＝干渉分岐路Ｂ内の重畳地点に対する第１偏向ミラーの間隔
λ：＝光源の波長
図示された実施の形態で提唱されているように、所定の厚さｄＧｌａｓｓと屈折率ｎｒｅｆとを有する１つの平面平行ガラス板３５９が、２つの干渉分岐路Ａ，Ｂ又は部分ビーム束のうちの一方の干渉分岐路又は部分ビーム束内に挿入されることによって、経路差又は波長差Δｘが調整されてもよい。このとき、これに応じて：
【００７５】
【数１０】
0006696748.tif 000011
が、当該経路差Δｘに対して成立する。
Δｘ：＝２つの干渉分岐路Ａ，Ｂ間の波長差
ａ１＝干渉分岐路Ａ内の第１偏向ミラーに対する分割回折格子の間隔
ａ２＝干渉分岐路Ａ内の第２偏向ミラーに対する第１偏向回折格子の間隔
ａ３＝干渉分岐路Ａ内の重畳地点に対する第２偏向ミラーの間隔
ｂ１＝干渉分岐路Ｂ内の第１偏向回折格子に対する分割回折格子の間隔
ｂ２＝干渉分岐路Ｂ内の重畳地点に対する第１偏向ミラーの間隔
λ：＝光源の波長
ｄＧｌａｓｓ：＝ガラス板の厚さ
ｎｒｅｆ：＝ガラス板の屈折率
この実施の形態では、１つの検出アレイ３５３が、構造化された１つの検出器として、上記重畳地点に配置されている。２つの干渉分岐路Ａ，Ｂから成る部分ビーム束が、この重畳地点で角度βを成して再び一緒に入射する。当該検出器は、周期的に配置された複数の検出素子から構成されている。位相シフトされている走査信号が、これらの検出素子によって検出される。この場合、検出装置３５３の当該構造化された検出器に対する１つの法線が、この検出器上に入射する当該２つの部分ビーム束間の角二等分線を示すように、当該２つの干渉分岐路Ａ，Ｂ内のビーム路が、異なる複数の偏向ミラー３５５．１〜３５５．３によって偏向される。このとき、周期λ／ｓｉｎ（β）を有する干渉縞が、当該検出面内で又は当該構造化された検出器上で発生する。当該構造化された検出器の周期は、適切に選択することができる。
【００７６】
本発明の範囲内では、本発明の光学式エンコーダの上記の具体的に記載されている実施の形態又は対応する変形例のほかに、別の構成の可能性がさらに存在する。
【符号の説明】
【００７７】
１０  スケール本体
２０  走査装置
２１  走査板
２２  レンズ
２３  第１透過格子
２４  第２透過格子
３０  光ファイバ
４０  光源
４１  コリメートレンズ
４２  ビームスプリッタ
４３  カップリングレンズ
５０  検出装置
５１  分割手段
５３  検出アレイ
５３．１  検出素子
５３．２  検出素子
５３．３  検出素子
５４  分割回折格子
５５．１  偏向回折格子
５５．２  偏向回折格子
５６  結合回折格子
１４０  光源
１４１  コリメートレンズ
１４２  ビームスプリッタ
１４３  カップリングレンズ
１５０  検出装置
１５１  分割手段
１５３  検出アレイ
１５３．１  検出素子
１５３．２  検出素子
１５３．３  検出素子
１５４  分割回折格子
１５５  偏向回折格子
１５６  結合回折格子
２４０  光源
２４１  コリメートレンズ
２４２  ビームスプリッタ
２４３  カップリングレンズ
２５０  検出装置
２５１  分割手段
２５３  検出アレイ
２５３．１  検出素子
２５３．２  検出素子
２５３．３  検出素子
２５４  分割回折格子
２５５  偏向回折格子
２５６  結合回折格子
３４０  光源
３４１  コリメートレンズ
３４２  ビームスプリッタ
３４３  カップリングレンズ
３５０  検出装置
３５１  分割手段
３５３  検出アレイ
３５４  分割回折格子
３５５．１  偏向ミラー
３５５．２  偏向ミラー
３５５．３  偏向ミラー
３５９  平面平行ガラス板
Ａ  干渉分岐路
Ｂ  干渉分岐路
ＧＮ  回折格子の法線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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