(57)【要約】【課題】干渉縞の間隔を変化させるために、前記両者の距離を変えことが必要であり、このための駆動装置が必要となる欠点があった。【解決手段】光源と、回折格子と、受光素子とがこの順序で配置され、光源から照射された光が１個又は２個の回折格子を通過することによって形成された干渉縞を受光素子で受光し、受光素子で干渉縞の移動を検知することによって、２個の回折格子間の相対的移動、または光源、回折格子、受光素子の光学素子のいずれか１つと、他の光学素子との相対的移動を検知する光学式エンコーダにおいて、光源が波長可変型のものであることを特徴とする。このため、光源の発する光の波長を変えることにより、任意に干渉縞の間隔を変えることができる。【選択図】        図１
2004340829.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、回折格子と、受光素子とがこの順序で配置され、光源から照射された光が１個の回折格子を通過することによって形成された干渉縞を受光素子で受光し、受光素子で干渉縞の移動を検知することによって、光源、回折格子、受光素子の光学素子のいずれか１つと、他の光学素子との相対的な移動を検知する光学式エンコーダにおいて、光源が波長可変型のものであることを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項２】
光源は少なくとも発光素子、温度調節部品及び温度センサを備えた発光ユニットであ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】
光源の波長を変化させることにより干渉縞の間隔（ピッチ）が調整されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学式エンコーダ。
【請求項４】
回折格子は板状であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１に記載の光学式エンコーダ。
【請求項５】
回折格子は筒状のものであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１に記載の光学式エンコーダ。
【請求項６】
回折格子は円板状のものであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１に記載の光学式エンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は精密測定装置、複写機のドラム回転制御、スキャナ、インクジェットプリンタ等の位置測定や位置決め制御などに用いられる光学式エンコーダに係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の光学式エンコーダとして図５に示すように、光源１と、回折格子２と、受光素子３とがこの順序で配置され、光源１から照射された光４が回折格子２を通過することによって形成された干渉縞５を受光素子３で受光し、受光素子３で干渉縞５の移動を検出することによって、２個の回折格子２・２の相対的移動を検知することが提案されている。（例えば特許文献１）
【０００３】
即ち、図５の光学式エンコーダは、半導体レーザ素子等の光源１で発せられた光４が集光レンズ６によって集光されて第１の回折格子２１に照射され、そこで、ｎ１次、ｎ２次（ｎ１、ｎ２は整数）の回折光を発生させ、次にこの発生された回折光が更に第２の回折格子２２に照射されてｍ１次、ｍ２次（ｍ１、ｍ２は整数）の回折光を発生させ、第１の回折格子２１と第２の回折格子２２との相対的な移動により発生する干渉縞５の移動を受光素子３で捕らえ、両回折格子２１・２２間の相対移動量を測定するものである。
【０００４】
そして干渉縞５の間隔は、光源１からの集光焦点と回折格子２との距離を変えること、または回折格子２と受光素子３との距離を変えることにより、調整が可能となっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８‐３５８５９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従って、従来の光学式エンコーダは、干渉縞の間隔を変化させるために、前記両者の距離を変えることが必要であり、このための駆動装置が必要となる欠点があった。また、その緩衝縞間隔の調整精度や分解能は駆動装置の精度に依存し、駆動装置の数が増えると検出部の鋼性が低下し、検出精度の劣化に繋がるなどの課題があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、かかる点に鑑みなされたものである。
そのための、本発明は、光源と、回折格子と、受光素子とがこの順序で配置され、光源から照射された光が１個の回折格子を通過することによって形成された干渉縞を受光素子で受光し、受光素子で干渉縞の移動を検知することによって、光源、回折格子、受光素子の光学素子のいずれか１つと、他の光学素子との相対的な移動を検知する光学式エンコーダにおいて、光源が波長可変型のものであることを特徴とする。
【０００８】
本発明は、光源が発光波長可変型のものであることから、容易に光源の発光波長を変えることができる。通常、光学部品は屈折率が波長依存性を有している。回折格子も例外ではない。従って、発光波長が変化すると、回折格子で回折される角度が変化して、干渉縞の間隔を変えることができ、受光素子での干渉縞の間隔を容易に調整することができる。
【０００９】
また、図５に示すように、光学経路に集光レンズ６が存在すると、本来の集光レンズの作用以外に、この集光レンズ６の波長変化による屈折率変化によって、回折格子に照射される光の入射角度が変化し、これによっても干渉縞の間隔が変化することになる。
【００１０】
他の本発明は、光源は少なくともペルチェ素子などの温度調整部品の上に発光素子及び温度センサが搭載された発光ユニットであることを特徴とする。このようなレーザ素子を用いることにより、光学式エンコーダを小型に構成することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
光源としては、駆動電流、制御電圧、磁界あるいは温度などによって発振波長が変化するものであるならば、どのようなものでも適用することができる。例えば、半導体レーザでは、一般的なファブリペロー型のレーザ等を適用することができる。
【００１２】
光源の発振波長はどのような値のものであっても良いが、通常、可変波長範囲は±２０ｎｍ位のため、１５５０ｎｍまたは１３１０ｎｍ程度のものが採用される。
【００１３】
回折格子は、一般に回折格子と呼ばれるものならば、板状のもの、円筒型のもの、その他どのような形状のものであってもよい。
【００１４】
受光素子は干渉縞の移動を検知できるものであればどのような構造のものであっても良い。特にホトダイオードが複数個、アレー状に配置されたアレーフォトダイオードはエンコーダを小型に構成できる点で望ましい。受光素子はテレビカメラで代用することも可能である。
【００１５】
【実施例】
以下本発明の１実施例を図示した図１に基づき説明する。図１において、１、２、５はそれぞれ図５に示す従来例と同様に光源、回折格子、干渉縞である。しかし、光源は波長可変型のものであり、回折格子が１個である点において相異している。
【００１６】
光源１から出射されたコヒーレントな光４は回折格子２のスリット７に照射され、そこで、ｎ１、ｎ２等の回折光が発生し、この出射された各回折光が互いに干渉して干渉縞５が発生する。この干渉縞５は、光源１と回折格子２との相対的な移動によって移動する。例えば、光源１が固定され、回折格子２が複数のスリットを横断する方向（図示の矢印方向）に移動すれば、干渉縞５はその回折格子２の移動方向に移動する。また、逆に回折格子２が固定され、光源１が上記方向と同方向に移動する場合は、干渉縞５は光源１の移動と逆方向に移動する。この移動を所定の固定位置に固定された受光素子で検知することにより、光源１と回折格子２との相対的移動を検知することができる。
【００１７】
また光源１と回折格子２とを固定し、図示しない受光素子を移動することによっても、受光素子と、回折格子２との相対的な移動を検知することができる。
【００１８】
受光素子は干渉縞で形成された光の濃淡を電気信号に変換し、図示しないコンピュータ等の処理装置で干渉縞の移動が検出され、干渉縞の移動方向及び移動量などが測定される。
【００１９】
図２は本発明の他の実施例を示すものである。図２の実施例は円板型の回折格子２である点が図１の場合と異なっている。動作は回転方向の移動の検知で点において相異するものの、その他の動作は図１の場合と同様である。
【００２０】
図３は本発明の更に他の実施例を示すもので、波長可変型の光源１と回折素子２との間および回折素子２と受光素子３との間の任意の位置にそれぞれ集光レンズ６を配置したものである。これにより、集光レンズ６の配置位置を変えることにより、干渉縞５を任意の大きさに初期設定することが可能になる。
【００２１】
図４は本発明の更に他の実施例を示すものである。図４の実施例は、回折格子２が円筒の外周に形成されている点で先の各実施例と相異している。可変型の光源１は前記円筒内に配置されている。この回折格子２によって生成された干渉縞は前記円筒の外側に形成されるので、この干渉縞を受光素子３で検出する。これにより、受光素子３により受光素子３と回折格子２との相対的な移動を検知することができる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は、上述のように、光源と、回折格子と、受光素子とがこの順序で配置され、光源から照射された光が１個の回折格子を通過することによって形成された干渉縞を受光素子で受光し、受光素子で干渉縞の移動を検知することによって、光源、回折格子、受光素子の光学素子のいずれか１つと、他の光学素子との相対的な移動を検知する光学式エンコーダにおいて、光源が波長可変型のものであることを特徴とする。このため、光源の発する光の波長を変えることにより、任意に干渉縞の間隔を簡単に変えることができる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例を示す構成図。
【図２】本発明の他の実施例を示す構成図。
【図３】本発明の更に他の実施例を示す構成図。
【図４】本発明の更に他の実施例を示す構成図。
【図５】従来の一例を示す構成図。
【符号の説明】
１            光源
２            回折格子
３            受光素子
４            光
５            干渉縞
６            集光レンズ
７            スリット
２１            回折格子
２２            回折格子
【図１】
2004340829.tif 000003
【図２】
2004340829.tif 000004
【図３】
2004340829.tif 000005
【図４】
2004340829.tif 000006
【図５】
2004340829.tif 000007