(57)【要約】【課題】メインスケールのうねりの影響を低減する。【解決手段】インデックススケールを４０、５０の２枚とし、該インデックススケール４０、５０上にそれぞれ形成した第１格子４１、第２格子５２、５２Ａ、５２Ｂを通過した干渉光を、反射型メインスケール１０上に形成した第３格子１３に投影して、該第３格子１３による干渉光を受光する。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インデックススケール又は反射型メインスケール上に形成した３枚の格子のうちの１枚を、他の２枚に対して相対移動させた時に検出される光量変化によって、反射型メインスケールとインデックススケールの相対移動量を検出するようにされた反射型光電式エンコーダにおいて、
前記インデックススケールを２枚とし、
該インデックススケール上にそれぞれ形成した第１、第２格子を通過した干渉光を、反射型メインスケール上に形成した第３格子に投影して、
該第３格子による干渉光を受光するようにしたことを特徴とする反射型光電式エンコーダ。
【請求項２】
前記第２格子又は第１格子が、互いに位相の異なる複数の格子を有することを特徴とする請求項１に記載の反射型光電式エンコーダ。
【請求項３】
前記第１、第２格子に対する入射光を集束光として、前記複数の格子を通過した光束が、反射型メインスケール上の略同じ位置に入射するようにしたことを特徴とする請求項２に記載の反射型光電式エンコーダ。
【請求項４】
前記複数の格子に対応した複数の光源が設けられていることを特徴とする請求項２又は３に記載の反射型光電式エンコーダ。
【請求項５】
前記第３格子による干渉光を、レンズを介して受光するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の反射型光電式エンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インデックススケール又は反射型メインスケール上に形成した３枚の格子のうちの１枚を、他の２枚に対して相対移動させた時に検出される光量変化によって、反射型メインスケールとインデックススケールの相対移動量を検出するようにされた反射型光電式エンコーダに係り、特に、メインスケール表面のうねりの影響を受け難い反射型光電式エンコーダに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光電式エンコーダには、例えば特許文献１に記載されている如く、図１に示すように、２枚の格子（インデックススケール２０上の第１格子２１とメインスケール１０上の第２格子１２）によって生じた干渉縞の位置を、互いの相対移動によって変化させ、更にその干渉縞を、インデックススケール２０上の第３格子２３によってフィルタリングすることで、相対移動量を検出する、いわゆる３格子原理を応用したものがある。
【０００３】
図において、２６は、インデックススケール２０上に配置された光源、２８は同じく受光素子である。
【０００４】
【特許文献１】
特公昭６０−２３２８２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
通常、反射型の光電式エンコーダにおいては、図１に示したように、メインスケール１０上に第２格子１２を形成しているが、図２に示す如くメインスケール１０の表面にうねりが存在する場合には、光の反射角変化の影響により測定誤差が発生するという問題点を有していた。
【０００６】
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、メインスケール表面のうねりの影響を受け難い反射型光電式エンコーダを提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、インデックススケール又は反射型メインスケール上に形成した３枚の格子のうちの１枚を、他の２枚に対して相対移動させた時に検出される光量変化によって、反射型メインスケールとインデックススケールの相対移動量を検出するようにされた反射型光電式エンコーダにおいて、前記インデックススケールを２枚とし、該インデックススケール上にそれぞれ形成した第１、第２格子を通過した干渉光を、反射型メインスケール上に形成した第３格子に投影し、該第３格子による干渉光を受光するようにして、前記課題を解決したものである。
【０００８】
又、前記第２格子又は第１格子が、互いに位相の異なる複数の格子を有するようにして、位相差を持つ複数相信号を得ることができるようにしたものである。
【０００９】
又、前記第１、第２格子に対する入射光を集束光とし、前記複数の格子を通過した光束が、反射型メインスケール上の略同じ位置に入射するようにして、メインスケール上の汚れ等の影響で、各受光素子に到達する光量が相対的に変化することがないようにしたものである。
【００１０】
又、前記複数の格子に対応した複数の光源を設けて、それぞれの光路に最適な波長の光源を選択可能としたものである。
【００１１】
又、前記第３格子による干渉光を、レンズを介して受光するようにして、散乱や光軸ずれによる光量低下を押えると共に、受光素子面積を小さくして、高速化を図れるようにしたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１３】
本発明の第１実施形態は、図１に示したと同様の反射型光電式エンコーダにおいて、図３（正面図）及び図４（図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う横断面図）に示す如く、インデックススケールを４０、５０の２枚とし、光源２６に近い第１インデックススケール４０に形成した第１格子４１、及び、メインスケール１０に近い第２インデックススケール５０上に形成した２相の第２格子５２Ａ、５２Ｂを通過した干渉光を、反射型メインスケール１０上に形成した第３格子１３に投影して、該第３格子１３による干渉光をインデックススケール５０上の受光素子２８Ａ、２８Ｂにより、それぞれ受光するようにしたものである。
【００１４】
前記第１インデックススケール４０上に形成される第１格子４１の形状を図５に、前記第２インデックススケール５０上に形成される第２格子５２Ａ、５２Ｂの形状を図６に、前記メインスケール１０上に形成される第３格子１３と、その上に投影される干渉縞の例を図７に、それぞれ示す。
【００１５】
前記第２インデックススケール５０上には、図６に詳細に示した如く、同じ周期Ｐで、位相が（ｎ＋１／４）・Ｐだけ異なる２つの第２格子５２Ａ、５２Ｂが形成されている。なお、第１インデックススケール４０と第２インデックススケール５０の配置を入れ替えることも可能である。
【００１６】
以下第１実施形態の作用を説明する。
【００１７】
光源２６から出た光束２７は、コリメートレンズ６０により平行光線化され、インデックススケール４０及び５０を通過し、メインスケール１０上に投影される。この際、インデックススケール４０と５０の間の間隔ｕと、インデックススケール５０とメインスケール１０間の間隔ｖを等しく設定することにより、メインスケール１０上には、図７に示した如く、インデックススケール４０上の第１格子４１と同じピッチＰの周期の干渉縞が生じる。
【００１８】
ここで、第２インデックススケール５０の格子パターンを図６のような配置にしておくことにより、インデックススケール５０上の各格子５２Ａ、５２Ｂを通過した光によってできる干渉縞は、図７に示した如く、互いに（ｎ＋１／４）・Ｐだけ位相がずれることになる。
【００１９】
メインスケール１０は、反射面（鏡面）と非反射面（ガラス等の光が反射しない面、あるいは、光を散乱させる面）で構成されており、メインスケール１０に入射した光のうち、正反射したものだけが受光素子２８Ａ、２８Ｂに向かって進む。この際、前記メインスケール１０上には、奧側の光束によって生じる干渉縞と、第２格子５２Ｂを通過した手前側の光束によって生じる干渉縞の２つの干渉縞が発生する。このメインスケール１０上の２つの干渉縞は、相対位置がずれているため、メインスケール１０上の第３格子１３によって正反射した光の光量は互いに異なっており、更にメインスケール１０が測長方向（図の左右方向）に移動することで、反射光量が変化する。この変化に伴って受光素子２８Ａ、２８Ｂの出力も変化し、結果として９０°位相差を持つ２相信号を得ることができる。
【００２０】
従来技術であると、図１に示したように、インデックススケール２０上に第３格子２３が形成されていたため、メインスケール１０にうねりや傾きが存在した場合には、図２に示した如く、干渉縞の位置そのものがずれていたのに対し、本発明では、第１及び第２インデックススケール４０、５０により形成された干渉縞がメインスケール１０上に定在しており、該メインスケール１０によって反射する光量のみを観測しているため、うねり等の影響が少なくなる。
【００２１】
本実施形態においては、光源２６からの出射光をコリメートレンズ６０を用いて平行光線としているので、第１、第２インデックススケール４０、５０とメインスケール１０の組付調整が容易である。
【００２２】
なお、この第１実施形態では、２光束２７Ａ、２８Ｂのスケール入射位置が、測長方向と直交するトラック方向（図４参照）で異なっているため、メインスケール１０上の汚れ等の影響で、各受光素子２８Ａ、２８Ｂに到達する光量が相対的に変化する可能性がある。次に説明する第２実施形態は、このような問題点を解決するべくなされたもので、前記コリメートレンズ６０の形状を工夫して集光レンズ６２としたり、あるいは、もう１枚レンズを追加することによって、図８に示す如く、光源２６から出た光２７（２７Ａ、２８Ｂ）を、トラック方向に対して集束させるようにしている。
【００２３】
他の点については第１実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００２４】
本実施形態においては、メインスケール１０上の照射位置を、各光束２７Ａ、２８Ｂで同じ位置に設定することができるため、メインスケール１０上の汚れ等の影響も、両方の受光素子２８Ａ、２８Ｂに同じように現われ、汚れ等の影響を低減できる。
【００２５】
なお、前記実施形態においては、いずれも、第１インデックススケール４０上の第２格子が５２Ａ、５２Ｂの２つとされていたが、図９に示す第３実施形態のように、第２格子５２Ａ〜Ｄ及び対応する受光素子２８Ａ〜Ｄの数を増やすことで、３相、４相（図９の例）といった、より多相の信号を得ることも可能である。
【００２６】
又、図１０に示す第４実施形態のように、受光素子２８Ａ、２８Ｂの前にも集光レンズ６４を挿入することで、散乱や光軸ずれによる光量低下を押えることができ、又、受光素子面積を小さくすることもできるため、高速化が可能である。
【００２７】
更に、光路設定によっては、図１１に示す第５実施形態のように、光源２６のコリメートレンズ６０と受光素子２８の集光レンズ６２を共用レンズ６６に一体化することもでき、この場合には、サイズが増大したり、部品点数を増やす必要もない。
【００２８】
なお、前記実施形態においては、いずれも、光源２６及び受光素子２８がトラック方向に配置されていたが、図１に示した従来例のように、光の入射方向を測長方向からの入射に変更して、トラック方向に対する検出器サイズを小さくすることも可能である。
【００２９】
又、前記実施形態では、いずれも、単一の光源２６を用いていたが、図１２に示す第６実施形態のように、第２インデックススケール５０上のそれぞれの格子５２Ａ、５２Ｂに対応した複数の光源２６Ａ、２６Ｂを使用することも可能である。この場合、レンズ６０は１枚であっても、それぞれに１枚ずつ設けてもよい。
【００３０】
特に第２実施形態と組合わせた場合には、コリメートレンズと集光レンズの一体化が容易となり、又、それぞれの光路に最適な波長の光源を選択することも可能となる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、メインスケールのうねりの影響を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】３格子原理を利用した従来の反射型光電式エンコーダの一例の構成を示す斜視図
【図２】従来技術の問題点を説明するための略示正面図
【図３】本発明の第１実施形態の要部構成を示す正面図
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う横断面図
【図５】第１実施形態で用いられている第１インデックススケールを示す平面図
【図６】同じく第２インデックススケールを示す平面図
【図７】同じくメインスケール、及び、その上の干渉縞の例を示す平面図
【図８】本発明の第２実施形態の要部構成を示す横断面図
【図９】同じく第３実施形態のインデックススケールを示す平面図
【図１０】同じく第４実施形態の要部構成を示す横断面図
【図１１】同じく第５実施形態の要部構成を示す横断面図
【図１２】同じく第６実施形態の要部構成を示す横断面図
【符号の説明】
１０…メインスケール
１３…第３格子
２６、２６Ａ、２６Ｂ…光源
２８、２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃ、２８Ｄ…受光素子
４０、５０…インデックススケール
４１…第１格子
５２、５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃ、５２Ｄ…第２格子
６０…コリメートレンズ
６２…集光レンズ
６４…共用レンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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