(57)【要約】【課題】移動体の位置情報を高精度に検出する。【解決手段】半導体レーザ５１は、圧電素子５３上に固設されている。圧電素子５３の駆動方向と、レーザビームの射出方向とは直交するように設置されている。圧電素子５３は、半導体レーザ５１の位置を、Ｘ軸方向に周期的に変動させている。この変動により、光源３からのレーザ光の出射位置が、Ｘ軸方向に周期的に変動するようになる。半導体レーザ５１は小型で軽量であるため、振動周波数を高くすることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定方向に沿って配列されたパターンに光を照射する光源と、
前記パターンを介して、前記光を受光する受光部とを備えるエンコーダにおいて、
前記光源は、前記パターンに照射される前記光を、前記パターンが配列された前記所定方向に周期的に変動させるために、光の出射位置及び出射角度の少なくとも一方を変化させることを特徴とするエンコーダ。
【請求項２】
前記光源は、前記光源及び前記受光部に対して前記パターンが前記所定方向に相対移動している間、前記光の出射位置及び出射角度の少なくとも一方を変化させることを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ。
【請求項３】
前記光源は、光を発光する発光器と；
前記発光器の位置を前記光の出射方向に直交する方向に周期的に変動させる振動子と；を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のエンコーダ。
【請求項４】
前記発光器は、半導体レーザであり、
前記振動子は、圧電素子及び磁歪素子のいずれか一方であることを特徴とする請求項２に記載のエンコーダ。
【請求項５】
前記光源と前記受光部との間で、光の通過位置の変動中心を監視する監視装置と；
その監視結果に基づいて、前記光源からの光の出射位置及び出射角度の少なくとも一方を調整する調整装置と；をさらに備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のエンコーダ。
【請求項６】
光を発光する発光器と；
前記発光器から発光された光を所定幅の平行光に変換する光学系と；
前記光学系で変換された平行光を、所定方向に沿って配列されたパターンに照射する対物光学素子と；
前記光の進行方向に直交する方向に関する前記光学系の位置及び角度のいずれか一方を、周期的に変動させる振動子と；を備えるエンコーダ。
【請求項７】
前記光学系は、コリメータレンズ又は平行平板であることを特徴とする請求項６に記載のエンコーダ。
【請求項８】
前記前記光学系の変動中心を監視する監視装置と；
その監視結果に基づいて、前記光学系の位置及び角度のいずれか一方を、周期的に変動させる制御装置と；をさらに備えることを特徴とする請求項６又は７に記載のエンコーダ。
【請求項９】
レーザ光を射出するレーザ発振器と；
前記レーザ発振器の位置を、前記レーザ光の出射方向に直交する方向に周期的に変動させる振動子と；を備えるレーザ照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンコーダ及びレーザ照射装置に係り、さらに詳しくは、光電式のエンコーダ及び該エンコーダに好適に適用されるレーザ照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、移動体の変位を信号化するエンコーダとして、光電式のエンコーダが用いられている。光電式のエンコーダは、移動体に固設されたスケール上に光を照射し、スケールを介した光の受光結果に含まれる移動体の変位に関する情報を検出するエンコーダである。スケール上には、回折格子などのパターンが形成されており、移動体の移動に伴ってスケール上の光の照射位置が変化し光の照射位置にあるそのパターンに応じてスケールを介した光の状態が変化するので、その状態の変化により、移動体の変位に関する情報を検出するのである。
【０００３】
光電式のエンコーダでは、移動体の変位を検出分解能の高度化が進められており、最近では、そのスケール上に照射される光を、その移動体の変位の計測方向に振動させ、その光の照射位置に応じた上記受光結果の変化に基づいて、上記相対変位を高精度に出力するエンコーダが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このようなエンコーダでは、スケールの相対位置を精度良く検出するために、スケールの移動速度に対し、計測方向に関する光の振動周波数を十分に高くする必要がある。しかしながら、光をスケール上で振動させるためには、スケール上に光を導く光学系などをその周波数で駆動する必要があり、その駆動機構の共振周波数が低い場合には、レーザビームの照射位置の変動周波数を高くするのが困難となる。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６，６３９，６８６号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、第１の観点からすると、所定方向に沿って配列されたパターンに光を照射する光源と、前記パターンを介して、前記光を受光する受光部とを備えるエンコーダにおいて、前記光源は、前記パターンに照射される前記光を、前記パターンが配列された前記所定方向に周期的に変動させるために、光の出射位置及び出射角度の少なくとも一方を変化させることを特徴とするエンコーダである。
【０００６】
これによれば、パターンに照射される光を、そのパターンが配列された所定方向に周期的に変動させるために、光源における光の出射位置及び出射角度の少なくとも一方を変化させている。このようにすれば、光の照射位置を周期的に変動させるために、その光の光路中の光学系などの重量物を機械的に振動させる必要がなくなる。その結果、その光を振動させる機構の共振周波数を高くして、光の振動周波数を高く設定することができる。
【０００７】
本発明は、第２の観点からすると、光を発光する発光器と；前記発光器から発光された光を所定幅の平行光に変換する光学系と；前記光学系で変換された平行光を、所定方向に沿って配列されたパターンに照射する対物光学素子と；前記光の進行方向に直交する方向に関する前記光学系の位置及び角度のいずれか一方を、周期的に変動させる振動子と；を備えるエンコーダである。
【０００８】
これによれば、発光器から発光された光を所定幅の平行光に変換する光学系の位置及び角度のいずれか一方を、振動子により周期的に振動させるので、出射位置及び出射角度が変化しない光源を用いる場合や、対物光学素子などの位置を変動させることがその重量などから適当でない場合にも、パターンに照射される光を振動させることができるようになる。
【０００９】
本発明は、第３の観点からすると、レーザ光を射出するレーザ発振器と；前記レーザ発振器の位置を、前記レーザ光の出射方向に直交する方向に周期的に変動させる振動子と；を備えるレーザ照射装置である。
【００１０】
これによれば、振動子がレーザ発振器をレーザ光の出射方向に直交する方向に振動させるため、レーザ光の出射位置を周期的に振動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
≪第１の実施形態≫
以下、本発明の第１の実施形態について説明する。図１には、本発明の第１の実施形態に係るエンコーダ１００の主要部の概略構成が示されている。エンコーダ１００は、Ｘ軸方向に移動可能な不図示の移動する物体（移動体）に固設されたスケール２０にレーザビームを照射して、その反射光に基づいて、移動体の変位情報を検出する光学式エンコーダである。
【００１２】
図１に示されるように、エンコーダ１００は、ヘッド部１６とスケール２０とを備えている。ヘッド部１６は、不図示の固定部に固定されており、スケール２０との相対変位に関する情報を含むレーザビームを検出するための検出ヘッドである。スケール２０は、上記相対変位を検出するための目盛としての役割を果たすスケールである。
【００１３】
ヘッド部１６は、光源３と、コリメータレンズ４と、ビームスプリッタ６と、対物レンズ７と、焦点レンズ８と、光センサ９と、集光レンズ１１と、ＣＣＤ１３と、コントローラ１５とを備えている。
【００１４】
光源３は、−Ｚ側にレーザビーム（波長は、例えば６４０ｎｍ）を出射するレーザ光源である。光源３からのレーザビームの出射位置は、Ｘ軸方向に周期的に変動している。
【００１５】
図２には、光源３の主要部の概略構成が示されている。図２に示されるように、光源３は、半導体レーザ５１と、圧電素子５３と、ベース５５と、キャップ５６と、透過窓５７とを含んで構成されている。
【００１６】
半導体レーザ５１は、例えば活性層（発光層）をクラッド層（閉じ込め層）で両面から挟んだ、ダブルへテロ接合の半導体素子を有している。一方のクラッド層はそれぞれＰ型の半導体であり、他方のクラッド層はＮ型の半導体である。そのダブルへテロ構造の半導体素子のＺ軸両端に正負の電極が取り付けられている。正負電極を通じて、上記半導体素子の順方向に活性電流を流すと、活性層の両側の各接合部には電位障壁が形成されているので、活性層の伝導帯には電子が貯まり、価電子帯にはホールが貯まるようになるが、活性層は、クラッド層に比べエネルギーギャップが低くなっているため、電子とホールが再結合し、活性層において自然放出光が生じ、それが伝導帯電子を刺激して光が誘導放出されるようになる。
【００１７】
活性層は、両クラッド層よりも屈折率が高くなっているため、発生した誘導放出光は活性層内に閉じ込められる。さらに、半導体の単結晶は強いへき開性をもっているため、誘導放出光は、へき開面から戻ってレーザ発振を起こし、最終的には、レーザビームが−Ｚ方向に射出されるようになる。すなわち、半導体レーザ５１においては、半導体素子の各層と平行な方向に出射される。
【００１８】
圧電素子５３は、その一端がベース５５に固定され、他端に半導体レーザ５１が固定されている。これにより、不図示の圧電素子駆動装置により圧電素子５３に所定の電圧が印加されると、その電圧に応じて圧電素子５３がＸ軸方向に伸縮し、その伸縮に応じて半導体レーザ５１のＸ位置が変化するようになる。本実施形態では、圧電素子駆動装置により、この圧電素子５３に、その大きさが正弦波状に変動する電圧を印加している。この正弦波電圧の角周波数をωとする。これにより、半導体レーザ５１のＸ位置も、正弦波状に変化する。すなわち、レーザビームの出射方向は−Ｚ方向であり、半導体レーザ５１は圧電素子５３により、レーザビームの出射方向と直交する方向に振動するように設定されている。
【００１９】
なお、光源３としては、図３に示される構成のものを採用することも可能である。図３に示される光源３の構成は、主として、半導体レーザ５１’が、図２に示される半導体レーザ５１のような端面発光型の半導体レーザではなく、面発光型のレーザである点が異なっている。面発光型のレーザでは半導体の各層と垂直な方向にレーザビームが出射されるため、レーザビームの出射面が−Ｚ側（透過部）側となるように、半導体レーザ５１’を圧電素子５３の端部に固定する必要がある。
【００２０】
なお、図２、図３に示される光源３はともに、その構造上、圧電素子の駆動方向とレーザビームの射出方向とは直交するようになる。いずれにしても、半導体レーザ５１、５１’は、小型で軽量であるため、圧電素子５３を中心とする半導体レーザの駆動機構の共振周波数は、例えば、光源３全体をＸ軸方向に振動させたときの共振周波数よりも高くすることができる。
【００２１】
光源３から出射されたレーザビームは、コリメータレンズ４で平行光に変換された後、ビームスプリッタ６に入射する。ビームスプリッタ６において、レーザビームは、反射して−Ｘ側に進むレーザビームと、そのまま透過して−Ｚ側に進むレーザビームとに分離される。
【００２２】
−Ｘ側に進んだレーザビームは、集光レンズ１１によって集光され、ＣＣＤ１３に入射する。ＣＣＤ１３は、その撮像面に入射したレーザビームの光強度分布を、画像信号に変換して、コントローラ１５に送る。コントローラ１５は、この画像信号に基づいて、光強度分布のピーク位置を検出する。ピーク位置の算出には、様々な方法を適用することができるが、例えば、スライス法などを適用することができる。
【００２３】
前述のとおり、光源１３から発せられるレーザビームの出射位置はＸ軸方向に振動しているため、ＣＣＤ１３に入射するレーザビームの位置もそれに応じて振動し、コントローラ１５によって検出されるピーク位置も振動する。そこで、コントローラ１５は、検出されたピーク位置の振動中心を一定時間監視する。そして、このピーク位置の振動中心が、当初の位置からずれた場合には、そのずれを修正するようなオフセット指令を、不図示の圧電素子駆動装置に出力する。圧電素子駆動装置は、そのオフセット指令に従って、圧電素子５３に印加する正弦波電圧にオフセットを与える。これにより、圧電素子５３による半導体レーザ５１の位置の振動中心がそのオフセット分だけ補正され、光源３から発せられるレーザビームの出射位置が調整され、その出射位置の変動範囲の経時変化が低減される。
【００２４】
なお、必ずしも、圧電素子５３の正弦波電圧にオフセット電圧を加える必要はない。例えば、レーザビームの光路中に平行平板を挿入して、その角度を調節することによって、レーザビームの通過位置の変動の中心を一定に保つようにしても構わない。
【００２５】
一方、ビームスプリッタ６を通過して、対物レンズ７によってスケール上のグレーティング１上に集光される。
【００２６】
スケール２０は、不図示の移動体上に取り付けられている。スケール２０上には、その移動体の移動方向（Ｘ軸方向）に周期性を有する反射型のグレーティング１が形成されている。このグレーティング１は例えば、凹凸面型の回折格子である。また、そのピッチ（周期）ｐは、全区間で同一である。ｐは、５０μｍ以下、例えば２μｍ又は１．６μｍである。
【００２７】
グレーティング１の回折格子のピッチｐは、エンコーダ１００に求められる分解能に応じて適切に決定される。当然、高分解能が要求されるようになれば、ピッチｐも短く設定される。このピッチｐに対応する空間角周波数をω’とする。すなわちグレーティング１は、空間角周波数ω’の正弦波回折格子である。上述したように、エンコーダ１００では、光源３におけるレーザビームの出射位置が、所定の角周波数ωで、Ｘ軸方向に振動している。このため、スケール２０のグレーティング１上に照射されるレーザビームもＸ軸方向に各周波数ωで周期的に変動している。
【００２８】
スケール２０の相対変位を精度良く検出するためには、グレーティング１の空間角周波数ω’と、移動体の移動速度（すなわちスケール２０の移動速度）と、圧電素子５３による半導体レーザ５１の駆動周波数ωとの関係を適切なものとする必要がある。すなわち、グレーティング１の空間角周波数ω’と、移動体の移動速度（すなわちスケール２０の移動速度）とのバランスを考慮して、圧電素子５３による半導体レーザ５１の位置の変動周波数ωを、十分に高くする必要がある。本実施形態では、光源３全体でなく、内部の半導体レーザ５１のみを駆動しているので、圧電素子５３による半導体レーザ５１の位置の変動周波数ωを高くすることができるようになり、グレーティング１の空間角周波数ω’を上げて、スケール２０の変位の分解能を上げることができる。
【００２９】
グレーティング１上で反射したレーザビームは、対物レンズ７を通過して、ビームスプリッタ６で折り曲げられ、焦点レンズ８を経由して、光センサ９で受光される。光センサ９は、フォトダイオードなどから構成されており、光センサ９の受光結果は、電流信号に変換される。光センサ９の受光結果に相当する電流信号は、不図示のＩ−Ｖコンバータにより電圧信号に変換される。その電圧信号は、不図示の検出装置へ送られる。
【００３０】
上述したように、エンコーダ１００では、スケール２０のグレーティング１上に照射されるレーザビームは、所定の角周波数ωで、Ｘ軸方向に振動している。このため、光センサ９から出力される信号は、スケール２０上の回折格子の空間角周波数ω’の信号成分と、角周波数ωの成分とを含んだ信号となっている。言い換えると、この出力信号は、スケール２０上のグレーティング１の空間角周波数ω’の信号が、周波数ωで変調された変調信号となっている。
【００３１】
不図示の検出装置では、この変調信号を周波数ωで復調し、スケール２０の空間角周波数ω’の信号を抽出する。その信号の位相は、ヘッド部１６に対するスケール１８のグレーティング１周期内の相対変位に関する情報である。検出装置は、位相と、これまでにカウントされたスケール２０のＸ位置とに基づいて、検出ヘッド１６に対するスケール２０の相対変位に関する情報を算出して、出力する。
【００３２】
以上詳細に述べたように、本実施形態によれば、光源３が、スケール２０のグレーティング１に照射されるレーザビームをスケール２０のグレーティング１の配列方向（Ｘ軸方向）に周期的に変動させるために、レーザビームの出射位置を変化させている。これにより、光源３自体や、そのレーザビームの光路中の光学系などの重量物を機械的に振動させる必要がなくなる。その結果、そのレーザビームの照射位置を変動させる機構の共振周波数を高くして、レーザビームの照射位置の変動周波数ωを高く設定することができる。
【００３３】
光源３は、その光源３及び光センサ９に対してスケール２０のグレーティング１がＸ軸方向に相対移動している間、レーザビームの出射位置を変化させる。これにより、光センサ９では、スケール２０がＸ軸方向に相対変位に関する情報に相当する信号（すなわち空間周波数ω’に対応する信号）が、レーザビームの出射位置の角周波数ωでの周期的な変動によって変調された変調信号が受光されるようになるので、その信号を復調すれば、その相対変位に関する情報を精度良く検出することができる。
【００３４】
本実施形態では、光源３は、レーザビームを発光する半導体レーザ５１、５１’と、半導体レーザ５１、５１’の位置をレーザビームの出射方向に直交する方向に周期的に変動させる圧電素子５３とを備えている。
【００３５】
半導体レーザ５１、５１’は、小型で軽量であり、その位置を高い周波数で好適に振動させることが可能である。半導体レーザ５１は、ダブルへテロ接合方式のものであったが、ホモ接合方式のものであってもよいことは勿論である。すなわち、本発明は、レーザビームの発振方式には限定されない。
【００３６】
また、圧電素子５３は、リニアリティや、ヒステリシスなどの特性が良好であり、半導体レーザ５１、５１’の位置を周期的に変動させるのに好適である。圧電素子５３は、機械的共振点が高いため、高い周波数で半導体レーザを変動させることができる。
【００３７】
なお、光を発光する発光器としては、小型で軽量であれば、半導体レーザ以外のものを採用することができる。また、圧電素子の代わりに磁歪素子を用いることもできる。また、小型のボイス・コイル・モータや、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）、例えば、静電型アクチュエータや、熱アクチュエータなどを採用することも可能である。
【００３８】
また、本実施形態によれば、半導体レーザ５１と光センサ９との間における、レーザビームの通過位置に対応する光強度分布に相当する画像信号を出力するＣＣＤ１３と、その画像信号に基づいて、光源３からのレーザビームの出射位置を監視し、それを調整するコントローラ１５とをさらに備える。このように、コントローラ１５によって、光源３からのレーザビームの出射位置の変動中心の経時変化を監視して、その監視結果に基づいてレーザビームの出射位置を調整することにより、光の出射位置の変動中心が一定に保たれるようになり、経時変化によるスケール２０の相対変位の検出誤差が増大するのを低減することができる。
【００３９】
本実施形態のエンコーダ１００では、レーザビームを射出する半導体レーザ５１、５１’と、半導体レーザ５１、５１’の位置を、レーザビームの出射方向（−Ｚ方向）に直交する方向（Ｘ軸方向）に周期的に変動させる圧電素子５３と、を備えるレーザ照射装置としての光源３を備えることによって、スケール２０の相対位置情報に関する情報を含むレーザビームの変調を実現している。
【００４０】
なお、本実施形態では、光源３からのレーザビームの出射位置を変調したが、光源からの出射角度を変調するようにしてもよい。この場合には、半導体レーザ５１、５１’の角度を変化させるアクチュエータは、回転型のアクチュエータとなる。
【００４１】
また、光源３の内部には、例えば、半導体レーザでのレーザ光の強度を検出するフォトダイオードなどが備えられている場合もある。この場合にも、軽量化の観点から、圧電素子５３に取り付けられるのは、半導体レーザ５１、５１’だけでよい。
【００４２】
また、本実施形態では、半導体レーザ５１、５１’自体をアクチュエータに固定して、その位置を振動させたが、光源３から発せられるレーザビームの出射位置又は出射角度が周期的に変化させればよいのであって、半導体レーザ自体の位置を変動させる必要はない。例えば、半導体レーザと透過窓との間のレーザビームの光路上にＭＥＭＳを配置し、そのＭＥＭＳの駆動によってレーザビームの出射位置又は出射角度が周期的に変化すればよい。すなわち、光源３の内部に、半導体レーザの光の出射位置のドリフトを検出する機構を備えるようにしてもよい。
【００４３】
≪第２の実施形態≫
次に、本発明の第２の実施形態に基づいて説明する。図４には、本発明の第２の実施形態に係るエンコーダ１０１の概略的な構成が示されている。図４に示されるように、エンコーダ１０１は、光源３の代わりに光源３’を備える点と、コリメータレンズ４をＸ軸方向に駆動するアクチュエータ３０を備える点とが異なっている。
【００４４】
光源３’としては、一般的な市販の半導体レーザパッケージを採用することができる。すなわち、上記第１の実施形態のように、出射するレーザビームの出射位置や出射角度を周期的に変化させる機能を有する光源である必要はない。
【００４５】
アクチュエータ３０としては、上記第１の実施形態と同様に、圧電素子を適用することができるが、アクチュエータの種類には限定されない。ただし、上記第１の実施形態と同様に、コリメータレンズ４を、角周波数ωでＸ軸方向に振動させることができる能力が要求される。この振動により、コリメータレンズ４から射出される平行光の出射位置は、Ｘ軸方向に振動する。結果的に、スケール２０のグレーティング１上のレーザビームの照射位置は、Ｘ軸方向に振動し、光センサ９において、その振動による変調信号が検出され、上記第１の実施形態と同様に、この変調信号に基づいて、スケール２０（すなわち移動体）のＸ軸方向の変位が検出される。
【００４６】
本実施形態では、コリメータレンズ４から発せられる平行光の位置は、Ｘ軸方向に振動しているため、ＣＣＤ１３に入射するレーザビームの位置もそれに応じて振動し、コントローラ１５によって検出されるピーク位置も振動する。そこで、コントローラ１５は、検出されたピーク位置の振動中心を一定時間監視する。そして、このピーク位置の振動中心が、当初の位置からずれた場合には、そのずれを修正するようなオフセット指令を、不図示のアクチュエータ駆動装置に出力する。アクチュエータ駆動装置は、そのオフセット指令に従って、アクチュエータ３０に印加する正弦波電圧にオフセットを与える。これにより、アクチュエータ３０によるコリメータレンズ４の位置の振動中心がそのオフセット分だけずれ、コリメータレンズ４から発せられる平行光の出射位置が調整され、その出射位置の変動範囲の経時変化が低減される。
【００４７】
以上詳細に説明したように、本実施形態によれば、光源３から発光されたレーザビームを所定幅の平行光に変換するコリメータレンズ４の位置を、アクチュエータ３０により周期的に変動させるので、光源３からのレーザビームの出射位置や、対物レンズ７などを変動させることが適当でない場合、例えば、対物レンズ７がコリメータレンズ４に比して重い場合にも、スケール２０のグレーティング１に照射するレーザビームの照射位置を変動させることができる。
【００４８】
また、本実施形態では、コリメータレンズ４をアクチュエータ３０により振動させたが、このコリメータレンズ４の代わりに、平行平板を配置して、平行平板を回転振動させるようにしてもよい。このようにしても、スケール２０のグレーティング１上のレーザ光の照射位置は、Ｘ軸方向に振動するようになる。すなわち、本実施形態では、光学系の位置を変動させたが、光学系の角度を変動させるようにしてもよい。
【００４９】
また、本実施形態においても、光源３と光センサ９との間における、レーザビームの光強度分布に相当する画像信号を出力するＣＣＤ１３と、その画像信号に基づいて、コリメータレンズ４の位置の変動状態を調整するコントローラ１５とをさらに備えている。このようにすれば、コリメータレンズ４の位置の変動中心の変化を監視して、その監視結果に基づいてレーザビームの出射位置を調整することにより、コリメータレンズ４の位置の変動中心が一定に保たれるようになり、経時変化による検出誤差の増大が低減される。
【００５０】
なお、上記各実施形態では、ＣＣＤ１３の画像信号からレーザビームの出射位置のドリフトを検出したが、本発明はこれには限られない。
【００５１】
例えば、ＣＣＤ１３の代わりに、絞りを置き、その後方に受光素子を置き、絞りと集光レンズ１１によるレーザビームの集光位置とが一致したときだけ、そのレーザビームが受光素子に入射されるようにすれば、上記第１、第２の実施形態と同様に、レーザビームの位置の変動中心がドリフトしていることを検出することができる。また、これらの代わりに、受光面が小さい受光素子を用いてもよい。
【００５２】
また、ＣＣＤ１３の代わりに、ナイフエッジを配置するようにしてもよい。集光レンズ１１により集光されたレーザビームは、ナイフエッジ上に集光されるようになる。ナイフエッジに遮られずに通過した光は、受光素子によって受光され電気信号に変換されるようにする。
【００５３】
レーザビームのスポットの振動中心が、ナイフエッジの端部と一致している場合には、受光素子から出力される信号のデューティ比は５０％となるように設定されているが、レーザビームの振動中心がナイフエッジの端部と一致していない場合には、受光素子から出力される信号のデューティ比は５０％からずれてくる。したがって、この場合には、この信号のデューティ比が５０％となるように、レーザビームのスポットの振動中心を調整すればよい。
【００５４】
なお、上記各実施形態では、レーザビームのスポットの振動中心のドリフトを検出し、そのドリフト分、アクチュエータの駆動を調整したが、エンコーダの出力、すなわちスケール２０の相対変位をドリフト分補正するようにしてもよい。
【００５５】
上記各実施形態では、ビームスプリッタ６としてハーフミラーを用いているが、偏光ビームスプリッタを用いても構わない。この他、エンコーダ内部の各種構成要素は、適宜設計変更が可能である。レーザビームの波長や、各回折格子のピッチ、各種アクチュエータの駆動周波数などは、求められる分解能に応じて適宜変更することができる。また、上記各実際形態では、スケールを反射型としたが、スケールを透過型としてもよいことは勿論である。
【００５６】
なお、上記各実施形態では、それぞれ、正弦波信号によりアクチュエータを駆動したが、駆動信号は、三角波、のこぎり波でもよく、周期信号であればよい。また、いわゆる回折光干渉方式のエンコーダや、いわゆる影絵方式のエンコーダにも本発明を適用することができる。また、コリメータレンズ４の代わりに、回折格子を置き、その回折格子で光源３からのレーザビームに対する０次光、±１次回折光を発生させ、それらの回折光の出射角度を周期的に変動させる３ビーム方式のエンコーダにも、本発明を適用することができる。
【００５７】
また、リニアエンコーダだけでなく、ロータリーエンコーダにも本発明を適用することができることは勿論である。また、グレーティング１は、透過型の回折格子であってもよい。この場合、ビームスプリッタ６はなくてもよく、集光レンズ８、光センサ９などは、スケール２０の−Ｚ側に配置することができる。また、上記各実施形態では、ヘッド部１６を固定し、スケール２０を移動体に配置したが、ヘッド部１６を移動体に配置し、スケール２０を固定するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
以上説明したように、本発明のエンコーダは、移動体の変位を検出するのに適しており、本発明のレーザ照射装置は、エンコーダに用いられるのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るエンコーダの主要部の概略構成を示す図である。
【図２】光源の主要部の概略構成の一例（その１）を示す図である。
【図３】光源の主要部の概略構成の一例（その２）を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るエンコーダの主要部の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
３、３’…光源、４…コリメータレンズ、６…ビームスプリッタ、７…対物レンズ、８…集光レンズ、９…光センサ、１１…集光レンズ、１３…ＣＣＤ１３…コントローラ、１６…ヘッド部、２０…スケール、３０…アクチュエータ、５１、５１’…半導体レーザ、５３…圧電素子、５５…ベース、５６…キャップ、５７…ガラス窓、１００、１０１…エンコーダ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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