(57)【要約】  光源と、光源からの光を周期的な光量分布に変換するための第１のスケール板と、第１のスケール板からの光を周期的に空間変調するための第２のスケール板と、第２のスケール板からの光を通過させる開口を有する第３のスケール板と、第３のスケール板からの光を受光するための受光素子とを備え、第１および第２のスケール板の相対移動距離を測定する光学式エンコーダにおいて、光源からの光を略平行に変換するレンズと第１のスケール板に上記周期方向に光を集光或いは拡散し周期的な光量分布を生成する光学素子アレイを備えたことを特徴とする光学式エンコーダを提供する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
光源からの光を略平行に変換するレンズと、
レンズを介した光源からの光を所定の周期方向に集光或いは拡散して周期的な光量分布を生成する光学素子アレイを備える第１のスケール板と、
第１のスケール板からの光を周期的に空間変調する第２のスケール板と、
第２のスケール板からの光を通過させる開口を有する第３のスケール板と、
第３のスケール板からの光を受光する受光素子とを含むことを特徴とする、第１及び第２のスケール板の相対移動距離を測定する光学式エンコーダ。
【請求項２】
上記光学素子アレイが上記周期方向のみに光を集光或いは拡散するシリンドリカルレンズアレイ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】
上記光学素子アレイが上記周期方向のみに光を集光あるいは拡散するシリンドリカルミラーアレイ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４】
上記光学素子アレイが第１のスケール板の光線入射側に備えられ、反対側に上記周期方向に光を散乱させるディフューザを備えた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５】
ディフューザの光散乱角度が、上記周期方向の位置によって変化することを特徴とする請求項４に記載の光学式エンコーダ。
【請求項６】
ディフューザの光散乱方向が、上記周期方向の位置によって変化することを特徴とする請求項４に記載の光学式エンコーダ。
【請求項７】
上記光学素子アレイが備えられた第１のスケール板上の面とは反対側に、一方向のみに光を屈折させるプリズムを備えた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８】
上記光学素子アレイが第１のスケール板の光線入射側に備えられ、反対側に上記周期方向に光を屈折させ、その屈折方向が上記周期方向の位置によって変化するプリズムアレイを備えたことを特徴とする請求項７に記載の光学式エンコーダ。
【請求項９】
上記光源からの光を略平行に変換するレンズを第１のスケール板の光線入射側に備え、反対側に上記光学素子アレイを備えた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１０】
光源と、
光源からの光を所定の周期方向と垂直な方向にのみ光を集光し平行光化するシリンドリカルレンズと、
シリンドリカルレンズを介した光源からの光を上記周期方向で周期的となる光量分布に変換する第１のスケール板と、
第１のスケール板からの光を周期的に空間変調する第２のスケール板と、
第２のスケール板からの光を通過させる開口を有する第３のスケール板と、
第３のスケール板からの光を受光する受光素子とを含むことを特徴とする、第１及び第２のスケール板の相対移動距離を測定する光学式エンコーダ。
【請求項１１】
光源と、
光源からの光を略平行に変換するレンズと、
レンズを介した光源からの光を周期的な光量分布に変換する振幅格子、及び一方向のみに光を散乱あるいは屈折させる光学素子を備える第１のスケール板と、
第１のスケール板からの光を周期的に空間変調する第２のスケール板と、
第２のスケール板からの光を通過させる開口を有する第３のスケール板と、
第３のスケール板からの光を受光する受光素子とを含むことを特徴とする、第１及び第２のスケール板の相対移動距離を測定する光学式エンコーダ。
【請求項１２】
上記光学素子が、上記周期方向のみに光を散乱させるディフューザであることを特徴とする請求項１１に記載の光学式エンコーダ。
【請求項１３】
ディフューザの散乱角度が、上記周期方向の位置によって変化することを特徴とする請求項１２に記載の光学式エンコーダ。
【請求項１４】
ディフューザの散乱方向が、上記周期方向の位置によって変化することを特徴とする請求項１２に記載の光学式エンコーダ。
【請求項１５】
上記ディフューザが第１のスケール板の光線出射側に備えられ、反対側に上記周期方向のみに光を集光するシリンドリカルレンズを備えたことを特徴とする請求項１２に記載の光学式エンコーダ。
【請求項１６】
上記光学素子が、一方向のみに光を屈折させるプリズムであることを特徴とする請求項１１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、格子スケール間の相対移動量を光学的に検出する光学式エンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
光学式エンコーダの一種として、３枚の格子スケール板を用いた光学式エンコーダが知られている。この光学式エンコーダは、３枚のスケール板が光進行方向に沿って順次配置され、各スケール板の主面が互いに平行で、スケール板上に設けられた格子の配列方向が一致するように設定されている。また、１枚目のスケール板の前段には、空間的に可干渉性の低い光源が設けられる。３枚目のスケール板の後段には、光量を電気信号に変換する受光素子が設けられる。【０００３】
その動作に関しては非特許文献１に開示されている。光源が１枚目のスケール板を照射すると、空間的に可干渉性が低く、ある周期で並んだマルチスリット状の光量分布を有する２次光源が生成される。２枚目のスケール板は、ある光学的伝達関数（ＯＴＦ）を持った空間周波数フィルタとして働き、２次光源の光量分布のうち特定の空間周波数成分のみが抽出されて、３枚目のスケール板上に結像される。３枚目のスケール板に設けられた格子の光透過部を透過した光は、受光素子によって電気信号に変換される。１枚目のスケール板または２枚目のスケール板が格子配列方向に沿って相対移動すると、この相対位置に相関のある出力信号が得られる。【０００４】
例えば、１枚目のスケール板によって生成された２次光源の光量がある周期Ｐを持った正弦波状に分布しており、２枚目のスケール板に設けられた格子の光学的伝達関数が周期Ｐに対応した空間周波数を含む場合、３枚目のスケール板上には周期Ｐの正弦波状の光量分布を持つ像が結像される。【０００５】
このとき２枚目のスケール板の光学的伝達関数は、２枚目のスケール板の格子の周期、格子の開口形状、格子自体の形状（位相格子の場合）、２枚目のスケール板と１枚目および３枚目のスケール板の各間隔に依存する。一般には、３枚目のスケール板上に結像される光量分布のコントラストが良くなるような条件を選択して、光学式エンコーダを設計する。【０００６】
特許文献１に記載されている光学式エンコーダは、３枚のスケール板とも矩形開口を持った振幅格子であり、１枚目のスケール板と２枚目のスケール板の間隔と、２枚目のスケール板と３枚目のスケール板の間隔とは互いに等しく、２枚目のスケール板の格子周期をＰとして、１枚目および３枚目のスケール板の格子周期は、２倍に相当する２Ｐに設定している。【０００７】
特許文献２に記載されている光学式エンコーダは、１枚目のスケール板に光干渉現象により明暗パターンを生成する位相格子を用いている。【０００８】
特許文献１、特許文献２に記載された光学式エンコーダにおいて、３枚目のスケール板とその後段に配置された受光素子は、３枚目のスケール板格子の開口部寸法と同じ寸法の受光部を持つ受光素子アレイに置き換え、上述２つの部材の機能を兼用してもよい。【０００９】
【特許文献１】特開昭６３−１５３４０８号公報
【特許文献２】特開平１０−２７６１号公報
【非特許文献１】Ｋ．  Ｈａｎｅ  ａｎｄ  Ｃ．  Ｐ．  Ｇｒｏｖｅｒ，  “Ｉｍａｇｉｎｇ  ｗｉｔｈ  ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｇｒａｔｉｎｇｓ”，  Ｊ．  Ｏｐｔ．  Ｓｏｃ．  Ａｍ．  Ａ４，  Ｎｏ．４，  ７０６  −  ７１１，  １９８７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図２４は、特許文献１や非特許文献１のような１枚目、２枚目のスケール板とも振幅格子が用いられている従来技術による光学式エンコーダの概略の構成図を示す。（ａ）が正面図、（ｂ）が側面図である。例えばＬＥＤのような空間的に可干渉性の低い光源１０１から出射した拡散光１０２を１枚目のスケール板１０３に照射する。１枚目のスケール板１０３上には例えば周期Ｐの振幅格子が備えられている。光線は順次、２枚目のスケール板１０４、３枚目のスケール板１０５を透過したあと、受光素子１０６に入射する。【００１１】
１枚目のスケール板１０３に備えられた振幅格子上に生成された２次光源の光量分布のうち、空間周波数フィルタとして働く２枚目のスケール板１０４が伝達する周波数成分のみが、３枚目のスケール板１０５上に伝達され結像される。１枚目のスケール板１０３と２枚目のスケール板１０４が格子配列方向（Ｘ方向）に沿って相対移動すると、３枚目のスケール板１０５上の像も移動し、２枚のスケール板の相対移動量に相関のある出力信号が受光素子１０６より得られる。【００１２】
１枚目、２枚目のスケール板とも振幅格子が用いられているため、３枚目のスケール１０５あるいは受光素子１０６に到達する光の光量は、おおよそ上述振幅格子の開口比率に依存する。例えば１枚目、２枚目のスケール板共、格子の開口幅と格子周期の比が１：２（デューティ比５０％）の場合、３枚目のスケール板１０５に到達する光の光量は、１枚目のスケール板を照射した光量の２５％以下となる。また、１枚目のスケール板に拡散光（即ち、コリメートされていない光）１０２を照射するため、効率良く受光素子１０６に光を入射させることができない。この結果、受光素子１０６にて検出する光量が小さくなり、検出分解能、検出精度など光学式エンコーダの特性が劣化する可能性がある。【００１３】
また、図２４（ｂ）のようにスケールパターンの配列方向と垂直な方向（Ｙ方向）にも拡散光１０２が拡散するため、光源１０１からの光線を効率良く受光素子に伝達することができない。【００１４】
さらに、複数のスケールパターン（トラック）を持ったスケール板を用いる場合、１枚目あるいは２枚目のスケール板のあるトラックを通過した光線が、２枚目あるいは３枚目のスケール板の対応するトラックとは異なるトラックに入射し、検出誤差を発生させる可能性がある。【００１５】
特許文献２においては、１枚目のスケール板に透明な位相格子が用いられており、各格子からの回折光が互いに干渉することで、ある周期の明暗パターンを生成することを特長としているが、位相格子による明暗パターン分布は、回折、干渉現象を利用するため、位相格子周期、位相格子形状、光源の波長に大きく依存し、設計裕度、工作精度、部品管理など制約される項目が多くなる。また、特許文献１と同様に、拡散光を１枚目のスケール板に照射するため、効率良く受光素子に光を入射させることができない。さらに拡散光源の位置、放射特性のばらつきにより、１枚目のスケール板による明暗パターンの位置、周期、ひずみなどが変化し、光学式エンコーダの特性が劣化する可能性がある。【００１６】
本発明は、受光素子にて受光する光量を増加させ、検出分解能、検出精度など光学式エンコーダの特性を向上することを目的とする。更に本発明は、製造ばらつきの影響が小さい光学式エンコーダを提供することを目的とする。更に本発明は、複数のスケールパターンを持つスケール板を用いた場合にも検出誤差の少ない光学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】
【００１７】
本発明は、上記の目的を達成するためになされたものである。本発明に係る光学式エンコーダは、
光源と、
光源からの光を略平行に変換するレンズと、
レンズを介した光源からの光を所定の周期方向に集光或いは拡散して周期的な光量分布を生成する光学素子アレイを備える第１のスケール板と、
第１のスケール板からの光を周期的に空間変調する第２のスケール板と、
第２のスケール板からの光を通過させる開口を有する第３のスケール板と、
第３のスケール板からの光を受光する受光素子とを含むことを特徴とする、第１及び第２のスケール板の相対移動距離を測定する光学式エンコーダである。
また、本発明に係る光学式エンコーダは、
光源と、
光源からの光を所定の周期方向と垂直な方向にのみ光を集光し平行光化するシリンドリカルレンズと、
シリンドリカルレンズを介した光源からの光を上記周期方向で周期的となる光量分布に変換する第１のスケール板と、
第１のスケール板からの光を周期的に空間変調する第２のスケール板と、
第２のスケール板からの光を通過させる開口を有する第３のスケール板と、
第３のスケール板からの光を受光する受光素子とを含むことを特徴とする、第１及び第２のスケール板の相対移動距離を測定する光学式エンコーダであってもよい。
更に、本発明に係る光学式エンコーダは、
光源と、
光源からの光を略平行に変換するレンズと、
レンズを介した光源からの光を周期的な光量分布に変換する振幅格子、及び一方向のみに光を散乱あるいは屈折させる光学素子を備える第１のスケール板と、
第１のスケール板からの光を周期的に空間変調する第２のスケール板と、
第２のスケール板からの光を通過させる開口を有する第３のスケール板と、
第３のスケール板からの光を受光する受光素子とを含むことを特徴とする、第１及び第２のスケール板の相対移動距離を測定する光学式エンコーダであってもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、形状誤差、光源の波長、光源の位置などに明暗パターン分布が大きく依存せず、デューティ比５０％の振幅格子に対し、約２倍の光量を透過、あるいは反射し、約２倍の光量を受光素子に伝搬する１枚目のスケール板上に備えられた明暗パターン生成手段を提供できる。また、１枚目のスケール板において、スケールパターンの配列方向の拡散角度を制御でき、光源からの光を効率良く受光素子に入射させることができる。また、スケールパターンの配列方向と垂直な方向には光線を拡散させず、光源からの光線を効率良く受光素子に伝達することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る光学式エンコーダのうち、１枚目のスケール板、２枚目のスケール板、受光素子アレイ基板を示す図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が側面図、（ｃ）はＡ面上での光量分布である。
【図２】本発明の実施の形態２に係る光学式エンコーダのうち、１枚目のスケール板、２枚目のスケール板、受光素子アレイ基板を示す図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が側面図である。
【図３】本発明の実施の形態３に係る光学式エンコーダのうち、１枚目のスケール板、２枚目のスケール板、受光素子アレイ基板を示す図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が側面図である。
【図４】本発明の実施の形態４に係る光学式エンコーダのうち、１枚目のスケール板、２枚目のスケール板、受光素子アレイ基板を示す図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が側面図である。
【図５】本発明の実施の形態５に係る光学式エンコーダのうち、１枚目のスケール板、２枚目のスケール板、受光素子アレイ基板を示す図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が側面図である
【図６】本発明の実施の形態６に係る光学式エンコーダのうち、１枚目のスケール板、２枚目のスケール板、受光素子アレイ基板を示す図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が側面図である。
【図７】本発明の実施の形態７に係る光学式エンコーダのうち、１枚目のスケール板、２枚目のスケール板、受光素子アレイ基板を示す図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が側面図である。
【図８】本発明の実施の形態８に係る光学式エンコーダのうち、１枚目のスケール板、２枚目のスケール板、受光素子アレイ基板を示す図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が側面図である。
【図９】本発明の実施の形態９に係る光学式エンコーダのうち、１枚目のスケール板、２枚目のスケール板、受光素子アレイ基板を示す図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が側面図である。
【図１０】本発明の実施の形態１０に係る光学式エンコーダのうち、１枚目のスケール板、２枚目のスケール板、受光素子アレイ基板を示す図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が側面図である。
【図１１】本発明の実施の形態１１に係る光学式エンコーダのうち、１枚目のスケール板、２枚目のスケール板、受光素子アレイ基板を示す図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が側面図である。
【図１２】本発明の実施の形態１２に係る光学式エンコーダのうち、１枚目のスケール板、２枚目のスケール板、受光素子アレイ基板を示す図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が側面図である。
【図１３】本発明の実施の形態１３に係る光学式エンコーダのうち、１枚目のスケール板、２枚目のスケール板、受光素子アレイ基板を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態１４に係る光学式エンコーダのうち、１枚目のスケール板、２枚目のスケール板、受光素子アレイ基板を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態１５に係る光学式エンコーダのうち、１枚目のスケール板、２枚目のスケール板、受光素子アレイ基板を示す図である。
【図１６】、本発明の実施の形態１６に係る光学式エンコーダのうち、１枚目のスケール板、２枚目のスケール板、受光素子アレイ基板を示す図である。（ａ）が正面図、（ｂ）が側面図である。
【図１７】本発明の実施の形態１７に係る光学式エンコーダのうち、１枚目のスケール板、２枚目のスケール板、受光素子アレイ基板を示す図である。
【図１８】本発明の実施の形態１８に係る光学式エンコーダのうち、１枚目のスケール板、２枚目のスケール板、受光素子アレイ基板を示す正面図である。
【図１９】本発明の実施の形態１９に係る光学式エンコーダのうち、１枚目のスケール板、２枚目のスケール板、受光素子アレイ基板を示す正面図である。
【図２０】本発明の実施の形態２０に係る光学式エンコーダのうち、レンズ、１枚目のスケール板、２枚目のスケール板、受光素子アレイ基板を示す正面図である。
【図２１】本発明の実施の形態２１に係る光学式エンコーダのうち、１枚目のスケール板、２枚目のスケール板、受光素子アレイ基板を示す図であり、（a）が正面図、（b）が側面図である。
【図２２】本発明の実施の形態２２に係る光学式エンコーダのうち、１枚目のスケール板、２枚目のスケール板、受光素子アレイ基板を示す正面図である。
【図２３】本発明の実施の形態２３に係る光学式エンコーダのうち、１枚目のスケール板、２枚目のスケール板、受光素子アレイ基板を示す正面図である。
【図２４】従来技術による光学式エンコーダの概略の構成図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が側面図である。
【符号の説明】
【００２０】
２  １枚目のスケール板、  ３  シリンドリカルレンズアレイ、  ４  ２枚目のスケール板、  ６  ３枚目のスケール板（受光素子アレイ基板）、  ７  受光素子（受光部）、  ８  ９  ディフューザ、  １０  プリズムアレイ、  １１  光源、  １２  レンズ、  １３  回折光学素子アレイ、  １４  光源、  １６  シリンドリカルレンズ、  １７  １枚目のスケール板、  １８  ２枚目のスケール板、  １９  ３枚目のスケール板（受光素子アレイ基板）、  ２０  ２１  （１枚目のスケール板の）トラック、  ２２  ２３  （２枚目のスケール板の）トラック、  ２４  ２５  （３枚目のスケール板の）トラック、  ２６  １枚目のスケール板、  ２７  ディフューザ、  ２８  ２枚目のスケール板、  ２９  ３枚目のスケール板（受光素子アレイ基板）、  ３０  ３１  （１枚目のスケール板の）トラック、  ３２  ３３  （２枚目のスケール板の）トラック、  ３４  ３５  （３枚目のスケール板の）トラック、  ３６  ディフューザ、  ３７  シリンドリカルレンズ、  ３８  ディフューザ、  ３９  ３９'  プリズムアレイ、  ４０  反射型スケール板、    ４３  ４３'  プリズムアレイ、  ４４  シリンドリカルレンズアレイ、  ４５  シリンドリカルレンズアレイ、  ４６  光学窓、  ４７  凹型シリンドリカルミラーアレイ、  ４８  凸型シリンドリカルミラーアレイ、  ４９  レンズ、  ５０  シリンドリカルレンズアレイ、  ５１  反射体、  ５２  ２枚目のスケール板、  ５３  位相格子。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
３枚の格子スケール板を用いた光学式エンコーダにおいては、通常振幅格子を用いる（特許文献１、非特許文献１）ため、上述のとおり、受光素子に入射する光量が小さいと言う課題があったが、これを克服するため、１枚目のスケール板にシリンドリカルレンズアレイを備える。これは特許文献２が開示している位相格子とは異なり、レンズ１つ１つの集光作用を利用して明暗パターンを生成するものである。つまり、レンズ単体で生成された光パターンをアレイ状に配列したものに等しい。【００２２】
本方式のエンコーダにおいては、１枚目のスケール板において正弦波状の明暗パターンを生成することが望ましいが、位相格子にて正弦波状の明暗パターンを生成する場合、位相格子の周期、深さ、照射する光の波長により、明暗パターンが生成される（光線の進行方向の）位置、明暗パターンの形状あるいはひずみが大きく変化し、所望の明暗パターンを生成するための設計裕度が小さい。結果として、工作精度、部品管理など制約される項目が多くなり、使用環境範囲が小さくなる。【００２３】
これに対し、１枚目のスケール板にシリンドリカルレンズアレイを備える場合、レンズの曲率、形状を変化させることで明暗パターンが生成される（光線の進行方向の）位置、明暗パターンの形状を変更できるが、所望の明暗パターンを生成するための設計値は限定的でなく、設計裕度が大きい。また光の波長の明暗パターンに対する影響は位相格子に比べ小さい。従って、工作精度、部品管理など制約される項目が少なくなり、使用環境範囲が大きくなる。【００２４】
１枚目のスケール板にはＬＥＤなど可干渉性の低い光源を略平行にした略平行光を照射し、シリンドリカルレンズアレイあるいは一方向にだけ散乱するディフューザにより、スケールパターンの配列方向にのみ拡散させることができる。さらに、スケールパターンの配列方向における拡散角度をシリンドリカルレンズの曲率、あるいはディフューザパターンにより制御でき、より効率良く受光素子に光を入射させることが可能となる。【００２５】
スケールパターンの配列方向と垂直な方向には光線を拡散させず、略平行にて光線を受光素子に伝達することができるので、複数のスケールパターン（トラック）を持ったスケール板を用いるとき、１枚目あるいは２枚目のスケール板のあるトラックを通過した光線が、２枚目あるいは３枚目のスケール板の対応するトラックとは異なるトラックに入射し、検出誤差を発生させることを抑制することができる。【００２６】
以下、全ての実施の形態においてはリニア型のエンコーダを図示したが、当然のことながら本発明はロータリー型エンコーダにも適用できる。この場合は、光の集光方向、散乱方向を円弧状となるスケール配列方向に一致させればよい。また、３枚目のスケール板とその後段に配置する受光素子の代わりに、受光素子アレイを用いているが、３枚目のスケール板とその後段に受光素子を用いてもよい。【００２７】
実施の形態１
図１は、本発明の実施の形態１に係る光学式エンコーダのうち、１枚目のスケール板、２枚目のスケール板、受光素子アレイ基板を示す図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が側面図、（ｃ）はＡ面上での光量分布である。例えばＬＥＤのような空間的に可干渉性の低い光源（図示せず）をレンズなど（図示せず）で略平行光化した後、略平行光１を１枚目のスケール板２に照射する。１枚目のスケール板２上にはシリンドリカルレンズアレイ３が周期Ｐで配列されている。シリンドリカルレンズアレイ３により、略平行光１はＸ方向にのみ各々Ａ面に集光される。このＡ面からある距離Ｚ離れた位置に２枚目のスケール板４が配置されている。２枚目のスケール板４上には、クロム蒸着などにて例えば周期Ｐで矩形開口５が配列された振幅格子が備えられている。さらに、ある距離Ｚ離れた位置に受光素子アレイ基板６が配置されている。受光素子アレイ基板６上には、例えば周期Ｐで矩形の受光部７が配列された受光素子アレイが備えられている。上述距離Ｚの値は厳密には２枚目のスケール板４の屈折率などを考慮した空気換算長を意図し（これは後述する実施の形態においても同様）、例えば以下の式を満たす値を持つ。【００２８】
【数１】
2006006342.tif 000002
【００２９】
上式で、λは光源から出射される光線の波長である。【００３０】
１枚目のスケール板２が空間的に可干渉性の低い光源から生成された略平行光１にて照射されるため、シリンドリカルレンズアレイ３によるＡ面上Ｘ方向の各光線幅はある幅を持つこととなり、Ａ面上のＸ方向の光量分布は図１（ｃ）のようにシリンドリカルレンズアレイ３の配列周期と同じ周期Ｐを持った正弦波状分布となる。【００３１】
略平行光１がＸ方向に集光されるＡ面の位置は、シリンドリカルレンズアレイ３の曲率、形状に依存するが、Ａ面の位置をシリンドリカルレンズアレイ３に近づければ、つまり焦点距離を短くすれば、略平行光１の放射角ばらつきの影響を小さくでき、図１（ｃ）に示した光量分布の周期Ｐのばらつきなど誤差を小さくできる。ただし、焦点距離が短くなれば、２枚目のスケール板４に向かう光線の発散角が大きくなる。従って、効率よく受光素子アレイ基板６に光が照射されるような焦点距離を設定するのが良い。望ましくは、１枚目のスケール板に照射されたほぼ全ての光線（材料による吸収、散乱は除く）が受光素子アレイ基板６に進行するように設定する。【００３２】
上述の正弦波状分布のうち、空間周波数フィルタとして働く２枚目のスケール板４が伝達する周波数成分のみが、受光素子アレイ基板６上に結像される。１枚目のスケール板２と２枚目のスケール板４が格子配列方向（Ｘ方向）に沿って相対移動すると、受光素子アレイ基板６上の像も移動し、２枚のスケール板の相対移動量に相関のある出力信号が受光素子アレイ基板６より得られる。【００３３】
実施の形態１に係る光学式エンコーダでは、１枚目のスケール板２に照射された光線は、１枚目のスケール板２とシリンドリカルレンズアレイ３の表面での反射や内部での吸収以外ほぼすべて通過することができ、受光素子アレイ基板６に照射される光量を大きくすることができる。また、スケールパターンの配列方向と垂直な方向（Ｙ方向）には光線を拡散させないので、光源からの光線をより効率良く受光素子に伝達することができ、検出光量をさらに増大させることができる。従って、検出分解能、検出精度など光学式エンコーダの特性を向上することが可能となる。【００３４】
本実施の形態では、Ａ面と２枚目のスケール板４との間隔、２枚目のスケール板４と受光素子アレイ基板６との間隔を各々Ｚとし、１枚目のスケール板２上のシリンドリカルレンズアレイ３の配列周期、２枚目のスケール板４上の格子周期、受光素子アレイ基板６上の受光部７の配列周期を各々Ｐとしたが、これに限定されるものではない。即ち、図１（ｃ）に示したＡ面上の光量分布が受光素子アレイ基板６に結像される条件であればよい。【００３５】
また、本実施の形態では、シリンドリカルレンズアレイ３に円筒形状の屈折レンズを用いたが、一方向にのみ集光機能を持つフレネルレンズアレイを用いても良い。あるいはシリンドリカルレンズ３と同じ配列周期を持った２等辺三角形状のプリズムアレイを用いても同様の効果を得ることができる。【００３６】
さらに、本実施の形態においては、２枚目のスケール板４を透過型のスケールとしたが、反射型でも良い。この場合、受光素子アレイ基板６は２枚目のスケール板４に対し、１枚目のスケール板２側、好ましくはＡ面上に配置し、Ａ面上の光量分布が受光素子アレイ基板６に結像されるよう略平行光１の照射方向を調整すれば良い。【００３７】
実施の形態２
図２は、本発明の実施の形態２に係る光学式エンコーダのうち、１枚目のスケール板、２枚目のスケール板、受光素子アレイ基板を示す図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が側面図である。【００３８】
実施の形態１においては、１枚目のスケール板２上のシリンドリカルレンズアレイ３を２枚目のスケール板４側に備えたが、本実施の形態２ではシリンドリカルレンズアレイ３を２枚目のスケール板４とは反対側、つまり光源側に配置する。図２において、実際にはシリンドリカルレンズアレイ３と１枚目のスケール板２との境界、１枚目のスケール板２のシリンドリカルレンズアレイ３が配置される面とは反対側の面にて光線が屈折されるが、実施の形態を模式的に記すため上述屈折を省略している。【００３９】
実施の形態１と同様、Ａ面上のＸ方向の光量分布は図１（ｃ）のようにシリンドリカルレンズアレイ３の配列周期と同じ周期Ｐを持った正弦波状分布となる。【００４０】
上述の正弦波状分布のうち、空間周波数フィルタとして働く２枚目のスケール板４が伝達する周波数成分のみが、受光素子アレイ基板６上に結像される。１枚目のスケール板２と２枚目のスケール板４が格子配列方向に沿って相対移動すると、受光素子アレイ基板６上の像も移動し、２枚のスケール板の相対移動量に相関のある出力信号が受光素子アレイ基板６より得られる。【００４１】
実施の形態２に係る光学式エンコーダでは、１枚目のスケール板２に照射された光線は、１枚目のスケール板２とシリンドリカルレンズアレイ３の表面での反射や内部での吸収以外ほぼすべて通過することができ、受光素子アレイ基板６に照射される光量を大きくすることができる。また、スケールパターンの配列方向と垂直な方向（Ｙ方向）には光線を拡散させないので、光源からの光線をより効率良く受光素子に伝達することができ、検出光量をさらに増大させることができる。従って、検出分解能、検出精度など光学式エンコーダの特性を向上することが可能となる。【００４２】
本実施の形態では、略平行光１がＸ方向に集光されるＡ面の位置は、１枚目のスケール板２内に存在するが、これに限らず１枚目のスケール板２外に存在しても良い。また、本実施の形態では、Ａ面と２枚目のスケール板４との間隔、２枚目のスケール板４と受光素子アレイ基板６との間隔を各々Ｚとし、１枚目のスケール板２上のシリンドリカルレンズアレイ３の配列周期、２枚目のスケール板４上の格子周期、受光素子アレイ基板６上の受光部７の配列周期を各々Ｐとしたが、これに限定されるものではない。即ち、図１（ｃ）に示したＡ面上の光量分布が受光素子アレイ基板６に結像される条件であれば良い。【００４３】
また、本実施の形態では、シリンドリカルレンズアレイ３に円筒形状の屈折レンズを用いたが、一方向にのみ集光機能を持つフレネルレンズアレイを用いても良い。あるいはシリンドリカルレンズ３と同じ配列周期を持った２等辺三角形状のプリズムアレイを用いても同様の効果を得ることができる。【００４４】
さらに、本実施の形態においては、２枚目のスケール板４を透過型のスケールとしたが、反射型でも良い。この場合、受光素子アレイ基板６は２枚目のスケール板４に対し、１枚目のスケール板２側、好ましくはＡ面上に配置すれば良い。【００４５】
実施の形態３
図３は、本発明の実施の形態３に係る光学式エンコーダのうち、１枚目のスケール板、２枚目のスケール板、受光素子アレイ基板を示す図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が側面図である。【００４６】
実施の形態３は上記実施の形態２とほぼ同様の構成であるが、１枚目のスケール板２上のシリンドリカルレンズアレイ３と反対側にＸ方向のみに光を散乱させるディフューザ８が備えられている。略平行光１はシリンドリカルレンズアレイ３によりＡ面、つまりディフューザ８上に各々集光され、正弦波状の２次光源が生成される。Ａ面上の２次光源はディフューザ８で散乱しつつ、２枚目のスケール板４へと伝搬する。【００４７】
上述の２次光源の正弦波状分布のうち、空間周波数フィルタとして働く２枚目のスケール板４が伝達する周波数成分のみが、受光素子アレイ基板６上に結像される。１枚目のスケール板２と２枚目のスケール板４が格子配列方向に沿って相対移動すると、受光素子アレイ基板６上の像も移動し、２枚のスケール板の相対移動量に相関のある出力信号が受光素子アレイ基板６より得られる。【００４８】
実施の形態３に係る光学式エンコーダでは、１枚目のスケール板２に照射された光線は、シリンドリカルレンズアレイ３とディフューザ８の表面での反射や内部での吸収以外ほぼすべて通過することができ、受光素子アレイ基板６に照射される光量を大きくすることができる。また、スケールパターンの配列方向と垂直な方向には光線を拡散させないので、光源からの光線をより効率良く受光素子に伝達することができ、検出光量をさらに増大させることができる。【００４９】
また、ディフューザ８により２次光源のコヒーレンシーを十分低下させることができ、より光線同士の干渉によるノイズの少ない光量分布を受光素子アレイ基板６上に結像することができる。従って、検出分解能、検出精度など光学式エンコーダの特性を向上することが可能となる。【００５０】
本実施の形態では、略平行光１はシリンドリカルレンズアレイ３によりＡ面、つまりディフューザ８上に集光されるがＡ面とディフューザ８面は完全に一致する必要はなく、多少ずれていても同様の効果が得られる。また、本実施の形態では、１枚目のスケール板２とディフューザ８を一体としたが、別体でも良い。また、本実施の形態では、Ａ面と２枚目のスケール板４との間隔、２枚目のスケール板４と受光素子アレイ基板６との間隔を各々Ｚとし、１枚目のスケール板２上のシリンドリカルレンズアレイ３の配列周期、２枚目のスケール板４上の格子周期、受光素子アレイ基板６上の受光部７の配列周期を各々Ｐとしたが、これに限定されるものではない。即ち、図１（ｃ）に示したＡ面上の光量分布が受光素子アレイ基板６に結像される条件であれば良い。【００５１】
また、本実施の形態では、シリンドリカルレンズアレイ３に円筒形状の屈折レンズを用いたが、一方向にのみ集光機能を持つフレネルレンズアレイを用いても良い。あるいはシリンドリカルレンズ３と同じ配列周期を持った２等辺三角形状のプリズムアレイを用いても同様の効果を得ることができる。【００５２】
さらに、本実施の形態においては、２枚目のスケール板４を透過型のスケールとしたが、反射型でも良い。この場合、受光素子アレイ基板６は２枚目のスケール板４に対し、１枚目のスケール板２側、好ましくはＡ面上に配置すれば良い。【００５３】
実施の形態４
図４は、本発明の実施の形態４に係る光学式エンコーダのうち、１枚目のスケール板、２枚目のスケール板、受光素子アレイ基板を示す図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が側面図である。【００５４】
実施の形態４は上記実施の形態３とほぼ同様の構成であるが、１枚目のスケール板２上のシリンドリカルレンズアレイ３と反対側にＸ方向のみに光を散乱させ、その散乱角度がＸ方向の位置により変化するディフューザ９が備えられている。つまり当該ディフューザ９は、１枚目のスケール板２中央では散乱角度が大きく、Ｘ方向外側では散乱角度が中央に比べ小さくなるように、設定されている。このようなディフューザ９は、ＣＧＨ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｇｅｎｅｒａｔｅｄ  Ｈｏｌｏｇｒａｍ）などにより実現される。【００５５】
実施の形態３と同様にＡ面上に生成された正弦波状光量分布のうち、空間周波数フィルタとして働く２枚目のスケール板４が伝達する周波数成分のみが、受光素子アレイ基板６上に結像される。１枚目のスケール板２と２枚目のスケール板４が格子配列方向に沿って相対移動すると、受光素子アレイ基板６上の像も移動し、２枚のスケール板の相対移動量に相関のある出力信号が受光素子アレイ基板６より得られる。【００５６】
実施の形態４に係る光学式エンコーダでは、１枚目のスケール板２に照射された光線は、シリンドリカルレンズアレイ３とディフューザ９の表面での反射や内部での吸収以外ほぼすべて通過することができ、受光素子アレイ基板６に照射される光量を大きくすることができる。また、スケールパターンの配列方向と垂直な方向には光線を拡散させないので、光源からの光線をより効率良く受光素子に伝達することができ、検出光量をさらに増大させることができる。また、ディフューザ９により２次光源のコヒーレンシーを十分低下させることができ、光線同士の干渉によるノイズの少ない光量分布を受光素子アレイ基板６上に結像することができる。【００５７】
さらに、ディフューザ９による光線の散乱角度をＸ方向の位置により変化させることで、受光素子アレイ基板６上の検出部７が存在する領域付近にのみ光線を照射させることが可能となり、より効率良く光源からの光線を受光素子に照射することができ、さらに検出光量を増大させることができる。従って、検出分解能、検出精度など光学式エンコーダの特性を向上することが可能となる。【００５８】
本実施の形態では、略平行光１はシリンドリカルレンズアレイ３によりＡ面、つまりディフューザ９上に集光されるがＡ面とディフューザ９面は完全に一致する必要はなく、多少ずれていても同様の効果が得られる。また、本実施の形態では、１枚目のスケール板２とディフューザ９を一体としたが、別体でも良い。また、本実施の形態では、Ａ面と２枚目のスケール板４との間隔、２枚目のスケール板４と受光素子アレイ基板６との間隔を各々Ｚとし、１枚目のスケール板２上のシリンドリカルレンズアレイ３の配列周期、２枚目のスケール板４上の格子周期、受光素子アレイ基板６上の受光部７の配列周期を各々Ｐとしたが、これに限定されるものではない。即ち、図１（ｃ）に示したＡ面上の光量分布が受光素子アレイ基板６に結像される条件であれば良い。【００５９】
また、本実施の形態では、シリンドリカルレンズアレイ３に円筒形状の屈折レンズを用いたが、一方向にのみ集光機能を持つフレネルレンズアレイを用いても良い。あるいはシリンドリカルレンズ３と同じ配列周期を持った２等辺三角形状のプリズムアレイを用いても同様の効果を得ることができる。【００６０】
さらに、本実施の形態においては、２枚目のスケール板４を透過型のスケールとしたが、反射型でも良い。この場合、受光素子アレイ基板６は２枚目のスケール板４に対し、１枚目のスケール板２側、好ましくはＡ面上に配置すれば良い。【００６１】
実施の形態５
図５は、本発明の実施の形態５に係る光学式エンコーダのうち、１枚目のスケール板、２枚目のスケール板、受光素子アレイ基板を示す図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が側面図である。【００６２】
実施の形態５は上記実施の形態４とほぼ同様の構成であるが、１枚目のスケール板２上のシリンドリカルレンズアレイ３と反対側にＸ方向のみに光を屈折させ、その傾斜角度がＸ方向の位置により変化するプリズムアレイ１０が備えられている。つまり当該プリズムアレイ１０は、１枚目のスケール板２中央では傾斜角度が小さく、Ｘ方向外側では傾斜角度が中央に比べ大きくなるように設定されている。図５（ａ）のように１枚目のスケール板２の右側に備えられたプリズムアレイ１０により、シリンドリカルレンズアレイ３により集光された光線は図面左上に向かって発散し、受光素子アレイ基板６上の検出部７が存在する領域全体に向かって進行する。左側に備えられたプリズムアレイ１０により、シリンドリカルレンズアレイ３により集光された光線は図面右上に向かって発散し、受光素子アレイ基板６上の検出部７が存在する領域全体に向かって進行する。プリズムアレイ１０中央においては、シリンドリカルレンズアレイ３により集光された光線は図面上側に向かって発散し、受光素子アレイ基板６上の検出部７が存在する領域全体に向かって進行する。【００６３】
実施の形態４と同様にＡ面上に生成された正弦波状光量分布のうち、空間周波数フィルタとして働く２枚目のスケール板４が伝達する周波数成分のみが、受光素子アレイ基板６上に結像される。１枚目のスケール板２と２枚目のスケール板４が格子配列方向に沿って相対移動すると、受光素子アレイ基板６上の像も移動し、２枚のスケール板の相対移動量に相関のある出力信号が受光素子アレイ基板６より得られる。【００６４】
実施の形態５に係る光学式エンコーダでは、１枚目のスケール板２に照射された光線は、シリンドリカルレンズアレイ３とプリズムアレイ１０の表面での反射や内部での吸収以外ほぼすべて通過することができ、受光素子アレイ基板６に照射される光量を大きくすることができる。また、スケールパターンの配列方向と垂直な方向には光線を拡散させないので、光源からの光線をより効率良く受光素子に伝達することができ、検出光量をさらに増大させることができる。また、プリズムアレイ１０による光線の屈折角度をＸ方向の位置により変化させることで、受光素子アレイ基板６上の検出部７が存在する領域付近にのみ光線を照射させることが可能となり、より効率良く光源からの光線を受光素子に照射することができ、さらに検出光量を増大させることができる。従って、検出分解能、検出精度など光学式エンコーダの特性を向上することが可能となる。【００６５】
本実施の形態においては、略平行光１はシリンドリカルレンズアレイ３によりＡ面、つまりプリズムアレイ１０上に集光されるがＡ面とプリズムアレイ１０面は完全に一致する必要はなく、多少ずれていても同様の効果が得られる。また、本実施の形態では、１枚目のスケール板２とプリズムアレイ１０を一体としたが、別体でも良い。また、プリズムアレイ１０の代わりに、上述と同様光線の散乱方向がＸ方向の位置により変化するディフューザを用いても良い。また、本実施の形態では、Ａ面と２枚目のスケール板４との間隔、２枚目のスケール板４と受光素子アレイ基板６との間隔を各々Ｚとし、１枚目のスケール板２上のシリンドリカルレンズアレイ３の配列周期、２枚目のスケール板４上の格子周期、受光素子アレイ基板６上の受光部７の配列周期を各々Ｐとしたが、これに限定されるものではない。即ち、図１（ｃ）に示したＡ面上の光量分布が受光素子アレイ基板６に結像される条件であれば良い。【００６６】
また、本実施の形態では、シリンドリカルレンズアレイ３に円筒形状の屈折レンズを用いたが、一方向にのみ集光機能を持つフレネルレンズアレイを用いても良い。あるいはシリンドリカルレンズ３と同じ配列周期を持った２等辺三角形状のプリズムアレイを用いても同様の効果を得ることができる。【００６７】
さらに、本実施の形態においては、２枚目のスケール板４を透過型のスケールとしたが、反射型でも良い。この場合、受光素子アレイ基板６は２枚目のスケール板４に対し、１枚目のスケール板２側、好ましくはＡ面上に配置すれば良い。【００６８】
実施の形態６
図６は、本発明の実施の形態６に係る光学式エンコーダのうち、１枚目のスケール板、２枚目のスケール板、受光素子アレイ基板を示す図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が側面図である。【００６９】
実施の形態６は上記実施の形態１とほぼ同様の構成であるが、１枚目のスケール板２上のシリンドリカルレンズアレイ３と反対側に光源１１からの光線を略平行にするレンズ１２が一体となって備えられている。【００７０】
実施の形態１と同様にＡ面上に生成された正弦波状光量分布のうち、空間周波数フィルタとして働く２枚目のスケール板４が伝達する周波数成分のみが、受光素子アレイ基板６上に結像される。１枚目のスケール板２と２枚目のスケール板４が格子配列方向に沿って相対移動すると、受光素子アレイ基板６上の像も移動し、２枚のスケール板の相対移動量に相関のある出力信号が受光素子アレイ基板６より得られる。【００７１】
実施の形態６に係る光学式エンコーダでは、１枚目のスケール板２に照射された光線は、レンズ１２とシリンドリカルレンズアレイ３の表面での反射や内部での吸収以外ほぼすべて通過することができ、受光素子アレイ基板６に照射される光量を大きくすることができる。また、スケールパターンの配列方向と垂直な方向には光線を拡散させないので、光源からの光線をより効率良く受光素子に伝達することができ、検出光量をさらに増大させることができる。従って、検出分解能、検出精度など光学式エンコーダの特性を向上することが可能となる。【００７２】
また、レンズ１２が１枚目のスケール板２と一体成形されるので光源、レンズ部分を薄型化することが可能となる。さらに、部品点数を減らすことができ、製作コストを低減することが可能となる。【００７３】
本実施の形態ではレンズ１２に平凸レンズを用いたが、同様の働きをするフレネルレンズでも良い。【００７４】
また、本実施の形態ではＡ面と２枚目のスケール板４との間隔、２枚目のスケール板４と受光素子アレイ基板６との間隔を各々Ｚとし、１枚目のスケール板２上のシリンドリカルレンズアレイ３の配列周期、２枚目のスケール板４上の格子周期、受光素子アレイ基板６上の受光部７の配列周期を各々Ｐとしたが、これに限定されるものではない。即ち、図１（ｃ）に示したＡ面上の光量分布が受光素子アレイ基板６に結像される条件であれば良い。【００７５】
また、本実施の形態では、シリンドリカルレンズアレイ３に円筒形状の屈折レンズを用いたが、一方向にのみ集光機能を持つフレネルレンズアレイを用いても良い。あるいはシリンドリカルレンズ３と同じ配列周期を持った２等辺三角形状のプリズムアレイを用いても同様の効果を得ることができる。【００７６】
さらに、本実施の形態においては、２枚目のスケール板４を透過型のスケールとしたが、反射型でも良い。この場合、受光素子アレイ基板６は２枚目のスケール板４に対し、１枚目のスケール板２側、好ましくはＡ面上に配置すれば良い。【００７７】
実施の形態７
図７は、本発明の実施の形態７に係る光学式エンコーダのうち、１枚目のスケール板、２枚目のスケール板、受光素子アレイ基板を示す図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が側面図である。【００７８】
実施の形態７は上記実施の形態１とほぼ同様の構成であるが、１枚目のスケール板２上のシリンドリカルレンズアレイ３の代わりに、略平行光１をＸ方向にのみ各々Ａ面に集光する回折光学素子アレイ１３が備えられている。【００７９】
実施の形態１と同様にＡ面上に生成された正弦波状光量分布のうち、空間周波数フィルタとして働く２枚目のスケール板４が伝達する周波数成分のみが、受光素子アレイ基板６上に結像される。１枚目のスケール板２と２枚目のスケール板４が格子配列方向に沿って相対移動すると、受光素子アレイ基板６上の像も移動し、２枚のスケール板の相対移動量に相関のある出力信号が受光素子アレイ基板６より得られる。【００８０】
回折光学素子アレイ１３は、各回折光学素子に入射する光線の回折、干渉を利用して光を集光するが、各回折光学素子の形状を変更することでＡ面の位置を変更することが可能であり、回折光学素子アレイ１３の代わりに位相格子を配置するより設計裕度が高い。【００８１】
実施の形態７に係る光学式エンコーダでは、１枚目のスケール板２に照射された光線は、１枚目のスケール板２と回折光学素子アレイ１３の表面での反射や内部での吸収以外ほぼすべて通過することができ、受光素子アレイ基板６に照射される光量を大きくすることができる。また、スケールパターンの配列方向と垂直な方向には光線を拡散させないので、光源からの光線をより効率良く受光素子に伝達することができ、検出光量をさらに増大させることができる。従って、検出分解能、検出精度など光学式エンコーダの特性を向上することが可能となる。【００８２】
また、本実施の形態を前述の実施の形態１から実施の形態６に係る光学式エンコーダに適用することも可能である。【００８３】
また、本実施の形態ではＡ面と２枚目のスケール板４との間隔、２枚目のスケール板４と受光素子アレイ基板６との間隔を各々Ｚとし、１枚目のスケール板２上の回折光学素子アレイ１３の配列周期、２枚目のスケール板４上の格子周期、受光素子アレイ基板６上の受光部７の配列周期を各々Ｐとしたが、これに限定されるものではない。即ち、図１（ｃ）に示したＡ面上の光量分布が受光素子アレイ基板６に結像される条件であれば良い。【００８４】
さらに、本実施の形態においては、２枚目のスケール板４を透過型のスケールとしたが、反射型でも良い。この場合、受光素子アレイ基板６は２枚目のスケール板４に対し、１枚目のスケール板２側、好ましくはＡ面上に配置すれば良い。【００８５】
実施の形態８
図８は、本発明の実施の形態８に係る光学式エンコーダのうち、１枚目のスケール板、２枚目のスケール板、受光素子アレイ基板を示す図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が側面図である。【００８６】
実施の形態８に係る光学式エンコーダは、実施の形態１から実施の形態７と異なり、１枚目のスケール板に振幅格子を用いている。【００８７】
発光部の寸法において、Ｘ方向が長くＹ方向が短い、例えばＬＥＤのような光源１４から出射された光線１５は、Ｙ方向にのみ光を集光するシリンドリカルレンズ１６により、Ｙ方向のみ略平行にされる。シリンドリカルレンズ１６を通過した光線により、１枚目のスケール板１７上のＡ面に２次光源が生成され、２枚目のスケール板１８により受光素子アレイ基板１９上にＡ面上の光量分布が結像される。【００８８】
本実施の形態では、各スケール板の格子列（トラック）、受光素子アレイの列が２列備えられている。即ち、１枚目のスケール板１７には、トラック２０とトラック２１が備わる。２枚目のスケール板１８には、トラック２２とトラック２３が備わる。受光素子アレイ基板１９にも対応する受光素子アレイ２４、２５が備わる。つまり、１枚目のスケール板１７上のトラック２０に生成された２次光源の光量分布のうち、空間周波数フィルタとして働く２枚目のスケール板１８上のトラック２２の格子パターンが伝達する周波数成分のみが、受光素子アレイ２４上に結像される。同様にトラック２１に生成された２次光源の光量分布のうち、トラック２３の格子パターンが伝達する周波数成分のみが、受光素子アレイ２５上に結像される。１枚目のスケール板１７と２枚目のスケール板１８が格子配列方向に沿って相対移動すると、受光素子アレイ基板１９上の像も移動し、２枚のスケール板の相対移動量に相関のある出力信号が受光素子アレイ２４、受光素子アレイ２５より各々得られる。各トラックの格子周期と各受光素子アレイの配列周期の組合せは、トラック２０とトラック２１上の２次光源分布が受光素子アレイ２４、受光素子アレイ２５上に結像される条件であれば良く、各像の周期は一致しなくても良い。【００８９】
実施の形態８に係る光学式エンコーダは、複数のトラックを持ったスケール板を用いるが、１枚目あるいは２枚目のスケール板の或るトラックを通過した光線が、２枚目のスケール板あるいは受光素子アレイ基板の対応するトラックとは異なるトラックに入射することが抑制される。従って、検出誤差の発生が抑制され得る。また、スケールパターンの配列方向と垂直な方向には光線を拡散させないので、光源からの光線をより効率良く受光素子に伝達することができ、検出光量を増大させることができる。従って、検出分解能、検出精度など光学式エンコーダの特性を向上することが可能となる。【００９０】
本実施の形態では、発光部の寸法においてＸ方向が長く、Ｙ方向が短い光源を用いたが、これに限定されるものではない。また、シリンドリカルレンズ１６に円筒形状の屈折レンズを用いたが、一方向にのみ集光機能を持つフレネルレンズを用いても良い。【００９１】
また、本実施の形態ではＡ面と２枚目のスケール板１８との間隔、２枚目のスケール板１８と受光素子アレイ基板１９との間隔を各々Ｚとしたが、これに限定されるものではない。即ち、Ａ面上の光量分布が受光素子アレイ基板１９に結像される条件であれば良い。【００９２】
さらに、本実施の形態においては、２枚目のスケール板１８を透過型のスケールとしたが、反射型でも良い。この場合、受光素子アレイ基板１９は２枚目のスケール板１８に対し、１枚目のスケール板１７側、好ましくはＡ面上に配置すれば良い。【００９３】
実施の形態９
図９は、本発明の実施の形態９に係る光学式エンコーダのうち、１枚目のスケール板、２枚目のスケール板、受光素子アレイ基板を示す図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が側面図である。【００９４】
実施の形態９は上記実施の形態４とほぼ同じ構成であるが、１枚目のスケール板２６に振幅格子を用いている。１枚目のスケール板２６上の振幅格子を備えた面と反対側に、Ｘ方向のみに光を散乱させその散乱角度がＸ方向の位置により変化するディフューザ２７が備えられている。つまり当該ディフューザ２７は、１枚目のスケール板２６中央では散乱角度が大きく、Ｘ方向外側では散乱角度が中央に比べ小さくなるように設定されている。【００９５】
また、実施の形態８と同様に各スケール板、受光素子アレイ基板２９には複数のトラック、この実施の形態の場合は２つのトラックが備えられている。【００９６】
略平行光１が１枚目のスケール板２６上の各トラック３０、３１に照射されると、実施の形態８と同様にＡ面上の各２次光源の光量分布のうち、２枚目のスケール板２８上の各トラック３２、３３の格子パターンが伝達する周波数成分のみが、受光素子アレイ基板２９上の対応する各受光素子アレイ３４、３５に結像される。１枚目のスケール板２６と２枚目のスケール板２８が格子配列方向に沿って相対移動すると、受光素子アレイ基板２９上の像も移動し、２枚のスケール板の相対移動量に相関のある出力信号が受光素子アレイ基板２９上の各受光素子アレイ３４、３５より得られる。【００９７】
実施の形態９に係る光学式エンコーダは、複数のトラックを持ったスケール板を用いるが、１枚目あるいは２枚目のスケール板の或るトラックを通過した光線が、２枚目のスケール板あるいは受光素子アレイ基板の対応するトラックとは異なるトラックに入射することが抑制される。従って、検出誤差の発生が抑制され得る。また、スケールパターンの配列方向と垂直な方向には光線を拡散させないので、光源からの光線をより効率良く受光素子に伝達することができ、検出光量を増大させることができる。また、ディフューザ２７により２次光源のコヒーレンシーを十分低下させることができ、光線同士の干渉によるノイズの少ない光量分布を受光素子アレイ基板２９上に結像することができる。【００９８】
さらに、ディフューザ２７による光線の散乱角度をＸ方向の位置により変化させることで、受光素子アレイ基板２９上の検出部７が存在する領域付近にのみ光線を照射させることが可能となり、より効率良く光源からの光線を受光素子に照射することができ、さらに検出光量を増大させることができる。従って、検出分解能、検出精度など光学式エンコーダの特性を向上することが可能となる。【００９９】
本実施の形態では、ディフューザ２７を１枚目のスケール板２６上の振幅格子が備えられた面と反対側に備えているが、これに限定されるものではなく、振幅格子が備えられた面上に備えても良い。例えば、クロム蒸着で振幅格子を形成したあと、樹脂成形技術などでディフューザを振幅格子上に成形しても良い。また、本実施の形態では、１枚目のスケール板２６とディフューザ２７を一体としたが、別体でも良い。【０１００】
また、本実施の形態ではＡ面と２枚目のスケール板２８との間隔、２枚目のスケール板２８と受光素子アレイ基板２９との間隔を各々Ｚとしたが、これに限定されるものではない。即ち、Ａ面上の光量分布が受光素子アレイ基板２９に結像される条件であれば良い。【０１０１】
さらに、本実施の形態においては、２枚目のスケール板２８を透過型のスケールとしたが、反射型でも良い。この場合、受光素子アレイ基板２９は２枚目のスケール板２８に対し、１枚目のスケール板２６側、好ましくはＡ面上に配置すれば良い。【０１０２】
実施の形態１０
図１０は、本発明の実施の形態１０に係る光学式エンコーダのうち、１枚目のスケール板、２枚目のスケール板、受光素子アレイ基板を示す図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が側面図である。【０１０３】
実施の形態１０は上記実施の形態９とほぼ同じ構成であるが、ディフューザ２７と振幅格子を備えた１枚目のスケール板２６の向きが図において上下逆に配置されている。つまり、光源側にディフューザ２７が配置され、２枚目のスケール板２８側に振幅格子が配置されている。このような配置であっても、上記実施の形態９と同様の動作をする。【０１０４】
実施の形態１０に係るエンコーダも、複数のトラックを持ったスケール板を用いるが、１枚目あるいは２枚目のスケール板のあるトラックを通過した光線が、２枚目のスケール板あるいは受光素子アレイ基板の対応するトラックとは異なるトラックに入射することが抑制される。従って、検出誤差の発生が抑制され得る。また、スケールパターンの配列方向と垂直な方向には光線を拡散させないので、光源からの光線をより効率良く受光素子に伝達することができ、検出光量を増大させることができる。また、ディフューザ２７により２次光源のコヒーレンシーを十分低下させることができ、光線同士の干渉によるノイズの少ない光量分布を受光素子アレイ基板２９上に結像することができる。【０１０５】
さらに、ディフューザ２７による光線の散乱角度をＸ方向の位置により変化させることで、受光素子アレイ基板２９上の検出部７が存在する領域付近にのみ光線を照射させることが可能となり、より効率良く光源からの光線を受光素子に照射することができ、さらに検出光量を増大させることができる。従って、検出分解能、検出精度など光学式エンコーダの特性を向上することが可能となる。【０１０６】
実施の形態１１
図１１は、本発明の実施の形態１１に係る光学式エンコーダのうち、１枚目のスケール板、２枚目のスケール板、受光素子アレイ基板を示す図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が側面図である。【０１０７】
実施の形態１１は上記実施の形態９とほぼ同じ構成であるが、振幅格子を形成した１枚目のスケール板２６上にＸ方向のみに光を散乱させ、その散乱方向がＸ方向の位置により変化するディフューザ３６が備えられている。図１１（ａ）に示すように、１枚目のスケール板２６の右側に備えられたディフューザ３６は、Ａ面上の２次光源からの光線を図面左上に向かって散乱させ、受光素子アレイ基板２９上の検出部７が存在する領域全体に向かって進行させる。一方、１枚目のスケール板２６の左側に備えられたディフューザ３６は、左側に生成された２次光源からの光線を図面右上に向かって散乱させ、受光素子アレイ基板２９上の検出部７が存在する領域全体に向かって進行させる。ディフューザ３６中央は、Ａ面上の２次光源からの光線を図面上側に向かって散乱させ、受光素子アレイ基板３６上の検出部７が存在する領域全体に向かって進行させる。このようなディフューザ３６は、ＣＧＨ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｇｅｎｅｒａｔｅｄ  Ｈｏｌｏｇｒａｍ）などにより実現される。【０１０８】
略平行光１が１枚目のスケール板２６上の各トラック３０、３１に照射されると、実施の形態８、９、１０と同様に、Ａ面上の各２次光源の光量分布のうち、２枚目のスケール板２８上の各トラック３２、３３の格子パターンが伝達する周波数成分のみが、受光素子アレイ基板２９上の対応する各受光素子アレイ３４、３５に結像される。１枚目のスケール板２６と２枚目のスケール板２８が格子配列方向に沿って相対移動すると、受光素子アレイ基板２９上の像も移動し、２枚のスケール板の相対移動量に相関のある出力信号が受光素子アレイ基板２９上の各受光素子アレイ３４、３５より得られる。【０１０９】
実施の形態１１に係る光学式エンコーダは、複数のトラックを持ったスケール板を用いるが、１枚目あるいは２枚目のスケール板のあるトラックを通過した光線が、２枚目のスケール板あるいは受光素子アレイ基板の対応するトラックとは異なるトラックに入射することが抑制される。従って、検出誤差の発生が抑制され得る。また、スケールパターンの配列方向と垂直な方向には光線を拡散させないので、光源からの光線をより効率良く受光素子に伝達することができ、検出光量を増大させることができる。また、ディフューザ３６により２次光源のコヒーレンシーを十分低下させることができ、光線同士の干渉によるノイズの少ない光量分布を受光素子アレイ基板２９上に結像することができる。【０１１０】
さらに、ディフューザ３６による光線の散乱方向をＸ方向の位置により変化させることで、受光素子アレイ基板２９上の検出部７が存在する領域付近にのみ光線を照射させることが可能となり、より効率良く光源からの光線を受光素子に照射することができ、さらに検出光量を増大させることができる。従って、検出分解能、検出精度など光学式エンコーダの特性を向上することが可能となる。【０１１１】
本実施の形態では、ディフューザ３６を１枚目のスケール板２６上の振幅格子が備えられた面と反対側に備えているが、これに限定されるものではなく、振幅格子が備えられた面上に備えても良い。また、本実施の形態では、１枚目のスケール板２６とディフューザ３６を一体としたが、別体でも良い。【０１１２】
また、本実施の形態ではＡ面と２枚目のスケール板２８との間隔、２枚目のスケール板２８と受光素子アレイ基板２９との間隔を各々Ｚとしたが、これに限定されるものではない。即ち、Ａ面上の光量分布が受光素子アレイ基板２９に結像される条件であれば良い。【０１１３】
さらに、本実施の形態においては、２枚目のスケール板２８を透過型のスケールとしたが、反射型でも良い。この場合、受光素子アレイ基板２９は２枚目のスケール板２８に対し、１枚目のスケール板２６側、好ましくはＡ面上に配置すれば良い。【０１１４】
実施の形態１２
図１２は、本発明の実施の形態１２に係る光学式エンコーダのうち、１枚目のスケール板、２枚目のスケール板、受光素子アレイ基板を示す図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が側面図である。【０１１５】
１枚目のスケール板２６の光源側にＸ方向にのみ光を集光するシリンドリカルレンズ３７が備えられている。更に、反対側即ち２枚目のスケール板２８側には、Ｘ方向のみに光を散乱させ、その散乱方向、散乱角度共にＸ方向の位置に依らず一定であるディフューザ３８が備えられている。シリンドリカルレンズ３７の焦点位置は受光素子アレイ基板２９付近に設定されている。【０１１６】
図１２（ａ）に示すように、略平行光１はシリンドリカルレンズ３７により屈折されるが、１枚目のスケール板２６の右側では図面左上に向かって屈折され、１枚目のスケール板２６の左側では図面右上に向かって屈折される。屈折されたあと、光線は振幅格子を通過しディフューザ３８により散乱する。このとき、Ａ面上右側に生成された２次光源からの光線は図面左上に向かって散乱し、受光素子アレイ基板２９上の検出部７が存在する領域全体に向かって進行する。一方、左側に生成された２次光源からの光線は図面右上に向かって散乱し、受光素子アレイ基板２９上の検出部７が存在する領域全体に向かって進行する。Ａ面中央においては、２次光源からの光線は図面上側に向かって散乱し、受光素子アレイ基板３６上の検出部７が存在する領域全体に向かって進行する。このことは実施の形態１１と同様の効果をもたらす。【０１１７】
本実施の形態では、実施の形態８、９、１０、１１と同様にＡ面上の各２次光源の光量分布のうち、２枚目のスケール板２８上の各トラック３２、３３の格子パターンが伝達する周波数成分のみが、受光素子アレイ基板２９上の対応する各受光素子アレイ３４、３５に結像される。１枚目のスケール板２６と２枚目のスケール板２８が格子配列方向に沿って相対移動すると、受光素子アレイ基板２９上の像も移動し、２枚のスケール板の相対移動量に相関のある出力信号が受光素子アレイ基板２９上の各受光素子アレイ３４、３５より得られる。【０１１８】
実施の形態１２に係る光学式エンコーダは、複数のトラックを持ったスケール板を用いるが、１枚目あるいは２枚目のスケール板のあるトラックを通過した光線が、２枚目のスケール板あるいは受光素子アレイ基板の対応するトラックとは異なるトラックに入射することが抑制される。従って、検出誤差の発生が抑制され得る。また、スケールパターンの配列方向と垂直な方向には光線を拡散させないので、光源からの光線をより効率良く受光素子に伝達することができ、検出光量を増大させることができる。また、ディフューザ３８により２次光源のコヒーレンシーを十分低下させることができ、光線同士の干渉によるノイズの少ない光量分布を受光素子アレイ基板２９上に結像することができる。【０１１９】
さらに、ディフューザ３８による光線の散乱方向をＸ方向の位置により変化させることで、受光素子アレイ基板２９上の検出部７が存在する領域付近にのみ光線を照射させることが可能となり、より効率良く光源からの光線を受光素子に照射することができ、さらに検出光量を増大させることができる。従って、検出分解能、検出精度など光学式エンコーダの特性を向上することが可能となる。【０１２０】
本実施の形態では、１枚目のスケール板２６とシリンドリカルレンズ３７、ディフューザ３８を一体としたが、各々別体でも良い。また、シリンドリカルレンズ３７に円筒形状の屈折レンズを用いたが、一方向にのみ集光機能を持つフレネルレンズを用いても良い。【０１２１】
また、本実施の形態ではＡ面と２枚目のスケール板２８との間隔、２枚目のスケール板２８と受光素子アレイ基板２９との間隔を各々Ｚとしたが、これに限定されるものではない。即ち、Ａ面上の光量分布が受光素子アレイ基板２９に結像される条件であれば良い。【０１２２】
さらに、本実施の形態においては、２枚目のスケール板２８を透過型のスケールとしたが、反射型でも良い。この場合、受光素子アレイ基板２９は２枚目のスケール板２８に対し、１枚目のスケール板２６側、好ましくはＡ面上に配置すれば良い。【０１２３】
実施の形態１３
図１３は、本発明の実施の形態１３に係る光学式エンコーダのうち、１枚目のスケール板、２枚目のスケール板、受光素子アレイ基板を示す図である。実施の形態１３では、２枚目のスケール板に反射型スケールを適用する。【０１２４】
（ａ）と（ｃ）は正面図であるが、（ｃ）に示される形態は（ａ）に示される形態を更に改良したものである。（ｂ）は（ａ）の場合の１枚目のスケール板付近の拡大図である。（ｄ）は（ｃ）の場合の１枚目のスケール板付近の拡大図である。【０１２５】
まず、（ａ）及び（ｂ）に示される形態について説明する。【０１２６】
１枚目のスケール板２の光源側にＸ方向にのみ光を屈折するプリズムアレイ３９’が備えられており、反対側の出射側には、Ｘ方向のみに光を集光するシリンドリカルレンズアレイ３が備えられている。１枚目のスケール板２の図面上方には反射型スケール板４０が配置され、１枚目のスケール板２のＸ方向左側には受光素子アレイ基板６が備えられている。【０１２７】
略平行光１はプリズムアレイ３９’にて屈折され、図面左方向に向かう。ここで、実施の形態１から実施の形態６と同様に、シリンドリカルレンズアレイ３により各略平行光束はＸ方向にのみ集光され、シリンドリカルレンズアレイ３の配列周期とほぼ同じ周期を持ち、光量が正弦波状分布である２次光源４１を生成する。このあと、上述の略平行光束により発生した２次光源４１から出射した光線は左方向に進行し、反射型スケール板４０で反射したあと、受光素子アレイ基板６に入射する。このとき、プリズムアレイ３９’の傾斜角は、受光素子アレイ基板６の受光量が最適になるように設定されている。【０１２８】
上述正弦波状分布のうち、空間周波数フィルタとして働く反射型スケール板４０が伝達する周波数成分のみが、受光素子アレイ基板６上に結像される。１枚目のスケール板２と反射型スケール板４０が格子配列方向に沿って相対移動すると、受光素子アレイ基板６上の像も移動し、２枚のスケール板の相対移動量に相関のある出力信号が受光素子アレイ基板６より得られる。【０１２９】
実施の形態１３に係る光学式エンコーダでは、１枚目のスケール板２に照射された光線は、プリズムアレイ３９’とシリンドリカルレンズアレイ３の表面での反射や内部での吸収以外ほぼすべて通過することができ、受光素子アレイ基板６に照射される光量を大きくすることができる。また、スケールパターンの配列方向と垂直な方向には光線を拡散させないので、光源からの光線をより効率良く受光素子に伝達することができ、さらに検出光量を増大させることができる。さらに、プリズムアレイ３９’により略平行光１の進行方向を制御できるため、受光素子アレイ基板６上の検出部が存在する領域付近にのみ光線を照射させることが可能となり、より効率良く光源からの光線を受光素子に照射することができ、さらに検出光量を増大させることができる。従って、検出分解能、検出精度など光学式エンコーダの特性を向上することが可能となる。【０１３０】
本実施の形態においては、プリズムアレイ３９’を用いたが単プリズムでも同様の効果が得られる。また、プリズムアレイ３９’の周期はシリンドリカルレンズアレイ３の周期と関係なく、任意の値で良いが、２次光源４１の光量分布が所望の分布となるように決定すればよい。また、本実施の形態では、プリズムアレイ３９’と１枚目のスケール板２を一体としたが、別体でも良い。更に本実施の形態では、シリンドリカルレンズアレイ３に円筒形状の屈折レンズを用いたが、一方向にのみ集光機能を持つフレネルレンズアレイを用いても良い。【０１３１】
次に、（ｃ）及び（ｄ）に示される形態について説明する。【０１３２】
（ａ）、（ｂ）に示される形態と同様に、１枚目のスケール板２の光源側にＸ方向にのみ光を屈折するプリズムアレイ３９が備えられている。このプリズムアレイ３９は略平行光１を屈折し、図面左右方向に向かう２つの略平行光束に分ける。ここで、実施の形態１から実施の形態６と同様に、シリンドリカルレンズアレイ３により各略平行光束はＸ方向にのみ集光され、シリンドリカルレンズアレイ３の配列周期とほぼ同じ周期を持ち、光量が正弦波状分布である２次光源４１、４２を生成する。このあと、上述２つの略平行光束により発生した２次光源４１、４２から出射した光線は各々左右方向に進行し、反射型スケール板４０で反射したあと、図面左右の受光素子アレイ基板６に入射する。このとき、プリズムアレイ３９の２種類の傾斜角は、受光素子アレイ基板６の受光量が最適になるように設定されている。【０１３３】
上述正弦波状分布のうち、空間周波数フィルタとして働く反射型スケール板４０が伝達する周波数成分のみが、受光素子アレイ基板６上に結像される。１枚目のスケール板２と反射型スケール板４０が格子配列方向に沿って相対移動すると、受光素子アレイ基板６上の像も移動し、２枚のスケール板の相対移動量に相関のある出力信号が受光素子アレイ基板６より得られる。【０１３４】
（ｃ）（ｄ）に示される形態は、（ａ）（ｂ）に示される形態とほぼ同様の効果を得ることができる。受光素子アレイ基板６の単位面積当たりに受ける光量は、（ｃ）（ｄ）の場合では確かに（ａ）（ｂ）の場合の半分になる。しかし、（ｃ）（ｄ）に示される形態は対称性を備えるから、左右の受光素子アレイの各々により検出される信号に含まれる誤差が、もう一方の受光素子アレイの信号により除去され得るとも言える。【０１３５】
（ｃ）（ｄ）に示される形態において、プリズムアレイ３９を用いたが単プリズムでも同様の効果が得られる。【０１３６】
実施の形態１４
図１４は、本発明の実施の形態１４に係る光学式エンコーダのうち、１枚目のスケール板、２枚目のスケール板、受光素子アレイ基板を示す図である。実施の形態１４では、２枚目のスケール板に反射型スケールを適用する。【０１３７】
（ａ）と（ｃ）が正面図、（ｂ）と（ｄ）が各々、（ａ）と（ｃ）に対応する側面図である。（ｃ）（ｄ）に示される形態は、（ａ）（ｂ）に示される形態を更に改良したものである。【０１３８】
まず、（ａ）（ｂ）に示される形態について説明する。【０１３９】
実施の形態１４は上記実施の形態１３とほぼ同じ構成であるが、１枚目のスケール板２の光源側にはＸ方向ではなく、Ｙ方向（の左方）のみに光を屈折するプリズムアレイ４３’が備えられており、１枚目のスケール板２のＹ方向左側に受光素子アレイ基板６が備えられている。【０１４０】
略平行光１はプリズムアレイ４３’にて屈折され、略平行光束となる。略平行光束により発生した２次光源から出射した光線は屈折された方向に進行し、反射型スケール板４０で反射したあと、受光素子アレイ基板６に入射する。このとき、プリズムアレイ４３’の傾斜角は、受光素子アレイ基板６の受光量が最適になるように設定されている。実施の形態１３と異なるのは、プリズムアレイ４３’で略平行光１が屈折される方向である。【０１４１】
上述２次光源の正弦波状分布のうち、空間周波数フィルタとして働く反射型スケール板４０が伝達する周波数成分のみが、受光素子アレイ基板６上に結像される。１枚目のスケール板２と反射型スケール板４０が格子配列方向に沿って相対移動すると、受光素子アレイ基板６上の像も移動し、２枚のスケール板の相対移動量に相関のある出力信号が受光素子アレイ基板６より得られる。【０１４２】
実施の形態１４に係る光学式エンコーダでは、１枚目のスケール板２に照射された光線は、プリズムアレイ４３’とシリンドリカルレンズアレイ３の表面での反射や内部での吸収以外ほぼすべて通過することができ、受光素子アレイ基板６に照射される光量を大きくすることができる。さらに、プリズムアレイ４３’により略平行光１の進行方向を制御できるため、受光素子アレイ基板６上の検出部が存在する領域付近にのみ光線を照射させることが可能となり、より効率良く光源からの光線を受光素子に照射することができ、さらに検出光量を増大させることができる。従って、検出分解能、検出精度など光学式エンコーダの特性を向上することが可能となる。【０１４３】
本実施の形態においては、プリズムアレイ４３’を用いたが単プリズムでも同様の効果が得られる。また、プリズムアレイ４３’の周期はシリンドリカルレンズアレイ３の周期と関係なく、任意の値で良いが、２次光源の光量分布が所望の分布となるように決定すればよい。また、本実施の形態では、プリズムアレイ４３’と１枚目のスケール板２を一体としたが、別体でも良い。更に、本実施の形態では、シリンドリカルレンズアレイ３に円筒形状の屈折レンズを用いたが、一方向にのみ集光機能を持つフレネルレンズアレイを用いても良い。【０１４４】
次に、（ｃ）（ｄ）に示される形態について説明する。【０１４５】
（ｃ）（ｄ）に示される形態と同様に、１枚目のスケール板２の光源側にはＸ方向ではなく、Ｙ方向のみに光を屈折するプリズムアレイ４３が備えられている。ここで、受光素子アレイ基板６は、１枚目のスケール板２のＹ方向の両側に備えられている。つまり、プリズムアレイ４３は略平行光１を屈折して２つの略平行光束に分ける。【０１４６】
これら２つの略平行光束により発生した２次光源から出射した光線は、各々屈折された方向に進行し、反射型スケール板４０で反射したあと、（Ｙ方向で２箇所に分かれた）受光素子アレイ基板６に入射する。このとき、プリズムアレイ４３の傾斜角は、受光素子アレイ基板６の受光量が最適になるように設定されている。【０１４７】
上述２次光源の正弦波状分布のうち、空間周波数フィルタとして働く反射型スケール板４０が伝達する周波数成分のみが、受光素子アレイ基板６上に結像される。１枚目のスケール板２と反射型スケール板４０が格子配列方向に沿って相対移動すると、受光素子アレイ基板６上の像も移動し、２枚のスケール板の相対移動量に相関のある出力信号が受光素子アレイ基板６より得られる。【０１４８】
（ｃ）（ｄ）に示される形態は、（ａ）（ｂ）に示される形態とほぼ同様の効果を得ることができる。受光素子アレイ基板６の単位面積当たりに受ける光量は、（ｄ）の場合では確かに（ｂ）の場合の半分になる。しかし、（ｃ）（ｄ）に示される形態は対称性を備えるから、左右の受光素子アレイの各々により検出される信号に含まれる誤差が、もう一方の受光素子アレイの信号により除去され得るとも言える。【０１４９】
本実施の形態においては、プリズムアレイ４３を用いたが単プリズムでも同様の効果が得られる。【０１５０】
実施の形態１５
図１５は、本発明の実施の形態１５に係る光学式エンコーダのうち、１枚目のスケール板、２枚目のスケール板、受光素子アレイ基板を示す図である。実施の形態１５では、２枚目のスケール板に反射型スケールを適用する。【０１５１】
（ａ）と（ｂ）はいずれも正面図である。（ｂ）に示される形態は、（ａ）に示される形態を更に改良したものである。【０１５２】
まず、（ａ）に示される形態について説明する。【０１５３】
実施の形態１５は上記実施の形態１３とほぼ同じ構成であるが、１枚目のスケール板２６にはＸ方向のみに光を屈折させるプリズムアレイ３９’と、振幅格子が備えられている。略平行光１はプリズムアレイ３９’にて屈折され、図面左方向に向かう略平行光束とされる。その略平行光束により生成される２次光源から出射した光線は屈折された方向（図面左方向）に進行し、反射型スケール板４０で反射したあと、受光素子アレイ基板２９に入射する。このとき、プリズムアレイ３９’の傾斜角は、受光素子アレイ基板２９の受光量が最適になるように設定されている。【０１５４】
上述２次光源の正弦波状分布のうち、空間周波数フィルタとして働く反射型スケール板４０が伝達する周波数成分のみが、受光素子アレイ基板２９上に結像される。１枚目のスケール板２６と反射型スケール板４０が格子配列方向に沿って相対移動すると、受光素子アレイ基板２９上の像も移動し、２枚のスケール板の相対移動量に相関のある出力信号が受光素子アレイ基板２９より得られる。【０１５５】
実施の形態１５に係る光学式エンコーダでは、スケールパターンの配列方向と垂直な方向には光線を拡散させないので、光源からの光線をより効率良く受光素子に伝達することができ、検出光量を増大させることができる。さらに、プリズムアレイ３９’により略平行光１の進行方向を制御できるため、受光素子アレイ基板２９上の検出部が存在する領域付近にのみ光線を照射させることが可能となり、より効率良く光源からの光線を受光素子に照射することができ、さらに検出光量を増大させることができる。従って、検出分解能、検出精度など光学式エンコーダの特性を向上することが可能となる。【０１５６】
本実施の形態においては、プリズムアレイ３９’を用いたが単プリズムでも同様の効果が得られる。また、プリズムアレイ３９’の周期は１枚目のスケール板２６上の振幅格子の周期とは関係なく、任意の値で良いが、２次光源の光量分布が所望の分布となるように決定すればよい。また、本実施の形態では、プリズムアレイ３９’と１枚目のスケール板２６を一体としたが、別体でも良い。【０１５７】
また、本実施の形態では、プリズムアレイ３９’によりＸ方向に略平行光１を屈折させているが、実施の形態１４と同様に、Ｙ方向に略平行光を屈折させ、１枚目のスケール板２６のＹ方向隣に受光素子アレイ基板２９を配置しても良い。また、本実施の形態においては、プリズムアレイ３９’を光線入射側に配置したが、光線出射側に配置しても良い。また、本実施の形態においては、プリズムアレイ３９’を１枚目のスケール板２６に備えられた振幅格子と反対側に備えたが、同一面に備えても良い。【０１５８】
次に、（ｂ）に示される形態について説明する。【０１５９】
（ａ）に示される形態と同様に、１枚目のスケール板２６にはＸ方向のみに光を屈折させるプリズムアレイ３９と、振幅格子が備えられている。このプリズムアレイ３９は略平行光１を屈折し、図面左右方向に向かう２つの略平行光束に分ける。２つの略平行光束により生成される各２次光源から出射した光線は各々屈折された方向（図面左右方向）に進行し、反射型スケール板４０で反射したあと、図面左右の受光素子アレイ基板２９に入射する。このとき、プリズムアレイ３９の傾斜角は、受光素子アレイ基板２９の受光量が最適になるように設定されている。【０１６０】
上述２次光源の正弦波状分布のうち、空間周波数フィルタとして働く反射型スケール板４０が伝達する周波数成分のみが、受光素子アレイ基板２９上に結像される。１枚目のスケール板２６と反射型スケール板４０が格子配列方向に沿って相対移動すると、受光素子アレイ基板２９上の像も移動し、２枚のスケール板の相対移動量に相関のある出力信号が受光素子アレイ基板２９より得られる。【０１６１】
（ｂ）に示される形態は、（ａ）に示される形態とほぼ同様の効果を得ることができる。受光素子アレイ基板２９の単位面積当たりに受ける光量は、（ｂ）の場合には確かに（ａ）の場合の半分になる。しかし、（ｂ）に示される形態は対称性を備えるから、左右の受光素子アレイの各々により検出される信号に含まれる誤差が、もう一方の受光素子アレイの信号により除去され得るとも言える。【０１６２】
（ｂ）に示される形態においても、プリズムアレイ３９を用いたが単プリズムでも同様の効果が得られる。また、プリズムアレイ３９によりＸ方向に略平行光１を屈折させているが、実施の形態１４と同様に、Ｙ方向に略平行光を屈折させ、１枚目のスケール板２６のＹ方向隣に受光素子アレイ基板２９を配置しても良い。【０１６３】
実施の形態１６
図１６は、本発明の実施の形態１６に係る光学式エンコーダのうち、１枚目のスケール板、２枚目のスケール板、受光素子アレイ基板を示す図である。（ａ）が正面図、（ｂ）が側面図である。【０１６４】
実施の形態２においては、１枚目のスケール板２上のシリンドリカルレンズアレイ３を凸レンズアレイとしたが、本実施の形態では凹レンズアレイとなるシリンドリカルレンズアレイ４４を配置している。実際には、シリンドリカルレンズアレイ４４と１枚目のスケール板２との境界、１枚目のスケール板２のシリンドリカルレンズアレイ４４が配置される面とは反対側の面にて光線が屈折されるが、実施の形態を模式的に記すため図１６では上述屈折を省略している。【０１６５】
実施の形態１６では上記実施の形態２と同様、正弦波状分布を持った２次光源が生成されるが、シリンドリカルレンズアレイ４４が凹レンズアレイであるため、２次光源は１枚目のスケール板２の光線入射側のＡ面上に仮想的に生成される。【０１６６】
上述正弦波状分布のうち、空間周波数フィルタとして働く２枚目のスケール板４が伝達する周波数成分のみが、受光素子アレイ基板６上に結像される。１枚目のスケール板２と２枚目のスケール板４が格子配列方向に沿って相対移動すると、受光素子アレイ基板６上の像も移動し、２枚のスケール板の相対移動量に相関のある出力信号が受光素子アレイ基板６より得られる。【０１６７】
実施の形態１６に係る光学式エンコーダでは、１枚目のスケール板２に照射された光線は、１枚目のスケール板２とシリンドリカルレンズアレイ４４の表面での反射や内部での吸収以外ほぼすべて通過することができ、受光素子アレイ基板６に照射される光量を大きくすることができる。また、スケールパターンの配列方向と垂直な方向には光線を拡散させないので、光源からの光線をより効率良く受光素子に伝達することができ、さらに検出光量を増大させることができる。従って、検出分解能、検出精度など光学式エンコーダの特性を向上することが可能となる。【０１６８】
さらに、正弦波状分布を持った２次光源を１枚目のスケール板２の光線入射側に生成させることができるので、設計自由度を増すことができる。【０１６９】
本実施の形態では、Ａ面と２枚目のスケール板４との間隔、２枚目のスケール板４と受光素子アレイ基板６との間隔を各々Ｚとし、１枚目のスケール板２上のシリンドリカルレンズアレイ４４の配列周期、２枚目のスケール板４上の格子周期、受光素子アレイ基板６上の受光部７の配列周期を各々Ｐとしたが、これに限定されるものではない。即ち、図１（ｃ）に示したＡ面上の光量分布が受光素子アレイ基板６に結像される条件であれば良い。【０１７０】
また、本実施の形態では、シリンドリカルレンズアレイ４４に円筒形状の屈折レンズを用いたが、一方向にのみ拡散機能を持つフレネルレンズアレイを用いても良い。あるいはシリンドリカルレンズ４４と同じ配列周期を持った２等辺三角形状のプリズムアレイを用いても同様の効果を得ることができる。さらに、本実施の形態においては、２枚目のスケール板４を透過型のスケールとしたが、反射型でも良い。この場合、受光素子アレイ基板６は２枚目のスケール板４に対し、１枚目のスケール板２側、好ましくはＡ面上に配置すれば良い。【０１７１】
実施の形態１７
図１７は、本発明の実施の形態１７に係る光学式エンコーダのうち、１枚目のスケール板、２枚目のスケール板、受光素子アレイ基板を示す図である。実施の形態１７では、２枚目のスケール板に反射型スケールを適用する。【０１７２】
図１７では、１枚目のスケール板２上にＸ方向にのみに光を集光するシリンドリカルレンズアレイ４５が備えられている。１枚目のスケール板２の光線出射側には反射型スケール板４０が配置され、１枚目のスケール板２のＸ方向隣のＡ面上には受光素子アレイ基板６が備えられている。【０１７３】
シリンドリカルレンズアレイ４５の各レンズ焦点位置は、図面右方向に屈折された入射光線がＡ面上で交差した位置に存在し、シリンドリカルレンズアレイ４５の配列周期とほぼ同じ周期を持つ。これらのレンズ焦点位置に、光量が正弦波状分布である２次光源が生成される。【０１７４】
上述２次光源から出射した光線は図面右方向に進行し、反射型スケール板４０で反射したあと、受光素子アレイ基板６に入射する。このとき、シリンドリカルレンズアレイ４５による光線進行方向（破線矢印）の傾きは、受光素子アレイ基板６の受光量が最適になるように設定されている。【０１７５】
上述正弦波状分布のうち、空間周波数フィルタとして働く反射型スケール板４０が伝達する周波数成分のみが、受光素子アレイ基板６上に結像される。１枚目のスケール板２と反射型スケール板４０が格子配列方向に沿って相対移動すると、受光素子アレイ基板６上の像も移動し、２枚のスケール板の相対移動量に相関のある出力信号が受光素子アレイ基板６より得られる。【０１７６】
実施の形態１７に係る光学式エンコーダでは、１枚目のスケール板２に照射された光線は、シリンドリカルレンズアレイ４５の表面での反射や内部での吸収以外ほぼすべて通過することができ、受光素子アレイ基板６に照射される光量を大きくすることができる。また、スケールパターンの配列方向と垂直な方向には光線を拡散させないので、光源からの光線をより効率良く受光素子に伝達することができ、さらに検出光量を増大させることができる。さらに、シリンドリカルレンズアレイ４５の形状により光線進行方向を制御できるため、受光素子アレイ基板６上の検出部が存在する領域付近にのみ光線を照射させることが可能となり、より効率良く光源からの光線を受光素子に照射することができ、さらに検出光量を増大させることができる。従って、検出分解能、検出精度など光学式エンコーダの特性を向上することが可能となる。【０１７７】
本実施の形態では、Ａ面と反射型スケール板４０との間隔、反射型スケール板４０と受光素子アレイ基板６との間隔を等しくし、１枚目のスケール板２上のシリンドリカルレンズアレイ４５の配列周期、反射型スケール板４０上の格子周期、受光素子アレイ基板６上の受光素子の配列周期を等しくしたが、これに限定されるものではない。即ち、図１（ｃ）に示したＡ面上の光量分布が受光素子アレイ基板６に結像される条件であれば良い。【０１７８】
また、本実施の形態では、シリンドリカルレンズアレイ４５に円筒形状の屈折レンズを用いたが、一方向にのみ集光機能を持つフレネルレンズアレイを用いても良い。あるいはシリンドリカルレンズ４５と同じ配列周期を持った三角形状のプリズムアレイを用いても同様の効果が得られる。【０１７９】
実施の形態１８
図１８は、本発明の実施の形態１８に係る光学式エンコーダのうち、１枚目のスケール板、２枚目のスケール板、受光素子アレイ基板を示す正面図である。実施の形態１８では、１枚目のスケール板に反射型スケールを適用する。【０１８０】
図１８では、１枚目のスケール板２上にＸ方向にのみに光を集光する凹型シリンドリカルミラーアレイ４７が備えられている。１枚目のスケール板２の光線出射側には２枚目のスケール板４が配置され、さらに光線進行方向側に受光素子アレイ基板６が備えられている。入射光である略平行光１は、２枚目のスケール板４に備わる光学窓４６から入射される。【０１８１】
略平行光１は光学窓４６を通過後、凹型シリンドリカルミラーアレイ４７を照射する。各凹面ミラーの焦点位置Ａ面上には、凹型シリンドリカルミラーアレイ４７の配列周期とほぼ同じ周期を持ち、光量が正弦波状分布である２次光源が生成される。【０１８２】
上述２次光源から出射した光線は図面左下方向に進行し、２枚目のスケール板４を通過したあと、受光素子アレイ基板６に入射する。このとき、凹型シリンドリカルミラーアレイ４７の焦点距離、凹型シリンドリカルミラーアレイ４７からの反射光線進行方向（破線矢印）の傾きは、凹型シリンドリカルミラーアレイ４７に照射されたほぼ全ての光線が受光素子アレイ基板６上に進行するように設定されている。【０１８３】
上述正弦波状光量分布のうち、空間周波数フィルタとして働く２枚目のスケール板４が伝達する周波数成分のみが、受光素子アレイ基板６上に結像される。１枚目のスケール板２と２枚目のスケール板４が格子配列方向に沿って相対移動すると、受光素子アレイ基板６上の像も移動し、２枚のスケール板の相対移動量に相関のある出力信号が受光素子アレイ基板６より得られる。【０１８４】
実施の形態１８に係る光学式エンコーダでは、１枚目のスケール板２上に照射された光線は、凹型シリンドリカルミラーアレイ４７による吸収や散乱以外ほぼすべて正反射することができ、受光素子アレイ基板６に照射される光量を大きくすることができる。また、スケールパターンの配列方向と垂直な方向には光線を拡散させないので、光源からの光線をより効率良く受光素子に伝達することができ、さらに検出光量を増大させることができる。従って、検出分解能、検出精度など光学式エンコーダの特性を向上することが可能となる。【０１８５】
図１８に示す形態においては、Ａ面と２枚目のスケール板４との間隔、２枚目のスケール板４と受光素子アレイ基板６との間隔を等しくし、１枚目のスケール板２上の凹型シリンドリカルミラーアレイ４７の配列周期、２枚目のスケール板４の格子周期、受光素子アレイ基板６上の受光素子７の配列周期を等しくしたが、これに限定されるものではない。即ち、Ａ面上の光量分布が受光素子アレイ基板６に受光素子７の配列周期と同じ周期を持った像として結像される条件であれば良い。【０１８６】
また、本実施の形態では、凹型シリンドリカルミラーアレイ４７に円筒形状の凹面ミラーアレイを用いたが、Ｘ方向にのみ集光機能を持つフレネルレンズ構造を持ったミラーアレイや反射型回折光学素子アレイを用いても良い。あるいは凹型シリンドリカルミラーアレイ４７と同じ配列周期を持った三角形状のミラーアレイを用いても同様の効果が得られる。【０１８７】
また、図１８では光学窓４６を記したが、これがなくても上述と同様の動作が可能である。【０１８８】
実施の形態１９
図１９は、本発明の実施の形態１９に係る光学式エンコーダのうち、１枚目のスケール板、２枚目のスケール板、受光素子アレイ基板を示す正面図である。【０１８９】
実施の形態１８においては、１枚目のスケール板２上の光学素子アレイを凹型シリンドリカルミラーアレイ４７としたが、本実施の形態では凸型シリンドリカルミラーアレイ４８を配置している。【０１９０】
本実施の形態では上記実施の形態１８と同様、正弦波状分布を持った２次光源が生成されるが、シリンドリカルミラーアレイが凸型であるため、２次光源は１枚目のスケール板２の光線入射側とは反対側（図１９の上側）のＡ面上に仮想的に生成される。【０１９１】
このとき、凸型シリンドリカルミラーアレイ４８の焦点距離、凸型シリンドリカルミラーアレイ４８からの反射光線進行方向（破線矢印）の傾きは、凸型シリンドリカルミラーアレイ４８に照射されたほぼ全ての光線が受光素子アレイ基板６上に進行するように設定されている。【０１９２】
上述正弦波状分布のうち、空間周波数フィルタとして働く２枚目のスケール板４が伝達する周波数成分のみが、受光素子アレイ基板６上に結像される。１枚目のスケール板２と２枚目のスケール板４が格子配列方向に沿って相対移動すると、受光素子アレイ基板６上の像も移動し、２枚のスケール板の相対移動量に相関のある出力信号が受光素子アレイ基板６より得られる。【０１９３】
実施の形態１９に係る光学式エンコーダでは、１枚目のスケール板２上に照射された光線は、凸型シリンドリカルミラーアレイ４８による吸収や散乱以外ほぼすべて正反射することができ、受光素子アレイ基板６に照射される光量を大きくすることができる。また、スケールパターンの配列方向と垂直な方向には光線を拡散させないので、光源からの光線をより効率良く受光素子に伝達することができ、さらに検出光量を増大させることができる。従って、検出分解能、検出精度など光学式エンコーダの特性を向上することが可能となる。【０１９４】
図１９に示される形態においては、Ａ面と２枚目のスケール板４との間隔、２枚目のスケール板４と受光素子アレイ基板６との間隔を等しくし、１枚目のスケール板２上の凸型シリンドリカルミラーアレイ４８の配列周期、２枚目のスケール板４の格子周期、受光素子アレイ基板６上の受光素子７の配列周期を等しくしたが、これに限定されるものではない。即ち、Ａ面上の光量分布が受光素子アレイ基板６に受光素子７の配列周期と同じ周期を持った像として結像される条件であれば良い。【０１９５】
また、本実施の形態では、凸型シリンドリカルミラーアレイ４８に円筒形状の凸面ミラーアレイを用いたが、Ｘ方向にのみ拡散機能を持つフレネルレンズ構造を持ったミラーアレイや反射型回折光学素子アレイを用いても良い。あるいは凸型シリンドリカルミラーアレイ４８と同じ配列周期を持った三角形状のミラーアレイを用いても同様の効果が得られる。【０１９６】
また、図１９では光学窓４６を記したが、これがなくても上述と同様の動作が可能である。【０１９７】
実施の形態２０
図２０は本発明の実施の形態２０に係る光学式エンコーダのうち、レンズ、１枚目のスケール板、２枚目のスケール板、受光素子アレイ基板を示す正面図である。本実施の形態では、１枚目のスケール板に反射型スケールを適用する。【０１９８】
本実施の形態における光学式エンコーダは上述実施の形態１８と同様の動作をするが、光学窓４６上に光源１１から出射した光線を略平行にするレンズ４９が備えられている。【０１９９】
光源１１から出射した光線はレンズ４９により略平行光１となるが、光源１１の出射光軸とレンズ４９の中心軸が意図的にずらされているため、略平行光１は図面左上方向に進行し、凹型シリンドリカルミラーアレイ４７を照射する。各凹面ミラーの焦点位置Ａ面上には、凹型シリンドリカルミラーアレイ４７の配列周期とほぼ同じ周期を持ち、光量が正弦波状分布である２次光源が生成される。【０２００】
上述正弦波状光量分布のうち、空間周波数フィルタとして働く２枚目のスケール板４が伝達する周波数成分のみが、受光素子アレイ基板６上に結像される。１枚目のスケール板２と２枚目のスケール板４が格子配列方向に沿って相対移動すると、受光素子アレイ基板６上の像も移動し、２枚のスケール板の相対移動量に相関のある出力信号が受光素子アレイ基板６より得られる。【０２０１】
本実施の形態に係る光学式エンコーダでは、１枚目のスケール板２上に照射された光線は、凹型シリンドリカルミラーアレイ４７による吸収や散乱以外ほぼすべて正反射することができ、受光素子アレイ基板６に照射される光量を大きくすることができる。また、スケールパターンの配列方向と垂直な方向には光線を拡散させないので、光源からの光線をより効率良く受光素子に伝達することができ、さらに検出光量を増大させることができる。従って、検出分解能、検出精度など光学式エンコーダの特性を向上することが可能となる。【０２０２】
また、レンズ４９が光学窓４６と一体成形されるので光源、レンズ部分を薄型化することが可能となる。さらに、部品点数を減らすことができ、製作コストを低減することが可能となる。【０２０３】
図２０に示される形態では、レンズ４９を光学窓４６上の光源１１側に配置したが、１枚目のスケール板２側（図面上側）に配置しても同様の効果が得られる。【０２０４】
また、本実施の形態では、レンズ４９に平凸レンズを用いたが、同様の働きをするフレネルレンズや回折格子型レンズでも良い。【０２０５】
実施の形態２１
図２１は、本発明の実施の形態２１に係る光学式エンコーダのうち、１枚目のスケール板、２枚目のスケール板、受光素子アレイ基板を示す図である。実施の形態２１では、１枚目のスケール板に反射型スケールを適用する。（ａ）が正面図、（ｂ）が側面図である。【０２０６】
実施の形態２１は上記実施の形態１８とほぼ同じ構成であるが、略平行光１は１枚目のスケール板２に対し、Ｘ方向に傾いて入射するのではなく、Ｙ方向に傾いて入射する。【０２０７】
実施の形態１８と同様、凹型シリンドリカルミラーアレイ４７の焦点位置Ａ面上に光量が正弦波状分布である２次光源が生成される。この２次光源から出射した光線は図２１（ｂ）の左下方向に進行し、２枚目のスケール板４を通過したあと、受光素子アレイ基板６に入射する。このとき、凹型シリンドリカルミラーアレイ４７の焦点距離、凹型シリンドリカルミラーアレイ４７からの反射光線進行方向（破線矢印）の傾き、２枚目のスケール板４と受光素子アレイ基板６のＸＹ平面上における位置は、凹型シリンドリカルミラーアレイ４７に照射されたほぼ全ての光線が受光素子アレイ基板６上に進行するように設定されている。【０２０８】
上述正弦波状光量分布のうち、空間周波数フィルタとして働く２枚目のスケール板４が伝達する周波数成分のみが、受光素子アレイ基板６上に結像される。１枚目のスケール板２と２枚目のスケール板４が格子配列方向に沿って相対移動すると、受光素子アレイ基板６上の像も移動し、２枚のスケール板の相対移動量に相関のある出力信号が受光素子アレイ基板６より得られる。【０２０９】
実施の形態２１に係る光学式エンコーダでは、１枚目のスケール板２上に照射された光線は、凹型シリンドリカルミラーアレイ４７による吸収や散乱以外ほぼすべて正反射することができ、受光素子アレイ基板６に照射される光量を大きくすることができる。また、スケールパターンの配列方向と垂直な方向には光線を拡散させないので、光源からの光線をより効率良く受光素子に伝達することができ、さらに検出光量を増大させることができる。従って、検出分解能、検出精度など光学式エンコーダの特性を向上することが可能となる。【０２１０】
実施の形態２１では略平行光１が１枚目のスケール板２に対し、Ｙ方向に傾いて入射し、実施の形態１８ではＸ方向に傾いて入射するが、これらに限られることはなくＸ、Ｙ両方向に傾いて入射させても良い。ただし、２枚目のスケール板４、受光素子アレイ基板６の位置は、受光素子アレイ基板６の受光量が最適になるように設定する必要がある。【０２１１】
実施の形態２２
図２２は、本発明の実施の形態２２に係る光学式エンコーダのうち、１枚目のスケール板、２枚目のスケール板、受光素子アレイ基板を示す正面図である。実施の形態２２では、１枚目のスケール板に反射型スケールを適用する。（ａ）が正面図、（ｂ）は（ａ）の１枚目のスケール板付近の拡大図である。【０２１２】
図２２では、１枚目のスケール板２上にＸ方向にのみに光を集光するシリンドリカルレンズアレイ５０と、反射体５１が備えられている。１枚目のスケール板２の光線出射側には２枚目のスケール板４が配置され、さらに光線進行方向側に受光素子アレイ基板６が備えられている。入射光である略平行光１は、２枚目のスケール板４に備わる光学窓４６から入射される。【０２１３】
略平行光１は光学窓４６を通過後、シリンドリカルレンズアレイ５０を照射する。照射された光線は各シリンドリカルレンズにより集束されつつ反射体５１で反射し、再度シリンドリカルレンズにて集束され２枚目のスケール板４に向かう。焦点位置Ａ面上には、シリンドリカルレンズアレイ５０の配列周期とほぼ同じ周期を持ち、光量が正弦波状分布である２次光源が生成される。【０２１４】
上述２次光源から出射した光線は図面左下方向に進行し、２枚目のスケール板４を通過したあと、受光素子アレイ基板６に入射する。このとき、シリンドリカルレンズアレイ５０の焦点距離、シリンドリカルレンズアレイ５０からの反射光線進行方向（破線矢印）の傾きは、シリンドリカルレンズアレイ５０に照射されたほぼ全ての光線が受光素子アレイ基板６上に進行するように設定されている。【０２１５】
上述正弦波状光量分布のうち、空間周波数フィルタとして働く２枚目のスケール板４が伝達する周波数成分のみが、受光素子アレイ基板６上に結像される。１枚目のスケール板２と２枚目のスケール板４が格子配列方向に沿って相対移動すると、受光素子アレイ基板６上の像も移動し、２枚のスケール板の相対移動量に相関のある出力信号が受光素子アレイ基板６より得られる。【０２１６】
実施の形態２２に係る光学式エンコーダでは、１枚目のスケール板２上に照射された光線は、シリンドリカルレンズアレイ５０、反射体５１による吸収や散乱以外ほぼすべて受光素子アレイ基板６上に進行することができ、受光素子アレイ基板６に照射される光量を大きくすることができる。また、スケールパターンの配列方向と垂直な方向には光線を拡散させないので、光源からの光線をより効率良く受光素子に伝達することができ、さらに検出光量を増大させることができる。従って、検出分解能、検出精度など光学式エンコーダの特性を向上することが可能となる。【０２１７】
また、本実施の形態では、シリンドリカルレンズアレイ５０に円筒形状の屈折レンズアレイを用いたが、Ｘ方向にのみ集光機能を持つフレネルレンズアレイや透過型回折光学素子アレイを用いても良い。【０２１８】
実施の形態２３
図２３は、本発明の実施の形態２３に係る光学式エンコーダのうち、１枚目のスケール板、２枚目のスケール板、受光素子アレイ基板を示す正面図である。実施の形態２３では、１枚目のスケール板に反射型スケールを適用する。【０２１９】
本実施の形態は、実施の形態１８とほぼ同様の構成であるが、２枚目のスケール板５２上には振幅格子ではなく、矩形断面を持つ位相格子５３が備えられている。位相格子においても配列周期、段差、各スケール板間隔を適当に設定すれば振幅格子と同様にある光学的伝達関数（ＯＴＦ）を持った空間周波数フィルタとして働く。本実施の形態の場合、位相格子５３の配列周期は、凹型シリンドリカルミラーアレイ４７の配列周期、受光素子アレイ基板６上の受光素子７の配列周期と同じPである。また、その段差ｄは以下の式を満たす値としている。【０２２０】
【数２】
2006006342.tif 000003
【０２２１】
上式にて、λは光源から出射される光線の波長、ｎは位相格子５３の屈折率である。【０２２２】
さらに、凹型シリンドリカルミラーアレイ４７の各凹面ミラーの焦点位置Ａ面と２枚目のスケール板５２の間隔Ｚ１、２枚目のスケール板５２と受光素子アレイ基板６の間隔Ｚ２は等しく、前述（数１）に記載した値を持つ。【０２２３】
凹型シリンドリカルミラーアレイ４７の焦点位置Ａ面上に生成された正弦波状光量分布のうち、空間周波数フィルタとして働く２枚目のスケール板５２が伝達する周波数成分のみが、受光素子アレイ基板６上に結像される。１枚目のスケール板２と２枚目のスケール板５２が格子配列方向に沿って相対移動すると、受光素子アレイ基板６上の像も移動し、２枚のスケール板の相対移動量に相関のある出力信号が受光素子アレイ基板６より得られる。【０２２４】
実施の形態２３に係る光学式エンコーダでは、１枚目のスケール板２上に照射された光線は、凹型シリンドリカルミラーアレイ４７による吸収や散乱以外ほぼすべて正反射することができ、受光素子アレイ基板６に照射される光量を大きくすることができる。また、スケールパターンの配列方向と垂直な方向には光線を拡散させないので、光源からの光線をより効率良く受光素子に伝達することができ、さらに検出光量を増大させることができる。さらに２枚目のスケール板５２には遮光部を持つ振幅格子ではなく、位相格子５３を備えているため、材料の吸収や散乱以外ほぼすべての光線を透過することができ、検出光量が増大する。例えば、１枚目のスケール板、２枚目のスケール板共にデューティ比５０％の振幅格子を用いた場合と比べると約４倍の検出光量が期待できる。従って、検出分解能、検出精度など光学式エンコーダの特性を向上することが可能となる。【０２２５】
本実施の形態においては、Ａ面と２枚目のスケール板５２との間隔、２枚目のスケール板５２と受光素子アレイ基板６との間隔を等しくし、凹型シリンドリカルミラーアレイ４７の配列周期、位相格子５３の配列周期、受光素子アレイ基板６上の受光素子７の配列周期を等しくしたが、これに限定されるものではない。即ち、Ａ面上の光量分布が受光素子アレイ基板６上に結像される条件であれば良い。【０２２６】
また、本実施の形態では、位相格子５３に矩形断面を持つ矩形位相格子を使用したが、これに限られることなく、正弦波状断面を持つ正弦波位相格子など、Ａ面上の光量分布が受光素子アレイ基板６上に結像される条件であれば良い。
【図１】
2006006342.tif 000004
【図２】
2006006342.tif 000005
【図３】
2006006342.tif 000006
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【国際調査報告】
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