JPH05248895A - 光−電子式目盛読取装置 - Google Patents
光−電子式目盛読取装置Info
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- JPH05248895A JPH05248895A JP4297236A JP29723692A JPH05248895A JP H05248895 A JPH05248895 A JP H05248895A JP 4297236 A JP4297236 A JP 4297236A JP 29723692 A JP29723692 A JP 29723692A JP H05248895 A JPH05248895 A JP H05248895A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
- G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
- G01D5/347—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using displacement encoding scales
- G01D5/34707—Scales; Discs, e.g. fixation, fabrication, compensation
- G01D5/34715—Scale reading or illumination devices
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optical Transform (AREA)
- Details Of Measuring Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 光−電子式目盛読取装置の目盛または読取ヘ
ッドがほこりで汚れることによる測定精度の低下をなく
すことにある。 【構成】 光−電子式目盛読取装置は目盛１１０と、目
盛線の間隔方向に移動可能な読取ヘッド１１２を具えて
いる。読取ヘッドを単一の半導体基板で形成し、この基
板を２つの領域１１４，１１６に分け、領域１１４には
目盛線の間隔方向に離間させた複数の細長形電極１２４
を有する発光ダイオード１２０を設けて、この発光ダイ
オードに拡散光源としておよびインデックス格子として
の機能を兼ね備えさせる。領域１１６には目盛線の間隔
方向に離間させた複数の光電性素子を有するアナライザ
を形成し、光電性素子を複数の組に分け、各素子を基板
上にて繰返しパターンで異なる組の素子間に差込ませ、
所定組の素子の出力を共通に接続して、アナライザがア
ナライザ格子としておよび移相信号を発生する光検出器
としての機能を兼ね備えるようにする。
ッドがほこりで汚れることによる測定精度の低下をなく
すことにある。 【構成】 光−電子式目盛読取装置は目盛１１０と、目
盛線の間隔方向に移動可能な読取ヘッド１１２を具えて
いる。読取ヘッドを単一の半導体基板で形成し、この基
板を２つの領域１１４，１１６に分け、領域１１４には
目盛線の間隔方向に離間させた複数の細長形電極１２４
を有する発光ダイオード１２０を設けて、この発光ダイ
オードに拡散光源としておよびインデックス格子として
の機能を兼ね備えさせる。領域１１６には目盛線の間隔
方向に離間させた複数の光電性素子を有するアナライザ
を形成し、光電性素子を複数の組に分け、各素子を基板
上にて繰返しパターンで異なる組の素子間に差込ませ、
所定組の素子の出力を共通に接続して、アナライザがア
ナライザ格子としておよび移相信号を発生する光検出器
としての機能を兼ね備えるようにする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば２つの部材の相
対的移動量の大きさおよび方向を求めるのに用いられる
光−電子式目盛読取装置に関するものである。その種の
装置は代表的には工作機械の如き座標位置決め装置また
は座標測長機に用いられる。
対的移動量の大きさおよび方向を求めるのに用いられる
光−電子式目盛読取装置に関するものである。その種の
装置は代表的には工作機械の如き座標位置決め装置また
は座標測長機に用いられる。
【０００２】
【従来の技術】インデックス（割出し）格子およびアナ
ライザ（検光子）格子を有する読取ヘッドにより走査さ
せる反射式の目盛を備え付けることは英国特許第１，５
０４，６９１号から既知である。読取ヘッドはインデッ
クス格子を経て目盛を照らしてアナライザ格子に干渉縞
状の周期性光パターンを形成する。目盛と読取ヘッドが
相対移動すると、干渉縞がアナライザ格子を横切って動
き、このアナライザ格子上の所定個所における光強度を
変調する。上述した装置の例では、アナライザ格子の格
子線が干渉縞に対して僅かに斜行して延在するようにア
ナライザ格子を位置させ、これによりモアレ縞を発生さ
せる。アナライザ格子の背後には４つの光検出器を単一
のモアレ縞に対してオフセットさせて、循環的に変化す
る４つの移相電気信号を発生させ、これらの電気信号か
ら前記相対移動量の大きさおよび方向を求めることがで
きる。
ライザ（検光子）格子を有する読取ヘッドにより走査さ
せる反射式の目盛を備え付けることは英国特許第１，５
０４，６９１号から既知である。読取ヘッドはインデッ
クス格子を経て目盛を照らしてアナライザ格子に干渉縞
状の周期性光パターンを形成する。目盛と読取ヘッドが
相対移動すると、干渉縞がアナライザ格子を横切って動
き、このアナライザ格子上の所定個所における光強度を
変調する。上述した装置の例では、アナライザ格子の格
子線が干渉縞に対して僅かに斜行して延在するようにア
ナライザ格子を位置させ、これによりモアレ縞を発生さ
せる。アナライザ格子の背後には４つの光検出器を単一
のモアレ縞に対してオフセットさせて、循環的に変化す
る４つの移相電気信号を発生させ、これらの電気信号か
ら前記相対移動量の大きさおよび方向を求めることがで
きる。
【０００３】英国特許第１，２３１，０２９号には、ア
ナライザ格子の代りに、このアナライザ格子と光検出器
の機能を兼ね備える複数の光電性素子を具えている検出
器アレイを用いるものが提案されている。この場合、移
相検出信号を発生させるためにはそのような検出器アレ
イが２つ以上必要である。
ナライザ格子の代りに、このアナライザ格子と光検出器
の機能を兼ね備える複数の光電性素子を具えている検出
器アレイを用いるものが提案されている。この場合、移
相検出信号を発生させるためにはそのような検出器アレ
イが２つ以上必要である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した２つの構成の
ものには欠点がある。目盛または読取ヘッドがほこりで
汚れることにより、検出器または検出器アレイの１つに
入射する光の強度が他の検出器または検出器アレイに入
射する光の強度とかなり相違する場合に、発生する移相
信号が著しく変調されることになる。このような現象は
選択汚染として知られており、これは測定精度に悪影響
を及ぼす。
ものには欠点がある。目盛または読取ヘッドがほこりで
汚れることにより、検出器または検出器アレイの１つに
入射する光の強度が他の検出器または検出器アレイに入
射する光の強度とかなり相違する場合に、発生する移相
信号が著しく変調されることになる。このような現象は
選択汚染として知られており、これは測定精度に悪影響
を及ぼす。
【０００５】本発明の目的は、上述した欠点を除去し得
るように適切に構成配置した前述した種類の光−電子式
目盛読取装置を提供することにある。
るように適切に構成配置した前述した種類の光−電子式
目盛読取装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、一連の離間さ
せた目盛線によって規定される目盛と、この目盛に対し
て目盛線の間隔方向に移動可能な読取ヘッドとを具え、
目盛と読取ヘッドの相対移動量の大きさおよび方向を求
めることができる出力信号を発生する光−電子式目盛読
取装置であって、前記読取ヘッドは：目盛を照らし、か
つ像平面に目盛線の間隔方向に強度が循環的に変化する
周期性の光パターンを発生させ、この光パターンのピッ
チが前記目盛線のピッチに等しいか、またはそれよりも
小さく、前記目盛と前記読取ヘッドの相対移動量に対応
して前記像平面の所定個所における光強度が循環的に変
化するようにした目盛照射手段と；前記像平面内に位置
し、表面が光電性の細長形素子のアレイを具え、前記素
子を目盛線の間隔方向で、しかも目盛線の長さ方向に対
して垂直の方向に離間させ、これらの素子を複数の組に
群別し、所定組の素子を共通に接続し、前記全ての素子
を異なる組の素子間に繰返しパターンで差込ませたアナ
ライザと；を具え、所定組の全ての素子を光パターンの
ピッチの整数倍に等しい距離だけ離間させたことを特徴
とする光−電子式目盛読取装置にある。
せた目盛線によって規定される目盛と、この目盛に対し
て目盛線の間隔方向に移動可能な読取ヘッドとを具え、
目盛と読取ヘッドの相対移動量の大きさおよび方向を求
めることができる出力信号を発生する光−電子式目盛読
取装置であって、前記読取ヘッドは：目盛を照らし、か
つ像平面に目盛線の間隔方向に強度が循環的に変化する
周期性の光パターンを発生させ、この光パターンのピッ
チが前記目盛線のピッチに等しいか、またはそれよりも
小さく、前記目盛と前記読取ヘッドの相対移動量に対応
して前記像平面の所定個所における光強度が循環的に変
化するようにした目盛照射手段と；前記像平面内に位置
し、表面が光電性の細長形素子のアレイを具え、前記素
子を目盛線の間隔方向で、しかも目盛線の長さ方向に対
して垂直の方向に離間させ、これらの素子を複数の組に
群別し、所定組の素子を共通に接続し、前記全ての素子
を異なる組の素子間に繰返しパターンで差込ませたアナ
ライザと；を具え、所定組の全ての素子を光パターンの
ピッチの整数倍に等しい距離だけ離間させたことを特徴
とする光−電子式目盛読取装置にある。
【０００７】全ての組の素子を互いに異なる組の素子の
間に差込むため、各組の素子はアレイを横切って均等に
分配される。従って、各組の素子により発生される出力
信号はアレイの個所全てに入射する光から得られる。こ
のために、アナライザアレイの特定個所に影響を及ぼす
装置の汚れは、個々の素子の大きさの限度内にて均等に
全ての組の素子の出力信号に影響を及ぼすことになる。
従って、本発明によれば選択汚染に対する不感受性が大
いに改善される。
間に差込むため、各組の素子はアレイを横切って均等に
分配される。従って、各組の素子により発生される出力
信号はアレイの個所全てに入射する光から得られる。こ
のために、アナライザアレイの特定個所に影響を及ぼす
装置の汚れは、個々の素子の大きさの限度内にて均等に
全ての組の素子の出力信号に影響を及ぼすことになる。
従って、本発明によれば選択汚染に対する不感受性が大
いに改善される。
【０００８】英国特許第１，５０４，６９１号に開示さ
れているタイプの従来装置ではインデックス格子とアナ
ライザ格子の双方の機能を行わせるのに単一格子を用い
ている。このようにすればインデックスおよびアナライ
ザ格子が自動的に同一平面上に位置すると云う利点があ
る。
れているタイプの従来装置ではインデックス格子とアナ
ライザ格子の双方の機能を行わせるのに単一格子を用い
ている。このようにすればインデックスおよびアナライ
ザ格子が自動的に同一平面上に位置すると云う利点があ
る。
【０００９】しかし、英国特許第１，５０４，６９１号
に開示されている光学的機構により像平面に周期性光パ
ターンを発生する装置は、アナライザ格子と光検出器と
の双方の機能をさせるのに光電性のアナライザアレイを
用いており、この装置は別にインデックス格子を必要と
する。このような装置ではインデックス格子およびアナ
ライザ格子の双方をこれらが互いに同一平面上に位置す
るように位置付けるのが困難である。
に開示されている光学的機構により像平面に周期性光パ
ターンを発生する装置は、アナライザ格子と光検出器と
の双方の機能をさせるのに光電性のアナライザアレイを
用いており、この装置は別にインデックス格子を必要と
する。このような装置ではインデックス格子およびアナ
ライザ格子の双方をこれらが互いに同一平面上に位置す
るように位置付けるのが困難である。
【００１０】そこで、本発明の第二の独立の形態は、一
連の離間させた目盛線によって規定される目盛と、この
目盛に対して目盛線の間隔方向に移動可能な読取ヘッド
とを具え、目盛と読取ヘッドの相対移動量の大きさおよ
び方向を求めることができる出力信号を発生する光−電
子式目盛読取装置であって、前記読取ヘッドは：目盛を
照らし、かつ像平面に目盛線の間隔方向に強度が循環的
に変化する周期性光パターンを発生させ、前記目盛と前
記読取ヘッドの相対移動量に対応して前記像平面の所定
箇所における光強度が循環的に変化するようにした目盛
照射手段と；前記像平面内に位置し、表面が光電性の細
長形素子のアレイを具え、前記素子を目盛線の間隔方向
で、しかも目盛線の長さ方向に対して垂直の方向に離間
させ、これらの素子を複数の組に群別し、所定組の素子
を共通に接続し、前記全ての素子を異なる組の素子間に
繰返しパターンで差込ませたアナライザと；を具え、前
記目盛照射手段が基板上の同一平面に設けた複数の細長
形発光領域を具え、これらの発光領域を前記目盛線の間
隔方向で、しかも目盛線の長さ方向に対して垂直の方向
に離間させ、かつ前記光電性アレイおよび前記発光領域
を同じ基板上に設けたことを特徴とする光−電子式目盛
読取装置にある。
連の離間させた目盛線によって規定される目盛と、この
目盛に対して目盛線の間隔方向に移動可能な読取ヘッド
とを具え、目盛と読取ヘッドの相対移動量の大きさおよ
び方向を求めることができる出力信号を発生する光−電
子式目盛読取装置であって、前記読取ヘッドは：目盛を
照らし、かつ像平面に目盛線の間隔方向に強度が循環的
に変化する周期性光パターンを発生させ、前記目盛と前
記読取ヘッドの相対移動量に対応して前記像平面の所定
箇所における光強度が循環的に変化するようにした目盛
照射手段と；前記像平面内に位置し、表面が光電性の細
長形素子のアレイを具え、前記素子を目盛線の間隔方向
で、しかも目盛線の長さ方向に対して垂直の方向に離間
させ、これらの素子を複数の組に群別し、所定組の素子
を共通に接続し、前記全ての素子を異なる組の素子間に
繰返しパターンで差込ませたアナライザと；を具え、前
記目盛照射手段が基板上の同一平面に設けた複数の細長
形発光領域を具え、これらの発光領域を前記目盛線の間
隔方向で、しかも目盛線の長さ方向に対して垂直の方向
に離間させ、かつ前記光電性アレイおよび前記発光領域
を同じ基板上に設けたことを特徴とする光−電子式目盛
読取装置にある。
【００１１】このようにすれば、コストが低減し、しか
も発光体／検出器の光応答特性が良好に整合すると云う
付随的利点も得られる。
も発光体／検出器の光応答特性が良好に整合すると云う
付随的利点も得られる。
【００１２】通常、光電性素子の各組の出力を適当な組
合せ法に従って組合せて、９０°の位相関係にある一対
の正弦波状に変化する出力（これはクアドラチュア（ｑ
ｕａｄｒａｔｕｒｅ）信号として既知である）を発生さ
せる。これらのクアドラチュア信号（直角信号）は目盛
と読取ヘッドの相対移動量の大きさおよび方向について
補間をとるのに用いられる。正しい補間をとるためには
クアドラチュア信号の振幅を同じとするのが理想的であ
る。従来の装置では、例えば各検出器の出力信号を電子
的に増幅することによりクアドラチュア信号の振幅を調
整することができる。しかし、電子回路の設計を簡単と
するためには、電子的な信号調整の必要性をなくすのが
好適である。
合せ法に従って組合せて、９０°の位相関係にある一対
の正弦波状に変化する出力（これはクアドラチュア（ｑ
ｕａｄｒａｔｕｒｅ）信号として既知である）を発生さ
せる。これらのクアドラチュア信号（直角信号）は目盛
と読取ヘッドの相対移動量の大きさおよび方向について
補間をとるのに用いられる。正しい補間をとるためには
クアドラチュア信号の振幅を同じとするのが理想的であ
る。従来の装置では、例えば各検出器の出力信号を電子
的に増幅することによりクアドラチュア信号の振幅を調
整することができる。しかし、電子回路の設計を簡単と
するためには、電子的な信号調整の必要性をなくすのが
好適である。
【００１３】本発明の第三の独立の形態は、一連の離間
させた目盛線によって規定される目盛と、この目盛に対
して目盛線の間隔方向に移動可能な読取ヘッドとを具
え、目盛と読取ヘッドの相対移動量の大きさおよび方向
を求めることができる出力信号を発生する光−電子式目
盛読取装置であって、前記読取ヘッドは：目盛を照ら
し、かつ像平面に目盛線の間隔方向に強度が循環的に変
化する周期性光パターンを発生させ、前記目盛と前記読
取ヘッドの相対移動量に対応して前記像平面の所定箇所
における光強度が循環的に変化するようにした目盛照射
手段と；前記像平面内に位置し、表面が光電性の細長形
素子のアレイを具え、前記素子を目盛線の間隔方向で、
しかも目盛線の長さ方向に対して垂直の方向に離間さ
せ、これらの素子を複数の組に群別し、所定組の素子を
共通に接続し、前記全ての素子を異なる組の素子間に繰
返しパターンで差込ませたアナライザと；を具え、第１
位置と第２位置との間を移動可能なシャッタを設け、第
２位置にて前記シャッタがアレイの表面の一部を覆い隠
し；かつ前記複数組の内の１つの組の素子の光電性表面
だけは、シャッタが第２位置を占める際にそのシャッタ
により覆い隠されるアレイの前記一部分となるようにし
たことを特徴とする光−電子式目盛読取装置にある。
させた目盛線によって規定される目盛と、この目盛に対
して目盛線の間隔方向に移動可能な読取ヘッドとを具
え、目盛と読取ヘッドの相対移動量の大きさおよび方向
を求めることができる出力信号を発生する光−電子式目
盛読取装置であって、前記読取ヘッドは：目盛を照ら
し、かつ像平面に目盛線の間隔方向に強度が循環的に変
化する周期性光パターンを発生させ、前記目盛と前記読
取ヘッドの相対移動量に対応して前記像平面の所定箇所
における光強度が循環的に変化するようにした目盛照射
手段と；前記像平面内に位置し、表面が光電性の細長形
素子のアレイを具え、前記素子を目盛線の間隔方向で、
しかも目盛線の長さ方向に対して垂直の方向に離間さ
せ、これらの素子を複数の組に群別し、所定組の素子を
共通に接続し、前記全ての素子を異なる組の素子間に繰
返しパターンで差込ませたアナライザと；を具え、第１
位置と第２位置との間を移動可能なシャッタを設け、第
２位置にて前記シャッタがアレイの表面の一部を覆い隠
し；かつ前記複数組の内の１つの組の素子の光電性表面
だけは、シャッタが第２位置を占める際にそのシャッタ
により覆い隠されるアレイの前記一部分となるようにし
たことを特徴とする光−電子式目盛読取装置にある。
【００１４】各組の素子からの出力の相対位相を調整す
るのも望ましい。従って、光電性表面がシャッタによっ
て覆い隠されるアレイの一部分となる前記素子は、シャ
ッタが移動すると、それらの素子の表面が露出した部分
の重心位置が光パターンの周期性の方向に変化するよう
な形状とするのが好適である。
るのも望ましい。従って、光電性表面がシャッタによっ
て覆い隠されるアレイの一部分となる前記素子は、シャ
ッタが移動すると、それらの素子の表面が露出した部分
の重心位置が光パターンの周期性の方向に変化するよう
な形状とするのが好適である。
【００１５】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。
に説明する。
【００１６】図１を参照するに、光源１０，インデック
ス格子１２および目盛１４は共働して、アナライザ（検
光子）１６が占めている像平面に周期性の光パターンを
発生する。光源１０，インデックス格子１２およびアナ
ライザ１６を読取ヘッドとして既知の単一ユニット内に
収納する。この読取ヘッドは目盛１４に対して、インデ
ックス格子１２および目盛１４をそれぞれ規定する格子
線１２Ａおよび目盛線１４Ａの間隔方向であるｘ方向に
移動可能である。読取ヘッドと目盛１４との間の相対移
動量の大きさおよび方向はアナライザ１６の表面を横切
る周期性光パターンの移動量を検出することにより求め
られる。読取ヘッドの正確な形状、すなわちアナライザ
１６に周期性の光パターンを発生させる光学的機構は本
例の要部ではなく、このような周期性光パターンを発生
させるには欧州特許第２０７１２１号に開示されている
機構か、あるいは英国特許第１，５０４，６９１号に開
示されている機構を用いることができる。しかし、いず
れの場合にも発生される光パターンのピッチは目盛線の
ピッチに等しくするか、またはそれ以下（例えば目盛線
のピッチの１／２）とする。例えば、目盛線のピッチは
２０〜４０ミクロンの範囲内の値である。
ス格子１２および目盛１４は共働して、アナライザ（検
光子）１６が占めている像平面に周期性の光パターンを
発生する。光源１０，インデックス格子１２およびアナ
ライザ１６を読取ヘッドとして既知の単一ユニット内に
収納する。この読取ヘッドは目盛１４に対して、インデ
ックス格子１２および目盛１４をそれぞれ規定する格子
線１２Ａおよび目盛線１４Ａの間隔方向であるｘ方向に
移動可能である。読取ヘッドと目盛１４との間の相対移
動量の大きさおよび方向はアナライザ１６の表面を横切
る周期性光パターンの移動量を検出することにより求め
られる。読取ヘッドの正確な形状、すなわちアナライザ
１６に周期性の光パターンを発生させる光学的機構は本
例の要部ではなく、このような周期性光パターンを発生
させるには欧州特許第２０７１２１号に開示されている
機構か、あるいは英国特許第１，５０４，６９１号に開
示されている機構を用いることができる。しかし、いず
れの場合にも発生される光パターンのピッチは目盛線の
ピッチに等しくするか、またはそれ以下（例えば目盛線
のピッチの１／２）とする。例えば、目盛線のピッチは
２０〜４０ミクロンの範囲内の値である。
【００１７】アナライザ１６が占める像平面における光
強度分布を図２（ａ）にグラフにて示してあり、これは
ピーク１８と谷２０とによって特徴付けられるほぼ正弦
波状をしており、ピーク１８は高強度の光が入射するア
ナライザ上の位置に対応し、また谷２０は低強度の光が
入射するアナライザ上の位置に対応する。周期性光パタ
ーンの周期、すなわちピッチを図２では距離Ｐとして示
してある。
強度分布を図２（ａ）にグラフにて示してあり、これは
ピーク１８と谷２０とによって特徴付けられるほぼ正弦
波状をしており、ピーク１８は高強度の光が入射するア
ナライザ上の位置に対応し、また谷２０は低強度の光が
入射するアナライザ上の位置に対応する。周期性光パタ
ーンの周期、すなわちピッチを図２では距離Ｐとして示
してある。
【００１８】図２（ｂ）は（図２（ａ）のグラフと同じ
スケールに対応する）アナライザ１６を示している。こ
のアナライザ１６は、その表面上にｘ方向に離間させて
細長い光電性素子２４のアレイを有する半導体基板２２
を具えている。各素子２４を絶縁ガードダイオード２６
により隣接する素子から電気的に絶縁する。これらの素
子２４を３組Ａ，Ｂ，Ｃにわけると共に、間に差込んだ
繰返しパターンＡ，Ｂ，Ｃ，Ａ，Ｂ，Ｃ，…でアレイを
横切って位置させ、各組の素子を電気的に相互接続す
る。組Ａの素子２４と、その隣りの組Ｂの素子２４との
間の間隔および組Ｂの素子２４と、その隣りの組Ｃの素
子２４との間の間隔は周期性光パターンの1 1/4 ピッチ
Ｐに等しくし；組Ａの素子２４と、その隣りの組Ｃの素
子２４との間隔は周期性光パターンの1 1/2 ピッチＰに
等しくする。従って、所定組の素子２４は、その組の隣
りの素子とは周期性光パターンの４ピッチＰ（すなわ
ち、11/4 ＋1 1/4 ＋1 1/2 ）だけ離間する。
スケールに対応する）アナライザ１６を示している。こ
のアナライザ１６は、その表面上にｘ方向に離間させて
細長い光電性素子２４のアレイを有する半導体基板２２
を具えている。各素子２４を絶縁ガードダイオード２６
により隣接する素子から電気的に絶縁する。これらの素
子２４を３組Ａ，Ｂ，Ｃにわけると共に、間に差込んだ
繰返しパターンＡ，Ｂ，Ｃ，Ａ，Ｂ，Ｃ，…でアレイを
横切って位置させ、各組の素子を電気的に相互接続す
る。組Ａの素子２４と、その隣りの組Ｂの素子２４との
間の間隔および組Ｂの素子２４と、その隣りの組Ｃの素
子２４との間の間隔は周期性光パターンの1 1/4 ピッチ
Ｐに等しくし；組Ａの素子２４と、その隣りの組Ｃの素
子２４との間隔は周期性光パターンの1 1/2 ピッチＰに
等しくする。従って、所定組の素子２４は、その組の隣
りの素子とは周期性光パターンの４ピッチＰ（すなわ
ち、11/4 ＋1 1/4 ＋1 1/2 ）だけ離間する。
【００１９】読取ヘッドを目盛１４に対してｘ方向に動
かすと、周期性光パターンがアナライザ１６の表面を横
切って移動する。所定組の全ての素子２４は互いに光パ
ターンのピッチＰの整数倍離間しているから、読取ヘッ
ドの所定の移動量でいずれ所定組の素子２４の全てに同
じ強度の光が入射することになる。なお、組Ａの素子２
４と組Ｂの素子２４との間および組Ｂの素子２４と組Ｃ
の素子２４との間の11/4 ピッチＰの間隔は３６０°＋
９０°の位相偏移（移相）に相当する。従って、光パタ
ーンがアナライザ１６の表面を横切って移動すると、組
ＡとＢおよび組ＢとＣの電気的出力が循環的に変化し、
図２（ｃ）に示すように９０°の移相を呈する。組Ａ，
Ｂ，Ｃの３つの出力を合成してクアドラチュア信号を発
生させ、次いでこれらの信号を用いて読取ヘッドと目盛
との相対移動量の大きさおよび方向について補間をとる
ことができる。３つの出力Ａ，Ｂ，Ｃを合成してかよう
なクアドラチュア信号を発生させる方法については本願
人の先の国際特許出願であって、ＷＯ８７／０７９４４
号として公開された出願に記載されている。
かすと、周期性光パターンがアナライザ１６の表面を横
切って移動する。所定組の全ての素子２４は互いに光パ
ターンのピッチＰの整数倍離間しているから、読取ヘッ
ドの所定の移動量でいずれ所定組の素子２４の全てに同
じ強度の光が入射することになる。なお、組Ａの素子２
４と組Ｂの素子２４との間および組Ｂの素子２４と組Ｃ
の素子２４との間の11/4 ピッチＰの間隔は３６０°＋
９０°の位相偏移（移相）に相当する。従って、光パタ
ーンがアナライザ１６の表面を横切って移動すると、組
ＡとＢおよび組ＢとＣの電気的出力が循環的に変化し、
図２（ｃ）に示すように９０°の移相を呈する。組Ａ，
Ｂ，Ｃの３つの出力を合成してクアドラチュア信号を発
生させ、次いでこれらの信号を用いて読取ヘッドと目盛
との相対移動量の大きさおよび方向について補間をとる
ことができる。３つの出力Ａ，Ｂ，Ｃを合成してかよう
なクアドラチュア信号を発生させる方法については本願
人の先の国際特許出願であって、ＷＯ８７／０７９４４
号として公開された出願に記載されている。
【００２０】素子２４の間隔は、各素子２４を隣接する
素子と1 1/3 ピッチＰだけ離間させるようにすることも
できる。この例における各組の出力は１２０°移相する
ことになる。
素子と1 1/3 ピッチＰだけ離間させるようにすることも
できる。この例における各組の出力は１２０°移相する
ことになる。
【００２１】上述したタイプのアナライザアレイは多く
の理由からして従来の装置よりも有利である。特に有利
なことは、装置が個々の光検出器の選択汚染に感応しな
いことにある。３つの個々の光検出器を具え、これらの
検出器の出力が同じ周波数で、しかも同じ振幅で変調す
るも、移相してクアドラチュア信号を発生させることが
できる従来の３相装置では、目盛または個々の光検出器
の特定個所の汚れが３つの出力間の平衡を損ねて、不完
全なクアドラチュア信号を発生することになるため、率
いてはその信号から推測する距離値が不正確となる。本
発明では、光電性素子２４をアナライザ１６の光電性領
域全体に均一に配置する。従って、アナライザの所定個
所の汚れは、目盛の所定個所が汚れているのと同じよう
に、ほぼ同程度に各組Ａ，Ｂ，Ｃの素子に影響を及ぼす
ことになる。
の理由からして従来の装置よりも有利である。特に有利
なことは、装置が個々の光検出器の選択汚染に感応しな
いことにある。３つの個々の光検出器を具え、これらの
検出器の出力が同じ周波数で、しかも同じ振幅で変調す
るも、移相してクアドラチュア信号を発生させることが
できる従来の３相装置では、目盛または個々の光検出器
の特定個所の汚れが３つの出力間の平衡を損ねて、不完
全なクアドラチュア信号を発生することになるため、率
いてはその信号から推測する距離値が不正確となる。本
発明では、光電性素子２４をアナライザ１６の光電性領
域全体に均一に配置する。従って、アナライザの所定個
所の汚れは、目盛の所定個所が汚れているのと同じよう
に、ほぼ同程度に各組Ａ，Ｂ，Ｃの素子に影響を及ぼす
ことになる。
【００２２】上述したように、周期性光パターンを発生
させるのには読取ヘッドとして任意適当な光学的機構お
よび形状のものを用いることができる。しかし、アナラ
イザアレイを英国特許第１，５０４，６９１号に開示さ
れているタイプの読取ヘッドと一緒に用いることは、イ
ンデックス格子およびアナライザアレイを相対的に同一
平面位置に置くのが難しいという難点がある。図３およ
び図４を参照するに、ここにはこうした難点を克服する
読取ヘッドの構成を示してある。目盛１１０は発光素子
のアレイ１１４とアナライザアレイ１１６（これについ
ては詳述しない）とにより形成される読取ヘッド１１２
により読取られる。発光素子アレイ１１４は実際には光
源とインデックス格子の機能を兼ね備えている。発光素
子アレイ１１４およびアナライザアレイ１１６は同じ半
導体基板上に設け、この半導体基板は、例えばガリウム
ヒ素または他の適当なIII ／Ｖ族の半導体材料とする。
させるのには読取ヘッドとして任意適当な光学的機構お
よび形状のものを用いることができる。しかし、アナラ
イザアレイを英国特許第１，５０４，６９１号に開示さ
れているタイプの読取ヘッドと一緒に用いることは、イ
ンデックス格子およびアナライザアレイを相対的に同一
平面位置に置くのが難しいという難点がある。図３およ
び図４を参照するに、ここにはこうした難点を克服する
読取ヘッドの構成を示してある。目盛１１０は発光素子
のアレイ１１４とアナライザアレイ１１６（これについ
ては詳述しない）とにより形成される読取ヘッド１１２
により読取られる。発光素子アレイ１１４は実際には光
源とインデックス格子の機能を兼ね備えている。発光素
子アレイ１１４およびアナライザアレイ１１６は同じ半
導体基板上に設け、この半導体基板は、例えばガリウム
ヒ素または他の適当なIII ／Ｖ族の半導体材料とする。
【００２３】発光素子アレイ１１４は発光ダイオード
（ＬＥＤ）１２０を構成する領域１１８を具えている。
ＬＥＤ用の一方の電極は基板の裏側の共通接地電極１２
２により形成する。ＬＥＤ用の他方の電極は基板の前側
の金属化層１２４である。この金属化層１２４は細長形
の孔１２６を画成する格子パターン状をしている。ＬＥ
Ｄから出る光のほとんどは電極に隣接している半導体材
料の個所から出る。従って、孔１２６と一致しているＬ
ＥＤ１２０の個所がインデックス格子に通す光の通路に
極めて似た方法で光を放つことになる。本発明のこの実
施例によれば、発光素子アレイ１１４とアナライザアレ
イ１１６とが自動的に同一平面を占めることになり、ま
た１個以上の光学的格子および検出器の必要性がなくな
ることにより装置の費用も低減する。本発明のこの例
は、例えば国際特許出願ＷＯ９０／０４１４９号に記載
されているプローブの如き座標測長機に用いられるアナ
ログ式または走査式のプローブに特に有用である。
（ＬＥＤ）１２０を構成する領域１１８を具えている。
ＬＥＤ用の一方の電極は基板の裏側の共通接地電極１２
２により形成する。ＬＥＤ用の他方の電極は基板の前側
の金属化層１２４である。この金属化層１２４は細長形
の孔１２６を画成する格子パターン状をしている。ＬＥ
Ｄから出る光のほとんどは電極に隣接している半導体材
料の個所から出る。従って、孔１２６と一致しているＬ
ＥＤ１２０の個所がインデックス格子に通す光の通路に
極めて似た方法で光を放つことになる。本発明のこの実
施例によれば、発光素子アレイ１１４とアナライザアレ
イ１１６とが自動的に同一平面を占めることになり、ま
た１個以上の光学的格子および検出器の必要性がなくな
ることにより装置の費用も低減する。本発明のこの例
は、例えば国際特許出願ＷＯ９０／０４１４９号に記載
されているプローブの如き座標測長機に用いられるアナ
ログ式または走査式のプローブに特に有用である。
【００２４】前述したように、各素子組Ａ，Ｂ，Ｃの出
力を様々な方法で合成して、クアドラチュア信号を発生
させる。各組Ａ，Ｂ，Ｃの個々の出力の振幅は調整する
必要がある。従来装置では個々の光検出器からの出力の
振幅を電気的に増幅したり、または小さくすることによ
り振幅調整をしていた。これでは追加の電子機器を必要
とするため望ましくない。このような問題を克服するた
めに本発明の第３実施例では個々の組の光電性素子から
の信号の出力振幅値を光学的に等しくする。
力を様々な方法で合成して、クアドラチュア信号を発生
させる。各組Ａ，Ｂ，Ｃの個々の出力の振幅は調整する
必要がある。従来装置では個々の光検出器からの出力の
振幅を電気的に増幅したり、または小さくすることによ
り振幅調整をしていた。これでは追加の電子機器を必要
とするため望ましくない。このような問題を克服するた
めに本発明の第３実施例では個々の組の光電性素子から
の信号の出力振幅値を光学的に等しくする。
【００２５】そこで、本発明の第３の実施例を示す図５
を参照するに、アナライザアレイ６０はその表面に複数
個の互いに離間させた光電性素子６４を有しているシリ
コン基板６２を具えている。各光電性素子６４は絶縁ガ
ードダイオード（図示せず）により隣接する素子から離
間させる。本例では素子６４を４組Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに分
け、これらの素子を繰返しパターンＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，…で間に差込み、所定組の素子を共通
に接続する。アナライザアレイ６０は説明の便宜上２つ
の部分７０，７２に分けることができる。このアレイ６
０の部分７０の光電性素子６４の内、組ＡおよびＢの素
子６４は、これら素子の間隔方向に対して垂直の方向に
縦に伸びており、組Ａの素子は組Ｂの素子とは反対方向
に延在している。従って、アレイ６０の部分７０におけ
る組ＡおよびＢの素子６４は組ＣおよびＤの素子６４よ
りも約１０〜１５％長い。シャッタ７４，７６の各々は
第１位置と第２位置との間を移動でき、第２位置ではア
レイの一部、特に組ＡおよびＢの延長した素子の部分を
覆い隠す。シャッタ７４，７６の位置を調整して、組Ａ
およびＢの素子の表面からの光を遮ることにより、それ
からの信号出力の大きさを調整することができる。縦方
向に伸ばす組ＡおよびＢの素子６４の数および伸ばす大
きさは信号強度を調整するのに必要とされる範囲に依存
する。従って、信号強度の調整範囲が少なくて良けれ
ば、組Ａ，Ｂの素子はごく僅かだけ伸ばせば良い。部分
７２も部分７０と同様に、繰返しパターンで間に差込む
４組の素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを具えており、所定組の素子
は共通に接続する（双方の部分の対応する組の素子も共
通に接続する）。アレイ６０の部分７２では組Ｃ，Ｄの
素子を縦方向に長く伸ばし、シャッタ７８，８０をそれ
ぞれ設けて、組Ｃ，Ｄの素子から出力信号の強度を調整
し得るようにする。
を参照するに、アナライザアレイ６０はその表面に複数
個の互いに離間させた光電性素子６４を有しているシリ
コン基板６２を具えている。各光電性素子６４は絶縁ガ
ードダイオード（図示せず）により隣接する素子から離
間させる。本例では素子６４を４組Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに分
け、これらの素子を繰返しパターンＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，…で間に差込み、所定組の素子を共通
に接続する。アナライザアレイ６０は説明の便宜上２つ
の部分７０，７２に分けることができる。このアレイ６
０の部分７０の光電性素子６４の内、組ＡおよびＢの素
子６４は、これら素子の間隔方向に対して垂直の方向に
縦に伸びており、組Ａの素子は組Ｂの素子とは反対方向
に延在している。従って、アレイ６０の部分７０におけ
る組ＡおよびＢの素子６４は組ＣおよびＤの素子６４よ
りも約１０〜１５％長い。シャッタ７４，７６の各々は
第１位置と第２位置との間を移動でき、第２位置ではア
レイの一部、特に組ＡおよびＢの延長した素子の部分を
覆い隠す。シャッタ７４，７６の位置を調整して、組Ａ
およびＢの素子の表面からの光を遮ることにより、それ
からの信号出力の大きさを調整することができる。縦方
向に伸ばす組ＡおよびＢの素子６４の数および伸ばす大
きさは信号強度を調整するのに必要とされる範囲に依存
する。従って、信号強度の調整範囲が少なくて良けれ
ば、組Ａ，Ｂの素子はごく僅かだけ伸ばせば良い。部分
７２も部分７０と同様に、繰返しパターンで間に差込む
４組の素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを具えており、所定組の素子
は共通に接続する（双方の部分の対応する組の素子も共
通に接続する）。アレイ６０の部分７２では組Ｃ，Ｄの
素子を縦方向に長く伸ばし、シャッタ７８，８０をそれ
ぞれ設けて、組Ｃ，Ｄの素子から出力信号の強度を調整
し得るようにする。
【００２６】上述した選択的シャッタ法を用いることに
より、１組以上の光電性素子６４からの出力信号の大き
さを調整することができる。
より、１組以上の光電性素子６４からの出力信号の大き
さを調整することができる。
【００２７】上述したように、それぞれの組の素子から
の出力信号を処理するのに用いられる電子回路は単純化
するのが望ましい。従って、それぞれの組の素子からの
出力信号の振幅を「光学的」に調整する以外に、本発明
では各信号の相対位相も光学的に調整する。
の出力信号を処理するのに用いられる電子回路は単純化
するのが望ましい。従って、それぞれの組の素子からの
出力信号の振幅を「光学的」に調整する以外に、本発明
では各信号の相対位相も光学的に調整する。
【００２８】本発明の第４実施例を示す図６を参照する
に、ここに示すアナライザアレイ２００は、ほぼｙ方向
に延在し、かつｘ方向に離間させた一連の細長形感光性
素子２０２を具えている。これらの素子２０２を３組
Ａ，Ｂ，Ｃに分け、アレイ上にてこれらの素子を繰返し
パターンで間に差込み、所定組の素子の出力を共通に接
続する。図６から明らかなように、組ＡとＣの素子２０
２は双方共に互いにほぼ平行にｙ方向に延在している。
しかし、組Ｂの素子はｙ方向に対して小角度θで延在し
ている。素子２０２の上側端部の上に位相シャッタ２０
４を設け、これにより素子２０２の一部を周期性光パタ
ーンからマスクする。素子２０２の間隔および組Ｂの素
子を組ＡおよびＣの素子に対して傾斜させる角度は、シ
ャッタ２０４を基準変位点Ｒに変位させた場合に、組Ａ
およびＢの素子２０２の露出部分の重心が、組Ｂおよび
Ｃの素子２０２の露出部分の重心と同じ距離だけｘ方向
に離間させるようにする。周期性光パターンのピッチＰ
に対する素子２０２の間隔は、シャッタ２０４の基準変
位点Ｒにて、組ＡとＢの素子２０２および組ＢとＣの素
子２０２の重心が周期性光パターンの３６０°＋９０°
の移相量に相当する11/4 ピッチＰに等しい距離だけ互
いに離間されるようにする。組ＣおよびＡの素子２０２
間の間隔は1 1/2 ピッチＰに等しく、これは３６０°＋
１８０°の移相量に相当する。
に、ここに示すアナライザアレイ２００は、ほぼｙ方向
に延在し、かつｘ方向に離間させた一連の細長形感光性
素子２０２を具えている。これらの素子２０２を３組
Ａ，Ｂ，Ｃに分け、アレイ上にてこれらの素子を繰返し
パターンで間に差込み、所定組の素子の出力を共通に接
続する。図６から明らかなように、組ＡとＣの素子２０
２は双方共に互いにほぼ平行にｙ方向に延在している。
しかし、組Ｂの素子はｙ方向に対して小角度θで延在し
ている。素子２０２の上側端部の上に位相シャッタ２０
４を設け、これにより素子２０２の一部を周期性光パタ
ーンからマスクする。素子２０２の間隔および組Ｂの素
子を組ＡおよびＣの素子に対して傾斜させる角度は、シ
ャッタ２０４を基準変位点Ｒに変位させた場合に、組Ａ
およびＢの素子２０２の露出部分の重心が、組Ｂおよび
Ｃの素子２０２の露出部分の重心と同じ距離だけｘ方向
に離間させるようにする。周期性光パターンのピッチＰ
に対する素子２０２の間隔は、シャッタ２０４の基準変
位点Ｒにて、組ＡとＢの素子２０２および組ＢとＣの素
子２０２の重心が周期性光パターンの３６０°＋９０°
の移相量に相当する11/4 ピッチＰに等しい距離だけ互
いに離間されるようにする。組ＣおよびＡの素子２０２
間の間隔は1 1/2 ピッチＰに等しく、これは３６０°＋
１８０°の移相量に相当する。
【００２９】周期的光パターンがアナライザアレイ２０
０の表面を横切って動くと、３組の素子Ａ，Ｂ，Ｃの出
力が循環的に変化する。これらの循環的に変化する出力
を図７の回転ベクトル図に示してあり、この図では出力
Ａ，Ｂ，Ｃの各々を矢印にて示してあり、この矢印の角
度変位が出力の位相に相当し、長さが出力の大きさ（す
なわち振幅）に相当する。この図から明らかなように、
組Ａの素子２０２の出力は組Ｂの素子２０２の出力より
９０°だけ進んでおり、同様に組Ｂの素子２０２の出力
は組Ｃの素子２０２の出力より９０°だけ進んでいる
（なお、一般に目盛と読取ヘッドの相対移動で素子２０
２の出力が循環的に変化し得るようにするためには、各
素子がｘ方向に延在する幅が光パターンのピッチの最大
1/2 となるようにすべきである。）。
０の表面を横切って動くと、３組の素子Ａ，Ｂ，Ｃの出
力が循環的に変化する。これらの循環的に変化する出力
を図７の回転ベクトル図に示してあり、この図では出力
Ａ，Ｂ，Ｃの各々を矢印にて示してあり、この矢印の角
度変位が出力の位相に相当し、長さが出力の大きさ（す
なわち振幅）に相当する。この図から明らかなように、
組Ａの素子２０２の出力は組Ｂの素子２０２の出力より
９０°だけ進んでおり、同様に組Ｂの素子２０２の出力
は組Ｃの素子２０２の出力より９０°だけ進んでいる
（なお、一般に目盛と読取ヘッドの相対移動で素子２０
２の出力が循環的に変化し得るようにするためには、各
素子がｘ方向に延在する幅が光パターンのピッチの最大
1/2 となるようにすべきである。）。
【００３０】組Ａ，Ｂ，Ｃの出力を組合せ法（Ａ−
Ｂ），（Ｂ−Ｃ）に従って合成して、クアドラチュア
（直角位相）関係にある２つの信号を発生させることが
できる。しかし、これは出力の大きさ（すなわち振幅）
が等しく、しかも出力の移相量が正確に９０°である場
合にしか云えないことである。ある組の素子の大きさお
よび位相が他の組の素子の大きさまたは位相に対して相
違していると、得られる信号（Ａ−Ｂ），（Ｂ−Ｃ）が
クアドラチュア関係にないため、目盛に対する読取ヘッ
ドの測定に誤りが生ずることになる。そこで、前述した
例のように、（例えば）組Ｃの素子２０２を縦方向に延
長させ、これらの素子の露出個所を調整するためにシャ
ッタ２０６を設けることにより各素子の出力信号の振幅
値を調整する。
Ｂ），（Ｂ−Ｃ）に従って合成して、クアドラチュア
（直角位相）関係にある２つの信号を発生させることが
できる。しかし、これは出力の大きさ（すなわち振幅）
が等しく、しかも出力の移相量が正確に９０°である場
合にしか云えないことである。ある組の素子の大きさお
よび位相が他の組の素子の大きさまたは位相に対して相
違していると、得られる信号（Ａ−Ｂ），（Ｂ−Ｃ）が
クアドラチュア関係にないため、目盛に対する読取ヘッ
ドの測定に誤りが生ずることになる。そこで、前述した
例のように、（例えば）組Ｃの素子２０２を縦方向に延
長させ、これらの素子の露出個所を調整するためにシャ
ッタ２０６を設けることにより各素子の出力信号の振幅
値を調整する。
【００３１】組Ｂの素子の出力の相対位相はシャッタ２
０４をｙ方向に動かすことにより調整する。このことは
組Ａ，Ｂ，Ｃからの出力信号の相対振幅にはさほど影響
を及ぼさない。その理由は、位相シャッタは各組全ての
素子２０２をほぼ等量マスクするからである。しかし、
組Ｂの素子２０２はｙ方向に対して小角度θ傾いて延在
しているから、これらの素子の重心位置は位相シャッタ
２０４の変位によりｘ方向に変位する。従って、位相シ
ャッタ２０４を基準位置Ｒから引込めると、組Ｂの素子
２０２の重心が組Ａの素子２０２の方へと変位し、組Ｂ
の素子の出力と組Ａの素子の出力との位相角度が小さく
なる。これに反し、位相シャッタ２０４を基準位置Ｒか
ら突出させると、組Ｂの素子の重心が組Ｃの素子の方へ
と移動し、これら２つの組の出力間の位相角度が小さく
なる。例えば角度θは１°程度の小角度とする。
０４をｙ方向に動かすことにより調整する。このことは
組Ａ，Ｂ，Ｃからの出力信号の相対振幅にはさほど影響
を及ぼさない。その理由は、位相シャッタは各組全ての
素子２０２をほぼ等量マスクするからである。しかし、
組Ｂの素子２０２はｙ方向に対して小角度θ傾いて延在
しているから、これらの素子の重心位置は位相シャッタ
２０４の変位によりｘ方向に変位する。従って、位相シ
ャッタ２０４を基準位置Ｒから引込めると、組Ｂの素子
２０２の重心が組Ａの素子２０２の方へと変位し、組Ｂ
の素子の出力と組Ａの素子の出力との位相角度が小さく
なる。これに反し、位相シャッタ２０４を基準位置Ｒか
ら突出させると、組Ｂの素子の重心が組Ｃの素子の方へ
と移動し、これら２つの組の出力間の位相角度が小さく
なる。例えば角度θは１°程度の小角度とする。
【００３２】移相を生じさせる他の例として、例えばあ
る組の素子の一端を非対称に先細として、位相シャッタ
を適当に移動させると、これらの素子の重心が横方向に
変位するようにすることもできる。
る組の素子の一端を非対称に先細として、位相シャッタ
を適当に移動させると、これらの素子の重心が横方向に
変位するようにすることもできる。
【図１】本発明による光−電子式目盛読取装置を概略的
に示す図である。
に示す図である。
【図２】本発明の第１実施例を示す説明図である。
【図３】本発明の第２実施例を示す断面図である。
【図４】図３の装置の一部分を示す平面図である。
【図５】本発明の第３実施例を示す平面図である。
【図６】本発明の第４実施例を示す平面図である。
【図７】信号ベクトル図である。
１０ 光源 １２ インデックス格子 １４ 目盛 １６ アナライザ ２２ 半導体基板 ２４ 光電性素子 ２６ 絶縁ガードダイオード １１０ 目盛 １１２ 読取ヘッド １１４ 発光素子アレイ １１６ アナライザアレイ １１８ 発光ダイオード形成領域 １２０ 発光ダイイオード １２２ 共通接地電極 １２４ 金属化電極 １２６ 細長孔
【手続補正書】
【提出日】平成４年１１月１３日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正内容】
【図６】
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正内容】
【図７】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハウリィ， コリン キース イギリス グロスターシャ州 ストーンハ ウス ラバーナム ウォーク ４
Claims (9)
- 【請求項１】 一連の離間させた目盛線によって規定さ
れる目盛と、この目盛に対して目盛線の間隔方向に移動
可能な読取ヘッドとを具え、目盛と読取ヘッドの相対移
動量の大きさおよび方向を求めることができる出力信号
を発生する光−電子式目盛読取装置であって、前記読取
ヘッドは：目盛を照らし、かつ像平面に目盛線の間隔方
向に強度が循環的に変化する周期性光パターンを発生さ
せ、前記目盛と前記読取ヘッドの相対移動量に対応して
前記像平面の所定箇所における光強度が循環的に変化す
るようにした目盛照射手段と；前記像平面内に位置し、
表面が光電性の細長形素子のアレイを具え、前記素子を
目盛線の間隔方向で、しかも目盛線の長さ方向に対して
垂直の方向に離間させ、これらの素子を複数の組に群別
し、所定組の素子を共通に接続し、前記全ての素子を異
なる組の素子間に繰返しパターンで差込ませたアナライ
ザと；を具え、前記目盛照射手段が基板上の同一平面に
設けた複数の細長形発光領域を具え、これらの発光領域
を前記目盛線の間隔方向で、しかも目盛線の長さ方向に
対して垂直の方向に離間させ、かつ前記光電性アレイお
よび前記発光領域を同じ基板上に設けたことを特徴とす
る光−電子式目盛読取装置。 - 【請求項２】 前記基板を半導体材料としたことを特徴
とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】 前記基板をガリウムヒ素としたことを特
徴とする請求項２に記載の装置。 - 【請求項４】 前記発光領域を、発光ダイオードを形成
する前記半導体材料の領域と、この領域上に設けた複数
の離間させた細長形電極とにより形成したことを特徴と
する請求項２に記載の装置。 - 【請求項５】 前記電極を格子状に形成したことを特徴
とする請求項４に記載の装置。 - 【請求項６】 所定組における全ての光電性素子を光パ
ターンのピッチの整数倍に等しい距離だけ離間させたこ
とを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項７】 第１位置と第２位置との間を移動可能な
シャッタを設け、第２位置にて前記シャッタがアレイの
表面の一部を覆い隠し；かつ前記複数組の内の１つの組
の素子の光電性表面だけは、シャッタが第２位置を占め
る際に、そのシャッタにより覆い隠されるアレイの前記
一部分となるようにしたことを特徴とする請求項１に記
載の装置。 - 【請求項８】 一連の離間させた目盛線によって規定さ
れる目盛と、この目盛に対して目盛線の間隔方向に移動
可能な読取ヘッドとを具え、目盛と読取ヘッドの相対移
動量の大きさおよび方向を求めることができる出力信号
を発生する光−電子式目盛読取装置であって、前記読取
ヘッドは：目盛を照らし、かつ像平面に目盛線の間隔方
向に強度が循環的に変化する周期性の光パターンを発生
させ、この光パターンのピッチが前記目盛線のピッチに
等しいか、またはそれよりも小さく、前記目盛と前記読
取ヘッドの相対移動量に対応して前記像平面の所定個所
における光強度が循環的に変化するようにした目盛照射
手段と；前記像平面内に位置し、表面が光電性の細長形
素子のアレイを具え、前記素子を目盛線の間隔方向で、
しかも目盛線の長さ方向に対して垂直の方向に離間さ
せ、これらの素子を複数の組に群別し、所定組の素子を
共通に接続し、前記全ての素子を異なる組の素子間に繰
返しパターンで差込ませたアナライザと；を具え、所定
組の全ての素子を光パターンのピッチの整数倍に等しい
距離だけ離間させたことを特徴とする光−電子式目盛読
取装置。 - 【請求項９】 一連の離間させた目盛線によって規定さ
れる目盛と、この目盛に対して目盛線の間隔方向に移動
可能な読取ヘッドとを具え、目盛と読取ヘッドの相対移
動量の大きさおよび方向を求めることができる出力信号
を発生する光−電子式目盛読取装置であって、前記読取
ヘッドは：目盛を照らし、かつ像平面に目盛線の間隔方
向に強度が循環的に変化する周期性光パターンを発生さ
せ、前記目盛と前記読取ヘッドの相対移動量に対応して
前記像平面の所定箇所における光強度が循環的に変化す
るようにした目盛照射手段と；前記像平面内に位置し、
表面が光電性の細長形素子のアレイを具え、前記素子を
目盛線の間隔方向で、しかも目盛線の長さ方向に対して
垂直の方向に離間させ、これらの素子を複数の組に群別
し、所定組の素子を共通に接続し、前記全ての素子を異
なる組の素子間に繰返しパターンで差込ませたアナライ
ザと；を具え、第１位置と第２位置との間を移動可能な
シャッタを設け、第２位置にて前記シャッタがアレイの
表面の一部を覆い隠し；かつ前記複数組の内の１つの組
の素子の光電性表面だけは、シャッタが第２位置を占め
る際にそのシャッタにより覆い隠されるアレイの前記一
部分となるようにしたことを特徴とする光−電子式目盛
読取装置。
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|---|---|---|---|
| GB919123567A GB9123567D0 (en) | 1991-11-06 | 1991-11-06 | Opto-electronic scale reading apparatus |
| GB929206750A GB9206750D0 (en) | 1992-03-27 | 1992-03-27 | Opto-electronic scale reading apparatus |
| GB929208898A GB9208898D0 (en) | 1992-04-24 | 1992-04-24 | Opto-electronic scale reading apparatus |
| GB9208898.8 | 1992-04-24 | ||
| GB9206750.3 | 1992-04-24 | ||
| GB9123567.1 | 1992-04-24 |
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|---|---|
| JPH05248895A true JPH05248895A (ja) | 1993-09-28 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4297236A Pending JPH05248895A (ja) | 1991-11-06 | 1992-11-06 | 光−電子式目盛読取装置 |
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| EP (2) | EP0843159A3 (ja) |
| JP (1) | JPH05248895A (ja) |
| DE (1) | DE69227009T3 (ja) |
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