JPH09145409A - 光学式エンコーダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光学式エンコーダの分解能を倍増すると共に
光源光の利用効率を改善する。 【解決手段】 光学式エンコーダは第１領域Ａ及び第２
領域Ｂを通過する移動板１と、移動板１の下面側に位置
する光源２及び受光素子３と、移動板１の上面側で第１
領域Ａと第２領域Ｂの間に介在する投影手段４とを備え
ている。移動板１は第１領域Ａ及び第２領域Ｂを結ぶ移
動方向に沿って一定のピッチで配列したスリット５を有
する。光源２は第１領域Ａを通過するスリット５を照明
してスリット物像を形成する。投影手段４は第１領域Ａ
に照し出されたスリット物像を反転したスリット実像に
等倍変換して第２領域Ｂに投影する。受光素子３は第２
領域Ｂを通過するスリット５をマスクとして反対方向に
移動するスリット実像を受光し、移動板１の変位を検出
する。投影手段４は一体化プリズム８からなり、第１領
域Ａに対面するコリメータレンズ６と、第２領域Ｂに対
面する結像レンズ７と、両レンズ６，７の光路を折り曲
げて像回転を行なう少なくとも４枚のミラーＭとを備え
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は発光素子と受光素子
とスリットを有する移動板とからなる光学式エンコーダ
に関する。より詳しくは、光学的な手段を用いてエンコ
ーダ出力の高分解能化を図る技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１４は従来の光学式エンコーダの一例
を示す模式的な斜視図である。回転変位するディスクか
らなる移動板１０１には、その周方向に沿って所定のピ
ッチでスリット１０２が形成されている。移動板１０１
の一面側には光源となる発光素子１０３が固定配置され
ている。発光素子１０３と移動板１０１の間にはレンズ
１０４が介在しており、光源からの発散光を平行光に変
換する。なお、レンズ１０４は必ずしも必要なものでは
ない。移動板１０１の他面側には固定マスク１０５を介
して受光素子１０６が配置されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】図１４に示した従来の
光学式エンコーダでは、発光素子１０３と受光素子１０
６が対面配置し、両者の間に移動板１０１と固定マスク
１０５が介在している。発光素子１０３から放射した光
源光は回転変位するスリット１０２と固定マスク１０５
とにより断続的に透過／遮断され、受光素子１０６の受
光量が周期的に変化する。受光素子１０６はこの受光量
変化に応じて電気信号を出力し移動板１０１の変位を検
出している。この構成では、スリット１０２と固定マス
ク１０５の間隔を小さくし、光源光を平行ビームにしな
いと、高分解能なエンコーダ出力は実現できない。この
方式では、スリット１０２の配列ピッチを精々１００μ
ｍ程度にまで微細化するのが限界であった。

【０００４】高分解能化を図る為、コヒーレントな光
（可干渉光）の回折及び干渉を利用した光学式エンコー
ダが知られており、例えば特開昭６２−２００２１９号
公報に開示されている。このエンコーダは光源と、この
光源で得られる所定の方向に偏光した可干渉光束を分割
する偏光ビームスプリッタと、これにより分解された複
数の光束を移動可能な回折格子に向ける第１光学系と、
回折格子から出射する複数の回折光を重ね合わせる第２
光学系と、この重ね合わされた光束を受光する受光素子
とを有している。受光素子から出力される信号により回
折格子の移動状態を検出する。この光学式エンコーダは
回折格子を利用しており、そのスリットピッチは数μｍ
程度まで高分解能化できる。しかしながら、光源として
レーザが必要であり且つ構成光学部品の点数が増える
為、価格が高いという欠点がある。

【０００５】高分解能化を目的として拡大光学系を用い
たエンコーダも知られており、例えば特開昭５７−１０
４８１５号公報に開示されている。このエンコーダは等
しい角度ピッチの透明部／不透明部を円周上に配置した
スリットを有する移動板と、そのスリットを照明する光
源と、ラインセンサと、照明を受けたスリットを拡大投
影してラインセンサの画素ピッチと略等しくなる様に結
像する投影レンズと、ラインセンサの出力から移動板の
回転角を算出する処理回路とを備えている。拡大光学系
を利用する事によりスリットピッチを１０μｍ程度まで
微細化可能である。しかしながら、このエンコーダは拡
大光学系を採用する為、光軸方向にサイズが大型化する
と共に、発光素子と受光素子の間隔が離間する。光学構
成が立体的となり大型化が避けられないと共に価格的に
も不利である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述した様に、従来の技
術ではエンコーダ出力の高分解能化を図ろうとすると、
部品点数が増加したりサイズが大型化したり、形状的に
も無理が生じるという課題があった。かかる従来の技術
の課題を解決する為以下の手段を講じた。即ち、本発明
にかかる光学式エンコーダは基本的な構成として、第１
領域及び第２領域を通過する移動板と、該移動板の一面
側で第１領域に対面配置した光源と、該移動板の一面側
で第２領域に対面配置した受光素子と、該移動板の他面
側で第１領域と第２領域の間に介在する投影手段とを備
えている。前記移動板は第１領域及び第２領域を結ぶ移
動方向に沿って一定のピッチで配列したスリットを有す
る。前記光源は第１領域を通過するスリットを照明して
スリット物像を形成する。前記投影手段は第１領域に照
し出された該スリット物像を反転したスリット実像に等
倍変換して第２領域に投影する等倍反転光学系からな
る。この光学系は第１領域に対面するコリメータレンズ
と、第２領域に対面する結像レンズと、両レンズ間の光
路を折り曲げて像回転を行なう少なくとも４枚のミラー
とを含む。前記受光素子は第２領域を通過するスリット
をマスクとして反対方向に移動する該スリット実像を受
光し該移動板の変位を検出する。具体的には、前記投影
手段は、少なくとも４枚のミラーを構成する全反射面
と、該コリメータレンズが配された入射面と、該結像レ
ンズが配された出射面とを備えた一体化プリズムであ
る。

【０００７】本発明の一態様によれば、前記移動板は一
定のピッチで配列したスリットの列に沿って一対の平行
トラックを有している。一方のトラックに属するスリッ
トの部分は他方のトラックに属するスリットの部分に対
し１／８ピッチだけ空間位相が実効的にずれている。こ
れに応じて、前記受光素子は一対の平行トラックに対応
して一対の受光領域を備えており、該移動板の変位量に
加え変位方向の検出を可能にしている。他の態様によれ
ば、前記移動板は一定のピッチで配列したスリットの列
からなる主トラックに加え、第１領域と第２領域の距離
に対応した間隔で配置した一対の基準スリットパタンか
らなる副トラックを有している。これに応じて、前記受
光素子は主トラックと副トラックに夫々割り当てられた
受光領域を有し、該移動板の変位に加えその基準位置を
検出可能にしている。

【０００８】本発明によれば、受光素子と光源を構成す
る発光素子とは移動板に対して同一面側に配置されてい
る。受光素子と発光素子を光学的に接続する投影手段は
移動板の反対面側に配置されている。従って、極めてコ
ンパクトな光学式エンコーダの実装構造が可能になる。
投影手段は等倍反転光学系からなり、発光素子によって
照明されたスリット物像を反転したスリット実像に等倍
変換して受光素子側に投影する。受光素子はスリットを
マスクとして反対方向に移動するスリット実像を受光す
る事により、移動板の変位を検出する。移動板に形成さ
れたスリット自体をマスクとして用いる為、固定マスク
等を別部品として設ける必要がない。スリットそのもの
とスリット実像は互いに反対方向に移動する為、実効的
なスリットピッチが１／２となり、従来に比し２倍の分
解能が達成できる。特に、等倍反転光学系は第１領域に
対面するコリメータレンズと第２領域に対面する結像レ
ンズと両レンズ間の光路を折り曲げて像回転を行なう少
なくとも４枚のミラーとを含んでいる。本光学系は倍率
が１であると共に、例えばプリズムの４枚の全反射面を
組み合わせて光路を折り曲げ像反転を実現している。コ
リメータレンズとミラーを組み合わせた構成である為、
光源光の利用効率が高く高出力化が図れると共に、収差
が少ない為高精度化が可能である。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の最良
な実施形態を詳細に説明する。図１は本発明にかかる光
学式エンコーダの第１実施形態を示す模式的な斜視図で
ある。図示する様に、光学式エンコーダは移動板１とＬ
ＥＤ等の発光素子からなる光源２とフォトトランジスタ
アレイ等からなる受光素子３と投影手段４とを備えてい
る。本例では移動板１は回転変位するディスクからな
り、第１領域Ａ及び第２領域Ｂを通過する様に組み込ま
れている。光源２は移動板１の下面側で第１領域Ａに対
面配置している。受光素子３も移動板１の下面側で第２
領域Ｂに対面配置している。投影手段４は移動板１の上
面側で第１領域Ａと第２領域Ｂの間に介在している。

【００１０】移動板１は第１領域Ａ及び第２領域Ｂを結
ぶ移動方向（本例ではディスクの周方向）に沿って一定
のピッチＰで配列したスリット５を有する。光源２は第
１領域Ａを通過するスリット５を照明してスリット物像
を形成する。投影手段４は第１領域Ａに写し出された該
スリット物像を反転したスリット実像に等倍変換して第
２領域Ｂに投影する。受光素子３は第２領域Ｂを通過す
るスリット５をマスクとして、反対方向に移動する該ス
リット実像を受光し、移動板１の回転変位を検出する。
上述した投影手段４は等倍反転光学系であり、第１領域
Ａに対面するコリメータレンズ６と、第２領域Ｂに対面
する結像レンズ７と、両レンズ６，７の光路を折り曲げ
て像回転を行なう少なくとも４枚のミラーＭとを含んで
いる。具体的には、投影手段４は一体化プリズム８から
なり、少なくとも４枚のミラーＭを構成する全反射面
と、コリメータレンズ６が配された入射面と、結像レン
ズ７が配された出射面とを備えている。

【００１１】図２は、図１に示した光学式エンコーダの
側面形状を表わしている。図示する様に、光源２と受光
素子３は移動板１の同一面側に配され、投影手段４は移
動板１の反対側に配されている。これにより、光学式エ
ンコーダの実装構造をコンパクト化できる。前述した様
に、投影手段４は第１領域Ａに対面するコリメータレン
ズ６と第２領域Ｂに対面する結像レンズ７とを含み、倍
率１の等倍反転光学系である。この投影手段４は一体化
プリズム８からなり、コリメータレンズ６及び結像レン
ズ７と共に光学プラスチック等で一体成形される。コリ
メータレンズ６は一体化プリズム８の入射面１０に配さ
れ、結像レンズ７は同じく一体化プリズム８の出射面１
２に配されている。

【００１２】引き続き図２を参照して、本光学式エンコ
ーダの動作を詳細に説明する。ＬＥＤ等の発光素子から
なる光源２は移動板１に形成されたスリット５を照射
し、第１領域Ａにスリット物像９を写し出す。このスリ
ット物像９はコリメータレンズ６を介して一体化プリズ
ム８の全反射面からなる４枚のミラーＭにより像回転を
受ける。この後結像レンズ７を介して第２領域Ｂ上にス
リット実像１３が投影される。換言すると、コリメータ
レンズ６と結像レンズ７は一体化プリズム８を介して光
学的には同一の光軸１４上にあり、両レンズ間に像回転
用のミラーが介在している。

【００１３】光源２で第１領域Ａ上に写し出されたスリ
ット物像９は、投影手段４を介して第２領域Ｂ上にスリ
ット実像１３として投影される。受光素子３は、移動板
１に形成されたスリット５そのものをマスクとしてこの
スリット実像１３を受光する。この時、スリット実像１
３はスリット物像９に対して等倍反転されている。従っ
て、スリット実像１３は第２領域Ｂにおいてスリット５
そのものと裏向きに重なる。又、スリット実像１３の移
動方向はスリット５そのものの移動方向に対し反対方向
となる。従って、受光素子３に入射する光量はスリット
実像１３に対しスリット５自身がマスクとなる為、移動
板１の回転変位に伴なって周期的に増減する。しかも、
スリット５のピッチＰの半分でスリット５自身とスリッ
ト実像１３が相対的に反対方向に動く為、結局スリット
ピッチの２倍の分解能のエンコーダ出力が得られる。

【００１４】図３は一体化プリズム８の光学的な等倍反
転機能を模式的に表わしたものである。前述した様に、
コリメータレンズ６と結像レンズ７は一体化プリズム８
により連結されている。この一体化プリズム８は全反射
面からなる４枚のミラーＭ１〜Ｍ４を備えており、両レ
ンズ６，７の光路を折り曲げて像回転を行なう。この結
果、例えば、移動板１上に写し出された仮想の物像９１
は反転された実像９５として移動板１上に写し出され
る。なお、本例ではコリメータレンズ６と結像レンズ７
は移動板１の周方向に沿って９０°だけ隔てられてい
る。コリメータレンズ６直下の第１領域に写し出された
物像９１は９０°回転すると共に裏向きになって結像レ
ンズ７直下の第２領域に投影され、物像９１を移動方向
に沿ってひっくり返した実像９５が得られる。ここで
は、理解を容易にする為光学系に対しｘｙｚ座標を定義
している。図から明らかな様に、物像９１と実像９５は
ｙ−ｚ面に関し互いに対称となる。この点につき、以下
説明する。先ず、図３に示した光学系の光軸１４は、コ
リメータレンズ６の中心を通り、第１ミラーＭ１上の点
ｍ１で折り曲げられ、第２ミラーＭ２及び第３ミラーＭ
３の境界上の点ｍ２３で折り曲げられ、さらに第４ミラ
ーＭ４上の点ｍ４で折り曲げられ、結像レンズ７の中心
を通る。今、仮にレンズの結像を無視すると、物像９１
は光軸１４に沿って順次、像９２，像９３の様に回転せ
られた後像９４の様に投影される。実際には像９４はレ
ンズ６，７で結像される為、最終的に得られる実像９５
は像９４と光軸に関して点対称になる。この結果、物像
９１と実像９５はｙ−ｚ面に関し対称となる。

【００１５】図４は一体化プリズム８内の光路図であ
り、ｙ軸方向から見た場合を表わしている。即ち、移動
板１の径方向外側から内側に向って一体化プリズム８を
観察した場合である。ここでは理解を容易にする為光軸
１４上の一点から発した４本の光線Ｌ１〜Ｌ４の光路を
示している。Ｌ１はコリメータレンズ６を通過した後第
１ミラーＭ１のポイントで反射され、第３ミラーＭ３
のポイントで反射され、第４ミラーＭ４のポイント
で反射され、結像レンズ７側に到る。以下同様に、光線
Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４についても各ミラーＭ１，Ｍ３，Ｍ４
の反射ポイントを，，で示してその光路を表わし
ている。図から明らかな様に、各光線Ｌ１〜Ｌ４は４枚
のミラーＭ１〜Ｍ４で折り曲げられた後、結像レンズ７
により光軸１４上の一点に収束している。即ち、本一体
化プリズム８は投影手段としての結像光学系を構成して
いる。

【００１６】図５は、図３に示した一体化プリズム８の
別の光路図であり、ｚ軸から見た場合を表わしている。
換言すると、移動板１の回転軸に沿って底から一体化プ
リズム８を観察した場合である。図４と対応させて、各
光線Ｌ１〜Ｌ４の各ミラーＭに対する反射ポイントを
〜で表わしている。

【００１７】ところで図３に示した異形のプリズム８に
代えて台形プリズムを利用した等倍反転光学系の構造が
先に出願人から提案されており、特願平６−３４０２７
３号に開示されている。この構造を参考例として図６に
示す。この参考例では対物レンズ６ａと結像レンズ７ｂ
は台形プリズム８０により連結されている。第１全反射
面Ｍ１及び第２全反射面Ｍ２は４５°の傾斜角を有して
いる。この光学構成では対物レンズ６ａの光軸１４ａが
２回の全反射で結像レンズ７ｂの光軸１４ｂと重なる。
この光学系は中間の焦平面１１を対称面とする対称構造
を有している。この結果、第１領域Ａに写し出された物
像Ｒは２回の結像を繰り返した後裏向きになって第２領
域Ｂに投影され、物像Ｒを移動方向に沿ってひっくり返
した実像が得られる。

【００１８】図７は、図６に示した参考例の模式的な幾
何光学図である。前述した様にこの参考例では、全光路
長の間に２回結像を行なう為、対物レンズ６ａや結像レ
ンズ７ｂのパワーを大きくしなければならない。その結
果レンズの曲率半径を小さくしなければならず、収差が
大きくなり有効径も小さくなるので実像が暗くなってし
まう。又、全反射面への光線が集束しているので入射角
の小さい部分が発生し、全反射させるには台形プリズム
８０の光学材料を高屈折率にしなければならない。例え
ば、特殊で高価なガラス材料を用いる必要が生じる。こ
れらの欠点を回避する為には、移動板１と対物レンズ６
ａとの距離を大きくしてパワーを弱めれば良い。しかし
ながらこうすると対物レンズ６ａに入射する光束の立体
角が小さくなり、やはり実像が暗くなってしまうという
悪循環が発生する。

【００１９】図８は対物レンズ６ａに代えてパワーを弱
めたコリメータレンズ６を用いた場合の幾何光学図であ
る。入射側にコリメータレンズ６を用いると、台形プリ
ズム８０内では略平行光になっている為、図７に比べて
入射角の小さい部分が発生しにくい。しかしながら、こ
のままでは像反転が行なわれない。そこで本発明によれ
ば、プリズム内に全反射面を追加して光路を折り曲げ像
反転を行なっている。この様にすれば明るい実像が得ら
れる為高出力なエンコーダが実現可能である。又、比較
的低屈折率の光学材料を用いる事ができる為、プリズム
をガラスより安価な樹脂成形品とする事ができる。

【００２０】図９は本発明にかかる光学式エンコーダの
第２実施形態を示す模式図である。基本的な構成は図３
に示した第１実施形態と同様であり、対応する部分には
対応する参照番号を付して理解を容易にしている。異な
る点は、移動板１が回転変位ではなく直線変位を行なう
事である。図示する様に、移動板１は第１領域Ａ及び第
２領域Ｂを直線的に通過する。光源２は移動板１の一面
側で第１領域Ａに対面配置している。受光素子３は同じ
く移動板１の一面側で第２領域Ｂに対面配置している。
一体化プリズム８は移動板１の他面側で第１領域Ａと第
２領域Ｂの間に介在する。移動板１は第１領域Ａ及び第
２領域Ｂを結ぶ直線移動方向に沿って、一定のピッチで
配列したスリット５を有している。本例でも一体化プリ
ズム８は４枚のミラーＭ１〜Ｍ４を構成する全反射面
と、コリメータレンズ６が配された入射面と、結像レン
ズ７が配された出射面とを備えている。この一体化プリ
ズム８はスリット物像をｙ−ｚ面に関し対称な関係でス
リット実像に変換している。この目的で、第１ミラーＭ
１と第４ミラーＭ４の間に一対の第２ミラーＭ２及び第
３ミラーＭ３を備えている。この第２ミラーＭ２及び第
３ミラーＭ３は山形に配列されて側方に突出している。

【００２１】図１０は図９に示した一体化プリズム８の
光路図であり、ｙ軸方向から見た場合である。即ち、第
２ミラーＭ２及び第３ミラーＭ３側から観察した場合の
光路を表わしている。図から理解される様に、４本の光
線Ｌ１〜Ｌ４のうち、Ｌ３及びＬ４が一対のミラーＭ
２，Ｍ３で反射を受け光路が変換された後結像レンズ７
側に到る。この結果、コリメータレンズ６側の物像はｙ
−ｚ面に対称に結像レンズ７側の実像になる。なお、図
１１は同じく図９に示した一体化プリズム８の光路図で
あり、ｚ軸方向から観察した場合を表わしている。図か
ら理解される様に、光線Ｌ３，Ｌ４がミラーＭ２，Ｍ３
で反射を受けている。

【００２２】光学式エンコーダでは、移動板の変位量に
加えて変位方向を検出したい場合が多い。この時には、
互いに位相が９０°ずれた一対のエンコーダ出力が必要
になる。両出力の相対的な位相関係に従って変位方向が
検出できる。図１２は変位方向の検出を可能にしたスリ
ット構造及び受光素子構造の例を二通り示している。
（Ａ）の例では、移動板１は一定のピッチＰで配列した
スリット５の列に沿って一対の平行トラック２１，２２
を有している。径方向外側のトラック２１に属するスリ
ット５の部分は、内側のトラック２２に属するスリット
５の部分に対し１／８ピッチだけ空間位相がずれてい
る。従って、外側のトラック２１でスリット５自身とス
リット実像１３が重なった状態にある時、内側のトラッ
ク２２ではスリット５自身とスリット実像１３が１／４
ピッチ分だけシフトしている。これに対応して、受光素
子３は外側の受光領域２３と内側の受光領域２４とを備
えている。これにより、受光素子３は位相が互いに９０
°ずれた一対の電気信号を出力する事になり、移動板１
の変位方向が検出できる。

【００２３】（Ｂ）の例では、移動板１の径方向に対
し、スリット５が若干傾斜した状態で形成されており、
内側のトラックに属するスリット５の部分が、外側のト
ラックに属するスリット５の部分に対し、１／８ピッチ
だけ空間位相が実効的にずれる様にしている。この結
果、外側のトラックでスリット５自身とスリット実像１
３が一致した状態にある時、内側のトラックではスリッ
ト５自身とスリット実像１３とが実効的に１／４ピッチ
だけシフトする事になる。

【００２４】光学式エンコーダでは、移動板の変位量及
び変位方向に加えて、その基準位置を検出したい場合が
多い。図１３は基準位置検出を可能にしたスリット構成
を表わしている。図示する様に、移動板１は一定のピッ
チで配列したスリット５の列からなる主トラックに加
え、第１領域Ａと第２領域Ｂの距離に対応した間隔で配
置した一対の基準スリットパタン２５ａ，２５ｂからな
る副トラックを有している。これに対応して、受光素子
は主トラックと副トラックに夫々割り当てられた受光領
域を有し、移動板１の変位に加えその基準位置を検出す
る。具体的には、一対の基準スリットパタン２５ａ，２
５ｂは各々単スリットからなり、主トラック側のスリッ
ト５の列に対し内側に配置されている。両スリットパタ
ン２５ａ，２５ｂの角度間隔θは、第１領域Ａ及び第２
領域Ｂ間の角度間隔と等しい。今移動板１が時計方向に
回転変位していると、一方の基準スリットパタン２５ａ
が第２領域Ｂに到達した時、他方のスリットパタン２５
ｂが第１領域Ａに達し、その実像が第２領域Ｂに投影さ
れる。従って、受光素子は基準スリットパタン２５ｂの
実像が基準スリットパタン２５ａ自身に重なった時、移
動板１の基準位置を表わす検出信号を出力する事にな
る。

【００２５】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、受
光素子と光源が移動板の一面側に配置し、両者を光学的
に連結する投影手段が移動板の他面側に配置されてい
る。投影手段は光源によって写し出されたスリット物像
を反転したスリット実像に等倍変換して受光素子に投影
する。受光素子はスリット自身をマスクとして反対方向
に移動するスリット実像を受光し移動板の変位を検出し
ている。かかる構成によれば、光源を構成する発光素子
や受光素子を移動板に対し同一面上に配置できる為、こ
れらの素子を搭載する回路基板が１枚で済む。又、スリ
ット自身がそのままマスクとなる為、追加の固定マスク
は不必要である。さらに、スリット１ピッチ分の移動で
２個のエンコーダパルス出力が得られる為、従来に比し
分解能が２倍になる。又、照明光として可干渉なコヒー
レント光を使う必要がなくコンパクトで部品点数も少な
く、価格的に有利な高分解能光学式エンコーダが実現で
きる。特に、投影手段は等倍反転光学系からなり、コリ
メータレンズと結像レンズと両レンズ間の光路を折り曲
げて像回転を行なう少なくとも４枚のミラーとで構成さ
れている。例えば、この投影手段は一体化プリズムから
なり、少なくとも４枚のミラーを構成する全反射面とコ
リメータレンズが配された入射面と結像レンズが配され
た出射面とを備えている。この構成はコリメータレンズ
を用いている為、光源光の利用効率が改善でき高出力の
エンコーダが得られる。又、この等倍反転光学系は収差
が少ない為高精度なエンコーダが得られる。さらに、プ
リズムの光学材料は低屈折率でも十分であり、ガラスよ
り安価な樹脂成形品を一体化プリズムに用いる事ができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる光学式エンコーダの第１実施形
態を示す斜視図である。

【図２】第１実施形態の側面図である。

【図３】第１実施形態に組み込まれる投影手段の機能説
明図である。

【図４】図３に示した投影手段を構成する一体化プリズ
ムの光路図である。

【図５】同じく一体化プリズムの光路図である。

【図６】光学式エンコーダの参考例を示す模式的な斜視
図である。

【図７】図６に示した参考例の光路図である。

【図８】同じく参考例の光路図である。

【図９】本発明にかかる光学式エンコーダの第２実施形
態を示す斜視図である。

【図１０】図９に示した第２実施形態に組み込まれる一
体化プリズムの光路図である。

【図１１】同じく一体化プリズムの光路図である。

【図１２】変位方向検出を可能とするスリットパタンの
例を示す模式的な平面図である。

【図１３】基準位置検出を可能とするスリットパタンの
例を示す模式的な平面図である。

【図１４】従来の光学式エンコーダの一例を示す斜視図
である。

【符号の説明】

１ 移動板 ２ 光源 ３ 受光素子 ４ 投影手段 ５ スリット ６ コリメータレンズ ７ 結像レンズ ８ 一体化プリズム ９ スリット物像 １３ スリット実像 Ｍ ミラー

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１領域及び第２領域を通過する移動板
   と、該移動板の一面側で第１領域に対面配置した光源
   と、該移動板の一面側で第２領域に対面配置した受光素
   子と、該移動板の他面側で第１領域と第２領域の間に介
   在する投影手段とを備えた光学式エンコーダであって、 前記移動板は第１領域及び第２領域を結ぶ移動方向に沿
   って一定のピッチで配列したスリットを有し、 前記光源は第１領域を通過するスリットを照明してスリ
   ット物像を形成し、 前記投影手段は第１領域に照し出された該スリット物像
   を反転したスリット実像に等倍変換して第２領域に投影
   する等倍反転光学系からなり、第１領域に対面するコリ
   メータレンズと、第２領域に対面する結像レンズと、両
   レンズ間の光路を折り曲げて像回転を行なう少なくとも
   ４枚のミラーとを含み、 前記受光素子は第２領域を通過するスリットをマスクと
   して反対方向に移動する該スリット実像を受光し該移動
   板の変位を検出する事を特徴とする光学式エンコーダ。
2. 【請求項２】 前記投影手段は、少なくとも４枚のミラ
   ーを構成する全反射面と、該コリメータレンズが配され
   た入射面と、該結像レンズが配された出射面とを備えた
   一体化プリズムである事を特徴とする請求項１記載の光
   学式エンコーダ。
3. 【請求項３】 前記移動板は一定のピッチで配列したス
   リットの列に沿って一対の平行トラックを有し一方のト
   ラックに属するスリットの部分は他方のトラックに属す
   るスリットの部分に対し１／８ピッチだけ空間位相が実
   効的にずれていると共に、前記受光素子は一対の平行ト
   ラックに対応して一対の受光領域を備えており該移動板
   の変位量に加え変位方向の検出を行なう事を特徴とする
   請求項１記載の光学式エンコーダ。
4. 【請求項４】 前記移動板は一定のピッチで配列したス
   リットの列からなる主トラックに加え第１領域と第２領
   域の距離に対応した間隔で配置した一対の基準スリット
   パタンからなる副トラックを有し、前記受光素子は主ト
   ラックと副トラックに夫々割り当てられた受光領域を有
   し該移動板の変位に加えその基準位置を検出する事を特
   徴とする請求項１記載の光学式エンコーダ。