光電式エンコーダ及びその動作制御方法
【課題】小型の検出器ユニットを可能とすると共に、光源による検出器ユニットの熱ひずみを回避して、ロバストで高精度な測定を可能とする。
【解決手段】第１の光学格子１３２が設けられたスケール１１０と、該スケール１１０に対峙して配置される検出器ユニット１４０と、を有する光電式エンコーダ１００において、前記スケール１１０に、前記第１の光学格子１３２で変調されて前記検出器ユニット１４０で受光される光を発光する面状光源１２０を一体的に備える。
【解決手段】第１の光学格子１３２が設けられたスケール１１０と、該スケール１１０に対峙して配置される検出器ユニット１４０と、を有する光電式エンコーダ１００において、前記スケール１１０に、前記第１の光学格子１３２で変調されて前記検出器ユニット１４０で受光される光を発光する面状光源１２０を一体的に備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学格子が設けられたスケールと、該スケールに対峙して配置される検出器ユニットと、を有する光電式エンコーダ及びその動作制御方法に係り、特に、小型の検出器ユニットで且つ高精度な測定を可能にする光電式エンコーダ及びその動作制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光学格子が設けられたスケールと、該スケールに対峙して配置される検出器ユニットと、を有する光電式エンコーダが、各種の工作機械や測定装置などで用いられてきた。その光電式エンコーダは、主に検出器ユニットの中にスケール照射のための光源とそのための電気回路、その照射のための光学系を持ち（照射系と称する）、そして、スケールからの信号を検出するための受光素子とそのための電気回路、更には、検出のための光学系を持っている（検出系と称する）。
【０００３】
例えば、特許文献１に示される光電式エンコーダ１は、図１１に示す如く、所定の光学格子１２が形成された反射型スケール１０と、スケール１０上に照射するための光を発する面状光源２０と、面状光源２０に近接させて配置されたアレイ型受光素子３０Ａ、３０Ｂを有する受光モジュール３０と、を備えている。このような光電式エンコーダ１では、面状光源２０と受光モジュール３０とが配設されて検出器ユニットが構成されることとなる。即ち、照射系（面状光源）と検出系（アレイ型受光素子）が１つの検出器ユニット内に配設されて、スケールと照射系（面状光源）、及びスケールと検出系（アレイ型受光素子）との配置が定められている。
【０００４】
又、特許文献２に示される光電式エンコーダにおいては、単一の半導体基板で形成された読取ヘッドに発光ダイオードを設けている。即ち、特許文献２においても、特許文献１と同様に、照射系（発光ダイオード）と検出系とが１つの検出器ユニット内に収納（配設）されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１６１６４６号公報
【特許文献２】特開平５−２４８８９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１及び特許文献２で示される如く、１つの検出器ユニット内に、照射系と検出系とが配設されるような場合には、機械的、光学的、熱的といった特性が互いに影響を及ぼしてしまう。このため、それを互いに調整しなければならず、設計上、上記特性のトレードオフを行うことが必要となってくる。即ち、１つの検出器ユニット内に理想的な照射系、検出系を配設して光電式エンコーダを構成することが難しい場合が出てきてしまい、最終的な光電式エンコーダ性能へ影響を及ぼすおそれがあった。
【０００７】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、小型の検出器ユニットを可能とすると共に、光源による検出器ユニットの熱ひずみを回避して、ロバストで高精度な測定を可能とする光電式エンコーダ及びその動作制御方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願の請求項１に係る発明は、第１の光学格子が設けられたスケールと、該スケールに対峙して配置される検出器ユニットと、を有する光電式エンコーダにおいて、前記スケールに、前記第１の光学格子で変調されて前記検出器ユニットで受光される光を発光する光源を一体的に備えるようにしたことにより、前記課題を解決したものである。
【０００９】
本願の請求項２に係る発明は、前記光源を面状光源としたものである。
【００１０】
本願の請求項３に係る発明は、前記面状光源をＥＬ素子で構成したものである。
【００１１】
本願の請求項４に係る発明は、前記面状光源を、前記スケールの端部に設けられた点状光源若しくは線状光源からの光を導光手段により導光して拡散させた拡散光源としたものである。
【００１２】
本願の請求項５に係る発明は、前記面状光源自体で、前記第１の光学格子を構成するようにしたものである。
【００１３】
本願の請求項６に係る発明は、前記光源のうち、前記検出器ユニットが対峙する部分のみを発光させる制御手段を、更に設けるようにしたものである。
【００１４】
本願の請求項７に係る発明は、前記検出器ユニットに、前記第１の光学格子で変調された光を更に変調する第２の光学格子と、該第２の光学格子で変調された光を受光する受光素子と、を備えるようにしたものである。
【００１５】
本願の請求項８に係る発明は、前記検出器ユニットに、前記第１の光学格子で変調された光を集光・結像するレンズと、該レンズで集光・結像された光を受光する受光素子と、を備えるようにしたものである。
【００１６】
本願の請求項９に係る発明は、前記受光素子を、複数の画素から構成されるアレイ型受光素子としたものである。
【００１７】
本願の請求項１０に係る発明は、前記受光素子に、光の一部を一定間隔で遮光する光学格子を別体で設けたものである。
【００１８】
本願の請求項１１に係る発明は、又、第１の光学格子が設けられたスケールと、該スケールに対峙して配置される検出器ユニットと、を有する光電式エンコーダの動作制御方法において、前記スケールに一体的に設けられた光源のうち、前記検出器ユニットが対峙する部分のみを発光させる工程を含むことを特徴とする光電式エンコーダの動作制御方法を提供するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、検出器ユニットに光源を持たないので、小型の検出器ユニットが可能となると共に、検出器ユニットから光源による熱を排除することが可能となる。従って、光源による検出系の熱ひずみを回避して、高精度な測定が可能となる。
【００２０】
又、スケール自身が発光することにより、スケールと照射系とのアライメントが不要となる。このため、スケールと検出器ユニットとのアライメント許容度が拡大するので、ロバストな光電式エンコーダを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光電式エンコーダの模式図
【図２】同じく面状光源の構成を示す模式図
【図３】同じくスケールの断面を示す模式図
【図４】同じく検出器ユニットの構成を示す模式図
【図５】本発明の第２実施形態に係る光電式エンコーダのスケール模式図
【図６】本発明の第３実施形態に係る光電式エンコーダのスケール模式図
【図７】本発明の第４実施形態に係る光電式エンコーダの面状光源の構成を示す模式図
【図８】本発明の第５実施形態に係る光電式エンコーダの検出器ユニットの構成を示す模式図
【図９】本発明の第６実施形態に係る光電式エンコーダの検出器ユニットの構成を示す模式図
【図１０】本発明の第７実施形態に係る光電式エンコーダの検出器ユニットの構成を示す模式図
【図１１】従来例に係る光電式エンコーダの構成を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。
【００２３】
本発明に係る第１実施形態について、図１〜図４を用いて説明する。図１は本実施形態に係る光電式エンコーダの模式図、図２は同じく面状光源の構成を示す模式図、図３は同じくスケールの断面を示す模式図、図４は同じく検出器ユニットの構成を示す模式図、である。本実施形態では、３つの光学格子を用いて位置を求める原理（３格子原理と称する）を適用した光電式エンコーダを示す。
【００２４】
最初に、本実施形態に係る光電式エンコーダの構成について説明する。
【００２５】
光電式エンコーダ１００は、図１に示す如く、第１の光学格子１３２が設けられたスケール１１０と、スケール１１０に対峙して配置される検出器ユニット１４０と、を有する。
【００２６】
スケール１１０では、図１に示す如く、基材１１２上に面状光源１２０が形成され、更にその上に保護膜１３０と第１の光学格子１３２が形成されている。即ち、スケール１１０は、第１の光学格子１３２で変調される光を発光する面状光源１２０を一体的に設けた自己発光型スケールとされている。逆に言うならば、面状光源１２０は、検出器ユニット１４０に対峙してスケール１１０に一体的に設けられている。
【００２７】
面状光源１２０は、図１、図２に示す如く、ＥＬ発光膜１２２と電極膜１２４、１２６と透明電極膜１２８とを有する。即ち、面状光源１２０は、ＥＬ素子で構成されている。（なお、必ずしも光源が面状光源でなくてもよく、又面状光源がＥＬ素子でなくてもよい。）基材１１２上を電極膜１２４が均一に覆い、その上に測定軸方向Ｘに短冊形状の複数のＥＬ発光膜１２２が形成されている。そして、各ＥＬ発光膜１２２の上面にＩＴＯなどの透明電極膜１２８がそれぞれ形成されている。
【００２８】
図３に示す如く、電極膜１２４上に、ＥＬ発光膜１２２とほぼ同等の厚みで絶縁膜１２５が形成されている。そして、絶縁膜１２５上に配線としての電極膜１２６が形成されて、透明電極膜１２８は電極膜１２６と導通状態とされている。このため、電極膜１２４、１２６同士がショートすることなく、図２に示す如く、電極膜１２６は各ＥＬ発光膜１２２の一端側で全てが導通して、ＥＬ発光膜１２２が同時に駆動される。なお、ＥＬ発光膜１２２と透明電極膜１２８とは、共に単一の膜として形成されていても構わない。
【００２９】
図１に示す如く、電極膜１２６と透明電極膜１２８の上には、光学的に透明な保護膜１３０が形成されている。そして、その上に第１の光学格子１３２が形成されている。第１の光学格子１３２は、測定軸方向Ｘで一定間隔の複数の遮光パターンを備える。
【００３０】
なお、第１の光学格子１３２の遮光パターンの部分は、図１に示す如く、丁度各ＥＬ発光膜１２２の間にくるように配置される。そして、第１の光学格子１３２の遮光パターンの部分の幅が各ＥＬ発光膜１２２の間を覆うような態様とされている。このため、ＥＬ発光膜１２２が複数の短冊形状に分割されていても、そのＥＬ発光膜１２２を発光させることにより、第１の光学格子１３２全面を均一な光で照射していることと同様な状況にすることができる。面状光源１２０で発光する光は、第１の光学格子１３２で変調（一部遮光）される。なお、本実施形態では、図１に示す如く、ＥＬ発光膜１２２の幅は第１の光学格子１３２の幅の約２倍程度としているが、これに限られるものではない。
【００３１】
検出器ユニット１４０は、図１に示す如く、スケール１１０にＺ方向で所定の間隔ｄで対峙して配置される。検出器ユニット１４０は、図４に示す如く、第２の光学格子１４２と受光素子１４６とを備える。第２の光学格子１４２は、スケール１１０上の第１の光学格子１３２と距離ｄ１で対峙して配置される。そして、第２の光学格子１４２は、第１の光学格子１３２と同様に、測定軸方向Ｘで一定間隔の複数の遮光パターンを備える。そのため、第２の光学格子１４２は、第１の光学格子１３２との位置関係の変化に従い、面状光源１２０で発光した光で、且つ第１の光学格子１３２で変調された光を更に変調する。
【００３２】
受光素子１４６は、第２の光学格子１４２から距離ｄ２（図４でＺ軸上側）に配置されている。受光素子１４６の表面には、第２の光学格子１４２で変調された光の一部を一定間隔で遮光する光学格子１４４が別体で設けられている。このため、光学格子１４４を透過した光が受光素子１４６で受光されて、受光素子１４６から出力される。出力された信号は図示せぬ処理系で処理されて、検出した光量に基づいて検出器ユニット１４０に対してのスケール１１０の相対的位置が求められる。
【００３３】
なお、本実施形態では、第１の光学格子１３２、第２の光学格子１４２、光学格子１４４は同一間隔の遮光パターンを備えている。そして、距離ｄ１＝ｄ２とされている。又、検出器ユニット１４０の測定軸方向Ｘと直交する方向Ｙ（図４の奥行き方向）において、第２の光学格子１４２は２列存在し、それらは互いに９０度ずれた間隔で配置されている。受光素子１４６も対応して２つあるので、受光素子１４６のそれぞれからは、位相が９０度異なる出力（正弦波信号）を得ることができる。このため、それら２つの位相の出力により、その移動方向と検出器ユニット１４０に対するスケール１１０の相対的位置とを、高精度に計測することが可能となる。
【００３４】
なお、上述の如く、原理的には９０度位相差の２相正弦波信号があれば、相対位置の変位を検出可能である。しかし、Ｓ／Ｎ比向上、分解能向上のために逆相を含め、それぞれ９０度位相差の４相正弦波信号を検出して、この４相正弦波信号を信号処理して９０度位相差の２相正弦波信号を得るように、第２の光学格子１４２や受光素子１４６を配置・構成することも可能である。
【００３５】
次に、本実施形態に係る光電式エンコーダ１００の動作制御について、図１に基づいて説明する。
【００３６】
まず、電極膜１２４、１２６間に電圧を印加して各ＥＬ発光膜１２２に電流を流す。すると、各ＥＬ発光膜１２２が発光する。発光により出射された光は、スケール１１０の上面に形成された第１の光学格子１３２で光の変調（一部の光の遮光）がなされる。
【００３７】
変調された光は、検出器ユニット１４０の第２の光学格子１４２で更に変調されて、その変調された光は、受光素子１４６（光学格子１４４）上に明暗パターンを形成する。その際、受光素子１４６の表面に設けられた別体の光学格子１４４を透過した光が、受光素子１４６で受光されて出力される。そして、その得られた光量に基づいて図示せぬ処理系において検出器ユニット１４０に対するスケール１１０の相対位置を算出する。
【００３８】
本実施形態は、ＥＬ発光膜１２２は複数の短冊形状とされていることから、ＥＬ発光膜１２２の面積を少なくすることができる。このため、ＥＬ発光膜を全面に形成するよりも低コストで低消費電力にすることができる。
【００３９】
又、面状光源１２０がＥＬ発光膜１２２（ＥＬ素子）で構成されているので、高輝度である。このため、スケール１１０の表面に汚れが付着した場合でも、第１の光学格子１３２で変調される光への影響を低減できるので、耐環境性能に優れた光電式エンコーダ１００を実現することができる。
【００４０】
又、本実施形態においては、レンズを検出器ユニット１４０の内部にも用いていないため、検出器ユニット１４０を小型で低コストとすることができる。
【００４１】
このように、検出器ユニット１４０は、第１の光学格子１３２で変調された光を受光するための検出系のみを有するものとなる。このため、図１１で示した従来例とは異なり、検出器ユニット１４０は検出系に最適な設定で設計することができ、検出器ユニット１４０を小型にすることができる。同時に、検出器ユニット１４０内には面状光源１２０による熱は生じない。このため、面状光源１２０による熱ひずみを検出器ユニット１４０で考慮することがなく、それによる位置誤差などがなく、高精度な位置検出が可能である。
【００４２】
又、面状光源１２０とスケール１１０との位置関係が固定されて、スケール１１０自身が発光するので、スケール１１０とスケール１１０に光を照射する照射系とのアライメントが不要となる。このため、スケール１１０と検出器ユニット１４０とのアライメント許容度が拡大するので、ロバストな光電式エンコーダ１００を実現することが可能となる。
【００４３】
なお、本実施形態では、ＥＬ発光膜１２２を面状光源１２０として用いたが、本発明はこれに限られるものではない。本実施形態の変形例として、スケールの測定軸方向Ｘに複数の点状光源（たとえばＬＥＤ）を一定間隔で配置してもよい。
【００４４】
次に、本発明に係る第２実施形態について、図５を用いて説明する。
【００４５】
第１実施形態においては、光源を面状光源として用いていたが、本実施形態はスケールの端部に設けられた点状光源を用いて面状光源を構成したものである。なお、本実施形態は、第１実施形態と同じ３格子原理を適用した光電式エンコーダである。
【００４６】
スケール２１０は、主に反射シート２１５と導光板２１７（導光手段）と拡散シート２１８と２つのプリズムシート２１９と第１の光学格子２３２とから構成される。導光板２１７には、下面に凹凸パターン２１６が形成されている。その導光板２１７の一端側（スケール２１０の端部）に点状光源であるＬＥＤ２２２が設けられている。反射シート２１５は、導光板２１７の凹凸パターン２１６の面を重ねて配置されている。このため、ＬＥＤ２２２から出射された光は凹凸パターン２１６と反射シート２１５とで反射される。反射された光は導光板２１７の上面に配置された拡散シート２１８で均一に拡散されて拡散光源とされる。その拡散された光は、互いのプリズムが直交するようにされた２つのプリズムシート２１９を通過することで、垂直方向（図５の上側（Ｚ方向））に導かれる。
【００４７】
このように、本実施形態では、点状光源を用いるので、面状光源をそのまま発光させるよりも消費電力を減らすことができ、検出器ユニットへの熱の影響を更に低減することが可能となる。同時に、発熱源である点状光源をスケール２１０の端部（局部）に配置できるので、排熱が容易で、且つスケール２１０自体の熱ひずみも低減できるので、更に高精度な測定が可能となる。
【００４８】
なお、本実施形態においては点状光源として１つのＬＥＤ２２２を用いていたが、点状光源はＬＥＤに限られず、又、点状光源は複数を並べて使用してもよい。又、点状光源を使わずに小型の蛍光管などの線状光源を用いてもよい。又、点状光源を一端側だけでなく、両端に設けてもよい。又、プリズムシート２１９を省略した構成であっても構わない。又、点状光源の光を第１の光学格子の透光部分に相当する部分のみに導光して第１の光学格子を直接的に構成しても構わない。
【００４９】
次に、本発明に係る第３実施形態について、図６を用いて説明する。
【００５０】
本実施形態においては面状光源自体で第１の光学格子を構成している。具体的には、ＥＬ発光膜３２２の部分を第１の光学格子３３２の透光部分としたものである。このため、光学格子を形成する工程が不要になると共にスケール３１０を薄くすることができる。なお、本実施形態は、第１、第２実施形態と同じ３格子原理を適用した光電式エンコーダである。
【００５１】
次に、本発明に係る第４実施形態について、図７を用いて説明する。
【００５２】
上記実施形態においては、面状光源をスケールの全面で発光させていたが、本実施形態においては、例えば面状光源として短冊形状のＥＬ発光膜４２２を用いた場合に、それらを部分的に駆動させることで省電力化を図るものである。なお、本実施形態は、第１〜第３実施形態と同じ３格子原理を適用した光電式エンコーダである。
【００５３】
即ち、本実施形態では、第１、第３実施形態に比べれば、スケール４１０の測定軸方向Ｘに伸びる配線としての電極膜４２６とＥＬ発光膜４２２との間にフォトセンサアレイ４２７を更に設けている。フォトセンサアレイ４２７は、検出器ユニットのスケール４１０に対峙する表面にＬＥＤアレイ４４８を設けた場合に、面状光源４２０のうち、検出器ユニットの対峙するＥＬ発光膜４２２の部分Ａのみを発光させることができる（図７では、図面上での重なりを防ぐために、フォトセンサアレイ４２７に対して検出器ユニット側のＬＥＤアレイ４４８をＹ方向にずらしているが、実際には直接対向（対峙）するように配置することが望ましい）。即ち、フォトセンサアレイ４２７とＬＥＤアレイ４４８とが検出器ユニットの対峙する面状光源４２０の部分Ａのみを発光させる制御手段として働く。なお、本実施形態で、他の部分については、第１実施形態と同一なので、説明を省略する。
【００５４】
以下に、本実施形態の光電式リニアエンコーダの動作制御について説明する。
【００５５】
光電式リニアエンコーダを起動した際に、検出器ユニットのスケール４１０側の表面のＬＥＤアレイ４４８を点灯させる。
【００５６】
すると、ＬＥＤアレイ４４８に対峙して設けられた部分Ａのフォトセンサアレイ４２７にＬＥＤアレイ４４８の光が入射して、フォトセンサアレイ４２７を導通状態とする。このため、フォトセンサアレイ４２７の導通した部分のＥＬ発光膜４２２に電流が流れて、ＥＬ発光膜４２２が発光する。即ち、スケール４１０に一体的に設けられた面状光源４２０のうち、検出器ユニットが対峙する部分ＡのみのＥＬ発光膜４２２を発光させることができる。そして、その発光により出射された光は、第１の光学格子で変調される。その変調された光は、検出器ユニットに入射する。その際に、その変調された光は更に第２の光学格子で変調されて、光学格子を介して受光素子で受光される。
【００５７】
このため、部分ＡのＥＬ発光膜４２２で発熱する熱は、部分Ａ、Ｂの両方からなるＥＬ発光膜４２２全体で構成される面状光源４２０と比べて極めてわずかとすることができる。即ち、省電力化と同時に、スケール４１０上での発熱量を少なくして、熱の検出器ユニットへの影響を極力少なくすることができる。このような効果は、第１、第３実施形態で用いたＥＬ発光膜の場合だけに限られるものではない。第１実施形態の変形例で示したような複数の点状光源の場合や、第２実施形態で示した両端面に設けられた点状光源の場合には、本実施形態で示したような手段を用いることで、同様の効果を得ることができる。
【００５８】
なお、このようなフォトセンサアレイ４２７とＬＥＤアレイ４４８とを設けずに、例えば検出器ユニットに磁石を設けて、スケール側に磁気で電極膜の導通を制御する手段を設けるようにしてもよい。又、「検出器ユニットの対峙するＥＬ発光膜４２２の部分Ａのみ」とは、厳密な「対峙」関係だけでなく、ＥＬ発光膜４２２で構成される面状光源のうち、検出器ユニット近傍の局部に限定することを意味するものである。
【００５９】
本発明について上記実施形態を上げて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち本発明の要旨を逸脱しない範囲においての改良並びに設計の変更が可能なことはいうまでもない。
【００６０】
例えば、上記実施形態においては、検出器ユニットの受光素子は光学格子を有していたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば図８の第５実施形態で示す如く、３格子原理を適用しながら、受光素子を複数の画素から構成されるアレイ型受光素子５４６とすることもできる。この場合には、光学格子を不要とすることができ、且つ検出器ユニットを更に小型化することができる。
【００６１】
又、上記実施形態においては、検出器ユニットに第２の光学格子を備えていたが、本発明はこれに限定されるものでもない。例えば検出器ユニットに第１の光学格子で変調された光を集光・結像するレンズを備えることで、位置検出に２つの光学格子を用いる原理（２格子原理と称する）を適用してもよい。
【００６２】
具体的には、図９に示す第６実施形態においては、検出器ユニット６４０に、スケール６１０側にレンズ６４２とレンズ６４２で集光・結像された光を受光するアレイ型受光素子６４６を備えてもよい。この場合には、第２の光学格子が不要となるばかりではなく、第２の光学格子を用いるよりも、高い分解能で位置検出をすることが可能となる。
【００６３】
或いは、図１０に示す第７実施形態においては、検出器ユニット７４０に、スケール７１０側にレンズ７４２と、レンズ７４２で一旦集光された焦点の位置に配置されるアパチャ７４３と、アパチャ７４３を通過した光を再度集光・結像するレンズ７４４と、レンズ７４４で集光・結像された光を受光するアレイ型受光素子７４６と、を備えてもよい。この場合には、主光線が光軸に対して平行なレンズ系であるテレセントリック光学系を構成できる。このため、レンズを用いることで高分解能が達成できると共に、検出器ユニット７４０とスケール７１０とのアライメント許容度を更に拡大することが可能となる。なお、第６、第７実施形態においてアレイ型受光素子６４０、７４０の代わりに、光学格子を別体で設けた受光素子を用いてもよい。
【００６４】
又、上記実施形態においては、光電式エンコーダはリニア型エンコーダであったが、本発明はこれに限定されるものではない。例えばロータリ型エンコーダであっても構わない。
【００６５】
又、上記実施形態においては、何らかの面状光源を形成していたが、本発明はこれに限定されるものではない。光源がスケールに一体的に設けられていれば、いかなる形状の光源であってもよい。光源を検出器ユニットに備える必要がないので、光源に限定されずに本発明の相応の作用効果を得ることが可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１、１００…光電式エンコーダ
１０、１１０、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０、７１０…スケール
２０、１２０、４２０…面状光源
３０…受光モジュール
３０Ａ、３０Ｂ、１４６、５４６、６４６、７４６…受光素子
１１２、３１２…基材
１２２、３２２、４２２…ＥＬ発光膜
１２４、１２６、３２４、４２６…電極膜
１２８、３２８…透明電極膜
１３０…保護膜
１３２、２３２、３３２、４３２、５３２、６３２、７３２…第１の光学格子
１４０、５４０、６４０、７４０…検出器ユニット
１４２、５４２…第２の光学格子
１４４…光学格子
２１５…反射シート
２１６…凹凸パターン
２１７…導光板
２１８…拡散シート
２１９…プリズムシート
２２２…ＬＥＤ
４２７…フォトセンサアレイ
４４８…ＬＥＤアレイ
６４２、７４２、７４４…レンズ
７４３…アパチャ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学格子が設けられたスケールと、該スケールに対峙して配置される検出器ユニットと、を有する光電式エンコーダ及びその動作制御方法に係り、特に、小型の検出器ユニットで且つ高精度な測定を可能にする光電式エンコーダ及びその動作制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光学格子が設けられたスケールと、該スケールに対峙して配置される検出器ユニットと、を有する光電式エンコーダが、各種の工作機械や測定装置などで用いられてきた。その光電式エンコーダは、主に検出器ユニットの中にスケール照射のための光源とそのための電気回路、その照射のための光学系を持ち（照射系と称する）、そして、スケールからの信号を検出するための受光素子とそのための電気回路、更には、検出のための光学系を持っている（検出系と称する）。
【０００３】
例えば、特許文献１に示される光電式エンコーダ１は、図１１に示す如く、所定の光学格子１２が形成された反射型スケール１０と、スケール１０上に照射するための光を発する面状光源２０と、面状光源２０に近接させて配置されたアレイ型受光素子３０Ａ、３０Ｂを有する受光モジュール３０と、を備えている。このような光電式エンコーダ１では、面状光源２０と受光モジュール３０とが配設されて検出器ユニットが構成されることとなる。即ち、照射系（面状光源）と検出系（アレイ型受光素子）が１つの検出器ユニット内に配設されて、スケールと照射系（面状光源）、及びスケールと検出系（アレイ型受光素子）との配置が定められている。
【０００４】
又、特許文献２に示される光電式エンコーダにおいては、単一の半導体基板で形成された読取ヘッドに発光ダイオードを設けている。即ち、特許文献２においても、特許文献１と同様に、照射系（発光ダイオード）と検出系とが１つの検出器ユニット内に収納（配設）されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１６１６４６号公報
【特許文献２】特開平５−２４８８９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１及び特許文献２で示される如く、１つの検出器ユニット内に、照射系と検出系とが配設されるような場合には、機械的、光学的、熱的といった特性が互いに影響を及ぼしてしまう。このため、それを互いに調整しなければならず、設計上、上記特性のトレードオフを行うことが必要となってくる。即ち、１つの検出器ユニット内に理想的な照射系、検出系を配設して光電式エンコーダを構成することが難しい場合が出てきてしまい、最終的な光電式エンコーダ性能へ影響を及ぼすおそれがあった。
【０００７】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、小型の検出器ユニットを可能とすると共に、光源による検出器ユニットの熱ひずみを回避して、ロバストで高精度な測定を可能とする光電式エンコーダ及びその動作制御方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願の請求項１に係る発明は、第１の光学格子が設けられたスケールと、該スケールに対峙して配置される検出器ユニットと、を有する光電式エンコーダにおいて、前記スケールに、前記第１の光学格子で変調されて前記検出器ユニットで受光される光を発光する光源を一体的に備えるようにしたことにより、前記課題を解決したものである。
【０００９】
本願の請求項２に係る発明は、前記光源を面状光源としたものである。
【００１０】
本願の請求項３に係る発明は、前記面状光源をＥＬ素子で構成したものである。
【００１１】
本願の請求項４に係る発明は、前記面状光源を、前記スケールの端部に設けられた点状光源若しくは線状光源からの光を導光手段により導光して拡散させた拡散光源としたものである。
【００１２】
本願の請求項５に係る発明は、前記面状光源自体で、前記第１の光学格子を構成するようにしたものである。
【００１３】
本願の請求項６に係る発明は、前記光源のうち、前記検出器ユニットが対峙する部分のみを発光させる制御手段を、更に設けるようにしたものである。
【００１４】
本願の請求項７に係る発明は、前記検出器ユニットに、前記第１の光学格子で変調された光を更に変調する第２の光学格子と、該第２の光学格子で変調された光を受光する受光素子と、を備えるようにしたものである。
【００１５】
本願の請求項８に係る発明は、前記検出器ユニットに、前記第１の光学格子で変調された光を集光・結像するレンズと、該レンズで集光・結像された光を受光する受光素子と、を備えるようにしたものである。
【００１６】
本願の請求項９に係る発明は、前記受光素子を、複数の画素から構成されるアレイ型受光素子としたものである。
【００１７】
本願の請求項１０に係る発明は、前記受光素子に、光の一部を一定間隔で遮光する光学格子を別体で設けたものである。
【００１８】
本願の請求項１１に係る発明は、又、第１の光学格子が設けられたスケールと、該スケールに対峙して配置される検出器ユニットと、を有する光電式エンコーダの動作制御方法において、前記スケールに一体的に設けられた光源のうち、前記検出器ユニットが対峙する部分のみを発光させる工程を含むことを特徴とする光電式エンコーダの動作制御方法を提供するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、検出器ユニットに光源を持たないので、小型の検出器ユニットが可能となると共に、検出器ユニットから光源による熱を排除することが可能となる。従って、光源による検出系の熱ひずみを回避して、高精度な測定が可能となる。
【００２０】
又、スケール自身が発光することにより、スケールと照射系とのアライメントが不要となる。このため、スケールと検出器ユニットとのアライメント許容度が拡大するので、ロバストな光電式エンコーダを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光電式エンコーダの模式図
【図２】同じく面状光源の構成を示す模式図
【図３】同じくスケールの断面を示す模式図
【図４】同じく検出器ユニットの構成を示す模式図
【図５】本発明の第２実施形態に係る光電式エンコーダのスケール模式図
【図６】本発明の第３実施形態に係る光電式エンコーダのスケール模式図
【図７】本発明の第４実施形態に係る光電式エンコーダの面状光源の構成を示す模式図
【図８】本発明の第５実施形態に係る光電式エンコーダの検出器ユニットの構成を示す模式図
【図９】本発明の第６実施形態に係る光電式エンコーダの検出器ユニットの構成を示す模式図
【図１０】本発明の第７実施形態に係る光電式エンコーダの検出器ユニットの構成を示す模式図
【図１１】従来例に係る光電式エンコーダの構成を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。
【００２３】
本発明に係る第１実施形態について、図１〜図４を用いて説明する。図１は本実施形態に係る光電式エンコーダの模式図、図２は同じく面状光源の構成を示す模式図、図３は同じくスケールの断面を示す模式図、図４は同じく検出器ユニットの構成を示す模式図、である。本実施形態では、３つの光学格子を用いて位置を求める原理（３格子原理と称する）を適用した光電式エンコーダを示す。
【００２４】
最初に、本実施形態に係る光電式エンコーダの構成について説明する。
【００２５】
光電式エンコーダ１００は、図１に示す如く、第１の光学格子１３２が設けられたスケール１１０と、スケール１１０に対峙して配置される検出器ユニット１４０と、を有する。
【００２６】
スケール１１０では、図１に示す如く、基材１１２上に面状光源１２０が形成され、更にその上に保護膜１３０と第１の光学格子１３２が形成されている。即ち、スケール１１０は、第１の光学格子１３２で変調される光を発光する面状光源１２０を一体的に設けた自己発光型スケールとされている。逆に言うならば、面状光源１２０は、検出器ユニット１４０に対峙してスケール１１０に一体的に設けられている。
【００２７】
面状光源１２０は、図１、図２に示す如く、ＥＬ発光膜１２２と電極膜１２４、１２６と透明電極膜１２８とを有する。即ち、面状光源１２０は、ＥＬ素子で構成されている。（なお、必ずしも光源が面状光源でなくてもよく、又面状光源がＥＬ素子でなくてもよい。）基材１１２上を電極膜１２４が均一に覆い、その上に測定軸方向Ｘに短冊形状の複数のＥＬ発光膜１２２が形成されている。そして、各ＥＬ発光膜１２２の上面にＩＴＯなどの透明電極膜１２８がそれぞれ形成されている。
【００２８】
図３に示す如く、電極膜１２４上に、ＥＬ発光膜１２２とほぼ同等の厚みで絶縁膜１２５が形成されている。そして、絶縁膜１２５上に配線としての電極膜１２６が形成されて、透明電極膜１２８は電極膜１２６と導通状態とされている。このため、電極膜１２４、１２６同士がショートすることなく、図２に示す如く、電極膜１２６は各ＥＬ発光膜１２２の一端側で全てが導通して、ＥＬ発光膜１２２が同時に駆動される。なお、ＥＬ発光膜１２２と透明電極膜１２８とは、共に単一の膜として形成されていても構わない。
【００２９】
図１に示す如く、電極膜１２６と透明電極膜１２８の上には、光学的に透明な保護膜１３０が形成されている。そして、その上に第１の光学格子１３２が形成されている。第１の光学格子１３２は、測定軸方向Ｘで一定間隔の複数の遮光パターンを備える。
【００３０】
なお、第１の光学格子１３２の遮光パターンの部分は、図１に示す如く、丁度各ＥＬ発光膜１２２の間にくるように配置される。そして、第１の光学格子１３２の遮光パターンの部分の幅が各ＥＬ発光膜１２２の間を覆うような態様とされている。このため、ＥＬ発光膜１２２が複数の短冊形状に分割されていても、そのＥＬ発光膜１２２を発光させることにより、第１の光学格子１３２全面を均一な光で照射していることと同様な状況にすることができる。面状光源１２０で発光する光は、第１の光学格子１３２で変調（一部遮光）される。なお、本実施形態では、図１に示す如く、ＥＬ発光膜１２２の幅は第１の光学格子１３２の幅の約２倍程度としているが、これに限られるものではない。
【００３１】
検出器ユニット１４０は、図１に示す如く、スケール１１０にＺ方向で所定の間隔ｄで対峙して配置される。検出器ユニット１４０は、図４に示す如く、第２の光学格子１４２と受光素子１４６とを備える。第２の光学格子１４２は、スケール１１０上の第１の光学格子１３２と距離ｄ１で対峙して配置される。そして、第２の光学格子１４２は、第１の光学格子１３２と同様に、測定軸方向Ｘで一定間隔の複数の遮光パターンを備える。そのため、第２の光学格子１４２は、第１の光学格子１３２との位置関係の変化に従い、面状光源１２０で発光した光で、且つ第１の光学格子１３２で変調された光を更に変調する。
【００３２】
受光素子１４６は、第２の光学格子１４２から距離ｄ２（図４でＺ軸上側）に配置されている。受光素子１４６の表面には、第２の光学格子１４２で変調された光の一部を一定間隔で遮光する光学格子１４４が別体で設けられている。このため、光学格子１４４を透過した光が受光素子１４６で受光されて、受光素子１４６から出力される。出力された信号は図示せぬ処理系で処理されて、検出した光量に基づいて検出器ユニット１４０に対してのスケール１１０の相対的位置が求められる。
【００３３】
なお、本実施形態では、第１の光学格子１３２、第２の光学格子１４２、光学格子１４４は同一間隔の遮光パターンを備えている。そして、距離ｄ１＝ｄ２とされている。又、検出器ユニット１４０の測定軸方向Ｘと直交する方向Ｙ（図４の奥行き方向）において、第２の光学格子１４２は２列存在し、それらは互いに９０度ずれた間隔で配置されている。受光素子１４６も対応して２つあるので、受光素子１４６のそれぞれからは、位相が９０度異なる出力（正弦波信号）を得ることができる。このため、それら２つの位相の出力により、その移動方向と検出器ユニット１４０に対するスケール１１０の相対的位置とを、高精度に計測することが可能となる。
【００３４】
なお、上述の如く、原理的には９０度位相差の２相正弦波信号があれば、相対位置の変位を検出可能である。しかし、Ｓ／Ｎ比向上、分解能向上のために逆相を含め、それぞれ９０度位相差の４相正弦波信号を検出して、この４相正弦波信号を信号処理して９０度位相差の２相正弦波信号を得るように、第２の光学格子１４２や受光素子１４６を配置・構成することも可能である。
【００３５】
次に、本実施形態に係る光電式エンコーダ１００の動作制御について、図１に基づいて説明する。
【００３６】
まず、電極膜１２４、１２６間に電圧を印加して各ＥＬ発光膜１２２に電流を流す。すると、各ＥＬ発光膜１２２が発光する。発光により出射された光は、スケール１１０の上面に形成された第１の光学格子１３２で光の変調（一部の光の遮光）がなされる。
【００３７】
変調された光は、検出器ユニット１４０の第２の光学格子１４２で更に変調されて、その変調された光は、受光素子１４６（光学格子１４４）上に明暗パターンを形成する。その際、受光素子１４６の表面に設けられた別体の光学格子１４４を透過した光が、受光素子１４６で受光されて出力される。そして、その得られた光量に基づいて図示せぬ処理系において検出器ユニット１４０に対するスケール１１０の相対位置を算出する。
【００３８】
本実施形態は、ＥＬ発光膜１２２は複数の短冊形状とされていることから、ＥＬ発光膜１２２の面積を少なくすることができる。このため、ＥＬ発光膜を全面に形成するよりも低コストで低消費電力にすることができる。
【００３９】
又、面状光源１２０がＥＬ発光膜１２２（ＥＬ素子）で構成されているので、高輝度である。このため、スケール１１０の表面に汚れが付着した場合でも、第１の光学格子１３２で変調される光への影響を低減できるので、耐環境性能に優れた光電式エンコーダ１００を実現することができる。
【００４０】
又、本実施形態においては、レンズを検出器ユニット１４０の内部にも用いていないため、検出器ユニット１４０を小型で低コストとすることができる。
【００４１】
このように、検出器ユニット１４０は、第１の光学格子１３２で変調された光を受光するための検出系のみを有するものとなる。このため、図１１で示した従来例とは異なり、検出器ユニット１４０は検出系に最適な設定で設計することができ、検出器ユニット１４０を小型にすることができる。同時に、検出器ユニット１４０内には面状光源１２０による熱は生じない。このため、面状光源１２０による熱ひずみを検出器ユニット１４０で考慮することがなく、それによる位置誤差などがなく、高精度な位置検出が可能である。
【００４２】
又、面状光源１２０とスケール１１０との位置関係が固定されて、スケール１１０自身が発光するので、スケール１１０とスケール１１０に光を照射する照射系とのアライメントが不要となる。このため、スケール１１０と検出器ユニット１４０とのアライメント許容度が拡大するので、ロバストな光電式エンコーダ１００を実現することが可能となる。
【００４３】
なお、本実施形態では、ＥＬ発光膜１２２を面状光源１２０として用いたが、本発明はこれに限られるものではない。本実施形態の変形例として、スケールの測定軸方向Ｘに複数の点状光源（たとえばＬＥＤ）を一定間隔で配置してもよい。
【００４４】
次に、本発明に係る第２実施形態について、図５を用いて説明する。
【００４５】
第１実施形態においては、光源を面状光源として用いていたが、本実施形態はスケールの端部に設けられた点状光源を用いて面状光源を構成したものである。なお、本実施形態は、第１実施形態と同じ３格子原理を適用した光電式エンコーダである。
【００４６】
スケール２１０は、主に反射シート２１５と導光板２１７（導光手段）と拡散シート２１８と２つのプリズムシート２１９と第１の光学格子２３２とから構成される。導光板２１７には、下面に凹凸パターン２１６が形成されている。その導光板２１７の一端側（スケール２１０の端部）に点状光源であるＬＥＤ２２２が設けられている。反射シート２１５は、導光板２１７の凹凸パターン２１６の面を重ねて配置されている。このため、ＬＥＤ２２２から出射された光は凹凸パターン２１６と反射シート２１５とで反射される。反射された光は導光板２１７の上面に配置された拡散シート２１８で均一に拡散されて拡散光源とされる。その拡散された光は、互いのプリズムが直交するようにされた２つのプリズムシート２１９を通過することで、垂直方向（図５の上側（Ｚ方向））に導かれる。
【００４７】
このように、本実施形態では、点状光源を用いるので、面状光源をそのまま発光させるよりも消費電力を減らすことができ、検出器ユニットへの熱の影響を更に低減することが可能となる。同時に、発熱源である点状光源をスケール２１０の端部（局部）に配置できるので、排熱が容易で、且つスケール２１０自体の熱ひずみも低減できるので、更に高精度な測定が可能となる。
【００４８】
なお、本実施形態においては点状光源として１つのＬＥＤ２２２を用いていたが、点状光源はＬＥＤに限られず、又、点状光源は複数を並べて使用してもよい。又、点状光源を使わずに小型の蛍光管などの線状光源を用いてもよい。又、点状光源を一端側だけでなく、両端に設けてもよい。又、プリズムシート２１９を省略した構成であっても構わない。又、点状光源の光を第１の光学格子の透光部分に相当する部分のみに導光して第１の光学格子を直接的に構成しても構わない。
【００４９】
次に、本発明に係る第３実施形態について、図６を用いて説明する。
【００５０】
本実施形態においては面状光源自体で第１の光学格子を構成している。具体的には、ＥＬ発光膜３２２の部分を第１の光学格子３３２の透光部分としたものである。このため、光学格子を形成する工程が不要になると共にスケール３１０を薄くすることができる。なお、本実施形態は、第１、第２実施形態と同じ３格子原理を適用した光電式エンコーダである。
【００５１】
次に、本発明に係る第４実施形態について、図７を用いて説明する。
【００５２】
上記実施形態においては、面状光源をスケールの全面で発光させていたが、本実施形態においては、例えば面状光源として短冊形状のＥＬ発光膜４２２を用いた場合に、それらを部分的に駆動させることで省電力化を図るものである。なお、本実施形態は、第１〜第３実施形態と同じ３格子原理を適用した光電式エンコーダである。
【００５３】
即ち、本実施形態では、第１、第３実施形態に比べれば、スケール４１０の測定軸方向Ｘに伸びる配線としての電極膜４２６とＥＬ発光膜４２２との間にフォトセンサアレイ４２７を更に設けている。フォトセンサアレイ４２７は、検出器ユニットのスケール４１０に対峙する表面にＬＥＤアレイ４４８を設けた場合に、面状光源４２０のうち、検出器ユニットの対峙するＥＬ発光膜４２２の部分Ａのみを発光させることができる（図７では、図面上での重なりを防ぐために、フォトセンサアレイ４２７に対して検出器ユニット側のＬＥＤアレイ４４８をＹ方向にずらしているが、実際には直接対向（対峙）するように配置することが望ましい）。即ち、フォトセンサアレイ４２７とＬＥＤアレイ４４８とが検出器ユニットの対峙する面状光源４２０の部分Ａのみを発光させる制御手段として働く。なお、本実施形態で、他の部分については、第１実施形態と同一なので、説明を省略する。
【００５４】
以下に、本実施形態の光電式リニアエンコーダの動作制御について説明する。
【００５５】
光電式リニアエンコーダを起動した際に、検出器ユニットのスケール４１０側の表面のＬＥＤアレイ４４８を点灯させる。
【００５６】
すると、ＬＥＤアレイ４４８に対峙して設けられた部分Ａのフォトセンサアレイ４２７にＬＥＤアレイ４４８の光が入射して、フォトセンサアレイ４２７を導通状態とする。このため、フォトセンサアレイ４２７の導通した部分のＥＬ発光膜４２２に電流が流れて、ＥＬ発光膜４２２が発光する。即ち、スケール４１０に一体的に設けられた面状光源４２０のうち、検出器ユニットが対峙する部分ＡのみのＥＬ発光膜４２２を発光させることができる。そして、その発光により出射された光は、第１の光学格子で変調される。その変調された光は、検出器ユニットに入射する。その際に、その変調された光は更に第２の光学格子で変調されて、光学格子を介して受光素子で受光される。
【００５７】
このため、部分ＡのＥＬ発光膜４２２で発熱する熱は、部分Ａ、Ｂの両方からなるＥＬ発光膜４２２全体で構成される面状光源４２０と比べて極めてわずかとすることができる。即ち、省電力化と同時に、スケール４１０上での発熱量を少なくして、熱の検出器ユニットへの影響を極力少なくすることができる。このような効果は、第１、第３実施形態で用いたＥＬ発光膜の場合だけに限られるものではない。第１実施形態の変形例で示したような複数の点状光源の場合や、第２実施形態で示した両端面に設けられた点状光源の場合には、本実施形態で示したような手段を用いることで、同様の効果を得ることができる。
【００５８】
なお、このようなフォトセンサアレイ４２７とＬＥＤアレイ４４８とを設けずに、例えば検出器ユニットに磁石を設けて、スケール側に磁気で電極膜の導通を制御する手段を設けるようにしてもよい。又、「検出器ユニットの対峙するＥＬ発光膜４２２の部分Ａのみ」とは、厳密な「対峙」関係だけでなく、ＥＬ発光膜４２２で構成される面状光源のうち、検出器ユニット近傍の局部に限定することを意味するものである。
【００５９】
本発明について上記実施形態を上げて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち本発明の要旨を逸脱しない範囲においての改良並びに設計の変更が可能なことはいうまでもない。
【００６０】
例えば、上記実施形態においては、検出器ユニットの受光素子は光学格子を有していたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば図８の第５実施形態で示す如く、３格子原理を適用しながら、受光素子を複数の画素から構成されるアレイ型受光素子５４６とすることもできる。この場合には、光学格子を不要とすることができ、且つ検出器ユニットを更に小型化することができる。
【００６１】
又、上記実施形態においては、検出器ユニットに第２の光学格子を備えていたが、本発明はこれに限定されるものでもない。例えば検出器ユニットに第１の光学格子で変調された光を集光・結像するレンズを備えることで、位置検出に２つの光学格子を用いる原理（２格子原理と称する）を適用してもよい。
【００６２】
具体的には、図９に示す第６実施形態においては、検出器ユニット６４０に、スケール６１０側にレンズ６４２とレンズ６４２で集光・結像された光を受光するアレイ型受光素子６４６を備えてもよい。この場合には、第２の光学格子が不要となるばかりではなく、第２の光学格子を用いるよりも、高い分解能で位置検出をすることが可能となる。
【００６３】
或いは、図１０に示す第７実施形態においては、検出器ユニット７４０に、スケール７１０側にレンズ７４２と、レンズ７４２で一旦集光された焦点の位置に配置されるアパチャ７４３と、アパチャ７４３を通過した光を再度集光・結像するレンズ７４４と、レンズ７４４で集光・結像された光を受光するアレイ型受光素子７４６と、を備えてもよい。この場合には、主光線が光軸に対して平行なレンズ系であるテレセントリック光学系を構成できる。このため、レンズを用いることで高分解能が達成できると共に、検出器ユニット７４０とスケール７１０とのアライメント許容度を更に拡大することが可能となる。なお、第６、第７実施形態においてアレイ型受光素子６４０、７４０の代わりに、光学格子を別体で設けた受光素子を用いてもよい。
【００６４】
又、上記実施形態においては、光電式エンコーダはリニア型エンコーダであったが、本発明はこれに限定されるものではない。例えばロータリ型エンコーダであっても構わない。
【００６５】
又、上記実施形態においては、何らかの面状光源を形成していたが、本発明はこれに限定されるものではない。光源がスケールに一体的に設けられていれば、いかなる形状の光源であってもよい。光源を検出器ユニットに備える必要がないので、光源に限定されずに本発明の相応の作用効果を得ることが可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１、１００…光電式エンコーダ
１０、１１０、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０、７１０…スケール
２０、１２０、４２０…面状光源
３０…受光モジュール
３０Ａ、３０Ｂ、１４６、５４６、６４６、７４６…受光素子
１１２、３１２…基材
１２２、３２２、４２２…ＥＬ発光膜
１２４、１２６、３２４、４２６…電極膜
１２８、３２８…透明電極膜
１３０…保護膜
１３２、２３２、３３２、４３２、５３２、６３２、７３２…第１の光学格子
１４０、５４０、６４０、７４０…検出器ユニット
１４２、５４２…第２の光学格子
１４４…光学格子
２１５…反射シート
２１６…凹凸パターン
２１７…導光板
２１８…拡散シート
２１９…プリズムシート
２２２…ＬＥＤ
４２７…フォトセンサアレイ
４４８…ＬＥＤアレイ
６４２、７４２、７４４…レンズ
７４３…アパチャ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光学格子が設けられたスケールと、該スケールに対峙して配置される検出器ユニットと、を有する光電式エンコーダにおいて、
前記スケールに、前記第１の光学格子で変調されて前記検出器ユニットで受光される光を発光する光源を一体的に備えることを特徴とする光電式エンコーダ。
【請求項２】
前記光源は面状光源であることを特徴とする請求項１に記載の光電式エンコーダ。
【請求項３】
前記面状光源はＥＬ素子で構成されていることを特徴とする請求項２に記載の光電式エンコーダ。
【請求項４】
前記面状光源は、前記スケールの端部に設けられた点状光源若しくは線状光源からの光を導光手段により導光して拡散された拡散光源であることを特徴とする請求項２に記載の光電式エンコーダ。
【請求項５】
前記面状光源自体は、前記第１の光学格子を構成していることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の光電式エンコーダ。
【請求項６】
前記光源のうち、前記検出器ユニットが対峙する部分のみを発光させる制御手段が、更に設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の光電式エンコーダ。
【請求項７】
前記検出器ユニットは、前記第１の光学格子で変調された光を更に変調する第２の光学格子と、該第２の光学格子で変調された光を受光する受光素子と、を備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光電式エンコーダ。
【請求項８】
前記検出器ユニットは、前記第１の光学格子で変調された光を集光・結像するレンズと、該レンズで集光・結像された光を受光する受光素子と、を備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光電式エンコーダ。
【請求項９】
前記受光素子は、複数の画素から構成されるアレイ型受光素子であることを特徴とする請求項７又は８に記載の光電式エンコーダ。
【請求項１０】
前記受光素子に、光の一部を一定間隔で遮光する光学格子が別体で設けられていることを特徴とする請求項７又は８に記載の光電式エンコーダ。
【請求項１１】
第１の光学格子が設けられたスケールと、該スケールに対峙して配置される検出器ユニットと、を有する光電式エンコーダの動作制御方法において、
前記スケールに一体的に設けられた光源のうち、前記検出器ユニットが対峙する部分のみを発光させる工程を含むことを特徴とする光電式エンコーダの動作制御方法。
【請求項１】
第１の光学格子が設けられたスケールと、該スケールに対峙して配置される検出器ユニットと、を有する光電式エンコーダにおいて、
前記スケールに、前記第１の光学格子で変調されて前記検出器ユニットで受光される光を発光する光源を一体的に備えることを特徴とする光電式エンコーダ。
【請求項２】
前記光源は面状光源であることを特徴とする請求項１に記載の光電式エンコーダ。
【請求項３】
前記面状光源はＥＬ素子で構成されていることを特徴とする請求項２に記載の光電式エンコーダ。
【請求項４】
前記面状光源は、前記スケールの端部に設けられた点状光源若しくは線状光源からの光を導光手段により導光して拡散された拡散光源であることを特徴とする請求項２に記載の光電式エンコーダ。
【請求項５】
前記面状光源自体は、前記第１の光学格子を構成していることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の光電式エンコーダ。
【請求項６】
前記光源のうち、前記検出器ユニットが対峙する部分のみを発光させる制御手段が、更に設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の光電式エンコーダ。
【請求項７】
前記検出器ユニットは、前記第１の光学格子で変調された光を更に変調する第２の光学格子と、該第２の光学格子で変調された光を受光する受光素子と、を備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光電式エンコーダ。
【請求項８】
前記検出器ユニットは、前記第１の光学格子で変調された光を集光・結像するレンズと、該レンズで集光・結像された光を受光する受光素子と、を備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光電式エンコーダ。
【請求項９】
前記受光素子は、複数の画素から構成されるアレイ型受光素子であることを特徴とする請求項７又は８に記載の光電式エンコーダ。
【請求項１０】
前記受光素子に、光の一部を一定間隔で遮光する光学格子が別体で設けられていることを特徴とする請求項７又は８に記載の光電式エンコーダ。
【請求項１１】
第１の光学格子が設けられたスケールと、該スケールに対峙して配置される検出器ユニットと、を有する光電式エンコーダの動作制御方法において、
前記スケールに一体的に設けられた光源のうち、前記検出器ユニットが対峙する部分のみを発光させる工程を含むことを特徴とする光電式エンコーダの動作制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−２５６０８０（Ｐ２０１０−２５６０８０Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０４０９５（Ｐ２００９−１０４０９５）
【出願日】平成２１年４月２２日（２００９．４．２２）
【出願人】（０００１３７６９４）株式会社ミツトヨ (979)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２２日（２００９．４．２２）
【出願人】（０００１３７６９４）株式会社ミツトヨ (979)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]