特許 6702666 変位検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6702666

(24)【登録日】2020年5月11日

(45)【発行日】2020年6月3日

(54)【発明の名称】変位検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01D 5/347 20060101AFI20200525BHJP

   G02B 5/18 20060101ALI20200525BHJP

【ＦＩ】

   G01D5/347 110U

   G01D5/347 D

   G02B5/18

【請求項の数】4

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2015-148381(P2015-148381)

(22)【出願日】2015年7月28日

(65)【公開番号】特開2017-26566(P2017-26566A)

(43)【公開日】2017年2月2日

【審査請求日】2018年6月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】000137694

【氏名又は名称】株式会社ミツトヨ

(74)【代理人】

【識別番号】100143720

【弁理士】

【氏名又は名称】米田 耕一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100080252

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 征四郎

(72)【発明者】

【氏名】木村 彰秀

【審査官】 吉田 久

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−２４２３８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−４９２８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００７−５０６０７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平８−２６１７２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１２８２３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平６−１８６０５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−４３６４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／０７３５３８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｄ ５／２６−５／３８

Ｇ０２Ｂ ５／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

スケール回折格子と、
前記スケール回折格子に対して相対移動可能に設けられ、前記スケール回折格子に対する相対変位量を検出する検出ヘッド部と、を具備し、
前記検出ヘッド部は、
可干渉光を前記スケール回折格子に向けて発射する光源と、
前記スケール回折格子による回折光のうち＋ｓ次回折光を再帰反射して再度前記スケール回折格子に入射させる第１再帰反射部と、
前記スケール回折格子による回折光のうち−ｓ次回折光を再帰反射して再度前記スケール回折格子に入射させる第２再帰反射部と、
前記第１再帰反射部にて再帰反射された光が前記スケール回折格子で回折された回折光と、前記第２再帰反射部にて再帰反射された光が前記スケール回折格子で回折された回折光と、による干渉縞を受光する受光部と、備え、
前記第１再帰反射部および前記第２再帰反射部は、当該再帰反射部に入射する光に対し所定角度偏向した方向に光を射出する偏向付与機能を有し、
前記第１再帰反射部から再帰した光が前記スケール回折格子に入射する点と、前記第２再帰反射部から再帰した光が前記スケール回折格子に入射する点と、は互いに位置が異なっている
ことを特徴とする変位検出装置。
（ｓは１以上の整数。）

【請求項2】

スケール回折格子と、
前記スケール回折格子に対して相対移動可能に設けられ、前記スケール回折格子に対する相対変位量を検出する検出ヘッド部と、を具備し、
前記検出ヘッド部は、
可干渉光を前記スケール回折格子に向けて発射する光源と、
前記スケール回折格子による回折光のうち＋ｓ次回折光を再帰反射して再度前記スケール回折格子に入射させる第１再帰反射部と、
前記スケール回折格子による回折光のうち−ｓ次回折光を再帰反射して再度前記スケール回折格子に入射させる第２再帰反射部と、
前記第１再帰反射部にて再帰反射された光が前記スケール回折格子で回折された回折光と、前記第２再帰反射部にて再帰反射された光が前記スケール回折格子で回折された回折光と、による干渉縞を受光する受光部と、備え、
前記第１再帰反射部および前記第２再帰反射部は、当該再帰反射部に入射する光に対し所定角度偏向した方向に光を射出する偏向付与機能を有し、
前記第１再帰反射部および前記第２再帰反射部は、
コーナーキューブとウェッジプリズムとの組み合わせによって構成されている
ことを特徴とする変位検出装置。
（ｓは１以上の整数。）

【請求項3】

請求項２に記載の変位検出装置において、
前記コーナーキューブと前記ウェッジプリズムとは一体化されている
ことを特徴とする変位検出装置。

【請求項4】

スケール回折格子と、
前記スケール回折格子に対して相対移動可能に設けられ、前記スケール回折格子に対する相対変位量を検出する検出ヘッド部と、を具備し、
前記検出ヘッド部は、
可干渉光を前記スケール回折格子に向けて発射する光源と、
前記スケール回折格子による回折光のうち＋ｓ次回折光を再帰反射して再度前記スケール回折格子に入射させる第１再帰反射部と、
前記スケール回折格子による回折光のうち−ｓ次回折光を再帰反射して再度前記スケール回折格子に入射させる第２再帰反射部と、
前記第１再帰反射部にて再帰反射された光が前記スケール回折格子で回折された回折光と、前記第２再帰反射部にて再帰反射された光が前記スケール回折格子で回折された回折光と、による干渉縞を受光する受光部と、備え、
前記第１再帰反射部および前記第２再帰反射部は、当該再帰反射部に入射する光に対し所定角度偏向した方向に光を射出する偏向付与機能を有し、
前記第１再帰反射部および前記第２再帰反射部は、
焦点距離が異なる２つのレンズと、反射ミラーと、の組み合わせで構成されている
ことを特徴とする変位検出装置。
（ｓは１以上の整数。）

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は変位検出装置に関し、具体的には、光電式エンコーダに関する。

【背景技術】

【0002】

変位検出装置として光電式エンコーダが広く利用されている。
エンコーダの高分解能化、さらには、ミスアライメントに対するロバスト性向上を目的として、スケール回折格子と再帰反射素子とを組み合わせた再帰反射型の光電式エンコーダが提案されている（例えば、特許文献１、２、３）。

【0003】

再帰反射型光電式エンコーダの典型例の１つが特許文献１（特開平４−２７０９２０号）に開示されている。
スケール回折格子による一回目の回折で光が２光束に分離され、それぞれの光束が再帰反射素子によって再帰してスケール回折格子で再度回折し、その後、受光素子に入射する。
ここで、受光素子に入射する前に２つの光束が混合（干渉）してしまっては、再帰反射型とする意味がなくなってしまう（特に、移動方向を弁別するための位相差情報が失われてしまう）。
したがって、２つの光束が混合（干渉）しないように、互いの偏光軸が直角になるようにする。

【0004】

特許文献１では、互いに直角な偏光軸を有する偏光子をそれぞれの光路に入れて、互いに直角な偏光になるようにしている。
その上で、複数のビームスプリッタ、複数の位相板（波長板）および複数の偏光子を用いて互いに９０度の位相差を持った２つの位相信号を取り出す。
これにより、単純な一回回折に比べて光学４逓倍の分解能を得る。
また、スケール回折格子に再帰させることにより、スケール回折格子の傾斜や回転を相殺することができ、ミスアライメントに対するロバスト性が向上する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平４−２７０９２０号

【特許文献2】特許４７２２４７４号

【特許文献2】特公平６−２３６６２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

再帰反射型の光電式エンコーダの一般的課題として、部品の数が多くなるという点がある。
特許文献１でも位相差信号を取り出すためにかなり複雑な構成を必要としている（特許文献２にも同趣旨の課題がある）。
他の構成例として特許文献３（特公平６−２３６６２号）がある。
特許文献３では、位相板（波長板）や偏光子を用いないように構成してあるが、その分、メインスケールであるスケール回折格子の他に２つまたは４つの補助的な回折格子を必要とする。

【0007】

そのため、再帰反射型の光電式エンコーダはコンパクト化（集積化）しづらいという問題があった。

【0008】

本発明の目的は、部品点数を減らすことができ、コンパクト化に適した再帰反射型の光電式エンコーダを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の変位検出装置は、
スケール回折格子と、
前記スケール回折格子に対して相対移動可能に設けられ、前記スケール回折格子に対する相対変位量を検出する検出ヘッド部と、を具備し、
前記検出ヘッド部は、
光を前記スケール回折格子に向けて発射する光源と、
前記スケール回折格子による回折光のうち＋ｓ次回折光を再帰反射して再度前記スケール回折格子に入射させる第１再帰反射部と、
前記スケール回折格子による回折光のうち−ｓ次回折光を再帰反射して再度前記スケール回折格子に入射させる第２再帰反射部と、
前記第１再帰反射部にて再帰反射された光が前記スケール回折格子で回折された回折光と、前記第２再帰反射部にて再帰反射された光が前記スケール回折格子で回折された回折光と、による干渉縞を受光する受光部と、備え、
前記第１再帰反射部および前記第２再帰反射部は、当該再帰反射部に入射する光に対し所定角度偏向した方向に光を射出する偏向付与機能を有する
ことを特徴とする。
（ｓは１以上の整数。）

【0010】

本発明では、
前記第１再帰反射部から再帰した光が前記スケール回折格子に入射する点と、前記第２再帰反射部から再帰した光が前記スケール回折格子に入射する点と、は互いに位置が異なっている
ことが好ましい。

【0011】

本発明では、
前記第１再帰反射部および前記第２再帰反射部は、
コーナーキューブとウェッジプリズムとの組み合わせによって構成されている
ことが好ましい。

【0012】

本発明では、
前記コーナーキューブと前記ウェッジプリズムとは一体化されている
ことが好ましい。

【0013】

本発明では、
前記第１再帰反射部および前記第２再帰反射部は、
焦点距離が異なる２つのレンズと、反射ミラーと、の組み合わせで構成されている
ことが好ましい。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】変位検出装置に係る第１実施形態を示す図である。

【図2】第１実施形態の正面図である。

【図3】受光部上に形成された受光素子アレイの配列を例示する図である。

【図4】一体化されたコーナーキューブとウェッジプリズムを例示する図である。

【図5】ミラーとレンズとの組み合わせによる再帰反射部の例を示す図である。

【図6】第２実施形態を例示する図である。

【図7】第２実施形態を例示する図である。

【図8】第３実施形態を例示する図である。

【図9】第４実施形態を例示する図である。

【図10】透過型のメインスケールを用いる場合の例示である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明の実施形態を図示するとともに図中の各要素に付した符号を参照して説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の変位検出装置１００に係る第１実施形態を示す図である。
また、図２は、第１実施形態の正面図である。
ただし、構成が見やすいように、検出ヘッド部３００の筐体３１０を破線で示し、筐体３１０の内部を透視して描いている。

【0016】

変位検出装置１００は、メインスケール２００と、検出ヘッド部３００と、を備える。
メインスケール２００と検出ヘッド部３００とは互いに相対移動可能に設けられており、検出ヘッド部３００は、メインスケール２００に対する検出ヘッド部３００の相対変位量を検出する。メインスケール２００は、測長軸方向となる長手方向に沿って反射型の回折格子２１０を有する。
説明のため、メインスケール２００の長手方向（測長軸方向）にＸ軸をとり、メインスケール２００の短手方向にＹ軸をとり、メインスケール２００の法線方向にＺ軸をとることとする。

【0017】

メインスケール２００は、典型的にはガラス基板の上に金属薄膜を蒸着したものである。
カラス基板の上に、例えばアルミニウム、クロム、金などを蒸着した後、エッチングによって反射部を格子ピッチＰの回折格子２１０にパターニングする。
（さらに、ピッチＰだけでなく、格子の高さｈも上手く調整して、０次光を相殺したり、±１次回折光だけを強く回折するようにしたりするとなおよい。）

【0018】

検出ヘッド部３００は、破線で示す筐体３１０の内部に、光源３２０と、２つの再帰反射部３５０、３６０と、受光部３８０と、を備えている。
光路に沿って上記構成を順に説明する。
光源３２０は、レーザー光を発射する光源であり、例えばレーザーダイオード（ＬＤ）であってもよい。なお、可干渉光を発することができればよいのであって、光源の種類は限定されない。光源３２０は、Ｚ軸に沿って光Ｌ０を発射し、光Ｌ０はメインスケール２００に垂直に入射する。メインスケール２００に入射した光Ｌ０は、メインスケール２００の回折格子で反射回折される。
反射回折光のうち、＋１次の回折光Ｌ１１と、−１次の回折光Ｌ２１と、を変位検出に利用する。本実施形態では、＋１次回折光Ｌ１１は＋ｘ軸方向に進み、―１次回折光Ｌ２１は−ｘ軸方向に進むとする。

【0019】

再帰反射部は、１次回折光Ｌ１１をメインスケール２００に向けて反射する第１再帰反射部３５０と、−１次回折光Ｌ２１をメインスケール２００に向けて反射する第２再帰反射部３６０と、を有する。
第１再帰反射部３５０は、第１コーナーキューブ３５１と、第１ウェッジプリズム３５２と、を有する。同じく、第２再帰反射部３６０は、第２コーナーキューブ３６１と、第２ウェッジプリズム３６２と、を有する。

【0020】

１次回折光Ｌ１１は第１コーナーキューブ３５１に入射し、第１コーナーキューブ３５１で再帰反射される。
本第１実施形態では、図１に示すように、第１コーナーキューブ３５１への入射光（Ｌ１１）は、＋Ｙ方向（つまりメインスケール２００の短手方向）にシフトした後、入射光（Ｌ１１）と平行に射出されるとする。
第１コーナーキューブ３５１から射出された光（Ｌ１２）は、続いて第１ウェッジプリズム３５２を通過する。
第１ウェッジプリズム３５２を通過した光（Ｌ１３）は、所定の偏角をもって第１ウェッジプリズム３５２から射出される。

【0021】

ここで、ＸＺ面内においてＺ軸をＸ軸に近づけるように回転する方向を正の回転方向（＋θ）とする。
このとき、第１ウェッジプリズム３５２は、入射光（Ｌ１２）をＸＺ面内で正の回転方向に所定微小角度（＋θ）偏向させて射出する。

【0022】

第１ウェッジプリズム３５２からの射出光（Ｌ１３）は、メインスケール２００に入射する。
第１ウェッジプリズム３５２からの射出光（Ｌ１３）がメインスケール２００に入射する点を再帰入射点Ｐ１とする。

【0023】

光（Ｌ１３）は、再帰入射点Ｐ１でメインスケール２００により反射回折される。
反射回折された光のうち、＋１回折光Ｌ１４を変位検出に利用する。
＋１回折光Ｌ１４が受光部３８０に入射する。

【0024】

−１次回折光２１は第２コーナーキューブ３６１に入射し、第２コーナーキューブ３６１で再帰反射される。
図１に示すように、第２コーナーキューブ３６１への入射光（Ｌ２１）は、＋Ｙ方向（つまりメインスケール２００の短手方向）にシフトした後、入射光（Ｌ２１）と平行に射出される。

【0025】

第２コーナーキューブ３６１から射出された光（Ｌ２２）は、続いて第２ウェッジプリズム３６２を通過する。
第２ウェッジプリズム３６２を通過した光（Ｌ２３）は、所定の偏角をもって第２ウェッジプリズム３６２から射出される。
第２ウェッジプリズム３６２は、入射光（Ｌ２２）をＸＺ面内で負の回転方向に所定微小角度（−θ）偏向させて射出する。

【0026】

第２ウェッジプリズム３６２からの射出光Ｌ２３は、メインスケール２００に入射する。
第２ウェッジプリズム３６２からの射出光Ｌ２３がメインスケール２００に入射する点を再帰入射点Ｐ２とする。

【0027】

光（Ｌ２３）は、再帰入射点Ｐ２でメインスケール２００により反射回折される。
反射回折された光のうち、−１回折光Ｌ２４を変位検出に利用する。
−１回折光Ｌ２４が受光部３８０に入射する。

【0028】

＋１回折光Ｌ１４と−１回折光Ｌ２４とが受光部３８０に入射し、受光部３８０上に干渉縞ができる。
受光部３８０は、その受光面に受光素子アレイ３８１を有する。
図３は、受光部３８０上に形成された受光素子アレイ３８１の配列を例示する図である。
受光素子アレイ３８１は、干渉縞の波長λに対し、幅Ｗ（＝λ／２）の受光素子３８２がＶ（＝λ／４）の間隔で配置されることで構成されている（つまり、受光素子３８２のピッチＱは３λ／４である）。隣接する受光素子３８２で得られる検出信号の位相差は９０°である。同位相の受光素子３８２同士を結線すると、（ａ１）位相０°、（ａ２）位相９０°、（ａ３）位相１８０°、（ａ４）位相２７０の検出信号ａ１−ａ４が得られる。検出信号ａ１−ａ４をプリアンプ３８３で増幅した後、１８０°位相差の信号同士（信号ａ１と信号ａ３、信号ａ２と信号ａ４）を差動増幅する。
このようにして得られた信号ｂ１（Ａｓｉｎθ）と信号ｂ２（Ａｃｏｓθ）とにより、干渉縞の移動量および移動方向を得ることができる。

【0029】

なお、受光素子アレイ３８１の配列は上記の例に限らず、干渉縞の変位に応じて２相以上の検出信号を取り出せればよい。例えば、３相の信号を得る場合は受光素子３８２の間隔Ｖ'をλ／３（＝１２０°）にするなど、種々の配列を採用し得る。

【0030】

このような構成において、メインスケール２００と検出ヘッド部３００とが測長軸方向（Ｘ軸方向）で相対移動すると、相対移動量および相対移動方向に応じて干渉縞が変位する。干渉縞の変位量および変位方向は受光部３８０で検出される。

【0031】

本第１実施形態によれば次の効果を奏することができる。
（１）第１、第２ウェッジプリズム３５２、３６２を用いて光Ｌ１３、Ｌ２３を偏向させている。したがって、光Ｌ１３、Ｌ２３の再帰入射点Ｐ１、Ｐ２が互いに異なる。光Ｌ１３、Ｌ２３の再帰入射点Ｐ１、Ｐ２が互いに異なるので、各再帰入射点Ｐ１、Ｐ２からの反射回折光（Ｌ１４、Ｌ２４）が受光部３８０の手前で合波（干渉）することがなく、受光部３８０において干渉縞の位相信号を検出することができる。

【0032】

（２）それぞれの光路にウェッジプリズム３５２、３６２を挿入するという簡易な構成でありながら、再帰反射型の光電式エンコーダの利点を活かして光学４逓倍の分解能で変位検出可能となっている。もちろん、変位方向の弁別も可能である。
従来技術では、受光部３８０の手前で合波（干渉）することを防止したり、あるいは、干渉しないようにした二光束を受光部３８０で干渉させたりするため、複数の偏光子、複数の位相板（波長板）あるいは複数の回折格子を利用しなければならなかった。
この点、本実施形態によれば部品点数が劇的に少なくなり、小型化、低廉化に格段の優位性をもつことは明白である。部品点数が少ないことから検出ヘッド部３００をコンパクトに集積化することもより簡単になり、小型化はもちろん、組み立てコストの削減にも効果が期待できる。

【0033】

（変形例１）
上記第１実施形態では、コーナーキューブとウェッジプリズムとは別体であった。
図４に示すように、コーナーキューブとウェッジプリズムとを一体化してもよい。
このようにコーナーキューブとウェッジプリズムとを一体化すれば、さらに、小型化、集積化に適した光電式エンコーダとなる。

【0034】

（変形例２）
再帰反射部の構成はコーナーキューブとウェッジプリズムとの組み合わせに限定されない。
例えば、ミラー３７３とレンズ３７１、３７２とを組み合わせて偏向機能付きの再帰反射部としてもよい。
図５に、ミラー３７３とレンズ３７１、３７２との組み合わせによる再帰反射部の例を示す。レンズ３７１、３７２としては、メインスケール２００からの反射回折光（Ｌ１１、Ｌ２１）が入射する第１レンズ３７１と、メインスケール２００に向けて光（Ｌ１３、Ｌ２３）を射出する第２レンズ３７２と、がある。ここでは、第１レンズ３７１も第２レンズ３７２もそれぞれ半分に切断している。
なお、図５では、第１レンズ３７１も第２レンズ３７２も光軸ＡＸ１、ＡＸ２を含む平面で切断しているが、「形」は問題ではないので、切断面が光軸ＡＸ１、ＡＸ２を含まなくてもよい。
（例えば、光軸に平行な面で切断すればよい。）

【0035】

第１レンズ３７１と第２レンズ３７２とを配置するにあたって、第１レンズ３７１の光軸ＡＸ１と第２レンズ３７２の光軸ＡＸ２とは、平行ではあるが、ズレている。
図５では、第１レンズ３７１と第２レンズ３７２とを互いの光軸ＡＸ１、ＡＸ１２がズレた状態で接合している。
結果として、このレンズアレイは第１レンズ３７１による焦点ｆ１と第２レンズ３７２による焦点ｆ２との二焦点を有するので、これを二焦点レンズアレイ３７０と称することにする。
ミラー３７３は、第１レンズ３７１の焦点位置ｆ１において、第１レンズ３７１の光軸ＡＸ１に垂直に配置されている。

【0036】

メインスケール２００からの反射回折光（Ｌ１１、Ｌ２１）は、まず、第１レンズ３７１に入射する。
光路をイメージし易いように、メインスケール２００からの反射回折光（Ｌ１１、Ｌ２１）は、第１レンズ３７１の光軸ＡＸ１と平行に第１レンズ３７１に入射するとする。（ただし、光（Ｌ１１、Ｌ２１）は、第１レンズ３７１の光軸ＡＸ１上を進行するのではなく、第１レンズ３７１の光軸ＡＸ１からズレた位置で第１レンズ３７１に入射する。）

【0037】

光（Ｌ１１、Ｌ２１）は第１レンズ３７１による屈折を受けながらミラー３７３に向かい、ミラー３７３によって反射される。ミラー３７３からの反射光（Ｌ１２、Ｌ２２）は第２レンズ３７２を通過する。すると、入射光（Ｌ１１、Ｌ２１）に対して所定の角度オフセットを持って第２レンズ３７２から光（Ｌ１３、Ｌ２３）が射出される。

【0038】

ミラー３７３は第１レンズ３７１の焦点ｆ１において光軸ＡＸ１に垂直に配置されている。もし仮に、ミラー３７３からの反射光が第１レンズ３７１を再度通過すると、入射光（Ｌ１１、Ｌ２１）と平行に光（Ｌ１３、Ｌ２３）が射出されるだけであり、入射光（Ｌ１１、Ｌ２１）と射出光（Ｌ１３、Ｌ２３）との間に偏向（角度オフセット）はない。
ここで、二焦点レンズアレイ３７０は、切断した第１レンズ３７１と第２レンズ３７２とを光軸ＡＸ１、ＡＸ２をずらして接合したものである。したがって、ミラー３７３からの反射光（Ｌ１２、Ｌ２２）は第２レンズ３７２を通過し、入射光（Ｌ１１、Ｌ２１）に対して所定の角度オフセットを持って第２レンズ３７２から光（Ｌ１３、Ｌ２３）が射出されるようになる。

【0039】

このように、ミラー３７３と二焦点レンズアレイ３７０との組み合わせによっても偏向機能付き再帰反射部を構成することができる。

【0040】

図や説明が分かりやすいように、ミラー３７３をレンズ３７１の焦点に配置した場合を例示したが、第１レンズ３７１を通過してきた光を第２レンズ３７２に入射するように反射できるのであれば、ミラー３７３の設置位置や設置角度は限定されない。

【0041】

（第２実施形態）
次に、第２実施形態を図６、図７に例示する。
第２実施形態の基本的構成は第１実施形態と同じであり、対応する要素に同じ符号を付す。

【0042】

図６において、第１コーナーキューブ３５１に入射光した光（Ｌ１１）は、ＸＺ平面内におけるシフトを受けた後、入射光（Ｌ１１）と平行に射出される。
そして、第１コーナーキューブ３５１から射出された光（Ｌ１２）は、第１ウェッジプリズム３５２を通過して、正の回転方向に所定微小角度（＋θ）偏向する。
第１ウェッジプリズム３５２からの射出光（Ｌ１３）は、メインスケール２００に入射する。
第１ウェッジプリズム３５２からの射出光（Ｌ１３）がメインスケール２００に入射する点を再帰入射点Ｐ１とする。
光（Ｌ１３）は、再帰入射点Ｐ１でメインスケール２００により反射回折される。
反射回折された光のうち、＋１回折光Ｌ１４が受光部３８０に入射する。

【0043】

第２コーナーキューブ３６１への入射（Ｌ２１）は、ＸＺ平面内におけるシフトを受けた後、入射光（Ｌ２１）と平行に射出される。そして、第２コーナーキューブ３６１から射出された光Ｌ２２は、第２ウェッジプリズム３６２を通過して、負の回転方向に所定微小角度（−θ）偏向する。
第２ウェッジプリズム３６２からの射出光（Ｌ２３）は、メインスケール２００に入射する。
第２ウェッジプリズム３６２からの射出光（Ｌ２３）がメインスケール２００に入射する点を再帰入射点Ｐ２とする。光（Ｌ２３）は、再帰入射点Ｐ２でメインスケール２００により反射回折される。反射回折された光のうち、−１回折光Ｌ２４が受光部３８０に入射する。

【0044】

このように第２実施形態にあっても上記第１実施形態と同様の作用効果を奏することはもちろんである。また、第２実施形態にあっては、光路がすべてＸＺ面内となる。したがって、幅方向の薄化に適した光電式エンコーダとなる。

【0045】

（第３実施形態）
第３実施形態を図８に示す。
第３実施形態の基本的構成は第１実施形態と同様であり、対応する要素に同じ符号を付す。
第３実施形態においては、光源光Ｌ０をメインスケール２００に対して斜めから入射するようにしている。
第１実施形態においては、光源光Ｌ０はＺ軸と平行に射出され、メインスケール２００に対して垂直に入射していた。これに対し、本第３実施形態では、光源光Ｌ０は、ＹＺ面内においてＺ軸に対して所定角度を持って射出され、メインスケール２００に斜めに入射している。
光源光Ｌ０を斜め入射にしたことに伴って第１、第２再帰反射部３５０、３６０の配設位置および角度を変更し、受光部３８０の配置にも変更を加えている。（ＸＺ面を間にして、−Ｙ側に光源３２０と受光部３８０とが配置され、＋Ｙ側に第１、第２再帰反射部３６０が配置されている。）
基本的には、第１、第２再帰反射部３５０、３６０を通って再帰反射した光が受光部３８０で干渉縞を形成するようにこれら光学要素を配置すればよい。

【0046】

このように第３実施形態にあっても上記第１実施形態と同様の作用効果を奏することはもちろんである。
また、第３実施形態によれば高さを抑制し、高さ方向の薄化に適した光電式エンコーダとできる。

【0047】

（第４実施形態）
第４実施形態を図９に示す。
第４実施形態の基本的構成は第１実施形態と同様であり、対応する要素には同じ符号を付す。
図９において、光源３２０を、レーザー光源に代えて、白色光源３２１と光源格子（回折格子）３２２とで構成している。このような光源光でもコヒーレントな光を得られることはもちろんである。
また、受光部３８０を、受光素子アレイ３８１に代えて、インデックススケール（回折格子）３８４と受光素子３８２（広い受光面を有する単一の受光素子３８２）とで構成してもよい。
ここで、インデックススケール３８４の格子ピッチをメインスケール２００の格子ピッチと同じにしておく。すると、メインスケール２００と検出ヘッド部３００との相対移動に対し、Ｐ／２周期で変化する信号が得られる。

【0048】

このような第４実施形態においても上記実施形態と同等の作用効果を得ることができる。

【0049】

なお、本発明は上記実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
コーナーキューブ３５１、３６１からの射出光Ｌ１２、Ｌ２２の光路上にウェッジプリズム３５２、３６２を配置したが、コーナーキューブ３５１、３６１への入射光Ｌ１１、Ｌ２１の光路上の方にウェッジプリズム３５２、３６１を配置するようにしてもよい。

【0050】

上記実施形態では、メインスケールが反射型回折格子の場合を例示したが、メインスケールが透過型の回折格子であってもよい。
この場合、第１再帰反射部３５０および第２再帰反射部３６０がメインスケール２００を間にして光源および受光部と反対側にくるように変更すればよいだけである。一例を図１０に示した。

【符号の説明】

【0051】

１００…変位検出装置、
２００…メインスケール、２１０…回折格子、
３００…検出ヘッド部、３１０…筐体、３２０…光源、
３５０…第１再帰反射部、３５１…第１コーナーキューブ、３５２…第１ウェッジプリズム、
３６０…第２再帰反射部、３６１…第２コーナーキューブ、３６２…第２ウェッジプリズム、
３７０…二焦点レンズアレイ、３７１…第１レンズ、３７２…第２レンズ、３７３…ミラー、
３８０…受光部、３８１…受光素子アレイ、３８２…受光素子、
３８３…プリアンプ、
３８４…インデックススケール。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】