JP2001141523A - Rotary encoder - Google Patents

Rotary encoder

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JP2001141523A
JP2001141523A JP32848599A JP32848599A JP2001141523A JP 2001141523 A JP2001141523 A JP 2001141523A JP 32848599 A JP32848599 A JP 32848599A JP 32848599 A JP32848599 A JP 32848599A JP 2001141523 A JP2001141523 A JP 2001141523A
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JP
Japan
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fzp
rotating
fzps
rotary
fixed
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Withdrawn
Application number
JP32848599A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideyuki Tanaka
秀幸 田中
Shigeru Kawai
滋 河合
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance angle resolution for a rotary encoder utilizing a moire inference fringe. SOLUTION: This encoder is provided with a rotary FZP array 11 wherein plural rotary FZPs 111a having the same focal distance are arranged inside the first circumferential part 11a of a rotary disk 10 at pesrcibed spacing, and wherein rotary FZPs 111b, 111c having the same focal distance within the same circumferential part are arranged in at least one circumferential part in an inner side of the first circumferential part 11a to interpolate a space between the rotary FZPs 111a, LEDs 14, 15 for emitting parallel beams from a direction orthogonal to the rotary FZP array, plural fixed FZPs 122a-122c arranged in a row to correspond to the circumferntial parts in a radial direction of the rotary disk 10 by the same number as the number of the circumfernetial parts in an incident position of transmitted beams in the rotary FZPs, and different slightly in their focal distances from the focal distances of the rotary FZPs in the circumferential parts corresponding thereto, and two-split PDs 16a-16c arranged in a position where a moire FZP generated by moire intefernce between the rotary FZPs and the fixed FZPs coverges the emitted beams.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、フレネルゾーンプ
レートを重ね合せたときに発生するモアレ干渉縞を用い
て回転角度を検出するようにしたロータリーエンコーダ
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotary encoder for detecting a rotation angle by using moire interference fringes generated when a Fresnel zone plate is superimposed.

【0002】[0002]

【従来の技術】モアレ干渉縞は、一方の直線群または曲
線群を他方の直線群または曲線群と所定角度以下で重ね
合わせたときに、両者の交差点を連ねた一群の直線また
は曲線によって新たに形成される帯状の紋様として知ら
れている。すなわち、図4に示すように、明暗縞からな
るスリット30とスリット31とを重ね合わせると、モ
アレ干渉縞32が発生する。ここでスリット30,31
相互の交差角度つまり傾きをθ、スリット30,31の
縞間隔すなわち格子定数をwとすると、θが十分に小さ
い場合は、モアレ干渉縞間隔Wは数式1により表され
る。
2. Description of the Related Art When one straight line group or curve group is overlapped with another straight line group or curve group at a predetermined angle or less, a moire interference fringe is newly formed by a group of straight lines or curves connecting the intersections of the two. It is known as a band-shaped pattern formed. That is, as shown in FIG. 4, when the slits 30 and the slits 31 made of light and dark fringes are overlapped, moire interference fringes 32 are generated. Here the slits 30, 31
Assuming that the mutual intersection angle, that is, the inclination is θ, and the fringe interval between the slits 30 and 31, that is, the lattice constant, is w, when θ is sufficiently small, the moire interference fringe interval W is expressed by Expression 1.

【0003】[0003]

【数1】W≒w/θ[Equation 1] W ≒ w / θ

【0004】数式1は、モアレ干渉縞間隔Wが格子定数
wを1/θ倍した値にほぼ等しいことを示している。す
なわち、二つのスリット30,31を所定角度θで交差
させたモアレ干渉縞装置は、格子の構造を拡大する作用
を有する。固定されたスリット30に対してスリット3
1が図の矢印A方向(スリット31に直交する方向)に
移動すると、モアレ干渉縞32も移動する。スリット3
1の矢印A方向の変位が1/θ倍に拡大されたモアレ干
渉縞32の変位を測定することで、スリット31の変位
を直接測定するよりも検出精度を向上することができ
る。なお、スリット間隔wが一つ移動するごとにモアレ
干渉縞32も一つ移動する。
Equation 1 shows that the moire interference fringe interval W is substantially equal to a value obtained by multiplying the lattice constant w by 1 / θ. That is, the moire interference fringe device in which the two slits 30 and 31 intersect at the predetermined angle θ has an action of enlarging the grating structure. Slit 3 for fixed slit 30
When 1 moves in the direction of arrow A in the figure (the direction orthogonal to the slit 31), the moire interference fringes 32 also move. Slit 3
By measuring the displacement of the moiré interference fringe 32 in which the displacement in the direction of arrow A of 1 is magnified 1 / θ times, the detection accuracy can be improved as compared with the case where the displacement of the slit 31 is directly measured. Note that each time the slit interval w moves by one, the moire interference fringes 32 also move by one.

【0005】図5は、上述のモアレ干渉縞技術を利用し
た従来のロータリーエンコーダの構成を示すものであ
る。図において、回転スリット板20の下方に固定スリ
ット板21を配置しておき、回転スリット板20の上方
からLED22によりレンズ23を介して平行光を照射
する。回転スリット板20を透過した光は、固定スリッ
ト板21を透過してからフォトトランジスタ24,25
に入射する。ここで、回転スリット板20のスリットは
図4における一方のスリット31に相当し、固定スリッ
ト板21のスリットは図4における他方のスリット30
に相当する。回転スリット板20の回転に伴い、両スリ
ット板20,21の透過光によって形成されるモアレ干
渉縞が移動するので、その変位をフォトトランジスタ2
4,25の出力信号から測定すれば、回転スリット板2
0の回転角度を検出することができる。
FIG. 5 shows a configuration of a conventional rotary encoder utilizing the above-described moire interference fringe technique. In the figure, a fixed slit plate 21 is arranged below a rotating slit plate 20, and parallel light is emitted from above the rotating slit plate 20 by a LED 22 via a lens 23. The light transmitted through the rotary slit plate 20 is transmitted through the fixed slit plate 21 and then passed through the phototransistors 24 and 25.
Incident on. Here, the slit of the rotary slit plate 20 corresponds to one slit 31 in FIG. 4, and the slit of the fixed slit plate 21 corresponds to the other slit 30 in FIG.
Is equivalent to With the rotation of the rotary slit plate 20, the moire interference fringes formed by the transmitted light of both slit plates 20, 21 move, and the displacement is changed by the phototransistor 2.
If measured from the output signals of 4, 25, the rotating slit plate 2
A rotation angle of 0 can be detected.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】近年、モアレ干渉縞を
利用したロータリーエンコーダの角度分解能を更に向上
させることが求められている。そこで本発明は、以下に
説明するフレネルゾーンプレートを重ね合せた際に発生
するモアレ干渉縞を利用して、ロータリーエンコーダの
角度分解能を向上させるようにしたものである。
In recent years, there has been a demand for further improving the angular resolution of a rotary encoder using moiré interference fringes. Therefore, the present invention improves the angular resolution of a rotary encoder by using moiré interference fringes generated when the Fresnel zone plates described below are superimposed.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】まず、焦点距離の僅かに
異なる二つのフレネルゾーンプレート(以下、FZPと
いう)を重ね合せたときに発生するモアレ干渉縞を用い
て高分解能に位置変位を検出する方法が、次の文献によ
って知られている。 文献:S.Kawai 他著”Highly Precise Alignments Usin
g Moire DiffractionMethods”、Japanies Journa1 of
Applied Physics Vol37(1998)頁3691〜頁3694.
First, position displacement is detected with high resolution using moire interference fringes generated when two Fresnel zone plates (hereinafter, referred to as FZPs) having slightly different focal lengths are superimposed. The method is known from the following document: Reference: S. Kawai et al., “Highly Precise Alignments Usin”
g Moire DiffractionMethods ”, Japanies Journa1 of
Applied Physics Vol 37 (1998) pp. 3691-3694.

【0008】この方法の概要を次に述べる。FZPは、
図3に二つ示されるように、不透明な円輪と透明な円輪
とが同心円状かつ交互に配置されており、光を集光する
レンズ作用を持つものである。焦点距離がわずかに異な
るように形成された二つのFZP50,51を重ね合わ
せると、モアレ干渉を起こして重なり部分に新たなFZ
Pが発生する。上記文献には、この現象を用いて高分解
能な位置検出を行う方法が示されている。
The outline of this method will be described below. FZP is
As shown in FIG. 3, two opaque rings and transparent rings are concentrically and alternately arranged, and have a lens function of condensing light. When two FZPs 50 and 51 formed so as to have slightly different focal lengths overlap each other, Moire interference occurs and a new FZP
P occurs. The above-mentioned literature discloses a method for performing high-resolution position detection using this phenomenon.

【0009】図2を用いて、その位置検出の原理を説明
する。図2において、基準FZP51は固定されたFZ
Pである。もう1つのFZPは移動FZP50であり、
基準FZP51に対して移動する。これら二つのFZP
50,51が重なり合ってモアレ干渉を生じた結果、新
たなFZPの一部(図2に示すモアレFZP53)が発
生する。これらの重なり合ったFZP50,51に平行
光線52を照射した状態で移動FZP50が速度vで移
動する時、モアレFZP53の移動速度V(モアレFZ
P53の焦点移動速度)は数式2で表わされる。
The principle of position detection will be described with reference to FIG. In FIG. 2, the reference FZP 51 is a fixed FZP.
P. Another FZP is a moving FZP50,
Move with respect to the reference FZP 51. These two FZPs
As a result of the moiré interference caused by the overlap of 50 and 51, a part of the new FZP (moire FZP53 shown in FIG. 2) is generated. When the moving FZP 50 moves at the speed v in a state where the parallel FZPs 50 and 51 are irradiated with the parallel light beam 52, the moving speed V of the moiré FZP 53 (moire FZ
The focal point moving speed of P53) is expressed by Expression 2.

【0010】[0010]

【数2】V=f1・v/(f2−f1)=MvV = f1.v / (f2-f1) = Mv

【0011】ここで、f1は基準FZP51の焦点距
離、f2は移動FZP50の焦点距離である。また、M
=f1/(f2−f1)である。数式2から明らかなよ
うに、モアレFZP53の移動速度Vは移動FZP50
の移動速度vに対して増倍され、その増倍率Mは、移動
FZP50の焦点距離f2と基準FZP51の焦点距離
f1との差(f2−f1)が小さいほど大きくなる。モ
アレFZP53の焦点位置の移動を二分割フォトダイオ
ード54で検出することで、移動FZP50の移動量及
び移動方向、ひいては移動FZP50の位置を高分解能
で位置検出することが可能となる。
Here, f1 is the focal length of the reference FZP 51, and f2 is the focal length of the moving FZP 50. Also, M
= F1 / (f2-f1). As is clear from Equation 2, the moving speed V of the moire FZP53 is equal to the moving speed FZP50.
Is multiplied with respect to the moving speed v, and the multiplication factor M increases as the difference (f2-f1) between the focal length f2 of the moving FZP 50 and the focal length f1 of the reference FZP 51 decreases. By detecting the movement of the focal position of the moiré FZP 53 by the two-division photodiode 54, it is possible to detect the movement amount and the movement direction of the movement FZP 50, and furthermore, the position of the movement FZP 50 with high resolution.

【0012】本発明のロータリーエンコーダは、上述し
た位置検出原理を応用して角度変位を検出するように構
成したものである。すなわち、請求項1に記載した発明
は、同一焦点距離を持つ複数の回転FZPを回転円盤の
第一円周部内に所定の間隔で配置し、かつ、前記第一円
周部の内側の一以上の円周部に、同一の円周部内では同
一焦点距離を持つ回転FZPを第一円周部の回転FZP
相互の間隔を補間するように順次配置してなる回転FZ
Pアレイと、前記回転FZPアレイに直交する方向から
平行光を照射する光源装置と、前記回転FZPの透過光
が入射する位置において前記円周部の数と同じ数だけ前
記回転円盤の半径方向に前記円周部に対応するように一
列に配置され、かつ、焦点距離が対応する円周部の前記
回転FZPの焦点距離とは僅かに異なる複数の固定FZ
Pと、前記回転FZPと固定FZPとのモアレ干渉によ
って発生するモアレFZPが前記光源装置からの照射光
を集光する位置に配置された受光器と、を備えている。
The rotary encoder according to the present invention is configured to detect angular displacement by applying the above-described principle of position detection. That is, in the invention described in claim 1, a plurality of rotating FZPs having the same focal length are arranged at predetermined intervals in a first circumferential portion of a rotating disk, and one or more rotating FZPs inside the first circumferential portion are arranged. The rotation FZP having the same focal length within the same circumference is rotated by the rotation FZP of the first circumference.
Rotational FZ sequentially arranged so as to interpolate the mutual interval
A P array, a light source device that irradiates parallel light from a direction perpendicular to the rotating FZP array, and a radial number of the rotating disk in a position where the transmitted light of the rotating FZP is incident, the same number as the number of the circumferential portions. A plurality of fixed FZs arranged in a row corresponding to the circumferential portion and having a focal length slightly different from the focal length of the rotating FZP of the corresponding circumferential portion.
P, and a photodetector arranged at a position where moiré FZP generated by moiré interference between the rotating FZP and the fixed FZP condenses irradiation light from the light source device.

【0013】また、請求項2記載の発明は、上記請求項
1記載の発明において、前記受光器が前記回転円盤の回
転方向に沿って二分割されているものである。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the light receiver is divided into two parts along the rotation direction of the rotating disk.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、図に沿って本発明の実施形
態を説明する。図1(a)は、本発明に係るロータリー
エンコーダの実施形態の構成を示す斜視図である。図に
おいて、10は回転円盤であり、その外周部分に回転F
ZPアレイ11が形成されている。回転FZPアレイ1
1の最外周に位置する第一円周部11aには、焦点距離
f2を持つ回転FZP(回転円盤10に従動回転するF
ZPという意味で、回転FZPという)111aが全周
にわたり所定の間隔をおいて複数配置されている。更
に、第一円周部11aの内側の第二円周部11b、第三
円周部11cにも同様に、焦点距離f2を持つ回転FZ
P111b,111cが全周にわたり所定の間隔をおい
て複数配置されている。ここでは説明の便宜上、回転F
ZP111a,111b,111cの焦点距離がすべて
同一のf2であるとして説明しているが、これらはそれ
ぞれ異なっていても良く、要は同一円周部内の複数の回
転FZPの焦点距離が同一であれば良い。なお、第二円
周部11b、第三円周部11cの回転FZP111b,
111cは、第一円周部11a内の隣り合う回転FZP
111aの周方向に沿った間隔を補間するように、周方
向に順次ずらして配置されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1A is a perspective view illustrating a configuration of an embodiment of a rotary encoder according to the present invention. In the figure, reference numeral 10 denotes a rotating disk, and a rotation F
A ZP array 11 is formed. Rotating FZP array 1
1 is provided on a first circumferential portion 11a located at the outermost periphery of the rotating disk 10 with a rotating FZP having a focal length f2.
A plurality of rotations FZP (in the sense of ZP) 111a are arranged at predetermined intervals over the entire circumference. Further, the rotation FZ having the focal length f2 is similarly applied to the second circumferential portion 11b and the third circumferential portion 11c inside the first circumferential portion 11a.
A plurality of P111b and 111c are arranged at predetermined intervals over the entire circumference. Here, for convenience of explanation, the rotation F
Although it has been described that the focal lengths of the ZPs 111a, 111b, and 111c are all the same f2, they may be different from each other. In other words, if the focal lengths of a plurality of rotating FZPs in the same circumferential portion are the same. good. The rotation FZP 111b of the second circumferential portion 11b and the third circumferential portion 11c,
111c is an adjacent rotating FZP in the first circumferential portion 11a.
111a are sequentially shifted in the circumferential direction so as to interpolate the interval along the circumferential direction of 111a.

【0015】また、この回転FZPアレイ11の左方に
はLED14とレンズ15が配設されており、レンズ1
5を経た平行光が回転FZPアレイ11に直交するよう
に回転FZP111a〜111cを照射している。これ
らのLED14及びレンズ15は本発明における光源装
置を構成している。更に、回転FZPアレイ11の右方
で光源装置の反対側には、固定された基準FZPアレイ
12が配設されており、この基準FZPアレイ12に
は、回転FZP111a〜111cの焦点距離f2と僅
かに異なる焦点距離f1を持つ固定FZP(回転FZP
に対して固定されたFZPという意味で、固定FZPと
いう)122a〜122cが、回転円盤10の半径方向
にそれぞれの円周部に対応して縦一列に配置されてい
る。ここでは、固定FZP122a〜122cの焦点距
離がすべて同一のf1であるとして説明しているが、こ
れらはそれぞれ異なっていても良く、要は、それぞれ対
応する回転FZPアレイ11の円周部の回転FZP11
1a〜111cの焦点距離に対して僅かに異なっていれ
ば良い。また、固定FZPの個数は、回転FZPアレイ
11の円周部の数(実施形態では3)に等しい。なお、
固定FZP122a〜122cは回転FZP111a〜
111cの透過光が照射される位置に配置されている。
An LED 14 and a lens 15 are disposed on the left side of the rotary FZP array 11.
The parallel FZPs 111a to 111c are radiated so that the parallel light having passed through the FZP 5 is orthogonal to the rotating FZP array 11. The LED 14 and the lens 15 constitute a light source device according to the present invention. Further, a fixed reference FZP array 12 is disposed on the right side of the rotating FZP array 11 on the opposite side of the light source device, and the reference FZP array 12 has a small focal length f2 of the rotating FZPs 111a to 111c. FZP with different focal length f1 (rotational FZP
122a to 122c are arranged in a row in the radial direction of the rotating disk 10 corresponding to the respective circumferential portions. Here, the fixed FZPs 122a to 122c are described as all having the same focal length f1, but they may be different from each other. In short, the rotation FZP11 of the circumferential portion of the corresponding rotary FZP array 11 is essential.
It suffices if the focal lengths are slightly different for the focal lengths 1a to 111c. Further, the number of fixed FZPs is equal to the number of circumferential portions of the rotating FZP array 11 (3 in the embodiment). In addition,
Fixed FZPs 122a to 122c are rotating FZPs 111a to
It is arranged at the position where the transmitted light of 111c is irradiated.

【0016】基準FZPアレイ12の右方であって、回
転FZP111a〜111c及び固定FZP122a〜
122cによるモアレ干渉の結果、新たに発生するモア
レFZPによって光源装置の照射光が集光される位置に
は、固定FZP122a〜122cに対応するように二
分割フォトダイオード(PD)16a〜16cを縦一列
に配置した二分割フォトダイオード(PD)アレイ13
が配設されている。これらの二分割フォトダイオード1
6a〜16cは、それぞれ回転円盤10(回転FZPア
レイ11)の回転方向に沿って二つに分割されている。
On the right side of the reference FZP array 12, the rotary FZPs 111a to 111c and the fixed FZPs 122a to
As a result of the moiré interference caused by the moiré 122c, two-part photodiodes (PD) 16a to 16c are vertically arranged at positions where the irradiation light of the light source device is converged by the newly generated moiré FZP so as to correspond to the fixed FZPs 122a to 122c. Photo diode (PD) array 13 arranged at
Are arranged. These two-part photodiodes 1
Each of 6a to 16c is divided into two along the rotation direction of the rotating disk 10 (rotating FZP array 11).

【0017】図1(b)は、回転FZP111a〜11
1cと固定FZP122a〜122cとの位置関係の説
明図である。回転FZPアレイ11が図の矢印B方向に
回転し、LED14の光路上で回転FZP111aと固
定FZP122aとが重なり合ったとすると、図2に示
したように固定FZP122a上にモアレFZPが発生
する。前述したごとく、このモアレFZPの移動速度V
は回転FZPアレイ11の移動速度(回転FZP111
aの移動速度)vをM倍したものとなるから、モアレF
ZPが光源装置の照射光を集光する位置に配置された二
分割フォトダイオード16aでは、回転FZP111a
の移動速度(周速度)vをそのM倍の移動速度(周速
度)Vに置き換えて電気信号として検出することができ
る。
FIG. 1B shows the rotating FZPs 111a to 111a.
It is explanatory drawing of the positional relationship between 1c and fixed FZP122a-122c. Assuming that the rotating FZP array 11 rotates in the direction of arrow B in the figure and the rotating FZP 111a and the fixed FZP 122a overlap on the optical path of the LED 14, moire FZP occurs on the fixed FZP 122a as shown in FIG. As described above, the moving speed V of the moire FZP
Is the moving speed of the rotating FZP array 11 (rotating FZP 111
a), which is M times the moving speed of a).
In the two-segment photodiode 16a where the ZP condenses the irradiation light of the light source device, the rotating FZP 111a
Can be detected as an electric signal by replacing the moving speed (peripheral speed) v with a moving speed (peripheral speed) V that is M times the moving speed.

【0018】ここで、周速度を回転角度に換算すること
は容易であるから、二分割フォトダイオード16aの出
力信号から回転FZPアレイ11の回転角度を検出する
ことができる。また、角度分解能を決定する増倍率M
は、回転FZP111aの焦点距離f2と固定FZP1
22aの焦点距離f1との差(f2−f1)に反比例す
るから、焦点距離f1,f2の差を微小にすることによ
り、増倍率Mを大きくして角度分解能を高めることが可
能になる。なお、回転FZPアレイ11の回転方向に応
じてモアレFZPの移動方向も異なるので、二分割フォ
トダイオード16aの出力信号から回転FZPアレイ1
1つまり回転円盤10の回転方向も検出することができ
る。
Here, since it is easy to convert the peripheral speed into a rotation angle, the rotation angle of the rotary FZP array 11 can be detected from the output signal of the two-part photodiode 16a. Also, a multiplication factor M for determining the angular resolution
Is the focal length f2 of the rotating FZP 111a and the fixed FZP1
Since the difference between the focal length f1 and the focal length f1 of the lens 22a is inversely proportional (f2−f1), by making the difference between the focal lengths f1 and f2 small, the multiplication factor M can be increased and the angular resolution can be increased. Since the moving direction of the moiré FZP varies depending on the rotation direction of the rotating FZP array 11, the rotation FZP array 1
1, ie, the rotation direction of the rotating disk 10 can also be detected.

【0019】回転FZPアレイ11が更に回転し、LE
D14の光路上で回転FZP111bと固定FZP12
2bとが重なり合った場合にも同様にモアレFZPが発
生し、このモアレFZPの移動速度、言い替えれば回転
FZPアレイ11の回転角度が二分割フォトダイオード
16bによって検出される。同様にして、LED14の
光路上で回転FZP111cと固定FZP122cとが
重なり合った場合には、回転FZPアレイ11の回転角
度が二分割フォトダイオード16cによって検出され
る。
When the rotating FZP array 11 further rotates, LE
Rotating FZP111b and fixed FZP12 on the optical path of D14
Moiré FZP is also generated when 2b overlaps, and the moving speed of this moiré FZP, in other words, the rotation angle of the rotating FZP array 11, is detected by the two-division photodiode 16b. Similarly, when the rotating FZP 111c and the fixed FZP 122c overlap on the optical path of the LED 14, the rotation angle of the rotating FZP array 11 is detected by the two-part photodiode 16c.

【0020】以上の一連の動作により、回転円盤10の
同一円周部内で隣り合うFZP111a(111b,1
11cについても同様)の相互の間隔(配置ピッチ)分
の角度検出を行うことができ、それ以降は同じ動作が繰
り返されることになる。同一円周部内のFZPの配置ピ
ッチ分を超える角度については、それぞれの二分割フォ
トダイオード16a〜16cによって検出されるモアレ
FZPの検出回数に基づいて算出すればよい。このよう
に本実施形態によれば、回転円盤10の全周にわたり高
分解能で回転角度を検出することができる。
By the above series of operations, the adjacent FZPs 111a (111b, 1b) in the same circumferential portion of the rotating disk 10 are
11c), the angle can be detected for the mutual interval (arrangement pitch), and thereafter, the same operation is repeated. The angle exceeding the arrangement pitch of the FZPs in the same circumferential portion may be calculated based on the number of times of detection of the moiré FZP detected by each of the two divided photodiodes 16a to 16c. As described above, according to the present embodiment, the rotation angle can be detected with high resolution over the entire circumference of the rotating disk 10.

【0021】なお、回転FZPアレイ11側で円周部を
同心円状にいくつ設けるかは特に限定されないが、最外
周にある第一円周部の回転FZPの間隔を、第二円周部
から最内周にある回転FZPが補間するように配置す
る。更に、前述したごとく、本実施形態では回転FZP
はすべて同一の焦点距離を持ち、固定FZPが回転FZ
Pとは僅かに異なる同一の焦点距離を持つ例を説明した
が、回転FZPは同一円周部にあるものの焦点距離が等
しければ良く、第一円周部の回転FZPの焦点距離と他
の円周部の回転FZPの焦点距離とは異なっていても良
い。固定FZPの焦点距離は、回転円盤10の対応する
円周部にある回転FZPの焦点距離と僅かに異なってい
れば良く、必ずしもすべての固定FZPの焦点距離が等
しい必要はない。また、上記実施形態では二分割受光器
に二分割フォトダイオードを用いたが、二分割フォトト
ランジスタを用いることも可能である。
The number of concentric circles provided on the rotating FZP array 11 side is not particularly limited. However, the interval between the rotating FZPs of the first circumferential part on the outermost periphery is set to be the largest from the second circumferential part. The rotation FZP on the inner circumference is arranged to interpolate. Further, as described above, in the present embodiment, the rotation FZP
Have the same focal length and the fixed FZP is the rotating FZ
Although an example in which the same focal length is slightly different from P has been described, the rotating FZP is located on the same circumferential portion but the focal lengths need only be equal, and the focal length of the rotating FZP of the first circumferential portion and the other circles are different. The focal length of the peripheral rotating FZP may be different. The focal lengths of the fixed FZPs need only be slightly different from the focal lengths of the rotating FZPs at the corresponding circumferences of the rotating disk 10, and the focal lengths of all the fixed FZPs do not necessarily have to be equal. In the above embodiment, a two-segment photodiode is used for the two-segment light receiver, but a two-segment phototransistor can be used.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、回転
角度を所定の増倍率で拡大したモアレFZPの移動速度
に基づいて回転角度を検出するようにしたので、ロータ
リーエンコーダの角度分解能を従来よりも向上させるこ
とができる。
As described above, according to the present invention, the rotation angle is detected based on the moving speed of the moiré FZP in which the rotation angle is enlarged by a predetermined multiplication factor. It can be improved than before.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態を示す斜視図(図1(a))
及び回転FZPと固定FZPとの位置関係の説明図であ
る(図1(b))。
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the present invention (FIG. 1A).
FIG. 1 is an explanatory diagram of a positional relationship between a rotating FZP and a fixed FZP (FIG. 1B).

【図2】本発明の原理を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing the principle of the present invention.

【図3】FZPの説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of FZP.

【図4】モアレ干渉縞を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing moiré interference fringes.

【図5】従来技術を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 回転円盤 11 回転FZPアレイ 11a 第一円周部 11b 第二円周部 11c 第三円周部 12 基準FZPアレイ 13 二分割フォトダイオードアレイ 14 LED 15 レンズ 16a〜16c 二分割フォトダイオード 111a〜111c 回転FZP 122a〜122c 固定FZP Reference Signs List 10 rotating disk 11 rotating FZP array 11a first circumferential part 11b second circumferential part 11c third circumferential part 12 reference FZP array 13 two-part photodiode array 14 LED 15 lens 16a-16c two-part photodiode 111a-111c rotation FZP 122a-122c Fixed FZP

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F065 AA07 AA09 AA39 DD03 DD04 FF06 GG07 GG13 JJ05 JJ18 LL04 LL43 MM04 PP13 QQ14 UU01 UU02 UU07 2F103 BA37 CA01 CA05 DA13 EA03 EA06 EA12 EA17 EB06 EB12 EB16 EB33 EC02 EC03  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2F065 AA07 AA09 AA39 DD03 DD04 FF06 GG07 GG13 JJ05 JJ18 LL04 LL43 MM04 PP13 QQ14 UU01 UU02 UU07 2F103 BA37 CA01 CA05 DA13 EA03 EA06 EA12 EA17 EB12 EB03

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 同一焦点距離を持つ複数の回転フレネル
ゾーンプレート(以下、回転FZPという)を回転円盤
の第一円周部内に所定の間隔で配置し、かつ、前記第一
円周部の内側の一以上の円周部に、同一の円周部内では
同一焦点距離を持つ回転FZPを第一円周部の回転FZ
P相互の間隔を補間するように順次配置してなる回転F
ZPアレイと、 前記回転FZPアレイに直交する方向から平行光を照射
する光源装置と、 前記回転FZPの透過光が入射する位置において前記円
周部の数と同じ数だけ前記回転円盤の半径方向に前記円
周部に対応するように一列に配置され、かつ、焦点距離
が対応する円周部の前記回転FZPの焦点距離とは僅か
に異なる複数の固定フレネルゾーンプレート(以下、固
定FZPという)と、 前記回転FZPと固定FZPとのモアレ干渉によって発
生するモアレフレネルゾーンプレートが前記光源装置か
らの照射光を集光する位置に配置された受光器と、 を備えたことを特徴とするロータリーエンコーダ。
1. A plurality of rotating Fresnel zone plates (hereinafter, referred to as rotating FZP) having the same focal length are arranged at predetermined intervals in a first circumferential portion of a rotating disk, and inside the first circumferential portion. The rotation FZP having the same focal length within the same circumference is rotated by the rotation FZ of the first circumference at one or more circumferences.
Rotation F which is sequentially arranged so as to interpolate the interval between P
A ZP array, a light source device for irradiating parallel light from a direction orthogonal to the rotating FZP array, and a radial number of the rotating disk equal to the number of the circumferential portions at a position where the transmitted light of the rotating FZP is incident. A plurality of fixed Fresnel zone plates (hereinafter, referred to as fixed FZPs) which are arranged in a row so as to correspond to the circumferential portion and whose focal length is slightly different from the focal length of the rotating FZP of the corresponding circumferential portion; A rotary encoder, comprising: a light receiver arranged at a position where a moire Fresnel zone plate generated by moire interference between the rotating FZP and the fixed FZP condenses irradiation light from the light source device.
【請求項2】 請求項1記載のロータリーエンコーダに
おいて、 前記受光器は前記回転円盤の回転方向に沿って二分割さ
れていることを特徴とするロータリーエンコーダ。
2. The rotary encoder according to claim 1, wherein the light receiver is divided into two parts along a rotation direction of the rotating disk.
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