JP2749987B2 - Rotary encoder - Google Patents

Rotary encoder

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JP2749987B2
JP2749987B2 JP25228190A JP25228190A JP2749987B2 JP 2749987 B2 JP2749987 B2 JP 2749987B2 JP 25228190 A JP25228190 A JP 25228190A JP 25228190 A JP25228190 A JP 25228190A JP 2749987 B2 JP2749987 B2 JP 2749987B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はロータリーエンコーダーに関し、特に物体の
相対的回転に応じた信号を光電的に検出するロータリー
エンコーダーに関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a rotary encoder, and more particularly, to a rotary encoder that photoelectrically detects a signal corresponding to a relative rotation of an object.

〔従来の技術〕 円筒状の回転体の回転量を測定する測定器として、本
件出願人が特開昭63−81212号公報で提案したロータリ
ーエンコーダーがある。
2. Description of the Related Art As a measuring device for measuring the rotation amount of a cylindrical rotating body, there is a rotary encoder proposed by the present applicant in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-81212.

このロータリーエンコーダーは、円筒状の回転体の回
転量を、簡便な構成で、比較的高い分解能で測定できる
優れた測定器である。
This rotary encoder is an excellent measuring device that can measure the amount of rotation of a cylindrical rotating body with a simple configuration and relatively high resolution.

この効果は、回転体の内部(中空部)に結像光学系を
設け、この結像光学系により、回転体の側面の第1領域
の格子の像を、回転体の回転軸に関して第1領域とは反
対側にある側面の第2領域の格子へ投影することにより
達成されている。
This effect is achieved by providing an imaging optical system inside the rotating body (hollow portion), and using this imaging optical system, the image of the grating in the first area on the side surface of the rotating body can be converted into the first area with respect to the rotation axis of the rotating body. This is achieved by projecting onto the grid of the second region on the side opposite to that of FIG.

〔発明の目的〕[Object of the invention]

本発明は上記公報に示されたロータリーエンコーダー
の改良に関するものであり、更に小型化を図ることが可
能なロータリーエンコーダーの提供を目的としている。
The present invention relates to an improvement of the rotary encoder disclosed in the above publication, and an object of the present invention is to provide a rotary encoder that can be further downsized.

〔目的を達成するための手段及び作用〕[Means and actions for achieving the object]

上述の目的を達成するため、本発明は中空体と、該中
空体に回転検出方向に沿って配列された格子と、光を中
空体内側より前記格子が形成された第1領域に照射し、
前記第1領域の格子において反射された光により前記中
空体の前記第1領域とは異なる第2領域の格子へ前記第
1領域の格子のフーリエ像を投影するための光照射手段
と、前記第2領域の格子において反射された光を受光す
る光検出手段を設けている。
In order to achieve the above object, the present invention provides a hollow body, a grating arranged in the hollow body along the rotation detection direction, and irradiating light to the first region where the grating is formed from the inside of the hollow body,
Light irradiating means for projecting a Fourier image of the first area grid on a second area grid different from the first area of the hollow body by light reflected by the first area grid; and Light detection means for receiving the light reflected by the two regions of the grating is provided.

本発明では、第1領域の格子のフーリエ像を第2領域
の格子へ投影するよう構成している為、中空体の内部
(中空部)に結像光学系を設ける必要がない。従って、
中空体の直径を容易に小さくすることができ、極めて小
型のロータリーエンコーダーを提供することが可能にな
る。
In the present invention, since the Fourier image of the grating in the first area is projected onto the grating in the second area, it is not necessary to provide an imaging optical system inside the hollow body (hollow portion). Therefore,
The diameter of the hollow body can be easily reduced, and an extremely small rotary encoder can be provided.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明の第1実施例を示す斜視図である。同
図において、1は半導体レーザーであり、波長λの可干
渉光束(単色光)を放射する。2は半導体レーザー1か
らの発散光束をxz面内で略平行光束に変換するコリメー
ターレンズ系である。コリメーターレンズ系は、例えば
アナモフイツクレンズ等を使っており、xz面に垂直な方
向には収束状態で出射する。3は中空体、ここでは円筒
状の回転体であり、円筒の母線と平行な軸5を回転軸と
して、矢印で示す方向に回転する。この回転体3は、不
図示のコネクタを介して、モーター等の駆動軸と連結さ
れ、駆動軸の回転量などを検出する為の光学式スケール
として使用される。また、軸5と駆動軸の中心軸とは一
致しており、回転体の中心軸と軸5も、ほぼ一致してい
る。
FIG. 1 is a perspective view showing a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a semiconductor laser, which emits a coherent light beam (monochromatic light) having a wavelength λ. A collimator lens system 2 converts a divergent light beam from the semiconductor laser 1 into a substantially parallel light beam in the xz plane. The collimator lens system uses, for example, an anamorphic lens, and emits light in a convergent state in a direction perpendicular to the xz plane. Reference numeral 3 denotes a hollow body, here a cylindrical rotating body, which rotates in a direction indicated by an arrow with a shaft 5 as a rotation axis parallel to the generatrix of the cylinder. The rotating body 3 is connected to a drive shaft such as a motor via a connector (not shown), and is used as an optical scale for detecting a rotation amount of the drive shaft. Also, the shaft 5 and the center axis of the drive shaft coincide, and the center axis of the rotating body and the shaft 5 also substantially coincide.

回転体3は金属・ガラスあるいはプラスチツク等の光
を反射する部材より成り、その側面30には回転体3の回
転方向に沿って、多数個のスリツト30aがピツチPで等
間隔に並べてある。従って、回転体3の側面30に入射す
る光は、スリツト30aを通過し、スリツト30a間の部分30
bで反射される。即ち、30aが透光部、30bが反射部とな
り、これら透光部30aと反射部30bが、回転方向に沿って
交互に規則正しく並べられて格子を形成し、光学式スケ
ールを構成することになる。4は光電変換素子であり、
フオトデイテクターより成る。そして、光電変換素子4
は、その受光面40に入射する光の強度に応じた電気信号
を出力する。
The rotating body 3 is made of a member that reflects light, such as metal, glass, or plastic. A plurality of slits 30a are arranged on the side surface 30 of the rotating body 3 at equal intervals along the rotation direction of the rotating body 3 with a pitch P. Accordingly, the light incident on the side surface 30 of the rotating body 3 passes through the slit 30a, and a portion 30 between the slits 30a.
Reflected by b. That is, 30a is a light-transmitting portion, 30b is a reflecting portion, and these light-transmitting portions 30a and the reflecting portion 30b are alternately and regularly arranged along the rotation direction to form a grating, and constitute an optical scale. . 4 is a photoelectric conversion element,
Consists of a photodetector. And the photoelectric conversion element 4
Outputs an electric signal corresponding to the intensity of light incident on the light receiving surface 40.

6及び7は半透鏡である。 6 and 7 are semi-transparent mirrors.

第2図は、本発明第1の実施例の断面図であり、以後
第2図を用いて本発明の説明を行う。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the first embodiment of the present invention, and the present invention will be described with reference to FIG.

半導体レーザー1を出射し、コリメーターレンズ系2
により、略平行光束となった光は半透鏡6により、図中
左方へ一部反射され、回転体3の第1領域31へ入射され
る。
Emits a semiconductor laser 1 and a collimator lens system 2
As a result, the light that has become a substantially parallel light beam is partially reflected by the semi-transparent mirror 6 to the left in the drawing, and is incident on the first region 31 of the rotating body 3.

第1領域で反射された光は再び半透鏡6に達し、これ
を通過した後、更に半透鏡7を透過し、第2領域32へ照
射される。
The light reflected by the first region reaches the semi-transmissive mirror 6 again, passes through it, further passes through the semi-transparent mirror 7, and is irradiated on the second region 32.

回転体3の第1領域31の格子と第2領域32の格子の、
光軸12に沿った間隔d(以下「回転体の直径d」と記
す。)は、格子ピツチがP、波長がλとして、 を満たすように設定されている。このように、回転体3
の直径dを設定することにより、回転体3の中空部に結
像光学系を設けることなく、回転体3の側面30の第1領
域31の格子の像を直接第2領域32の格子へ投影できる。
ここで投影される格子像は、フーリエ像と呼ばれるもの
であり、光回折現象に伴う、格子の自己結像作用により
生じる。本実施例の回転体3は円筒状を成している為、
フーリエ像が多少湾曲し、コントラストが低下し易い
が、以下に示す条件を満たすように、半導体レーザー
1、コリメーターレンズ系2、半透鏡6,7と回転体3を
構成すれば、実用上問題ない。
Of the lattice of the first region 31 and the lattice of the second region 32 of the rotating body 3,
The distance d along the optical axis 12 (hereinafter referred to as “the diameter d of the rotator”) is represented by P for the grating pitch and λ for the wavelength. Is set to meet. Thus, the rotating body 3
Is set, the image of the lattice of the first region 31 on the side surface 30 of the rotator 3 is directly projected onto the lattice of the second region 32 without providing an imaging optical system in the hollow portion of the rotator 3. it can.
The lattice image projected here is called a Fourier image, and is generated by a self-imaging effect of the lattice accompanying the light diffraction phenomenon. Since the rotating body 3 of the present embodiment has a cylindrical shape,
Although the Fourier image is slightly curved and the contrast is apt to decrease, if the semiconductor laser 1, the collimator lens system 2, the semi-transparent mirrors 6, 7 and the rotating body 3 are configured to satisfy the following conditions, there is a practical problem. Absent.

以上が第2図に示した紙面に平行な方向の光束に関す
る説明であったが、紙面に垂直な方向の光束について以
下に示す。
The above description has been made with respect to the light flux in the direction parallel to the paper surface shown in FIG. 2, but the light flux in the direction perpendicular to the paper surface will be described below.

第3図は本発明実施例の上面図である。 FIG. 3 is a top view of the embodiment of the present invention.

コリメーターレンズ系2を出射した光は、前述の通り
第2図紙面平行方向(xz面内)は、略平行光束となるよ
うになっていたが、第2図紙面垂直方向、即ち、第3図
紙面平行方向(xy面内)では光束は、回転体3の内面に
反射された後に略平行光束となるようになっている。
As described above, the light emitted from the collimator lens system 2 is substantially parallel in the direction parallel to the plane of FIG. 2 (in the xz plane), but is substantially perpendicular to the plane of FIG. In the direction parallel to the plane of the drawing (within the xy plane), the light beam becomes an approximately parallel light beam after being reflected on the inner surface of the rotating body 3.

つまり、回転体3の反斜面からの距離が回転体3の反
斜面の曲率半径の1/2の点で、集光点を持つようになっ
ている。
In other words, the point of distance from the anti-slope of the rotating body 3 to the half of the radius of curvature of the anti-slope of the rotating body 3 has a condensing point.

こうすることにより、回転体の円筒形状の反射部から
の反射光は、略平行光束となり、第2領域32へ向かうこ
とになる。
By doing so, the reflected light from the cylindrical reflecting portion of the rotator becomes a substantially parallel light flux and travels to the second region 32.

回転角度検出原理を第3図を用いて詳細に説明する。 The principle of rotation angle detection will be described in detail with reference to FIG.

半導体レーザー1からの光束はコリメーターレンズ系
2により回転体3の反斜面で反射された後に平行光束と
なるように変換され、この光束で、回転体3の第1領域
31を照明する。この光束は第1領域31の格子で回折さ
れ、第1領域31の格子から0次、±1次、±2次といっ
た回折光が生じ、0次光及び±1次回折光の2つの若し
くは3つの光束同士の干渉により、領域31の格子のフー
リエ像が、回転体3の領域32の格子へ投影される。この
フーリエ像の明暗のピツチは、領域31の格子のピツチP
と等しくなる。また、前述のように、このフーリエ像は
湾曲するが、この湾曲は、領域32の曲面に沿って生じて
おり、測定精度にはあまり影響しない。
The light beam from the semiconductor laser 1 is converted by the collimator lens system 2 into a parallel light beam after being reflected by the anti-slope of the rotating body 3, and this light beam is used to convert the light into a first area of the rotating body 3.
Lighting 31. This light beam is diffracted by the grating of the first region 31, and diffracted light of 0 order, ± 1 order, ± 2 order is generated from the grating of the first region 31, and two or three of the 0 order light and the ± 1 order diffracted light are generated. Due to the interference between the light beams, the Fourier image of the grid in the area 31 is projected on the grid in the area 32 of the rotating body 3. The light and dark pitches of this Fourier image are the pitch P
Becomes equal to Further, as described above, the Fourier image is curved, but the curvature occurs along the curved surface of the region 32 and does not significantly affect the measurement accuracy.

第3図に示すように、回転体3が矢印100方向(CCW方
向:反時計回り)に回転しているとすると、フーリエ像
は矢印110方向(CW方向:時計回り)に移動する。この
時、フーリエ像が投影されている領域32の格子は、矢印
100方向へ移動している。従って、回転体3が角度θ回
転した時のフーリエ像と領域32の格子間の相対的角度変
化は2θとなり、格子ピツチの2倍の分解能で回転角の
測定が行える。
As shown in FIG. 3, if the rotating body 3 is rotating in the direction of arrow 100 (CCW direction: counterclockwise), the Fourier image moves in the direction of arrow 110 (CW direction: clockwise). At this time, the grid of the area 32 on which the Fourier image is projected is indicated by an arrow.
It is moving in 100 directions. Therefore, the relative angle change between the Fourier image and the grid of the region 32 when the rotating body 3 is rotated by the angle θ is 2θ, and the rotation angle can be measured at twice the resolution of the grid pitch.

領域32の格子は領域31の格子のフーリエ像で照明さ
れ、領域32の格子で反射した光が、光電変換素子4の受
光面40(第3図では不図示)に入射する。光電変換素子
4は受光した光を電気信号に変換し、この信号に基づい
て回転体3の回転角が測定される。本実施例のロータリ
ーエンコーダーでは、前述のように回転体3が角度θ回
転する時に、領域31の格子のフーリエ像と領域32の格子
が相対的に角度2θ回転するから、回転体3のスリツト
3の総数がnであれば、回転体3の1回転当たり、光電
変換素子4から2n個の正弦波パルスが出力される。回転
角の測定は、この正弦波パルスを順次計数することによ
り行われる。また、光電変換素子4からの正弦波パルス
に基づいて、回転体4の回転速度を検出することが出来
る。
The grating in the region 32 is illuminated with the Fourier image of the grating in the region 31, and the light reflected by the grating in the region 32 is incident on the light receiving surface 40 (not shown in FIG. 3) of the photoelectric conversion element 4. The photoelectric conversion element 4 converts the received light into an electric signal, and the rotation angle of the rotating body 3 is measured based on the signal. In the rotary encoder of this embodiment, when the rotating body 3 rotates by the angle θ as described above, the Fourier image of the grid of the area 31 and the grid of the area 32 rotate by the angle 2θ relatively. Is n, 2n sine-wave pulses are output from the photoelectric conversion element 4 per rotation of the rotating body 3. The rotation angle is measured by sequentially counting the sine wave pulses. Further, the rotation speed of the rotating body 4 can be detected based on the sine wave pulse from the photoelectric conversion element 4.

この様に円筒状回転体3内に結像光学系を必要としな
いので、その分回転体の小型化が可能である。
As described above, since the imaging optical system is not required in the cylindrical rotating body 3, the size of the rotating body can be reduced accordingly.

第4図は上記エンコーダーの使用例を示すもので、エ
ンコーダーを用いた駆動システムのシステム構成図であ
る。モータやアクチユエータ、内燃機関等の駆動源を有
する駆動手段110の駆動出力部、あるいは駆動される物
体の移動部にはエンコーダー部111が接続され、回転量
や回転速度あるいは移動量や移動速度等の駆動状態を検
出する。エンコーダー部111は第1図で示した構成によ
り形成されている。このエンコーダー部111からの検出
出力は、光電変換素子4の出力をエンコーダー部111内
の不図示の周知のカウンタによりパルスカウントされた
結果の出力、即ちカウンタ出力である。ここで指令手段
113からは指令信号が制御手段へ送られる。指令手段113
は、オペレーターが駆動手段の駆動状態を直接制御でき
る周知の制御盤(例えばキーボード)でも、記録された
設定条件に基づいて自動的に制御信号を送るメモリー手
段でもよい。制御手段112はエンコーダー部111内部のカ
ウンタの出力と指令信号とを比較し、指令された回転角
(あるいは回転速度)になるように駆動手段110に駆動
信号を伝達する。このようなフイードバツク系を構成す
ることによって外部の影響を受けずに指令手段113で指
令された駆動状態を保つことができる。このような駆動
システムは、例えば工作機械、製造機械、産業用ロボツ
ト、計測機器、記録機器、更にはこれらに限らず駆動手
段を有する一般の装置に広く適用することができる。
FIG. 4 shows an example of use of the encoder, and is a system configuration diagram of a drive system using the encoder. An encoder unit 111 is connected to a drive output unit of a drive unit 110 having a drive source such as a motor, an actuator, or an internal combustion engine, or a moving unit of a driven object, and controls an amount of rotation, a rotation speed, a movement amount, a movement speed, and the like. Detect the driving state. The encoder unit 111 is formed by the configuration shown in FIG. The detection output from the encoder unit 111 is an output of a result of pulse counting the output of the photoelectric conversion element 4 by a well-known counter (not shown) in the encoder unit 111, that is, a counter output. Here command means
From 113, a command signal is sent to the control means. Command means 113
May be a well-known control panel (for example, a keyboard) that allows the operator to directly control the driving state of the driving unit, or a memory unit that automatically sends a control signal based on recorded setting conditions. The control unit 112 compares the output of the counter inside the encoder unit 111 with the command signal, and transmits the drive signal to the drive unit 110 so that the commanded rotation angle (or rotation speed) is obtained. By configuring such a feedback system, the driving state instructed by the instructing means 113 can be maintained without being affected by outside. Such a drive system can be widely applied to, for example, a machine tool, a manufacturing machine, an industrial robot, a measuring device, a recording device, and a general device having a drive unit without being limited thereto.

以後に述べる他の実施例も第4図に示す様に使用され
ているものとする。
It is assumed that other embodiments described later are also used as shown in FIG.

第5図(A)は第4図における駆動手段110とエンコ
ーダー部111との接続部の状態を示す断面図である。図
中で3aは円筒状回転体3の底面に回転体3と1体形成さ
れて設けられた嵌合部、110aは駆動手段の駆動出力部あ
るいは駆動される物体の移動部にあたる回転軸である。
又半導体レーザー1、光電変換素子4、半透鏡6,7は固
定された位置に設けられたユニットUの構成要素として
配置されている。この検出ヘツドであるユニツトUと円
筒状回転体とは分離構造になっている。この様に本実施
例においては回転体3の底部に1体的に設けられた嵌合
部を回転軸に嵌合させて接続を行っている。
FIG. 5 (A) is a cross-sectional view showing a state of a connecting portion between the driving means 110 and the encoder unit 111 in FIG. In the figure, reference numeral 3a denotes a fitting part formed integrally with the rotating body 3 on the bottom surface of the cylindrical rotating body 3, and 110a denotes a rotating shaft corresponding to a driving output part of a driving means or a moving part of a driven object. .
The semiconductor laser 1, the photoelectric conversion element 4, and the semi-transmissive mirrors 6, 7 are arranged as constituent elements of a unit U provided at a fixed position. The unit U, which is the detection head, and the cylindrical rotator have a separated structure. As described above, in this embodiment, the connection is performed by fitting the fitting portion integrally provided on the bottom of the rotating body 3 to the rotating shaft.

本実施例による円筒格子は直接被回転検出軸に取り付
けるための軸嵌合部材をプラスチツク成形等で一体的に
例えば射出成形あるいは圧縮成形で形成する事が可能な
ため、回転検出の目盛りとなる格子面と嵌合部の同軸度
及び軸との嵌合精度を高い精度で保障することができ、
回転検出精度を高められる。当然のことながら取り付け
部材を不用とするため省スペース、低コスト化が容易で
ある。
In the cylindrical grating according to the present embodiment, a shaft fitting member for directly attaching to the rotation detection shaft can be integrally formed by plastic molding or the like, for example, by injection molding or compression molding. The coaxiality of the surface and the fitting part and the fitting accuracy of the shaft can be guaranteed with high accuracy.
The rotation detection accuracy can be improved. As a matter of course, since the mounting member is unnecessary, space saving and cost reduction are easy.

第5図(B)(C)(D)はそれぞれ本発明の第2,第
3,第4の実施例における駆動手段110とエンコーダー部1
11との接続部の状態を示す断面図である。以下の説明で
は前の実施例のものと同様の部材には同じ符番を冠す
る。又、第2,第3、第4実施例の他の構成、動作、原理
は第1実施例と同様であり、説明を省略する。
FIGS. 5 (B), (C), and (D) show the second and third embodiments of the present invention, respectively.
3, driving means 110 and encoder unit 1 in the fourth embodiment
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a state of a connection portion with 11; In the following description, the same members as those of the previous embodiment are denoted by the same reference numerals. Other configurations, operations, and principles of the second, third, and fourth embodiments are the same as those of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

第5図(B)の第2実施例では回転体3の内面に嵌合
用凹部を設けている。第5図(C)の第3実施例では回
転体3の嵌合部3aに嵌合用凸部を設け、これにより嵌合
を行っている。第5図(D)の第4実施例では回転体3
の外面の1部3dをそのまま嵌合部としたものである。い
ずれも嵌合部が回転体と1体として形成されており、第
1実施例で述べた効果を同様に有する。
In the second embodiment of FIG. 5B, a fitting recess is provided on the inner surface of the rotating body 3. In the third embodiment shown in FIG. 5 (C), a fitting projection is provided on the fitting portion 3a of the rotating body 3 to thereby perform fitting. In the fourth embodiment shown in FIG.
The part 3d on the outer surface of the above is directly used as a fitting part. In each case, the fitting portion is formed as one body with the rotating body, and has the same effects as described in the first embodiment.

第6図は本発明の第5実施例を表わす上面図である。
本実施例の測定原理、動作は第1実施例と同様なので説
明を省略し、また、第3図と同様の上面図でのみ示す。
第5実施例の第1実施例との差異は、半導体レーザー1
が光をy方向から照射し半透鏡6′はこの光をx方向に
反射し、又半透鏡7′は領域32からの反射光をy方向に
反射する点である。この様な配置にする事も可能であ
る。又、他の差異としてコリメーターレンズ系2を設け
ていない点がある。この場合、半導体レーザー1の発光
点(発散原点)から半透鏡6′を経由した領域31の反射
面までの距離(光路長)が回転体3の反射面の曲率半径
の略1/2となる様に配置する。これにより、領域31から
の反射光はxy面内で略平行となる。ただし、領域31から
の反射光束は第4図紙面垂直方向(xy面内)では平行光
束とはならないので、領域32で反射後半透鏡7′を経由
して光電変換素子4に入射する光束は第1実施例と比較
してyz面内で発散する分、光量低下し、又、領域32上で
のフーリエ像のコントラストも低下する。これらは半導
体レーザー1の発散角を小さくするか、素子4までの光
路長を小さくする等して、影響がほとんど無い様にでき
る。
FIG. 6 is a top view showing a fifth embodiment of the present invention.
Since the measurement principle and operation of this embodiment are the same as those of the first embodiment, the description will be omitted, and only the top view similar to FIG. 3 will be shown.
The difference between the fifth embodiment and the first embodiment is that the semiconductor laser 1
Irradiates light in the y direction, the semi-transparent mirror 6 'reflects this light in the x direction, and the semi-transparent mirror 7' reflects the light reflected from the region 32 in the y direction. Such an arrangement is also possible. Another difference is that the collimator lens system 2 is not provided. In this case, the distance (optical path length) from the light emitting point (divergence origin) of the semiconductor laser 1 to the reflection surface of the region 31 via the semi-transparent mirror 6 'is approximately 1/2 of the radius of curvature of the reflection surface of the rotating body 3. Place it in the same way. Thereby, the reflected light from the region 31 becomes substantially parallel in the xy plane. However, since the light beam reflected from the region 31 is not a parallel light beam in the direction perpendicular to the plane of FIG. 4 (within the xy plane), the light beam incident on the photoelectric conversion element 4 via the second half reflecting mirror 7 ′ in the region 32 is Compared with the first embodiment, the amount of light is reduced by the amount of divergence in the yz plane, and the contrast of the Fourier image on the region 32 is also reduced. These can be made to have almost no effect by reducing the divergence angle of the semiconductor laser 1 or the optical path length to the element 4.

第7図により本発明の第6実施例を説明する。第6実
施例では円筒状回転体3′に後述する様な反射型のV形
溝付円筒格子を用いている事と、半透鏡7が無い事、及
び領域32′から斜めに出射する2つの光を2つの光電変
換素子4a,4bで受光して位相の異なる2相の正弦波パル
ス出力を得ている点が第5実施例と異なる。
A sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the sixth embodiment, a reflective V-shaped grooved cylindrical lattice, which will be described later, is used for the cylindrical rotating body 3 ', the semi-transparent mirror 7 is not provided, and two light beams obliquely emitted from the region 32' are used. The fifth embodiment is different from the fifth embodiment in that light is received by two photoelectric conversion elements 4a and 4b and two-phase sine wave pulse outputs having different phases are obtained.

ここで、反射型V形溝付円筒格子について詳細説明す
る。第8図は、その格子部を説明するための図である。
Here, the reflection type V-shaped grooved cylindrical lattice will be described in detail. FIG. 8 is a diagram for explaining the lattice portion.

又、第9図,第10図は,その格子の光線作用を説明す
るための図である。
FIG. 9 and FIG. 10 are diagrams for explaining the light ray action of the grating.

30a′はV形の溝(以下V溝と呼ぶ)とV溝の間に設
けられた平面反射部、3b′はV溝部で30b−1′及び30b
−2′はV溝3b′を形成する2つの平面反射部である。
Reference numeral 30a 'denotes a V-shaped groove (hereinafter referred to as "V-groove") and a plane reflecting portion provided between the V-grooves, and 3b' denotes V-groove portions 30b-1 'and 30b.
-2 'are two plane reflecting portions forming the V groove 3b'.

V溝3b′は回転体3′の内側面に等間隔にn個、円周
方向にピツチP(red)で配列し(nP=2πrad)V溝3
b′1個の幅は1/2P(rad)、又この1個のV溝を形成す
る2つの平面反射部3b−1′,3b−2′は各々1/4P(ra
d)の幅を有し、さらに各々の傾斜面はV溝底側角部と
円筒中心軸を結ぶ平面に対しθが45<θ<90(deg)の
範囲の値をとり、本実施例ではθ=75(deg)に設定さ
れている。
The V grooves 3b 'are arranged at equal intervals on the inner surface of the rotating body 3' by n pitches P (red) in the circumferential direction (nP = 2πrad).
b 'has a width of 1 / 2P (rad), and the two plane reflecting portions 3b-1' and 3b-2 'forming one V-groove have a width of 1 / 4P (ra).
d), and each inclined surface has a value in the range of 45 <θ <90 (deg) with respect to a plane connecting the bottom corner of the V groove and the central axis of the cylinder. θ is set to 75 (deg).

次に第9図にて本発明のV溝反射格子の光学的作用に
ついて説明する。
Next, the optical function of the V-groove reflection grating of the present invention will be described with reference to FIG.

円筒内に点光源O(ここでは半透鏡6′が無い場合の
半導体レーザー1の発散原点の等価位置)を設け、そこ
からの光線が反射面30a′,30b−1′30b−2′へ入射し
た場合の光線追跡した結果が第9図に示されている光線
1l〜4lは各1l′〜4l′に反射される。この図より理解さ
れる様に平面反射部30a′での反射光は円筒の半径方向
に略平行光束として出射し、平面反射部30b−1′30b−
2′での反射光は他方向に出射する。さて第10図におい
て第9図の光線作用を光が照射された領域31′全体で説
明する。上述の各面30a′,30b−1′,30b−2′の反射
角の関係及び回折の効果を領域31′内で合わせて考える
と各面による正反射光(0次光)はそれぞれ1r,2r,3rと
なり、更に図に示した様に各1r,2r,3rの正反射光それぞ
れを中心として±1次光(図面破線矢印)が発生する。
(高次回折光も生ずるが強度的には弱いので影響は無い
ものと考えてよく説明をはぶく) 各正反射光とそれを中心にして発生する±1次光で、
それぞれフーリエ像ができるが、ここでは30a面の正反
射光が1rと、これを中心にして発生する±1次光により
生ずるフーリエ像を用いる。
A point light source O (here, an equivalent position of the divergence origin of the semiconductor laser 1 in the case where the semi-transmissive mirror 6 'is not provided) is provided in the cylinder, and light rays therefrom enter the reflection surfaces 30a', 30b-1 ', 30b-2'. The result of ray tracing is shown in Fig. 9.
1l to 4l are reflected respectively to 1l 'to 4l'. As can be understood from this drawing, the light reflected by the plane reflecting portion 30a 'is emitted as a substantially parallel light beam in the radial direction of the cylinder, and the plane reflecting portion 30b-1'30b-
The reflected light at 2 'exits in the other direction. Referring now to FIG. 10, the action of the light beam in FIG. 9 will be described for the entire area 31 'irradiated with light. Considering the relationship between the reflection angles of the surfaces 30a ', 30b-1', and 30b-2 'and the effect of diffraction in the region 31', the specularly reflected light (0-order light) from each surface is 1r, 2r and 3r, and ± primary light (broken arrows in the drawing) is generated around the regular reflection light of each of 1r, 2r and 3r as shown in the figure.
(Higher-order diffracted light is also generated, but the intensity is weak, so it is assumed that there is no effect. I will explain this in detail.) Each specularly reflected light and ± 1st-order light generated around it
Although a Fourier image is formed for each, here, a Fourier image generated by 1r of the regular reflection light on the 30a surface and ± primary light generated around the 1r is used.

ここでV溝面30b−1,30b−2の0次光2r,3r及びそれ
に付随する±1次光が平面反射部30a面での0次光及び
±1次光の領域に重なり合う事はフーリエイメージの像
のノイズの原因となる。従ってV溝の角θは30aの平面
部格子による±1次光の回折光の領域にV溝部での±1
次光が重なったり、お互いの中心0次光により近づいた
り、といったクロスオーバーをおこなさい様に設定され
る必要がある。各±1次光の中心0次光に対する角度を
θ(単位はdeg)格子ピツチをP(単位はred)光の波
長をλとすれば となるので、前述クロスオーバーをおこさない為にθ
は、 で設定される必要がある。具体的には前述の様に45<θ
<90(deg)の範囲の値をとるのが望ましい。
Here, it is Fourier that the 0th-order light 2r, 3r of the V-groove surfaces 30b-1, 30b-2 and the ± 1st-order light incident on the V-groove surfaces 30b-1 and 30b-2 overlap with the 0th-order light and the ± 1st-order light on the plane reflecting portion 30a. It causes image noise in the image. Therefore, the angle θ of the V-groove is ± 1 at the V-groove in the region of the diffracted light of the ± 1st-order light by the plane grating of 30a
It is necessary to set so as to cause crossover such that the next light overlaps or approaches each other to the center 0th order light. If the angle of each ± 1st order light with respect to the center 0th order light is θ 1 (unit is deg), the grating pitch is P (unit is red), and the wavelength of light is λ Therefore, in order to prevent the above-mentioned crossover, θ
Is Need to be set in Specifically, as described above, 45 <θ
It is desirable to take a value in the range of <90 (deg).

第7図にもどって、光源部1からの光束は半透鏡6に
より円筒格子3に入射する。入射光束は第8図〜第10図
で説明したように3方向に分離して進む事になるが、前
述の如く特に格子部30a′部の正反射光(0次光)及び
±1次光によるフーリエ像を用いれば先の実施例と同様
の作用で第2領域32′へフーリエ像を結像する事が可能
である。
Returning to FIG. 7, the light beam from the light source unit 1 is incident on the cylindrical grating 3 by the semi-transparent mirror 6. The incident light beam travels in three directions as described with reference to FIGS. 8 to 10, but as described above, the specularly reflected light (0th-order light) and the ± 1st-order light particularly from the grating portion 30a '. If a Fourier image is used, it is possible to form a Fourier image on the second region 32 'by the same operation as in the previous embodiment.

さて、ここで第2領域32′へ結像された明暗格子像は
第2領域格子部にて反射される事になるが、この時、格
子の回転に伴い明暗格子像が反射面30a′,30b−1′,30
b−2′に対し、選択的に入射する事になる。反射面30b
−1′,30b−1′は中心が互いに1ピツチの1/4、即ちP
/4ずれて配列されているので、30b−1′の正反射光を
フオトデイテクタ4aで、又30b−2′の正反射光をフオ
トデイテクタ4bで受光する事により互いに90゜位相差の
ついた2つの正弦波パルスが得られる。
Now, the light and dark lattice image formed on the second region 32 'is reflected by the second region lattice portion. At this time, the light and dark lattice image is reflected by the reflection surface 30a', 30b-1 ', 30
b-2 'is selectively incident. Reflective surface 30b
-1 ', 30b-1' are centered at 1/4 of one pitch, that is, P
Since the specularly reflected light of 30b-1 'is received by the photodetector 4a and the specularly reflected light of 30b-2' is received by the photodetector 4b, two beams having a 90 ° phase difference from each other are received. A sinusoidal pulse is obtained.

この90゜位相差のついた2つの正弦波パルス信号から
回転方向が検出され、又正弦波のピツチの1/4のカウン
ト用パルスが得られる。この検出された回転方向とカウ
ント用パルスを用いて周知のカウンタ装置により回転方
向も加味したカウント出力が得られる。この方法及びこ
れを行う装置についてはよく知られているのでここでは
説明を省略する。具体的に直径5mmの円筒の内側にV溝
を500本形成すればこの装置で1回転4000個のカウント
用パルスが得られる。
The direction of rotation is detected from the two sine wave pulse signals having a 90 ° phase difference, and a counting pulse of 1/4 of the sine wave pitch is obtained. Using the detected rotation direction and the counting pulse, a well-known counter device can be used to obtain a count output taking into account the rotation direction. The method and the device for performing this method are well known and will not be described here. Specifically, if 500 V-grooves are formed inside a cylinder having a diameter of 5 mm, 4,000 count pulses can be obtained by this apparatus.

実施例によれば、円筒格子をスリツトにせず、V形溝
を形成して製作できるのでプラスチツク射出成形もしく
は圧縮成形等の大量生産に適した加工方法により、(場
合によっては反射面に反射用膜をコーテイングして)生
産が可能であるため、従来のフオトリソプロセスを用い
た加工方法に比べ低コスト化が容易である。
According to the embodiment, since the cylindrical grating can be manufactured by forming a V-shaped groove without forming a slit, a processing method suitable for mass production such as plastic injection molding or compression molding can be used. Since the production is possible, the cost can be easily reduced as compared with a conventional processing method using a phototriso process.

又、上述した様な設定にする事で互いに位相差のある
2つの正弦波パルス信号が容易に、かつ(普通の回折格
子を使った場合に比べ検出光量も多くできるので)確実
に得られるという利点も有する。
Also, by setting as described above, two sinusoidal pulse signals having a phase difference with each other can be easily and reliably obtained (because the amount of detected light can be increased as compared with the case of using a normal diffraction grating). It also has advantages.

領域32′からの前述2つの反射光をそれぞれミラーに
よりZ方向へ折りまげる様にしても良い。
The two reflected lights from the region 32 'may be folded in the Z direction by mirrors.

第11図に本発明の第7実施例の上面図を示す。本実施
例は、図の様にミラー7a,7bによって領域32′のそれぞ
れ平面反射部30b−1′,30b−2′からの反射光をZ方
向に反射し、かつ領域32′の平面反射部30a′からの反
射光も半透鏡7cを用いてZ方向に一部反射し、この3つ
の反射光それぞれを検出して3相の位相の異なる正弦波
パルス信号を得ている点が、第6実施例と異なる。
FIG. 11 shows a top view of the seventh embodiment of the present invention. In this embodiment, as shown in the figure, the mirrors 7a and 7b reflect the reflected light from the plane reflecting portions 30b-1 'and 30b-2' of the region 32 'in the Z direction, and the plane reflecting portions of the region 32'. The sixth point is that the reflected light from 30a 'is also partially reflected in the Z direction using the semi-transparent mirror 7c, and the three reflected lights are detected to obtain sine wave pulse signals having three phases different in phase. Different from the embodiment.

第12図(A)(B)(C)にそれぞれ第11図における
A−A断面図、B−B断面図、C−C断面図を示す。平
面反射部30b−1′,30b−2′,30a′からの反射光はそ
れぞれ光電変換素子4a,4b,4cによって検出される。
FIGS. 12 (A), (B), and (C) show a cross-sectional view taken along line AA, BB, and CC in FIG. 11, respectively. Light reflected from the plane reflecting portions 30b-1 ', 30b-2', 30a 'is detected by the photoelectric conversion elements 4a, 4b, 4c, respectively.

以下本実施例を説明する。上述の様な構成において、
出力信号の波形例を第13図(A)に示す。
Hereinafter, this embodiment will be described. In the above configuration,
FIG. 13 (A) shows a waveform example of the output signal.

CCW方向に回転した場合 光電変換素子4aの出力波形はa(CWのときはb) 光電変換素子4bの出力波形はb(CWのときはa) 光電変換素子4cの出力波形はc(CWのときはc) のようになる。 When rotating in the CCW direction, the output waveform of the photoelectric conversion element 4a is a (b for CW), the output waveform of the photoelectric conversion element 4b is b (a for CW), and the output waveform of the photoelectric conversion element 4c is c (CW for CW). Then it becomes like c).

本実施例によれば、格子がP(rad)回転したとき、
2周期の正弦波状の出力波形となり特にこの場合、出力
波形aとbとの位相関係が90゜位相差となる為出力信号
a,bを用いこれらを周知のコンパレータ回路を通し、そ
れぞれ第13図(B)の様に矩形波化し、さらに各矩形波
の立ち上がり及び立ち下がり部で第13図(C)に示す様
にパルス信号を得ることにより最終的にP(rad)の回
転角で8パルス得る事が可能となる。従って、中空体の
回転方向に沿って設けた格子の数をnとすれば、8×n
(パルス/1回転)の回転角度信号が検出可能となる。
According to the present embodiment, when the lattice rotates P (rad),
In particular, in this case, the phase relationship between the output waveforms a and b has a 90 ° phase difference, so that the output signal has two phases.
Using a and b, these are passed through a well-known comparator circuit to form rectangular waves as shown in FIG. 13 (B), respectively, and the rising and falling portions of each rectangular wave are pulsed as shown in FIG. 13 (C). Obtaining a signal makes it possible to finally obtain eight pulses at a rotation angle of P (rad). Therefore, if the number of lattices provided along the rotation direction of the hollow body is n, then 8 × n
(Pulse / 1 rotation) rotation angle signal can be detected.

第13図では第8図の形状のV溝円角格子の出力波形を
示したが、この時V溝幅が理想的に1/2Pとならず6/10P
もしくは4/10Pのごとく幅がやや狭くなったり、もしく
は広くなったりして1周に亘り加工されてしまった場
合、出力信号a,bの位相差の関係も正確に90゜とはなら
ず、多少ずれた値となってしまう。このことは、最終的
にパルス化した場合のパルス間隔誤差となり精度劣下の
原因となる。
In FIG. 13, the output waveform of the V-groove circular lattice having the shape shown in FIG. 8 is shown. At this time, the V-groove width is not ideally 1 / 2P but 6 / 10P.
Alternatively, if the width is slightly narrowed like 4 / 10P, or it is widened and processed over one round, the relationship between the phase differences of the output signals a and b does not become exactly 90 °, The values are slightly shifted. This results in a pulse interval error when the pulse is finally converted into a pulse, which causes inaccuracy.

そこで、この90゜位相差の若干のズレを回路上で補正
する方法を述べる。
Therefore, a method for correcting a slight deviation of the 90 ° phase difference on a circuit will be described.

今、仮にV溝幅が円筒全周にわたり1/2Pよりも広めに
加工された場合、素子4a,4b,の出力a′,b′間の位相差
は90゜以上となる。この時の波形を第14図(A)の
a′,b′で示す。
Now, if the V-groove width is processed to be wider than 1 / 2P over the entire circumference of the cylinder, the phase difference between the outputs a 'and b' of the elements 4a and 4b becomes 90 ° or more. The waveforms at this time are shown by a 'and b' in FIG. 14 (A).

そこで、出力aとcの振幅ゲインを調整して、両者の
差動出力信号C1を作り、同様に出力bとcの振幅ゲイン
調整を行って差動出力信号C2を作る。この時の振幅ゲイ
ンの調整の程度により信号C1とC2の位相差をa′,b′の
位相差以下の任意の値に変更可能である。よって、設計
より広くなってしまったV溝の広さに応じて、振幅ゲイ
ン調整を行えば常に正確に90゜に調整する事ができる。
Therefore, the amplitude gains of the outputs a and c are adjusted to produce a differential output signal C1 of both, and the amplitude gains of the outputs b and c are similarly adjusted to produce a differential output signal C2. The phase difference between the signals C1 and C2 can be changed to an arbitrary value equal to or smaller than the phase difference between a 'and b' depending on the degree of adjustment of the amplitude gain at this time. Therefore, if the amplitude gain is adjusted according to the width of the V-groove which has become wider than designed, the angle can always be accurately adjusted to 90 °.

信号c′と角信号a′,b′との差動出力としての信号
C1とC2の位相差は、元の信号a′とb′の位相差より大
きくする事はできない。従って、V溝を加工する場合、
あらかじめやや大きめに作っておき、位相差に誤差が発
生すれば必ず位相差が90゜より大きくなる様にする。誤
差が発生すればその誤差分だけ差動出力C1,C2の位相差
を出力a′とb′の位相差より小さくする様に振幅ゲイ
ン調整を行う。
A signal as a differential output between the signal c 'and the angular signals a' and b '
The phase difference between C1 and C2 cannot be greater than the phase difference between the original signals a 'and b'. Therefore, when machining the V groove,
It is made a little larger in advance so that if an error occurs in the phase difference, the phase difference must be greater than 90 °. If an error occurs, the amplitude gain is adjusted so that the phase difference between the differential outputs C1 and C2 is smaller than the phase difference between the outputs a 'and b' by the amount of the error.

第15図は本装置において上述の差動出力を発生する為
の回路構成を示すブロツク図である。140a,140b,140cは
それぞれ光電変換素子4a,4b,4cからの出力信号の振幅ゲ
イン調整を行う為の振幅ゲイン調整回路、141a,141bは
それぞれ振幅ゲイン調整回路140a,140bの出力の振幅ゲ
イン調整回路141Cの出力との差動出力を発生する差動増
幅器142a,142bはそれぞれ差動増幅器141a,141bの出力、
即ちC1,C2を第13図(B)に示す様な2値化パルス信号
(これをそれぞれC1′,C2′とする)に変換するコンパ
レーターである。出力C1,C2は周知の方法により、周期
をより小さくしたカウント用パルス信号(第13図(C)
に示した信号)に変換される。これらは説明を省略す
る。
FIG. 15 is a block diagram showing a circuit configuration for generating the above-mentioned differential output in the present apparatus. 140a, 140b, 140c are amplitude gain adjustment circuits for adjusting the amplitude gain of the output signals from the photoelectric conversion elements 4a, 4b, 4c, respectively, and 141a, 141b are the amplitude gain adjustments of the outputs of the amplitude gain adjustment circuits 140a, 140b, respectively. The differential amplifiers 142a and 142b that generate a differential output with the output of the circuit 141C are the outputs of the differential amplifiers 141a and 141b, respectively.
That is, it is a comparator for converting C1 and C2 into binary pulse signals (referred to as C1 'and C2', respectively) as shown in FIG. 13 (B). The outputs C1 and C2 are counted pulse signals having a shorter period by a known method (FIG. 13 (C)
Is converted to the signal shown in FIG. These are not described here.

位相差の調整は、例えばオペレーターがC1とC2の波形
をオシロスコープ等で確認しながら振幅ゲイン調整回路
で各信号a′,b′,c′の振幅ゲインを調整して90゜に合
わせる様にすれば良い。V溝を設計より小さく作る場合
には差動増幅器141a,141bのかわりに加算器を用いれば
良い。
For example, the operator adjusts the phase difference so that the operator adjusts the amplitude gain of each of the signals a ', b', and c 'using an oscilloscope or the like while checking the waveforms of C1 and C2 with an oscilloscope or the like so that the signals are adjusted to 90 °. Good. If the V-groove is made smaller than designed, an adder may be used instead of the differential amplifiers 141a and 141b.

この様に本実施例では3相の信号を取り、このうちの
1信号を用いて他の2信号の位相差を調整する様にして
いるので、格子の作成誤差がっても、これを補正する事
が可能で、より正確な回転検出ができる。
As described above, in the present embodiment, three-phase signals are taken, and the phase difference between the other two signals is adjusted using one of the three signals. It is possible to perform more accurate rotation detection.

第16図に本発明の第8実施例の上面図を示す。本実施
例は、第7実施例とは異なる格子を有する円筒状回転体
を用い、又ミラー7a,7b,のかわりに半透鏡7cと同反射率
の半透鏡7a′,7b′を用い、更に素子4a,4b,4cからの出
力信号に第7実施例と異なる信号処理を行う点を除けば
構成は第7実施例と同様であり、これら同様の点の説明
は省略する。
FIG. 16 shows a top view of the eighth embodiment of the present invention. This embodiment uses a cylindrical rotating body having a grating different from that of the seventh embodiment, and uses semi-transmissive mirrors 7a 'and 7b' having the same reflectance as the semi-transparent mirror 7c instead of the mirrors 7a and 7b. The configuration is the same as that of the seventh embodiment except that signal processing different from that of the seventh embodiment is performed on output signals from the elements 4a, 4b, and 4c, and a description of these similar points is omitted.

第17図は同装置における円筒状回転体3″の格子の形
態を説明する為の図である。この回転体の形態は第8図
で説明したものに体し、V溝幅を先の1/2Pから2/3Pと
し、V溝とV溝の間に設けた平面30a″の幅を1/3P、又
V溝を形成する2つの平面30b−1″,30b−2″の幅を
各々1/3Pずつとしている。
Fig. 17 is a view for explaining the form of the lattice of the cylindrical rotating body 3 "in the apparatus. The form of this rotating body is the same as that described in Fig. 8, and the width of the V groove is set to 1 / 2P to 2 / 3P, the width of the plane 30a "provided between the V grooves is 1 / 3P, and the width of the two planes 30b-1" and 30b-2 "forming the V groove is each 1 / 3P each.

この様な格子において第7実施例と同様に様子4a,4b,
4cにより光を受光した場合の各素子の出力信号a″,
b″,c″の波形例を第18図(A)に示す。
In such a lattice, the states 4a, 4b,
Output signal a ″ of each element when light is received by 4c,
FIG. 18 (A) shows a waveform example of b ″, c ″.

この場合、図の様に各出力a″,b″,c″の出力信号振
幅はほぼ同振幅となり、さらに各2相間の位相関係はほ
ぼ120゜遅れ、もしくは進んだ状態となり、これら各3
相の信号を各々コンパレータを通して矩形波処理して3
つの矩形パルス信号を作り(第18図(B))、さらに第
18図(C)のごとく各矩形パルス信号の立上りと立下り
でパルス信号を発生する様にして、パルス化することに
より、P(rad)だけ円筒格子が回転すると12パルス得
られることになる。
In this case, as shown in the figure, the output signal amplitudes of the respective outputs a ", b", and c "are substantially the same, and the phase relationship between the two phases is approximately 120 DEG delayed or advanced.
Each of the phase signals is subjected to rectangular wave processing through a comparator to obtain 3
Two rectangular pulse signals (Fig. 18 (B)),
As shown in FIG. 18 (C), pulse signals are generated at the rising and falling edges of each rectangular pulse signal so that 12 pulses are obtained when the cylindrical lattice rotates by P (rad).

従って、全格子数をnとするならば1回転で12×n
(パルス/1回転)の回転角信号が得られる。
Therefore, if the total number of grids is n, 12 × n in one rotation
(Pulse / 1 rotation) rotation angle signal is obtained.

従って、本発明の円筒格子の格子形状(第17図)によ
り3相信号の3つ全部を利用しカウント用パルスを増加
させて分解能を上げる事が可能となる。
Therefore, the lattice shape of the cylindrical lattice of the present invention (FIG. 17) makes it possible to use all three of the three-phase signals to increase the number of counting pulses and increase the resolution.

第19図に上記処理を行う為の回路のブロツク図を示
す。143a,143b,143cは、それぞれ各素子からの出力
a″,b″,c″の振幅を増幅する振幅増幅回路、144a,144
b,144cはそれぞれ各振幅増幅回路143a,143b,143cからの
出力信号を第18図(B)の各出力a1″,a2″,a3″の様に
矩形パルス信号として出力するコンパレータ、145は各
コンパレータからの出力a1″,a2″,a3″の立上り、立下
りでパルスを発生して第8図(C)に示すカウント用パ
ルス信号CPを発生するパルス発生回路である。パルス発
生回路145は方向判別も行い、方向信号DSを出力する。
信号CPは周知のカウンタにより方向信号DSを加味してカ
ウントされ、これにより回転体3″の回転量が検出され
る。
FIG. 19 is a block diagram of a circuit for performing the above processing. 143a, 143b, 143c are amplitude amplifier circuits for amplifying the amplitudes of the outputs a ″, b ″, c ″ from the respective elements, 144a, 144
b and 144c are comparators for outputting output signals from the respective amplitude amplifier circuits 143a, 143b and 143c as rectangular pulse signals as shown in the respective outputs a 1 ″, a 2 ″ and a 3 ″ of FIG. 18B. Reference numeral 145 denotes a pulse generation circuit that generates a pulse at the rise and fall of the output a 1 ″, a 2 ″, a 3 ″ from each comparator to generate the count pulse signal CP shown in FIG. 8C. . The pulse generation circuit 145 also determines the direction and outputs a direction signal DS.
The signal CP is counted by a well-known counter in consideration of the direction signal DS, whereby the rotation amount of the rotating body 3 ″ is detected.

以上のように、3相出力信号を用いる事により、従来
の2相出力信号による正弦波パルス信号の4倍周波数の
パルス信号よりも高分解能の6倍周波数パルス信号を得
る事が可能となる。
As described above, by using the three-phase output signal, it is possible to obtain a six-fold frequency pulse signal having a higher resolution than a pulse signal having a four-fold frequency of a sine wave pulse signal based on a conventional two-phase output signal.

以上述べてきた各実施例では、中空体としての円筒状
回転体側が回転し、光源、光電変換素子のある側、即ち
ユニットU側を固定としたが、逆にしても良い。又各実
施例において回転体と回転軸との接続は第5図(A)〜
(D)のいずれを用いても良いものとする。
In each of the embodiments described above, the side of the cylindrical rotating body as the hollow body rotates, and the side where the light source and the photoelectric conversion element are provided, that is, the unit U side is fixed, but may be reversed. In each embodiment, the connection between the rotating body and the rotating shaft is shown in FIGS.
Any of (D) may be used.

更に各実施例は第1実施例の様に必要に応じてコリメ
ーターレンズを設けても良い。
Further, in each embodiment, a collimator lens may be provided as needed as in the first embodiment.

中空体は円筒形のみに限られるものではなく、本発明
の原理を達成する任意の形状で良い。又V溝は非対称な
V形でもV形以外の形状でも良く、例えばV突起でも可
能である。
The hollow body is not limited to a cylindrical shape, but may be any shape that achieves the principles of the present invention. The V-groove may have an asymmetric V-shape or a shape other than the V-shape. For example, the V-groove may be a V-shaped protrusion.

〔効果〕〔effect〕

以上述べてきた様に、本発明によれば中空体の内部へ
結像光学系を設ける必要がなく、中空体の小型化、製作
の容易化が実現可能となる。
As described above, according to the present invention, there is no need to provide an imaging optical system inside the hollow body, and the hollow body can be reduced in size and easy to manufacture.

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

第1図は本発明の第1実施例のロータリーエンコーダー
の斜視図、 第2図は同装置の断面図、 第3図は同装置の上面図、 第4図は同装置の使用例を示す説明図、 第5図(A)(B)(C)(D)はそれぞれ本発明の第
1、第2、第3、第4実施例のロータリーエンコーダー
の駆動手段との接続部の状態を示す断面図、 第6図は本発明の第5実施例のロータリーエンコーダー
の上面図、 第7図は本発明の第6実施例のロータリーエンコーダー
の上面図、 第8図は同装置の格子部の説明図、 第9図、第10図は同格子部の光線作用を説明するための
説明図、 第11図は本発明の第7実施例のロータリーエンコーダー
の上面図、 第12図(A)(B)(C)はそれぞれ第11図におけるA
−A断面図、B−B断面図、C−C断面図、 第13図(A)(B)(C)は同装置における各信号の波
形例、 第14図(A)(B)は同装置における位相補正の原理を
説明するための波形図、 第15図は同装置における回路構成を示すブロツク図、 第16図は本発明の第8実施例のロータリーエンコーダー
の上面図、 第17図は同装置の格子部の説明図、 第18図(A)(B)(C)は同装置における各信号の波
形例、 第19図は同装置における回路構成を示すブロツク図であ
る。 1……半導体レーザー 3、3′、3″……円筒状回転体 4、4a、4b、4c……光電変換素子 6、6′、7、7′……半透鏡 30a……スリツト 30b……反射部 30a′……平面反射部 3b′……V溝部
FIG. 1 is a perspective view of a rotary encoder according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of the same device, FIG. 3 is a top view of the same device, and FIG. FIGS. 5 (A), 5 (B), (C), and (D) are cross-sectional views showing a state of a connection portion of the first, second, third, and fourth embodiments of the present invention with the driving means of the rotary encoder, respectively. FIG. 6, FIG. 6 is a top view of a rotary encoder of a fifth embodiment of the present invention, FIG. 7 is a top view of a rotary encoder of a sixth embodiment of the present invention, and FIG. 9 and 10 are explanatory views for explaining the light ray action of the grating portion, FIG. 11 is a top view of a rotary encoder according to a seventh embodiment of the present invention, and FIGS. 12 (A) and 12 (B). (C) shows A in FIG.
13 (A), 13 (B), and 13 (C) are waveform examples of respective signals in the same device, and FIGS. 14 (A) and 14 (B) are the same. FIG. 15 is a waveform diagram for explaining the principle of phase correction in the device, FIG. 15 is a block diagram showing a circuit configuration in the device, FIG. 16 is a top view of a rotary encoder according to an eighth embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 18 (A), (B), (C) are waveform diagrams of respective signals in the device, and FIG. 19 is a block diagram showing a circuit configuration in the device. 1 Semiconductor laser 3, 3 ', 3 "Cylindrical rotating body 4, 4a, 4b, 4c Photoelectric conversion element 6, 6', 7, 7 'Semi-transparent mirror 30a Slit 30b Reflector 30a ': Planar reflector 3b': V-groove

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】中空体と、該中空体に回転検出方向に沿っ
て配列された格子と、光を中空体内側より前記格子が形
成された第1領域に照射し、前記第1領域の格子におい
て反射された光により前記中空体の前記第1領域とは異
なる第2領域の格子へ前記第1領域の格子のフーリエ像
を投影するための光照射手段と、前記第2領域の格子に
おいて反射された光を受光する光検出手段を有する事を
特徴とするロータリーエンコーダー。
1. A hollow body, a grating arranged in the hollow body along a rotation detection direction, and a light irradiating a first area in which the grating is formed from the inside of the hollow body, and a grating in the first area. Light irradiating means for projecting a Fourier image of the lattice of the first region on a lattice of a second region different from the first region of the hollow body by the light reflected at the region, and reflection at the lattice of the second region A rotary encoder having light detection means for receiving the light.
【請求項2】前記格子は前記中空体の内周面に周期的に
配置されたV形の溝若しくは突起を有する事を特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載のロータリーエンコーダ
ー。
2. The rotary encoder according to claim 1, wherein said lattice has V-shaped grooves or projections periodically arranged on an inner peripheral surface of said hollow body.
【請求項3】前記光検出手段は前記第2領域から異なる
方向に出射する光束をそれぞれ受光する複数の素子を有
する事を特徴とする特許請求の範囲第2項記載のロータ
リーエンコーダー。
3. The rotary encoder according to claim 2, wherein said light detecting means has a plurality of elements for respectively receiving light beams emitted in different directions from said second area.
【請求項4】前記光照射手段は前記第1領域に光を指向
するための反射部材を有する事を特徴とする特許請求の
範囲第1項記載のロータリーエンコーダー。
4. The rotary encoder according to claim 1, wherein said light irradiation means has a reflecting member for directing light to said first area.
【請求項5】前記光検出手段は前記第2領域から出射す
る光を受光用素子の方向へ指向するための反射部材を有
することを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のロー
タリーエンコーダー。
5. The rotary encoder according to claim 1, wherein said light detecting means has a reflecting member for directing light emitted from said second area toward a light receiving element.
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