JP4240266B2 - ロータリーエンコーダ - Google Patents

Description

【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。
【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５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。
【０００３】
【数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３１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３１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が一つ移動する毎にモアレ干渉縞３２も一つ移動する。
【０００５】
図６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５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５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２４，２５の出力信号から測定すれば、回転スリット板２０の回転角度を検出することができる。
【０００６】
さて、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。
そこで本発明者は、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、角度分解能を向上させるロータリーエンコーダについて発明し、特願平１１−３２８４８５号として特許出願するに至っている。
【０００７】
先願の発明によれば、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。この方法は、次の文献によって知られている。文献：S.Kawai 他著”Highly Precise Alignments Using Moire Diffraction Methods”、Japanese Journa1 of Applied Physics Vol37(1998)頁3691〜頁3694．
【０００８】
この方法の概要を次に述べる。ＦＺＰは、図４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ＦＺＰ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。
【０００９】
図３を用いて、その位置検出の原理を説明する。図３において、基準ＦＺＰ５１は固定されたＦＺＰ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ＦＺＰ５０,５１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３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ＦＺＰ５３の焦点移動速度）は数式２で表わされる。
【００１０】
【数２】
Ｖ＝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というものである。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
先願で開示したロータリエンコーダのさらなる検出精度の向上を図るために、二分割フォトダイオード５４に改良を施してその検出精度の向上させる点に着目することができる。
本発明の目的は、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し、さらに受光素子による検出の分解能を向上させて、角度分解能を従来よりも向上させたロータリーエンコーダを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
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、さらに受光素子に改良を加えたものである。
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ＦＺＰ相互の間隔を補間するように順次配置してなる回転ＦＺＰ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多分割受光素子と、
を備え、
前記多分割受光素子は、第１部分，第２部分，・・・，第ｎ部分からなるｎ個（ｎは３以上の自然数）の分割された受光素子が前記回転円盤の回転方向に沿って並んで配置され、この多分割受光素子を二分する位置を第ｉ部分および第ｉ＋１部分（ｉ＝１，２，・・・，ｎ−１の中の何れか）の境界とした場合に第１部分の受光素子から第ｉ部分までのそれぞれの受光素子からの出力の総和を第１出力とし、かつ、第ｉ＋１部分から第ｎまでのそれぞれの受光素子からの出力の総和を第２出力とし、番号ｉを１からｎ−１までの中の複数の整数を割り当てることで第１出力と第２出力との組み合わせを複数用いて角度を検出することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項２記載の発明は、
請求項１記載のロータリーエンコーダにおいて、
前記多分割受光素子の受光素子の第１部分および第ｎ部分は第２部分、第３部分、・・・・、第ｎ−１部分に比較して分割方向の寸法が大きいことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項３記載の発明は、
請求項１または請求項２に記載のロータリーエンコーダにおいて、
前記多分割受光素子は、半導体による位置検出素子であることを特徴とする。
【００１６】
【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ＦＺＰアレイ１１が形成されている。回転ＦＺＰアレイ１１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ＦＺＰ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ＦＺＰ１１１ｂ，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ＦＺＰ１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃの焦点距離がすべて同一のｆ２であるもの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ＦＺＰ１１１ａ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。
【００１７】
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１５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。
【００１８】
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ＦＺＰ１１１ａ〜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。
【００１９】
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に対応するように多分割フォトダイオード（ＰＤ）１６ａ〜１６ｃを縦一列に配置した多分割フォトダイオード（ＰＤ）アレイ１３が配設されている。これらの多分割ＰＤ１６ａ〜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少なくとも３以上に分割されている。
【００２０】
図１（ｂ）は、回転ＦＺＰ１１１ａ〜１１１ｃ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３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ＦＺＰ１１１ａの移動速度）ｖをＭ倍したものとなるから、モアレＦＺＰが光源装置の照射光を集光する位置に配置された多分割ＰＤ１６ａ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。
【００２１】
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、多分割ＰＤ１６ａ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ＦＺＰ１２２ａ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、多分割ＰＤ１６ａの出力信号から回転ＦＺＰアレイ１１つまり回転円盤１０の回転方向も検出することができる。
【００２２】
回転ＦＺＰアレイ１１が更に回転し、ＬＥＤ１４の光路上で回転ＦＺＰ１１１ｂと固定ＦＺＰ１２２ｂ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の回転角度が多分割ＰＤ１６ｂ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の回転角度が多分割ＰＤ１６ｃによって検出される。
【００２３】
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，１１１ｃについても同様）の相互の間隔（配置ピッチ）分の角度検出が可能であり、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、それぞれの多分割ＰＤ１６ａ〜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。
【００２４】
さて、続いて、回転円盤１０上の回転ＦＺＰアレイ１１と固定された基準ＦＺＰアレイ１２とのモアレ干渉の結果発生するモアレＦＺＰの焦点に集光するビームスポット位置を多分割ＰＤアレイ１３を用いて検出して回転円盤の角度を高精度に測定する原理について図２を用いて説明する。
なお、図２（ａ）には、多分割ＰＤ１６ａ〜１６ｃとして符号が付されているが、図で示すように１の多分割ＰＤのみ図示し、以下の説明は多分割ＰＤ１６ａ〜１６ｃのそれぞれに該当するものとして一括して説明する。この多分割ＰＤ１６ａ〜１６ｃは、受光面が分割されたフォトダイオードである８個の受光素子ＰＤ１〜ＰＤ８を備えている。これら８分割の受光素子上にはビームスポット２００が図示されており、図２（ａ）中ではビームスポット２００の中心がＰＤ４とＰＤ５との境界線に位置している。
受光素子ＰＤ１〜ＰＤ８のうち、受光素子ＰＤ１、ＰＤ８については幅が大きい受光素子とし、受光素子ＰＤ２〜ＰＤ７については幅が小さい受光素子としている。このようにして、中央側（受光素子ＰＤ２〜ＰＤ７付近）では特に高分解能な測定を実現する。
【００２５】
受光素子ＰＤ１〜ＰＤ８からは、入射した光量に応じた受光出力Ｏｕｔ１〜Ｏｕｔ８が出力される。
図２（ｂ）は、受光出力Ｏｕｔ１からＯｕｔ５までの総和を第１出力ＰＤＬｏとし、同じく受光出力Ｏｕｔ６からＯｕｔ８までの総和を第２出力ＰＤＲｏとして処理した場合を示している。
【００２６】
すなわち、この場合は、受光素子ＰＤ５とＰＤ６との境界を境として左側のＰＤＬと右側のＰＤＲとからなる二分割フォトダイオードでビームスポット２００を検出したことに相当する。ＰＤＬの出力がＰＤＬｏに相当し、ＰＤＲの出力がＰＤＲｏに相当する。ビームスポットの位置はＰＤＬｏとＰＤＲｏの比から求めることができる。例えば、比が１：１ならば、ビームスポット２００の中心がＰＤ５とＰＤ６との境線に位置していることとなる。ビームスポットの位置の導出について、ＰＤＬとＰＤＲとの分割位置は当然考慮される。
【００２７】
図２（ｃ）は、受光出力Ｏｕｔ１からＯｕｔ４までの総和を第１出力ＰＤＬｏとし、同じく受光出力Ｏｕｔ５からＯｕｔ８までの総和を第２出力ＰＤＲｏとして処理した場合を示している。
すなわち、この場合は、受光素子ＰＤ４とＰＤ５との境界を境として左側のＰＤＬと右側のＰＤＲとからなる二分割フォトダイオードでビームスポットを検出したことに相当する。ＰＤＬの出力がＰＤＬｏに相当し、ＰＤＲの出力がＰＤＲｏに相当する。ビームスポットの位置はＰＤＬｏとＰＤＲｏの比から求めることができる。例えば、比が１：１ならば、ビームスポット２００の中心がＰＤ４とＰＤ５との境線に位置していることとなる。ビームスポットの位置の導出について、ＰＤＬとＰＤＲとの分割位置は当然考慮される。
【００２８】
図２（ｄ）は、受光出力Ｏｕｔ１からＯｕｔ３までの総和を第１出力ＰＤＬｏとし、同じく受光出力Ｏｕｔ４からＯｕｔ８までの総和を第２出力ＰＤＲｏとして処理した場合を示している。
すなわち、この場合は、受光素子ＰＤ３とＰＤ４との境界を境として左側のＰＤＬと右側のＰＤＲとからなる二分割フォトダイオードでビームスポットを検出したことに相当する。ＰＤＬの出力がＰＤＬｏに相当し、ＰＤＲの出力がＰＤＲｏに相当する。ビームスポットの位置はＰＤＬｏとＰＤＲｏの比から求めることができる。例えば、比が１：１ならば、ビームスポット２００の中心がＰＤ３とＰＤ４との境線に位置していることとなる。ビームスポットの位置の導出について、ＰＤＬとＰＤＲとの分割位置は当然考慮される。
【００２９】
図２（ｂ），（ｃ），（ｄ）における位置検出処理は、同時に取得した受光出力Ｏｕｔ１からＯｕｔ８までを用いることが望ましい。また、それぞれの分割フォトダイオードの受光出力Ｏｕｔ１からＯｕｔ８までについての上述のような演算処理は図示していない回路によって行ってもよいし、それぞれの出力をメモリに記憶した後にマイクロコンピュータを用いて行うこともできる。
例えば、図２（ｂ），（ｃ），（ｄ）を用いて説明した位置検出処理により得られた第１出力と第２出力の比が１：１に近い場合の分割位置を選択して、ビームスポットの中心位置を検出するような処理をマイクロコンピュータに行わせることができる。
【００３０】
また、図２（ｂ）の場合の第１出力と第２出力との比が２：１であり、かつ、図２（ｃ）の場合の第１出力と第２出力との比が１：２であるような場合、ビームスポットの中心位置を受光素子ＰＤ５の中心付近であると推定することができる。このように第１出力と第２出力との組み合わせを複数用いて検出することでビームスポット２００の位置検出精度を高めることができる。
【００３１】
なお、上記の例では８分割の受光素子ＰＤ１〜ＰＤ８によって３つの測定値が得られるが、ビームスポット２００の位置検出において、位置検出誤差の要因となる受光素子のショットノイズも低減することができる。ショットノイズは、受光素子ＰＤ１〜ＰＤ８に入射する光量に比例するノイズであって、受光出力Ｏｕｔ１〜Ｏｕｔ８に含まれる。
【００３２】
図２（ｂ），（ｃ），（ｄ）で説明したように、多分割ＰＤ１６ａ〜１６ｂを２分割ＰＤとして機能させるため、分割箇所を複数設け、ビームスポット位置の中心が分割箇所を境にして左右に均等に分布することとなる境界を採用することで、実質的に２分割ＰＤとして機能させている。分割位置を境にして２領域の光量はほぼ同一光量となるため、ショットノイズもこの２分割ＰＤの分割位置を境にほぼ同一量が出力される。
これらの測定値から、例えば、平均値を取ることによってショットノイズの影響を実質的に低減した測定値を得ることができる。すなわち、ビームスポット位置の測定精度を向上させることができ、角度測定精度を向上させることが可能となる。
【００３３】
さらに、多分割ＰＤ１６ａ〜１６ｃで受光素子の中央部分、すなわち、受光素子ＰＤ４とＰＤ５との境目で分割する場合、２領域の受光素子を同数とすることができ、受光素子ＰＤ１〜ＰＤ８のそれぞれの暗電流に起因するショットノイズも同じ量としてショットノイズの影響を実質的に低減した測定値を得ることができ、さらに角度分解能を向上させることができる。
【００３４】
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。
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。
【００３５】
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ＦＺＰ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多分割フォトダイオードを用いたが、多分割フォトトランジスタを用いることも可能である。
【００３６】
【発明の効果】
以上述べたように本発明のロータリエンコーダによれば、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、さらに受光素子部による検出精度を向上させ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。
【図面の簡単な説明】
【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））。
【図２】多分割ＰＤの説明図である。
【図３】本発明の原理を示す説明図である。
【図４】ＦＺＰの説明図である。
【図５】モアレ干渉縞を示す説明図である。
【図６】従来技術を示す斜視図である。
【符号の説明】
ＰＤ１，ＰＤ２，ＰＤ３，ＰＤ４ 受光素子
ＰＤ５，ＰＤ６，ＰＤ７，ＰＤ８ 受光素子
Ｏｕｔ１，Ｏｕｔ２，Ｏｕｔ３ 受光出力
Ｏｕｔ４，Ｏｕｔ５，Ｏｕｔ６ 受光出力
Ｏｕｔ７，Ｏｕｔ８， 受光出力
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 多分割フォトダイオード（ＰＤ）アレイ
１４ ＬＥＤ
１５ レンズ
１６ａ〜１６ｃ 多分割フォトダイオード（ＰＤ））
１１１ａ〜１１１ｃ 回転ＦＺＰ
１２２ａ〜１２２ｃ 固定ＦＺＰ
２００ ビームスポット

Claims (3)

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ＦＺＰ相互の間隔を補間するように順次配置してなる回転ＦＺＰ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多分割受光素子と、
   を備え、
   前記多分割受光素子は、第１部分，第２部分，・・・，第ｎ部分からなるｎ個（ｎは３以上の自然数）の分割された受光素子が前記回転円盤の回転方向に沿って並んで配置され、この多分割受光素子を二分する位置を第ｉ部分および第ｉ＋１部分（ｉ＝１，２，・・・，ｎ−１の中の何れか）の境界とした場合に第１部分の受光素子から第ｉ部分までのそれぞれの受光素子からの出力の総和を第１出力とし、かつ、第ｉ＋１部分から第ｎまでのそれぞれの受光素子からの出力の総和を第２出力とし、番号ｉを１からｎ−１までの中の複数の整数を割り当てることで第１出力と第２出力との組み合わせを複数用いて角度を検出することを特徴とするロータリーエンコーダ。
2. 請求項１記載のロータリーエンコーダにおいて、
   前記多分割受光素子の受光素子の第１部分および第ｎ部分は第２部分、第３部分、・・・、第ｎ−１部分に比較して分割方向の寸法が大きいことを特徴とするロータリーエンコーダ。
3. 請求項１または請求項２に記載のロータリーエンコーダにおいて、
   前記多分割受光素子は、半導体による位置検出素子であることを特徴とするロータリエンコーダ。

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