JPH04130222A - ロータリーエンコーダー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【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。

〔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。

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。

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。

〔発明の目的〕

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。

〔目的を達成するための手段及び作用〕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。

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。

〔実施例〕

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、ｌ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ｌ
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
えばアナモフィッ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、はぼ一致
している。

回転体３は金属・ガラスあるいはプラスチック等の光を
反射する部材より成り、その側・面３ｏには回転体３の
回転方向に沿って、多数個のスリット３０ａがピッチＰ
で等間隔に並べである。従って、回転体３の側面３０に
入射する光は、スリット３０ａを通過し、スリット３０
ａ間の部分３０ｂ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、フォ
トディテクターより成る。そして、光電変換素子４は、
その受光面４ｏに入射する光の強度に応じた電気信号を
出力する。

６及び７は半透鏡である。

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。

半導体レーザーｌ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。

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。

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、格子ピッチがＰ１波長がλとして、 ｄミＮ−（Ｎ＝３） λ 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
ａ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１１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。

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。

第３図は本発明実施例の上面図である。

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図紙部平行方向（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
紙部平行方向（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。

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％の点で、集光点を持つようになってい
る。

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。

回転角度検出原理を第３図を用いて詳細に説明する。

半導体レーザーｌ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ッチは、領域３１の格子
のピッチ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。

第３図に示すように、回転体３が矢印１００方向（ＣＣ
Ｗ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力方向時計回り）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、格子ピッチの２倍の分
解能で回転角の測定が行える。

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
のスリット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。

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、その分団転体の小型化が可能である。

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
。モータやアクチュエータ、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厘 動量や移動部の駆動状態を検出する。エンコーダ一部１
１１は第１図で示した構成により形成されている。この
エンコーダ一部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一部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はエンコーダ一部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。このようなフィードバック系を構成する
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、産業用ロボッ
ト、計測機器、記録機器、更にはこれらに限らず駆動手
段れているものとする。

第５図（Ａ）は第４図における駆動手段１１０とエンコ
ーダ一部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。この検出ヘッドであるユニ
ット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。

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ッ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は部
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。

第５図（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）はそれぞれ本発明の第２゜第
３．第４の本実施例における駆動手段１１０とエンコー
ダ一部１１１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
。

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１工 例ｉｐ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。

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Ｘ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Ｘ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、他の差史ある
。この場合、半導体レーザーｌ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ｌ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がらの反射光束
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。

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。

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。

又、第９図、第１Ｏ図は、その格子の光線作用を説明す
るための図である。

３０８′　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３０ｂ１
′及び３０ｂ　−２’　はＶ溝３ｂ’　を形成する２つ
の平面反射部である。

Ｖ溝３ｂ’　　は回転体３′　の内側面に―弁孝等間隔
にｎ個、円周方向にピッチＰ　（ｒａｄ）で配列しくｎ
Ｐ＝２　ｙｒ　ｒａｄ）　Ｖ溝３ｂ′１個の幅はＫＰ　
（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％Ｐ　（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　（ｄ
ｅｇ）の範囲の値をとり、本実施例ではθ＝７５　（ｄ
ｅｇ）に設定されている。

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。

円筒内に点光源０（ここでは半透鏡６′　が無い場合の
半導体レーザー１の発散原点の等偏位置）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
に示されていも光線Ｉｆ〜４１は各ＩＩ！’〜４１！′
　　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１θ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ｌｒ、　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（説明をはふく）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次光により生ずるツー
エリ像を用いる。

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）
格子ピッチをＰ（単位はｒａｄ）光の波長をλとすれば λ ｓｉｎ　θ１　＝− となるので、前述クロスオーバーをおこさない為にθは
、 （但し、単位はｄｅｇ） で設定される必要がある。具体的には前述の様に４５く
θ＜９０　（ｄｅｇ）の範囲の値をとるのが望ましい。

第７図にもどって、光源部ｌ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１Ｏ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（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。

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’　、　３
０ｂ−１’　、　３０ｂ−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ピツチの区、即ちＰ／４ずれて
配列されているので、３０ｂ−１’の正反射光をフォト
ディテクタ４ａで、又３０ｂ−２’の正反射光をフォー
トディテクタ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。

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、又正弦波のピッチの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５　ｍ　ｍ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４００
０個のカウント用パルスが得られる。

実施例によれば、円筒格子をスリットにせず、Ｖ形溝を
形成して製作できるのでプラスチッ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ィングして）生産
が可能であるため、従来のフォ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。

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。

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。

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’　、３０
ｂ−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７
Ｃ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。

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。

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。

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のときもＣ）
のようになる。

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、８Ｘｎ（パルス／１回転）の回転角度信号が
検出可能となる。

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
／１０　Ｐもしくは４／１０　Ｐのごとく幅がやや狭（
なったり、もしくは広（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。

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。

今、仮にＶ溝幅が円筒全周にわたり１／２　Ｐよりも広
めに加工された場合、素子４ａ、　４ｂ、の出力ａｂ′
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。

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、同様に出力すと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ＣＩ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（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。

信号Ｃと各信号　　、ｂ／　　との差動出力としての信
号Ｃ１と０２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、■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４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ＣＩ
、Ｃ２の位相差を出力ａ　とｂ′　の位相差より小さ（
する様に振幅ゲイン調整を行う。

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ック図である。１４０ａ。

１４０ｂ、　１’４０ｃ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１４
１ａ。

１４１ｂの出力、即ちＣＩ、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ＣＩ’Ｃ２’
　　とする）に変換するコンパレーターである。

出力ＣＩ、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。

位相差の調整は、例えばオペレーターがＣｔ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９
０°　に合わせる様にすれば良い。■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。

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、格子の作成誤差があっても、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。

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’　、　７’ｂ’　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。

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
で説明したものに対し、■溝幅を先の１／２Ｐから２／
３Ｐとし、■溝と■溝の間に設けた平面３０ａ′　の幅
を１７３Ｐ、又■溝を形成する２つの平面３０ｂ−１’
　、　３０ｂ−２’　の幅を一各々１／３Ｐずつとして
いる。

この様な格子において第７実施例と同様に素子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。

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。

従って、全格子数をｎとするならば１回転で１２　Ｘ　
ｎ（パルス／１回転）の回転角信号が得られる。

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。

第１９図に上記処理を行う為の回路のブロック図を示す
。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、　　１４４ｂ、　　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ａＩ　　＋　
　ａ２’　＋　　Ｃ３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
ａｌ　　＋ａ２ａ３　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。

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。

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、光電変換素子のび ある側、即ちユニットキ側を固定としたが、逆にしても
良い。又６実絶倒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
。

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。

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（、例えばＶ突起でも可能
である。

〔効果〕

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。

【図面の簡単な説明】 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１θ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ック図、 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ック図で
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・・・スリット ３０ｂ・・・反射部 ３０ａ　　・・・平面反射部 ３ｂ’・・・Ｖ溝部 躬２図 第５図 第１３図 回献５ｉ１度 と 第１４図 ３″ 第 １８図 回獣角度

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （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。
2. （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。
3. （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。
4. （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。
5. （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。