JPH05157583A - ロータリーエンコーダ - Google Patents
ロータリーエンコーダInfo
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- JPH05157583A JPH05157583A JP3348069A JP34806991A JPH05157583A JP H05157583 A JPH05157583 A JP H05157583A JP 3348069 A JP3348069 A JP 3348069A JP 34806991 A JP34806991 A JP 34806991A JP H05157583 A JPH05157583 A JP H05157583A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
- G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
- G01D5/36—Forming the light into pulses
- G01D5/38—Forming the light into pulses by diffraction gratings
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 装置全体の簡素化及び小型化を図りつつ高精
度な回転情報が得られる回折光干渉方式のロータリーエ
ンコーダを得ること。 【構成】 光源手段１からの光束を回転しているディス
ク６ａ上の微細格子６上の一点Ｐ１に入射させ、該点Ｐ
１からの所定次数の２つの回折光を導光手段１１により
互いに光路をずらして導光し、該微細格子上の点Ｐ１と
略点対称の点Ｐ２に入射させ、該点Ｐ２で回折した所定
次数の２つの回折光を重ね合わせ手段１４で重ね合わせ
て干渉させた後受光手段１０に入射させ、該受光手段で
得られた干渉信号を利用して該ディスクの回転情報を検
出したこと。
度な回転情報が得られる回折光干渉方式のロータリーエ
ンコーダを得ること。 【構成】 光源手段１からの光束を回転しているディス
ク６ａ上の微細格子６上の一点Ｐ１に入射させ、該点Ｐ
１からの所定次数の２つの回折光を導光手段１１により
互いに光路をずらして導光し、該微細格子上の点Ｐ１と
略点対称の点Ｐ２に入射させ、該点Ｐ２で回折した所定
次数の２つの回折光を重ね合わせ手段１４で重ね合わせ
て干渉させた後受光手段１０に入射させ、該受光手段で
得られた干渉信号を利用して該ディスクの回転情報を検
出したこと。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はロータリーエンコーダに
関し、特に移動物体（スケール）に取り付けた回折格子
等の微細格子列にレーザ光等の可干渉性光束を入射さ
せ、該回折格子からの所定次数の回折光を互いに干渉さ
せて干渉縞を形成し、該干渉縞の明暗の縞を計数するこ
とによって回折格子の移動情報、即ち移動物体の移動情
報を測定するロータリーエンコーダに関するものであ
る。
関し、特に移動物体（スケール）に取り付けた回折格子
等の微細格子列にレーザ光等の可干渉性光束を入射さ
せ、該回折格子からの所定次数の回折光を互いに干渉さ
せて干渉縞を形成し、該干渉縞の明暗の縞を計数するこ
とによって回折格子の移動情報、即ち移動物体の移動情
報を測定するロータリーエンコーダに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来よりＮＣ工作機械等における回転物
体の回転量や回転方向等の回転情報を高精度に、例えば
サブミクロンの単位で測定することのできる測定器とし
てロータリーエンコーダがあり、各方面で使用されてい
る。
体の回転量や回転方向等の回転情報を高精度に、例えば
サブミクロンの単位で測定することのできる測定器とし
てロータリーエンコーダがあり、各方面で使用されてい
る。
【０００３】特に高精度でかつ高分解能のロータリーエ
ンコーダとして、レーザ等の可干渉性光束を移動物体に
設けた回折格子に入射させ、該回折格子から生ずる所定
次数の回折光を互いに干渉させ、該干渉縞の明暗を計数
することにより、該移動物体の移動量や移動方向等の移
動状態を求めた回折光干渉方式のロータリーエンコーダ
が良く知られている。
ンコーダとして、レーザ等の可干渉性光束を移動物体に
設けた回折格子に入射させ、該回折格子から生ずる所定
次数の回折光を互いに干渉させ、該干渉縞の明暗を計数
することにより、該移動物体の移動量や移動方向等の移
動状態を求めた回折光干渉方式のロータリーエンコーダ
が良く知られている。
【０００４】図２１は従来の回折光干渉方式のロータリ
ーエンコーダの一部分の要部概略図である。
ーエンコーダの一部分の要部概略図である。
【０００５】同図においては光源１０１から射出した単
色の光束をスケール（ディスク）１０５ａ上の回折格子
等から成る格子ピッチＰ（回折格子列の１周の本数が
Ｎ）の微細格子列１０５に入射させて複数個の回折光を
発生させている。このとき直進する光束の次数を０とし
て、その両脇に±１，±２，±３・・・のような次数の
回折光を定義し、更にスケール１０５ａの回転方向を
＋、逆方向を−の符号を付けて区別することにする。そ
うするとｎ次の回折光の波面の位相は０次光の波面に対
してスケール１０５ａの回転角度をθ（ｄｅｇ）とする
と ２π・ｎ・Ｎ・θ／３６０ だけずれるという性質がある。
色の光束をスケール（ディスク）１０５ａ上の回折格子
等から成る格子ピッチＰ（回折格子列の１周の本数が
Ｎ）の微細格子列１０５に入射させて複数個の回折光を
発生させている。このとき直進する光束の次数を０とし
て、その両脇に±１，±２，±３・・・のような次数の
回折光を定義し、更にスケール１０５ａの回転方向を
＋、逆方向を−の符号を付けて区別することにする。そ
うするとｎ次の回折光の波面の位相は０次光の波面に対
してスケール１０５ａの回転角度をθ（ｄｅｇ）とする
と ２π・ｎ・Ｎ・θ／３６０ だけずれるという性質がある。
【０００６】そこで異なる次数の回折光同士は互いに波
面の位相がずれているから適当な光学系によって２つの
回折光の光路を重ね合わせて干渉させると、明暗信号が
得られる。
面の位相がずれているから適当な光学系によって２つの
回折光の光路を重ね合わせて干渉させると、明暗信号が
得られる。
【０００７】例えば＋１次回折光と−１次回折光とをミ
ラー１０９ａ，１０９ｂとビームスプリッタ１０３を用
いて重ね合わせて干渉させるとスケール１０５ａが微細
格子の１ピッチ分（３６０／Ｎ度）だけ回転する間に互
いの位相が４πだけずれていくから２周期の明暗の光量
変化が生じる。従ってこのときの明暗の光量変化を検出
すればスケール１０５ａの回転量を求めることができ
る。
ラー１０９ａ，１０９ｂとビームスプリッタ１０３を用
いて重ね合わせて干渉させるとスケール１０５ａが微細
格子の１ピッチ分（３６０／Ｎ度）だけ回転する間に互
いの位相が４πだけずれていくから２周期の明暗の光量
変化が生じる。従ってこのときの明暗の光量変化を検出
すればスケール１０５ａの回転量を求めることができ
る。
【０００８】図２２はスケール１０５ａの回転量だけで
はなく回転方向も検出するようにした従来の回折光干渉
方式のロータリーエンコーダの一部分の要部概略図であ
る。
はなく回転方向も検出するようにした従来の回折光干渉
方式のロータリーエンコーダの一部分の要部概略図であ
る。
【０００９】同図では図２１のロータリーエンコーダに
比べて、スケール１０５ａの回転に伴う２つの回折光よ
り得られる明暗信号を少なくとも２種類用意して、それ
らの互いの明暗のタイミングをずらしてスケール１０５
ａの回転方向を検出している。
比べて、スケール１０５ａの回転に伴う２つの回折光よ
り得られる明暗信号を少なくとも２種類用意して、それ
らの互いの明暗のタイミングをずらしてスケール１０５
ａの回転方向を検出している。
【００１０】即ち、同図では微細格子列１０５から生ず
るｎ次回折光とｍ次回折光とを重ね合わせる前に偏光板
１０８ａ，１０８ｂ等を利用して両光束の偏波面が互い
に直交する直線偏光の光束にしている。そしてミラー１
０９ａ，１０９ｂとビームスプリッタ１０３ａを介して
光路を重ね合わせてから１／４波長板１０７ａを透過さ
せて２光束間の位相差まで偏波面の方位が決まる直線偏
波に変換している。
るｎ次回折光とｍ次回折光とを重ね合わせる前に偏光板
１０８ａ，１０８ｂ等を利用して両光束の偏波面が互い
に直交する直線偏光の光束にしている。そしてミラー１
０９ａ，１０９ｂとビームスプリッタ１０３ａを介して
光路を重ね合わせてから１／４波長板１０７ａを透過さ
せて２光束間の位相差まで偏波面の方位が決まる直線偏
波に変換している。
【００１１】更にそれを非偏光ビームスプリッタ１０３
ｂで２つの光束に分割して、それぞれの光束を互いに検
波方位（透過できる直線偏光の方位）がずれるように配
置した偏光板（アナライザ）１０８ｃ，１０８ｄを透過
させ、２つの光束の干渉による明暗のタイミングのずれ
た２種類の明暗信号を検出器１１０ａ，１１０ｂで検出
している。
ｂで２つの光束に分割して、それぞれの光束を互いに検
波方位（透過できる直線偏光の方位）がずれるように配
置した偏光板（アナライザ）１０８ｃ，１０８ｄを透過
させ、２つの光束の干渉による明暗のタイミングのずれ
た２種類の明暗信号を検出器１１０ａ，１１０ｂで検出
している。
【００１２】例えばこの２つの偏光板の検波方位を互い
に４５°ずらせば明暗のタイミングは位相で表すと９０
°（π／２）ずれる。同図のロータリーエンコーダはこ
のときの２つの検出器１１０ａ，１１０ｂからの信号を
用いてスケール１０５ａの回転方向を含めた回転情報を
検出している。
に４５°ずらせば明暗のタイミングは位相で表すと９０
°（π／２）ずれる。同図のロータリーエンコーダはこ
のときの２つの検出器１１０ａ，１１０ｂからの信号を
用いてスケール１０５ａの回転方向を含めた回転情報を
検出している。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】従来のロータリーエン
コーダは微細格子である放射状格子列とそれから生ずる
回折光を用いて高分解能化及び高精度化を図っている。
このとき回転物体の回転軸とロータリーエンコーダの回
転軸とを多くの場合カップリング（弾性を有した連結部
材で２つの回転軸の芯ずれや傾き等があった場合に回転
機構が機械的に破損されるのを防止するもの）を用いて
連結している。
コーダは微細格子である放射状格子列とそれから生ずる
回折光を用いて高分解能化及び高精度化を図っている。
このとき回転物体の回転軸とロータリーエンコーダの回
転軸とを多くの場合カップリング（弾性を有した連結部
材で２つの回転軸の芯ずれや傾き等があった場合に回転
機構が機械的に破損されるのを防止するもの）を用いて
連結している。
【００１４】このカップリングを用いると角度伝達誤差
が生じる場合があり、この結果検出精度が低下してくる
という問題点があった。
が生じる場合があり、この結果検出精度が低下してくる
という問題点があった。
【００１５】これに対してロータリーエンコーダの各要
素をレーザ光をディスク上の微細格子に照射して、それ
から得られる変調信号光束を受光してディスクの回転情
報を検出する「検出ユニット」と回転物体に装着する微
細格子をその一部に有する「ディスクユニット」との２
つのユニットに分離して構成し、これらの角度伝達誤差
を除去した所謂「組み込みタイプのロータリーエンコー
ダ」が提案されている。
素をレーザ光をディスク上の微細格子に照射して、それ
から得られる変調信号光束を受光してディスクの回転情
報を検出する「検出ユニット」と回転物体に装着する微
細格子をその一部に有する「ディスクユニット」との２
つのユニットに分離して構成し、これらの角度伝達誤差
を除去した所謂「組み込みタイプのロータリーエンコー
ダ」が提案されている。
【００１６】この組み込みタイプのロータリーエンコー
ダはカップリングが不要である為、高精度な検出が比較
的容易であるという特長がある。
ダはカップリングが不要である為、高精度な検出が比較
的容易であるという特長がある。
【００１７】しかしながらディスクユニットの回転物体
への取り付け調整が非常に困難であるという問題点があ
った。例えば回転物体へのディスクユニットの取り付け
エラー（傾けて取着したり、偏芯して取着したりするエ
ラー）があると検出精度が大きく低下してくるという問
題点があった。
への取り付け調整が非常に困難であるという問題点があ
った。例えば回転物体へのディスクユニットの取り付け
エラー（傾けて取着したり、偏芯して取着したりするエ
ラー）があると検出精度が大きく低下してくるという問
題点があった。
【００１８】この他、回折光干渉方式のロータリーエン
コーダでは微細格子を用いて高分解能化及び高精度化を
図る際に、微細格子より多数生じる回折光のうち光学系
により特定の次数の回折光のみを取り出して適当な光学
手段で光路を重ね合わせて干渉信号を得ている。このと
き空間的に回折光同士が離れていることが必要である。
回折光同士の角度差は前述したように回折格子列のピッ
チと光の波長で決まる。回折格子列のピッチは細かいほ
ど分解能が上りかつ回折光同士の分離角度も大きくなる
が、特に大型（長尺）の回折格子列（または大径の放射
状格子列）の場合は、製造装置の制約から５μｍ程度に
なる。
コーダでは微細格子を用いて高分解能化及び高精度化を
図る際に、微細格子より多数生じる回折光のうち光学系
により特定の次数の回折光のみを取り出して適当な光学
手段で光路を重ね合わせて干渉信号を得ている。このと
き空間的に回折光同士が離れていることが必要である。
回折光同士の角度差は前述したように回折格子列のピッ
チと光の波長で決まる。回折格子列のピッチは細かいほ
ど分解能が上りかつ回折光同士の分離角度も大きくなる
が、特に大型（長尺）の回折格子列（または大径の放射
状格子列）の場合は、製造装置の制約から５μｍ程度に
なる。
【００１９】ここで最も使用されているレーザダイオー
ドの波長が０．７８μｍ、回折格子列のピッチを５．０
μｍとすると０次光と１次回折光との角度差は約９°で
あり、回折格子列から１０ｍｍ離れた場所でも１．６ｍ
ｍしか分離していない。
ドの波長が０．７８μｍ、回折格子列のピッチを５．０
μｍとすると０次光と１次回折光との角度差は約９°で
あり、回折格子列から１０ｍｍ離れた場所でも１．６ｍ
ｍしか分離していない。
【００２０】そこでミラーやプリズム、ビームスプリッ
タ等で空間的に分離するにはかなりの距離を隔てた位置
に光学部品を配置しなければならず、この結果装置全体
が大型化してくるという問題点があった。
タ等で空間的に分離するにはかなりの距離を隔てた位置
に光学部品を配置しなければならず、この結果装置全体
が大型化してくるという問題点があった。
【００２１】通常は、そのような場合はプリズムを複雑
に組み合わせて狭い空間を光路を折りたたんで光路長を
長くしている。しかしながらただ伝送するだけの機能の
プリズムを使用することは光学調整が複雑になってく
る。
に組み合わせて狭い空間を光路を折りたたんで光路長を
長くしている。しかしながらただ伝送するだけの機能の
プリズムを使用することは光学調整が複雑になってく
る。
【００２２】特にスケール（またはディスク）上の回折
格子列へ投光する為の投光光学系と同回折格子列からの
特定次数の２つの回折光を取り入れる為の取り入れ光学
系が（スケール）ディスク面に対して同一領域に配置し
なければならない『反射』の回折光を利用する場合は更
に光路が込み入ってしまい、装置全体が大型化してくる
という問題点があった。
格子列へ投光する為の投光光学系と同回折格子列からの
特定次数の２つの回折光を取り入れる為の取り入れ光学
系が（スケール）ディスク面に対して同一領域に配置し
なければならない『反射』の回折光を利用する場合は更
に光路が込み入ってしまい、装置全体が大型化してくる
という問題点があった。
【００２３】本発明はロータリーエンコーダを組み込み
タイプより構成したときの検出ユニットを適切に構成す
ることにより各要素の組み立て調整が容易で、組み込み
エラーの影響を受けにくく、又ディスクユニットの回転
物体への取り付け誤差の影響の少ない回転情報の高精度
な検出が可能なロータリーエンコーダの提供を目的とす
る。
タイプより構成したときの検出ユニットを適切に構成す
ることにより各要素の組み立て調整が容易で、組み込み
エラーの影響を受けにくく、又ディスクユニットの回転
物体への取り付け誤差の影響の少ない回転情報の高精度
な検出が可能なロータリーエンコーダの提供を目的とす
る。
【００２４】この他、本発明は光束分離手段として短冊
状の反射膜を蒸着した部分反射ビームスプリッタを利用
して『回折格子列に進行中の光束』に対してと『特定次
数の回折光』に対する反射、透過の関係が逆になるよう
に構成して、更に利用回折光の光路から見て不要の回折
光（０次光＝正反射光を含む）に対しては遮光マスクの
効果を具備するようにして、その結果、回折格子列から
短い距離の位置で特定次数の回折光を分離して取り出せ
るようにし、装置全体の簡素化を図った回折光干渉方式
のロータリーエンコーダの提供を目的とする。
状の反射膜を蒸着した部分反射ビームスプリッタを利用
して『回折格子列に進行中の光束』に対してと『特定次
数の回折光』に対する反射、透過の関係が逆になるよう
に構成して、更に利用回折光の光路から見て不要の回折
光（０次光＝正反射光を含む）に対しては遮光マスクの
効果を具備するようにして、その結果、回折格子列から
短い距離の位置で特定次数の回折光を分離して取り出せ
るようにし、装置全体の簡素化を図った回折光干渉方式
のロータリーエンコーダの提供を目的とする。
【００２５】
【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、光源手段からの光束を回転しているディスク
上の微細格子上の一点Ｐ１に入射させ、該点Ｐ１からの
所定次数の２つの回折光を導光手段により互いに光路を
ずらして導光し、該微細格子上の点Ｐ１と略点対称の点
Ｐ２に入射させ、該点Ｐ２で回折した所定次数の２つの
回折光を重ね合わせ手段で重ね合わせて干渉させた後受
光手段に入射させ、該受光手段で得られた干渉信号を利
用して該ディスクの回転情報を検出したことを特徴とし
ている。
コーダは、光源手段からの光束を回転しているディスク
上の微細格子上の一点Ｐ１に入射させ、該点Ｐ１からの
所定次数の２つの回折光を導光手段により互いに光路を
ずらして導光し、該微細格子上の点Ｐ１と略点対称の点
Ｐ２に入射させ、該点Ｐ２で回折した所定次数の２つの
回折光を重ね合わせ手段で重ね合わせて干渉させた後受
光手段に入射させ、該受光手段で得られた干渉信号を利
用して該ディスクの回転情報を検出したことを特徴とし
ている。
【００２６】特に本発明では、前記導光手段は１つの球
面レンズ群と２つのシリンドリカルレンズ群とを有し、
前記点Ｐ１で回折された所定次数の２つの回折光は各々
該球面レンズ群の光軸に対して対称な領域を通過してい
ることを特徴としている。
面レンズ群と２つのシリンドリカルレンズ群とを有し、
前記点Ｐ１で回折された所定次数の２つの回折光は各々
該球面レンズ群の光軸に対して対称な領域を通過してい
ることを特徴としている。
【００２７】この他本発明のロータリーエンコーダで
は、光源手段からの光束を光束分離手段を介して回転し
ているディスク上の微細格子に入射させ、該微細格子か
らの所定次数の２つの回折光を該光束分離手段を介して
取り出し重ね合わせ手段で重ね合わせて干渉させた後、
受光手段に入射させ、該受光手段で得られた干渉信号を
利用して該ディスクの回転情報を検出する際、該光束分
離手段は入射光束を部分的に反射及び透過する領域より
成っており、該反射及び透過する領域を利用して該微細
格子への光束の入射及び該微細格子からの回折光を取り
出していることを特徴としている。
は、光源手段からの光束を光束分離手段を介して回転し
ているディスク上の微細格子に入射させ、該微細格子か
らの所定次数の２つの回折光を該光束分離手段を介して
取り出し重ね合わせ手段で重ね合わせて干渉させた後、
受光手段に入射させ、該受光手段で得られた干渉信号を
利用して該ディスクの回転情報を検出する際、該光束分
離手段は入射光束を部分的に反射及び透過する領域より
成っており、該反射及び透過する領域を利用して該微細
格子への光束の入射及び該微細格子からの回折光を取り
出していることを特徴としている。
【００２８】
【実施例】図１は本発明の実施例１の要部概略図であ
る。同図はロータリーエンコーダとして各要素が誤差な
く正しく配置されている場合を示している。
る。同図はロータリーエンコーダとして各要素が誤差な
く正しく配置されている場合を示している。
【００２９】同図において光源手段としてのレーザ１よ
り射出した発散した光束Ｌ１はコリメータレンズ２によ
り略平行光束にされて、ビームスプリッタ８ａの面８ａ
ａを透過し、回転物体（不図示）に連結したディスク６
ａ上の微細格子であるピッチＰの放射状格子列（回折格
子列）６の第１の点Ｐ１に垂直入射する。
り射出した発散した光束Ｌ１はコリメータレンズ２によ
り略平行光束にされて、ビームスプリッタ８ａの面８ａ
ａを透過し、回転物体（不図示）に連結したディスク６
ａ上の微細格子であるピッチＰの放射状格子列（回折格
子列）６の第１の点Ｐ１に垂直入射する。
【００３０】この点Ｐ１から反射回折された回折光のう
ち＋１次回折光Ｎ+1と−１次回折光Ｎ-1は入射光束の光
路の両脇に発生し、ビームスプリッタ８ａに再入射し
て、ビームスプリッタ８ａ内部の面８ａａで反射され
る。２つの光束Ｎ+1と光束Ｎ-1の光路はＹ−Ｚ平面に対
して互いに対称である。
ち＋１次回折光Ｎ+1と−１次回折光Ｎ-1は入射光束の光
路の両脇に発生し、ビームスプリッタ８ａに再入射し
て、ビームスプリッタ８ａ内部の面８ａａで反射され
る。２つの光束Ｎ+1と光束Ｎ-1の光路はＹ−Ｚ平面に対
して互いに対称である。
【００３１】そしてＹ−Ｚ平面上に主軸（光軸）がくる
ように配置した導光手段を構成するレンズ１１上の光軸
に対して、互いに対称な位置で透過屈折して光路を曲げ
られてビームスプリッタ８ｂに入射し、ビームスプリッ
タ８ｂ内部の面８ｂｂにてそれぞれ反射され、ディスク
６ａ上の放射状格子列６の第２の点Ｐ２に（斜）入射す
る。
ように配置した導光手段を構成するレンズ１１上の光軸
に対して、互いに対称な位置で透過屈折して光路を曲げ
られてビームスプリッタ８ｂに入射し、ビームスプリッ
タ８ｂ内部の面８ｂｂにてそれぞれ反射され、ディスク
６ａ上の放射状格子列６の第２の点Ｐ２に（斜）入射す
る。
【００３２】この点Ｐ２から反射回折された回折光のう
ち＋１次回折光の＋１次回折光Ｎ+1+1と−１次回折光の
−１次回折光Ｎ-1-1は互いに相手側の入射光路の外側に
発生するので、それを反射面１３で反射させて光路を折
り曲げた後、重ね合わせ手段としてのケスタープリズム
１４に入射させて内部の分割面ＢＳにて２光束の光路を
重ね合わせ、光束同士を干渉させて明暗信号光束に変換
し、受光手段としての光電素子１０に入射させている。
これにより光電素子１０でディスク６ａの回転に基づく
明暗信号を得て、前述の式よりディスク６ａの回転情報
を検出している。
ち＋１次回折光の＋１次回折光Ｎ+1+1と−１次回折光の
−１次回折光Ｎ-1-1は互いに相手側の入射光路の外側に
発生するので、それを反射面１３で反射させて光路を折
り曲げた後、重ね合わせ手段としてのケスタープリズム
１４に入射させて内部の分割面ＢＳにて２光束の光路を
重ね合わせ、光束同士を干渉させて明暗信号光束に変換
し、受光手段としての光電素子１０に入射させている。
これにより光電素子１０でディスク６ａの回転に基づく
明暗信号を得て、前述の式よりディスク６ａの回転情報
を検出している。
【００３３】尚、本実施例ではディスク６ａと放射状格
子６はディスクユニットを構成し、光源手段１、導光手
段１１、重ね合わせ手段１４そして受光手段１０は検出
ユニットを構成している。
子６はディスクユニットを構成し、光源手段１、導光手
段１１、重ね合わせ手段１４そして受光手段１０は検出
ユニットを構成している。
【００３４】図２は図１の配置に比べてディスクユニッ
トの回転軸と放射状格子列６の中心軸とが傾いて取り付
けられてｘ軸を回転中心にしてディスクユニットが傾い
た瞬間の光路のずれを説明したものである。
トの回転軸と放射状格子列６の中心軸とが傾いて取り付
けられてｘ軸を回転中心にしてディスクユニットが傾い
た瞬間の光路のずれを説明したものである。
【００３５】第１の点Ｐ１の回折格子列は傾いてそこか
ら取り出される＋１次回折光Ｎ+1と−１次回折光Ｎ-1の
射出方位が点線のように正規の場合に比べて外側へずれ
る。その後ビームスプリッタ８ａ内の反射面８ａａにて
反射後、レンズ１１の主軸の下側（Ｚ軸の負の方位）部
へ入射し、屈折して光路を曲げられる。その後ビームス
プリッタ８ｂ内の反射面８ｂｂにてそれぞれ反射されて
光路を折り曲げられて、第２の点Ｐ２に入射する。（こ
の点はディスクのｘ軸を回転中心とした傾きがあっても
不動である。）第２の点Ｐ２でもディスクユニットの面
が傾いているので、ここから射出する＋１次回折光の＋
１次回折光Ｎ+1+1と−１次回折光の−１次回折光Ｎ-1-1
は点線のように正規の光路より更にずれた方位に進行す
る。このとき２光束Ｎ+1+1，Ｎ-1-1は互いにＹ−Ｚ平面
に対して対称な光路をたどること自体は変わりない。
ら取り出される＋１次回折光Ｎ+1と−１次回折光Ｎ-1の
射出方位が点線のように正規の場合に比べて外側へずれ
る。その後ビームスプリッタ８ａ内の反射面８ａａにて
反射後、レンズ１１の主軸の下側（Ｚ軸の負の方位）部
へ入射し、屈折して光路を曲げられる。その後ビームス
プリッタ８ｂ内の反射面８ｂｂにてそれぞれ反射されて
光路を折り曲げられて、第２の点Ｐ２に入射する。（こ
の点はディスクのｘ軸を回転中心とした傾きがあっても
不動である。）第２の点Ｐ２でもディスクユニットの面
が傾いているので、ここから射出する＋１次回折光の＋
１次回折光Ｎ+1+1と−１次回折光の−１次回折光Ｎ-1-1
は点線のように正規の光路より更にずれた方位に進行す
る。このとき２光束Ｎ+1+1，Ｎ-1-1は互いにＹ−Ｚ平面
に対して対称な光路をたどること自体は変わりない。
【００３６】従って、後にケスタープリズム１４内の分
割面ＢＳにて光路を重ね合わせるときの２光束間の角度
差は生じないので、干渉パターンは正規の場合と同様で
あるので、干渉信号光のコントラストは劣化しない。た
だし受光素子１０に入射する位置が若干ずれるが、これ
は受光面の大きさがずれに対して十分大きければ問題な
い。
割面ＢＳにて光路を重ね合わせるときの２光束間の角度
差は生じないので、干渉パターンは正規の場合と同様で
あるので、干渉信号光のコントラストは劣化しない。た
だし受光素子１０に入射する位置が若干ずれるが、これ
は受光面の大きさがずれに対して十分大きければ問題な
い。
【００３７】又、光束のディスク６ａ上の入射点Ｐ１，
Ｐ２は不動であるのでディスク６ａ上の読み取り精度を
悪化させる要因にはならない。
Ｐ２は不動であるのでディスク６ａ上の読み取り精度を
悪化させる要因にはならない。
【００３８】図３は図１の配置に比べてディスクユニッ
トの回転軸と放射状格子列６の中心軸とが傾いて取り付
けられてｙ軸を回転中心にしてディスクユニットが傾い
た瞬間の光路のずれを説明したものである。
トの回転軸と放射状格子列６の中心軸とが傾いて取り付
けられてｙ軸を回転中心にしてディスクユニットが傾い
た瞬間の光路のずれを説明したものである。
【００３９】第１の点Ｐ１の回折格子列６は傾いてそこ
から取り出される＋１次回折光Ｎ+1と−１次回折光Ｎ-1
の射出方位ベクトルが点線のようにずれ、そのずれのｘ
軸成分の符号が互いに逆向きになる。その後ビームスプ
リッタ８ａ内の反射面８ａａにて反射後、＋１次回折光
Ｎ+1はレンズ１１の主軸から遠い側（ｘ軸の正の方位）
へ入射し、屈折して光路を曲げられ、−１次回折光Ｎ-1
はレンズ１１の主軸に近い側（ｘ軸の正の方位）へ入射
し、屈折して光路を曲げられる。その後、それぞれビー
ムスプリッタ８ｂ内の反射面８ｂｂにてそれぞれ反射さ
れて光路を折り曲げられて、第２の点Ｐ２に入射する。
（この点はディスク６のｙ軸を回転中心とした傾きがあ
っても不動である。）第２の点Ｐ２でもディスクユニッ
トの面が傾いているので、２光束の入射角がずれている
ことと打ち消しあって、ここから射出する＋１次回折光
の＋１次回折光Ｎ+1+1と−１次回折光の−１次回折光Ｎ
-1-1は点線のように正規の光路と同一の方位に進行す
る。ゆえにこのあとの光路は正規の場合と同様であり、
干渉信号パターンの劣化等は発生しない。又光束のディ
スク６ａ上の入射点Ｐ１，Ｐ２は不動であるのでディス
クの読み取り精度を悪化させる要因にはならない。
から取り出される＋１次回折光Ｎ+1と−１次回折光Ｎ-1
の射出方位ベクトルが点線のようにずれ、そのずれのｘ
軸成分の符号が互いに逆向きになる。その後ビームスプ
リッタ８ａ内の反射面８ａａにて反射後、＋１次回折光
Ｎ+1はレンズ１１の主軸から遠い側（ｘ軸の正の方位）
へ入射し、屈折して光路を曲げられ、−１次回折光Ｎ-1
はレンズ１１の主軸に近い側（ｘ軸の正の方位）へ入射
し、屈折して光路を曲げられる。その後、それぞれビー
ムスプリッタ８ｂ内の反射面８ｂｂにてそれぞれ反射さ
れて光路を折り曲げられて、第２の点Ｐ２に入射する。
（この点はディスク６のｙ軸を回転中心とした傾きがあ
っても不動である。）第２の点Ｐ２でもディスクユニッ
トの面が傾いているので、２光束の入射角がずれている
ことと打ち消しあって、ここから射出する＋１次回折光
の＋１次回折光Ｎ+1+1と−１次回折光の−１次回折光Ｎ
-1-1は点線のように正規の光路と同一の方位に進行す
る。ゆえにこのあとの光路は正規の場合と同様であり、
干渉信号パターンの劣化等は発生しない。又光束のディ
スク６ａ上の入射点Ｐ１，Ｐ２は不動であるのでディス
クの読み取り精度を悪化させる要因にはならない。
【００４０】図４は図１の配置に比べてレーザ１の発振
波長が変動した場合の光路のずれを説明したものであ
る。ここではレーザ１の発振波長が長くなった場合（温
度上昇）を例にとり説明する。
波長が変動した場合の光路のずれを説明したものであ
る。ここではレーザ１の発振波長が長くなった場合（温
度上昇）を例にとり説明する。
【００４１】第１の点Ｐ１の回折格子列６から取り出さ
れる＋１次回折光Ｎ+1と−１次回折光Ｎ-1の回折角が大
きくなり、光路が点線のように正規の場合に比べて外側
へずれる。その後ビームスプリッタ８ａ内の反射面８ａ
ａにて反射後、±１次回折光Ｎ+1，Ｎ-1はレンズ１１の
主軸から遠い側へ入射し、屈折して光路を曲げられる。
その後ビームスプリッタ８ｂ内の反射面８ｂｂにてそれ
ぞれ反射されて光路を折り曲げられて第２の点Ｐ２に入
射する。（この点はレーザ１の発振波長の変動があって
も不動である。）第２の点Ｐ２でもレーザ１の発振波長
が長いので回折角が大きく、ここから射出する＋１次回
折光の＋１次回折光Ｎ+1+1と−１次回折光の−１次回折
光Ｎ-1-1は点線のように正規の光路より更にずれた方位
に進行する。このとき２光束は互いにＹ−Ｚ平面に対し
て対称な光路をたどること自体は変わりない。
れる＋１次回折光Ｎ+1と−１次回折光Ｎ-1の回折角が大
きくなり、光路が点線のように正規の場合に比べて外側
へずれる。その後ビームスプリッタ８ａ内の反射面８ａ
ａにて反射後、±１次回折光Ｎ+1，Ｎ-1はレンズ１１の
主軸から遠い側へ入射し、屈折して光路を曲げられる。
その後ビームスプリッタ８ｂ内の反射面８ｂｂにてそれ
ぞれ反射されて光路を折り曲げられて第２の点Ｐ２に入
射する。（この点はレーザ１の発振波長の変動があって
も不動である。）第２の点Ｐ２でもレーザ１の発振波長
が長いので回折角が大きく、ここから射出する＋１次回
折光の＋１次回折光Ｎ+1+1と−１次回折光の−１次回折
光Ｎ-1-1は点線のように正規の光路より更にずれた方位
に進行する。このとき２光束は互いにＹ−Ｚ平面に対し
て対称な光路をたどること自体は変わりない。
【００４２】従って、後にケスタープリズム１４内の分
割面ＢＳにて光路を重ね合わせるときの２光束間の角度
差は生じないので干渉パターンは正規の場合と同様であ
るので干渉信号光のコントラストは劣化しない。ただし
受光素子１０に入射する位置が若干ずれるが受光面の大
きさがずれに対して十分大きければ問題ない。又光束の
ディスク６ａ上の入射点Ｐ１，Ｐ２は不動であるのでデ
ィスクの読み取り精度を悪化させる要因にはならない。
割面ＢＳにて光路を重ね合わせるときの２光束間の角度
差は生じないので干渉パターンは正規の場合と同様であ
るので干渉信号光のコントラストは劣化しない。ただし
受光素子１０に入射する位置が若干ずれるが受光面の大
きさがずれに対して十分大きければ問題ない。又光束の
ディスク６ａ上の入射点Ｐ１，Ｐ２は不動であるのでデ
ィスクの読み取り精度を悪化させる要因にはならない。
【００４３】本実施例では以上のように各要素を設定す
ることにより簡易な構成によりディスクユニットの設定
誤差やレーザからの発振波長の変動があっても検出精度
を良好に維持したロータリーエンコーダを得ている。
ることにより簡易な構成によりディスクユニットの設定
誤差やレーザからの発振波長の変動があっても検出精度
を良好に維持したロータリーエンコーダを得ている。
【００４４】図５〜図８は本発明の実施例２〜５の一部
分の要部概略図である。
分の要部概略図である。
【００４５】実施例２〜５ではいずれもディスクの回転
角度量だけではなく回転方向も検出する為に位相の異な
った２つの明暗信号光束を検出するようにしている。図
５〜図８において図１で示した要素と同一要素には同符
番を付している。
角度量だけではなく回転方向も検出する為に位相の異な
った２つの明暗信号光束を検出するようにしている。図
５〜図８において図１で示した要素と同一要素には同符
番を付している。
【００４６】図５の実施例２では点Ｐ２で回折した２つ
の回折光Ｎ+1+1と回折光Ｎ-1-1の光路は点Ｐ１からケス
タープリズム１４の分割面ＢＳまで互いに空間的に分離
しているので、それらの光路中に偏光板９ｃ，９ｄを挿
入して互いの偏波面が直交する直線偏光になるように偏
光板の方位をあわせている。そしてケスタープリズム１
４の分割面ＢＳで２光束Ｐ+1+1，Ｓ-1-1を重ね合わせて
から、１／４波長板５を透過させて『２光束間の位相差
で偏波面の方位が決まる直線偏波』に変換して更にそれ
を非偏光ビームスプリッタ８ｃで２分割している。
の回折光Ｎ+1+1と回折光Ｎ-1-1の光路は点Ｐ１からケス
タープリズム１４の分割面ＢＳまで互いに空間的に分離
しているので、それらの光路中に偏光板９ｃ，９ｄを挿
入して互いの偏波面が直交する直線偏光になるように偏
光板の方位をあわせている。そしてケスタープリズム１
４の分割面ＢＳで２光束Ｐ+1+1，Ｓ-1-1を重ね合わせて
から、１／４波長板５を透過させて『２光束間の位相差
で偏波面の方位が決まる直線偏波』に変換して更にそれ
を非偏光ビームスプリッタ８ｃで２分割している。
【００４７】そしてそれぞれの光束を互いに検波方位
（透過できる直線偏波の方位）がずれるように配置した
偏光板９ａ，９ｂを透過させて受光素子１０ａ，１０ｂ
で受光し、明暗のタイミングのずれた２種類の明暗信号
を得ている。この他の構成は図１の実施例１と同じであ
る。
（透過できる直線偏波の方位）がずれるように配置した
偏光板９ａ，９ｂを透過させて受光素子１０ａ，１０ｂ
で受光し、明暗のタイミングのずれた２種類の明暗信号
を得ている。この他の構成は図１の実施例１と同じであ
る。
【００４８】図６の実施例３ではケスタープリズム１４
から得られるもう一方の光束を利用して非偏光ビームス
プリッタ８ｃを使用しないで、分割面ＢＳから得られる
第１の光束だけ１／４波長板５を透過後Ｐ偏光方位又は
Ｓ偏光方位の偏光透過特性を有した偏光板９ａを透過後
受光素子１０ａへ入射させている。
から得られるもう一方の光束を利用して非偏光ビームス
プリッタ８ｃを使用しないで、分割面ＢＳから得られる
第１の光束だけ１／４波長板５を透過後Ｐ偏光方位又は
Ｓ偏光方位の偏光透過特性を有した偏光板９ａを透過後
受光素子１０ａへ入射させている。
【００４９】又、第２の光束は４５°方位の偏光透過特
性を有した偏光板９ｂのみを透過後、受光素子１０ｂへ
入射させており、これらの構成が図５の実施例２と異な
っている。この他の構成は実施例２と同じである。
性を有した偏光板９ｂのみを透過後、受光素子１０ｂへ
入射させており、これらの構成が図５の実施例２と異な
っている。この他の構成は実施例２と同じである。
【００５０】図７の実施例４では偏光板９ｃ，９ｄを使
用しないでケスタープリズム１４の分割面ＢＳに偏光ビ
ームスプリッティング膜を蒸着して透過光の偏光方位と
反射光の偏光方位を直交させている。その後１／４波長
板５を透過させて、非偏光ビームスプリッタ８ｃで２分
割して、更にそれぞれ偏光板９ａ，９ｂを透過させて受
光素子１０ａ，１０ｂで受光し、明暗のタイミングがず
れた２種類の明暗信号、即ち２相明暗信号を得ている点
が図５の実施例２と異なっている。この他の構成は実施
例２と同じである。
用しないでケスタープリズム１４の分割面ＢＳに偏光ビ
ームスプリッティング膜を蒸着して透過光の偏光方位と
反射光の偏光方位を直交させている。その後１／４波長
板５を透過させて、非偏光ビームスプリッタ８ｃで２分
割して、更にそれぞれ偏光板９ａ，９ｂを透過させて受
光素子１０ａ，１０ｂで受光し、明暗のタイミングがず
れた２種類の明暗信号、即ち２相明暗信号を得ている点
が図５の実施例２と異なっている。この他の構成は実施
例２と同じである。
【００５１】図８の実施例５では図７の実施例４に比べ
てケスタープリズム１４の分割面ＢＳから得られる第１
の光束だけ１／４波長板５を透過後、Ｐ偏光方位又はＳ
偏光方位の偏光透過特性を有した偏光板９ａを透過後、
受光素子１０ａへ入射させ、第２の光束は４５°方位の
偏光透過特性を有した偏光板９ｂのみを透過後、受光素
子１０ｂへ入射させ、これにより２相明暗信号を得てい
る点が異なっている。
てケスタープリズム１４の分割面ＢＳから得られる第１
の光束だけ１／４波長板５を透過後、Ｐ偏光方位又はＳ
偏光方位の偏光透過特性を有した偏光板９ａを透過後、
受光素子１０ａへ入射させ、第２の光束は４５°方位の
偏光透過特性を有した偏光板９ｂのみを透過後、受光素
子１０ｂへ入射させ、これにより２相明暗信号を得てい
る点が異なっている。
【００５２】以上のように本発明において２相明暗信号
を得る方法は種々な方法が適用可能である。例えば本実
施例において２相明暗信号を得る一方法として前述の各
実施例の方法を適当に組み合わせても良い。又ケスター
プリズムの分割面の蒸着膜の反射光と透過光との位相が
ずれる特性を応用して蒸着膜の種類、膜厚さ等を適切に
設定することよりケスタープリズムより得られる２つの
光束の明暗のタイミングを規定の量だけずらす方法も適
用可能である。
を得る方法は種々な方法が適用可能である。例えば本実
施例において２相明暗信号を得る一方法として前述の各
実施例の方法を適当に組み合わせても良い。又ケスター
プリズムの分割面の蒸着膜の反射光と透過光との位相が
ずれる特性を応用して蒸着膜の種類、膜厚さ等を適切に
設定することよりケスタープリズムより得られる２つの
光束の明暗のタイミングを規定の量だけずらす方法も適
用可能である。
【００５３】尚、この場合は１／４波長板５、偏光板９
ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ、非偏光ビームスプリッタ８ｃは
不要である。
ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ、非偏光ビームスプリッタ８ｃは
不要である。
【００５４】図９は本発明の実施例６の要部概略図であ
る。同図はロータリーエンコーダとして各要素が誤差な
く正しく配置されている場合を示している。
る。同図はロータリーエンコーダとして各要素が誤差な
く正しく配置されている場合を示している。
【００５５】同図において光源手段としてのレーザ１よ
り射出した発散した光束Ｌ１はコリメータレンズ２によ
り略平行光束にされて、ビームスプリッタ８ａの面８ａ
ａを透過し、回転物体（不図示）に連結したディスク６
ａ上の微細格子であるピッチＰの放射状格子列（回折格
子列）６の第１の点Ｐ１に垂直入射する。
り射出した発散した光束Ｌ１はコリメータレンズ２によ
り略平行光束にされて、ビームスプリッタ８ａの面８ａ
ａを透過し、回転物体（不図示）に連結したディスク６
ａ上の微細格子であるピッチＰの放射状格子列（回折格
子列）６の第１の点Ｐ１に垂直入射する。
【００５６】この点Ｐ１から反射回折された回折光のう
ち＋１次回折光Ｎ+1と−１次回折光Ｎ-1は入射光束の光
路の両脇に発生し、ビームスプリッタ８ａに再入射し
て、ビームスプリッタ８ａ内部の面８ａａで反射され
る。２つの光束Ｎ+1と光束Ｎ-1の光路はＹ−Ｚ平面に対
して互いに対称である。
ち＋１次回折光Ｎ+1と−１次回折光Ｎ-1は入射光束の光
路の両脇に発生し、ビームスプリッタ８ａに再入射し
て、ビームスプリッタ８ａ内部の面８ａａで反射され
る。２つの光束Ｎ+1と光束Ｎ-1の光路はＹ−Ｚ平面に対
して互いに対称である。
【００５７】そしてｘ軸と平行に母線に合わせたシリン
ドリカルレンズ１２ａを通過し、Ｙ−Ｚ平面上に主軸
（光軸）がくるように配置した球面より成るレンズ１１
上の光軸に対して、互いに対称な位置で透過屈折して光
路を曲げられて、ｘ軸と平行に母線を合わせたシリンド
リカルレンズ１２ｂを介してビームスプリッタ８ｂに入
射し、ビームスプリッタ８ｂ内部の面８ｂｂにてそれぞ
れ反射され、ディスク６ａ上の放射状格子列６の第２の
点Ｐ２に（斜）入射する。
ドリカルレンズ１２ａを通過し、Ｙ−Ｚ平面上に主軸
（光軸）がくるように配置した球面より成るレンズ１１
上の光軸に対して、互いに対称な位置で透過屈折して光
路を曲げられて、ｘ軸と平行に母線を合わせたシリンド
リカルレンズ１２ｂを介してビームスプリッタ８ｂに入
射し、ビームスプリッタ８ｂ内部の面８ｂｂにてそれぞ
れ反射され、ディスク６ａ上の放射状格子列６の第２の
点Ｐ２に（斜）入射する。
【００５８】ここでシリンドリカルレンズ１２ａ、球面
レンズ１１、シリンドリカルレンズ１２ｂは導光手段の
一要素を構成している。
レンズ１１、シリンドリカルレンズ１２ｂは導光手段の
一要素を構成している。
【００５９】本実施例において球面レンズ群１１はディ
スク６ａの接線方向成分に対して点Ｐ１を点Ｐ２に略等
倍で写像しており、２つのシリンドリカルレンズ群１２
ａ，１２ｂは該ディスク６ａの半径方向成分に屈折力を
有しており、該ディスクの半径方向成分に対してシリン
ドリカルレンズ群１２ａは該点Ｐ１を該球面レンズ群１
１近傍に一度結像させた後該球面レンズ１１を介し、該
点Ｐ１の像をシリンドリカルレンズ群１２ｂにより点Ｐ
２に再結像している。
スク６ａの接線方向成分に対して点Ｐ１を点Ｐ２に略等
倍で写像しており、２つのシリンドリカルレンズ群１２
ａ，１２ｂは該ディスク６ａの半径方向成分に屈折力を
有しており、該ディスクの半径方向成分に対してシリン
ドリカルレンズ群１２ａは該点Ｐ１を該球面レンズ群１
１近傍に一度結像させた後該球面レンズ１１を介し、該
点Ｐ１の像をシリンドリカルレンズ群１２ｂにより点Ｐ
２に再結像している。
【００６０】尚、シリンドリカルレンズ１２ａ（１２
ｂ）はビームスプリッタ８ａ（８ｂ）と貼合わせている
が分離して構成しても良い。
ｂ）はビームスプリッタ８ａ（８ｂ）と貼合わせている
が分離して構成しても良い。
【００６１】そして点Ｐ２から反射回折された回折光の
うち＋１次回折光の＋１次回折光Ｎ+1+1と−１次回折光
の−１次回折光Ｎ-1-1は互いに相手側の入射光路の外側
に発生するので、それを反射面１３で反射させて光路を
折り曲げた後、重ね合わせ手段としてのケスタープリズ
ム１４に入射させて内部の分割面ＢＳにて２光束の光路
を重ね合わせ、光束同士を干渉させて、明暗信号光束に
変換し、受光手段としての光電素子１０に入射させてい
る。これにより光電素子１０でディスク６ａの回転に基
づく明暗信号を得て、前述の式よりディスク６ａの回転
情報を検出している。
うち＋１次回折光の＋１次回折光Ｎ+1+1と−１次回折光
の−１次回折光Ｎ-1-1は互いに相手側の入射光路の外側
に発生するので、それを反射面１３で反射させて光路を
折り曲げた後、重ね合わせ手段としてのケスタープリズ
ム１４に入射させて内部の分割面ＢＳにて２光束の光路
を重ね合わせ、光束同士を干渉させて、明暗信号光束に
変換し、受光手段としての光電素子１０に入射させてい
る。これにより光電素子１０でディスク６ａの回転に基
づく明暗信号を得て、前述の式よりディスク６ａの回転
情報を検出している。
【００６２】尚、本実施例ではディスク６ａと放射状格
子列６はディスクユニットを構成し、光源手段１、導光
手段１１、重ね合わせ手段１４そして受光手段１０は検
出ユニットを構成している。
子列６はディスクユニットを構成し、光源手段１、導光
手段１１、重ね合わせ手段１４そして受光手段１０は検
出ユニットを構成している。
【００６３】図１０は図９の配置に比べてディスクユニ
ットの回転中心と放射状格子列６の中心とが平行にずれ
ていてｙ軸の負の方向にずれた瞬間の光路の説明図であ
る。
ットの回転中心と放射状格子列６の中心とが平行にずれ
ていてｙ軸の負の方向にずれた瞬間の光路の説明図であ
る。
【００６４】第１の点Ｐ１の回折格子列６のピッチは見
かけ上細かくなり、そこから取り出される＋１次回折光
Ｎ+1と−１次回折光Ｎ-1の回折角が大きくなり光路が点
線のように正規の場合に比べて外側へずれる。
かけ上細かくなり、そこから取り出される＋１次回折光
Ｎ+1と−１次回折光Ｎ-1の回折角が大きくなり光路が点
線のように正規の場合に比べて外側へずれる。
【００６５】その後、ビームスプリッタ８ａ内の反射面
８ａａにて反射後シリンドリカルレンズ１２ａの円筒面
の中央部母線上（面の法線ベクトルがｙ軸と平行になる
部分）を透過して球面レンズ１１を透過屈折してｘ軸方
向に光路を曲げられて、更にシリンドリカルレンズ１２
ｂの円筒面の中央部母線上を透過する。
８ａａにて反射後シリンドリカルレンズ１２ａの円筒面
の中央部母線上（面の法線ベクトルがｙ軸と平行になる
部分）を透過して球面レンズ１１を透過屈折してｘ軸方
向に光路を曲げられて、更にシリンドリカルレンズ１２
ｂの円筒面の中央部母線上を透過する。
【００６６】その後、ビームスプリッタ８ｂ内の反射面
８ｂｂでそれぞれ反射されて光路を折り曲げられて、第
２の点Ｐ２に入射する。（この点Ｐ２はディスクのｘ軸
方向のずれ＝偏芯があっても不動である。）第２の点Ｐ
２の回折格子列のピッチは見かけ上広くなり、そこから
取り出される＋１次回折光の＋１次回折光Ｎ+1+1と−１
次回折光の−１次回折光Ｎ-1-1の回折角が小さくなり入
射したときの角度のずれと加算されて正規（＝ディスク
が−Ｙ軸方向にずれていないとき）の光路からＹ−Ｚ面
に対称にずれた光路上を戻される。
８ｂｂでそれぞれ反射されて光路を折り曲げられて、第
２の点Ｐ２に入射する。（この点Ｐ２はディスクのｘ軸
方向のずれ＝偏芯があっても不動である。）第２の点Ｐ
２の回折格子列のピッチは見かけ上広くなり、そこから
取り出される＋１次回折光の＋１次回折光Ｎ+1+1と−１
次回折光の−１次回折光Ｎ-1-1の回折角が小さくなり入
射したときの角度のずれと加算されて正規（＝ディスク
が−Ｙ軸方向にずれていないとき）の光路からＹ−Ｚ面
に対称にずれた光路上を戻される。
【００６７】ゆえに２光束は後にケスタープリズム１４
内の分割面ＢＳにて光路を重ね合わせるときの２光束間
の角度差は生じない。従って干渉パターンは正規の場合
と同様であるので干渉信号光のコントラストは劣化しな
い。ただし受光素子１０に入射する位置が若干ずれるが
これは受光面の大きさがずれに対して十分大きければ問
題ない。
内の分割面ＢＳにて光路を重ね合わせるときの２光束間
の角度差は生じない。従って干渉パターンは正規の場合
と同様であるので干渉信号光のコントラストは劣化しな
い。ただし受光素子１０に入射する位置が若干ずれるが
これは受光面の大きさがずれに対して十分大きければ問
題ない。
【００６８】又、光束のディスク６ａ上の入射点Ｐ１，
Ｐ２は不動であるのでディスクの読み取り精度を悪化さ
せる要因にはならない。
Ｐ２は不動であるのでディスクの読み取り精度を悪化さ
せる要因にはならない。
【００６９】図１１は図９の配置に比べてディスクユニ
ットの回転中心と放射状格子列の中心とが平行にずれて
いてｘ軸の正の方向にずれた瞬間の光路の説明図であ
る。
ットの回転中心と放射状格子列の中心とが平行にずれて
いてｘ軸の正の方向にずれた瞬間の光路の説明図であ
る。
【００７０】第１の点Ｐ１の回折格子列の配列方位が左
回りに回転して、そこから取り出される＋１次回折光Ｎ
+1と−１次回折光Ｎ-1の射出方位のｙ軸成分の符号が正
規の場合に比べて互いに逆向きにずれて光路が点線のよ
うに分離し、その後ビームスプリッタ８ａ内の反射面８
ａａにて反射される。
回りに回転して、そこから取り出される＋１次回折光Ｎ
+1と−１次回折光Ｎ-1の射出方位のｙ軸成分の符号が正
規の場合に比べて互いに逆向きにずれて光路が点線のよ
うに分離し、その後ビームスプリッタ８ａ内の反射面８
ａａにて反射される。
【００７１】＋１次回折光Ｎ+1は、シリンドリカルレン
ズ１２ａの円筒面の上側（ｚ軸の正の方位）を透過屈折
して−ｚ軸方向に光路を曲げられて、球面レンズ１１を
透過屈折して＋ｘ軸方向に光路を曲げられて、更にシリ
ンドリカルレンズ１２ｂの円筒面の下側（ｚ軸の負の方
位）を透過屈折して＋ｚ軸方向に光路を曲げられる。
ズ１２ａの円筒面の上側（ｚ軸の正の方位）を透過屈折
して−ｚ軸方向に光路を曲げられて、球面レンズ１１を
透過屈折して＋ｘ軸方向に光路を曲げられて、更にシリ
ンドリカルレンズ１２ｂの円筒面の下側（ｚ軸の負の方
位）を透過屈折して＋ｚ軸方向に光路を曲げられる。
【００７２】−１次回折光Ｎ-1はシリンドリカルレンズ
１２ａの円筒面の下側（ｚ軸の負の方位）を透過屈折し
て＋ｚ軸方向に光路を曲げられて、球面レンズ１１を透
過屈折して−ｘ軸方向に光路を曲げられて、更にシリン
ドリカルレンズ１２ｂの円筒面の上側（ｚ軸の正の方
位）を透過屈折して−ｚ軸方向に光路を曲げられる。
１２ａの円筒面の下側（ｚ軸の負の方位）を透過屈折し
て＋ｚ軸方向に光路を曲げられて、球面レンズ１１を透
過屈折して−ｘ軸方向に光路を曲げられて、更にシリン
ドリカルレンズ１２ｂの円筒面の上側（ｚ軸の正の方
位）を透過屈折して−ｚ軸方向に光路を曲げられる。
【００７３】その後、ビームスプリッタ８ｂ内の反射面
８ｂｂでそれぞれ反射されて光路を折り曲げられて第２
の点Ｐ２に入射する。（この点はディスクのｙ軸方向の
ずれ＝偏芯があっても不動である。）第２の点Ｐ２の回
折格子列の配列方位は右回りに回転しているので、そこ
から取り出される＋１次回折光の＋１次回折光Ｎ+1+1と
−１次回折光の−１次回折光Ｎ-1-1のＹ軸成分の符号が
互いに逆向きにずれる作用を受けて点Ｐ２への入射光の
Ｙ軸成分と相殺されて正規（＝ディスクがｘ軸方向にず
れていないとき）の光路長を戻される。
８ｂｂでそれぞれ反射されて光路を折り曲げられて第２
の点Ｐ２に入射する。（この点はディスクのｙ軸方向の
ずれ＝偏芯があっても不動である。）第２の点Ｐ２の回
折格子列の配列方位は右回りに回転しているので、そこ
から取り出される＋１次回折光の＋１次回折光Ｎ+1+1と
−１次回折光の−１次回折光Ｎ-1-1のＹ軸成分の符号が
互いに逆向きにずれる作用を受けて点Ｐ２への入射光の
Ｙ軸成分と相殺されて正規（＝ディスクがｘ軸方向にず
れていないとき）の光路長を戻される。
【００７４】ゆえにこのあとの光路は正規の場合と同様
であり、干渉信号パターンの劣化等は発生しない。また
光束のディスク６ａ上の入射点Ｐ１，Ｐ２は不動である
のでディスクの読み取り精度を悪化させる要因にはなら
ない。
であり、干渉信号パターンの劣化等は発生しない。また
光束のディスク６ａ上の入射点Ｐ１，Ｐ２は不動である
のでディスクの読み取り精度を悪化させる要因にはなら
ない。
【００７５】図１２は図９の配置に比べてディスクユニ
ットの回転軸と放射状格子列６の中心軸とが傾いて取り
付けられてｘ軸を回転中心にしてディスクユニットが傾
いた瞬間の光路のずれを説明したものである。第１の点
Ｐ１の回折格子列は傾いてそこから取り出される＋１次
回折光Ｎ+1と−１次回折光Ｎ-1の射出方位が点線のよう
に正規の場合に比べて外側へずれる。
ットの回転軸と放射状格子列６の中心軸とが傾いて取り
付けられてｘ軸を回転中心にしてディスクユニットが傾
いた瞬間の光路のずれを説明したものである。第１の点
Ｐ１の回折格子列は傾いてそこから取り出される＋１次
回折光Ｎ+1と−１次回折光Ｎ-1の射出方位が点線のよう
に正規の場合に比べて外側へずれる。
【００７６】その後、ビームスプリッタ８ａ内の反射面
８ａａにて反射後、シリンドリカルレンズ１２ａを介し
レンズ１１の主軸の下側（ｚ軸の負の方位）部へ入射
し、屈折して光路を曲げられる。その後シリンドリカル
レンズ１２ｂを介しビームスプリッタ８ｂ内の反射面８
ｂｂにてそれぞれ反射されて光路を曲げられて、第２の
点Ｐ２に入射する。（この点はディスク６ａのｘ軸を回
転中心とした傾きがあっても不動である。）第２の点Ｐ
２でもディスクユニットの面が傾いているので、ここか
ら射出する＋１次回折光の＋１次回折光Ｎ+1+1と−１次
回折光の−１次回折光Ｎ-1-1は点線のように正規の光路
より更にずれた方位に進行する。このとき２光束Ｎ+1+1
とＮ-1-1は互いにＹ−Ｚ平面に対して対称な光路をたど
ること自体は変わりない。
８ａａにて反射後、シリンドリカルレンズ１２ａを介し
レンズ１１の主軸の下側（ｚ軸の負の方位）部へ入射
し、屈折して光路を曲げられる。その後シリンドリカル
レンズ１２ｂを介しビームスプリッタ８ｂ内の反射面８
ｂｂにてそれぞれ反射されて光路を曲げられて、第２の
点Ｐ２に入射する。（この点はディスク６ａのｘ軸を回
転中心とした傾きがあっても不動である。）第２の点Ｐ
２でもディスクユニットの面が傾いているので、ここか
ら射出する＋１次回折光の＋１次回折光Ｎ+1+1と−１次
回折光の−１次回折光Ｎ-1-1は点線のように正規の光路
より更にずれた方位に進行する。このとき２光束Ｎ+1+1
とＮ-1-1は互いにＹ−Ｚ平面に対して対称な光路をたど
ること自体は変わりない。
【００７７】従って後にケスタープリズム１４内の分割
面ＢＳにて光路を重ね合わせるときの２光束間の角度差
は生じないので、干渉パターンは正規の場合と同様であ
るので、干渉信号光のコントラストは劣化しない。ただ
し受光素子１０に入射する位置が若干ずれるが受光面の
大きさがずれに対して十分大きければ問題ない。
面ＢＳにて光路を重ね合わせるときの２光束間の角度差
は生じないので、干渉パターンは正規の場合と同様であ
るので、干渉信号光のコントラストは劣化しない。ただ
し受光素子１０に入射する位置が若干ずれるが受光面の
大きさがずれに対して十分大きければ問題ない。
【００７８】又、光束のディスク６ａ上の入射点Ｐ１，
Ｐ２は不動であるのでディスク６ａの読み取り精度を悪
化させる要因にはならない。
Ｐ２は不動であるのでディスク６ａの読み取り精度を悪
化させる要因にはならない。
【００７９】図１３は図９の配置に比べてディスクユニ
ットの回転軸と放射状格子列６の中心軸とが傾いて取り
付けられてｙ軸を回転中心にしてディスクユニットが傾
いた瞬間の光路のずれを説明したものである。
ットの回転軸と放射状格子列６の中心軸とが傾いて取り
付けられてｙ軸を回転中心にしてディスクユニットが傾
いた瞬間の光路のずれを説明したものである。
【００８０】第１の点Ｐ１の回折格子列６は傾いてそこ
から取り出される＋１次回折光Ｎ+1と−１次回折光Ｎ-1
の射出方位ベクトルが点線のようにずれ、そのずれのｘ
軸成分の符号が互いに逆向きになる。その後ビームスプ
リッタ８ａ内の反射面８ａａにて反射後、シリンドリカ
ルレンズ１２ａを介し＋１次回折光Ｎ+1はレンズ１１の
主軸から遠い側（ｘ軸の正の方位）へ入射し、屈折して
光路を曲げられ、−１次回折光Ｎ-1はレンズ１１の主軸
に近い側（ｘ軸の正の方位）へ入射し、屈折して光路を
曲げられる。
から取り出される＋１次回折光Ｎ+1と−１次回折光Ｎ-1
の射出方位ベクトルが点線のようにずれ、そのずれのｘ
軸成分の符号が互いに逆向きになる。その後ビームスプ
リッタ８ａ内の反射面８ａａにて反射後、シリンドリカ
ルレンズ１２ａを介し＋１次回折光Ｎ+1はレンズ１１の
主軸から遠い側（ｘ軸の正の方位）へ入射し、屈折して
光路を曲げられ、−１次回折光Ｎ-1はレンズ１１の主軸
に近い側（ｘ軸の正の方位）へ入射し、屈折して光路を
曲げられる。
【００８１】その後、それぞれシリンドリカルレンズ１
２ｂを介しビームスプリッタ８ｂ内の反射面８ｂｂにて
それぞれ反射されて光路を折り曲げられて、第２の点Ｐ
２に入射する。（この点はディスク６ａのｙ軸を回転中
心とした傾きがあっても不動である。）第２の点Ｐ２で
もディスクユニットの面が傾いているので、２光束の入
射角がずれていることと打ち消しあって、ここから射出
する＋１次回折光の＋１次回折光Ｎ+1+1と−１次回折光
の−１次回折光Ｎ-1-1は点線のように正規の光路と同一
の方位に進行する。ゆえにこのあとの光路は正規の場合
と同様であり、干渉信号パターンの劣化等は発生しな
い。また光束のディスク上の入射点Ｐ１，Ｐ２は不動で
あるのでディスクの読み取り精度を悪化させる要因には
ならない。
２ｂを介しビームスプリッタ８ｂ内の反射面８ｂｂにて
それぞれ反射されて光路を折り曲げられて、第２の点Ｐ
２に入射する。（この点はディスク６ａのｙ軸を回転中
心とした傾きがあっても不動である。）第２の点Ｐ２で
もディスクユニットの面が傾いているので、２光束の入
射角がずれていることと打ち消しあって、ここから射出
する＋１次回折光の＋１次回折光Ｎ+1+1と−１次回折光
の−１次回折光Ｎ-1-1は点線のように正規の光路と同一
の方位に進行する。ゆえにこのあとの光路は正規の場合
と同様であり、干渉信号パターンの劣化等は発生しな
い。また光束のディスク上の入射点Ｐ１，Ｐ２は不動で
あるのでディスクの読み取り精度を悪化させる要因には
ならない。
【００８２】図１４は図９の配置に比べてレーザ１の発
振波長が変動した場合の光路のずれを説明したものであ
る。ここではレーザ１の発振波長が長くなった場合（温
度上昇）を例にとり説明する。
振波長が変動した場合の光路のずれを説明したものであ
る。ここではレーザ１の発振波長が長くなった場合（温
度上昇）を例にとり説明する。
【００８３】第１の点Ｐ１の回折格子列６から取り出さ
れる＋１次回折光Ｎ+1と−１次回折光Ｎ-1の回折角が大
きくなり、光路が点線のように正規の場合に比べて外側
へずれる。その後ビームスプリッタ８ａ内の反射面８ａ
ａにて反射後、±１次回折光Ｎ+1，Ｎ-1はシリンドリカ
ルレンズ１２ａを介してレンズ１１の主軸から遠い側へ
入射し、屈折して光路を曲げられる。
れる＋１次回折光Ｎ+1と−１次回折光Ｎ-1の回折角が大
きくなり、光路が点線のように正規の場合に比べて外側
へずれる。その後ビームスプリッタ８ａ内の反射面８ａ
ａにて反射後、±１次回折光Ｎ+1，Ｎ-1はシリンドリカ
ルレンズ１２ａを介してレンズ１１の主軸から遠い側へ
入射し、屈折して光路を曲げられる。
【００８４】その後シリンドリカルレンズ１２ｂを介し
てビームスプリッタ８ｂ内の反射面８ｂｂにてそれぞれ
反射されて光路を折り曲げられて第２の点Ｐ２に入射す
る。（この点はレーザ１の発振波長の変動があっても不
動である。）第２の点Ｐ２でもレーザ１の発振波長が長
いので回折角が大きく、ここから射出する＋１次回折光
の＋１次回折光Ｎ+1+1と−１次回折光の−１次回折光Ｎ
-1-1は点線のように正規の光路より更にずれた方位に進
行する。このとき２光束は互いにＹ−Ｚ平面に対して対
称な光路をたどること自体は変わりない。
てビームスプリッタ８ｂ内の反射面８ｂｂにてそれぞれ
反射されて光路を折り曲げられて第２の点Ｐ２に入射す
る。（この点はレーザ１の発振波長の変動があっても不
動である。）第２の点Ｐ２でもレーザ１の発振波長が長
いので回折角が大きく、ここから射出する＋１次回折光
の＋１次回折光Ｎ+1+1と−１次回折光の−１次回折光Ｎ
-1-1は点線のように正規の光路より更にずれた方位に進
行する。このとき２光束は互いにＹ−Ｚ平面に対して対
称な光路をたどること自体は変わりない。
【００８５】従って、後にケスタープリズム１４内の分
割面ＢＳにて光路を重ね合わせるときの２光束間の角度
差は生じないので、干渉パターンは正規の場合と同様で
あるので干渉信号光のコントラストは劣化しない。ただ
し受光素子１０に入射する位置が若干ずれるが受光面の
大きさがずれに対して十分大きければ問題ない。
割面ＢＳにて光路を重ね合わせるときの２光束間の角度
差は生じないので、干渉パターンは正規の場合と同様で
あるので干渉信号光のコントラストは劣化しない。ただ
し受光素子１０に入射する位置が若干ずれるが受光面の
大きさがずれに対して十分大きければ問題ない。
【００８６】又、光束のディスク上の入射点Ｐ１，Ｐ２
は不動であるのでディスクの読み取り精度を悪化させる
要因にはならない。
は不動であるのでディスクの読み取り精度を悪化させる
要因にはならない。
【００８７】本実施例では以上のように各要素を設定す
ることにより簡易な構成によりディスクユニットの設定
誤差やレーザからの発振波長の変動があっても検出精度
を良好に維持したロータリーエンコーダを得ている。
ることにより簡易な構成によりディスクユニットの設定
誤差やレーザからの発振波長の変動があっても検出精度
を良好に維持したロータリーエンコーダを得ている。
【００８８】図１５〜図１８は本発明の実施例７〜１０
の一部分の要部概略図である。
の一部分の要部概略図である。
【００８９】実施例７〜１０ではいずれもディスクの回
転角度量だけではなく回転方向も検出する為に位相の異
なった２つの明暗信号光束を検出するようにしている。
図１５〜図１８において図９で示した要素と同一要素に
は同符番を付している。
転角度量だけではなく回転方向も検出する為に位相の異
なった２つの明暗信号光束を検出するようにしている。
図１５〜図１８において図９で示した要素と同一要素に
は同符番を付している。
【００９０】図１５の実施例７では点Ｐ２で回折した２
つの回折光Ｎ+1+1と回折光Ｎ-1-1の光路は点Ｐ１からケ
スタープリズム１４の分割面ＢＳまで互いに空間的に分
離しているので、それらの光路中に偏光板９ｃ，９ｄを
挿入して互いの偏波面が直交する直線偏光になるように
偏光板の方位をあわせている。そしてケスタープリズム
１４の分割面ＢＳで２光束Ｐ+1+1，Ｓ-1-1を重ね合わせ
てから、１／４波長板５を透過させて『２光束間の位相
差で偏波面の方位が決まる直線偏波』に変換して更にそ
れを非偏光ビームスプリッタ８ｃで２分割している。
つの回折光Ｎ+1+1と回折光Ｎ-1-1の光路は点Ｐ１からケ
スタープリズム１４の分割面ＢＳまで互いに空間的に分
離しているので、それらの光路中に偏光板９ｃ，９ｄを
挿入して互いの偏波面が直交する直線偏光になるように
偏光板の方位をあわせている。そしてケスタープリズム
１４の分割面ＢＳで２光束Ｐ+1+1，Ｓ-1-1を重ね合わせ
てから、１／４波長板５を透過させて『２光束間の位相
差で偏波面の方位が決まる直線偏波』に変換して更にそ
れを非偏光ビームスプリッタ８ｃで２分割している。
【００９１】そしてそれぞれの光束を互いに検波方位
（透過できる直線偏波の方位）がずれるように配置した
偏光板９ａ，９ｂを透過させて受光素子１０ａ，１０ｂ
で受光し、明暗のタイミングのずれた２種類の明暗信号
を得ている。この他の構成は図９の実施例６と同じであ
る。
（透過できる直線偏波の方位）がずれるように配置した
偏光板９ａ，９ｂを透過させて受光素子１０ａ，１０ｂ
で受光し、明暗のタイミングのずれた２種類の明暗信号
を得ている。この他の構成は図９の実施例６と同じであ
る。
【００９２】図１６の実施例８ではケスタープリズム１
４から得られるもう一方の光束を利用して非偏光ビーム
スプリッタ８ｃを使用しないで、分割面ＢＳから得られ
る第１の光束だけ１／４波長板５を透過後Ｐ偏光方位ま
たはＳ偏光方位の偏光透過特性を有した偏光板９ａを透
過後受光素子１０へ入射させている。
４から得られるもう一方の光束を利用して非偏光ビーム
スプリッタ８ｃを使用しないで、分割面ＢＳから得られ
る第１の光束だけ１／４波長板５を透過後Ｐ偏光方位ま
たはＳ偏光方位の偏光透過特性を有した偏光板９ａを透
過後受光素子１０へ入射させている。
【００９３】又、第２の光束は４５°方位の偏光透過特
性を有した偏光板９ｂのみを透過後、受光素子１０ｂへ
入射させており、これらの構成が図１５の実施例７と異
なっている。この他の構成は実施例７と同じである。
性を有した偏光板９ｂのみを透過後、受光素子１０ｂへ
入射させており、これらの構成が図１５の実施例７と異
なっている。この他の構成は実施例７と同じである。
【００９４】図１７の実施例９では偏光板９ｃ，９ｄを
使用しないでケスタープリズム１４の分割面ＢＳに偏光
ビームスプリッティング膜を蒸着して透過光の偏光方位
と反射光の偏光方位を直交させている。その後１／４波
長板５を透過させて、非偏光ビームスプリッタ８ｃで２
分割して更にそれぞれ偏光板９ａ，９ｂを透過させて受
光素子１０ａ，１０ｂで受光し、明暗のタイミングがず
れた２種類の明暗信号即ち２相明暗信号を得ている点が
図１５の実施例７と異なっている。この他の構成は実施
例７と同じである。
使用しないでケスタープリズム１４の分割面ＢＳに偏光
ビームスプリッティング膜を蒸着して透過光の偏光方位
と反射光の偏光方位を直交させている。その後１／４波
長板５を透過させて、非偏光ビームスプリッタ８ｃで２
分割して更にそれぞれ偏光板９ａ，９ｂを透過させて受
光素子１０ａ，１０ｂで受光し、明暗のタイミングがず
れた２種類の明暗信号即ち２相明暗信号を得ている点が
図１５の実施例７と異なっている。この他の構成は実施
例７と同じである。
【００９５】図１８の実施例１０では図１７の実施例９
に比べてケスタープリズム１４の分割面ＢＳから得られ
る第１の光束だけ１／４波長板５を透過後、Ｐ偏光方位
又はＳ偏光方位の偏光透過特性を有した偏光板９ａを透
過後、受光素子１０ａへ入射させ、第２の光束は４５°
方位の偏光透過特性を有した偏光板９ｂのみを透過後、
受光素子１０ｂへ入射させ、これにより２相明暗信号を
得ている点が異なっている。
に比べてケスタープリズム１４の分割面ＢＳから得られ
る第１の光束だけ１／４波長板５を透過後、Ｐ偏光方位
又はＳ偏光方位の偏光透過特性を有した偏光板９ａを透
過後、受光素子１０ａへ入射させ、第２の光束は４５°
方位の偏光透過特性を有した偏光板９ｂのみを透過後、
受光素子１０ｂへ入射させ、これにより２相明暗信号を
得ている点が異なっている。
【００９６】尚、以上の実施例１〜１０において次のよ
うに一部の要素を変更しても本発明は同様に適用可能で
ある。
うに一部の要素を変更しても本発明は同様に適用可能で
ある。
【００９７】（イ）第１の点、第２の点から取り出す回
折光の次数を±１以外のものに変えること。
折光の次数を±１以外のものに変えること。
【００９８】（ロ）レンズ１１，１２ａ，１２ｂを複数
個に分割して構成すること。または等価な光学機能を有
するように連結したり一体化したり、トーリック面（曲
率が方向によって異なる面）を利用したりして変更する
こと。又は回折格子を利用してレンズ作用を持たせたホ
ログラフィー光学素子に変更すること。
個に分割して構成すること。または等価な光学機能を有
するように連結したり一体化したり、トーリック面（曲
率が方向によって異なる面）を利用したりして変更する
こと。又は回折格子を利用してレンズ作用を持たせたホ
ログラフィー光学素子に変更すること。
【００９９】（ハ）ケスタープリズム等の形状を変更す
ること。
ること。
【０１００】（ニ）ビームスプリッタ８ａ，８ｂを平面
反射部材（ガラス板上にハーフミラー膜を蒸着したもの
等）に変更すること。
反射部材（ガラス板上にハーフミラー膜を蒸着したもの
等）に変更すること。
【０１０１】（ホ）ビームスプリッタ８ａ，８ｂ内の膜
を偏光ビームスプリッティング膜に変更して、更に１／
４波長板等の結晶光学素子を追加して組み合わせて、光
束の偏光状態を変換しながらビームスプリッタ８ａ，８
ｂにおける『透過』と『反射』の切り替えを行ない、光
束光量の損失を無くすようにすること。
を偏光ビームスプリッティング膜に変更して、更に１／
４波長板等の結晶光学素子を追加して組み合わせて、光
束の偏光状態を変換しながらビームスプリッタ８ａ，８
ｂにおける『透過』と『反射』の切り替えを行ない、光
束光量の損失を無くすようにすること。
【０１０２】図１９は本発明の実施例１１の要部概略図
である。
である。
【０１０３】本実施例では図１の実施例１に比べてビー
ムスプリッタの代わりに面積的に反射面及び透過面とし
た光束分離手段を用いて光束を分離した点が異なってお
り、その他の構成は実質的に同じである。尚図１で示し
た要素と同一要素には同符番を付している。
ムスプリッタの代わりに面積的に反射面及び透過面とし
た光束分離手段を用いて光束を分離した点が異なってお
り、その他の構成は実質的に同じである。尚図１で示し
た要素と同一要素には同符番を付している。
【０１０４】本実施例の光束分離手段３０ａ，３０ｂは
その面３０ａａ，３０ｂｂを部分的に（短冊状に）反射
面と透過面としてレーザ光を分離しており、この点が図
１のビームスプリッタ８ａ，８ｂと異なっている。
その面３０ａａ，３０ｂｂを部分的に（短冊状に）反射
面と透過面としてレーザ光を分離しており、この点が図
１のビームスプリッタ８ａ，８ｂと異なっている。
【０１０５】次に本実施例の構成を図１の実施例１と一
部重複するが順次説明する。
部重複するが順次説明する。
【０１０６】レーザ１より射出した発散した光束はコリ
メータレンズ２により、略平行光束にされて部分的（面
積的）に反射面と透過面とした光束分離手段３０ａに入
射し、該光束分離手段３０ａ内部の反射膜Ｍａ1 ，Ｍａ
2 の間の透過面を透過し、ディスク６ａ上の放射状格子
列６の第１の点Ｐ１に垂直入射する。
メータレンズ２により、略平行光束にされて部分的（面
積的）に反射面と透過面とした光束分離手段３０ａに入
射し、該光束分離手段３０ａ内部の反射膜Ｍａ1 ，Ｍａ
2 の間の透過面を透過し、ディスク６ａ上の放射状格子
列６の第１の点Ｐ１に垂直入射する。
【０１０７】この点Ｐ１から反射回折された回折光のう
ち＋１次回折光Ｎ+1と−１次回折光Ｎ-1は入射光束の光
路の両脇に発生し、光束分離手段（３０ａ＝３０ｂと同
じ構造）に再入射して、反射膜（Ｍａ1＝図不示），
（Ｍａ2 ＝図不示）が施された反射面で反射される。
（それ以外の回折光はすべて透過する。）反射面で反射
した２つの光束Ｎ+1と光束Ｎ-1の光路はＹ−Ｚ平面に対
して互いに対称である。そしてＹ−Ｚ平面上に主軸（光
軸）がくるように配置したレンズ１１上の光軸に対して
互いに対称な位置で透過屈折して、光路を曲げられて、
光束分離手段３０ｂに入射し、内部の反射膜Ｍｂ1 ，Ｍ
ｂ2 が施された反射面にてそれぞれ反射され、ディスク
６ａ上の放射状格子列６の第２の点Ｐ２に（斜）入射す
る。
ち＋１次回折光Ｎ+1と−１次回折光Ｎ-1は入射光束の光
路の両脇に発生し、光束分離手段（３０ａ＝３０ｂと同
じ構造）に再入射して、反射膜（Ｍａ1＝図不示），
（Ｍａ2 ＝図不示）が施された反射面で反射される。
（それ以外の回折光はすべて透過する。）反射面で反射
した２つの光束Ｎ+1と光束Ｎ-1の光路はＹ−Ｚ平面に対
して互いに対称である。そしてＹ−Ｚ平面上に主軸（光
軸）がくるように配置したレンズ１１上の光軸に対して
互いに対称な位置で透過屈折して、光路を曲げられて、
光束分離手段３０ｂに入射し、内部の反射膜Ｍｂ1 ，Ｍ
ｂ2 が施された反射面にてそれぞれ反射され、ディスク
６ａ上の放射状格子列６の第２の点Ｐ２に（斜）入射す
る。
【０１０８】この点Ｐ２から反射回折された回折光のう
ち＋１次回折光の＋１次回折光Ｎ+1+1と−１次回折光の
−１次回折光Ｎ-1-1は互いに相手側の入射光路の外側に
発生するので、光束分離手段３０ｂの反射膜Ｍｂ1 ，Ｍ
ｂ2 の外側の透過面を透過して、反射面１３で反射して
光路を折り曲げた後、ケスタープリズム１４に入射し、
内部の分割面ＢＳにて２光束の光路が重ね合わさり、光
束同士が干渉して明暗信号光束に変換し、光電素子１０
に入射させている。これにより光電素子１０でディスク
６ａの回転に基づく明暗信号を得て、前述の式よりディ
スク６ａの回転情報を得ている。
ち＋１次回折光の＋１次回折光Ｎ+1+1と−１次回折光の
−１次回折光Ｎ-1-1は互いに相手側の入射光路の外側に
発生するので、光束分離手段３０ｂの反射膜Ｍｂ1 ，Ｍ
ｂ2 の外側の透過面を透過して、反射面１３で反射して
光路を折り曲げた後、ケスタープリズム１４に入射し、
内部の分割面ＢＳにて２光束の光路が重ね合わさり、光
束同士が干渉して明暗信号光束に変換し、光電素子１０
に入射させている。これにより光電素子１０でディスク
６ａの回転に基づく明暗信号を得て、前述の式よりディ
スク６ａの回転情報を得ている。
【０１０９】尚、本実施例に係る光束分離手段はロータ
リーエンコーダの他にリニアエンコーダにおいても同様
に適用することができる。
リーエンコーダの他にリニアエンコーダにおいても同様
に適用することができる。
【０１１０】図２０は本発明の実施例１２の要部概略図
である。
である。
【０１１１】本実施例は図１９の実施例１１に比べてレ
ーザ１からのレーザ光をコリメータレンズ２を介し、光
束分離手段３０ａの反射面で反射させた後にディスク６
ａ上の放射状格子６に入射させ、又放射状格子６からの
必要次数の回折光のみを透過面で透過させている。そし
て反射面１３ａで反射させレンズ１１に導光している点
及び光束分離手段３０ｂの反射と透過とを逆にした点が
異なっており、その他の構成は同じである。
ーザ１からのレーザ光をコリメータレンズ２を介し、光
束分離手段３０ａの反射面で反射させた後にディスク６
ａ上の放射状格子６に入射させ、又放射状格子６からの
必要次数の回折光のみを透過面で透過させている。そし
て反射面１３ａで反射させレンズ１１に導光している点
及び光束分離手段３０ｂの反射と透過とを逆にした点が
異なっており、その他の構成は同じである。
【０１１２】尚、本実施例において次のように一部を変
更しても本発明は同様に適用可能である。
更しても本発明は同様に適用可能である。
【０１１３】（ヘ）光束分離手段を平面反射部材（ガラ
ス板上に部分的に反射膜を蒸着したもの等）に変更する
こと。
ス板上に部分的に反射膜を蒸着したもの等）に変更する
こと。
【０１１４】（ト）放射状格子より回折される必要な２
つの回折光のうちどちらか一方を反射し、もう一方を透
過するように光路を設定して取り出すような光学系に変
更すること。
つの回折光のうちどちらか一方を反射し、もう一方を透
過するように光路を設定して取り出すような光学系に変
更すること。
【０１１５】（チ）必要な２つの回折光をスケールの反
対側で取り出す『透過タイプ』のロータリーエンコーダ
に採用すること。
対側で取り出す『透過タイプ』のロータリーエンコーダ
に採用すること。
【０１１６】（リ）反射部分が曲面であるものに変更す
ること。
ること。
【０１１７】
【発明の効果】本発明によれば前述のごとくロータリー
エンコーダを組み込みタイプより構成したときの検出ユ
ニットを適切に構成することにより各要素の組み立て調
整が容易で、組み込みエラーの影響を受けにくく、又デ
ィスクユニットの回転物体への取り付け誤差の影響の少
ない回転情報の高精度な検出が可能なロータリーエンコ
ーダを達成することができる。
エンコーダを組み込みタイプより構成したときの検出ユ
ニットを適切に構成することにより各要素の組み立て調
整が容易で、組み込みエラーの影響を受けにくく、又デ
ィスクユニットの回転物体への取り付け誤差の影響の少
ない回転情報の高精度な検出が可能なロータリーエンコ
ーダを達成することができる。
【０１１８】特に本発明によれば ディスクの取り付け時に生じやすい傾き、偏芯による
「干渉信号の乱れ＝出力振幅の変動」、「測定精度の悪
化」が生じないようにレンズによる補正光学系を有して
いるので、装置に組み込む時のセッティングの精度が緩
くて済むので、ユーザがエンコーダを取り付け易い。
「干渉信号の乱れ＝出力振幅の変動」、「測定精度の悪
化」が生じないようにレンズによる補正光学系を有して
いるので、装置に組み込む時のセッティングの精度が緩
くて済むので、ユーザがエンコーダを取り付け易い。
【０１１９】光学部品点数が少なく、又受光素子まで
の光路長が短いので、光線を合わせ込む調整（エンコー
ダの組み立て調整）が易しい。又光学部品の加工精度も
従来例に比較して緩くて済むのでコストが安くなった。
の光路長が短いので、光線を合わせ込む調整（エンコー
ダの組み立て調整）が易しい。又光学部品の加工精度も
従来例に比較して緩くて済むのでコストが安くなった。
【０１２０】小型化が容易である。 等の効果がある。
【０１２１】この他、本発明によれば前述のような光束
分離手段を用いて『回折格子列に進行中の光束』に対し
てと『特定次数の回折光』に対する反射、透過の関係が
逆になるように構成して、更に利用回折光の光路から見
て、不要の回折光（０次光＝正反射光を含む）に対して
は遮光マスクの効果を具備するようにして、その結果、
回折格子列から短い距離の位置で特定次数の回折光を分
離して取り出せるようにし、装置全体の簡素化を図った
回折光干渉方式のロータリーエンコーダを達成すること
ができる。
分離手段を用いて『回折格子列に進行中の光束』に対し
てと『特定次数の回折光』に対する反射、透過の関係が
逆になるように構成して、更に利用回折光の光路から見
て、不要の回折光（０次光＝正反射光を含む）に対して
は遮光マスクの効果を具備するようにして、その結果、
回折格子列から短い距離の位置で特定次数の回折光を分
離して取り出せるようにし、装置全体の簡素化を図った
回折光干渉方式のロータリーエンコーダを達成すること
ができる。
【０１２２】特に本発明によれば 小型化の際に特に問題になりやすい『不要回折光』を
カットするのでゴースト光に妨害されにくく安定した信
号が得られる。
カットするのでゴースト光に妨害されにくく安定した信
号が得られる。
【０１２３】結晶光学素子等の高価な部品を使用しな
いで済み、又光学部品点数が少なくて済む（ビームスプ
リッティングとマスキングの２つの作用を同時にこな
す）のでローコスト化できる。
いで済み、又光学部品点数が少なくて済む（ビームスプ
リッティングとマスキングの２つの作用を同時にこな
す）のでローコスト化できる。
【０１２４】受光素子までの光路長が短くできるの
で、光線を合わせ込む調整（エンコーダの組み立て調
整）が易しい。又光学部品の加工精度も緩くて済むので
ローコスト化できる。 等の効果がある。
で、光線を合わせ込む調整（エンコーダの組み立て調
整）が易しい。又光学部品の加工精度も緩くて済むので
ローコスト化できる。 等の効果がある。
【図１】 本発明の実施例１の要部概略図
【図２】 図１のディスクユニットの取り付け誤差があ
ったときの光路のずれと補正の説明図
ったときの光路のずれと補正の説明図
【図３】 図１のディスクユニットの取り付け誤差があ
ったときの光路のずれと補正の説明図
ったときの光路のずれと補正の説明図
【図４】 図１のディスクユニットの取り付け誤差があ
ったときの光路のずれと補正の説明図
ったときの光路のずれと補正の説明図
【図５】 本発明の実施例２の一部分の要部概略図
【図６】 本発明の実施例３の一部分の要部概略図
【図７】 本発明の実施例４の一部分の要部概略図
【図８】 本発明の実施例５の一部分の要部概略図
【図９】 本発明の実施例６の要部概略図
【図１０】 図９のディスクユニットの取り付け誤差が
あったときの光路のずれと補正の説明図
あったときの光路のずれと補正の説明図
【図１１】 図９のディスクユニットの取り付け誤差が
あったときの光路のずれと補正の説明図
あったときの光路のずれと補正の説明図
【図１２】 図９のディスクユニットの取り付け誤差が
あったときの光路のずれと補正の説明図
あったときの光路のずれと補正の説明図
【図１３】 図９のディスクユニットの取り付け誤差が
あったときの光路のずれと補正の説明図
あったときの光路のずれと補正の説明図
【図１４】 図９のディスクユニットの取り付け誤差が
あったときの光路のずれと補正の説明図
あったときの光路のずれと補正の説明図
【図１５】 本発明の実施例７の一部分の要部概略図
【図１６】 本発明の実施例８の一部分の要部概略図
【図１７】 本発明の実施例９の一部分の要部概略図
【図１８】 本発明の実施例１０の一部分の要部概略図
【図１９】 本発明の実施例１１の要部概略図
【図２０】 本発明の実施例１２の要部概略図
【図２１】 従来のロータリーエンコーダの概略図
【図２２】 従来のロータリーエンコーダの概略図
１ 光源手段 ２ コリメータレンズ ６ 放射状格子 ６ａ ディスク ８ａ，８ｂ ビームスプリッタ １０，１０ａ，１０ｂ 受光手段 １１ 球面レンズ １２ａ，１２ｂ シリンドリカルレンズ １３ 反射面 １４ ケスタープリズム ３０ａ，３０ｂ 光束分離手段
Claims (6)
- 【請求項１】 光源手段からの光束を回転しているディ
スク上の微細格子上の一点Ｐ１に入射させ、該点Ｐ１か
らの所定次数の２つの回折光を導光手段により互いに光
路をずらして導光し、該微細格子上の点Ｐ１と略点対称
の点Ｐ２に入射させ、該点Ｐ２で回折した所定次数の２
つの回折光を重ね合わせ手段で重ね合わせて干渉させた
後受光手段に入射させ、該受光手段で得られた干渉信号
を利用して該ディスクの回転情報を検出したことを特徴
とするロータリーエンコーダ。 - 【請求項２】 前記光源手段、導光手段、重ね合わせ手
段そして受光手段は１つの筐体内に収納された検出ユニ
ットの一要素を構成していることを特徴とする請求項１
のロータリーエンコーダ。 - 【請求項３】 前記導光手段は１つのレンズ群を有し、
前記点Ｐ１で回折された所定次数の２つの回折光は各々
該レンズ群の光軸に対して対称な領域を通過しているこ
とを特徴とする請求項１のロータリーエンコーダ。 - 【請求項４】 前記導光手段は１つの球面レンズ群と２
つのシリンドリカルレンズ群とを有し、前記点Ｐ１で回
折された所定次数の２つの回折光は各々該球面レンズ群
の光軸に対して対称な領域を通過していることを特徴と
する請求項１のロータリーエンコーダ。 - 【請求項５】 前記球面レンズ群は前記ディスクの接線
方向成分に対して点Ｐ１を点Ｐ２に略等倍で写像してお
り、前記２つのシリンドリカルレンズ群は該ディスクの
半径方向成分に屈折力を有しており、該ディスクの半径
方向成分に対して一方のシリンドリカルレンズ群は該点
Ｐ１を該球面レンズ群近傍に一度結像させた後該球面レ
ンズを介し、該点Ｐ１の像を他方のシリンドリカルレン
ズ群により点Ｐ２に再結像していることを特徴とする請
求項４のロータリーエンコーダ。 - 【請求項６】 光源手段からの光束を光束分離手段を介
して回転しているディスク上の微細格子に入射させ、該
微細格子からの所定次数の２つの回折光を該光束分離手
段を介して取り出し重ね合わせ手段で重ね合わせて干渉
させた後、受光手段に入射させ、該受光手段で得られた
干渉信号を利用して該ディスクの回転情報を検出する
際、該光束分離手段は入射光束を部分的に反射及び透過
する領域より成っており、該反射及び透過する領域を利
用して該微細格子への光束の入射及び該微細格子からの
回折光を取り出していることを特徴とするロータリーエ
ンコーダ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34806991A JP3218657B2 (ja) | 1991-12-04 | 1991-12-04 | ロータリーエンコーダ |
| DE69220009T DE69220009T2 (de) | 1991-12-04 | 1992-12-03 | Rotationsdetektor |
| EP92120639A EP0545405B1 (en) | 1991-12-04 | 1992-12-03 | Rotary detector |
| US08/392,617 US5532819A (en) | 1991-12-04 | 1995-02-22 | Rotary detector having an optical system for guiding two diffracted lights |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34806991A JP3218657B2 (ja) | 1991-12-04 | 1991-12-04 | ロータリーエンコーダ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05157583A true JPH05157583A (ja) | 1993-06-22 |
| JP3218657B2 JP3218657B2 (ja) | 2001-10-15 |
Family
ID=18394539
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34806991A Expired - Fee Related JP3218657B2 (ja) | 1991-12-04 | 1991-12-04 | ロータリーエンコーダ |
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| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP0545405B1 (ja) |
| JP (1) | JP3218657B2 (ja) |
| DE (1) | DE69220009T2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5537210A (en) * | 1993-06-10 | 1996-07-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Rotation detecting apparatus and scale having a multi helix diffraction grating for the same |
| US6674066B1 (en) | 1999-04-16 | 2004-01-06 | Canon Kabushiki Kaisha | Encoder |
| JP2011122946A (ja) * | 2009-12-10 | 2011-06-23 | Canon Inc | 変位測定装置、露光装置、及び精密加工機器 |
| JP2019219347A (ja) * | 2018-06-19 | 2019-12-26 | 株式会社ミツトヨ | エンコーダ |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5883384A (en) * | 1996-04-16 | 1999-03-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Rotational displacement information detection apparatus |
| US6188484B1 (en) | 1998-10-29 | 2001-02-13 | Maxtor Corporation | Method and apparatus for measuring angular displacement of an actuator arm relative to a reference position |
| JP2001336952A (ja) * | 2000-05-26 | 2001-12-07 | Canon Inc | 測定装置 |
| US20030174343A1 (en) * | 2002-03-18 | 2003-09-18 | Mitutoyo Corporation | Optical displacement sensing device with reduced sensitivity to misalignment |
| DE10246268B4 (de) * | 2002-10-02 | 2004-11-18 | Pwb-Ruhlatec Industrieprodukte Gmbh | Encoderanordnung |
| US7864336B2 (en) * | 2008-04-28 | 2011-01-04 | Agilent Technologies, Inc. | Compact Littrow encoder |
| JP6643199B2 (ja) * | 2016-07-15 | 2020-02-12 | Dmg森精機株式会社 | 変位検出装置 |
| US11329722B2 (en) * | 2020-03-27 | 2022-05-10 | Relative Dynamics Incorporated | Optical terminals |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4967072A (en) * | 1984-09-05 | 1990-10-30 | Canon Kabushiki Kaisha | Interferometric rotating condition detection apparatus |
| JPH0621801B2 (ja) * | 1985-07-03 | 1994-03-23 | キヤノン株式会社 | ロ−タリ−エンコ−ダ− |
| JPS6212814A (ja) * | 1985-07-10 | 1987-01-21 | Canon Inc | ロ−タリ−エンコ−ダ− |
| NL8601278A (nl) * | 1986-05-21 | 1987-12-16 | Philips Nv | Inrichting voor het detekteren van een vergrotingsfout in een optisch afbeeldingssysteem. |
| US5051579A (en) * | 1987-04-03 | 1991-09-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical scale encoder with light intensity alarm |
| JPH073344B2 (ja) * | 1987-06-15 | 1995-01-18 | キヤノン株式会社 | エンコ−ダ− |
| JP2586121B2 (ja) * | 1988-09-30 | 1997-02-26 | キヤノン株式会社 | ロータリーエンコーダの原点検出系 |
| DE3836703A1 (de) * | 1988-10-28 | 1990-05-03 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Winkelmesseinrichtung |
| EP0397202B1 (en) * | 1989-05-12 | 1994-08-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Encoder |
| JP2683117B2 (ja) * | 1989-10-31 | 1997-11-26 | キヤノン株式会社 | エンコーダー |
-
1991
- 1991-12-04 JP JP34806991A patent/JP3218657B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-12-03 DE DE69220009T patent/DE69220009T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1992-12-03 EP EP92120639A patent/EP0545405B1/en not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-02-22 US US08/392,617 patent/US5532819A/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5537210A (en) * | 1993-06-10 | 1996-07-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Rotation detecting apparatus and scale having a multi helix diffraction grating for the same |
| US6674066B1 (en) | 1999-04-16 | 2004-01-06 | Canon Kabushiki Kaisha | Encoder |
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