JPH05256669A - ロータリーエンコーダー - Google Patents
ロータリーエンコーダーInfo
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- JPH05256669A JPH05256669A JP8975992A JP8975992A JPH05256669A JP H05256669 A JPH05256669 A JP H05256669A JP 8975992 A JP8975992 A JP 8975992A JP 8975992 A JP8975992 A JP 8975992A JP H05256669 A JPH05256669 A JP H05256669A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 回転体の回転情報と共に回転基準位置を高精
度に検出することができるトルボット干渉を利用したロ
ータリーエンコーダーを得ること。 【構成】 円筒部材の周囲に一定周期の格子より成る光
学スケールを設けた回転体の該光学スケールに光照射手
段からの光束を照射し、該光学スケールで光変調された
光束を第１受光手段で受光し、該第１受光手段からの信
号を用いて該回転体の回転情報を検出する際、該円筒部
材の一部に設けた回転基準位置検出用の標識部に光束を
入射させ、該標識部を介した光束を複数の受光素子より
成る第２受光手段で受光し、該複数の受光素子からの出
力信号差を利用して該回転体の回転基準位置を検出する
ようにしたこと。
度に検出することができるトルボット干渉を利用したロ
ータリーエンコーダーを得ること。 【構成】 円筒部材の周囲に一定周期の格子より成る光
学スケールを設けた回転体の該光学スケールに光照射手
段からの光束を照射し、該光学スケールで光変調された
光束を第１受光手段で受光し、該第１受光手段からの信
号を用いて該回転体の回転情報を検出する際、該円筒部
材の一部に設けた回転基準位置検出用の標識部に光束を
入射させ、該標識部を介した光束を複数の受光素子より
成る第２受光手段で受光し、該複数の受光素子からの出
力信号差を利用して該回転体の回転基準位置を検出する
ようにしたこと。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はロータリーエンコーダー
に関し、特に円筒状物体の外周面又は内周面上に例えば
凹凸形状の透光性の格子を複数個、周期的に設けた光学
スケールを有する回転体に光束を入射させ、該光学スケ
ールを介した光束を利用することにより、該回転体の回
転情報を検出するようにしたロータリーエンコーダーに
関するものである。
に関し、特に円筒状物体の外周面又は内周面上に例えば
凹凸形状の透光性の格子を複数個、周期的に設けた光学
スケールを有する回転体に光束を入射させ、該光学スケ
ールを介した光束を利用することにより、該回転体の回
転情報を検出するようにしたロータリーエンコーダーに
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来よりフロッピーディスクの駆動等の
コンピューター機器、プリンター等の事務機器、あるい
はＮＣ工作機械、更にはＶＴＲのキャプステンモーター
や回転ドラム等の回転機構の回転速度や回転速度の変動
量を検出する為の手段として光電的なロータリーエンコ
ーダーが利用されてきている。図４４は所謂トルボット
干渉を利用したロータリーエンコーダーの要部概略図で
ある。
コンピューター機器、プリンター等の事務機器、あるい
はＮＣ工作機械、更にはＶＴＲのキャプステンモーター
や回転ドラム等の回転機構の回転速度や回転速度の変動
量を検出する為の手段として光電的なロータリーエンコ
ーダーが利用されてきている。図４４は所謂トルボット
干渉を利用したロータリーエンコーダーの要部概略図で
ある。
【０００３】同図において１は半導体レーザであり、波
長λの可干渉性光束を発する。２は半導体レーザ１から
の発散光束を収束光束に変換するレンズ系であり、半導
体レーザ１とレンズ系２とで光照射手段ＬＲが構成され
ている。３は円筒状の内周面に複数のＶ溝を周期的に設
けた透光性の格子部を有した光学スケールであり、矢印
に示す方向に回転している。
長λの可干渉性光束を発する。２は半導体レーザ１から
の発散光束を収束光束に変換するレンズ系であり、半導
体レーザ１とレンズ系２とで光照射手段ＬＲが構成され
ている。３は円筒状の内周面に複数のＶ溝を周期的に設
けた透光性の格子部を有した光学スケールであり、矢印
に示す方向に回転している。
【０００４】光学スケール３は透光性の光学材料より成
っている。光学スケール３を挟んで光照射手段ＬＲと対
向する位置には、受光手段４を構成する３つのフォトデ
ィテクタ４ａ，４ｂ，４ｃが配置されている。そして各
フォトディテクタの出力は信号処理回路５に接続されて
いる。信号処理回路５はパルスのカウント回路、回転方
向の判別回路、信号内挿処理回路等を有している。
っている。光学スケール３を挟んで光照射手段ＬＲと対
向する位置には、受光手段４を構成する３つのフォトデ
ィテクタ４ａ，４ｂ，４ｃが配置されている。そして各
フォトディテクタの出力は信号処理回路５に接続されて
いる。信号処理回路５はパルスのカウント回路、回転方
向の判別回路、信号内挿処理回路等を有している。
【０００５】同図のロータリーエンコーダーは光照射手
段ＬＲからの光束を光学スケール３の一領域に入射さ
せ、該光学スケール３で光変調（回折）した光束を更に
光学スケール３の他の領域に入射させて光変調（偏向）
させている。そして光学スケール３の他の領域から射出
した複数（３つ）の光束を受光手段４で受光し、該受光
手段４からの出力信号を利用して光学スケール３の回転
情報を検出している。
段ＬＲからの光束を光学スケール３の一領域に入射さ
せ、該光学スケール３で光変調（回折）した光束を更に
光学スケール３の他の領域に入射させて光変調（偏向）
させている。そして光学スケール３の他の領域から射出
した複数（３つ）の光束を受光手段４で受光し、該受光
手段４からの出力信号を利用して光学スケール３の回転
情報を検出している。
【０００６】このようなトルボット干渉を利用したロー
タリーエンコーダーにおいて、光学スケールの回転基準
位置信号を得るようにしたロータリーエンコーダーを本
出願人は特願平２−２８０６９５号で提案している。
タリーエンコーダーにおいて、光学スケールの回転基準
位置信号を得るようにしたロータリーエンコーダーを本
出願人は特願平２−２８０６９５号で提案している。
【０００７】図４５は本出願人が先の特願平２−２８０
６９５号で提案したロータリーエンコーダーの要部断面
図である。尚図４５において図４４で示す要素と同一要
素には同符番を付している。
６９５号で提案したロータリーエンコーダーの要部断面
図である。尚図４５において図４４で示す要素と同一要
素には同符番を付している。
【０００８】図４５においては光学スケール３で光変調
（回折）された光束の一部をハーフミラー７により回転
軸６ａ方向に反射させて回転基準位置信号を得る為の光
学検出ユニットＬＰに導光している。
（回折）された光束の一部をハーフミラー７により回転
軸６ａ方向に反射させて回転基準位置信号を得る為の光
学検出ユニットＬＰに導光している。
【０００９】同図において光学スケール３の底部６の光
束入射側の面８は光拡散面より成り、該光拡散面８の裏
側には回転基準位置信号を発生させる為の標識部９が円
周の一か所に設けられている。該標識部９はＶ溝構造か
ら成り、該Ｖ溝部は光学スケール３の円周方向と直交す
る方向に細長く形成されている。また、その下方には光
学検出ユニットＬＰが固定配置され、該光学検出ユニッ
トは固定スリット１０、回転基準位置信号を得るための
フォトディテクタ１１を有している。
束入射側の面８は光拡散面より成り、該光拡散面８の裏
側には回転基準位置信号を発生させる為の標識部９が円
周の一か所に設けられている。該標識部９はＶ溝構造か
ら成り、該Ｖ溝部は光学スケール３の円周方向と直交す
る方向に細長く形成されている。また、その下方には光
学検出ユニットＬＰが固定配置され、該光学検出ユニッ
トは固定スリット１０、回転基準位置信号を得るための
フォトディテクタ１１を有している。
【００１０】図４６（Ａ）は、フォトディテクタ１１に
入射する光量が光学スケール３の回転動作により変化す
る様子を示している。通常は所定強度の出力が得られる
が標識部９が通過する短期間はフォトディテクタ１１に
入射する光量が減少する。図４６（Ｂ）は、その信号を
基に作成される基準位置信号を示す。このようにして光
学スケール３の１回転３６０°の中の所定の一点で絶対
的な基準位置信号を得ている。
入射する光量が光学スケール３の回転動作により変化す
る様子を示している。通常は所定強度の出力が得られる
が標識部９が通過する短期間はフォトディテクタ１１に
入射する光量が減少する。図４６（Ｂ）は、その信号を
基に作成される基準位置信号を示す。このようにして光
学スケール３の１回転３６０°の中の所定の一点で絶対
的な基準位置信号を得ている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】従来のトルボット干渉
を利用したロータリーエンコーダーにおいて回転基準位
置信号を得る構成は （１−イ）通常の所定強度の出力信号に比べ、標識部が
通過する短期間にフォトディテクタ１１に入射する光量
が減少するときの信号の変化を検知することは標識部の
スリット幅と信号処理回路の応答性を考慮すると非常に
困難である。
を利用したロータリーエンコーダーにおいて回転基準位
置信号を得る構成は （１−イ）通常の所定強度の出力信号に比べ、標識部が
通過する短期間にフォトディテクタ１１に入射する光量
が減少するときの信号の変化を検知することは標識部の
スリット幅と信号処理回路の応答性を考慮すると非常に
困難である。
【００１２】（１−ロ）標識部が通過するときのフォト
ディテクタ１１に入射する光量が減少するときの信号の
変化は１つなので、回転方向の判別が難しい。
ディテクタ１１に入射する光量が減少するときの信号の
変化は１つなので、回転方向の判別が難しい。
【００１３】（１−ハ）標識部が通過するときのフォト
ディテクタ１１に入射する光量が減少するときの信号の
変化は１つなので、予め決めたレベルに達した時、回転
基準位置信号（Ｚ相信号）を発生させると回転方向によ
って異なるタイミングで回転基準位置信号が発生してし
まう。等の問題点があった。
ディテクタ１１に入射する光量が減少するときの信号の
変化は１つなので、予め決めたレベルに達した時、回転
基準位置信号（Ｚ相信号）を発生させると回転方向によ
って異なるタイミングで回転基準位置信号が発生してし
まう。等の問題点があった。
【００１４】本発明はトルボット干渉を利用したロータ
リーエンコーダーにおいて回転基準位置信号を得る為の
標識部及び該標識部を介した光束を受光する為の受光手
段の構成を適切に設定することにより、装置全体の簡素
化を図りつつ回転基準位置信号を高精度に検出すること
ができるロータリーエンコーダーの提供を目的とする。
リーエンコーダーにおいて回転基準位置信号を得る為の
標識部及び該標識部を介した光束を受光する為の受光手
段の構成を適切に設定することにより、装置全体の簡素
化を図りつつ回転基準位置信号を高精度に検出すること
ができるロータリーエンコーダーの提供を目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明のロータリーエン
コーダーは、 （２−イ）円筒部材の周囲に一定周期の格子より成る光
学スケールを設けた回転体の該光学スケールのうちの第
１スケールに光照射手段からの光束を照射し、該第１ス
ケールで光変調された光束を該光学スケールのうちの第
２スケールに入射させ、該第２スケールで光変調された
光束を第１受光手段で受光し、該第１受光手段からの信
号を用いて該回転体の回転情報を検出する際、該円筒部
材の一部に回転基準位置検出用の標識部を設け、該光照
射手段からの光束の一部を光学部材により該標識部に導
光し、該標識部を介した光束を複数の受光素子より成る
第２受光手段で受光し、該複数の受光素子からの出力信
号差を利用して該回転体の回転基準位置を検出するよう
にしたこと。
コーダーは、 （２−イ）円筒部材の周囲に一定周期の格子より成る光
学スケールを設けた回転体の該光学スケールのうちの第
１スケールに光照射手段からの光束を照射し、該第１ス
ケールで光変調された光束を該光学スケールのうちの第
２スケールに入射させ、該第２スケールで光変調された
光束を第１受光手段で受光し、該第１受光手段からの信
号を用いて該回転体の回転情報を検出する際、該円筒部
材の一部に回転基準位置検出用の標識部を設け、該光照
射手段からの光束の一部を光学部材により該標識部に導
光し、該標識部を介した光束を複数の受光素子より成る
第２受光手段で受光し、該複数の受光素子からの出力信
号差を利用して該回転体の回転基準位置を検出するよう
にしたこと。
【００１６】（２−ロ）円筒部材の周囲に一定周期の格
子より成る光学スケールを設けた回転体の該光学スケー
ルのうちの第１スケールに第１光照射手段からの光束を
照射し、該第１スケールで光変調された光束を該光学ス
ケールのうちの第２スケールに入射させ、該第２スケー
ルで光変調された光束を第１受光手段で受光し、該第１
受光手段からの信号を用いて該回転体の回転情報を検出
する際、該円筒部材の一部に回転基準位置検出用の標識
部を設け、第２光照射手段からの光束を光学部材により
該標識部に導光し、該標識部を介した光束を複数の受光
素子より成る第２受光手段で受光し、該複数の受光素子
からの出力信号差を利用して該回転体の回転基準位置を
検出するようにしたこと。
子より成る光学スケールを設けた回転体の該光学スケー
ルのうちの第１スケールに第１光照射手段からの光束を
照射し、該第１スケールで光変調された光束を該光学ス
ケールのうちの第２スケールに入射させ、該第２スケー
ルで光変調された光束を第１受光手段で受光し、該第１
受光手段からの信号を用いて該回転体の回転情報を検出
する際、該円筒部材の一部に回転基準位置検出用の標識
部を設け、第２光照射手段からの光束を光学部材により
該標識部に導光し、該標識部を介した光束を複数の受光
素子より成る第２受光手段で受光し、該複数の受光素子
からの出力信号差を利用して該回転体の回転基準位置を
検出するようにしたこと。
【００１７】（２−ハ）円筒部材の周囲に一定周期の格
子より成る光学スケールを設けた回転体の該光学スケー
ルのうちの第１スケールに光照射手段からの光束を照射
し、該第１スケールで光変調された光束を該光学スケー
ルのうちの第２スケールに入射させ、該第２スケールで
光変調された光束を第１受光手段で受光し、該第１受光
手段からの信号を用いて該回転体の回転情報を検出する
際、該円筒部材の一部に回転基準位置検出用の凹面又は
凸面の曲面より成る標識部を設け、第２光照射手段から
の光束を光学部材により該標識部に導光し、該標識部を
介した光束を複数の受光素子より成る第２受光手段で受
光し、該複数の受光素子からの出力信号差を利用して該
回転体の回転基準位置を検出するようにしたこと。
子より成る光学スケールを設けた回転体の該光学スケー
ルのうちの第１スケールに光照射手段からの光束を照射
し、該第１スケールで光変調された光束を該光学スケー
ルのうちの第２スケールに入射させ、該第２スケールで
光変調された光束を第１受光手段で受光し、該第１受光
手段からの信号を用いて該回転体の回転情報を検出する
際、該円筒部材の一部に回転基準位置検出用の凹面又は
凸面の曲面より成る標識部を設け、第２光照射手段から
の光束を光学部材により該標識部に導光し、該標識部を
介した光束を複数の受光素子より成る第２受光手段で受
光し、該複数の受光素子からの出力信号差を利用して該
回転体の回転基準位置を検出するようにしたこと。
【００１８】（２−ニ）円筒部材の周囲に一定周期の格
子より成る光学スケールを設けた回転体の該光学スケー
ルのうちの第１スケールに光照射手段からの光束を照射
し、該第１スケールで光変調された光束を該光学スケー
ルのうちの第２スケールに入射させ、該第２スケールで
光変調された光束を第１受光手段で受光し、該第１受光
手段からの信号を用いて該回転体の回転情報を検出する
際、該円筒部材の一部に回転基準位置検出用のＶ溝形状
の標識部を設け、１つの発光部と１つの受光素子より成
るセンサーユニットを複数個、該回転体の回転方向に沿
って、該標識部に対向配置し、該複数のセンサーユニッ
トからの光束を該標識部に導光し、該標識部を介した光
束を該複数のセンサーユニットの受光素子で受光し、該
複数の受光素子からの出力信号差を利用して該回転体の
回転基準位置を検出するようにしたこと。
子より成る光学スケールを設けた回転体の該光学スケー
ルのうちの第１スケールに光照射手段からの光束を照射
し、該第１スケールで光変調された光束を該光学スケー
ルのうちの第２スケールに入射させ、該第２スケールで
光変調された光束を第１受光手段で受光し、該第１受光
手段からの信号を用いて該回転体の回転情報を検出する
際、該円筒部材の一部に回転基準位置検出用のＶ溝形状
の標識部を設け、１つの発光部と１つの受光素子より成
るセンサーユニットを複数個、該回転体の回転方向に沿
って、該標識部に対向配置し、該複数のセンサーユニッ
トからの光束を該標識部に導光し、該標識部を介した光
束を該複数のセンサーユニットの受光素子で受光し、該
複数の受光素子からの出力信号差を利用して該回転体の
回転基準位置を検出するようにしたこと。
【００１９】（２−ホ）円筒部材の周囲に一定周期の格
子より成る光学スケールを設けた回転体の該光学スケー
ルのうちの第１スケールに光照射手段からの光束を照射
し、該第１スケールで光変調された光束を該光学スケー
ルのうちの第２スケールに入射させ、該第２スケールで
光変調された光束を第１受光手段で受光し、該第１受光
手段からの信号を用いて該回転体の回転情報を検出する
際、該円筒部材の一部に該回転体の円周方向と垂直な方
向で互いに逆方向に傾いた２つの傾斜面を有する回転基
準位置検出用の標識部を設け、第２光照射手段からの光
束を該標識部に導光し、該標識部の２つの傾斜面で分離
した２つの光束を各々受光素子で検出し、該２つの受光
素子で得られる光量変化の出力信号差を利用して該回転
体の回転基準位置を検出するようにしたこと。
子より成る光学スケールを設けた回転体の該光学スケー
ルのうちの第１スケールに光照射手段からの光束を照射
し、該第１スケールで光変調された光束を該光学スケー
ルのうちの第２スケールに入射させ、該第２スケールで
光変調された光束を第１受光手段で受光し、該第１受光
手段からの信号を用いて該回転体の回転情報を検出する
際、該円筒部材の一部に該回転体の円周方向と垂直な方
向で互いに逆方向に傾いた２つの傾斜面を有する回転基
準位置検出用の標識部を設け、第２光照射手段からの光
束を該標識部に導光し、該標識部の２つの傾斜面で分離
した２つの光束を各々受光素子で検出し、該２つの受光
素子で得られる光量変化の出力信号差を利用して該回転
体の回転基準位置を検出するようにしたこと。
【００２０】
【実施例】図１は本発明の実施例１の要部断面図、図２
は図１の回転基準位置検出用の各要素に関するＡ−Ａ´
の要部断面図、図３は図１の回転体６（光学スケール
３）の回転情報検出用の各要素に関するＢ−Ｂ´の要部
断面図、図４は図１の光学スケール３の要部斜視図であ
る。
は図１の回転基準位置検出用の各要素に関するＡ−Ａ´
の要部断面図、図３は図１の回転体６（光学スケール
３）の回転情報検出用の各要素に関するＢ−Ｂ´の要部
断面図、図４は図１の光学スケール３の要部斜視図であ
る。
【００２１】図中ＬＲは光照射手段であり、半導体レー
ザ１とレンズ２とを有している。３は光学スケールであ
り、円筒部材３ｃの内周面又は外周面に一定周期で複数
の格子（格子部）３ｄを設けた構成より成っている。光
学スケール３は透光性の光学材料より成り、回転体６の
一部として設けられており、回転体６と一体的に回転軸
６ａを中心に回転している。
ザ１とレンズ２とを有している。３は光学スケールであ
り、円筒部材３ｃの内周面又は外周面に一定周期で複数
の格子（格子部）３ｄを設けた構成より成っている。光
学スケール３は透光性の光学材料より成り、回転体６の
一部として設けられており、回転体６と一体的に回転軸
６ａを中心に回転している。
【００２２】１０４は光学スケール３の回転基準位置信
号を得る為の標識部であり、円筒部材３ｃの一部に設け
ている。格子３ｄと標識部１０４は図４、図５（Ａ），
（Ｂ）に示すように光学スケール３の矢印３ｆで示す回
転方向に対して垂直方向（回転軸６ａ方向）に長い、互
いに逆方向に傾けた２つの傾斜面を有するＶ溝（Ｖ溝
部）と円筒状に基づく僅かに曲率を有した略平面に近い
曲面部（以下、「平面部」と称する）より成っている。
号を得る為の標識部であり、円筒部材３ｃの一部に設け
ている。格子３ｄと標識部１０４は図４、図５（Ａ），
（Ｂ）に示すように光学スケール３の矢印３ｆで示す回
転方向に対して垂直方向（回転軸６ａ方向）に長い、互
いに逆方向に傾けた２つの傾斜面を有するＶ溝（Ｖ溝
部）と円筒状に基づく僅かに曲率を有した略平面に近い
曲面部（以下、「平面部」と称する）より成っている。
【００２３】特に本実施例では、標識部１０４を格子３
ｄのＶ溝の一部を回転軸６ａ方向に延長した一部分より
構成している。これにより格子３ｄと標識部１０４との
境界部分（図４の領域Ｂ）の散乱による後述する受光手
段４，１０３への悪影響を少なくしている。
ｄのＶ溝の一部を回転軸６ａ方向に延長した一部分より
構成している。これにより格子３ｄと標識部１０４との
境界部分（図４の領域Ｂ）の散乱による後述する受光手
段４，１０３への悪影響を少なくしている。
【００２４】図５（Ａ），（Ｂ）は光学スケール３の格
子の詳細図であり、Ｖ溝部３０ｂ−１，３０ｂ−２と平
面部３０ａが交互に配列されて格子を形成している。円
筒部材３ｃの内側面にＶ溝を等間隔にｎ個、円周方向に
ピッチＰで等間隔に配列している。Ｖ溝幅は１／２・
Ｐ、又Ｖ溝を形成する２つの平面部は各々１／４・Ｐの
幅を有し、各々の傾斜面はＶ溝の底部と中心とを結ぶ直
線に対し各々臨界角以上、本実施例ではθ＝４５°で傾
いている。
子の詳細図であり、Ｖ溝部３０ｂ−１，３０ｂ−２と平
面部３０ａが交互に配列されて格子を形成している。円
筒部材３ｃの内側面にＶ溝を等間隔にｎ個、円周方向に
ピッチＰで等間隔に配列している。Ｖ溝幅は１／２・
Ｐ、又Ｖ溝を形成する２つの平面部は各々１／４・Ｐの
幅を有し、各々の傾斜面はＶ溝の底部と中心とを結ぶ直
線に対し各々臨界角以上、本実施例ではθ＝４５°で傾
いている。
【００２５】光学スケール３の第１スケール（第１領
域）３ａと第２スケール（第２領域）３ｂの光軸に沿っ
た間隔ｄ（光学スケール内側の直径）は、本実施例では
格子ピッチがＰ、波長がλとして ｄ＝Ｎ・Ｐ2 ／λ （Ｎ；自然数） Ｐ＝πｄ／ｎ （ｎはスリット（Ｖ溝）の総数） を満たすように設定されている。
域）３ａと第２スケール（第２領域）３ｂの光軸に沿っ
た間隔ｄ（光学スケール内側の直径）は、本実施例では
格子ピッチがＰ、波長がλとして ｄ＝Ｎ・Ｐ2 ／λ （Ｎ；自然数） Ｐ＝πｄ／ｎ （ｎはスリット（Ｖ溝）の総数） を満たすように設定されている。
【００２６】このように光学スケール３の直径ｄを設定
することにより、光学スケール３の中空部に結像光学系
を設けることなく、光学スケール３の側面の第１領域３
ａの格子の像を直接第２領域３ｂの格子へ投影してい
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。
することにより、光学スケール３の中空部に結像光学系
を設けることなく、光学スケール３の側面の第１領域３
ａの格子の像を直接第２領域３ｂの格子へ投影してい
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。
【００２７】本実施例の光学スケール３は円筒状を成し
ているため、フーリエ像が多少湾曲してコントラストが
低下する傾向があるが、以下に示す条件を満たすように
光照射手段（ＬＲ）と光学スケール３を構成すれば実用
上問題はない。
ているため、フーリエ像が多少湾曲してコントラストが
低下する傾向があるが、以下に示す条件を満たすように
光照射手段（ＬＲ）と光学スケール３を構成すれば実用
上問題はない。
【００２８】（Ｎ−１／４）Ｐ2 ／λ＜ｄ＜（Ｎ＋１／
４）Ｐ2 ／λ （Ｎは自然数） 尚、本実施例では光学スケール３の材質をプラスチック
とし、射出成型若しくは圧縮成型等の製法によって容易
に作成することができるようにしている。
４）Ｐ2 ／λ （Ｎは自然数） 尚、本実施例では光学スケール３の材質をプラスチック
とし、射出成型若しくは圧縮成型等の製法によって容易
に作成することができるようにしている。
【００２９】図１に戻り、１００はマスクであり、光照
射手段ＬＲと光学スケール３との間に設けている。マス
ク１００は２つの開口部１００ａ，１００ｂを有してい
る。このうち開口部１００ｂは光学スケール３（回転体
６と同様である。以下同じ）の回転情報を検出する為に
光照射手段ＬＲからの光束の一部を通過させている。開
口部１００ｂを通過した光束１０１は光学スケール３の
第１スケール（第１領域）３ａに入射させている。
射手段ＬＲと光学スケール３との間に設けている。マス
ク１００は２つの開口部１００ａ，１００ｂを有してい
る。このうち開口部１００ｂは光学スケール３（回転体
６と同様である。以下同じ）の回転情報を検出する為に
光照射手段ＬＲからの光束の一部を通過させている。開
口部１００ｂを通過した光束１０１は光学スケール３の
第１スケール（第１領域）３ａに入射させている。
【００３０】開口部１００ａは光学スケール３の回転基
準位置信号を得る為に光照射手段ＬＲからの光束の一部
を通過させている。開口部１００ａを通過した光束１０
２は後述するように回転軸６ａと垂直方向に屈折力を有
する２つのシリンドリカルレンズ１０５，１０６を介し
て標識部１０４に導光している。
準位置信号を得る為に光照射手段ＬＲからの光束の一部
を通過させている。開口部１００ａを通過した光束１０
２は後述するように回転軸６ａと垂直方向に屈折力を有
する２つのシリンドリカルレンズ１０５，１０６を介し
て標識部１０４に導光している。
【００３１】本実施例ではマスク１００を用いることに
より、光照射手段ＬＲからの光束を２つの光束１０１，
１０２に分けて、これにより光照射手段ＬＲの共通化を
図っている。
より、光照射手段ＬＲからの光束を２つの光束１０１，
１０２に分けて、これにより光照射手段ＬＲの共通化を
図っている。
【００３２】４は第１受光手段であり、光学スケール３
で光変調され射出した３つの光束を各々受光する為の３
つのフォトディテクタ（受光素子）４ａ，４ｂ，４ｃを
有している。１０３は第２受光手段であり、標識部１０
４で光変調された射出した２つの光束を各々受光する為
の２つのフォトディテクタ（受光素子）１０３ａ，１０
３ｂを有している。５は信号処理回路であり、パルスカ
ウント回路や回転方向の判別回路そして信号内挿処理回
路等を有しており、第１受光手段４からの信号を用いて
光学スケール３の回転情報を検出している。
で光変調され射出した３つの光束を各々受光する為の３
つのフォトディテクタ（受光素子）４ａ，４ｂ，４ｃを
有している。１０３は第２受光手段であり、標識部１０
４で光変調された射出した２つの光束を各々受光する為
の２つのフォトディテクタ（受光素子）１０３ａ，１０
３ｂを有している。５は信号処理回路であり、パルスカ
ウント回路や回転方向の判別回路そして信号内挿処理回
路等を有しており、第１受光手段４からの信号を用いて
光学スケール３の回転情報を検出している。
【００３３】次に本実施例における光学スケール３（回
転体６）の回転情報の検出方法について図３を中心に説
明する。
転体６）の回転情報の検出方法について図３を中心に説
明する。
【００３４】半導体レーザ１からの光束はレンズ系２の
位置を調整して収束光に変換され、この収束光束を光学
スケール３の第１スケール（第１領域）３ａに入射させ
る。ここで収束光とした理由は、光学スケール３の側面
部は外側面と内側面の曲率差により凹レンズ相当の屈折
力を有する為であり、凹レンズ作用によって光学スケー
ル３内に進入した光は略平行光になる。
位置を調整して収束光に変換され、この収束光束を光学
スケール３の第１スケール（第１領域）３ａに入射させ
る。ここで収束光とした理由は、光学スケール３の側面
部は外側面と内側面の曲率差により凹レンズ相当の屈折
力を有する為であり、凹レンズ作用によって光学スケー
ル３内に進入した光は略平行光になる。
【００３５】この収束光束は、第１領域３ａの格子３ｄ
において図５（Ａ）に示すように、格子部３０ａに到達
した光線は格子部３０ａを通過して円筒内に進む。又、
格子部３０ｂ−１面に到達した光線は、傾斜面が臨界角
以上に設定されているので、図に示したように全反射し
て３０ｂ−２面に向けられ、３０ｂ−２面でも全反射す
ることになるので、結局３０ｂ−１面へ到達した光線は
光学スケール３の円筒部材の内部に進入することなく、
略入射方向に戻されることになる。同様に３０ｂ−２面
に到達した光線も全反射を繰り返して戻される。
において図５（Ａ）に示すように、格子部３０ａに到達
した光線は格子部３０ａを通過して円筒内に進む。又、
格子部３０ｂ−１面に到達した光線は、傾斜面が臨界角
以上に設定されているので、図に示したように全反射し
て３０ｂ−２面に向けられ、３０ｂ−２面でも全反射す
ることになるので、結局３０ｂ−１面へ到達した光線は
光学スケール３の円筒部材の内部に進入することなく、
略入射方向に戻されることになる。同様に３０ｂ−２面
に到達した光線も全反射を繰り返して戻される。
【００３６】従って第１領域３ａにおいてＶ溝を形成す
る２つの傾斜面３０ｂ−１、３０ｂ−２の範囲に到達す
る光束は、円筒部材内に進入することなく反射され、格
子部３０ａに到達した光線のみが円筒部材の内部に進む
ことになる。即ち、第１領域３ａにおいてＶ溝型の格子
３ｄは透過型の振幅回折格子と同様の作用を有する。
る２つの傾斜面３０ｂ−１、３０ｂ−２の範囲に到達す
る光束は、円筒部材内に進入することなく反射され、格
子部３０ａに到達した光線のみが円筒部材の内部に進む
ことになる。即ち、第１領域３ａにおいてＶ溝型の格子
３ｄは透過型の振幅回折格子と同様の作用を有する。
【００３７】この第１領域３ａの格子３ｄで光束は回折
され、格子の作用により０次、±１次、、±２次・・・
の回折光が生じ、０次光及び±１次光の２つ若しくは３
つの光束同士の干渉の結果、第１領域３ａの格子のフー
リエ像が光学スケール３の内部に結像される。フーリエ
像は格子面より後方に距離Ｌ（Ｌ＝Ｐ2 ／λ）を基本と
してその整数倍の位置に繰り返し結像される。
され、格子の作用により０次、±１次、、±２次・・・
の回折光が生じ、０次光及び±１次光の２つ若しくは３
つの光束同士の干渉の結果、第１領域３ａの格子のフー
リエ像が光学スケール３の内部に結像される。フーリエ
像は格子面より後方に距離Ｌ（Ｌ＝Ｐ2 ／λ）を基本と
してその整数倍の位置に繰り返し結像される。
【００３８】本実施例においては３番目（Ｎ＝３）のフ
ーリエ像が第２領域３ｂの格子面上に結像されるよう
に、光源波長λ、格子ピッチＰ、レンズ系２の位置が設
定されている。このフーリエ像の明暗ピッチは第１領域
３ａ及び第２領域３ｂの格子ピッチＰと等しくなる。
ーリエ像が第２領域３ｂの格子面上に結像されるよう
に、光源波長λ、格子ピッチＰ、レンズ系２の位置が設
定されている。このフーリエ像の明暗ピッチは第１領域
３ａ及び第２領域３ｂの格子ピッチＰと等しくなる。
【００３９】第２領域３ｂにおいて面３０ａに入射した
光束は図５（Ｂ）に示すように略垂直入射するため直線
透過してフォトディテクタ４ｃに到達する。又、Ｖ溝面
を形成する２つの傾斜面３０ｂ−１及び３０ｂ−２に到
達した光線は、各々の面に略４５°の入射角をもって入
射するためそれぞれ異なる方向に大きく屈折して各々デ
ィテクタ４ａ及び４ｂに到達する。
光束は図５（Ｂ）に示すように略垂直入射するため直線
透過してフォトディテクタ４ｃに到達する。又、Ｖ溝面
を形成する２つの傾斜面３０ｂ−１及び３０ｂ−２に到
達した光線は、各々の面に略４５°の入射角をもって入
射するためそれぞれ異なる方向に大きく屈折して各々デ
ィテクタ４ａ及び４ｂに到達する。
【００４０】このように第２領域３ｂにおいては、入射
光束に対して異なる方向に傾斜した２つの傾斜面、及び
Ｖ溝とＶ溝の間の平面の合計３種の傾き方向の異なる面
により、光束は３つの方向に別れて進み、各々の面に対
応した位置に設けられた各フォトディテクタ４ａ，４
ｂ，４ｃに到達する。即ち第２領域３ｂにおいてＶ溝格
子は光波波面分割素子として機能する。
光束に対して異なる方向に傾斜した２つの傾斜面、及び
Ｖ溝とＶ溝の間の平面の合計３種の傾き方向の異なる面
により、光束は３つの方向に別れて進み、各々の面に対
応した位置に設けられた各フォトディテクタ４ａ，４
ｂ，４ｃに到達する。即ち第２領域３ｂにおいてＶ溝格
子は光波波面分割素子として機能する。
【００４１】ここで光学スケール３が回転すると各フォ
トディテクタ４ａ，４ｂ，４ｃで検出される光量が変化
する。格子の位置とフーリエ像の位置の相対的変位に応
じ、各フォトディテクタに入射する光量バランスが変化
し、その結果、光学スケール３が反時計廻りに回転した
とすると、図６（Ａ）に示すような光学スケール３の回
転に伴う光量変化が得られる。
トディテクタ４ａ，４ｂ，４ｃで検出される光量が変化
する。格子の位置とフーリエ像の位置の相対的変位に応
じ、各フォトディテクタに入射する光量バランスが変化
し、その結果、光学スケール３が反時計廻りに回転した
とすると、図６（Ａ）に示すような光学スケール３の回
転に伴う光量変化が得られる。
【００４２】ここで横軸は光学スケール３の回転量、縦
軸は受光光量である。信号ａ，ｂ，ｃはそれぞれフォト
ディテクタ４ａ，４ｂ，４ｃに対応している。尚、逆に
光学スケール３が時計廻りに回転した場合はａは４ｂ，
ｂは４ａ，ｃは４ｃの出力となる。
軸は受光光量である。信号ａ，ｂ，ｃはそれぞれフォト
ディテクタ４ａ，４ｂ，４ｃに対応している。尚、逆に
光学スケール３が時計廻りに回転した場合はａは４ｂ，
ｂは４ａ，ｃは４ｃの出力となる。
【００４３】尚、図６（Ａ）はフーリエ像のコントラス
トが非常に高く理想に近い場合の理論的な光量変化の様
子を示したものであり、実際にはフーリエ像のコントラ
ストがもっと低い為、図６（Ｂ）のように各光量は略正
弦波状に変化する。これらの信号を基に光学スケール３
（回転体６）の回転角度や回転量あるいは回転速度や回
転加速度等の回転情報を得ている。
トが非常に高く理想に近い場合の理論的な光量変化の様
子を示したものであり、実際にはフーリエ像のコントラ
ストがもっと低い為、図６（Ｂ）のように各光量は略正
弦波状に変化する。これらの信号を基に光学スケール３
（回転体６）の回転角度や回転量あるいは回転速度や回
転加速度等の回転情報を得ている。
【００４４】次に本実施例において光学スケール３の回
転基準位置信号の検出方法について図２を中心に説明す
る。
転基準位置信号の検出方法について図２を中心に説明す
る。
【００４５】図２において１０５，１０６はシリンドリ
カルレンズであり、回転軸６ａを垂直方向に屈折力を有
している。シリンドリカルレンズ１０５，１０６は光照
射手段ＬＲ側の基準位置検出側の光束１０２の回転軸６
ａと垂直方向の光束径をφ1、基準位置検出用の標識部
１０４側の光束１０２の回転軸６ａと垂直方向の光束径
をφ2 とし、各々の焦点距離をｆ1 ，ｆ2 とすると次の
関係を満たすように各要素が設定されている。
カルレンズであり、回転軸６ａを垂直方向に屈折力を有
している。シリンドリカルレンズ１０５，１０６は光照
射手段ＬＲ側の基準位置検出側の光束１０２の回転軸６
ａと垂直方向の光束径をφ1、基準位置検出用の標識部
１０４側の光束１０２の回転軸６ａと垂直方向の光束径
をφ2 とし、各々の焦点距離をｆ1 ，ｆ2 とすると次の
関係を満たすように各要素が設定されている。
【００４６】ｆ1 ／ｆ2 ＝φ1 ／φ2 本実施例では光照射手段ＬＲからの光束のうち、マスク
１００の開口部１００ａを通過した光束１０２をシリン
ドリカルレンズ１０５，１０６で集光し、所定の光束径
として標識部１０４に入射させている。そして標識部１
０４で光変調された光束を第２受光手段１０３で受光し
て、該第２受光手段１０３からの出力信号を用いて光学
スケール３の回転基準位置信号を得ている。
１００の開口部１００ａを通過した光束１０２をシリン
ドリカルレンズ１０５，１０６で集光し、所定の光束径
として標識部１０４に入射させている。そして標識部１
０４で光変調された光束を第２受光手段１０３で受光し
て、該第２受光手段１０３からの出力信号を用いて光学
スケール３の回転基準位置信号を得ている。
【００４７】図７（Ａ）に示すように基準位置検出用の
標識部１０４のＶ溝部の幅をＫ、基準位置検出用の標識
部１０４側の光束をφ2 （Ｋ＝φ2 ）としたときのフォ
トディテクタ１０３ａ，１０３ｂからの出力信号１０３
ａａ，１０３ｂｂの変化は図７（Ｂ）のようになる。
標識部１０４のＶ溝部の幅をＫ、基準位置検出用の標識
部１０４側の光束をφ2 （Ｋ＝φ2 ）としたときのフォ
トディテクタ１０３ａ，１０３ｂからの出力信号１０３
ａａ，１０３ｂｂの変化は図７（Ｂ）のようになる。
【００４８】図７（Ｂ）の横軸は光学スケール３の回転
量を、縦軸はフォトディテクタの出力値Ｉを示してい
る。又、図８（Ａ）に示すように基準位置検出用の標識
部１０４のＶ溝部の幅を２Ｋ、基準位置検出用の標識部
１０４側の光束をφ2 としたときのフォトディテクタ１
０３ａ，１０３ｂからの出力信号１０３ａａ，１０３ｂ
ｂの変化は図８（Ｂ）のようになる。
量を、縦軸はフォトディテクタの出力値Ｉを示してい
る。又、図８（Ａ）に示すように基準位置検出用の標識
部１０４のＶ溝部の幅を２Ｋ、基準位置検出用の標識部
１０４側の光束をφ2 としたときのフォトディテクタ１
０３ａ，１０３ｂからの出力信号１０３ａａ，１０３ｂ
ｂの変化は図８（Ｂ）のようになる。
【００４９】出力信号１０３ａａ，１０３ｂｂの波形が
交叉する点Ｐは図７（Ｂ）、図８（Ｂ）から分かるよう
に標識部１０４のＶ溝部の幅と標識部１０４側の光束幅
の相対的な値で変化し、出力信号の最大強度が先鋭な波
形になる為にはＶ溝部の幅が基準位置検出用の標識部１
０４側の光束幅に対して大きくすれば良い。このとき波
形が交叉する点Ｐが明確になり回転基準位置信号が求ま
る。
交叉する点Ｐは図７（Ｂ）、図８（Ｂ）から分かるよう
に標識部１０４のＶ溝部の幅と標識部１０４側の光束幅
の相対的な値で変化し、出力信号の最大強度が先鋭な波
形になる為にはＶ溝部の幅が基準位置検出用の標識部１
０４側の光束幅に対して大きくすれば良い。このとき波
形が交叉する点Ｐが明確になり回転基準位置信号が求ま
る。
【００５０】本実施例では基準位置検出精度と信号処理
回路の応答性を考慮して両者の幅を設定している。ま
た、フォトディテクタ１０３ａ，１０３ｂの出力信号の
立ち上がり、立ち下がりを判別することで光学スケール
３の回転方向の判断をしている。本実施例ではＶ溝部の
幅をｄ、標識部に入射する光束径をφとしたとき ｄ／４≦φ≦３ｄ となるようにしている。
回路の応答性を考慮して両者の幅を設定している。ま
た、フォトディテクタ１０３ａ，１０３ｂの出力信号の
立ち上がり、立ち下がりを判別することで光学スケール
３の回転方向の判断をしている。本実施例ではＶ溝部の
幅をｄ、標識部に入射する光束径をφとしたとき ｄ／４≦φ≦３ｄ となるようにしている。
【００５１】図９、図１０、図１１は本発明の実施例
２，３，４の回転基準位置信号の検出系の各要素を有す
る図１のＡ−Ａ´断面に相当する要部平面図である。
２，３，４の回転基準位置信号の検出系の各要素を有す
る図１のＡ−Ａ´断面に相当する要部平面図である。
【００５２】図９の実施例２では１つのシリンドリカル
レンズ１０７で光照射手段ＬＲ側の基準位置検出側の光
束φ1 を基準位置検出用の標識部１０４側で光束の幅が
φ2になるように設定し、Ｖ溝幅をＫとして少なくとも
Ｋ≧φ2 になるように設定し、シリンドリカルレンズが
１つで実施例１と同じ作用になる点が特徴でその他の構
成は同じである。
レンズ１０７で光照射手段ＬＲ側の基準位置検出側の光
束φ1 を基準位置検出用の標識部１０４側で光束の幅が
φ2になるように設定し、Ｖ溝幅をＫとして少なくとも
Ｋ≧φ2 になるように設定し、シリンドリカルレンズが
１つで実施例１と同じ作用になる点が特徴でその他の構
成は同じである。
【００５３】図１０の実施例３では２つのシリンドリカ
ルレンズ１０５，１０６を用いる代わりに円筒部材３ｃ
の内面の一部をシリンドリカルレンズ１０８，１０９と
している。
ルレンズ１０５，１０６を用いる代わりに円筒部材３ｃ
の内面の一部をシリンドリカルレンズ１０８，１０９と
している。
【００５４】そしてシリンドリカルレンズ１０８，１０
９の回転軸６ａと垂直方向の焦点距離をｆ１，ｆ２とし
たとき前述の（１）式を満足するように各要素を設定し
ている点が実施例１と異なりその他の構成は同じであ
る。
９の回転軸６ａと垂直方向の焦点距離をｆ１，ｆ２とし
たとき前述の（１）式を満足するように各要素を設定し
ている点が実施例１と異なりその他の構成は同じであ
る。
【００５５】図１１の実施例４は回転基準位置検出側の
光束φ2 がある程度の幅をもつ場合に適する方法であ
り、回転基準位置検出用として、２つの標識部１１０
ａ，１１０ｂを有している。又、フォトディテクター１
０３ａ，１０３ｂの前面にはスリット１１１が配されて
いて幅Ｇの矩形開口１１２ａ，１１２ｂが間隔Ｌａ隔て
て設けられている。
光束φ2 がある程度の幅をもつ場合に適する方法であ
り、回転基準位置検出用として、２つの標識部１１０
ａ，１１０ｂを有している。又、フォトディテクター１
０３ａ，１０３ｂの前面にはスリット１１１が配されて
いて幅Ｇの矩形開口１１２ａ，１１２ｂが間隔Ｌａ隔て
て設けられている。
【００５６】図１２は回転基準位置検出側の拡大図でＶ
溝幅が２ｔ、その間隔をＧとしてある。（但し、各長さ
は次の関係を満たす。Ｌａ≧φ2 ≧Ｇ＋２ｔ）。
溝幅が２ｔ、その間隔をＧとしてある。（但し、各長さ
は次の関係を満たす。Ｌａ≧φ2 ≧Ｇ＋２ｔ）。
【００５７】図１３は図１２のフォトディテクター１０
３ａ，１０３ｂからの出力信号１０３ａａ，１０３ｂｂ
の変化を示している。本実施例では例えば出力信号が先
鋭になる位置ｑ１〜ｑ４を適切に組み合わせてサンプリ
ングを行ない回転基準位置を設定している。
３ａ，１０３ｂからの出力信号１０３ａａ，１０３ｂｂ
の変化を示している。本実施例では例えば出力信号が先
鋭になる位置ｑ１〜ｑ４を適切に組み合わせてサンプリ
ングを行ない回転基準位置を設定している。
【００５８】図１４は本発明の実施例５の要部断面図で
ある。本実施例では円筒部材３ｃの外部に標識部１１３
を設け、光照射手段ＬＲと円筒部材３ｃの間に標識部１
１３と平行に母線をもつシリンドリカルレンズ１１５ａ
の付いたビームスプリッター１１５を設けている。
ある。本実施例では円筒部材３ｃの外部に標識部１１３
を設け、光照射手段ＬＲと円筒部材３ｃの間に標識部１
１３と平行に母線をもつシリンドリカルレンズ１１５ａ
の付いたビームスプリッター１１５を設けている。
【００５９】図１５（Ａ）は図１４の円筒部材３ｃの要
部斜視図である。本実施例では光照射手段ＬＲから分岐
した回転基準位置検出用の光束を透過して、標識部１１
３に対して該標識部１１３の幅の約２倍の幅になるよう
に集光し、その反射光をビームスプリッター１１５で２
分割されたフォトディテクター１１６側に反射させてい
る。この時の２分割されたフォトディテクター１１６か
らの出力信号は、図７（Ｂ）、図８（Ｂ）に示されるよ
うな波形になる。
部斜視図である。本実施例では光照射手段ＬＲから分岐
した回転基準位置検出用の光束を透過して、標識部１１
３に対して該標識部１１３の幅の約２倍の幅になるよう
に集光し、その反射光をビームスプリッター１１５で２
分割されたフォトディテクター１１６側に反射させてい
る。この時の２分割されたフォトディテクター１１６か
らの出力信号は、図７（Ｂ）、図８（Ｂ）に示されるよ
うな波形になる。
【００６０】本実施例ではこのとき得られる波形を利用
して実施例１と同様にして回転基準位置信号を得てい
る。
して実施例１と同様にして回転基準位置信号を得てい
る。
【００６１】尚、本実施例において標識部として図１５
（Ｂ）に示すように図１５（Ａ）の標識部１１３のＶ溝
部の代わりに、それと同じ幅の反射面でなる標識部１１
４に置き換えてもよい。
（Ｂ）に示すように図１５（Ａ）の標識部１１３のＶ溝
部の代わりに、それと同じ幅の反射面でなる標識部１１
４に置き換えてもよい。
【００６２】図１６は本発明の実施例６の要部断面図で
ある。本実施例では円筒部材３ｃの底面の一部に標識部
１１３を設けており、その他の構成は図１４と略同じで
ある。
ある。本実施例では円筒部材３ｃの底面の一部に標識部
１１３を設けており、その他の構成は図１４と略同じで
ある。
【００６３】図１７（Ａ）は図１６の円筒部材３ｃの要
部斜視図である。本実施例では実施例１で示したマスク
１００に代わってビームスプリッター１１５と標識部１
１３の配置により格子と回転基準位置検知用の標識部の
境界部分による散乱によるフォトディテクター１１６へ
の影響を効果的に防止している。
部斜視図である。本実施例では実施例１で示したマスク
１００に代わってビームスプリッター１１５と標識部１
１３の配置により格子と回転基準位置検知用の標識部の
境界部分による散乱によるフォトディテクター１１６へ
の影響を効果的に防止している。
【００６４】尚、本実施例において標識部として図１７
（Ｂ）に示すように図１７（Ａ）の標識部１１３のＶ溝
部の代わりにそれと同じ幅の反射面でなる標識部１１４
に置き換えてもよい。
（Ｂ）に示すように図１７（Ａ）の標識部１１３のＶ溝
部の代わりにそれと同じ幅の反射面でなる標識部１１４
に置き換えてもよい。
【００６５】図１８（Ａ）は本発明の実施例７の要部平
面図である。本実施例では円筒部材３ｃの光学スケール
３を有する回転体の中に前記回転基準位置信号用の光束
１０１と光束１０２の両光束を分岐する手段１０７を設
けている点が実施例１と異っており、その他の構成は実
施例１と同じである。
面図である。本実施例では円筒部材３ｃの光学スケール
３を有する回転体の中に前記回転基準位置信号用の光束
１０１と光束１０２の両光束を分岐する手段１０７を設
けている点が実施例１と異っており、その他の構成は実
施例１と同じである。
【００６６】図１８（Ａ）において光照射手段ＬＲから
の光束のうち光学スケール３を通過した回転基準位置検
出系の光束１０２はシリンドリカルレンズを射出側に有
するビームスプリッター１０７により基準位置検出用の
標識部１０４に指向される。１０３ａ，１０３ｂは、回
転基準位置信号を得るためのフォトディテクターであ
る。
の光束のうち光学スケール３を通過した回転基準位置検
出系の光束１０２はシリンドリカルレンズを射出側に有
するビームスプリッター１０７により基準位置検出用の
標識部１０４に指向される。１０３ａ，１０３ｂは、回
転基準位置信号を得るためのフォトディテクターであ
る。
【００６７】ここでビームスプリッター１０７は、トル
ボット干渉型のロータリーエンコーダーとしての作用を
果たすための格子と回転基準位置検知用の標識部１０４
が重なり合わないように傾斜をつけて設置している。こ
の傾斜の方向と回転基準位置検知用の標識部１０４が垂
直になるように、円筒部材３ｃの一部にはテーパー状の
斜面部３ｅを設けている。
ボット干渉型のロータリーエンコーダーとしての作用を
果たすための格子と回転基準位置検知用の標識部１０４
が重なり合わないように傾斜をつけて設置している。こ
の傾斜の方向と回転基準位置検知用の標識部１０４が垂
直になるように、円筒部材３ｃの一部にはテーパー状の
斜面部３ｅを設けている。
【００６８】光学スケール３を有する回転体の中に前記
光束１０１と光束１０２の両光束を分岐する手段を設け
ることにより、光源の共通化が図られると同時に、実施
例１で考慮した格子と回転基準位置検知用の標識部の境
界部分による散乱によるフォトディテクターへの影響を
より効果的に防止している。
光束１０１と光束１０２の両光束を分岐する手段を設け
ることにより、光源の共通化が図られると同時に、実施
例１で考慮した格子と回転基準位置検知用の標識部の境
界部分による散乱によるフォトディテクターへの影響を
より効果的に防止している。
【００６９】図１９は本発明の実施例８の要部断面図で
ある。本実施例では半導体レーザー１とレンズ系２より
なる光照射手段ＬＲと円筒状の光学スケール３を有する
回転体６及び第１受光手段４である２つのフォトディテ
クター４ａ，４ｂによりトルボット干渉型のロータリー
エンコーダーとしての光学系がＢ−Ｂ´方向に示されて
いる。
ある。本実施例では半導体レーザー１とレンズ系２より
なる光照射手段ＬＲと円筒状の光学スケール３を有する
回転体６及び第１受光手段４である２つのフォトディテ
クター４ａ，４ｂによりトルボット干渉型のロータリー
エンコーダーとしての光学系がＢ−Ｂ´方向に示されて
いる。
【００７０】これに対して、該光照射手段ＬＲとは異な
る第２光照射手段としての光源２００より発する光束が
レンズ２０１及びシリンドリカルレンズ２０２により線
状の平行光束となり円筒状の光学スケール３を有する回
転体６上の格子部と異なる領域に設けられた回転基準位
置信号の検出用の標識部２０４に指向されている。該標
識部２０４を介した光を第２受光手段２０５の２つのフ
ォトディテクター（２０５ａ，２０５ｂ）により検知
し、その出力信号差に基づいて光学スケール３の回転基
準位置信号を得る検出系が設けられている。
る第２光照射手段としての光源２００より発する光束が
レンズ２０１及びシリンドリカルレンズ２０２により線
状の平行光束となり円筒状の光学スケール３を有する回
転体６上の格子部と異なる領域に設けられた回転基準位
置信号の検出用の標識部２０４に指向されている。該標
識部２０４を介した光を第２受光手段２０５の２つのフ
ォトディテクター（２０５ａ，２０５ｂ）により検知
し、その出力信号差に基づいて光学スケール３の回転基
準位置信号を得る検出系が設けられている。
【００７１】図２０は図１９の光学スケール３部分斜視
図であり、各構成部は省略してある。２つのフォトディ
テクター２０５ａ，２０５ｂで得られる信号波形は図７
（Ｂ）、図８（Ｂ）に示す実施例１と同様であり、実施
例１で説明したのと同様の方法により回転基準位置信号
及び光学スケール３の回転方向を検出している。
図であり、各構成部は省略してある。２つのフォトディ
テクター２０５ａ，２０５ｂで得られる信号波形は図７
（Ｂ）、図８（Ｂ）に示す実施例１と同様であり、実施
例１で説明したのと同様の方法により回転基準位置信号
及び光学スケール３の回転方向を検出している。
【００７２】図２１は本発明の実施例９の要部断面図で
ある。本実施例では光源２００からの光束をレンズ２０
１で集光し、シリンドリカルレンズを有するビームスプ
リッター２０３を通過させて図１７（Ｂ）と同様の平面
反射面より成る標識部２０４に入射させている。
ある。本実施例では光源２００からの光束をレンズ２０
１で集光し、シリンドリカルレンズを有するビームスプ
リッター２０３を通過させて図１７（Ｂ）と同様の平面
反射面より成る標識部２０４に入射させている。
【００７３】このとき標識部２０４の回転方向の幅をｋ
／２、標識部２０４に入射する光束径をφ2 としてい
る。そして標識部２０４からの反射光束をビームスプリ
ッター２０３で反射させて第２受光手段２０５に入射さ
せている。
／２、標識部２０４に入射する光束径をφ2 としてい
る。そして標識部２０４からの反射光束をビームスプリ
ッター２０３で反射させて第２受光手段２０５に入射さ
せている。
【００７４】図２２はこのときの第２受光手段２０５で
得られる出力信号の波形である。２つのフォトディテク
ター２０５ａ，２０５ｂで得られる出力信号を利用して
実施例１と同様にして光学スケール３の回転基準位置信
号と回転方向を検出している。
得られる出力信号の波形である。２つのフォトディテク
ター２０５ａ，２０５ｂで得られる出力信号を利用して
実施例１と同様にして光学スケール３の回転基準位置信
号と回転方向を検出している。
【００７５】図２３は本発明の実施例１０の要部平面図
である。本実施例ではトルボット干渉型のロータリーエ
ンコーダーとしての光学系Ｂ−Ｂ´に対し、回転基準位
置信号の検出系が円筒状の光学スケール３の側面であっ
てかつ光学スケール３の格子部と異なる領域に設けられ
ている。回転基準位置信号の検出用の標識部２０４のＶ
溝部の幅をＫ、回転基準位置信号の検出用の標識部２０
４側の光束をφ2 （Ｋ＝φ2 ）とした時のフォトディテ
クター１０５ａ，１０５ｂからの出力信号の変化は図７
（Ｂ）と同様である。
である。本実施例ではトルボット干渉型のロータリーエ
ンコーダーとしての光学系Ｂ−Ｂ´に対し、回転基準位
置信号の検出系が円筒状の光学スケール３の側面であっ
てかつ光学スケール３の格子部と異なる領域に設けられ
ている。回転基準位置信号の検出用の標識部２０４のＶ
溝部の幅をＫ、回転基準位置信号の検出用の標識部２０
４側の光束をφ2 （Ｋ＝φ2 ）とした時のフォトディテ
クター１０５ａ，１０５ｂからの出力信号の変化は図７
（Ｂ）と同様である。
【００７６】図２４は本発明の実施例１１の要部平面図
である。本実施例ではトルボット干渉型のロータリーエ
ンコーダーとしての光学系Ｂ−Ｂ´に対し、回転基準位
置信号の検出系が円筒状の光学スケール３の外部側面に
設けている。そして回転基準位置信号の検出用の標識部
２０４は円筒部材３ｃの外側に凸のＶ型の反射面を有し
ている。
である。本実施例ではトルボット干渉型のロータリーエ
ンコーダーとしての光学系Ｂ−Ｂ´に対し、回転基準位
置信号の検出系が円筒状の光学スケール３の外部側面に
設けている。そして回転基準位置信号の検出用の標識部
２０４は円筒部材３ｃの外側に凸のＶ型の反射面を有し
ている。
【００７７】標識部２０４側の光束径をφ2 （Ｋ＝φ
2 ）とした時のフォトディテクター２０５ａ，２０５ｂ
からの出力信号の変化は図７（Ｂ）と同様である。
2 ）とした時のフォトディテクター２０５ａ，２０５ｂ
からの出力信号の変化は図７（Ｂ）と同様である。
【００７８】図２５（Ａ）は本発明の実施例１２の要部
概略図である。図２５（Ｂ）は同図（Ａ）の一部分の拡
大説明図である。本実施例では半導体レーザー１とレン
ズ系２によりなる光照射手段ＬＲと円筒状の光学スケー
ル３を有する回転体、及び第１受光手段４である２つの
フォトディテクター４ａ，４ｂにより干渉型のロータリ
ーエンコーダーとしての光学系がＢ−Ｂ´方向に示され
ている。
概略図である。図２５（Ｂ）は同図（Ａ）の一部分の拡
大説明図である。本実施例では半導体レーザー１とレン
ズ系２によりなる光照射手段ＬＲと円筒状の光学スケー
ル３を有する回転体、及び第１受光手段４である２つの
フォトディテクター４ａ，４ｂにより干渉型のロータリ
ーエンコーダーとしての光学系がＢ−Ｂ´方向に示され
ている。
【００７９】これに対して、回転基準位置信号の検出系
がＢ−Ｂ´方向とは異なる方向に設けられている。回転
基準位置信号の検出系は光源３０１と複数の受光素子３
０２，３０２ｂ、及び円筒部材３ｃの格子部と異なる領
域３ｇにもうけられた凹面からなる回転基準位置信号の
検出用の標識部３０３により構成されている。
がＢ−Ｂ´方向とは異なる方向に設けられている。回転
基準位置信号の検出系は光源３０１と複数の受光素子３
０２，３０２ｂ、及び円筒部材３ｃの格子部と異なる領
域３ｇにもうけられた凹面からなる回転基準位置信号の
検出用の標識部３０３により構成されている。
【００８０】図２６（Ａ）〜（Ｄ）は図２５の回転基準
位置信号の検出系のみを光学スケール３（標識部３０
３）の回転に伴う光束の変化として示している。本実施
例では図２６（Ａ）〜（Ｄ）に示すように光学スケール
３の回転移動する過程で、光源３０１の標識部３０３に
よる反射像の位置はＩ1 ，Ｉ2 ，Ｉ3 のように変化し、
複数の受光素子３０２ａ，３０２ｂ上を横断することに
よって、その相互の出力信号３０２ａａ，３０２ｂｂの
変化は図２７のようになる。
位置信号の検出系のみを光学スケール３（標識部３０
３）の回転に伴う光束の変化として示している。本実施
例では図２６（Ａ）〜（Ｄ）に示すように光学スケール
３の回転移動する過程で、光源３０１の標識部３０３に
よる反射像の位置はＩ1 ，Ｉ2 ，Ｉ3 のように変化し、
複数の受光素子３０２ａ，３０２ｂ上を横断することに
よって、その相互の出力信号３０２ａａ，３０２ｂｂの
変化は図２７のようになる。
【００８１】これら複数の受光素子３０２ａ，３０２ｂ
からの信号が交叉する点を回転基準位置とすることによ
り、ひとつの受光素子による出力信号変化に比べて精度
の高い検出が可能となる。前記標識部３０３の回転の周
方向の移動量をＬｂ、光源３０１と反射像Ｉ間の倍率を
β（＜０）とすると、反射像Ｉの移動量Δは、Δ＝（１
−β）Ｌｂとなり、倍率βの設定により回転位置検出精
度を変化させることができる。絞り３０４は標識部３０
３の回転移動する過程で、標識部３０３がない時に光源
３０１の反射光が複数の受光素子３０２ａ，３０２ｂ上
に到達しないように光束を規制している。
からの信号が交叉する点を回転基準位置とすることによ
り、ひとつの受光素子による出力信号変化に比べて精度
の高い検出が可能となる。前記標識部３０３の回転の周
方向の移動量をＬｂ、光源３０１と反射像Ｉ間の倍率を
β（＜０）とすると、反射像Ｉの移動量Δは、Δ＝（１
−β）Ｌｂとなり、倍率βの設定により回転位置検出精
度を変化させることができる。絞り３０４は標識部３０
３の回転移動する過程で、標識部３０３がない時に光源
３０１の反射光が複数の受光素子３０２ａ，３０２ｂ上
に到達しないように光束を規制している。
【００８２】図２８は本発明の実施例１３の回転基準位
置信号の検出系部分の概略図である。本実施例では図２
５の実施例１２に比べて凹面反射鏡より成る標識部３０
３の代わりに凸面反射鏡より標識部３０６を用いている
点が異なり、その他の構成は実質的に実施例１２と同じ
である。
置信号の検出系部分の概略図である。本実施例では図２
５の実施例１２に比べて凹面反射鏡より成る標識部３０
３の代わりに凸面反射鏡より標識部３０６を用いている
点が異なり、その他の構成は実質的に実施例１２と同じ
である。
【００８３】図２９（Ａ）〜（Ｂ）は図２８の光源３０
１から発した光束がレンズ３０５（矢印で表示）を介し
て標識３０６で反射し再度レンズ３０５を介して受光手
段３０２（３０２ａ，３０２ｂ）に入射する光路を、光
学スケール３の回転に伴う光路として示している。
１から発した光束がレンズ３０５（矢印で表示）を介し
て標識３０６で反射し再度レンズ３０５を介して受光手
段３０２（３０２ａ，３０２ｂ）に入射する光路を、光
学スケール３の回転に伴う光路として示している。
【００８４】本実施例では光学スケール３上の格子部と
異なる領域にもけられた凸面からなる回転基準位置信号
の検出用の標識部３０６と光源３０１の間に正の屈折力
を有するレンズ３０５を挿入してある。光源３０１によ
り発した光束はレンズ３０５を介して凸面の焦点位置
（凸面の曲率半径ｒの１／２の距離：ｒ／２）上で、軸
ａからｙの点に集光される。従って凸面３０６で反射し
た光束は平行光束となって再度レンズ３０５を通過しレ
ンズ３０５の焦点位置に配された受光素子３０２ａ，３
０２ｂ上再結像する。
異なる領域にもけられた凸面からなる回転基準位置信号
の検出用の標識部３０６と光源３０１の間に正の屈折力
を有するレンズ３０５を挿入してある。光源３０１によ
り発した光束はレンズ３０５を介して凸面の焦点位置
（凸面の曲率半径ｒの１／２の距離：ｒ／２）上で、軸
ａからｙの点に集光される。従って凸面３０６で反射し
た光束は平行光束となって再度レンズ３０５を通過しレ
ンズ３０５の焦点位置に配された受光素子３０２ａ，３
０２ｂ上再結像する。
【００８５】図２９（Ａ）〜（Ｄ）は、この具体的な様
態を示している。標識部３０６がない場合は（図２９
（Ａ））はｙの点に集光した光束はレンズ３０５を通過
し光源３０１に再結像する。凸面からなる標識部３０６
（光学スケール３）の回転移動する過程で、図２９
（Ｃ）に示すようにその凸面の中心軸と軸ａが一致する
時、その凸面３０６からの反射光がレンズ３０５の焦点
上に設けられた受光素子３０２ａ，３０２ｂの中心に結
像するようにし、この時を回転基準位置とする。
態を示している。標識部３０６がない場合は（図２９
（Ａ））はｙの点に集光した光束はレンズ３０５を通過
し光源３０１に再結像する。凸面からなる標識部３０６
（光学スケール３）の回転移動する過程で、図２９
（Ｃ）に示すようにその凸面の中心軸と軸ａが一致する
時、その凸面３０６からの反射光がレンズ３０５の焦点
上に設けられた受光素子３０２ａ，３０２ｂの中心に結
像するようにし、この時を回転基準位置とする。
【００８６】光源３０１の標識部３０６による反射像の
位置は光学スケール３の回転に伴いＩ1 ，Ｉ2 ，Ｉ3 の
ように変化し、複数の受光素子３０２ａ，３０２ｂ上を
横断することによって、その相互の出力信号の変化は図
２７と同じようになる。これら複数の受光素子３０２
ａ，３０２ｂの信号が交叉する点を回転位置基準とする
ことにより、ひとつの受光素子による出力信号変化に比
べて精度の高い検出が可能となる。
位置は光学スケール３の回転に伴いＩ1 ，Ｉ2 ，Ｉ3 の
ように変化し、複数の受光素子３０２ａ，３０２ｂ上を
横断することによって、その相互の出力信号の変化は図
２７と同じようになる。これら複数の受光素子３０２
ａ，３０２ｂの信号が交叉する点を回転位置基準とする
ことにより、ひとつの受光素子による出力信号変化に比
べて精度の高い検出が可能となる。
【００８７】前記標識部３０６の回転の周方向の移動量
をＬｃ、凸面からなる標識部３０６の曲率半径ｒ、レン
ズ３０５の焦点距離をＦとすると、反射像Ｉの移動量Δ
はΔ＝Ｆ／ｆ・Ｌｃ（ｆ＝ｒ／２）Ｌｃとなり凸面から
成る標識部３０６の曲率半径ｒの設定により回転位置検
出精度を変化させることができる。
をＬｃ、凸面からなる標識部３０６の曲率半径ｒ、レン
ズ３０５の焦点距離をＦとすると、反射像Ｉの移動量Δ
はΔ＝Ｆ／ｆ・Ｌｃ（ｆ＝ｒ／２）Ｌｃとなり凸面から
成る標識部３０６の曲率半径ｒの設定により回転位置検
出精度を変化させることができる。
【００８８】図３０は本発明の実施例１４の要部概略図
である。本実施例では標識部として立体形状の標識部を
用いると共に光照射手段と受光手段とを１つの筐体に設
けたセンサーユニットを用いることを特徴としている。
である。本実施例では標識部として立体形状の標識部を
用いると共に光照射手段と受光手段とを１つの筐体に設
けたセンサーユニットを用いることを特徴としている。
【００８９】本実施例では半導体レーザー１とレンズ系
２よりなる光照射手段ＬＲと円筒状の光学スケール３を
有する回転体及び第１受光手段４である２つのフォトデ
ィテクター４ａ，４ｂにより干渉型のロータリーエンコ
ーダーとしての光学系がＢ−Ｂ´方向に示されている。
２よりなる光照射手段ＬＲと円筒状の光学スケール３を
有する回転体及び第１受光手段４である２つのフォトデ
ィテクター４ａ，４ｂにより干渉型のロータリーエンコ
ーダーとしての光学系がＢ−Ｂ´方向に示されている。
【００９０】これに対して、回転基準位置信号の検出系
がＢ−Ｂ´方向とは異なる方向に設けられている。回転
基準位置信号の検出系は１つの光源４０１と１つの受光
素子４０２から成るセンサーユニットと光学スケール３
上の格子部と異なる領域に設けられた回転基準位置信号
の検出量の標識部４０３から成り、光学スケール３の回
転方向に沿って複数個（２個）のセンサーユニット４０
４ａ，４０４ｂを配置してある。
がＢ−Ｂ´方向とは異なる方向に設けられている。回転
基準位置信号の検出系は１つの光源４０１と１つの受光
素子４０２から成るセンサーユニットと光学スケール３
上の格子部と異なる領域に設けられた回転基準位置信号
の検出量の標識部４０３から成り、光学スケール３の回
転方向に沿って複数個（２個）のセンサーユニット４０
４ａ，４０４ｂを配置してある。
【００９１】図３１（Ａ）〜（Ｅ）はひとつのセンサー
ユニット４０４ａにおいて、このセンサーユニット４０
４ａに対応する標識部４０３ａ（光学スケール３）が回
転移動する過程での光源４０１ａからの光束が標識部４
０３ａで反射し受光素子４０２ａへ向かう光路の変化を
示している。
ユニット４０４ａにおいて、このセンサーユニット４０
４ａに対応する標識部４０３ａ（光学スケール３）が回
転移動する過程での光源４０１ａからの光束が標識部４
０３ａで反射し受光素子４０２ａへ向かう光路の変化を
示している。
【００９２】図３２は図３１において光学スケール３の
回転に伴い受光素子４０２ａに入射する光束の変化に伴
う受光素子４０２ａからの出力信号Ｉの変化を示してい
る。本実施例では受光素子４０２ａからの出力信号の変
化が回転移動方向に対して逆向きの変化を示すように、
標識部４０３ａとセンサーユニット４０４ａに対して対
称になるように標識部４０３ｂとセンサーユニット４０
４ｂを配置している。これら複数の受光素子４０２ａ，
４０２ｂの相互の出力信号変化は図３３に表わされてい
る。これらの信号が交叉する点を回転基準位置とするこ
とにより、ひとつのセンサーユニットによる出力信号変
化に比べて精度の高い検出が可能となる。
回転に伴い受光素子４０２ａに入射する光束の変化に伴
う受光素子４０２ａからの出力信号Ｉの変化を示してい
る。本実施例では受光素子４０２ａからの出力信号の変
化が回転移動方向に対して逆向きの変化を示すように、
標識部４０３ａとセンサーユニット４０４ａに対して対
称になるように標識部４０３ｂとセンサーユニット４０
４ｂを配置している。これら複数の受光素子４０２ａ，
４０２ｂの相互の出力信号変化は図３３に表わされてい
る。これらの信号が交叉する点を回転基準位置とするこ
とにより、ひとつのセンサーユニットによる出力信号変
化に比べて精度の高い検出が可能となる。
【００９３】図３０では標識部４０３ａとセンサーユニ
ット４０４ａ、標識部４０３ｂとセンサーユニット４０
４ｂが同一箇所に並列して配置されていたが、例えば、
径方向に１８０°対称に配置しても同じ効果が得られ
る。また、受光素子４０２ａ，４０２ｂの出力信号の立
ち上り、立ち下がりを判別することで回転方向の判断を
している。
ット４０４ａ、標識部４０３ｂとセンサーユニット４０
４ｂが同一箇所に並列して配置されていたが、例えば、
径方向に１８０°対称に配置しても同じ効果が得られ
る。また、受光素子４０２ａ，４０２ｂの出力信号の立
ち上り、立ち下がりを判別することで回転方向の判断を
している。
【００９４】図３４（Ａ）〜（Ｅ）は本発明の実施例１
５に係る回転基準位置信号を検出する際の１つのセンサ
ーユニットと標識部の相対的位置関係の変化に伴う光束
の光路を示す説明図である。
５に係る回転基準位置信号を検出する際の１つのセンサ
ーユニットと標識部の相対的位置関係の変化に伴う光束
の光路を示す説明図である。
【００９５】即ち、同図（Ａ）〜（Ｅ）は光束の反射を
防止する処理をした凹状の標識部４０３が回転移動する
過程で光源４０１からの光束を標識部４０３で遮断し、
受光素子４０２へ向かう光束を減少させ、その出力信号
の変化を前記と同じ方法で検知する手段を示している。
防止する処理をした凹状の標識部４０３が回転移動する
過程で光源４０１からの光束を標識部４０３で遮断し、
受光素子４０２へ向かう光束を減少させ、その出力信号
の変化を前記と同じ方法で検知する手段を示している。
【００９６】尚、本実施例１４，１５においては図３５
（Ａ），（Ｂ）に示すようにセンサーユニット４０４と
回転基準位置検出のための標識部４０３との間に正の屈
折率を有するレンズ４０５を挿入しても良い。センサー
ユニット４０４はレンズ４０５の焦点位置に置かれ、標
識部４０３はレンズ４０５のもう一方の焦点位置付近に
置かれる。光源４０１からの光束は基準位置検出のため
の標識部４０３（光学スケール３）が回転移動する過程
で、図３５（Ａ）、図３５（Ｂ）で示されるような変化
をする。このようにすることにより、受光素子４０２の
必要面積が小さくなり、また受光素子４０２の感度を増
加させることができる。
（Ａ），（Ｂ）に示すようにセンサーユニット４０４と
回転基準位置検出のための標識部４０３との間に正の屈
折率を有するレンズ４０５を挿入しても良い。センサー
ユニット４０４はレンズ４０５の焦点位置に置かれ、標
識部４０３はレンズ４０５のもう一方の焦点位置付近に
置かれる。光源４０１からの光束は基準位置検出のため
の標識部４０３（光学スケール３）が回転移動する過程
で、図３５（Ａ）、図３５（Ｂ）で示されるような変化
をする。このようにすることにより、受光素子４０２の
必要面積が小さくなり、また受光素子４０２の感度を増
加させることができる。
【００９７】図３６（Ａ）は本発明の実施例１６の要部
概略図、図３６（Ｂ）は同図（Ａ）の一部分の拡大説明
図である。本実施例では回転基準位置信号を検出する為
の標識部を２つの傾斜面を有し、かつ該２つの傾斜面の
境界が円周方向（回転方向）と直交する方向に配置して
構成したことを特徴としている。
概略図、図３６（Ｂ）は同図（Ａ）の一部分の拡大説明
図である。本実施例では回転基準位置信号を検出する為
の標識部を２つの傾斜面を有し、かつ該２つの傾斜面の
境界が円周方向（回転方向）と直交する方向に配置して
構成したことを特徴としている。
【００９８】本実施例では半導体レーザー１とレンズ系
２よりなる光照射手段ＬＲと円筒状の光学スケール３を
有する回転体、及び第１受光手段であるフォトディテク
ター４ａ，４ｂにより干渉型のロータリーエンコーダー
としての光学系がＢ−Ｂ´方向に示されている。
２よりなる光照射手段ＬＲと円筒状の光学スケール３を
有する回転体、及び第１受光手段であるフォトディテク
ター４ａ，４ｂにより干渉型のロータリーエンコーダー
としての光学系がＢ−Ｂ´方向に示されている。
【００９９】これに対して、回転基準位置信号の検出系
がＢ−Ｂ´方向とは異なる方向に設けられている。回転
基準位置信号の検出系は光源５０１と受光素子５０２
（５０２ａ，５０２ｂ）及び円筒部材３ｃの格子部と異
なる領域３ｈに設けられた回転基準位置信号の検出用の
標識部５０３により構成されている。
がＢ−Ｂ´方向とは異なる方向に設けられている。回転
基準位置信号の検出系は光源５０１と受光素子５０２
（５０２ａ，５０２ｂ）及び円筒部材３ｃの格子部と異
なる領域３ｈに設けられた回転基準位置信号の検出用の
標識部５０３により構成されている。
【０１００】該標識部５０３は２つの傾斜面５０３ａ，
５０３ｂを有し、該２つの傾斜面（５０３ａ，５０３
ｂ）の境界は円周方向（回転方向）と直交する方向に向
くように配置されている。
５０３ｂを有し、該２つの傾斜面（５０３ａ，５０３
ｂ）の境界は円周方向（回転方向）と直交する方向に向
くように配置されている。
【０１０１】図３７（Ａ），（Ｂ）は、図３６の回転基
準位置信号の検出系のみを光学スケール３（標識部５０
３）の回転に伴う光束の変化として示している。回転基
準位置信号の検出用の光源５０１からの光束は該標識部
の傾斜面５０３ａ，５０３ｂで反射した後、２つの光束
に分離し受光素子５０２ａ，５０２ｂに指向している。
準位置信号の検出系のみを光学スケール３（標識部５０
３）の回転に伴う光束の変化として示している。回転基
準位置信号の検出用の光源５０１からの光束は該標識部
の傾斜面５０３ａ，５０３ｂで反射した後、２つの光束
に分離し受光素子５０２ａ，５０２ｂに指向している。
【０１０２】図３８（Ａ）〜（Ｇ）はこのときの２つの
傾斜面５０３ａ，５０３ｂに入射する光束５０１ａが光
学スケール３の回転（矢印で示す方向）に伴って変化す
る様子を示している。
傾斜面５０３ａ，５０３ｂに入射する光束５０１ａが光
学スケール３の回転（矢印で示す方向）に伴って変化す
る様子を示している。
【０１０３】図３９は光学スケール３の回転に伴って２
つの受光素子５０２ａ，５０３から得られる出力信号５
０２ａａ，５０２ｂｂの変化を示している。
つの受光素子５０２ａ，５０３から得られる出力信号５
０２ａａ，５０２ｂｂの変化を示している。
【０１０４】図３９に示す２つの出力信号５０２ａａ，
５０２ｂｂが交叉する点を回転基準位置としている。こ
れにより精度の高い回転基準位置の検知を可能にしてい
る。又出力信号５０２ａａ，５０２ｂｂの立ち上がり、
立ち下がりを判別することで光学スケール３の回転方向
の判断をしている。
５０２ｂｂが交叉する点を回転基準位置としている。こ
れにより精度の高い回転基準位置の検知を可能にしてい
る。又出力信号５０２ａａ，５０２ｂｂの立ち上がり、
立ち下がりを判別することで光学スケール３の回転方向
の判断をしている。
【０１０５】尚、本実施例においては図４０（Ａ），
（Ｂ）に示すように回転基準位置信号の検出用の光源５
０１と標識部５０３ａ，５０３ｂの間に正の屈折力を有
するレンズ５０４を挿入しても良い。光源５０１と受光
素子５０２ａ，５０２ｂはレンズ５０４の焦点位置に置
かれ、標識部５０３ａ，５０３ｂはレンズ５０４のもう
一方の焦点位置付近に置かれる。光源５０１からの光束
は標識部５０３（光学スケール３）が回転移動する過程
で、図４０（Ａ），（Ｂ）で示されるような変化をす
る。このようにすることにより、受光素子５０２の必要
面積が小さくなり、又受光素子５０２の感度を増加させ
ることができる。
（Ｂ）に示すように回転基準位置信号の検出用の光源５
０１と標識部５０３ａ，５０３ｂの間に正の屈折力を有
するレンズ５０４を挿入しても良い。光源５０１と受光
素子５０２ａ，５０２ｂはレンズ５０４の焦点位置に置
かれ、標識部５０３ａ，５０３ｂはレンズ５０４のもう
一方の焦点位置付近に置かれる。光源５０１からの光束
は標識部５０３（光学スケール３）が回転移動する過程
で、図４０（Ａ），（Ｂ）で示されるような変化をす
る。このようにすることにより、受光素子５０２の必要
面積が小さくなり、又受光素子５０２の感度を増加させ
ることができる。
【０１０６】図４１（Ａ）は本発明の実施例１７の回転
基準位置信号の検出系部分を示した要部断面図、図４１
（Ｂ）は同図（Ａ）の一部分の拡大説明図である。本実
施例の標識部５０３は図４１（Ｃ）に示すように実施例
１６の標識部と同様の形状の透過材料より構成してい
る。
基準位置信号の検出系部分を示した要部断面図、図４１
（Ｂ）は同図（Ａ）の一部分の拡大説明図である。本実
施例の標識部５０３は図４１（Ｃ）に示すように実施例
１６の標識部と同様の形状の透過材料より構成してい
る。
【０１０７】本実施例では回転基準位置信号の検出用の
標識部５０３ａ，５０３ｂと受光素子５０２ａ，５０２
ｂの間に正の屈折力を有するレンズ５０５を挿入してい
る。線状光源５０６を発した光束５０１ｂは線状矩形マ
スク５０７（図４０（Ｃ）参照）を通過後、偏角作用を
持つ標識部５０３ａ，５０３ｂにより屈折透過し受光素
子１０２ａ，１０２ｂへ指向される。
標識部５０３ａ，５０３ｂと受光素子５０２ａ，５０２
ｂの間に正の屈折力を有するレンズ５０５を挿入してい
る。線状光源５０６を発した光束５０１ｂは線状矩形マ
スク５０７（図４０（Ｃ）参照）を通過後、偏角作用を
持つ標識部５０３ａ，５０３ｂにより屈折透過し受光素
子１０２ａ，１０２ｂへ指向される。
【０１０８】図４２（Ａ）〜（Ｇ）はことのきの２つの
傾斜面５０３ａ，５０３ｂに入射する線状光束５０１ｂ
が光学スケール３の回転（矢印で示す方向）に伴って変
化する様子を示している。
傾斜面５０３ａ，５０３ｂに入射する線状光束５０１ｂ
が光学スケール３の回転（矢印で示す方向）に伴って変
化する様子を示している。
【０１０９】図４３は光学スケール３の回転に伴って２
つの受光素子５０２ａ，５０２ｂから得られる出力信号
５０２ａａ，５０２ｂｂの変化を示している。
つの受光素子５０２ａ，５０２ｂから得られる出力信号
５０２ａａ，５０２ｂｂの変化を示している。
【０１１０】図４３に示すように２つの出力信号の５０
２ａ，５０２ｂｂを利用して光学スケール３の回転基準
位置信号の検出及び回転情報の検出方法は実施例１６と
同じである。
２ａ，５０２ｂｂを利用して光学スケール３の回転基準
位置信号の検出及び回転情報の検出方法は実施例１６と
同じである。
【０１１１】
【発明の効果】本発明によれば以上のようにトルボット
干渉を利用したロータリーエンコーダーにおいて、回転
基準位置信号を得る為の標識部及び該標識部を介した光
束を受光する為の受光手段の構成を適切に設定すること
により、装置全体の簡素化を図りつつ回転基準位置信号
を高精度に検出することができるロータリーエンコーダ
ーを達成することができる。
干渉を利用したロータリーエンコーダーにおいて、回転
基準位置信号を得る為の標識部及び該標識部を介した光
束を受光する為の受光手段の構成を適切に設定すること
により、装置全体の簡素化を図りつつ回転基準位置信号
を高精度に検出することができるロータリーエンコーダ
ーを達成することができる。
【図１】 本発明の実施例１の要部断面図
【図２】 図１のＡ−Ａ´断面図
【図３】 図１のＢ−Ｂ´断面図
【図４】 図１の一部分の説明図
【図５】 図１の一部分の説明図
【図６】 図１の第１受光手段からの出力信号波形の
説明図
説明図
【図７】 図１の一部分の説明図
【図８】 図１の一部分の説明図
【図９】 本発明の実施例２の回転基準位置信号の検
出系の要部概略図
出系の要部概略図
【図１０】 本発明の実施例３の回転基準位置信号の検
出系の要部概略図
出系の要部概略図
【図１１】 本発明の実施例４の回転基準位置信号の検
出系の要部概略図
出系の要部概略図
【図１２】 図１１の一部分の説明図
【図１３】 図１１の第２受光手段からの出力信号波形
の説明図
の説明図
【図１４】 本発明の実施例５の要部断面図
【図１５】 図１４の一部分の説明図
【図１６】 本発明の実施例６の要部断面図
【図１７】 図１６の一部分の説明図
【図１８】 本発明の実施例７の要部平面図
【図１９】 本発明の実施例８の要部断面図
【図２０】 図１９の一部分の説明図
【図２１】 本発明の実施例９の要部断面図
【図２２】 図２１の第２受光手段からの出力信号波形
の説明図
の説明図
【図２３】 本発明の実施例１０の要部平面図
【図２４】 本発明の実施例１１の要部平面図
【図２５】 本発明の実施例１２の要部概略図
【図２６】 図２５の一部分の説明図
【図２７】 図２５の第２受光手段からの出力信号波形
の説明図
の説明図
【図２８】 本発明の実施例１３の回転基準位置信号の
検出系部分の概略図
検出系部分の概略図
【図２９】 図２８の一部分の説明図
【図３０】 本発明の実施例１４の要部概略図
【図３１】 図３０の一部分の説明図
【図３２】 図３０の第２受光手段からの出力信号波形
の説明図
の説明図
【図３３】 図３０の第２受光手段からの出力信号波形
の説明図
の説明図
【図３４】 本発明の実施例１５の回転基準位置信号の
検出系の要部概略図
検出系の要部概略図
【図３５】 図３０、図３４の一部分を改良した説明図
【図３６】 本発明の実施例１６の要部概略図
【図３７】 図３６の一部分の説明図
【図３８】 図３６の一部分の説明図
【図３９】 図３６の第２受光手段から得られる出力信
号波形の説明図
号波形の説明図
【図４０】 図３６の一部分を改良した説明図
【図４１】 本発明の実施例１７の回転基準位置信号の
検出系の要部概略図
検出系の要部概略図
【図４２】 図４１の一部分の説明図
【図４３】 図４１の第２受光手段からの出力信号波形
の説明図
の説明図
【図４４】 従来のトルボット干渉を利用したロータリ
ーエンコーダーの説明図
ーエンコーダーの説明図
【図４５】 従来のトルボット干渉を利用したロータリ
ーエンコーダーの説明図
ーエンコーダーの説明図
【図４６】 図４５の受光手段からの出力信号波形の説
明図
明図
ＬＲ 光照射手段 １ 半導体レーザー ２ レンズ ３ 光学スケール ３ａ 第１スケール ３ｂ 第２スケール ３ｃ 円筒部材 ３ｄ 格子 ４ 第１受光手段 ５ 信号処理回路 ６ 回転体 ６ａ 回転中心 １００ マスク １０３ 第２受光手段 １０４，１１３，１１４ 標識部
Claims (7)
- 【請求項１】 円筒部材の周囲に一定周期の格子より成
る光学スケールを設けた回転体の該光学スケールのうち
の第１スケールに光照射手段からの光束を照射し、該第
１スケールで光変調された光束を該光学スケールのうち
の第２スケールに入射させ、該第２スケールで光変調さ
れた光束を第１受光手段で受光し、該第１受光手段から
の信号を用いて該回転体の回転情報を検出する際、該円
筒部材の一部に回転基準位置検出用の標識部を設け、該
光照射手段からの光束の一部を光学部材により該標識部
に導光し、該標識部を介した光束を複数の受光素子より
成る第２受光手段で受光し、該複数の受光素子からの出
力信号差を利用して該回転体の回転基準位置を検出する
ようにしたことを特徴とするロータリーエンコーダー。 - 【請求項２】 円筒部材の周囲に一定周期の格子より成
る光学スケールを設けた回転体の該光学スケールのうち
の第１スケールに第１光照射手段からの光束を照射し、
該第１スケールで光変調された光束を該光学スケールの
うちの第２スケールに入射させ、該第２スケールで光変
調された光束を第１受光手段で受光し、該第１受光手段
からの信号を用いて該回転体の回転情報を検出する際、
該円筒部材の一部に回転基準位置検出用の標識部を設
け、第２光照射手段からの光束を光学部材により該標識
部に導光し、該標識部を介した光束を複数の受光素子よ
り成る第２受光手段で受光し、該複数の受光素子からの
出力信号差を利用して該回転体の回転基準位置を検出す
るようにしたことを特徴とするロータリーエンコーダ
ー。 - 【請求項３】 円筒部材の周囲に一定周期の格子より成
る光学スケールを設けた回転体の該光学スケールのうち
の第１スケールに光照射手段からの光束を照射し、該第
１スケールで光変調された光束を該光学スケールのうち
の第２スケールに入射させ、該第２スケールで光変調さ
れた光束を第１受光手段で受光し、該第１受光手段から
の信号を用いて該回転体の回転情報を検出する際、該円
筒部材の一部に回転基準位置検出用の凹面又は凸面の曲
面より成る標識部を設け、第２光照射手段からの光束を
光学部材により該標識部に導光し、該標識部を介した光
束を複数の受光素子より成る第２受光手段で受光し、該
複数の受光素子からの出力信号差を利用して該回転体の
回転基準位置を検出するようにしたことを特徴とするロ
ータリーエンコーダー。 - 【請求項４】 円筒部材の周囲に一定周期の格子より成
る光学スケールを設けた回転体の該光学スケールのうち
の第１スケールに光照射手段からの光束を照射し、該第
１スケールで光変調された光束を該光学スケールのうち
の第２スケールに入射させ、該第２スケールで光変調さ
れた光束を第１受光手段で受光し、該第１受光手段から
の信号を用いて該回転体の回転情報を検出する際、該円
筒部材の一部に回転基準位置検出用のＶ溝形状の標識部
を設け、１つの発光部と１つの受光素子より成るセンサ
ーユニットを複数個、該回転体の回転方向に沿って、該
標識部に対向配置し、該複数のセンサーユニットからの
光束を該標識部に導光し、該標識部を介した光束を該複
数のセンサーユニットの受光素子で受光し、該複数の受
光素子からの出力信号差を利用して該回転体の回転基準
位置を検出するようにしたことを特徴とするロータリー
エンコーダー。 - 【請求項５】 円筒部材の周囲に一定周期の格子より成
る光学スケールを設けた回転体の該光学スケールのうち
の第１スケールに光照射手段からの光束を照射し、該第
１スケールで光変調された光束を該光学スケールのうち
の第２スケールに入射させ、該第２スケールで光変調さ
れた光束を第１受光手段で受光し、該第１受光手段から
の信号を用いて該回転体の回転情報を検出する際、該円
筒部材の一部に該回転体の円周方向と垂直な方向で互い
に逆方向に傾いた２つの傾斜面を有する回転基準位置検
出用の標識部を設け、第２光照射手段からの光束を該標
識部に導光し、該標識部の２つの傾斜面で分離した２つ
の光束を各々受光素子で検出し、該２つの受光素子で得
られる光量変化の出力信号差を利用して該回転体の回転
基準位置を検出するようにしたことを特徴とするロータ
リーエンコーダー。 - 【請求項６】 前記光学スケールの格子は回転方向に対
して垂直方向に長い、互いに逆方向に傾いた２つの傾斜
面を有しており、該格子は入射光束を回転方向に対して
複数の方向に光変調させていることを特徴とする請求項
１，２，３，４又は５のロータリーエンコーダー。 - 【請求項７】 前記標識部は回転方向に対して垂直方向
に長い傾斜面を有する凹凸部を有し、該標識部の回転方
向の幅をｄ、該標識部への入射光束の回転方向の幅をφ
としたとき ｄ／４≦φ≦３ｄ なる条件を満足することを特徴とする請求項１又は２の
ロータリーエンコーダー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8975992A JPH05256669A (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | ロータリーエンコーダー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8975992A JPH05256669A (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | ロータリーエンコーダー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05256669A true JPH05256669A (ja) | 1993-10-05 |
Family
ID=13979650
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8975992A Pending JPH05256669A (ja) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | ロータリーエンコーダー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05256669A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011209286A (ja) * | 2011-03-29 | 2011-10-20 | Mitsutoyo Corp | 光学式エンコーダ |
-
1992
- 1992-03-13 JP JP8975992A patent/JPH05256669A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011209286A (ja) * | 2011-03-29 | 2011-10-20 | Mitsutoyo Corp | 光学式エンコーダ |
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