JPH07128092A - 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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- JPH07128092A JPH07128092A JP5293912A JP29391293A JPH07128092A JP H07128092 A JPH07128092 A JP H07128092A JP 5293912 A JP5293912 A JP 5293912A JP 29391293 A JP29391293 A JP 29391293A JP H07128092 A JPH07128092 A JP H07128092A
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-
- 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
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
- G01P3/36—Devices characterised by the use of optical means, e.g. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01P3/366—Devices characterised by the use of optical means, e.g. using infrared, visible, or ultraviolet light by using diffraction of light
-
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- G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
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- G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 装置全体の小型化、簡素化を図りつつ、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】 光源からの光束Ｒを回折格子Ｇ１に照射し、
このとき生ずる２つの所定次数の回折光を各々相対回転
するディスクの周上の放射状回折格子Ｇ２に入射させ、
該回折格子Ｇ２からの２つの回折光を各々回折格子Ｇ３
に入射させ、該回折格子Ｇ３からの２つの回折光を互い
に角度を持たせて取り出し、双方の光路を部分的に重ね
合わせて干渉縞を形成させて受光素子に導光し、該受光
素子から出力される干渉信号を用いて該ディスクに関す
る回転情報を得るようにしたこと。
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】 光源からの光束Ｒを回折格子Ｇ１に照射し、
このとき生ずる２つの所定次数の回折光を各々相対回転
するディスクの周上の放射状回折格子Ｇ２に入射させ、
該回折格子Ｇ２からの２つの回折光を各々回折格子Ｇ３
に入射させ、該回折格子Ｇ３からの２つの回折光を互い
に角度を持たせて取り出し、双方の光路を部分的に重ね
合わせて干渉縞を形成させて受光素子に導光し、該受光
素子から出力される干渉信号を用いて該ディスクに関す
る回転情報を得るようにしたこと。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はロータリーエンコーダに
関し、特に回転物体（スケール）に取りつけたディスク
の放射状回折格子にレーザやレーザダイオード、ＬＥＤ
等からの光束を入射させ、該放射状回折格子からの所定
次数の回折光がディスクの回転速度や回転方位に応じた
位相変調作用を受けることを利用し、回転物体の回転速
度や回転変位等を測定する際に好適なロータリーエンコ
ーダに関するものである。
関し、特に回転物体（スケール）に取りつけたディスク
の放射状回折格子にレーザやレーザダイオード、ＬＥＤ
等からの光束を入射させ、該放射状回折格子からの所定
次数の回折光がディスクの回転速度や回転方位に応じた
位相変調作用を受けることを利用し、回転物体の回転速
度や回転変位等を測定する際に好適なロータリーエンコ
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情報等の移
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情報等の移
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】この種の回折光干渉方式のロータリーエン
コーダでは微細格子（放射状格子）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。
コーダでは微細格子（放射状格子）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。
【０００５】一般にロータリーエンコーダでは （１−イ）小径で高密度に放射状格子を記録したディス
ク（回転ディスク）を使用して高分解能で低イナーシャ
であること。 （１−ロ）装置全体が薄型で小型であること。 （１−ハ）被測定物にディスクや検出ヘッド等を分離し
て直接組み込めるユニットタイプで組み込み時に取り扱
いやすいこと。 等が要望されている。
ク（回転ディスク）を使用して高分解能で低イナーシャ
であること。 （１−ロ）装置全体が薄型で小型であること。 （１−ハ）被測定物にディスクや検出ヘッド等を分離し
て直接組み込めるユニットタイプで組み込み時に取り扱
いやすいこと。 等が要望されている。
【０００６】これに対して本出願人は特願平４−３３７
４０３号においてディスクから反射回折される回折光束
を適切に干渉させて装置全体の小型化を図ったロータリ
ーエンコーダを提案している。
４０３号においてディスクから反射回折される回折光束
を適切に干渉させて装置全体の小型化を図ったロータリ
ーエンコーダを提案している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は本出願人の先
に提案したロータリーエンコーダを更に改良し、小径な
高密度の回折格子（放射状格子）より成る微細格子を設
けたディスクを使用し、該微細格子に光束を照射したと
きに得られる所定次数の２つの回折光を互いに適切に干
渉させることにより、装置全体の小型化及び薄型化を図
りつつ、回転物体（ディスク）の回転情報を高分解能で
検出することができるロータリーエンコーダの提供を目
的とする。
に提案したロータリーエンコーダを更に改良し、小径な
高密度の回折格子（放射状格子）より成る微細格子を設
けたディスクを使用し、該微細格子に光束を照射したと
きに得られる所定次数の２つの回折光を互いに適切に干
渉させることにより、装置全体の小型化及び薄型化を図
りつつ、回転物体（ディスク）の回転情報を高分解能で
検出することができるロータリーエンコーダの提供を目
的とする。
【０００８】
【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、 （イ）光源からの光束Ｒを回折格子Ｇ１の点Ｐ１に照射
し、このとき生ずる＋１次回折光Ｒ+1と０次回折光Ｒ0
とを各々相対回転するディスクの周上の放射状回折格子
Ｇ２が記録されている点Ｐ２ａと点Ｐ２ｂとに入射さ
せ、該点Ｐ２ａから−１次回折された光束Ｒ+1 -1と点Ｐ
２ｂから＋１次回折された光束Ｒ0 +1 とを各々回折格子
Ｇ３の点Ｐ３ａと点Ｐ３ｂとに入射させ、該点Ｐ３ａで
０次回折した光束Ｒ+1 -1 0 と点Ｐ３ｂで−１次回折した
光束Ｒ0 +1 -1 とを互いに角度を持たせて取り出し、双方
の光路を部分的に重ね合わせて干渉縞を形成させて受光
素子に導光し、該受光素子から出力される干渉信号を用
いて該ディスクに関する回転情報を得るようにしたこと
を特徴としている。
コーダは、 （イ）光源からの光束Ｒを回折格子Ｇ１の点Ｐ１に照射
し、このとき生ずる＋１次回折光Ｒ+1と０次回折光Ｒ0
とを各々相対回転するディスクの周上の放射状回折格子
Ｇ２が記録されている点Ｐ２ａと点Ｐ２ｂとに入射さ
せ、該点Ｐ２ａから−１次回折された光束Ｒ+1 -1と点Ｐ
２ｂから＋１次回折された光束Ｒ0 +1 とを各々回折格子
Ｇ３の点Ｐ３ａと点Ｐ３ｂとに入射させ、該点Ｐ３ａで
０次回折した光束Ｒ+1 -1 0 と点Ｐ３ｂで−１次回折した
光束Ｒ0 +1 -1 とを互いに角度を持たせて取り出し、双方
の光路を部分的に重ね合わせて干渉縞を形成させて受光
素子に導光し、該受光素子から出力される干渉信号を用
いて該ディスクに関する回転情報を得るようにしたこと
を特徴としている。
【０００９】特に、前記回折格子Ｇ１と回折格子Ｇ３は
互いにリニア格子より成り、双方のリニア格子の配列方
位が平行に配置されていること、前記回折格子Ｇ１と前
記回折格子Ｇ３は同一基板面上のリニア格子より成り、
該回折格子Ｇ１上の点Ｐ１と該回折格子Ｇ３上の点Ｐ３
ａ，点Ｐ３ｂは該同一基板面上のリニア格子の異なる位
置であること、前記受光素子の受光面は該受光素子面上
に形成される干渉縞のピッチと同一ピッチのアレイ状に
配置されていること、そして、前記受光素子の受光面は
該受光素子面上に形成される干渉縞のピッチと同一ピッ
チの互いに噛み合った櫛歯状に配置されていること等を
特徴としている。
互いにリニア格子より成り、双方のリニア格子の配列方
位が平行に配置されていること、前記回折格子Ｇ１と前
記回折格子Ｇ３は同一基板面上のリニア格子より成り、
該回折格子Ｇ１上の点Ｐ１と該回折格子Ｇ３上の点Ｐ３
ａ，点Ｐ３ｂは該同一基板面上のリニア格子の異なる位
置であること、前記受光素子の受光面は該受光素子面上
に形成される干渉縞のピッチと同一ピッチのアレイ状に
配置されていること、そして、前記受光素子の受光面は
該受光素子面上に形成される干渉縞のピッチと同一ピッ
チの互いに噛み合った櫛歯状に配置されていること等を
特徴としている。
【００１０】（ロ）光源からの光束Ｒを回折格子Ｇ１の
点Ｐ１に照射し、このとき生ずる＋１次回折光Ｒ+1と０
次回折光Ｒ0 とを各々相対回転するディスクの周上の放
射状回折格子Ｇ２が記録されている点Ｐ２ａと点Ｐ２ｂ
とに入射させ、該点Ｐ２ａから−１次回折された光束Ｒ
+1 -1と点Ｐ２ｂから＋１次回折された光束Ｒ0 +1 とを各
々回折格子Ｇ３の点Ｐ３ａと点Ｐ３ｂとに入射させ、該
点Ｐ３ａで０次回折した光束Ｒ+1 -1 0 と点Ｐ３ｂで−１
次回折した光束Ｒ0 +1 -1 とを互いに平行に取り出し、双
方の光路を部分的に重ね合わせて干渉縞を形成させて受
光素子に導光し、該受光素子から出力される干渉信号を
用いて該ディスクに関する回転情報を得るようにしたこ
とを特徴としている。
点Ｐ１に照射し、このとき生ずる＋１次回折光Ｒ+1と０
次回折光Ｒ0 とを各々相対回転するディスクの周上の放
射状回折格子Ｇ２が記録されている点Ｐ２ａと点Ｐ２ｂ
とに入射させ、該点Ｐ２ａから−１次回折された光束Ｒ
+1 -1と点Ｐ２ｂから＋１次回折された光束Ｒ0 +1 とを各
々回折格子Ｇ３の点Ｐ３ａと点Ｐ３ｂとに入射させ、該
点Ｐ３ａで０次回折した光束Ｒ+1 -1 0 と点Ｐ３ｂで−１
次回折した光束Ｒ0 +1 -1 とを互いに平行に取り出し、双
方の光路を部分的に重ね合わせて干渉縞を形成させて受
光素子に導光し、該受光素子から出力される干渉信号を
用いて該ディスクに関する回転情報を得るようにしたこ
とを特徴としている。
【００１１】特に前記回折格子Ｇ１と回折格子Ｇ３は互
いにリニア格子より成り、双方のリニア格子の配列方位
に角度差があるように配置されていることや、前記回折
格子Ｇ１と前記回折格子Ｇ３は同一基板面上の放射状格
子より成り、該回折格子Ｇ１上の点Ｐ１と該回折格子Ｇ
３上の点Ｐ３ａ，点Ｐ３ｂは該同一基板面上の放射状格
子の異なる位置であり、該点Ｐ１と点Ｐ３ａ，点Ｐ３ｂ
における該放射状格子は配列方位を互いに角度差がある
ように設定されていること、そして前記回折格子Ｇ１上
の点Ｐ１と前記回折格子Ｇ３上の点Ｐ３ａ，点Ｐ３ｂに
おける放射状格子の配列方位の角度差θ（Ｐ１−Ｐ３）
が前記回折格子Ｇ２上の点Ｐ２ａと点Ｐ２ｂにおける放
射状格子の配列方位の角度差φ（Ｐ２ａ−Ｐ２ｂ）と略
等しくなるように設定されていること等を特徴としてい
る。
いにリニア格子より成り、双方のリニア格子の配列方位
に角度差があるように配置されていることや、前記回折
格子Ｇ１と前記回折格子Ｇ３は同一基板面上の放射状格
子より成り、該回折格子Ｇ１上の点Ｐ１と該回折格子Ｇ
３上の点Ｐ３ａ，点Ｐ３ｂは該同一基板面上の放射状格
子の異なる位置であり、該点Ｐ１と点Ｐ３ａ，点Ｐ３ｂ
における該放射状格子は配列方位を互いに角度差がある
ように設定されていること、そして前記回折格子Ｇ１上
の点Ｐ１と前記回折格子Ｇ３上の点Ｐ３ａ，点Ｐ３ｂに
おける放射状格子の配列方位の角度差θ（Ｐ１−Ｐ３）
が前記回折格子Ｇ２上の点Ｐ２ａと点Ｐ２ｂにおける放
射状格子の配列方位の角度差φ（Ｐ２ａ−Ｐ２ｂ）と略
等しくなるように設定されていること等を特徴としてい
る。
【００１２】
【実施例】図１は本発明の実施例１の要部斜視図であ
る。
る。
【００１３】同図において、レーザダイオードや発光ダ
イオード等の発光素子（光源）１より放射した光束Ｒを
光学系（不図示）を介して平行光としリニア格子より成
る回折格子Ｇ１上の点Ｐ１に照射している。
イオード等の発光素子（光源）１より放射した光束Ｒを
光学系（不図示）を介して平行光としリニア格子より成
る回折格子Ｇ１上の点Ｐ１に照射している。
【００１４】回折格子Ｇ１で回折された複数の回折光の
うち＋１次回折光Ｒ+1と０次回折光Ｒ0 を各々矢印Ｙａ
の如く回転軸Ｄａを中心に回転する回転物体（不図示）
に連結したディスク４上の放射状回折格子Ｇ２上の点Ｐ
２ａと点Ｐ２ｂに入射させている。
うち＋１次回折光Ｒ+1と０次回折光Ｒ0 を各々矢印Ｙａ
の如く回転軸Ｄａを中心に回転する回転物体（不図示）
に連結したディスク４上の放射状回折格子Ｇ２上の点Ｐ
２ａと点Ｐ２ｂに入射させている。
【００１５】放射状回折格子Ｇ２の点Ｐ２ａで−１次回
折した光束Ｒ+1 -1をリニア格子より成る回折格子Ｇ３上
の点Ｐ３ａに入射させている。又、放射状回折格子Ｇ２
の点Ｐ２ｂで＋１次回折した光束Ｒ0 +1 を回折格子Ｇ３
上の点Ｐ３ｂに入射させている。
折した光束Ｒ+1 -1をリニア格子より成る回折格子Ｇ３上
の点Ｐ３ａに入射させている。又、放射状回折格子Ｇ２
の点Ｐ２ｂで＋１次回折した光束Ｒ0 +1 を回折格子Ｇ３
上の点Ｐ３ｂに入射させている。
【００１６】回折格子Ｇ３は点Ｐ３ａと点Ｐ３ｂにおけ
る格子の配列方位が回折格子Ｇ１の格子の配列方位と平
行となるように設定している。
る格子の配列方位が回折格子Ｇ１の格子の配列方位と平
行となるように設定している。
【００１７】本実施例では回折格子Ｇ１と回折格子Ｇ３
とを同一基板面上のリニア格子より構成している。そし
て点Ｐ１と点Ｐ３ａ，点Ｐ３ｂとが同一基板面上のリニ
ア格子の異なる位置となるように設定している。
とを同一基板面上のリニア格子より構成している。そし
て点Ｐ１と点Ｐ３ａ，点Ｐ３ｂとが同一基板面上のリニ
ア格子の異なる位置となるように設定している。
【００１８】回折格子Ｇ３の点Ｐ３ａで０次回折した光
束Ｒ+1 -1 0 は回折格子Ｇ２の点Ｐ２ａで既にディスク４
面に対して僅かに角度を持って射出しているので、回折
格子Ｇ３から射出するとき、その面に対してもある程度
の角度をもって取り出される。
束Ｒ+1 -1 0 は回折格子Ｇ２の点Ｐ２ａで既にディスク４
面に対して僅かに角度を持って射出しているので、回折
格子Ｇ３から射出するとき、その面に対してもある程度
の角度をもって取り出される。
【００１９】回折格子Ｇ３の点Ｐ３ｂで−１次回折した
光束Ｒ0 +1 -1 は回折格子Ｇ３から、その面に対して垂直
に取り出される。即ち本実施例では光束Ｒ+1 -1 0 と光束
Ｒ0 +1 -1 を回折格子Ｇ３から互いに角度をもって取り出
している。そして光束Ｒ+1 -1 0 と光束Ｒ0 +1 -1 の光路を
部分的に重ね合わせて干渉させて受光素子６に導光して
いる。
光束Ｒ0 +1 -1 は回折格子Ｇ３から、その面に対して垂直
に取り出される。即ち本実施例では光束Ｒ+1 -1 0 と光束
Ｒ0 +1 -1 を回折格子Ｇ３から互いに角度をもって取り出
している。そして光束Ｒ+1 -1 0 と光束Ｒ0 +1 -1 の光路を
部分的に重ね合わせて干渉させて受光素子６に導光して
いる。
【００２０】受光素子６によりこのときの干渉パターン
の明暗に基づく正弦波状の信号光（干渉信号）を得てい
る。そして受光素子６からの干渉信号を用いてディスク
６の回転情報を得ている。受光素子６はその受光面６ａ
が受光素子面上に形成される干渉縞のピッチと同一のピ
ッチのアレイ状となるように構成している。
の明暗に基づく正弦波状の信号光（干渉信号）を得てい
る。そして受光素子６からの干渉信号を用いてディスク
６の回転情報を得ている。受光素子６はその受光面６ａ
が受光素子面上に形成される干渉縞のピッチと同一のピ
ッチのアレイ状となるように構成している。
【００２１】受光素子６の受光面の干渉縞配列方位の大
きさが干渉縞ピッチに比べて小さければ、受光素子６か
らの出力信号は、ディスク４が放射状回折格子Ｇ２の１
ピッチ分回転するとき２周期の正弦波状信号となる。
きさが干渉縞ピッチに比べて小さければ、受光素子６か
らの出力信号は、ディスク４が放射状回折格子Ｇ２の１
ピッチ分回転するとき２周期の正弦波状信号となる。
【００２２】本実施例では、光束Ｒが平行光束である為
に、受光素子の受光面を干渉縞ピッチより狭い幅の矩形
状とし、それを以下の式で規定するピッチＰに成るよう
にアレイ状に配置し、並列接続している。
に、受光素子の受光面を干渉縞ピッチより狭い幅の矩形
状とし、それを以下の式で規定するピッチＰに成るよう
にアレイ状に配置し、並列接続している。
【００２３】
【数１】 ここで、λは光束Ｒの波長、ｄは回折格子Ｇ１（Ｇ３）
と放射状回折格子Ｇ２との間隔、Ｒは放射状回折格子Ｇ
２の中心と照射点Ｐ２ｂとの距離（半径）、Ｎは放射状
回折格子Ｇ２の一周あたりの格子本数である。
と放射状回折格子Ｇ２との間隔、Ｒは放射状回折格子Ｇ
２の中心と照射点Ｐ２ｂとの距離（半径）、Ｎは放射状
回折格子Ｇ２の一周あたりの格子本数である。
【００２４】本実施例では、（１−１）（１）式を満た
すように光学系、受光素子６等を配置し、受光素子６上
に形成される干渉縞ピッチと受光素子６のアレイ状の受
光面６ａのピッチが等しくして、光電変換領域に対して
時間的に同位相の干渉光成分が入射する様にして、受光
素子からｓ／ｎの良い周期信号を得ている。
すように光学系、受光素子６等を配置し、受光素子６上
に形成される干渉縞ピッチと受光素子６のアレイ状の受
光面６ａのピッチが等しくして、光電変換領域に対して
時間的に同位相の干渉光成分が入射する様にして、受光
素子からｓ／ｎの良い周期信号を得ている。
【００２５】（１−２）また、回折格子Ｇ１，Ｇ３をリ
ニア格子より構成し製造を容易にしている。
ニア格子より構成し製造を容易にしている。
【００２６】（１−３）そして回折格子Ｇ１の配列方位
を放射状回折格子Ｇ２の照射点Ｐ２ａにおける配列方位
に対して平行になるように与えて干渉信号光の干渉縞パ
ターンを発生させている。
を放射状回折格子Ｇ２の照射点Ｐ２ａにおける配列方位
に対して平行になるように与えて干渉信号光の干渉縞パ
ターンを発生させている。
【００２７】本実施例では実際に光学系を配置する場
合、受光素子６からの出力をモニタしながら光束の照射
位置Ｐ１をディスク４の半径方向にずらし、さらに回折
格子Ｇ１（Ｇ３）の取付け角度を調整するだけで最大の
コントラストが容易に得られるので組み立て、取り付け
が容易で扱いやすいという特長がある。
合、受光素子６からの出力をモニタしながら光束の照射
位置Ｐ１をディスク４の半径方向にずらし、さらに回折
格子Ｇ１（Ｇ３）の取付け角度を調整するだけで最大の
コントラストが容易に得られるので組み立て、取り付け
が容易で扱いやすいという特長がある。
【００２８】図２〜図５は各々本発明の実施例２〜５の
要部斜視図である。
要部斜視図である。
【００２９】図２の実施例２では図１の実施例１に比べ
て回折格子Ｇ１，Ｇ３の格子の配列方位を放射状回折格
子Ｇ２の照射点Ｐ２ｂにおける配列方位に対して平行に
なるようにしており、これより干渉信号光の干渉縞パタ
ーンを発生させている点が異っており、その他の構成は
同じである。
て回折格子Ｇ１，Ｇ３の格子の配列方位を放射状回折格
子Ｇ２の照射点Ｐ２ｂにおける配列方位に対して平行に
なるようにしており、これより干渉信号光の干渉縞パタ
ーンを発生させている点が異っており、その他の構成は
同じである。
【００３０】尚、本実施例１，２では回折格子Ｇ１を回
転ディスク４上の放射状回折格子Ｇ２上の照射点Ｐ２
ａ，Ｐ２ｂにおける配列方位のどちらか一方に対して、
平行にした配置になっている。
転ディスク４上の放射状回折格子Ｇ２上の照射点Ｐ２
ａ，Ｐ２ｂにおける配列方位のどちらか一方に対して、
平行にした配置になっている。
【００３１】図３の実施例３では図１の実施例１に比べ
て回折格子Ｇ１を回転ディスク上の放射状回折格子Ｇ２
上の照射点Ｐ２ａ，Ｐ２ｂにおける配列方位の双方に対
して逆向きの角度差を有するように配置している点が異
っており、その他の構成は同じである。
て回折格子Ｇ１を回転ディスク上の放射状回折格子Ｇ２
上の照射点Ｐ２ａ，Ｐ２ｂにおける配列方位の双方に対
して逆向きの角度差を有するように配置している点が異
っており、その他の構成は同じである。
【００３２】図４の実施例４では図１の実施例１に比べ
て受光素子６を受光素子６面上に形成される干渉縞のピ
ッチと同一ピッチの互いに噛み合った櫛歯状の２つの受
光面６ａ，６ｂより構成し、２つの受光面６ａ，６ｂで
得られる信号を差動増幅回路ＡＭにて差分を抽出して出
力するようにしている点が異っており、その他の構成は
同じである。
て受光素子６を受光素子６面上に形成される干渉縞のピ
ッチと同一ピッチの互いに噛み合った櫛歯状の２つの受
光面６ａ，６ｂより構成し、２つの受光面６ａ，６ｂで
得られる信号を差動増幅回路ＡＭにて差分を抽出して出
力するようにしている点が異っており、その他の構成は
同じである。
【００３３】本実施例は、（４−１）光源の出力の不安
定性や光学系の取り付け誤差等の影響で、受光素子への
入射光量が変動しても周期信号は常に０を中心とした振
幅信号が得られるので、周期変動をカウントする際のエ
ラーが生じないので、安定した計測ができる。
定性や光学系の取り付け誤差等の影響で、受光素子への
入射光量が変動しても周期信号は常に０を中心とした振
幅信号が得られるので、周期変動をカウントする際のエ
ラーが生じないので、安定した計測ができる。
【００３４】（４−２）小型化、薄型化のために、回折
格子Ｇ２と回折格子Ｇ１との間隔を狭めると回折格子Ｇ
３より射出する干渉光束の光路と光源から回折格子Ｇ１
へ入射させる光路が接近し、あるいはオーバーラップし
てしまい、例えば光源から回折格子Ｇ１に入射した光束
の直接反射光が干渉信号光に混入してしまうが、２つの
櫛歯状の受光面による差動検出により直流成分である不
要光成分がキャンセルされるので、Ｓ／Ｎを悪化させな
い。等の特長がある。
格子Ｇ２と回折格子Ｇ１との間隔を狭めると回折格子Ｇ
３より射出する干渉光束の光路と光源から回折格子Ｇ１
へ入射させる光路が接近し、あるいはオーバーラップし
てしまい、例えば光源から回折格子Ｇ１に入射した光束
の直接反射光が干渉信号光に混入してしまうが、２つの
櫛歯状の受光面による差動検出により直流成分である不
要光成分がキャンセルされるので、Ｓ／Ｎを悪化させな
い。等の特長がある。
【００３５】図５の実施例５は図４の実施例４において
発光素子１からの光束Ｒの光路Ｒｓを対称として両側に
同様の回折格子と受光素子を配置した構成となってい
る。即ち、回折格子Ｇ２上に３つの光束を照射し、光路
Ｒｓの両側で干渉信号を形成するようにしている。
発光素子１からの光束Ｒの光路Ｒｓを対称として両側に
同様の回折格子と受光素子を配置した構成となってい
る。即ち、回折格子Ｇ２上に３つの光束を照射し、光路
Ｒｓの両側で干渉信号を形成するようにしている。
【００３６】同図において、発光素子１から射出された
光束Ｒは、回折格子Ｇ１上の点Ｐ１に照射され、それよ
り生じた０次回折光Ｒ0 と＋１次回折光Ｒ+1、そして−
１次回折光Ｒ-1の３つの光束はそれぞれディスク４上に
記録された放射状格子Ｇ２上の点Ｐ２ａ，点Ｐ２ｂ，点
Ｐ２ｃに照射される。
光束Ｒは、回折格子Ｇ１上の点Ｐ１に照射され、それよ
り生じた０次回折光Ｒ0 と＋１次回折光Ｒ+1、そして−
１次回折光Ｒ-1の３つの光束はそれぞれディスク４上に
記録された放射状格子Ｇ２上の点Ｐ２ａ，点Ｐ２ｂ，点
Ｐ２ｃに照射される。
【００３７】点Ｐ２ｂにて＋１次回折した光束Ｒ0 +1 は
回折格子Ｇ３ａ上の点Ｐ３ｂに照射される。点Ｐ２ａに
て−１次回折した光束Ｒ+1 -1は回折格子Ｇ３ａ上の点Ｐ
３ａに照射される。点Ｐ２ｃにて＋１次回折した光束Ｒ
-1 +1は回折格子Ｇ３ｂ上の点Ｐ３ｃに照射される。点Ｐ
２ｂにて−１次回折した光束Ｒ0 -1 は回折格子Ｇ３ｂ上
の点Ｐ３ｄに照射される。
回折格子Ｇ３ａ上の点Ｐ３ｂに照射される。点Ｐ２ａに
て−１次回折した光束Ｒ+1 -1は回折格子Ｇ３ａ上の点Ｐ
３ａに照射される。点Ｐ２ｃにて＋１次回折した光束Ｒ
-1 +1は回折格子Ｇ３ｂ上の点Ｐ３ｃに照射される。点Ｐ
２ｂにて−１次回折した光束Ｒ0 -1 は回折格子Ｇ３ｂ上
の点Ｐ３ｄに照射される。
【００３８】回折格子Ｇ１の格子配列方位を回転ディス
ク４上の放射状回折格子Ｇ２上の点Ｐ２ｂにおける格子
配列方位に対して、平行になる様にしている。これによ
り点Ｐ３ｂから得られる−１次回折光Ｒ0 +1 -1 は、回折
格子Ｇ３面に対して垂直に取り出される。
ク４上の放射状回折格子Ｇ２上の点Ｐ２ｂにおける格子
配列方位に対して、平行になる様にしている。これによ
り点Ｐ３ｂから得られる−１次回折光Ｒ0 +1 -1 は、回折
格子Ｇ３面に対して垂直に取り出される。
【００３９】点Ｐ３ａから得られる０次回折光Ｒ+1 -1 0
は、ディスク４面の法線に対してわずかに角度を持って
取り出されるので、回折格子Ｇ３を透過しても回折格子
Ｇ３面に対して所定の角度を成して射出する。
は、ディスク４面の法線に対してわずかに角度を持って
取り出されるので、回折格子Ｇ３を透過しても回折格子
Ｇ３面に対して所定の角度を成して射出する。
【００４０】点Ｐ３ｃから得られる０次回折光Ｒ-1 +1 0
は、ディスク４面の法線に対してわずかに角度を持って
取り出されるので、回折格子Ｇ３を透過しても回折格子
Ｇ３面に対して所定の角度を成して射出する。
は、ディスク４面の法線に対してわずかに角度を持って
取り出されるので、回折格子Ｇ３を透過しても回折格子
Ｇ３面に対して所定の角度を成して射出する。
【００４１】点Ｐ３ｄから得られる＋１次回折光Ｒ0 -1
+1 は、回折格子Ｇ３面に対して垂直に取り出される。
+1 は、回折格子Ｇ３面に対して垂直に取り出される。
【００４２】光束Ｒ0 +1 -1 ，Ｒ+1 -1 0 は互いにわずかに
異なる進行方向に進行し、更に部分的に重なり合って干
渉縞信号光になっている。干渉縞は受光素子６Ｘに投影
され、実施例４と同様な電気的周期信号を出力する。
異なる進行方向に進行し、更に部分的に重なり合って干
渉縞信号光になっている。干渉縞は受光素子６Ｘに投影
され、実施例４と同様な電気的周期信号を出力する。
【００４３】光束Ｒ-1 +1 0 ，Ｒ0 -1 +1 も同様に、互いに
わずかに異なる進行方向に進行し、更に部分的に重なり
合って干渉縞信号光になっている。干渉縞信号光は受光
素子６Ｙに投影され実施例４と同様な電気的周期信号を
出力する。
わずかに異なる進行方向に進行し、更に部分的に重なり
合って干渉縞信号光になっている。干渉縞信号光は受光
素子６Ｙに投影され実施例４と同様な電気的周期信号を
出力する。
【００４４】これらの電気的周期信号は、ディスク４が
放射状回折格子の１ピッチ分回転するとき２周期の正弦
波状信号になっている。
放射状回折格子の１ピッチ分回転するとき２周期の正弦
波状信号になっている。
【００４５】本実施例によれば、回折格子Ｇ１の２か所
から干渉信号光が得られるので、図５に示すように回折
格子Ｇ３ａ，Ｇ３ｂ間での格子配列の位相をずらし、点
Ｐ３ａ，点Ｐ３ｂと点Ｐ３ｃ，点Ｐ３ｄの間で１／４ピ
ッチずらせば、受光素子６ａ，６ｂに入射する干渉光の
明暗の位相を９０°ずらすことができ、ディスク４の回
転速度の他に回転方向の判別もできるという特長があ
る。
から干渉信号光が得られるので、図５に示すように回折
格子Ｇ３ａ，Ｇ３ｂ間での格子配列の位相をずらし、点
Ｐ３ａ，点Ｐ３ｂと点Ｐ３ｃ，点Ｐ３ｄの間で１／４ピ
ッチずらせば、受光素子６ａ，６ｂに入射する干渉光の
明暗の位相を９０°ずらすことができ、ディスク４の回
転速度の他に回転方向の判別もできるという特長があ
る。
【００４６】図６〜図９は本発明の実施例６〜９の要部
斜視図である。
斜視図である。
【００４７】実施例６〜９は図１の実施例１に比べて主
に回折格子Ｇ３の点Ｐ３ａと点Ｐ３ｂに入射し、点Ｐ３
ａで回折した光束と点Ｐ３ｂで回折した光束とが互いに
平行となるように取り出して、双方を重ね合わせて干渉
縞を形成している点、受光素子６として単一受光面より
成る受光素子を用いている点が異っており、その他の構
成は同じである。
に回折格子Ｇ３の点Ｐ３ａと点Ｐ３ｂに入射し、点Ｐ３
ａで回折した光束と点Ｐ３ｂで回折した光束とが互いに
平行となるように取り出して、双方を重ね合わせて干渉
縞を形成している点、受光素子６として単一受光面より
成る受光素子を用いている点が異っており、その他の構
成は同じである。
【００４８】次に図６〜図９の各実施例の構成について
前述した図１〜図５の各実施例と一部重複するが順次説
明する。
前述した図１〜図５の各実施例と一部重複するが順次説
明する。
【００４９】図６の実施例６において、レーザダイオー
ドや発光ダイオード等の発光素子（光源）１より放射し
た光束Ｒを光学系（不図示）を介して平行光としリニア
格子より成る回折格子Ｇ１上の点Ｐ１に照射している。
ドや発光ダイオード等の発光素子（光源）１より放射し
た光束Ｒを光学系（不図示）を介して平行光としリニア
格子より成る回折格子Ｇ１上の点Ｐ１に照射している。
【００５０】回折格子Ｇ１で回折された複数の回折光の
うち＋１次回折光Ｒ+1と０次回折光Ｒ0 を各々矢印Ｙａ
の如く回転軸Ｄａを中心に回転する回転物体（不図示）
に連結したディスク４上の放射状回折格子Ｇ２上の点Ｐ
２ａと点Ｐ２ｂに入射させている。
うち＋１次回折光Ｒ+1と０次回折光Ｒ0 を各々矢印Ｙａ
の如く回転軸Ｄａを中心に回転する回転物体（不図示）
に連結したディスク４上の放射状回折格子Ｇ２上の点Ｐ
２ａと点Ｐ２ｂに入射させている。
【００５１】放射状回折格子Ｇ２の点Ｐ２ａで−１次回
折した光束Ｒ+1 -1をリニア格子より成る回折格子Ｇ３上
の点Ｐ３ａに入射させている。
折した光束Ｒ+1 -1をリニア格子より成る回折格子Ｇ３上
の点Ｐ３ａに入射させている。
【００５２】又放射状回折格子Ｇ２の点Ｐ２ｂで＋１次
回折した光束Ｒ0 +1 を回折格子Ｇ３上の点Ｐ３ｂに入射
させている。点Ｐ１と点Ｐ２ｂにおける回折格子のピッ
チが等しく点Ｐ２ａと点Ｐ３ｂにおける回折格子のピッ
チが等しくなるようにしている。
回折した光束Ｒ0 +1 を回折格子Ｇ３上の点Ｐ３ｂに入射
させている。点Ｐ１と点Ｐ２ｂにおける回折格子のピッ
チが等しく点Ｐ２ａと点Ｐ３ｂにおける回折格子のピッ
チが等しくなるようにしている。
【００５３】又、回折格子Ｇ３は点Ｐ３ａと点Ｐ３ｂに
おける格子の配列方位が回折格子Ｇ１の格子の配列方位
に対して適切なる角度差θとなるように設定している。
おける格子の配列方位が回折格子Ｇ１の格子の配列方位
に対して適切なる角度差θとなるように設定している。
【００５４】回折格子Ｇ３の点Ｐ３ａで０次回折した光
束Ｒ+1 -1 0 の射出方位ベクトルと回折格子Ｇ３の点Ｐ３
ｂで−１次回折した光束Ｒ0 +1 -1 の射出方位ベクトルと
が一致するようにしている。
束Ｒ+1 -1 0 の射出方位ベクトルと回折格子Ｇ３の点Ｐ３
ｂで−１次回折した光束Ｒ0 +1 -1 の射出方位ベクトルと
が一致するようにしている。
【００５５】そして双方の光束を重なり合わせて干渉さ
せて受光素子６に導光している。受光素子６は、このと
きの干渉パターンの明暗に基づく正弦波状の信号光を出
力し、信号処理回路（不図示）は該信号光を用いてディ
スク６の回転情報を得ている。
せて受光素子６に導光している。受光素子６は、このと
きの干渉パターンの明暗に基づく正弦波状の信号光を出
力し、信号処理回路（不図示）は該信号光を用いてディ
スク６の回転情報を得ている。
【００５６】本実施例においては、ディスク６が放射状
回折格子Ｇ２の格子１ピッチ分回転すると受光素子６か
らは電気的な周期信号として２周期の正弦波信号が得ら
れる。
回折格子Ｇ２の格子１ピッチ分回転すると受光素子６か
らは電気的な周期信号として２周期の正弦波信号が得ら
れる。
【００５７】なお、本実施例では、ディスク板４上の回
折格子Ｇ２による反射回折光を利用し、回折格子Ｇ１と
回折格子Ｇ３を同一側に配置している場合を示したが、
回折格子Ｇ２による透過回折光を利用するようにして回
折格子Ｇ１と回折格子Ｇ３とを回折格子Ｇ２の両側に対
抗して配置しても良い。
折格子Ｇ２による反射回折光を利用し、回折格子Ｇ１と
回折格子Ｇ３を同一側に配置している場合を示したが、
回折格子Ｇ２による透過回折光を利用するようにして回
折格子Ｇ１と回折格子Ｇ３とを回折格子Ｇ２の両側に対
抗して配置しても良い。
【００５８】本実施例によれば、回折格子Ｇ３上の点Ｐ
３ａ，点Ｐ３ｂおよび回折格子Ｇ１上の点Ｐ１における
回折格子の配列方位を適切な角度θに設定することによ
り、回折格子Ｇ３からの重なり合った２光束が互いに平
行となり、均一な干渉光束となるようにして受光素子か
らｓ／ｎの良い周期信号を得ている。
３ａ，点Ｐ３ｂおよび回折格子Ｇ１上の点Ｐ１における
回折格子の配列方位を適切な角度θに設定することによ
り、回折格子Ｇ３からの重なり合った２光束が互いに平
行となり、均一な干渉光束となるようにして受光素子か
らｓ／ｎの良い周期信号を得ている。
【００５９】これによりディスク４の回転情報の高精度
な検出を可能としている。
な検出を可能としている。
【００６０】この他、本実施例では、 （６−１）回折格子Ｇ１，Ｇ３がリニア回折格子なので
製造が容易である。 （６−２）回折格子Ｇ１，Ｇ３がリニア回折格子なので
設計が容易である。 （６−３）反射回折光を利用する場合、回折格子Ｇ３と
Ｇ１が同一平面状に配置できるのでより薄型化できる。 （６−４）同様の理由で、ディスクの片面側に読み取り
光学ヘッドが配置できる（ディスクを挟み込む構成を取
らない）ので、組込みが容易になる。 （６−５）同様の理由で、回折格子Ｇ３とＧ１が同一基
板上に一体化できるので部品点数が少なくなり、組み立
て時にアライメント調整する必要がなくなり、より安定
したものができ、ローコスト化できる。 等の効果がある。
製造が容易である。 （６−２）回折格子Ｇ１，Ｇ３がリニア回折格子なので
設計が容易である。 （６−３）反射回折光を利用する場合、回折格子Ｇ３と
Ｇ１が同一平面状に配置できるのでより薄型化できる。 （６−４）同様の理由で、ディスクの片面側に読み取り
光学ヘッドが配置できる（ディスクを挟み込む構成を取
らない）ので、組込みが容易になる。 （６−５）同様の理由で、回折格子Ｇ３とＧ１が同一基
板上に一体化できるので部品点数が少なくなり、組み立
て時にアライメント調整する必要がなくなり、より安定
したものができ、ローコスト化できる。 等の効果がある。
【００６１】図７の実施例７では図６の実施例６に比べ
て、回折格子Ｇ１，Ｇ３に放射状回折格子を用いている
点が異っており、その他の構成は同じである。
て、回折格子Ｇ１，Ｇ３に放射状回折格子を用いている
点が異っており、その他の構成は同じである。
【００６２】図７において、レーザダイオードや発光ダ
イオード等の発光素子（光源）１より放射した光束Ｒを
光学系（不図示）を介して平行光とし放射状回折格子Ｇ
１上の点Ｐ１に照射している。放射状回折格子Ｇ１で回
折された複数の回折光のうち＋１次回折光Ｒ+1と０次回
折光Ｒ0 を各々矢印Ｙａの如く回転軸Ｄａを中心に回転
する回転物体（不図示）に連結したディスク４上の放射
状回折格子Ｇ２上の点Ｐ２ａと点Ｐ２ｂに入射させてい
る。
イオード等の発光素子（光源）１より放射した光束Ｒを
光学系（不図示）を介して平行光とし放射状回折格子Ｇ
１上の点Ｐ１に照射している。放射状回折格子Ｇ１で回
折された複数の回折光のうち＋１次回折光Ｒ+1と０次回
折光Ｒ0 を各々矢印Ｙａの如く回転軸Ｄａを中心に回転
する回転物体（不図示）に連結したディスク４上の放射
状回折格子Ｇ２上の点Ｐ２ａと点Ｐ２ｂに入射させてい
る。
【００６３】放射状回折格子Ｇ２の点Ｐ２ａで−１次回
折した光束Ｒ+1 -1を放射状回折格子Ｇ３上の点Ｐ３ａに
入射させている。又、放射状回折格子Ｇ２の点Ｐ２ｂで
＋１次回折した光束Ｒ0 +1 を放射状回折格子Ｇ３上の点
Ｐ３ｂに入射させている。
折した光束Ｒ+1 -1を放射状回折格子Ｇ３上の点Ｐ３ａに
入射させている。又、放射状回折格子Ｇ２の点Ｐ２ｂで
＋１次回折した光束Ｒ0 +1 を放射状回折格子Ｇ３上の点
Ｐ３ｂに入射させている。
【００６４】放射状回折格子Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３の中心が
一致し、更に全周に換算した場合の格子本数Ｎが等しく
なるようにしている。
一致し、更に全周に換算した場合の格子本数Ｎが等しく
なるようにしている。
【００６５】これにより回折格子Ｇ３の点Ｐ３ａで０次
回折した光束Ｒ+1 -1 0 の射出方位ベクトルと回折格子Ｇ
３の点Ｐ３ｂで−１次回折した光束Ｒ0 +1 -1 の射出方位
ベクトルとが一致するようにしている。
回折した光束Ｒ+1 -1 0 の射出方位ベクトルと回折格子Ｇ
３の点Ｐ３ｂで−１次回折した光束Ｒ0 +1 -1 の射出方位
ベクトルとが一致するようにしている。
【００６６】そして双方の光束を重なり合わせて干渉さ
せて受光素子６に導光している。
せて受光素子６に導光している。
【００６７】受光素子６は、このときの干渉パターンの
明暗に基づく正弦波状の信号光を出力し、信号処理回路
（不図示）は該信号光を用いてディスク６の回転情報を
得ている。
明暗に基づく正弦波状の信号光を出力し、信号処理回路
（不図示）は該信号光を用いてディスク６の回転情報を
得ている。
【００６８】本実施例では実施例６と同様にディスク４
が放射状回折格子の１ピッチ分回転するとき受光素子６
からは２周期の正弦波状信号が得られる。
が放射状回折格子の１ピッチ分回転するとき受光素子６
からは２周期の正弦波状信号が得られる。
【００６９】本実施例は、 （７−１）回折格子Ｇ３とＧ１が同一の放射状回折格子
部品で構成できるので部品の種類が少なくなり構成が簡
略化できる。
部品で構成できるので部品の種類が少なくなり構成が簡
略化できる。
【００７０】（７−２）取り付け誤差に強い。即ち放射
状回折格子Ｇ１（Ｇ３）とディスク板４（回折格子Ｇ
２）との間隔ｄが何らかの原因（取り付け誤差、機械的
位置ずれ、熱膨張等）で変動した場合でも、点Ｐ２ａ，
点Ｐ２ｂ，点Ｐ３ａ，点Ｐ３ｂの位置がずれるだけで回
折格子Ｇ３上の点Ｐ３ａ，点Ｐ３ｂより射出される２光
束の射出方位ベクトルの相対的平行性が保存されるよう
に働くので、干渉信号光が乱されず、安定した信号が出
力できる。
状回折格子Ｇ１（Ｇ３）とディスク板４（回折格子Ｇ
２）との間隔ｄが何らかの原因（取り付け誤差、機械的
位置ずれ、熱膨張等）で変動した場合でも、点Ｐ２ａ，
点Ｐ２ｂ，点Ｐ３ａ，点Ｐ３ｂの位置がずれるだけで回
折格子Ｇ３上の点Ｐ３ａ，点Ｐ３ｂより射出される２光
束の射出方位ベクトルの相対的平行性が保存されるよう
に働くので、干渉信号光が乱されず、安定した信号が出
力できる。
【００７１】（７−３）環境温度変動に強い。即ち環境
温度が変動して光源の波長λが変動しても、点Ｐ２ａ，
点Ｐ２ｂ，点Ｐ３ａ，点Ｐ３ｂの位置がずれるだけで回
折格子Ｇ３上の点Ｐ３ａ，点Ｐ３ｂより射出される２光
束の射出方位ベクトルの相対的平行性が保存されるよう
に働くので、干渉信号光が乱されず、安定した信号が出
力できる。等の特長がある。
温度が変動して光源の波長λが変動しても、点Ｐ２ａ，
点Ｐ２ｂ，点Ｐ３ａ，点Ｐ３ｂの位置がずれるだけで回
折格子Ｇ３上の点Ｐ３ａ，点Ｐ３ｂより射出される２光
束の射出方位ベクトルの相対的平行性が保存されるよう
に働くので、干渉信号光が乱されず、安定した信号が出
力できる。等の特長がある。
【００７２】図８の実施例８は図６の実施例６に比べて
リニア格子より成る回折格子Ｇ１およびＧ３を回転ディ
スク４上の放射状回折格子Ｇ２上の点Ｐ２ａ，Ｐ２ｂに
おける格子配列方位に対して、それぞれ互いに平行にな
るように角度θを持たせて配置した点が異っており、そ
の他の構成は同じである。
リニア格子より成る回折格子Ｇ１およびＧ３を回転ディ
スク４上の放射状回折格子Ｇ２上の点Ｐ２ａ，Ｐ２ｂに
おける格子配列方位に対して、それぞれ互いに平行にな
るように角度θを持たせて配置した点が異っており、そ
の他の構成は同じである。
【００７３】図８においてレーザダイオードや発光ダイ
オード等の発光素子（光源）１より放射した光束Ｒを光
学系（不図示）を介して平行光としリニア格子より成る
回折格子Ｇ１上の点Ｐ１に照射している。
オード等の発光素子（光源）１より放射した光束Ｒを光
学系（不図示）を介して平行光としリニア格子より成る
回折格子Ｇ１上の点Ｐ１に照射している。
【００７４】回折格子Ｇ１で回折された複数の回折光の
うち＋１次回折光Ｒ+1と０次回折光Ｒ0 を各々矢印Ｙａ
の如く回転軸Ｄａを中心に回転する回転物体（不図示）
に連結したディスク４上の放射状回折格子Ｇ２上の点Ｐ
２ａと点Ｐ２ｂに入射させている。
うち＋１次回折光Ｒ+1と０次回折光Ｒ0 を各々矢印Ｙａ
の如く回転軸Ｄａを中心に回転する回転物体（不図示）
に連結したディスク４上の放射状回折格子Ｇ２上の点Ｐ
２ａと点Ｐ２ｂに入射させている。
【００７５】放射状回折格子Ｇ２の点Ｐ２ａで−１次回
折した光束Ｒ+1 -1をリニア格子より成る回折格子Ｇ３上
の点Ｐ３ａに入射させている。又放射状回折格子Ｇ２の
点Ｐ２ｂで＋１次回折した光束Ｒ0 +1 を回折格子Ｇ３上
の点Ｐ３ｂに入射させている。
折した光束Ｒ+1 -1をリニア格子より成る回折格子Ｇ３上
の点Ｐ３ａに入射させている。又放射状回折格子Ｇ２の
点Ｐ２ｂで＋１次回折した光束Ｒ0 +1 を回折格子Ｇ３上
の点Ｐ３ｂに入射させている。
【００７６】点Ｐ２ａにおける放射状回折格子Ｇ２の格
子の配列方位がリニア格子より成る回折格子Ｇ１と平行
でかつ等しいピッチであり、点Ｐ２ｂにおける放射状回
折格子Ｇ２の格子の配列方位がリニア格子より成る回折
格子Ｇ３と平行でかつ等しいピッチとなるようにしてい
る。
子の配列方位がリニア格子より成る回折格子Ｇ１と平行
でかつ等しいピッチであり、点Ｐ２ｂにおける放射状回
折格子Ｇ２の格子の配列方位がリニア格子より成る回折
格子Ｇ３と平行でかつ等しいピッチとなるようにしてい
る。
【００７７】これにより点Ｐ３ａから得られる０次回折
光Ｒ+1 -1 0 は、すでにディスク４面に対して垂直に射出
しているのでリニア回折格子Ｇ３に対しても垂直に取り
出している。又、点Ｐ３ｂから得られる−１次回折光Ｒ
0 +1 -1 は、リニア格子Ｇ３に対して垂直に射出するよう
にしている。
光Ｒ+1 -1 0 は、すでにディスク４面に対して垂直に射出
しているのでリニア回折格子Ｇ３に対しても垂直に取り
出している。又、点Ｐ３ｂから得られる−１次回折光Ｒ
0 +1 -1 は、リニア格子Ｇ３に対して垂直に射出するよう
にしている。
【００７８】そして双方の光束を重なり合わせて干渉さ
せて受光素子６に導光している。受光素子６はこのとき
の干渉パターンの明暗に基づく正弦波状の信号光を出力
し、信号処理回路（不図示）は該信号光を用いてディス
ク６の回転情報を得ている。
せて受光素子６に導光している。受光素子６はこのとき
の干渉パターンの明暗に基づく正弦波状の信号光を出力
し、信号処理回路（不図示）は該信号光を用いてディス
ク６の回転情報を得ている。
【００７９】本実施例では実施例６と同様にディスク４
が放射状回折格子の１ピッチ分回転するとき受光素子６
からは２周期の正弦波状信号が得られる。
が放射状回折格子の１ピッチ分回転するとき受光素子６
からは２周期の正弦波状信号が得られる。
【００８０】図９の実施例９は図７の実施例７において
発光素子１からの光束Ｒの光路Ｒｓを対称とし、両側に
同様の放射状回折格子と受光素子を配置した構成となっ
ている。即ち回折格子Ｇ２上に３つの光束を照射し、光
路Ｒｓの両側で干渉信号を形成するようにしている。
発光素子１からの光束Ｒの光路Ｒｓを対称とし、両側に
同様の放射状回折格子と受光素子を配置した構成となっ
ている。即ち回折格子Ｇ２上に３つの光束を照射し、光
路Ｒｓの両側で干渉信号を形成するようにしている。
【００８１】同図において、発光素子１から射出された
光束Ｒは、放射状回折格子Ｇ１上の点Ｐ１に照射され、
それより生じた０次回折光Ｒ0 と＋１次回折光Ｒ+1、そ
して−１次回折光Ｒ-1の３つの光束は、それぞれディス
ク４上に記録された放射状回折格子Ｇ２上の点Ｐ２ａ，
点Ｐ２ｂ，点Ｐ２ｃに照射される。
光束Ｒは、放射状回折格子Ｇ１上の点Ｐ１に照射され、
それより生じた０次回折光Ｒ0 と＋１次回折光Ｒ+1、そ
して−１次回折光Ｒ-1の３つの光束は、それぞれディス
ク４上に記録された放射状回折格子Ｇ２上の点Ｐ２ａ，
点Ｐ２ｂ，点Ｐ２ｃに照射される。
【００８２】点Ｐ２ｂにて＋１次回折した光束Ｒ0 +1 は
放射状回折格子Ｇ３ａ上の点Ｐ３ｂに照射される。点Ｐ
２ａにて−１次回折した光束Ｒ+1 -1は放射状回折格子Ｇ
３ａ上の点Ｐ３ａに照射される。点Ｐ２ｃにて＋１次回
折した光束Ｒ-1 +1は放射状回折格子Ｇ３ｂ上の点Ｐ３ｃ
に照射される。点Ｐ２ｂにて−１次回折した光束Ｒ0 +1
は放射状回折格子Ｇ３ｂ上の点Ｐ３ｄに照射される。
放射状回折格子Ｇ３ａ上の点Ｐ３ｂに照射される。点Ｐ
２ａにて−１次回折した光束Ｒ+1 -1は放射状回折格子Ｇ
３ａ上の点Ｐ３ａに照射される。点Ｐ２ｃにて＋１次回
折した光束Ｒ-1 +1は放射状回折格子Ｇ３ｂ上の点Ｐ３ｃ
に照射される。点Ｐ２ｂにて−１次回折した光束Ｒ0 +1
は放射状回折格子Ｇ３ｂ上の点Ｐ３ｄに照射される。
【００８３】点Ｐ３ａ，点Ｐ３ｂ，点Ｐ３ｃ，点Ｐ３ｄ
における放射状回折格子Ｇ１，Ｇ３ａ，Ｇ３ｂの中心が
一致していて、かつ全周あたりの換算格子本数が等しい
ようにしている。これにより両側の各２光束が互いに平
行に射出するようにしている。
における放射状回折格子Ｇ１，Ｇ３ａ，Ｇ３ｂの中心が
一致していて、かつ全周あたりの換算格子本数が等しい
ようにしている。これにより両側の各２光束が互いに平
行に射出するようにしている。
【００８４】各干渉信号光は受光素子６Ｘ，６Ｙにて受
光され、電気的な周期信号を出力する。これらの電気的
な周期信号は、ディスク４が放射状回折格子の１ピッチ
分回転するとき２周期の正弦波状信号になっている。
光され、電気的な周期信号を出力する。これらの電気的
な周期信号は、ディスク４が放射状回折格子の１ピッチ
分回転するとき２周期の正弦波状信号になっている。
【００８５】本実施例において、 （９−１）放射状回折格子Ｇ１の２か所から干渉信号光
が得られるので、図９に示すように放射状回折格子Ｇ１
の格子配列位相を部分的にずらし、点Ｐ３ａ，点Ｐ３ｂ
と点Ｐ３ｃ，点Ｐ３ｄの間で１／４ピッチずらせば、受
光素子６Ｘ，６Ｙに入射する干渉光の明暗の位相を９０
°ずらすことができ、ディスク４の回転方向の判別もで
きる。
が得られるので、図９に示すように放射状回折格子Ｇ１
の格子配列位相を部分的にずらし、点Ｐ３ａ，点Ｐ３ｂ
と点Ｐ３ｃ，点Ｐ３ｄの間で１／４ピッチずらせば、受
光素子６Ｘ，６Ｙに入射する干渉光の明暗の位相を９０
°ずらすことができ、ディスク４の回転方向の判別もで
きる。
【００８６】（９−２）放射状回折格子Ｇ１と放射状回
折格子Ｇ２の中心を適切にずらして受光素子６Ｘ，６Ｙ
に入射する干渉光の明暗の位相差を発生させるようにし
ても良い。
折格子Ｇ２の中心を適切にずらして受光素子６Ｘ，６Ｙ
に入射する干渉光の明暗の位相差を発生させるようにし
ても良い。
【００８７】尚、以上の各実施例において回折光の回折
次数は０，＋１，−１に限らず、それ以外の次数も使用
しても良い。
次数は０，＋１，−１に限らず、それ以外の次数も使用
しても良い。
【００８８】又受光素子として互いに噛み合った櫛歯状
の受光面より成る光電素子を２組隣り合わせに並べて、
互いに位相をずらして位相が９０°ずつずれた４相信号
を出力するようにしても良い。
の受光面より成る光電素子を２組隣り合わせに並べて、
互いに位相をずらして位相が９０°ずつずれた４相信号
を出力するようにしても良い。
【００８９】
【発明の効果】本発明によれば以上のように小径な高密
度の回折格子（放射状格子）より成る微細格子を設けた
ディスクを使用し、該微細格子に光束を照射したときに
得られる所定次数の２つの回折光を互いに適切に干渉さ
せることにより、装置全体の小型化及び薄型化を図りつ
つ、回転物体（ディスク）の回転情報を高分解能で検出
することができるロータリーエンコーダを達成すること
ができる。
度の回折格子（放射状格子）より成る微細格子を設けた
ディスクを使用し、該微細格子に光束を照射したときに
得られる所定次数の２つの回折光を互いに適切に干渉さ
せることにより、装置全体の小型化及び薄型化を図りつ
つ、回転物体（ディスク）の回転情報を高分解能で検出
することができるロータリーエンコーダを達成すること
ができる。
【００９０】この他本発明は、 （２−イ）非常に小径で高密度（格子ピッチ１．６μｍ
程度）に放射状格子を記録したディスクを使用して高分
解能化、低イナーシャ化が出来ること （２−ロ）全体はミリオーダーの薄型、小型な形状にで
きること （２−ハ）測定したい機器にディスク、検出ヘッドを分
離して直接組み込めるユニットタイプで組込み時に扱い
やすいこと （２−ニ）構成が非常に簡単で、組み立て調整も容易で
あること （２−ホ）光束分割、合成用回折格子が実施例の様に同
一ピッチであれば、それらと同一ピッチのリニア回折格
子から成るリニアスケールの読み取りが出来るリニアエ
ンコーダとしての適用が可能となること 等の特長を有している。
程度）に放射状格子を記録したディスクを使用して高分
解能化、低イナーシャ化が出来ること （２−ロ）全体はミリオーダーの薄型、小型な形状にで
きること （２−ハ）測定したい機器にディスク、検出ヘッドを分
離して直接組み込めるユニットタイプで組込み時に扱い
やすいこと （２−ニ）構成が非常に簡単で、組み立て調整も容易で
あること （２−ホ）光束分割、合成用回折格子が実施例の様に同
一ピッチであれば、それらと同一ピッチのリニア回折格
子から成るリニアスケールの読み取りが出来るリニアエ
ンコーダとしての適用が可能となること 等の特長を有している。
【図１】 本発明の実施例１の要部斜視図
【図２】 本発明の実施例２の要部斜視図
【図３】 本発明の実施例３の要部斜視図
【図４】 本発明の実施例４の要部斜視図
【図５】 本発明の実施例５の要部斜視図
【図６】 本発明の実施例６の要部斜視図
【図７】 本発明の実施例７の要部斜視図
【図８】 本発明の実施例８の要部斜視図
【図９】 本発明の実施例９の要部斜視図
１ 発光素子 ４ ディスク ６，６Ｘ，６Ｙ 受光素子 Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３ 回折格子
Claims (9)
- 【請求項１】 光源からの光束Ｒを回折格子Ｇ１の点Ｐ
１に照射し、このとき生ずる＋１次回折光Ｒ+1と０次回
折光Ｒ0 とを各々相対回転するディスクの周上の放射状
回折格子Ｇ２が記録されている点Ｐ２ａと点Ｐ２ｂとに
入射させ、該点Ｐ２ａから−１次回折された光束Ｒ+1 -1
と点Ｐ２ｂから＋１次回折された光束Ｒ0 +1 とを各々回
折格子Ｇ３の点Ｐ３ａと点Ｐ３ｂとに入射させ、該点Ｐ
３ａで０次回折した光束Ｒ+1 -1 0 と点Ｐ３ｂで−１次回
折した光束Ｒ0 +1 -1 とを互いに角度を持たせて取り出
し、双方の光路を部分的に重ね合わせて干渉縞を形成さ
せて受光素子に導光し、該受光素子から出力される干渉
信号を用いて該ディスクに関する回転情報を得るように
したことを特徴とするロータリーエンコーダ。 - 【請求項２】 前記回折格子Ｇ１と回折格子Ｇ３は互い
にリニア格子より成り、双方のリニア格子の配列方位が
平行に配置され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】 前記回折格子Ｇ１と前記回折格子Ｇ３は
同一基板面上のリニア格子より成り、該回折格子Ｇ１上
の点Ｐ１と該回折格子Ｇ３上の点Ｐ３ａ，点Ｐ３ｂは該
同一基板面上のリニア格子の異なる位置であることを特
徴とする請求項１のロータリーエンコーダ。 - 【請求項４】 前記受光素子の受光面は該受光素子面上
に形成される干渉縞のピッチと同一ピッチのアレイ状に
配置されていることを特徴とする請求項１，２又は３の
ロータリーエンコーダ。 - 【請求項５】 前記受光素子の受光面は該受光素子面上
に形成される干渉縞のピッチと同一ピッチの互いに噛み
合った櫛歯状に配置されていることを特徴とする請求項
１，２又は３のロータリーエンコーダ。 - 【請求項６】 光源からの光束Ｒを回折格子Ｇ１の点Ｐ
１に照射し、このとき生ずる＋１次回折光Ｒ+1と０次回
折光Ｒ0 とを各々相対回転するディスクの周上の放射状
回折格子Ｇ２が記録されている点Ｐ２ａと点Ｐ２ｂとに
入射させ、該点Ｐ２ａから−１次回折された光束Ｒ+1 -1
と点Ｐ２ｂから＋１次回折された光束Ｒ0 +1 とを各々回
折格子Ｇ３の点Ｐ３ａと点Ｐ３ｂとに入射させ、該点Ｐ
３ａで０次回折した光束Ｒ+1 -1 0 と点Ｐ３ｂで−１次回
折した光束Ｒ0 +1 -1 とを互いに平行に取り出し、双方の
光路を部分的に重ね合わせて干渉縞を形成させて受光素
子に導光し、該受光素子から出力される干渉信号を用い
て該ディスクに関する回転情報を得るようにしたことを
特徴とするロータリーエンコーダ。 - 【請求項７】 前記回折格子Ｇ１と回折格子Ｇ３は互い
にリニア格子より成り、双方のリニア格子の配列方位に
角度差があるように配置されていることを特徴とする請
求項６のロータリーエンコーダ。 - 【請求項８】 前記回折格子Ｇ１と前記回折格子Ｇ３は
同一基板面上の放射状格子より成り、該回折格子Ｇ１上
の点Ｐ１と該回折格子Ｇ３上の点Ｐ３ａ，点Ｐ３ｂは該
同一基板面上の放射状格子の異なる位置であり、該点Ｐ
１と点Ｐ３ａ，点Ｐ３ｂにおける該放射状格子は配列方
位に互いに角度差があるように設定されていることを特
徴とする請求項６のロータリーエンコーダ。 - 【請求項９】 前記回折格子Ｇ１上の点Ｐ１と前記回折
格子Ｇ３上の点Ｐ３ａ，点Ｐ３ｂにおける放射状格子の
配列方位の角度差θ（Ｐ１−Ｐ３）が前記回折格子Ｇ２
上の点Ｐ２ａと点Ｐ２ｂにおける放射状格子の配列方位
の角度差φ（Ｐ２ａ−Ｐ２ｂ）と略等しくなるように設
定されていることを特徴とする請求項８のロータリーエ
ンコーダ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29391293A JP3196459B2 (ja) | 1993-10-29 | 1993-10-29 | ロータリーエンコーダ |
| DE69418819T DE69418819T3 (de) | 1993-10-29 | 1994-10-27 | Drehkodierer |
| EP94117027A EP0651232B2 (en) | 1993-10-29 | 1994-10-27 | Rotary encoder |
| US08/724,220 US5661296A (en) | 1993-10-29 | 1996-10-02 | Rotary encoder measuring substantially coinciding phases of interference light components |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29391293A JP3196459B2 (ja) | 1993-10-29 | 1993-10-29 | ロータリーエンコーダ |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07128092A true JPH07128092A (ja) | 1995-05-19 |
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Family
ID=17800766
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| US (1) | US5661296A (ja) |
| EP (1) | EP0651232B2 (ja) |
| JP (1) | JP3196459B2 (ja) |
| DE (1) | DE69418819T3 (ja) |
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