JPH1172355A - Displacement information detector - Google Patents

Displacement information detector

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JPH1172355A
JPH1172355A JP8281198A JP8281198A JPH1172355A JP H1172355 A JPH1172355 A JP H1172355A JP 8281198 A JP8281198 A JP 8281198A JP 8281198 A JP8281198 A JP 8281198A JP H1172355 A JPH1172355 A JP H1172355A
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light
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学 高山
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a displacement information detector capable of accurately detecting displacement information of an optical scale having V-shaped grooves in a predetermined period. SOLUTION: Optical fluxes from a light source 1 are collected by a lens system 2 and are allowed to be incident on a first region 3d of a grating section of an optical scale 3 capable of being relatively rotated with respect to the optical fluxes. Grating widths in the diameter direction of the grating section are different from each other. The light from the grating section of the first region 3a is reflected by a concave mirror 4 of a reflection member to be incident on a second region 3b having a grating width different from that of the first region 3a. The optical fluxes via the second region 3b are received, thereby detecting relative rotational displacement information of the optical scale 3.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は変位情報検出装置に
関し、特に変位物体(光学スケール)に光を照射した際
に発生する回折を利用して変位物体の回転情報や移動等
の変位情報の物理量を高精度に求めることのできるロー
タリーエンコーダ等に好適なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a displacement information detecting apparatus, and more particularly, to a physical quantity of displacement information such as rotation information and movement of a displaced object using diffraction generated when light is irradiated on a displaced object (optical scale). Is suitable for a rotary encoder or the like which can obtain the value with high accuracy.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来よりNC工作機械等には物体(変位
物体)の移動量,回転量等の変位情報を検出する為の変
位情報検出装置としてロータリーエンコーダやリニアエ
ンコーダ(以下「エンコーダ」という。)が使用されて
いる。
2. Description of the Related Art Conventionally, NC machine tools and the like have a rotary encoder or a linear encoder (hereinafter referred to as an "encoder") as a displacement information detecting device for detecting displacement information such as a moving amount and a rotating amount of an object (displaced object). ) Is used.

【0003】特にエンコーダは簡易な構成でありながら
高精度で角度変位量や移動量等を検出できるので工作機
械や計測装置に広く使用されている。
In particular, encoders are widely used in machine tools and measuring devices because they have a simple structure and can detect the amount of angular displacement and the amount of movement with high accuracy.

【0004】図17は特公昭36−11793号公報で
提案されているエンコーダの要部概略図である。同図に
おいて光源201からの光束は、基板202に設けた開
口202aを通過した後にレンズ系203で略平行光束
として放射格子(直線状格子)を設けた変位物体として
の光学スケール204の第1領域204aに入射してい
る。
FIG. 17 is a schematic view of a main part of an encoder proposed in Japanese Patent Publication No. 36-11793. In the drawing, a light beam from a light source 201 passes through an opening 202a provided in a substrate 202, and is then converted into a substantially parallel light beam by a lens system 203 as a first area of an optical scale 204 as a displacement object provided with a radiation grating (linear grating). 204a.

【0005】光学スケール204の第1領域204aの
格子で回折した±n次の回折光はレンズ系205,コー
ナーキューブ206、そしてレンズ系207を介して光
学スケール204の第2領域204bに導光され、その
面上に干渉パターンを形成する。第2領域204bを通
過した干渉パターンに基づく光束をレンズ系208で集
光して受光素子209で検出している。
[0005] The ± n-order diffracted light diffracted by the grating of the first area 204a of the optical scale 204 is guided to the second area 204b of the optical scale 204 via the lens system 205, the corner cube 206, and the lens system 207. , An interference pattern is formed on the surface. A light beam based on the interference pattern that has passed through the second region 204b is collected by the lens system 208 and detected by the light receiving element 209.

【0006】このとき光学スケール204が矢印204
cの方向に移動すると、光学スケール204上に形成さ
れる干渉パターンは逆方向に変位するので受光素子20
9では格子分解能(格子ピッチ)の2倍の周期の信号が
得られる。
At this time, the optical scale 204 is indicated by an arrow 204
c, the interference pattern formed on the optical scale 204 is displaced in the opposite direction.
9, a signal having a period twice as long as the grating resolution (grating pitch) is obtained.

【0007】同図に示すエンコーダは受光素子209で
得られる周期信号を利用して光学スケール204の変位
情報を得ている。
The encoder shown in FIG. 1 obtains displacement information of the optical scale 204 using a periodic signal obtained by the light receiving element 209.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】図17に示すエンコー
ダでは光源201からの光束の光学スケール204への
入射領域(第1領域204a)と光学スケール204で
回折した回折光束を光学部材205,206,207を
介して該光学スケール204へ再入射させるときの再入
射領域(第2領域204b)が光学スケール204上の
変位方向204cに位置するように設定している。
In the encoder shown in FIG. 17, the incident area (first area 204a) of the light beam from the light source 201 to the optical scale 204 and the diffracted light beam diffracted by the optical scale 204 are converted into optical members 205, 206, and 206. The re-incident area (second area 204b) when re-entering the optical scale 204 via the 207 is set to be located in the displacement direction 204c on the optical scale 204.

【0009】この為、特にロータリーエンコーダに応用
しようとすると、光源,複数のレンズ系,そして受光素
子等の各要素の配置に大きな空間を必要とし、又光学ス
ケールからの回折光を該光学スケールに再入射させる為
に多くの光学部材を必要とし、装置全体が複雑化及び大
型化する傾向があった。
For this reason, especially when applied to a rotary encoder, a large space is required for arranging each element such as a light source, a plurality of lens systems, and a light receiving element, and diffracted light from an optical scale is applied to the optical scale. Many optical members are required for re-entering, and the whole apparatus tends to be complicated and large.

【0010】この他光学スケールに対して略垂直に入出
射する光束(回折光)を用いている為に受光素子の左右
に射出する回折光が迷光となりやすく、装置全体の小型
化,簡素化を図りつつ、高精度の変位情報を得るのが難
しいという問題点があった。又、光学スケールと複数の
レンズ系との間隔が設計値よりずれていると(ギャップ
変化があると)受光手段で得られる信号のS/N比が低
下してくるという問題点があった。特にこのギャップの
設計値からの許容値は格子ピッチが微細化してくるにつ
れて厳しいものとなってくる。
In addition, since a light beam (diffracted light) that enters and exits substantially perpendicularly to the optical scale is used, the diffracted light exiting to the left and right of the light receiving element is likely to become stray light, and the entire apparatus can be reduced in size and simplified. However, there is a problem that it is difficult to obtain high-precision displacement information while trying. In addition, if the distance between the optical scale and the plurality of lens systems deviates from the design value (if there is a gap change), there is a problem that the S / N ratio of the signal obtained by the light receiving means decreases. In particular, the allowable value of the gap from the design value becomes stricter as the grating pitch becomes finer.

【0011】本発明は、装置全体の簡素化を図りつつ回
転変位を高精度に検出するロータリーエンコーダに好適
な変位情報検出装置の提供を第1の目的とする。
It is a first object of the present invention to provide a displacement information detecting device suitable for a rotary encoder for detecting a rotational displacement with high accuracy while simplifying the entire device.

【0012】各部材の配置上の空間を少なくすると共に
装置全体の簡素化を図りつつ、又各部材の配置上の許容
誤差を緩和しつつ変位物体の変位情報を高精度に検出す
るロータリーエンコーダに好適な変位情報検出装置の提
供を第2の目的とする。
A rotary encoder for detecting displacement information of a displaced object with high accuracy while reducing the space for disposing each member and simplifying the entire apparatus, and relaxing the permissible error in disposing each member. A second object is to provide a suitable displacement information detecting device.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明の変位情報検出装
置は、 (1-1) 光束に対して相対回転可能な光学スケールの径方
向で格子幅の異なる格子部の第1領域に入射させ、該第
1領域の格子部からの光を反射部材で反射して前記格子
部の前記第1領域の格子幅とは異なる格子幅の第2領域
に入射させ、該第2領域を介した光束を受光して、前記
光学スケールの相対回転変位情報を検出することを特徴
としている。
According to the present invention, there is provided a displacement information detecting apparatus comprising: (1-1) a displacement information detecting device for causing a light beam to enter a first region of a grating portion having a different grating width in a radial direction of an optical scale rotatable relative to a light beam; The light from the grating portion of the first region is reflected by a reflecting member and is incident on a second region having a grating width different from the grating width of the first region of the grating portion, and the luminous flux passing through the second region And detecting relative rotational displacement information of the optical scale.

【0014】特に、 (1-1-1) 前記反射部材は前記第1領域の格子の像を、前
記第2領域の格子上に実質合致する倍率で、かつ格子部
の進行方向に像が反転する様に、投影するよう配置され
ていることを特徴としている。
In particular, (1-1-1) the reflection member inverts the image of the grid in the first area at a magnification substantially matching the grid in the second area and in the traveling direction of the grid. It is characterized by being arranged to project.

【0015】(1-2) 光照射手段からの光束をレンズ系を
介して一定周期に配設した放射状の格子部を円板上の周
上に設けた回転可能な光学スケール上の第1領域に入射
させ、該第1領域の格子部で回折した回折光を各々ミラ
ーで反射させて該光学スケールの第2領域に入射させ、
該第2領域の格子部を介した光束を受光手段で受光する
ことにより、該光学スケールの変位情報を検出する変位
情報検出装置において、該第1領域と第2領域は該光学
スケールの回転軸の半径方向に対して異なった領域に位
置していることを特徴としている。
(1-2) A first area on a rotatable optical scale in which a radial grating portion in which a light beam from a light irradiating means is arranged at a constant period via a lens system is provided on the circumference of a disk. And diffracted light diffracted by the grating portion of the first area is reflected by a mirror, and is incident on the second area of the optical scale.
In a displacement information detecting device for detecting displacement information of the optical scale by receiving a light beam passing through a grating portion of the second region by a light receiving means, the first region and the second region are each provided with a rotation axis of the optical scale. Are located in different regions in the radial direction.

【0016】特に、 (1-2-1) 前記格子部は振幅型の格子より成っているこ
と。
In particular, (1-2-1) the grating portion is formed of an amplitude grating.

【0017】(1-2-2) 前記光学スケールの第1領域の格
子部で回折した±n次回折光の複数の回折光は、前記ミ
ラーで反射して該光学スケールの第2領域で重ね合わさ
れて干渉パターンを形成していること。
(1-2-2) A plurality of ± n-order diffracted lights diffracted by the grating portion of the first area of the optical scale are reflected by the mirror and superimposed on the second area of the optical scale. To form an interference pattern.

【0018】(1-2-3) 前記レンズ系は前記光照射手段か
らの光束を集光光束として射出していること。
(1-2-3) The lens system emits a light beam from the light irradiation means as a condensed light beam.

【0019】(1-2-4) 前記ミラーは前記第1領域の格子
部で回折した0次光と±n次回折光を反射させる凹面ミ
ラーから成っていること。
(1-2-4) The mirror comprises a concave mirror for reflecting the 0th-order light and ± nth-order diffracted light diffracted by the grating portion of the first region.

【0020】(1-2-5) 前記レンズ系は前記光照射手段か
らの光束を平行光束として射出していること。
(1-2-5) The lens system emits a light beam from the light irradiation means as a parallel light beam.

【0021】(1-2-6) 前記ミラーは前記第1領域の格子
部で回折した0次光と±n次回折光を反射させる各回折
光毎に設けた平面ミラーから成っていること。
(1-2-6) The mirror comprises a plane mirror provided for each diffracted light that reflects the 0th-order light and ± nth-order diffracted light diffracted by the grating portion of the first region.

【0022】(1-2-7) 前記格子部はV溝格子を用いてい
ること。等を特徴としている。
(1-2-7) The lattice section uses a V-groove lattice. And so on.

【0023】(1-3) 光照射手段からの光束をレンズ系で
集光して波面分割機能を有する格子部を円板上の周上に
設けた回転可能な光学スケール上の第1領域に入射さ
せ、該第1領域の格子部で回折した回折光を凹面ミラー
で反射させて該光学スケールの第2領域に入射させ、該
第2領域の格子部を介した光束を受光手段で受光するこ
とにより、該光学スケールの変位情報を検出する変位情
報検出装置において、該第1領域と第2領域は該光学ス
ケールの回転軸の半径方向に対して異なった領域に位置
しており、該第1領域の格子部からの±n次回折光は該
凹面ミラーの面又はその近傍に集光しており、該凹面ミ
ラーは該光学スケールの第1領域を第2領域に偏心系で
結像していることを特徴としている。
(1-3) A light beam from the light irradiation means is condensed by a lens system, and a grating portion having a wavefront dividing function is provided on a rotatable optical scale provided on a circumference of a disk in a first area. The light is made incident, the diffracted light diffracted by the grating section of the first area is reflected by a concave mirror and made incident on the second area of the optical scale, and the light beam passing through the grating section of the second area is received by the light receiving means. Accordingly, in the displacement information detecting device for detecting displacement information of the optical scale, the first region and the second region are located in different regions in a radial direction of a rotation axis of the optical scale, and ± n-order diffracted light from the grating portion of one region is converged on or near the surface of the concave mirror, and the concave mirror forms an image of the first region of the optical scale on the second region by an eccentric system. It is characterized by having.

【0024】特に、 (1-3-1) 前記波面分割機能格子がV溝格子であること。In particular, (1-3-1) the wavefront dividing function grating is a V-groove grating.

【0025】(1-3-2) 前記凹面ミラーは前記第1領域を
第2領域に拡大又は縮小結像させていること。
(1-3-2) The concave mirror forms an image of the first area in an enlarged or reduced form on a second area.

【0026】(1-3-3) 前記光学スケールの第1領域の格
子部で回折した±n次回折光の複数の回折光は、前記凹
面ミラーで反射して該光学スケールの第2領域で重ね合
わされて干渉パターンを形成していること。
(1-3-3) A plurality of diffracted lights of ± n order diffracted light diffracted by the grating portion of the first area of the optical scale are reflected by the concave mirror and superimposed on the second area of the optical scale. To form an interference pattern.

【0027】(1-3-4) 前記受光手段は複数の受光素子を
有し、前記光学スケールの第2領域で重ね合わせされた
干渉パターンに基づく光束は該第2領域の格子部のV溝
で複数の方向に分離されて該複数の受光素子に各々入射
していること。
(1-3-4) The light receiving means has a plurality of light receiving elements, and a light beam based on the interference pattern superimposed on the second area of the optical scale is provided in a V-groove of a lattice portion of the second area. And are incident on the plurality of light receiving elements respectively in a plurality of directions.

【0028】(1-3-5) 前記光源と前記凹面ミラーの反射
面は前記レンズ系によって略共役関係となっているこ
と。
(1-3-5) The light source and the reflecting surface of the concave mirror have a substantially conjugate relationship by the lens system.

【0029】(1-3-6) 前記光学スケールの一部は前記凹
面ミラーの曲率中心に位置していること。 等を特徴としている。
(1-3-6) A part of the optical scale is located at the center of curvature of the concave mirror. And so on.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】図1,図2は本発明の実施形態1
の一部分の要部斜視図、図3は本発明の実施形態1の一
部分の要部断面図、図4は本発明の実施形態1の一部分
の光学スケールと凹面ミラーとの説明図、図5は本発明
の実施形態1の一部分の光学スケールの説明図、図6は
本発明の実施形態1の一部分の光学スケールの格子部と
受光手段からの信号の説明図、図7は本発明の実施形態
1の光学スケール上の再結像した像の説明図、図8は本
発明の実施形態1における凹面ミラーの偏心量に対する
スケールピッチと重ね合わせピッチの説明図、図9は本
発明の実施形態1における凹面ミラーの偏心量に対する
スケールピッチと重ね合わせピッチの説明図、図10は
本発明の実施形態1の一部分の要部断面図、図11は本
発明の実施形態1における光学スケールへの光束の入射
状態を示す他の実施形態の説明図、図12は本発明の実
施形態1における光学スケールへの光束の入射状態を示
す他の実施形態の説明図である。
1 and 2 show a first embodiment of the present invention.
3 is a partial cross-sectional view of a part of the first embodiment of the present invention, FIG. 4 is an explanatory view of an optical scale and a concave mirror of a part of the first embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 6 is an explanatory view of a part of an optical scale according to the first embodiment of the present invention, FIG. 6 is an explanatory view of a signal from a grating portion and a light receiving unit of the optical scale as a part of the first embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 8 is an explanatory diagram of a re-formed image on the optical scale of FIG. 1, FIG. 8 is an explanatory diagram of a scale pitch and a superposition pitch with respect to the amount of eccentricity of the concave mirror in the first embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 10 is an explanatory view of a scale pitch and a superposition pitch with respect to the amount of eccentricity of the concave mirror in FIG. 10, FIG. 10 is a cross-sectional view of a main part of a part of the first embodiment of the present invention, and FIG. Other facts that indicate the state of incidence Form of illustration, FIG. 12 is an explanatory view of another embodiment showing an incident state of the light beam to the optical scale in Embodiment 1 of the present invention.

【0031】図中1は光源であり、例えばLEDや半導
体レーザで構成し、波長λ(632.8nm)の可干渉
性光束を発している。2はレンズ系であり、球面レンズ
又は非球面レンズより成り、光源1からの光束を集光し
て、後述する光学スケール3に導光している。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a light source, which comprises, for example, an LED or a semiconductor laser, and emits a coherent light beam having a wavelength λ (632.8 nm). Reference numeral 2 denotes a lens system, which is composed of a spherical lens or an aspherical lens, condenses a light beam from the light source 1 and guides it to an optical scale 3 described later.

【0032】光源1とレンズ系2等は光照射手段LRの
一要素を構成している。3は位相差検出機能と振幅型の
回折格子機能とを有する光学スケールであり、図5,図
6に示すように円板状の基板3cの表面上に一定周期の
複数の放射状格子(スリット数2500又は5000の
V溝格子)より成る格子部3dを設けて構成している。
光学スケール3の基板3cは透孔性の光学材料、例えば
ポリカーボやプラスチックより成り、回転体(不図示)
の一部に取り付けており、回転体と一体的に回転軸3e
を中心に矢印6方向に回転している。
The light source 1, the lens system 2 and the like constitute one element of the light irradiation means LR. Reference numeral 3 denotes an optical scale having a phase difference detecting function and an amplitude type diffraction grating function. As shown in FIGS. 5 and 6, a plurality of radial gratings (number of slits) having a fixed period are formed on the surface of a disk-shaped substrate 3c. A grating portion 3d composed of 2500 or 5000 V-groove gratings) is provided.
The substrate 3c of the optical scale 3 is made of a porous optical material, for example, polycarbonate or plastic, and has a rotating body (not shown).
And a rotating shaft 3e integrated with the rotating body.
Is rotated in the direction of arrow 6 around the center.

【0033】図6(A),(B)は光学スケール3の格
子部3dの詳細図であり、V溝部を構成する2つの傾斜
面30b−1,30b−2と1つの平面部30aが所定
のピッチPで交互に配列されて格子部3dを形成してい
る。V溝幅は(1/2)P、又V溝を形成する2つの傾
斜面30b−1,30b−2は各々(1/4)Pの幅を
有し、各々の傾斜面30b−1,30b−2はV溝の底
部と平坦部30aの垂線とを結ぶ直線に対し各々臨界角
以上、本実施形態ではθ=45°で傾いている。
FIGS. 6A and 6B are detailed views of the grating portion 3d of the optical scale 3, in which two inclined surfaces 30b-1 and 30b-2 and one flat portion 30a forming a V-groove are defined. Are alternately arranged at the pitch P to form the lattice portions 3d. The width of the V groove is (1/2) P, and the two inclined surfaces 30b-1 and 30b-2 forming the V groove each have a width of (1/4) P, and each of the inclined surfaces 30b-1, 30b-2 inclines at a critical angle or more with respect to a straight line connecting the bottom of the V-groove and the perpendicular to the flat portion 30a, at θ = 45 ° in the present embodiment.

【0034】本実施形態では光学スケール3からの回折
光のうち0次回折光と±1次回折光の3つの光束を利用
している。ここで、この格子部3dのV溝は光学スケー
ル3に対して放射状に構成されている為、光学スケール
3の内周側と外周側ではピッチが異なっている。ここで
ピッチとは周方向の平坦部30aの幅と2つの傾斜面3
0b−1,30b−2の幅との合計した値をいう。
In this embodiment, of the diffracted light from the optical scale 3, three luminous fluxes of the 0th-order diffracted light and ± 1st-order diffracted light are used. Here, since the V-groove of the grating portion 3d is formed radially with respect to the optical scale 3, the pitch is different between the inner peripheral side and the outer peripheral side of the optical scale 3. Here, the pitch means the width of the circumferential flat portion 30a and the two inclined surfaces 3
It refers to the sum of the widths of 0b-1 and 30b-2.

【0035】本実施形態では光学スケール3の材質をポ
リカーボやプラスチックとし、射出成形もしくは圧縮成
形当の製法によって作成している。4は凹面ミラーであ
り、球面ミラー,楕円ミラー,放物ミラー,非球面ミラ
ー等から成っている。凹面ミラー4は格子部3dのフー
リエ変換面に一致している。
In this embodiment, the material of the optical scale 3 is made of polycarbonate or plastic, and is made by a method such as injection molding or compression molding. Reference numeral 4 denotes a concave mirror, which comprises a spherical mirror, an elliptical mirror, a parabolic mirror, an aspherical mirror, and the like. The concave mirror 4 coincides with the Fourier transform plane of the grating 3d.

【0036】本実施形態では図3,図4に示すようにレ
ンズ系2で集光され、光学スケール3の第1領域3aに
入射した光束101が光学スケール3の格子部で回折
し、このときn次の回折光(0次と±1次の回折光L
(0),L(+1),L(−1))が凹面ミラー4の面
4b又はその近傍(凹面ミラー4の瞳位置又はその近
傍)に集光するように各要素を設定している。
In this embodiment, as shown in FIGS. 3 and 4, the light beam 101 condensed by the lens system 2 and incident on the first region 3a of the optical scale 3 is diffracted by the grating portion of the optical scale 3. nth order diffracted light (0th order and ± 1st order diffracted light L
Each element is set so that (0), L (+1), L (-1)) converge on the surface 4b of the concave mirror 4 or its vicinity (the pupil position of the concave mirror 4 or its vicinity).

【0037】凹面ミラー4の光軸4aと入射光束101
の中心光線(主光線)101aは図4に示すように偏心
量Δだけ偏心している。凹面ミラー4は光学スケール3
で回折し、集光してきた収束光束(3つの回折光束L
(0),L(+1),L(−1))を反射させ、光学ス
ケール3面上の第2領域3bに図7に示すような3つの
回折光に基づく干渉パターン像(像)を再結像させてい
る。このとき光学スケール3が回転方向6に移動すると
再結像した像は回転方向6とは反対の方向に移動する。
即ち、格子部と干渉パターン像は相対的に光学スケール
3の移動量の2倍の値で相対変位する。
The optical axis 4a of the concave mirror 4 and the incident light beam 101
The center ray (principal ray) 101a is decentered by the eccentricity Δ as shown in FIG. The concave mirror 4 is an optical scale 3
Convergent light beam (three diffracted light beams L
(0), L (+1), L (-1)), and an interference pattern image (image) based on three diffracted lights as shown in FIG. 7 is reproduced in the second region 3b on the optical scale 3 surface. It is forming an image. At this time, when the optical scale 3 moves in the rotation direction 6, the re-imaged image moves in a direction opposite to the rotation direction 6.
That is, the grating portion and the interference pattern image are relatively displaced relative to each other by a value twice as large as the moving amount of the optical scale 3.

【0038】本実施形態ではこれにより光学スケール3
に構成されている格子部の2倍の分解能の回転情報を得
ている。
In this embodiment, the optical scale 3
In this case, rotation information having twice the resolution of the grating portion configured as described above is obtained.

【0039】5は受光手段であり、光学スケール3の格
子部3dの第2領域3b近傍に形成した図7に示すよう
な干渉パターンと格子部のV溝との位相関係に基づく光
束が第2領域3bで幾何学的に屈折され、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)5a,5b,5cを有している。この受光手段
5からの信号をパルスカウント回路や回転方向の判別回
路を有する信号処理回路103によって処理し、これよ
り回転情報を得ている。尚、光源1,レンズ系2,そし
て受光手段5は筐体PK内に固定保持されている。
Numeral 5 denotes a light receiving means, and a light beam based on the phase relationship between the interference pattern formed near the second region 3b of the grating portion 3d of the optical scale 3 as shown in FIG. It has three photodetectors (light receiving elements) 5a, 5b, and 5c for receiving the three light beams that are geometrically refracted and emitted in the region 3b. The signal from the light receiving means 5 is processed by a signal processing circuit 103 having a pulse counting circuit and a rotation direction discriminating circuit, and rotation information is obtained from this. The light source 1, the lens system 2, and the light receiving means 5 are fixed and held in the housing PK.

【0040】次に本実施形態における光学スケール(回
転体)3の回転情報の検出方法について説明する。光照
射手段の一要素であるLED1からの光束をレンズ系2
により凹面ミラー面上4の反射面4b又はその近傍に集
光するようにしている。この収束光を図3,図4に示す
ように光学スケール3の格子部3d上の第1領域3aに
入射させる。第1領域3aに入射した収束光のうち図6
に示す格子部3dの平面部30aに到達した光線は該平
面部30aを通過して凹面ミラー4に進み、その面上に
結像する。またV溝を構成する傾斜面30b−1に到達
した光線は、傾斜面30b−1の傾斜角が臨界角以上に
設定されている為、図6に示すように全反射してV溝を
構成する他方の傾斜面30b−2に向けられ、傾斜面3
0b−2においても全反射する。
Next, a method for detecting rotation information of the optical scale (rotating body) 3 in this embodiment will be described. The luminous flux from LED1, which is one element of the light irradiating means, is passed through
Thereby, light is condensed on the reflecting surface 4b on the concave mirror surface 4 or in the vicinity thereof. This convergent light is made incident on the first region 3a on the grating portion 3d of the optical scale 3, as shown in FIGS. 6 of the convergent light incident on the first region 3a.
The light beam that has reached the plane portion 30a of the grating portion 3d shown in (1) passes through the plane portion 30a, advances to the concave mirror 4, and forms an image on that surface. Also, the light beam that has reached the inclined surface 30b-1 forming the V-groove is totally reflected as shown in FIG. 6 to form the V-groove, since the inclination angle of the inclined surface 30b-1 is set to be equal to or greater than the critical angle. To the other inclined surface 30b-2
The light is totally reflected also at 0b-2.

【0041】このように最終的に格子部3dの傾斜面3
0b−1へ到達した光線は、凹面ミラーに進入すること
なく、入射方向に戻されることになる。同様にV溝を構
成する他方の傾斜面30b−2に到達した光線も全反射
を繰り返して戻される。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、光学スケール3内に進入すること
なく反射され、平面部30aに到達した光線のみが光学
スケール3を進むことになる。
As described above, finally, the inclined surface 3 of the lattice portion 3d
The light beam that has reached 0b-1 is returned to the incident direction without entering the concave mirror. Similarly, the light beam that has reached the other inclined surface 30b-2 constituting the V-groove is returned by repeating total reflection. Therefore, in the first region 3a, V
The light beam that reaches the range of the two inclined surfaces 30b-1 and 30b-2 that form the groove is reflected without entering the optical scale 3, and only the light beam that reaches the plane portion 30a travels on the optical scale 3. become.

【0042】即ち、第1領域3aにおいてV溝型の格子
部3dは透過型の振幅回折格子と同様の光学作用を有す
る。この第1領域3aの格子部3dで光束は回折され、
格子部の作用により0次,±1次,±2次‥‥の回折光
が生じ、凹面ミラー4の面上にその回折光が集光する。
集光した回折光は、主光線101aに対して偏芯してい
る凹面ミラー4によって反射し、光学スケール3の第2
領域3b部で再結像し、光学スケール3面上に像(放射
状の溝の像)を再結像する。
That is, in the first region 3a, the V-groove type grating portion 3d has the same optical action as the transmission type amplitude diffraction grating. The light beam is diffracted by the grating portion 3d of the first region 3a,
Due to the action of the grating portion, diffracted light of 0 order, ± 1 order, ± 2 order 生 じ is generated, and the diffracted light is condensed on the surface of the concave mirror 4.
The collected diffracted light is reflected by the concave mirror 4 decentered with respect to the principal ray 101a,
An image is formed again in the area 3b, and an image (an image of a radial groove) is formed again on the surface of the optical scale 3.

【0043】ここで第1領域3aと第2領域3bは光学
スケール3面の放射状格子の格子部3dに対して半径方
向に異なった(一部が重複していても良い)領域であ
る。このとき、光学スケール3は放射状の格子部3dを
有するため、第1領域3aと第2領域3bの格子ピッチ
が異なる。さらに、第2領域3bの照射領域においても
光学スケール3の内周側と外周側のピッチが異なってい
る。
Here, the first region 3a and the second region 3b are regions which are radially different from the grating portion 3d of the radial grating on the surface of the optical scale 3 (they may partially overlap). At this time, since the optical scale 3 has the radial grating portions 3d, the grating pitches of the first region 3a and the second region 3b are different. Further, the pitch of the inner circumference side and the outer circumference side of the optical scale 3 also differ in the irradiation area of the second area 3b.

【0044】そこで本実施形態では、格子部3d上の第
2領域3bに第1領域3aの格子部を拡大投影し、光学
スケール3の放射状の格子部3dのピッチと同様の像
(反転像)を形成するようにしている。そのために本実
施形態では凹面ミラー4を所望の曲率半径Rに設定し、
入射光束の主光線101aに対して偏心配置するととも
に入射光軸に対するずれ量Δも最適な値にしている。
Therefore, in the present embodiment, the lattice portion of the first region 3a is enlarged and projected on the second region 3b on the lattice portion 3d, and an image (inverted image) similar to the pitch of the radial lattice portion 3d of the optical scale 3 is obtained. Is formed. Therefore, in the present embodiment, the concave mirror 4 is set to a desired radius of curvature R,
The incident light beam is eccentrically arranged with respect to the principal ray 101a, and the shift amount Δ with respect to the incident optical axis is set to an optimum value.

【0045】これによって第1領域3aの格子部の像が
凹面ミラー4によって第2領域3b面上に再結像すると
き放射状格子の一部のピッチが合致するようにしてS/
N比の良い検出信号を得ている。
Thus, when the image of the grating portion of the first region 3a is re-imaged on the surface of the second region 3b by the concave mirror 4, the pitch of a part of the radial grating is matched so that S / S
A detection signal having a good N ratio is obtained.

【0046】第2領域3bにおいて平面部30aに入射
した光束は、図6(B)に示すように直線透過し、受光
手段5の中央部のフォトディテクタ5cに到着する。ま
た、V溝面を形成する2つの傾斜面30b−1及び30
b−2に到達した光線は、各々の面に45°の入射角を
持って入射するため、それぞれ異なる方向に大きく屈折
して受光手段5の両側のフォトディテクタ5a及び5b
に到達する。
The light beam incident on the plane portion 30a in the second region 3b is transmitted linearly as shown in FIG. 6B, and reaches the photodetector 5c at the center of the light receiving means 5. Further, two inclined surfaces 30b-1 and 30b forming a V-groove surface
The light beam that has arrived at b-2 is incident on each surface at an incident angle of 45 °, so that it is refracted greatly in different directions, and the photodetectors 5a and 5b on both sides of the light receiving means 5 are received.
To reach.

【0047】このように第2領域3bにおいて、入射光
束に対して異なる方向に傾斜した2つの傾斜面30b−
1,30b−2及びV溝の間の平面部30a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5a,5b,5cに到達する。即ち第2領域
3bにおいてV溝の格子部3dは光波波面分割素子とし
て機能する。
As described above, in the second region 3b, the two inclined surfaces 30b-inclined in different directions with respect to the incident light beam.
The light flux advances in three directions by the three different planes of the inclination direction of the plane portion 30a between the 1, 30b-2 and the V groove, and the photodetectors 5a provided at positions corresponding to the respective planes. , 5b, 5c. That is, in the second region 3b, the grating portion 3d of the V-groove functions as a light wavefront splitting element.

【0048】即ち第2領域3bの格子部と、その面上に
結像した干渉パターン像との位相関係に基づく光束が3
方向に偏向され、各フォトディテクタ5a,5b,5c
に入射している。
That is, the light flux based on the phase relationship between the grating portion of the second region 3b and the interference pattern image formed on the surface is 3
, And each photodetector 5a, 5b, 5c
Incident on

【0049】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5a,5b,5cで検出される光量が変
化する。格子部3dの位置と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(C)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。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。
When the optical scale 3 rotates, the amount of light detected by each of the photo detectors 5a, 5b, 5c changes. Assuming that the balance of the amount of light incident on each photodetector changes according to the relative displacement between the position of the grating portion 3d and the position of the image, and as a result, the optical scale 3 rotates counterclockwise, as shown in FIG. Such a change in the amount of light accompanying the rotation of the optical scale 3 is obtained. Here, the horizontal axis is the amount of rotation of the optical scale 3, and the vertical axis is the amount of received light.

【0050】信号a,b,cはそれぞれフォトディテク
タ5a,5b,5c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、信号aはフォトデ
ィテクタ5b、信号bはフォトディテクタ5a、信号c
はフォトディテクタ5cの出力となる。これらの信号を
基に光学スケール3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。
The signals a, b, c correspond to the photo detectors 5a, 5b, 5c, respectively. Conversely, when the optical scale 3 is rotated clockwise, the signal a is the photodetector 5b, the signal b is the photodetector 5a, and the signal c.
Is the output of the photodetector 5c. Based on these signals, rotation information such as the rotation angle and rotation amount of the optical scale 3 or the rotation speed and rotation acceleration is obtained.

【0051】尚、図6(C)は第2領域3bに形成され
る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ている。
FIG. 6C shows a theoretical change in the amount of light when the contrast of the image formed in the second region 3b is very high and close to ideal.

【0052】図8,図9は本実施形態において光学スケ
ール3上の格子部として1周当り2500パルス(25
00P/R)と5000パルス(5000P/R)のと
き、光学スケール3の第1領域3aに入射する光束10
1の主光線101aが凹面ミラー4で反射して第2領域
3bに入射するときの凹面ミラー4の光軸4aに対して
Δだけ偏心したとき(偏心量Δのとき)の第2領域3b
での入射主光線からの距離に対する格子部のスケールピ
ッチを示している。
FIGS. 8 and 9 show 2500 pulses (25 pulses) per round as a grating portion on the optical scale 3 in this embodiment.
00P / R) and 5000 pulses (5000P / R), the light flux 10 incident on the first area 3a of the optical scale 3
The second region 3b when the first principal ray 101a is decentered by Δ with respect to the optical axis 4a of the concave mirror 4 when the first principal ray 101a is reflected by the concave mirror 4 and enters the second region 3b (when the amount of eccentricity is Δ)
5 shows the scale pitch of the grating portion with respect to the distance from the incident chief ray.

【0053】又偏心量Δのときに凹面ミラー4によって
第1領域3aの格子部が第2領域3bに形成されるとき
の格子部の像の入射主光線からの距離に対する重ね合わ
せピッチを示している。
In addition, when the grating portion of the first region 3a is formed in the second region 3b by the concave mirror 4 when the amount of eccentricity is Δ, the overlapping pitch with respect to the distance from the incident principal ray of the image of the grating portion is shown. I have.

【0054】図8,図9に示すように偏心量ΔがΔ:
0.62(nm)のとき第2領域3bの入射主光線から
の距離が1.8mm近傍でスケールピッチと重ね合わせ
ピッチが略一致している。
As shown in FIGS. 8 and 9, the eccentricity Δ is Δ:
When the distance is 0.62 (nm), the distance between the incident chief ray of the second region 3b and the incident pitch is near 1.8 mm, and the scale pitch and the superimposition pitch are substantially the same.

【0055】本実施形態では入射主光線101aからの
距離が1.8mm近傍の領域を利用している。
In the present embodiment, an area whose distance from the incident principal ray 101a is in the vicinity of 1.8 mm is used.

【0056】本実施形態ではレンズ系2によって光源1
と凹面ミラー4の反射面4bとが略共役関係となるよう
にし、光学スケール3からの±n次回折光が凹面ミラー
4の反射面4b上又はその近傍に集光するようにしてい
る。又光学スケール3の一部が凹面ミラー4の曲率中心
に合致するようにしている。
In this embodiment, the light source 1 is controlled by the lens system 2.
And the reflecting surface 4b of the concave mirror 4 have a substantially conjugate relationship, so that ± n-order diffracted light from the optical scale 3 is condensed on the reflecting surface 4b of the concave mirror 4 or in the vicinity thereof. Also, a part of the optical scale 3 is made to coincide with the center of curvature of the concave mirror 4.

【0057】これによって光学スケール3と凹面ミラー
4との間隔(ギャップ)が多少設定値から変位しても受
光手段5で得られる変位情報の誤差を少なくしている。
即ち、ギャップ特性の許容値を緩和させている。
Thus, even if the distance (gap) between the optical scale 3 and the concave mirror 4 is slightly displaced from the set value, the error of the displacement information obtained by the light receiving means 5 is reduced.
That is, the allowable value of the gap characteristic is relaxed.

【0058】図10(A),(B)は光学スケール3と
凹面ミラー4とのギャップに誤差があったときの入射光
と反射光の説明図である。
FIGS. 10A and 10B are explanatory views of incident light and reflected light when there is an error in the gap between the optical scale 3 and the concave mirror 4. FIG.

【0059】図10(A)のように光学スケール3が凹
面ミラー4の曲率半径の位置、即ちベストギャップの位
置にある場合は、V溝によって回折した回折光が凹面ミ
ラー4で反射して光学スケール面3の面上に集光するた
め、干渉縞のコントスラトが最大値を示す。
When the optical scale 3 is located at the position of the radius of curvature of the concave mirror 4 as shown in FIG. 10A, that is, at the position of the best gap, the diffracted light diffracted by the V-groove is reflected by the concave mirror 4 and becomes optical. Since the light is condensed on the surface of the scale surface 3, the contrast of the interference fringes shows the maximum value.

【0060】しかし、図10(B)のように光学スケー
ル3がベストギャップの位置からずれた場合には、光学
スケール3の面上で回折光が凹面ミラー4で反射した後
に光学スケール3上に集光しないため干渉パターンのコ
ントラストが低下する。
However, when the optical scale 3 is deviated from the position of the best gap as shown in FIG. 10B, the diffracted light is reflected by the concave mirror 4 on the surface of the optical scale 3 and then on the optical scale 3. Since no light is collected, the contrast of the interference pattern is reduced.

【0061】このような干渉パターンのコントラストの
低下は、受光手段で検出される出力信号の低下と連動し
ているため、光学スケールがベストギャップからずれる
ことにより、どの程度コントラストが低下するかは重要
な値となる。
Since such a decrease in the contrast of the interference pattern is linked to a decrease in the output signal detected by the light receiving means, it is important how much the contrast is reduced by shifting the optical scale from the best gap. Value.

【0062】そこで本実施形態では光学スケール3の一
点近傍に凹面ミラー4の曲率中心が位置するようにし、
又光源1と凹面ミラー4とがレンズ系2によって略共役
関係となるようにして光学スケール3がベストギャップ
からずれた場合のコントラストの低下を少なくし、S/
N比の良い信号を得ている。
In this embodiment, the center of curvature of the concave mirror 4 is located near one point of the optical scale 3.
Further, the light source 1 and the concave mirror 4 are made to have a substantially conjugate relationship by the lens system 2 so that a decrease in contrast when the optical scale 3 deviates from the best gap is reduced.
A signal with a good N ratio is obtained.

【0063】本実施形態では以上のように光学スケール
に入射し、凹面ミラーで反射して光学スケールに再入射
するときの主光線の入射位置が半径方向に異なるように
設定することによって、光源,光学スケール,受光手段
等の配置の自由度を増し、装置全体の小型化を図りつ
つ、回転物体(光学スケール)の回転情報を高精度に検
出している。
In the present embodiment, as described above, the incident position of the principal ray when the light is incident on the optical scale, reflected by the concave mirror, and re-enters the optical scale is set to be different in the radial direction. The rotation information of the rotating object (optical scale) is detected with high accuracy while increasing the degree of freedom in the arrangement of the optical scale, the light receiving means, and the like, and reducing the size of the entire apparatus.

【0064】又、光源と凹面ミラーとがレンズ系によっ
て略共役関係となるようにし、更に光学スケールの一部
が凹面ミラーの略曲率半径の位置となるように設定する
ことによって光学スケールと凹面ミラーとの間隔(ギャ
ップ)の設計値からの許容値の緩和を図っている。
Further, the light source and the concave mirror are made to have a substantially conjugate relationship by the lens system, and a part of the optical scale is set to be located at a position having a substantially radius of curvature of the concave mirror. The allowable value of the interval (gap) from the design value is relaxed.

【0065】図11,図12は各々本実施形態において
光源から射出し、レンズ系を介した光束101が光学ス
ケール3の第1領域3aに入射した後に回折し、凹面ミ
ラー4面上に結像し,凹面ミラー4で反射して光学スケ
ール3の第2領域3bを通過する光束102の他の実施
形態の光路を示す説明図である。
FIGS. 11 and 12 show that the light beam 101 emitted from the light source in this embodiment, passes through the lens system, is diffracted after entering the first area 3a of the optical scale 3, and forms an image on the concave mirror 4 surface. FIG. 9 is an explanatory diagram showing an optical path of another embodiment of the light beam 102 reflected by the concave mirror 4 and passing through the second area 3 b of the optical scale 3.

【0066】図11(A),(B),(C)はレンズ系
を介した光束101が光学スケール3の格子部上の回転
軸3eに近い方の第1領域3aから入射し、凹面ミラー
4で反射して回転軸3eの遠い方の第2領域3bに再入
射する場合を示している。
FIGS. 11 (A), 11 (B) and 11 (C) show a light beam 101 passing through the lens system from the first area 3a closer to the rotation axis 3e on the grating portion of the optical scale 3 and a concave mirror. 4 shows a case where the light is reflected by the light source 4 and re-enters the second region 3b farther from the rotation axis 3e.

【0067】即ち凹面ミラー4により第1領域3aの格
子部を第2領域3bに拡大結像する場合を示している。
このうち、図11(A)では光束101が第1領域3a
に垂直に入射し、凹面ミラー4で反射した後に第2領域
3bに斜入射する場合、図11(B),(C)では光束
101が第1領域3aと第2領域3bに各々斜入射する
場合を示している。
That is, the case where the lattice portion of the first area 3a is enlarged and imaged on the second area 3b by the concave mirror 4 is shown.
In FIG. 11A, the light flux 101 is the first area 3a.
11B, the light beam 101 obliquely enters the second region 3b after being reflected by the concave mirror 4 and then obliquely enters the first region 3a and the second region 3b in FIGS. 11B and 11C. Shows the case.

【0068】図12(A),(B),(C)はレンズ系
を介した光束101が光学スケール3の格子部上の回転
軸3eに遠い方の第1領域3aから入射し、凹面ミラー
4で反射して、回転軸3eの近い方の第2領域3bに再
入射する場合を示している。即ち凹面ミラー4によって
第1領域3aの格子部を第2領域3bに縮小結像する場
合を示している。このうち、図12(A)は光束101
が第1領域3aに斜入射し、凹面ミラー4で反射した後
に第2領域3bに垂直に入射する場合、図12(B),
(C)は光束101が第1領域3aと第2領域3bに各
々斜入射する場合を示している。図11,図12の各構
成においても前述の実施形態1と同様の効果を得てい
る。
FIGS. 12A, 12B and 12C show a light beam 101 passing through a lens system from a first area 3a farther from a rotation axis 3e on a grating portion of an optical scale 3 and a concave mirror. 4 shows a case where the light is reflected on the second region 3b closer to the rotation axis 3e. That is, a case is shown in which the grating of the first area 3a is reduced and imaged on the second area 3b by the concave mirror 4. Among them, FIG.
Is obliquely incident on the first region 3a, and is perpendicularly incident on the second region 3b after being reflected by the concave mirror 4, and FIG.
(C) shows a case where the light beam 101 is obliquely incident on the first region 3a and the second region 3b. In each of the configurations in FIGS. 11 and 12, the same effect as in the first embodiment is obtained.

【0069】図13は本発明の実施形態2の要部概略図
である。本実施形態は図1〜図12に示した実施形態1
に比べて、 ・光照射手段1からの光束をレンズ系2によって平行光
束として光学スケール3の第1領域3aに入射させてい
ること。
FIG. 13 is a schematic view of a main part of a second embodiment of the present invention. This embodiment is the first embodiment shown in FIGS.
(1) that the light beam from the light irradiation means 1 is incident on the first area 3a of the optical scale 3 as a parallel light beam by the lens system 2.

【0070】・光学スケール3の第1領域3aからの0
次光と±n次回折光を凹面ミラー4によってその焦点位
置4cに集光した後に発散光として光学スケール3の第
2領域3bに入射させて、その面上に干渉縞を形成して
いること。 の点が異なっているだけであり、その他の構成は同じで
ある。
0 from the first area 3a of the optical scale 3
The second-order light and the ± n-th order diffracted lights are condensed by the concave mirror 4 at the focal position 4c, and then are incident as divergent light on the second region 3b of the optical scale 3 to form interference fringes on the surface. , And the other configurations are the same.

【0071】即ち本実施形態では図13に示すように、
光照射手段1からの光束をレンズ系で平行光束として放
射状のV溝を一定周期に配設した格子部を円板上の周上
に設けた回転可能な光学スケール3上の第1領域3aに
入射させ、第1領域3aの格子部で回折した回折光を凹
面ミラー4で反射させ焦点位置4cに集光させた後に発
散光として光学スケールの第2領域3bに入射させ、第
2領域3bの格子部を介した光束を受光手段5で受光す
ることにより、該光学スケール3の変位情報を検出して
いる。
That is, in the present embodiment, as shown in FIG.
A light beam from the light irradiating means 1 is converted into a parallel light beam by a lens system, and a lattice portion in which radial V-grooves are arranged at a constant period is provided on a rotatable optical scale 3 provided on a circumference of a disk in a first area 3a. The light is made incident, the diffracted light diffracted by the grating portion of the first area 3a is reflected by the concave mirror 4 and condensed at the focal point 4c, and then made incident as divergent light on the second area 3b of the optical scale. The light beam passing through the grating portion is received by the light receiving means 5 to detect displacement information of the optical scale 3.

【0072】このとき第1領域3aと第2領域3bは該
光学スケール3の回転軸3eの半径方向に対して異なっ
た領域に位置しており、凹面ミラー4は該光学スケール
3の第1領域3aを第2領域3bに偏心系で結像してい
る。
At this time, the first area 3a and the second area 3b are located in different areas in the radial direction of the rotation axis 3e of the optical scale 3, and the concave mirror 4 is located in the first area of the optical scale 3. An image 3a is formed on the second area 3b by an eccentric system.

【0073】図14は本発明の実施形態3の要部概略図
である。本実施形態は図1〜図12に示した実施形態1
に比べて、 ・光照射手段1からの光束をレンズ系2によって集光さ
せて光学スケール3の第1領域3aに入射させるとき凹
面ミラー4の焦点位置4cに集光するようにしているこ
と。
FIG. 14 is a schematic view of a main part of a third embodiment of the present invention. This embodiment is the first embodiment shown in FIGS.
When the light beam from the light irradiation means 1 is condensed by the lens system 2 and is incident on the first area 3a of the optical scale 3, it is condensed on the focal position 4c of the concave mirror 4.

【0074】・光学スケール3の第1領域3aからの回
折光が焦点位置4cで集光した後に、発散光となって凹
面ミラー4で反射した後に平行光束となって光学スケー
ル3の第2領域3bに入射して、その面上に干渉縞を形
成していること。の点が異なっているだけであり、その
他の構成は同じである。
After the diffracted light from the first area 3a of the optical scale 3 is condensed at the focal position 4c, it becomes divergent light, is reflected by the concave mirror 4, and then becomes a parallel light flux, then becomes the second area of the optical scale 3 3b, and interference fringes are formed on the surface. , And the other configurations are the same.

【0075】即ち本実施形態では図14に示すように、
光照射手段1からの光束をレンズ系2で集光して放射状
のV溝を一定周期に配設した格子部を円板上の周上に設
けた回転可能な光学スケール3上の第1領域3aに入射
させ、第1領域3aの格子部で回折した回折光を凹面ミ
ラー4の焦点位置4cに集光した後に発散光束として凹
面ミラー4で反射させて平行光束とした後に光学スケー
ル3の第2領域3bに入射させ、該第2領域3bの格子
部を介した光束を受光手段5で受光することにより、光
学スケール3の変位情報を検出している。
That is, in this embodiment, as shown in FIG.
A first area on a rotatable optical scale 3 in which a light beam from a light irradiating means 1 is condensed by a lens system 2 and a lattice portion having radial V-grooves arranged at a constant period is provided on the circumference of a disk. 3a, the diffracted light diffracted by the grating portion of the first region 3a is condensed at the focal position 4c of the concave mirror 4, reflected as a divergent light beam by the concave mirror 4 to become a parallel light beam, and The displacement information of the optical scale 3 is detected by making the light incident on the two regions 3 b and receiving the light beam passing through the lattice portion of the second region 3 b by the light receiving means 5.

【0076】このとき、第1領域3aと第2領域3bは
該光学スケール3の回転軸3eの半径方向に対して異な
った領域に位置しており、凹面ミラー4は光学スケール
3の第1領域3aを第2領域3bに偏心系で結像してい
る。
At this time, the first area 3a and the second area 3b are located in different areas in the radial direction of the rotation axis 3e of the optical scale 3, and the concave mirror 4 is located in the first area of the optical scale 3. An image 3a is formed on the second area 3b by an eccentric system.

【0077】図15は本発明の実施形態4の要部概略
図、図16は図15の一部分の拡大斜視図である。本実
施形態は図1〜図12に示した実施形態1に比べて ・光照射手段1からの光束をレンズ系2によって平行光
束として光学スケール3の第1領域3aに入射させてい
ること。
FIG. 15 is a schematic view of a main part of a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 16 is an enlarged perspective view of a part of FIG. This embodiment is different from the first embodiment shown in FIGS. 1 to 12 in that the light beam from the light irradiation means 1 is incident on the first area 3 a of the optical scale 3 as a parallel light beam by the lens system 2.

【0078】・第1領域3aの格子部で回折された0次
光と±n次回折光の平行光を各々平面ミラー41,4
2,43で反射させて、光学スケール3の第2領域3に
入射させて、その面上に干渉縞を形成していること。 の点が異なっているだけであり、その他の構成は同じで
ある。
The parallel light of the 0th-order light and ± nth-order diffracted light diffracted by the grating portion of the first area 3a is converted into plane mirrors 41 and 4 respectively
The light is reflected at 2, 43 and is incident on the second region 3 of the optical scale 3 to form interference fringes on the surface. , And the other configurations are the same.

【0079】即ち本実施形態では図15,図16に示す
ように、光照射手段1からの光束をレンズ系2で平行光
束101として直線状のV溝を一定周期に配設した格子
部を基板上に設けた移動可能な光学スケール3上の第1
領域3aに入射させ、第1領域3aの格子部で回折した
0次光L(0)と±n次(n=1)回折光L(+),L
(−1)の平行光を平面ミラー41,42,43で各々
反射させて光学スケール3の第2領域3bに入射させ、
第2領域3bの格子部を介した光束を受光手段5で受光
することにより、光学スケール3の変位情報を検出して
いる。
That is, in this embodiment, as shown in FIGS. 15 and 16, the light beam from the light irradiating means 1 is converted into a parallel light beam 101 by the lens system 2 and a lattice portion in which linear V-grooves are arranged at regular intervals is used as a substrate. First on the movable optical scale 3 provided above
Zero-order light L (0) and ± n-order (n = 1) diffracted lights L (+), L diffracted by the grating portion of the first region 3a after being incident on the region 3a
The parallel light of (-1) is reflected by the plane mirrors 41, 42, and 43, respectively, and is incident on the second area 3b of the optical scale 3.
The displacement information of the optical scale 3 is detected by receiving the light beam passing through the lattice portion of the second area 3b by the light receiving means 5.

【0080】ここで第1領域3aと第2領域3bは該光
学スケール3の回転軸3eの半径方向に対して異なった
領域に位置している。
Here, the first area 3a and the second area 3b are located in different areas in the radial direction of the rotation axis 3e of the optical scale 3.

【0081】尚、本実施形態において光学スケール3の
第1領域を透過した回折光は、3光束以上であっても良
い。
In this embodiment, the diffracted light transmitted through the first area of the optical scale 3 may be three or more light beams.

【0082】尚、本発明において光学スケールの位相差
の検出する為の格子部として断面形状がV形状のV溝格
子を用いたが、他の形状で同様の機能を有するものであ
れば同様に適用可能である。
In the present invention, a V-groove grating having a V-shaped cross section is used as a grating portion for detecting the phase difference of the optical scale. Applicable.

【0083】例えば図18〜図22に示すような格子部
を有する光学スケールを用いても良い。
For example, an optical scale having a grating portion as shown in FIGS. 18 to 22 may be used.

【0084】図18(A),(B)は本発明に係る光学
スケール3の格子部3dの他の実施形態の要部断面図で
ある。本実施形態は図6に示した格子部3dを構成する
平面より成る傾斜面の代わりに曲率を有した曲面より構
成した点が異なっており、その他の構成は同じである。
FIGS. 18A and 18B are cross-sectional views of the essential parts of another embodiment of the grating portion 3d of the optical scale 3 according to the present invention. The present embodiment is different from the first embodiment in that a curved surface having a curvature is used instead of the inclined surface which is a plane constituting the lattice portion 3d shown in FIG. 6, and the other structures are the same.

【0085】即ち円板状の基板3cの表面上に一定周期
の複数の放射格子より成る格子部3dを設けている。こ
の格子部3dは1つの平面部30aと曲率を有した2つ
の曲面30b−1,30b−2が所定のピッチPで交互
に配列して構成している。
That is, on the surface of the disk-shaped substrate 3c, there is provided a grating portion 3d composed of a plurality of radiation gratings having a constant period. The lattice portion 3d is configured by alternately arranging one flat surface portion 30a and two curved surfaces 30b-1 and 30b-2 having a curvature at a predetermined pitch P.

【0086】図18(A)は第1領域3aに相当し、格
子部3dの平面部30aに入射した光束のみが光学スケ
ール3を通過し、曲面30b−1(30b−2)に入射
した光束は曲面30b−1(30b−2)及び平面部3
0aで全反射し、入射方向に戻されている状態を示して
いる。
FIG. 18A corresponds to the first region 3a, and only the light beam incident on the plane portion 30a of the grating portion 3d passes through the optical scale 3 and is incident on the curved surface 30b-1 (30b-2). Is the curved surface 30b-1 (30b-2) and the plane portion 3
This shows a state where the light is totally reflected at 0a and returned to the incident direction.

【0087】図18(B)は光学スケールの第2領域3
bに入射した光束の光路を示している。このように格子
部3dは図6(A),(B)で示したのと同様に、透過
型の振幅回折格子と同様の光学作用を有している。
FIG. 18B shows the second area 3 of the optical scale.
3B illustrates the optical path of the light beam incident on b. As described above, the grating portion 3d has the same optical action as that of the transmission type amplitude diffraction grating as shown in FIGS. 6A and 6B.

【0088】図19(A),(B)は本発明に係る光学
スケール3の格子部3dの他の実施形態の要部断面図で
ある。本実施形態は図6に示した格子部3dを構成する
平面より成る傾斜面の代わりに曲率を有した曲面30b
−1,30b−2とし、かつ曲面と曲面との間に平面部
30b−3より構成した点が異なっており、その他の構
成は同じである。
FIGS. 19A and 19B are cross-sectional views of a main part of another embodiment of the grating portion 3d of the optical scale 3 according to the present invention. In this embodiment, a curved surface 30b having a curvature is used instead of the inclined surface composed of the flat surface constituting the lattice portion 3d shown in FIG.
-1 and 30b-2, and is different in that a flat surface portion 30b-3 is provided between the curved surfaces, and the other configurations are the same.

【0089】即ち円板状の基板3cの表面上に一定周期
の複数の放射格子より成る格子部3dを設けている。こ
の格子部3dは1つの平面部30aと曲率を有した2つ
の曲面30b−1,30b−2、そして平面部30b−
3が所定のピッチPで交互に配列して構成している。
That is, on the surface of the disk-shaped substrate 3c, there is provided a grating portion 3d composed of a plurality of radiation gratings having a constant period. The lattice portion 3d has one flat portion 30a, two curved surfaces 30b-1, 30b-2 having a curvature, and a flat portion 30b-
3 are alternately arranged at a predetermined pitch P.

【0090】図19(A)は第1領域3aに相当し、格
子部3dの平面部30aと平面部30b−3に入射した
光束のみが光学スケール3を通過し、曲面30b−1
(30b−2)に入射した光束は曲面30b−1(30
b−2)及び平面部30aで全反射し、入射方向に戻さ
れている状態を示している。
FIG. 19A corresponds to the first region 3a, and only the light beam incident on the plane portion 30a and the plane portion 30b-3 of the grating portion 3d passes through the optical scale 3 and becomes the curved surface 30b-1.
The light beam incident on (30b-2) is curved surface 30b-1 (30
b-2) and a state where the light is totally reflected by the plane portion 30a and returned to the incident direction.

【0091】図19(B)は光学スケールの第2領域3
bに入射した光束の光路を示している。このように格子
部3dは図6(A),(B)で示したのと同様に、透過
型の振幅回折格子と同様の光学作用を有している。
FIG. 19B shows the second area 3 of the optical scale.
3B illustrates the optical path of the light beam incident on b. As described above, the grating portion 3d has the same optical action as that of the transmission type amplitude diffraction grating as shown in FIGS. 6A and 6B.

【0092】図20(A),(B)は本発明に係る光学
スケール3の格子部3dの他の実施形態の要部断面図で
ある。本実施形態は図6のV溝の代わりに3角形状の突
出部(30b−1,30b−2)より構成した点が異な
っており、その他の構成は同じである。
FIGS. 20A and 20B are cross-sectional views of the main part of another embodiment of the grating portion 3d of the optical scale 3 according to the present invention. This embodiment is different from the first embodiment in that the V-groove shown in FIG. 6 is replaced by triangular protrusions (30b-1, 30b-2), and the other configurations are the same.

【0093】即ち円板状の基板3cの表面上に一定周期
の複数の放射格子より成る格子部3dを設けている。こ
の格子部3dは1つの平面部30aと平面より成る2つ
の平面部30b−1,30b−2が所定のピッチPで交
互に配列して構成している。
That is, a grating portion 3d composed of a plurality of radiation gratings having a constant period is provided on the surface of the disk-shaped substrate 3c. The grid portion 3d is configured by alternately arranging one flat portion 30a and two flat portions 30b-1 and 30b-2 each including a flat surface at a predetermined pitch P.

【0094】図20(A)は第1領域3aに相当し、格
子部3dの平面部30aに入射した光束のみが光学スケ
ール3を通過し、平面部30b−1(30b−2)に入
射した光束は他の平面部30b−2(30b−1)で全
反射し、入射方向に戻されている状態を示している。
FIG. 20A corresponds to the first region 3a, and only the light beam incident on the plane portion 30a of the grating portion 3d passes through the optical scale 3 and is incident on the plane portion 30b-1 (30b-2). The luminous flux is totally reflected by the other plane portion 30b-2 (30b-1) and is returned to the incident direction.

【0095】図20(B)は光学スケールの第2領域3
bに入射した光束の光路を示している。このように格子
部3dは図6(A),(B)で示したのと同様に、透過
型の振幅回折格子と同様の光学作用を有している。
FIG. 20B shows the second area 3 of the optical scale.
3B illustrates the optical path of the light beam incident on b. As described above, the grating portion 3d has the same optical action as that of the transmission type amplitude diffraction grating as shown in FIGS. 6A and 6B.

【0096】図21(A),(B)は本発明に係る光学
スケール3の格子部3dの他の実施形態の要部断面図で
ある。本実施形態は図6のV溝の代わりに曲率を有した
2つの曲面30b−b,30b−2より成る突出部を形
成した点が異なっており、その他の構成は同じである。
FIGS. 21A and 21B are cross-sectional views of main parts of another embodiment of the grating portion 3d of the optical scale 3 according to the present invention. The present embodiment is different from the first embodiment in that a protrusion composed of two curved surfaces 30b-b and 30b-2 having a curvature is formed instead of the V-shaped groove in FIG. 6, and the other configuration is the same.

【0097】即ち円板状の基板3cの表面上に一定周期
の複数の放射格子より成る格子部3dを設けている。こ
の格子部3dは1つの平面部30aと曲率を有し、突出
した2つの曲面30b−1,30b−2が所定のピッチ
Pで交互に配列して構成している。
That is, on the surface of the disk-shaped substrate 3c, there is provided a grating portion 3d composed of a plurality of radiation gratings having a constant period. The lattice portion 3d has one flat portion 30a and a curvature, and is configured by alternately arranging two projecting curved surfaces 30b-1 and 30b-2 at a predetermined pitch P.

【0098】図21(A)は第1領域3aに相当し、格
子部3dの平面部30aに入射した光束のみが光学スケ
ール3を通過し、曲面30b−1(30b−2)に入射
した光束は曲面30b−1(30b−2)で全反射し、
入射方向に戻されている状態を示している。
FIG. 21A corresponds to the first region 3a, and only the light beam incident on the plane portion 30a of the grating portion 3d passes through the optical scale 3 and is incident on the curved surface 30b-1 (30b-2). Is totally reflected by the curved surface 30b-1 (30b-2),
This shows a state in which the light is returned to the incident direction.

【0099】図21(B)は光学スケールの第2領域3
bに入射した光束の光路を示している。このように格子
部3dは図6(A),(B)で示したのと同様に、透過
型の振幅回折格子と同様の光学作用を有している。
FIG. 21B shows the second area 3 of the optical scale.
3B illustrates the optical path of the light beam incident on b. As described above, the grating portion 3d has the same optical action as that of the transmission type amplitude diffraction grating as shown in FIGS. 6A and 6B.

【0100】図22(A),(B)は本発明に係る光学
スケール3の格子部3dの他の実施形態の要部断面図で
ある。本実施形態は図6に示した格子部3dを構成する
平面より成る傾斜面の代わりに曲率を有した曲面30b
−1,30b−2とし、曲面と曲面との間に平面部30
b−3より構成した点が異なっており、その他の構成は
同じである。
FIGS. 22A and 22B are cross-sectional views of the main part of another embodiment of the grating portion 3d of the optical scale 3 according to the present invention. In this embodiment, a curved surface 30b having a curvature is used instead of the inclined surface composed of the flat surface constituting the lattice portion 3d shown in FIG.
-1, 30b-2, and the plane portion 30 between the curved surfaces.
The configuration is different from b-3, and the other configuration is the same.

【0101】即ち円板状の基板3cの表面上に一定周期
の複数の放射格子より成る格子部3dを設けている。こ
の格子部3dは1つの平面部30aと曲率を有した2つ
の曲面30b−1,30b−2が所定のピッチPで交互
に配列して構成している。
That is, on the surface of the disk-shaped substrate 3c, there is provided a grating portion 3d composed of a plurality of radiation gratings having a constant period. The lattice portion 3d is configured by alternately arranging one flat surface portion 30a and two curved surfaces 30b-1 and 30b-2 having a curvature at a predetermined pitch P.

【0102】図22(A)は第1領域3aに相当し、格
子部3dの平面部30aと平面部30b−3に入射した
光束のみが光学スケール3を通過し、曲面30b−1
(30b−2)に入射した光束は曲面30b−1(30
b−2)及び曲面30b−2(30b−1)で全反射
し、入射方向に戻されている状態を示している。
FIG. 22A corresponds to the first region 3a, and only the light beam incident on the plane portions 30a and 30b-3 of the grating portion 3d passes through the optical scale 3 and is formed on the curved surface 30b-1.
The light beam incident on (30b-2) is curved surface 30b-1 (30
b-2) and the surface 30b-2 (30b-1) are totally reflected and returned to the incident direction.

【0103】図22(B)は光学スケールの第2領域3
bに入射した光束の光路を示している。このように格子
部3dは図6(A),(B)で示したのと同様に、透過
型の振幅回折格子と同様の光学作用を有している。
FIG. 22B shows the second area 3 of the optical scale.
3B illustrates the optical path of the light beam incident on b. As described above, the grating portion 3d has the same optical action as that of the transmission type amplitude diffraction grating as shown in FIGS. 6A and 6B.

【0104】[0104]

【発明の効果】本発明によれば、第1領域からの光を反
射して格子幅の異なる第2領域に入射させて受光する構
成により回転検出を装置全体を簡素化して高精度に実行
できる。
According to the present invention, the rotation detection can be performed with high accuracy by simplifying the entire apparatus by reflecting light from the first area, making it incident on the second area having a different grating width, and receiving the light. .

【0105】又、本発明によれば集光光を円板上格子部
の第1領域に入射させ、回折光を集光位置又は近傍にあ
る凹面ミラーにより偏心系で半径方向に異なった第2領
域に結像させ、第2領域の格子部を介した光を受光する
構成により、各部材の配置上の空間を少なくすると共に
装置全体の簡素化を図りつつ、又各部材の配置上の許容
誤差を緩和しつつ変位物体の変位情報を高精度に検出す
るロータリーエンコーダ等に好適な変位情報検出装置を
達成することができる。
Further, according to the present invention, the condensed light is made incident on the first region of the lattice portion on the disk, and the diffracted light is radially different in the eccentric system by the concave mirror at or near the condensing position. By forming an image on the area and receiving the light through the grid portion of the second area, the space for arranging each member is reduced, the entire apparatus is simplified, and the permissible arrangement of each member is achieved. A displacement information detection device suitable for a rotary encoder or the like that detects displacement information of a displaced object with high accuracy while reducing errors can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態1の一部分の要部斜視図FIG. 1 is a perspective view of a main part of a part of a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施形態1の一部分の要部斜視図FIG. 2 is a perspective view of a main part of a part of the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施形態1の一部分の要部断面図FIG. 3 is a sectional view of a main part of a part of the first embodiment of the present invention;

【図4】本発明の実施形態1の一部分の光学スケールと
凹面ミラーとの説明図
FIG. 4 is a diagram illustrating a part of an optical scale and a concave mirror according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施形態1の一部分の光学スケールの
説明図
FIG. 5 is an explanatory diagram of a part of an optical scale according to the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施形態1の一部分の光学スケールの
格子部と受光手段からの信号の説明図
FIG. 6 is an explanatory diagram of a grating portion of an optical scale and a signal from a light receiving unit in a part of the first embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施形態1の光学スケール上の再結像
した像の説明図
FIG. 7 is an explanatory diagram of a re-imaged image on the optical scale according to the first embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施形態1における凹面ミラーの偏心
量に対するスケールピッチと重ね合わせピッチの説明図
FIG. 8 is an explanatory diagram of a scale pitch and a superposition pitch with respect to the amount of eccentricity of the concave mirror according to the first embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施形態1における凹面ミラーの偏心
量に対するスケールピッチと重ね合わせピッチの説明図
FIG. 9 is an explanatory diagram of a scale pitch and a superposition pitch with respect to the amount of eccentricity of the concave mirror according to the first embodiment of the present invention.

【図10】本発明の実施形態1の一部分の要部断面図FIG. 10 is a sectional view of a principal part of a part of the first embodiment of the present invention;

【図11】本発明の実施形態1における光学スケールへ
の光束の入射状態を示す他の実施形態の説明図
FIG. 11 is an explanatory diagram of another embodiment showing a state of incidence of a light beam on an optical scale according to the first embodiment of the present invention.

【図12】本発明の実施形態1における光学スケールへ
の光束の入射状態を示す他の実施形態の説明図
FIG. 12 is an explanatory view of another embodiment showing a state of incidence of a light beam on an optical scale according to the first embodiment of the present invention.

【図13】本発明の実施形態2の一部分の要部断面図FIG. 13 is a fragmentary cross-sectional view of a part of Embodiment 2 of the present invention.

【図14】本発明の実施形態3の一部分の要部断面図FIG. 14 is a fragmentary cross-sectional view of a part of Embodiment 3 of the present invention;

【図15】本発明の実施形態4の一部分の要部断面図FIG. 15 is a fragmentary cross-sectional view of a part of Embodiment 4 of the present invention;

【図16】図15の一部分の拡大斜視図16 is an enlarged perspective view of a part of FIG.

【図17】従来のエンコーダの要部概略図FIG. 17 is a schematic view of a main part of a conventional encoder.

【図18】本発明に係る光学スケールの他の実施形態の
説明図
FIG. 18 is an explanatory view of another embodiment of the optical scale according to the present invention.

【図19】本発明に係る光学スケールの他の実施形態の
説明図
FIG. 19 is an explanatory view of another embodiment of the optical scale according to the present invention.

【図20】本発明に係る光学スケールの他の実施形態の
説明図
FIG. 20 is an explanatory view of another embodiment of the optical scale according to the present invention.

【図21】本発明に係る光学スケールの他の実施形態の
説明図
FIG. 21 is an explanatory view of another embodiment of the optical scale according to the present invention.

【図22】本発明に係る光学スケールの他の実施形態の
説明図
FIG. 22 is an explanatory view of another embodiment of the optical scale according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光源 2 レンズ系 3 光学スケール 3a 第1領域 3b 第2領域 3c 基板 3d 格子部 3e 回転軸 4 凹面ミラー 4a 光軸 41,42,43 平面ミラー 5 受光手段 101,102 入射光束 101a,102a 主光線 103 信号処理回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 2 Lens system 3 Optical scale 3a 1st area 3b 2nd area 3c Substrate 3d Lattice part 3e Rotation axis 4 Concave mirror 4a Optical axis 41,42,43 Planar mirror 5 Light receiving means 101,102 Incident light flux 101a, 102a Principal ray 103 signal processing circuit

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光束に対して相対回転可能な光学スケー
ルの径方向で格子幅の異なる格子部の第1領域に入射さ
せ、該第1領域の格子部からの光を反射部材で反射して
前記格子部の前記第1領域の格子幅とは異なる格子幅の
第2領域に入射させ、該第2領域を介した光束を受光し
て、前記光学スケールの相対回転変位情報を検出するこ
とを特徴とする変位情報検出装置。
1. An optical scale that is rotatable relative to a light beam and is incident on a first region of a grating portion having a different grating width in a radial direction, and light from the grating portion of the first region is reflected by a reflecting member. Detecting the relative rotation displacement information of the optical scale by making the light incident on a second region having a lattice width different from the lattice width of the first region of the lattice part, receiving a light beam passing through the second region; Characteristic displacement information detection device.
【請求項2】 前記反射部材は前記第1領域の格子の像
を、前記第2領域の格子上に実質合致する倍率で、かつ
格子部の進行方向に像が反転する様に、投影するよう配
置されていることを特徴とする請求項1の変位情報検出
装置。
2. The reflection member projects the image of the grid of the first area on the grid of the second area at a magnification substantially matching the grid and in such a manner that the image is inverted in the traveling direction of the grid. The displacement information detection device according to claim 1, wherein the displacement information detection device is disposed.
【請求項3】 光照射手段からの光束をレンズ系を介し
て一定周期に配設した放射状の格子部を円板上の周上に
設けた回転可能な光学スケール上の第1領域に入射さ
せ、該第1領域の格子部で回折した回折光を各々ミラー
で反射させて該光学スケールの第2領域に入射させ、該
第2領域の格子部を介した光束を受光手段で受光するこ
とにより、該光学スケールの変位情報を検出する変位情
報検出装置において、該第1領域と第2領域は該光学ス
ケールの回転軸の半径方向に対して異なった領域に位置
していることを特徴とする変位情報検出装置。
3. A luminous flux from the light irradiating means is made to enter a first area on a rotatable optical scale provided on a circumference of a disk with a radial grating portion disposed at a constant period via a lens system. The diffracted light diffracted by the grating portion of the first area is reflected by each mirror and made incident on the second area of the optical scale, and the light beam passing through the grating area of the second area is received by the light receiving means. A displacement information detecting device for detecting displacement information of the optical scale, wherein the first area and the second area are located in different areas in a radial direction of a rotation axis of the optical scale. Displacement information detection device.
【請求項4】 前記格子部は振幅型の格子より成ってい
ることを特徴とする請求項3の変位情報検出装置。
4. The displacement information detecting device according to claim 3, wherein said grating portion is formed of an amplitude type grating.
【請求項5】 前記光学スケールの第1領域の格子部で
回折した±n次回折光の複数の回折光は、前記ミラーで
反射して該光学スケールの第2領域で重ね合わされて干
渉パターンを形成していることを特徴とする請求項3又
は4の変位情報検出装置。
5. A plurality of diffracted lights of ± n order diffracted light diffracted by a grating portion of a first area of the optical scale are reflected by the mirror and superimposed on a second area of the optical scale to form an interference pattern. The displacement information detecting device according to claim 3, wherein the displacement information is detected.
【請求項6】 前記レンズ系は前記光照射手段からの光
束を集光光束として射出していることを特徴とする請求
項3,4又は5の変位情報検出装置。
6. The displacement information detecting apparatus according to claim 3, wherein the lens system emits a light beam from the light irradiating means as a converged light beam.
【請求項7】 前記ミラーは前記第1領域の格子部で回
折した0次光と±n次回折光を反射させる凹面ミラーか
ら成っていることを特徴とする請求項6の変位情報検出
装置。
7. The displacement information detecting device according to claim 6, wherein the mirror comprises a concave mirror for reflecting the 0th order light and ± nth order diffracted light diffracted by the grating portion of the first area.
【請求項8】 前記レンズ系は前記光照射手段からの光
束を平行光束として射出していることを特徴とする請求
項3,4又は5の変位情報検出装置。
8. The displacement information detecting device according to claim 3, wherein the lens system emits a light beam from the light irradiation unit as a parallel light beam.
【請求項9】 前記ミラーは前記第1領域の格子部で回
折した0次光と±n次回折光を反射させる各回折光毎に
設けた平面ミラーから成っていることを特徴とする請求
項8の変位情報検出装置。
9. The mirror according to claim 8, wherein the mirror comprises a plane mirror provided for each of the diffracted lights for reflecting the 0th-order light and ± nth-order diffracted lights diffracted by the grating portion of the first region. Displacement information detection device.
【請求項10】 前記格子部はV溝格子を用いているこ
とを特徴とする請求項3〜9のいずれか1項記載の変位
情報検出装置。
10. The displacement information detecting device according to claim 3, wherein the grating section uses a V-groove grating.
【請求項11】 光照射手段からの光束をレンズ系で集
光して波面分割機能を有する格子部を円板上の周上に設
けた回転可能な光学スケール上の第1領域に入射させ、
該第1領域の格子部で回折した回折光を凹面ミラーで反
射させて該光学スケールの第2領域に入射させ、該第2
領域の格子部を介した光束を受光手段で受光することに
より、該光学スケールの変位情報を検出する変位情報検
出装置において、該第1領域と第2領域は該光学スケー
ルの回転軸の半径方向に対して異なった領域に位置して
おり、該第1領域の格子部からの±n次回折光は該凹面
ミラーの面又はその近傍に集光しており、該凹面ミラー
は該光学スケールの第1領域を第2領域に偏心系で結像
していることを特徴とする変位情報検出装置。
11. A light beam from the light irradiating means is condensed by a lens system, and a grating portion having a wavefront dividing function is made incident on a first area on a rotatable optical scale provided on a circumference of a disk.
The diffracted light diffracted by the grating portion of the first area is reflected by a concave mirror and made incident on a second area of the optical scale.
In a displacement information detecting device for detecting displacement information of the optical scale by receiving a light beam passing through a lattice portion of the region by a light receiving means, the first region and the second region are arranged in a radial direction of a rotation axis of the optical scale. , The ± n-order diffracted light from the grating portion of the first region is focused on or near the surface of the concave mirror, and the concave mirror is A displacement information detecting device, wherein one region is imaged on a second region by an eccentric system.
【請求項12】 前記波面分割機能格子がV溝格子であ
ることを特徴とする請求項11の変位情報検出装置。
12. The displacement information detecting device according to claim 11, wherein said wavefront dividing function grating is a V-groove grating.
【請求項13】 前記凹面ミラーは前記第1領域を第2
領域に拡大又は縮小結像させていることを特徴とする請
求項11の変位情報検出装置。
13. The concave mirror according to claim 1, wherein the first region is a second region.
12. The displacement information detecting device according to claim 11, wherein an image is enlarged or reduced in an area.
【請求項14】 前記光学スケールの第1領域の格子部
で回折した±n次回折光の複数の回折光は、前記凹面ミ
ラーで反射して該光学スケールの第2領域で重ね合わさ
れて干渉パターンを形成していることを特徴とする請求
項9,10又は13の変位情報検出装置。
14. A plurality of diffracted lights of ± n order diffracted light diffracted by a grating portion of a first area of the optical scale are reflected by the concave mirror and superimposed on a second area of the optical scale to form an interference pattern. The displacement information detecting device according to claim 9, wherein the displacement information detecting device is formed.
【請求項15】 前記受光手段は複数の受光素子を有
し、前記光学スケールの第2領域で重ね合わせされた干
渉パターンに基づく光束は該第2領域の格子部のV溝で
複数の方向に分離されて該複数の受光素子に各々入射し
ていることを特徴とする請求項14の変位情報検出装
置。
15. The light receiving means has a plurality of light receiving elements, and a light beam based on an interference pattern superimposed in a second region of the optical scale is directed in a plurality of directions by V-grooves in a lattice portion of the second region. 15. The displacement information detecting device according to claim 14, wherein the light beams are separated and incident on the plurality of light receiving elements, respectively.
【請求項16】 前記光源と前記凹面ミラーの反射面は
前記レンズ系によって略共役関係となっていることを特
徴とする請求項11から15のいずれか1項記載の変位
情報検出装置。
16. The displacement information detecting device according to claim 11, wherein the light source and the reflecting surface of the concave mirror are substantially conjugated by the lens system.
【請求項17】 前記光学スケールの一部は前記凹面ミ
ラーの曲率中心に位置していることを特徴とする請求項
11から16のいずれか1項記載の変位情報検出装置。
17. The displacement information detecting device according to claim 11, wherein a part of the optical scale is located at a center of curvature of the concave mirror.
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