JPS62163921A - ロ−タリ−エンコ−ダ− - Google Patents

ロ−タリ−エンコ−ダ−

Info

Publication number
JPS62163921A
JPS62163921A JP573686A JP573686A JPS62163921A JP S62163921 A JPS62163921 A JP S62163921A JP 573686 A JP573686 A JP 573686A JP 573686 A JP573686 A JP 573686A JP S62163921 A JPS62163921 A JP S62163921A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
beams
optical path
radiation grating
diffracted
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP573686A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH07119623B2 (ja
Inventor
Akira Ishizuka
公 石塚
Tetsuji Nishimura
西村 哲治
Osamu Kasahara
修 笠原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP61005736A priority Critical patent/JPH07119623B2/ja
Priority to DE3700906A priority patent/DE3700906C2/de
Priority to GB8700784A priority patent/GB2185314B/en
Publication of JPS62163921A publication Critical patent/JPS62163921A/ja
Priority to US07/608,629 priority patent/US5036192A/en
Publication of JPH07119623B2 publication Critical patent/JPH07119623B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はロータリーエンコーダーに関し、特に円周上に
例えば透光部と反射部の格子模様を複数個、周期的に該
んだ放射格子を回転物体に取付け、該放射格子に例えば
レーザーからの光束を照射し、該放射格子からの回折光
を利用して、放射格子若しくは回転物体の回転速度や回
転速度の変JJJ !11等の回転状態を光電的に検出
するロータリーエンコーターに関するものである。
(従来の技術) 従来よりフロッピーデスクの駆動等のコンピューター機
器、プリンター等の一1工務機器、あるいはNC工作機
城さらにはVTRのキャブステンモーターや回転トラム
等の回転機構の回転速度や回転速度の変動:」■を検出
するムの手段として九電的なロータリーエンコーターが
利用されてきている。
光1“W的なロータリーエンコーターは例えば第3図に
示すように回転軸30に連絡した円板35の周囲に透光
部と遮光部を等間隔に設けた、所謂メインスケール31
とこれに対応してメインスケールと等しい間隔で透光部
と遮光部とを設けた所謂固定のインデックススケール3
2との双方のスケールを投光手段33と受光手段34て
挟んで対向配置した所謂インデックススケール方式の構
成を採っている。
この方法はメインスケールの回転に伴って双方のスケー
ルの透光部と遮光部の間隔に同期した信号か得られ、こ
の信号を周波数解析して回転軸の回転速度の変動を検出
している。この為、双方のスケールの透光部と遮光部と
のスケール間隔を細かくすればする程、検出精度を高め
ることができる。しかしながらスケール間隔を細かくす
ると回折光の死習で受光手段からの出力信号のS/N比
が低下し、検出精度が低下してしまう欠点があった。こ
の為メインスケールの透光部と遮光部の格子の総本数を
固定させ、透光部と遮光部の間隔を回折光の影響を受け
ない程度まで拡大しようとするとメインスケールの円板
の直径が増大し更に厚さも増大し装置全体が大型化し、
この結果被検回転物体への負荷が大きくなってくる等の
欠点があった。
又ロータリーエンコーダーには光源としてレーザーが多
く用いられている。このうちレーザーからの光束を被検
回転物体に入射させ、該被検回転物体からの光束よりモ
渉絹を形成し、この干渉縞を利用して被検回転物体の回
転状態を測定する場合にはレーザーの発振波長の安定性
及び干渉させるべき2光束間の光路長を厳密に設定して
おく必要がある。レーザー光源として半導体レーザーは
小型で装置全体の小型化を図るには有利であるが発振波
長か例えば温度により変動してくる。この為、半導体レ
ーザーを用いて装置全体の小型化を図ろうとすると干渉
させる2光束の光路長が変化し、測定精度を低下させる
原因となってくる。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は半導体レーザー等の光源を用い2光束による干
渉縞を利用して被検回転物体の回転状態を測定する際、
光源の発振波長が多少変化しても2光束間の光路長を容
易に調整することができ、又、高精度の測定が可能でし
かも被検回転物体の負荷が小さく、装置全体の小型化か
容易なロータリーエンコーターの提供を目的とする。
(問題点を解決するための手段) 可干渉性の光源からの光束を光分割手段により複数に分
割した後、分割した複数の光束を回転物体に連結した円
板上の放射格子上であって該回転物体の異なる複数の位
置に各々入射させ、前記放射格子からの特定次数の回折
光を反射手段を利用して、同一光路を逆行させて前記放
射格子の略同一位置に再度入射させると共に該放射格子
からの特定次数の回折光を前記九分割手段に導光させた
後、該特定次数の回折光を重ね合わせ、そして受光手段
に導光し、該受光手段からの出力信号を利用して前記回
転物体の回転状態を求める際、光路長を可変とする調整
手段を設け、前記光分割手段で分割した2つの光束が該
光分割手段に再度人射し重ね合わされるまでの2つの光
束の光路長を調整したことである。
この他、本発明の特徴は実Mi例において記載されてい
る。
(実施例) 第1図(A)は本発明の一実施例の光学系の概略図であ
る。第1図(B)は同図(A)の一部の側面図である。
本実施例ではレーザー1より放射された光束をコリメー
ターレンズ2によって平行光束とし光分割手段としての
偏光ビームスプリッタ−3に入射させ、略等光用の反射
光束と透過光束の2つの直線偏光の光束に分割している
。このうち反射した光束は電波長板4を経て、円偏光と
し、プリズム18、18を介した後、被測定回転物体と
連結した円板6上の放射状の回折格子が設けられている
放射路r7の位置M1に入射させている。このとき放射
格子7からの特定次数の回折光か放射格子7から略垂直
に射出するように光束を入射させている。そして放射格
子7に入射し回折した透過回折光のうち特定次数の回折
光を反射手段8により反射させ、同一光路を逆行させ放
射格子7上の略同一位置M1に再入射させている。そし
て放射格子7により再回折された特定次数の回折光を%
波長板4を介して入射したときと90度偏光方位の異な
る直線偏光とし偏光ビームスプリッタ−3に入射させて
いる。
本実施例では偏光ビームスプリッタ−3から反射手段8
に至る特定次数の回折光の往復光路を同一としている。
第2図は第1図で示した反射手段の一実施例の説明図で
ある。
同図においては反射鏡40を集光レンズ41の略焦点面
上に配置し、集光レンズ41に平行に入射してきた特定
次数の回折光のみをマスク42の開口部43を通過させ
反射鏡40で反射させた後、元の光路を逆戻りするよう
にしている。そして、その他の次数の回折光をマスク4
2により遮光している。反射手段としては、この他第2
図に示す機能と同一のものであれば、例えばキャッツア
イ光学系等とのような構成のものでも良い。このような
光学系を用いれば例えばレーザーの発振波長が変化し、
回折角が多少変化しても略同じ光路で戻すことができる
特徴がある。
又、キャッツアイ光学系に、屈折率分布型レンズ、例え
ば日本板硝子社製のセルフォックマイクロレンズ(商品
名)等を適用し、その両端平面な点に着目して片面に反
射膜を設けることにより、構成が簡便で且つ又生産性に
富む光学素子として本発明に有効に適用することかでき
る。
第1図に戻り偏光ビームスプリッタ−3で分割された2
つの光束のうち透過した光束は属波長板5を介し円偏光
とし、プリズム17.19を介した後円板6上の放射格
子7上の位置M1と回転軸50に対して略点対称の位置
M2に入射させている。そして放射格子7に入射し回折
した透過回折光のうち特定次数の回折光を前述の反射手
段8と同様の反射手段9により同一光路を逆行させて、
放射格子7の略同一位置M2に再入射させている。モし
て放射格子7より再回折された特定次数の回折光を電波
長板5を介し入射したときとは90度偏光方位の異なる
直線偏光とし偏光ビームスプリッタ−3に入射させてい
る。
このとき、透過光束も前述の反射光束と同様に偏光ビー
ムスプリッタ−3から反射手段9に至る特定次数の回折
光の往復光路を同一としている。
そして反射手段8を介し入射してきた回折光と重なり合
わせた後、%波長板IOを介し円偏光とし、光分割器1
1で2つの光束に分割し、各々の光束を互いの偏光方位
を45度傾けて配置した偏光板12゜I3を介し双方の
光束に90度の位相差を付けた直線偏光として各々の受
光手段14.15に入射させている。そして受光手段1
4.15により形成された2光束の干渉縞の強度を検出
している。
本実施例では偏光ビームスプリッタ−3を2つの光束の
放射格子7上への入射点M、、M2を結ぶ線上の放射格
子7に対する略垂直2等分線上に若しくはその略2等分
線に直交する方向に配置して、2つの光束間の光路長を
等しくしている。
本実施例において被測定回転物体か放射格子7の1ピツ
チ分だけ回転するとm次の回折光の位相は2nπだけ変
化する。同様に放射格子7により再回折されたn次の回
折光の位相は2nπたけ変化する。これにより全体とし
て受光手段からは(2m−2n)個の正弦波形が得られ
る。本実施例ではこのときの正弦波形を検出することに
より回転量を測定している。
例えば回折格子のピッチが3,2μm、回折光として1
次及び−1次を利用したとすれば回転物体がピッチの3
.2μm分だけ回転したとき受光素子からは4個の正弦
波形か得られる。即ち正弦波形1個当りの分解能として
回折格子の1ピツチの%の3274= 0.3μmが得
られる。
しかしなから、例えば光源であるレーザーの発振波長λ
が温度等の影響によりΔλ変動したとすると、2光束の
位相ずれΔφは、2光束間の光路長差をdとしたとき となる。
受光手段から出力される周期信号を例えば電気分割によ
りX分割して数値化したとすればレーザーの発振波長の
変動による2光束間の位相ずれΔφは なる不等式を満たせば略影響しなくなる。
例えばλ= 780nm、Δλ= 0.3nm (モー
ドホップによる)、x=4とすると となる。本実施例では前記条件を満たすように調整手段
を設けて2光束間の光路長が略等しくなるように調整し
ている。
よ1整手段及びその調整方法としては、例えば(イ)反
射手段8.9の一方を第1図に示す矢印Y1の如く光軸
方向に移動させる。
(ロ)第1図の点線100て囲まれる各要素を一体的に
同図の矢印Y2の如く傾動させる。
(ハ)放射格子7の近傍に楔形のプリズム18を矢印Y
3の方向に出し入れして、そのノアさを変えて行う。
(ニ)放射格子7の近傍に2つ楔形のプリズム19、2
0を平行平面板となるように重ね合わせ、少なくとも一
方のプリズムを矢印Y4の方向にスライドさせる。
(ホ)2枚の反射鏡、若しくは2つの反射面を有するプ
リズムを用いて一方の光路長を変える。
この他2つの光束のうち−・方の光路長を変えることの
できる調整手段であれば、どのようなものであっても良
く、又、調整手段を装置のどの位置に設定して行っても
良い。
本実施例では光分割器11により光束を2分割し各々の
光束間に90度の位相差をつけることにより回転物体の
回転方向も判別出来るようにしている。
尚、回転量のみを測定するのであれば光分割器11、偏
光板12.13及び一方の受光手段は不要である。
本実施例では回転中心に対して略点対称の2つの位置M
 + 、 M 2からの回折光を利用することにより回
転物体の回転中心と放射格子の中心との偏心による測定
誤差な軽派させている。
尚、本実施例に於る構成は略点対称な2点からの回折光
を利用しているわけであるが、略点対称に限らす複数の
位置からの回折光を用いることにより略同等の効果を得
ることが出来る。例えば、互いに120°の角度を成す
3点からの回折光を利用したり、近接しない任意の2点
からの回折光を利用するのも有効である。
更に一方の光束の回転軸中心寄りの光束要素と略点対称
な位置に入射させた他方の光束の回転軸中心寄りの光束
要素とを互いに重なり合わせ、同様に回転中心の外側寄
りの光束要素同志を重ね合わせることにより、放射格子
の外側と内側のピッチの違いより生しる波面収差の1.
セコを除去している。
本実施例では偏光ビームスプリッタ−3から反射手段8
,9に至る特定次数の回折光の往復の光路を同一とする
ことにより、偏光ビームスプリッタ−3における2つの
回折光束の重なり具合を容易にし、装置全体の組立粒度
を向上させている。
尚、以上の実施例において%波長板4.5は偏光ど一ム
スプリッター3又は偏光プリズム22と反射手段との間
であればどこに配置しても良い。
又、実施例においては透過回折光の代わりに反射回折光
を利用しても良い。
尚、本発明において使用する回折格子は、透光部と遮光
部から成る所謂振幅型の回折格子、互いに異なる屈折率
を仔する部分から成る位相型の回折格子である。特に位
相型の回折格子は、例えば透明円盤の円周上に凹凸のレ
リーフベターンを形成することにより作成出来、エンボ
ス、スタンパ等のプロセスにより足圧か可能である。
(発明の効果) 本発明によれば調整手段を用い2光束のうち−方の光束
の光路長を1週整し、2光束間の光路長を略等しくする
と共に偏光ビームスプリッタ−から反射手段に至るまで
の特定次数の回折光の往復光路を同一とすることにより
、半導体レーザー等の発振波長が変動する光源を用いた
ときの測定精度の低下を防止することができ、又、被検
回転物体の回転状態を高精度に測定することのでき、し
かも装置全体の小型化を図ったロータリーエンコーダー
を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の光学系の概略図、第2図は
第1図の一部分の説明図、第3図は従来の光電的ロータ
リーエンコーダーの説明図である。図中1はレーザー、
2はコリメーターレンズ、3は偏光ビームスプリッタ−
14,5,10は電波長板、6は円板、7は放射格子、
8,9は各々反射手段、12.13は各々偏光板、14
.15は各−々受光手段である。 男  1  口(A)     男  !   2rg
>第   2  図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)可干渉性の光源からの光束を光分割手段により複
    数に分割した後、分割した複数の光束を回転物体に連結
    した円板上の放射格子上であって該回転物体の異なる複
    数の位置に各々入射させ、前記放射格子からの特定次数
    の回折光を反射手段を利用して、同一光路を逆行させて
    前記放射格子の略同一位置に再度入射させると共に該放
    射格子からの特定次数の回折光を前記光分割手段に導光
    させた後、該特定次数の回折光を重ね合わせ、そして受
    光手段に導光し、該受光手段からの出力信号を利用して
    前記回転物体の回転状態を求める際、光路長を可変とす
    る調整手段を設け、前記光分割手段で分割した2つの光
    束が該光分割手段に再度入射し重ね合わされるまでの2
    つの光束の光路長を調整したことを特徴とするロータリ
    ーエンコーダー。
  2. (2)前記光分割手段を前記2つの光束の放射格子上の
    入射点を結ぶ線分の略垂直2等分線上に配置したことを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載のロータリーエン
    コーダー。
JP61005736A 1986-01-14 1986-01-14 変位測定装置 Expired - Fee Related JPH07119623B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61005736A JPH07119623B2 (ja) 1986-01-14 1986-01-14 変位測定装置
DE3700906A DE3700906C2 (de) 1986-01-14 1987-01-14 Verschlüßler
GB8700784A GB2185314B (en) 1986-01-14 1987-01-14 Encoder
US07/608,629 US5036192A (en) 1986-01-14 1990-11-06 Rotary encoder using reflected light

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61005736A JPH07119623B2 (ja) 1986-01-14 1986-01-14 変位測定装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS62163921A true JPS62163921A (ja) 1987-07-20
JPH07119623B2 JPH07119623B2 (ja) 1995-12-20

Family

ID=11619383

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61005736A Expired - Fee Related JPH07119623B2 (ja) 1986-01-14 1986-01-14 変位測定装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH07119623B2 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5442172A (en) * 1994-05-27 1995-08-15 International Business Machines Corporation Wavefront reconstruction optics for use in a disk drive position measurement system
US5909333A (en) * 1994-05-27 1999-06-01 International Business Machines Corporation Servo-writing system for use in a data recording disk drive
JP2010038654A (ja) * 2008-08-01 2010-02-18 Sony Corp 光学式変位測定装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5953209U (ja) * 1982-10-01 1984-04-07 ソニ−マグネスケ−ル株式会社 光学式測長スケ−ル
JPS6049406A (ja) * 1983-08-29 1985-03-18 Kubota Ltd 自動走行作業車
JPS6086520A (ja) * 1983-08-30 1985-05-16 ザ・パ−キン−エルマ−・コ−ポレイシヨン ビ−ムスプリツタ用補償板調整ユニツトおよび干渉計

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5953209U (ja) * 1982-10-01 1984-04-07 ソニ−マグネスケ−ル株式会社 光学式測長スケ−ル
JPS6049406A (ja) * 1983-08-29 1985-03-18 Kubota Ltd 自動走行作業車
JPS6086520A (ja) * 1983-08-30 1985-05-16 ザ・パ−キン−エルマ−・コ−ポレイシヨン ビ−ムスプリツタ用補償板調整ユニツトおよび干渉計

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5442172A (en) * 1994-05-27 1995-08-15 International Business Machines Corporation Wavefront reconstruction optics for use in a disk drive position measurement system
US5909333A (en) * 1994-05-27 1999-06-01 International Business Machines Corporation Servo-writing system for use in a data recording disk drive
JP2010038654A (ja) * 2008-08-01 2010-02-18 Sony Corp 光学式変位測定装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPH07119623B2 (ja) 1995-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4930895A (en) Encoder for forming interference fringes by re-diffracted lights from an optical type scale and photoelectrically converting the interference fringes to thereby detect the displacement of the scale
US4979826A (en) Displacement measuring apparatus
US4868385A (en) Rotating state detection apparatus using a plurality of light beams
US4970388A (en) Encoder with diffraction grating and multiply diffracted light
US5000542A (en) Optical type encoder
KR100531458B1 (ko) 광학식 변위측정장치
JPH046884B2 (ja)
JPS62200225A (ja) ロ−タリ−エンコ−ダ−
KR100531693B1 (ko) 광학식 변위측정장치
JPS62163921A (ja) ロ−タリ−エンコ−ダ−
JPS62200224A (ja) 変位測定装置
JP2004170153A (ja) 変位検出装置
JPH0462003B2 (ja)
JPS62163919A (ja) ロ−タリ−エンコ−ダ−
JPS62200226A (ja) ロ−タリ−エンコ−ダ−
JPS62204126A (ja) エンコ−ダ−
JP2683098B2 (ja) エンコーダー
JPS61178613A (ja) エンコーダー
JPH045142B2 (ja)
JPS62163918A (ja) ロ−タリ−エンコ−ダ−
JP3517506B2 (ja) 光学式変位測定装置
JP2517027B2 (ja) 移動量測定方法及び移動量測定装置
JPH0466293B2 (ja)
JPS62163924A (ja) エンコ−ダ−
JPS62200223A (ja) エンコ−ダ−

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees