JP2002277286A - Device of detecting rotation displacement amount and disk - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device which is low-cost and simple and by which a rotation displacement amount is detected with high accuracy, and to provide a disk. SOLUTION: The detecting device is the disk which is attached to a shaft and which is turned together with the shaft. The detecting device is provided with a mark which is composed of diffraction gratings lined up along the circumferential direction of the disk at prescribed angle intervals as viewed from the center of the disk, a disk which is installed in the center of the disk and which comprises a connection part connecting the shaft, and a detector which optically detects the mark and which detects the rotation displacement amount of the shaft.

Description

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

【０００１】[0001]

【０００２】[0002]

【発明の属する技術分野】本発明は、測定体の変位量を
検出する検出装置に係り、特に、回転軸の回転変位量
（例えば、回転角や回転速度など）を光学的に検出する
検出装置及び方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a detecting device for detecting a displacement of a measuring object, and more particularly to a detecting device for optically detecting a rotational displacement (for example, a rotation angle or a rotation speed) of a rotating shaft. And methods.

【０００３】[0003]

【従来の技術】近年のオートメーション化や製品の小型
化の進むにつれて従来よりもはるかに細かい作業を自動
化する需要が存在している。このため、位置制御や速度
制御をより高精度に行う必要が生じ、位置や速度をより
高精度に検出するセンサの需要が高まっている。このう
ちロータリエンコーダは、回転角や回転速度などの回転
変位量を検出するセンサとして従来から使用されてい
る。ロータリエンコーダは、半径方向に所定の角度間隔
でマークが複数形成されたディスクを回転し、かかるマ
ークを介し光源から射出された光を検出器により検出
し、検出器が検出したマークの個数を計数することによ
って回転変位量を求めるセンサである。2. Description of the Related Art With recent advances in automation and miniaturization of products, there is a demand for automating much finer work than in the past. For this reason, it becomes necessary to perform position control and speed control with higher accuracy, and the demand for a sensor that detects position and speed with higher accuracy is increasing. Among them, the rotary encoder is conventionally used as a sensor for detecting a rotational displacement amount such as a rotation angle and a rotation speed. The rotary encoder rotates a disk having a plurality of marks formed at predetermined angular intervals in a radial direction, detects light emitted from a light source through the marks by a detector, and counts the number of marks detected by the detector. This is a sensor that obtains the amount of rotational displacement by performing the above operation.

【０００４】ロータリエンコーダのディスクは測定体で
ある回転軸に取り付けられる。ロータリエンコーダが回
転数を正確に検出するためには、マークの構成軌跡を真
円に近づける必要がある以外に、マークの回転中心は回
転軸の中心と偏芯の少ない状態で取り付けられる必要が
ある。ロータリエンコーダに要求される精度は使用する
機器が必要とする精度によって決定されるが、高精度を
必要としないが安価が要求されるものから、高精度が第
一に要求されるものまで様々である。[0004] The disk of the rotary encoder is mounted on a rotating shaft which is a measuring object. In order for the rotary encoder to accurately detect the number of rotations, the mark's center of rotation must be attached with a small eccentricity to the center of the rotation axis, in addition to the need to make the mark's constituent locus close to a perfect circle. . The accuracy required for a rotary encoder is determined by the accuracy required by the equipment used, but it does not require high accuracy but varies from those requiring low cost to those requiring high accuracy first. is there.

【０００５】例えば、安価なロータリエンコーダとして
は、ディスクは透明なプラスチックシートにスリットパ
ターンを印刷して作成される。印刷による方法は印刷原
版を一度作成すれば、ディスク単体を安価に作成できる
という長所を有する。一方、高精度なロータリエンコー
ダとしてはリソグラフィ技術を用いてガラス円板等にス
リットパターンを形成して作成される。ディスクには数
十ミクロンのオーダーでマークを高精度に作成すること
ができるので、検出目的に見合った密度（即ち、分解
能）でマークを作成することによって回転変位量の検出
精度を上げることができる。For example, as an inexpensive rotary encoder, a disk is formed by printing a slit pattern on a transparent plastic sheet. The printing method has an advantage that once a printing original plate is prepared, a single disk can be prepared at low cost. On the other hand, a high-precision rotary encoder is formed by forming a slit pattern on a glass disk or the like using lithography technology. Since marks can be formed on a disk with high accuracy on the order of several tens of microns, it is possible to improve the detection accuracy of the amount of rotational displacement by forming marks at a density (that is, resolution) suitable for the purpose of detection. .

【０００６】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、安価に作成さ
れたディスクであってもロータリエンコーダとして機能
させるにはディスクを回転軸の中心に偏芯を抑えて取り
付ける必要がある。このためロータリエンコーダには取
付け用部品が別途必要となり、部品点数が増加するとい
う欠点を有する。更に、かかる取付け部品の精度及び組
み付け精度が必要とされるため、ロータリエンコーダと
して見ると必ずしも安価とはならない。また、上述した
ようにマークはディスクに印刷されるため、分解能を高
め検出精度を上げることには限界がある。However, in order to function as a rotary encoder even if the disk is made inexpensively, it is necessary to attach the disk to the center of the rotating shaft with reduced eccentricity. For this reason, a mounting component is separately required for the rotary encoder, and there is a disadvantage that the number of components is increased. Furthermore, since the accuracy of the attached parts and the accuracy of the assembling are required, the cost is not always low when viewed as a rotary encoder. In addition, since the mark is printed on the disk as described above, there is a limit in increasing the resolution and the detection accuracy.

【０００７】また、高精度に作成されたディスクはリソ
グラフィ技術を用いるため、クリーンな作業環境を必要
とされるなど製造工程が煩雑である。また、リソグラフ
ィ技術は高価な露光装置等を必要とするなどの理由から
高価なディスクとなってしまう。また、当然、取付け部
品精度及び組み付け精度も高いことが要求されるため、
かかるディスク及び取付け部品を使用するロータリエン
コーダも高価となってしまう。[0007] Further, since a disk manufactured with high precision uses a lithography technique, a manufacturing process is complicated, such as a need for a clean working environment. In addition, the lithography technique results in an expensive disk because an expensive exposure apparatus or the like is required. In addition, of course, it is required that the accuracy of the attached parts and the accuracy of the assembly be high,
Rotary encoders using such disks and mounting components are also expensive.

【０００８】一方、偏芯の影響を低減するために、ディ
スク中心に対し既存の光源及び検出器と対称な位置に光
源及び検出器をもう一組設け、検出信号を合算すること
で偏芯の影響を減らす方法がある。しかし、かかる構成
は光源及び検出器を更に必要とするため、部品点数が増
加し高価となる等の理由から好ましくない。そこで、特
開昭６１−６５１１５号公報は、光源からディスクに入
射された光の回折光をミラーで偏向し、再びディスクに
入射しかかる反射光（又は透過光）を検出器に導入する
ことで偏芯の影響を低減するロータリエンコーダを開示
している。かかる方法は一対の光源及び検出器で偏芯を
減らした検出が可能であるが、光源及び検出器を複数使
用しないもののミラーを別途必要とするため、やはり部
品点数が増加し好ましくない。On the other hand, in order to reduce the influence of the eccentricity, another set of the light source and the detector is provided at a position symmetrical to the existing light source and the detector with respect to the center of the disk, and the detection signals are added up to add the eccentricity. There are ways to reduce the impact. However, such a configuration further requires a light source and a detector, which is not preferable because the number of parts increases and the cost increases. Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-65115 discloses a technique in which a diffracted light of light incident on a disk from a light source is deflected by a mirror, and reflected light (or transmitted light) reentering the disk is introduced into a detector. A rotary encoder that reduces the effect of eccentricity is disclosed. Such a method can perform detection with reduced eccentricity using a pair of light sources and detectors, but does not use a plurality of light sources and detectors, but requires a separate mirror, which is also undesirable because the number of parts increases.

【０００９】[0009]

【課題を解決するための手段】そこで、このような課題
を解決する新規かつ有用な回転変位量を検出する装置、
及び、ディスクを提供することを本発明の概括的目的と
する。Therefore, an apparatus for detecting a new and useful amount of rotational displacement to solve such a problem,
It is a general object of the present invention to provide a disk.

【００１０】より特定的には、安価かつ簡素であって高
精度な検出を可能とする回転変位量を検出する装置、及
び、ディスクを提供することを本発明の例示的目的とす
る。More specifically, it is an exemplary object of the present invention to provide an apparatus for detecting the amount of rotational displacement, which is inexpensive, simple, and capable of detecting with high accuracy, and a disk.

【００１１】上記目的を達成するために、本発明の例示
的一態様としての検出装置は、回転軸に取り付けられて
当該回転軸と共に回転するディスクであって、当該ディ
スクの中心から見て所定の角度間隔で前記ディスクの円
周方向に添って整列している回折格子からなるマーク
と、前記ディスクの中心に設けられ当該ディスクと前記
回転軸を接続する接続部とを有するディスクと、前記マ
ークを光学的に検出し、前記回転軸の回転変位量を検出
する検出器とを有する。かかる検出装置は、回折格子か
らなるマークを有するディスクを光学的に検出すること
で回転軸の回転変位量を検出する。また、ディスクはそ
の中心に接続部を有し、かかる接続部と回転体を接続す
ることで容易にディスクを回転体に偏芯が生じることな
く接続できる。マークはディスクの中心から見て同心円
状又は螺旋状に形成された複数の溝として実現可能であ
る。かかる溝は光を回折し、その回折光を検出すること
でディスクの回転変位量を検出することができる。ま
た、マークはディスクの中心から見てフレネルゾーン板
形状、また、ディスクをフレネルレンズ形状に形成しマ
ーク部分に相当する位置に反射膜を印刷することでもよ
い。かかるディスクは当該ディスクにおいて回折する光
を集光し、一点に収束する。よって、各回折光の度にば
らつきがあったとしても、かかる点に検出器を配置すれ
ば、全光量は変動しない為単一な光を用いて検出を行な
うよりもばらつきの影響を抑えることが出来る。In order to achieve the above object, a detection device according to an exemplary embodiment of the present invention is a disk attached to a rotating shaft and rotating together with the rotating shaft, and a predetermined device viewed from the center of the disk. A mark formed of diffraction gratings aligned along the circumferential direction of the disk at angular intervals, a disk provided at the center of the disk and having a connection portion connecting the disk and the rotation axis, and the mark; A detector for optically detecting the amount of rotational displacement of the rotating shaft. Such a detection device detects the amount of rotational displacement of the rotating shaft by optically detecting a disk having a mark made of a diffraction grating. Further, the disk has a connecting portion at the center thereof, and by connecting the connecting portion to the rotating body, the disk can be easily connected to the rotating body without causing eccentricity. The mark can be realized as a plurality of grooves formed concentrically or spirally when viewed from the center of the disk. Such grooves diffract light, and the amount of rotational displacement of the disk can be detected by detecting the diffracted light. Alternatively, the mark may be formed in a Fresnel zone plate shape as viewed from the center of the disk, or the disk may be formed in a Fresnel lens shape and a reflective film may be printed at a position corresponding to the mark portion. Such a disc condenses the light diffracted on the disc and converges it at one point. Therefore, even if there is a variation in the degree of each diffracted light, if the detector is arranged at such a point, the total light quantity does not fluctuate, so that the influence of the variation can be suppressed as compared with performing detection using a single light. I can do it.

【００１２】また、本発明の例示的一態様としてのディ
スクは、回転軸に取り付けられて当該回転軸と共に回転
するディスクであって、前記ディスクの中心に設けられ
当該ディスクと前記回転軸を接続する接続部と、前記デ
ィスクの中心から見て所定の角度間隔で前記ディスクの
円周方向に添って整列している回折格子からなるマーク
とを有する。かかるディスクは上述した検出装置のディ
スクに適用可能である。A disk according to an exemplary embodiment of the present invention is a disk that is attached to a rotating shaft and rotates together with the rotating shaft, and is provided at the center of the disk and connects the disk to the rotating shaft. A connecting portion and a mark formed of a diffraction grating arranged along a circumferential direction of the disk at a predetermined angular interval when viewed from the center of the disk; Such a disk is applicable to the disk of the detection device described above.

【００１３】本発明の更なる目的又はその他の特徴は添
付図面を参照して説明される好ましい実施例において明
らかにされるであろう。[0013] Further objects or other features of the present invention will become apparent in preferred embodiments described with reference to the accompanying drawings.

【００１４】[0014]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の例示的一態様である検出装置（ロータリエンコー
ダ）１０について説明する。なお、明細書中、アルファ
ベット付きの参照符号は変形例を示し、特に断らない限
りアルファベットの無い参照符号はアルファベット付き
の参照符号を総括するものとする。図１に示すように、
ロータリエンコーダ１０は図示しない回転体の回転軸Ｒ
に取り付けられるディスク１００、光源２００、マスク
３００、検出器４００を有する。ここで、図１は、本発
明の例示的一態様であるロータリエンコーダ１０を示す
概略斜視図である。本実施例では、光源２００と検出器
４００はディスク１００を介し反対側に設けられるが、
かかる形態は例示的であり、光源２００と検出器４００
はディスク１００に対し同じ側に設けられても良い。な
お、後述するようにマスク３００の使用は選択的であ
り、マスク３００は省略されても良い。ロータリエンコ
ーダ１０は回転体の回転軸Ｒと共に回転するディスク１
００の回転変位量を検出し、回転軸Ｒの回転変位量を表
すデータを生成する。ロータリエンコーダ１０の検出器
の図示しない（又はこれに接続された）制御部は、かか
るデータに基づいて容易に回転軸Ｒに接続する図示しな
い回転体の回転を制御することができる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A detection device (rotary encoder) 10, which is an exemplary embodiment of the present invention, will be described below with reference to the accompanying drawings. In the specification, reference numerals with alphabets indicate modified examples, and reference numerals without alphabets generally refer to reference numerals with alphabets unless otherwise specified. As shown in FIG.
The rotary encoder 10 has a rotation axis R of a rotating body (not shown).
, A light source 200, a mask 300, and a detector 400. Here, FIG. 1 is a schematic perspective view showing a rotary encoder 10 which is an exemplary embodiment of the present invention. In this embodiment, the light source 200 and the detector 400 are provided on opposite sides via the disc 100,
Such a configuration is exemplary, and light source 200 and detector 400
May be provided on the same side of the disc 100. In addition, as described later, the use of the mask 300 is optional, and the mask 300 may be omitted. The rotary encoder 10 is a disk 1 that rotates with the rotation axis R of the rotating body.
The rotation displacement amount of the rotation axis R is detected, and data representing the rotation displacement amount of the rotation axis R is generated. A control unit (not shown) of the detector of the rotary encoder 10 (or connected thereto) can easily control the rotation of a rotating body (not shown) connected to the rotation axis R based on the data.

【００１５】ディスク１００は円板形状を有する薄板で
あって、透明な（即ち、光を透過する）ポリカーボネイ
ド樹脂で射出成形法によって形成される。しかし、本発
明のロータリエンコーダ１０のディスク１００の材料が
これに限定されるものではなく、例えば、ガラス円板な
どを使用しても良い。ただし、射出成形法でディスク１
００を作成することは一度金型を成形してしまえばディ
スク１００の量産が容易であり、安価にディスク１００
を成形することができる。また、射出成形法は後述する
ようにディスク１００が回転軸Ｒと接続する接続部１２
０とディスク１００を一体的に形成できる。よって、デ
ィスク１００の中心と回転軸Ｒの中心は精度よく一致す
るので偏芯を抑えることが可能であり、精度よく回転変
位量を測定することができる。ディスク１００は回転軸
Ｒに接続され、光源２００及び検出器４００と協働し回
転軸Ｒ及びディスク１００の回転変位量を検出する。デ
ィスク１００はディスク本体である円板形状の円板部１
１０と、円板部１１０の中心に接続し回転軸Ｒと接続す
る接続部１２０とを有する。The disk 100 is a thin plate having a disk shape, and is formed of a transparent (ie, light transmitting) polycarbonate resin by an injection molding method. However, the material of the disk 100 of the rotary encoder 10 of the present invention is not limited to this, and for example, a glass disk may be used. However, the disk 1
To make the disk 100 is easy to mass-produce the disk 100 once the mold is formed,
Can be molded. In addition, the injection molding method uses a connecting portion 12 for connecting the disk 100 to the rotating shaft R as described later.
0 and the disk 100 can be integrally formed. Therefore, since the center of the disk 100 and the center of the rotation axis R coincide with each other with high accuracy, the eccentricity can be suppressed, and the rotational displacement can be measured with high accuracy. The disk 100 is connected to the rotation axis R, and detects the rotation displacement of the rotation axis R and the disk 100 in cooperation with the light source 200 and the detector 400. The disk 100 is a disk-shaped disk portion 1 which is a disk body.
10 and a connecting portion 120 connected to the center of the disk portion 110 and connected to the rotation axis R.

【００１６】円板部１１０は上述したように円板形状の
薄板であって、図１によく示されるように、円板部１１
０と同心の円周上に配置される複数のマーク１１２を有
する。マーク１１２は所定の長さ（半径方向）及び幅
（円周方向）を有し、所定の角度間隔で前記ディスクの
円周方向に配置される。なお、マーク１１２は後述する
ように円板部１１０の円周方向に整列している回折格子
として光学的に検出可能に形成されたマークである。マ
ーク１１２の長さ（半径方向）は後述するマスク３００
を通過した光源２００からの光束より大きく形成される
ことが好ましいが、かかる光束はマスク３００の開口３
１０の大きさによっても調整可能であるため特に限定を
有するものではない。一方、マーク１１２の幅（円周方
向）は非マーク領域（マーク１１２と同一の円周上であ
って、隣接するマーク１１２の間の領域）１１４と同一
幅（円周方向）に形成される。なお、マーク１１２を配
置する所定の角度間隔を狭くすることで、ロータリエン
コーダ１０の分解能を高めることができ、かかる所定の
角度間隔は任意に決定することが出来る。円板部１１０
は回折格子として作用するマーク１１２で光源２００か
らの光を回折し、当該回折光を検出器４００で検出する
ことで回転変位量を検出可能とする。本実施例では、１
次透過回折光を利用し検出を行うが後述するように０次
透過回折光、又はその他次数の回折光を利用することを
排除するものではない。しかし、検出器４００に入射さ
れる光強度を考慮すると、１又は０次回折光を用いるこ
とが好ましい。The disk portion 110 is a disk-shaped thin plate as described above, and as shown in FIG.
It has a plurality of marks 112 arranged on a circle concentric with 0. The marks 112 have a predetermined length (radial direction) and width (circumferential direction), and are arranged at predetermined angular intervals in a circumferential direction of the disk. The mark 112 is a mark formed so as to be optically detectable as a diffraction grating aligned in the circumferential direction of the disk portion 110 as described later. The length (radial direction) of the mark 112 is determined by a mask 300 described later.
Is preferably formed to be larger than the light beam from the light source 200 that has passed through the opening 3 of the mask 300.
There is no particular limitation because it can be adjusted by the size of 10. On the other hand, the width (circumferential direction) of the mark 112 is formed to be the same width (circumferential direction) as the non-mark area (area on the same circumference as the mark 112 and between adjacent marks 112) 114. . Note that the resolution of the rotary encoder 10 can be increased by reducing the predetermined angular interval at which the marks 112 are arranged, and the predetermined angular interval can be arbitrarily determined. Disk part 110
The light from the light source 200 is diffracted by the mark 112 acting as a diffraction grating, and the amount of rotational displacement can be detected by detecting the diffracted light by the detector 400. In this embodiment, 1
Detection is performed using the next-order transmitted diffraction light, but this does not exclude the use of the zero-order transmitted diffraction light or other orders of diffracted light as described later. However, considering the light intensity incident on the detector 400, it is preferable to use the 1st or 0th order diffracted light.

【００１７】図１及び図２を参照するに、マーク１１２
はディスク１００の円周方向に整列する回折格子、例え
ば、円板部１１０の中心から同心円状又は螺旋状の複数
の溝１１３として形成される。ここで、図２は、図１に
示すディスク１００の半径方向の断面形状を示すマーク
１１２部分の一部拡大断面図である。また、図１におい
て、マーク１１２の溝１１３の理解を補助するためマー
ク１１２は若干誇張して描かれている。本実施例では、
溝１１３は所定の深さｄ、幅ｗ、及びピッチｐを有する
断面形状が矩形の溝として構成される。なお、溝１１３
はマーク１１２を構成するに足りるものであって、マー
ク１１２の形状に沿って円板部１１０の円周方向に断続
的に形成されていることに理解されたい。また、同様
に、溝１１３はマーク１１２の長さ（半径方向）を構成
するに足りるように、所定の幅ｗ及びピッチｐで形成さ
れる。溝１１３はかかる溝１１３に入射する光を回折す
る機能を有する。Referring to FIG. 1 and FIG.
Is formed as a plurality of concentric or spiral grooves 113 from the center of the disk portion 110, for example, diffraction gratings arranged in the circumferential direction of the disk 100. Here, FIG. 2 is a partially enlarged cross-sectional view of a mark 112 showing a cross-sectional shape in the radial direction of the disk 100 shown in FIG. Also, in FIG. 1, the mark 112 is slightly exaggerated to assist in understanding the groove 113 of the mark 112. In this embodiment,
The groove 113 has a predetermined depth d, a width w, and a pitch p, and has a rectangular cross section. The groove 113
Is sufficient to constitute the mark 112, and is understood to be formed intermittently in the circumferential direction of the disk portion 110 along the shape of the mark 112. Similarly, the groove 113 is formed with a predetermined width w and a pitch p so as to form the length (radial direction) of the mark 112. The groove 113 has a function of diffracting light incident on the groove 113.

【００１８】より詳細には、図２に示すように、マーク
１１２に入射する光Ｉは溝１１３によって回折され、典
型的に、０次透過回折光Ｉ_t0、±１次透過回折光Ｉ_t+1
及びＩ_t-1、±１次反射回折光Ｉ_r+1及びＩ_r-1を生じ
る。かかる１次透過回折光Ｉ_t+1及びＩ_t-1強度と０次透
過回折光Ｉ_t0強度の比は、本実施例のように断面形状が
矩形の溝１１３である場合、数式１で示される。More specifically, as shown in FIG. 2, the light I incident on the mark 112 is diffracted by the groove 113, and typically, the zero-order transmitted diffracted light _It0 and the ± first-order transmitted diffracted light It _{+. 1}
And I _{t- 1} to produce ± 1st order diffracted light beams Ir _{+ 1} and Ir _-1 . The ratio between the intensities of the first-order transmitted diffracted light It _{+ 1} and It _{-1 and the} intensity of the zeroth-order transmitted diffracted light _It0 is expressed by Formula 1 when the cross-sectional shape is a rectangular groove 113 as in this embodiment. It is.

【００１９】[0019]

【数１】 (Equation 1)

【００２０】ここで、λは入射光Ｉの波長、ｎはディス
ク１００の屈折率である。かかる数式１より、溝１１３
の幅ｗをｗ＝ｐ／２、深さｄをｄ＝λ／｛２（ｎ−
１）｝としたときに、１次透過回折光Ｉ_t+1及びＩ_t-1は
最大となる。本実施例において、溝１１３の幅ｗは０．
５μｍ、深さｄは０．４μｍ、ピッチｐは１．０μｍに
設定され、１次透過回折光が０次透過回折光に対して最
大となるように構成されている。この結果、１次透過回
折光を検出する検出器４００の検出精度を高めることが
出来る。なお、上述した溝１１３の形状及び所定の値は
例示的であり、本発明を限定するものではない。即ち、
溝１１３の形状は光を回折するに足り、例えば、三角
形、台形、キノフォーム等であってもよい。また、上記
所定の値も同様にディスク１００の大きさなどを考慮し
て任意に決定可能な値である。なお、溝１１３はディス
ク１００の形成時、溝１１３とは反対の凹凸を有するス
タンパを使用して射出成形することによって容易に精度
よく形成することができる。Here, λ is the wavelength of the incident light I, and n is the refractive index of the disk 100. From Equation 1, the groove 113
Is the width w = p / 2 and the depth d is d = λ / ｛2 (n−
1) When｝, the first-order transmitted diffraction light It _{+ 1} and It _-1 become the maximum. In this embodiment, the width w of the groove 113 is equal to 0.
5 μm, the depth d is set to 0.4 μm, and the pitch p is set to 1.0 μm, so that the first-order transmitted diffracted light is maximized with respect to the zero-order transmitted diffracted light. As a result, the detection accuracy of the detector 400 that detects the first-order transmitted diffraction light can be improved. The shape and the predetermined value of the groove 113 described above are illustrative, and do not limit the present invention. That is,
The shape of the groove 113 is sufficient to diffract light, and may be, for example, a triangle, a trapezoid, a kinoform, or the like. The predetermined value is also a value that can be arbitrarily determined in consideration of the size of the disk 100 and the like. The groove 113 can be easily and accurately formed by injection molding using a stamper having concavities and convexities opposite to the groove 113 when the disc 100 is formed.

【００２１】接続部１２０は中空に形成された円筒形状
を有し、円板部１１０と一体に形成される。接続部１２
０は円板部１１０の中心と接続部１２０の中心軸が一致
するように接続されており、かかる接続部１２０はディ
スク１００を回転軸Ｒに接続することが出来る。上述し
たようにディスク１００を射出成形法で形成すること
で、接続部１２０はディスク１００の円板部１１０と一
体的に形成可能である。従って、従来のように、ディス
クと回転軸を接続する取付け部品を必要としない。ま
た、ディスク１００の形成時、機械精度の高い金型を使
用すれば形成されるディスク１００も高い機械精度を有
する。よって、接続部１２０は円板部１１０の中心に精
度よく一体的に形成可能である。この結果、本実施例の
ディスク１００は回転軸Ｒとの接続を取付け部品の組み
付け精度に頼らないので、ディスク１００を回転軸Ｒに
精度よく取り付けることができる。なお、接続部１２０
の形状は、中空に形成された円筒形状に限定されず、そ
の他の形状であっても良い。また、接続部１２０は、単
に円板部１１０の中心に形成される開口として実現され
ても良い。The connecting portion 120 has a hollow cylindrical shape and is formed integrally with the disk portion 110. Connection part 12
Numeral 0 is connected so that the center of the disk portion 110 and the central axis of the connecting portion 120 coincide with each other. The connecting portion 120 can connect the disk 100 to the rotation axis R. By forming the disk 100 by the injection molding method as described above, the connecting portion 120 can be formed integrally with the disk portion 110 of the disk 100. Therefore, unlike the related art, there is no need for a mounting part for connecting the disk and the rotating shaft. Also, if a mold with high mechanical accuracy is used when forming the disk 100, the disk 100 formed has high mechanical accuracy. Therefore, the connection portion 120 can be formed integrally with the center of the disk portion 110 with high accuracy. As a result, the disk 100 according to the present embodiment does not rely on the assembling accuracy of the mounting components for connection with the rotating shaft R, so that the disk 100 can be accurately mounted on the rotating shaft R. The connection unit 120
Is not limited to a hollow cylindrical shape, and may be other shapes. Further, the connection part 120 may be realized simply as an opening formed at the center of the disk part 110.

【００２２】光源２００は、例えばＬＥＤであって、デ
ィスク１００を介し後述する検出器４００と対向する側
に設けられる。但し、検出器４００がディスク１００を
介し反射光を検出する構成である場合、光源２００と検
出器４００はディスクに対し同じ側に設けられる。光源
２００は後述するマスク３００を介しディスク１００の
マーク１１２及び非マーク領域１１４の位置する円周上
に光を射出する。なお、光源２００はＬＥＤに限定され
ず、例えば、白熱ランプ又は半導体レーザ等であっても
よい。また、光源２００が拡散光を射出するなら、例え
ばレンズ等の光学部品を光源２００とマスク３００の間
に配置し、かかる光学部品によってほぼ平行な光を得る
ことができる。The light source 200 is, for example, an LED, and is provided on a side opposed to a detector 400 described later via the disk 100. However, when the detector 400 is configured to detect reflected light via the disk 100, the light source 200 and the detector 400 are provided on the same side of the disk. The light source 200 emits light on the circumference of the disk 100 where the mark 112 and the non-mark area 114 are located via a mask 300 described later. The light source 200 is not limited to the LED, and may be, for example, an incandescent lamp or a semiconductor laser. Further, if the light source 200 emits diffused light, for example, an optical component such as a lens is disposed between the light source 200 and the mask 300, and substantially parallel light can be obtained by such an optical component.

【００２３】マスク３００は、好ましくは、ディスク１
００のマーク１１２と同一形状及び大きさの開口を有す
る薄板であって、光源２００とディスク１００の間に設
けられる。マスク３００は射出された光がディスク１０
０のマーク１１２（又は、非マーク領域１１４）と正確
に重なるように光源２００からの光を制限する（回転す
るディスク１００のマーク１１２又は非マーク領域１１
４とマスク３００の開口が光源２００より射出される光
の光軸に対し直線上に位置する場合において）。但し、
かかるマスク３００の機能はマーク１１２（又は、非マ
ーク領域１１４）内に漏れなく照射されるよう光源２０
０から光を制限することに足り、開口３１０の形状はこ
れに限定されない。例示的に、図１に示すように、マー
ク１１２（又は非マーク領域１１４）より小さい形状を
有する円形状の開口３１０であっても良い。従って、薄
板は開口３１０を除き、光を透過しない材料より形成さ
れることが好ましい。しかし、マスク３００を、例え
ば、プラスチック平板より形成し、開口３１０のみ光を
透過可能とするようなプリントを施すような構成であっ
ても良い。また、上述の作用を達成可能であるならば、
いかなる技術の適用を排除するものではない。なお、光
源２００から射出された光がマスク３００を介さずとも
マーク１１２（又は、非マーク領域１１４）より小さい
照射領域にてディスク１００に入射可能であれば、マス
ク３００は省略されても良い。また、上述したようにレ
ンズ等の光学部品によってかかる作用を実現可能である
ならば、マスク３００はかかる光学部品に置換されても
良い。The mask 300 is preferably a disk 1
It is a thin plate having an opening having the same shape and size as the 00 mark 112, and is provided between the light source 200 and the disk 100. The light emitted from the mask 300 is
The light from the light source 200 is restricted so as to exactly overlap the zero mark 112 (or the non-mark area 114) (the mark 112 or the non-mark area 11 of the rotating disc 100).
4 and the opening of the mask 300 is located on a straight line with respect to the optical axis of the light emitted from the light source 200). However,
The function of the mask 300 is such that the light source 20 is irradiated so that the mark 112 (or the non-mark area 114) can be illuminated without leakage.
The shape of the opening 310 is not limited to this, because it is enough to restrict light from zero. For example, as shown in FIG. 1, the opening 310 may be a circular opening 310 having a smaller shape than the mark 112 (or the non-mark area 114). Therefore, the thin plate is preferably formed of a material that does not transmit light except for the opening 310. However, the mask 300 may be formed of, for example, a plastic flat plate, and may be configured to perform printing so that only the opening 310 can transmit light. Also, if the above-mentioned effects can be achieved,
It does not exclude the application of any technology. Note that the mask 300 may be omitted if the light emitted from the light source 200 can enter the disk 100 in an irradiation area smaller than the mark 112 (or the non-mark area 114) without passing through the mask 300. In addition, as described above, the mask 300 may be replaced with such an optical component if such an operation can be realized by an optical component such as a lens.

【００２４】図３を参照するに、マスク３００は複数の
開口３２０を有するマスク３００ａに置換されても良
い。ここで、図３は、図１に示すマスク３００の変形例
であるマスク３００ａを有するロータリエンコーダ１０
を示す概略斜視図である。なお、図３において、ディス
ク１００のマーク１１２は一部省略されており、また、
マーク１１２の溝は若干誇張して描かれている。マスク
３００は、例示的に、３つの開口３２２乃至開口３２６
（開口３２０は開口３２２乃至開口３２４を総括するも
のとする）を有する。開口３２２乃至開口３２６はマー
ク１１２と同一形状及び大きさの開口である。なお、マ
スク３００ａにおける開口３２０の数は３つに限定され
ず、それ以上であっても良い。また、開口３２２乃至開
口３２６はディスク１００のマーク１１２と同一間隔で
形成される。即ち、マスク３００ａをディスク１００の
マーク１１２と一致するように重ねた場合、かかる開口
３２２乃至開口３２６は対応するマーク１１２と一致し
ている。なお、マスク３００ａを適用する場合、光源２
００は開口３２０を含むような大きな（但し、マスク３
００ａの薄板よりは小さい）スポット光を使用するもの
とする。また、後述する検出器４００とディスク１００
の間に光の集光作用を奏するレンズ５００が配置される
ものとする。レンズ５００は後述するようにマスク３０
０ａによって分光された光の回折光を検出器４００に向
けて集光する。レンズ５００を設けることで、分光され
た光に対応する数の検出器を設けなくとも良く、部品点
数の減少及び装置の小型化に寄与する。Referring to FIG. 3, the mask 300 may be replaced with a mask 300a having a plurality of openings 320. Here, FIG. 3 shows a rotary encoder 10 having a mask 300a which is a modification of the mask 300 shown in FIG.
FIG. In FIG. 3, the mark 112 of the disc 100 is partially omitted, and
The groove of the mark 112 is slightly exaggerated. The mask 300 illustratively includes three openings 322 to 326.
(The opening 320 generally covers the openings 322 to 324). The openings 322 to 326 are openings having the same shape and size as the mark 112. Note that the number of openings 320 in the mask 300a is not limited to three, and may be more. The openings 322 to 326 are formed at the same interval as the mark 112 of the disk 100. That is, when the mask 300 a is overlapped so as to coincide with the mark 112 of the disk 100, the openings 322 to 326 coincide with the corresponding mark 112. When applying the mask 300a, the light source 2
00 is large (including the mask 3) including the opening 320.
(Smaller than the thin plate of 00a). Also, a detector 400 and a disk 100 described later are used.
It is assumed that a lens 500 having a light condensing action is arranged between the lenses. The lens 500 is connected to the mask 30 as described later.
The diffracted light of the light separated by Oa is focused toward the detector 400. By providing the lens 500, it is not necessary to provide a number of detectors corresponding to the split light, which contributes to a reduction in the number of components and a reduction in the size of the device.

【００２５】マスク３００ａの機能はマスク３００と同
様、基本的に光源２００からの光を制限することにある
が、マスク３００ａは以下のような点において異なる。
図３によく示されるように、マスク３００ａは上述した
ように３つの開口３２２乃至開口３２６を有すること
で、光源２００からの光を３つに分光し、ディスク１０
０に照射する。上述したように、マスク３００ａの開口
３２０はマーク１１２に対応している為、かかるマスク
３００ａは３つの光源よりマーク１１２（又は、非マー
ク領域１１４）に光を照射した状態と同一の作用を奏す
る。また、３つに分光された光の回折光をレンズ５００
を介し集光し、検出器４００で検出することで、特にマ
ーク１１２において、個々のマーク１１２の溝１１３の
形状のばらつきによる光の回折のばらつきを平均化する
ことが出来る。従って、検出器４００の検出する光のば
らつきを抑えることが可能であって、ノイズの低減に寄
与する。The function of the mask 300a is basically to limit the light from the light source 200 like the mask 300, but the mask 300a differs in the following points.
As shown in FIG. 3, the mask 300a has the three openings 322 to 326 as described above, so that the light from the light source 200 is divided into three,
Irradiate to zero. As described above, since the opening 320 of the mask 300a corresponds to the mark 112, the mask 300a has the same operation as a state where the light from the three light sources irradiates the mark 112 (or the non-mark area 114). . Further, the diffracted light of the light split into three is converted into a lens 500.
, And detection by the detector 400 makes it possible to average out variations in light diffraction due to variations in the shapes of the grooves 113 of the individual marks 112, particularly at the marks 112. Therefore, it is possible to suppress variations in the light detected by the detector 400, which contributes to noise reduction.

【００２６】更に、図４を参照するに、マスク３００は
ディスク１００と同一のディスクから構成するマスク３
００ｂに置換されても良い。ここで、図４は、図１に示
すマスク３００の変形例であるマスク３００ｂを有する
ロータリエンコーダ１０を示す概略斜視図である。上述
したようにマスク３００ｂはディスク１００、特に円板
部１１０と同一に形成されたディスクであって、光源２
００とディスク１００の間に配置される。また、マスク
３００ｂはディスク１００の中心とマスク３００ｂのデ
ィスク中心が一致し、かつ、回転可能なディスク１００
に対し相対的に固定して設けられる。また、マスク３０
０ｂはディスク１００と同様に、マーク３１２及び非マ
ーク領域３１４を有する。マスク３００ｂはマスク３０
０ａと同様の作用を奏し、複数の光を検出器４００で検
出とする。よって、マスク３００ｂはマスク３００ａと
同様な効果を達成可能であり、ここでの詳細な説明は省
略する。Further, referring to FIG. 4, a mask 300 is formed of the same disk as the disk 100.
00b. Here, FIG. 4 is a schematic perspective view showing a rotary encoder 10 having a mask 300b which is a modification of the mask 300 shown in FIG. As described above, the mask 300b is a disk 100, particularly a disk formed in the same manner as the disk portion 110, and the light source 2
00 and the disk 100. Also, the mask 300b has the center of the disk 100 coincident with the center of the disk of the mask 300b and the rotatable disk 100
Are provided relatively fixed with respect to. Also, the mask 30
0b has a mark 312 and a non-mark area 314 as in the disc 100. The mask 300b is the mask 30
The same action as that of Oa is performed, and a plurality of lights are detected by the detector 400. Therefore, the mask 300b can achieve the same effect as the mask 300a, and the detailed description is omitted here.

【００２７】検出器４００はディスク１００のマーク１
１２で回折された１次透過回折光を検出可能な位置に配
置され、図示しない受光部及び制御部を有する。検出器
４１０はマーク１１２で回折された０次透過回折光を光
学的に検出し、回転変位量を検出する。受光部は光源２
００より射出される光のマーク１１２によって回折され
た０次透過回折光を光学的に感知し、かかる回折光に対
応した光強度を電気的な強弱に変換する。受光部は、例
えば、フォトトランジスタ、フォトＩＣなどを使用する
ことにより実現可能である。制御部は受光部と電気的に
接続され、受光部から送られる（電気的な）情報に基づ
き回転軸Ｒの回転量を表すデータを生成する。制御部
は、例示的に、コンパレータ、カウンタ、制御及び演算
回路より構成される。コンパレータは、受光部から送ら
れる電気信号を、当該電気信号に含まれるノイズを除去
するために所定の閾値を比較し、閾値以下の信号をオフ
（Ｌ：Ｌｏｗ）、閾値以上の信号をオン（Ｈ：Ｈｉｇ
ｈ）とした信号を生成する。カウンタは、例えば、Ｕｐ
入力端子、Ｃｌｅａｒ端子を有し、コンパレータからの
出力としての山の数、例えばオンを計数し、２値化され
た電気信号として制御及び演算回路へ出力する。制御及
び演算回路はカウンタから送られる電気信号より演算す
ることで回転軸Ｒの回転変位量を求める。また、かかる
回転変位量より回転軸Ｒの制御をする。なお、制御部は
必ずしも検出器４００に設けられる必要はなく、例えば
ロータリエンコーダ１０が設けられる装置の制御部に置
換されてもよい。また、コンパレータカウンタ、制御及
び演算回路からなる制御部の構成も例示的であって、上
述の機能を達成可能なら当該周知のいかなる技術に置換
されてもよい。The detector 400 detects the mark 1 on the disc 100.
The first-order transmitted diffracted light diffracted at 12 is disposed at a position where the first-order diffracted light can be detected, and includes a light receiving unit and a control unit (not shown). The detector 410 optically detects the zero-order transmitted diffracted light diffracted by the mark 112, and detects the amount of rotational displacement. Light receiving part is light source 2
The zero-order transmitted diffracted light diffracted by the mark 112 of the light emitted from 00 is optically sensed, and the light intensity corresponding to the diffracted light is converted into an electric strength. The light receiving unit can be realized by using, for example, a phototransistor, a photo IC, or the like. The control unit is electrically connected to the light receiving unit, and generates data representing the rotation amount of the rotation axis R based on the (electrical) information sent from the light receiving unit. The control unit includes, for example, a comparator, a counter, a control and arithmetic circuit. The comparator compares the electric signal sent from the light receiving unit with a predetermined threshold value to remove noise included in the electric signal, turns off a signal below the threshold value (L: Low), and turns on a signal above the threshold value (L: Low). H: Hig
h) is generated. The counter is, for example, Up
It has an input terminal and a Clear terminal, counts the number of peaks, for example, on, as an output from the comparator, and outputs it to the control and arithmetic circuit as a binarized electric signal. The control and calculation circuit calculates the amount of rotation displacement of the rotation axis R by calculating from the electric signal sent from the counter. Further, the rotation axis R is controlled based on the rotation displacement amount. Note that the control unit does not necessarily need to be provided in the detector 400, and may be replaced with, for example, a control unit of a device in which the rotary encoder 10 is provided. Further, the configuration of the control unit including the comparator counter, the control, and the arithmetic circuit is also an example, and any known technology may be used as long as the above-described function can be achieved.

【００２８】なお、図１に示すように、検出器４００は
ディスク１００のマーク１１２で回折された０次透過回
折光を検出可能な検出器４１０に置換されてもよい。こ
こで、検出器４１０はマーク１１２で回折された０次透
過回折光を検出可能な位置に設けられる。検出器４１０
は、検出器４１０と同様、図示しない受光部及び制御部
を有する。なお、検出器４１０は検出器４００と同様な
構成であるため、ここでの詳細な説明は省略する。検出
器４１０も検出器４００同様回転軸Ｒの回転量を表すデ
ータを生成する。As shown in FIG. 1, the detector 400 may be replaced with a detector 410 capable of detecting the zero-order transmitted diffracted light diffracted by the mark 112 of the disk 100. Here, the detector 410 is provided at a position where the zero-order transmitted diffracted light diffracted by the mark 112 can be detected. Detector 410
Has a light receiving unit and a control unit (not shown), like the detector 410. Since the detector 410 has the same configuration as the detector 400, a detailed description thereof will be omitted. The detector 410 also generates data representing the amount of rotation of the rotation axis R as in the case of the detector 400.

【００２９】以下、図５及び図６を参照するに、本実施
例の別の例示的一態様のロータリエンコーダ１０Ａにつ
いて説明する。ここで、図５は、図１に示すロータリエ
ンコーダ１０の変形例であるロータリエンコーダ１０Ａ
を示す概略斜視図である。図６は、図５に示すディスク
１００Ａを説明するためのディスクＤの概略断面図であ
る。なお、ロータリエンコーダ１０Ａはロータリエンコ
ーダ１０の変形例であり、以下の記述に際し、特に断ら
ない限り大文字のアルファベットを有する参照符号は上
述したアルファベット無い参照符号と同一な構成であ
り、ここでの詳細な説明は省略する。Hereinafter, a rotary encoder 10A according to another exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 5 shows a rotary encoder 10A which is a modification of the rotary encoder 10 shown in FIG.
FIG. FIG. 6 is a schematic sectional view of the disk D for describing the disk 100A shown in FIG. Note that the rotary encoder 10A is a modified example of the rotary encoder 10, and in the following description, unless otherwise specified, reference numerals having uppercase alphabets have the same configuration as the above-mentioned reference numerals without alphabets. Description is omitted.

【００３０】図５に示すように、ロータリエンコーダ１
０回転体の回転軸Ｒに取り付けられるディスク１００
Ａ、光源２００Ａ、マスク３００Ａ、検出器４００Ａを
有する。本実施例では、光源２００Ａと検出器４００Ａ
はディスク１００Ａに対し同じ側に設けられるが、かか
る形態は例示的であり、光源２００Ａと検出器４００Ａ
はディスク１００Ａを介し対向する側に設けられても良
い。なお、光源２００Ａと検出器４００Ａを同じ側に設
けることは装置の小型化に寄与する。ロータリエンコー
ダ１０Ａは図示しない回転体の回転軸Ｒと共に回転する
ディスク１００Ａの回転変位量を検出し、回転軸Ｔの回
転変位量を表すデータを生成する。ロータリエンコーダ
１０Ａの検出器４００Ａ（又はこれに接続された）の図
示しない制御部は、かかるデータに基づいて容易に回転
体の回転を制御することができる。As shown in FIG. 5, the rotary encoder 1
Disk 100 attached to rotation axis R of zero-rotation body
A, a light source 200A, a mask 300A, and a detector 400A. In this embodiment, the light source 200A and the detector 400A
Are provided on the same side with respect to the disk 100A, but such a configuration is exemplary, and the light source 200A and the detector 400A
May be provided on the side facing the disk 100A. Providing the light source 200A and the detector 400A on the same side contributes to downsizing of the device. The rotary encoder 10A detects the amount of rotation of the disk 100A that rotates together with the rotation axis R of the rotating body (not shown), and generates data representing the amount of rotation of the rotation axis T. A control unit (not shown) of the detector 400A (or connected thereto) of the rotary encoder 10A can easily control the rotation of the rotating body based on the data.

【００３１】ディスク１００Ａは、ディスク１００と同
様に、円板部１１０Ａと、円板部１１０Ａの中心に接続
し回転体Ｒと接続する接続部１２０Ａとを有する。ま
た、ディスク１００Ａは透明な（即ち、光を透過する）
ポリカーボネイド樹脂で射出成形法によって形成され、
ディスク１００と同様の長所を有する。ディスク１００
Ａは回転軸Ｒに接続され、光源２００Ａ及び検出器４０
０Ａと協働し図示しない回転体の回転変位量を検出す
る。Like the disk 100, the disk 100A has a disk portion 110A and a connection portion 120A connected to the center of the disk portion 110A and connected to the rotating body R. Also, the disc 100A is transparent (ie, transmits light).
Formed by injection molding with polycarbonate resin,
It has the same advantages as the disc 100. Disk 100
A is connected to the rotation axis R, the light source 200A and the detector 40A.
In cooperation with 0A, the rotational displacement of a rotating body (not shown) is detected.

【００３２】円板部１１０Ａは円板形状の薄板であっ
て、図５によく示されるように、円板部１１０Ａの中心
と同心の円周上に配置される複数のマーク１１２Ａを有
する。マーク１１２Ａは所定の長さ（半径方向）及び幅
（円周方向）を有し、所定の角度間隔でディスク１００
Ａの円周方向に配置される。なお、マーク１１２Ａは後
述するように円板部１１０Ａの円周方向に平行に整列し
ている回折格子として光学的に検出可能なように形成さ
れたマークである。マーク１１２Ａの長さ（半径方向）
は特に限定を有するものではないが、後述するように長
さ（半径方向）が大きいほど多くの回折光を得ることが
でき、検出器４００Ａの検出精度を向上させる。一方、
マーク１１２Ａの幅（円周方向）は非マーク領域（マー
ク１１２Ａと同一の円周上であって、隣接するマーク１
１２Ａの間の領域）１１４Ａと同一幅（円周方向）に形
成される。なお、マーク１１２Ａを配置する所定の角度
間隔を狭くすることで、ロータリエンコーダ１０Ａの分
解能を高めることができ、かかる所定の角度間隔は任意
に決定することが出来る。円板部１１０Ａは回折格子と
して作用するマーク１１２Ａで光源２００Ａからの光を
回折し、当該回折光を検出器４００Ａで検出することで
回転変位量を検出可能とする。The disk portion 110A is a disk-shaped thin plate, and has a plurality of marks 112A arranged on a circle concentric with the center of the disk portion 110A, as shown in FIG. The mark 112A has a predetermined length (radial direction) and width (circumferential direction), and has a predetermined angular interval.
A is arranged in the circumferential direction. The mark 112A is a mark formed so as to be optically detectable as a diffraction grating aligned in parallel with the circumferential direction of the disk portion 110A as described later. Length of mark 112A (radial direction)
Although there is no particular limitation, the greater the length (radial direction), the more diffracted light can be obtained, and the detection accuracy of the detector 400A is improved, as described later. on the other hand,
The width (circumferential direction) of the mark 112A is on the same circumference as the non-mark area (the mark 112A)
(Area between 12A) is formed in the same width (circumferential direction) as 114A. The resolution of the rotary encoder 10A can be increased by narrowing the predetermined angular interval at which the marks 112A are arranged, and the predetermined angular interval can be arbitrarily determined. The disc portion 110A diffracts the light from the light source 200A at the mark 112A acting as a diffraction grating, and detects the diffracted light with the detector 400A to detect the rotational displacement.

【００３３】図５によく示されるように、マーク１１２
Ａは、例えば、円板部１１０Ａの中心から同心円状の複
数の溝１１３Ａとして形成される。なお、図５におい
て、マーク１１２Ａの溝１１３Ａの理解を補助するた
め、マーク１１２Ａは若干誇張して描かれている。より
詳細には、溝１１３Ａはマーク１１２Ａを含むディスク
１００Ａの断面がフレネルのゾーン板状と見なせるよう
に形成されている。As best shown in FIG.
A is formed as a plurality of concentric grooves 113A from the center of the disk portion 110A, for example. In FIG. 5, the mark 112A is drawn slightly exaggerated to assist in understanding the groove 113A of the mark 112A. More specifically, the groove 113A is formed such that the cross section of the disk 100A including the mark 112A can be regarded as a Fresnel zone plate.

【００３４】ここで、図６を参照するに、フレネルのゾ
ーン板の原理について説明する。ディスクＤにはディス
クＤの中心から同心円状にＺ個（Ｚは任意の自然数）の
溝Ｃ（１）乃至溝Ｃ（Ｚ）が形成されている（溝Ｃは溝
Ｃ（１）乃至溝Ｃ（Ｚ）を総括するものとする）。な
お、ディスクＤに形成されるＮ（ＮはＮ＜Ｚを満たす自
然数）番目の溝Ｃ（Ｎ）の内周側半径ｒ_Ninは１番目の
溝Ｃ（１）の内周側半径ｒ_1inの略（２Ｎ−１）^1/2倍と
される。また、Ｎ番目の溝Ｃ（Ｎ）の外周側半径ｒ_Nout
は１番目の溝Ｃ（１）の外周側半径ｒ_1inの略（２Ｎ）
^1/2倍とされる。これより、Ｎ番目の溝Ｃ（Ｎ）の溝幅
ｗ_Nは数式２となる。Here, the principle of the Fresnel zone plate will be described with reference to FIG. The disk D has Z (Z is an arbitrary natural number) grooves C (1) to C (Z) formed concentrically from the center of the disk D (the grooves C are the grooves C (1) to C). (Z) shall be summarized). Incidentally, N is formed on the disc D (N is N <natural numbers satisfying the Z) th groove C inner periphery radius r _Nin is first groove C on the inner circumferential side radius r _1in (1) of the (N) It is approximately (2N-1) ^1/2 times. Also, the outer radius r _{Nout of} the N-th groove C (N)
Is approximately (2N) of the radius r _1in on the outer peripheral side of the first groove C (1).
^1/2 times. Accordingly, the groove width w _N of the N-th groove C (N) is given by Expression 2.

【００３５】[0035]

【数２】 (Equation 2)

【００３６】かかる原則に基づく溝Ｃを形成したディス
クＤに対し、距離ａ離れた光源ｐより波長λの光を溝Ｃ
（１）乃至溝Ｃ（Ｚ）に円錐状のスポット光として照射
する。このとき溝Ｃの深さｄをｄ＝λ／｛２（ｎ−
１）｝に形成すると、かかる光の透過回折光は距離ｂだ
け離れた点Ｑ集光される。一方、溝Ｃの深さｄをｄ＝λ
／４に形成すると、かかる光の反射回折光は距離ｂだけ
離れた点Ｑ´に反射光が回析され集光される。図６にお
いて、光の軌跡（図中、点線の矢印）はＮ番目の溝Ｃ
（Ｎ）に入射する光のみ描かれているが、実際にはスポ
ット光が照射された溝Ｃ全部においてこれが起こる。な
お、１番目の溝Ｃ（１）の内周部半径ｒ_1inは以下に記
す数式３より求められる。Light having a wavelength λ is emitted from a light source p at a distance a to a disk D on which a groove C is formed based on the above principle.
(1) to irradiate the groove C (Z) as a conical spot light. At this time, the depth d of the groove C is set as d = λ / ｛2 (n−
1) When formed at｝, the transmitted diffracted light of such light is condensed at a point Q separated by a distance b. On the other hand, when the depth d of the groove C is d = λ
When / 4 is formed, the reflected and diffracted light of the light is diffracted and condensed at a point Q ′ separated by a distance b. In FIG. 6, the trajectory of light (dotted arrow in the drawing) is the N-th groove C
Although only the light incident on (N) is drawn, this actually occurs in all the grooves C irradiated with the spot light. The radius r _1in of the inner circumference of the first groove C (1) can be obtained by the following equation (3).

【００３７】[0037]

【数３】 (Equation 3)

【００３８】ここで、ｆは焦点距離であって、１／ｆ＝
１／ａ＋１／ｂを満たす。Here, f is the focal length, and 1 / f =
1 / a + 1 / b is satisfied.

【００３９】本実施例のマーク１１２Ａは、かかる原則
に基づき溝１１３Ａが形成されている。なお、溝１１３
Ａの形成に当たっては、１番目の溝１１３Ａ（１）から
作る必要はない。ディスク１００Ａの大きさ及び所望の
マーク１１２Ａの長さ（半径方向）を形成するのに必要
な番号範囲の溝１１３Ａを作ればよい。また、溝１１３
Ａはマーク１１２Ａを構成するに足りるものであって、
マーク１１２Ａの形状に沿って円板部１１０Ａの円周方
向に断続的に設けられていることに理解されたい。In the mark 112A of this embodiment, a groove 113A is formed based on such a principle. The groove 113
In forming A, it is not necessary to make the first groove 113A (1). A groove 113A having a number range necessary for forming the size of the disk 100A and the length (radial direction) of a desired mark 112A may be formed. Also, the groove 113
A is sufficient to constitute the mark 112A,
It should be understood that they are provided intermittently in the circumferential direction of the disk portion 110A along the shape of the mark 112A.

【００４０】溝形状の原理で説明したように、本実施例
の溝１１３Ａは距離ａだけ離れた光源からの光をディス
ク１００Ａから距離ｂだけ離れた点に集光する。従っ
て、円周の全マーク１１２Ａの溝１１３Ａに光を入射し
た場合、全マーク１１２Ａからの回折光を常に一点に集
めることができる。この結果、集光した光を検出器４０
０Ａで検出させることで、ディスク１００Ａが回転軸Ｒ
に対して偏芯して取り付けられた場合であっても、これ
らの偏芯により局所的な信号の揺らぎを平均化した信号
を得ることができる。As described in the principle of the groove shape, the groove 113A of this embodiment focuses light from the light source at a distance a from the disk 100A at a point at a distance b from the disk 100A. Therefore, when light is incident on the groove 113A of all the marks 112A on the circumference, the diffracted light from all the marks 112A can always be collected at one point. As a result, the collected light is transmitted to the detector 40.
0A, the disk 100A is rotated by the rotation axis R.
However, even when the eccentricity is set, a signal in which local signal fluctuations are averaged can be obtained by these eccentricities.

【００４１】本実施例では、後述する光源２００Ａの波
長λを８００ｎｍ、焦点距離ｆを３０ｍｍとし、溝１１
３Ａは２００番目から１０００番目までをマーク１１２
Ａとして形成するものとする。数式３にλ＝８００ｎ
ｍ、ｆ＝３０ｍｍを代入すると、１番目の溝１１３Ａ
（１）の内周部半径ｒ_1inは０．１５５ｍｍとなる。ま
た、２００番目の溝１１３Ａ（２００）の内周部半径ｒ
_200inは３．０９６ｍｍ、１０００番目の溝１１３Ａ
（１０００）の外周部半径ｒ_1000outは６．９３２ｍｍ
となる。また、溝１１３Ａの深さｄは、本実施例では反
射光を使用するため、２００ｎｍである。更に、Ｎ番目
の溝１１３Ａ（Ｎ）の幅ｗ_Nは数式２にＮと１番目の溝
１１３Ａ（１）の内周部半径ｒ_1inを代入することによ
り数式４で表される。In the present embodiment, the wavelength λ of the light source 200A described later is 800 nm, the focal length f is 30 mm, and the groove 11
3A marks from the 200th to the 1000th 112
It is assumed to be formed as A. In Equation 3, λ = 800n
Substituting m and f = 30 mm, the first groove 113A
The inner radius r _1in of (1) is 0.155 mm. Further, the inner peripheral radius r of the 200th groove 113A (200)
_200in is 3.096mm, 1000th groove 113A
The outer radius r _1000out of (1000) is 6.932 mm
Becomes The depth d of the groove 113A is 200 nm in this embodiment because reflected light is used in this embodiment. Further, the width w _N of the N-th groove 113A (N) is expressed by Expression 4 by substituting N and the inner radius r _1in of the first groove 113A (1) into Expression 2.

【００４２】[0042]

【数４】 (Equation 4)

【００４３】最外周に位置する１０００番目の溝１１３
Ａ（１０００）が幅ｗ１０００が１番狭く、ｗ₁₀₀₀＝
１．７μｍであって、内周部に位置する溝１１３Ａは順
次広くなっている。The 1000th groove 113 located at the outermost periphery
A (1000) width w1000 that flies the narrow, w ₁₀₀₀ =
The width of the groove 113A is 1.7 μm, and the groove 113A located on the inner peripheral portion is sequentially widened.

【００４４】なお、上述した溝１１３Ａの所定の値は例
示的であり、本発明を限定するものではない。上記所定
の値はディスク１００の大きさ、光源２００Ａに使用す
る波長などを考慮して任意に設定可能である。なお、溝
１１３Ａはディスク１００Ａの形成時、溝１１３Ａとは
反対の凹凸を有するスタンパを使用して射出成形するこ
とによって容易に精度よく形成することができる。The above-mentioned predetermined value of the groove 113A is an example, and does not limit the present invention. The predetermined value can be arbitrarily set in consideration of the size of the disk 100, the wavelength used for the light source 200A, and the like. The groove 113A can be easily and accurately formed by injection molding using a stamper having irregularities opposite to the groove 113A when forming the disk 100A.

【００４５】接続部１２０Ａは中空に形成された円筒形
状を有し、円板部１１０Ａと一体に形成される。接続部
１２０Ａはディスク１００Ａを回転軸Ｒに接続すること
が出来る。本実施例のディスク１００Ａも、ディスク１
００と同様に、回転軸Ｒとの接続を取付け部品の組み付
け精度に頼らないので、ディスク１００Ａを回転軸Ｒに
精度よく取り付けることが可能である。なお、接続部１
２０Ａの形状は、中空に形成された円筒形状に限定され
ず、その他の形状であっても良い。また、接続部１２０
Ａは、単に円板部１１０Ａの中心に形成される開口とし
て実現されても良い。The connecting portion 120A has a hollow cylindrical shape and is formed integrally with the disk portion 110A. The connecting portion 120A can connect the disk 100A to the rotation axis R. The disk 100A of this embodiment is also the disk 1
As in the case of 00, the connection with the rotating shaft R does not depend on the assembling accuracy of the attachment parts, so that the disk 100A can be attached to the rotating shaft R with high accuracy. In addition, connection part 1
The shape of 20A is not limited to a hollow cylindrical shape, and may be another shape. Also, the connection unit 120
A may be realized simply as an opening formed at the center of the disc 110A.

【００４６】図７を参照するに、ディスク１００Ａはデ
ィスク１００Ｂに置換されてもよい。ここで、図７は、
図５に示すディスク１００Ａの変形例であるディスク１
００Ｂを示す概略断面図（ａ）及び概略平面図（ｂ）で
ある。ディスク１００Ｂはフレネルレンズ状の円板部１
１０Ｂと、円板部１１０Ｂの中心に接続し回転体Ｒと接
続する接続部１２０Ｂとを有する。また、ディスク１０
０Ｂは透明な（即ち、光を透過する）ポリカーボネイド
樹脂で射出成形法によって形成され、ディスク１００と
同様の長所を有する。Referring to FIG. 7, disk 100A may be replaced with disk 100B. Here, FIG.
Disc 1 which is a modification of disc 100A shown in FIG.
It is the schematic sectional view (a) and schematic plan view (b) which show 00B. The disc 100B is a Fresnel lens-shaped disc 1
10B and a connecting portion 120B connected to the center of the disk portion 110B and connected to the rotating body R. The disk 10
OB is made of a transparent (ie, light transmitting) polycarbonate resin by an injection molding method, and has the same advantages as the disk 100.

【００４７】図７によく示されるように、円板部１１０
Ｂは一の側面１１６がフレネルレンズ形状を有し、当該
一の面１１６の反対側の側面１１８を平面とした薄板で
ある。円板部１１０Ｂは平面である側面１１８上であっ
て、かかる円板部１１０Ｂの中心と同心の円周上に配置
される複数のマーク１１２Ｂを有する。マーク１１２Ｂ
は所定の長さ（半径方向）及び幅（円周方向）を有し、
所定の角度間隔でディスク１００Ｂの円周方向に配置さ
れる。なお、マーク１１２Ｂは後述するように光を反射
可能な反射膜１３０より実現される。マーク１１２Ｂの
長さ（半径方向）は特に限定を有するものではないが、
後述するように長さ（半径方向）が大きいほど多くの回
折光を得ることができ、検出器４００Ａの検出精度を向
上させる。一方、マーク１１２Ｂの幅（円周方向）は非
マーク領域１１４Ｂ（マーク１１２Ｂと同一の円周上で
あって、隣接するマーク１１２Ｂとの間の領域）と同一
幅（円周方向）に形成される。なお、マーク１１２Ｂを
配置する所定の角度間隔を狭くすることで、ロータリエ
ンコーダ１０Ａの分解能を高めることができ、かかる所
定の角度間隔は任意に決定することが出来る。As is well shown in FIG.
B is a thin plate in which one side surface 116 has a Fresnel lens shape and the side surface 118 on the opposite side of the one surface 116 is a plane. The disk portion 110B has a plurality of marks 112B disposed on a side surface 118 which is a flat surface and on a circumference concentric with the center of the disk portion 110B. Mark 112B
Has a predetermined length (radial direction) and width (circumferential direction),
The disks 100B are arranged at predetermined angular intervals in the circumferential direction of the disk 100B. The mark 112B is realized by a reflective film 130 that can reflect light, as described later. Although the length (radial direction) of the mark 112B is not particularly limited,
As described later, the larger the length (radial direction), the more diffracted light can be obtained, and the detection accuracy of the detector 400A is improved. On the other hand, the width (circumferential direction) of the mark 112B is formed to be the same width (circumferential direction) as the non-mark area 114B (area on the same circumference as the mark 112B and between adjacent marks 112B). You. Note that the resolution of the rotary encoder 10A can be increased by narrowing the predetermined angular interval at which the marks 112B are arranged, and such a predetermined angular interval can be arbitrarily determined.

【００４８】マーク１１２Ｂは反射作用を奏するマーク
１１２Ｂ部分のフルネルレンズ状の側面１１６で光源２
００Ａからの光を回折し、当該反射回折光を検出器４０
０Ａで検出することで回転変位量を検出可能とする。図
７（ｂ）に示されるように、マーク１１２Ｂは、例え
ば、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ等の高い反射率を有する部材をコ
ーティングすることで形成される。なお、マーク１１２
Ｂは上述のように平面状の側面１１８に設けられ、フレ
ネルレンズ状の側面１１６から入射した光を反射する。
フレネルレンズ状の側面１１６及び当該側面１１６と反
対側に高反射率のマーク１１２Ｂと施すことで、上述の
ディスク１００Ａと同様の作用を奏する。よって、ディ
スク１００Ｂの詳細な説明は省略する。The mark 112B is formed by a light source 2 on the side surface 116 of the Fresnel lens-shaped portion of the mark 112B which has a reflecting action.
00A is diffracted, and the reflected diffracted light is
By detecting at 0 A, the rotational displacement can be detected. As shown in FIG. 7B, the mark 112B is formed by coating a member having a high reflectance, such as Al, Ag, or Au. The mark 112
B is provided on the planar side surface 118 as described above, and reflects light incident from the Fresnel lens-shaped side surface 116.
By providing the high-reflectance mark 112B on the Fresnel lens-shaped side surface 116 and on the side opposite to the side surface 116, the same operation as that of the above-described disk 100A is achieved. Therefore, detailed description of the disk 100B is omitted.

【００４９】接続部１２０Ｂは中空に形成された円筒形
状を有し、円板部１１０Ｂと一体に形成される。接続部
１２０Ｂはディスク１００Ｂを回転軸Ｒに接続すること
が出来る。本実施例のディスク１００Ｂも、ディスク１
００と同様に、回転軸Ｒとの接続を取付け部品の組み付
け精度に頼らないので、ディスク１００Ｂを回転軸Ｒに
精度よく取り付けることが可能である。なお、接続部１
２０Ｂの形状は、中空に形成された円筒形状に限定され
ず、その他の形状であっても良い。また、接続部１２０
Ｂは、単に円板部１１０Ｂの中心に形成される開口とし
て実現されても良い。The connecting portion 120B has a hollow cylindrical shape and is formed integrally with the disk portion 110B. The connection part 120B can connect the disk 100B to the rotation axis R. The disk 100B of this embodiment is also the disk 1
As in the case of 00, the connection with the rotating shaft R does not depend on the assembling accuracy of the mounting components, so that the disk 100B can be attached to the rotating shaft R with high accuracy. In addition, connection part 1
The shape of 20B is not limited to a hollow cylindrical shape, and may be another shape. Also, the connection unit 120
B may be realized simply as an opening formed at the center of the disk portion 110B.

【００５０】なお、以下の説明において、特に断らない
限り、ディスク１００Ａはディスク１００Ｂを総括する
ものとする。In the following description, unless otherwise specified, the disc 100A is assumed to be the disc 100B.

【００５１】光源２００Ａは、例えばＬＥＤであって、
ディスク１００Ａを介し後述する検出器４００Ａと対向
する側に設けられる。ロータリエンコーダ１０Ａのディ
スクがディスク１００Ａである場合、光源２００Ａはデ
ィスク１００Ａとの距離が１／ｆ＝１／ａ＋１／ｂを満
たすような距離ａでディスク１００Ａの中心軸上に配置
される。ここで、ｆは焦点距離であって本実施例ではｆ
＝３０ｍｍであり、ｂは検出器４００Ａとディスク１０
０Ａとの距離である。一方、ロータリエンコーダ１０Ａ
のディスクがディスク１００Ｂである場合、光源２００
Ａと検出器４００Ａはディスク１００Ａによる物体と
像、即ち共役な関係に配置される。The light source 200A is, for example, an LED,
It is provided on a side facing a detector 400A described later via the disk 100A. When the disk of the rotary encoder 10A is the disk 100A, the light source 200A is arranged on the central axis of the disk 100A at a distance a such that the distance from the disk 100A satisfies 1 / f = 1 / a + 1 / b. Here, f is a focal length, and in this embodiment, f
= 30 mm, b is the detector 400A and the disk 10
This is the distance from 0A. On the other hand, the rotary encoder 10A
If the disk is the disk 100B, the light source 200
A and the detector 400A are arranged in an image and an conjugate relationship with the object by the disk 100A.

【００５２】光源２００Ａはディスク１００Ａのマーク
１１２Ａを含む円周に光を照射可能なように、円錐形状
を有する光束を射出する。かかる光源２００Ａでディス
ク１００Ａを照射すると、後述するマスク３００Ａと協
働し、ディスク１００Ａ全体からの反射回折光を検出器
４００Ａで検出可能となる。従って、たとえ回転軸Ｒと
ディスク１００Ａの間に偏芯が生じていたとしても、検
出器４００Ａでの検出信号は平均化される。よって、検
出器４００Ａで検出される回転変位量も偏芯の影響は低
減され、精度よく検出される。The light source 200A emits a light beam having a conical shape so that light can be applied to the circumference including the mark 112A of the disk 100A. When the light source 200A irradiates the disk 100A, the detector 400A can detect the reflected diffraction light from the entire disk 100A in cooperation with the mask 300A described later. Therefore, even if eccentricity occurs between the rotation axis R and the disk 100A, the detection signals from the detector 400A are averaged. Therefore, the rotational displacement amount detected by the detector 400A is also reduced in the influence of the eccentricity, and is detected with high accuracy.

【００５３】マスク３００Ａは、好ましくは、ディスク
１００Ａのマーク１１２Ａと同一形状及び大きさの開口
３１０Ａを有する薄板であって、光源２００Ａとディス
ク１００Ａの間に設けられる。なお、本実施例では、マ
スク３００Ａはマーク１１２Ａに対応する数の開口３１
０Ａが設けられている。また、開口３１０Ａはディスク
１００Ａのマーク１１２Ａと同一間隔及び同一半径で形
成される。即ち、マスク３００Ａをディスク１００Ａの
マーク１１２Ａと一致するように重ねた場合、かかる開
口３１０Ａは対応するマーク１１２Ａの位置及び形状が
一致している。The mask 300A is preferably a thin plate having an opening 310A having the same shape and size as the mark 112A of the disk 100A, and is provided between the light source 200A and the disk 100A. In this embodiment, the mask 300A has a number of openings 31 corresponding to the number of the marks 112A.
0A is provided. The openings 310A are formed at the same interval and the same radius as the marks 112A of the disk 100A. That is, when the mask 300A is overlapped so as to coincide with the mark 112A of the disk 100A, the position and the shape of the corresponding mark 112A in the opening 310A coincide.

【００５４】マスク３００Ａは射出された光がディスク
１００Ａのマーク１１２Ａ（又は、非マーク領域１１４
Ａ）と正確に重なるように光源２００Ａからの光を制限
する（回転するディスク１００Ａのマーク１１２Ａ又は
非マーク領域１１４Ａとマスク３００Ａの開口３１０Ａ
が重なる場合において）。更に、マスク３００Ａは開口
３１０Ａが円周上に一様に設けられているため、ディス
ク１００Ａのマーク３１２Ａ（又は非マーク領域３１４
Ａ）全体に光源２００Ａからの光を照射可能とする。か
かる構成において、光源２００Ａでディスク１００Ａを
照射すると、ディスク１００Ａ全体からの反射回折光を
検出器４００Ａで検出可能となる。従って、たとえ回転
軸Ｒとディスク１００Ａの間に偏芯が生じていたとして
も、検出器４００Ａでの検出信号は平均化される。よっ
て、検出器４００Ａで検出される回転変位量も偏芯の影
響は低減され、精度よく検出される。The mask 300A applies the emitted light to the mark 112A (or the non-mark area 114) of the disc 100A.
A) The light from the light source 200A is restricted so as to exactly overlap with (A) (the mark 112A or non-mark area 114A of the rotating disk 100A and the opening 310A of the mask 300A).
Overlap). Further, since the mask 300A has the opening 310A uniformly provided on the circumference, the mark 312A (or the non-mark area 314) of the disk 100A is provided.
A) Light from the light source 200A can be irradiated to the whole. In such a configuration, when the disk 100A is irradiated by the light source 200A, the reflected diffraction light from the entire disk 100A can be detected by the detector 400A. Therefore, even if eccentricity occurs between the rotation axis R and the disk 100A, the detection signals from the detector 400A are averaged. Therefore, the rotational displacement amount detected by the detector 400A is also reduced in the influence of the eccentricity, and is detected with high accuracy.

【００５５】検出器４００Ａはディスク１００Ａのマー
ク１１２で反射された回折光を検出可能な位置に配置さ
れ、図示しない受光部及び制御部を有する。より、詳細
にはロータリエンコーダ１０Ａのディスクがディスク１
００Ａである場合、検出器４００Ａはディスク１００Ａ
との距離が１／ｆ＝１／ａ＋１／ｂを満たすような距離
ｂでディスク１００Ａの中心軸上に配置される。ここ
で、ｆは焦点距離であって本実施例ではｆ＝３０ｍｍで
あり、ａは光源２００Ａとディスク１００Ａとの距離で
ある。かかる式より、光源２００Ａとディスク１００Ａ
の距離ａを定めれば、距離ｂが定まる。また、この逆も
成り立つ。一方、ロータリエンコーダ１０Ａのディスク
がディスク１００Ｂである場合、検出器４００Ａと光源
２００Ａはディスク１００Ａによる物体と像、即ち共役
な関係に配置される。なお、図示しない受光部及び制御
部は上述した検出器４００と同様であるため、ここでの
詳細な説明は省略する。The detector 400A is arranged at a position where the diffracted light reflected by the mark 112 of the disk 100A can be detected, and has a light receiving unit and a control unit (not shown). More specifically, the disk of the rotary encoder 10A is the disk 1
00A, the detector 400A is the disk 100A
Are arranged on the central axis of the disc 100A at a distance b such that the distance from the disc satisfies 1 / f = 1 / a + 1 / b. Here, f is the focal length, f = 30 mm in the present embodiment, and a is the distance between the light source 200A and the disk 100A. From this equation, the light source 200A and the disc 100A
Is determined, the distance b is determined. The reverse is also true. On the other hand, when the disk of the rotary encoder 10A is the disk 100B, the detector 400A and the light source 200A are arranged in an image, that is, a conjugate relationship with the object by the disk 100A. Note that the light receiving unit and the control unit (not shown) are the same as those of the above-described detector 400, and thus detailed description thereof will be omitted.

【００５６】なお、図８に示すように、光源２００Ａ及
び検出器４００Ａからディスク１００Ａまでの距離が等
しい場合、ハーフミラー６００を設けることで検出器４
００Ａと光源２００Ａが重ならないようにすることも可
能である。ここで、図８は、図５に示すロータリエンコ
ーダ１０Ａの光源２００Ａ及び検出器４００Ａからディ
スク１００Ａまでの距離が等しい場合の変形例である。
かかる構成はロータリエンコーダ１０Ａの小型化に寄与
する。As shown in FIG. 8, when the distance from the light source 200A and the detector 400A to the disk 100A is equal, the detector 4
00A and the light source 200A can be prevented from overlapping. Here, FIG. 8 is a modified example in which the distance from the light source 200A and the detector 400A of the rotary encoder 10A shown in FIG. 5 to the disk 100A is equal.
Such a configuration contributes to downsizing of the rotary encoder 10A.

【００５７】検出器４００Ａはディスク１００Ａのマー
ク１１２Ａで反射され、かつ、回折された回折光を光学
的に検出し、回転変位量を検出する。検出器４００Ａは
上述の光源２００Ａ及びマスク３００Ａにより、ディス
ク１００Ａ全体からの反射回折光を検出可能である。従
って、たとえ回転軸Ｒとディスク１００Ａの間に偏芯が
生じていたとしても、検出器４００Ａでの検出信号は平
均化される。よって、検出器４００Ａで検出される回転
変位量も偏芯の影響は低減され、精度よく検出される。The detector 400A optically detects the diffracted light reflected and diffracted by the mark 112A of the disk 100A, and detects the amount of rotational displacement. The detector 400A can detect the diffracted light reflected from the entire disc 100A by the light source 200A and the mask 300A. Therefore, even if eccentricity occurs between the rotation axis R and the disk 100A, the detection signals from the detector 400A are averaged. Therefore, the rotational displacement amount detected by the detector 400A is also reduced in the influence of the eccentricity, and is detected with high accuracy.

【００５８】以下、ロータリエンコーダ１０を利用した
回転変位量の検出動作について説明する。まず、ディス
ク１００を回転軸Ｒに取り付ける。次いで、回転軸Ｒを
図１において右回りに等速度で回転させる。このとき、
光源２００側からマスク３００を介しディスク１００を
見ると、マーク１１２及び非マーク領域１１４が交互に
出現する。Hereinafter, the operation of detecting the amount of rotational displacement using the rotary encoder 10 will be described. First, the disk 100 is mounted on the rotation axis R. Next, the rotation axis R is rotated clockwise at a constant speed in FIG. At this time,
When the disc 100 is viewed from the light source 200 side through the mask 300, the marks 112 and the non-mark areas 114 appear alternately.

【００５９】光源２００がマスク３００を介しディスク
１００に向けて光を射出する。ここで、ロータリエンコ
ーダ１０（ロータリエンコーダ１０Ａを除く）であっ
て、特にマスク３００及び３００ａを使用する場合（図
１及び図２に示す）、光源２００より射出された光はマ
スク３００及び３００ａを介しディスク１００に入射さ
れる。このとき、マーク１１２に入射した光は回折さ
れ、１次透過回折光が検出器４００に向かう。一方、非
マーク領域１１４に入射した光はそのまま透過し、直進
する。また、ロータリエンコーダ１０（ロータリエンコ
ーダ１０Ａを除く）であって、特にマスク３００ｂを使
用する場合（図４に示す）、光源２００より射出された
光はマスク３００ｂを介しディスク１００に入射され
る。なお、図９に示すように、回転するディスク１００
とマスク３００ｂは、マスク３００のマーク３１２及び
非マーク領域３１４にディスク１００のマーク１１２及
び非マーク領域１１４が各々一致する場合（図９
（ａ））と、マスク３００のマーク３１２及び非マーク
領域３１４にディスク１００の非マーク領域１１４及び
マーク１１２が各々一致する場合（図９（ｂ））があ
る。ここで、図９は、図４に示すマスク３００ｂとディ
スク１００近傍の光源２００からの光路を示した概略側
面図である。図９（ａ）に示す場合、即ち、マスク３０
０のマーク３１２（及び非マーク領域３１４）がディス
クのマーク１１２（及び非マーク領域１１４）と一致す
る場合、光源２００からの光は結果的に直進する。一
方、図９（ｂ）に示す場合、即ち、マスク３００のマー
ク３１２（及び非マーク領域３１４）がディスクの非マ
ーク領域１１４（及びマーク１１２）と一致する場合、
光源２００からの光は結果的に回折し、回折光が検出器
４００に向かう。The light source 200 emits light toward the disk 100 via the mask 300. Here, in the case of the rotary encoder 10 (excluding the rotary encoder 10A), and particularly when using the masks 300 and 300a (shown in FIGS. 1 and 2), the light emitted from the light source 200 passes through the masks 300 and 300a. The light is incident on the disk 100. At this time, the light incident on the mark 112 is diffracted, and the primary transmitted diffracted light travels to the detector 400. On the other hand, the light incident on the non-mark area 114 is transmitted as it is and goes straight. Further, in the case of the rotary encoder 10 (excluding the rotary encoder 10A), particularly when the mask 300b is used (shown in FIG. 4), light emitted from the light source 200 is incident on the disk 100 via the mask 300b. Note that, as shown in FIG.
And the mask 300b, the mark 312 and the non-mark area 314 of the mask 300 match the mark 112 and the non-mark area 114 of the disc 100, respectively (FIG. 9).
9A and the mark 312 and the non-mark area 314 of the mask 300 coincide with the non-mark area 114 and the mark 112 of the disc 100, respectively (FIG. 9B). Here, FIG. 9 is a schematic side view showing the optical path from the mask 300b shown in FIG. In the case shown in FIG.
If the 0 mark 312 (and the non-mark area 314) coincides with the disc mark 112 (and the non-mark area 114), the light from the light source 200 will eventually go straight. On the other hand, in the case shown in FIG. 9B, that is, when the mark 312 (and the non-mark area 314) of the mask 300 matches the non-mark area 114 (and the mark 112) of the disc,
The light from light source 200 consequently diffracts, and the diffracted light travels to detector 400.

【００６０】一方、ロータリエンコーダ１０Ａである場
合（図５に示す）、光源２００Ａより射出された光はマ
スク３００Ａを介しディスク１００Ａに入射される。こ
のとき、マーク１１２Ａに入射した光は回折され、１次
反射回折光が検出器４００に向かう。一方、非マーク領
域１１４Ａに入射した光は透過され、そのまま直進す
る。なお、上述したように光源２００Ａは円錐形状の光
束を有し、マスク３００Ａの各開口３１０Ａを介しディ
スク１００Ａに入射した光について、かかる現象がおき
るものである。On the other hand, in the case of the rotary encoder 10A (shown in FIG. 5), the light emitted from the light source 200A is incident on the disk 100A via the mask 300A. At this time, the light incident on the mark 112A is diffracted, and the primary reflected diffracted light travels to the detector 400. On the other hand, the light incident on the non-mark area 114A is transmitted and proceeds straight. Note that, as described above, the light source 200A has a conical light beam, and such a phenomenon occurs for light incident on the disk 100A through each opening 310A of the mask 300A.

【００６１】上述した各パターンで検出器４００に向か
った光は図示しない受光部によって受光され、電気信号
に変換されて図示しない制御部に送られる。ディスク１
００が等速回転をする際、受光部で感知した光の強弱を
縦軸、経過時間を横軸にした電気信号に変換すると波形
は略正弦波を示す。次いで、制御部のコンパレータが受
光部で電気的波形に変換された回転変位量の波形を所定
の閾値と比較する。コンパレータは回転変位量の波形が
閾値以上の値をもつ間をＨｉｇｈ、閾値以下の値のもつ
間をＬｏｗとして、回転変位量の電気信号をパルス波形
に変換する。つまり、出力されるパルス波形は検出器４
００が非マーク領域１１４を検知している間はＬｏｗに
なり、マーク１１２を検知している間はＨｉｇｈとな
る。なお、図４に示す形態のロータリエンコーダ１０
は、かかる波形が逆転する。カウンタはコンパレータで
パルス波形に変換された回転変位量、例えば、Ｈｉｇｈ
の回数をカウントする。カウンタはかかるカウントが行
なわれるたびにカウントした総計を演算及び制御回路に
送信する。計数されたマーク１１２の数とマーク１１２
間隔との積をとることによってロータリエンコーダ１０
の（又はこれに接続された）図示しない制御部は回転角
を算出することができる。よって、制御部は回転軸Ｒに
接続された図示しない回転体の回転を制御することがで
きる。The light directed to the detector 400 in each pattern described above is received by a light receiving unit (not shown), converted into an electric signal, and sent to a control unit (not shown). Disc 1
When 00 rotates at a constant speed, the waveform shows a substantially sine wave when converted into an electric signal in which the intensity of the light sensed by the light receiving unit is set on the vertical axis and the elapsed time is set on the horizontal axis. Next, the comparator of the control unit compares the waveform of the rotational displacement converted into the electrical waveform by the light receiving unit with a predetermined threshold. The comparator converts the electrical signal of the rotational displacement amount into a pulse waveform while setting the High while the waveform of the rotational displacement amount has a value equal to or greater than the threshold and the Low while the waveform having the value equal to or less than the threshold value. That is, the output pulse waveform is
00 is Low while the non-mark area 114 is being detected, and is High while the mark 112 is being detected. Note that the rotary encoder 10 shown in FIG.
, The waveform is reversed. The counter measures the amount of rotational displacement converted into a pulse waveform by the comparator, for example, High.
Count the number of times. The counter transmits the counted total to the arithmetic and control circuit each time such counting is performed. Number of Marks 112 and Marks 112
By taking the product of the interval and the
(Or connected thereto) (not shown) can calculate the rotation angle. Therefore, the control unit can control the rotation of a rotating body (not shown) connected to the rotation axis R.

【００６２】以上、本発明の好ましい実施例を説明した
が、本発明はその要旨の範囲内で様々な変形や変更が可
能である。While the preferred embodiment of the present invention has been described above, the present invention can be variously modified and changed within the scope of the gist.

【００６３】[0063]

【発明の効果】本発明の例示的一態様としてのロータリ
エンコーダは回転軸に接続するディスクの接続部が円板
部と一体に射出成形されるため、回転軸に対しディスク
が精度よく接続されるので検出精度が高い。また、ディ
スクを射出成形することでマークを精度よく形成できる
ので、マークである回折格子の回折精度もよく精度の高
い検出を行える。According to the rotary encoder as an exemplary embodiment of the present invention, since the connection portion of the disk connected to the rotary shaft is injection-molded integrally with the disk portion, the disk is accurately connected to the rotary shaft. Therefore, the detection accuracy is high. Further, since the mark can be formed with high accuracy by injection molding the disk, the diffraction accuracy of the diffraction grating, which is the mark, can be detected with high accuracy.

【００６４】本発明の別な例示的一態様としてのロータ
リエンコーダは偏芯が生じる場合でも、ディスク全体か
らの信号を検出するため検出信号の偏芯によるズレ等は
平均化され、その影響を低減することが出来る。よっ
て、かかるロータリエンコーダは精度の高い検出を行え
る。In the rotary encoder according to another exemplary embodiment of the present invention, even when eccentricity occurs, deviations due to eccentricity of the detection signal are averaged to detect a signal from the entire disk, thereby reducing the influence. You can do it. Therefore, such a rotary encoder can perform highly accurate detection.

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

【図１】 本発明の例示的一態様であるロータリエンコ
ーダを示す概略斜視図である。FIG. 1 is a schematic perspective view showing a rotary encoder according to an exemplary embodiment of the present invention.

【図２】 図１に示すディスクの半径方向の断面形状を
示すマーク部分の一部拡大断面図である。FIG. 2 is a partially enlarged cross-sectional view of a mark portion showing a cross-sectional shape in a radial direction of the disk shown in FIG.

【図３】 図１に示すスリットの変形例であるスリット
を有するロータリエンコーダを示す概略斜視図である。FIG. 3 is a schematic perspective view showing a rotary encoder having a slit which is a modified example of the slit shown in FIG.

【図４】 図１に示すスリットの変形例であるスリット
を有するロータリエンコーダを示す概略斜視図である。FIG. 4 is a schematic perspective view showing a rotary encoder having a slit which is a modification of the slit shown in FIG.

【図５】 図１に示すロータリエンコーダの変形例であ
るロータリエンコーダを示す概略斜視図である。FIG. 5 is a schematic perspective view showing a rotary encoder which is a modification of the rotary encoder shown in FIG.

【図６】 図５に示すディスクを説明するためのディス
クの概略断面図である。FIG. 6 is a schematic sectional view of the disk for explaining the disk shown in FIG. 5;

【図７】 図５に示すディスクの変形例であるディスク
を示す概略断面図及びそれに対応する概略平面図であ
る。FIG. 7 is a schematic sectional view showing a disk which is a modification of the disk shown in FIG. 5 and a schematic plan view corresponding thereto.

【図８】 図５に示すロータリエンコーダの光源及び検
出器からディスクまでの距離が等しい場合の変形例であ
る。8 is a modified example in which the distances from the light source and the detector of the rotary encoder shown in FIG. 5 to the disk are equal.

【図９】 図４に示すマスクとディスク近傍の光源から
の光路を示した概略側面図である。9 is a schematic side view showing an optical path from a light source in the vicinity of the mask and the disk shown in FIG. 4;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０ ロータリエンコーダ １００ ディスク １１０ 円板部 １１２ マーク １１３ 溝 １１４ 非マーク領域 １２０ 接続部 ２００ 光源 ３００ スリット ４００ 検出器 ５００ レンズ ６００ ハーフミラー DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Rotary encoder 100 Disk 110 Disk part 112 Mark 113 Groove 114 Non-mark area 120 Connection part 200 Light source 300 Slit 400 Detector 500 Lens 600 Half mirror

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA09 AA39 BB16 DD04 FF17 GG02 GG06 GG07 HH03 HH13 JJ01 JJ09 JJ18 LL30 LL43 MM04 NN03 QQ04 QQ14 QQ34 QQ51 UU08 2F103 BA05 BA06 CA01 CA04 CA06 DA13 EA03 EA05 EA12 EA22 EA24 EB02 EB06 EB12 EB32 EB33 ED07 ED21 FA02  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2F065 AA09 AA39 BB16 DD04 FF17 GG02 GG06 GG07 HH03 HH13 JJ01 JJ09 JJ18 LL30 LL43 MM04 NN03 QQ04 QQ14 QQ34 QQ51 UU08 2F103 BA05 BA06 CA01 EA12 EA12 EA12 EA12 EA12 EB32 EB33 ED07 ED21 FA02

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 回転軸に取り付けられて当該回転軸と共
に回転するディスクであって、当該ディスクの中心から
見て所定の角度間隔で前記ディスクの円周方向に添って
整列している回折格子からなるマークと、前記ディスク
の中心に設けられ当該ディスクと前記回転軸を接続する
接続部とを有するディスクと、 前記マークを光学的に検出し、前記回転軸の回転変位量
を検出する検出器とを有する検出装置。1. A disk attached to a rotating shaft and rotating together with the rotating shaft, the diffraction grating being arranged along a circumferential direction of the disk at a predetermined angular interval when viewed from the center of the disk. Mark, and a disk provided at the center of the disk and having a connection portion connecting the disk and the rotation axis; and a detector for optically detecting the mark and detecting a rotational displacement amount of the rotation axis. A detection device having: 【請求項２】 前記マークは前記ディスクの中心から見
て同心円状又は螺旋状に形成された溝を有する請求項１
記載の検出装置。2. The mark has a groove formed concentrically or spirally when viewed from the center of the disk.
The detection device according to any one of the preceding claims. 【請求項３】 前記マークは前記ディスクの中心から見
てフレネルゾーン板形状を有する請求項１記載の検出装
置。3. The detecting device according to claim 1, wherein the mark has a Fresnel zone plate shape when viewed from the center of the disk. 【請求項４】 前記ディスクはフレネルレンズであっ
て、前記マークに対応する位置に反射部材を有する請求
項１記載の検出装置。4. The detecting device according to claim 1, wherein the disk is a Fresnel lens, and has a reflecting member at a position corresponding to the mark. 【請求項５】 前記検出装置は前記ディスクに光を射出
する光源と前記検出器の間に前記光を制限するマスクを
更に有する請求項１記載の検出装置。5. The detection device according to claim 1, wherein the detection device further includes a mask that restricts the light between the light source that emits light to the disk and the detector. 【請求項６】 前記マスクは前記ディスクと同一形状の
ディスクである請求項５記載の検出装置。6. The detection device according to claim 5, wherein the mask is a disk having the same shape as the disk. 【請求項７】 回転軸に取り付けられて当該回転軸と共
に回転するディスクであって、 前記ディスクの中心に設けられ当該ディスクと前記回転
軸を接続する接続部と、 前記ディスクの中心から見て所定の角度間隔で前記ディ
スクの円周方向に添って整列している回折格子からなる
マークとを有するディスク。7. A disk attached to a rotating shaft and rotating together with the rotating shaft, a connecting portion provided at the center of the disk and connecting the disk and the rotating shaft, a predetermined portion as viewed from the center of the disk. And a mark made of diffraction gratings aligned along the circumferential direction of the disk at an angular interval of.