JPS6166926A - ロ−タリ−エンコ−ダ− - Google Patents
ロ−タリ−エンコ−ダ−Info
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- JPS6166926A JPS6166926A JP18915484A JP18915484A JPS6166926A JP S6166926 A JPS6166926 A JP S6166926A JP 18915484 A JP18915484 A JP 18915484A JP 18915484 A JP18915484 A JP 18915484A JP S6166926 A JPS6166926 A JP S6166926A
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
- G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
- G01D5/36—Forming the light into pulses
- G01D5/38—Forming the light into pulses by diffraction gratings
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P13/00—Indicating or recording presence, absence, or direction, of movement
- G01P13/02—Indicating direction only, e.g. by weather vane
- G01P13/04—Indicating positive or negative direction of a linear movement or clockwise or anti-clockwise direction of a rotational movement
- G01P13/045—Indicating positive or negative direction of a linear movement or clockwise or anti-clockwise direction of a rotational movement with speed indication
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
- G01P3/36—Devices characterised by the use of optical means, e.g. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01P3/366—Devices characterised by the use of optical means, e.g. using infrared, visible, or ultraviolet light by using diffraction of light
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- Electromagnetism (AREA)
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はロータリーエンコーダーに関し、′持に円周上
に例えば透光部と反射部の格子模様を複数個、周期的に
刻んだ放射格子を回転物体に取付け、該放射格子Ｋ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角度全
光電的に検出するロータリーエンコーダーニ関ｆるもの
である。
に例えば透光部と反射部の格子模様を複数個、周期的に
刻んだ放射格子を回転物体に取付け、該放射格子Ｋ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角度全
光電的に検出するロータリーエンコーダーニ関ｆるもの
である。
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、プリンター専の事務機器、おるいはＮＣ工作機械さ
らにはＶＴＲのキャプステンモーターや回転ドラム等の
回転機構の回転角度を検出する為の手段としてロータリ
ーエンコーダーが利用されてきている。
器、プリンター専の事務機器、おるいはＮＣ工作機械さ
らにはＶＴＲのキャプステンモーターや回転ドラム等の
回転機構の回転角度を検出する為の手段としてロータリ
ーエンコーダーが利用されてきている。
光電的表口−タリーエンコーダーを用いる方法は回転軸
に連絡した円板の周囲に透光部と遮光部を等間隔に設け
た、折開メインスケール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を渭固定
のインデックススケールとの双方のスケールを投光手段
と受光手段で（！、１６７；で対同配置Ｌ ｆＣ所ｔｉ
ｉ１インデックススクール方式の構成を拌っている。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回期したイハ号が得られ、こ
の信−号を波形整形後、ｖｔ算することにより回転角度
を検出している。
に連絡した円板の周囲に透光部と遮光部を等間隔に設け
た、折開メインスケール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を渭固定
のインデックススケールとの双方のスケールを投光手段
と受光手段で（！、１６７；で対同配置Ｌ ｆＣ所ｔｉ
ｉ１インデックススクール方式の構成を拌っている。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回期したイハ号が得られ、こ
の信−号を波形整形後、ｖｔ算することにより回転角度
を検出している。
ロータリーエンコーダーでｔｒｉ 双方（Ｄ スケ−＃
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。
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影響
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ｂつた。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ｅｔｉ！ｉｌ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
で拡大することが考えられる。しかしこれはメインスケ
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。
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ｂつた。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ｅｔｉ！ｉｌ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
で拡大することが考えられる。しかしこれはメインスケ
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。
本発明は被検回転物体の負荷を小さくシ、被検回転物体
への取付は偏心の影響を軽減した小型でしかも高精度に
回転角度の検出ができるロータリーエンコーダーの提供
を目的とする。
への取付は偏心の影響を軽減した小型でしかも高精度に
回転角度の検出ができるロータリーエンコーダーの提供
を目的とする。
父本発明の更なる目的は放射格子の格子模様の誤差や光
源からの出力レベルの変動に基づく測定誤差を軽減した
高精度のロータリーエンコーダーの提供にある。
源からの出力レベルの変動に基づく測定誤差を軽減した
高精度のロータリーエンコーダーの提供にある。
本発明の目的を達成する為のロータリーエンコーダーの
主たる特徴は円板の周囲上に格子模様を複数個等角度に
配置した放射格子と前記放射格子と連結した回転物体と
前記放射格子に光束を入射させる為の第１の照明手段と
前記放射格子に入射した前記光束からの回折光のうち特
定の次数の２つの回折光を前記第１の照明手段による光
束の前記放射格子上の入射位ｉｔＫ対する前記回転物体
の回転中心と略点対称の位置に各々図波長板を介して再
度入射させる為の第２の照明手段と前記放射格子により
再度回折された特定の次数の２つの回折光を重ね合わせ
た後、前記重ね合わせた光束管４つの光束に分割する為
の光分割手段と前記光分割手段により分割された４つの
光束を各々偏光方位１４５度ずつずらした４つの偏光板
を介して受光する為の４つの受光手段々を有し、前記４
つの受光手段からの出力信号を利用して前記回転物体の
回転角度を求めたことである。
主たる特徴は円板の周囲上に格子模様を複数個等角度に
配置した放射格子と前記放射格子と連結した回転物体と
前記放射格子に光束を入射させる為の第１の照明手段と
前記放射格子に入射した前記光束からの回折光のうち特
定の次数の２つの回折光を前記第１の照明手段による光
束の前記放射格子上の入射位ｉｔＫ対する前記回転物体
の回転中心と略点対称の位置に各々図波長板を介して再
度入射させる為の第２の照明手段と前記放射格子により
再度回折された特定の次数の２つの回折光を重ね合わせ
た後、前記重ね合わせた光束管４つの光束に分割する為
の光分割手段と前記光分割手段により分割された４つの
光束を各々偏光方位１４５度ずつずらした４つの偏光板
を介して受光する為の４つの受光手段々を有し、前記４
つの受光手段からの出力信号を利用して前記回転物体の
回転角度を求めたことである。
次に本発明の一実施例を各図と共に説明する。
第１図は本発明の一実施例の概略図である。
同図において］はレーザー等の光源、２はコリメーター
レンズ、３〜３．３′〜３イはシリントリカルレンズ、
４１，４２．４１′、４ｄは反射部、５け円板上に例え
ば透光部と反射部の格子模様を等角度で設けた放射格子
、６け被検回転物体の回転軸、７．７′は蚤波長板でレ
ーザー１からの光束の直線偏光に対してその軸が４５１
Ｗと一４５度となるように配置されている。
レンズ、３〜３．３′〜３イはシリントリカルレンズ、
４１，４２．４１′、４ｄは反射部、５け円板上に例え
ば透光部と反射部の格子模様を等角度で設けた放射格子
、６け被検回転物体の回転軸、７．７′は蚤波長板でレ
ーザー１からの光束の直線偏光に対してその軸が４５１
Ｗと一４５度となるように配置されている。
８□〜８３はビームスプリッタ−１９、１０、１１。
１２け偏光板で偏光板９ 、１（１、１１、１２は互い
に偏光方位が４５度ずつずれるように配置されている。
に偏光方位が４５度ずつずれるように配置されている。
１３ 、１／１ 、１５ 、１６１−を受光素子である
。
。
レーザー１より放射された光束はコリメーターレンズ２
により略平行光束となり、シリンドリカルレンズ３□に
よって放射格子５上の位置ＭＩ Ｋ線状に照射される。
により略平行光束となり、シリンドリカルレンズ３□に
よって放射格子５上の位置ＭＩ Ｋ線状に照射される。
このように線状照射することＫより放射格子５上での光
束の照射部分圧相当する透光部と反射部の格子模様のピ
ッチ誤差を軽減することができる。
束の照射部分圧相当する透光部と反射部の格子模様のピ
ッチ誤差を軽減することができる。
尚シリンドリカルレンズの代わりにスリット若シくはレ
ンズとスリットを用いて線状照射するようにしても良い
。
ンズとスリットを用いて線状照射するようにしても良い
。
レーザー１からの光束は放射格子５の格子模様によって
反射回折される。いま光束の照射部＠Ｍ１における格子
模様のピッチをｐとすれば±ｍ次の反射回折光り、
、 Ｌ２０回折角度 θ□は ８１］θ１−±ｍλ／ｐ ・・・・・・・
・・ｆｌ＋で衣わされる。ここでλけ光束の波長である
。
反射回折される。いま光束の照射部＠Ｍ１における格子
模様のピッチをｐとすれば±ｍ次の反射回折光り、
、 Ｌ２０回折角度 θ□は ８１］θ１−±ｍλ／ｐ ・・・・・・・
・・ｆｌ＋で衣わされる。ここでλけ光束の波長である
。
い１、放射格子５が、角速度ωで回転しているとする。
放射格子の回転中心から、照射位置Ｍｌ までの距離
をｒとすると、照射点Ｍ１での周速度は、ｖ−ｒω と
なる。このとき、±ｍ次の反射回折光の周波数は、次式
で表わされる量だけ、いわゆるドツプラーシフトを受け
る。
をｒとすると、照射点Ｍ１での周速度は、ｖ−ｒω と
なる。このとき、±ｍ次の反射回折光の周波数は、次式
で表わされる量だけ、いわゆるドツプラーシフトを受け
る。
Δｆ−±ｓｉｎ ｅｍ／λ−±ｒｏ＋ｓｊｎ １９ｍ／
λ・・・・・・・・・ （２） そして、シリンドリカルレンズ３２，３３ｔ−介して、
反射鏡４．４□で、＋ｍ次の反射部先光を、回転中心に
略点対称な位置Ｍ２に、反射＠４’、４□′、５／４波
長板７及び７′、シリンドリカルレンズ３′、３３′を
介して、再び線状に照射する。ここで、１／４波長板７
と７′とは、入射するレーザーの直線偏光方位に対して
、各々の軸が、４５′及び−４５′となるように配置さ
れている。また、照射位ｔｊＬＭ２への入射角は、各々
の回折光に対【７て、照射位置Ｍよにおける反射回折角
度θ□と等しく、シかも放射格子５の周速度方向との角
度も等しくなるように反射鏡４□′、４゜′が配置され
ている。すると、照射位置Ｍ２ において、±ｍ次の
反射回折光は、重なり合い、シリンドリカルレンズ３□
′を透過し再び平行光束となり、３枚のビームスプリッ
タ−８□、８゜、８３ Ｋよって、４光束に分割され、
各々、偏光板９〜１２を透過して、受光素子１３〜１６
に入射する。照射位ｆｉｔ Ｍ２で反射され、重なり合
った±ｍ次の回折光は、放射格子５の回転ニ伴って、再
び（２）式のドツプラー周波数シフトΔｆｆ受けるので
、照射位置Ｍ工で反射したときの周波数シフトと合わせ
て、結局、照射位置Ｍ２ で反射される±ｍ次の回折
光の周波数シフト量は±２Δｆとなる。このように、±
ｍ次の回折を２回受けた光が重なり合うため、受光素子
１３〜１６の出力信号の周波数は、２Δｆ−Ｃ−２Δｆ
）−４Δｆとなる。つまり、受光素子１３〜１６の出力
信号の周波数Ｆは、Ｆ−４Δｆ −４ｒｍＳＩｎθ／λ
となり、（１）式の回折条件の式から、Ｆ −４ｍｒ
ω／ｐとなる。放射格子５の格子模様の総本数ｋ Ｎ
％等角度ピッチをΔψとすれば、ｐ”−ｒΔψ、 Δψ
−２π／Ｎより Ｆ −２ｍＮω／π ・・・・・・・・・
（３）でらる。いま、時間Δｔの間での受光素子の出力
佑月の波数ｅ ｎ ％ Δｔの間での放射格子５の回
転角１！ｔｏとすれば、ｎ −ＦＪｔ 、θ−ωΔｔよ
りｎ −２ｍＮθ／π ・・・・・・・・・
（４）となり、受光素子の出力信号波形の波数をカウン
トすることによって、放射格子５の回転角θを、（４）
弐によって求めることができる。
λ・・・・・・・・・ （２） そして、シリンドリカルレンズ３２，３３ｔ−介して、
反射鏡４．４□で、＋ｍ次の反射部先光を、回転中心に
略点対称な位置Ｍ２に、反射＠４’、４□′、５／４波
長板７及び７′、シリンドリカルレンズ３′、３３′を
介して、再び線状に照射する。ここで、１／４波長板７
と７′とは、入射するレーザーの直線偏光方位に対して
、各々の軸が、４５′及び−４５′となるように配置さ
れている。また、照射位ｔｊＬＭ２への入射角は、各々
の回折光に対【７て、照射位置Ｍよにおける反射回折角
度θ□と等しく、シかも放射格子５の周速度方向との角
度も等しくなるように反射鏡４□′、４゜′が配置され
ている。すると、照射位置Ｍ２ において、±ｍ次の
反射回折光は、重なり合い、シリンドリカルレンズ３□
′を透過し再び平行光束となり、３枚のビームスプリッ
タ−８□、８゜、８３ Ｋよって、４光束に分割され、
各々、偏光板９〜１２を透過して、受光素子１３〜１６
に入射する。照射位ｆｉｔ Ｍ２で反射され、重なり合
った±ｍ次の回折光は、放射格子５の回転ニ伴って、再
び（２）式のドツプラー周波数シフトΔｆｆ受けるので
、照射位置Ｍ工で反射したときの周波数シフトと合わせ
て、結局、照射位置Ｍ２ で反射される±ｍ次の回折
光の周波数シフト量は±２Δｆとなる。このように、±
ｍ次の回折を２回受けた光が重なり合うため、受光素子
１３〜１６の出力信号の周波数は、２Δｆ−Ｃ−２Δｆ
）−４Δｆとなる。つまり、受光素子１３〜１６の出力
信号の周波数Ｆは、Ｆ−４Δｆ −４ｒｍＳＩｎθ／λ
となり、（１）式の回折条件の式から、Ｆ −４ｍｒ
ω／ｐとなる。放射格子５の格子模様の総本数ｋ Ｎ
％等角度ピッチをΔψとすれば、ｐ”−ｒΔψ、 Δψ
−２π／Ｎより Ｆ −２ｍＮω／π ・・・・・・・・・
（３）でらる。いま、時間Δｔの間での受光素子の出力
佑月の波数ｅ ｎ ％ Δｔの間での放射格子５の回
転角１！ｔｏとすれば、ｎ −ＦＪｔ 、θ−ωΔｔよ
りｎ −２ｍＮθ／π ・・・・・・・・・
（４）となり、受光素子の出力信号波形の波数をカウン
トすることによって、放射格子５の回転角θを、（４）
弐によって求めることができる。
ところで回転角度を検出する際回転方向が検出ｊＢ来れ
ば更に好−ましい。その為本実施例においては従来の光
電式ロータリーエンコーダーなどにおいて公知のように
１複数個の受光素子を用意して、互、いの信号の位相が
９σ°ずれるように配置し、回転に伴５９０”位相差信
号から、回転方向を示す信号を取り出す方式を用いてい
る。
ば更に好−ましい。その為本実施例においては従来の光
電式ロータリーエンコーダーなどにおいて公知のように
１複数個の受光素子を用意して、互、いの信号の位相が
９σ°ずれるように配置し、回転に伴５９０”位相差信
号から、回転方向を示す信号を取り出す方式を用いてい
る。
ｆ九、放射格子５の透光部と反射部の線幅の誤差、ある
いけレーザーの出力変動等によって、受光素子の出力信
号の中心レベルが変動する場合がある。そこで本実施例
においてはこの変動を抑えて、中心レベルを一定ＫＬ、
後段の信号処理を安定化する為に、１８０°位相差管も
った２つの出力信号の差動をとって、直流成分を除去す
る、いわゆるブツシュ・プル方式を用いている。
いけレーザーの出力変動等によって、受光素子の出力信
号の中心レベルが変動する場合がある。そこで本実施例
においてはこの変動を抑えて、中心レベルを一定ＫＬ、
後段の信号処理を安定化する為に、１８０°位相差管も
った２つの出力信号の差動をとって、直流成分を除去す
る、いわゆるブツシュ・プル方式を用いている。
このように本実施例では回転方向を検出すると同時に１
信号の中心レベルを一定にするために、受光素子の出力
信号として、Ｏ’、９σ。
信号の中心レベルを一定にするために、受光素子の出力
信号として、Ｏ’、９σ。
１８０°、 ２７０”の４つの位相差信号を用いている
。
。
本実施例の構成では、これら４つの位相差信号を、レー
ザーの直線偏光と、２枚の１／４波長板７゜７′と、４
枚の偏光板９〜１２の組み合わせで作り出している。一
般にレーザーは直線偏光になっているが、この偏光方位
に対して、±ｍｍ次回先光各光路中に、前記のように、
その軸１に４５’及び−４５′となるようＶＣ３Ａ波長
板７ 、７”ｉ−配置する。すると、１／４波長板７，
７′を透過した光束は、互いに逆回りの円偏光となり、
照射位置Ｍ２ で再び±ｍ次の反射回折光となって重
なり合うと、再び直線偏光となるが、その偏光方位が、
放射格子５の回転に伴って変化する。この光束を、前記
のように、３枚のビームスプリッタ−８〜８３で４光束
に分割し、４５′ずつ偏光方位をずらし、た偏光板９〜
１２を介して、受光素子１３〜１６に入射する。受光素
子１３〜１６からは放射格子５の回転に伴って、９０°
ずつ位相がずれた信号が得られることＫなる。たとえば
、受光素子１３の出力信号の位相金Ｏ°とすれば、受光
素子１４ 、１５ 、１６の出力信号の位相は、各々
９０°。
ザーの直線偏光と、２枚の１／４波長板７゜７′と、４
枚の偏光板９〜１２の組み合わせで作り出している。一
般にレーザーは直線偏光になっているが、この偏光方位
に対して、±ｍｍ次回先光各光路中に、前記のように、
その軸１に４５’及び−４５′となるようＶＣ３Ａ波長
板７ 、７”ｉ−配置する。すると、１／４波長板７，
７′を透過した光束は、互いに逆回りの円偏光となり、
照射位置Ｍ２ で再び±ｍ次の反射回折光となって重
なり合うと、再び直線偏光となるが、その偏光方位が、
放射格子５の回転に伴って変化する。この光束を、前記
のように、３枚のビームスプリッタ−８〜８３で４光束
に分割し、４５′ずつ偏光方位をずらし、た偏光板９〜
１２を介して、受光素子１３〜１６に入射する。受光素
子１３〜１６からは放射格子５の回転に伴って、９０°
ずつ位相がずれた信号が得られることＫなる。たとえば
、受光素子１３の出力信号の位相金Ｏ°とすれば、受光
素子１４ 、１５ 、１６の出力信号の位相は、各々
９０°。
１８０°、 ２７０’となる。これらの出力信号を、各
々ＰｏＩＰ９ｏ、Ｐ１８ｏ、Ｐ２７ｏ とする０第１
因に示したように出力信号Ｐ。とＰ工、。、Ｐ９ｏとＰ
を各々、差動増幅器２０ 、２１ Ｋ入力すると、
差動増幅器２０ 、２１の出力信号間には９０°の位相
差があり、しかも各出力信号は、直流成分を除去した、
中心レベル一定の信号圧なっている。
々ＰｏＩＰ９ｏ、Ｐ１８ｏ、Ｐ２７ｏ とする０第１
因に示したように出力信号Ｐ。とＰ工、。、Ｐ９ｏとＰ
を各々、差動増幅器２０ 、２１ Ｋ入力すると、
差動増幅器２０ 、２１の出力信号間には９０°の位相
差があり、しかも各出力信号は、直流成分を除去した、
中心レベル一定の信号圧なっている。
そして、こわらの信号を波形整形し、回転方向を検出し
た後、カウンターに入れて積算すれば回転角度を求める
ことができる。
た後、カウンターに入れて積算すれば回転角度を求める
ことができる。
ところで、従来から使用されているインデックススケー
ル方式の光電式ロータリーエンコーダーでは、（４）式
に対応する、受光素子からの出力信号の波数ｎと、メイ
ンスケールの総本数Ｎと、回転角０との関係は、 ｎ−Ｎ６７２Ｋ ・・・・・・・・・（５
）であるから、波数１個あたりの回転角Δ０は、Δθ−
２ｘ／Ｎ（ラジアン） ・・・・・・・・・（６
）である。これに対して、本実施例では、（４）式から
、 Δθ−π／２ｍＮ （ラジアン） ・・・・・・・
・・（７）である。従って本実施例によれば、同じ分割
数のスケールを用い九場合、従来例の４ｍ倍の回転角検
出精度が得られることに＆る。
ル方式の光電式ロータリーエンコーダーでは、（４）式
に対応する、受光素子からの出力信号の波数ｎと、メイ
ンスケールの総本数Ｎと、回転角０との関係は、 ｎ−Ｎ６７２Ｋ ・・・・・・・・・（５
）であるから、波数１個あたりの回転角Δ０は、Δθ−
２ｘ／Ｎ（ラジアン） ・・・・・・・・・（６
）である。これに対して、本実施例では、（４）式から
、 Δθ−π／２ｍＮ （ラジアン） ・・・・・・・
・・（７）である。従って本実施例によれば、同じ分割
数のスケールを用い九場合、従来例の４ｍ倍の回転角検
出精度が得られることに＆る。
また、従来の光電式ロータリーエンコーダーにおいては
、透光部と遮光部の間隔は、光の回折の影響を考慮する
と、１０μｍ程度が限度である。
、透光部と遮光部の間隔は、光の回折の影響を考慮する
と、１０μｍ程度が限度である。
いま、回転角検出精度として、たとえば３０秒を得るた
めＫは、従来例では、メインスケールの分割数として、
（６）式から、Ｎ−３６０Ｘ６０Ｘ６０／３０−４３，
２００だけ必要である。そこで、メインスクール最外周
での透光部、遮光部の間隔を １０μｍとすれば、メイ
ンスケールの直径は、０．０１ ｔｍ Ｘ４３．２００
／π−１３７，５ｍ必要になる。しかるに１本実施例に
よれば、従来例と同じ回転角検出精度を得るためには、
放射格子の分割数は１／４ｍでよい。±１次の回折光管
用いたｍ−１の場合、（資）秒の回転角検出精度を得る
ための放射格子５の格子の分割数は、４３．２００／４
−１０．８００ １” ヨｎ。
めＫは、従来例では、メインスケールの分割数として、
（６）式から、Ｎ−３６０Ｘ６０Ｘ６０／３０−４３，
２００だけ必要である。そこで、メインスクール最外周
での透光部、遮光部の間隔を １０μｍとすれば、メイ
ンスケールの直径は、０．０１ ｔｍ Ｘ４３．２００
／π−１３７，５ｍ必要になる。しかるに１本実施例に
よれば、従来例と同じ回転角検出精度を得るためには、
放射格子の分割数は１／４ｍでよい。±１次の回折光管
用いたｍ−１の場合、（資）秒の回転角検出精度を得る
ための放射格子５の格子の分割数は、４３．２００／４
−１０．８００ １” ヨｎ。
そして、本実施例においてレーザーの回折光を用いれば
、透光部と反射部の間隔は狭くてよいので、たとえば、
これを４μｍ とすると、放射格子の直径は、０．００
４ ｗｍ Ｘ １０，８００ ／π−１＆７５ ｍでよ
いことになる。すなわち、本実施例によれば、従来のイ
ンデックススケール方式の光電式ロータリーエンコーダ
ーと同等の回転角検出精度を得る形状としては、１／１
０以下の大舞さてよいことになる。従って、被検回転物
体への負荷も、従来例とくらべて、はるかに小さくなシ
、正確な測定が行えることＫなる。
、透光部と反射部の間隔は狭くてよいので、たとえば、
これを４μｍ とすると、放射格子の直径は、０．００
４ ｗｍ Ｘ １０，８００ ／π−１＆７５ ｍでよ
いことになる。すなわち、本実施例によれば、従来のイ
ンデックススケール方式の光電式ロータリーエンコーダ
ーと同等の回転角検出精度を得る形状としては、１／１
０以下の大舞さてよいことになる。従って、被検回転物
体への負荷も、従来例とくらべて、はるかに小さくなシ
、正確な測定が行えることＫなる。
第２図は第１図の一部分の放射格子５上の光束の照射位
置Ｍ、 、 Ｍ２と放射格子５の中心と被検回転物体
の回転中心との偏心の説明図である。
置Ｍ、 、 Ｍ２と放射格子５の中心と被検回転物体
の回転中心との偏心の説明図である。
本実施例において、放射格子５上の、回転中心に関して
点対称な２点Ｍ１ 、Ｍ２’に照射点、つまり測定点と
し、放射格子５の中心と、被検回転体の回転中心との偏
心の影響を軽減している。すなわち、放射格子５の中心
と、回転中心とを完全に一致させることは困難であり、
両者の偏心は避けられない。たとえば、第２図に示すよ
うに１放射格子５の中心０と、回転中心Ｏ／との間に、
偏心数がａだけ６つたとき、回転中心から距離ｒの位置
にらる測定点Ｍ１でのドツプラー周波数シフトは、偏心
がないときとくらべてＸｒ／（ｒ十ｍ） から、ｒ／
（ｒ−ａ） ｔで変化する。一方、このとき位置Ｍ工
と、回転中心に対して点対称な位置Ｋｌる測定点Ｍ２で
の周波数シフトは、位［Ｍ□での変化とは逆に、ｒ／（
ｒ−ｍ） からｒ／（ｒ＋ａ） まで変化するから
、位Ｉｔ Ｍ、とＭ２と、同時に２点を測定点とするこ
とによって、偏心の影響を軽減することができる。
点対称な２点Ｍ１ 、Ｍ２’に照射点、つまり測定点と
し、放射格子５の中心と、被検回転体の回転中心との偏
心の影響を軽減している。すなわち、放射格子５の中心
と、回転中心とを完全に一致させることは困難であり、
両者の偏心は避けられない。たとえば、第２図に示すよ
うに１放射格子５の中心０と、回転中心Ｏ／との間に、
偏心数がａだけ６つたとき、回転中心から距離ｒの位置
にらる測定点Ｍ１でのドツプラー周波数シフトは、偏心
がないときとくらべてＸｒ／（ｒ十ｍ） から、ｒ／
（ｒ−ａ） ｔで変化する。一方、このとき位置Ｍ工
と、回転中心に対して点対称な位置Ｋｌる測定点Ｍ２で
の周波数シフトは、位［Ｍ□での変化とは逆に、ｒ／（
ｒ−ｍ） からｒ／（ｒ＋ａ） まで変化するから
、位Ｉｔ Ｍ、とＭ２と、同時に２点を測定点とするこ
とによって、偏心の影響を軽減することができる。
第３図は本発明の他の実施例の一部分の概略図であり第
１図の放射格子５に光束が入射する付近を示している。
１図の放射格子５に光束が入射する付近を示している。
同図において各要素に付された番号は第１図で示したも
のと同じ要素を示す。放射格子５の位置ＭＩＫ入射した
光束の±ｍ次の透過回折光をシリンドリカルレンズ３
．３ ．３’、３’ 反射鏡４□、４□、４□′。
のと同じ要素を示す。放射格子５の位置ＭＩＫ入射した
光束の±ｍ次の透過回折光をシリンドリカルレンズ３
．３ ．３’、３’ 反射鏡４□、４□、４□′。
２ ３ ２ ３’
４□′ を介して回転軸６の中心と略点対称の位置Ｍ２
に再度入射させ第１図に示した実施例と同様の効果
を得ている。
に再度入射させ第１図に示した実施例と同様の効果
を得ている。
前述した各実施例では±ｍ次の２つの回折光を用いた場
合を示したが±ｍ次の回折光のかわりに次数の異った２
つの回折光を用いても良い。
合を示したが±ｍ次の回折光のかわりに次数の異った２
つの回折光を用いても良い。
又放射格子上の格子模様を透過部のみ又は反射部のみで
構成ｌ−透過回折光又は反射回折光のみを用いるように
しても良い。
構成ｌ−透過回折光又は反射回折光のみを用いるように
しても良い。
又本発明における光源はｌ／−ザーに限らず単一の波長
全放射する光源であれば使用可能である。
全放射する光源であれば使用可能である。
以上のように本発明によれば被検回転物体の負荷の小さ
い、放射格子の中心と回転物体の回転中心との偏心誤差
を軽減した小型でしかも高精度のロータリーエンコーダ
ーｔ−ａ成することができる。
い、放射格子の中心と回転物体の回転中心との偏心誤差
を軽減した小型でしかも高精度のロータリーエンコーダ
ーｔ−ａ成することができる。
さらに、ブツシュ・プル方式の導入によって、基準と々
る放射格子の線幅不定などＫよる受光素子出力の直流変
動分全除去できて、安定した信号処理が可能なロータリ
ーエンコーｆ−ｔ４成することができる。
る放射格子の線幅不定などＫよる受光素子出力の直流変
動分全除去できて、安定した信号処理が可能なロータリ
ーエンコーｆ−ｔ４成することができる。
第１図は本発明の実施例を示す構成図、第２図は放射格
子の中心と、回転中心との偏心を表わす説明図、第３図
は本発明の別の実施例を示す部分構成図である。 ｌはレーザー、２はコリメーターレンズ、３□〜３３．
３□′〜３３′はシリンドリカルレンズ、４□、４□、
４□′、４□′は反射鏡、５は放射格子、６は被検回転
物体の回転軸、７ 、７’は号波長板、８１〜８３はビ
ームスプリッタ−１９〜１２は偏光板、１３〜１６は受
光素子である。
子の中心と、回転中心との偏心を表わす説明図、第３図
は本発明の別の実施例を示す部分構成図である。 ｌはレーザー、２はコリメーターレンズ、３□〜３３．
３□′〜３３′はシリンドリカルレンズ、４□、４□、
４□′、４□′は反射鏡、５は放射格子、６は被検回転
物体の回転軸、７ 、７’は号波長板、８１〜８３はビ
ームスプリッタ−１９〜１２は偏光板、１３〜１６は受
光素子である。
Claims (1)
- （１）円板の周囲上に格子模様を複数個等角度に配置し
た放射格子と前記放射格子と連結した回転物体と前記放
射格子に光束を入射させる為の第１の照明手段と前記放
射格子に入射した前記光束からの回折光のうち特定の次
数の２つの回折光を前記第１の照明手段による光束の前
記放射格子上の入射位置に対する前記回転物体の回転中
心と略点対称の位置に各々１／４波長板を介して再度入
射させる為の第２の照明手段と前記放射格子により再度
回折された特定の次数の２つの回折光を重ね合わせた後
、前記重ね合わせた光束を４つの光束に分割する為の光
分割手段と前記光分割手段により分割された４つの光束
を各々偏光方位を４５度ずつずらした４つの偏光板を介
して受光する為の４つの受光手段とを有し、前記４つの
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
角度を求めたことを特徴とするロータリーエンコーダー
。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18915484A JPS6166926A (ja) | 1984-09-10 | 1984-09-10 | ロ−タリ−エンコ−ダ− |
| US07/481,684 US4967072A (en) | 1984-09-05 | 1990-02-20 | Interferometric rotating condition detection apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18915484A JPS6166926A (ja) | 1984-09-10 | 1984-09-10 | ロ−タリ−エンコ−ダ− |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6166926A true JPS6166926A (ja) | 1986-04-05 |
| JPH0462003B2 JPH0462003B2 (ja) | 1992-10-02 |
Family
ID=16236340
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18915484A Granted JPS6166926A (ja) | 1984-09-05 | 1984-09-10 | ロ−タリ−エンコ−ダ− |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6166926A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02147816A (ja) * | 1988-11-29 | 1990-06-06 | Tokyo Seimitsu Co Ltd | スケール読取装置 |
| EP0652487A1 (en) | 1993-10-29 | 1995-05-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Rotational deviation detecting method and system using a periodic pattern |
| 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 |
| JP2005227077A (ja) * | 2004-02-12 | 2005-08-25 | Sharp Corp | 光学式移動情報検出装置および移動情報検出システムおよび電子機器およびエンコーダ |
-
1984
- 1984-09-10 JP JP18915484A patent/JPS6166926A/ja active Granted
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02147816A (ja) * | 1988-11-29 | 1990-06-06 | Tokyo Seimitsu Co Ltd | スケール読取装置 |
| EP0652487A1 (en) | 1993-10-29 | 1995-05-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Rotational deviation detecting method and system using a periodic pattern |
| US5550635A (en) * | 1993-10-29 | 1996-08-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Rotational deviation detecting method and system using a periodic pattern |
| 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 |
| JP2005227077A (ja) * | 2004-02-12 | 2005-08-25 | Sharp Corp | 光学式移動情報検出装置および移動情報検出システムおよび電子機器およびエンコーダ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0462003B2 (ja) | 1992-10-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |