JPH08210824A - 回転検出装置及び回転制御装置 - Google Patents
回転検出装置及び回転制御装置Info
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- JPH08210824A JPH08210824A JP7019293A JP1929395A JPH08210824A JP H08210824 A JPH08210824 A JP H08210824A JP 7019293 A JP7019293 A JP 7019293A JP 1929395 A JP1929395 A JP 1929395A JP H08210824 A JPH08210824 A JP H08210824A
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- light
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- diffraction grating
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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
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- Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 格子干渉方式を用いて回転情報を検出する装
置において、他の回転情報検出部を併設しても十分な小
型化が可能な回転検出装置と、これを用いた回転制御装
置を提供する。 【構成】 物体の回転情報を検出するべく回折格子から
の回折光を干渉させて検出する第1検出手段と、物体の
回転情報を検出するべく物体の所定データ記録部からの
光を検出する第2検出手段と、回折格子と所定データ記
録部に一括して光束照射を行う第1検出手段と第2検出
手段に共通の光束照射手段とを有する。
置において、他の回転情報検出部を併設しても十分な小
型化が可能な回転検出装置と、これを用いた回転制御装
置を提供する。 【構成】 物体の回転情報を検出するべく回折格子から
の回折光を干渉させて検出する第1検出手段と、物体の
回転情報を検出するべく物体の所定データ記録部からの
光を検出する第2検出手段と、回折格子と所定データ記
録部に一括して光束照射を行う第1検出手段と第2検出
手段に共通の光束照射手段とを有する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、回転検出装置及びそれ
を用いた回転制御装置に関する。本発明は特に、相対回
転物体に取り付けられたディスクの放射状回折格子と符
号パターンに光束を照射して、そこから得られる変調信
号光を検出することで、ディスクの回転位置、回転位置
ずれ量、回転位置ずれ方向、回転速度、回転加速度等を
検出するロータリーエンコーダ、及び上記検出情報に基
づいて、ACモータ等の駆動装置の電流量や方向を制御し
て、物体の回転移動をさせる装置(エンコーダ付モータ
等)に良好に適用できるものである。
を用いた回転制御装置に関する。本発明は特に、相対回
転物体に取り付けられたディスクの放射状回折格子と符
号パターンに光束を照射して、そこから得られる変調信
号光を検出することで、ディスクの回転位置、回転位置
ずれ量、回転位置ずれ方向、回転速度、回転加速度等を
検出するロータリーエンコーダ、及び上記検出情報に基
づいて、ACモータ等の駆動装置の電流量や方向を制御し
て、物体の回転移動をさせる装置(エンコーダ付モータ
等)に良好に適用できるものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、物体の回転情報(回転変位
量、速度、加速度等)を高精度に測定する目的にインク
リメンタルロータリーエンコーダが利用されている。ま
た一方でACモータに代表されるブラシレスモータには、
回転を行わせるためにモータ内のロータの絶対回転位置
を検出するアブソリュートロータリーエンコーダが利用
されている。
量、速度、加速度等)を高精度に測定する目的にインク
リメンタルロータリーエンコーダが利用されている。ま
た一方でACモータに代表されるブラシレスモータには、
回転を行わせるためにモータ内のロータの絶対回転位置
を検出するアブソリュートロータリーエンコーダが利用
されている。
【0003】そこで、ACモータ等を利用した物体の回転
位置制御には、両方の信号が得られる複合型ロータリー
エンコーダが使われる。
位置制御には、両方の信号が得られる複合型ロータリー
エンコーダが使われる。
【0004】さて、従来の変位を検出する高精度なイン
クリメンタルエンコーダは、特公昭58-26002号公報、特
公昭58-45687号公報に示されるように、ミクロンオーダ
の微細な格子をスケール上に記録したものに、単色光束
を照明し、そこで得られる回折光のうち、少なくとも2
つを取り出して干渉させることで、格子の移動にともな
う光量の周期的変化を作り出しており、それを光電素子
で検出することでインクリメンタルエンコーダ信号を出
力している。
クリメンタルエンコーダは、特公昭58-26002号公報、特
公昭58-45687号公報に示されるように、ミクロンオーダ
の微細な格子をスケール上に記録したものに、単色光束
を照明し、そこで得られる回折光のうち、少なくとも2
つを取り出して干渉させることで、格子の移動にともな
う光量の周期的変化を作り出しており、それを光電素子
で検出することでインクリメンタルエンコーダ信号を出
力している。
【0005】又、従来のアブソリュートロータリーエン
コーダは、米国特許第3591841号等に開示されるよう
に、回転ディスク上の半径の異なる周上に複数の透過非
透過または反射非反射のパターン(例えばグレイコード
パターン)を、1回転中に1つのコードの組み合わせし
かないように形成し、それぞれの周の特定の位置におけ
る透過光または反射光を検出することでディスクの回転
絶対位置が出力される構成になっていた。モータ用のア
ブソリュートエンコーダは、回転ディスク上の半径の異
なる周上に複数の透過非透過または反射非反射のパター
ン(例えばグレイコードパターン)を、モータの構造
(極数M)に応じてM個のコードの組み合わせしかないよ
うに形成し、それぞれの周の特定の位置における透過光
または反射光を検出することでモータのロータ〜ステー
タ間の位置が出力される様になっていた。
コーダは、米国特許第3591841号等に開示されるよう
に、回転ディスク上の半径の異なる周上に複数の透過非
透過または反射非反射のパターン(例えばグレイコード
パターン)を、1回転中に1つのコードの組み合わせし
かないように形成し、それぞれの周の特定の位置におけ
る透過光または反射光を検出することでディスクの回転
絶対位置が出力される構成になっていた。モータ用のア
ブソリュートエンコーダは、回転ディスク上の半径の異
なる周上に複数の透過非透過または反射非反射のパター
ン(例えばグレイコードパターン)を、モータの構造
(極数M)に応じてM個のコードの組み合わせしかないよ
うに形成し、それぞれの周の特定の位置における透過光
または反射光を検出することでモータのロータ〜ステー
タ間の位置が出力される様になっていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】さて、最近の動向とし
てエンコーダの小型化(EX.Φ10ミリのディスク)が
求められているが、上記のように異なる原理に基づく複
合エンコーダを小型化することは困難であった。
てエンコーダの小型化(EX.Φ10ミリのディスク)が
求められているが、上記のように異なる原理に基づく複
合エンコーダを小型化することは困難であった。
【0007】即ち単純に異なる検出原理に基づく光学系
を併設してそれぞれを小型化しようとしても、小型化に
限界があり、またアブソリュートエンコーダ部、インク
リメンタルエンコーダ部夫々に光源が必要なため光源が
複数必要になり、消費電流が増えて発熱が増加したり部
品点数が増えて構造が複雑になる等の問題がある。特
に、格子干渉方式を用いたインクリメンタルエンコーダ
部を設けた装置においては、その干渉精度維持のために
ある程度の大きさが必要で、他の回転検出部を併設する
と小型化がより難しくなっていた。
を併設してそれぞれを小型化しようとしても、小型化に
限界があり、またアブソリュートエンコーダ部、インク
リメンタルエンコーダ部夫々に光源が必要なため光源が
複数必要になり、消費電流が増えて発熱が増加したり部
品点数が増えて構造が複雑になる等の問題がある。特
に、格子干渉方式を用いたインクリメンタルエンコーダ
部を設けた装置においては、その干渉精度維持のために
ある程度の大きさが必要で、他の回転検出部を併設する
と小型化がより難しくなっていた。
【0008】本発明は、上述従来例に鑑み、格子干渉方
式を用いて回転情報を検出する装置において、他の回転
情報検出部を併設しても十分な小型化が可能な回転検出
装置と、これを用いた回転制御装置を提供することを目
的とする。
式を用いて回転情報を検出する装置において、他の回転
情報検出部を併設しても十分な小型化が可能な回転検出
装置と、これを用いた回転制御装置を提供することを目
的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本願の第1発明は、相対回転を検出すべき物体に設
けられた回折格子に光束照射を行って発生させた回折光
を干渉させ、該干渉の情報を検出して前記物体の回転情
報を検出する装置であって、前記物体の回転情報を検出
するべく前記回折格子からの回折光を干渉させて検出す
る第1検出手段と、前記物体の回転情報を検出するべく
前記物体の所定データ記録部からの光を検出する第2検
出手段と、前記回折格子と前記所定データ記録部に一括
して光束照射を行う前記第1検出手段と前記第2検出手
段に共通の光束照射手段とを有することを特徴とする回
転検出装置である。
めの本願の第1発明は、相対回転を検出すべき物体に設
けられた回折格子に光束照射を行って発生させた回折光
を干渉させ、該干渉の情報を検出して前記物体の回転情
報を検出する装置であって、前記物体の回転情報を検出
するべく前記回折格子からの回折光を干渉させて検出す
る第1検出手段と、前記物体の回転情報を検出するべく
前記物体の所定データ記録部からの光を検出する第2検
出手段と、前記回折格子と前記所定データ記録部に一括
して光束照射を行う前記第1検出手段と前記第2検出手
段に共通の光束照射手段とを有することを特徴とする回
転検出装置である。
【0010】上述の目的を達成するための本願の第2発
明は、相対回転を検出すべき物体に設けられた回折格子
に光束照射を行って発生させた回折光を干渉させ、該干
渉の情報を検出して前記物体の回転情報を検出する装置
であって、前記物体の回転情報を検出するべく前記回折
格子からの回折光を干渉させて検出する第1検出手段
と、前記物体の回転情報を検出するべく前記物体の所定
データ記録部からの光を干渉させずに検出する第2検出
手段と、前記回折格子と前記所定データ記録部に一括し
て光束照射を行う前記第1検出手段と前記第2検出手段
に共通の光束照射手段とを有することを特徴とする回転
検出装置である。
明は、相対回転を検出すべき物体に設けられた回折格子
に光束照射を行って発生させた回折光を干渉させ、該干
渉の情報を検出して前記物体の回転情報を検出する装置
であって、前記物体の回転情報を検出するべく前記回折
格子からの回折光を干渉させて検出する第1検出手段
と、前記物体の回転情報を検出するべく前記物体の所定
データ記録部からの光を干渉させずに検出する第2検出
手段と、前記回折格子と前記所定データ記録部に一括し
て光束照射を行う前記第1検出手段と前記第2検出手段
に共通の光束照射手段とを有することを特徴とする回転
検出装置である。
【0011】上述の目的を達成するための本願の第3発
明は、相対回転を検出すべき物体に設けられた回折格子
に光束照射を行って発生させた回折光を干渉させ、該干
渉の情報を検出して前記物体の回転情報を検出する装置
であって、前記物体のインクリメンタルな回転情報を検
出するべく前記回折格子からの回折光を干渉させて検出
する第1検出手段と、前記物体の前記インクリメンタル
な回転情報とは異なる回転情報を検出するべく前記物体
の所定データ記録部からの光を検出する第2検出手段
と、前記回折格子と前記所定データ記録部に一括して光
束照射を行う前記第1検出手段と前記第2検出手段に共
通の光束照射手段とを有することを特徴とする回転検出
装置である。
明は、相対回転を検出すべき物体に設けられた回折格子
に光束照射を行って発生させた回折光を干渉させ、該干
渉の情報を検出して前記物体の回転情報を検出する装置
であって、前記物体のインクリメンタルな回転情報を検
出するべく前記回折格子からの回折光を干渉させて検出
する第1検出手段と、前記物体の前記インクリメンタル
な回転情報とは異なる回転情報を検出するべく前記物体
の所定データ記録部からの光を検出する第2検出手段
と、前記回折格子と前記所定データ記録部に一括して光
束照射を行う前記第1検出手段と前記第2検出手段に共
通の光束照射手段とを有することを特徴とする回転検出
装置である。
【0012】上述の目的を達成するための本願の第4発
明は、相対回転を検出すべき物体に設けられた回折格子
に光束照射を行って発生させた回折光を干渉させ、該干
渉の情報を検出して前記物体の回転情報を検出する装置
であって、前記物体の回転情報を検出するべく前記回折
格子からの回折光を干渉させて干渉情報を検出する第1
検出手段と、前記物体の回転情報を検出するべく前記物
体の所定データ記録部からの光の干渉情報ではない情報
を検出する第2検出手段と、前記回折格子と前記所定デ
ータ記録部に一括して光束照射を行う前記第1検出手段
と前記第2検出手段に共通の光束照射手段とを有するこ
とを特徴とする回転検出装置である。
明は、相対回転を検出すべき物体に設けられた回折格子
に光束照射を行って発生させた回折光を干渉させ、該干
渉の情報を検出して前記物体の回転情報を検出する装置
であって、前記物体の回転情報を検出するべく前記回折
格子からの回折光を干渉させて干渉情報を検出する第1
検出手段と、前記物体の回転情報を検出するべく前記物
体の所定データ記録部からの光の干渉情報ではない情報
を検出する第2検出手段と、前記回折格子と前記所定デ
ータ記録部に一括して光束照射を行う前記第1検出手段
と前記第2検出手段に共通の光束照射手段とを有するこ
とを特徴とする回転検出装置である。
【0013】上述の目的を達成するための本願の第5発
明は、相対回転を検出すべき物体に設けられた回折格子
に光束照射を行って発生させた回折光を干渉させ、該干
渉の情報を検出して前記物体の回転情報を検出する装置
であって、前記物体の回転情報を検出するべく前記回折
格子からの回折光を干渉させて検出する第1検出手段
と、前記物体の回転情報を検出するべく前記物体の所定
データ記録部からの透過光又は反射光の光量情報を検出
する第2検出手段と、前記回折格子と前記所定データ記
録部に一括して光束照射を行う前記第1検出手段と前記
第2検出手段に共通の光束照射手段とを有することを特
徴とする回転検出装置。
明は、相対回転を検出すべき物体に設けられた回折格子
に光束照射を行って発生させた回折光を干渉させ、該干
渉の情報を検出して前記物体の回転情報を検出する装置
であって、前記物体の回転情報を検出するべく前記回折
格子からの回折光を干渉させて検出する第1検出手段
と、前記物体の回転情報を検出するべく前記物体の所定
データ記録部からの透過光又は反射光の光量情報を検出
する第2検出手段と、前記回折格子と前記所定データ記
録部に一括して光束照射を行う前記第1検出手段と前記
第2検出手段に共通の光束照射手段とを有することを特
徴とする回転検出装置。
【0014】本願の第6発明は、更に前記回折格子から
の回折光と前記所定データ記録部からの光を一括して夫
々前記第1及び第2検出手段へ導く前記第1検出手段と
前記第2検出手段に共通の光学系を有することを特徴と
する。
の回折光と前記所定データ記録部からの光を一括して夫
々前記第1及び第2検出手段へ導く前記第1検出手段と
前記第2検出手段に共通の光学系を有することを特徴と
する。
【0015】上述の目的を達成するための本願の第7発
明は、相対回転を検出すべき物体に設けられた回折格子
に光束照射を行って発生させた回折光を干渉させ、該干
渉の情報を検出して前記物体の回転情報を検出する装置
であって、前記物体の回転情報を検出するべく前記回折
格子からの回折光を干渉させて検出する第1検出手段
と、前記物体の回転情報を検出するべく前記物体の所定
データ記録部からの光を検出する第2検出手段と、前記
回折格子と前記所定データ記録部に光束照射を行う光束
照射手段と、前記回折格子からの回折光と前記所定デー
タ記録部からの光を一括して夫々前記第1及び第2検出
器へ導く前記第1検出手段と前記第2検出手段に共通の
光学系とを有することを特徴とする回転検出装置であ
る。
明は、相対回転を検出すべき物体に設けられた回折格子
に光束照射を行って発生させた回折光を干渉させ、該干
渉の情報を検出して前記物体の回転情報を検出する装置
であって、前記物体の回転情報を検出するべく前記回折
格子からの回折光を干渉させて検出する第1検出手段
と、前記物体の回転情報を検出するべく前記物体の所定
データ記録部からの光を検出する第2検出手段と、前記
回折格子と前記所定データ記録部に光束照射を行う光束
照射手段と、前記回折格子からの回折光と前記所定デー
タ記録部からの光を一括して夫々前記第1及び第2検出
器へ導く前記第1検出手段と前記第2検出手段に共通の
光学系とを有することを特徴とする回転検出装置であ
る。
【0016】本願の第8発明は更に、前記第2検出手段
は前記物体の回転情報としてアブソリュートな回転位置
情報及び/又は前記物体の原点位置情報を検出するべく
前記物体の所定データ記録部からの光を検出することを
特徴とする。
は前記物体の回転情報としてアブソリュートな回転位置
情報及び/又は前記物体の原点位置情報を検出するべく
前記物体の所定データ記録部からの光を検出することを
特徴とする。
【0017】本願の第9発明は更に、前記光束照射手段
は、前記回折格子と前記所定データ記録部に一括して平
行光束を照射することを特徴とする。
は、前記回折格子と前記所定データ記録部に一括して平
行光束を照射することを特徴とする。
【0018】上述の目的を達成するための本願の第10
発明は、上記の回転検出装置を有し、前記第1及び第2
検出手段の検出結果に基づいて前記物体の回転制御を行
うことを特徴とする回転制御装置である。
発明は、上記の回転検出装置を有し、前記第1及び第2
検出手段の検出結果に基づいて前記物体の回転制御を行
うことを特徴とする回転制御装置である。
【0019】
【実施例】図1は、本発明の第1の実施例に係るロータ
リーエンコーダの光学配置図、図2は同光学配置の拡大
図、図3は光線の進行経路の模式図、図4は形成されて
いる回折格子のパターン図である。図において、相対回
転を検出されるべき物体に設けられたディスクD及びこ
のディスクD上の各部材をのぞいて、他の部材はディス
クDとは分離され、かつ互いに固定配置されて設けられ
ている。
リーエンコーダの光学配置図、図2は同光学配置の拡大
図、図3は光線の進行経路の模式図、図4は形成されて
いる回折格子のパターン図である。図において、相対回
転を検出されるべき物体に設けられたディスクD及びこ
のディスクD上の各部材をのぞいて、他の部材はディス
クDとは分離され、かつ互いに固定配置されて設けられ
ている。
【0020】LED等の光源LGTより射出された発散光束
は、コリメータレンズLNS1によって平行光束にされ、相
対回転する光透過性のディスクD上に照明される。
は、コリメータレンズLNS1によって平行光束にされ、相
対回転する光透過性のディスクD上に照明される。
【0021】ディスクD上にはディスクD全周にわたって
形成された、図4に示される様なパターンの光透過型の
放射状回折格子GTと、原点となる位置に光透過性パター
ンで形成された原点用符号パターンZと、全周に亘り各
位置の角度情報を示すように設けられた図1、2に示さ
れるような光非透過性のアブソリュート符号パターンUV
Wとが互いに異なる周(トラック)上に記録されてい
る。平行光束は図2に示すように、ディスクDの径方向
に、放射状格子GTトラック、原点用符号パターンZトラ
ック、アブソリュート符号パターンUVWトラックの各部
分領域を一括して照明できる広がりを有している。図2
では特に後述する各センサに入射する光束部分のみを示
してある。
形成された、図4に示される様なパターンの光透過型の
放射状回折格子GTと、原点となる位置に光透過性パター
ンで形成された原点用符号パターンZと、全周に亘り各
位置の角度情報を示すように設けられた図1、2に示さ
れるような光非透過性のアブソリュート符号パターンUV
Wとが互いに異なる周(トラック)上に記録されてい
る。平行光束は図2に示すように、ディスクDの径方向
に、放射状格子GTトラック、原点用符号パターンZトラ
ック、アブソリュート符号パターンUVWトラックの各部
分領域を一括して照明できる広がりを有している。図2
では特に後述する各センサに入射する光束部分のみを示
してある。
【0022】受光素子アレイSARYはインクリメンタル検
出部SA,SバーA,SB,SバーB、原点符号検出部SZ1、SZ
2、アブソリュート符号検出部SU,SV,SWからなる。
出部SA,SバーA,SB,SバーB、原点符号検出部SZ1、SZ
2、アブソリュート符号検出部SU,SV,SWからなる。
【0023】放射状格子GTはディスク1周でN本である
とする。
とする。
【0024】前述の平行光束で照明された放射状格子GT
(格子ピッチP=2π/N ラジアン)からは2つの±1
次回折光束R+、R-が発生する。この2つの±1次回折光
束R+、R-は、図4に示されるようなパターンの第1の回
折格子GBS1(格子ピッチP=π/N ラジアン)により
回折されて光路を折曲げられて、光束R+-、R-+になり、
空間上の点0にて交差する。交差位置には図4に示すよ
うなパターンの第2の回折格子GBS2が配置されてお
り、光束R+-、R-+はこの第2の回折格子GBS2(格子ピ
ッチP=2π/N ラジアン)により回折されて夫々光束
R+-+、R-+-になり、互いに重なりあって干渉し、明暗信
号光となって射出する(図3参照)。
(格子ピッチP=2π/N ラジアン)からは2つの±1
次回折光束R+、R-が発生する。この2つの±1次回折光
束R+、R-は、図4に示されるようなパターンの第1の回
折格子GBS1(格子ピッチP=π/N ラジアン)により
回折されて光路を折曲げられて、光束R+-、R-+になり、
空間上の点0にて交差する。交差位置には図4に示すよ
うなパターンの第2の回折格子GBS2が配置されてお
り、光束R+-、R-+はこの第2の回折格子GBS2(格子ピ
ッチP=2π/N ラジアン)により回折されて夫々光束
R+-+、R-+-になり、互いに重なりあって干渉し、明暗信
号光となって射出する(図3参照)。
【0025】回折格子GBS2は、図4に示すように点P0
を境界に、領域をGBS2-A、GBS2-B、GBS2-バーA、GBS
2-バーBに4分割されていて、互いの格子の配列の位相
を1/8ピッチ分ずつずらして形成してある。
を境界に、領域をGBS2-A、GBS2-B、GBS2-バーA、GBS
2-バーBに4分割されていて、互いの格子の配列の位相
を1/8ピッチ分ずつずらして形成してある。
【0026】ここで第1、第2の回折格子GBS1、GBS2
および放射格子GTは、望ましくは、ラメラ格子で0次回
折光が発生しないような微細構造を有している。
および放射格子GTは、望ましくは、ラメラ格子で0次回
折光が発生しないような微細構造を有している。
【0027】ディスクDに照明される光束Rは広がりを持
っているため放射状格子GTで回折して回折格子GBS1に
到達してもほとんど重なりあったままの状態である。
っているため放射状格子GTで回折して回折格子GBS1に
到達してもほとんど重なりあったままの状態である。
【0028】たとえば照明する光束径が500μm、放射状
格子本数N=2500、ディスクD上の記録半径r=5000μm、
LED波長λ=0.86μmとして1次回折角は、 θ=arcsin{λ・N/(2πr)}=3.92° となる。放射状格子GTと回折格子GBS1とのギャップh=
500μmとして、分離量=68.5μmである。
格子本数N=2500、ディスクD上の記録半径r=5000μm、
LED波長λ=0.86μmとして1次回折角は、 θ=arcsin{λ・N/(2πr)}=3.92° となる。放射状格子GTと回折格子GBS1とのギャップh=
500μmとして、分離量=68.5μmである。
【0029】回折格子GBS2から回折される光束R+-+、R
-+-は互いに光軸の光路を重なりあわせて光軸を互いに
平行になるように射出され、光源からのすべての光路の
対称性が保持されて互いに干渉する。
-+-は互いに光軸の光路を重なりあわせて光軸を互いに
平行になるように射出され、光源からのすべての光路の
対称性が保持されて互いに干渉する。
【0030】その際に、回折光R+-+はディスクの回転に
よって放射状格子が1ピッチ分移動すると、波面の位相
が+2πずれ、回折光R-+-はディスクDの回転によって
放射状格子が1ピッチ分移動すると、波面の位相が−2
πずれる。そこで干渉光は、ディスクの回転によって放
射状格子が1ピッチ分移動すると、明暗が正弦波状に2
回変化する。
よって放射状格子が1ピッチ分移動すると、波面の位相
が+2πずれ、回折光R-+-はディスクDの回転によって
放射状格子が1ピッチ分移動すると、波面の位相が−2
πずれる。そこで干渉光は、ディスクの回転によって放
射状格子が1ピッチ分移動すると、明暗が正弦波状に2
回変化する。
【0031】さらに前述のように、回折格子GBS2にお
いて、点P0を境界に領域を4分割されていて、互いの格
子の配列の位相を1/8ピッチ分ずつずらして形成して
あるので、各領域における干渉位相(明暗の位相)は互
いに1/4周期ずつずれて正弦波状に2回変化する。
いて、点P0を境界に領域を4分割されていて、互いの格
子の配列の位相を1/8ピッチ分ずつずらして形成して
あるので、各領域における干渉位相(明暗の位相)は互
いに1/4周期ずつずれて正弦波状に2回変化する。
【0032】この各領域からの干渉光を夫々対応する受
光素子SA,SB,SバーA,SバーB に入射するので、受光素
子SA,SB,SバーA,SバーBからは1回転で2N周期の正弦波
状アナログ信号電流が互いに1/4周期ずつずれて発生
する。この4つの位相のずれた正弦波状アナログ信号を
用いて、不図示の信号処理回路でディスクDの相対的な
インクリメンタルな回転量及び回転方向が演算される。
この演算についてはよく知られているものなので、説明
は省略する。
光素子SA,SB,SバーA,SバーB に入射するので、受光素
子SA,SB,SバーA,SバーBからは1回転で2N周期の正弦波
状アナログ信号電流が互いに1/4周期ずつずれて発生
する。この4つの位相のずれた正弦波状アナログ信号を
用いて、不図示の信号処理回路でディスクDの相対的な
インクリメンタルな回転量及び回転方向が演算される。
この演算についてはよく知られているものなので、説明
は省略する。
【0033】一方、ディスクD上の原点用符号パターンZ
が形成されたトラックは原点用符号パターンZが無い部
分は光非透過性に構成され、この部分に前述の平行光束
が入射しても透過光が生じないようにされている。そし
てディスクDが回転して原点位置付近に達し、原点用符
号パターンZがある位置に前述の平行光束が入射したと
きはこのパターンを通過して受光素子SZ1、SZ2に入射す
る様になっている。
が形成されたトラックは原点用符号パターンZが無い部
分は光非透過性に構成され、この部分に前述の平行光束
が入射しても透過光が生じないようにされている。そし
てディスクDが回転して原点位置付近に達し、原点用符
号パターンZがある位置に前述の平行光束が入射したと
きはこのパターンを通過して受光素子SZ1、SZ2に入射す
る様になっている。
【0034】原点用符号パターンZは図2に示すように
互いに周方向にずれた2つの光透過パターンより成り、
各々が受光素子SZ1、SZ2夫々のディスク径方向位置に対
応して配置されている。原点用符号パターンZが前述平
行光束に照明されたときは、その周方向位置に応じた光
量の透過光が受光素子SZ1、SZ2に入射する。ディスクD
の回転によって原点用符号パターンZが照明領域内で移
動すると、原点用符号パターンZの透過光は、受光素子S
Z1、SZ2に投影される透過光断面積が変化する。これに
より、受光素子SZ1、SZ2に照明される全光束量が変化す
る。この時、前述のような互いに周方向にずれたパター
ン配置により、受光素子SZ1、SZ2の受光光量は互いに光
量変化するタイミングがずれる。従って受光素子SZ1、S
Z2からはディスクDの回転によって互いにピークのずれ
た山型波形アナログ信号電流が発生する。尚、原点信号
としては、たとえば受光素子SZ1、SZ2出力が一致した時
点でパルス信号を発生すれば良い。このようなパルス信
号は受光素子SZ1、SZ2出力を受ける不図示の信号処理回
路で発生させる。これによってディスクDの原点通過が
検出される。
互いに周方向にずれた2つの光透過パターンより成り、
各々が受光素子SZ1、SZ2夫々のディスク径方向位置に対
応して配置されている。原点用符号パターンZが前述平
行光束に照明されたときは、その周方向位置に応じた光
量の透過光が受光素子SZ1、SZ2に入射する。ディスクD
の回転によって原点用符号パターンZが照明領域内で移
動すると、原点用符号パターンZの透過光は、受光素子S
Z1、SZ2に投影される透過光断面積が変化する。これに
より、受光素子SZ1、SZ2に照明される全光束量が変化す
る。この時、前述のような互いに周方向にずれたパター
ン配置により、受光素子SZ1、SZ2の受光光量は互いに光
量変化するタイミングがずれる。従って受光素子SZ1、S
Z2からはディスクDの回転によって互いにピークのずれ
た山型波形アナログ信号電流が発生する。尚、原点信号
としては、たとえば受光素子SZ1、SZ2出力が一致した時
点でパルス信号を発生すれば良い。このようなパルス信
号は受光素子SZ1、SZ2出力を受ける不図示の信号処理回
路で発生させる。これによってディスクDの原点通過が
検出される。
【0035】一方、アブソリュート符号パターンUVWの
存在するトラックに照明された前述平行光束は、受光素
子に対応する部分に照射された光束部分がアブソリュー
ト符号パターンUVWにかかっているか否か、即ちアブソ
リュート符号パターントラックの受光素子に対応する部
分における光束透過非透過に応じて、ディスクDの回転
によって透過光が受光素子SU,SV,SW上に間欠的に投影さ
れる。受光素子SU,SV,SWからはディスクDの現在の回転
位置に応じたアブソリュート符号信号群が出力され、そ
の2値情報の組み合わせによって不図示の信号処理回路
でアブソリュート位置が特定される。このアブソリュー
ト位置の特定の仕方はよく知られているので、説明は省
略する。
存在するトラックに照明された前述平行光束は、受光素
子に対応する部分に照射された光束部分がアブソリュー
ト符号パターンUVWにかかっているか否か、即ちアブソ
リュート符号パターントラックの受光素子に対応する部
分における光束透過非透過に応じて、ディスクDの回転
によって透過光が受光素子SU,SV,SW上に間欠的に投影さ
れる。受光素子SU,SV,SWからはディスクDの現在の回転
位置に応じたアブソリュート符号信号群が出力され、そ
の2値情報の組み合わせによって不図示の信号処理回路
でアブソリュート位置が特定される。このアブソリュー
ト位置の特定の仕方はよく知られているので、説明は省
略する。
【0036】このように、ディスク照明領域透過変調光
は受光素子アレイSARY上に入射する。
は受光素子アレイSARY上に入射する。
【0037】このように格子干渉回折方式でインクリメ
ンタルな回転量検出を行う為の回折格子GTと、このよう
な格子干渉回折方式ではなく、光の透過非透過を検出す
ることによって回転に関する別情報(アブソリュートな
回転位置、原点位置)の検出を行う為のパターンとを、
全く同一の照明光学系によって一括に照明する構成とし
たことで、構成の小型化、簡素化が可能となり、装置の
更なる小型化ができる。特に、格子干渉回折方式用の回
折格子と、光透過非透過検出方式用のパターンとを平行
光束によって一括照明する構成によって、このような別
方式の測定、検出であっても同一光学系で一括照明でき
るものである。
ンタルな回転量検出を行う為の回折格子GTと、このよう
な格子干渉回折方式ではなく、光の透過非透過を検出す
ることによって回転に関する別情報(アブソリュートな
回転位置、原点位置)の検出を行う為のパターンとを、
全く同一の照明光学系によって一括に照明する構成とし
たことで、構成の小型化、簡素化が可能となり、装置の
更なる小型化ができる。特に、格子干渉回折方式用の回
折格子と、光透過非透過検出方式用のパターンとを平行
光束によって一括照明する構成によって、このような別
方式の測定、検出であっても同一光学系で一括照明でき
るものである。
【0038】図5は本発明の第2実施例にかかるロータ
リーエンコーダの光学配置図である。図1と同様の表示
法で示し、第1の実施例と同じ構成は説明を省略する。
又、以下の実施例では前述したものと同様の部材につい
ては同じ符号を冠する。
リーエンコーダの光学配置図である。図1と同様の表示
法で示し、第1の実施例と同じ構成は説明を省略する。
又、以下の実施例では前述したものと同様の部材につい
ては同じ符号を冠する。
【0039】本実施例においては、第1実施例に対して
光学系を一部変更して、インクリメンタルな測定を行う
為の干渉光、アブソリュート符号パターン、原点符号パ
ターンを結像投影レンズLNS2によって受光素子アレイSA
RYに投影するように構成したものである。このため、受
光素子アレイSARYの配置は第1実施例とは逆になってい
る。このようにインクリメンタルな測定を行う為の干渉
光、アブソリュート符号パターン、原点符号パターンを
結像投影レンズLNS2によって受光素子アレイSARYに投影
する構成により、アブソリュートパターンや原点パター
ンのエッジの解像度が向上して、検出精度が更によくな
るものである。さらにはこのような結像投影レンズLNS2
を、インクリメンタルな測定を行う為の干渉光、アブソ
リュート符号パターン、原点符号パターンのすべての投
影で共用する構成により、構成の小型化、簡素化が可能
となり、装置の更なる小型化ができる。
光学系を一部変更して、インクリメンタルな測定を行う
為の干渉光、アブソリュート符号パターン、原点符号パ
ターンを結像投影レンズLNS2によって受光素子アレイSA
RYに投影するように構成したものである。このため、受
光素子アレイSARYの配置は第1実施例とは逆になってい
る。このようにインクリメンタルな測定を行う為の干渉
光、アブソリュート符号パターン、原点符号パターンを
結像投影レンズLNS2によって受光素子アレイSARYに投影
する構成により、アブソリュートパターンや原点パター
ンのエッジの解像度が向上して、検出精度が更によくな
るものである。さらにはこのような結像投影レンズLNS2
を、インクリメンタルな測定を行う為の干渉光、アブソ
リュート符号パターン、原点符号パターンのすべての投
影で共用する構成により、構成の小型化、簡素化が可能
となり、装置の更なる小型化ができる。
【0040】図6は、本発明の第3の実施例に係るロー
タリーエンコーダの光学配置図、図7は同光学配置の拡
大図、図8は光線の進行経路の模式図、図9は形成され
ている回折格子のパターン図である。第1の実施例と同
じ構成は説明を省略する。本実施例は第1実施例と比較
して、ディスクD上の放射状回折格子GTによる反射回折
光を利用する点が主に異なるものである。
タリーエンコーダの光学配置図、図7は同光学配置の拡
大図、図8は光線の進行経路の模式図、図9は形成され
ている回折格子のパターン図である。第1の実施例と同
じ構成は説明を省略する。本実施例は第1実施例と比較
して、ディスクD上の放射状回折格子GTによる反射回折
光を利用する点が主に異なるものである。
【0041】LED等の光源LGTより射出された光束は、コ
リメータレンズLNS1によって平行光束Rにされ、ビーム
スプリッターBSを透過した後、そのうちの一部の光束が
図9に示すパターンを有する第1の回折格子GBS3(格
子ピッチP=4π/N ラジアン)により2つの回折光R
+、R-を発生して、相対回転するディスクD上に照明され
る。回折格子GBS3の領域を通らない光束は、そのまま
相対回転するディスクD上に照明される。
リメータレンズLNS1によって平行光束Rにされ、ビーム
スプリッターBSを透過した後、そのうちの一部の光束が
図9に示すパターンを有する第1の回折格子GBS3(格
子ピッチP=4π/N ラジアン)により2つの回折光R
+、R-を発生して、相対回転するディスクD上に照明され
る。回折格子GBS3の領域を通らない光束は、そのまま
相対回転するディスクD上に照明される。
【0042】ディスクD上には反射型の放射状回折格子G
Tと反射型パターンである原点用符号パターンZと反射型
パターンより成るアブソリュート符号パターンUVWとが
互いに異なる周(トラック)上に記録されている。
Tと反射型パターンである原点用符号パターンZと反射型
パターンより成るアブソリュート符号パターンUVWとが
互いに異なる周(トラック)上に記録されている。
【0043】平行光束は図7に示すように、ディスクD
の径方向に、放射状格子GTトラック、原点用符号パター
ンZトラック、アブソリュート符号パターンUVWトラック
の各部分領域を一括して照明できる広がりを有してい
る。図7では特に各センサに入射する光束部分のみを示
してある。
の径方向に、放射状格子GTトラック、原点用符号パター
ンZトラック、アブソリュート符号パターンUVWトラック
の各部分領域を一括して照明できる広がりを有してい
る。図7では特に各センサに入射する光束部分のみを示
してある。
【0044】放射状格子GT(格子ピッチP=2π/N ラ
ジアン)により2つの±1次反射回折光束R+-、R-+を発
生して、第1の回折格子GBS3(格子ピッチP=4π/N
ラジアン)により再回折されて夫々光束R+-+、R-+-に
なり、光路を重ね合わされて互いに干渉し、明暗信号光
として射出する(図8参照)。
ジアン)により2つの±1次反射回折光束R+-、R-+を発
生して、第1の回折格子GBS3(格子ピッチP=4π/N
ラジアン)により再回折されて夫々光束R+-+、R-+-に
なり、光路を重ね合わされて互いに干渉し、明暗信号光
として射出する(図8参照)。
【0045】ここで第1の回折格子GBS3および放射格
子GTは、望ましくは、ラメラ格子で0次回折光が発生し
ないような微細構造を有している。
子GTは、望ましくは、ラメラ格子で0次回折光が発生し
ないような微細構造を有している。
【0046】また回折格子GBS3は、図9に示すように
点P0を境界に、領域をGBS3-A、GBS3-B、GBS3-バー
A、GBS3-バーBに4分割されていて、互いの格子の配列
の位相を1/8ピッチ分ずつずらして形成してある。
点P0を境界に、領域をGBS3-A、GBS3-B、GBS3-バー
A、GBS3-バーBに4分割されていて、互いの格子の配列
の位相を1/8ピッチ分ずつずらして形成してある。
【0047】ディスクDに照明される光束Rは広がりを持
っているため、回折格子GBS3で回折して放射状格子GT
に到達してもほとんど重なりあったままの状態で反射回
折され、再び回折格子GBS3へ導かれる。
っているため、回折格子GBS3で回折して放射状格子GT
に到達してもほとんど重なりあったままの状態で反射回
折され、再び回折格子GBS3へ導かれる。
【0048】たとえば照明する光束径が500μm、放射状
格子本数N=2500、ディスクD上の記録半径r=5000μm、
LED波長λ=0.86μmとしてディスク照明光入射角は、 θ=arcsin{λ・N/(4πr)}=1.96° となる。放射状格子GTと回折格子GBS3とのギャップh=
500μmとして、分離量=34.2μmである。
格子本数N=2500、ディスクD上の記録半径r=5000μm、
LED波長λ=0.86μmとしてディスク照明光入射角は、 θ=arcsin{λ・N/(4πr)}=1.96° となる。放射状格子GTと回折格子GBS3とのギャップh=
500μmとして、分離量=34.2μmである。
【0049】回折格子GBS3から再回折された光束R+-
+、R-+-は互いに光軸の光路を重なりあわせて光軸を互
いに平行になるように射出され、光源からのすべての光
路の対称性が保持されて互いに干渉する。
+、R-+-は互いに光軸の光路を重なりあわせて光軸を互
いに平行になるように射出され、光源からのすべての光
路の対称性が保持されて互いに干渉する。
【0050】その際に、回折光R+-+はディスクの回転に
よって放射状格子が1ピッチ分移動すると、波面の位相
が+2πずれ、回折光R-+-はディスクDの回転によって
放射状格子が1ピッチ分移動すると、波面の位相が−2
πずれる。そこで干渉光は、ディスクの回転によって放
射状格子が1ピッチ分移動すると、明暗が正弦波状に2
回変化する。
よって放射状格子が1ピッチ分移動すると、波面の位相
が+2πずれ、回折光R-+-はディスクDの回転によって
放射状格子が1ピッチ分移動すると、波面の位相が−2
πずれる。そこで干渉光は、ディスクの回転によって放
射状格子が1ピッチ分移動すると、明暗が正弦波状に2
回変化する。
【0051】さらに回折格子GBS3は、前述のように点P
0を境界に領域を4分割されていて、互いの格子の配列
の位相を1/8ピッチ分ずつずらして形成してあるの
で、各領域における干渉位相(明暗の位相)は1/4周
期ずつずれて正弦波状に2回変化する。
0を境界に領域を4分割されていて、互いの格子の配列
の位相を1/8ピッチ分ずつずらして形成してあるの
で、各領域における干渉位相(明暗の位相)は1/4周
期ずつずれて正弦波状に2回変化する。
【0052】この各領域からの干渉光をビームスプリッ
ターBSで反射して夫々対応する受光素子SA,SB,SバーA,S
バーB に入射するので、受光素子SA,SB,SバーA,SバーB
からは1回転で2N周期の正弦波状アナログ信号電流が
互いに1/4周期ずつずれて発生する。この4つの位相
のずれた正弦波状アナログ信号を用いて、不図示の信号
処理回路でディスクDの相対的なインクリメンタルな回
転量及び回転方向が演算される。この演算についてはよ
く知られているものなので、説明は省略する。
ターBSで反射して夫々対応する受光素子SA,SB,SバーA,S
バーB に入射するので、受光素子SA,SB,SバーA,SバーB
からは1回転で2N周期の正弦波状アナログ信号電流が
互いに1/4周期ずつずれて発生する。この4つの位相
のずれた正弦波状アナログ信号を用いて、不図示の信号
処理回路でディスクDの相対的なインクリメンタルな回
転量及び回転方向が演算される。この演算についてはよ
く知られているものなので、説明は省略する。
【0053】一方、ディスクD上の原点用符号パターンZ
が形成されたトラックは原点用符号パターンZが無い部
分は反射光がでないように構成され、この部分に前述の
平行光束が入射しても反射光が生じないようにされてい
る。そしてディスクDが回転して原点位置付近に達し、
原点用符号パターンZがある位置に前述の平行光束が入
射したときはこのパターンを反射して受光素子SZ1、SZ2
に入射する様になっている。
が形成されたトラックは原点用符号パターンZが無い部
分は反射光がでないように構成され、この部分に前述の
平行光束が入射しても反射光が生じないようにされてい
る。そしてディスクDが回転して原点位置付近に達し、
原点用符号パターンZがある位置に前述の平行光束が入
射したときはこのパターンを反射して受光素子SZ1、SZ2
に入射する様になっている。
【0054】原点用符号パターンZは図7に示すように
互いに周方向にずれた2つの光反射パターンより成り、
各々が受光素子SZ1、SZ2夫々のディスク径方向位置に対
応して配置されている。原点用符号パターンZが前述平
行光束に照明されたときは、その周方向位置に応じた光
量の反射光がビームスプリッターBSを介して受光素子SZ
1、SZ2に入射する。ディスクDの回転によって原点用符
号パターンZが照明領域内で移動すると、原点用符号パ
ターンZの反射光は、受光素子SZ1、SZ2に投影される反
射光断面積が変化する。これにより、受光素子SZ1、SZ2
に照明される全光束量が変化する。この時、前述のよう
な互いに周方向にずれたパターン配置により、受光素子
SZ1、SZ2の受光光量は互いに光量変化するタイミングが
ずれる。従って受光素子SZ1、SZ2からはディスクDの回
転によって互いにピークのずれた山型波形アナログ信号
電流が発生する。尚、原点信号としては、たとえば受光
素子SZ1、SZ2出力が一致した時点でパルス信号を発生す
れば良い。このようなパルス信号は受光素子SZ1、SZ2出
力を受ける不図示の信号処理回路で発生させる。これに
よってディスクDの原点通過が検出される。
互いに周方向にずれた2つの光反射パターンより成り、
各々が受光素子SZ1、SZ2夫々のディスク径方向位置に対
応して配置されている。原点用符号パターンZが前述平
行光束に照明されたときは、その周方向位置に応じた光
量の反射光がビームスプリッターBSを介して受光素子SZ
1、SZ2に入射する。ディスクDの回転によって原点用符
号パターンZが照明領域内で移動すると、原点用符号パ
ターンZの反射光は、受光素子SZ1、SZ2に投影される反
射光断面積が変化する。これにより、受光素子SZ1、SZ2
に照明される全光束量が変化する。この時、前述のよう
な互いに周方向にずれたパターン配置により、受光素子
SZ1、SZ2の受光光量は互いに光量変化するタイミングが
ずれる。従って受光素子SZ1、SZ2からはディスクDの回
転によって互いにピークのずれた山型波形アナログ信号
電流が発生する。尚、原点信号としては、たとえば受光
素子SZ1、SZ2出力が一致した時点でパルス信号を発生す
れば良い。このようなパルス信号は受光素子SZ1、SZ2出
力を受ける不図示の信号処理回路で発生させる。これに
よってディスクDの原点通過が検出される。
【0055】一方、アブソリュート符号パターンUVWの
存在するトラックに照明された前述平行光束は、受光素
子に対応する部分に照射された光束部分がアブソリュー
ト符号パターンUVWにかかっているか否か、即ちアブソ
リュート符号パターントラックの受光素子に対応する部
分における光束反射非反射に応じて、ディスクDの回転
によって反射光がビームスプリッターBSを介して受光素
子SU,SV,SW上に間欠的に投影される。受光素子SU,SV,SW
からはディスクDの現在の回転位置に応じたアブソリュ
ート符号信号群が出力され、その2値情報の組み合わせ
によって不図示の信号処理回路でアブソリュート位置が
特定される。このアブソリュート位置の特定の仕方はよ
く知られているので、説明は省略する。
存在するトラックに照明された前述平行光束は、受光素
子に対応する部分に照射された光束部分がアブソリュー
ト符号パターンUVWにかかっているか否か、即ちアブソ
リュート符号パターントラックの受光素子に対応する部
分における光束反射非反射に応じて、ディスクDの回転
によって反射光がビームスプリッターBSを介して受光素
子SU,SV,SW上に間欠的に投影される。受光素子SU,SV,SW
からはディスクDの現在の回転位置に応じたアブソリュ
ート符号信号群が出力され、その2値情報の組み合わせ
によって不図示の信号処理回路でアブソリュート位置が
特定される。このアブソリュート位置の特定の仕方はよ
く知られているので、説明は省略する。
【0056】このように、回折格子、符号パターン等が
光反射型で構成されている場合も、格子干渉回折方式で
インクリメンタルな回転量検出を行う為の回折格子GT
と、このような格子干渉回折方式ではなく、光の反射非
反射を検出することによって回転に関する別情報(アブ
ソリュートな回転位置、原点位置)の検出を行う為のパ
ターンとを、全く同一の照明光学系によって一括に照明
する構成としたことで、構成の小型化、簡素化が可能と
なり、装置の更なる小型化ができる。
光反射型で構成されている場合も、格子干渉回折方式で
インクリメンタルな回転量検出を行う為の回折格子GT
と、このような格子干渉回折方式ではなく、光の反射非
反射を検出することによって回転に関する別情報(アブ
ソリュートな回転位置、原点位置)の検出を行う為のパ
ターンとを、全く同一の照明光学系によって一括に照明
する構成としたことで、構成の小型化、簡素化が可能と
なり、装置の更なる小型化ができる。
【0057】図10は本発明の第4実施例にかかるロー
タリーエンコーダの光学配置図である。図6と同様の表
示法で示し、第3の実施例と同じ構成は説明を省略す
る。
タリーエンコーダの光学配置図である。図6と同様の表
示法で示し、第3の実施例と同じ構成は説明を省略す
る。
【0058】本実施例においては、第3実施例に対して
光学系を一部変更して、インクリメンタルな測定を行う
為の干渉光、アブソリュート符号パターン、原点符号パ
ターンを、ビームスプリッターBSを介した後に結像投影
レンズLNS2によって受光素子アレイSARYに投影するよう
に構成したものである。このため、受光素子アレイSARY
の配置は第3実施例とは逆になっている。このようにイ
ンクリメンタルな測定を行う為の干渉光、アブソリュー
ト符号パターン、原点符号パターンを結像投影レンズLN
S2によって受光素子アレイSARYに投影する構成により、
アブソリュートパターンや原点パターンのエッジの解像
度が向上して、検出精度が更によくなるものである。
光学系を一部変更して、インクリメンタルな測定を行う
為の干渉光、アブソリュート符号パターン、原点符号パ
ターンを、ビームスプリッターBSを介した後に結像投影
レンズLNS2によって受光素子アレイSARYに投影するよう
に構成したものである。このため、受光素子アレイSARY
の配置は第3実施例とは逆になっている。このようにイ
ンクリメンタルな測定を行う為の干渉光、アブソリュー
ト符号パターン、原点符号パターンを結像投影レンズLN
S2によって受光素子アレイSARYに投影する構成により、
アブソリュートパターンや原点パターンのエッジの解像
度が向上して、検出精度が更によくなるものである。
【0059】図11〜図13は本発明の第5〜7実施例
にかかるロータリーエンコーダの光線の進行経路の模式
図である。図3と同様の表示法で示し、第1、2の実施
例と同じ構成は説明を省略する。
にかかるロータリーエンコーダの光線の進行経路の模式
図である。図3と同様の表示法で示し、第1、2の実施
例と同じ構成は説明を省略する。
【0060】各実施例は第1又は第2実施例を変形した
ものである。その内、図11の第5実施例は、放射状格
子GTを有するディスクDと第2の回折格子GBS2の配置を
逆転させたものである。即ち領域をGBS2-A、GBS2-B、
GBS2-バーA、GBS2-バーBに4分割されている第2の回
折格子GBS2の各領域から夫々2つの±1次回折光束R
+、R-を発生させ、この2つの±1次回折光束R+、R-を
第1の回折格子GBS1により回折されて光路を折曲げ
て、光束R+-、R-+を発生し、交差位置にて放射状格子GT
により回折されて夫々光束R+-+、R-+-を発生するように
している。
ものである。その内、図11の第5実施例は、放射状格
子GTを有するディスクDと第2の回折格子GBS2の配置を
逆転させたものである。即ち領域をGBS2-A、GBS2-B、
GBS2-バーA、GBS2-バーBに4分割されている第2の回
折格子GBS2の各領域から夫々2つの±1次回折光束R
+、R-を発生させ、この2つの±1次回折光束R+、R-を
第1の回折格子GBS1により回折されて光路を折曲げ
て、光束R+-、R-+を発生し、交差位置にて放射状格子GT
により回折されて夫々光束R+-+、R-+-を発生するように
している。
【0061】又、図12の第6実施例は、第5実施例に
対して第2の回折格子GBS2を領域分割せず、逆に放射
状格子GTを互いに位相が1/4周期異なるように径方向
に配置された2つの領域GT-A、GT-Bに分ける様にしたも
のである。この場合検出はこの2つの領域に対応させた
受光素子SA,SBのみとなる。
対して第2の回折格子GBS2を領域分割せず、逆に放射
状格子GTを互いに位相が1/4周期異なるように径方向
に配置された2つの領域GT-A、GT-Bに分ける様にしたも
のである。この場合検出はこの2つの領域に対応させた
受光素子SA,SBのみとなる。
【0062】更に、図13の第7実施例は、第6実施例
に対して放射状格子GTを有するディスクDと第2の回折
格子GBS2の配置を逆転させ、第1、第2実施例と同様
にしたものである。
に対して放射状格子GTを有するディスクDと第2の回折
格子GBS2の配置を逆転させ、第1、第2実施例と同様
にしたものである。
【0063】いずれの場合も格子干渉回折方式でインク
リメンタルな回転量検出を行う為の回折格子GT及び第
1、第2の回折格子GBS1、GBS2と、このような格子干
渉回折方式ではなく、光の透過非透過を検出することに
よって回転に関する別情報(アブソリュートな回転位
置、原点位置)の検出を行う為のパターンとを、同一の
照明光学系によって一括に照明する構成としたことで、
構成の小型化、簡素化が可能となり、装置の更なる小型
化ができる。
リメンタルな回転量検出を行う為の回折格子GT及び第
1、第2の回折格子GBS1、GBS2と、このような格子干
渉回折方式ではなく、光の透過非透過を検出することに
よって回転に関する別情報(アブソリュートな回転位
置、原点位置)の検出を行う為のパターンとを、同一の
照明光学系によって一括に照明する構成としたことで、
構成の小型化、簡素化が可能となり、装置の更なる小型
化ができる。
【0064】図14は本発明の第8実施例にかかるロー
タリーエンコーダの光線の進行経路の模式図である。図
8と同様の表示法で示し、第3、4の実施例と同じ構成
は説明を省略する。
タリーエンコーダの光線の進行経路の模式図である。図
8と同様の表示法で示し、第3、4の実施例と同じ構成
は説明を省略する。
【0065】本実施例は第3又は第4実施例を変形した
ものである。本実施例は、第3又は第4実施例に対して
回折格子GBS3を領域分割せず、逆に放射状格子GTを互
いに位相が1/4周期異なるように径方向に配置された
2つの領域GT-A、GT-Bに分ける様にしたものである。こ
の場合検出はこの2つの領域に対応させた受光素子SA,S
Bのみとなる。
ものである。本実施例は、第3又は第4実施例に対して
回折格子GBS3を領域分割せず、逆に放射状格子GTを互
いに位相が1/4周期異なるように径方向に配置された
2つの領域GT-A、GT-Bに分ける様にしたものである。こ
の場合検出はこの2つの領域に対応させた受光素子SA,S
Bのみとなる。
【0066】図15は本発明の第9実施例にかかるモー
タードライバーシステムの概略構成図である。図中、DH
は前述した第1〜第8実施例のいずれかにおける光源LG
Tから受光素子アレイSARYまでのディスクDをのぞく全光
学構成が配置された検出ヘッド、PUは受光素子アレイSA
RYの各受光素子からの出力を信号処理して、インクリメ
ンタルな回転量及び回転方向測定、ディスクリートな回
転位置測定、及び原点検出を行い、制御信号を発生する
信号処理回路、IMは信号処理回路PUへ回転の指令入力を
行う為の入力部、MDは信号処理回路PUからの制御信号を
受けてモータの駆動制御を行うモータドライバー、MTは
モータ、SFはモータに回転駆動され、不図示の被駆動部
に駆動力を伝達するシャフトである。
タードライバーシステムの概略構成図である。図中、DH
は前述した第1〜第8実施例のいずれかにおける光源LG
Tから受光素子アレイSARYまでのディスクDをのぞく全光
学構成が配置された検出ヘッド、PUは受光素子アレイSA
RYの各受光素子からの出力を信号処理して、インクリメ
ンタルな回転量及び回転方向測定、ディスクリートな回
転位置測定、及び原点検出を行い、制御信号を発生する
信号処理回路、IMは信号処理回路PUへ回転の指令入力を
行う為の入力部、MDは信号処理回路PUからの制御信号を
受けてモータの駆動制御を行うモータドライバー、MTは
モータ、SFはモータに回転駆動され、不図示の被駆動部
に駆動力を伝達するシャフトである。
【0067】信号処理回路PUは受光素子アレイSARYの各
受光素子からの出力と、入力部からの指令入力情報に基
づいて制御信号を発生し、これによりモータMTによるシ
ャフトSFの回転駆動が制御される。
受光素子からの出力と、入力部からの指令入力情報に基
づいて制御信号を発生し、これによりモータMTによるシ
ャフトSFの回転駆動が制御される。
【0068】前述のような構成により検出ヘッドDHが小
型化され、よりコンパクト化されたモータードライバー
システムが実現される。
型化され、よりコンパクト化されたモータードライバー
システムが実現される。
【0069】その他以下の変更による光学系の展開が可
能である。
能である。
【0070】(1)3つの回折格子による分離、偏向、
合成の光路において、一番目の放射状回折格子の本数N
1(本/周)、2番目の放射状回折格子の本数N2(本/
周)、3番目の放射状回折格子の本数N3(本/周)を、 n1・N1+n2・N2+n3・N3=0 を満たす範囲で変更して構成してもよい。但しn1、n2、
n3は第1、第2、第3の回折格子による回折次数、であ
り、ディスクD上に設けられていない、従って全周記録
する必要のない放射状回折格子の本数Nは整数である必
要はなく小数点以下がついてもよい。第1の実施例で
は、n1=+1、n2=-1、n3=+1、N1=2500、N2=5000、N3=2500
である。
合成の光路において、一番目の放射状回折格子の本数N
1(本/周)、2番目の放射状回折格子の本数N2(本/
周)、3番目の放射状回折格子の本数N3(本/周)を、 n1・N1+n2・N2+n3・N3=0 を満たす範囲で変更して構成してもよい。但しn1、n2、
n3は第1、第2、第3の回折格子による回折次数、であ
り、ディスクD上に設けられていない、従って全周記録
する必要のない放射状回折格子の本数Nは整数である必
要はなく小数点以下がついてもよい。第1の実施例で
は、n1=+1、n2=-1、n3=+1、N1=2500、N2=5000、N3=2500
である。
【0071】(2)アブソリュート符号パターンUVWを
モータ制御用ではなく、通常のピュアバイナリーコー
ド、グレイコード等に変更してもよい。
モータ制御用ではなく、通常のピュアバイナリーコー
ド、グレイコード等に変更してもよい。
【0072】(3)インクリメンタルな回転量測定の為
の位相差信号発生用回折格子(図1ではGBS2)の分割
数や位相ずらし量を変えてもよい(例えば2分割にし
て、各々から発生する干渉信号の位相を90度ずらした
り、6分割にして60度ずつずらしたりすること等)。
の位相差信号発生用回折格子(図1ではGBS2)の分割
数や位相ずらし量を変えてもよい(例えば2分割にし
て、各々から発生する干渉信号の位相を90度ずらした
り、6分割にして60度ずつずらしたりすること等)。
【0073】(4)原点の検出パターンをのように前述
のように周方向にずらした2つにして得られる2信号の
差信号から得るのではなく、通常の2つのランダムピッ
チパターンの重ね合せによる相関関数のピークを検出す
る方式に変更してもよい。
のように周方向にずらした2つにして得られる2信号の
差信号から得るのではなく、通常の2つのランダムピッ
チパターンの重ね合せによる相関関数のピークを検出す
る方式に変更してもよい。
【0074】
【発明の効果】以上説明した第1発明によれば、格子干
渉方式を用いて回転情報を検出する装置において、別の
回転情報検出部を併設しても十分な小型化が可能となっ
た。
渉方式を用いて回転情報を検出する装置において、別の
回転情報検出部を併設しても十分な小型化が可能となっ
た。
【0075】又第2発明によれば、別の回転情報検出と
して所定データ記録部からの光を干渉させずに検出する
という別原理の手段を用いても十分な小型化が可能とな
った。
して所定データ記録部からの光を干渉させずに検出する
という別原理の手段を用いても十分な小型化が可能とな
った。
【0076】又第3発明によれば、別の回転情報検出と
してインクリメンタルな回転情報とは異なる回転情報を
検出する為の手段を用いても十分な小型化が可能となっ
た。
してインクリメンタルな回転情報とは異なる回転情報を
検出する為の手段を用いても十分な小型化が可能となっ
た。
【0077】又第4発明によれば、別の回転情報検出と
して光の干渉情報ではない情報を検出するという別原理
の手段を用いても十分な小型化が可能となった。
して光の干渉情報ではない情報を検出するという別原理
の手段を用いても十分な小型化が可能となった。
【0078】又第5発明によれば、別の回転情報検出と
して所定データ記録部からの透過光又は反射光の光量情
報を検出するという別原理の手段を用いても十分な小型
化が可能となった。
して所定データ記録部からの透過光又は反射光の光量情
報を検出するという別原理の手段を用いても十分な小型
化が可能となった。
【0079】又第6発明によれば、更に検出手段側の検
出精度を装置の小型化を維持しつつ向上することが可能
になった。
出精度を装置の小型化を維持しつつ向上することが可能
になった。
【0080】又第7発明によれば、格子干渉方式を用い
て回転情報を検出する装置において、別の回転情報検出
部を併設した場合に検出手段側の検出精度を装置の小型
化を維持しつつ向上することが可能になった。
て回転情報を検出する装置において、別の回転情報検出
部を併設した場合に検出手段側の検出精度を装置の小型
化を維持しつつ向上することが可能になった。
【0081】又第8発明によれば、更に別の回転情報検
出として原点位置検出、アブソリュート回転位置検出を
行っても十分な小型化が可能となった。
出として原点位置検出、アブソリュート回転位置検出を
行っても十分な小型化が可能となった。
【0082】又第9発明によれば、更に格子干渉回折方
式用の回折格子と、所定データ記録部とを平行光束によ
って一括照明する構成によって、別原理、方式の測定、
検出であっても同一光学系で一括照明できる。
式用の回折格子と、所定データ記録部とを平行光束によ
って一括照明する構成によって、別原理、方式の測定、
検出であっても同一光学系で一括照明できる。
【0083】又第10発明によれば、格子干渉方式を用
いて回転情報を検出する装置において、別の回転情報検
出部を併設した装置を用いても十分な小型化が可能な回
転制御装置が実現できる。
いて回転情報を検出する装置において、別の回転情報検
出部を併設した装置を用いても十分な小型化が可能な回
転制御装置が実現できる。
【図1】本発明の第1の実施例に係るロータリーエンコ
ーダの光学配置図
ーダの光学配置図
【図2】本発明の第1の実施例に係るロータリーエンコ
ーダの光学配置の拡大図
ーダの光学配置の拡大図
【図3】本発明の第1の実施例に係るロータリーエンコ
ーダの光線の進行経路の模式図
ーダの光線の進行経路の模式図
【図4】本発明の第1の実施例に係るロータリーエンコ
ーダの形成されている回折格子のパターン図
ーダの形成されている回折格子のパターン図
【図5】本発明の第2実施例にかかるロータリーエンコ
ーダの光学配置図
ーダの光学配置図
【図6】本発明の第3の実施例に係るロータリーエンコ
ーダの光学配置図
ーダの光学配置図
【図7】本発明の第3の実施例に係るロータリーエンコ
ーダの光学配置の拡大図
ーダの光学配置の拡大図
【図8】本発明の第3の実施例に係るロータリーエンコ
ーダの光線の進行経路の模式図
ーダの光線の進行経路の模式図
【図9】本発明の第3の実施例に係るロータリーエンコ
ーダの形成されている回折格子のパターン図
ーダの形成されている回折格子のパターン図
【図10】本発明の第4実施例にかかるロータリーエン
コーダの光学配置図
コーダの光学配置図
【図11】本発明の第5実施例にかかるロータリーエン
コーダの光線の進行経路の模式図
コーダの光線の進行経路の模式図
【図12】本発明の第6実施例にかかるロータリーエン
コーダの光線の進行経路の模式図
コーダの光線の進行経路の模式図
【図13】本発明の第7実施例にかかるロータリーエン
コーダの光線の進行経路の模式図
コーダの光線の進行経路の模式図
【図14】本発明の第8実施例にかかるロータリーエン
コーダの光線の進行経路の模式図
コーダの光線の進行経路の模式図
【図15】本発明の第9実施例にかかるモータードライ
バーシステムの概略構成図
バーシステムの概略構成図
LGT 光源 R 光束 LNS1,LNS2 レンズ D 相対回転ディスク GBS1、GBS2 (放射状)回折格子 GBS3 (放射状)回折格子 GT ディスク上の放射状回折格子 P0 GBS2またはGBS3上の光束合成位置 SA,SバーA,SB,SバーB 干渉光受光素子 SZ1,SZ2 原点信号用符号パターン受光素子 SU,SV,SW アブソリュート信号用符号パターン
受光素子 Z1,Z2 原点検出用パターン U,V,W アブソリュート符号信号用パターン
受光素子 Z1,Z2 原点検出用パターン U,V,W アブソリュート符号信号用パターン
Claims (10)
- 【請求項1】 相対回転を検出すべき物体に設けられた
回折格子に光束照射を行って発生させた回折光を干渉さ
せ、該干渉の情報を検出して前記物体の回転情報を検出
する装置であって、前記物体の回転情報を検出するべく
前記回折格子からの回折光を干渉させて検出する第1検
出手段と、前記物体の回転情報を検出するべく前記物体
の所定データ記録部からの光を検出する第2検出手段
と、前記回折格子と前記所定データ記録部に一括して光
束照射を行う前記第1検出手段と前記第2検出手段に共
通の光束照射手段とを有することを特徴とする回転検出
装置。 - 【請求項2】 相対回転を検出すべき物体に設けられた
回折格子に光束照射を行って発生させた回折光を干渉さ
せ、該干渉の情報を検出して前記物体の回転情報を検出
する装置であって、前記物体の回転情報を検出するべく
前記回折格子からの回折光を干渉させて検出する第1検
出手段と、前記物体の回転情報を検出するべく前記物体
の所定データ記録部からの光を干渉させずに検出する第
2検出手段と、前記回折格子と前記所定データ記録部に
一括して光束照射を行う前記第1検出手段と前記第2検
出手段に共通の光束照射手段とを有することを特徴とす
る回転検出装置。 - 【請求項3】 相対回転を検出すべき物体に設けられた
回折格子に光束照射を行って発生させた回折光を干渉さ
せ、該干渉の情報を検出して前記物体の回転情報を検出
する装置であって、前記物体のインクリメンタルな回転
情報を検出するべく前記回折格子からの回折光を干渉さ
せて検出する第1検出手段と、前記物体の前記インクリ
メンタルな回転情報とは異なる回転情報を検出するべく
前記物体の所定データ記録部からの光を検出する第2検
出手段と、前記回折格子と前記所定データ記録部に一括
して光束照射を行う前記第1検出手段と前記第2検出手
段に共通の光束照射手段とを有することを特徴とする回
転検出装置。 - 【請求項4】 相対回転を検出すべき物体に設けられた
回折格子に光束照射を行って発生させた回折光を干渉さ
せ、該干渉の情報を検出して前記物体の回転情報を検出
する装置であって、前記物体の回転情報を検出するべく
前記回折格子からの回折光を干渉させて干渉情報を検出
する第1検出手段と、前記物体の回転情報を検出するべ
く前記物体の所定データ記録部からの光の干渉情報では
ない情報を検出する第2検出手段と、前記回折格子と前
記所定データ記録部に一括して光束照射を行う前記第1
検出手段と前記第2検出手段に共通の光束照射手段とを
有することを特徴とする回転検出装置。 - 【請求項5】 相対回転を検出すべき物体に設けられた
回折格子に光束照射を行って発生させた回折光を干渉さ
せ、該干渉の情報を検出して前記物体の回転情報を検出
する装置であって、前記物体の回転情報を検出するべく
前記回折格子からの回折光を干渉させて検出する第1検
出手段と、前記物体の回転情報を検出するべく前記物体
の所定データ記録部からの透過光又は反射光の光量情報
を検出する第2検出手段と、前記回折格子と前記所定デ
ータ記録部に一括して光束照射を行う前記第1検出手段
と前記第2検出手段に共通の光束照射手段とを有するこ
とを特徴とする回転検出装置。 - 【請求項6】 更に前記回折格子からの回折光と前記所
定データ記録部からの光を一括して夫々前記第1及び第
2検出手段へ導く前記第1検出手段と前記第2検出手段
に共通の光学系を有することを特徴とする請求項1〜5
のいずれかに記載の回転検出装置。 - 【請求項7】 相対回転を検出すべき物体に設けられた
回折格子に光束照射を行って発生させた回折光を干渉さ
せ、該干渉の情報を検出して前記物体の回転情報を検出
する装置であって、前記物体の回転情報を検出するべく
前記回折格子からの回折光を干渉させて検出する第1検
出手段と、前記物体の回転情報を検出するべく前記物体
の所定データ記録部からの光を検出する第2検出手段
と、前記回折格子と前記所定データ記録部に光束照射を
行う光束照射手段と、前記回折格子からの回折光と前記
所定データ記録部からの光を一括して夫々前記第1及び
第2検出器へ導く前記第1検出手段と前記第2検出手段
に共通の光学系とを有することを特徴とする回転検出装
置。 - 【請求項8】 前記第2検出手段は前記物体の回転情報
としてアブソリュートな回転位置情報及び/又は前記物
体の原点位置情報を検出するべく前記物体の所定データ
記録部からの光を検出することを特徴とする請求項1〜
7のいずれかに記載の回転検出装置。 - 【請求項9】 前記光束照射手段は、前記回折格子と前
記所定データ記録部に一括して平行光束を照射すること
を特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の回転検出
装置。 - 【請求項10】 請求項1〜9のいずれかに記載の回転
検出装置を有し、前記第1及び第2検出手段の検出結果
に基づいて前記物体の回転制御を行うことを特徴とする
回転制御装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7019293A JPH08210824A (ja) | 1995-02-07 | 1995-02-07 | 回転検出装置及び回転制御装置 |
| US08/597,102 US5917182A (en) | 1995-02-07 | 1996-02-06 | Rotation detector and controller for detecting rotation information using a grating interference system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7019293A JPH08210824A (ja) | 1995-02-07 | 1995-02-07 | 回転検出装置及び回転制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08210824A true JPH08210824A (ja) | 1996-08-20 |
Family
ID=11995391
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7019293A Pending JPH08210824A (ja) | 1995-02-07 | 1995-02-07 | 回転検出装置及び回転制御装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5917182A (ja) |
| JP (1) | JPH08210824A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5663794A (en) * | 1995-02-15 | 1997-09-02 | Canon Kabushiki Kaisha | Displacement information detection apparatus, scale used in the apparatus, and drive apparatus using the apparatus |
| JP2007248299A (ja) * | 2006-03-16 | 2007-09-27 | Mitsutoyo Corp | 光電式インクリメンタル型エンコーダ |
| CN102564355A (zh) * | 2011-12-29 | 2012-07-11 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 干涉式高密度圆光栅偏心检测方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| US6563109B1 (en) * | 2000-11-27 | 2003-05-13 | Kir Kupplungstechnik Gmbh | Apparatus for optoelectronically determining power using a light source being of annular design |
| DE10246268B4 (de) * | 2002-10-02 | 2004-11-18 | Pwb-Ruhlatec Industrieprodukte Gmbh | Encoderanordnung |
| US6963063B2 (en) * | 2003-05-22 | 2005-11-08 | Renco Encoders Inc. | Use of non-interdigitated commutation sensors on Opto-ASICS to achieve low CPR non-standard encoder resolutions |
| DE102004004281B4 (de) * | 2004-01-28 | 2005-12-01 | Infineon Technologies Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Positionserfassung |
| JP4425078B2 (ja) * | 2004-07-12 | 2010-03-03 | 浜松ホトニクス株式会社 | エンコーダ |
| JP4318044B2 (ja) | 2005-03-03 | 2009-08-19 | ソニー株式会社 | 電力供給システム、電力供給装置および方法、受電装置および方法、記録媒体、並びにプログラム |
| US8264942B2 (en) * | 2005-10-26 | 2012-09-11 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Optical disc embossed features |
| US7603161B2 (en) * | 2005-12-30 | 2009-10-13 | Medtronic, Inc. | Position detection in a magnetic field |
| US7875844B2 (en) * | 2008-09-02 | 2011-01-25 | Delta Electronics, Inc. | Absolute-type encoder and method for detecting absolute position |
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