JPH02268227A - エンコーダ - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光学式のエンコーダに関するもので、特にレ
ーザーを用いた反射型のエンコーダに関するものである
。

〔従来の技術〕

従来から光学式のロークリエンコーダとして、回転体に
取り付けられる円形のスケール板に目盛として多数のス
リットが形成され、該スケール板に発光ダイオードを光
源とした平行光線束を照射して前記スリットの透過光を
固定側に配置された受光素子により受光するものが提供
されている。

このロークリエンコーダによれば、前記スケール板の回
転に従ってスリットによる透光とスリット間による遮光
とが繰り返されて受光素子に光量変化が与えろハ、受光
素子から回転体の回転角に対応した数の信号が得られ、
回転体の回転角が検出されるものであった。

しかしながら、前記従来のロークリエンコーダでは、ス
リットの間隔を狭めると、光の回折の影響によりスリッ
トの投影像がぼやけてしまうため、高分解能にすること
が困難であった。

一方、近年、音や像の情報を記録・再生する技術として
レーザーディスク技術が提供されるに至っている。すな
わち、音や像の情報の記録としてディスク上に螺旋状に
ピット列を形成し、該ピット列（トラック）にレーザー
スポットを照射したとき、ピットのある部分とない部分
とで光の干渉と回折により反射光に強弱が生ずることか
ら、０・１信号として読み取る方式が知られている。

この方式によれば、ピットの密度を大きくすることがで
き、高密度の信号を記録することができる。

そこで、本件発明者は、前記レーザーディスク技術を応
用して高分解能のエンコーダを提供せんとする着想を得
るに至った。

しかしながら、矛６図に示すように、前記ピット列はデ
ィスク（１）上に螺旋状に形成され、その各ピット（２
）はディスク（１）の円周方向に縦長に形成されている
ため、前記レーザースポットをピット列（トラック）に
高精度で追従させる必要があり、このためにいわゆるト
ラッキングサーボ機構が不可欠であった。したがって、
エンコーダにそのまま前記レーザーディスク技術を応用
すると、読取りヘッドにトラッキングサーボ機構を設け
なげればならず、高価となる欠点が生ずる。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は前記従来技術に鑑みてなされたもので、レザー
ディスク技術を応用して高分解能を得ることができると
ともに、トラッキングサーボ機構が不要で安価なエンコ
ーダを提供することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

前記課題を解決するため、本発明は、目盛として多数の
ピットが形成されたスケール板と、該スケール板にレー
ザースポットを照射しその反射光の強弱に対応した前記
ピットの読取り信号を得る読取りヘッドとを備えた構成
としたものである。そして、前記各ピットは、前記スケ
ール板と読取りヘッドの相対的な移動によるレーザース
ポットの走査方向に対して垂直の方向に縦長に形成した
ものである。

前記読取りヘッドを、複数のレーザースポットを照射し
互いに位相の異なるピットの読取り信号を得るように構
成してもよいものである。

〔作　用〕

本発明によれば、スケール板及び読取りヘッドのうち一
方が移動体に他方が固定側に取り付けられる。その移動
体は回転するものでもよいし直線移動するものでもよく
、それに応じて本発明に係るエンコーダはロータリーエ
ンコーダ又はリニアエンコーダとして構成することがで
きる。

そして、本発明では、目盛として多数のピットが形成さ
れたスケール板と、該スケール板にレーザースポットに
照射しその反射光の強弱に対応した前記ピットの読取り
信号を得る読取りヘッドとを備えているので、移動体の
移動に従ってスケール板と読取りヘッドが相対的に移動
し、レーザースポットが目盛として形成されたピットを
走査することとなり、従来のレーザーディスクの場合と
同様の原理によって読取りヘッドにより順次ビットが読
み取られ、移動体の移動量に対応した数の信号が得られ
、移動体の移動量等が検出される。このように、本発明
では、従来のレーザーディスク技術と同様に、ピットと
該ピットをレーザースポットによって読み取る読取りヘ
ッドが用いられているので、ピットを高密度にすること
ができ、分解能を高めることができる。

そして、本発明では、スケール板と読取りヘッドの相対
的な移動によるレーザースポットの走査方向に対して垂
直の方向にピットが縦長に形成されているので、何らか
の原因でスケール板と読取りヘッドとの間に所期の移動
方向に対して垂直の方向にずれが生じても、確実にピッ
トが読み取られることとなる。したがって、本発明では
、従来のレーザーディスク技術の如きトラッキングサー
ボ機構が不要となり安価に提供することができる。

また、読取りヘッドを、スケール板に複数のレーザース
ポットを照射し互いに位相の異なるピットの読取り信号
を得るように構成しておけば、これらの位相の異なる読
取り信号を適宜処理することによって、移動方向を検出
したり、エンコーダの分解能をピット自体の分解能の数
倍に高めることもできる。この場合、本発明ではレーザ
ースポットの走査方向に対して垂直の方向にピットが縦
長に形成されているので、ピットの長手方向の異なる位
置を走査するように複数のレーザースポットを照射する
ことによって、前記位相の異なる読取り信号を簡単に得
ることができる。

〔実施例〕

以下、図面に示す実施例に基づき本発明を説明する。

第１図は本発明に係るエンコーダの概略構成図、矛２図
はレーザースポット（３）との関係を示すスケール板（
４）の要部拡大図で、この実施例の場合にはロータリー
エンコーダとして構成されている。

図面において、（４）は目盛として多数のピット（５）
が形成されたスケール板、（６）は該スケール板（４）
にレーザースポット（３）全照射しその反射光の強弱に
対応した前記ピット（５）の読取り信号を得る読取りヘ
ッドである。

図面実施例の場合、ロータリーエンコーダとして構成さ
れているので、前記スケール板（４）は円盤状に構成さ
れている。なお、該スケール板（４）はレーザーディス
クと同様に構成され、多数のピット（５）が形成されて
いる。ただし、各ピット（５）は円周方向に等間隔に形
成されている。

また、図面実施例の場合、前記読取りヘッド（６）は、
レーザーダイオード（７）、ビームスプリッタ（８）、
レンズ（９）及びフォトダイオードα０）から構成され
ており、レーザーダイオード（７）から発せられたレー
ザー光はビームスプリッタ（８）を通過してレンズ（９
）によりスケール板（４）上に焦点を結び、ここで反射
された光は再びレンズ（９）を通過してビームスプリッ
タ（８）で反射されてフォトダイオード０ωにより受光
されるようになっている。

なお、読取りヘッド（６）には、スケール板（４）に波
打ち等が生じてもレーザー光が常にスケール板（４）上
に焦点を結ぶように、レーザーディスク技術において既
に知られているフォーカスサーボ機構（図示せず）を設
けることが望ましい。

そして、本発明では、前記各ピット（５）は、前記スケ
ール板（４）と読取りヘッド（６）の相対的な移動によ
るレーザースポット（３）の走査方向に対して垂直の方
向に縦長に形成される。

図面実施例の場合には、ロータリーエンコーダとして構
成されていることから、第２図示の如く、各ピット（５
）は円盤状に構成されたスケール板（４）の半径方向に
縦長に形成されている。

前記構成の本発明に係るロータリーエンコーダによれば
、スケール板（４）及び読取りヘッド（６）のうち一方
が回転体（図示せず）に他方が固定側に取り付けられる
。

したがって、回転体の回転に従ってスケール板（４）と
読取りヘッド（６）が相対的に移動し、レーザースポッ
ト（３）がピット（５）を第２図示の如く走査すること
となり、従来のレーザーディスク技術と同様にピット（
５）のある部分とない部分とで光の干渉と回折により反
射光に強弱が生ずることから、前記フォトダイオード叫
からピット（５）の読取り信号が得られる。このため、
フォトダイオード（１０）の出力信号を適宜波形整形し
、そのパルス数をカウントすることによって、回転体の
回転角度を検出することができる。また、単位時間当り
のパルス数をカウントすることによって、回転体の回転
速度を検出することもできる。

なお、従来のレーザーディスク技術において知られてい
るように、ピット（５）のある部分とない部分とで反射
光に生ずる強弱の差が最大となるように、ピット（５）
の巾をビームスポット（３）の径の約％となるように定
めておくことが望ましい。

そして、本発明では、従来のレーザーディスク技術と同
様に、ピット（５）と該ピット（５）をレーザースポッ
ト（３）によって読み取る読取りヘッド（６）が用いら
れているので、ピット（５）を高密度にすることができ
、分解能を高めることができる。

また、本発明では、スケール板（４）と読取りヘッド（
６）の相対的な移動によるレーザースポット（３）の走
査方向に対して垂直の方向にピット（５）が縦長に形成
されているので、何らかの原因でスケール板（４）と読
取りヘッド（６）との間に所期の移動方向に対して垂直
の方向（図面実施例の場合にはスケール板（４）の半径
方向）Ｋずれが生じても、確実にピット（５）が読み取
られることとなる。

したがって、本発明では、従来のレーザーディスクの如
きトラッキングサーボモータ機構が不要となり安価に提
供することができる。

前記読取りヘッド（６）は、スケール板（４）に複数の
レーザースポット０１）α２を照射し互いに位相の異な
るピット（５）の読取り信号を得るように構成しておい
てもよい。

その場合、図面には示していないが、具体的には、例え
ば、矛１図中のレーザーダイオード（７）から発したレ
ーザー光の照射光路中に回折格子を挿入してレーザー光
を０次、＋１次、−１次の３ビームに分割し、このうち
の２ビームに基づく２つのレーザースポット（Ｉｌｌ（
１２ｅ矛３図示の如く位相を９０ずらして照射し、第１
図中のフォトダイオード（１０１に対応するフォトダイ
オードを２つ設け、この２つのフォトダイオードによっ
て前記２つのレーザースポット旧）σ２に基づく反射光
をそれぞれ受光するように構成すればよいものである。

前記２つのフォトダイオードの出力信号を波形整形した
信号は、第５図（ａｌ　（Ａｌに示すように、９０の位
相差が生ずる、なお、第５図は横軸に回転角θをとって
示しである。

この例では、各ピット（５）の間隔が適当に定められ、
前記波形整形した信号のデユーティが５０％となってい
る。したがって、上記矛５図（α）（ｂ）にに示す信号
の立上げ部及び立下げ部においてパルスを発生させるよ
うに回路処理すれば、矛５図（Ｃ）に示すように１周期
毎に４パルスが得られ、エンコーダの分解能をピット（
５）自体の分解能の４倍にすることができる。また、前
述の如く９０の位相差がある２つの信号を適宜処理すれ
ば、回転方向も検出することができる。

なお、矛４図示の如く、１つのピット（５）のみを他の
ピット（５）より長く形成しておき、前述の０次、＋１
次、−１次の３ビームのうち残りの１ビームに基づく１
つのレーザースポットα３を前記１つのピット（５）だ
けを走査するようにし、そのレーザースポット（１３１
に基づく反射光を受光するフォトダイオードを追加すれ
ば、原点信号を得ることもできる。

以上の説明においては、本発明をロータリーエンコーダ
に適用した例について説明したが、本発明をリニアエン
コーダに適用できることは勿論である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、高分解能を得ることができるとともに
、トラッキングサーボ機構が不要で安価に提供できる効
果が得られるものである。

また、読取りヘッドを、スケール板に複数のレーザース
ポットを照射し互いに位相の異なるピットの読取り信号
を得るように構成しておけば、移動方向を検出したり、
エンコーダの分解能をピット自体の分解能の数倍に高め
ることもできる効果が得られるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は概略構
成図、牙２図はレーザースポットとの関係を示すスケー
ル板の要部拡大図、矛３図は他の実施例におけるレーザ
ースポットとの関係を示すスケール板の要部拡大図、矛
４図はさらに他の実施例におけるレーザースポットとの
関係を示すスケール板の要部拡大図、矛５図は信号波形
図、矛６図は従来のレーザーディスクの要部拡大図であ
る。 （３）・・Ｏレーザースポット、（４）・・Φスケール
板、（５）・・・ピット、ｆ６）−・・読取りヘッド、
旧１（１２１（１３１・・・レーザースポット。 矛 図 矛 図 ら 才 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）目盛として多数のピットが形成されたスケール板
   と、該スケール板にレーザースポットを照射しその反射
   光の強弱に対応した前記ピットの読取り信号を得る読取
   りヘッドとを備えてなり、前記各ピットは、前記スケー
   ル板と読取りヘッドの相対的な移動によるレーザースポ
   ットの走査方向に対して垂直の方向に縦長に形成されて
   なることを特徴とするエンコーダ。
2. （２）読取りヘッドがスケール板に複数のレーザースポ
   ットを照射し互いに位相の異なるピットの読取り信号を
   得るものであることを特徴とする請求項１記載のエンコ
   ーダ。