JP2508428B2 - 光学式エンコ−ダ - Google Patents
光学式エンコ−ダInfo
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- JP2508428B2 JP2508428B2 JP61234496A JP23449686A JP2508428B2 JP 2508428 B2 JP2508428 B2 JP 2508428B2 JP 61234496 A JP61234496 A JP 61234496A JP 23449686 A JP23449686 A JP 23449686A JP 2508428 B2 JP2508428 B2 JP 2508428B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レーザ光により回転変位量や直線変位量を
検出する光学式エンコーダに関し、例えば精密工作機械
やロボットの変位検出用のロータリーエンコーダやリニ
ヤエンコーダとして用いられる。
検出する光学式エンコーダに関し、例えば精密工作機械
やロボットの変位検出用のロータリーエンコーダやリニ
ヤエンコーダとして用いられる。
本発明は、光源により発光され光学素子により３つの
ビームに分けられた検出用レーザ光をコード板に照射し
て、上記検出用レーザ光のスポット径よりも狭い間隔で
検出移動方向に繰り返し形成されたコードパターンを、
トラッキング方向に平行な直線及びこれと垂直な直線に
より分割された４分割ディテクタと第２のディテクタに
より光学的に検出するとともに、同期用のコードパター
ンを第３のディテクタで光学的に検出する。そして、駆
動手段は、上記４分割ディテクタによる検出出力に基づ
いて、上記検出用レーザ光の上記コード板に対するフォ
ーカス誤差を示すフォーカス出力を合成し、これに基づ
きフォーカス制御を行うことにより、上記コード板の面
振れ等によりコードパターン面における上記レーザ光の
フォーカス状態が変化するのを防止する。また、エンコ
ード信号出力手段は、上記４分割ディテクタのうちトラ
ッキング方向と垂直な方向に分割された各領域の検出出
力をそれぞれ加算合成し、さらにその加算合成出力を減
算合成することによりエンコード出力を得ることによっ
て、上記エンコード出力として上記検出用レーザ光のス
ポット径よりも狭い間隔で検出移動方向に繰り返し形成
された微細ピッチのコードパターンに応じた高分解能の
変位量検出出力を得る。さらに、回転方向検出手段は、
上記第２のディテクタから上記エンコードと位相が90°
ずれた第２の出力を得ることにより上記コード板の回転
方向を検出し、また、回転数検出手段は、上記第３のデ
ィテクタから同期出力を得ることにより上記コード板の
回転数を検出する。
ビームに分けられた検出用レーザ光をコード板に照射し
て、上記検出用レーザ光のスポット径よりも狭い間隔で
検出移動方向に繰り返し形成されたコードパターンを、
トラッキング方向に平行な直線及びこれと垂直な直線に
より分割された４分割ディテクタと第２のディテクタに
より光学的に検出するとともに、同期用のコードパター
ンを第３のディテクタで光学的に検出する。そして、駆
動手段は、上記４分割ディテクタによる検出出力に基づ
いて、上記検出用レーザ光の上記コード板に対するフォ
ーカス誤差を示すフォーカス出力を合成し、これに基づ
きフォーカス制御を行うことにより、上記コード板の面
振れ等によりコードパターン面における上記レーザ光の
フォーカス状態が変化するのを防止する。また、エンコ
ード信号出力手段は、上記４分割ディテクタのうちトラ
ッキング方向と垂直な方向に分割された各領域の検出出
力をそれぞれ加算合成し、さらにその加算合成出力を減
算合成することによりエンコード出力を得ることによっ
て、上記エンコード出力として上記検出用レーザ光のス
ポット径よりも狭い間隔で検出移動方向に繰り返し形成
された微細ピッチのコードパターンに応じた高分解能の
変位量検出出力を得る。さらに、回転方向検出手段は、
上記第２のディテクタから上記エンコードと位相が90°
ずれた第２の出力を得ることにより上記コード板の回転
方向を検出し、また、回転数検出手段は、上記第３のデ
ィテクタから同期出力を得ることにより上記コード板の
回転数を検出する。
従来、回転変位量や直線変位量を検出する光学式エン
コーダとしては、例えば発光ダイオード等のインコヒー
レント光を発光する光源と、エッチング等によりスリッ
トを形成したコード板を介して上記光源から照射される
光を検出するフォトセンサとを備え、上記コード板を回
転させることによる光の明暗を上記フォトセンサにて検
出して上記コード板の回転に応じたパルス数の検出出力
を得るようにしたロータリーエンコーダが知られてい
る。また、特開昭59−195118号公報等に開示されている
ように、上記発光ダイオード等のインコヒーレント光を
発光する光源に替えてレーザダイオード等のコヒーレン
ト光を発生する光源を用いるようにした光学式エンコー
ダが提案されている。
コーダとしては、例えば発光ダイオード等のインコヒー
レント光を発光する光源と、エッチング等によりスリッ
トを形成したコード板を介して上記光源から照射される
光を検出するフォトセンサとを備え、上記コード板を回
転させることによる光の明暗を上記フォトセンサにて検
出して上記コード板の回転に応じたパルス数の検出出力
を得るようにしたロータリーエンコーダが知られてい
る。また、特開昭59−195118号公報等に開示されている
ように、上記発光ダイオード等のインコヒーレント光を
発光する光源に替えてレーザダイオード等のコヒーレン
ト光を発生する光源を用いるようにした光学式エンコー
ダが提案されている。
ここで、発光ダイオード等が発光するインコヒーレン
ト光は、一般に小さなスポットに集光することが難し
く、微細ピッチの検出用パターンを読み取る必要のある
高分解能の光学式エンコーダに使用することはできな
い。これに対し、レーザダイオード等が発光するコヒー
レント光は小さなスポットに集光し易く、上記コヒーレ
ント光にて検出用パターンを読み取るようにすることに
よって、高分解能の光学式エンコーダを比較的に簡単に
構成することができるようになる。
ト光は、一般に小さなスポットに集光することが難し
く、微細ピッチの検出用パターンを読み取る必要のある
高分解能の光学式エンコーダに使用することはできな
い。これに対し、レーザダイオード等が発光するコヒー
レント光は小さなスポットに集光し易く、上記コヒーレ
ント光にて検出用パターンを読み取るようにすることに
よって、高分解能の光学式エンコーダを比較的に簡単に
構成することができるようになる。
ところで、上述のようにコヒーレント光を小さなスポ
ットに集光してコード板に照射して微細ピッチのコード
パターンを読み取るようにすることによって高分解能の
光学式エンコーダを比較的簡単に実現することができる
のであるが、上記コードパターンのピッチよりも十分に
径の小さなスポットに上記レーザ光を集光する必要があ
り、上記スポット径が大きくなるとコードパターンに対
応した光量変化を得ることができなくなってしまう。ま
た、一般に、コード板に形成したコードパターン面の凹
凸や移動に伴う面振れ等により、上記コードパターン面
における上記コヒーレント光のフォーカス状態が変化す
るので、このフォーカス状態の変化を許容できる範囲内
で上記コヒーレント光を集光するようにして高分解能化
を図るようにしなければならない。上記面振れ等による
フォーカス状態の変化が光学式エンコーダの高分解能化
を図る上で大きな問題になっている。
ットに集光してコード板に照射して微細ピッチのコード
パターンを読み取るようにすることによって高分解能の
光学式エンコーダを比較的簡単に実現することができる
のであるが、上記コードパターンのピッチよりも十分に
径の小さなスポットに上記レーザ光を集光する必要があ
り、上記スポット径が大きくなるとコードパターンに対
応した光量変化を得ることができなくなってしまう。ま
た、一般に、コード板に形成したコードパターン面の凹
凸や移動に伴う面振れ等により、上記コードパターン面
における上記コヒーレント光のフォーカス状態が変化す
るので、このフォーカス状態の変化を許容できる範囲内
で上記コヒーレント光を集光するようにして高分解能化
を図るようにしなければならない。上記面振れ等による
フォーカス状態の変化が光学式エンコーダの高分解能化
を図る上で大きな問題になっている。
そこで、本発明は上述の如き従来の問題点に鑑み、コ
ード板に照射するレーザ光のスポット径よりも狭い間隔
で繰り返し形成した微細ピッチのコードパターンを検出
して、高分解能の変位量検出出力を得られるようにした
光学式エンコーダを提供することを目的とするものであ
る。
ード板に照射するレーザ光のスポット径よりも狭い間隔
で繰り返し形成した微細ピッチのコードパターンを検出
して、高分解能の変位量検出出力を得られるようにした
光学式エンコーダを提供することを目的とするものであ
る。
また、本発明は、上記面振れ等によるフォーカス状態
の変化を防止し、しかも、レーザ光のスポット径よりも
狭い間隔で繰り返し形成した微細ピッチのコードパター
ンを検出して高分解能の変位量検出出力を得られるよう
にした光学式エンコーダを提供することを目的とするも
のである。
の変化を防止し、しかも、レーザ光のスポット径よりも
狭い間隔で繰り返し形成した微細ピッチのコードパター
ンを検出して高分解能の変位量検出出力を得られるよう
にした光学式エンコーダを提供することを目的とするも
のである。
上述の問題点を解決するために、本発明に係る光学式
エンコーダは、検出用レーザ光を発光する光源と、上記
光源により発光されたレーザ光を３つのビームに分ける
光学素子と、上記光学素子により３つのビームに分けら
れた検出用レーザ光のうちの２つのビームの検出用レー
ザ光が照射される領域に該検出用レーザ光のスポット径
よりも狭い間隔で検出移動方向に繰り返し形成されたコ
ードパターンと他の１つの検出用レーザ光が照射される
領域に形成された同期用のコードパターンとを有するコ
ード板と、トラッキング方向に平行な直線及びこれと垂
直な直線により分割される４分割ディテクタ及び上記４
分割ディテクタを中心にして対称に配置された第２のデ
ィテクタと第３のディテクタを有し、上記３つのビーム
をそれぞれ４分割ディテクタ、第２のディテクタ、第３
のディテクタに入射させるように構成されたビーム受光
器と、上記４分割ディテクタによる検出出力に基づい
て、上記検出用レーザ光の上記コード板に対するフォー
カス誤差を示すフォーカス出力を合成し、これに基づき
フォーカス制御を行う駆動手段と、上記４分割ディテク
タのうちトラッキング方向と垂直な方向に分割された各
領域の検出出力をそれぞれ加算合成し、さらにその加算
合成出力を減算合成することによりエンコード出力を得
るエンコード信号出力手段と、上記第２のディテクタか
ら上記エンコードと位相が90°ずれた第２の出力を得る
ことにより上記コード板の回転方向を検出する回転方向
検出手段と、上記第３のディテクタから同期出力を得る
ことにより上記コード板の回転数を検出する回転数検出
手段とを備えたことを特徴とする。
エンコーダは、検出用レーザ光を発光する光源と、上記
光源により発光されたレーザ光を３つのビームに分ける
光学素子と、上記光学素子により３つのビームに分けら
れた検出用レーザ光のうちの２つのビームの検出用レー
ザ光が照射される領域に該検出用レーザ光のスポット径
よりも狭い間隔で検出移動方向に繰り返し形成されたコ
ードパターンと他の１つの検出用レーザ光が照射される
領域に形成された同期用のコードパターンとを有するコ
ード板と、トラッキング方向に平行な直線及びこれと垂
直な直線により分割される４分割ディテクタ及び上記４
分割ディテクタを中心にして対称に配置された第２のデ
ィテクタと第３のディテクタを有し、上記３つのビーム
をそれぞれ４分割ディテクタ、第２のディテクタ、第３
のディテクタに入射させるように構成されたビーム受光
器と、上記４分割ディテクタによる検出出力に基づい
て、上記検出用レーザ光の上記コード板に対するフォー
カス誤差を示すフォーカス出力を合成し、これに基づき
フォーカス制御を行う駆動手段と、上記４分割ディテク
タのうちトラッキング方向と垂直な方向に分割された各
領域の検出出力をそれぞれ加算合成し、さらにその加算
合成出力を減算合成することによりエンコード出力を得
るエンコード信号出力手段と、上記第２のディテクタか
ら上記エンコードと位相が90°ずれた第２の出力を得る
ことにより上記コード板の回転方向を検出する回転方向
検出手段と、上記第３のディテクタから同期出力を得る
ことにより上記コード板の回転数を検出する回転数検出
手段とを備えたことを特徴とする。
本発明に係る光学式エンコーダでは、光源により発光
されレーザ光を光学素子により３つのビームに分けられ
た検出用レーザ光をコード板に照射して、上記検出用レ
ーザ光のスポット径よりも狭い間隔で検出移動方向に繰
り返し形成されたコードパターンを、トラッキング方向
に平行な直線及びこれと垂直な直線により分割された４
分割ディテクタと第２のディテクタにより光学的に検出
するとともに、同期用のコードパターンを第３のディテ
クタで光学的に検出する。
されレーザ光を光学素子により３つのビームに分けられ
た検出用レーザ光をコード板に照射して、上記検出用レ
ーザ光のスポット径よりも狭い間隔で検出移動方向に繰
り返し形成されたコードパターンを、トラッキング方向
に平行な直線及びこれと垂直な直線により分割された４
分割ディテクタと第２のディテクタにより光学的に検出
するとともに、同期用のコードパターンを第３のディテ
クタで光学的に検出する。
そして、駆動手段は、上記４分割ディテクタによる検
出出力に基づいて、上記検出用レーザ光の上記コード板
に対するフォーカス誤差を示すフォーカス出力を合成
し、これに基づきフォーカス制御を行う。また、エンコ
ード信号出力手段は、上記４分割ディテクタのうちトラ
ッキング方向と垂直な方向に分割された各領域の検出出
力をそれぞれ加算合成し、さらにその加算合成出力を減
算合成することによりエンコード出力を得る。また、回
転方向検出手段は、上記第２のディテクタから上記エン
コードと位相が90°ずれた第２の出力を得ることにより
上記コード板の回転方向を検出する。さらに、回転数検
出手段は、上記第３のディテクタから同期出力を得るこ
とにより上記コード板の回転数を検出する。
出出力に基づいて、上記検出用レーザ光の上記コード板
に対するフォーカス誤差を示すフォーカス出力を合成
し、これに基づきフォーカス制御を行う。また、エンコ
ード信号出力手段は、上記４分割ディテクタのうちトラ
ッキング方向と垂直な方向に分割された各領域の検出出
力をそれぞれ加算合成し、さらにその加算合成出力を減
算合成することによりエンコード出力を得る。また、回
転方向検出手段は、上記第２のディテクタから上記エン
コードと位相が90°ずれた第２の出力を得ることにより
上記コード板の回転方向を検出する。さらに、回転数検
出手段は、上記第３のディテクタから同期出力を得るこ
とにより上記コード板の回転数を検出する。
以下、本発明に係る光学式エンコーダの一実施例につ
いて、図面に従い詳細に説明する。
いて、図面に従い詳細に説明する。
第１図ないし第４図に示す実施例は本発明を光学式ロ
ータリーエンコーダに適用したものであって、この実施
例の光学式エンコーダは、円周方向に所定の間隔で明暗
を繰り返すコードパターン11を形成したコード板10と、
上記検出用パターン11をレーザ光により読み取る光学ピ
ックアップ20と、上記光学ピックアップ20による検出出
力からエンコード出力を形成する信号処理回路30を備え
ている。
ータリーエンコーダに適用したものであって、この実施
例の光学式エンコーダは、円周方向に所定の間隔で明暗
を繰り返すコードパターン11を形成したコード板10と、
上記検出用パターン11をレーザ光により読み取る光学ピ
ックアップ20と、上記光学ピックアップ20による検出出
力からエンコード出力を形成する信号処理回路30を備え
ている。
上記コード板10は、直径（Ｄ）が110mmの光学ディス
クにコードパターン11として約１μｍの間隔で円周方向
に明暗を繰り返す明暗格子縞を形成して成る。
クにコードパターン11として約１μｍの間隔で円周方向
に明暗を繰り返す明暗格子縞を形成して成る。
また、上記光学ピックアップ20は、レーザ駆動回路21
により駆動されて発光波長が780nmのレーザ光を発光す
るレーザダイオードを用いた光源22を備え、上記レーザ
光を回折格子23、コリメータレンズ24、ビームスプリッ
タ25および対物レンズ26を介して上記コード板10に照射
して、上記コード板10による反射光が上記対物レンズ26
とビームスプリッタ25を介して取り出して集光レンズ27
とシリンドリカルレンズ28を介してフォトディテクタ29
に照射されるようになっている。
により駆動されて発光波長が780nmのレーザ光を発光す
るレーザダイオードを用いた光源22を備え、上記レーザ
光を回折格子23、コリメータレンズ24、ビームスプリッ
タ25および対物レンズ26を介して上記コード板10に照射
して、上記コード板10による反射光が上記対物レンズ26
とビームスプリッタ25を介して取り出して集光レンズ27
とシリンドリカルレンズ28を介してフォトディテクタ29
に照射されるようになっている。
この実施例では、上記光源22が発光するレーザ光から
上記回折格子23により０次光と±１次の回折光の３つの
ビームを形成している。そして、上記各レーザビーム
は、上記コリメータレンズ24にて平行光にしてから、第
２図に示すように、上記コード板10のコードパターン面
上で約２μｍのスポット径になるように上記対物レンズ
26により集光されている。また、上記フォトディテクタ
29は、第３図は示すように中央の四分割ディテクタ29A,
29B,29C,29Dとその斜め両側に配置された２個のディテ
クタ29E,29Fにて構成されており、上記コード板10のコ
ードパターン面上におけるビームスポット（BSo）が最
適フォーカス状態になっているときに、上記コード板10
にて反射された各レーザビームの１つが四分割ディテク
タ29A,29B,29C,29Dの中央に円形にビームスポット（BS
o′）を形成し、また、他の２つのレーザが他のディテ
クタ29E,29Fに照射されるように配置されている。さら
に、上記光学ピックアップ20の対物レンズ26は、図示し
ない支持機構にて上記コード板２の面方向と直交する光
軸方向に移動可能に支持されており、レンズ駆動回路40
て駆動コイル41を駆動することにより上記光軸方向に移
動されるようになっている。
上記回折格子23により０次光と±１次の回折光の３つの
ビームを形成している。そして、上記各レーザビーム
は、上記コリメータレンズ24にて平行光にしてから、第
２図に示すように、上記コード板10のコードパターン面
上で約２μｍのスポット径になるように上記対物レンズ
26により集光されている。また、上記フォトディテクタ
29は、第３図は示すように中央の四分割ディテクタ29A,
29B,29C,29Dとその斜め両側に配置された２個のディテ
クタ29E,29Fにて構成されており、上記コード板10のコ
ードパターン面上におけるビームスポット（BSo）が最
適フォーカス状態になっているときに、上記コード板10
にて反射された各レーザビームの１つが四分割ディテク
タ29A,29B,29C,29Dの中央に円形にビームスポット（BS
o′）を形成し、また、他の２つのレーザが他のディテ
クタ29E,29Fに照射されるように配置されている。さら
に、上記光学ピックアップ20の対物レンズ26は、図示し
ない支持機構にて上記コード板２の面方向と直交する光
軸方向に移動可能に支持されており、レンズ駆動回路40
て駆動コイル41を駆動することにより上記光軸方向に移
動されるようになっている。
さらに、上記信号処理回路30は、第４図に示すよう
に、上記光学ピックアップ20のフォトディテクタ29を構
成している四分割ディテクタ29A,29B,29C,29Dにて得ら
れる各検出出力（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）がそれ
ぞれRF増幅器31A,31B,31C,31Dを介して供給される４個
の信号加算器32A,32B,32C,32Dと、これら信号加算器32
A,32B,32C,32Dによる加算合成出力（SA），（SB），（S
C），（SD）を減算合成する２個の信号減算器33A,33Bを
備え、上記四分割ディテクタ29A,29B,29C,29Dによる各
検出出力（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）からエンコー
ド出力とフォーカス制御信号とを次のようにして形成す
るようになっている。
に、上記光学ピックアップ20のフォトディテクタ29を構
成している四分割ディテクタ29A,29B,29C,29Dにて得ら
れる各検出出力（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）がそれ
ぞれRF増幅器31A,31B,31C,31Dを介して供給される４個
の信号加算器32A,32B,32C,32Dと、これら信号加算器32
A,32B,32C,32Dによる加算合成出力（SA），（SB），（S
C），（SD）を減算合成する２個の信号減算器33A,33Bを
備え、上記四分割ディテクタ29A,29B,29C,29Dによる各
検出出力（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）からエンコー
ド出力とフォーカス制御信号とを次のようにして形成す
るようになっている。
すなわち、上記４個の信号加算器32A,32B,32C,32D
は、上記四分割ディテクタ29A,29B,29C,29Dによる各検
出出力（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）を加算合成し
て、 SA＝Ａ＋Ｃ SB＝Ｂ＋Ｄ SC＝Ｂ＋Ｃ SD＝Ａ＋Ｄ なる４種類の加算合成出力（SA），（SB），（SC），
（SD）を形成する。そして、上記信号減算器33A,33B
は、上記加算合成出力（SA），（SB），（SC），（SD）
を減算合成して、 SE＝SA−SB ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ） SF＝SD−SC ＝（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ） なる減算合成出力（SE），（SF）を形成する。
は、上記四分割ディテクタ29A,29B,29C,29Dによる各検
出出力（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）を加算合成し
て、 SA＝Ａ＋Ｃ SB＝Ｂ＋Ｄ SC＝Ｂ＋Ｃ SD＝Ａ＋Ｄ なる４種類の加算合成出力（SA），（SB），（SC），
（SD）を形成する。そして、上記信号減算器33A,33B
は、上記加算合成出力（SA），（SB），（SC），（SD）
を減算合成して、 SE＝SA−SB ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ） SF＝SD−SC ＝（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ） なる減算合成出力（SE），（SF）を形成する。
この実施例において、上記光学ピックアップ20のフォ
トディテクタ29では、上記コード板10に形成されている
コードパターン11の間隔（約１μｍ）よりも大きなスポ
ット径（約２μｍ）を有するレーザ光の上記コードパタ
ーン11による反射光が照射されているので、この反射光
全体の光量変化として上記コードパターン11を読み取る
ことはできないが、上記四分割ディテクタ29A,29B,29C,
29Dにて上記コードパターン11に応じた第４図に示すよ
うな２相の正弦波検出出力（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），
（Ｄ）が得られ、その同相成分を加算合成し、さらにそ
の加算合成出力（SC），（SD）を減算合成することによ
って、各出力のオフセット変動等を相殺した安定した正
弦波状の減算合成出力（SF）を得ることができ、この減
算合成出力（SF）を波形成形回路35Aにて波形整形する
ことによって、上記コード板10に形成したコードパター
ン11に対応したエンコード出力を得ることができる。
トディテクタ29では、上記コード板10に形成されている
コードパターン11の間隔（約１μｍ）よりも大きなスポ
ット径（約２μｍ）を有するレーザ光の上記コードパタ
ーン11による反射光が照射されているので、この反射光
全体の光量変化として上記コードパターン11を読み取る
ことはできないが、上記四分割ディテクタ29A,29B,29C,
29Dにて上記コードパターン11に応じた第４図に示すよ
うな２相の正弦波検出出力（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），
（Ｄ）が得られ、その同相成分を加算合成し、さらにそ
の加算合成出力（SC），（SD）を減算合成することによ
って、各出力のオフセット変動等を相殺した安定した正
弦波状の減算合成出力（SF）を得ることができ、この減
算合成出力（SF）を波形成形回路35Aにて波形整形する
ことによって、上記コード板10に形成したコードパター
ン11に対応したエンコード出力を得ることができる。
また、上記四分割ディテクタ29A,29B,29C,29Dにシリ
ンドリカルレンズ28を介して照射されるビームスポット
（BSo′）の形状は、真円の最適フォーカス状態からフ
ォーカスがずれると、そのずれの向きに応じて傾斜した
長円に変化する。そして、上記四分割ディテクタ29A,29
B,29C,29Dによる各検出出力（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），
（Ｄ）は、レーザ光が照射された面積に比例する。従っ
て、上記信号減算器33Aにて得られる減算合成出力SE＝
（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）は、フォーカス誤差を示すもの
になっている。
ンドリカルレンズ28を介して照射されるビームスポット
（BSo′）の形状は、真円の最適フォーカス状態からフ
ォーカスがずれると、そのずれの向きに応じて傾斜した
長円に変化する。そして、上記四分割ディテクタ29A,29
B,29C,29Dによる各検出出力（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），
（Ｄ）は、レーザ光が照射された面積に比例する。従っ
て、上記信号減算器33Aにて得られる減算合成出力SE＝
（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）は、フォーカス誤差を示すもの
になっている。
そこで、この実施例では、上記減算合成出力SEを位相
補償回路34を介して上記フォーカス駆動回路40に帰還し
て、上記減算合成出力SEすなはちフォーカス誤差に応じ
て上記駆動コイル41を駆動するすることによりフォーカ
スサーボを掛けて、上記対物レンズ26を光軸方向に移動
させて常に最適フォーカス状態を維持するようにしてい
る。
補償回路34を介して上記フォーカス駆動回路40に帰還し
て、上記減算合成出力SEすなはちフォーカス誤差に応じ
て上記駆動コイル41を駆動するすることによりフォーカ
スサーボを掛けて、上記対物レンズ26を光軸方向に移動
させて常に最適フォーカス状態を維持するようにしてい
る。
なお、この実施例では、上記レーザ光の回折格子23に
よる±１次光成分の反射光が照射される上記各フォトデ
ィテクタ29E,29Fによる検出出力（Ｅ），（Ｆ）がそれ
ぞれRF増幅器31E,29Fを介して供給される各波形整形回
路35B,35Cにて、上記コード板10の回転方向を検出する
ために上記エンコード出力とは位相が90°ずれたＢ相出
力と、上記コード板10の１回転毎のＺ相出力とを形成し
ている。
よる±１次光成分の反射光が照射される上記各フォトデ
ィテクタ29E,29Fによる検出出力（Ｅ），（Ｆ）がそれ
ぞれRF増幅器31E,29Fを介して供給される各波形整形回
路35B,35Cにて、上記コード板10の回転方向を検出する
ために上記エンコード出力とは位相が90°ずれたＢ相出
力と、上記コード板10の１回転毎のＺ相出力とを形成し
ている。
上述の如き構成の実施例では、上記光学ピックアップ
20の対物レンズ26を光軸方向に移動させる駆動コイル41
の駆動回路40にフォーカスサーボが掛けられ、上記コー
ド板10の回転に伴う面振れ等があってもコードパターン
面に照射されたレーザ光のスポットが上記フォーカスサ
ーボにより最適フォーカス状態に維持される。従って、
上記対物レンズ26にてレーザ光をコード板10のコードパ
ターン面上に安定に集光して照射することができる。
20の対物レンズ26を光軸方向に移動させる駆動コイル41
の駆動回路40にフォーカスサーボが掛けられ、上記コー
ド板10の回転に伴う面振れ等があってもコードパターン
面に照射されたレーザ光のスポットが上記フォーカスサ
ーボにより最適フォーカス状態に維持される。従って、
上記対物レンズ26にてレーザ光をコード板10のコードパ
ターン面上に安定に集光して照射することができる。
そして、上記コード板10にて反射されたレーザ光を上
記光学ピックアップ20の四分割ディテクタ29A,29B,29C,
29Dにて検出して各検出出力（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），
（Ｄ）からエンコード出力を形成することによって、上
記コード板10に形成したコードパターン11の間隔よりも
大きなビームスポット（BSo）のレーザ光にて上記コー
ドパターン11を読み取って高分解能のエンコード出力を
得ることができる。
記光学ピックアップ20の四分割ディテクタ29A,29B,29C,
29Dにて検出して各検出出力（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），
（Ｄ）からエンコード出力を形成することによって、上
記コード板10に形成したコードパターン11の間隔よりも
大きなビームスポット（BSo）のレーザ光にて上記コー
ドパターン11を読み取って高分解能のエンコード出力を
得ることができる。
以上のように、本発明に係る光学式エンコーダでは、
光源により発光されレーザ光を光学素子により３つのビ
ームに分けられた検出用レーザ光をコード板に照射し
て、上記検出用のレーザ光のスポット径よりも狭い間隔
で検出移動方向に繰り返し形成されたコードパターン
を、トラッキング方向に平行な直線及びこれと垂直な直
線により分割された４分割ディテクタと第２のディテク
タにより光学的に検出するとともに、同期用のコードパ
ターンを第３のディテクタで光学的に検出する。
光源により発光されレーザ光を光学素子により３つのビ
ームに分けられた検出用レーザ光をコード板に照射し
て、上記検出用のレーザ光のスポット径よりも狭い間隔
で検出移動方向に繰り返し形成されたコードパターン
を、トラッキング方向に平行な直線及びこれと垂直な直
線により分割された４分割ディテクタと第２のディテク
タにより光学的に検出するとともに、同期用のコードパ
ターンを第３のディテクタで光学的に検出する。
そして、駆動手段は、上記４分割ディテクタによる検
出出力に基づいて、上記検出用レーザ光の上記コード板
に対するフォーカス誤差を示すフォーカス出力を合成
し、これに基づきフォーカス制御を行うことにより、上
記コード板の面振れ等によりコードパターン面における
上記レーザ光のフォーカス状態が変化するのを防止す
る。これにより、上記４分割ディテクタ、第２のディテ
クタ及び第３のディテクタによるコードパターンの検出
動作を光学的に安定した状態で行うことができる。
出出力に基づいて、上記検出用レーザ光の上記コード板
に対するフォーカス誤差を示すフォーカス出力を合成
し、これに基づきフォーカス制御を行うことにより、上
記コード板の面振れ等によりコードパターン面における
上記レーザ光のフォーカス状態が変化するのを防止す
る。これにより、上記４分割ディテクタ、第２のディテ
クタ及び第３のディテクタによるコードパターンの検出
動作を光学的に安定した状態で行うことができる。
また、エンコード信号出力手段は、上記４分割ディテ
クタのうちトラッキング方向と垂直な方向に分割された
各領域の検出出力をそれぞれ加算合成し、さらにその加
算合成出力を減算合成することによりエンコード出力を
得ることによって、上記エンコード出力として上記検出
用レーザ光のスポット径よりも狭い間隔で検出移動方向
に繰り返し形成された微細ピッチのコードパターンに応
じた高分解能の変位量検出出力を得ることができる。
クタのうちトラッキング方向と垂直な方向に分割された
各領域の検出出力をそれぞれ加算合成し、さらにその加
算合成出力を減算合成することによりエンコード出力を
得ることによって、上記エンコード出力として上記検出
用レーザ光のスポット径よりも狭い間隔で検出移動方向
に繰り返し形成された微細ピッチのコードパターンに応
じた高分解能の変位量検出出力を得ることができる。
さらに、回転方向検出手段は、上記第２のディテクタ
から上記エンコードと位相が90°ずれた第２の出力を得
ることにより上記コード板の回転方向を検出することが
でき、また、回転数検出手段は、上記第３のディテクタ
から同期出力を得ることにより上記コード板の回転数を
検出することができる。
から上記エンコードと位相が90°ずれた第２の出力を得
ることにより上記コード板の回転方向を検出することが
でき、また、回転数検出手段は、上記第３のディテクタ
から同期出力を得ることにより上記コード板の回転数を
検出することができる。
第１図は本発明の一実施例を示す概略全体構成図であ
り、第２図は上記実施例におけるコード板に形成したコ
ードパターンの構成例を示す模式図であり、第３図は上
記実施例における光学ピックアップの設けたフォトディ
テクタの構成例を示す模式図であり、第４図は上記実施
例における信号処理回路の構成例を示すブロック図であ
り、第５図は上記実施例における四分割ディテクタによ
る各検出出力の波形を示す波形図である。 10……コード板、11……コードパターン、20……光学ピ
ックアップ、22……レーザ光源、26……対物レンズ、28
……シリンドリカルレンズ、29……フォトディテクタ、
29,29B,29C,29D……四分割ディテクタ、30……信号処理
回路、32A,32B,32C,32D……信号加算器、33A,33B……信
号減算器
り、第２図は上記実施例におけるコード板に形成したコ
ードパターンの構成例を示す模式図であり、第３図は上
記実施例における光学ピックアップの設けたフォトディ
テクタの構成例を示す模式図であり、第４図は上記実施
例における信号処理回路の構成例を示すブロック図であ
り、第５図は上記実施例における四分割ディテクタによ
る各検出出力の波形を示す波形図である。 10……コード板、11……コードパターン、20……光学ピ
ックアップ、22……レーザ光源、26……対物レンズ、28
……シリンドリカルレンズ、29……フォトディテクタ、
29,29B,29C,29D……四分割ディテクタ、30……信号処理
回路、32A,32B,32C,32D……信号加算器、33A,33B……信
号減算器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田内 洋一郎 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソ ニー株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−224515（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−219510（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−145113（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】検出用レーザ光を発光する光源と、 上記光源により発光されたレーザ光を３つのビームに分
ける光学素子と、 上記光学素子により３つのビームに分けられた検出用レ
ーザ光のうちの２つのビームの検出用レーザ光が照射さ
れる領域に該検出用レーザ光のスポット径よりも狭い間
隔で検出移動方向に繰り返し形成されたコードパターン
と他の１つの検出用レーザ光が照射される領域に形成さ
れた同期用のコードパターンとを有するコード板と、 トラッキング方向に平行な直線及びこれと垂直な直線に
より分割される４分割ディテクタ及び上記４分割ディテ
クタを中心にして対称に配置された第２のディテクタと
第３のディテクタを有し、上記３つのビームをそれぞれ
４分割ディテクタ、第２のディテクタ、第３のディテク
タに入射させるように構成されたビーム受光器と、 上記４分割ディテクタによる検出出力に基づいて、上記
検出用レーザ光の上記コード板に対するフォーカス誤差
を示すフォーカス出力を合成し、これに基づきフォーカ
ス制御を行う駆動手段と、 上記４分割ディテクタのうちトラッキング方向と垂直な
方向に分割された各領域の検出出力をそれぞれ加算合成
し、さらにその加算合成出力を減算合成することにより
エンコード出力を得るエンコード信号出力手段と、 上記第２のディテクタから上記エンコードと位相が90°
ずれた第２の出力を得ることにより上記コード板の回転
方向を検出する回転方向検出手段と、 上記第３のディテクタから同期出力を得ることにより上
記コード板の回転数を検出する回転数検出手段と を備えたことを特徴とする光学式エンコーダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61234496A JP2508428B2 (ja) | 1986-10-03 | 1986-10-03 | 光学式エンコ−ダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61234496A JP2508428B2 (ja) | 1986-10-03 | 1986-10-03 | 光学式エンコ−ダ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6390717A JPS6390717A (ja) | 1988-04-21 |
| JP2508428B2 true JP2508428B2 (ja) | 1996-06-19 |
Family
ID=16971938
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61234496A Expired - Fee Related JP2508428B2 (ja) | 1986-10-03 | 1986-10-03 | 光学式エンコ−ダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2508428B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2527728B2 (ja) * | 1987-02-17 | 1996-08-28 | 川崎重工業株式会社 | 光学式エンコ−ダ |
| JP2707749B2 (ja) * | 1989-08-04 | 1998-02-04 | 株式会社デンソー | 光学式エンコーダ |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59224515A (ja) * | 1983-06-03 | 1984-12-17 | Mitsubishi Electric Corp | 光学式エンコ−ダ |
| JPS60219510A (ja) * | 1984-04-16 | 1985-11-02 | Konishiroku Photo Ind Co Ltd | 光学式エンコ−ダ |
| JPS62145113A (ja) * | 1985-12-20 | 1987-06-29 | Toshiba Corp | ロ−タリエンコ−ダ |
-
1986
- 1986-10-03 JP JP61234496A patent/JP2508428B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6390717A (ja) | 1988-04-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |