JPH01213519A

JPH01213519A - 光学式回転検出装置

Info

Publication number: JPH01213519A
Application number: JP3763088A
Authority: JP
Inventors: Nobuaki Nakamura; 中村　展明; Yukimi Hirose; 広瀬　幸美
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1988-02-22
Filing date: 1988-02-22
Publication date: 1989-08-28

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、いわゆるロータリエンコーダ装置に係り、回
転円盤にピットを形成した光学式エンコーダを光学的に
走査する光学式回転検出装置に関する。

（従来の技術）第８図は従来の光学式１ンコーダの外観斜視図、第９図
は第８図に示す光学式エンコーダの部分拡大図、第１０
図は従来の光学式回転検出装置の正面断面図である。

第８図、第９図に示すように、従来の光学式エンコーダ
１は円盤状ガラス板２、金属層３、複数のスリット４、
中心穴５、シャフト６およびハウジング７から構成され
ている。

円盤状ガラス板２の上面は金属層３が蒸着されてＪ３す
、この金属層３は後；ホする発光素子１１がらの光線を
反射するアルミニウムあるいはクローム等の金兄からな
り、その外周近傍には多数のスリット４がエツチングに
て環状に形成されている。

円盤状ガラス板２の中央部には中心穴５が形成されてお
り、ここにハウジング７を介してシャフト６が挿通され
固定されている。

上記構成のスリットを用いた光学式エンコーダ１は、第
１０図に示す従来の光学式回転検出装置のケース８に軸
受９，１０を介して回転自在に軸支される。発光素子１
１と受光素子１２とは光学式エンコーダ１の金属層３及
び円盤状ガラス板２を介して対向するようにケース８内
に配置されており、これらはシャツ１−６に取り付けら
れている図示しないスピンドルモータ等の回転により、
円盤状ガラス板２が回転した際、金属層３のスリット４
を通して発光素子１１からの光線が受光素子１２に直接
入射するように配置されている。受光素子１２の出力信
号を増幅して波形整形を行なう増幅・波形整形回路１３
もケース８内に配置される。

このような構成の従来の光学式回転検出装置において、
光学式エンコーダ１がスピンドルモータ等（駆動手段）
の回転力により回転すると、発光素子１１からの光線は
［−タの回転に共なって回転する金属層３のスリット４
で断続した光線として受光素子１２に入射する。この断
続した光線を受光する受光素子１２は、入射光に応じて
レベルが変化する電気信号を出力する。この出力信号は
増幅・波形整形回路１３に供給され、ここで増幅され波
形整形が行なわれた後、パルス信号が出力端子１４から
出力される。そして、この出力端子１４に接続される図
示しない計数回路でこの信号のパルスをＦｌ［すること
により、光学式エンコーダ１の回転数または回転角に応
じた回転検出信号を検出できる。

こうして、従来の光学式回転検出装置は、回転検出信号
をスピンドル［−タ等の図示しない回転制御を行なう回
転制御サーボループ系を構成する制御回路に供給するこ
とによって、スピンドルモータ等を常に所定の回転数に
保持するために用いられる。

（発明が解決しようと覆る課題）このように従来の光学式エンコーダを用いた従来の光学
式回転検出装置は、高精度の回転用検出信号を得るため
には、光学式エン」−ダを構成する円盤状ガラス板２上
に形成されたスリット４の数を増加する必要がある。

しかし、スリットの４の数を増加させると、光の回折の
影響により発光素子１１から受光素子１２にいたる光線
の変化量が減少し、スリットの回転による光の断続の光
量変化を検知出来なくなる。また、スリット４上に微小
なゴミ等が付着すると光線を遮ってしまうので、所定限
度以上には精度良く回転検出信εを得ることができない
問題点があった。

更に、高精度の光学式エンコーダを製造するには、高価
でかつ、大量生産に不向きであるという問題点があった
。

（課題を解決するための手段）上述した課題を解決するために、本発明はピックアップ
から出力されるピット検出信号をピット列に対する焦点
合わせを制ｍ＋するフォーカス制御部と、ピット検出信
号を遅延させる遅延回路とを備え、この遅延回路の出力
信号と光検出信号とに暴づいて回転検出信号を生成する
ことを特徴とする光学式回転検出装置と、ピックアップ
がら出力されるピット検出信号をピット列に対する焦点
合わゼを制御するフォーカス制御部と、ピックアップか
ら出力されるピット検出信号を遅延させる遅延回路と、
この遅延回路の出力信号と光検出信号とを加算する加算
回路と、遅延回路の出力信号と光検出信号との差を得る
減算回路とを備え、この加算回路と減算回路との出力信
号に基づいて回転検出信号を生成することを特徴とする
光学式回転検出装置を提供する。

（実施例）本発明の光学式回転検出装置は、周知のコンバク１〜デ
イスク（以下、ＣＤと略記り°る）の記録生産装置を用
いて製造した光学式エンコーダを用いたものである。

第１図は本発明の光学式回転検出装置の第１の実施例を
示すブロック系統図、第２図は第１図の動作を説明する
ための波形図、第３図は本発明の光学式回転検出装置の
第２の実施例を示すブロック系統図、第４図は第３図の
動作を説明するための波形図、第５図（Ａ）、（Ｂ）は
光学式エンコーダのピットのパターン図、第６図は光学
式エンコーダの部分拡大断面図、第７図（Ａ）、（Ｂ）
は光ビームと光ピツクアップおよび光学式エンコーダと
の関係を説明するだめの図である。

本発明の第１図に使用される光学式エンコーダ１６は、
周知のＣＤと略同−構成のものであり、第６図に示すよ
うに、紫外８硬化樹脂等からなる保護膜１７、アルミニ
ウム等の台底を蒸着又はスパッタリングにより形成した
反）１膜１８及びポリカーボネート樹脂等からなる透明
プラスデック１９を積層し密省して成るものである。ピ
ット２０は、第５図（Ａ＞に示される如く円周方向に笠
角度Ａ、Ａ、・・・、の間隔をもって形成された複数の
ピット２０．２０．・・・、を、半径方向に間隔Ｂ、８
．・・・、をもって環状に形成してなる複数のピット列
２４〜２７が形成されている。

さて、本発明の光学式回転検出装置の第１の実施例を示
す第１図において、光学式エンコーダ１６の図示が省略
されているが、光学式エンコーダ１６は、光ピツクアッ
プ３１と対向するように回転自在に軸支されており、光
学式エンコーダ１６の透明プラスチック１９側（第６図
中、下側）は光ピツクアップ３１と対向している。

光ピツクアップ３１は周知のコンパクトディスクプレー
ヤの光ピツクアップと同一構成であり、半々体レーザ、
ハーフミラ−等の光学系、フォーカスサーボ用駆動系、
トラッキングサーボ用駆動系（いずれも図示せず）、及
び光検出器から構成されている。

また、光ピツクアップ３１内のフォトダイオード等より
なる光検出器Ｄａ、　Ｄｂ、　Ｄｃ、　Ｄｄは第７図（
Ａ）に示されるように用字状に配列され、この４つの光
検出器Ｄａ、　Ｄｂ、　Ｄｃ、　Ｄｄからの電気出力信
号をそれぞれＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄとすれば、電気出力信号（
Ｂ４Ｏ）、（Ａ＋Ｃ）はフォーカス制御部３２に供給さ
れている。

同様にエンコーダ信号処理部３３に供給された信号（Ｂ
４Ｏ）は電流・電圧変換回路３４、バッファ回路３５を
シリーズに介し、同様に信号（Ａ＋Ｃ）は電流・電圧変
換回路３６、バッファ回路３７をシリーズに介し、フォ
ーカス制御に用いた同一の光検出器の信号を上記処理を
行ない、共に加算回路３８に供給されている。

加算回路３８の出力信号は増幅回路３９を介し、「延回
路４０と比較回路４２とにそれぞれに供給され、遅延回
路４０の出力信号は増幅回路４１を介し、比較回路４３
に供給されている。

そして、比較回路４２の出力信号はモノマルチバイブレ
ータ４４とこれとは別にインバータ４５を介してモノマ
ルチバイブレータ４６とに供給され、同様に比較回路４
３の出力信号はモノマルチバイブレータ４７とこれとは
別にインバータ４８を介してモノマルチバイブレータ４
９とにそれぞれ供給されでいる。

ここで、比較回路４２．４３、モノマルチバイブレータ
４４．４６．４７．４９、インバータ４５．４８とでパ
ルス生成回路５ｏを構成しており、モノマルチバイブレ
ータ４４．４６，４７゜４９のそれぞれの出力信号はＯ
Ｒ回路５１に供給され、このＯＲ回路５１の出力信号は
出力端子５２よりエンコーダ出力として取り出すように
なっている。

また、５３は復述するインクリメント型の光学式エンコ
ーダ１６の内周又は外周に設けた零番地を示すピットを
検出するためのＺ相検出器であり、５４はこのＺ相検出
信号の出力端子である。

史に、光ピツクアップ３１の出力信号は図示を省略した
が、光学式エンコーダ１６の回転を一定に制御するため
の回転サーボ検出回路及び回転方向を検出する回転方向
検出回路にそれぞれ供給されている。

このような構成の本発明の光学式回転検出装置の動作の
説明を第１図、第２図、第５図乃至第７図を参照して説
明する。

光学式エンコーダ１６がスピンドルモータ等の駆動手段
の回転力により定速度回転すると、光ピツクアップ３１
の半導体レーザ素子から出力する例えば、波長が０．７
８μｍのレーザ光ビーム２２は光ピツクアップ３１内蔵
の光学系を経た後、光学式エンコーダ１６の透明プラス
チック１９を透過して反射膜１８の表面（ピッ１〜２０
）に例えば、ビーム径が、たとえば１．５μｍで合焦し
、ピット２０と光ビーム２２との関係は第７図（Ｂ）に
示す如くになり、ここで光ビーム２２は反射して再び光
ピックアップ部３１内蔵の光学系を経て、光検出器Ｄａ
、　Ｄｂ、　Ｄｃ、　Ｄｄに入光する。

ここで、ピット２０の深さ２３は使用するレーザ光の波
長の約１／４であるので、ピット２０の境界部分でレー
プ光の干渉が生じるため、上記光ビーム２２の反（）１
１ｍは、ピット２０の境界部分で変化する。従って、光
検出器Ｄａ、Ｄｂ、ＤＣ，Ｄｄはピッ１〜２０を電気信
号Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄとして得ることが出来る。

これらの電気信号Ａ、Ｂ、Ｃ，ＤＧ−基づき、ＣＤプレ
ーヤ等で周知の７４−カス１−１罪部３２は、（Ａ＋Ｃ
）と（［３＋Ｄ）との差が零になるようにして、光ピツ
クアップ３１のフォーカスを調整する。更に、電気信号
△、Ｂ、Ｃ，Ｄに基づき、その構成が図示されてないが
、トラッ１ングサーボ、光学式エンコーダを定速回転あ
るいは回転角に保持するための回転ナーボおよび回転方
向の検出等がされる。

また、フォーカス制御部３２は、光学式エンコーダ１６
のピット２０に合焦した時、バッファ回路３４．３７を
動作させるようになっている。

一方、エンコーダ信号処理部３３に供給された信号（Ｂ
＋Ｄ）、（Ａ＋Ｃ）は、電流・電圧変換回路３４．３６
でそれぞれ電圧に変換された後、これらは加算回路３８
で加算された信号（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）となる。この加算
された信号は増幅回路３９により所定レベルに増幅され
て第２図（Ａ）に図示の信号ａ（Ａ相信号と呼ぶ）が得
られる。

この信号ａは遅延回路４０によりθ（ラジアン）だけ遅
延後、増幅回路４１により所定レベルに増幅されて第２
図（Ｂ）に図示の信号ｂ（Ｂ相信号と呼ぶ）が得られる
。

上記の信号ａおよび信号すはそれぞれ比較回路４２．４
３により第２図（Ｃ）、（Ｄ）に図示の矩形波の信号ｃ
、ｄに波形整形がされる。この信号ｃ、ｄはそれぞれイ
ンバータ４５．４８により反転されて、第２図（Ｃ’　
）、（Ｄ’　）に図示の矩形波の信号ｃ’、ｄ’　とな
る。

モノマルチバイブレータ４４．４６，４７゜４９は供給
される矩形波の立ち上り時に１パルスを送出するので、
それぞれの出力信号は、第２図（Ｅ）、（Ｆ）、（Ｇ）
、（Ｈ）に図示の信号ｅ。

ｆ、Ｑ、ｈとなる。これらの信号ｅ−ｈはＯＲ回路５０
により第２図（ト１）に図示の信号りが得られ、遅延量
０を信号ａの周期の１／２に設定すればＡ相信号（信号
ａ）を４侶に分割したことになる。

こうして、光学式エンコーダ１６の回転数あるいは回転
角に応じた検出信号を得ることができる。

次に、第３図に示す本発明の光学式回転検出装置の第２
の実施例について説明する。第３図は第１図のブロック
系統図に増幅回路３９．４１がそれぞれ送出するＡ相信
号より８相位号を減算する減算回路５５と、Ａ相信号と
Ｂ相信号とを加算する加口回路５６と、この減算回路５
５と加算回路５６との出力信号を１／Ｊ２倍する演算回
路５７゜５８と、パルス生成回路５０と同一構成のパル
ス生成回路５０′とが付加され、ＯＲ回路５１の代わり
にパルス生成回路５０．５０’の出力信号の論理和を得
るＯＲ回路５９が備えている他は同一であるので、同一
構成部分は同一符号を付与して図示した。

このような構成の本発明の光学式回転検出装置の第２の
実施例の動作を説明する。ここで、Ａ相信号とＢ相信号
の生成および、Ａ相信号と８相位号からパルス生成回路
５０がパルスを生成するのは、第１図の場合と同一であ
るので、その説明を省略する。

遅延回路４０の遅延量θ＝π／２とすれば、Ａ相信号お
よびＢ相信号はそれぞれ第４図（八）。

（Ｂ）に図示される信号ａ、ｂとなる。

減算回路５５により信号ａより信号すを減算すると第４
図（Ｃ）に図示されるように信号ａ（Ａ相信号）よりπ
／４だけ位相が進み、レベルがｆ２倍の信号Ｃが得られ
る。

また、加算回路５６により信号ａと信号すとを加詐する
と第４図（Ｄ）に図示されるように信号ａ（Ａ相信号）
よりπ／４だけ位相が遅れ、レベルがＪ２倍の信号ｄが
得られる。

この信号ｃ、ｄをぞれぞれ演算回路５７．５８により１
　／　Ｊ　２４８することにより信号ａ、ｂと同一レベ
ルの信号ｃ’、ｄ’（図示せず）が得られ、この伝号ｃ
’　、ｄ’よりパルス生成回路５０’　はパルス生成回
路５０と同様の動作により４つのパルス信号を生成する
。

即ら、パルス生成回路５０′は、Ａ相１３号よりπ／４
だけ位相が進んだパルス信号と、イれぞれπ／４，３π
／４，５π／４だけ位相が遅れた４つのパルス信号を生
成したことになる。

従って、ＯＲ回路５９からは第４図（Ｅ）に図示される
ように、Ａ相信号を８倍に分割しＩζパルス信信号が得
られる。

ここでは、光学式エンコーダ１６の反射膜１８に回転検
出信号に応じて形成された複数のピット２０は、第５図
（Ａ）に示１ように、円周方向に等角度αの間隔をもら
、この複数のピット２０を環状に形成たピット列２４〜
２７は半径方向に所定開隔Ｂをもって同心円状に形成さ
れているが、ピット列２４〜２７以外にも、等角度αと
同じか又は、この角度αとは異なる等角度α′であり、
ピット列２４〜２７の群と所定間隔離間したピット列の
群が複数形成されていても良い。

また、光学式エンコーダ１６のピット列２４〜２７の半
径方向、の全幅は、ＣＤ製造時に生じる中心穴の偏心、
回転させる際の取り付は誤差による偏心重より大きいも
のとしている。

こうしておくことによって、常に回転検出信号を得るこ
とができるため、１−ラッキングサーボのスタート時、
光ビーム２２はピット列のどれか１つのトラックに必ず
セットでき、所定のトラッキング号−ボを行なうことが
できるのである。

更に、光学式エンコーダ１６は、第５図（Ｂ）に図示さ
れる如く、ピットの形状を系方向に長くしたものでも良
い。

上記の光学式エンコーダ１６により送出されるパルス数
をインクリメンタルに数えることにより回転角度を検出
するインクリメント型エンコーダとして用いる場合には
、ここでは図示しないが、光学式エンコーダ１６の内周
又は外周に零番地を示すピッ１〜を形成することは勿論
である。

（発明の効果）上述したように、本発明の光学式回転検出装置は、光学
式エンコーダを用いているため、従来のものに比較して
、ピットの数を極めて多く形成することができるので、
回転検出の精度が向上し、しかも、光学式エンコーダに
設けられたピットよりの検出信号を回転検出信号とフォ
ーカス制御信号とに共用しているため、光学式回転検出
装ｒ１の構成が共用出来る効果があり、更に、１つの回
転検出信号（Ａ相信号）より簡単な回路構成によりＢ相
信号および複数相信号の回転検出信号を得ることが出来
るので、回転検出信号の高い光学式回転検出装置が得ら
れる特長がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光学式回転検出装置の第１の実施例を
示すブロック系統図、第２図は第１図の動作を説明する
ための波形図、第３図は本発明の光学式回転検出装置の
第２の実施例を示すブロック系統図、第４図は第３図の
動作を説明するための波形図、第５図は光学式エンコー
ダのピットのパターン図、第６図は光学式エンコーダの
部分拡大断面図、第７図（Ａ）、（Ｂ）は光ビームと光
ピツクアップおよび光学式エンコーダとの関係を説明づ
るための図、第８図は従来の光学式エンコーダの外観斜
視図、第９図は第８図に示す光学式エンコーダの部分拡
大図、第１０図は従来の光学式回転検出装置の正面断面
図である。１６・・・光学式エンコーダ、１７・・・保護部材、１
８・・・反射部材、１９・・・透明部材、２０・・・ピ
ット、３１・・・ピックアップ、３２・・・フォーカス
制御部、３３・・・ｌンコーダ信号処理部、３／１．３
６・・・電流・電圧変換回路、３５．３７・・・バッフ
ァ回路、３８．５６・・・加算回路、３９．４１・・・
増幅回路、４０・・・Ｒ延回路、４２．４３・・・比較
回路、４４゜４６．４７．４９・・・モノマルチバイブ
レータ、４５．４８・・・インバータ、５０．５０’　
・・・パルス生成回路、５１．５９・・・ＯＲ回路、５
２・・・エンコーダ出力端子、５５・・・減算回路、５
７．５８・・・演咋回路、口ａ、　Ｄｂ、　Ｄｃ、　Ｄ
ｄ・・・光検出器。士　ＺＥＩ測′４　口オＳ圓才　６　虐（Ａン　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（β２
″７′７　　目才　ｅ　１７’１ｌｌｆ１才　１０　　目手続？甫正書平成元年２月２７日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）円周方向に等角度の間隔をもつて複数のピットが
形成された反射部材、保護部材及び透明部材を積層して
成る光学式エンコーダに光を照射し、このエンコーダか
らの反射光により前記複数のピットを検出するピット検
出信号により回転検出をするピックアップ有する光学式
回転検出装置であつて、前記ピックアップから出力され
るピット検出信号を前記ピット列に対する焦点合わせを
制御するフォーカス制御部と、前記ピット検出信号を遅
延させる遅延回路とを備え、この遅延回路の出力信号と
前記光検出信号とに基づいて回転検出信号を生成するこ
とを特徴とする光学式回転検出装置。
（２）円周方向に等角度の間隔をもつて複数のピットが
形成された反射部材、保護部材及び透明部材を積層して
成る光学式エンコーダに光を照射し、このエンコーダか
らの反射光により前記複数のピットを検出するピット検
出信号により回転検出をするピックアップ有する光学式
回転検出装置であって、前記ピックアップから出力され
るピット検出信号を前記ピット列に対する焦点合わせを
制御するフォーカス制御部と、前記ピックアップから出
力されるピット検出信号を遅延させる遅延回路と、この
遅延回路の出力信号と前記光検出信号とを加算する加算
回路と、前記遅延回路の出力信号と前記光検出信号との
差を得る減算回路とを備え、この加算回路と減算回路と
の出力信号に基づいて回転検出信号を生成することを特
徴とする光学式回転検出装置。