JPH01263522A - 光学式アブソリュートエンコーダ - 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〕 本発明は光学式アブソリュートエンコーダーに関するも
のである。

〔従来の技術〕

従来のアブソリュートエンコーダとしては、光学式、磁
気式等のものが知られているが、２”の分解能を有する
アブソリュートエンコーダには、符号板のアブソリュー
トパターンとしてｎ本以上のトラックが必要で、第３図
（ａ）、（ｂ）に示したように、符号板が円板型であれ
ば、半径方向に複数のトラックが必要である。第３図（
ａ）は符号板３０の平面図、第３図（ｂ）はエンコーダ
の概略側面図であり、符号板３０にはアブソリュートパ
ターン３１を形成する４本の同心円状のトラックが形成
され（第３図（ａ））、各トラックに対応さ”せて４つ
の検出器３２．３３．３４．３５が配設されている（第
３図（ｂ））、なお、第３図（ｂ）で示した４は符号板
３０の回転軸である。

また、第４図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）
に検出器３２．３３．３４．３５からそれぞれ得られる
信号を波形整形した矩形波を示す。

符号板３０の任意の回転位置にて得られる矩形波の組み
合わせが第４図（ｅ）に示した十人進数に対応しており
、符号板３０の回転位置がアブソリエートに検出できる
。

従って、分解能を上げようとすれば、トラックの数を増
やさなければならず、その結果、符号板の径が大きくな
らざるをえない。

また、符号板が円筒型や平板型のものでは測定方向に直
交する方向（幅）が大きくなってしまう。

さらに、１本のトラック間の位相関係の調整に煩わしさ
がある。

特に光学式アブソリエートエンコーダーに於いては光源
、光センサー等の検出器がトラックの数だけ必要となる
。さらに光源、光センサーそれぞれにアブソリュートパ
ターンに照射、集光する光学系が必要となり、価格が上
昇する。

（発明の目的） 本発明はこれらの欠点を解決し小型かつ調整の容易な光
学式アブソリュートエンコーダを得ることを目的とする
。

（問題点を解決する為の手段） 上記問題点の解決の為に本発明では、符号板（２）と、
符号検出部材（３）とを相対的に移動させ、両者の相対
的位置関係に応じた信号を前記検出部材（３）から得る
ようになした光学式エンコーダにおいて、前記相対位置
に応じたｎビットの明暗の符号像が所定位置に生ずるよ
うなホログラムパターンを前記符号板（２）に形成する
と共に、前記検出部材（３）として前記符号板（２）の
ホログラムパターンを照射する参照光の射出光源（１）
と、前記所定位置に前記ｎビットの符号像を受光するよ
うに各ビットを対応させて配設したｎビットの光電変換
部材（３）とを用いたことを特徴とする。

前記光電変換部材としては、−次元の光センサアレイを
用いることができる。

〔作　用〕

本発明においては、ホログラムを符号板として用いるの
で、分解能を上げるのも容易であり、また光学要素もホ
ログラムを用いた符号板１つであるので符号板の量産性
の良さと共にコストダウンに大きく寄与する。

また、本発明の符号板は、従来の符号板と異なり、光電
変換部材上の光学像のフーリエ変換面に相当するために
、符号板のきす、汚れの影響を受けにくい、加えて、本
発明の符号板として円板状のものを用いた場合に、円板
の径の大きさをもつレンズとして作用するので光源と符
号円板、符号円板と充電変換部材との間隔を大きくとれ
る利点がある。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例の主要部を示す図であり、回
転軸４にはホログラム円板２が固定され、ホログラム円
板２はその中心軸を回転中心として回転する。ホログラ
ム円板２の表面は、半導体レーザー１による参照光で照
射される。ホログラム円板２の表面からの光は、ホログ
ラム円板２の表面から所定距離にある面Ｐに、例えば、
グレイコードによる４トラツクの明暗パターンからなる
符号像を、ホログラム円板２の中心軸を中心として、環
状に形成する。すなわち、この符号像は、第３図（ａ）
の如きパターンになる。

面Ｐの所定位置には、符号像の同一半径方向の各トラッ
クに対応させた受光部を有する４ビツトのフォトダイオ
ードアレイが配設されている。

従って、ホログラム円板２の中心軸を回転中心軸とする
回転軸４が回転すると、フォトダイオードアレイ３の受
光面は４ビツトのグレイコードによる符号像で走査され
、その結果、フォトダイオードアレイ３の受光面の明暗
はグレイコードに応じて変化し、その出力はホログラム
円板２の回転絶対位置に応じた値となる。この場合、符
号像は第３図の符号板１７のアブソリュートパターンに
、フォトダイオードアレイ３は第３図の４つの検出器３
２．３３．３４．３５に対応する。

すなわち、フォトダイオードアレイ３の４ビツトの出力
信号の出力状態によって、ホログラム円板２の絶対回転
位置がわかる。

フォトダイオードアレイ３から出力された信号の処理に
は、従来技術をそのまま用いることができることは当然
である。

さて、このようなホログラム円板２を形成するには、第
２図の如き光学系を用いればよい、第２図の光学系にお
いて、半導体レーザー２０からの射出光はビームスプリ
ッタ−２１にて２分される。

ビームスプリッタ−２１の透過光は参照光５であり、反
射鏡２２で反射した後、レンズ２３で集光され、反射鏡
２４でマスク６を照明する。このときの照明光は拡散光
であり、反射鏡２４で折り曲げられたレンズ２３の光軸
は、マスク６の表面にほぼ垂直である。マスク６には、
例えば第３図（ａ）に示したような４トラツクのグレイ
コードが、レンズ２３の光軸を中心として形成されてい
る。勿論、マスク６に他のコードパターンを設けておけ
ば、このコードパターンを符号像として得ることができ
る。

なお、マスク６において、第３図（ａ）の白抜き部分に
相当する箇所は透明部であり、斜線部分に相当する箇所
は不透明部である。

マスク６を透過した参照光５は、マスク６の背後にマス
ク６と平行に配設した感光材のコートされたガラス又は
樹脂からなるホログラム円板２゜に達する。

一方、ビームスプリンター２１で反射したレーザー光は
、反射鏡２５で反射され、レンズ２６．２７で拡大され
た後、記録光７としてレンズ２８によってマスク６を通
してホログラム円＃１ｉ２″の上に集光される。

ホログラム円板２″上には、参照光５と記録光７による
干渉縞が生じ、これがホログラムとして円板２′に記録
される。

このようにしてホログラムの記録されたホログラム円板
２°を第１図のホログラム円板２として用いることもで
きるが、感光材を現像した後、エツチングによってホロ
グラムパターンを形成したものをホログラム円板２とし
ても良い。

なお、第２図の光学系では、記録光７の光路中に反射鏡
２４が設けられているが、マスク６には環状のグレイコ
ードが形成され、中央部にはパターンが無いので、記録
光７の中央部分が反射鏡２４で遮光されても何ら支障が
ない。

また、ホログラム円板２のパターンは、光学系を用いて
形成する以外に、コンピュータにより参照光と記録光と
による干渉パターンを計算し、その計算結果に基づいて
、円板上にパターンを描かせるようにして形成すること
もできる。

以上の様に、本発明の一実施例によれば、近年安価で入
手し易くなった半導体レーザーと、大量生産が容易なホ
ログラム円板（プラスチックで作る場合には、レプリカ
法により簡単に量産できる）と、−次元センサアレイと
により基本的な構成要素が形成されるので、安価で高分
解能なアブソリュートエンコーダーが得られる。

（発明の効果） 以上述べたように本発明によれば、ホログラムを符号板
として用いるので、分解能を上げるのも容易であり、ま
た光学要素もホログラムを用いた符号板１つであるので
、符号板の量産性の良さと共にコストダウンに大きく寄
与する光学式アブソリュートエンコーダーが得られる。

また、本発明の符号板は、従来の符号板と異なり、情報
量に冗長性があるため、符号板のきす、汚れの影響を受
けにくい、という効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の主要部を示す図、第２図は
本発明の一実施例のホログラム円板を形成する光学系、
第３図は従来の光学式アブソリエートエンコーダーの要
部を示す図、第４図は従来のアブソリュートエンコーダ
の信号波形を示すタイミングチャート、である。 （主要部分の符号の説明） １・・・半導体レーザー、 ２・・・ホログラム円板、 ３・・・フォト・ダイオードアレイ。 出暦人　　株式会社ニコン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 符号板と、符号検出部材とを相対的に移動させ、両者の
   相対的位置関係に応じた信号を前記検出部材から得るよ
   うになした光学式エンコーダにおいて、 前記相対位置に応じてｎビットの明暗の符号像が所定位
   置に生ずるようなホログラムパターンを前記符号板に形
   成すると共に、前記検出部材として前記符号板のホログ
   ラムパターンを照射する参照光の射出光源と、前記所定
   位置に前記ｎビットの符号像を受光するように各ビット
   を対応させて配設したｎビットの光電変換部材とを用い
   たことを特徴とする光学式アブソリュートエンコーダー
   。