JPH02176521A

JPH02176521A - 反射型光学式アブソリュートロータリエンコーダ装置

Info

Publication number: JPH02176521A
Application number: JP33129788A
Authority: JP
Inventors: Nobuaki Nakamura; 中村　展明
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1988-12-28
Filing date: 1988-12-28
Publication date: 1990-07-09

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、回転方向の絶対角度を検出する光学式アブソ
リュートロータリエンコーダ装置に関する。

（従来の技術）近年、光学式ロータリエンコーダ装置は、ＮＣ工作機械
、ロボット等の位置決めや各種機器の速度検出等に広く
使用されている。

この光学式ロータリエンコーダ装置には、基準位置から
の相対移動量を検出するインクリメンタルタイプと絶対
角度に対応した絶縁番地を検出するアブソリュートタイ
プとがあり、又、スリットやビットを形成したロータリ
エンコーダ円板の回転による透過光の変化によりこのス
リットやビットを検出する透過型と、スリットやビット
を形成したロータリエンコーダ円板の回転による反射光
の変化によりこのスリットやビットを検出する反射型と
がある。

第９図は、従来の透過型光学式アブソリュートロータリ
エンコーダ装置の例を示す概略構成図である。

図に示すように、従来例の透過型光学式アブソリュート
ロータリエンコーダ装置５１は、発光素子群５８と受光
素子群５９との間に回転スリット円板５２と固定スリッ
ト板５５とが配置された構成になっている。

この回転スリット円板５２には、回転方向の絶対番地を
表す２連符号等のアブソリュートエンコーダ符号に基づ
き、スリット５４−１〜５４−４を同心円状に配置した
各エンコーダトラック５３−１〜５３−４からなるエン
コーダトラック５３が形成されている。この回転スリッ
ト円板５２は、中心穴５６を軸受（図示せず）に軸支さ
れた入力軸５７に固定され、一体内に回転する。

前記発光素子群５８の発光素子５８−１〜５８−４と前
記受光素子群５９の受光素子５９−１〜５９−４とのそ
れぞれの光路上に、この回転スリット円板５２の前記各
エンコーダトラック５３−１〜５３−４、及び前記固定
スリット板５５のスリット５５−１〜５５−４が、それ
ぞれ対応するように配置されている。

そして、前記入力軸５７と直結した被測定物の駆動軸（
図示せず）の回転角度は、この回転スリット円板５２の
回転により、このスリット５４−１〜５４−４及びスリ
ット５５−１〜５５−４を通して、この発光素子５８−
１〜５８−４からのレーザ光線をこの受光素子５９−１
〜５９−４がそれぞれ対応して電気信号に変換し、電気
回路（図示せず）により前記アブソリニートエンコーダ
符号を読み取ることにより検出される。

（発明が解決しようとする課題）以上のような構成の従来例の透過型光学式アブソリュー
トロータリエンコーダ装置５１は、前述の如く、発光素
子５８−１〜５８−４及び受光素子５９−１〜５９−４
、回転スリット円板５２のエンコーダトラック５３−１
〜５３−４及び固定スリット板５５のスリット５５−１
〜５５−４を、それぞれ対応して前記２連符号等のアブ
ソリュートエンコーダ符号の数に応じて設けなくてはな
らず、構成が複雑であるため、コスト高になるという問
題点があった。

又、この装置５１の分解能を上げる場合は、この２連符
号等のアブソリュートエンコーダ符号中の最も細かい番
地符号である最も下の桁の最下位ビット（以降ＬＳＢと
略記する。又、これに対応して、最も粗い番地符号であ
る最も上の桁の最上位ビットをＭＳＢと略記する。）に
対応した、この円板５２の最外周のエンコーダトラック
５３−４の前記スリット５４−４の周方向の幅を小さく
しなければならないが、これには機械加工上限界が有っ
た。又、このスリット幅が小さくなると光の回折の影響
を受は易くなるため、検出精度上からも限界が有り、こ
の装置５１を小型化する場合、分解能をあまり上げられ
ないという問題点があった。

又、この装置５１により前記入力軸５７が１回転以上の
範囲の絶対角度を検出する場合は、前記ロータリエンコ
ーダ円板５２の１回転中の１箇所に設けた基準位置を表
すＺ相スリット（図示せず）の検出信号である、１回転
中に１回の基準信号であるＺ相信号を、この装置５１を
使用するセット側に設けたカウンタ等の記憶装置（図示
せず）によりカウントし、α回転β０を検出していた。

この記憶装置は、停電時を含む電源オフ時にも記憶が残
るよう、不揮発性メモリ、バックアップ電源等の電源オ
フ対策が必要であり、この使用セットがコスト高になる
という問題点があった。

本発明は上記の点に着目してなされたもので、構成が比
較的簡単であり、しかも小型・高分解能な、１回転以上
の範囲の絶対番地が検出可能な、反射型光学式アブソリ
ュートロータリエンコーダ装置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）本発明の反射型光学式アブソリュートロータリエンコー
ダ装置は、ビットの列をスパイラル状に１回転以上にわ
たって配置したエンコーダトラックを設け、このビット
の組み合わせにより構成した回転方向の絶対番地を表す
アブソリュートエンコーダ符号をこのエンコーダトラッ
クに配置した、被ａＪ定物の回転運動と応動するロータ
リエンコーダ円板と、レーザ光線の反射光の強度変化を
電気信号に変換して前記エンコーダトラックを読み取る
レーザ読取装置と、このレーザ読取装置の出力信号によ
り前記アブソリュートエンコーダ符号を読み取り前記被
Δ−［定物の回転角度に対応した前記絶対番地を表す検
出信号を出力する信号処理回路とを備えるよう構成した
ものである。

又、本発明の反射型光学式アブソリュートロータリエン
コーダ装置は、上記反射型光学式アブソリュートロータ
リエンコーダ装置において、前記アブソリュートエンコ
ーダ符号は前記ロータリエンコーダ円板が特定方向の回
転時を基準として配列されたディジタル信号であり、前
記信号処理回路にはこのロータリエンコーダ円板がこの
特定方向と反対方向の回転時はこのディジタル信号を反
転して出力する反転回路を備えるよう構成したものであ
る。

（実施例）本発明の反射型光学式アブソリュートロータリエンコー
ダ装置は、被測定物の回転運動と応動するロータリエン
コーダ円板にコンパクトディスク等の製造方法により形
成したビットの列をスパイラル状に１回転以上にわたっ
て配置したエンコーダトラックを設け、このビットの組
み合わせにより構成した回転方向の絶対番地を表すアブ
ソリュートエンコーダ符号をこのエンコーダトラックに
配置し、レーザ読取装置によりこのアブソリュートエン
コーダ符号を読み取ることにより、この被測定物の回転
角度に対応したこの絶対番地を表す検出信号を出力する
ものである。

第２図は、第１図の本発明の第１の実施例の装置で使用
されるロータリエンコーダ円板の例を示す構成図で、同
図（Ａ）は平面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）のエンコー
ダトラックのフレーム配置、ビット列、ディジタル信号
の構成を示す部分拡大説明図、同図（Ｃ）は同図（Ａ）
のビット部分の部分拡大断面図である。

図において、ロータリエンコーダ円板２は、コンパクト
ディスク等の製造方法により製造された、四部又は凸部
であるビット４の列がその一表面に所定の組み合わせで
スパイラル状に多数回転にわたって形成された、例えば
ポリカーボネート樹脂等の透明プラスチック製の円板状
の基板２ａと、この基板２ａのこのビット４が形成され
た表面にアルミニウム等の金属の蒸着又はスパッタリン
グにより形成された反射膜２ｂと、この反射幕２ｂに密
着して積層された紫外線硬化樹脂等からなる保護膜２Ｃ
とよりなる。以降の説明は、このビット４がこの基板２
ａ側から見て、このビット４以外の平坦部分であるラン
ド部５に対して凸部である例について述べる。

このビット４の後述するディジタル信号のロジック１に
対応した円周方向の長さは、このビット４をこの基板２
ａ側から読み取るための後述するレーザ読取装置（図示
せず）からのレーザ光線による光スポット１７の径と略
同じであり、径方向の幅は、この光スポット１７の径よ
り狭く、例えば略１／４に、又、高さは例えばこのレー
ザ光線の波長λの光学的に略１／４相当に形成されてい
る。

又、このビット４間の前記ランド部５のロジック０に対
応した円周方向の長さは、この光スポット１７の径と略
同じに形成されている。そして、このビット４とランド
部５との組み合わせによる列をスパイラル状に形成した
エンコーダトラック３には、この両者の組み合わせによ
り構成された多数の同期信号フレーム３ａと番地信号フ
レーム３ｂとが、その全トラックにわたって配置されて
いる。即ち、このエンコーダトラック３の始端であるリ
セット位置３　ｂ　（０）から、このエンコーダトラッ
ク３の読み取り側から見て右回り（以降ＣＷと略記する
。これに対応して、左回りはＣＣＷと略記する。）に、
この同期信号フレーム３ａと番地信号フレーム３ｂとか
交互に連続して配置されている。

この周期信号フレーム３ａは、本例では４ビツトで構成
されており、同期信号を表すディジタル信号１００１を
ビット列に置き換えたちであり、信号配列が左右対象に
なっている。又、前記番地信号フレーム３ｂは、ｍビッ
ト、例えば８ビツトで構成されており（説明の都合上８
ビツトとしたか、実際にはこの２倍以上である。）、絶
対番地を表す２連符号等のアブソリュートエンコーダ符
号である番地信号のディジタル信号をビット列に置き換
えたものであり、このアブソリュートエンコーダ符号の
ディジタル信号配列中には、この同期信号のディジタル
信号配列が含まれないよう構成されており、この絶対番
地は、前記リセット位置３　ｂ　（０）から順次ＣＷ力
方向割り振られている。

又、このそれぞれの番地信号フレーム３ｂ内において、
このアブソリュートエンコーダ符号は前記ＬＳＢが左端
に、前記ＭＳＢか右端になるように配置されている。即
ち、このアブソリュートエンコーダ符号は、前記円板２
がＣＣＷ回転時を基準として配列されている。

例えば、前記エンコーダトラック３のフレーム配置は、
前記絶対番地のｎｓ地付近では、第２図（Ｉ３）に示す
ように、図面外の左端に前記リセット位置３　ｂ　（０
）があり（図示せず）、このリセット位置３　ｂ　（０
）側から順次、番地信号（ｎ−１番地）フレーム３ｂ（
ｎ−１）、番地信号（ｎ番地）フレーム３　ｂ　（ｎ）
　、番地信号（ｎ＋１番地）フレーム３ｂ　（ｎ＋１）
が配置され、これ等の番地信号フレーム３ｂの間にそれ
ぞれ前記同期信号フレーム３ａが配置されている。

以上のような構成のロータリエンコーダ円板２は、第１
図に示す本発明の第１の実施例の反射型光学式アブソリ
ュートロータリエンコーダ装置１に組み込まれ使用され
る。

第１図は、本発明の反射型光学式アブソリュートロータ
リエンコーダ装置の第１乃至第３の実施例を示す概略構
成図である。

図に示すように、本発明の第１の実施例の装置ｌは、前
記ロータリエンコーダ円板２、このロータリエンコーダ
円板２の前記エンコーダトラック３を読み取るレーザ読
取装置８、このレーザ読取装置８の読み取り結果に基づ
き前記絶対番地を表す検出信号を出力する信号処理回路
２４等から構成されている。

このロータリエンコーダ円板２は、中心穴６を軸受（図
示せず）に軸支された入力軸７に固定され一体的に同軸
する。この入力軸７は、被ＡＦＩ定物の駆動軸（図示せ
ず）と直結され、これにより回転駆動される。そして、
前記レーザ読取装置８により、前記エンコーダトラック
３の前記同期信号フレーム３ａ及び番地信号フレーム３
ｂを構成する前記ビット４とランド部５の列が読み取ら
れる。

即ち、このレーザ読取装置８は、半導体レーザ発振器９
．グレイティング偏向板１０．　　コリメートレンズ１
１．偏光ビームスプリッタ１２．１／４波長板１３．対
物レンズ１４１円柱レンズ１５フォトダイオード１６等
から構成されている。

この半導体レーザ発振器９からのレーザ光線は、このグ
レイティング偏光板１０により３本のビームに分けられ
る。この３本ビームは、前記コリメートレンズ１１．偏
光ビームスプリッタ１２゜１／４　波長板１３．対物レ
ンズ１４を通り、前記ロー　９１Ｊ工ンコーダ円板２の
エンコーダトラック３に、前記ビット４のピッチの整数
倍のピッチの３つの光スポット（Ａ）１７Ａ、光スポッ
ト（Ｂ）１７Ｂ。

光スポット（Ｃ）１７Ｃとして照射される。この３つの
光スポット（Ａ）　、　（Ｂ）　、　（Ｃ）を光スポッ
ト］７と総称する。この中央の光スポット（Ｂ）１７Ｂ
は、後述するフォーカスサーボ用及び前記エンコーダト
ラック３の読み取り用に、この両側の光スポット（Ａ’
）　１７Ａ、　　（Ｃ）　１７Ｃは、後述するトラッキ
ングサーボ用に使用される。

前記ロータリエンコーダ円板２の反射膜２ｂの表面上で
反射した前記３本ビームの反射光は、前記対物レンズ１
４．１７４波長板１３を通り、この１／４波長板１３を
２回通ったことにより入射光と９０″位相が異なるため
、前記偏光ビームスプリッタ１２で反射されず通過し、
前記円柱レンズ１５を通って前記フォトダイオード１６
で電気信号に変換され、増幅器１９を介して信号として
出力される。

ここで、前記光スポット１７が前記ビット４間のランド
部５を照射した場合は、この反射光の殆んどがこのフォ
トダイオード１６に入射する。又、この光スポット１７
がこのビット４上を照射した場合は、このビットの頂部
からの反射光とこのランド部５からの反射光とでは（１
）４波長）×２の光路長の差が生じるため、この反射光
は相互に干渉し、又回折することにより強度が減小する
。この反射光の強度変化は、このフォトダイオード１６
で電気信号に変換され、これによりこのビット４とラン
ド部５の列、即ち前記エンコーダトラック３は読み取ら
れる。

次に、上記本発明の第１の実施例の装置１において、前
記ロータリエンコーダ円板２の前記入力軸７への取付精
度不良等による面振れに対して、前記レーザ光線の光ス
ポット１７の焦点をこの円板２の板面に追従させるいわ
ゆるフォーカスサーボについて説明する。

第３図は、第１図の装置におけるフォーカスサーボの説
明図であり、同図（Ａ）は板面が近過ぎる場合、同図（
Ｂ）は板面が正しい焦点位置の場合、同図（Ｃ）は板面
が遠過ぎる場合である。

第１図の前記フォトダイオード１６の前記中央の光スポ
ット（Ｂ）１７Ｂに対応した反射光スポット（Ｂ）１８
Ｂを受ける部分は、第３図に示すように、４分割フォト
ダイオード１６Ｂとなっている。

この４分割フォトダイオード１６Ｂのそれぞれ対角線上
の２個の出力は合成され、それぞれ差動増幅器１９Ｆの
両入力端子に供給される。そして、同図（Ｂ）に示すよ
うに、前記ロータリエンコーダ円板２が正しい焦点位置
にある場合は、前記反射光スポット（Ｂ）１８Ｂがこの
４分割フォトダイオード１６Ｂに均等に当たるから、こ
の差動増幅器１９、Ｆの出力は０となり、フォーカスサ
ーボ回路２０（第１図）は作動しない。同図（Ａ）　、
　（Ｃ）に示すように、このロータリエンコーダ円板２
が近過ぎる場合、又は遠過ぎる場合は、前記円柱レンズ
１５によって、この反射光スポット（Ｂ）１８Ｂの形状
は長円形となり、その結果としてこの差動増幅器１９Ｆ
からフォーカスサーボ信号が出力される。このフォーカ
スサーボ信号に応じて前記フォーカスサーボ回路２０は
、このフォーカスサーボ信号を０とするようにフォーカ
スサーボアクチュエータ２２（第１図）を駆動すること
により、前記対物レンズ１４を正しい焦点位置に修正す
る。

以上の動作により前記レーザ光線の光スポット１７は、
前記ロータリエンコーダ円板２の反射膜２ｂの表面上に
、常に焦点が合うように制御される。

次に、上記本発明の第１の実施例の装置１において、こ
のロータリエンコーダ円板２の前記入力軸７への取付精
度不良等による偏心に対して、このレーザ光線の光スポ
ット１７をこの円板２の前記エンコーダトラック３に追
従させる、いわゆるトラッキングサーボについて説明す
る。

第４図は、第１図の装置におけるトラッキングサーボの
説明図であり、同図（Ａ）は光スポットとビットとの関
係を示す図、同図（Ｂ）は反射光スポットとダイオード
との関係を示す図である。

同図（Ａ）に示すように、前記３本ビームによる光スポ
ット（Ａ）１７Ａ、（Ｂ）１７Ｂ、（Ｃ）１７Ｃは、前
記エンコーダトラック３のビット４の列に対して、前記
グレイティング偏光板１０により、この両側の光スポッ
ト（Ａ）　１７Ａ、　　（Ｃ）　１７　Ｃがそれぞれ反
対方向にずれるように照射される。又、第１図の前記フ
ォトダイオード１６の、この３つの光スポット（Ａ）　
　１７Ａ、　　（Ｂ）　　１７　Ｂ、　　（Ｃ）　１７
ｃに対応した３つの反射光スポット（Ａ）１８Ａ。

（Ｂ）１８Ｂ、（Ｃ）１８Ｃを受ける部分は、第４図（
Ｂ）に示すように、この反射光スポット（Ａ）　１８Ａ
。

（Ｃ）１８Ｃ用の２個のフォトダイオード１６Ａ。

１６Ｃ及びこの反射光スポット（Ｂ）１８Ｂ用の前述の
４分割フォトダイオード１６Ｂとなっている。

この２個のフォトダイオード１６Ａ及び１６Ｃの出力は
、差動増幅器１９Ｔの両入力端子に入力される。そして
、前記光スポット（Ａ）１７Ａ及び（Ｃ）１７Ｃの前記
ビット４の列からのずれに応じた、前記反射光スポット
（＾）１８Ａ及び（Ｃ）　１８ｃの光量の変化は、この
差動増幅器１９Ｔによりトラッキングサーボ信号として
出力される。このトラッキングサーボ信号に応じてトラ
ッキングサーボ回路２１（第１図）が、トラッキングサ
ーボアクチュエータ２３（第１図）を駆動することによ
り、前記光スポット（Ｂ）１７Ｂの中心を常にこのビッ
ト４の列、即ち前記エンコーダトラック３が通るように
、常に前記光スポット１７に対してこのエンコーダトラ
ック３の径方向の位置修正が施される。

又、前記反射光スポット（Ｂ）１８Ｂからこのエンコー
ダトラック３の検出信号を得る場合は、前記４分割フォ
トダイオード１６Ｂの全出力は、前置増幅器１９Ａによ
り加算され、前記信号処理回路２４に供給される。

この信号処理回路２４においてこのエンコーダトラック
３の検出信号により、前記ロータリエンコーダ円板２が
第１図及び第２図で矢印にて図示のＣＣＷ回転時には、
前述の第２図（Ｂ）のエンコーダトラック３のフレーム
配置における前記番地信号（ｎ−１番地）フレーム３ｂ
（ロー１）と番地信号（ｎ番地）フレーム３　ｂ　（ｎ
）との間の前記同期信号フレーム３ａとこれに続くこの
番地信号（ｎ番地）フレーム３ｂ（ロ）により、この絶
対ｔｉ　地ｎ番地が検出されるが、ＣＷ回転時には、前
記番地信号（ｎ千１番地）フレーム３　ｂ　（ｎｉｌ）
とこの番地信号（ｎ番地）フレーム３　ｂ　（ｎ）との
間の同期信号フレーム３ａとこれに続く、この番地信号
（ｎ番地）フレーム３　ｂ　（ｎ）により、この絶対各
地ｎ番地を検出するためには、この番地信号（ｎ番地）
フレーム３　ｂ　（ｎ）のディジタル信号データを反転
する。

第５図は、第１図の装置における信号処理回路のブロッ
ク図であり、第６図は第５図の回路の動作を説明する波
形図である。

第１図で前述の増幅器１９から出力された前記エンコー
ダトラック３の検出信号が供給される前記信号処理回路
２４は、第５図の構成になっている。この第５図の回路
の動作について、第６図の波形図を参照しながら説明す
る。

このエンコーダトラック３の検出信号ＣＣＷ時す又はＣ
Ｗ時りは、波形整形回路２５において矩形波に波形整形
されて、ＣＣＷ時Ｃ又はＣＷ時ｉの矩形波検出信号とな
り、この矩形波検出信号Ｃ又はｉは、同期信号検出回路
２６、クロック回路２７、番地信号検出回路２８にそれ
ぞれ供給される。

この矩形波検出信号Ｃ又はｉから、この同期信号検出回
路２６において前記同期信号が検出され、この同期信号
に基づき同期信号パルスｄが作られ、この同期信号パル
スｄはこの番地信号検出回路２８に供給される。この同
期信号は前述の通り信号配列が左右対称であるから、Ｃ
ＣＷ時及びＣＷ時共この同期信号パルスｄが得られる。

又、前記クロック回路２７において、前記矩形波検出信
号Ｃ又はｉ及び発振矩形波から、この同期信号及び前記
番地信号のディジタル信号のタイミングと同期したクロ
ック信号ｅが生成され、このクロック信号ｅは、前記番
地信号検出回路２８、番地信号反転回路２９、シリアル
パラレル変換回路３０にそれぞれ供給される。このクロ
ック信号ｅは、ＣＣＷ時及びＣＷ時共同じ波形である。

又、前記ロータリエンコーダ円板２の回転方向を表す回
転方向信号、ＣＣＷ時ａ（ハイレベル）又はＣＷ時ｇ（
ロウレベル）が前記番地信号検出回路２８及び番地信号
反転回路２９に供給される。

この回転方向信号ａ及びｇは、前記装置１が直結された
被測定物側から供給されてもいいし、この装置１内でこ
の回転方向を検出することにより生成してもよい。この
装置１内でこの回転方向を検出する場合、前記同期信号
を表すディジタル信号を、１０１０のように信号配列を
左右非対称に構成し、前記同期信号検出回路２６におい
てこの同期信号を検出すると共に、この信号配列から回
転方向を検出することも出来る。又、この同期信号を表
すディジタル信号を前述の通り１００１とし、別に回転
方向を表す回転方向信号フレームを設けても良いのは勿
論である。

そして、前記番地信号検出回路２８において、ＣＣＷ時
は前記矩形波検出信号Ｃから、前記同期信号パルスｄ及
びクロック信号ｅを用いて、前記番地信号のディジタル
信号ｆがＬＳＢ−ＭＳＢの順に、シリアルデータとして
検出される。即ち、この同期信号パルスｄにより、これ
に続く前記番地信号フレーム３ｂを検出し、このクロッ
ク信号ｅのタイミングにより、この番地信号のディジタ
ル信号ｆが読み取られる。ＣＣＷ時は前記回転方向信号
ａによる電子スイッチ（図示せず）の切換え等により、
この番地信号のディジタル信号ｆは、前記シリアルパラ
レル変換回路３０に供給される。

又、前記番地信号検出回路２８において、ＣＷ時は前記
矩形波検出信号ｉから、前記番地信号の反転したディジ
タル信号ｊがＭＳＢ−ＬＳＢノＩＩＩｆｉに、シリアル
データとして検出される。ＣＷ時は前記回転方向信号ｇ
によるこの電子スイッチの切換え等により、この番地信
号の反転したディジタル信号ｊは、前記番地信号反転回
路２９へ供給される。この番地信号反転回路２９は、こ
の回転方向信号ｇが入力された場合のみ作動し、この番
地信号の反転したディジタル信号ｊの信号配列を前記ク
ロック信号ｅを用いて反転し、ＬＳＢ〜ＭＳＢの順の前
記番地信号のディジタル信号ｆに変換し、この番地信号
のディジタル信号ｆは前記シリアルパラレル変換回路３
０へ供給される。

このシリアルパラレル変換回路３０において、ＣＣＷ時
は前記番地信号検出回路２８がら、０ｗ時はこの番地信
号反転回路２９からの、この番地信号のディジタル信号
ｆのシリアルデータは、このクロック信号ｅを用いてパ
ラレルデータに変換され、８個の出力端子にＬＳＢ−Ｍ
ＳＢの８ビツトのディジタル信号が絶対番地検出信号と
して出力される。

この絶対番地検出信号出力は、前記ロータリエンコーダ
円板２の回転角度に対応した前記絶対番地を表すアブソ
リュートエンコーダ符号のディジタル信号データである
から、これにより前記被測定物の駆動軸の回転角度は検
出されたことになる。

以上のような構成の本発明の第１の実施例の反射型光学
式アブソリュートロータリエンコーダ装置１は、このロ
ータリエンコーダ円板２に円周方向の長さが例えば１μ
ｍ程度の前記ビット４と前記ランド部５との組み合わせ
により、この絶対番地を表すアブソリュートエンコーダ
符号を割り振ったものであるから、構成が簡単で小型な
割りに高分解能が得られる。又、このロータリエンコー
ダ円板２に前記エンコーダトラック３をスパイラル状に
多数回転にわたって形成したものであるから、この円板
２の多数回転の範囲の絶対番地が検出可能である。又、
このロータリエンコーダ円板２は、コンパクトディスク
等の製造方法により製造されたものであるから、大量生
産が可能であり、この装置１のコストダウンが可能であ
る。

なお、上述の本発明の第１の実施例では、前記絶対番地
を表すアブソリュートエンコーダ符号を左右非対称に構
成したから、少ないビット数でこのアブソリュートエン
コーダ符号が構成出来、高分解能が得られるが、この高
分解能を犠牲にして２倍のビット数を使い、このアブソ
リュートエンコーダ符号を左右対称に構成することが出
来るのは勿論である。

次に、前記番地信号フレーム３ｂのエラー検出・訂正の
ため、コンパクトディスク等で行なわれているような冗
長符号を付加した第２の実施例について説明する。

第７図は、第１図の本発明の第２の実施例の装置で使用
されるロータリエンコーダ円板の例におけるエンコーダ
トラックのフレーム配置を示す部分拡大説明図であり、
同図（Ａ）は冗長符号フレームを番地信号フレームの左
右に設けた場合であり、同図（Ｂ）は冗長符号フレーム
を２分割した番地信号フレームの中央に設けた場合であ
る。

本発明の第２の実施例におけるロータリエンコーダ円板
は、冗長符号フレーム以外は第２図で前述した第１の実
施例におけるロータリエンコーダ円板２と同様に構成さ
れており、第７図は第２図（１３）に対応したものであ
るから、第２図と同様の部分は説明を省略する。

第７図（Ａ）は、前記番地信号フレーム３ｂとその左側
の前記同期信号フレーム３ａとの間に０ｗ時用の冗長符
号（１）フレーム３３ｃｍ１が、右側の前記同期信号フ
レーム３ａとの間にＣＣＷ時用の冗長符号（２）フレー
ム３３ｃｍ２が配置されたエンコーダトラック３３の場
合であり、同図（Ｂ）は、この番地信号フレーム３ｂの
ｍビットのデータを表すディジタル信号を左右に２分割
し、ＬＳＢ側のＩＩｌ／２ビットのデータを表す番地信
号（１／２）フレーム３３ｂ−１及びＭＳＢ側のｒａ／
２ビットのデータを表す番地信号（１／　２）フレーム
３３ｂ−２とし、この両者の中央に冗長符号フレーム３
３ｃが配置された場合である。この冗長符号はリードソ
ロモン符号等の周知のものであり、この番地信号のディ
ジタル信号のエラー検出・訂正を行なうものである。

以上のような構成のロータリエンコーダ円板３２は、第
１図に示す本発明の第２の実施例の反射型光学式アブソ
リュートロータリエンコーダ装置３１に組み込まれ使用
される。本発明の第２の実施例の装置３１は、上述のロ
ータリエンコーダ円板３２のエンコーダトラック３３の
フレーム配置が前述の第１の実施例と異なるものである
から、前述の第１の実施例の装置１と同様の部分は説明
を省略する。

本発明の第２の実施例の装置３１において、このロータ
リエンコーダ円板３２のエンコーダトラック３３のフレ
ーム配置が第７図（Ａ）の場合、ＣＣＷ時は、前記番地
信号フレーム３ｂのｍビットデータは前記冗長符号（２
）フレーム３３ｃｍ２の冗長符号を用いて、第１図の信
号処理回路３４でエラー検出・訂正が行なわれる。又、
ＣＷ時は、この番地信号フレーム３ｂの反転したｍビッ
トデータは前記冗長符号（１）フレーム３３ｃｍ１の冗
長符号を用いて、この信号処理回路３４でエラー検出・
訂正が行なわれる。

第７図（Ｂ）の場合、前記冗長符号フレーム３３ｃの冗
長符号を左右対称に構成すれば、前記番地信号（１／２
）フレーム３３ｂ−１及び番地信号（１／２）フレーム
３３ｂ−２のそれぞれ１／２ビツトのデータは、ＣＣＷ
時、ＣＷ時共、この冗長符号を用いてこの信号処理回路
３４で合成後エラー検出・訂正が行なわれる。この冗長
符号フレーム３３ｃの冗長符号が、この番地信号（１／
２）フレーム３３ｂ−１及び３３ｂ−２のｍビットデー
タの信号配列と同じ＜ＣＣＷ時を基準として配置されて
いる場合、ＣＷ時は、この番地信号（１／２）フレーム
３３ｂ−２及び３３ｂ−１のそれぞれ反転したｍ／２ビ
ツトのデータと共にこの反転した冗長符号は、この信号
処理回路３４で反転後上記の場合と同様にエラー検出・
訂正が行なわれる。

以上のような構成の本発明の第２の実施例においては、
検出したディジタル信号データのエラー検出・訂正が行
なわれるから、前記絶対番地検出信号の信頼性が向上す
る。

次に、前述の第１及び第２の実施例の反射型光学式アブ
ソリュートロータリエンコーダ装置に、インクリメンタ
ルロータリエンコーダ装置の機能を付加した、本発明の
第３の実施例について説明する。本例では、前述の第１
の実施例の装置にこの機能を付加した例について述べる
。

第８図は、第１図の本発明の第３の実施例の装置で使用
されるロータリエンコーダ円板の例を示す平面構成図で
ある。

図に示すように、本発明の第３の実施例におけるロータ
リエンコーダ円板４２は第２図で前述の第１の実施例に
おける円板２のアブソリュートロータリエンコーダ装置
用の前記エンコーダトラック３の外周に、インクリメン
タルロータリエンコーダ装置用のエンコーダトラック４
３を配置したものである。このエンコーダトラック４３
以外は前述の第１の実施例における円板２と同様である
から、第２図と同様の部分は説明を省略する。

このエンコーダトラック４３は、所定数の前記ビット４
とランド部５とが等間隔に交互に、前記中心穴６と同心
円状に配置されたものである。

以上のような構成のロータリエンコーダ円板４２は、第
１図に示す本発明の第３の実施例の反射型光学式アブソ
リュートロータリエンコーダ装置４１に組み込まれ使用
される。本発明の第３の実施例の装置４１は、上述のエ
ンコーダトラック４３が前述の第１の実施例と異なるも
のであるから、前述の第１の実施例の装置１と同様の部
分は説明を省略する。

本発明の第３の実施例の装置４１において、前記エンコ
ーダトラック３及び４３は、前述のレーザ読取装置８と
同様なレーザ読取装置４８からの前述の３本ビームによ
る３つの光スポット（Ａ）１７Ａ、（Ｂ）１７Ｂ、（Ｃ
）１７Ｃの位置を切換えて使用することにより、それぞ
れの用途に合わせて読み取られる。即ち、このレーザ読
取装置４８は、アブソリュートロータリエンコーダ装置
として使用する場合はこのエンコーダトラック３を、イ
ンクリメンタルロータリエンコーダ装置として使用する
場合はこのエンコーダトラック４３を読み取るよう、こ
のレーザ読取装置８に切換装置（図示せず）か付加され
たものである。

このインクリメンタルロータリエンコーダ装置として使
用する場合、前記３本ビームによる中央の光スポット（
Ｂ）１７Ｂによるこのエンコーダトラック４３の読み取
り結果は、前記増幅器１９から、前記ロータリエンコー
ダ円板４１の回転に応じたパルス数のインクリメンタル
検出信号とじて出力され、これにより反射型光学式イン
クリメンタルロータリエンコーダ装置としての機能が果
される。

上述の第３の実施例では、前記エンコーダトラック３及
び４３の読み取り用に前記レーザ読取装置４８を兼用し
て使用したが、この両エンコーダトラックの読み取り用
に、それぞれ専用のレーザ読取装置を配置しても良いの
は勿論である。この場合、前記エンコーダトラック３の
各絶対番地を表すディジタル信号による数十ビットの範
囲を、前記エンコーダトラック４３により更に細かく読
み取り、高分解能を得ることも出来る。

以上のような構成の本発明の第３の実施例の装置４１は
、ロータリエンコーダ装置としての機能が向上するから
、この装置４１の利用範囲が拡大する。

なお、上述の第３の実施例において、上述のインクリメ
ンタルロータリエンコーダ装置の部分は、上述の倒置外
の構造のインクリメンタルロータリエンコーダ装置でも
良いのは勿論である。

又、前述の各実施例では、前記エンコーダトラックか前
記ロータリエンコーダ円板の片側表面に形成された場合
について述べたが、両側表面に形成しても良い。

（発明の効果）本発明の反射型光学式アブソリュートロータリエンコー
ダ装置は、前述の如く構成したものであるから、構成が
簡単で小型・低コストな割りに高分解能か得られると共
に、前記ロータリエンコーダ円板の１回転以上の範囲の
絶対番地が検出出来る。

又、前記アブソリュートエンコーダ符号のディジタル信
号を特定方向回転時を基準として配列し、この特定方向
と反対方向の回転時はこのディジタル信号を反転して出
力するよう構成したものであるから、このアブソリュー
トエンコーダ符号が少ないビット数で構成出来、高分解
能が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の反射型光学式アブソリュートロータリ
エンコーダ装置の第１乃至第３の実施例を示す概略構成
図、第２図は第１図の本発明の第１の実施例の装置で使
用されるロータリエンコーダ円板の例を示す構成図、第
３図は第１図の装置におけるフォーカスサーボの説明図
、第４図は第１図の装置におけるトラッキングサーボの
説明図、第５図は第１図の装置における信号処理回路の
ブロック図、第６図は第５図の回路の動作を説明する波
形図、第７図は第１図の本発明の第２の実施例の装置で
使用されるロータリエンコーダ円板の例におけるエンコ
ーダトラックのフレーム配置を示す部分拡大説明図、第
８図は第１図の本発明の第３の実施例の装置で使用され
るロータリエンコーダ円板の例を示す平面構成図、第９
図は従来の透過型光学式アブソリュートロータリエンコ
ーダ装置の例を示す概略構成図である。１．３１．４１・・・反射型光学式アブソリュートロー
タリエンコーダ装置、２．３２．４２・・・ロータリエンコーダ円板、３．３
３・・・エンコーダトラック３ａ・・・同期信号フレーム、ビット、３ｂ・・・各地信号フレーム、４・・５・・・ランド部、７・・・入力軸、８．４８・・・レーザ読取装置９・・・半導体レーザ発振器、１６・・・フォトダイオード、１７・・・先スポット、
１８・・・反射光スポット、２４．３４・・・信号処理回路、２８・・・番地信号検出回路、２９・・・番地信号反転回路。特許出願人　　日本ビクター株式会社代表者　垣木邦夫坊遥

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ビットの列をスパイラル状に１回転以上にわたっ
て配置したエンコーダトラックを設け、このビットの組
み合わせにより構成した回転方向の絶対番地を表すアブ
ソリュートエンコーダ符号をこのエンコーダトラックに
配置した、被測定物の回転運動と応動するロータリエン
コーダ円板と、レーザ光線の反射光の強度変化を電気信
号に変換して前記エンコーダトラックを読み取るレーザ
読取装置と、このレーザ読取装置の出力信号により前記
アブソリュートエンコーダ符号を読み取り前記被測定物
の回転角度に対応した前記絶対番地を表す検出信号を出
力する信号処理回路とを備えたことを特徴とする反射型
光学式アブソリュートロータリエンコーダ装置。
（２）前記アブソリュートエンコーダ符号は前記ロータ
リエンコーダ円板が特定方向の回転時を基準として配列
されたディジタル信号であり、前記信号処理回路にはこ
のロータリエンコーダ円板がこの特定方向と反対方向の
回転時はこのディジタル信号を反転して出力する反転回
路を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の反射型光学式アブソリュートロータリエンコーダ装置
。