JPH0274823A

JPH0274823A - 位置検出装置

Info

Publication number: JPH0274823A
Application number: JP22689988A
Authority: JP
Inventors: Hirotoshi Yamamoto; 裕敏山本; Hideo Koyama; 英夫小山; Keiichi Hokaku; 宝角　敬一
Original assignee: Shin Meiva Industry Ltd
Current assignee: Shinmaywa Industries Ltd
Priority date: 1988-09-09
Filing date: 1988-09-09
Publication date: 1990-03-14

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）この発明は、いわゆるエンコーダなどとして使用される
位置検出装置に関し、特に、インクリメンタル型エンコ
ーダとアブソリュート型エンコーダの機能を併せ持つ位
置検出装置に関する。

（従来の技術）産業用ロボットなどの種々のｄ器においては、可動機構
の現在位置や角度などを検出する目的で、位置検出装置
としてのエンコーダが設けられている。周知のように、
エンコーダはアブソリュート型エンコーダとインクリメ
ンタル型エンコーダとに大別されている。このうち、ア
ブソリュート型エンコーダは可動機構の現在位置を示す
検出信号が直接前られるという利点があるが、位置検出
の分解能を向上させるには、一般にセンサの数を増加す
る必要があり、同時に信号配線も増加するため構造が複
雑となり、狭小な空間に配置することが困難である。

一方、インクリメンタル型エンコーダは、センサの数が
少なく構造が簡単であり、また、高速回転時の位置検出
に適するという利点がある。このため、産業用ロボット
では、インクリメンタル型エンコーダが多く利用されて
いる。

（発明が解決しようとする課題）ところで、周知のように、インクリメンタル型エンコー
ダでは、電ｌｌ！投入時に可動機構の現在位置を直接検
出することができないため、可動機構を動かすことによ
り所定の原点を探す、いわゆる「原点合わせＪを行なう
必要がある。ところが、可動機構の種類によっては、他
の構造と衝突・干渉するなどのおそれがあるために、原
点合わせ動作を行なうことができないという問題が生じ
る場合がある。

（発明の目的）この発明は従来技術における上述の問題の克服を意図し
ており、比較的簡単な構造によって、インクリメンタル
型エンコーダと、アブソリニー１〜型エンコーダの両者
の機能を発揮することができる位置検出装置を提供する
ことを目的とする。

（課題を解決するための手段）従来技術における上述の課題を解決するため、この発明
は、所定の固定部と可動部とを有し、前記固定部と前記
可動部とのうちのいずれか一方の側に付された位置情報
要素を他方に設けられた読取り手段によって読取ること
により、前記固定部と前記可動部との相対的位置関係を
検出する位置検出装置において、前記位置情報要素は、
インクリメンタル型位置情報要素と複数の桁配列を持つ
アブソリュート型位置情報要素とを備え、前記読取り手
段が、所定の指令信号に応答して前記インクリメンタル
型位置情報要素と前記アブソリュート型位置情報要素と
を選択的に読取る選択的読取り手段として形成されてい
るとともに、前記選択的読取り手段は、前記アブソリュ
ート型位置情報要素の読取りに際して、当該アブソリュ
ート型位置情報要素上を前記桁配列の方向に沿って読取
り走査する走査手段を有する。

このうち、前記インクリメンタル型およびアブソリ１−
ト型位置情報要素は、互いに同一の位置検出分解能を有
することとすることが効果的である。

また、前記位置情報要素を、光反射体に所定のｍｍで配
列した光反射ピットによって形成し、前記読取り手段は
、自動焦点制御装置によって前記光反射体上に焦点を結
ぶ検出光を照射し、前記検出光が前記光反射ピッ１−で
反射されることによって得られる反射光を検出して当該
検出結果に応じた光検出信号を発生する反射型の光ピッ
クアップを備えるように構成することも可能である。

（作用）この発明の位置検出装置には、（ａ）可動部の動作時にはインクリメンタル型位置情報
を、また、（ｂ）可動部が停止している時にはアブソリュート型位
置情報を、それぞれ選択的に読取らせるべく指令信号を与える。こ
のため、可動部の動作時と停止時とのそれぞれに適合し
た位置情報を得ることができる。

また、アブソリュート型位置情報要素の読取りは走査手
段を用いて実行されるため、読取り手段中に、アブソリ
ュート型位置情報要素の各桁を読取るための複数の読取
り機構を設ける必要はない。

インクリメンタル型とアブソリュート型の位置情報要素
の位置検出分解能が同じであれば、アブソリュート型位
置情報要素を読取って得られる位置を、インクリメンタ
ル型位置情報要素を読取つて得られるインクリメンタル
型位置検出信号の基準位置とできる。

位置情報要素を光反射体に所定の規則で配列した光反射
ピットとし、読取り手段を反射型光ピックアップとすれ
ば、同一の光反射体上にインクリメンタル型とアブソリ
ュート型位置情報要素としての光反射ピットをそれぞれ
作成するのが容易である。

なお、この発明における「位置」とは、リニアエンコー
ダなどにおける並進位置と、ロータリエンコーダなどに
おける回転角との双方を含む概念である。

（実施例）Ａ、駆動装置の概略構成第１図は、この発明の第１の実施例である位置検出装置
を組込んだ駆動装置の要部模式断面図であり、この実施
例では、駆動装置としてダイレクトドライブモータが使
用されている。同図において、このダイレクトドライブ
モータ１では、円筒形のステータハウジング２の内周部
にステータ３が固定されている。このステータ３は、ス
テータｂア４内のスロット（図示せず）を通して巻回さ
れたステータ巻線５を備えている。

一方、ステータハウジング２の上端内周面にはクロスロ
ーラベアリングや４点接触型ボールベアリングなどのベ
アリング６が配設されている。このベアリング６は、ス
テータハウジング２の内周段差部と固定リング７とによ
って挾持されている。

そして、ベアリング６の内側にロータシャフト９が挿入
されている。

ロータシャフト９は、上部ロータシャフト９ａおよび下
部ロータシャフト９ｂの組合せによって形成されており
、それらによってロータ８が支持されている。ロータ８
は、ロータヨーク１１と、その周辺に取付けられたマグ
ネット１２とを有している。また、上部ロータシャフト
９ａの外周段差部と出力フランジ１３とによって、ベア
リング６の内周部が挟持されている。

したがって、ステータ巻線５に交流電流を流すことによ
り、ロータ８と出力フランジ１３との結合体は、図のα
方向に回転し、出力フランジ１３に連結した被駆動体（
図示せず）が回転駆動される。

さらに、ステータハウジング２の下部には穴あき円板状
の底板１４が取付けられており、底板１４の底面にはス
テータ巻線５を外部のモータ制御系（図示せず）と結線
するためのレセプタクル１５が設けられている。

８、位置検　装置の概　構成このダイレクトドライブモータ１内には、ステータ３と
ロータ８との相対的位置関係（回転角度関係）を検出す
る位置検出装置の検知部が設けられている。この検知部
は、光反射ディスク２０、および光ピックアップ３０を
その主要構成要素としている。

このうち、光反射ディスク２０は、穴あき円盤状であっ
て、上部ロータシャフト９ａの外周段差部に直付けされ
ており、その光反射面（後述する。

）が、ベアリング６と反対の向き（図示例では下向き）
となるように配置されている。

また、光ピックアップ３０は支持部材１６によってステ
ータハウジング２に支持されている。換言すれば、光ピ
ックアップ３０は、ステータ４に対して固定的位置関係
にある場所に設けられていることになる。そして、光ピ
ックアップ３０の光検出ヘッドは光反射ディスク２０の
光反射面に対向しており、これらと光反射ディスク２０
との間のギャップは約２ｍとされている。

この光ピックアップ３０は、後）ホする原理によってス
テータ３とロータ８との相対的角度位置関係に応じた光
検出信号を発生し、この光検出信号を信号処理回路（第
１図中には図示せず。）に転送する。

Ｃ・　　　−イスクこれらのうち、光反射ディスク２０は、光学式ＣＡＤ　
（デジタルオーディオディスク）として音響工学におい
て使用されているものと類似の構成を持っている。第２
図は、光反射ディスク２０の光反射面を示す概念図であ
り、第３Ａ図はそのへへ断面をディスクの斜め上方から
見た部分断面斜視図である。なお、図示の便宜上、光反
射ディスク２０内の位置情報要素である光反射ピット２
２２６の面積が実際より大きく示されている。

光反射ディスク２０は、第３八図中に示すように、ＰＭ
Ｍ△樹脂やポリカーボネートなどから成る厚さ約１．３
ｆｆｉｆｆｉの透明基板２１の下表面に所定の規則でピ
ット２２．２６を形成し、その表面にアルミ薄膜などの
光反射膜２３と、硬質樹脂製の保護層２４とを積層させ
ている。このため、光反射膜２３の表面２５は光反射膜
Ｑとなっており、ピット２２．２６も光反射ピットとし
ての性質を有している。第３Ｂ図は第３Ａ図に示す光反
射ディスク２０を作成するためのガラス原盤の部分断面
斜視図である。ガラス原盤７０は、よく研磨したガラス
板７１の平面上にフォトレジスト７２を塗布し、光反射
ディスク２０のピット２２．２６に相当する大きさのピ
ット７３．７４をフォトレジスト７２に形成している。

このようなガラス原盤から光反射ディスクを作成する方
法については、たとえば［コンパクトディスク読本Ｊ　
（中島平太部他。

オーム社１昭和５７年）第８５頁他に記載されている。

この光反射ピット２２．２６の深さは、光ピックアップ
３０から照射される検出光の波長λのｎ／４倍程度（ｎ
は波長λの光に対する透明基板１の屈折率）とされてお
り、約０．１μｍである。したがって、光反射ピット２
２．２６で反射された光と、光反射膜２３の平坦面２５
で反射された光との位相差はπとなる。その結果、検出
光の照射スポット内に光反射ピット２２．２６と平坦面
２５とがどのような面積比で存在しているか、換言すれ
ば、光反射ディスク２０のＸ方向（円周方向）とｙ方向
（半径方向）の位置に応じて、これらの光の干渉成分を
含んだ反射光の強度が変化する。

このため、この反射光の強度を検知することによって、
光反射ディスク２０と光ピックアップ３０との相対的角
度位置関係が検出される。このような光干渉原理につい
ての詳細は、たとえば前記「コンパクトディスク読本」
第９０頁他に記載されている。

この実施例の光反射ディスク２０には、次のような光反
射ピッｉ・が設けられている。

■インクリメンタル型エンコード信号（Ａ、　Ｂ相）を
与えるためのインクリメンタル型光反射ピット２２゜こ
の光反射ピット２２は、光反射ディスク２０の半径方向
ｙに伸びた線状の光反射ピットであり、円周方向に等角
度間隔に全周配列されている。このインクリメンタル型
光反射ピット２２の幅ｄは約１μｍ、隣接する光反射ピ
ット間の間隔ΔＸは約１．５μ面程度まで小さくするこ
とが可能である。このため、この光反射ピット２２を光
ピックアップ３０で読取ることにより、極めて高精度の
位置検出が行なわれることになる。

■アブソリュート型エンコード信号を与えるたろのアブ
ソリュート型光反射ピット２６゜第２Ａ図の例では、５
ビツト（すなわち２進５桁）のアブソリュート型エンコ
ード信号を与える弧状の光反射ピット２６ａ〜２６ｅが
互いに合体して一つのアブソリュート型光反射ピット２
６を形成している。すなわち、最外周の光反射ピット２
６ａはアブソリュート型エンコード信号の最下位ピット
（第Ｏピット）に対応し、以下、光反射ディスク２０の
中心に向かって第１ビツトから第４ビツトに対応する光
反射ピット２６ｂ〜２６ｅが同心円状に配列されている
。アブソリュート型エンコード信号を得る場合には、光
反射ディスク２０が停止している状態で、光ピックアッ
プ３０が半径方向（ｙ方向）に移動して、アブソリュー
ト型光反射ピット２６ａ〜２６ｅを順次読取る動作を行
なう。

この光反射ピット２６ａ〜２６ｅは、インクリメンタル
型エンコード信号の一周期（以下、「単位周期」と呼ぶ
。）Δαごとに異なるアブソリュート型エンコード信号
を与えるように構成されている。単位周期αの幅は、イ
ンクリメンタル型光反射ピット２２の幅ｄと、隣接する
光反射ピット２２間の間隔ΔＸとの和に等しい。この結
果、インクリメンタル型エンコード信号の分解能とアブ
ソリュート型エンコード信号の分解能は同一となってお
り、アブソリュート型エンコード信号を読取るだけで、
ロータ８の現在位置を正確に知ることができる。

なお、光反射ピットの幅ｄ及びその間隔へＸと、単位周
期Δαとの対応関係を、ｄ＋ΔＸ：α のように維持しつつ、２種類のピット２２．２６の相互
の位相関係をずらせたものとしては、第２Ｂ図〜第２Ｄ
図に示すものなど、種々のものが考えられる。ただし、
第２Ｂ図〜第２Ｄ図は、第２Ａ図に示す光反射ディスク
２０の一部を扇形に切出して示した部分平面図であり、
第２Ｂ図が第２Ａ図と同一の対応関係を示している。

また、光ピット２６ａ〜２６ｅは、いわゆるグレイコー
ド（交番２進符号）によるアブソリュート型エンコード
信号を与えるように形成されている。周知のように、グ
レイコードを用いると、隣接する単位周期△αの間では
ｎピットの信号のうちの一つのピットしか変化しないの
で、光反射ピット２６ａ〜２６ｅの読取り誤差による位
置検出誤差を小さくできる。

なお、第２図の例ではアブソリゴー１〜型光反射ピット
２６ａ〜２６ｅは互いに合体されているが、隣接する光
電）１ピット間にすぎ間を設けて互いに独立させても良
い。この場合、各光反射ピットの半径方向の幅、及び光
反射ピット間のすき間はそれぞれ１〜２μｍ程度まで小
さくできるので、数十ピットのアブソリュート信号を得
る場合にも、光ピックアップ３０は半径方向にたかだか
１〜２Ｍ程度移動すれば良い。

Ｄ、　ピックアップ光ピックアップ３０は、２組の単位ピックアップを有し
ており、そのうちの１組の単位ピックアップ３０ａの慨
略構成が第４八図中に示されている（弛の単位ピックア
ップも同様の構成を有している）。第４Ａ図において、
単位ピックアップ３０ａはレーザダイオードなどの単色
光源３２を有しており、この光源３２からのレーザ光（
検出光）Ｌが、偏光ビームスプリッタ３３．コリメータ
レンズ３４．１／４波長板３５および対物レンズ３６を
介して、光反射ディスク２０中の光反射面Ｑに集光・照
射される。これが光電射面Ｑで反射されることによって
得られる反射光Ｒは、対物レンズ３６．１／４波長板３
５．およびコリメータレンズ３４を通って再び偏光ビー
ムスプリッタ３３へと到る。

１７４波長板３５を２度通過していることにより反射光
Ｒの偏光而は、照射前のレーザ光の偏光而と直交してい
る。このため、反射光Ｒは偏光ビームスプリッタ３３で
反射されて、シリンドリカルレンズ３７ａおよびフォト
ダイオード３７ｂで構成された光検出器３７に入射し、
この光検出器３７においてその強度が検出される。

光検出器３７は、第４Ｂ図に示すように、４分割された
受光面Ｐ　　−Ｐ４を有している。これらの受光面Ｐ　
　−Ｐ４のそれぞれから得られた光電変換信号は互いに
加算されて光検出信号となるとともに、対角方向の２つ
ずつの成分の和の差が求められてフォーカスエラー信号
となる。このフォーカスエラー信号は自動焦点制御装置
くフォーカスサーボ）３１に与えられる。

第５Ａ図は、フォーカスサーボ駆動機構および後述する
スキャニング駆動機構の機能を有する光ピックアップの
駆動機構の一例を示す要部模式断面図である。また、第
５Ｂ図は駆動機構のうち、磁気回路の一部（マグネット
、ヨーク）を除いた部分を示す斜視図である。同図にお
いて、駆動機構５０は対物レンズ３６を円筒形のレンズ
ホルダ５１で保持しており、レンズホルダ５１の周囲に
フォーカスサーボ駆１ｊＪｎ構の構成要素としてのフォ
ーカスコイル５２が巻回されている。フォーカスコイル
５２の外周にはマグネット５３およびヨーク５４ａ、５
４ｂからなる磁気回路が構成されている。また、レンズ
ホルダ５１の周囲の一方向には支持部材５５ａ、５５ｂ
が結合されており、その一端の周囲には、半径方向ｙと
同一方向の軸まわりにスキャニングコイル５６が巻回さ
れている。スキャニングコイル５６の外周には、マグネ
ット５７およびヨーク５８ａ、５８ｂからなる磁気回路
が構成されている。

また、レンズホルダ５１の周囲のうち、支持部材５５ａ
、５５ｂと反対側の部分は、互いに平行な第１の板バネ
５９ａ、５９ｂに結合され、第１の板バネ５９ａ、５９
ｂのそれぞれはその端部付近においてこれらと垂直な方
向に設けられた第２の板バネ６０ａ、６０ｂのそれぞれ
と結合されている。さらに、第２の板バネ６０ａ、６０
ｂは固定台６１に固定されている。

なお、これらのフォーカスサーボ機構およびスキャニン
グ駆動機構としては、ＣＤ（コンパクトディスク）用や
ＬＤ（レーザディスク）用のフォーカスサーボ機構およ
びトラッキングサーボ機構を利用することもできる。こ
れらの機構については、たとえば前記［コンパクトディ
スク読本」第１７４頁や［レーザディスクテクニカルブ
ック］（パイオニア■、アスキー出版局、昭和６１年）
第７２頁他に記載されている。

アブソリュート型エンコード信号の読取りはスキャニン
グサーボ駆動機構を有する光ピックアップ３０ａによっ
て行なわれる。一方、他の光ピックアップ３０ｂはアブ
ソリュート型エンコード信号の読取りには使用されない
ので、スキャニングサーボ駆動機構を備えている必要は
ない。

第４Ａ図のフォーカスサーボ３１は、フォーカスエラー
信号に塁いてフォーカスコイル５２に流す電流値を変化
させる。これによってマグネット５３およびヨーク５４
ａ、５４ｂからなる磁気回路とフォーカスコイル５３と
の間の磁気的相互作用の大きさが変化し、フォーカスコ
イル５３がレンズホルダ５１をＨ方向（光反射面Ｑに垂
直な方向）に移動させる。

このとき、第２の板バネ６０ａ、６０ｂは変形せずに第
１の板バネ５９ａ、５９ｂのみが変形し、レンズホルダ
５１に保持された対物レンズ３６は正、しい姿勢に維持
される。

この移動は、フォーカスエラー信号のレベルがゼロ〈す
なわち合焦点状態）となったときに停止する。その結果
、光反射ディスク２０と光ピックアップ３０との距離が
変化しても、レーザ光りは常に光反射面Ｑ上に焦点を結
ぶようになっている。

駆動機構５０のスキャニング駆動機構としての動作につ
いてはさらに後述する。

２個の単位ピックアップは、それぞれインクリメンタル
型エンコード信号のＡ相およびＢ相の成分を検出づるた
めに使用される。したがって、第６図中に示すように、
これらからの光スポットＳＰＡ、ＳＰＢは光反射ピット
２２の配列位置に向けて照射される。ただし、周知のよ
うに、回転方向識別のためのエンコード信号のＢ相は、
Ａ相に対して所定の位相差を持つようにする必要がある
ため、光スポットＳＰＡ、ＳＰＢのそれぞれの照射位置
には、光反射ピット２２の配列周期に対して、互いに、（２Ｎ＋δ）π　　　　　　　　　　・・・（１）（Ｎ
は整数、δはたとえば１／２）だけのずれを持たせてい
る。

光スポットＳＰＡ、ＳＰＢとしては、ＣＤ（コンパクト
ディスク）用の光ピックアップにおいて使用されるメイ
ンスポットおよびトラッキング用スポットを利用するこ
ともできる。すなわち、ＣＤ用の光ピックアップでは、
第７図に示すようなデータ読取り／焦点合わせのための
メインスポットＳＰＭと、このメインスポットＳＰＭを
挟む２個のトラッキング用スポットＳＰ１．ＳＰ２とを
与えるようになっているが、このうちのメインスポット
ＳＰＭと一方のトラッキング用スポットＳＰ１とを、そ
れぞれＡ相およびＢ相用の光スポットとして使用する。

この場合の位相調整は、メインスポットＳＰＭとトラッ
キング用スポットＳＰ１とを結ぶ線分１１が、光反射ピ
ット２２の配列方向（光反射ディスク２０の円周方向）
Ｘに対して、次のような関係を満すような角度となるよ
うにしておく。

１１　ｃｏｓθ＝（Ｎ＋δ／２）ΔＸ　　　・・・（２
）ただし、ＬｌはメインスポットＳＰＭとトラッキング
用スポットＳＰ１との間隔（たとえば３０μｍ）である
。

このようにすれば、メインスポットＳＰＭとトラッキン
グ用スボッ１〜ＳＰ１とのＸ方向の相互間隔Ｌ２が（Ｎ
＋δ／２）ΔＸとなり、光反射ピット２２の配列間隔Δ
Ｘを基準として（２Ｎ＋δ）πの位相差を１７ることが
できる。なお、この場合には、他方のトラッキング用ス
ポットＳＰ２は使用しない。このように、ＣＤ用の光ピ
ックアップを用いることにより、１つの光ピックアップ
でΔ相と８相の２つのインクリメンタル型エンコード信
号を検出することができ、さらに同じ光ピックアップを
用いてアブソリュート型エンコード信号を検出すること
も可能である。

一方、アブソリュート型エンコード信号を得る場合には
、図示しないコントローラからアブソリュート信号読取
指令信号Ｓ。が出され、アブソリュート信号処理回路４
５を経由して走査制御装置（スキャニングサーボ）３８
に与えられる。スキャニングサーボ３８は、アブソリュ
ート信号読取指令信号Ｓ。１．：基づいて、スキャニン
グ駆動機構としてのスキャニングコイル５６（第５図参
照）に流す電流値を変化させる。これによってレンズホ
ルダ５１がｙ方向（光反射面Ｑに平行な方向〉に移動す
る。このとき、第１の板バネ５９ａ、５９ｂは変形せず
に第２の板バネ６０ａ、６０ｂのみが変形し、レンズホ
ルダ５１に保持された対物レンズ３６は正しい姿勢に維
持される。なお、スキャニングサーボ３８によるｙ方向
の移動は、アブソリュート型光反射ピット２６を時系列
的に読取るための動作に際して行なわれるものであり、
後述するように一定の移動速度で行なわれる。また、ア
ブソリュート信号は２つの単位ピックアップのうちの１
つが移動して読取ればよいことは言うまでもない。

第８図はインクリメンタル型エンコード信号の読取り動
作を示す説明図である。ダイレクトドライブモータ１の
通常の動作時には、ロータ８の回転に伴って光反射ディ
スク２０が、第８図（ａ）に示すように円周方向Ｘに回
転する。また、このとき、２組の単位ピックアップから
のそれぞれの検出光は、ともにインクリメンタル型光反
射ピット２２に照射される。入射光りは対物レンズ３６
を介して光反射ディスク２０の光反射面Ｑに集光され、
その反射光Ｒは光検出器３７（第４Ａ図参照）で検出さ
れる。第８図（ｂ）は光検出器３７の出力電圧φＡを示
す図である。入射光りが主にインクリメンタル型光反射
ピット２２によって反射されている時には、出力電圧φ
Ａは所定のしきい値電圧Ｖ、よりも高くなり、逆に主に
光反射ピット２２間の平坦面２５によって反射されてい
る時には、出力電圧φ。は所定のしぎい値電圧Ｖ８より
も低くなる。この出力電圧は、第４Ａ図に示す信号処理
回路４０の波形整形回路４２に入力され、第８図（Ｃ）
に示すような矩形のＡ相信号ＤＡに変換される。インク
リメンタル型光反射ピット２２の幅ｄど間隔ΔＸとは光
反射ディスク２０の全周にわたって一定になっているが
、ロータ８の回転速度の変化に伴ってＡ相信号ＤＡのＶ
。ＮレベルとＶ。Ｆ、レベルの時間が変化する。これは
、従来のインクリメンタル型エンコーダと同様である。

一方、他の光ピックアップ３０ｂからは出力信号φ、と
位相が９０°ずれた出力電圧φ８が出力され、この出力
電圧φ８は波形整形回路４１によってＢ相信号Ｄ８に変
換される。Ａ相信号ＤＡとＢ相信号Ｄ８とはインクリメ
ンタル信号処理回路４４に入力され、円周方向Ｘのディ
スクの回転世に応じたインクリメンタル型エンコード信
号（位置検出信号）Ｓ、ｏが出力される。これは、従来
のインクリメンタル型エンコーダと同様の信号処理によ
って行なわれる。インクリメンタル型エンコード信号Ｓ
・。はダイレクトドライブモータ１の図示しないコント
ローラに入力され、位置制御や速度制御に用いられる。

なお、この発明によるエンコーダでは、アブソリュート
型エンコード信号を読取ることにより、絶対位置が検出
できるため、従来のインクリメンタル型エンコーダで必
要とされていたＺ相信号（原点信号）は不要である。

Ｅ−２，アブソリュート　　の　取り第９図はアブソリュート型エンコード信号の読取り動作
を示す説明図である。アブソリュート型エンコード信号
を読取る場合には、ロータ８及び光反射ディスク２０は
停止状態にある。このとき、図示しない］ン１ヘローラ
から７ブソリユ一ト信号読取指令信号Ｓ。が７ブソリコ
一ト信号処理回路４５を介してスキャニングサーボ３８
に与えられる（第４Ａ図参照）。すると、スキャニング
サーボ３８は一方の単位ピックアップ３０ａを半径方向
（つまり、アブソリュー型光反射ピット２６の桁配列方
向）ｙに一定速度Ｖ、で移動させる。このとき、入射光
りは光反射ディスク２０中のアブソリュート型光反射ピ
ット２６及び光反射ピット間の平坦部２５で反射され、
その反射光Ｒは光検出器３７で検出されて第９図（ｂ）
に示す出力電圧φ８ｂが出力される。この出力電圧φａ
ｂは第４Ａ図の波形整形回路４３に入力されて、矩形の
アブソリユート相信号Ｄ８ｂに変換される。ｎピットの
アブソリゴー１〜形光反射ピット２６ａ〜２６ｅは、そ
の各ピットごとに半径方向ｙに沿って一定の幅で配列さ
れており、また光ピックツアップ３０ａは一定速度■　
で走査移動するように制御されるので、アブソリユート
相信号Ｄａｂは、各ピットに対応した時間間隔Δ丁ごと
に■。８レベル又はＶ　　レベルの電圧レベルを有する
矩形波となる。

ＦＦこのアブソリユート相信号Ｄａｂはアブソリュート信号
処理回路４５で、例えば。Ｎレベルを゛′１″レベル、
Ｖ　　レベルをＩＩ　Ｏ１１レベルとしたデジ０「「タル信号であるアブソリュート型エンコード信号Ｓａｂ
に変換・出力される。アブソリュート型光反射ピット２
６は、前述のようにインクリメンタル型光反射ピット２
２の単一周期αごとに異なるアブソリュート型エンコー
ド信号Ｓａｂを与えるように形成されている。従って、
アブソリュート型エンコード信号Ｓ、ｂを受取った制御
部は、その値から直ちに光反射ディスク２０の絶対的回
転位置を読取ることができる。なお、ｎピットのアブソ
リュート型エンコード信号Ｓ、ｂは、各ピットの信号を
時系列的にシリアルに転送してもよく、ｎピットの信号
線によって一括してパラレルに転送してもよい。

なお、アブソリュート型光反射ピット２６のスキャニン
グ方法としては、各ピットの光反射ピッ１〜２６ａ〜２
６　ｅ＞ごとに光ピックアップ３Ｑａを停止させて読取
らせるようにすることもできる。

この場合には光ピックアップ３０ａを一定速度で移動さ
せる必要はなく、各光反射ピット２６ａ〜２６ｅに対し
て光ピックアップ３０ａが正確に位冒決めされればよい
。このためのスキャニング駆動機構の７クヂユエータと
しては、ピエゾ素子を利用したものや、形状記憶合金を
利用したものも適用できる。ピエゾ素子を利用したアク
チュエータでは、ピエゾ素子への印加電圧とその変形間
との相関関係を基に、印加電圧をオーブンループ制御す
ることによって光ピックアップの位置を制御することが
可能である。また、形状記憶合金を利用したアクチュエ
ータでは、形状記憶合金が熱によって伸縮する性質を利
用する。すなわち、形状記憶合金の周囲にヒーターを設
け、ヒーターに加える電圧、電流と形状記憶合金の伸長
・縮退量との間の相関関係を基に、ヒーターに加える電
流・電圧を制御することによって形状記憶合金の伸縮の
ストロークを制御し、光ピックアップの位置を制御する
ことが可能である。

Ｅ−３，ダイレクトドライブモータの運転手順第１０図
は、ダイレクトドライブモータ１の運転手順におけるエ
ンコーダの動作を示すフローチャートである。まず、ダ
イレクトドライブモータ１の駆動系の電源投入に先立っ
てエンコーダ部のみが通電される（ステップ８１）。

ステップＳ２では、図示しないコントローラからアブソ
リュート信号読取指令信号Ｓ。が信号処理回路４０に与
えられる。

ステップＳ３では、前述の走査読取り動作に従って、ア
ブソリュート型エンコード信号Ｓ、ｂが選択的に読取ら
れる。ここで読取られたアブソリュート型エンコード信
号Ｓ、ｂはインクリメンタル型エンコード信号Ｓ・の基
準カウント値とされる。

ｎ次に、モータの駆動系の電源が投入され（ステップＳ４
）、モータの運転が行なわれろくステップＳ５）。モー
タの運転時にはインクリメンタル型エンコード信号Ｓ・
。が選択的に読取られ、前記基準カウント値からのカウ
ント値の加減算によりロータ８の位置が検出される。

なお、ダイレクトドライブモータ１の運転を一度１ｊｔ
’ｌ始した後においても、必要に応じてロータ８の回転
を停止させ、アブソリュート型エンコーダＳａｂを読取
ることができる。これを行なえば、インクリメンタル型
エンコード信号Ｓ、の積紳誤差ｎをいつても筒中に補正できるという利点がある。

ニー立上上この発明は、上記実施例に限られるものではなく、例え
ば次のような変形が可能である。

■光反射ディスク２０におけるインクリメンタル型光反
射ピット２２とアブソリュート型光反射ピット２６との
配置関係は、第２Ａ図に示すもの以外にも種々のものが
考えられる。例えば第１１図に示すように、光反射ディ
スク８０の中心孔８１の周囲にインクリメンタル型光反
射ピット８２を形成し、さらにその外側にアブソリュー
ト型光反射ピット８３を同心円状に形成してもよい。図
では簡単のため、これらの光反射ピットの一部のみが示
されている。第１１図はトーンアーム形のスキャニング
サーボ機構を用いる例を示しており、光ピックアップは
支点Ｐを中心として角度Ｏの範囲でスキャンすることに
よって７ブソリユ一１〜型光反則ピット８３を読取るこ
とができる。つまり、この発明における「桁配列方向に
沿った走査」とは、桁配列方向に完全に平行である必要
はなく、桁配列方向に成分を持つような方向につき走査
を行なえばよい。

■位置情報要素く光反射ピット）を備えたメディアとし
ての光反射体はディスク状である必要はなく、ドラム状
などであってもよい。ドラム状の場合には、モータを小
型化できるという効果が加わる。また、リニアアクチュ
エータを含む駆動システムにおいては、板状や帯状とす
ればよい。さらに、第１２図に示すように、インクリメ
ンタル型光反射ピット９１とアブソリコー］−型光電羽
ピット９２を配列したテープ状のコード帯９３をリング
状の支持体９４の外周に貼付【プでもよい。この場合、
コード帯９３の切れ口（継ぎ目）９５が存在することに
なる。ところが、産業用ロボツ１−に用いられるダイレ
クトドライブモータなどではロータが３６０°回転する
必要はなく、３６０゜以下の角度範囲で回転させればよ
いものが多い。

このため、切れ目９５をロータの非回転角度範囲部分に
対応させておけば、位置検出において切れ口９５の影響
を受けることはない。

■本実施例に示すように、光反射型のエンコーダとすれ
ば、高分解能が得られるという利点がある。しかし、分
解能をあまり高める必要がない場合には、従来のエンコ
ーダのような光透過方式あるいは磁気方式のエンコーダ
にｂ本発明が適用可能である。

本実施例における位置情報要素としての光反射ピットは
、光透過方式エンコーダにおけるスリット、及び磁気方
式エンコーダにおける微小磁石にそれぞれ相当する。ま
た、光ピックアップは光透過方式エンコーダにおける発
光ダイオード及び受光素子、及び磁気方式エンコーダに
おける磁気抵抗素子にそれぞれ相当する。

■本実流例では、インクリメンタル型エンコード信号を
読取るための２組の光ピックアップ３０のうち、一方の
光ピックアップ３０ａがスキャニングサーボにより移動
してアブソリクー１〜型エンコード信号を読取ることと
した。しかし、インクリメンタル信号読取りのための光
ピックアップとアブソリュート信号読取りのための光ピ
ックアップを別個に設け、光反射ディスクの停止時にア
ブソリュート用の光ピックアップを走査移動させるよう
にしてもよい。一方、本実施例のように、光ピックアッ
プを共用するようにすれば、全体の構成が単純で、より
安価にできるという利点がある。

■インクリメンタル型エンコーダの機能としては、Ａ、
Ｂ相の２つの信号を用いる二相エンコーダのみでなく、
Ａ、Ｂ、Ｃ相の３つの信号を用いる三相エンコーダの機
能を有するようにしてもよい。三相エンコーダについて
は、本出願人により出願された特願昭６２−２２２１９
２号「位置検出装置」に詳述されている。この三相エン
コーダは互いに１２０°ずつ位相の異なる３相の信号を
検出し、各相の矩形波のエツジ部の出現順序により回転
方向を検出し、エツジ部に基づくパルス信号をカウント
覆ることによって位置変化量を検出する。但し、上記出
願の三相エンコーダ方式では、３相の信号エツジ部が回
転方向により定まる一定の順序で検出されることを利用
して、そのエツジ部の検出履歴を監視しておくことによ
り、ある相の信号のエツジ部が検出されない場合にも、
その誤りを認識することができ、エンコード信号の誤読
の確率を低下させるように形成されている。三相エンコ
ーダとするためには、１２０°位相のずれたΔ、Ｂ、Ｃ
相の３つの光ピックアップを設ければよい。なお、ＣＤ
用のピックアップを用い、そのメインスポットおよび２
つのトラッキング用スポットにより、３相の信号を読取
るようにすることも可能である。

（発明の効果）以上説明したように、請求項１の発明によれば、インク
リメンタル型位置情報要素とアブソリュート型位置情報
要素とを適宜に選択して読取ることができるため、イン
クリメンタル型エンコーダとアブソリュート型エンコー
ダの両者の機能をともに発揮することができる。また、
読取り手段中に走査手段を設けて走査移動しつつアブソ
リュート型位置情報要素を読取るので、読取り機構の数
が少なくてすみ、信号配線も少なく、配置スペースが小
さくてすむという効果がある。さらに構造が簡単で安価
にできるという効果もある。

請求項２の発明によれば、イクリメンタル型とアブソリ
ュート型情報要素の位置検出分解能が同一なので、アブ
ソリュート型位置情報要素を読取って得られた位置をそ
のままインクリメンタル型位置検出信号の基準位置とす
ることができ、原点合わせ動作が不要になるという効果
がある。

また、請求項３の発明では、位置情報要素を光反射体に
配列した光反射ピットとし、読取り手段を光ピックアッ
プを用いて構成しているため、光反射ピットの寸法が小
さくて済むために、インクリメンタル型およびアブソリ
ュート型光反射ピットを同一の光反射体上に形成するの
が容易であり、また位置分解能を高めることができると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例に用いられるダイレクト
ドライブモータの要部模式断面図、第２図は光反射ディ
スクの平面模式図、第３Ａ図は光反射ディスクの部分断
面斜視図、第３Ｂ図はガラス原盤の部分断面斜視図、第
４Ａ図は光ピックアップおよび信号処理回路の概略構成
を示す図、第４Ｂ図は光ピックアップに用いられる光検出器の受光
面を示す図、第５図は光ピックアップの駆動機構の概略構成を示す図
。第６図および第７図は光反射ピットと検出光の光スポッ
トとの関係を示す図、第８図はインクリメンタル型エンコード信号の読取り動
作を示す説明図、第９図はアブソリュート型エンコード信号の読取り動作
を示す説明図、第１０図はダイレクトドライブモータの運転動作の手順
を示すフローチャート、第１１図および第１２図はこの発明の詳細な説明図であ
る。１・・・ダイレクトドライブモータ、２０・・・光反射ディスク、

Claims

【特許請求の範囲】

（１）所定の固定部と可動部とを有し、前記固定部と前
記可動部とのうちのいずれか一方の側に付された位置情
報要素を他方に設けられた読取り手段によつて読取るこ
とにより、前記固定部と前記可動部との相対的位置関係
を検出する位置検出装置であつて、前記位置情報要素は、インクリメンタル型位置情報要素
と、複数の桁配列を持つアブソリユート型位置情報要素
とを備え、前記読取り手段が、所定の指令信号に応答して前記イン
クリメンタル型位置情報要素と前記アブソリュート型位
置情報要素とを選択的に読取る選択的読取り手段として
形成されているとともに、前記選択的読取り手段は、前
記アブソリュート型位置情報要素の読取りに際して、当
該アブソリュート型位置情報要素上を前記桁配列の方向
に沿って読取り走査する走査手段を有することを特徴と
する位置検出装置。
（２）前記インクリメンタル型およびアブソリユート型
位置情報要素は、互いに同一の位置検出分解能を有する
請求項１記載の位置検出装置。
（３）前記位置情報要素は、光反射体に所定の規則で配
列した光反射ピットであり、前記読取り手段は、自動焦点制御装置によつて前記光反
射体上に焦点を結ぶ検出光を照射し、前記検出光が前記
光反射ピットで反射されることによって得られる反射光
を検出して当該検出結果に応じた光検出信号を発生する
反射型の光ピックアップを備える請求項２記載の位置検
出装置。