JPH03261350A - モータエンコーダ - 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） 本発明はエンコーダとモータとを一体化したモータエン
コーダに関し、特にモータを構成する回転部材の一部に
エンコーダ用の周期的なパターンを形成し、該パターン
を利用して回転部材の回転速度や回転量等の回転状態を
検出するようにし、装置全体の小型化を図ったモータエ
ンコーダに関するものである。

（従来の技術） 従来より物体を回転駆動する為のモータの回転変位量を
検出し、これよりモータを駆動制御するようにしたロー
タリーエンコーダは高精度な駆動制御が可能な為、各分
野で使用されている。

このようなロータリーエンコーダの一般的な使い方とし
ては、例えば第１６図（Ａ）　、　（Ｂ）に示すように
モータ１６１の回転軸１６２に対してロータリーエンコ
ーダ１６４の回転軸１６３をカップリング１６５等を介
して接続し、モータ１６１の回転駆動力をロータリーエ
ンコータ１６４へ伝送する方法がとられている。尚、同
図において１６６は押ネジ、１６７は取付は用板バネで
ある。

このように従来のモータエンコーダは単に既存のモータ
の回転軸を延長して、この回転軸に組み込み式のロータ
リーエンコーダを取着した構成をとっているものが多い
。

（発明が解決しようとする問題点） 従来のモータエンコーダはロータリーエンコーダの回転
軸とモータの回転軸との間に偏心があると両輪間に余計
な荷重が加わり、計測値の誤差の原因となってくる。又
接続の為の部品点数が増加し、コストアップとなり、更
に接続操作か必要となってくる等の問題点があった。

これに対して第１７図に示すようにロータリーエンコー
ダ１７１とモータ１７２を一体的にハウジンク１７３内
に設けたモータエンコータか提案されている。このモー
タエンコータは共通の軸１７４にモータ部１７２とロー
タリーエンコータ部１７１を軸方向に対して直列に設け
ている。

しかしながら、このモータエンコータは構成的に小型化
には限界があり、特に軸方向の小型化か難しいという問
題点があった。又軸受１７５間の距離が長くなる為に両
軸受１７５及び回転軸１７４に対しても余計な荷重がか
かり、更に回転系の質量が増大し、慣性モーメントが増
え、高速化、高応答化が難しい等の問題点があった。

本発明はモータの一部を構成するロータ等の回転部材の
一部にロータリーエンコーダの一部を構成する回折格子
等の周期的なパターンを形成し、ロータリーエンコータ
とモータを一体構成し、特に軸方向の小型化（偏平化）
を図りつつ、回転部材の軽量化、即ち低慣性化を図り、
高速化及び高速応答性が容易なモータエンコーダの提供
を目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明のモータエンコーダは、モータの一部を構成する
回転部材の一部に周期的なパターンを形成し、該パター
ンに光源からの光束を入射させ、該パターンを介した光
束を検出することにより、該回転部材の回転状態を検出
するようにしたことを特徴としている。

特に本発明では、モータを構成する永久磁石に対向して
配置された回転円板の該永久磁石側の面にコイル巻線を
設けロータコイルを形成し、他方の面に周期的なパター
ンを設けディスクパターンを形成し、該パターンに光源
からの光束を入射させ、該パターンを介した光束を検出
することにより、該回転円板の回転状態を検出するよう
にし、又は円筒状又は円柱状のロータとステータとから
構成されるモータをハウジング内に収納し、該ロータの
内周面又は／及び外周面に周期的なパターンを形成し、
該パターンに光源からの光束を入射させ、該パターンを
介した光束を検出することにより、該ロータの回転状態
を検出するようにしたことを特徴としている。

（実施例） 第１図は本発明をブラシレスＤＣモータに通用したとき
の第１実施例の要部概略図である。

同図において１０１はロータであり、円筒形状をしてお
り、回転軸１０１ａに固着されている。

１０２は永久磁石であり、ロータ１０１の内壁に固着さ
れている。１０３はステータであり、その部にはコイル
が巻かれている。１０４は　電変換素子としてのホール
素子であり、永久磁石１０２の磁気を検出することによ
りロータ１０１の位置を検出している。１０５はロータ
１０１の外周（外壁）に設けた回折格子等の周期的なパ
ターンである。１０６はエンコータヘッドであり、その
内部には例えば特開昭６３−３１１１２１号公報で提案
されている半導体レーザ素子、ビームスプリッタ−１受
光素子等の各要素が収納されている。以上の各要素１０
１〜１０６はハウジング１０７内に収納されている。

本実施例ではエンコーダヘッド１０６から放射された可
干渉性光束をパータン１０５に照射し、該パターン！０
５からの反射回折光を検出することにより、前述の特開
昭６３−３１１１２１号公報で提案したのと同様の方法
によりロータ１０１の回転速度や回転角等の回転状態を
検出している。

円筒状のロータ１０１の外壁に回折格子等のパターンを
形成する方法としては、例えば樹脂フィルム面上に八１
、Ｃｒ等の蒸着後、エツチングで回折格子のパターンを
形成し、該回折格子（振幅格子）をロータ１０１に取着
する方法や樹脂のモールドにより回折格子（位相格子）
を作成し、これをロータ１０１に取着する方法、又は直
接ロータをモールド作成する際に同時に回折格子（位相
格子）を形成する方法等が適用可能である。

第２図（Ａ）　、　（Ｂ）は本発明をコアレスモータの
うちでパンケークモータに適用した第２実施例の要部外
観図と要部斜視図である。

同図において１０８は円柱状のロータであり、その外周
には回折格子からなるパターン１０８ａが形成されてい
る。１０６はエンコーダヘットであり、ロータ１０８の
外周に設けたパターン１０８ａに対向して配置されてい
る。ロータ１０８の回転状態の検出原理は前述の特開昭
６３−３１１１２１号公報て提案されているエンコータ
と同様である。

本実施例におけるパンケークモータではロータ１０８を
樹脂モールドで作成する為、パターン１０８ａを一体的
に容易に作成することが出来る等の特長を有している。

次に本発明のモータエンコーダのうち円筒状又は円柱状
のロータの外周又は内周（内壁）の一部に設けた回折格
子等から成る周期的なパターンを利用してロータの回転
状態を検出する方法について順に説明する。

第３図〜第９図、第１２図は本発明のモータエンコーダ
のうちのロータリーエンコータ部を示す第３〜′ＪＪ１
０実施例の要部概略図である。

第３図の第３実施例において１は半導体レーザーなどの
可干渉性の光源であり、両端部から可干渉性の光束を発
振している。２．．２□はコリメーターレンズ、３□、
３□は１／４波長板で、その偏光軸は光源１の偏光方位
に対して±４５０の方位に置かれている。４は円筒状の
回折格子で、円筒状のロータの内面に複数の格子が等間
隔に刻まれて構成されている。５は非偏光ビームスプリ
ッタ−１６，，６２は偏光板で、偏光方位か相対的に４
５°傾いて配置されている。７１７２は受光素子である
。

次に本実施例の被検回転物体の回転状態の検出方法につ
いて説明する。半導体レーザー１の両端面から出射した
光束は、コリメーターレンズ２１．２２によってほぼ平
行な光束８□、８゜どなる。

このうち光束８１は１／４波長板３１によって右回り（
あるいは左回り）円偏光となって円筒状の回折格子４の
１点Ｍ、に入射する。また、他方の光束８２は１／４波
長板３２によって左回り（あるいは右回り）円偏光とな
って、円筒状の回折格子４の１点Ｍ２に入射する。ここ
で点町ト点Ｍ２は円筒状の回折格子４の回転中心に対し
てほぼ対称な位置関係にある。そして点Ｍ１と点Ｍ２て
発生した回折光のうち点Ｍ１での＋（あるいは−）ｍ次
回折光、点Ｍ２での−（あるいは＋）ｍ次回折光を非偏
光ビームスプリッタ−５を介して重ね合わせる。

ここでｍは正整数である。右回り及び左回り円偏光か重
なり合う結果、直線偏光となるか、その偏光方位が回折
格子４の回転に伴って回転することにより、偏光板６．
．６２によって明暗の変化となる。±ｍ次の回折光は回
折格子４が１格子ピツチたけ回転すると±２ｍπだけ位
相が変化するので、偏光板６．．６２を透過した光は回
折格子４の１格子ピツチ回転によって２ｍ回の明暗変化
となり、受光素子７３，７□からは２ｍ個の正弦波信号
が得られることになる。

円筒状の回折格子４に刻線されている格子の数をＮ本と
すれば、回折格子４の１回転に伴って受光素−子７１，
７□からは２ｍＮ個の正弦波が得られる。例えば、内径
２１ｍｍの円筒面に２μｍピッチで３２．４００本の格
子を刻線し、±１次の回折光を用いると、１回転で６４
．８００個の正弦波信号が得られる。これは正弦波信号
、１周期あたりで２０角度秒に相当する。又、偏光板６
．．６２の偏光方位を相対的に４５°すらしているので
受光素子７．．７２からは回折格子４の回転に伴って９
００の位相差をもった正弦波信号が得られ、これにより
回転方向の判別を可能としている。

本実施例では円筒状の回折格子４の回転中心に対して略
点対称の２つの位置の点Ｍ、、Ｍ２からの回折光を利用
することにより回転物体の回転中心と円筒状回折格子４
の中心との偏心による測定誤差を軽減させている。

又、半導体レーザ１の両端から射出する光束の強度がほ
ぼ同一となる様に、半導体レーザ１を構成するか、半導
体レーザ１の一方の端部から射出する強度が強い方の光
束の光路中にＮＤフィルタなどを設け、互いに干渉させ
る回折光の強度が等しくなる様にすることで干渉縞の明
暗比を上げるのが好ましい。

第４図の第４実施例において第３図と同一の機能を有す
る要素には同一の番号を付しである。

第４図においては円筒状の回折格子４の点Ｍ１と点Ｍ２
ての回折光のうち、受光素子７□、７２て検出する±ｍ
次の回折光とは逆符号の回折光、即ち＋−用次の回折光
を非偏光ビームスプリッタ−５２で重ね合わせている。

そして非偏光ビームスプリッタ−５２で重ね合わせた光
を受光素子７３で検出している。受光素子７３は偏光板
を介して受光していないので、その出力は干渉信号には
ならず、点Ｍｌ９点Ｍ２で発生したｍ次回折光の光量変
化のみが出力される。従って、受光素子７３の出力と、
受光素子７、の出力との差分をとれば受光素子７．．７
２の出力のうち、直流変動分が除去できる。

即ち、回折格子４の格子の反射率が一様でなかったり、
振幅型の回折格子を用いた場合に反射部の線幅の太さが
均一でなかったり、位相型の回折格子を用いた場合に刻
線の溝形状（高さ、あるいは幅）が一定でなかったりす
ると回折光の回折効率が一様でなくなり、受光素子７．
．７２からの出力信号の干渉信号は直流変動分て変調を
受けた不安定な信号となる。又、この直流変動は可干渉
性の光源ｌの出力が温度変化等の環境変化によって変動
することによっても生じる。

本実施例ではこのときの直流変動分を、非偏光ビームス
プリッタ−５２と受光素子７３て検出して、受光素子７
１．７２の出力信号の安定化を図っている。これにより
、より高鯖度な測定を可能としている。

第５図の第５実施例において第３図と同一機能を有する
要素には同符番を付している。第５図において２はコリ
メーターレンズ、５３．５４は反射鏡である。

次に本実施例における被検回転物体の回転状態の検出方
法について説明する。

レーザー１から出射した可干渉性の光束はコリメーター
レンズによってほぼ平行な光束となり、円筒状の回折格
子４の１点Ｍ、に回折格子４の配列方向に対してほぼ垂
直に入射する。点Ｍ、に、おいては、回折格子４の格子
ピッチや、レーザー１の波長λに応じて、 θ、　＝　５ｉｎ−’（ｍλ／Ｐ）　　　　−−−−−
−−・−−−−（１）て表わされる角度θゆ　（ｍは正
整数）て±ｍ次の回折光か発生する。点Ｍ１で発生する
±ｍ次の回折光を表示するのに便宜上第５図の紙面上、
左側に発生する回折光を２１０、右側に発生する回折光
を２２０とする。円筒状の回折格子４か第５図の矢印の
方向に１格子ピツチたけ回転すると回折光２１０の位相
は２ｍπたけ変化し、回折光２２０の位相は回折光２１
０の位相変化とは逆方向に２ｍπだけ変化する。回折光
２１０，２２０は反射鏡５．．５４で反射し、１／４波
長板３７．３□で右回り（あるいは左回り）円偏光及び
左回り（あるいは右回り）円偏光となフて、反射！５３
．５４で再度反射されて円筒状の回折格子４の１点Ｍ２
に入射する。ここで点Ｍ１と点Ｍ２は円筒状の回折格子
４の回転中心に対して、はぼ対称な位置関係にある。そ
して点Ｍ、には回折光２１０は第５図の紙面上で右側か
ら入射角θ１で入射し、回折光２２０は第５図の紙面上
で左側から入射角θ、て入射する。すると点Ｍ２て発生
するｍ次の回折光は入射光２１０，２２０に対して、と
もにほぼ垂直な方向に出射し、重なり合うことになる。

円筒状の回折格子４が第５図の矢印の方向に１格子ピツ
チたけ回転すると、入射光２１０に対して点Ｍ２で垂直
な方向に出射するｍ次回折光の位相は点Ｍ１において同
一方向に２ｍπだけ変化する。つまり、レーザー１を出
射して点Ｍ１９点Ｍ２でｍ次の回折をうける結果、円筒
状の回折格子４の１格子ピツチの回転に対して光束２１
０の位相は４ｍπたけ変化する。同様にして光束２２０
は位相は点Ｍ１２点Ｍ２でのｍ次回折の結果、光束２１
０の位相変化とは逆方向に４ｍπたけ変化する。

こうして点Ｍ２での回折後型なり合った光束は、右回り
及び左回り円偏光が重なり合う結果、直線偏光となるが
、その偏光方位が回折格子４の回転に伴って回転するこ
とになり、偏光板６１゜６２によって明暗の変化となる
。回折格子４が１格子ピツチ回転すると上述した如く、
重なり合った光束の位相は±４ｍπ変化するので、偏光
板６．．６２を透過した光は４ｍ回の明暗を縁り返し、
受光素子７１．７２からは４ｍ個の正弦波信号が得られ
る。

円筒状の回折格子４に刻線されている格子の数をＮ本と
すれば回折格子４の１回転に伴って受光素子７．．７．
からは４ｍＮ個の正弦波が得られることになる。例えば
内径２１ｍｍの円筒面に２μｍピッチで３２，４００本
の格子を刻線し、±１次の回折光を用いると１回転で１
２９．６０Ｑ個の正弦波信号が得られる。これは正弦波
信号１周期あたりで１０角度秒に相当する。また偏光板
６．．６２の偏光方位を相対的に４５°ずらしているの
で受光素子７．．７２からは回折格子４の回転に伴フて
９０°の位相差をもった正弦波信号が得られ、回転方向
の判別も可能となる。

本実施例では円筒状の回折格子４の回転中心に対してほ
ぼ点対称の２つの位置Ｍ、、Ｍ２からの回折光を利用す
ることにより、回転物体の回転中心と、円筒状の回折格
子４の中心との偏心による測定誤差を軽減させている。

さらに、本実施例では互いに干渉させる２つの光路２１
０．２２０が合致する位置Ｍ　＋　、　Ｍ　２に円筒状
の回折格子４を配置するようにし、回折格子４の面精度
が悪くても測定鯖度か低下しない。

つまり、回折格子４の製造か容易という利点を有してい
る。

第６図の第６実施例において第３図と同一機能の要素に
は同符番を付している。

第６図において９１．９２は偏光ビームスプリッタ−で
あり、レーザー１から出射した光束を互いに直交した直
線偏光である２つの光束４１゜４２に分割する。即ち、
光束４１は紙面に平行な方位の直線偏光、光束４２は紙
面に垂直な方位の直線偏光で反射鏡５３．５４を介して
回折格子４の点Ｍ、に（１）式で示す回折角±０１で入
射させている。点Ｍｌで発生する１ｍ次の回折光は、と
もに点Ｍ、から垂直な方向に重なり合って出射し回折格
子４の回転中心に対しほぼ点対称な位置Ｍ２に入射する
。そして点Ｍ２て再び発生する１ｍ次の回折光を反射ｍ
５ｓ、５６と偏光ビームスプリッタ−９２によって重ね
合わせる。１／４波長板３１によって左右逆回りの円偏
光を重ね合わせて回転する直線偏光とし、偏光板６□、
６２による明暗変化を受光素子７３，７□で検出するこ
とは第５図の実施例と同様である。

第５図では点Ｍ１に垂直に入射させて点Ｍ２ての垂直方
向に出射する回折光で検出しているが、第６図の如く点
Ｍ、に回折角で入射させ、点Ｍ２に垂直に入射させても
同一の効果か得られる。

第５図では回折格子４の反射回折光を、第６図では回折
格子４の透過回折光を検出しているか、これらを各々透
過回折光、反射回折光としても全く同様の効果が得られ
る。

第７．第８．第９図の第７．第８．第９実施例において
は回折格子４の一点Ｍからの回折光を利用して被検回転
物体の回転状態を検出している。

尚、第７．第８．第９図において第５図と同一機能の要
素には同一符番を付している。

第７図に示す第７実施例においてはレーザー１の端面か
ら出射した光束はコリメーターレンズ２によってほぼ平
行な光束となって円筒状の回折格子４の１点Ｍに入射す
る。点Ｍて発生した±ｍ次の回折光（ｍは正整数）は１
／４波長板３１３２によって右回り（あるいは左回り）
及び左回り（あるいは右回り）円偏光となり反射鏡５３
゜５４で反射し、非偏光ビームスプリッタ−５を介して
重なり合う。右回り及び左回り円偏光が重なり合う結果
、直線偏光となるか、その偏光方位は回折格子４の回転
に伴って回転し、偏光板６゜６□によって明暗の変化と
なる。±ｍ次の回折光は回折格子４か１格子ピツチだけ
回転すると±２ｍπたけ位相が変化するので偏光板６１
．６２を透過した光は回折格子４の１格子ピツチの回転
によって２ｍ回の明暗変化となり、受光素子７．。

７２からは２ｍ個の正弦波信号が得られる。円筒状の回
折格子４の刻線されている格子の数をＮ本とすれば、回
折格子４の１回転に伴って受光素子７、．７２からは２
ｍＮ個の正弦波か得られる。

例えば内径２１ｍｍの円筒面に２μｍピッチで：］２，
４００本の格子を刻線し、±１次（ｍ＝　１　）の回折
光を用いると、１回転で６４，８００個の正弦波信号が
得られる。これは正弦波信号１周期あたりで２０角度紗
に相当する。又、偏光板６□、６．の偏光方位を相対的
に４５°ずらしているのて受光素子７．．７２からは、
回折格子４の回転に伴フて９０°の位相差をもった正弦
波信号が得られ、回転方向の判別も可能となる。

第８図に示す第８実施例は第７図の第７実施例において
レーザー１と受光素子７□、７２との配置関係を交換し
たものである。即ち、レーザー１からの可干渉性の光束
をコリメーターレンズ２によってほぼ平行な光束とし、
非偏光ビームスプリッタ−５７で光束を２分割し、反射
鏡５３゜５４で反射させた後、１／４波長板３．．３２
で右回り（あるいは左回り）円偏光及び左回り（あるい
は右回り）円偏光として、円筒状の回折格子４に入射さ
せる。この際、回折格子４で発生する±ｍ次の反射回折
光か、回折格子４からほぼ垂直に反射するように入射さ
せている。

即ち、回折格子４の格子ピッチをＰ、可干渉性光束の波
長をλ、ｍを整数とし、回折格子４への入射角度をθ、
とじたとき θ、崎５ｉｎ−’（履λ／Ｐ） となるように入射させている。

回折格子４からほぼ垂直に反射した±ｍ次の回折光は互
いに重なり合う。ここでは右回り及び左回り円偏光が重
なり合う結果、直線偏光となるが、その偏光方位は回折
格子４の回転に伴って回転し、偏光板６□、６２によフ
て明暗の変化となる。

第９図に示す第９実施例において１０９は端面結像型の
屈折率分布型の光学部材で、一方の端に反射膜１０が施
されている。光学部材１０９と反射膜１０より集光系２
０を構成している。９、は偏光ビームスプリッタ−であ
る。本実施例においては、円筒状の回折格子４に第８図
の実施例と同様に２つの光束を±ｍｍ次回先光回折角±
θ、で入射させ、はぼ垂直に重なり合った±ｍｍ次回先
光、集光系２０の光学部材１０９に入射させている。光
学部材１０９の焦点面近傍には反射膜１０が施されてい
るので、入射した光束は第１０図に示すように反射膜１
０て反射した後、元の光路を戻り光学部材１０９から射
出し、再度回折格子４に入射する。

そして回折格子４で再度回折されたｍ次の反射回折光は
元の光路を戻り、反射膜５３，５４て反射し、１／４波
長板３□、３２を透過し偏光ビームスプリッタ−９，に
再入射する。このとき再回折光は１／４波長板３．．３
．を往復しているので、偏光ビームスプリッタ−９１て
最初反射した光束は再入射するときは偏光ビームスプリ
ッタ−９１に対して偏光方位が９０度累々っているため
透過するようになる。逆に偏光ビームスプリッタ−９１
で最初透過した光束は再入射したとき反射されるように
なる。こうして偏光ビームスプリッタ−９□で２つの回
折光を重なり合わせ１／４波長板３３を介した後、円偏
光とし、ビームスブリッター５て２つの光束に分割し各
々偏光板６．．６２を介した後、直線偏光とし受光素子
７、．７２に各々入射させている。

本実施例において±ｍ次の回折光の位相は回折格子か１
格子ピツチ移動すると２ｍπたけ変化する。従って受光
素子７８．７□からは正と負のｍ次の回折を２回ずつ受
けた光束の干渉を受光しているため、回折格子が格子の
１ピッチ分移動すると４ｍ個の正弦波信号か得られる。

つまり、本実施例においては軍７図乃至第８図の実施例
の２倍の分解能か得られることになる。

本実施例における集光系２０は焦点面近傍に反射面を配
置しているために、例えばレーザー光の発振波長の変化
に伴う回折角が微小変化して集光レンズへの入射角が多
少変化しても、はぼ同じ光路を戻すことができる。これ
により２つの正と負の回折光を重なり合わせ受光素子７
．．７２の出力信号のＳ／Ｎ比の低下を防止している。

尚、本実施例では小型化のため光学部材１０９として屈
折率分布型レンズを用いているが第１１図のように集光
レンズ１２と反射鏡１３の組み合わせてもよい。

第１２図の第１０実施例においてはロータの外周面にエ
ンコータヘッドを設けているのを特徴としている。

同図において半導体レーザ等の可干渉性の光源１からの
光束をビームスプリッタ−５て２分割し、反射鏡５．．
５３により回折格子４の点Ｍ＋に入射させている。点Ｍ
１からの±ｍ次の各回折光を略同−経路により反射板５
４〜５９を経由して回折格子４の他の点Ｍ２に入射させ
ている。点Ｍ２からの更に±ｍ次の回折光を反射板５．
ｏ。

５１、によりビームスプリッタ−５１２を介して重ね合
わせる。このとき生ずる干渉光を受光素子７、．７２に
入射させる。本実施例では光束をロータの外周を引き回
しているのでロータ内の構成が簡素化され、より薄型化
が可能となる。

第１３図は本発明の第１１実施例の要部概略図である。

本実施例ではモータエンコーダをカルバノスキャナーに
通用した場合を示している。

同図において１３１はカルバノミラーであり、モータに
連結した回転軸１３６に固着されており、所定の角度、
往復運動を行っている。１３２はエンコーダヘッドであ
り、反射式レーザエンコータの電子回路を有している。

１３３は回転部材である。回転部材１３３は回折格子等
の周期的パターンをカラス表面に設けたエンコーダディ
スク１３３ａとコアレスモータのロータコイル１３３ｂ
とを有している。ロータコイル１３３ｂは薄くなるよう
にプレス成型したコイルを用いている。

エンコーダディスク１３３ａとロータコイル１３３ｂは
各々片面のみの使用である為、双方は軽量化の為ロータ
コイル１３３ｂが後述する永久磁石より成るステータ１
３５に対向するようにして貼り合わされている。１３７
はモータの回転軸であり、モータ軸及びエンコーダ軸を
兼用しており、ブラシ付のモータである為に先端が分割
されている。回転軸１３７のモータ軸とエンコータ軸は
４いに絶縁されており、ロータコイル１３３ｂとモータ
駆動ライン１３８とを接続している。

本実施例において、分割された回転軸１３７を用いずに
直接ロータコイル１３３ｂからモータ駆動ライン１３８
をブラシを介して接続しても良い。この場合には回転軸
１３７は１本の棒状の金属より構成される。

ガルバノミラ−１３１の振れ角は２０〜３０度であるの
で一般的にコアレスモータのように回転を継続させるた
めに整流子やブラシをつける必要はなく、いわば回転軸
１３７のねじれ剛性を利用したトーションバーと同様の
機能を持ち、通電停止後は元の位置に戻るようになって
いる。！３９はエンコーダ関連の′Ｗｉ源ライう７及び
エンコーダ信号用カラインである。１４０はハウシンク
の片方てあり、その中には永久磁石より成るステータ１
３５が収納されている。

本実施例ではカルバノスキャナーとして多くの場合、高
速応答性が要求される為、低慣性を得る為に可動部分を
薄膜化することによフて軽量化し、かつモータエンコー
タというアクチエエータ及びセンサとしての構成部品を
共用化することによって更に軽量化を図り、高速２答性
な高めている。

尚、本実施例においてロータコイル１３３ｂとエンコー
ダディスク１３３ａとを貼着する際、双方の間に遮光部
材を挟み込めば、反射式のロータリーエンコーダとして
効果的であり好ましい。

第１４図は本発明の第１２実施例のモータ部の要部概略
図である。

本実施例においてモータ部以外の構成は第１３図の第１
１実施例と同様である。

第１４図において１４１はステータとしての永久磁石、
１４２は回転軸であり、これにロータ１４３が固着され
ている。１４４はロータコイルである。１４５はモータ
駆動用ラインである。

本実施例ではロータ１４３の部分を更に軽量化するため
に、軽い材料、例えばポリイミド樹脂やセラミックスの
基板にコイルパターンをエツチング又は蒸着して構成し
ている。

モータ駆動用ライン１４５はフレキシブルな材料を用い
てもよいし、一方ピアノ線のような弾性のあるワイヤを
用いてロータ１４３側とモータハウジング側との両端で
固定して、トーションバーのような効果を持たせ、弾性
力により通電停止後は元の位置に復帰させるようにして
も良い。例えば薄膜状の円板プリント基板にパターンを
エツチング等により作成してエンコーダディスクと貼り
合わせて構成しても良い。

第１５図は本発明のモータエンコータの制御回路の一実
施例のブロック図である。同図において５３は制御部で
あり、デジタルデータて与えられた指令値に応じてモー
タ部を所定量たけ駆動させている。５４はＤ／Ａ変換器
であり、デジタルデータの指令値をアナログデータに変
換している。そしてＤ／Ａ変換器５４からのアナログデ
ータはコンパレータ５５に送られモータ軸位置のセンサ
としてのエンコータ部５１からの位置信号との比較を行
ない、指令値に対する偏差かゼロになるように制御する
為の制御信号を出している。

５９はサーボアンプであり、コンパレータ５５からの制
御１８号とエンコータ部５１からフィードバックされた
方向判別信号及びスど一ト信号（Ｕ　ｐ　／　Ｄ　ｕ　
ｗ　ｎ　（３号）とをミックスしてモータの加減速の制
御信号へ変換している。

６０はパワーアンプてあり、サーボアンプ５９からの出
力信号なモータ駆動電流に変換している。エンコータ部
５１からのエンコータ信号はＡ相信号とそれよりも９０
度位相のずれたＢ相信号とがあり、それらの各信号を分
割器５０に人力することにより、所定のタイミングによ
るスタート開始からの位置を示すカウント信号と、移動
信号と移動方向を示すためのＵ　ｐ　／　Ｄ　ｕ　ｗ　
ｎ信号を発生する。このうちカウント信号はデジタル信
号であるのでそれをＤ／Ａ変換器５６によってアナログ
信号に変換し、前述のコンパレータ５５に送り、Ｄ／Ａ
変換器５４からのアナロク指令値と比較する。

又、方向判別用のＵ　ｐ　／　Ｄ　ｕ　ｗ　ｎ信号は各
々の方向（ＣＷ又はＣＣＷ）へどれほどのスピードで動
いているかをフィードバックするものてあり、加減速を
サーボアンプ５９を通して行っている。

（発明の効果） 本発明によればモータの一部の回転部材にエンコータ用
の周期的なパターンを形成することにより、回転系の軽
量化を図り、高速応答性か可能で、しかも装置全体の小
型化、特に回転軸方向を効果的に偏平化することかでき
るモータエンコーダを達成することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１．第２図は本発明の第１．第２実施例の要部概略図
、第３〜第９図、第１２図は本発明の第３〜第１０実施
例のモータエンコータのエンコータ部分の光学系の説明
図、第１０．第１１図は第９図の一部分の説明図、第１
３．第１４図は本発明の第１１．第１２実施例のモータ
エンコータのモータ部分の説明図、第１５図は本発明の
モータエンコータの制御回路の一実施例のブロック図、
第１６．第１７図は従来のモータエンコ−夕の概略図で
ある。 図中、１０１はロータ、１０１ａは回転軸、１０２は永
久磁石、１０３はステータ、１０４はホール素子、１０
５はパターン、１０６はエンコータヘッド、１０７はハ
ウジング、１０８　ハロータ、１０８ａはパターン、ｌ
はレーザー２　、　２１　、　２２はコリメーターレン
ズ、３Ｉ３２３３は１／４波長板、４は円筒状の回折格
子、５．５２は非偏光ビームスプリッタ−５、，５４は
反射鏡、６．．６２は偏光板、７、．７２．’ｙ３は受
光素子、９１．９２は偏光ビームスプリッタ−である。 悌 ？ 図 （Ａ） ２ １ Ｍ２ 第 図 第 図 １ ２ 第 図 第 ８ 図 第 図 第 ０ 図 第 １ 図 笠 １５ 区 （ディジタルデータ） ６６ ６ 区 （Ａ） 第 ６ 図 （Ｂ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）モータの一部を構成する回転部材の一部に周期的
   なパターンを形成し、該パターンに光源からの光束を入
   射させ、該パターンを介した光束を検出することにより
   、該回転部材の回転状態を検出するようにしたことを特
   徴とするモータエンコーダ。
2. （２）モータを構成する永久磁石に対向して配置された
   回転円板の該永久磁石側の面にコイル巻線を設けロータ
   コイルを形成し、他方の面に周期的なパターンを設けデ
   ィスクパターンを形成し、該パターンに光源からの光束
   を入射させ、該パターンを介した光束を検出することに
   より、該回転円板の回転状態を検出するようにしたこと
   を特徴とするモータエンコーダ。
3. （３）円筒状又は円柱状のロータとステータとから構成
   されるモータをハウジング内に収納し、該ロータの内周
   面又は／及び外周面に周期的なパターンを形成し、該パ
   ターンに光源からの光束を入射させ、該パターンを介し
   た光束を検出することにより、該ロータの回転状態を検
   出するようにしたことを特徴とするモータエンコーダ。