JPH03267762A - 光学式エンコーダ - 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、回転体の回転方向位置を検出するための回転
型の光学式エンコーダに関する。

［従来の技術］ 従来、光学式エンコーダとしては、例えば、特開昭６２
−７１８６５号公報に示されたものがある。第４図は従
来の光学式エンコーダの構成図であり、この第４図にお
いて、１は回転ディスク。

２は回転ディスク１の路間−半径位置の周方向に多数設
けられたピット、３は半導体レーザ等の光源、４は光源
３から発生した発散光を平行光に変えるレンズ、５は半
透鏡を含むビームスプリッタ、６は位相差板、７は対物
レンズ、８は回折格子。

レンズ、プリズムを含む検出部、９はフォトダイオード
であり、矢印ａは回転ディスク１への入射光方向、矢印
すは回転ディスク１からフォトダイオード９に至る検出
光（反射光）の方向、矢印Ｃは回転ディスク１の半径方
向を示している。

ここで、回転ディスク１には、第５図に示すように、路
間−半径位置に周方向に略等ピッチで多数のピット２が
、回転ディスク１の成形特直接刻印されるか、もしくは
レーザカッティングによって設けられ、ピット２の幅は
１〜２μ−程度にすることが可能である。第６図に回転
ディスク１の円周方向断面図を示すが、ピット２の深さ
は、使用される光源３からの光の波長の数分の一程度で
等ピッチになるように円周方向に並べて設けられる。

上述の構成により、光源３からの光は、回転ディスク１
の所定の半径位置にレンズ４．対物レンズ７等を通して
集光され、回転ディスク１上に路間−半径位置に周方向
に略等ピッチで形成されたピット２近傍の回転位置情報
が１反射光としてビームスプリッタ５および検出部８を
介してフォトダイオード９へ導かれるようになっている
。

第７図はエンコーダ（回転ディスク１）の回転角と反射
光量比との関係を示し、ビット２の周期と同一周期の回
転位置情報がフォトダイオード９から得られ、ピット２
のピッチ精度を向上することにより、エンコーダの分解
能も略比例して向上させることができる。

なお、回転ディスク１の面振れが大きい場合には、回転
ディスク１上の集光位置を一定に保つために自動焦点機
構によって補正するようにする。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述した従来の光学式エンコーダのよう
に、ビット（凹凸パターン）２からの反射光の光量（反
射率）を検出して回転ディスク（回転体）１の回転方向
位置を検出する方式では、凹凸部（ピット２）からの反
射光の干渉効果を利用するために、■１つのパターンと
してどうしても凹部と凸部とを組み合わせる必要があり
エンコーダの回転ディスク１が半径方向に大きくなるほ
か、■ピット２に照射される光のビーム径が面振れ等に
より変化すると、その変化に伴い反射率（反射光光量）
も変化し、ビーム径を一定にするための制御、ＩＩ整（
例えば自動焦点機構等）が必要になるなどの課題がある
。

本発明は、凹凸を組み合わせたパターンを検出するので
はなく１つのパターンにより回転情報位置を得ることを
可能にして、装置の小型化、高分解能化をはかるととも
に、パターンへ照射される光のビーム径の変化に関係な
く安定してパターンを検出できるようにして、装置構成
の簡素化を実現した光学式エンコーダを提供することを
目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の光学式エンコーダ
は、回転体の回転方向に沿い適当なピッチで変化する膜
厚を有する膜を１回転体表面に形成し、前記膜の膜厚変
化による光反射率の変化を検出して前記回転体の回転方
向位置情報を検出することを特徴としている。

［作　　　用コ 上述した本発明の光学式エンコーダでは、従来のごとく
凹凸を組み合わせたパターンの干渉効果を用いず、膜厚
変化による反射率の変化によりパターンを検出できるの
で、１つのパターンから回転情報位置を得ることができ
るほか、パターンへ照射される光のビーム径の変化に関
係なく安定してパターンを検出できる。

［発明の実施例］ 以下、図面により本発明の一実施例としての光学式エン
コーダについて説明すると、第１図はその構成図（回転
ディスクＩＡについては第２図のＩ−１断面が示されて
いる）、第２図はその回転ディスク（回転体）の平面図
、第３図はその回転ディスクの周方向位置と反射率との
関係を示すグラフである。

第１図において、ＩＡは本実施例の回転ディスク（回転
体）、３は半導体レーザ等の光源、１０は光源３からの
光を回転ディスク１上へ導くとともに回転ディスク１か
らの反射光の通過を許容すべく半透鏡を含んで構成され
たビームスプリッタ、１１はビームスプリッタ１０を介
して光源３がら送られてきた光を回転ディスク１上に集
光させるための集光レンズ、１２は回転ディスク１によ
り反射されビームスプリッタ１ｏを通過してきた反射光
を受けその反射率を検出しろる光検出器である。

そして、本実施例において、回転ディスクＩＡは、第１
，２図に示すように、アルミニウム基板１３と、このア
ルミニウム基板１３表面にコーティングされたＳｉｎ、
膜１４とから構成されている。

アルミニウム基板１３には、エツチングにより。

凹部１３Ａと凸部１３Ｂとが２回転ディスクＩＡの回転
方向に沿い適当なピッチで交互に形成されていて、この
ような凹部１３ａおよび凸部１３Ｂを覆うように５ｉｎ
２膜１４を設けることにより、このＳｉｎ、膜１４の膜
厚が、回転ディスクＩＡの回転方向に沿い適当なピッチ
で変化するようになっている。

本実施例では、このようにして形成された５ｉ０２膜１
４の膜厚変化による光反射率の変化を光検出器１２によ
り検出することにより、回転ディスクＩＡの回転方向位
置情報が検出されるようになっている。

本発明の一実施例としての光学式エンコーダは上述のご
とく構成されているので、第１図に示す領域Ａ（凹部１
３Ａの領域）と領域Ｂ（凸部１３Ｂの領域）とでは膜厚
が異なるために、各領域Ａ。

Ｂに光を照射した場合に光の反射率は、第３図に示すよ
うに変化する。

本実施例のエンコーダでは、この性質を利用し、反射率
の変化を光検出器１２に検出して各パターンつまり凹部
１３Ａと凸部１３Ｂとをそれぞれ検出することにより、
回転ディスクＩＡの回転方向位置情報を得ている。

このように１本実施例のエンコーダによれば、従来のご
とく凹凸を組み合わせたパターンの干渉効果を用いず、
膜厚変化による反射率の変化を利用し、凹部１３Ａ、凸
部１３Ｂの各パターンごとに反射率変化として回転情報
位置を得ることができ、パターンへ照射される光のビー
ム径の変化に関係なく安定して各パターンを検出できる
ので、装置の小型化、高分解能化のみならず、自動焦点
調整機構等も不要になり装置構成の簡素化を実現できる
。

なお、上記実施例では、回転体として円盤状の回転ディ
スクＩＡの場合について説明したが、本発明は、円筒状
の回転体にも同様に適用できるほか、リニアスケールと
して直線型のエンコーダに適用するこも可能である。

また、上記実施例では、回転ディスクＩＡの基板として
アルミニラを用いＳｉｎ、膜をコーティングした場合に
ついて説明したが、本発明はこれに限定されるものでは
なく、回転ディスクの基板としては、Ｓｉ、Ｃ（カーボ
ン）、プラスチック、　Ｃｒコーティングのガラス板等
を利用できるほか、膜としては、ＳｉＣ，Ｓｉｎ、Ｓｉ
、Ｎ、、ＴｉＯ２，Ｃ。

ホウケイ酸ガラス等を利用できる。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明の光学式エンコーダによれ
ば、膜厚変化による反射率の変化を利用し、各パターン
ごとに反射率変化として回転情報位置を得られるように
構成したので、膜厚変化パターンへ照射される光のビー
ム径の変化に関係なく安定して各パターンを検出でき、
装置の小型化。

高分解能化、さらには装置構成の簡素化を実現できる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は本発明の一実施例としての光学式エンコー
ダを示すもので、第１図はその構成図。 第２図はその回転ディスクの平面図、第３図はその回転
ディスクの周方向位置と反射率との関係を示すグラフで
あり、第４〜７図は従来の光学式エンコーダを示すもの
で、第４図はその構成図、第５図はその回転ディスクの
平面図、第６図はその回転ディスクの円周方向断面図、
第７図はその回転ディスクの回転角と反射光光量比との
関係を示すグラフである。 図において、ＩＡ−回転ディスク（回転体）、３光源、
１０−　ビームスプリッタ、１１−集光レンズ、１２−
光検出器、１３−アルミニウム基板、１３Ａ−−一凹部
、１３Ｂ−凸部、１４−８　ｘ　Ｏｚ膜。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 回転体の回転方向位置を光学的に検出する光学式エンコ
   ーダにおいて、前記回転体表面に、同回転体の回転方向
   に沿い適当なピッチで変化する膜厚を有する膜が形成さ
   れ、前記膜の膜厚変化による光反射率の変化を検出して
   前記回転体の回転方向位置情報を検出することを特徴と
   する光学式エンコーダ。