JPH06347292A - 光学式アブソリュート形ロータリーエンコーダ - Google Patents
光学式アブソリュート形ロータリーエンコーダInfo
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- JPH06347292A JPH06347292A JP13713093A JP13713093A JPH06347292A JP H06347292 A JPH06347292 A JP H06347292A JP 13713093 A JP13713093 A JP 13713093A JP 13713093 A JP13713093 A JP 13713093A JP H06347292 A JPH06347292 A JP H06347292A
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- light
- photoelectric conversion
- rotary encoder
- time
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 複数のトラック状の光学的記録面を有し、回
転位置に対応した符号コードパターンのスリットを前記
記録面に記録した回転ディスク４と、この回転ディスク
のスリットを透過した光から回転位置を絶体値で検出す
るデコーダ19を備えた光学式アブソリュート形ロータリ
ーエンコーダにおいて、トラック数を増した高分解能
化、小形化に対応でき、経済的に実現可能にすること。 【構成】 前記回転ディスクの全てのトラックに線状の
光学パターンを照射する投光手段12〜14と、前記回転デ
ィスクのスリットを透過した光を複数の光電変換素子で
受光し電気量に変換すると共に駆動信号に応じて時系列
パルス信号として出力する受光手段17を設け、前記時系
列パルス信号をデコードして回転位置を絶体値で検出す
る。
転位置に対応した符号コードパターンのスリットを前記
記録面に記録した回転ディスク４と、この回転ディスク
のスリットを透過した光から回転位置を絶体値で検出す
るデコーダ19を備えた光学式アブソリュート形ロータリ
ーエンコーダにおいて、トラック数を増した高分解能
化、小形化に対応でき、経済的に実現可能にすること。 【構成】 前記回転ディスクの全てのトラックに線状の
光学パターンを照射する投光手段12〜14と、前記回転デ
ィスクのスリットを透過した光を複数の光電変換素子で
受光し電気量に変換すると共に駆動信号に応じて時系列
パルス信号として出力する受光手段17を設け、前記時系
列パルス信号をデコードして回転位置を絶体値で検出す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、機械的回転位置を絶対
値で検出する光学式アブソリュート形ロータリーエンコ
ーダに関する。
値で検出する光学式アブソリュート形ロータリーエンコ
ーダに関する。
【０００２】
【従来の技術】機械的回転位置を検出するロータリエン
コーダは出力形式により、各回転位置を絶対値として検
出するアブソリュート形と、ある決められた回転位置か
らの相対的な回転量として検出するインクリメント形に
分類される。また、検出手段により光学式と磁気式に分
類される。
コーダは出力形式により、各回転位置を絶対値として検
出するアブソリュート形と、ある決められた回転位置か
らの相対的な回転量として検出するインクリメント形に
分類される。また、検出手段により光学式と磁気式に分
類される。
【０００３】特にここでは、従来の光学式アブソリュー
ト形ロータリエンコーダについて説明する。従来の光学
式アブソリュート形ロータリエンコーダの基本構成を図
６に示す。
ト形ロータリエンコーダについて説明する。従来の光学
式アブソリュート形ロータリエンコーダの基本構成を図
６に示す。
【０００４】図６において、１は発光部２の発光素子
（例えばＬＥＤ素子）２a ，２b ，２c ，２d 及び２e
を駆動する駆動回路、３は発光素子２a ，２b ，２c ，
２d 及び２e からの出射光を各々平行光にするコリメー
ターレンズ３a ，３b ，３c ，３d 及び３e から成る第
１の光学系、４はその表面に回転位置情報を純２進コー
ドまたは、グレイコード等の符号コードパターンのスリ
ットとして複数のトラックの記録面に分けて記録された
回転デイスクである。この回転ディスク４上には、４a
，４b ，４c ，４d 及び４e から成る５つのトラック
の光学記録面を有し、最外側トラック４a には、回転位
置情報のＬＳＢ（最下位ビット）信号のスリットが記録
され、４b ，４c ，４d と内側のトラックにいく程、回
転位置情報の重みを増し、最内側トラック４e には、Ｍ
ＳＢ（最上位ビット）信号のスリットが記録される。
（例えばＬＥＤ素子）２a ，２b ，２c ，２d 及び２e
を駆動する駆動回路、３は発光素子２a ，２b ，２c ，
２d 及び２e からの出射光を各々平行光にするコリメー
ターレンズ３a ，３b ，３c ，３d 及び３e から成る第
１の光学系、４はその表面に回転位置情報を純２進コー
ドまたは、グレイコード等の符号コードパターンのスリ
ットとして複数のトラックの記録面に分けて記録された
回転デイスクである。この回転ディスク４上には、４a
，４b ，４c ，４d 及び４e から成る５つのトラック
の光学記録面を有し、最外側トラック４a には、回転位
置情報のＬＳＢ（最下位ビット）信号のスリットが記録
され、４b ，４c ，４d と内側のトラックにいく程、回
転位置情報の重みを増し、最内側トラック４e には、Ｍ
ＳＢ（最上位ビット）信号のスリットが記録される。
【０００５】５は回転ディスク４の回転中心に結合し、
図示していない外部からの回転力を回転ディスク４に伝
達する回転シャフト、７は回転ディスク４の各トラック
に対応して、７a ，７b ，７c ，７d 及び７e の５つの
スリットを有する固定ディスク、８は固定ディスク７の
各スリットを透過する光を各々集光するレンズ８a ，８
b ，８c ，８d ，８e から成る第２の光学系、９はレン
ズ８a ，８b ，８c ，８d 及び８e からの光を各々光電
変換する受光素子（例えばフォトダイオード）９a ，９
b ，９c ，９d 及び９e から成る受光部、10は各受光素
子９a ，９b ，９c ，９d 及び９e の出力信号から回転
位置を検出するデコーダ回路である。
図示していない外部からの回転力を回転ディスク４に伝
達する回転シャフト、７は回転ディスク４の各トラック
に対応して、７a ，７b ，７c ，７d 及び７e の５つの
スリットを有する固定ディスク、８は固定ディスク７の
各スリットを透過する光を各々集光するレンズ８a ，８
b ，８c ，８d ，８e から成る第２の光学系、９はレン
ズ８a ，８b ，８c ，８d 及び８e からの光を各々光電
変換する受光素子（例えばフォトダイオード）９a ，９
b ，９c ，９d 及び９e から成る受光部、10は各受光素
子９a ，９b ，９c ，９d 及び９e の出力信号から回転
位置を検出するデコーダ回路である。
【０００６】次に、上記従来の光学式アブソリュート形
ロータリエンコーダの動作原理について説明する。発光
素子２a ，２b ，２c ，２d 及び２e は駆動回路１で各
々直流駆動され、各発光素子から出射された光は、各発
光素子に対応したコリメーターレンズ３a，３b ，３c
，3d及び３e によって各々平行光にされ、回転ディス
ク４上の各トラック４a ，４b ，４c ，４d 及び４e に
照射される。図６では、各トラックに照射された光の
内、最外側トラック４a 及び最内側トラック４e に記録
されたスリットからの透過光６a ，６e が入射する様子
を図示してある。回転ディスク４の各スリットを透過し
た光は回転ディスクの各トラックに対応する固定ディス
クのスリットに向けて照射される。
ロータリエンコーダの動作原理について説明する。発光
素子２a ，２b ，２c ，２d 及び２e は駆動回路１で各
々直流駆動され、各発光素子から出射された光は、各発
光素子に対応したコリメーターレンズ３a，３b ，３c
，3d及び３e によって各々平行光にされ、回転ディス
ク４上の各トラック４a ，４b ，４c ，４d 及び４e に
照射される。図６では、各トラックに照射された光の
内、最外側トラック４a 及び最内側トラック４e に記録
されたスリットからの透過光６a ，６e が入射する様子
を図示してある。回転ディスク４の各スリットを透過し
た光は回転ディスクの各トラックに対応する固定ディス
クのスリットに向けて照射される。
【０００７】ここで、固定ディスク７上のスリットの寸
法は、回転ディスク４の対応する各トラックのスリット
から透過してくる光のみを透過させ、別のトラック及び
同一トラック上の隣接するスリットからの漏れた光を遮
断する大きさに作成され、回転位置に相当する光信号の
誤った検出を防止する働きがある。更に詳しく述べるな
らば、図６に示すｘ及びｙ方向は、回転ディスク４の半
径方向と円周方向に一致し、固定ディスク７の各スリッ
トのｙ方向の長さは、回転ディスク４のｙ方向の１つの
トラックの幅であり、ｘ方向の長さは、回転ディスク４
の最外側トラック４a に記録されているＬＳＢ信号の１
ビットに相当するｘ方向の幅である。
法は、回転ディスク４の対応する各トラックのスリット
から透過してくる光のみを透過させ、別のトラック及び
同一トラック上の隣接するスリットからの漏れた光を遮
断する大きさに作成され、回転位置に相当する光信号の
誤った検出を防止する働きがある。更に詳しく述べるな
らば、図６に示すｘ及びｙ方向は、回転ディスク４の半
径方向と円周方向に一致し、固定ディスク７の各スリッ
トのｙ方向の長さは、回転ディスク４のｙ方向の１つの
トラックの幅であり、ｘ方向の長さは、回転ディスク４
の最外側トラック４a に記録されているＬＳＢ信号の１
ビットに相当するｘ方向の幅である。
【０００８】トラック４a のスリット透過光６a は、ス
リット７a 、レンズ８a を透過後、受光素子９a に受光
される。また、同様にトラック４e のスリット透過光６
e は、スリット７e 、レンズ８e を透過後、受光素子９
e に受光される。受光素子９a 及び９ｅで電気信号に変
換された出力信号は、デコーダ回路10に入力され受光素
子９a 及び９e に光入力有り、受光素子９b ，９c ，９
d 及び９e に光入力無しの信号状態から、それに相当す
る絶対回転位置に対応する信号Ｄをデコーダ回路10が出
力する。
リット７a 、レンズ８a を透過後、受光素子９a に受光
される。また、同様にトラック４e のスリット透過光６
e は、スリット７e 、レンズ８e を透過後、受光素子９
e に受光される。受光素子９a 及び９ｅで電気信号に変
換された出力信号は、デコーダ回路10に入力され受光素
子９a 及び９e に光入力有り、受光素子９b ，９c ，９
d 及び９e に光入力無しの信号状態から、それに相当す
る絶対回転位置に対応する信号Ｄをデコーダ回路10が出
力する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の光
学式アブソリュート形ロータリエンコーダでは、回転デ
ィスク４の各トラック４a ，４b ，４c ，４d ，４e に
記録するスリットピッチを小さくし、更にトラック数を
増やすことで、高分解能化を図ってきたが、トラック数
の複数化においてエンコーダの外形寸法の制約から回転
ディスク４の直径を極端に大きくできない。また、半径
方向のトラック間の幅を小さくし、トラックの高密度化
が出来たとしても、トラック毎に配置する１対の発・受
光素子及びレンズの大きさが高密度化されたトラック幅
に対応して小型化が図れない問題がある。更には、複数
個の発光素子及び受光素子を用いることで、それらの信
号伝送路、駆動回路及びデコーダ回路が複雑になり、調
整が難しくコストが高い光学式アブソリュート形ロータ
リエンコーダになる問題がある。
学式アブソリュート形ロータリエンコーダでは、回転デ
ィスク４の各トラック４a ，４b ，４c ，４d ，４e に
記録するスリットピッチを小さくし、更にトラック数を
増やすことで、高分解能化を図ってきたが、トラック数
の複数化においてエンコーダの外形寸法の制約から回転
ディスク４の直径を極端に大きくできない。また、半径
方向のトラック間の幅を小さくし、トラックの高密度化
が出来たとしても、トラック毎に配置する１対の発・受
光素子及びレンズの大きさが高密度化されたトラック幅
に対応して小型化が図れない問題がある。更には、複数
個の発光素子及び受光素子を用いることで、それらの信
号伝送路、駆動回路及びデコーダ回路が複雑になり、調
整が難しくコストが高い光学式アブソリュート形ロータ
リエンコーダになる問題がある。
【００１０】本発明は、上記の事情に鑑み、回転ディス
クに光を照射する手段と、回転ディスク及び固定ディス
クのスリットからの透過光を受光する手段とを簡素化す
ることで、回転ディスクに記録されるトラック数を増し
た高分解能形の小形化した光学式ロータリーエンコーダ
に対応でき、調整が簡単で、信頼性が高く、そしてコス
トの安価な光学式アブソリュート形ロータリエンコーダ
を提供することを目的とする。
クに光を照射する手段と、回転ディスク及び固定ディス
クのスリットからの透過光を受光する手段とを簡素化す
ることで、回転ディスクに記録されるトラック数を増し
た高分解能形の小形化した光学式ロータリーエンコーダ
に対応でき、調整が簡単で、信頼性が高く、そしてコス
トの安価な光学式アブソリュート形ロータリエンコーダ
を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、複数のトラック状の光学的記録面を有
し、回転位置に対応した符号コードパターンのスリット
を前記記録面に記録した回転ディスクと、この回転ディ
スクのスリットを透過した光から回転位置を絶体値で検
出するデコーダを備えた光学式アブソリュート形ロータ
リーエンコーダにおいて、前記回転ディスクの全てのト
ラックに線状の光学パターンを照射する投光手段と、前
記回転ディスクのスリットを透過した光を複数の光電変
換素子で受光し電気量に変換すると共に駆動信号に応じ
て時系列パルス信号として出力する受光手段を設ける。
に、本発明は、複数のトラック状の光学的記録面を有
し、回転位置に対応した符号コードパターンのスリット
を前記記録面に記録した回転ディスクと、この回転ディ
スクのスリットを透過した光から回転位置を絶体値で検
出するデコーダを備えた光学式アブソリュート形ロータ
リーエンコーダにおいて、前記回転ディスクの全てのト
ラックに線状の光学パターンを照射する投光手段と、前
記回転ディスクのスリットを透過した光を複数の光電変
換素子で受光し電気量に変換すると共に駆動信号に応じ
て時系列パルス信号として出力する受光手段を設ける。
【００１２】また、前記駆動信号は前記受光手段の光電
変換のタイミングを指令するスタート信号と各光電変換
素子の電気量を出力させるパルス列とから成り、前記受
光手段は前記回転ディスクの各トラックのスリットを透
過した光をそれぞれ複数の光電変換素子で受光し、前記
駆動信号に同期して全光電変換素子の電気量を順次時系
列パルスで出力し、前記スタート信号で初期化され前記
パルス列のパルスが所定パルス出力される度にインクリ
メントするカウントタと、このカウンタの計数値毎に前
記時系列パルスから該光電変換素子に対する入射光の有
無を記憶して重み付けし、回転位置を絶体値で出力する
デコーダを設ける。
変換のタイミングを指令するスタート信号と各光電変換
素子の電気量を出力させるパルス列とから成り、前記受
光手段は前記回転ディスクの各トラックのスリットを透
過した光をそれぞれ複数の光電変換素子で受光し、前記
駆動信号に同期して全光電変換素子の電気量を順次時系
列パルスで出力し、前記スタート信号で初期化され前記
パルス列のパルスが所定パルス出力される度にインクリ
メントするカウントタと、このカウンタの計数値毎に前
記時系列パルスから該光電変換素子に対する入射光の有
無を記憶して重み付けし、回転位置を絶体値で出力する
デコーダを設ける。
【００１３】
【作用】上記構成において、回転ディスク上に照射され
る線像の光学パターンは、回転ディスクの最内側トラッ
クから最外側トラックにかけて照射される。各トラック
に回転位置情報として記録されたスリットを透過した線
像のスリット光は、複数の光電変換素子を有する受光手
段に入射される。各スリット光が、受光手段の複数配列
された光電変換素子のどの位置に入射されるべきかは、
光学系の組立時に予め定められた位置に入射するように
調整する。前記受光素子からの時系列パルス信号から、
受光位置をデコーダ回路で解読することで回転位置の絶
対値を検出する。
る線像の光学パターンは、回転ディスクの最内側トラッ
クから最外側トラックにかけて照射される。各トラック
に回転位置情報として記録されたスリットを透過した線
像のスリット光は、複数の光電変換素子を有する受光手
段に入射される。各スリット光が、受光手段の複数配列
された光電変換素子のどの位置に入射されるべきかは、
光学系の組立時に予め定められた位置に入射するように
調整する。前記受光素子からの時系列パルス信号から、
受光位置をデコーダ回路で解読することで回転位置の絶
対値を検出する。
【００１４】
【実施例】図１に、本発明の光学式アブソリュート形ロ
ータリエンコーダの一実施例を示す。尚、図１におい
て、符号４，４a ，４b ，４d ，４e ，５，６a ，６b
，７，７a ，７b ，７c ，７d 及び７e とｘ及びｙ方
向は、図６で説明した同一符号の構成要素と同一機能を
有する。
ータリエンコーダの一実施例を示す。尚、図１におい
て、符号４，４a ，４b ，４d ，４e ，５，６a ，６b
，７，７a ，７b ，７c ，７d 及び７e とｘ及びｙ方
向は、図６で説明した同一符号の構成要素と同一機能を
有する。
【００１５】図１において、11は発光素子12を駆動する
駆動回路、13は発光素子12から出射した光を平行光にす
るコリメーターレンズ、14はレンズ13からの平行光を回
転ディスク４の半径方向に線像として広げ照射するシリ
ンドリカルレンズ、15はシリンドリカルレンズ14によっ
て広げられ、回転ディスク４に照射された線像状の光、
16は回転ディスク４のスリット及び固定ディスク７の各
スリットを透過した光を集光するレンズ、17はレンズ16
で集光された光を受光する複数の光電変換素子からなる
受光素子（例えばＣＣＤ素子、以下17をＣＣＤ素子とい
う）、18はＣＣＤ素子17を駆動させるパルスφ及びＣＣ
Ｄ素子17からの出力信号ＯＳを伝送する伝送路であり、
19はＣＣＤ素子17を駆動させるパルスφを発生する駆動
回路及びＣＣＤ素子17の出力信号ＯＳから回転位置を検
出するデコーダ回路である。
駆動回路、13は発光素子12から出射した光を平行光にす
るコリメーターレンズ、14はレンズ13からの平行光を回
転ディスク４の半径方向に線像として広げ照射するシリ
ンドリカルレンズ、15はシリンドリカルレンズ14によっ
て広げられ、回転ディスク４に照射された線像状の光、
16は回転ディスク４のスリット及び固定ディスク７の各
スリットを透過した光を集光するレンズ、17はレンズ16
で集光された光を受光する複数の光電変換素子からなる
受光素子（例えばＣＣＤ素子、以下17をＣＣＤ素子とい
う）、18はＣＣＤ素子17を駆動させるパルスφ及びＣＣ
Ｄ素子17からの出力信号ＯＳを伝送する伝送路であり、
19はＣＣＤ素子17を駆動させるパルスφを発生する駆動
回路及びＣＣＤ素子17の出力信号ＯＳから回転位置を検
出するデコーダ回路である。
【００１６】次に本実施例による回転位置の検出動作に
ついて説明する。図１において、発光素子12は駆動回路
11によって直流駆動され、発光素子12から出射した光
は、コリメーターレンズ13によって平行光にされ、シリ
ンドリカルレンズ14に入射する。シリンドリカルレンズ
14は、図示するｙ方向のみに入射光の像を広げｘ方向は
入射光の像の大きさのままとした線像15を回転ディスク
４上に照射する。線像15の寸法としてｙ方向は回転ディ
スク４に記録された最内側トラック４e から最外側トラ
ック４a にかけての大きさ、ｘ方向は最外側トラック４
a に記録されているＬＳＢ信号の１ビットに相当する幅
である。
ついて説明する。図１において、発光素子12は駆動回路
11によって直流駆動され、発光素子12から出射した光
は、コリメーターレンズ13によって平行光にされ、シリ
ンドリカルレンズ14に入射する。シリンドリカルレンズ
14は、図示するｙ方向のみに入射光の像を広げｘ方向は
入射光の像の大きさのままとした線像15を回転ディスク
４上に照射する。線像15の寸法としてｙ方向は回転ディ
スク４に記録された最内側トラック４e から最外側トラ
ック４a にかけての大きさ、ｘ方向は最外側トラック４
a に記録されているＬＳＢ信号の１ビットに相当する幅
である。
【００１７】図１では、回転ディスク４の各トラックに
照射された光の内、最外側トラック４a 及び最内側トラ
ック４e に記録されたスリットからの透過光６a ，６e
が通過する様子を図示してある。トラック４a のスリッ
ト透過光６a は、固定ディスク７のスリット７a を透過
後、レンズ16に入射する。また、同様にトラック４eの
スリット透過光６e は、スリット７e を透過後、レンズ
16に入射する。
照射された光の内、最外側トラック４a 及び最内側トラ
ック４e に記録されたスリットからの透過光６a ，６e
が通過する様子を図示してある。トラック４a のスリッ
ト透過光６a は、固定ディスク７のスリット７a を透過
後、レンズ16に入射する。また、同様にトラック４eの
スリット透過光６e は、スリット７e を透過後、レンズ
16に入射する。
【００１８】ここで、レンズ16及びＣＣＤ素子17の位置
関係を、図２を用いて説明する。図２において、回転デ
ィスク４の各トラックのスリット透過光６a ，６b ，６
c ，６d 及び６e は、固定ディスク７の各スリット７a
，７b ，７c ，７d 及び７e を各々介してレンズ16に
よって、その線像が縮小された状態で、ＣＣＤ素子17上
の受光面に入射する。ＣＣＤ素子17上での受光位置は、
光学系を組立てる際に、予め定められた位置で受光する
ように調整する。また、レンズ16での線像の縮小倍率
は、任意であるが、固定ディスク７の隣合ったスリット
からの透過光が互いに干渉しない倍率とする。
関係を、図２を用いて説明する。図２において、回転デ
ィスク４の各トラックのスリット透過光６a ，６b ，６
c ，６d 及び６e は、固定ディスク７の各スリット７a
，７b ，７c ，７d 及び７e を各々介してレンズ16に
よって、その線像が縮小された状態で、ＣＣＤ素子17上
の受光面に入射する。ＣＣＤ素子17上での受光位置は、
光学系を組立てる際に、予め定められた位置で受光する
ように調整する。また、レンズ16での線像の縮小倍率
は、任意であるが、固定ディスク７の隣合ったスリット
からの透過光が互いに干渉しない倍率とする。
【００１９】ＣＣＤ素子17は、複数個の光電変換素子で
構成され、その個々の光電変換素子で受光した光強度
は、時系列パルス出力信号ＯＳの個々のパルス振幅変化
として、出力される。よって、固定ディスク７の各スリ
ット透過光の入射位置がＣＣＤ素子17上で、予め決めら
れているので、その決められた位置に光入力が有るか／
無いかを、時系列パルス出力信号ＯＳをデコードするこ
とで、回転位置を絶対値で検出することができる。駆動
回路及びデコーダ回路で構成される回路19は、ＣＣＤ素
子17にその駆動パルスφ及びＣＣＤ素子17からの時系列
パルス出力信号ＯＳを入力しデコードする働きのあるも
のである。
構成され、その個々の光電変換素子で受光した光強度
は、時系列パルス出力信号ＯＳの個々のパルス振幅変化
として、出力される。よって、固定ディスク７の各スリ
ット透過光の入射位置がＣＣＤ素子17上で、予め決めら
れているので、その決められた位置に光入力が有るか／
無いかを、時系列パルス出力信号ＯＳをデコードするこ
とで、回転位置を絶対値で検出することができる。駆動
回路及びデコーダ回路で構成される回路19は、ＣＣＤ素
子17にその駆動パルスφ及びＣＣＤ素子17からの時系列
パルス出力信号ＯＳを入力しデコードする働きのあるも
のである。
【００２０】次に、ＣＣＤ素子17への光入力の例を図３
に示す。図３（ａ）において、６a ，６b ，６c ，６d
及び６e は、図１に示した回転ディスク４の各トラック
からのスリット及び、固定ディスク７のスリットを透過
した光をレンズ16で集光したものである。ここでは、実
際に透過光が有るものを６a ，６b 及び６d とし、透過
光が無いものを６c 及び６e とする。各透過光は、ＣＣ
Ｄ素子17上の定められた光電変換素子Ｓ１〜Ｓ15に入射
する。ここでは、透過光６a はＳ２及びＳ３に、透過光
６b はＳ５及びＳ６に、透過光６d はＳ11及びＳ12に各
々入射し、ＣＣＤ素子17は、図３（ｂ）に示すように各
光電変換素子への光入力の有無に、対応した時系列パル
ス出力信号ＯＳを出力する。
に示す。図３（ａ）において、６a ，６b ，６c ，６d
及び６e は、図１に示した回転ディスク４の各トラック
からのスリット及び、固定ディスク７のスリットを透過
した光をレンズ16で集光したものである。ここでは、実
際に透過光が有るものを６a ，６b 及び６d とし、透過
光が無いものを６c 及び６e とする。各透過光は、ＣＣ
Ｄ素子17上の定められた光電変換素子Ｓ１〜Ｓ15に入射
する。ここでは、透過光６a はＳ２及びＳ３に、透過光
６b はＳ５及びＳ６に、透過光６d はＳ11及びＳ12に各
々入射し、ＣＣＤ素子17は、図３（ｂ）に示すように各
光電変換素子への光入力の有無に、対応した時系列パル
ス出力信号ＯＳを出力する。
【００２１】図３（ｂ）において、光入力の無い時の出
力レベルを“０”とし、光入力の有る時を“１”とする
と、上述した光入力が有る６a ，６b 及び６d に対応す
るＳ２，Ｓ３，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ11及びＳ12の出力信号Ｏ
Ｓのレベルは“１”となり、光入力の無いＳ１，Ｓ４，
Ｓ７，Ｓ８，Ｓ９，Ｓ10，Ｓ13，Ｓ14及びＳ15の出力信
号ＯＳのレベルは“０”となる。このことから、ＣＣＤ
素子17上の予め定められた位置に、回転ディスク４上の
回転位置情報として記録された各トラックのスリット透
過光の光入力が有るか／無いかを検出することで、回転
位置を絶対値で検出できることを意味する。
力レベルを“０”とし、光入力の有る時を“１”とする
と、上述した光入力が有る６a ，６b 及び６d に対応す
るＳ２，Ｓ３，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ11及びＳ12の出力信号Ｏ
Ｓのレベルは“１”となり、光入力の無いＳ１，Ｓ４，
Ｓ７，Ｓ８，Ｓ９，Ｓ10，Ｓ13，Ｓ14及びＳ15の出力信
号ＯＳのレベルは“０”となる。このことから、ＣＣＤ
素子17上の予め定められた位置に、回転ディスク４上の
回転位置情報として記録された各トラックのスリット透
過光の光入力が有るか／無いかを検出することで、回転
位置を絶対値で検出できることを意味する。
【００２２】次に、図４に駆動回路及びデコーダ回路19
の具体的な構成図を、図５にその作用を説明するための
タイミング図を示す。尚、図５のタイミングは、図３
（ａ）（ｂ）の説明で示した各光電変換素子Ｓ１〜Ｓ15
への光入力の有無によるタイミングを示したものであ
る。
の具体的な構成図を、図５にその作用を説明するための
タイミング図を示す。尚、図５のタイミングは、図３
（ａ）（ｂ）の説明で示した各光電変換素子Ｓ１〜Ｓ15
への光入力の有無によるタイミングを示したものであ
る。
【００２３】図５において、波形（ｉ）は図４に示す駆
動回路20で作成され出力される駆動パルスφであり、Ｃ
ＣＤ素子17、スタート信号検出回路21、カウンタ回路22
及び波形整形回路23に入力される。ＣＣＤ素子17に入力
された駆動パルスφのスタート信号（信号レベルが
“１”）によって、光電変換素子Ｓ１〜Ｓ15へ光入力の
有無を電気信号に変換し、スタート信号以降のパルス列
（信号レベルが“１”のＮｏ１〜15のパルス）で電気信
号に変換された出力信号ＯＳ（ｋ）を、駆動回路及びデ
コーダ回路19内の波形整形回路23に出力する。
動回路20で作成され出力される駆動パルスφであり、Ｃ
ＣＤ素子17、スタート信号検出回路21、カウンタ回路22
及び波形整形回路23に入力される。ＣＣＤ素子17に入力
された駆動パルスφのスタート信号（信号レベルが
“１”）によって、光電変換素子Ｓ１〜Ｓ15へ光入力の
有無を電気信号に変換し、スタート信号以降のパルス列
（信号レベルが“１”のＮｏ１〜15のパルス）で電気信
号に変換された出力信号ＯＳ（ｋ）を、駆動回路及びデ
コーダ回路19内の波形整形回路23に出力する。
【００２４】また、同じく駆動パルスφを入力したスタ
ート信号検出回路21及びカウンタ回路22は、図３（ａ）
に示す光電変換素子Ｓ１〜Ｓ15を、スリット透過光６a
の入射エリアＳ１〜Ｓ３，６b の入射エリアＳ４〜Ｓ
６，６c の入射エリアＳ７〜Ｓ９，６d の入射エリアＳ
10〜Ｓ12、６e の入射エリアＳ13〜Ｓ15に分割した時、
各光電変換素子に供給されるスタート信号以降のパルス
列を入射エリア毎に、カウントとして１つのパルス（信
号レベル“１”）とする機能を有する。スタート信号検
出回路21を介してカウンタ回路22からの出力信号Ｃを波
形（ｊ）に示す。
ート信号検出回路21及びカウンタ回路22は、図３（ａ）
に示す光電変換素子Ｓ１〜Ｓ15を、スリット透過光６a
の入射エリアＳ１〜Ｓ３，６b の入射エリアＳ４〜Ｓ
６，６c の入射エリアＳ７〜Ｓ９，６d の入射エリアＳ
10〜Ｓ12、６e の入射エリアＳ13〜Ｓ15に分割した時、
各光電変換素子に供給されるスタート信号以降のパルス
列を入射エリア毎に、カウントとして１つのパルス（信
号レベル“１”）とする機能を有する。スタート信号検
出回路21を介してカウンタ回路22からの出力信号Ｃを波
形（ｊ）に示す。
【００２５】次に、ＣＣＤ素子17からの時系列パルス出
力信号ＯＳを入力した波形整形回路23は、信号ＯＳ及び
駆動パルスφから、上述した入射エリア毎の信号レベル
に時系列パルス出力信号ＯＳを整形する。すなわち、ス
リット透過光６a の入射エリアとして光電変換素子Ｓ１
〜Ｓ３が割り当てられ、その内、光入力のあるＳ２とＳ
３からの２つのパルス出力信号を、同一入射エリアの出
力信号として、１つのパルス信号に整形する働きを波形
整形回路23は持つ。波形整形回路23の出力信号Ｏを波形
（１）に示す。
力信号ＯＳを入力した波形整形回路23は、信号ＯＳ及び
駆動パルスφから、上述した入射エリア毎の信号レベル
に時系列パルス出力信号ＯＳを整形する。すなわち、ス
リット透過光６a の入射エリアとして光電変換素子Ｓ１
〜Ｓ３が割り当てられ、その内、光入力のあるＳ２とＳ
３からの２つのパルス出力信号を、同一入射エリアの出
力信号として、１つのパルス信号に整形する働きを波形
整形回路23は持つ。波形整形回路23の出力信号Ｏを波形
（１）に示す。
【００２６】カウンタ回路22の出力信号Ｃ及び波形整形
回路23の出力信号Ｏから、デコーダ24は、光電変換素子
の各入射エリアに光入力が有るか／無いかを検出して、
回転位置の絶対値を回転位置信号Ｄとして出力する。
回路23の出力信号Ｏから、デコーダ24は、光電変換素子
の各入射エリアに光入力が有るか／無いかを検出して、
回転位置の絶対値を回転位置信号Ｄとして出力する。
【００２７】以上説明したように、本発明の光学式アブ
ソリュート形ロータリエンコーダは、回転位置回転ディ
スクからのスリット透過光を固定ディスク及びレンズを
介して複数の光電変換素子を有する受光素子の、予め決
められた位置に入射させることで、光電変換素子の位置
と対応した受光素子からの時系列パルス出力信号をデコ
ードすることで、回転ディスクのどのスリットを透過し
た光が入力したかが判り、このことから、回転位置を絶
対値で検出することができる。
ソリュート形ロータリエンコーダは、回転位置回転ディ
スクからのスリット透過光を固定ディスク及びレンズを
介して複数の光電変換素子を有する受光素子の、予め決
められた位置に入射させることで、光電変換素子の位置
と対応した受光素子からの時系列パルス出力信号をデコ
ードすることで、回転ディスクのどのスリットを透過し
た光が入力したかが判り、このことから、回転位置を絶
対値で検出することができる。
【００２８】
【発明の効果】本発明による光学式アブソリュート形ロ
ータリエンコーダは、複数の光電変換素子を有する受光
素子を用いることで、従来の光学式アブソリュート形ロ
ータリエンコーダに比べ受光部の受光素子数、発光部の
発光素子数及びレンズの数が減り、よって、発光素子の
駆動回路及び回転位置検出をするデコーダ回路の回路構
成を簡素化できる。このことにより、複数トラックの高
分解能形の小形化した光学式アブソリュート形ロータリ
エンコーダに適用可能で、また、調整が容易で、信頼性
が高く、コストの安い光学式アブソリュート形ロータリ
エンコーダを得ることができる。
ータリエンコーダは、複数の光電変換素子を有する受光
素子を用いることで、従来の光学式アブソリュート形ロ
ータリエンコーダに比べ受光部の受光素子数、発光部の
発光素子数及びレンズの数が減り、よって、発光素子の
駆動回路及び回転位置検出をするデコーダ回路の回路構
成を簡素化できる。このことにより、複数トラックの高
分解能形の小形化した光学式アブソリュート形ロータリ
エンコーダに適用可能で、また、調整が容易で、信頼性
が高く、コストの安い光学式アブソリュート形ロータリ
エンコーダを得ることができる。
【図１】本発明の一実施例を示す構成図
【図２】図１で示した受光系の詳細構成図
【図３】（ａ）はＣＣＤ素子への光入力を示した図、
（ｂ）は（ａ）に示したＣＣＤ素子からの出力信号のタ
イミング図
（ｂ）は（ａ）に示したＣＣＤ素子からの出力信号のタ
イミング図
【図４】駆動回路及びデコーダ回路の具体例を示す構成
図
図
【図５】図４の作用を説明するタイミング図
【図６】従来の光学式アブソリュート形ロータリエンコ
ーダの構成図
ーダの構成図
11…駆動回路 12…発光素子 13…コリメーターレンズ ４…回転ディスク ４a ，４b ，４c ，４d ，４e …トラック ５…回転シャフト ６a ，６b ，６c ，６d ，６e …透過光 ７…固定ディスク ７a ，７b ，７c ，７d ，７e …スリット 16…レンズ 14…シリンドリカルレンズ 15…線像 17…ＣＣＤ素子 19…駆動回路及びデコーダ回路 20…駆動回路 21…スタート信号検出回路 22…カウンタ回路 23…波形整形回路 24…デコーダ
Claims (2)
- 【請求項１】 複数のトラック状の光学的記録面を有
し、回転位置に対応した符号コードパターンのスリット
を前記記録面に記録した回転ディスクと、この回転ディ
スクのスリットを透過した光から回転位置を絶体値で検
出するデコーダを備えた光学式アブソリュート形ロータ
リーエンコーダにおいて、前記回転ディスクの全てのト
ラックに線状の光学パターンを照射する投光手段と、前
記回転ディスクのスリットを透過した光を複数の光電変
換素子で受光し電気量に変換すると共に駆動信号に応じ
て時系列パルス信号として出力する受光手段を設け、前
記時系列パルス信号をデコードして回転位置を絶体値で
検出することを特徴とする光学式アブソリュート形ロー
タリーエンコーダ。 - 【請求項２】 請求項１に記載の光学式アブソリュート
形ロータリーエンコーダにおいて、前記駆動信号は前記
受光手段の光電変換のタイミングを指令するスタート信
号と各光電変換素子の電気量を出力させるパルス列とか
ら成り、前記受光手段は前記回転ディスクの各トラック
のスリットを透過した光をそれぞれ複数の光電変換素子
で受光し、前記駆動信号に同期して全光電変換素子の電
気量を順次時系列パルスで出力し、前記スタート信号で
初期化され前記パルス列のパルスが所定パルス出力され
る度にインクリメントするカウンタと、このカウンタの
計数値毎に前記時系列パルスから該光電変換素子に対す
る入射光の有無を記憶して重み付けし、回転位置を絶体
値で出力するデコーダを設けたことを特徴とする光学式
アブソリュート形ロータリーエンコーダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13713093A JPH06347292A (ja) | 1993-06-08 | 1993-06-08 | 光学式アブソリュート形ロータリーエンコーダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13713093A JPH06347292A (ja) | 1993-06-08 | 1993-06-08 | 光学式アブソリュート形ロータリーエンコーダ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06347292A true JPH06347292A (ja) | 1994-12-20 |
Family
ID=15191526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13713093A Pending JPH06347292A (ja) | 1993-06-08 | 1993-06-08 | 光学式アブソリュート形ロータリーエンコーダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06347292A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09126721A (ja) * | 1995-10-27 | 1997-05-16 | Canon Inc | 変位情報検出装置 |
| EP0911610A1 (en) * | 1997-10-21 | 1999-04-28 | Eaton Corporation | Angle sensor using a multi-pixel optical device |
| US7714272B2 (en) | 2006-09-28 | 2010-05-11 | Stanley Electric Co., Ltd. | Optical absolute rotary encoder |
| EP2275782A1 (en) | 2009-07-15 | 2011-01-19 | Baader, Thomas | High resolution absolute rotary encoder |
| KR101417654B1 (ko) * | 2013-06-25 | 2014-07-10 | 강신준 | 광원의 반사광을 이용하는 엔코더 |
| DE102005015743B4 (de) | 2005-04-06 | 2018-08-23 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Abtasteinheit für eine Positionsmesseinrichtung zum optischen Abtasten einer Maßverkörperung und Positionsmesseinrichtung |
-
1993
- 1993-06-08 JP JP13713093A patent/JPH06347292A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09126721A (ja) * | 1995-10-27 | 1997-05-16 | Canon Inc | 変位情報検出装置 |
| EP0911610A1 (en) * | 1997-10-21 | 1999-04-28 | Eaton Corporation | Angle sensor using a multi-pixel optical device |
| DE102005015743B4 (de) | 2005-04-06 | 2018-08-23 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Abtasteinheit für eine Positionsmesseinrichtung zum optischen Abtasten einer Maßverkörperung und Positionsmesseinrichtung |
| US7714272B2 (en) | 2006-09-28 | 2010-05-11 | Stanley Electric Co., Ltd. | Optical absolute rotary encoder |
| EP2275782A1 (en) | 2009-07-15 | 2011-01-19 | Baader, Thomas | High resolution absolute rotary encoder |
| KR101417654B1 (ko) * | 2013-06-25 | 2014-07-10 | 강신준 | 광원의 반사광을 이용하는 엔코더 |
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