JPH0833309B2 - 光学式エンコ−ダ - Google Patents
光学式エンコ−ダInfo
- Publication number
- JPH0833309B2 JPH0833309B2 JP62035409A JP3540987A JPH0833309B2 JP H0833309 B2 JPH0833309 B2 JP H0833309B2 JP 62035409 A JP62035409 A JP 62035409A JP 3540987 A JP3540987 A JP 3540987A JP H0833309 B2 JPH0833309 B2 JP H0833309B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pit
- light receiving
- receiving element
- counter
- optical disc
- Prior art date
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- Optical Transform (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、物体の角変位位置および／または角変位方
向などを検出するための光学式エンコーダに関する。
向などを検出するための光学式エンコーダに関する。
背景技術 物体の角変位を高精度で検出するために、光デイスク
をその物体に取付け、光デイスクに形成されているピツ
トをレーザ光を用いて光学的に検出して、そのピツトを
カウンタで計数するようにした先行技術がある。
をその物体に取付け、光デイスクに形成されているピツ
トをレーザ光を用いて光学的に検出して、そのピツトを
カウンタで計数するようにした先行技術がある。
発明が解決すべき問題点 このような先行技術では、停電が発生したときにも計
数値を保持するためには、レーザ光源および受光センサ
とその信号処理部、カウンタをバツテリ等によりバツク
アツプしなければならない。しかし、レーザ光源、受信
センサ等は消費電力が多く、大容量のバツテリを必要と
する。
数値を保持するためには、レーザ光源および受光センサ
とその信号処理部、カウンタをバツテリ等によりバツク
アツプしなければならない。しかし、レーザ光源、受信
センサ等は消費電力が多く、大容量のバツテリを必要と
する。
この問題を解決するために、光デイスクと同期して回
転する回転板を設け、ここに極めて消費電力が小さくて
出力信号を発生するセンサを固着し、１回転に１個また
は複数個のパルス信号を得るようにし、停電復帰後など
の電源投入時に、物体を角変位して前記初期化用センサ
を検出した位置で、カウンタの計数値を訂正して初期化
することが考えられよう。
転する回転板を設け、ここに極めて消費電力が小さくて
出力信号を発生するセンサを固着し、１回転に１個また
は複数個のパルス信号を得るようにし、停電復帰後など
の電源投入時に、物体を角変位して前記初期化用センサ
を検出した位置で、カウンタの計数値を訂正して初期化
することが考えられよう。
このような構成によれば、停電復帰時などの電源投入
時に光デイスク、したがつて物体を角変位する必要があ
る。前記物体がたとえば産業用ロボツトの作業端である
ときには、その作業端が電源投入時ないしは停電復帰時
に動き出さないことが望まれ、さまなければ、作業端が
障害物に衝突するおそれがある。
時に光デイスク、したがつて物体を角変位する必要があ
る。前記物体がたとえば産業用ロボツトの作業端である
ときには、その作業端が電源投入時ないしは停電復帰時
に動き出さないことが望まれ、さまなければ、作業端が
障害物に衝突するおそれがある。
本発明の目的は、物体に取付けられている光デイスク
を角変位することなしに、その絶対位置を検出すること
ができるようにした光学式エンコーダを提供することで
ある。
を角変位することなしに、その絶対位置を検出すること
ができるようにした光学式エンコーダを提供することで
ある。
問題点を解決するための手段 本発明は、周方向に等しい間隔をあけて形成されて周
方向に延びる第１ピツトと、第１ピツトと半径方向内方
にずれた位置に周方向に延びるように形成され、かつ第
１ピツトを最下位として半径方向内方に向かつて重みが
増大するように絶対位置がコード化される複数の第２ピ
ツトとを有し、角変位を検出すべき物体に取付けられる
光デイスクと、 光デイスクにレーザ光を照射するレーザ光源と、 光デイスクの反射光を検出する受光素子と、 受光素子の出力を計数するカウンタと、 通常動作時に受光素子を第１ピツトの位置に固定して光
デイスクを回転させ、電源投入時に受光素子を半径方向
内方に移動させながら第２ピツトを検出して絶対位置を
検出し、この絶対位置に対応してカウンタの内容を訂正
する回路とを含むことを特徴とする光学式エンコーダで
ある。
方向に延びる第１ピツトと、第１ピツトと半径方向内方
にずれた位置に周方向に延びるように形成され、かつ第
１ピツトを最下位として半径方向内方に向かつて重みが
増大するように絶対位置がコード化される複数の第２ピ
ツトとを有し、角変位を検出すべき物体に取付けられる
光デイスクと、 光デイスクにレーザ光を照射するレーザ光源と、 光デイスクの反射光を検出する受光素子と、 受光素子の出力を計数するカウンタと、 通常動作時に受光素子を第１ピツトの位置に固定して光
デイスクを回転させ、電源投入時に受光素子を半径方向
内方に移動させながら第２ピツトを検出して絶対位置を
検出し、この絶対位置に対応してカウンタの内容を訂正
する回路とを含むことを特徴とする光学式エンコーダで
ある。
作 用 本発明に従えば、光デイスクにはインクリメンタルエ
ンコーダとして機能するための第１ピツトの他に、第１
ピツトを最下位ビツトとして、半径方向内方に向かつて
重みが大きくなるように絶対位置がコード化された複数
の第２ピツトが形成されている。したがつて停電復帰時
などの電源投入時に、光デイスクにレーザ光をレーザ光
源から照射し、その反射光を受光素子によつて検出して
第１ピツトおよび第２ピツトを検出し、これによつて絶
対位置を検出することができる。この絶対位置を検出す
ることによつて、電力消勢時ないしは停電時において、
カウンタの内容が保持されていなくても、そのカウンタ
の内容を訂正して、予め定めた計数値に初期化すること
が可能となる。こうして光デイスク、したがつて物体を
電源投入時ないしは電源復帰時に、角変位することなし
に、その絶対位置を検出することが可能となる。
ンコーダとして機能するための第１ピツトの他に、第１
ピツトを最下位ビツトとして、半径方向内方に向かつて
重みが大きくなるように絶対位置がコード化された複数
の第２ピツトが形成されている。したがつて停電復帰時
などの電源投入時に、光デイスクにレーザ光をレーザ光
源から照射し、その反射光を受光素子によつて検出して
第１ピツトおよび第２ピツトを検出し、これによつて絶
対位置を検出することができる。この絶対位置を検出す
ることによつて、電力消勢時ないしは停電時において、
カウンタの内容が保持されていなくても、そのカウンタ
の内容を訂正して、予め定めた計数値に初期化すること
が可能となる。こうして光デイスク、したがつて物体を
電源投入時ないしは電源復帰時に、角変位することなし
に、その絶対位置を検出することが可能となる。
実施例 第１図は、本発明の一実施例の断面図である。産業用
ロボツトの作業端などを駆動するモータ１の出力軸２に
は、光デイスク３が固定される。この光デイスク３は、
検出手段４によつて検出される。
ロボツトの作業端などを駆動するモータ１の出力軸２に
は、光デイスク３が固定される。この光デイスク３は、
検出手段４によつて検出される。
第２図は、光デイスク３の平面図である。光デイスク
の出力軸２に固定される軸線は、参照符５で示される。
この光デイスク３には、軸線５を中心とする仮想円上に
ある第１トラツク６上に、周方向に等間隔をあけて複数
の第１ピツト７が形成される。ピツト７の相互の間隔l1
はたとえば２μｍであり、そのピツト７の周方向の長さ
l2はたとえば２μｍであり、半径方向の幅d1はたとえば
0.5μｍである。光デイスク３に照射されるレーザ光の
スポツトは参照符８で示されており、その径d2はたとえ
ば1.4〜２μｍである。スポツト８の径d2は、間隔l1お
よび長さl2よりも小さく選ばれる。本発明に従えば、領
域10において第２ピツト11〜14が形成され、これらのピ
ツト11〜14は、光デイスク３の周方向の絶対位置を、半
径方向に配置された第２ピツトとしての最下位から最上
位までのピツト11〜14によつてコード化して表わす。ピ
ツト11〜14は、軸線５を中心とする半径が相互に異なる
同心の仮想円であるトラツク15〜18に沿つて形成され、
たとえば２進法によつてデイスク３の周方向の位置がコ
ード化されている。たとえば一半径線35では、その絶対
位置は「1011」で表わされる。光デイスク３は、ポリカ
ーボネードなどの基体上にアルミニウム層が形成され、
このアルミニウム層にピツト7,11〜14が形成され、それ
らのピツトの上面には、透明の保護層が形成されて構成
される。
の出力軸２に固定される軸線は、参照符５で示される。
この光デイスク３には、軸線５を中心とする仮想円上に
ある第１トラツク６上に、周方向に等間隔をあけて複数
の第１ピツト７が形成される。ピツト７の相互の間隔l1
はたとえば２μｍであり、そのピツト７の周方向の長さ
l2はたとえば２μｍであり、半径方向の幅d1はたとえば
0.5μｍである。光デイスク３に照射されるレーザ光の
スポツトは参照符８で示されており、その径d2はたとえ
ば1.4〜２μｍである。スポツト８の径d2は、間隔l1お
よび長さl2よりも小さく選ばれる。本発明に従えば、領
域10において第２ピツト11〜14が形成され、これらのピ
ツト11〜14は、光デイスク３の周方向の絶対位置を、半
径方向に配置された第２ピツトとしての最下位から最上
位までのピツト11〜14によつてコード化して表わす。ピ
ツト11〜14は、軸線５を中心とする半径が相互に異なる
同心の仮想円であるトラツク15〜18に沿つて形成され、
たとえば２進法によつてデイスク３の周方向の位置がコ
ード化されている。たとえば一半径線35では、その絶対
位置は「1011」で表わされる。光デイスク３は、ポリカ
ーボネードなどの基体上にアルミニウム層が形成され、
このアルミニウム層にピツト7,11〜14が形成され、それ
らのピツトの上面には、透明の保護層が形成されて構成
される。
再び第１図を参照して、半導体レーザ光源20からのレ
ーザ光は、半透明反射鏡21からレンズ22を経て、光デイ
スク３の表面に照射される。光デイスク３の反射光は、
レンズ22から反射鏡21およびレンズ23を経て、一対の受
光素子24,25に受光される。受光素子24,25は、光デイス
ク３の周方向にずれた部分からの反射光を受光する。こ
れによつて、受光素子24,25の出力は位相差を有する。
受光素子24,25の出力は、増幅回路26,27によつて増幅さ
れ、前記位相差によつて角変位方向判別回路28は、光デ
イスク３の角変位方向を判別する。光デイスク３が一方
向に角変位したとき、受光素子24の出力は、ライン29か
らアツプダウンカウンタ30に与えられて、アツプカウン
トされて計数される。光デイスク３が逆方向に角変位し
たとき、受光素子24の出力は、ライン31からアツプダウ
ンカウンタ30に与えられてダウンカウントされて計数さ
れる。こうしてカウンタ30の計数値は、光デイスク３の
角変位位置に対応している。
ーザ光は、半透明反射鏡21からレンズ22を経て、光デイ
スク３の表面に照射される。光デイスク３の反射光は、
レンズ22から反射鏡21およびレンズ23を経て、一対の受
光素子24,25に受光される。受光素子24,25は、光デイス
ク３の周方向にずれた部分からの反射光を受光する。こ
れによつて、受光素子24,25の出力は位相差を有する。
受光素子24,25の出力は、増幅回路26,27によつて増幅さ
れ、前記位相差によつて角変位方向判別回路28は、光デ
イスク３の角変位方向を判別する。光デイスク３が一方
向に角変位したとき、受光素子24の出力は、ライン29か
らアツプダウンカウンタ30に与えられて、アツプカウン
トされて計数される。光デイスク３が逆方向に角変位し
たとき、受光素子24の出力は、ライン31からアツプダウ
ンカウンタ30に与えられてダウンカウントされて計数さ
れる。こうしてカウンタ30の計数値は、光デイスク３の
角変位位置に対応している。
トラツキングサーボ機構32は、レンズ22の位置を変位
し、これによつてスポツト８（第２図参照）を半径方向
に移動して、トラツク6,15〜18に、すなわち光デイスク
３の半径方向に移動することができる。電源を消勢し、
ないしは停電が発生したときには、カウンタ30の内容は
保持されなくなる。
し、これによつてスポツト８（第２図参照）を半径方向
に移動して、トラツク6,15〜18に、すなわち光デイスク
３の半径方向に移動することができる。電源を消勢し、
ないしは停電が発生したときには、カウンタ30の内容は
保持されなくなる。
停電復帰時などの電源投入時には、処理回路33はトラ
ツキングサーボ機構32を働かせて、スポツト８を光デイ
スク３の半径方向に移動する。これによつてスポツト８
は、トラツク15〜18を横切る。処理回路33は、受光素子
24,25の一方からの信号を受信して、複数のセルを有す
るシフトレジスタの各セルに順次的にストアしていく。
シフトレジスタのストアセルからの出力は、並列に導出
する。このシフトレジスタの内容は、光デイスク３の周
方向の絶対位置を表わす。これによつて光デイスク３の
周方向の絶対位置を検出することができる。処理回路33
は、この絶対位置をライン34を介する信号によつてカウ
ンタ30にストアして初期化する。その後、モータ１によ
つて光デイスク３が角変位されると、カウンタ30は、初
期化された計数値から光デイスク３の周方向の角変位に
応じて変化させる。こうしてカウンタ30の計数値は、光
デイスク３の周方向の絶対位置を表わすことができる。
この光デイスク３の角変位位置の検出後には、スポツト
８はトラツク６をたどる。
ツキングサーボ機構32を働かせて、スポツト８を光デイ
スク３の半径方向に移動する。これによつてスポツト８
は、トラツク15〜18を横切る。処理回路33は、受光素子
24,25の一方からの信号を受信して、複数のセルを有す
るシフトレジスタの各セルに順次的にストアしていく。
シフトレジスタのストアセルからの出力は、並列に導出
する。このシフトレジスタの内容は、光デイスク３の周
方向の絶対位置を表わす。これによつて光デイスク３の
周方向の絶対位置を検出することができる。処理回路33
は、この絶対位置をライン34を介する信号によつてカウ
ンタ30にストアして初期化する。その後、モータ１によ
つて光デイスク３が角変位されると、カウンタ30は、初
期化された計数値から光デイスク３の周方向の角変位に
応じて変化させる。こうしてカウンタ30の計数値は、光
デイスク３の周方向の絶対位置を表わすことができる。
この光デイスク３の角変位位置の検出後には、スポツト
８はトラツク６をたどる。
本実施例では、光デイスク３の周方向の絶対位置は、
トラツク６を最下位とし、トラツク18を最上位とし、ト
ラツク6,15〜18の半径方向の組合わせによつて検出する
ことができるように構成している。すなわち、トラツク
６上の第１ピツト７をトラツク15〜18の第２ピツト11〜
14よりもさらに下位として、全体としての絶対位置の検
出を可能とする。
トラツク６を最下位とし、トラツク18を最上位とし、ト
ラツク6,15〜18の半径方向の組合わせによつて検出する
ことができるように構成している。すなわち、トラツク
６上の第１ピツト７をトラツク15〜18の第２ピツト11〜
14よりもさらに下位として、全体としての絶対位置の検
出を可能とする。
第３図は、本発明の他の実施例のブロツク図である。
この実施例は前述の実施例に類似し、対応する部分には
同一の参照符を付す。注目すべきは、この実施例では光
デイスク３の表面に、たとえば１個の微小な軽磁石片37
を固定しておく。光デイスク３の周方向につれて配置さ
れた２つの磁気検出素子38,39の出力は、増幅回路40,41
によつて増幅され、角変位方向判別回路42に与えられて
磁気検出素子38,39の位相差に基づく。光デイスク３の
角変位方向が検出され、アツプダウンカウンタ43によつ
て光デイスク３の複数回転の角変位位置を表わす計数値
を表わす内容がストアされる。バツテリ44は、磁気検出
素子38,39、増幅回路40,41、角変位方向判別回路42およ
びカウンタ43を電力付勢してバツクアツプする。モータ
１の出力軸２からの動力は、減速機45によつて減速さ
れ、ロボツトの作業端46伝達される。
この実施例は前述の実施例に類似し、対応する部分には
同一の参照符を付す。注目すべきは、この実施例では光
デイスク３の表面に、たとえば１個の微小な軽磁石片37
を固定しておく。光デイスク３の周方向につれて配置さ
れた２つの磁気検出素子38,39の出力は、増幅回路40,41
によつて増幅され、角変位方向判別回路42に与えられて
磁気検出素子38,39の位相差に基づく。光デイスク３の
角変位方向が検出され、アツプダウンカウンタ43によつ
て光デイスク３の複数回転の角変位位置を表わす計数値
を表わす内容がストアされる。バツテリ44は、磁気検出
素子38,39、増幅回路40,41、角変位方向判別回路42およ
びカウンタ43を電力付勢してバツクアツプする。モータ
１の出力軸２からの動力は、減速機45によつて減速さ
れ、ロボツトの作業端46伝達される。
停電時において、カウンタ43の内容は保持され、また
この停電時において光デイスク３の角変位位置は磁気検
出素子38,39によつて常時、検出されている。
この停電時において光デイスク３の角変位位置は磁気検
出素子38,39によつて常時、検出されている。
停電復帰後には、カウンタ43の内容は初期化回路47に
与えられ、これによつてカウンタ30の内容は、初期化回
路47の出力と処理回路33の出力とによつて光デイスク３
の絶対位置を高精度で表わす。
与えられ、これによつてカウンタ30の内容は、初期化回
路47の出力と処理回路33の出力とによつて光デイスク３
の絶対位置を高精度で表わす。
効 果 以上のように本発明によれば、たとえば停電復帰時な
どの電源投入時に、第２ピツトを検出することによつ
て、光デイスク３の絶対位置を判別することができるよ
うにしたので、前述の先行技術におけるように絶対位置
を検出するために、光デイスク、したがつて物体を角変
位する必要が、本発明では全くなくなる。
どの電源投入時に、第２ピツトを検出することによつ
て、光デイスク３の絶対位置を判別することができるよ
うにしたので、前述の先行技術におけるように絶対位置
を検出するために、光デイスク、したがつて物体を角変
位する必要が、本発明では全くなくなる。
また、本発明によれば、第１ピツトは半径方向内方に
設けられる複数の第２ピツトとともに絶対位置がコード
化される。各ピツトは半径方向内方に向かつて大きな重
みに対応するように形成される。最外周の第１ピツトが
絶対位置を表すコードの最下位ビツトとなり、等間隔で
形成されるので、回転中であつても停止中と同一の精度
で角変位を検出することができる。
設けられる複数の第２ピツトとともに絶対位置がコード
化される。各ピツトは半径方向内方に向かつて大きな重
みに対応するように形成される。最外周の第１ピツトが
絶対位置を表すコードの最下位ビツトとなり、等間隔で
形成されるので、回転中であつても停止中と同一の精度
で角変位を検出することができる。
第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は光デイス
ク３の一部の平面図、第３図は本発明の他の実施例のブ
ロツク図である。 ２……出力軸、３……光デイスク、４……検出手段、6,
15〜18……トラツク、7,11〜14……ピツト、８……スポ
ツト、20……半導体レーザ光源、24,25……受光素子、2
6,27,40,41……増幅回路、28,42……角変位方向判別回
路、30,43……アツプダウンカウンタ、32……トラツキ
ングサーボ機構、33……処理回路、44……バツテリ
ク３の一部の平面図、第３図は本発明の他の実施例のブ
ロツク図である。 ２……出力軸、３……光デイスク、４……検出手段、6,
15〜18……トラツク、7,11〜14……ピツト、８……スポ
ツト、20……半導体レーザ光源、24,25……受光素子、2
6,27,40,41……増幅回路、28,42……角変位方向判別回
路、30,43……アツプダウンカウンタ、32……トラツキ
ングサーボ機構、33……処理回路、44……バツテリ
Claims (1)
- 【請求項１】周方向に等しい間隔をあけて形成されて周
方向に延びる第１ピツトと、第１ピツトと半径方向内方
にずれた位置に周方向に延びるように形成され、かつ第
１ピツトを最下位として半径方向内方に向かつて重みが
増大するように絶対位置がコード化される複数の第２ピ
ツトとを有し、角変位を検出すべき物体に取付けられる
光デイスクと、 光デイスクにレーザ光を照射するレーザ光源と、 光デイスクの反射光を検出する受光素子と、 受光素子の出力を計数するカウンタと、 通常動作時に受光素子を第１ピツトの位置に固定して光
デイスクを回転させ、電源投入時に受光素子を半径方向
内方に移動させながら第２ピツトを検出して絶対位置を
検出し、この絶対位置に対応してカウンタの内容を訂正
する回路とを含むことを特徴とする光学式エンコーダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62035409A JPH0833309B2 (ja) | 1987-02-17 | 1987-02-17 | 光学式エンコ−ダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62035409A JPH0833309B2 (ja) | 1987-02-17 | 1987-02-17 | 光学式エンコ−ダ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63201522A JPS63201522A (ja) | 1988-08-19 |
| JPH0833309B2 true JPH0833309B2 (ja) | 1996-03-29 |
Family
ID=12441083
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62035409A Expired - Lifetime JPH0833309B2 (ja) | 1987-02-17 | 1987-02-17 | 光学式エンコ−ダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0833309B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4945231A (en) * | 1988-06-02 | 1990-07-31 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Compound rotary encoder for detecting the rotation angle and the number of rotations of a rotor shaft |
| FR2691801B1 (fr) * | 1992-05-26 | 1995-11-24 | Bras Jean Paul | Dispositif de codage servant a determiner la position relative d'une piece par rapport a une autre, et procede de realisation de ce dispositif. |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS626231U (ja) * | 1985-06-28 | 1987-01-14 |
-
1987
- 1987-02-17 JP JP62035409A patent/JPH0833309B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63201522A (ja) | 1988-08-19 |
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