JPS6033012A - 回転位置エンコ−ダ - Google Patents

回転位置エンコ−ダ

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JPS6033012A
JPS6033012A JP58142255A JP14225583A JPS6033012A JP S6033012 A JPS6033012 A JP S6033012A JP 58142255 A JP58142255 A JP 58142255A JP 14225583 A JP14225583 A JP 14225583A JP S6033012 A JPS6033012 A JP S6033012A
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嗚瀧 能功
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OPTIC KK
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
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    • G01D5/34776Absolute encoders with analogue or digital scales
    • G01D5/34792Absolute encoders with analogue or digital scales with only digital scales or both digital and incremental scales

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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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】 本発明は回転位置エンコーダに関し、特に回転体の回転
角度情報を得るエンコーダに用いて最適なものである。
従来より回転体の回転角度の情報を得るために符号板(
可動側〕とセンサー(固定側)とを用いたエンコーダが
用いられている。典型的なものは位置情報に応じて明部
を暗部とに着色(又はコーティング)された複数の同心
円状トラックを有する反射形又は透過形円板及び光セン
サーを用いたアブソリュート・ロータリーエンコーダで
ある。
また位置情報に応じてN%S極に細分着磁された複数の
同心円状トラックを有する磁気円板及び磁気センサーを
用いたロータリーエンコーダも知られている。
これらの従来のエンコーダの解像度は、符号板に記録し
得る情報密度(即ち、トラックの単位長に含まれるビッ
ト数)及びセンサーの分解能(即ち、読取信号の87N
 )による制限を受け、符号板の大ききも限られている
ため得られる解像度には限界があった。例えば、光透過
形符号円板と光センサーとを用いたロータリーエンコー
ダでは、光源として白熱電球又は発光ダイオードを用い
でいるために光のスポット径を小さくすることができな
い上、受光素子C大きさの制限及び光の干渉により一定
以上の分解能の読取りを行うことが困難である。磁気円
板及び磁気センサーを用いたロー 91J−エンコーダ
も同様に記録波長及び磁気センサーとして用いられる磁
気抵抗変化素子等の分解能により一定以上の解像度か得
られない問題がある。
本発明は上述の問題にかんがみ、極めて解像度が高い回
転位置エンコーダを提供することを目的とする。
本発明による回転位置エンコーダは、第1にレーザー読
取方式のエンコーディングディスクを用い、第2に情報
トラックを回転方向と直交する方向、即ち、放射方向に
形成したものである。この構成により極めて高い解像度
で回転角度位置情報を得ることができる。
以下本発明を実施例に基いて説明する。
第1図は本発明を適用したアブソリュート・ロータリー
エンコーダの符号板の平面図、第2図は符号板上のトラ
ックを拡大した平面図、第6図Cまトラック上の情報記
録跡を拡大した平面図である。
第1図の符号板(1)はディスク状の光学式記録部材で
構成され、その周縁部の記録領域(2)には符号板(1
)の回転角度の絶対情報(成る角度位置を零度とした番
地情報〕が全周にわたってディジタルコードの形で書込
まれている。第2図に示すように記録領域(2)は符号
板(1)の半径方向を向いた多数のトラック(3)の配
列で構成され、第3図に示すように各トラック(3)!
こは角度情報に対応した情報ピット(4)(単位記録跡
〕が形成されている。
トラック(3)の間隔(ピッチ)は15〜3μmであり
、符号板(1)の直径% 10 cmとすると、1トラ
ンクにつき角度1分以下の細かさく360”で十数万ト
ラック〕で角度情報を記録することができる。
例えばトラックピッチヲ1.5μmとし、符号板(1)
の有効直径を6.2 cmとすると、10秒の角度分解
能が得られる。
各トラック(3)は誤り検出・訂正符号も入れて十数ビ
ットで構成され、トラック長は10〜20μmである。
角度情報の記録には、PE(フェイズエンコーディング
)、FM(周波数置pl)、 MFM(モディアアイド
FM)、EFM(8/14変調〕などの変調方式を用い
ることができる。
符号板(1)のトラック(3)に形成した情報ピット(
4)は、第4図に示す読取光学系により読取ることがで
きる。即ち−、レーザー(6)の放射ビームをコリメー
タレンズ(力、ビームスプリッタ(8)、対物レンズ(
9)を介して板面に導き、反射ビームをビームスプリッ
タ(8)からフォトセンザー(lQ+に分岐させて角度
情報を電気信号で取出すことができる。各ピット(4)
はへ波長の深さを有し、これはフォトレジスト膜や金属
薄膜にレーザービームを当てて形成することができ、ま
た1つの原盤を作ればプレスモールドで大量に複製する
ことができる。
第5図は本発明によるロータリーエンコーダの概略ブロ
ック図である。第1図に示すようにトラック(3)が符
号板(1)の半径方向に形成されているので、第4図の
読取光学系を含むピックアップ0υは符号板(1)の半
径方向に移動可能となっている。送り装部は、例えばス
クリューシャフト〔りとガイド部(2)とから構成する
ことができる。またスクリュードライブの他に、電磁コ
イル方式(ムービングコイル形〕、リニアモータ方式(
ムービングマグネット形)、圧電素子を用いた変換方式
、偏心カムによる回転直線変換方式、静電形の電気機械
変換方式などを利用することができる。またピックアッ
プaηを静止させて、レーザービームのみを符号板(1
)の半径方向ζこ走査させてもよい。この場合には第4
図の光学系において対物レンズ(9)の光軸を電磁コイ
ルで偏倚きせる方式やガルバノミラ−でレーザービーム
を偏向走査する方式を用いることができる。
ピックアップ〔υの光学系は、必要があれば、トラック
巾方向にビームを位置制御するトラッキングサーボ装置
を含むことができる。これはレーザービームをトラック
巾方向に偏倚させる電気機械変換系を更に追加すればよ
い。即ち、ピックアップaυとしてディスク半径方向及
びディスク周方向の2軸のビーム制御能力が必要となる
。また対物レンズ(9)のフォーカスを制御する場合に
は3軸制御となる。なお、ロータリーエンコーダとして
は、読取ビームが符号板(1)の回転方向には固定であ
ることが必要であるが、トラック巾方向に読取ビームを
偏倚させてトラッキングサーボを行った場合に生ずる真
の角度位置に対する読取データの誤差は、トラッキング
サーボエラーに基いて修正することができる。
第5図において、レーザー(6)の放射ビームは光ファ
イバーを介してピックアップ(lυの光学系に導かれ、
ピットから戻りビームはフォトセンサー(if)で電気
信号に変換きれ、処理回路Q5)において復調、デコー
ドされてから回転角度検出データとして導出される。ま
たトラッキング用フォトセンサー(lQ及びフォーカス
用フォトセンサーOηによってトラッキング信号及びフ
ォーカス信号が夫々検出され、処理回路α9においてト
ラッキングエラー及びフォーカスエラーが算出される。
これらのエラーはコントローラーQ814こ送られ、そ
の制御出力に基いて光学系ドライバー(1’lが駆動さ
れてトラッキングサーボ及びフォーカスサーボが行われ
る。
トラッキングサーボを行った場合、読取ビームが固定位
置から回転体の回転方向にずれることになる。このずれ
(最大で十%トラックピッチ分)はロータリーエンコー
ダの固有誤差とすることができる。例えば1トラツクピ
ツチに対応するエンコーダ分解能が角度10秒であれば
、回転角度検出データは、検出値15秒として表示でき
る。才た第6図のように補正回路(2σを用いて検出デ
ータをトラッキングエラーに基いて補正することもでき
る。例えばトラッキングエラーが2/10)ラックピッ
チに相幽する太きさであれば、検出データに対して角度
2秒の加算または減算を行えは真の値に近い修正データ
を祠ることができる。このような補正回路■は補間回路
としても機能するので、例えば1トラツクピツチを1/
10に細分したような分解能のデータを容易に得ること
もできる。
トラッキングサーボ装置を用いずに第7図のようなピッ
ト配列を用いて正しくデータ8読取ることが可能である
。即ち、トラック(3)に対して%トラックピッチだけ
ずれた別のトラック(3)′を符号板(1)の生粋方向
に隣接させて形成すれば、トラック(3)の中間を読取
ビームが走査したためにデータを正しく読取ることがで
きなくても、中間ピッチのトラック(3)′を走査して
データを正しく読取ることができる。即ち、トラックピ
ッチが一定であっても分解能を高めることができる。
更に第7図のような中間ピッチトラック(3)′を設け
ずに、%トラックピッチの奇数倍の間隔dを有する2つ
の平行な読取ビーム(211(221により、トラッキ
ングサーボなしでデータを読取ることか可能である。即
ち、一方のビーム(21)で読取れなくても、これと%
ピッチだけ実質的にずれたビーム(221で正しく読取
ることができる。この場合も分解能は実質的に向上する
。なお一方のビーム01)を基準としたとき、他方のビ
ーム(221でデータが読めたならば、読取データに対
して間隔dの補正を行う必要がある。
以上本発明を実施例に基いて説明したが、本発明の技術
思想に基いて種々の変更が可能である。
例えば符号板(1)の記録方式としてファラデー効果や
カー効果を利用した光磁気記録方式を用いることができ
る。また各トラック(3)には回転角度データの他に角
度の正弦又は余弦のデータを書込むこともできる。また
回転体の回転角度範囲が限られていれば、符号板(1ン
を固定側とし読取ピックアップ(Iυを回転側とするこ
ともできる−0なお上述の実施例は、符号板(1)が留
止しているときに角度情報を読取ることが前提であるが
、第8図の如く符号板(1)の回転方向に沿ったトラッ
ク(231を設け、符号板(1)を一定速度で回転させ
ながらトラック臼)に書込まれた角度情報を読取るよう
に構成することができる。このトラック(23)のピッ
トは周方向に配列されるので、放射方向のトラック(3
)の十数本分に相尚するトラックC;〕)のセグメント
区間に粗い角度情報が書込まれることになる。従って才
ず符号板(1)を一定速度で回転させながらトラックシ
3)の粗角度情報を読取り、目標角度に近ずいた後に符
号板<1)の回転を微速度にして読取ビームを放射方向
走査化切換えて、トラック(3)の角度情報を読取りな
がら目標角度に回転体をアクセス(位置決め)きせるこ
とかできる。
本発明は上述の如く、レーザー読取方式の符号板(エン
コーディングディスク)に放射(半径〕方向の情報トラ
ックを設けて角度位置情報を書込み、読取レーザービー
ムを放射方向に走査して回転体の角度位置情報を得るよ
うにした。故にトラックが符号板の周方向に沿って形成
されていないので、従来の如(トラック単位長に含まれ
るビット数(情報記録密度〕によって分解能か制限され
ることがなく、トラックのピッチ(間隔〕によってのみ
分解能が定まり、従ってレーザービームを使用すること
によりトラックピッチを十分狭くして極めて高い分解能
のロータリーエンコーダを得ることができる。更に読取
センサーとしてレーザービームを用いているから、セン
サーの幾何学的サイズにより分解能が制限きれることも
ない。また従来の如(ビットごとのトラックを多数の並
列センサーで読取る必要がなく、一本の読取ビームで一
本のトラックを走査して角度情報を読取っているから、
各トラックに角度情報として非常に多(の情報を含ませ
ても、ハードウェアが増すこともなく、更に、情報に誤
り検出・訂正ビットを含ませるこさも可能であり、高性
能の情報検出及び処理を行うエンコーダを構成すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を適用したアブソリュート・ロータリー
エンコーダの符号板の平面図、第2図は符号板上のトラ
ックを拡大した平面図、第3図はトラック上の情報記録
跡を拡大した平面図%第4図は読取光学系の線図、第5
図は本発明のロータリーエンコーダの概略ブロック図、
第6図はデータ補正のブロック図、第7図はトラック配
列及び読取ビームの変形例を示す第6図と同様な平面へ
第88図は情報トラックの変形例を示す平面図である。 なお図面に用いた符号において (1)・・・・・・・・・・・・符号板(2)・・・・
・・・・・・・・記録領域(3)・・−・・・・・・・
・・トラック(4)・・・・・・・・・・・・情報ピッ
ト(6)・・・・・・・・・・・・L/−サー(7)・
・・・・・・・・・・・コリメータレンズ(8)・・・
・・・・・・・・・ビームスプリッタ(9)・・・・・
・・・・・・・対物レンズ(10)・・・・・・・・・
・・・フォトセンサー(11)・・・・・・・・・・・
・ピックアップ02・・・・・・・・・・・・スクリュ
ーシャフト(13,1・・・・・・・・・・・・ガイド
部(1つ・・・・・・・・・・・・処理回路(【6)・
・・・・・・・・・・・トラッキング用センサー0η・
・・・・・・・・・・・フォーカス用センサー(II・
・・・・・・・・・・・コントローラー(191・・・
・・・・・・・・・光学系ドライバー(21ν2・・・
・・・・・・読取ビームである。 代理人 常包芳男 第1因 第3図 第4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 回転部側又は固定側の一方に設けられた円板状の光学式
    記録部材と、上記記録部材と対向して回転部側又は固定
    側の他方に設けられた読取装置とから成り、上記記録部
    材は放射状の複数のトラック配列を有し、各トラックに
    は上記回転部の回転角度位置に対応する情報がレーザー
    ビームで読取り可能な記録跡の形で記録されていると共
    に、上記読取装置は上記記録部材のトラックに沿って読
    取レーザービームを走査するためのビーム走査手段を備
    えていることを特徴とする回転位置エンコーダ。
JP58142255A 1983-08-03 1983-08-03 回転位置エンコ−ダ Granted JPS6033012A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58142255A JPS6033012A (ja) 1983-08-03 1983-08-03 回転位置エンコ−ダ

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JP58142255A JPS6033012A (ja) 1983-08-03 1983-08-03 回転位置エンコ−ダ

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JPS6033012A true JPS6033012A (ja) 1985-02-20
JPH0235244B2 JPH0235244B2 (ja) 1990-08-09

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ID=15311063

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US4733069A (en) * 1986-02-14 1988-03-22 Optec Co., Ltd. Position encoder using a laser scan beam
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