JPS6046414A - 位置検出方法 - 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】 本発明は検出対象物の移動にともなって信号を発生させ
、その波形数をカウントすることによシ、該検出対象物
の位置を検出する位置検出方法に関する。

この種の位置検出方法を利用した装置として、インクリ
メンタルロータリエンコーダが従来よシ知られている。

第１図はその原理を示すもので、回転スリット板１の面
上に、光を透過する部分１ａと光を遮断する部分１ｂと
を所定のピッチで連続的に形成したパターンをエツチン
グによシ形成し、この回転スリット板１およびそれと同
じピッチでノぞターンを形成した固定スリット２を挾ん
で発光ダイオ−Ｐ３およびフォトダイオ−Ｐ４を配設し
、位置検出対象物の移動にともなって回転スリット板１
を回転軸８を介して回転させるととによシ、その移動量
に応じた数だけ発光ダイオード３からフォトダイオード
４に入射する光線が遮断されるようにし、フォトダイオ
ード４から得られる信号の波形数をカウントすることに
よシ、位置検出対象物の位置を検出するようにしている
。また、別個に固定スリット５と発光ダイオード６およ
びフォトダイオード７を配設し、上記固定スリット２と
発光ダイオード３およびフォトダイオ−ｒ４で得られる
・ξルスとユビツチ（９０°）位相がずれた４ ノぐルスを得ることによシ、これら２つのノぐルスの組
合せで、回転方向を判別するようにしている。

このような位置検出装置においては位置検出の分解能は
回転スリット板１の１回転当シに得られるパルス数によ
って決まシ、回転スリット板１におけるスリットｌａの
数を多くする（密度を高くする）ことによシ、分解能を
高めることができる。

しかし、第１図のものでは回転スリット板１の直径が４
０ｍのもので１回転当ｊり６０００ノξ化ス（スリット
の透過部１ａの幅、遮光部１ｂの幅がそれぞれ約９．５
μｍ）の分解能が限度でアシ、それ以上に分解能を高め
ようとすれば回転スリット板１の径を大きくしなければ
ならなかった。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、従来のもの
より分解能を高めることができる位置検出方法を提供し
ようとするものである。

本発明は光学式ビデオ（オーディオ）ディスクの技術を
利用したもので、従来のスリットのかわシにビットを形
成し、そこにレーザ光を照射し、その反射光の明暗をカ
ウントすることによシ、位置検出を行なうようにしてい
る。このような構成によれば、従来のものに比べて分解
能を飛躍的に高めることができる。また、本発明ではビ
ットの形状に方向性を持たせることによシ、光センサの
出力波形に方向性を持たせて方向判別を行なうようにし
ている。このようにすれば、方向判別を行なうのに従来
のように２つの検出信号を得る必要がなくなシ、構造を
簡略化することができる。

以下、本発明の実施例を添付図面を参照して説明する。

第２図は本発明をインクリメンタルロータリエンコーダ
に適用した場合の回転板の一例を示すものである。この
回転板１１は中心を回転軸１２で支えられ、外周付近に
円周方向に方向性を持ったビット１３が形成されている
。ビット１３は、第３図の断面図に示すように、ガラス
または透明樹脂１４の片面に形成され、読み取シレーザ
光線の反射を助けるためにアルミニウム等の反射膜１５
を蒸着させ、さらにその上にプラスチック等の保護膜１
６を塗付して構成されている。ガラスまたは透明樹脂１
４０面上からレーザ光をレンズで収束して照射するとビ
ット１３の有無に応じてレンズに戻ってくる光量が変化
する。すなわち、ビット１３がない場所では、第４図（
ａ）のように、し／ズ１７で収束され廠レーデ光は全反
射されてレンズ１７の開口内へ全光量が戻ってくる。こ
れに対し、ビット１３がある場所では、第４図（ｂ）の
ように、収束されたレーザ光はビット１３によって回折
され、回折光の大部分はレンズ１７の開口外へそれ、結
果的に開口内へ戻る光量が減少する。また、ピッ、ト１
３の高さをレーザ光の波長−とすれば、ビット１３の上
面と下面とで反射された光の位相が一波長ずれるため、
干渉打消効果が生じ、光センサの入射光量は更に減少す
る。このような作用によｐ１ピッ）１３で第１図のスリ
ン）１ｇの代用をすることができる。

回転板１１の直径が４０鰭のもので１回転で１００００
ノぐルス得ようとする場合、１ピンチの長さくビット３
の先端から次のビット３の先端までの長さ）は約１２．
６μｍに設定しなければならないが、ビデオディスクの
技術においてはビットの幅は０．４μｍ１　レーザ光の
直径は１．６μｍもの小さな値に規格化されているから
、この程度のピッチはごく容易に実現することができる
。

回転板１１の製作はビデオディスクの製作技術をそのま
ま利用することができる。すなわち、回転板１１の製作
工程はマスタリング工程とリプリケーション工程とに分
けられる。

マスタリング工程は第５図に示すように、１枚の原盤を
作るいわゆるマスタリングと、数枚のスタンノぞを作る
電鋳とに分けられる。

まず、鏡面研摩したガラス円盤を準備し、その研摩面に
ポジ形フォトレジスト（現象すると光の当だった部分が
溶解するタイプの感光性樹脂）層を重付する。このレジ
スト盤をレーザ記録装置に取シ付け、ビットの形状にレ
ーザ光を照射し、フォトレジスト層を感光させる。この
露光済レジスト盤をｆｊｌ、ｓすると、光の当たった部
分が除去されて、ビットの形成されたレジスト原盤が得
られる。

これが回転板１１の原盤である。

次に、このようにしてできたレジスト原盤を電鋳工程に
渡す。この工程は基本的にはニッケル電気メツキ工程で
ある。レジスト原盤は非導電体であるので、銀の薄膜を
スノξツタリングによって、レジスト層上に付け、これ
を一方の電極としてニッケル電気メッキをする。適当な
厚さになったところでメッキを中止し、レジスト原盤か
ら剥離する。このニッケル円盤の外形、中央孔、裏面を
整形シテスタンパ金型（マスク金型）を得る。

リプリケーション工程は第６図に示すように、マスタリ
どグ工程で得られたスタンノぐをディスク成形機に取付
け、スタンノぞと平面金型とのすき間に透明樹脂の溶融
したものを高圧で注入する。冷却後、金型を開いて成形
された透明樹脂円板を取出す。このとき同時に中心軸（
第１図符号２）を差込む孔も成形される。

この透明樹脂円盤は真空蒸着装置内に並べられて、アル
ミニウム等の反射膜が蒸着される。その後反射膜保護の
ためにゾ２スナック等の保護膜が塗付される。これで回
転板１１が完成する。

第７図は以上の回転板１を利用して構成した位置検出装
置の一実施例を示すものである。第７図において、エン
コーダ本体１０内には回転板１１と、レーザ光を回転板
１の表面に照射し反射光を帰還させるだめの光ファイバ
２１および対物レンズ２２が収容されている。レーザ光
はレーザ発振器２３から発振され、ビームスプリッタ２
４、光　−７フイパ２１、レンズ２２を通って回転板１
１の面上に照射される。回転板１１からの反射光はレン
ズ２２および光ファイバ２１を通って帰還され、ビーム
スシリツタ２４で反射されて、フォトダイオ−Ｐ２５に
当たシ、電気信号に変換される。

フォトダイオード２５の出力信号は波形成形回路２６で
波形成形されて、検出対象物の移動距離に対応しだノぐ
ルス列として出力される。

また、フォトダイオード２５の出力信号は回転方向判別
回路２７に加えられる。回転方向判別回路２７はフォト
ダイオード２５の出力信号波形によシ回転方向（正転、
逆転）を判別するもので、フォトダイオード２５の出力
信号を微分する微分回路２８と、微分回路２８の出力を
平滑化するローパスフィルタ２９と、ローノぐスフィル
タ２９出力信号の極性を検出して回転方向を判別する比
較回路３０とを具えている。フォトダイオード２５の出
力信号は、ピッ）１３の形状が方向性を持っているため
１回転方向によって波形が異なシ、回転板１１が第２図
において矢印入方向に回転する場合は、第８図に示すよ
うな波形が得られる。また、回転板１１が第２図におい
て矢印入方向に回転する場合は、第９図に示すような波
形が得られる。こわ−らの波形を微分回路２８でそれぞ
れ微分すると、微分回路２８からは第８図、第９図にそ
れぞれ示すような波形が得られ、これをｐ−ノξスフィ
ルタ２９で平滑すれば、矢印入方向の回転のときは負の
電圧が得られ、矢印入方向の回転のときは正の電圧が得
られる。したがって、これを比較器３０に入力すれは、
比較器３０からは矢印Ａ方向の回転のとき”０″、矢印
Ａ方向の回転のとき“１”となる回転方向判別信号が得
られる。

位置検出を行なうときは波形成形回路２６のパルス列出
力をアップ／ダウンカウンタ（図示せず）のカウント入
力に加えるとともに、上記回転方向判別信号をアップ／
ダウン切換入力に加えればよい。

なお、上記実施例においては受光信号を微分してその極
性によシ回転方向判別を行なうようにしたが、ノ々ター
ン認識の技術を利用して受光信号の波形から直接判別す
ることもできる。

また、上記実施例ではピッ）１３の形状を三角形とした
が、移動方向に方向性を持つものであればどのような形
状でもよく、例えば、第１０図に示すような１字形に形
成することもできる。

更に、上記実施例では本発明をロータリエンコーダに適
用した場合について示したが、リニアスケールにも適用
することができる。すなわち、ピットを検出対象物の移
動方向に沿って直線状に配列し、レーザビームを検出対
象物の移動にともなって直線状に移動させれば、ロータ
リエンコーダと同様に位置検出を行なうことができる。

以上説明したように、本発明によれば、ビデオディスク
の技術を利用することにより、高分解能の位置検出装置
を実現することができる。特に本発明ではビットの形状
に方向性を持たせたので、ｌ相の受光信号で回転方向を
判別することができ、構造を簡略化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のスリット式インクリメンタルロータリエ
ンコーダの内部構造を示す斜視図、第２図は本発明をイ
ンクリメンタルロータリエンコーダに適用した場合の回
転板１１におけるビット１３の配列状態を示す図、第３
図は第２図の断面構造を示す斜視図、第４図はピッ）１
３によるレーザ光の回折を示す斜視図、第５図および第
６図は回転板１１の製造工程のマスタリング工程および
リゾリケーション工程をそれぞれ示す図、第７図は第２
図の回転板１１を利用した位置検出装置の一実施例を示
すブロック図、第８図および第９図は回転板１１を第２
図の矢印Ａ方向および矢印入方向にそれぞれ回転させた
場合の第７図の装置の動作を示す波形図、第１Ｏ図はビ
ットの形状の他の例を示す平面図である。 １０・・・インクリメンタルロータリエンコーダ本体、
１１・・・回転板、１２・・・回転軸、１３・・・ビッ
ト、１４・・・透明アクリル樹脂層、１５・・・反射膜
、１６・・・反射保設膜、１７・・・レンズ、２１・・
・光ファイバ、２２・・・レンズ、２４・・・ビームス
プリッタ、２７・・・回転方向判別回路。 第１図 第２図 第４図 ＣＧ）（ｂ） 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 形状に方向性を持たせたビットを所定のピッチ　、〜で
   形成した面上にレーザ光を照射し、当該レーザ光が位置
   検出対象物の移動にともなって前記ビット列上を移動す
   るようにし、上記面からの反射光を受光して、その受光
   信号の波形から前記位置検出対象物の移動方向を判別す
   るとともに、この判別された移動方向に応じて前記受光
   信号の波形数をアップ／ダウンカウントすることによシ
   、前記位置検出対象物の位置を検出するようにした位置
   検出方法。