JP2541947B2

JP2541947B2 - 絶対位置検出装置

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Publication number: JP2541947B2
Application number: JP61276271A
Authority: JP
Inventors: 公石塚; 哲治西村; 正彰築地; 哲石井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1986-11-18
Filing date: 1986-11-18
Publication date: 1996-10-09
Anticipated expiration: 2011-10-09
Also published as: JPS63128227A

Description

【発明の詳細な説明】〔技術分野〕本発明は絶対位置検出装置に関し、特に特定方向に配
列した複数のデータ要素からなる情報や情報パターンを
照明し、上記データ要素からの光束を受光することによ
り上記情報パターンを絶対位置を示す符号として備えた
移動物体の絶対位置を検出する絶対位置検出装置に関す
る。

〔従来技術〕

第５図は従来の情報再生方法の一例を示す為の図で、
絶対位置検出装置、即ちアブソリユートタイプのエンコ
ーダの概略構成図である。

同図に於いて、１は回転円板で、図中の矢印方向に回
転する。回転円板１には、回転に伴って任意の角度位置
に於いて２値化された信号を発生させる為に、同心円上
に複数のトラツクを設け各トラツクに光学的に再生可能
な２値データが記録されている。

２は回転円板１に形成されたスリツトで、該スリツト
２が上記２値データを示す。３は固定スリツト列で、回
転円板１の各トラツク上に設けたスリツト２を通過した
光束を選択的に通過させる。４は複数の発光素子から成
る投光手段で、回転円板１の各トラツクを照明する。５
は複数の受光素子から成る受光手段で、スリツト２及び
スリツト３を通過した光束を受光する。

回転円板１の各トラツクに形成されたスリツト２は、
回転円板１の半径方向に沿って２値データ列を構成す
る。従って、回転円板１の各回転角度に於ける２値デー
タ列の配置は全て異なり、各２値データ列が示す角度情
報は回転円板１の絶対角度（絶対回転位置）を示すこと
になる。

第５図に於いて、投光手段４からの光束は回転円板１
の各トラツクを照明し、該各トラツクに存するスリツト
を通過した光束は固定スリツト列３を介して受光手段５
によって受光される。

ある回転位置に於いて受光手段５の各受光素子に光束
が入射するか否かは、その位置に於ける回転円板１の各
トラツク上のスリツトの有無で決まり、各受光素子から
の出力の組合わせによって回転円板１の絶対回転位置を
検知することが出来る。

ところで、第５図の如きエンコーダに於ける回転位置
の分解能は、回転円板１のスリツト２の配列ピツチ（回
転方向）及び同心円上に形成されるトラツクの数で決定
される。即ち、高分解能を得る為には、トラツク数を増
加させ回転方向の配列ピツチを小さくする必要がある。

しかしながら、第５図の如きエンコーダでスリツト２
から成るデータ要素列を精度良く再生するには、各デー
タ要素から得られる光束間の分離が困難な為、各トラツ
クの幅やスリツト２の配列ピツチをあまり小さくするこ
とは出来ない。従って、トラツク数を増やして分解能の
向上を図る為には回転円板１を大型化する以外に方法は
なかった。

回転円板１が大型化するということは、固定スリツト
３、投光手段４、受光手段５も大型になるということで
あり、結局、装置自体が大型化してしまう。

〔発明の概要〕

本発明は上記従来例の問題点に鑑み、小型かつ高分解
能を有する絶対位置検出装置を提供することを目的とす
る。

上記目的を達成するための本発明の絶対位置検出装置
のある形態は、絶対位置を示す情報パターンが回転方向
または移動方向に沿って形成された物体を光源からの光
で照明する際、上記情報パターンを成す特定方向に配列
した複数のデータ要素を該データ要素の上記配列方向と
略直交する方向に集光された、狭い幅を有する線状光束
で照明するための光学手段と、上記データ要素で反射し
た光束又は透過した光束を受光し、上記物体の位置に対
応する信号を出力するための光電変換手段とを有する絶
対位置検出装置であって、前記光学手段は、前記光源側
からシリンドリカルレンズと球面レンズ系とを有し、前
記シリンドリカルレンズの集光位置を前記球面レンズ系
の前側焦点位置と一致させ、前記球面レンズ系の後側焦
点位置に前記情報パターンを位置させることを特徴とし
ている。

本発明の更なる特徴は下記各実施例に詳細に記載され
ている。

〔実施例〕

第１図は本発明方法を利用した絶対位置検出装置の一
例を示す図で、半導体レーザを光源として用いたアブソ
リユートタイプのロータリエンコーダの光学系概略図を
示す。

第１図（Ａ）のロータリエンコーダと第１図（Ｂ）の
ロータリエンコーダは使用部品の一形態が異なるだけ
で、光学配置は全く同一の配置である。

第１図（Ａ），（Ｂ）に於いて、６は半導体レーザ、
７はコリメータレンズ、８と81はシリンドリカルレン
ズ、９は集光レンズ、10はCCD等の１次元センサアレイ
を示す。又、同図に示された符号１及び２は、従来技術
の項で示した第５図の装置同様、絶対位置を検出される
回転円板と該円板上に形成された絶対位置を示す情報パ
ターンを示す。

第１図（Ａ）に示すロータリエンコーダに於いて、半
導体レーザ６はコリメータレンズ７の前側焦点近傍に配
される。従って、半導体レーザ６から出射した発散レー
ザ光はコリメータレンズ７により平行光束となる。

シリンドリカルレンズ８は凸面と平面とから成る凸の
シリンドリカルレンズであり、図示される矢印ｘにのみ
屈折力を有する。又、シリンドリカルレンズ８はコリメ
ータレンズ７から任意の距離だけ離れた光軸上に配され
る。

シリンドリカルレンズ８のｘ光の屈折力にもとづく焦
点距離はf₁であり、コリメータレンズ７を介して得られ
た平行光束はシリンドリカルレンズ８によってシリンド
リカルレンズ８の後側焦点に線状に集光される。

集光レンズ９は通常の球面レンズ系であり、その焦点
距離はf₁である。集光レンズ９はその前側焦点がシリン
ドリカルレンズ８による集光位置と一致し、且つ後側焦
点位置が回転円板１の情報パターン２の位置に一致する
如く配される。

従って、シリンドリカルレンズ８により線状に集光さ
れた光束は、図中矢印ｙ方向に関しては平行光束とし
て、図中矢印ｘ方向に関しては発散光束として集光レン
ズ９に入射する。そして、集光レンズ９によりｙ方向に
関しては集れん光束に、ｘ方向に関しては平行光束に変
換され、回転円板１上の情報パターン２を図示する如く
線状照明する。

回転円板１上の情報パターン２は、回転円板１の同心
円上に形成された複数とトラツク上のスリツト列から成
る。このスリツト列は回転円板１の半径方向に沿って配
列しており、スリツトの有無がデータ要素、即ち情報の
“1",“0"に対応している。

従って、上記情報パターン２は回転円板１の回転方向
に沿って複数個存在し、各情報パターンを形成するスリ
ツト列の配列構成は互いに異なっている。この為、各ス
リツト列が回転円板１の回転位置の情報を示すことにな
る。

さて、集光レンズ９を介して情報パターン２を照明し
た線状光束は、情報パターン２のスリツト列の配置に応
じて所定の部分のみが情報パターン２を通過する。情報
パターン２を通過した光束は回転円板１の後方に置かれ
た１次元センサアレイ10で受光され、該１次元センサア
レイ10からは、スリツト列の配置即ち回転円板１の位置
情報に対応する信号が得られることになる。

従って、回転円板１の回転に伴ない１次元センサアレ
イ10から各回転位置を示す信号を順次得ることが出来、
この信号を用いて絶対回転位置や回転量、回転速度等を
検出出来る。

本実施例に於いて、回転円板１上の情報パターン２を
照明する線状光束のｙ方向の幅は、情報パターン２即ち
スリツトのｙ方向の幅より小さい。この様に集光された
線状光束で情報パターン２を照明することにより、光束
を検出する際に情報パターン２と回転方向に沿って隣接
する異なる情報パターンとの分離、及びスリツトから成
るデータ要素間の分離を明確にすることが出来る。この
為、小型の回転円板１上に微小なる情報パターン２を形
成することが可能となり、回転円板１上に多数のトラツ
クを設け、スリツトから成るデータ要素の回転方向のピ
ツチを小さくしても、情報パターンが有する位置情報を
精度良く再生出来た。

例えば、データ要素となるスリツトのｙ方向の幅を20
μｍ、ｘ方向の長さを500μｍとすれば、半径10mm程度
の回転円板上に10本のトラツクを形成して、2¹⁰個の位
置情報を回転円板上に記録することが容易に出来る。こ
の場合の角度分解能は360゜/2¹⁰≒0.35゜程度となり、
従来のアブソリユートタイプのロータリエンコーダでは
成し得なかった小型化、高分解能化の双方が達成出来
る。

本実施例によれば、一次元センサアレイ10のセンサピ
ツチは回転円板１上のトラツクピツチと同程度となって
いる。更に回転円板１上のトラツク数を増やしてトラツ
クピツチが小さくなることにより一次元センサアレイ10
の作製が困難となる場合や各トラツク上のデータ要素か
らの光束分離が困難となる場合は、後述する実施例の如
く所定の一次元センサアレイ上に情報パターン２の像を
拡大投影してやれば良い。

本実施例の如く線上光束の幅（ｙ方向）を数十μｍ〜
数μｍ程度の狭いものとする為には、情報パターン２に
指向する光束は点光源から発したものが好ましい。従っ
て、第１図（Ａ），（Ｂ）の構成では半導体レーザ６を
光源として使用した例を挙げている。

半導体レーザ及び他のレーザの如く発光点が微小なる
光源以外の、例えばLEDの様な面発光を行う光源も使用
可能であるが、その集光性は小さい。この為に回転円板
１上のトラツク数を増やして高分解能を図る場合、自ず
から分解能の向上には限界が生じる。この時には、LED
等の光源から出射した光でピンホールを照明し、このピ
ンホールを点光源として用いれば、その機能は半導体レ
ーザと同等になる。

本実施例に於いては、回転円板１上にある情報パター
ン２を成すデータ要素としてスリツトを用いている。

しかしながら、このデータ要素の形態はスリツトの如
き微小開口に限定されない。例えば、このデータ要素と
して所定形状の反射膜パターン、所定形状の遮光膜パタ
ーンを使用し、本実施例の如く透過光の有無や、或は反
射光の有無等によって位置情報を再生することが出来
る。

又、本実施例ではアブソリユートタイプのロータリエ
ンコーダを示したが、例えば、リニアエンコーダにも適
用出来る。リニアエンコーダの場合、移動物体の移動方
向に沿う方向に複数のトラツクを形成し、各トラツク上
にデータ要素を並べれば良い。

又、リニアやロータリのエンコーダの如き絶対位置検
出装置以外にも本発明方法は適用出来る。例えば光デイ
スクや光カード等の情報記録担体からセンサアレイを用
いて情報を再生する場合等に本発明は有用である。

第１図（Ｂ）に示すロータリエンコーダは第１図
（Ａ）の凸シリンドリカルレンズ８の代わりに凹のシリ
ンドリカルレンズ81を用いたものである。則ちシリンド
リカルレンズ81は凹面と平面とから成り、シリンドリカ
ルレンズ８同様、図中矢印ｙ方向に屈折力を有する。

シリンドリカルレンズ８がコリメータレンズ７からの
平行光束を該レンズ８の後側焦点位置に一旦線状に集光
して矩形状光束に変換するのに対し、シリンドリカルレ
ンズ81はコリメータレンズ７からの平行光束を直接ｘ方
向にのみ発散させて矩形状光束に変換する。この際、シ
リンドリカルレンズ81の前側焦点位置（−ｆ）に見かけ
の線状集光位置が存する。

第１図（Ｂ）に示すロータリエンコーダの情報再生方
法，絶対位置検出原理は第１図（Ａ）に示すロータリエ
ンコーダと同一である。従って、ここではその説明を省
略する。

第２図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は本発明方法を利用し
た絶対位置検出装置の他の例を示す図で、第１図に示し
たエンコーダを反射型とした場合の光学系概略図であ
る。

第２図（Ａ）に於いて、第１図に示すロータリエンコ
ーダと同一部材には同一符号を符してある。又、11は透
明な平行平板、12は第２の集光レンズを示し、第２の集
光レンズ12の焦点距離f₃が集光レンズ９の焦点距離f₂に
対してf₃＞f₂となる様に選択されている。

本実施例に於ける情報パターン２は、第１図の実施例
のスリツト列の代わりに前述の反射膜から成る矩形パタ
ーン列を用いている。

第２図（Ａ）に示すロータリエンコーダでは、凸のシ
リンドリカルレンズ８と集光レンズ９の間の光路中に平
行平板11を配している。この平行平板11は光軸に対し45
゜傾けて配されており、回転円板１の情報パターン２か
らの反射光束を図の下方に指向する。

平行平板11で反射された情報パターン２からの反射光
束は第２の集光レンズ12により一次元センサアレイ10に
集光される。ここで、平行平板11はシリンドリカルレン
ズ８による線状集光位置近傍に位置しており、集光レン
ズ９から大略f₃離れた位置、即ち集光レンズ９の前側焦
点位置近傍に存する。又、第２の集光レンズ12は平行平
板11から該第２の集光レンズ12の焦点距離f₃だけ離れた
位置に配される。

上述の如く集光レンズ９の焦点距離f₂と第２の集光レ
ンズ12の焦点距離f₃とはf₃＞f₂なる関係を有する為、情
報パターン２の矩形パターン列は一次元センサアレイ10
上で拡大投影される。従って、回転円板１上のトラツク
数を更に増やして矩形パターン列のトラツク幅を狭めた
場合でも、一次元センサアレイ上で拡大することにより
各矩形パターンからの光束分離を明確にすることが出
来、常時精度良く矩形パターン列が表わす情報を再生す
ることが出来る。

又、本実施例では平行平板11を集光レンズ９の前側焦
点位置近傍に配したが、平行平板11の位置はここに限定
されるものではない。但し、本実施例の如く拡大投影系
を構成する場合、第２図（Ａ）の構成が小型化には適し
ている。即ち、平行平板11の小型化が図れ、且つ平行平
板11と第２の集光レンズ12との距離の短縮化に寄与す
る。

又、本実施例で示すロータリエンコーダの光学配置
は、平行平板11、第２の集光レンズ12、一次元センサア
レイ10から成る検出系が存する他は第１図（Ａ）に示し
たロータリエンコーダと同一である。従って、矩形パタ
ーン列から成る情報パターン２を線状光束で照明する方
法は第１図（Ａ）のロータリエンコーダと同様のもので
あり、ここでは説明を省略する。

第２図（Ｂ）に示すロータリエンコーダは、第２図
（Ａ）に於ける第２の集光レンズ12を省略し、尚且つ拡
大投影系を構成したものである。

第２図（Ｂ）に於いて、図中の符号は全て第２図
（Ａ）に示す部材と同一部材を指している。但し、第２
図（Ｂ）のロータリエンコーダは第２図（Ａ）とは異な
る光学配置を有する。

本実施例に於いて、半導体レーザ６から出射した発散
光束はコリメータレンズ７により平行光束に変換され
る。この平行光束は続いてシリンドリカルレンズ８に入
射し、シリンドリカルレンズ８によって該レンズ８の後
側焦点位置に線状に集光される。

第１図及び第２図（Ａ）に於ける光学配置では、上記
線状集光位置が集光レンズ９の前側焦点位置と一致して
いた。従って、一旦線状に集光した光束は集光レンズ９
によって図中矢印ｙ方向に関しては収れんされ、図中矢
印ｘ方向には平行光束として情報パターン２に指向され
ていた。しかしながら、本実施例では、上記線状集光位
置は集光レンズ９の前束焦点位置、即ち集光レンズ９の
焦点距離f₂だけ離れた位置には存せず、線状集光位置と
集光レンズ９とはf₂−Δｆ（Δｆ＞０）だけ離れてい
る。

従って、シリンドリカルレンズ８によって一旦線状に
集光された光束は、集光レンズ９により図中矢印ｙ方向
に関しては収れんされ、図中矢印ｘ方向に関しては発散
光束として情報パターン２に指向される。

集光レンズ９と回転円板１との間の光路中には平行平
板11が配してあり、平行平板11は図示する如く光軸に対
して傾いている。集光レンズ９を介して情報パターン２
に指向された光束は平行平板11を通過し、図中矢印ｙ方
向に集光され且つｘ方向に発散した状態で、回転円板１
の情報パターン２を成す矩形パターン列を線状証明す
る。この際の線状光束のｙ方向の幅は矩形パターンのｙ
方向の幅以下となる様に十分集光されている。

回転円板１の情報パターン２で反射された反射光束
は、ｘ方向及びｙ方向に発散した状態で平行平板11へ逆
進する。そして、平行平板11で反射された後、一次元セ
ンサアレイ10へ入射し、情報パターン２の矩形パターン
列を一次元センサアレイ10へ拡大投影する。

従って、本実施例の構成に於いても、回転円板１上の
トラツク数を増やしてトラツク幅が狭まった場合でも、
情報パターン２を一次元センサアレイ10上で拡大するこ
とにより常時精度良く情報の再生を行うことが可能であ
る。しかも、第２図（Ａ）の構成により少ない部品数で
光学系が構成出来、小型化、薄型化が達成し得る。

尚、第２図（Ａ）の構成に於いて集光レンズ12を省略
し、平行平板11からの反射光束を直接一次元センサアレ
イ10で受光するようにしても構わない。

第２図（Ｃ）はアブソリユートタイプのリニアエンコ
ーダを示す図であり、13は図示される矢印方向に変位す
る移動物体を示す。尚、他の符号は上記各実施例と同一
部材を指している。

本実施例に示すリニアエンコーダも第２図（Ａ），
（Ｂ）同様反射タイプのエンコーダであるが、第２図
（Ｂ）のエンコーダより更に部品点数を減らし、小型化
や簡便化、ひいては低価格化を図ったエンコーダを示し
ている。

本実施例に於いて、半導体レーザ６から射出した発散
光束は直接凸のシリンドリカルレンズ８に入射する。こ
こで、シリンドリカルレンズ８の前側焦点位置、即ちシ
リンドリカルレンズ８の焦点距離f₁だけ離れた位置に半
導体レーザ６の発光点が存し、且つ又、シリンドリカル
レンズの屈折力は図中矢印ｙ方向にのみ存する。従っ
て、シリンドリカルレンズ８に入射した発散光束は、ｙ
方向に関しては平行光束に変換され、ｘ方向に関しては
発散したままの状態で通過する。

シリンドリカルレンズ８を通過した光束は集光レンズ
９によって移動物体13上の情報パターン２に指向され
る。ここで、集光レンズ９は、第２図（Ｂ）の場合同
様、図中矢印ｙ方向に関しては上記光束を収れんさせ、
ｘ方向に関しては発散の状態で情報パターン２を照明す
る。

集光レンズ９を通過した光束は平行平板11を介して情
報パターン２の矩形パターン列を線状照明し、情報パタ
ーン２で反射された反射光束は平行平板11で再度反射さ
れて一次元センサアレイ10上に拡大投影される。

本実施例の如きリニアエンコーダでは、移動物体13上
に形成されるトラツクは、移動方向に沿って互いに平行
に複数本配される。各トラツク上にはデータ要素となる
矩形パターンが設けられ、トラツクの配列方向、換言す
れば移動方向と略直交する方向への矩形パターン列が位
置情報を示すことになる。この位置情報の検出は、上記
各実施例で示したロータリエンコーダと同様の原理で精
度良く実行される。又、多数のトラツクを微小なるピツ
チで配列しても各情報パターン、各データ要素を分離良
く検出可能な為、高分解能を有するエンコーダを提供出
来る。

以上、第２図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）で示したエンコ
ーダでは、反射型の構成を採る為に平行平板11を利用し
ている。半導体レーザ６の出力が十分にあり、一次元セ
ンサアレイのセンサの感度が高い場合は、低価格化の為
にも平行平板11は有用な光学部品である。しかしなが
ら、光源の出力が十分なものでなく、或いはセンサの感
度が低い場合は、レーザ光の偏光性を利用して1/4波長
板と偏光ビームスプリツタを使用した衆知の光路分割系
を適用しても良い。又、平行平板11の代わりにハーフミ
ラー等を用いて構成しても構わない。

又、上記各実施例に於いて、一次元センサアレイ１の
配列ピツチと回転円板１又は移動物体13上のトラツクの
トラツクピツチとは、同一或いは互いに整数倍の比率と
しておくのが検出精度を安定させる為に好ましい。

又、一次元センサアレイとしては、フエトダイオード
を配列したものや、CCD等の電荷転送型の撮像素子を利
用したもの等各種センサアレイをエンコーダの仕様に併
せて適宜選択出来る。

尚、再生すべき位置情報やその他の情報は、通常デー
タ要素を一次元方向に配列した形態をもつが、これらの
情報を再生するセンサアレイは上記一次元センサアレイ
に限定されない。例えば２次元センサアレイを使用して
も構わない。

第３図は上記第２図（Ｃ）のリニアエンコーダの変形
例を示す光学系概略図で、第１図同様透過型のロータリ
エンコーダを示している。従って、図中の符号は第２図
（Ｃ）に示す部材と同一の部材を指す。

第３図に於いて、半導体レーザ６から射出した発散光
束は、その焦点距離f₁だけ離れた光軸上の位置に存する
シリンドリカルレンズ８により、図中矢印ｙ方向に関し
てのみコリメートされる。

集光レンズ９は半導体レーザ６の発光点から、その焦
点距離f₂だけ離れた位置に存し、上記シリンドリカルレ
ンズ８を通過した光束をｙ方向に関しては収れんさせ、
ｘ方向に関してはコリメートして回転円板１の情報パタ
ーン２に指向する。従って、情報パターン２は集光レン
ズ９を介して得られる線状光束によって照明される。こ
の時、線状光束のｙ方向の幅は、情報パターン２のデー
タ要素（例えばスリツト）のｙ方向の幅より小さい。

従って、情報パターン２を通過した光束はｙ方向に発
散しながら一次元センサアレイ10上に入射し、情報パタ
ーン２を構成するデータ要素列を一次元センサアレイに
投影して情報の再生が行われる。

第４図（Ａ），（Ｂ）は夫々、第２図に示した反射型
のロータリエンコーダの変形例を示す光学系概略図を示
す図で、更に光学部品点数を減らして小型化を図った透
過型及び反射型のエンコーダを示す。

第４図（Ａ）に於いて、14は第２のシリンドリカルレ
ンズを示し、シリンドリカルレンズ８と共に図中矢印ｙ
方向に屈折力を持つものである。又、他の符号は全て第
２図と同一の部材を指している。尚、第４図（Ａ），
（Ｂ）に於けるシリンドリカルレンズ８の屈折力が働く
方向は、第２図（Ｃ）及び第３図のシリンドリカルレン
ズ８同様、第１図及び第２図（Ａ），（Ｂ）のシリンド
リカルレンズ8,81の屈折力の方向とは直交する方向とな
る。

又、第４図（Ａ），（Ｂ）のロータリエンコーダで
は、コリメータレンズや集光レンズ等の光学部品は使用
されておらず、屈折系で全てシリンドリカルレンズで構
成されている。

第４図（Ａ）に於いて、半導体レーザ６から射出した
発散光束は、半導体レーザ６の発光点から光軸上l₁だけ
離れた位置に配されたシリンドリカルレンズ８に入射す
る。

シリンドリカルレンズ８と回転円板１上の情報パター
ン２とはl₂だけ離れており、シリンドリカルレンズ８に
入射した発散光束は、該シリンドリカルレンズ８により
図中矢印ｙ方向に関しては収れんされ、ｘ方向に関して
は何の作用も受けない状態で情報パターン２に指向され
る。従って、図示する様に情報パターン２はｙ方向に集
光された線状光束により照明される。

ここで、集光レンズ８の焦点距離ｆとすれば、所謂メ
リジキナル断面に於いては、 1/l₁＋1/l₂＝1/f の関係が成り立つことになり、ｙ方向に関しては半導体
レーザ６の発光点と情報パターンとは共役関係にあると
言える。

情報パターン２を成す例えばスリツト列を通過した光
束は、図中矢印ｘ方向及びｙ方向の双方に発散しながら
一次元センサアレイ10へ入射する。従って、回転円板１
上の情報パターン２は一次元センサアレイ10へ拡大投影
されることになるが、本実施例では回転円板１と一次元
センサアレイ10との間に光路中に第２のシリンドリカル
レンズ14を配して、ｙ方向へ発散する光束を一次元セン
サアレイ10へ集光している。

この様にシリンドリカルレンズ14でｙ方向へ発散する
光束を集光することにより、センサ上へ効率良く光束を
入射させ、センサの小型化を図ることが出来る。尚、こ
こでも、シリンドリカルレンズ14に関して、情報パター
ン２と一次元センサアレイはｙ方向に於いて共役関係と
なっている。但し、必ずしも共役関係にある必要はな
い。

又、本実施例に於いてシリンドリカルレンズ14を省略
し、一次元センサアレイ10を回転円板１に近接配置する
ことも可能である。

第４図（Ｂ）に於いて、半導体レーザ６から射出した
発散光束は、光軸に対して傾けて置かれた平行平板11に
入射する。上記発散光束は平行平板11を発散した状態で
通過し、シリンドリカルレンズ８に入射する。

シリンドリカルレンズ８は上記発散光束を図中矢印ｙ
方向にのみ集光し、回転円板１上の情報パターン２を線
状光束にて照明する。ここでも線状光束のｙ方向の幅
は、情報パターン２を成す反射性の矩形パターン列のＹ
方向の幅より小さくなっている。

情報パターン２の矩形パターン列で反射された反射光
束はシリンドリカルレンズ８に入射し、ｙ方向に発散し
た状態から収れん状態に変換されて平行平板11で反射さ
れる。但し、ｘ方向へは常に発散した状態のままで平行
平板11により反射される。

従って、平行平板11で反射された光束は一次元センサ
アレイ12に入射し、この一次元センサアレイ12へ情報パ
ターン２の像を拡大投影する。

即ち、第４図（Ｂ）に於けるシリンドリカルレンズ８
は、第４図（Ａ）に於けるシリンドリカルレンズ８と第
２のシリンドリカルレンズ14の双方の機能を果すことに
なる。この様に構成することにより、半導体レーザ6,平
行平板11,シリンドリカルレンズ8,一次元センサアレイ1
2のわずか４個の部品から成る装置で、高精度且つ高分
解能の反射型のエンコーダを提供出来る。

又、第３図及び第４図（Ａ）に示す透過型のエンコー
ダも本実施例同様の部品数で装置を構成しており、装置
の小型化、低価格化が十分に図れる。

〔発明の効果〕

以上、本発明に係る光学的情報再生方法によれば、特
定方向に配列した複数のデータ要素に対し、該データ要
素の上記配列方向と略直交する方向の幅以下の狭い幅を
有する線状光束で複数のデータ要素を照明して光学的に
情報を再生することにより、複数のデータ要素から成る
情報を常時精度良く再生することが出来る。

又、通常、上記配列方向と略直交する方向にデータ要
素から成る情報が配列しており、この様な場合の隣接す
るデータ要素列間を明確に分離することが可能で、デー
タ要素を微小パターンで構成し且つデータ要素列のピツ
チを小さくしても高い分解能で各データ要素列を読み出
すことが出来る。

一方、上記方法を用いた本発明の絶対位置検出装置
は、位置情報を示すデータ要素列を微小なるパターンで
形成して回転又は移動する物体上に狭いピツチで配列出
来る為、各データ要素を形成するトラツクの数を大幅に
増やすことが出来、高分解能を有する絶対位置検出装置
を提供出来る。

又、上記理由から再生装置自体の小型化、簡便化も容
易に達成出来る為、小型且つ高分解能のアブソリユート
タイプのエンコーダを提供することが可能になった。

更に、情報を示すデータ要素列をセンサ上に拡大投影
する様な構成とすることにより、各データ要素を分離良
く検出可能な為、各データ要素を更に微小なるパターン
で形成出来、上記トラツク数を増加させることが可能と
なる。

尚、本発明によれば、半導体レーザの如き微小発光点
を有す光源手段を用いることにより、良好に集光された
線状光束を得て上記種々の効果を得ることが出来た。と
りわけ半導体レーザは小型且つ安価な光源として有用で
あり、本発明に好適な部材である。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ），（Ｂ）は夫々本発明方法を利用した絶対
位置検出装置の一例を示す光学系概略図。第２図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は夫々本発明方法を利用
した絶対位置検出装置の他の実施例を示す光学系概略
図。第３図は第２図（Ｃ）に示す装置の変形例を示し、透過
型のロータリエンコーダを示す光学系概略図。第４図（Ａ），（Ｂ）は夫々第２図に示す装置の他の変
形例を示し、透過型及び反射型のロータリエンコーダを
示す光学系概略図。第５図は従来のアブソリユートタイプのロータリエンコ
ーダを示す概略構成図。１……回転円板２……情報パターン６……半導体レーザ７……コリメータレンズ８……シリンドリカルレンズ９……集光レンズ 10……一次元センサアレイ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石井哲川崎市高津区下野毛770番地キヤノン株式会社玉川事業所内 (56)参考文献特開昭58−29154（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−176817（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−6995（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−93933（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−73307（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】絶対位置を示す情報パターンが回転方向ま
たは移動方向に沿って形成された物体を光源からの光で
照明する際、上記情報パターンを成す特定方向に配列し
た複数のデータ要素を該データ要素の上記配列方向と略
直交する方向に集光された、狭い幅を有する線状光束で
照明するための光学手段と、上記データ要素で反射した
光束又は透過した光束を受光し、上記物体の位置に対応
する信号を出力するための光電変換手段とを有する絶対
位置検出装置において、前記光学手段は、前記光源側からシリンドリカルレンズ
と球面レンズ系とを有し、前記シリンドリカルレンズの
集光位置を前記球面レンズ系の前記焦点位置と一致さ
せ、前記球面レンズ系の後側焦点位置に前記情報パター
ンを位置させることを特徴とする絶対位置検出装置。
【請求項２】前記シリンドリカルレンズは凹面を有し、
前記シリンドリカルレンズの集光位置は、見かけの集光
位置であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の絶対位置検出装置。