JPH06100482B2 - ロ−タリ−エンコ−ダ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、半径方向に延在する複数個のスリットを円周
に沿って配置して構成したディスクを有し、このディス
クをはさんで対向位置に発光素子と受光素子を配置し、
ディスクを回転させることによって、発光素子からの光
を複数個のスリットを介して時間的に断続させ、その断
続光を受光素子で受光することにより、ディスクの回転
数に応じたパルス信号を発生させるようにしたロータリ
ーエンコーダに関するものである。

［開示の概要］ 本発明は、円周方向に等間隔に配列されたスリットから
成るスリット列を有する回転ディスクおよび回転ディス
クと対向して配置され、円周方向に等間隔に配列された
スリットから成るスリット列を有する固定スリット板を
有し、発光素子からの光を回転ディスクおよび固定スリ
ット板を介して受光素子に入射させ、受光素子から出力
を取り出すロータリーエンコーダにおいて、回転ディス
クおよび固定スリット板のいずれか一方には、スリット
列を同心円状に複数列配置し、その複数列のスリット列
を互いにずらしたことにより、スリットの間隔をせまく
することなしに、単にスリット列を同心円状に多重に配
列するのみで実質的なスリットのピッチを短くしたこと
に相当するパルス個数の増大したパルス出力を得ること
ができる技術を開示するものである。

なお、この概要はあくまもで本発明の技術内容に迅速に
アクセスするためにのみ供されるものであって、本発明
の技術的範囲および権利解釈に対しては何の影響も及ぼ
さないものである。

［従来の技術］ 従来この種のロータリーエンコーダにおいては、上述し
たように全周にわたってスリットを形成した回転ディス
クと対向して、そのスリットの角度間隔と同一角度間隔
で複数のスリットを配置した固定スリット板を配置し、
発光素子からの光のうち回転ディスクのスリットを通過
し、さらにその固定スリット板のスリットを通過した光
のみを受光素子に入射させるようにする。ここで、回転
ディスクのスリットの角度間隔をＮ個/360°とすると、
受光素子からは回転ディスクの１回転あたりＮ個のパル
スが取り出される。

なお、受光素子は、一般には数本のスリットからの光を
受光できる受光面をもち、その受光対象としてのスリッ
ト本数に応じて受光素子からの出力波形の振幅が定めら
れる。

このようなロータリーエンコーダにおいては、１回転あ
たりに発生するパルスの個数が多い程精度の高い回転数
検出を行うことができるので、回転ディスクのスリット
の本数を可及的多くすることが要望されている。このよ
うなディスクのうち、高パルス密度のものは、ガラスデ
ィスク上に蒸着した金属膜をエッチングすることにより
作製されているが、その製造工程は複雑となり、製品は
高価である。一方、それより安価な回転ディスクは、金
属板の打ち抜き、金属板のエッチングあるいはメッキに
より形成しているが、それぞれ、スリット密度には製造
上の限度があり、高密度スリット形成に適しているメッ
キ法を用いても、スリットのピッチは150μｍ以上とな
り、したがってそのスリット本数は高々７本/mmであっ
て、それ以上の高密度化、したがって高パルス化は望め
ないのが現状である。

［解決しようとする問題点］ そこで、本発明の目的は、スリットの本数を増加するこ
となしに高パルス化を実現することのできるロータリー
エンコーダを提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明では、このような目的を達成するために、回転デ
ィスクまたは固定スリット板あるいは受光素子に形成す
るスリットのパターンに工夫を加える。

すなわち、本発明は、円周方向に等間隔に配列されたス
リットから成るスリット列を有する回転ディスクおよび
回転ディスクと対向して配置され、円周方向に等間隔に
配列されたスリットから成るスリット列を有する固定ス
リット板を有し、発光素子からの光を回転ディスクおよ
び固定スリット板を介して１個の受光素子に入射させ、
受光素子から出力を取り出すロータリーエンコーダにお
いて、回転ディスクおよび固定スリット板のいずれか一
方には、スリット列を同心円状に複数列配置し、その複
数列のスリット列を互いにずらせ、かつ回転ディスクが
メッキによって形成されていることを特徴とする。

本発明の他の形態では、円周方向に等間隔に配列された
スリットから成るスリット列を有する回転ディスク、円
周方向に等間隔に配列されたスリットから成るスリット
列に対応する受光部分を有する１個の受光手段と、光源
とを有し、光源からの光を回転ディスクを介して受光部
分に入射させ、受光素子から出力を取り出すロータリー
エンコーダにおいて、回転ディスクおよび受光部分のい
ずれか一方には、スリット列を同心円状に複数列配置
し、その複数列のスリット列を互いにずらせたことを特
徴とする。

［作用］ 本発明によれば、スリットの間隔をせまくすることなし
に、単にスリット列を同心円状に多重に配列するのみで
実質的なスリットのピッチを短くしたことに相当するパ
ルス個数の増大したパルス出力を得ることができる。

［実施例］ 以下に図面を参照して本発明を詳細に説明する。

第１図および第２図は、本発明エンコーダの一実施例に
おける、それぞれ、回転ディスク10の一部分および固定
スリット板20を示す。回転ディスク10には、その外縁部
近傍の円周に沿ってピッチＰで外側スリット11を等間隔
に配列して形成する。この外側スリット11の内側には、
わずかな間隔だけずれて内側スリット12を円周に沿って
ピッチＰ′で等間隔に配列して形成する。ここで、スリ
ット11および12とも円板10の外縁近傍に形成され、しか
もスリットの長手方向の長さがこの円板10の半径に比べ
て短いので、Ｐ＝Ｐ′とみなしてさしつかえない。

第２図に示すように、固定スリット板20は回転ディスク
10とほぼ同一半径の円周状部分で形成され、この固定ス
リット板20には１本〜数本のスリット21をピッチＰで等
間隔に円周に沿って配列して形成する。

受光素子は、発光素子からの光を回転ディスク10および
固定スリット板20の各スリットを通過して入射する光に
応じた光電変換出力を発生する。ここで、受光素子の受
光面は、固定スリット板20のスリット21のうち、所定本
数のスリットを包含する面積をもつものとする。この所
定本数を多くするほど光電変換出力の大きさは大きくな
るが、得られる光電変換出力パルスのパルス個数／回転
はスリット11および12の本数によって後述するようにし
て定まるピッチに応じた値となる。

ここで、スリット11および12の各ピッチＰに対して、ス
リット11と11との間の距離をｙ、スリット11と12とのず
れ、すなわち、本発明におけるスリットの実質的配列ピ
ッチをｘとする。これらの量P,x,yの間の関係を、パル
ス出力のデューティ比が1:1の場合について、第３図を
参照して説明する。

第３図（Ａ）はピッチＰの単独列のスリット13を実線で
示す。本発明では第３図（Ｂ），（Ｃ）に示す２列のス
リット11と12を配置するが、その場合は、第３図（Ａ）
に示すように、実線のスリット13の間に破線のスリット
14を挿入したピッチの1/2になった１列のスリット列に
実質的に相当する。このように、実線のスリット13の中
間に破線のスリット14を介挿したときのスリット列のピ
ッチはP/2となり、この値はｘに等しい。

すなわち、 である。さらにまた、 より、 であるから、この式より となり、したがって、 となる。この場合には、第３図（Ｄ）に示すようなデュ
ーティ比1:1のパルス出力が波形整形後取り出される。
ここで、各列のスリットのピッチＰを100μｍとする
と、実質的なピッチｘは50μｍとなる。各スリット11,1
2のスリット幅は25μｍとする。Ｐ＝150μｍとし、かつ
各スリット11,12のスリット幅を37.5μｍとすると、ｘ
＝75μｍとなる。

なお、第３図ではデューティ比が1:1の場合を例示した
が、デューティ比は1:1に限られず、スリット11,12のス
リット幅を適宜変更することにより、任意所望のデュー
ティ比のパルスを発生させることができる。

第４図は本発明の他の実施例を示し、ここでは、回転デ
ィスク10に同心円状に３列のスリット11,12および15を
配列する。この場合には、第５図（Ａ），（Ｂ），
（Ｃ）に実線で示すようにスリット11,12,15が配列され
るので、実質的には、第５図（Ａ）に実線と破線で示す
ように、スリット11,16,17,11,16,17,…の配列された１
列のスリットと等価であり、実質的ピッチｘは、 となる。ここで、Ｐ＝150μｍ、スリット幅を25μｍと
すると、ｘ＝50μｍとなる。すなわち、ピッチ150μｍ
のスリットによって、実質的にピッチ50μｍのスリット
が形成される。

本発明においては、多重配列されるスリット列を上述の
２列または３列に限られるものではなく、ｎ列（ｎは２
以上の正整数）とすることができ、その場合には、ｎ列
に配列されたスリットは、ピッチｘの１列のスリット列
に実質的に相当する。ここで、 ｘ＝P/n＝2y/（2n−１） となる。すなわち、本発明によれば、１周あたりＮ個の
スリットを形成したスリット列をｎ列配列することによ
って、Ｎ×ｎパルス／回転のエンコーダ出力パルスが得
られる。換言すると、スリット列を増加するほど、スリ
ット間隔をせまくすることなしに、１回転あたりのパル
ス個数を増加させることができる。

ここでスリット幅はＰ−Ｙとなるので、 スリット幅＝Ｐ−Ｙ＝Ｐ−（2n−１）×P/（2n） ＝P/（2n） となる。

第６図および第７図は本発明のさらに他の実施例を示
し、ここでは、回転ディスク10には１列のスリット18を
円周に沿って配列するが、固定スリット板20にはそれぞ
れ１本〜数本のスリット22および23から成るスリット列
を同心円状にして円周に沿って等間隔で配列する。スリ
ット22と23とは互いにわずかな間隔だけずらしておく。
本例においても、第３図に示したところと同様にして、
固定スリット板20のスリットピッチはｘであり、したが
って実質的にP/2となる。その結果、本例においても、
第３図（Ｄ）に示すように、スリットピッチｘに対応し
てデューティ比1:1の出力パルスが取り出される。

上例において、固定スリット板20を設ける代わりに、そ
の二重スリット配列のパターンに対応して微小受光素子
を一体集積化して配列したり、あるいは受光面上にかか
るスリットパターンに対応するようスリットパターンを
もつマスクを密着して配置することも勿論できる。この
場合には、固定スリット板を別体に設ける必要がない。

［発明の効果］ 以上から明らかなように、本発明によれば、スリットの
間隔をせまくすることなしに、単にスリット列を同心円
状に多重に配列するのみで実質的なスリットのピッチを
短くしたことに相当するパルス個数の増大したパルス出
力を得ることができる。

本発明では、スリット幅は遮光部の幅より小さくする
が、金属薄板にレジストパターンを形成し、そのパター
ンを介して金属薄板上にメッキによる金属層を形成し、
ついで金属薄板とレジストパターンを除去するメッキ法
を用いてスリットを形成する場合には、遮光部の最小値
が制限されるものの、メッキの成長により形成される遮
光部の間のスリットの幅はせまくすることが容易であ
る。したがって、かかるメッキ法を用いて初めて本発明
エンコーダを製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における回転ディスクを示す
平面図、 第２図は同じく固定スリット板を示す平面図、 第３図はその動作説明図、 第４図は本発明の他の実施例における回転ディスクを示
す平面図、 第５図はその動作説明図、 第６図は本発明のさらに他の実施例における回転ディス
クを示す平面図、 第７図は同じく固定スリット板を示す平面図である。 10……回転ディスク、 11〜18……スリット、 20……固定スリット板、 21〜23……スリット。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円周方向に等間隔に配列されたスリットか
   らなるスリット列を有する回転ディスクおよび該回転デ
   ィスクと対向して配置され、円周方向に等間隔に配列さ
   れたスリットからなるスリット列を有する固定スリット
   板を有し、発光素子からの光を前記回転ディスクおよび
   固定スリット板を介して受光素子に入射させ、該受光素
   子から出力を取り出すロータリーエンコーダにおいて、 前記受光素子は１個でかつ前記回転ディスクおよび前記
   固定スリット板のいずれか一方には前記スリット列を同
   心円状にｎ列（ｎ≧２の整数）配置しそのｎ列のスリッ
   ト列を互いにずらせ、かつ前記スリットの幅がスリット
   ピッチをＰとしたとき略P/（2n）であることを特徴とす
   るロータリーエンコーダ。
2. 【請求項２】円周方向に等間隔に配列されたスリットか
   らなるスリット列を有する回転ディスク、円周方向に等
   間隔に配列されたスリットからなるスリット列に対応す
   る受光部分を有する受光手段と、光源とを有し、該光源
   からの光を前記回転ディスクを介して前記受光部分に入
   射させ、該受光素子から出力を取り出すロータリーエン
   コーダにおいて、 前記受光部分は１個でかつ前記回転ディスクおよび前記
   受光部分のいずれか一方には、前記スリット列を同心円
   状にｎ列（ｎ≧２の整数）配置し、そのｎ列のスリット
   列を互いにずらせ、かつ前記スリットの幅がスリットピ
   ッチをＰとしたとき略P/（2n）であることを特徴とする
   ロータリーエンコーダ。