JPS62108113A - 光学式回転検出装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、モータ等の回転速度検出等に用いる光学式回
転検出装置に関するものである。

従来の技術 近年音響機器、ビデオ機器等に使用されるモータに於い
ては、構精度な速度制御が必要とされるので、各種の回
転検出装置が提案されている。

以下第３図から第９図の図面を参照しながら従来の光学
式回転検出装置ついて説明する。

第３図は、従来の光学式回転検出装置を用いたブラシレ
スモータの構成を示す図であり、ロータ組立部Ｉは、回
転軸１と、回転軸１に平行方向に磁化された駆動マグネ
ット２と、駆動マグネット２の磁気回路を構成するロー
タヨーク３と、一端にロータヨーク３を固定し、他端に
ロータリーエンコーダ１５を固定するロータボス４とか
ら構成される。

ステータ組立部■は、駆動マグネット２と回転軸方向に
対向配置されるステータコイル５と、ステータヨーク６
と、ステータヨーク６に固定され回転軸１を回転自在に
軸支するハウジング８と、軸受９．１０と、回転軸１の
先端を回転軸方向に支持するスラスト受け、１１とから
構成される。

又、回転数検出部■は、特願昭５７−８７６４２号、特
願昭５７−３６０４２号等で提案されている光学式回転
検出装置からなっており、ロータヨーク３と所定空隙を
保ち、ステータヨーク６に支柱１２を介して固定される
発光源素子１３と、発光源素子１３と発光素子１４との
間に位置し、回転軸１に取付けられるロータリーエンコ
ーダ１５とから（Ｒ成される。ロータリーエンコーダ１
５には、光学的手段による周波数発電機を実現する為に
、第４図に示すように小さなスリット１５ａが全周にわ
たり、ｎ個等間隔に設けられていて、発光源素子１３の
光１３ａは、スリット１５ａの部分を透過するようにな
っている。又、平面状の受光素子１４には同様に第４図
に示すように電極Ａ１４ａ′に接続された受光素子小片
Ａ１４ａが全周に渡り、等間隔でｎ個配置されこれと交
互して電極Ｂ１４ｂ’に接続された受光素子小片Ｂ１４
ｂが全周にわたり等間隔でｎ個配置されている。

受光素子小片Ａ１４ａおよび受光素子小片Ｂ１４ｂのピ
ッチＰ２は、ロータリーエンコーダ１５のスリット１５
ａのスリットピッチＰ１と等しく、又、受光素子小片Ａ
１４ａと受光素子小片Ｂ１４ｂは電気的に分離されてお
り各々独立して、照射光量に比例した光起電流を受光素
子１４の基板、即ち中点電極１４ｃに対して電極Ａ１４
ａ’及び電極Ｂ１４ｂ’から取り出すことができる。従
ってロータリーエンコーダ１５が回転軸１と共に回転す
ることによって第５図（ａ）（ｂ）に示したように、受
光素子１４の一方を形成する受光素子小片Ｂ１４ｂに照
射され、他方を形成する受光素子小片Ａ１４ａに照射さ
れない同図（ａ）の場合と、受光素子小片Ａ１４ａに照
射され、受光素子小片Ｂ１４ｂに照射されない同図（ｂ
）の状態が、ロータリーエンコーダ１５のスリット１５
ａの１ピッチ回転するごとに交互に発生する逆相の光起
電流を中点電極１４ｃに対して電極Ａ１４ａ’及び電極
Ｂ　１４ｂ’から取り出すことができる。これを第６図
の１６．１７のような演算増幅器ＡＩ。

Ａ２及び抵抗Ｒ１，Ｒ２で構成される光起電流−電圧変
換回路に通し、第４図に示すような受光素子電極Ａ１４
ａ’の照射光量に比例した電圧■３と受光素子電極Ｂ１
４ｂ’の照射光量に比例した電圧Ｖｂを得る。尚、第６
図に示す光起電流−電圧変換回路では、受光素子１４に
光が照射され光起電流が発生すると、これに比例した負
電圧を発生する。電圧ｖ３とＶｂは互いに逆相の電圧で
直流値ｖａｎ及びＶｂｏ、信号成分の電圧がＶａｐ−ｐ
及びＶｂｐ−ｐとなる。

この電圧ｖａとＶｂを演算増幅器Ａ３．抵抗Ｒ３，Ｒ４
、Ｒ３′、Ｒ４′、（Ｒ３：Ｒ４＝Ｒ３′　：Ｒ４′）
で構成される利得Ｋｏ（ＫＯ＝Ｒ４／Ｒ３）の差動増幅
回路１８に加え両信号の差をとることにより、第７図に
示すように直流値ｖｏｏが相殺され、Ｖｏｏ　＝　ＫＯ
（Ｖ＋１ｏ　　Ｖｂｏ　）となり減少し、−力信号成分
の電圧Ｖｏｐ−ｐは、Ｖｏｐ−ｐ　＝　Ｋｏ　（Ｖａｐ
−ｐ　＋　Ｖｂｐ−ｐ　）となり増大する出力信号Ｖｏ
を得る。この出力信号ｖｏは、前記電圧Ｖ２．Ｖｂに重
畳した同相雑音が両者の差をとることにより相殺されて
減少し且つ信号は増大するためＳ／Ｎ比の高い信号を得
ることができる。ところで第５図のような平行光線例え
ばレンズ機構材ＬＥＤ等の場合は、ロータリーエンコー
ダ１５と受光素子１４との間隔は、かなり大きくとって
も所望の出力信号Ｖｏを得ることができる。

而し、通常使用するＬＥＤ等は、散乱光線を有する発光
源素子であり、第８図に示されるような散乱光線１９を
発射している。第８図により従来例を説明する。

同図において、散乱光発光素子２０の散乱光線１９は散
乱光発光素子２０直下及び周辺のスリット１５ａを通し
て、受光素子小片Ａ１４ａ及びＢ１４、ｂに照射され、
受光素子電極Ａ１４ａ’　、Ｂ１４ｂ′にて合成されて
それぞれ出力される。

そして、受光素子電極Ａ１４ａ’の光起電流−電圧変換
後出力ｖａと、受光素子電極Ｂ１４ｂ’の光起電流−電
圧変換後出力Ｖｂとの出力差信号ｖ２−　Ｖｌ）、即ち
回転検出出力信号ｖＯは、散乱光発光素子２０と、ロー
タリーエンコーダ１５の間隔を一定とし、ロータリーエ
ンコーダ１５と受光素子１４との間隔ｔを変化させた場
合、第９図のような関係を持っていて、回転検出出力信
号ｖＯが急激に減少し、ついには、はとんど零Ｖになっ
てしまう。従ってロータリーエンコーダ１５と受光素子
１４との間隔ｔは、第９図のＡからＢ領域で適当な位置
に設定し、光学式回転検出装置を構成していた。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では、第８図に示されて
いるように散乱光発光素子２０の散乱光線１９からの受
光素子小片Ａ１４ａ及び受光素子小片Ｂ１４ｂの合成出
力の差信号を回転検出出力信号として得ているが、この
場合、第９図のように、ロータリーエンコーダ１５と受
光素子１４とはＡからＢ領域で規制される極度に小さな
間隔にしなければならないので、ロータリーエンコーダ
１５が受光素子１４と接触しながら回転するあるいは組
み立てが困難であるという問題点を有していた。

本発明は、上記問題点に鑑み、ロータリーエンコーダ１
５と受光素子１４との間隔ｔを太き（し、ロータリーエ
ンコーダ１５と受光素子１４との接触しながらの回転を
な（すあるいは組み立ての容易さを提供するものである
。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の光学式回転検出装
置は、回転軸に取り付けられたｎ個のスリットからなる
ロータリーエンコーダと、ロータリーエンコーダの一方
側に配されｎ個のスリットの一部を通して照射するｍ個
の散乱光発光素子と、ロータリーエンコーダの他方側に
配され、円周に沿って第１、第２の受光素子を有する平
面状受光素子と、ロータリーエンコーダが回転すること
により、前記２つの受光素子からそれぞれ逆位相の信号
を出力し、この２信号の差信号を回転検出信号を得る構
成を備え、前記回転検出信号は、主に散乱光発光素子か
ら散乱光発光素子直下のスリット部周辺の、スリット部
を通して斜め照射される散乱光線によって得られるよう
にしたものである。

作用 本発明は、上記した構成によって、散乱光発光素子の散
乱光線の中で、直接照射光線よりも、斜め照射光線に主
体をお（構成とすることにより散乱光発光素子の直下及
びその近辺の受光素子小片Ａの合成出力と受光素子小片
Ｂの合成出力の差信号を回転検出出力信号とし、第２図
の点Ｃから点りの領域にロータリーエンコーダと受光素
子の間隔をすることによって、ロータリーエンコーダと
受光素子の間隔を従来の役３倍にすることができ、ロー
タリーエンコーダと受光素子の接触しながらの回転防止
あるいは組立困難を解決することができることとなる。

実施例 以下本発明の一実施例の光学式回転検出装置について図
面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の実施例における光学式回転検出装置の
動作説明図を示し、また第２図は、第１図のロータリー
エンコーダ１５と受光素子１４の間隔対回転検出出力信
号ｖＯとの関係を示す図である。なお従来例と同一部品
又は同一構成の部分は説明を省略する。

第１図において、散乱光発光素子２０の散乱光線１９は
、ロータリーエンコーダ１５の散乱光発光素子２０の直
下のスリット及び周辺のスリット１５ａを通して、受光
素子小片Ａ１４ａ及び受光素子小片Ｂ１４ｂに照射され
、受光素子電極Ａ１４ａ’及びＢ１４ｂ’にて合成され
出力される。

そして、受光素子電極Ａ１４ａ’の光起電流−電圧変換
後、出力Ｖａと、受光素子電極Ｂ１４ｂ′の光起電流−
電圧変換後出力ｖｂとの出力差信号Ｖ　ｓ　−Ｖ　ｂ即
ち回転検出出力信号ｖＯは、散乱光発光素子２０とロー
タリーエンコーダ１５の間隔を一定とし、ロータリーエ
ンコーダ１５と受光素子１４との間隔ｔを変化させた場
合、第２図のような関係をもっている。第２図において
、ＡからＢの範囲は、散乱光発光素子２０の直下のロー
タリーエンコーダスリット１５３４〜１５ａ６と、受光
素子小片Ａ１４ａ、Ｂ１４ｂが主の出力で、間隔ｔの増
加と共に、その周辺のロータリーエンコーダスリット１
５ａ１〜１５ａ４及び１５ａ６〜１５ａ９と、受光素子
小片Ａ１４ａ、Ｂ１４ｂの影響が段々太き（なり、回転
検出出力信号ＶＯ（＝ｖａ−ｖｂ）が急激に減少し、や
がては、第一回目の零Ｖ出力となる従来例における使用
範囲を示している。

さらに間隔ｔを大きくすると、散乱光発光素子２０の直
下のロータリーエンコーダスリット１５ａ４〜１５ａ６
と、受光素子小片Ａ１４ａ、Ｂ１４ｂよりもその周辺の
ロータリーエンコーダスリット１５ａ１〜１５ａ４及び
１５ａ６〜１５ａ９と、受光素子小片Ａ　１４　ａ　、
　、Ｂ　１４　ｂが主体となる第２回目の回転検出出力
信号ＶＯ（＝Ｖａ　Ｖｂ）を得るＢからＣの領域となる
。同様のことが間隔ｔの増加と共におこり、図示はして
いないが、第３図、第４図の回転検出出力信号を得る領
域があるが、出力レベルは第一回の回転検出出力信号に
比較し、第２回目、第３回目になるにしたがい減少して
いくことになる。

本発明は、第２図のＢからＣ領域あるいは図示してｅな
いがより大きいロータリーエンコーダ１５と受光素子１
４の間隔ｔを有する領域において、適当な回転検出出力
信号レベルを発生し得るように、第１図のロータリーエ
ンコーダ１５と受光素子１４の間隔を配置する構成とし
ている。

以上のように本実施例によれば、散乱光発光素子２０の
散乱光線１９において、散乱光発光素子２０の直下のロ
ータリーエンコーダスリット１５ａ４〜１５ａ６と受光
素子小片Ａ１４ａ、Ｂ１４ｂよりも、その周辺のロータ
リーエンコーダスリット１５ａ１〜１５ａ４及び１５ａ
６〜１５ａ９と、受光素子小片Ａ１４ａ、Ｂ１４ｂが主
体となる第２図におけるＢからＣの領域の回転検出出力
信号Ｖｏを、使用する構成としたので、ロータリーエン
コーダ１５と受光素子１４との間隔を従来に比較して杓
３倍にすることが可能となり、組立能率の飛躍的向上及
び、ロータリーエンコーダと受光素子が接触して回転す
る不具合を解決することができる。

なお、上記実施例において散乱光発光素子２０をＩＩＩ
Ｉについて説明しているが、複数の散乱光発光素子２０
を用いてもよい。

発明の効果 以上のように本発明は、回転軸に取り付けられたｎ個の
スリットからなるロータリーエンコーダと、ロータリー
エンコーダの一方側に配されｎ個のスリットの一部を通
して照射するｍ個の散乱光発光素子と、ロータリーエン
コーダの他方側に配され、円周に沿って第１、第２の受
光素子を有する平面状受光素子と、ロータリーエンコー
ダが回転することにより前記２つの受光素子からそれぞ
れ逆位相の信号を出力し、この２信号の差信号で回転検
出信号を得る手段を備え、前記回転検出信号は、主に散
乱光発光素子から散乱光発光素子直下のスリット部周辺
のスリット部を通して、斜め照射される散乱光線によっ
て得られるようにしたことにより、ロータリーエンコー
ダと受光素子との間隔を従来に比較して、約３倍あるい
はそれ以上にすることができるのでロータリーエンコー
ダと受光素子間のあたりや、接触等による不安定回転あ
るいは組み立ての困難性を解決することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の散乱光発光素子、ロータリーエンコー
ダ、受光素子の関係を示す説明図、第２図は本発明を説
明するためのロータリーエンコーダと受光素子の間隔一
回転検出出力信号との関係図、第３図は本発明が適用さ
れる従来の光学式回転検出装置を備えたブラシレスモー
フの断面図、第４図は従来の光学式回転検出装置の概略
を示す斜視図、第５図（ａ）（ｂ）は第４図の動作説明
図、第６図は受光素子の光起電流を回転検出出力信号に
変換する回路図、第７図は第６図の動作説明図、第８図
は従来の散乱発光素子、ロータリーエンコーダ、受光素
子の関係を示す説明図、第９図は従来のロータリーエン
コーダと受光素子の間隔一回転検出出力信号との関係図
である。 １・・・・・・回転軸、１４・・・・・・受光素子、１
４８′・・・・・・第１の受光素子電極、１４ｂ’・・
・・・・第２の受光素子電極、１５・・・・・・ロータ
リーエンコータ、１５ａ、１５ａ１〜１５ａ９・・・・
・・スリット、１６．１７・・・・・・演算増幅回路、
１８・・・・・・差動増幅回路、１９・・・・・・散乱
光線、２０・・・・・・散乱光発光素子。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　ほか１名第！図 ＋４ａ　　　受光素手鏡ｋＡ 第２図 ロー２ゾーエンコーノヒ受光棄子−間隔筒　３　図 （ｍ） 第４図 １４Ｃ 第５図 （ａ）　　　　　　　　　　　　　　　（ｂ）第６図 Ｖｏｐ−ｐ寥Ｋｏ（〜−ｐ−ｐ＋Ｖｂｐ−ｐ）第Ｓ図 第９図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転軸と、前記回転軸に取り付けられたｎ個のス
   リットを有するロータリーエンコーダと、前記ロータリ
   ーエンコーダに対向する一方側に配され前記ｎ個のスリ
   ットの一部に照射するｍ個の散乱光発光素子と、前記ロ
   ータリーエンコーダに対向する他方側に配され円周に沿
   って第１の受光素子と第２の受光素子を有する平面状の
   受光素子と、前記ロータリーエンコーダが回転すること
   により前記２つの受光素子からそれぞれ逆位相の２信号
   を出力し、前記２信号の差信号を回転検出出力信号とす
   る手段を備え、前記回転検出出力信号は、前記散乱光発
   光素子直下のスリット部周辺のスリット部を通して、主
   に前記散乱光発光素子から、斜め照射される散乱光線に
   よって得てなる光学式回転検出装置。
2. （２）受光素子は、ロータリーエンコーダの１ピッチに
   、第１の受光素子と第２の受光素子を有し、前記２種類
   の受光素子が円周に沿って前記ロータリーエンコーダの
   スリットと同ピッチでそれぞれ交互にｎ個同一基板上に
   配置され、ロータリーエンコーダが回転することにより
   前記２種類の受光素子からそれぞれ逆位相の信号を出力
   する特許請求の範囲第１項記載の光学式回転検出装置。
3. （３）受光素子がアモルファスシリコン太陽電池である
   特許請求の範囲第１項記載の光学式回転検出装置。