JPH0830660B2 - ロータリーエンコーダ - 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。

［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。

［問題を解決するための手段］ このような目的を達成するために、本発明は、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、前記回転ディスクの
スリットの配列ピッチをＮ本／周とし、前記固定スリッ
ト板のスリットの配列ピッチをＮ×n/m（本／周）（た
だし、m,nは互いに素の整数であり、ｍ≠1,n≠１かつｍ
＝ｎ±１とする）とし、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
心円状に複数配列し、その複数列のスリット列を互いに
ずらせ、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スリットについて、スリット
幅をスリット間の遮光部の幅より小さくしたことを特徴
とする。

また、本発明は、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と、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素子と、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、前記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、前記回転ディスクのスリ
ットの配列ピッチをＮ本／周とし、前記受光部分のスリ
ットのスリットの配列ピッチをＮ×n/m（本／周）（た
だし、m,nは互いに素の整数であり、ｍ≠1,n≠１かつｍ
＝ｎ±１とする）とし、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
に複数配列し、その複数列のスリット列を互いにずら
せ、前記受光素子は１個でかつ前記回転ディスクおよび
前記受光部分のスリットについて、スリット幅をスリッ
ト間の遮光部の幅より小さくしたことを特徴とする。

［作 用］ 本発明によれば、回転ディスクのスリットのピッチと
固定スリット板あるいは受光面上のスリットパターンに
おけるスリットのピッチとを互いに異ならせるととも
に、スリット列を同心円状に複数列配列し、さらにスリ
ット幅をスリット遮光の幅より小さくしたことにより、
パルス個数を増大させることができ、そのパルスも幅が
狭いため、パルス間の干渉の少ない出力信号が得られ
る。また、固定スリットまたは受光素子のスリットと円
板スリットの距離が離れても影響が少ない。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。

第１図は本発明のロータリーエンコーダを説明するた
めの概略図を示し、ここで１は円板状の回転ディスク、
２は扇形の固定スリット板、３は光源としての発光素
子、４は光源１からの光を回転ディスク１および固定ス
リット板２を介して受光する受光素子である。回転ディ
スク１には、その外周縁に円周方向にＮ本／周の等間隔
でＮ本のスリット５を形成する。固定スリット板２に
は、扇形を形成する円の円周方向にＮ×n/m本／周（た
だし、m,nは互いに素の整数であり、ｍ≠1,n≠１かつｍ
＝ｎ±１とする）の等間隔で１本〜数本のスリット６を
形成する。ここで、スリット５と６とは、回転ディスク
１と固定スリット板２とを対向して配置したときに、同
一半径位置に配置されるようにしておく。

ここで、スリット５および６の関係をｍ＝3,n＝2,N＝
500の場合について第２図により詳しく説明する。

第２図において、（Ａ）および（Ｃ）は固定スリット
板のスリット６と回転ディスクのスリット５との相対的
位置関係を示し、（Ｂ）はエンコーダ出力パルスＰの発
生タイミングを時間Ｔの経過と共に示す。この場合に
は、出力パルスＰは、固定スリット板側からみて、１つ
おきに同時に生起し、１回転あたりに２×500＝1000パ
ルス発生する。ここで、デューティ比1:1のパルスを得
る場合に、各スリットのスリット幅を25μｍおよびディ
スクの遮光部の幅を75μｍとすると、１列のスリットの
ピッチに相当する。実質的なピッチは50μｍとなる。

一般的には、ｎ個おきに出力パルスＰが発生するの
で、１回転あたりｎ×Ｎパルスが発生することになり、
高パルス化を図ることができる。

なお、ｍをｎ±１以外の素数に定めると、一方のスリ
ット、たとえば固定スリット板のスリットのピッチが広
くなりすぎ、受光素子の受光面を小さくできない。そこ
で、ｍ＝ｎ±１に定めて、スリットのピッチを短くして
いる。

第４図は本発明の実施例を示しており、回転ディスク
１にスリット13および14を同心円状に２重に配置した２
つのスリット列を形成する。これら２つのスリット列
は、第５図に示すように、実線と破線とで示すスリット
15および16から成る２重配列されたスリット列と等価で
あり、これによれば、スリットのピッチを短くすること
なく、実質的にスリットピッチを短くすることができ
る。なお、かかるスリット列は２重に限られるものでは
なく、一般にｎ重配列することができる。

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本発明エンコ
ーダを好適に製造することができる。

このようにして、回転ディスクのスリットのピッチと
固定スリット板のスリットパターンにおけるスリットの
ピッチとを互いに異ならせると共に、スリット列を同心
円状に複数列配列することにより、スリット間隔（ピッ
チ）を小さくすることなしにパルス数を上げることがで
きると共に、これらのスリットから通過する光のピーク
が狭いため、多数のパルス同士が重なり合うことがない
ため、検出素子を複数設けたり、信号の複雑な処理をす
る必要がない。

第３図は本発明の他の実施例を示し、この実施例にお
いては、受光素子11の受光面12自体の上に、第１図示の
スリット６に相当するスリットパターンのマスクを密着
して配置する。あるいはまた、このスリットパターンに
対応して微小受光素子を一体集積化して配置した受光装
置とすることもできる。この場合には別体の固定スリッ
ト板を省略することができる。

また受光素子が回転ディスクより離れていても良好な
信号が得られる。

［発明の効果］ 以上から明らかなように、本発明によれば、回転ディ
スクのスリットのピッチと固定スリット板あるいは受光
面上のスリットパターンにおけるスリットのピッチとを
互いに異ならせることにより、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。

さらにまた、本発明では、回転ディスクのスリットの
ピッチと固定スリット板あるいは受光面上のスリットパ
ターンにおけるスリットのピッチとを互いに異ならせる
と共に、いずれか一方のスリットを同心円状に多重に配
列することにより、スリットの間隔をせまくすることな
しに、スリットのピッチを実質的により一層短くしたこ
とに相当するパルス個数の増加したエンコーダ出力を得
ることができる。

これらの複数のスリットを通過する多数のパルスは、
スリットのスリット幅が遮光部の幅より小さいために、
互いに重なることがなく、独立したパルスとして出力信
号を得ることができる。

このため、高密度のパルス列を特別の信号処理をする
ことなく得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を説明するための斜視図、 第２図はその動作説明図、 第３図は本発明の他の実施例における受光素子を示す斜
視図、 第４図は本発明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である。 １……回転ディスク、 ２……回転スリット板、 ３……発光素子、 ４……受光素子、 ５……スリット、 ６……スリット、 11……受光素子、 12……スリットパターンをもつ受光面、 13,14……２重配列スリット、 15,16……スリット。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−36755（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−21411（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−63747（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−225318（ＪＰ，Ａ) 実開 昭49−44262（ＪＰ，Ｕ)

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、 前記回転ディスクのスリットの配列ピッチをＮ本／周と
   し、前記固定スリット板のスリットの配列ピッチをＮ×
   n/m（本／周）（ただし、m,nは互いに素の整数であり、
   ｍ≠1,n≠１かつｍ＝ｎ±１とする）とし、 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複数配列し、そ
   の複数列のスリット列を互いにずらせ、 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
   固定スリット板のスリットについて、スリット幅をスリ
   ット間の遮光部の幅より小さくした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と、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素子と、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、前記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、 前記回転ディスクのスリットの配列ピッチをＮ本／周と
   し、前記受光部分のスリットのスリットの配列ピッチを
   Ｎ×n/m（本／周）（ただし、m,nは互いに素の整数であ
   り、ｍ≠1,n≠１かつｍ＝ｎ±１とする）とし、 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複数配列し、その複数
   列のスリット列を互いにずらせ、 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
   受光部分のスリットについて、スリット幅をスリット間
   の遮光部の幅より小さくしたことを特徴とするロータリ
   ーエンコーダ。