JP2000199717A

JP2000199717A - ロ―タリ―エンコ―ダ

Info

Publication number: JP2000199717A
Application number: JP11000814A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kayama; 俊香山
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-01-06
Filing date: 1999-01-06
Publication date: 2000-07-18

Abstract

(57)【要約】【課題】省部品化及び省スペース化を容易に実現でき
るとともに低コスト化を可能にしたロータリーエンコー
ダを提供する。【解決手段】物体の移動に連動して回転する回転体２
と、この回転体２の外周に設けたボンド系磁石体３と、
この磁石体３の磁束に感応する磁気感応素子４を備え
る。磁石体３は、回転体２の円周方向の全周にわたり一
定の角度間隔で、かつ回転体２の外周面から離れる方向
に放射状に突出して形成した複数の磁石片３−１〜３−
８を有し、この各磁極片３−１〜３−８の幅は、磁極片
３−１が最も小さく、この磁石片３−１から磁石片３−
８に行くに従い順次増加する幅に形成され、これによ
り、幅の異なる複数の方形波の信号が予め定めた順序で
生成されるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、物体の移動量や移
動方向を検出するのに好適なロータリーエンコーダに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】マウスなどの物体の移動量や移動方向を
検出する手段として、光学的ロータリーエンコーダがあ
り、これらのロータリーエンコーダは、特開平６−１８
５４７号公報などで開示されている。この種のロータリ
ーエンコーダは、物体の移動に連動して回転される円板
を有し、この円板の同一円周上には所定幅のスリットが
一定の間隔で放射状に形成されており、そして、円板を
挟む両面側には、そのスリットに対向して発光素子及び
受光素子のいずれか一方を配設し、円板の回転に伴い、
スリットを透過する発光素子からの断続光を受光素子で
受けることにより、受光素子から出力される信号を波形
整形してパルス信号に変換し、このパルス信号をＣＰＵ
に取り込んで処理することにより、物体の移動量や移動
方向を検出するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のように
従来のロータリーエンコーダでは、１つの円板に対して
一対の発光素子と受光素子が必要になるため、マウスの
ように、Ｘ、Ｙ２方向の移動量を検出できるようにする
と、２つの円板に対して４個の発光素子と受光素子が必
要になり、部品数が増加するとともにこれら部品の組み
立て工程も増加してコストアップにつながるとともに、
発光素子及び受光素子の設置スペースも増大するため、
その省スペース化にも限界があった。

【０００４】本発明は上記のような点に鑑みなされたも
ので、本発明の目的は、省部品化及び省スペース化を容
易に実現できるとともに低コスト化を可能にしたロータ
リーエンコーダを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明のロータリーエンコーダは、物体の移動に連
動して回転する回転体と、前記回転体の円周方向の全周
にわたり形成され、幅の異なる複数の方形波が予め定め
た順序で生成されるように該各方形波に対応する幅で形
成された複数の磁石片と、前記回転体の外周に前記磁石
片に対向して配置され、前記回転体の回転に伴い前記磁
石片の磁束が横切ることにより該磁石片の幅に応じた波
形の信号を出力する磁気感応素子とを備えることを特徴
とする。

【０００６】本発明においては、回転体が物体の移動に
連動して回転されることにより、各磁石片の磁束が磁気
感応素子を順次横切ると、磁気感応素子から各磁石片の
幅に対応する波形の信号が順次出力される。この磁気感
応素子から出力される信号のパルス列の発生順序を検出
することにより物体の移動方向を判別し、また、前記信
号のパルス数を検出することにより物体の移動量を算出
することが可能になる。よって、本発明によれば、幅の
異なる複数の方形波の信号を予め定めた順序で生成する
ための磁石片を有する回転体と磁気感応素子を組み合わ
せることで、物体の移動方向及び移動量を検出するため
の信号を発生できるから、回転体及び磁気感応素子は１
つずつで済み、ロータリーエンコーダの省部品化及び省
スペース化が容易に実現できるとともに低コスト化も可
能になる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明のロータリーエンコ
ーダの実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は本発明にかかるロータリーエンコーダの第１の実
施の形態を示す主要部の構成図、図２は図１に示すロー
タリーエンコーダの磁石片付き回転体の物体基板への支
持構造を示す側面図であり、図３は図１に示すロータリ
ーエンコーダにより生成されるパルスの波形図である。

【０００８】この図１において、ロータリーエンコーダ
１は、マウスのような物体の移動に連動して回転する軸
状の回転体２と、この回転体２の外周に設けたボンド系
磁石体３と、この磁石体３の磁束に感応するホール素子
または磁気抵抗素子からなる磁気感応素子４を備える。
上記回転体２の両端は、図２に示すように、基板５上に
鉛直に立設した支持部材６Ａ、６Ｂ間に燒結メタルから
なる軸受７Ａ、７Ｂを介して水平に、かつ回転可能に軸
支されている。上記磁石体３は、図１に示すように、回
転体２の円周方向の全周にわたり一定の角度間隔で、か
つ回転体２の外周面から離れる方向に放射状に突出して
形成した複数の磁石片３−１〜３−８を有する。この磁
石片３−１〜３−８は、図１に示す実施の形態では、一
周３６０度を８等分した半径方向の軸線上に形成され、
そして、この各磁極片３−１〜３−８の幅は、磁極片３
−１が最も小さく、この磁石片３−１から磁石片３−８
に行くに従い順次増加する幅に形成されている。また、
磁石片３−１〜３−８の磁気感応素子４と対向する側は
Ｎ極またはＳ極に着磁されている。

【０００９】上記磁気感応素子４には、磁石片３−１〜
３−８の幅と配列順序に応じて磁気感応素子４から出力
される信号を方形波のパルス波形に整形する波形整形回
路（波形整形手段）８が接続されており、この波形整形
回路８には、ＣＰＵ等から構成される信号処理回路（信
号処理手段）９が接続されている。信号処理回路９は、
波形整形回路８が送出されるパルス列の信号を取り込む
ことにより、このパルス列の発生順序を検出して物体の
移動方向を判別するとともに、パルス数を検出すること
により物体の移動量を算出できるように構成されてい
る。

【００１０】上記磁気感応素子４は、磁石体３に対向し
て基板５に配設されており、回転体２の回転につれて各
磁石片３−１〜３−８の磁束が磁気感応素子４を順次横
切ることにより、磁気感応素子４からは各磁石片３−１
〜３−８の幅に応じた信号が磁石片３−１〜３−８の配
列順序に従って出力されるようになっている。また、上
記回転体２には、図２に示すように、マウス等の物体の
移動に連動して回転されるローラ１０が同心に設けられ
ている。このローラ１０の外周面の一部は基板５を貫通
して基板５の下面に突出され、物体が机等の表面上を移
動する時に、この表面上を転動し、この転動につれて回
転体２を回転するように構成されている。

【００１１】上記のように構成されたロータリーエンコ
ーダにおいて、物体が机等の表面上で移動されると、こ
の移動につれて机等の表面に接するローラ１０が転動
し、回転体２が回転される。回転体２が回転すると、各
磁石片３−１〜３−８の磁束が磁気感応素子４を順に横
切るため、磁気感応素子４からは各磁石片３−１〜３−
８の幅に応じた信号が磁石片３−１〜３−８の配列順序
に従って出力され、波形整形回路８に入力される。波形
整形回路８では、磁石片３−１〜３−８の幅と配列順序
に応じて磁気感応素子４から出力される信号を方形波の
パルスに波形整形して、図３に示すようなパルス列の信
号を送出する。この図３に示すパルス列は、回転体２が
図１の矢印Ａ方向に回転した場合に発生するものであ
り、このパルス列のうち、パルスＰ−１は磁石片３−１
に対応し、パルスＰ−２は磁石片３−２に対応し、以下
同様にして、パルスＰ−８は磁石片３−８に対応するこ
とになる。なお、回転体２が図１の矢印Ａと逆の方向に
回転した場合のパルス列は、図３に示す場合と逆に、パ
ルス幅の最も大きいパルスＰ−８からパルス幅の最も小
さいパルスＰ−１の配列順序で発生する。

【００１２】信号処理回路９では、波形整形回路８から
送出されるパルス列の信号を取り込むことにより、パル
ス列の発生順序、すなわち図３に示すようなパルス列で
発生しているのか、または図３に示す場合と逆の順序で
発生しているのかを検出して物体の移動方向を判別す
る。そして、この時の発生パルス数を計測することによ
り物体の移動量を算出する。

【００１３】このような第１の実施の形態に示すロータ
リーエンコーダによれば、回転体２の外周面に幅の異な
る磁石片３−１〜３−８を一定の角度間隔離して配設
し、この磁石片３−１〜３−８に対向して磁気感応素子
４を配設する構成にしたので、物体の移動方向及び移動
量を検出するための信号を生成する磁石片付き回転体及
び磁気感応素子は１個ずつで済み、このため、ロータリ
ーエンコーダの省部品化が可能になるとともに、これら
部品の省スペース化を容易に実現でき、かつ低コスト化
も可能になる。

【００１４】次に、図４により本発明にかかるロータリ
ーエンコーダの第２の実施の形態について説明する。図
４は本発明の第２の実施の形態におけるロータリーエン
コーダの構成図である。この図４において、ロータリー
エンコーダ１は、図１に示す場合と同様に、マウスなど
の物体の移動に連動して回転する軸状の回転体２と、こ
の回転体２の外周に設けたボンド系磁石体３と、この磁
石体３の磁束に感応するホール素子等の磁気感応素子４
を備える。上記磁石体３は、図４に示すように、回転体
２の円周方向の全周にわたり一定の角度間隔で、かつ回
転体２の外周面から離れる方向に放射状に突出して形成
した複数の磁石片３−１〜３−１８を有する。この磁石
片３−１〜３−１８は、図４に示す実施の形態では、一
周３６０度を１８等分した半径方向の軸線上に形成され
ており、この磁石片３−１〜３−１８は複数の組、例え
ば第１ないし第４の組１２Ａ〜１２Ｄに分割されてい
る。

【００１５】第１の組１２Ａは幅の大きい１つの磁石片
３−１と幅の小さい２つの磁石片３−２、３−３とから
構成され、第２の組１２Ｂは幅の大きい１つの磁石片３
−４と幅の小さい３つの磁石片３−４〜３−６とから構
成され、第３の組１２Ｃは幅の大きい１つの磁石片３−
７と幅の小さい４つの磁石片３−８〜３−１２とから構
成され、第４の組１２Ｄは幅の大きい１つの磁石片３−
１３と幅の小さい５つの磁石片３−１４〜３−１８とか
ら構成されている。これにより、各組１２Ａ〜１２Ｄの
幅の小さい磁石片の数は、磁石片３−１の箇所から回転
体２の反時計回り方向に一周するに従い順次多くなるよ
うにしてある。

【００１６】上記のように構成されたロータリーエンコ
ーダにおいて、回転体２が物体の移動に連動して、図４
の矢印Ｂ方向に回転することにより、各組１２Ａ〜１２
Ｄの磁石片３−１〜３−１８の磁束が磁気感応素子４を
順番に横切ると、磁気感応素子４からは各磁石片３−１
〜３−１８の幅に応じた信号が磁石片３−１〜３−１８
の配列順序に従って出力される。この磁気感応素子４か
ら出力される信号を図１に示す場合と同様な波形整形回
路で波形整形することにより、図５に示すようなパルス
列の信号を生成できる。この図５において、パルス列５
１は第１の組１２Ａの磁石片により生成されるものであ
り、パルス列５２は第２の組１２Ｂの磁石片により生成
されるものであり、パルス列５３は第３の組１２Ｃの磁
石片により生成されるものであり、パルス列５４は第４
の組１２Ｄの磁石片により生成されるものである。な
お、第１ないし第４の組１２Ａ〜１２Ｄにおいて形成さ
れる幅の小さい磁石片の数を図４に示す場合と逆の配列
構造にしてもよい。

【００１７】上記のように構成されたロータリーエンコ
ーダにおいては、幅の大きい１つの磁石片と幅の小さい
複数の磁石片を１組とする磁石片群を複数組、回転体の
外周面に配列することにより、回転体の一周ごとに予め
定めた順序で発生するパルス列の信号を生成することが
できるから、上記第１の実施に形態と同様な作用効果を
発揮することができる。

【００１８】次に、図６により本発明のロータリーエン
コーダをマウスに適用した場合について説明する。図６
において、マウス６０を構成する基板６１には、マウス
６０の移動につれて、いずれの方向にでも回転するボー
ル（回転部材）６２が回転可能に設けられており、この
ボール６２の一部は基板６１を貫通して基板６１の下面
に突出する構成になっている。また、ボール６２中心と
するＸ軸と平行な方向及びＹ軸と平行な方向にそれぞれ
延在する回転体２Ａ、２Ｂが、基板６１に鉛直に立設し
た支持部材６３、６４により回転可能に軸支されてい
る。この各回転体２Ａ、２Ｂには、図１に示す構造の磁
石体３Ａ、３Ｂ（または、図４に示す構造の磁石体）が
設けられおり、さらに、各回転体２Ａ、２Ｂには、ボー
ル６２の外周面に圧接するローラ（回転伝達部材）６５
Ａ、６５Ｂがそれぞれ同心に設けられている。したがっ
て、マウス６０の移動につれて回転するボール６２の回
転はローラ６５Ａ、６５Ｂを介してそれぞれの回転体２
Ａ、２Ｂに伝達される。また、基板６１には、上記磁石
体３Ａ、３Ｂに相対向して磁気感応素子４Ａ、４Ｂが配
設されている。

【００１９】上記のように構成されたマウス６０におい
て、マウス６０が机等の表面上で移動されると、その移
動につれてボール６２が回転し、ボール６２の回転はロ
ーラ６５Ａ、６５Ｂを介してそれぞれの回転体２Ａ、２
Ｂに伝達される。そして、回転体２Ａ、２Ｂが回転する
ことにより磁石体３Ａ、３Ｂが回転すると、それぞれの
磁石体３Ａ、３Ｂの各磁石片から生じる磁束が対応する
磁気感応素子４Ａ、４Ｂを横切るため、磁気感応素子４
Ａ、４Ｂからは図３に示すような波形のパルス列の信号
が出力される。この磁気感応素子４Ａ、４Ｂから出力さ
れる信号はＸ成分、Ｙ成分に相当するパルス列となり、
このＸ及びＹ成分のパルス列を、図示省略したＣＰＵ等
の信号処理回路に取り込んで所定の処理を施すことによ
り、マウス６０の移動方向を判別し、かつその移動量を
算出することができる。

【００２０】このようなマウスによれば、Ｘ方向とＹ方
向の２組のロータリーエンコーダが組み込まれても、各
回転体２Ａ、２Ｂの磁石体３Ａ、３Ｂに対して１個ずつ
の磁気感応素子で済むため、省部品化及び省スペース化
が可能になり、これに伴い、マウス内の空きスペースに
別の機能要素を組み込んでマウスを多機能化（例えば３
軸化など）することができる。

【００２１】なお、本発明において、幅の異なる複数の
方形波を予め定めた順序で生成するための磁石片の配列
形態としては、上記第１及び第２の実施の形態に示すも
のに限定されず、種々の変形が可能である。また、上記
第１及び第２の実施の形態では、磁石片を回転体の外周
面から突出する構造について説明したが、本発明はこれ
に限らない。例えば、回転体２を磁性体から構成し、こ
の磁性体に図１または図４に示すパターンでＮ極または
Ｓ極を着磁して磁石片を形成するようにしてもよい。ま
た、回転体に磁石片を設ける手段は、回転体に対して磁
石片を、圧入、接着もしくはインサート形式で行われる
ものである。さらにまた、本発明のロータリーエンコー
ダは、マウスのような移動物体の移動方向や移動量を検
出するのみに限らず、回転する物体の回転方向や回転速
度を検出するものにも適用することができる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明のロータリー
エンコーダによれば、幅の異なる複数の方形波の信号を
予め定めた順序で生成するための磁石片を有する回転体
と磁気感応素子を組み合わせることで、物体の移動方向
及び移動量を検出するための信号を発生できるから、回
転体及び磁気感応素子は１つずつで済み、省部品化及び
省スペース化が容易に実現できるとともに低コスト化も
可能になるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるロータリーエンコーダの第１の
実施の形態を示す主要部の構成図である。

【図２】図１に示すロータリーエンコーダの磁石片付き
回転体の物体基板への支持構造を示す側面図である。

【図３】図１に示すロータリーエンコーダにより生成さ
れるパルスの波形図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態におけるロータリー
エンコーダの構成図である。

【図５】図４に示すロータリーエンコーダにより生成さ
れるパルスの波形図である。

【図６】本発明のロータリーエンコーダをマウスに適用
した場合の概略構成を示す平面図である。

【符号の説明】

１……ロータリーエンコーダ、２……回転体、３……磁
石体、４……磁気感応素子、５……基板、３−１〜３−
１８……磁石片、８……波形整形回路、９……信号処理
回路、６２……ボール、６５Ａ、６５Ｂ……ローラ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】物体の移動に連動して回転する回転体
と、前記回転体の円周方向の全周にわたり形成され、幅の異
なる複数の方形波が予め定めた順序で生成されるように
該各方形波に対応する幅で形成された複数の磁石片と、前記回転体の外周に前記磁石片に対向して配置され、前
記回転体の回転に伴い前記磁石片の磁束が横切ることに
より該磁石片の幅に応じた波形の信号を出力する磁気感
応素子と、を備えることを特徴とするロータリーエンコーダ。
【請求項２】前記磁気感応素子から出力される信号の
パルス列を取り込んで該パルス列の発生順序を検出する
ことにより前記物体の移動方向を判別するとともに、前
記パルス数を検出することにより前記物体の移動量を算
出する信号処理手段を設けたことを特徴とする請求項１
記載のロータリーエンコーダ。
【請求項３】前記磁石片は前記回転体の円周方向に一
定の角度間隔で配列され、該各磁石片の幅は前記回転体
の円周方向の任意の箇所から該回転体を一周する方向に
行くに従い順次減少するように又は増大するように構成
されることを特徴とする請求項１記載のロータリーエン
コーダ。
【請求項４】前記磁石片は前記回転体の円周方向に一
定の角度間隔に配列され、かつ該各磁石片は複数の組に
分割され、各組は幅の大きい１つの磁石片と幅の小さい
複数の磁石片とから構成され、各組の幅の小さい磁石片
の数は前記回転体の円周方向の任意の箇所から該回転体
を一周する方向に行くに従い順次多くなるように又は少
なくなるように構成されることを特徴とする請求項１記
載のロータリーエンコーダ。
【請求項５】前記磁石片の前記磁気感応素子と対向す
る側は、Ｎ極またはＳ極に着磁されていることを特徴と
する請求項１記載のロータリーエンコーダ。
【請求項６】前記磁石片は、前記回転体の外周面から
離れる方向に突出していることを特徴とする請求項１記
載のロータリーエンコーダ。
【請求項７】前記回転体は磁性体から構成され、前記
磁石片は前記磁性体にＮ極またはＳ極に着磁することに
より形成されることを特徴とする請求項１記載のロータ
リーエンコーダ。
【請求項８】前記磁気感応素子は、ホール素子または
磁気抵抗素子であることを特徴とする請求項１記載のロ
ータリーエンコーダ。
【請求項９】前記物体は基板を有し、前記基板に前記
物体の移動につれて回転する回転部材が回転可能に設け
られ、前記回転体の回転は、前記回転部材の回転が前記
回転体に伝達されることで行われることを特徴とする請
求項１記載のロータリーエンコーダ。
【請求項１０】前記回転部材の回転の前記回転体への
伝達は伝達部材を介して行われ、前記回転部材はボール
から構成され、前記伝達部材は前記ボールに圧接して回
転され前記回転体と一体に回転するローラから構成され
ていることを特徴とする請求項９記載のロータリーエン
コーダ。
【請求項１１】前記ボールに圧接して回転されるロー
ラと、該各ローラにより回転される前記回転体をそれぞ
れ複数設け、この各回転体の磁石片に対向して磁気感応
素子を各別に配置したことを特徴とする請求項１０記載
のロータリーエンコーダ。
【請求項１２】前記物体の移動は回転運動であること
を特徴とする請求項１記載のロータリーエンコーダ。