JP2001099683A - エンコ−ダ− - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐久性があり信頼性のあるコ−ド信号を出力
するエンコ−ダ−を提供すること。 【解決手段】 複数の受発光装置１２を配設した配線基
板１０と、反射部１８をコ−ドに応じては配設したコ−
ド板１３とを備え、コ−ド板１３を配線基板１０に対向
させて動かすことによりコ−ド信号が発生する構成とし
てある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、コ−ド信号の入
力手段として用いられるエンコ−ダ−に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１０は従来のエンコ−ダ−で、９１は
表面に電極９２Ａ、９２Ｂ、９２Ｃ、９２Ｄが所定の位
置に設けてある配線基板で、これ等の電極はスルホ−ル
等の手段により端子９３Ａ、９３Ｂ、９３Ｃ、９３Ｄに
電気接続されている。９４は軸孔９５を回転中心とした
ブラシで、先端部は分割された接点となっており、電極
９２Ａ、９２Ｂ、９２Ｃ、９２Ｄ上を摺動する。

【０００３】上記のように構成されたエンコ−ダ−は、
ブラシ９４の回転位置にしたがって接続された電極（９
２Ａ〜９２Ｄ）に応じ、端子９３Ｄを共通端子として端
子９３Ａ、９３Ｂ、９３Ｃと選択的に組合わされて接続
され、コ−ド信号が生成される。

【０００４】図１１は他の従来例で、９６は一部に透光
部９７Ａ、９７Ｂ、９７Ｃをコ−ドに応じて配置した遮
光板である。９８Ａ、９８Ｂ、９８ＣはＬＥＤ等の発光
素子であり、図示しないプリント基板に取付けられてい
る。

【０００５】９９Ａ、９９Ｂ、９９Ｃはフォトトランジ
スタ等の受光素子であり、上記発光素子と同様に、図示
しない配線基板に取付けられている。これら発光素子９
８Ａ、９８Ｂ、９８Ｃと受光素子９９Ａ、９９Ｂ、９９
Ｃは遮光板９６を挟んで対向するように配置されてい
る。

【０００６】上記のように構成されたエンコ−ダ−は、
遮光板９６のコ−ドに対応して設けられた各々の透光部
（９７Ａ〜９７Ｃ）に応じ、受光素子９９Ａ、９９Ｂ、
９９Ｃが発光素子９８Ａ、９８Ｂ、９８Ｃの光を受光し
光電流が流れ、この光電流を検出することによって遮光
板９６の回転位置に応じたコ−ド信号を得ることができ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記した図１０に示し
たエンコ−ダ−は、電気的信号を電極（９２Ａ、９２
Ｂ、９２Ｃ、９２Ｄ）とブラシ９４との機械的な接触に
よって得ているため、電極とブラシの摺動による摩耗、
腐食、或いは、回転によるブラシ９４のバウンド等によ
る接触不良等、耐久性、信頼性に問題がある。

【０００８】また、図１１に示したエンコ−ダ−は、遮
光板９６を挟んで受光素子（９９Ａ〜９９Ｃ）と発光素
子（９８Ａ〜９８Ｃ）を対向するように配置することか
ら複雑で大型な構造となる。また、電気配線も受光素子
側と発光素子側とに２分される等複雑な構成となる。さ
らに、遮光板９６にガラス板を用いるときは、印刷或い
は写真的手法で不透明部を作成することになり、そのた
めコストの高いものとなる。そこで、本発明は、構成が
簡単で信頼性が高く、コストの低いエンコ−ダ−を提供
することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明はエンコ−ダ−の
上記した問題点を解決することを目的としたもので、第
１の発明として、発光素子と受光素子を一組とした複数
の受発光装置を所定位置に配設した配線基板と、複数の
光の反射部と非反射部を所定の位置に設けたコ−ド板と
を備え、上記は配線基板に対し上記コ−ド板を対向さ
せ、このコ−ド板を移動させる構成としたことを特徴と
するエンコ−ダ−を提案する。

【００１０】第２の発明としては、支軸を有し、板面上
にほぼ等角度に受発光装置を配設した配線基板と、複数
の光の反射部と非反射部を所定の位置に設けたコ−ド板
とを備え、コ−ド板を上記配線基板の支軸に軸支させ、
このコ−ド板を回転させる構成としたことを特徴とする
エンコ−ダ−を提案する。

【００１１】第３、第４の発明としては、上記したコ−
ド板に設ける反射部の垂直な断面形状を、プリズム状、
又は、円弧状としたエンコ−ダ−を提案する。

【００１２】第５の発明として、上記した配線基板に複
数個配設した受発光装置の受光部と発光部を、上記コ−
ド板の移動方向と直角に並べて配設したエンコ−ダ−を
提案する。

【００１３】第６の発明としては、上記のように構成し
たエンコ−ダ−において、コ−ド板の移動によるコ−ド
信号の変化位置を跨いでハイ信号を出力し、変化位置間
でロ−信号を出力するか、或いは変化位置を跨いでロ−
信号を出力し、変化位置間でハイ信号を出力するように
した反射部と非反射部を持つコ−ド板と、受発光装置と
を備えたことを特徴とするエンコ−ダ−を提案する。

【００１４】

【作用】上記したエンコ−ダ−は、反射部と非反射部を
持つコ−ド板及び受光素子と発光素子を備える受発光装
置を、コ−ド板を構成する各ビット毎に設け、この受発
光装置とコ−ド板の反射部が対向したとき発光素子の光
が受光素子に入射し、光電流が流れる。この光電流は抵
抗によって電圧に変換される。また、受発光装置とコ−
ド板の非反射部とが対向したときは発光素子の光が受光
素子に入射せず光電流が流れない。

【００１５】ここで、出力信号を、受光素子に光電流が
流れたときをハイとし、光電流が流れないときをロ−と
すると、コ−ド板の移動による位置に応じてコ−ド信号
が生成される。また、第３、第４の発明では、コ−ド板
に設ける反射部を、回帰性を持つ光学形状として受光素
子への入射光を多くし良質な信号を得る構成としてあ
る。

【００１６】第５の発明のエンコ−ダ−は、コ−ド板の
反射部をプリズム状としたとき発光素子の光の利用効率
を高めることができる。

【００１７】さらに、第６の発明のエンコ−ダ−は、コ
−ドを構成するビットに対応した受発光装置とは別の受
発光装置を設け、この受発光装置に対向する反射部或い
は非反射部を、コ−ド信号の変化位置を跨いでコ−ド板
に設け、コ−ド信号の変化位置で発信するハイ、或いは
ロ−の信号を発信する。この信号はコ−ド信号の受信禁
止の信号として利用できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面に沿って説明する。図１は、本発明をロ−タリエン
コ−ダ−として構成した例を示した斜視図である。この
図において、１０は複数の受発光装置１２を配設した配
線基板で、受発光装置１２を端子１７Ａ〜１７Ｆに電気
接続する導電配線１１を備えている。

【００１９】１３は配線基板１０に設けた軸１４を中心
として回転するコ−ド板で、配線基板１０側の所定位置
に図３に示したところの複数の反射部１８が設けてあ
る。このコ−ド板１３は、手動或いはモ−タによって回
転させる。そして、複数の受発光装置１２に備えた発光
素子の光は、コ−ド板１３の回転位置に応じて対面した
コ−ド板１３の反射部１８によって反射され、この反射
光が受発光装置１２に備えた受光素子に入射してコ−ド
信号が得られる。

【００２０】図１に示した受発光装置１２はコ−ド板１
３の反射部１８に対応して配置してあり、この配置によ
って４ビットのバイナリ−コ−ドのエンコ−ダ−とな
る。受発光装置１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄは各々
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ（コ−ド信号）の各ビットに対応する受
発光装置である。これらの受発光装置１２Ａ、１２Ｂ、
１２Ｃ、１２Ｄは回転軸１４を中心としてほぼ等角度で
配設されている。

【００２１】図２は配線基板１０の導電配線１１を示
す。この図において、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ
は上記した受発光装置１２であり、１５Ａ、１５Ｂ、１
５Ｃ、１５Ｄ発光素子としてのＬＥＤである。１６Ａ、
１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄは受光素子としてのフォトトラ
ンジスタであり、これら発光素子と受光素子は、各々１
５Ａと１６Ａ、１５Ｂと１６Ｂ、１５Ｃと１６Ｃ、１５
Ｄと１６Ｄが一対となって受発光装置を構成している。

【００２２】そして、発光素子１５Ａ、１５Ｂ、１５
Ｃ、１５Ｄが直列に接続され、一方が端子１７Ｆに接続
され、他方は端子１７Ｅに接続されている。この複数の
発光素子は並列に接続する構成であってもよい。

【００２３】また、受光素子１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、
１６Ｄのコレクタは全て端子１７Ｅに接続され、その各
エミッタ−は端子１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄに各
々接続されている。これ等の端子に付した符号は、図１
に示す配線基板１０の端子１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ、１
７Ｄ、１７Ｅ、１７Ｆである。

【００２４】図３は図１で示したコ−ド板１３の裏面図
で、１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ、１８Ｄは、コ−ド板１３
を回転させたとき、受発光装置１２に設けた発光素子１
５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄの光を反射させるための
反射部である。

【００２５】この反射部は、白色インクによる印刷或い
はアルミの蒸着等によって形成される。また、反射部１
８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ、１８Ｄ以外の部分は非反射部で
あり黒色系統の色調としてある。このコ−ド板１３は軸
孔１９を図１に示す配線基板１０に設けた軸１４によっ
て軸支し、コ−ド板１３の反射部側と受発光装置１２と
を対面して装着する。

【００２６】このように構成したロ−タリ−エンコ−ダ
−は配線基板１０の端子１７Ｅ、１７Ｆより給電して発
光素子を発光させる。発光素子１５Ａ、１５Ｂ、１５
Ｃ、１５Ｄの光は、これら発光素子の全部又は一部の光
がコ−ド板１３に設けた反射部１８によって反射され、
その反射光が反射部１８に対面している受発光装置１２
の受光素子（１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄ）に選択
組合せ的に入射する。そして光が入射した受光素子には
光電流が流れる。

【００２７】ここで、配線基板１０の端子１７Ａ、１７
Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄより出力される出力信号は、受光素
子に光電流が流れているときハイ（Ｈｉｇｈ）となり、
受光素子に光電流が流れていないときロ−（Ｌｏｗ）と
なる。なお、出力信号は、受光素子に電流が流れないと
き不定となるが、この状態を説明の便宜上ロ−の出力信
号として説明する。なお、この出力信号は公知手段で
「１」、「０」のコ−ド信号とする。

【００２８】下記する表１のコ−ド表は、上記実施形態
のエンコ−ダ−で得られるバイナリ−コ−ドである。

【００２９】

【表１】

【００３０】また、先に説明したように受発光装置１２
Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄは、隣接させて配置せず回
転軸１４を中心としてほぼ等角度で配設されている。受
発光装置１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄを上記したよ
うに配設することによって、これ等受発光装置に備えた
発光素子１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄの各々の光は
受発光装置と対面したコ−ド板１３の反射部で反射し、
各々受光素子１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄのみに入
射する。

【００３１】すなわち、受発光装置１２Ａに対面したコ
−ド板１３の反射部１８Ｄで反射した発光素子１５Ａの
光は、受光素子１６Ａのみに入射し、受光素子１６Ｂ、
１６Ｃ、１６Ｄに入射することがなく、いわゆるクロス
ト−クのない良好な信号が得られる。

【００３２】図４はコ−ド板１３の他の実施形態を示す
もので、アクリル樹脂等の透明材で作られたコ−ド板２
２を直径方向に切断した断面図である。配線基板１０は
図１で示したように受発光装置１２が装着されている。
この受発光装置１２に設けた発光素子１５の光は、光路
２５で示すように、コ−ド板２２に反射部として設けた
屋根状の反射面２３、２４で反射し受光素子１６に入射
する。なお、１９は軸１４に軸支させる軸孔である。

【００３３】図５は図４に示したコ−ド板２２の非反射
部を示す。この非反射部は、発光素子１５の光を光線２
５で示すように、反射面２６で受光素子１６の反対方向
に反射させ受光素子１６に入射しない構成としてある。

【００３４】また、受発光装置１２Ａ、１２Ｂ、１２
Ｃ、１２Ｄは、各々互いに隣接しないように所定の角度
で配線基板１０に分散させて配設してあるので、上記反
射面２６で反射した光は、どの受光素子にも入射するこ
とがない。上記のようにコ−ド板２２の断面をプリズム
状とした透明材で形成することにより、図３で示したコ
−ド板１３に比べ反射部を印刷する等の工程がなく廉価
に製作することができる。

【００３５】図６は図４に示すコ−ド板２２に換えたそ
の他の実施形態を示すもので、２７はコ−ド板で、図４
と同様に反射部の断面図を示している。配線基板１０に
は図１に示すように受発光装置１２が装着されている。
１５は発光素子、１６は受光素子である。

【００３６】コ−ド板２７の反射面２８は断面曲線が円
弧状となっている。また、入射面２９、射出面３０の断
面曲線は各々発光素子１５、受光素子１６を中心とする
円弧となっている。

【００３７】ここで、反射面２８の円弧状曲線が、発光
素子１５と受光素子１６を焦点にした楕円曲線の場合に
は、光線２５で示すように発光素子１５から放射される
広い角度範囲の光が受光素子１６に入射する。また、上
記入射面２９、射出面３０を円弧に形成せず平面とした
場合は、発光素子１５、受光素子１６を上記平面に近付
けて光学的な補償を行なえばよい。

【００３８】また、発光素子１５と受光素子１６が近接
している場合には、反射面２８の円弧状曲線を、発光素
子１５と受光素子１６の中間点を中心とする円弧として
もよい。さらに、入射面２９と射出面３０を独立して設
ける必要がなく上記反射面２８の同心円としてもよい。

【００３９】上記したコ−ド板２７は、図１で示したコ
−ド板１３、或いは図４で示したコ−ド板２２に比べて
発光素子１５の光がより多く受光素子１６に入射するの
で良質な電気信号が得られる。なお、非反射部について
は、図５で示した反射面２６を用いることができる。

【００４０】また、図４、図６で説明したコ−ド板２
２、２７の回帰性のある反射部では、発光素子１５から
受光素子１６までの光路を短くするため、発光素子１５
と受光素子１６の並びを軸孔１９の方向としてある。す
なわち、光路を短くすることは発光素子１５の光を受光
素子１６により多く入射させることになる。

【００４１】さらに、発光素子１５と受光素子１６をコ
−ド板２２、２７の回転方向に並べた場合は、発光素子
１５から受光素子１６に向かう光束を、コ−ド板の反射
部がコ−ド板の回転方向に沿って斜めに切る形となり、
反射部の先端或いは終端ではコ−ド板の移動距離に対す
る受光素子１６の光電流の変化は、発光素子１５と受光
素子１６の並びを軸孔１９の方向としたものに比べ緩や
かなものとなり好ましいものではない。

【００４２】上記したこれらの構成によるエンコ−ダ−
では、コ−ド板の回転によるコ−ド信号の変化位置で、
二つ以上のビット信号が変化する場合、これ等のビット
信号を同時に変化させることは実際には機構的に難し
い。そのため、コ−ド信号の変化位置では、意図しない
コ−ド信号として読み取られることがあり、コ−ド信号
によって制御される機械的、或いは電気的な機器の動作
に支障の生ずる恐れがある。

【００４３】このようなコ−ドの誤読防止のため、グレ
イコ−ドが用いられるが、Ｄ−Ａ変換するにはＣＰＵの
援用が必要である。それに対しバイナリ−コ−ドは比較
的簡単な手法でＤ−Ａ変換を行なうことができる。上記
したように、エンコ−ダ−にバイナリ−コ−ドを用いた
ときの誤読を防止する手段を次に説明する。

【００４４】図７は、誤読防止手段を講じたエンコ−ダ
−に用いる配線基板の構成を示すもので、３１は図１で
示した配線基板１０に受発光装置３２を増設した配線基
板である。この受発光装置３２は、図１に示した受発光
装置１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄと同じものであ
る。

【００４５】図８は、図７に示す配線基板３１と組合せ
て使用するコ−ド板で、図３と同様に裏面図を示す。こ
のコ−ド板３３は、図１で示したコ−ド板１３に上記し
た受発光装置３２に対応した反射部３４、非反射部３５
を設けたものである。また、コ−ド板３３の非反射部３
５は、反射部１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ、１８Ｄで形成さ
れるコ−ド信号の変化位置３６に跨るように設けてあ
る。

【００４６】ただし、この変化位置３６に対する非反射
部３５の位置関係は図形的なものでなく、電気信号とし
ての位置関係である。それ故、非反射部３５の位置は、
図７で示した受発光装置３２と共に同位相角で動かすこ
とによって自由に定めることができる。なお、変化位置
３６は複数箇所ある内の一箇所のみに付番してある。

【００４７】図９は、受発光装置３２を用いたときの配
線基板３１の導電配線の一例で、１６Ａ、１６Ｂ、１６
Ｃ、１６Ｄは、受発光装置１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１
２Ｄに備えた受光素子としてのフォトトランジスタであ
り、これ等フォトトランジスタの光電流の有無によりコ
−ド信号が生成される。これ等の配線構成は図２に示す
ものと同じである。また、受発光装置３２による出力信
号は下記のように単独で用いられる。

【００４８】このように構成されたエンコ−ダ−は、コ
−ド板３３を回転したときコ−ド信号の変化位置３６で
受発光装置３２が、コ−ド板３３の非反射部３５と対面
している。そのため、コ−ド信号の変化位置では受発光
装置３２に備えた受光素子１６Ｅに光電流が流れず、出
力端子１７Ｅはロ−の出力信号となり、また、変化位置
３６以外では受発光装置３２はコ−ド板３３の反射部３
６と対面するので受光素子１６Ｅに光電流が流れ、出力
端子１７Ｅはハイ信号となる。

【００４９】この出力端子１７Ｅのロ−出力信号は、エ
ンコ−ダ−が出力するコ−ド信号を処理し利用する装置
に対して、出力端子１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄの
出力信号の受信を禁止する信号として用いられる。

【００５０】また、出力端子１７Ｅのハイ出力信号は、
出力端子１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄの出力信号を
受信すべき信号として用いられる。なお、コ−ド板３３
の反射部をコ−ド信号の変化位置３６に跨るように設
け、出力信号１７Ｅのハイ出力信号を、出力端子１７
Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄの出力信号の受信を禁止す
る信号として用いてもよい。

【００５１】上記したように、受発光装置３２を備えた
エンコ−ダ−では、誤読を生じさせないように、コ−ド
信号の変化位置３６の曖味な出力は受信を禁止し、確実
で正確なコ−ド信号のみを受信させることができる。

【００５２】以上、各種実施形態の説明はロ−タリ−エ
ンコ−ダ−を例としたが、リニア−エンコ−ダ−として
構成してもよい。また、図４、図６で説明したコ−ド板
２２、２７は透明材で形成されるが、発光素子１５の光
が近赤外光の場合、近赤外光に対し光透過性であればよ
く、特に視感的に不透明であってもよい。

【００５３】

【発明の効果】上記した通り、本発明によれば、機械的
摺動部分を持つ接点がないので、耐久性のある信頼性の
高いものとなる。また、コ−ド板をアクリル樹脂材等の
成形品として作ることができるので廉価なエンコ−ダ−
となる。さらに、コ−ド板の回転によるコ−ド信号の変
化位置で生ずる曖味なコ−ド信号の受信を禁止する信号
が出力されるので、コ−ド信号を受信する他の関連機器
に正確なコ−ド信号のみを受信させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すロ−タリ−エンコ−
ダ−の簡略的な分解斜視図である。

【図２】配線基板に設けた導電配線を示す図である。

【図３】上記ロ−タリ−エンコ−ダ−に用いるコ−ド板
の裏面図である。

【図４】上記コ−ド板の反射部の他の実施形態を示す断
面図である。

【図５】図４に示すコ−ド板の非反射部を示す断面図で
ある。

【図６】上記コ−ド板のその他の実施形態を示す断面図
である。

【図７】受発光装置を増設した上記ロ−タリ−エンコ−
ダ−の配線基板を示す図である。

【図８】図７に示した配線基板に対応するコ−ド板の裏
面図である。

【図９】図７に示す配線基板の導電配線図である。

【図１０】従来のエンコ−ダ−の簡略的な分解斜視図で
ある。

【図１１】従来の他のエンコ−ダ−の簡略的な分解斜視
図である。

【符号の説明】 １０、３１ 配線基板 １１ 導電配線 １２ 複数の受発光装置 １２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ、１２Ｅ、３２ 受発
光装置 １３、２２、２７、３３ コ−ド板 １４ 軸 １５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ、１５Ｅ 発光素子 １６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄ、１６Ｅ 受光素子 １７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄ、１７Ｅ 端子 １８ 複数の反射部 １８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ、１８Ｄ、１８Ｅ、３４ 反射
部 １９ 軸孔 ３６ コ−ド信号の変化位置

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光素子と受光素子を一組とした複数の
   受発光装置を所定位置に配設した配線基板と、複数の光
   の反射部と非反射部を所定の位置に設けたコ−ド板とを
   備え、上記は配線基板に対し上記コ−ド板を対向させ、
   このコ−ド板を移動させる構成としたことを特徴とする
   エンコ−ダ−。
2. 【請求項２】 支軸を有し、板面上にほぼ等角度に受発
   光装置を配設した配線基板と、複数の光の反射部と非反
   射部を所定の位置に設けたコ−ド板とを備え、コ−ド板
   を上記配線基板の支軸に軸支させ、このコ−ド板を回転
   させる構成としたことを特徴とするエンコ−ダ−。
3. 【請求項３】 上記コ−ド板は、移動方向に垂直な断面
   がプリズム状の断面の反射部を備えることを特徴とする
   請求項１または２に記載のエンコ−ダ−。
4. 【請求項４】 上記コ−ド板は、移動方向に垂直な断面
   が円弧状の断面の反射部を備えることを特徴とする請求
   項１または２に記載のエンコ−ダ−。
5. 【請求項５】 上記配線基板に配設した複数の受発光装
   置の受光素子と発光素子は、受光素子と発光素子の並び
   方向が上記コ−ド板移動方向に対し直角としたことを特
   徴とする請求項１または２に記載のエンコ−ダ−。
6. 【請求項６】 コ−ド板の移動によるコ−ド信号の変化
   位置を跨いでハイ信号を出力し、変化位置間でロ−信号
   を出力するか、或いは変化位置を跨いでロ−信号を出力
   し、変化位置間でハイ信号を出力するようにした反射部
   と非反射部を持つコ−ド板と、受発光装置とを備えたこ
   とを特徴とする請求項１または２に記載したエンコ−ダ
   −。