JP2014112080A - 回転型エンコーダ - Google Patents

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Abstract

【課題】各種電子機器の入力操作部に使用されるアブソリュートタイプの回転型エンコーダにおいて、トラックの数が少ない小型なものを提供する。
【解決手段】ケース２１の凹部底面に配した接点パターン２６の構成において、中心から１本目のトラックＴ１上にコモン接点３６を配し、中心から３本目のトラックＴ３上にシグナル接点３７Ａ、３７Ｂを配し、中心から２本目のトラックＴ２上にシグナル接点３７Ｃ、３７Ｄを配した構成とした。さらに接点パターン２６と接触する接触子２８〜３２おいて、中心から３本目のトラックＴ３上に対応する接触子２９、３０は互いの配置位置に略１８０度の位相差を設けた。中心から２本目のトラックＴ２上に対応する３１、３２は互いに略９０度の位相差を設けた構成とした。
【選択図】図３

Description

本発明は、各種電子機器の入力操作部に用いられる回転型エンコーダに関するものである。
各種電子機器の入力操作部には、各種機能の設定や調整を行うために、アブソリュートタイプの回転型エンコーダが広く用いられている。
以下に、従来の回転型エンコーダについて図１０〜図１４を用いて説明する。
図１０は従来の回転型エンコーダの断面図、図１１は同接点バネの平面図、図１２は同接点パターンと接触子の位置を示した模式図、図１３は同操作部を回転したときの接点パターンと接触子の位置を示した模式図、図１４は同操作部の回転位置に対応する出力コードを示した説明図である。
同図に示すように、従来の回転型エンコーダ５００は、本体部１から回転可能に保持された操作部２が上方に突出している。本体部１は絶縁樹脂製のケース３の上方に軸受４が装着されて構成されている。軸受４は、上方に突出した円環状の円筒部４Ａを備え、円筒部４Ａの付け根部分にケース３の上面と略同形な鍔部４Ｂが設けられていて、この鍔部４Ｂがケース３上面に配されている。鍔部４Ｂを覆うように配された金属カバー５の脚部５Ａがケース３の下面側でかしめられて、ケース３と軸受４は一体に固定されている。操作部２は軸受４の円筒部４Ａ内から上方に突出して、円筒部４Ａ内壁によって回転可能に保持されている。
ケース３は上面視略円形で上方に開口した凹部を有しており、凹部底面には後述するアブソリュートタイプのエンコーダ用の接点パターン６が構成されている。操作部２の下方の円板部下面には弾性を持った薄板金属の接点バネ７がかしめ保持されていて、接点バネ７に設けられた接触子８、９Ａ〜９Ｄが凹部底面の所定の位置と弾接している。
その操作部２の円板部上面には、放射状の凹凸が形成されていて、軸受４の下方にかしめ固定されているクリックバネと弾接することで、操作部２を回転させたときに、所定の回転角度に応じたクリック節度が得られるものになっている。
そして、操作部２の回転動作に応じて接点バネ７の接触子８、９Ａ〜９Ｄが凹部内の接点パターン６とそれぞれ接離することで、接点パターン６に所定の導通がなされて、ケース３の側面から導出されたシグナル端子１２Ａ〜１２Ｄから操作部２の回転位置に応じた所定の出力信号が得られるものになっている。
次に、上記接点パターン６と、その接点パターン６と接離する接点バネ７の接触子８、９Ａ〜９Ｄの構成と、操作部２の回転操作に応じて出力される出力コードなどについて説明する。
ケース３は、凹部底面から配線基板１３の上面が露出するように、配線基板１３をインサート成形して形成されている。その凹部から露出している配線基板１３上面には所定の接点パターン６が形成されている。
上記接点パターン６は、凹部中央位置に配されたコモン電位に設定される導電性で所定の幅で形成された円環状のコモン接点１４と、このコモン接点１４から半径方向に広がる外側位置にそれぞれ配された電気的に独立した導電性で略馬蹄状のシグナル接点１５Ａ〜１５Ｄとで構成されている。つまり、図１２などに示したように、凹部底面に配されている接点パターン６は、コモン接点１４と各シグナル接点１５Ａ〜１５Ｄの５本の円形トラック５１４、５１５Ａ〜５１５Ｄで構成されている。なお、円形トラック５１４、５１５Ａ〜５１５Ｄは同心円である。
なお、上記シグナル接点１５Ａ〜１５Ｄに付されている符号は、後述する出力コードの説明を簡明にするために、図１２などに示すようにケース３の凹部中央に配されているコモン接点１４から半径外側方向に向かって、１５Ｃ、１５Ｄ、１５Ａ、１５Ｂの順番で符号を付している。そして、シグナル接点１５Ａ〜１５Ｄは、それぞれ所定の角度位置に応じて、半径方向に幅広に設定されている幅広部と、幅細に設定されている幅細部が形成されている。
上述したコモン接点１４とシグナル接点１５Ａ〜１５Ｄの各々は、配線基板１３に配された配線パターンによって配線基板１３の外縁部まで引き出されて、ケース３の側面より導出している金属板製のコモン端子１１とシグナル端子１２Ａ〜１２Ｄにそれぞれ接続されている。
なお、上述した配線基板１３は、配線パターン上がレジスト処理されていて、配線パターンが配線基板１３上面から露出しないように構成されている。つまり、ケース３の凹部内底面位置の配線基板１３上面には接点パターン６を構成するコモン接点１４とシグナル接点１５Ａ〜１５Ｄのみが露出した構成となっている。
ここに、接点バネ７の接触子８、９Ａ〜９Ｄはケース３の凹部の上面視円形の直径方向に直線状に配列されている。図１２に示す◎印は当該接点バネ７の接触子８、９Ａ〜９Ｄの配置位置を模式的に示したものであり、その配置位置を詳しく説明すると、接点パターン６のコモン接点１４、シグナル接点１５Ｃ、１５Ｄ、１５Ａ、１５Ｂの円形トラック５１４、５１５Ｃ、５１５Ｄ、５１５Ａ、５１５Ｂ上にそれぞれ、接触子８、９Ｃ、９Ｄ、９Ａ、９Ｂが配されている。そして、シグナル接点１５Ａの円形トラック５１５Ａ上に配されている接触子９Ａを基準すなわち０度の角度位置とすると、接触子９Ｃ、９Ｄは配線基板１３の中心を回転中心とした上面視の回転系で、接触子９Ａに対して略１８０度ずれた位相位置に配されている。接触子９Ｂは接触子９Ａに対して同位相位置（０度位置）に配されている。なお、コモン接点１４と接触する接触子８の位相位置は接触子９Ａに対して略１８０度ずれた位相位置に配置されている。
次に回転型エンコーダ５００の動作を説明する。操作部２を回転させるとかしめ保持されている接点バネ７が共回りして、接点バネ７の接触子８、９Ａ〜９Ｄがそれぞれ、コモン接点１４とシグナル接点１５Ａ〜１５Ｄが配されている円形トラック５１４、５１５Ａ〜５１５Ｄ上を摺動する。なお、コモン接点１４の円形トラック５１４上を摺動している接触子８は、全周に亘ってコモン接点１４上面と接触し、それ以外の円形トラック５１５Ａ〜５１５Ｄ上を摺動する接触子９Ａ〜９Ｄは、対応するシグナル接点１５Ａ〜１５Ｄのそれぞれ半径方向に幅広になっている幅広部上を摺動することで、所定の回転位置に応じた接離がなされる。
図１３の◎印は、図１２の接触子８、９Ａ〜９Ｄの位置（０ポジション位置）から、操作部２を右方向に１ポジションだけ回転させたときの、接触子８、９Ａ〜９Ｄの位置を示している。
なお、当該従来のものは無限回転可能で１６ポジションでサイクリックな出力信号が得られるものであり、１ポジション毎の回転角度は２２．５度ステップに設定されている。
そして、同図に示すように、１ポジション位置では、接触子９Ａがシグナル接点１５Ａと接触する事で、シグナル接点１５Ａのみがコモン接点１４と同電位となり、シグナル端子１２Ａ〜１２Ｄを通じて、「０００１」の出力コードが得られる。
図１４は同操作部の回転位置に対応する出力コードを示した説明図であり、同図の出力コード（１〜４ビット）と端子出力（Ａ〜Ｄ）はそれぞれシグナル端子１２Ａ〜１２Ｄからの出力信号に対応していて、出力コードの列では、シグナル端子１２Ａ〜１２Ｄがコモン電位と同電位になった状態を「１」に、端子出力の列では、黒色のセルで示している。つまり、図１２の位置では０ポジションに対応する出力コードである「００００」が出力され、図１３の位置では１ポジションに対応する出力コードである「０００１」が出力される。
なお、当該従来のアブソリュートタイプの回転型エンコーダ５００は４本のシグナル接点１５Ａ〜１５Ｄで構成された所謂４ビット出力のものであり操作部２の０〜１５ポジションの回転位置を検出できるものである。
同様に、２〜１５ポジション位置においても各ポジション位置の操作部２の回転位置に応じてシグナル接点１５Ａ〜１５Ｄと接触子９Ａ〜９Ｄの接離がなされて、図１４に示した出力コードが得られる。なお、２〜１５ポジション位置での接触子８、９Ａ〜９Ｄの位置については、図１２から図１３へのステップと同様に◎印の位置を右回りに回転させればよく、図示は省略する。
以上のように接点バネ７に設けられた接触子９Ａ〜９Ｄが円形トラック５１５Ａ〜５１５Ｄに沿ってシグナル接点１５Ａ〜１５Ｄ上を摺動して、シグナル接点１５Ａ〜１５Ｄと回転位置に応じた接離がなされることで、シグナル端子１２Ａ〜１２Ｄから操作部２の回転位置に応じた出力信号が得られる。
そして、その出力信号はシグナル端子１２Ａ〜１２Ｄから得られる４ビットの２進数の出力信号であり、隣り合うポジションに変化する際の出力コードにおいて、変化するビット数が１つであるグレイコードになっている。
以上のように、従来のアブソリュートタイプの回転型エンコーダ５００は、シグナル接点１５Ａ〜１５Ｄを４本の円形トラック５１５Ａ〜５１５Ｄで構成して、１６ポジションの回転位置を検出する事ができるものであった。
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１、２が知られている。
特表平１０−５１１１８３号公報 特開平８−３１３３０１号公報
しかしながら、従来の回転型エンコーダ５００は、シグナル接点１５Ａ〜１５Ｄを構成するために、４本の円形トラック５１５Ａ〜５１５Ｄを必要としているために、コモン接点１４が配された円形トラック５１４を含め、５本の円形トラック５１４、５１５Ａ〜５１５Ｄが必要であり、接点パターン６の上面視寸法が大きく、小型化が困難であるという課題があった。
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、接点パターンのシグナル接点のトラック数を少ないものにできる小型なアブソリュートタイプの回転型エンコーダを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明は、以下の構成を有するものである。
本発明は、第一のトラック上に互いが電気的に独立して配された第一、第二のシグナル接点と、第二のトラック上に互いが電気的に独立して配された第三、第四のシグナル接点と、上記第一または第二のトラック上を摺動する接触子と、を備え、上記接触子を、上記第一のトラックに対応して互いに度位相がずれて配された第一、第二の接触子と、上記第二のトラックに対応して互いに位相がずれて配された第三、第四の接触子で構成し、上記第一から第四の接触子が各々対応する上記第一から第四のシグナル接点上を摺動した際、上記第一、第二、第三のシグナル接点から得られる出力信号がそれぞれ偶関数となる位相位置で、上記第四のシグナル接点から得られる出力信号が奇関数となるようにしたことを特徴とする回転型エンコーダとしたものである。
これであれば、シグナル接点を配するトラックを共用することができ、接点パターンのトラックの数が少ないものに実現できるという作用を有する。
以上のように本発明によれば、トラックの数が少なく構成されたものに実現できるため、接点パターンの上面視形状が小さい、小型なアブソリュートタイプの回転型エンコーダを提供できるという有利な効果が得られる。
本発明の第１の実施の形態による回転型エンコーダの断面図 同接点バネの平面図 同接点パターンと接触子の位置を示した模式図 同操作部を回転したときの接点パターンと接触子の位置を示した模式図 同操作部の回転位置に対応する出力コードを示した説明図 本発明の第２の実施の形態による回転型エンコーダの接点パターンと接触子の位置を示した模式図 同操作部を回転したときの接点パターンと接触子の位置を示した模式図 同操作部の回転位置に対応する出力コードを示した説明図 本発明の第３の実施の形態による回転型エンコーダの接点パターンと接触子の位置を示した模式図 従来の回転型エンコーダの断面図 同接点バネの平面図 同接点パターンと接触子の位置を示した模式図 同操作部を回転したときの接点パターンと接触子の位置を示した模式図 同操作部の回転位置に対応する出力コードを示した説明図
以下、本発明の回転型エンコーダについて、図１〜図９を用いて説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態による回転型エンコーダの断面図、図２は同接点バネの平面図、図３は同接点パターンと接触子の位置を示した模式図、図４は同操作部を回転したときの接点パターンと接触子の位置を示した模式図、図５は同操作部の回転位置に対応する出力コードを示した説明図である。
同図に示すように、第１の実施の形態による回転型エンコーダ１００１も従来のものと同様に、絶縁樹脂製のケース２１と軸受２２で構成された本体部２３から操作部２４が突出し、操作部２４は軸受２２の円筒部２２Ａで回転可能に保持されている。軸受２２は鍔部２２Ｂを覆うよう配された金属カバー２５の脚部２５Ａがケース２１の下面側でかしめられて、ケース２１と軸受２２は一体に固定されている。
ケース２１には上面視略円形で上方に開口した凹部を有しており、その上面視寸法は、従来のものよりも小さく設定されていて、凹部底面には後述するアブソリュートタイプのエンコーダ用の複数の接点パターン２６が構成されている。
操作部２４の下方の円板部上面には、放射状の凹凸が形成されていて、軸受２２の下方にかしめ固定されているクリックバネと弾接することで、操作部２４を回転させたときに、所定の回転角度に応じたクリック節度が得られるものになっている。
さらに、操作部２４の下方には接点バネ２７がかしめ保持されていて、接点バネ２７に設けられた接触子２８〜３２がそれぞれ接点パターン２６の所定位置と接離する事で、接点パターン２６に所定の導通がなされて、ケース２１の側面から導出されたシグナル端子３４Ａ〜３４Ｄから所定の出力信号が得られるものになっている。
ここに、当該実施の形態のものは、接点パターン２６の構成と接点バネ２７に形成されている接触子２８〜３２の配置位置が従来のものと異なる。
次に図２〜図５を用いてケース２１の凹部底面に配された接点パターン２６と、操作部２４にかしめ保持されている接点バネ２７の接触子２８〜３２の構成と、操作部２４の回転操作に応じて出力される出力コードなどについて説明する。
ケース２１の凹部底面に配された接点パターン２６は、凹部底面の中央位置に所定の幅の円環状に配された薄板金属製のコモン接点３６と、このコモン接点３６から半径方向に広がる外側位置に配され、互いに電気的に独立した薄板金属製のシグナル接点３７Ａ〜３７Ｄが凹部底面から露出するようにインサート成形されて構成されている。そして、上述したコモン接点３６とシグナル接点３７Ａ〜３７Ｄにそれぞれ接続されたコモン端子３３とシグナル端子３４Ａ〜３４Ｄがケース２１の側部から導出されている。
ここに、上述した接点パターン２６は、３本の同心円状のトラックＴ１〜Ｔ３で構成されていて、中心から１本目のトラックＴ１上にはコモン接点３６が円環状に配されている。そして中心から２本目のトラックＴ２上には所定の幅に設定されたシグナル接点３７Ｃ、３７Ｄがそれぞれ電気的に独立して配されている。中心から３本目のトラックＴ３上には所定の幅に設定されたシグナル接点３７Ａ、３７Ｂがそれぞれ電気的に独立して配されている。さらに、シグナル接点３７Ａは所定の角度位置に応じて、半径方向に幅広に設定された幅広部と、それよりも幅細に設定された幅細部を有している。
次に、接点バネ２７の接触子２８〜３２の配置位置について説明する。図３、図４に示す◎印は当該接点バネ２７の接触子２８〜３２の配置位置を模式的に示したものであり、接点パターン２６の中心から１本目のトラックＴ１上に接触子２８が弾接している。中心から３本目のトラックＴ３上には接触子２９、３０が弾接していて、接触子３０は接触子２９を基準として位相が略１８０度ずれたトラックＴ３上の位置に弾接している。さらに中心から２本目のトラックＴ２上には接触子３１、３２が配されていて、接触子３１は接触子２９と同位相位置に配されている。接触子３２はこの接触子３１から略９０度位相がずれた（９０度位相が遅れた）トラックＴ２上の位置に配されている。なお、中心から１本目のトラックＴ１上に配された接触子２８は、接触子２９に対して同位相位置に配されている。
そして、操作部２４を回転させるとかしめ保持されている接点バネ２７が共回りして、接点バネ２７の接触子２８〜３２が、コモン接点３６とシグナル接点３７Ａ〜３７Ｄが配されている同心円のトラックＴ１〜Ｔ３上をそれぞれ摺動する。ここに、中心から１本目のトラックＴ１上を摺動する接触子２８は、全周に亘ってコモン接点３６上面と接触する。中心から３本目のトラックＴ３上を摺動する接触子２９、３０は、シグナル接点３７Ａの幅広部と、シグナル接点３７Ｂの所定の角度位置に応じた接離がなされる。中心から２本目のトラックＴ２を摺動する接触子３１、３２は、対応するシグナル接点３７Ｃ、３７Ｄと所定の角度位置に応じた接離がなされる。
図３に示した◎印の位置（０ポジション位置）を基準として、操作部２４を上面視右方向に１ポジションだけ回転させると、接触子２８〜３２は図４の◎印に示すように右方向に２２．５度回転した位置に移動する。同図に示すように、１ポジション位置では、接触子２９がシグナル接点３７Ａと接触する事で、シグナル接点３７Ａのみがコモン接点３６と同電位となり、シグナル端子３４Ａ〜３４Ｄから、「０００１」の出力コードが得られる。
同様に、操作部２４の回転位置を図４の位置からさらに１ポジションだけ右方向に回転させると、操作部２４の回転位置は、基準位置から４５度回転した２ポジション位置となり、接触子２９はシグナル接点３７Ａと接触したままで、新たに接触子３０がシグナル接点３７Ｂと接触する。これによりシグナル接点３７Ｂもコモン電位となり、シグナル端子３４Ａ〜３４Ｄから、「００１１」の出力コードが得られる。
なお、同様に３〜１５ポジション位置においても各ポジション位置の操作部２４の回転位置に応じたシグナル接点３７Ａ〜３７Ｄと接触子２９〜３２の接離がなされるものであり、それらは、図３から図４への回転移動ステップと同様に◎印の位置を右回りに２２．５度ずつ回転させればよく、図示は省略する。
図５は同操作部の回転位置に対応する出力コードを示した説明図であり、同図の出力コード（１〜４ビット）と、端子出力（Ａ〜Ｄ）は、それぞれシグナル端子３４Ａ〜３４Ｄから得られる出力信号を示していて、出力コードの列にはシグナル端子３４Ａ〜３４Ｄがコモン電位と同電位になった状態を「１」として、端子出力の列には黒色のセルで示している。つまり、図３の操作部２４の位置（０ポジション位置）で得られる出力信号は、図５の０ポジションの行に示した出力コード「００００」である。同様に、図４の操作部２４の位置（１ポジション位置）で得られる出力信号は、図５の１ポジションの行に示した出力コード「０００１」である。
そして、図５に示すように、当該実施の形態のものにおいても操作部２４を０〜１５ポジション位置に切り換えていくときに得られる出力信号が、従来のものと同様のグレイコードとなっている。
ここに、当該実施の形態のものは、グレイコードの規則性に注目して、１本のトラック上に２本のシグナル接点が配された構造として、トラックを共用することで回転型エンコーダの小型化を実現した。次に発明者が注目したグレイコードの規則性などについて説明する。
図５の端子出力の白色と黒色のセルに示すように、グレイコードは最上位ビットである４ビット目（図５の端子出力Ｄに相当）以外のビットは、７ポジションと８ポジションとの間を境に、言い換えると１６ポジションを２等分する位置を境に、白色と黒色のセルのパターンが鏡像をなしている。そして、最上位ビットである４ビット目のセルは、上記位置を境に前半の０〜７ポジションは全て白色セルに、後半の８〜１５ポジションは全て黒色セルになっている。
そして、白色セルと黒色セルをそれぞれ「−１」と「１」に置き換え、上記特性を関数で表現すると、最上位ビット以外のビットは上記位置を境とした偶関数になっていると共に、最上位ビットは上記位置を境とした奇関数になっている。
さらに、１ビット目および２ビット目に注目すると、これらは８〜１５ポジションまでの値の順番が、０〜７ポジションまでの値の順番とそれぞれ同一となっている。言い換えると０〜１５ポジションまでの値の順番は、０〜７ポジションまでの値の順番が繰り返されている。
発明者はこの規則性に注目して、図３などに示すように、中心から３本目のトラックＴ３上に１ビット目と２ビット目の出力に対応するシグナル接点３７Ａとシグナル接点３７Ｂを配した。それを詳しく説明すると、トラックＴ３の前半である０〜７ポジション位置に、図５の端子出力Ａの０〜７ポジションに対応するパターンに設定されたシグナル接点３７Ａを配した。そして、後半の８〜１５ポジション位置に、図５の端子出力Ｂの０〜７ポジションに対応するパターンに設定されたシグナル接点３７Ｂを配した。
さらに、中心から３本目のトラックＴ３上に対応する接点バネ２７の接触子２９と接触子３０の配置位置の位相差を略１８０度（８ポジション分）ずらした構成とした。
以上の構成にすることにより、０〜７ポジション位置では接触子２９がシグナル接点３７Ａが配されている側のトラックＴ３上を摺動することで、シグナル端子３４Ａからは図５の端子出力Ａに示す０〜７ポジションまでの出力が得られる。そして、８〜１５ポジション位置では、接触子３０がシグナル接点３７Ａが配されている側のトラックＴ３上を摺動することになるので、シグナル端子３４Ａからは、再び図５の端子出力Ａに示す０〜７ポジションの順番の出力が得られる。
ここに、端子出力Ａの８〜１５ポジションまでの出力の順番は、０〜７ポジションまでの出力の順番を繰り返しているものであるため、上述した構成であれば、従来のものと同様の０〜１５ポジション位置に応じた、端子出力Ａの出力信号を得る事ができる。
一方、上述した構成のものは、０〜７ポジション位置では接触子３０がシグナル接点３７Ｂが配されている側のトラックＴ３上を摺動することで、シグナル端子３４Ｂからは図５の端子出力Ｂに示す０〜７ポジションまでの出力が得られる。そして、８〜１５ポジション位置では、接触子２９がシグナル接点３７Ｂが配されている側のトラックＴ３上を摺動するために、シグナル端子３４Ｂからは、再び図５の端子出力Ｂに示す０〜７ポジションの順番の出力が得られる。
ここに、端子出力Ｂの８〜１５ポジションまでの出力の順番も、０〜７ポジションまでの出力の順番を繰り返しているものであるため、上述した構成であれば、従来のものと同様の０〜１５ポジション位置に応じた、端子出力Ｂの出力信号を得る事ができる。
以上の構成により、１ビット目の出力に対応するシグナル接点３７Ａと、２ビット目の出力に対応するシグナル接点３７Ｂを同一同心円状に配置することができる。
つまり、トラックＴ３を２等分して、前半位置である０〜７ポジション位置に図５の端子出力Ａの０〜７ポジションに対応する接点パターンに設定されたシグナル接点３７Ａを、後半位置である８〜１５ポジション位置に図５の端子出力Ｂの０〜７ポジションに対応する接点パターンに設定されたシグナル接点３７Ｂを配した構成とした。
そして、トラックＴ３上に沿って摺動する接触子２９と接触子３０の配置位置の位相差を略１８０度（８ポジション分）ずらした構成とすれば、１本のトラックＴ３上に２つのシグナル接点３７Ａ、３７Ｂを配置させる事ができる。
なお、接触子３０は接触子２９を基準として位相が１８０度ずれた位相位置に配したものが望ましいが、当該接触子３０の位相のずれ量は、回転型エンコーダ１００１の総ポジション数である１６ポジションの半分である８ポジション分の範囲内（１８０±２２．５度）で適宜設定すればよい。
次に、３ビット目と４ビット目の出力パターンの規則性に注目すると、図５に示すように、３ビット目と４ビット目に対応する端子出力Ｃ，Ｄは、０〜１５ポジションまでの値において、黒色セルがそれぞれ８個連続して、それ以外のポジションでは白色セルとなっている。さらに、４ビット目（最上位ビット）の出力パターンは、３ビット目（最上位ビットから２番目のビット）の出力パターンを４ビット分進めた方向にずらしたものと同一となっている。
なお、４ビット以上のｎビットで構成されたグレイコードの場合は、最上位ビットであるｎビット目と（ｎ−１）ビット目が上記規則性を有していて、黒色セルがそれぞれ（２n／２）個連続すると共に、ｎビット目の出力パターンは（ｎ−１）ビット目の出力パターンを（２n／４）ビット分進めた方向にずらしたものと同一となる。
発明者はこの規則性にも注目して、中心から２本目のトラックＴ２上にシグナル接点３７Ｃと３７Ｄを配した構成とした。
詳しく説明すると、中心から２本目のトラックＴ２の前半の０〜７ポジション位置に、図５の端子出力Ｃの０〜７ポジションに対応するパターンに設定されたシグナル接点３７Ｃを配し、トラックＴ２の８〜１１ポジション位置に、図５の端子出力Ｄの８〜１１ポジションに対応するパターンに設定されたシグナル接点３７Ｄを配置したものにした。
さらに、接点バネ２７は、中心から２本目のトラックＴ２上に沿って摺動する接触子３１と接触子３２の配置位置の位相差を略９０度（４ポジション分）ずらした構成とした。
以上の構成にすることにより、接触子３１は４〜７ポジション位置で、シグナル接点３７Ｃ上を摺動するため、シグナル端子３４Ｃから４連続した図５の端子出力Ｃの黒色セルに相当する出力が得られる。一方、８〜１１ポジション位置では、接触子３１はシグナル接点３７Ｃから離れるが、代わりに接触子３２がシグナル接点３７Ｃ上を摺動するため、シグナル端子３４Ｃから４連続した図５の端子出力Ｃの黒色セルに相当する出力が得られる。これにより、図５の端子出力Ｃに示す８連続した黒色セルに相当する出力が得られる。
つまり、上記構成により図５の端子出力Ｃに示す４〜１１ポジションの８ポジション分全てが黒色セルとなる出力が得られるものに実現できる。
なお、上述した中心から２本目のトラックＴ２上に沿って摺動する接触子３１と接触子３２の配置位置の位相差を１ポジション分の角度より小さい角度範囲で、９０度より僅かに小さい角度でずらした構成とすると、７ポジション位置から８ポジション位置への変遷時において、接触子３１と接触子３２の両接触子がシグナル接点３７Ｃと接触するものに構成でき、シグナル接点３７Ｃと両接触子の接触の切り替わりが安定したものになり、当該変遷時の出力信号の変動が防止できて良い。
また、８〜１１ポジション位置では接触子３１がシグナル接点３７Ｄ上を摺動して、シグナル端子３４Ｄから４連続した図５の端子出力Ｄの８〜１１ポジションの黒色セルに相当する出力が得られる。さらに、１２〜１５ポジション位置では、接触子３１はシグナル接点３７Ｄから離れるが、代わりに接触子３２がシグナル接点３７Ｄ上を摺動するため、シグナル端子３４Ｄから４連続した図５の端子出力Ｄの１２〜１５ポジションの黒色セルに相当する出力が得られる。
つまり、上述した構成とすることで、図５の端子出力Ｄに示す８〜１５ポジションまでの８ポジション分が全て黒色セルとなる出力が得られるものに実現できる。
なお、上述したものと同様に、接触子３１と接触子３２の配置位置の位相差を１ポジション分の角度より小さい角度範囲で、９０度より僅かに小さい角度でずらした構成とすると、１１ポジション位置から１２ポジション位置への変遷時において、シグナル接点３７Ｄと両接触子の接触の切り替わりが安定したものになり、当該変遷時の出力信号の変動が防止できて良い。
なお、接触子３２は接触子３１を基準として位相が９０度ずれた位相位置に配したものが望ましいが、当該接触子３２の位相のずれ量は、回転型エンコーダ１００１の総ポジション数である１６ポジションの１／４である４ポジション分の範囲内（９０±２２．５度）で適宜設定すればよい。
以上により、当該実施の形態のものは、従来のものと同じグレイコードで、操作部２４の回転位置を１６ポジションの回転位置でそれぞれ検出することができる。
そして、その接点パターン２６は、中心から１本目のトラックＴ１にコモン接点３６を配し、中心から３本目のトラックＴ３上にシグナル接点３７Ａとシグナル接点３７Ｂを配し、中心から２本目の同心円トラックＴ２上にシグナル接点３７Ｃとシグナル接点３７Ｄを配したものであり、トラックを共用してシグナル接点を配することができるため、トラックの数が少ないものに実現でき、接点パターン２６の上面視形状が小さく小型なアブソリュートタイプの回転型エンコーダ１００１を提供することができる。
なお、上述した本発明の思想は、４ビット以上のアブソリュートタイプの回転型エンコーダにも適用できる。例えばｎビットで構成された、２nポジションの回転位置を検出するものの場合においても、そのグレイコードは、上述した最上位ビット（ｎビット）以外のビットは２nポジションを２等分する位置を境に白色と黒色のセルのパターンは鏡像となる。そして、最上位ビットであるｎビット目は、上記位置を境に前半のポジションは全て白色セルに、後半のポジションは全て黒色セルになっている。
そして、白色セルと黒色セルをそれぞれ「−１」と「１」に置き換え、上記特性を関数で表現すると、最上位ビット以外のビットは上記位置を境に偶関数であり、最上位ビットは奇関数となる。なお、ｎは奇数及び偶数によらない。
つまり、４ビット以上となるｎビットのアブソリュートタイプの回転型エンコーダを構成する場合、それぞれのビットに対応する出力信号を得るための独立したシグナル接点を、最下位ビットのものから上位方向に２ビットずつを、上述した配置関係で１本のトラック上に配置させればよい。なおこの場合も接触子をトラック毎に２つ設け、それらの配置位置の位相を略１８０度（２n／２ポジション分）ずらした構成にすればよい。
なお、中心から一番外側となるトラックから順番に、最下位ビットから上位ビットの順番で、それぞれのビットに対応するシグナル接点を配して、中心に最も近いトラックに最上位ビットに対応するシグナル接点が配された構成とすると良い。
つまり、グレイコード等の２進コードでは、より下位ビットがより頻繁に変化するので、そのシグナル接点のトラックの周方向（角度方向）の長さは小さくなる。そこで、より下位のビットのシグナル接点を中心からより外側のトラックに配置すれば、内側に配置した場合に比べ、そのシグナル接点のトラックの周方向（角度方向）の長さを大きく設定できるため望ましい。
そして、ｎが偶数の場合は、最上位ビットであるｎビット目と（ｎ−１）ビット目の出力信号を得るための２つの独立したシグナル接点を、上述した配置関係で１本のトラック上に配置させて、接触子をそのトラック上に２つ設け、接触子の配置位置の位相を略９０度（２n／４ポジション分）ずらした構成にすればよい。
また、ｎが奇数の場合は、上述したようにトラック上に２つずつシグナル接点を配する構成とするため、最終的に最上位ビットに対応するシグナル接点のみが残るため、同一のトラック上に、最上位ビットに対応するシグナル接点以外のシグナル接点を共用配置させる必要が無く、最上位ビットに対応するシグナル接点の配置や、それに対応する接触子の数や位相差については本発明の思想を適用せずに、１本のトラック上に適宜配置しても良い。
以上により、本実施の形態のものは、トラックの本数を減らす事ができ、ｎビットのアブソリュートタイプの回転型エンコーダの小型化に有用である。
また、以上には１６ポジション以上のものについて説明したが、本発明の思想は１２ポジションのものについても有用である。
（実施の形態２）
以下に本発明の思想を１２ポジションのアブソリュートタイプの回転型エンコーダ１００２に用いた実施例について説明する。
図６は本発明の第２の実施の形態による回転型エンコーダの接点パターンと接触端子の位置を示した模式図であり、図７は同操作部を回転したときの接点パターンと接触端子の位置を示した模式図、図８は同操作部の回転位置に対応する出力コードを示した説明図である。
なお、第２の実施の形態のものも、操作部２４が軸受２２の円筒部２２Ａで回転可能に保持されると共に、操作部２４の円板部上面が軸受２２にかしめ固定されているクリックバネと弾接して、操作部２４を回転させたときに、所定の回転角度に応じたクリック節度が得られるものになっている。さらに、操作部２４の下方にかしめ保持された接点バネ２７と接点バネ２７に形成されている接触子２８〜３２の配置位置は、第１の実施の形態のものと同様なので図示及び詳細な説明は省略し、ここでは、絶縁樹脂製のケース４１の凹部底面に配されている接点パターン４２の構成と、それによって得られる１２ポジションの出力コードなどについて説明する。
図６、図７に示すように、当該実施の形態のものも、絶縁樹脂製のケース４１の凹部内底面に接点パターン４２が構成されていて、操作部２４を回転操作すると、操作部２４の下方にかしめ保持された接点バネ２７が共回りして、接点バネ２７に形成されている接触子２８〜３２と接点パターン４２が回転位置に応じた所定の接離がなされて、ケース４１の側面から導出されたシグナル端子４４Ａ〜４４Ｄから図８に示す４ビットの出力信号が得られるものになっている。
なお、当該実施の形態のものは無限回転可能で、１２ポジションの回転位置に応じた出力信号が得られるものであり、１ポジション毎の回転角度は３０度ステップに設定されている。
図８に示す出力コード（１〜４ビット）と、端子出力（Ａ〜Ｄ）は、第１の実施形態と同様に、それぞれシグナル端子４４Ａ〜４４Ｄから得られる出力信号を示していて、出力コードの列にはシグナル端子４４Ａ〜４４Ｄがコモン電位と同電位になった状態を「１」として、端子出力の列には黒色のセルで示されている。
ここに、図８に示す１２ポジションの出力コードは、図５に示す１６ポジションの出力コードから３、４、１１、１２ポジションで得られる出力コードを削除したものになっている。言い換えると、図８の０〜１１ポジションの出力コードは、上述した図５の残りの１２個の出力コードである０、１、２、５、６、７、８、９、１０、１３、１４、１５ポジションの出力コードの順で対応している。そして、図８に示す出力コードも、隣り合うポジションに変化する際において、変化するビット数が１つのみになっていると共に、第１の実施で説明したものと同様の規則性がある。
つまり、最上位ビットである４ビット目（図８の端子出力Ｄに相当）以外のビットは、１２ポジションを２等分する位置を境である５ポジションと６ポジションとの間を境に、白色と黒色のセルのパターンが鏡像をなしている。そして、最上位ビットである４ビット目のセルは、上記位置を境に前半の０〜５ポジションは全て白色セルに、後半の６〜１１ポジションは全て黒色セルになっている。
そして、白色セルと黒色セルをそれぞれ「−１」と「１」に置き換え、上記特性を関数で表現すると、最上位ビット以外のビットは上記位置を境とした偶関数になっていると共に、最上位ビットは上記位置を境とした奇関数になっている。
さらに、１ビット目および２ビット目に注目すると、これらは６〜１１ポジションまでの値の順番が、０〜５ポジションまでの値の順番と同一となっている。つまり、０〜１１ポジションまでの値の順番は、０〜５ポジションまでの値の順番が繰り返されている。
さらに、３ビット目と４ビット目の出カパターンの規則性に注目すると、３ビット目と４ビット目は、０〜１１ポジションまでの値において、黒色セルがそれぞれ６個連続して、それ以外のポジションでは白色セルとなっている。さらに、４ビット目の出力パターンは、３ビット目の出力パターンを３ビット分進めた方向にずらしたものと同一となっている。
以上の規則性により、当該１２ポジションのものも、図６、図７に示すように、同一同心円状のトラック上に複数のシグナル接点を配することで小型を実現できる。
なお、同図に示す◎印は接点バネ２７の接触子２８〜３２の配置位置を模式的に示したものであり、その配置位置などについては、第１の実施形態のものと同様なので説明を省略する。
接点パターン４２は、中心から１本目のトラックＴ１上にコモン接点４６が円環状に配されている。
中心から３本目のトラックＴ３上には、シグナル接点４７Ａ、４７Ｂが配されていて、そのトラックＴ３の前半位置である０〜５ポジション位置に、図８の端子出力Ａの０〜５ポジションに対応するパターンに設定されたシグナル接点４７Ａが配され、後半位置である６〜１１ポジション位置に、図８の端子出力Ｂの０〜５ポジションに対応するパターンに設定されたシグナル接点４７Ｂが配置された構成になっている。
中心から２本目のトラックＴ２上には、シグナル接点４７Ｃ、４７Ｄが配されていて、そのトラックＴ２の前半位置である０〜５ポジション位置に、図８の端子出力Ｃの０〜５ポジションに対応するパターンに設定されたシグナル接点４７Ｃが配され、後半の６〜８ポジション位置に、図８の端子出力Ｄの６〜８ポジションに対応するパターンに設定されたシグナル接点４７Ｄが配置されている。
以上の構成にすることで、中心から３本目のトラックＴ３上の０〜５ポジション位置では接触子２９がシグナル接点４７Ａが配されている側のトラックＴ３上を摺動することで、図８の端子出力Ａに示す０〜５ポジションまでの出力が得られる。そして、６〜１１ポジション位置では、接触子３０がシグナル接点４７Ａが配されているトラックＴ３上を摺動することになるので、再び図８の端子出力Ａに示す０〜５ポジションの順番の出力が得られる。ここに、上述したように端子出力Ａの６〜１１ポジションまでの出力の順番は、０〜５ポジションまでの出力の順番を繰り返しているものであるため、図８に示す０〜１１ポジションの端子出力Ａの出力信号が得られる。
同様に、０〜５ポジション位置では接触子３０がシグナル接点４７Ｂが配されている側のトラックＴ３上を摺動する、６〜１１ポジション位置では接触子２９がシグナル接点４７Ｂが配されている側のトラックＴ３上を摺動することで、図８に示す０〜５ポジションまでの出力を繰り返した０〜１１ポジションの端子出力Ｂの出力信号が得られる。
さらに、中心から２本目のトラックＴ２上の３〜５ポジション位置では接触子３１がシグナル接点４７Ｃ上を摺動して、３連続した図８の端子出力Ｃの３〜５ポジションの黒色セルに相当する出力が得られる。そして、６〜８ポジション位置では、接触子３１はシグナル接点４７Ｃから離れて、代わりに接触子３２がシグナル接点４７Ｃ上を摺動することで、３連続した図８の端子出力Ｃの６〜８ポジションの黒色セルに相当する出力が得られる。
接触子３１は６〜８ポジション位置で、シグナル接点４７Ｄ上を摺動するため、３連続した図８の端子出力Ｄの黒色セルに相当する出力が得られる。そして、９〜１１ポジション位置では、接触子３１はシグナル接点４７Ｄから離れて、代わりに接触子３２がシグナル接点４７Ｄ上を摺動するため、３連続した図８の端子出力Ｃの黒色セルに相当する出力が得られる。これにより、図８の端子出力Ｃに示す６連続した黒色セルに相当する出力が得られる。
以上により、トラックを共用してシグナル接点を配した４ビット出力で１２ポジションのアブソリュートタイプの回転型エンコーダ１００２を実現することができる。
なお、上述した中心から２本目のトラックＴ２上に対応する接触子３１と接触子３２の配置位置の位相差を１ポジション分の角度より小さい角度範囲で、９０度より僅かに小さい角度でずらした構成とすると、５ポジション位置から６ポジション位置への変遷時において、接触子３１と接触子３２の両接触子がシグナル接点４７Ｃと接触するものに構成でき、シグナル接点４７Ｄと両接触子の接触の切り替わりが安定したものにできる。８ポジション位置から９ポジション位置への変遷時においても同様に、シグナル接点４７Ｃと両接触子の接触の切り替わりが安定したものにできる。これにより、両接触子の接触の切り替わりが安定したものになり、当該変遷時の出力信号の変動が防止できて良い。
なお、接触子３０は接触子２９を基準として位相が１８０度ずれた位相位置に配したものが望ましいが、当該接触子３０の位相のずれ量は、回転型エンコーダ１００２の総ポジション数である１２ポジションの半分である６ポジション分の範囲内（１８０±３０度）で適宜設定すればよい。
接触子３２は接触子３１を基準として位相が９０度ずれた位相位置に配したものが望ましいが、当該接触子３２の位相のずれ量は、回転型エンコーダ１００２の総ポジション数である１２ポジションの１／４である３ポジション分の範囲内（９０±３０度）で適宜設定すればよい。
また、本発明の思想によるものは、接点パターンを薄板状の金属をインサート成形して構成されたものに限定されることは無く、従来のものと同様に、接点パターンを配線基板に配したものや、導電ペーストなどを印刷して形成したもので構成してもよい。
なお、以上には操作部２４を一方向に無限回転可能なサイクリックなアブソリュートタイプの回転型エンコーダについて説明したが、それに限定は無く、無限回転することなく３６０度未満で回転操作するものでも良い。
（実施の形態３）
図９は本発明の第３の実施の形態による回転型エンコーダの接点パターンと接触子の位置を示した模式図である。なお、図９において、図３に示す実施の形態１における回転型エンコーダ１００１と同じ部分には同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
図９に示す回転型エンコーダ１００３では、同心円であるトラックＴ２、Ｔ３はそれぞれ僅かに半径の異なる２つのサブトラックで構成されている。具体的には、トラックＴ２はサブトラックＴ２１、Ｔ２２を有し、トラックＴ３はサブトラックＴ３１、Ｔ３２を有する。なお、サブトラックＴ２１、Ｔ２２、Ｔ３１、Ｔ３２は同心円である。
図９に示す回転型エンコーダ１００３では、接触子３１はサブトラックＴ２２上を摺動して、サブトラックＴ２１上を摺動しない。接触子３２はサブトラックＴ２１上を摺動して、サブトラックＴ２２上を摺動しない。
さらに、接触子２９はサブトラックＴ３２上を摺動して、サブトラックＴ３１上を摺動しない。接触子３０はサブトラックＴ３１上を摺動して、サブトラックＴ３２上を摺動しない。
以上のように、１つの接触子が１つのサブトラック上をそれぞれ摺動する。
図３に示す実施の形態１における回転型エンコーダ１００１では、２つの接触子３１、３２が１つのトラックＴ２上を摺動し、２つの接触子２９、３０が１つのトラックＴ３上を摺動する。
それに対して、図９に示す実施の形態３における回転型エンコーダ１００３では、１つの接触子が１つのサブトラック上を摺動するので、接触子２９〜３２の摺動によるシグナル接点３７Ａ〜３７Ｄやケース２１の凹部底面の樹脂面の磨耗や変形を低減することができる。
なお、サブトラックＴ２１、Ｔ２２の間隔とサブトラックＴ３１、Ｔ３２の間隔とをごく小さくすることで、ケース２１の凹部底面の面積を大きくすること無く、これらのサブトラックを配することができ、回転型エンコーダ１００３を小型化することができる。
なお、サブトラックＴ２１、Ｔ２２、Ｔ３１、Ｔ３２は実施の形態２における回転型エンコーダ１００２にも適用することができ、同様の効果を有する。
本発明によるアブソリュートタイプの回転型エンコーダは、シグナル接点を配するトラックを共用することで、トラックの数が少ないものに実現できるため、接点パターンの上面視形状が小さい、小型なアブソリュートタイプの回転型エンコーダを提供でき、各種電子機器の入力操作部に有用である。
２１、４１ ケース
２２ 軸受
２２Ａ 円筒部
２２Ｂ 鍔部
２３ 本体部
２４ 操作部
２５ 金属カバー
２５Ａ 脚部
２６、４２ 接点パターン
２７ 接点バネ
２８、２９、３０、３１、３２ 接触子
３３、４３ コモン端子
３４Ａ〜３４Ｄ、４４Ａ〜４４Ｄ シグナル端子
３６、４６ コモン接点
３７Ａ〜３７Ｄ、４７Ａ〜４７Ｄ シグナル接点
１００１、１００２、１００３ 回転型エンコーダ

Claims (4)

  1. 第一のトラック上に互いが電気的に独立して配された第一、第二のシグナル接点と、第二のトラック上に互いが電気的に独立して配された第三、第四のシグナル接点と、上記第一または第二のトラック上を摺動する接触子と、を備え、上記接触子を、上記第一のトラックに対応して互いに位相がずれて配された第一、第二の接触子と、上記第二のトラックに対応して互いに位相がずれて配された第三、第四の接触子で構成し、上記第一から第四の接触子が各々対応する上記第一から第四のシグナル接点上を摺動した際、上記第一、第二、第三のシグナル接点から得られる出力信号がそれぞれ偶関数となる位相位置で、上記第四のシグナル接点から得られる出力信号が奇関数となるようにしたことを特徴とする回転型エンコーダ。
  2. 第一のトラックは、第一の接触子が摺動する第一のサブトラックと、第二の接触子が摺動する第二のサブトラックと、を有し、第一のシグナル接点と第二のシグナル接点は、上記第一のサブトラックと上記第二のサブトラックとの双方上に配置されている、請求項１に記載の回転型エンコーダ。
  3. 第二のトラックは、第三の接触子が摺動する第三のサブトラックと、第四の接触子が摺動する第四のサブトラックと、を有し、第三のシグナル接点と第四のシグナル接点は、上記第三のサブトラックと上記第四のサブトラックとの双方上に配置されている、請求項２に記載の回転型エンコーダ。
  4. 第二のトラックは、第三の接触子が摺動する第一のサブトラックと、第四の接触子が摺動する第二のサブトラックと、を有し、第三のシグナル接点と第四のシグナル接点は、上記第一のサブトラックと上記第二のサブトラックとの双方上に配置されている、請求項１に記載の回転型エンコーダ。
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