JP2626609B2 - ロータリーエンコーダとこのロータリーエンコーダに用いる回転ディスク - Google Patents

ロータリーエンコーダとこのロータリーエンコーダに用いる回転ディスク

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JP2626609B2
JP2626609B2 JP6332047A JP33204794A JP2626609B2 JP 2626609 B2 JP2626609 B2 JP 2626609B2 JP 6332047 A JP6332047 A JP 6332047A JP 33204794 A JP33204794 A JP 33204794A JP 2626609 B2 JP2626609 B2 JP 2626609B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、モータの動きに連動し
て回転軸の回転位置に応じたデジタル信号を出力するこ
とにより、回転軸の位置検出または位置制御を行わせる
ロータリーエンコーダとこのロータリーエンコーダに用
いる回転ディスクに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、ロータリーエンコーダには、ポテ
ンショメータ等を利用したアナログ方式角度エンコーダ
と、回転ディスク,LED,フォトトランジスタ等から
構成されるデジタル方式のロータリーエンコーダがあ
る。しかし、アナログ方式角度エンコーダは、位置検出
精度が悪く、ポテンショメータを回転させるために大き
なトルクを必要とする他、ポテンショメータ部に接触不
良を起こしやすいという問題がある。そのため、最近で
は、低トルクで位置検出精度が高いデジタル式のロータ
リーエンコーダが広く用いられている。ロータリーエン
コーダは、大別すると二種類あり、回転軸の絶対位置を
検出するアブソリュート型エンコーダと、回転軸の相対
位置を検出するインクリメンタル型エンコーダがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このうち、アブソリュ
ート型エンコーダは、位置検出精度は高いが、そのため
のハードウエア構成が大掛かりとなる欠点があり、ま
た、インクリメント型エンコーダは、回転軸の絶対位置
検出が困難な上、回転方向を検出するために90°の位
相差を有するフォトスリットおよび複雑な検出回路を必
要としていた。
【0004】また、回転ディスクの周方向に、高速回転
用のインクリメンタル形のスリットと、低速回転用のア
ブソリュート形のパターンコードとを備え、高低速の速
度に応じた回転ディスクの正確な回転角を求めるものが
提案されているが(特開昭63−99620号公報)、
回転方向を検出するためには、依然として複雑な検出回
路や、複雑なパターンコードおよびそれを読み取る複数
の検出装置が必要になる。
【0005】さらに、特開平2−161312号公報に
は、回転ディスク上に半透光部を設け、所定の位置検出
に用いたものが開示されているが、本装置で回転方向を
検出するためには、複数のフォトインタラプタ及びその
位相差を検出するための回路構成が必要となる。
【0006】本発明は、上記従来の欠点を解決すべくな
されたものであり、極めて簡単な構成にて、モータ等の
絶対的回転角、相対的回転角及び回転方向を精度良く検
出できるロータリーエンコーダの提供を目的としてい
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記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、複数のスリットか
らなるデジタルトラックと光透過率が徐々に変化するア
ナログトラック及びこのアナログトラックの不連続域を
示す補助デジタルトラックとを周方向に沿って備える回
転ディスクと、上記デジタルトラック及びアナログトラ
ックに光を与える発光手段と、上記デジタルトラックを
通過するパルスを検出するパルス検出手段と、上記アナ
ログトラックを通過する光の光量を検出する光量検出手
と、上記光量検出手段により検出された光量から回転
ディスクの絶対的回転角を算出する絶対回転角算出手段
と、連続して検出された複数の光量を比較して回転ディ
スクの回転方向を決定する回転方向検出手段と、上記パ
ルス検出手段により検出されるパルス数と前記回転方向
検出手段の出力とから回転ディスクの相対的回転角を算
出する相対回転角算出手段とで構成してある。
【0008】また、本発明は、複数のスリットからなる
デジタルトラックと、光透過率が徐々に変化するアナロ
グトラック及びこのアナログトラックの不連続域を示す
補助デジタルトラックとを周方向に沿って備える回転デ
ィスクと、上記デジタルトラック及びアナログトラック
に光を与える発光手段と、上記デジタルトラックを通過
するパルスを検出する受光素子と、上記アナログトラッ
クを通過する光の光量を検出する受光素子と、上記アナ
ログトラックを通過する光の光量をデジタル化するA/
Dコンバータと、デジタル化された光量の信号より回転
方向を決定する回転方向検出手段と、上記デジタルトラ
ックを通過するパルス数と、前記回転方向検出手段の出
力とから回転ディスクの相対的回転角を算出する相対回
転角算出手段とからなる構成としてある。
【0009】この場合、前記回転ディスクは、複数のス
リットからなるデジタルトラック及び補助デジタルトラ
ックを周方向に備えたデジタルディスクと、光透過率が
徐々に変化するアナログトラックを周方向に備えたアナ
ログディスクとを重ねて構成することもできる。
【0010】
【作用】上記構成において、アナログトラックを通過す
る光は、光量検出手段によりその光量を検出され、A/
Dコンバータでデジタル変換される。検出された光量
は、回転ディスクの絶対的な回転角より一定の値となる
ので、そのデジタル化された出力信号より、回転ディス
クの絶対的回転角が算出される。また、デジタル化され
た複数の光量を比較してその増減を検出し、回転ディス
クの回転方向が算出される。一方、デジタルトラックを
通過するパルスは、パルス検出手段により検出され、そ
のパルス数と回転ディスクの回転方向の情報から回転デ
ィスクの相対的回転角が算出される。
【0011】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。図1は本発明の一実施例を示すロータリーエンコー
ダの概略説明図、図2は図1における回転ディスクの平
面図である。本実施例においてロータリーエンコーダの
回転ディスク10は、デジタルディスク10aとアナロ
グディスク10bを重ね合わせて形成され、デジタルデ
ィスク10aには、デジタルトラック1及び補助デジタ
ルトラック2が、アナログディスク10bには、アナロ
グトラック3がそれぞれその周方向に沿って形成されて
いる。
【0012】デジタルディスク10a上のデジタルトラ
ック1は、目的とするエンコーダの角度検出精度に応
じ、最小検出角毎に多数のスリットが設けられており、
このスリットによる光の通過/非通過を検出して回転角
の測定が行われる。
【0013】アナログディスク10b上のアナログトラ
ック3は、周方向に沿って光透過率が徐々に変化するよ
う構成されたトラックであり、実施例においては、4分
の1周で最高の透過率から最低の透過率まで変化するよ
う構成されている。このアナログトラック3は、光透過
率が徐々に変化する透光板をアナログディスクに埋設し
て形成しても良いし、遮光塗膜を透明なアナログディス
クに塗布して形成するようにしても良い。また、光透過
率を1周あるいは2分の1周で、最高から最低の透過率
に変化させるようにアナログトラックを形成することも
できる。
【0014】補助デジタルトラック2は、アナログトラ
ック3の不連続域を示すためのものであり、このトラッ
クの出力は、回転方向を検出するための補助信号として
使用される。なお、デジタルトラック1及び補助デジタ
ルトラック2に対応するアナログディスク10bのディ
スク面、及びアナログトラック3に対応するデジタルデ
ィスク10aのディスク面は、それぞれそれらによる信
号検出を妨げないように、トラック全域に亘るスリット
が設けられている。
【0015】上記デジタルトラック1、アナログトラッ
ク3及び補助デジタルトラック2に対して、LED4,
4及びフォトトランジスタ5,5がそれぞれ両側から臨
ませてある。LED4,4は、LED電源4aより給電
されて発光する発光手段であり、ディスクの回転中にデ
ジタルトラック1に対し発光が行われると、そのスリッ
トにより光が通過/非通過を繰り返し、ディスク回転速
度に応じた周波数を有するパルスが形成される。また、
アナログトラック3に対し発光が行われると、その照射
位置での光透過率に応じて減光された光が透過される。
【0016】LED4,4で照射され、デジタルトラッ
ク1、アナログトラック3及び補助デジタルトラック2
をそれぞれ通過した光は、フォトトランジスタ5で検出
される。フォトトランジスタ5aで検出されたデジタル
トラック1のパルスは、アップ/ダウンカウンタ9に出
力され、そのパルス数がカウントされる。またフォトト
ランジスタ5bで検出されたアナログトラック3を通過
した光の光量は、A/Dコンバータ6に出力されてデジ
タル変換される。
【0017】A/Dコンバータ6によりデジタル変換さ
れた光量は、回転ディスク10の絶対回転角を算出する
絶対回転角算出部(図示せず)に出力されると共に、回
転ディスク10の回転方向を算出する回転方向検出部7
に出力される。絶対回転角算出部では、検出された光量
に基づいて、回転ディスクの絶対的な回転角を算出す
る。回転方向検出部7は、デジタル化された複数の光量
を比較してその増減を検出し、回転ディスクの回転方向
を算出する。この場合、タイミング信号発生部8のタイ
ミング信号に基づいて複数の光量が検出され、比較され
る。
【0018】上記アップ/ダウンカウンタ9には、この
回転方向検出部7からの回転方向を示す信号が入力さ
れ、前記デジタルトラック1により生じたパルス数に対
し、回転方向の情報を与えて、回転ディスクの相対的回
転角を算出する。
【0019】次に本実施例に沿って本発明の動作につい
て説明する。上記構成において、回転する回転ディスク
10のアナログトラック3を通過する光は、フォトトラ
ンジスタ5bによりその光量を検出され、A/Dコンバ
ータ6でデジタル変換される。検出された光量は、回転
ディスクの絶対的な回転角より一定の値となるので、そ
のデジタル化された出力信号より、回転ディスクの絶対
的回転角が算出される。
【0020】また、回転方向検出部によりデジタル化さ
れた複数の光量を比較してその増減を検出し、回転ディ
スク10の回転方向が算出される。この場合、アナログ
トラック3の光透過率の不連続な部分は、補助デジタル
トラック2によって検出され、光量検出の際に誤った検
出がないようにされる。
【0021】一方、デジタルトラック1を通過するパル
スは、フォトトランジスタ5aにより検出され、そのパ
ルス数と回転ディスクの回転方向の情報からアップ/ダ
ウンカウンタ9にて回転ディスクの相対的回転角が算出
される。さらに単位時間当りのパルス数に基づいて、回
転ディスク10の角速度を求めることもできる。
【0022】以上好ましい実施例をあげて本発明を説明
したが、本発明は必ずしも上記実施例に限定されるもの
ではなく、特許請求の記載に基づいて種々の改良・変形
が可能である。例えば、実施例においては、回転ディス
クをデジタルディスク及びアナログディスクによって構
成したが、一枚のディスク上に、デジタルトラック及び
アナログトラックを形成して本発明を実施することもも
ちろん可能である。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、ロータリ
ーエンコーダの回転ディスク上にアナログトラックとデ
ジタルトラックの両方を設けることにより、非常にシン
プルな回路構成で、従来のアブソリュート形とインクリ
メント形のエンコーダの機能を併せ持つことができ、そ
れによって高精度に回転軸の絶対位置および回転方向を
検出する事ができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明ロータリーエンコーダの一実施例を示す
概略説明図である。
【図2】本発明ロータリーエンコーダの一実施例に用い
る回転ディスクの平面図である。
【符号の説明】
1 デジタルトラック 2 補助デジタルトラック 3 アナログトラック 4 LED 4a LED電源 5 フォトトランジスタ 6 A/Dコンバータ 7 回転方向検出部 8 タイミング信号発生部 9 アップ/ダウンカウンタ 10 回転ディスク 10a アナログディスク 10b デジタルディスク

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のスリットからなるデジタルトラッ
    クと、光透過率が徐々に変化するアナログトラック及び
    このアナログトラックの不連続域を示す補助デジタルト
    ラックとを周方向に沿って備える回転ディスクと、 上記デジタルトラック及びアナログトラックに光を与え
    る発光手段と、 上記デジタルトラックを通過するパルスを検出するパル
    ス検出手段と、 上記アナログトラックを通過する光の光量を検出する光
    量検出手段と、上記光量検出手段により検出された光量から回転ディス
    クの絶対的回転角を算出する絶対回転角算出手段と、 連続して検出された複数の光量を比較して回転ディスク
    の回転方向を決定する回転方向検出手段と、 上記パルス検出手段により検出されるパルス数と、前記
    回転方向検出手段の出力とから回転ディスクの相対的回
    転角を算出する相対回転角算出手段と、 からなることを特徴とするロータリーエンコーダ。
  2. 【請求項2】 複数のスリットからなるデジタルトラッ
    クと、光透過率が徐々に変化するアナログトラック及び
    このアナログトラックの不連続域を示す補助デジタルト
    ラックとを周方向に沿って備える回転ディスクと、 上記デジタルトラック及びアナログトラックに光を与え
    る発光手段と、 上記デジタルトラックを通過するパルスを検出する受光
    素子と、 上記アナログトラックを通過する光の光量を検出する受
    光素子と、 上記アナログトラックを通過する光の光量をデジタル化
    するA/Dコンバータと、 デジタル化された光量の信号より回転方向を決定する回
    転方向検出手段と、 上記デジタルトラックを通過するパルス数と、前記回転
    方向検出手段の出力とから回転ディスクの相対的回転角
    を算出する相対回転角算出手段と、 からなることを特徴とするロータリーエンコーダ。
  3. 【請求項3】 回転ディスクの周方向に沿って、複数の
    スリットからなるデジタルトラックと、光透過率が徐々
    に変化するアナログトラック及びこのアナログトラック
    の不連続域を示す補助デジタルトラックとを周方向に備
    えたことを特徴とするロータリーエンコーダの回転ディ
    スク。
  4. 【請求項4】 前記回転ディスクは、複数のスリットか
    らなるデジタルトラック及び補助デジタルトラックとを
    周方向に備えたデジタルディスクと、光透過率が徐々に
    変化するアナログトラックを周方向に備えたアナログデ
    ィスクとを重ねて構成したことを特徴とする請求項3記
    載のロータリーエンコーダの回転ディスク。
JP6332047A 1994-12-12 1994-12-12 ロータリーエンコーダとこのロータリーエンコーダに用いる回転ディスク Expired - Lifetime JP2626609B2 (ja)

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JPH08166257A JPH08166257A (ja) 1996-06-25
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Families Citing this family (7)

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