JP5919363B1 - ロータリーエンコーダ - Google Patents

Abstract

【課題】回転ディスクの非透過部からの再帰反射光に起因する検出精度の低下を抑制するロータリーエンコーダを提供する。【解決手段】ロータリーエンコーダにおいて、回転ディスク１の各トラックは、周方向において交互に配置された透過部と、非透過部１４とを有し、非透過部１４は半径方向に並べて配置された複数の凸状部を有し、各凸状部は、入射光を発光部２に向かって再帰反射する一対の反射面を有する。複数のトラックは、透過部と非透過部１４が周期的なパターンで配置された周期的トラックＴａと、透過部と非透過部１４が非周期的なパターンで配置された非周期的トラックＴｂ１とを含み、周期的トラックＴａ及び非周期的トラックＴｂ１は、非周期的トラックＴｂ１の反射面で再帰反射した後に発光部２でさらに反射した光が周期的トラックＴａに入射しない半径方向の位置にそれぞれ配置される。【選択図】図４

Description

本発明は、被回転体の回転角度を検出する光学式のロータリーエンコーダに関する。

産業機械の分野では、電動機の駆動軸又はそれにより駆動される被回転体の回転角度を検出するセンサとして、光学式のロータリーエンコーダが使用されている。一般的に、光学式のロータリーエンコーダは、回転ディスクを透過した変調光に基づいて被回転体の回転角度を検出する透過型と、回転ディスクで反射した変調光に基づいて被回転体の回転角度を検出する反射型と、に分類される。

一般的に、透過型のロータリーエンコーダは、発光素子と、発光素子から発射された光を変調光に変換する複数の光学トラックを備えた回転ディスクと、回転ディスクによる変調光を受光して電気信号に変換する受光素子と、受光素子から伝送された電気信号を処理して被回転体の回転角度を計算する回路部と、から構成されている。そして、上述した複数の光学トラックの各々は、光透過性を有する部分（光透過部）と、光非透過性を有する部分（光非透過部）と、が延在方向に沿って交互に配置された構造を有している。このような構造の光学トラックは、例えば、クロムを蒸着したガラス板にエッチングを施すことによって形成される。つまり、エッチングによりクロム層が除去されたガラス板の部分が回転ディスクの光透過部を構成するとともに、クロム層が残されたガラス板の部分が回転ディスの光非透過部を構成することになる。

特許文献１では、上記の例とは異なり、光透過性を有する樹脂製の回転ディスクに複数のＶ字溝を設けることによって光非透過部を形成している。より具体的に、特許文献１のロータリーエンコーダでは、Ｖ字溝の傾斜面に入射する光の入射角が臨界角以上になるように光非透過部が成形されているので、Ｖ字溝の傾斜面に到達した光はそこで全反射することになる。上述した構造の光非透過部を採用すれば、蒸着工程及びエッチング工程が不要になるので、回転ディスクを安価かつ容易に製造できるようになる。ところが、特許文献１のロータリーエンコーダでは、発光素子から発射された光が光非透過部のＶ字溝で再帰反射するので、光非透過部からの再帰反射光が同じ発光素子でさらに反射することがある。そして、発光素子での反射光は、回転ディスクへの入射時の経路と線対称を成す経路を通って発光素子から放出されることになる。通常、ロータリーエンコーダの回転ディスクは、同心状に配置された複数の光学トラックを有するので、或る光学トラックのＶ字溝からの再帰反射光が、発光素子での反射後に、別の光学トラックに入射する虞がある。このように或る光学トラックからの再帰反射光が別の光学トラックに入射すると、後者の光学トラックに対応する変調信号が重畳するので、ロータリーエンコーダの検出精度が低下する虞がある。

これに関連して、特許文献２には、エンコーダの検出精度の周期的な誤差を算出して補正する機能を備えた信号処理装置が提案されている。ところが、特許文献２の信号処理装置は、非周期的な誤差を算出することはできないので、周期的なパターンを有する光学トラックからの再帰反射光に起因する検出精度の低下には対処できても、非周期的なパターンを有する光学トラックの再帰反射光に起因する検出精度の低下には対処できない。ここで、周期的なパターンとは、光透過部と光非透過部が光学トラックの全長にわたって同一のデューティで交互に配置されたパターンを意味している。図６は、光透過部Ｌと光非透過部Ｎの周期的なパターンを示す概略図である。また、非周期的なパターンとは、上記の周期的なパターンに該当するものを除いた全てのパターンを意味している。図７〜図９は、光透過部Ｌと光非透過部Ｎの非周期的なパターンを示す概略図である。図６〜図９中の空白部分が光透過部Ｌを表しており、網掛け部分が光非透過部Ｎを表している。

また、特許文献３には、Ｖ字溝の向きを９０°＋αに設定することによって反射光の向きを制御するエンコーダが提案されている。ところが、メタルＣＡＮパッケージに封入されたＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）のような、多くの光反射面を有する光源を採用する場合には、ダイパッドの端から発光点までの距離が大きくなるので（例えば約２ｍｍ）上記のαを大きく設定する必要がある（特許文献３中の数式（４）を参照）。そのため、上記のαを特許文献３中で推奨されている３°以下に収めるのは実際には困難である。また、特許文献３には、発光素子の光軸に関して回転ディスクの光非透過部と対称を成す箇所に、回転ディスクにおける光学トラック無しの部分を配置することが提案されている。ところが、上記の配置によると、回転ディスクにおける光学トラックを設けることができない部分が大きくなるので、発光素子の照射領域を有効に活用することができない。

特開平１１−２８７６７１号公報 特開２００３−２５４７８５号公報 国際公開第２００５／０５０１４１号パンフレット

回転ディスクの非透過部からの再帰反射光に起因する検出精度の低下を抑制できるロータリーエンコーダが求められている。

本発明の第１の態様によれば、回転軸線を有する回転ディスクと、回転ディスクに向かって光を発射する発光部と、を有し、回転ディスクは、回転軸線の周りに同心状に延在する複数のトラックを有し、複数のトラックの各々は、回転ディスクに入射した光を透過させる透過部と、回転ディスクに入射した光を透過させない非透過部と、を有し、透過部及び非透過部は、回転軸線の周りの周方向において交互に配置され、非透過部は、回転ディスクの周方向に並べて配置された複数の凸状部を有し、複数の凸状部の各々は、回転ディスクに入射した光を発光部に向かって再帰反射する一対の反射面を有し、複数のトラックは、透過部と非透過部が周方向において周期的なパターンで配置された周期的トラックと、透過部と非透過部が周方向において非周期的なパターンで配置された非周期的トラックと、を含み、周期的トラック及び非周期的トラックは、非周期的トラックの反射面で再帰反射した後に発光部でさらに反射した光が周期的トラックに入射することのない位置に、半径方向において配置される、ロータリーエンコーダが提供される。
本発明の第２の態様によれば、第１の態様において、発光部は、発光素子を収容する筐体を有し、筐体は、非周期的トラックの反射面で再帰反射した光を、発光部の光軸に関して対称的に反射する面を有する、ロータリーエンコーダが提供される。
本発明の第３の態様によれば、第１又は第２の態様において、複数のトラックは、透過部と非透過部が周方向において非周期的なパターンで配置された第２の非周期的トラックをさらに含み、周期的トラックは、半径方向において非周期的トラックと第２の非周期的トラックとの間に配置され、周期的トラック及び第２の非周期的トラックは、第２の非周期的トラックの反射面で再帰反射した後に発光部でさらに反射した光が周期的トラックに入射することのない位置に、半径方向において配置される、ロータリーエンコーダが提供される。
本発明の第４の態様によれば、第３の態様において、周期的トラック、非周期的トラック、及び第２の非周期的トラックは、非周期的トラック及び第２の非周期的トラックのいずれか一方の反射面で再帰反射した後に発光部でさらに反射した光が他方の非周期的トラックに入射するように、半径方向において配置される、ロータリーエンコーダが提供される。
本発明の第５の態様によれば、第１〜第４の態様のいずれか１つにおいて、周期的トラックがインクリメンタル信号用の光学トラックであり、非周期的トラックがアブソリュート信号用の光学トラックである、ロータリーエンコーダが提供される。
本発明の第６の態様によれば、第１〜第５の態様のいずれか１つにおいて、回転ディスクが光透過性を有する樹脂材料から形成される、ロータリーエンコーダが提供される。

本発明の第１の態様によれば、非周期的トラックからの再帰反射光が原因で周期的トラックに対応する変調信号の重畳が生じることを防止できるので、周期的トラックに対応する変調信号の重畳に起因した検出精度の低下を抑制できる。
本発明の第２の態様によれば、非周期的トラックからの再帰反射光が発光部の光軸に関して対称的に反射される場合に、その再帰反射光が原因で周期的トラックに対応する変調信号の重畳が生じることを防止できる。従って、第２の態様によれば、発光部がメタルＣＡＮパッケージのように光を反射しやすい部分を含んでいても、周期的トラックに対応する変調信号の重畳に起因した検出精度の低下を抑制できる。
本発明の第３及び第４の態様によれば、回転ディスクが２つの非周期的トラックを有する場合も、それら非周期的トラックからの再帰反射光が原因で周期的トラックに対応する変調信号の重畳が生じることを防止できる。従って、第３及び第４の態様によれば、回転ディスクが２つの非周期的トラックを有する場合も、周期的トラックに対応する変調信号の重畳に起因した検出精度の低下を抑制できる。
本発明の第５の態様によれば、アブソリュート信号用の光学トラックからの再帰反射光が原因でインクリメンタル信号用の光学トラックに対応する変調信号の重畳が生じることを防止できるので、インクリメンタル信号用の光学トラックに対応する変調信号の重畳に起因した検出精度の低下を抑制できる。
本発明の第６の態様によれば、回転ディスクの各トラックにおける非透過部が複雑な形状を有する場合であっても、射出成形のような樹脂成形技術を用いて回転ディスクを安価かつ容易に製造できる。

本発明の１つの実施形態のロータリーエンコーダの断面図である。 図１中の回転ディスクの上面図である。 図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。 図１のロータリーエンコーダの部分拡大図である。 本実施形態のロータリーエンコーダにおける回転ディスクの変形例を示す、図２と同様の上面図である。 光学トラックにおける光透過部と光非透過部の周期的なパターンの１つの例を示す概略図である。 光学トラックにおける光透過部と光非透過部の非周期的なパターンの第１の例を示す概略図である。 光学トラックにおける光透過部と光非透過部の非周期的なパターンの第２の例を示す概略図である。 光学トラックにおける光透過部と光非透過部の周期的なパターンの第３の例を示す概略図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。各図面において、同様の構成要素には同様の符号が付与されている。なお、以下の記載は、特許請求の範囲に記載される発明の技術的範囲や用語の意義等を限定するものではない。

図１〜図５を参照して、本発明の１つの実施形態のロータリーエンコーダについて説明する。本実施形態のロータリーエンコーダは、電動機の駆動軸又はその他の被回転体に連結された回転シャフトの回転角度を検出する光学式センサである。特に、本実施形態のロータリーエンコーダは、回転ディスクの下面に対向する発光素子と、回転ディスクの上面に対向する受光素子と、を備えた光透過型のロータリーエンコーダである。図１は、本実施形態の例示的なロータリーエンコーダＥの回転軸線Ｒを含む平面に沿った断面図である。

図１のように、本例のロータリーエンコーダＥは、電動機の駆動軸又はその他の被回転体（図示しない）に連結可能な棒状の回転シャフトＳと、回転シャフトＳの一端部に回転シャフトＳと同心状に取り付けられた回転ディスク１と、を有している。本例の回転ディスク１は、発光部２に対向する下面１１と、下面１１の反対側に位置する上面１２と、を有しており、回転シャフトＳと一緒に所定の回転軸線Ｒの周りで回転するようになっている。回転ディスク１の下面１１及び上面１２は、回転軸線Ｒに対して垂直に延在している。本例の回転ディスク１は、光透過性を有する種々の樹脂材料から形成されうる。本例の回転ディスク１の詳細な構造については後述する。

また、本例のロータリーエンコーダＥは、回転ディスク１の下面１１に向かって光を発射するように回転ディスク１の下方に配置された発光部２と、回転ディスク１の上方に配置された回路部Ｃと、回転ディスク１の上面１２と対向するように回路部Ｃに組み入れられた複数の受光部３と、を有している。本例の発光部２は、一般的にメタルＣＡＮパッケージと称される金属製の筐体２１と、筐体２１の内側に配置された赤色ＬＥＤ又は赤外ＬＥＤ等の発光素子２２と、を備えている。

本例の回路部Ｃは、回転シャフトＳの延在方向に対して垂直に延在する回路基板の形態を有している。本例の回路部Ｃには、複数の受光部３の他にも、種々の電子部品及び集積回路、並びにそれらを接続する配線が組み入れられている。本例の受光部３の個数は、後述する回転ディスク１の環状トラックＴの個数と等しく、それら受光部３の各々は、フォトダイオード又はフォトトランジスタ等の受光素子（不図示）を備えている。複数の受光部３は、複数の環状トラックＴのそれぞれを透過した光を受光できるように、回転軸線Ｒに垂直な方向（すなわち図１中の左右方向）に並べて配置されている。

続いて、本例の回転ディスク１の詳細な構造について説明する。図１のように、本例の回転ディスク１は、回転軸線Ｒの周りに同心状に延在する複数の環状トラックＴを有している。特に、本例の回転ディスク１は、半径の大きさが異なる３つの環状トラックを有している。図２は、図１中の回転ディスク１の上面図である。図２では、図１中の３つのトラックＴが符号Ｔａ，Ｔｂ１，Ｔｂ２で表されている。図２のように、３つのトラックＴａ，Ｔｂ１，Ｔｂ２の各々は、回転ディスク１に入射した光を透過させる複数の透過部１３と、回転ディスク１に入射した光を透過させない複数の非透過部１４と、を有しており、それら透過部１３及び非透過部１４は、回転軸線Ｒの周りの周方向において交互に配置されている。なお、図２中の網掛け部分は、上記の非透過部１４を含む、回転ディスク１に入射した光を透過させない部分に相当する。このことは、後述する図５においても同様である。

続いて、回転ディスク１の各トラックＴにおける非透過部１４の構造について説明する。図３は、図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。図３のように、本例のトラックＴａの非透過部１４は、回転ディスク１の周方向（すなわち図３中の左右方向）に並べて配置された複数のＶ字型の凸状部Ｐを有している。より具体的に、本例の非透過部１４は、平面状の下面１４１と、上述した複数の凸状部Ｐが設けられた凹凸面状の上面１４２と、を有している。非透過部１４の下面１４１は回転ディスク１の下面１１の一部であり、非透過部１４の上面１４２は回転ディスク１の上面１４２の一部である。図３のように、複数の凸状部Ｐの各々は、回転ディスク１の半径方向（すなわち図３中の断面に垂直な方向）に伸びる三角柱の形状を有している。

そして、複数の凸状部Ｐの各々は、非透過部１４の下面１４１に入射した光を発光部２に向かって再帰反射する一対の反射面Ｐ０を有している。一対の反射面Ｐ０は非透過部１４の上面１４２の一部である。なお、ここでいう「再帰反射」とは、発光部２から発射された光を、その進行方向が反転するように反射することを意味している。図３のように、一対の反射面Ｐ０の各々は、非透過部１４の下面１４１に対して所定の角度で傾斜している。より具体的に、それら反射面Ｐ０のうちの一方は、下面１４１に入射した光を他方の反射面Ｐ０に向かって全反射する角度で傾斜している（図３中の右側の反射面Ｐ０を参照）。非透過部１４の下面１４１に入射した光の経路が図中の矢印Ａ３０で表されている。そして、他方の反射面Ｐ０は、一方の反射面Ｐ０で全反射された光を下面１４１に向かってさらに全反射する角度で傾斜している（図３中の左側の反射面Ｐ０を参照）。

このように、発光部２から発射された光は、非透過部１４の下面１４１に入射した後に、各凸状部Ｐの一対の反射面Ｐ０で順に全反射されることになる（図３中の矢印Ａ３０を参照）。そして、一対の反射面Ｐ０で反射された光は、下面１４１への入射時とは反対の方向に進んで、下面１４１から出射することになる（図３中の矢印Ａ３０を参照）。つまり、トラックＴａの非透過部１４が発光部２の直上に位置するときには、発光部２から発射された光が、Ｖ字型の凸状部Ｐの反射面Ｐ０で再帰反射して同じ発光部２に戻ることになる。他方、本例のトラックＴａの透過部１３は、ともに平面状の下面と上面を有しており、下面に入射した光は、上面で反射されずに透過部１３から出射することになる。そのため、トラックＴａの透過部１３が発光部２の真上に位置するときには、発光部２から発射された光が、透過部１３の上面から出射して受光部３に到達することになる。なお、図２中の残りのトラックＴｂ１，Ｔｂ２の透過部１３及び非透過部１４は、上述したトラックＴａの透過部１３及び非透過部１４と同様の構造を有している。

再び図２を参照すると、回転ディスク１の複数のトラックＴは、透過部１３と非透過部１４が周方向において周期的に配置されたパターンを有するトラックＴａと、透過部１３と非透過部１４が周方向において非周期的に配置されたパターンを有する２つのトラックＴｂ１，Ｔｂ２と、を含んでいる。以下では、前者のパターンを有するトラックを「周期的トラック」と称し、後者のパターンを有するトラックを「非周期的トラック」と称することがある。図２のように、一方の非周期的トラックＴｂ１は、周期的トラックＴａよりも半径方向の内側に位置しており、他方の非周期的トラックＴｂ２は、周期的トラックＴａよりも半径方向の外側に位置している。以下では、半径方向の内側に位置する非周期的トラックＴａ１を「第１の非周期的トラックＴａ１」と称し、半径方向の外側に位置する非周期的トラックＴｂ２を「第２の非周期的トラックＴｂ２」と称することがある。

ここで、透過部１３と非透過部１４の周期的なパターンとは、透過部１３と非透過部１４がトラックＴの全長にわたって同一のデューティで交互に配置されたパターンを意味している（例えば図６を参照）。また、透過部１３と非透過部１４の非周期的なパターンとは、上記の周期的なパターンに該当するものを除いた全てのパターンを意味している（例えば図７〜図９を参照）。そのため、透過部１３と非透過部１４の配列が規則的であっても透過部１３と非透過部１４のデューティが同一ではないパターンは、周期的なパターンには該当せず、非周期的なパターンに該当する（特に図７を参照）。図２のように、第１の非周期的トラックＴｂ１は、周方向の全長の一部のみに非透過部１４が点在する疑似ランダム的なパターンを有している。同様に、第２の非周期的トラックＴｂ２は、周方向の全長の一部のみに透過部１３が点在する疑似ランダム的なパターンを有している。

続いて、回転ディスク１の各トラックＴにおける非透過部１４で再帰反射した光の経路について説明する。図４は、図１のロータリーエンコーダＥの部分拡大図である。以下では、特に、第１の非周期的トラックＴｂ１の非透過部１４で再帰反射した光の経路について説明する。図４中の矢印Ａ４１は、発光部２から第１の非周期的トラックＴｂ１に向かって発射された光の経路を表しており、図４中の矢印４２は、第１の非周期的トラックＴｂ１で再帰反射された光の経路を表している。また、図４中の仮想線は、発光部２の光軸Ｏを表している。矢印Ａ４１，Ａ４２から分かるように、第１の非周期的トラックＴｂ１の非透過部１４での再帰反射によって、発光部２から発射された光の進行方向が反転されている（すなわち１８０°回転されている）。つまり、非透過部１４からの再帰反射光は、入射時の経路を反対向きに進んで発光部２に戻ることになる。

上述した通り、本例の発光部２は、メタルＣＡＮパッケージと称される金属製の筐体２１と、筐体２１の内側に配置された発光素子２２と、から構成されている。そのため、非透過部１４からの再帰反射光は、矢印Ａ４２のように、筐体２１の内側に進入することになる。そして、本例の筐体２１は光を反射しやすい材料を含んでいるので、筐体２１の内側に進入した光は、筐体２１の内面で反射して発光部２の外側に放出されることになる。このようにして放出された光の経路が、図４中の矢印Ａ４３で表されている。矢印Ａ４２，Ａ４３から分かるように、発光部２での反射後の光の経路は、発光部２の光軸Ｏに関して、反射前の光の経路と線対称を成している。上述した発光部２での反射光が回転ディスク１の周期的トラックＴａに入射すると、周期的トラックＴａに対応する変調信号が重畳することが原因で、回転角度の検出精度が低下する場合がある。

このような検出精度の低下を抑制するために、本例の回転ディスク１の複数のトラックＴは、回転ディスク１の半径方向において所定の位置関係を有している。より具体的に、本例の複数のトラックＴは、第１の非周期的トラックＴｂ１の非透過部１４で再帰反射した後に発光部２でさらに反射した光が周期的トラックＴａに入射しないように、それぞれ半径方向において配置されている。例えば、複数のトラックＴは、第１の非周期的トラックＴｂ１の非透過部１４で再帰反射した後に発光部２でさらに反射した光が第２の非周期的トラックＴｂ２に入射するように、それぞれ半径方向において配置されうる。このように、本例のロータリーエンコーダＥでは、第１の非周期的トラックＴｂ１からの再帰反射光が周期的トラックＴａに入射することはないので、その再帰反射光が周期的トラックＴａに対応する変調信号の重畳を引き起こすことはない。従って、本例のロータリーエンコーダＥによれば、周期的トラックＴａに対応する変調信号の重畳に起因した検出精度の低下を抑制することができる。

また、本例の回転ディスク１において、複数のトラックＴは、第２の非周期的トラックＴｂ２の非透過部１４で再帰反射した後に発光部２でさらに反射した光が周期的トラックＴａに入射しないように、それぞれ回転ディスク１の半径方向において配置されている。例えば、複数のトラックＴは、第２の非周期的トラックＴｂ２の非透過部１４で再帰反射した後に発光部２でさらに反射した光が第１の非周期的トラックＴｂ１に入射するように、半径方向において配置されうる。このように、本例のロータリーエンコーダＥでは、第２の非周期的トラックＴｂ２からの再帰反射光が周期的トラックＴａに入射することはないので、その再帰反射光が周期的トラックＴａに対応する変調信号の重畳を引き起こすことはない。従って、本例のロータリーエンコーダＥによれば、周期的トラックＴａに対応する変調信号の重畳に起因した検出精度の低下をさらに抑制することができる。なお、本例のロータリーエンコーダＥでは、周期的トラックＴａからの再帰反射光が、発光部２でさらに反射して同じ周期的トラックＴａに入射する場合もある。ただし、周期的トラックＴａからの再帰反射光に起因する検出誤差は、特許文献２に開示されるような公知の処理装置によって補正可能である。

続いて、上述した回転ディスク１の変形例について説明する。図５は、本実施形態のロータリーエンコーダＥにおける回転ディスク１の変形例を示す、図２と同様の上面図である。本例の回転ディスク１は、図２の例と同様に、回転軸線Ｒの周りに同心状に延在する複数の環状トラックＴを有している。本例による複数のトラックＴは、図２の例と同様に、透過部１３と非透過部１４が周期的に配置されたパターンを有する１つの周期的トラックＴａと、周期的トラックＴａよりも半径方向の内側に配置された第１の非周期的トラックＴｂ１と、周期的トラックＴａよりも半径方向の外側に配置された第２の非周期的トラックＴｂ２と、を含んでいる。各トラックＴにおける個々の透過部１３及び非透過部１４の構造は、図２の例と同様である（図３も参照）。

図５を参照すると、本例の回転ディスク１では、周期的トラックＴａがインクリメンタルトラックの形態を有しており、第１及び第２の非周期的トラックＴｂ１，Ｔｂ２の各々がアブソリュートトラックの形態を有している。通常、インクリメンタルトラックとは、回路部でインクリメンタル信号として処理される電気信号の基となる変調光を生成する光学トラックを意味する。一般的なインクリメンタルトラックは、回転ディスクが１回転する期間にわたって連続する正弦波状の電気信号を出力するように、透過部と非透過部が周期的に配置されたパターンを有している。また、アブソリュートトラックとは、回路部でアブソリュート信号として処理される電気信号の基となる変調光を生成する光学トラックを意味する。一般的なアブソリュートトラックは、Ｍ系列の疑似ランダムパターン、グレイコードパターン、又は回転ディスクが１回転する期間中に１つのパルスのみを出力する原点検出用のパターンのような、透過部と非透過部が非周期的に配置されたパターンを有している。

ここで、本実施形態のロータリーエンコーダＥの回路部Ｃにおけるアブソリュート信号及びインクリメンタル信号の処理方法について説明する。本例の回路部Ｃでは、アブソリュート信号及びインクリメンタル信号のそれぞれに以下のような処理が施される。先ず、アブソリュート信号には、回路部Ｃのコンパレータによるハイ／ローレベルの判定処理のような簡素な処理が施される。他方、インクリメンタル信号には、回路部のＡＤ（Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ）変換器によるＡＤ変換処理のような複雑な処理が施される。そのため、より高品質のインクリメンタル信号を生成することが、回転角度の検出精度の向上につながると考えられる。

図５の回転ディスク１においても、複数のトラックＴは、上述した図２の例と同様に、半径方向において所定の位置関係を有している。便宜上、以下では、周期的トラックＴａをインクリメンタルトラックＴａと称し、第１及び第２の非周期的トラックＴｂ１，Ｔｂ２をそれぞれ第１及び第２のアブソリュートトラックＴｂ１，Ｔｂ２と称することがある。より具体的に、本例の複数のトラックＴは、第１のアブソリュートトラックＴｂ１の非透過部１４で再帰反射した後に発光部２でさらに反射した光がインクリメンタルトラックＴａに入射しないように、それぞれ半径方向において配置されている。このように、本例の回転ディスク１を備えたロータリーエンコーダＥでは、第１のアブソリュートトラックＴｂ１からの再帰反射光がインクリメンタルトラックＴａに入射することはないので、その再帰反射光がインクリメンタルトラックＴａに対応する変調信号の重畳を引き起こすことはない。従って、本例の回転ディスク１を備えたロータリーエンコーダＥによれば、インクリメンタルトラックＴａに対応する変調信号の重畳に起因した検出精度の低下を抑制することができる。

また、図５の回転ディスク１において、複数のトラックＴは、第２のアブソリュートトラックＴｂ２の非透過部１４で再帰反射した後に発光部２でさらに反射した光がインクリメンタルトラックＴａに入射しないように、それぞれ回転ディスク１の半径方向において配置されている。このように、本例の回転ディスク１を備えたロータリーエンコーダＥでは、第２のアブソリュートトラックＴｂ２からの再帰反射光がインクリメンタルトラックＴａに入射することはないので、その再帰反射光がインクリメンタルトラックＴａに対応する変調信号の重畳を引き起こすことはない。従って、本例の回転ディスク１を備えたロータリーエンコーダＥによれば、インクリメンタルトラックＴａに対応する変調信号の重畳に起因した検出精度の低下をさらに抑制することができる。

図５の回転ディスク１によれば、第１のアブソリュートトラックＴｂ１からの再帰反射光が第２のアブソリュートトラックＴｂ２に入射することがある。同様に、第２のアブソリュートトラックＴｂ２からの再帰反射光が第１のアブソリュートトラックＴｂ１に入射することがある。ところが、第１又は第２のアブソリュートトラックＴｂ１，Ｔｂ２に再帰反射光が入射したとしても、そのような再帰反射光が回転速度の検出精度に与える影響は小さいと考えられる。その理由は以下に示す通りである。第１又は第２のアブソリュートトラックＴｂ１，Ｔｂ２から出力される変調光は、上述した通り、回路部Ｃコンパレータによるハイ／ローレベルの判定処理に使用されるが、ハイ／ローレベルの閾値には、通常、或る程度のマージンが設定される。そのため、第１又は第２のアブソリュートトラックＴｂ１，Ｔｂ２に再帰反射光が入射したとしても、それが原因でハイ／ローレベルの誤判定が生じる可能性は低いと考えられる。

以上のように、本実施形態のロータリーエンコーダＥによれば、第１又は第２の非周期的トラックＴｂ１、Ｔｂ２からの再帰反射光が原因で周期的トラックＴａに対応する変調信号の重畳が生じることを防止できるので、周期的トラックＴａに対応する変調信号の重畳に起因した検出精度の低下を抑制できる。特に、本実施形態のロータリーエンコーダＥによれば、第１又は第２の非周期的トラックＴｂ１，Ｔｂ２からの再帰反射光が発光部２の光軸Ｏに関して対称的に反射される場合に、その再帰反射光が原因で周期的トラックＴａに対応する変調信号の重畳が生じることを防止できる。従って、発光部２がメタルＣＡＮパッケージのように光を反射しやすい部分を含んでいても、周期的トラックＴａに対応する変調信号の重畳に起因した検出精度の低下を抑制できる。また、本実施形態のロータリーエンコーダＥによれば、回転ディスク１が光透過性を有する樹脂材料から形成されるので、金属材料の蒸着及びエッチング等の工程が不要になる。さらに、回転ディスク１の各トラックＴにおける非透過部１４が複雑な形状を有する場合であっても、射出成形のような樹脂成形技術を用いて回転ディスク１を安価かつ容易に製造できる。

本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内で種々改変されうる。例えば、上記実施形態のロータリーエンコーダＥの回転ディスク１は、１つの周期的トラックＴａと、２つの非周期的トラックＴｂ１，Ｔｂ２を有するものの、本発明のロータリーエンコーダの回転ディスクは、２つ以上の周期的トラックを有してもよいし、１つ又は３つ以上の非周期的トラックを有してもよい。また、本発明のロータリーエンコーダの各トラックにおける透過部と非透過部の配列は、図２及び図５に示すものに限定されない。また、本発明のロータリーエンコーダの各トラックにおける非透過部の構造、特に、凸状部の個数、形状、及び配列等は、図３に示すものに限定されない。さらに、上記実施形態に記載した各部の寸法、形状、及び材質等は一例にすぎず、本発明の効果を達成するために多様な寸法、形状、及び材質等が採用されうる。

１ 回転ディスク
１１ 下面
１２ 上面
１３ 透過部
１４ 非透過部
１４１ 下面
１４２ 上面
２ 発光部
２１ 筐体
２２ 発光素子
３ 受光部
Ｃ 回路部
Ｅ ロータリーエンコーダ
Ｌ 光透過部
Ｎ 光非透過部
Ｏ 光軸
Ｐ 凸状部
Ｐ０ 反射面
Ｒ 回転軸線
Ｓ 回転シャフト
Ｔ トラック
Ｔａ 周期的トラック
Ｔｂ１ 非周期的トラック
Ｔｂ２ 非周期的トラック

Claims (6)

1. 回転軸線を有する回転ディスクと、
   前記回転ディスクに向かって光を発射する発光部と、を有し、
   前記回転ディスクは、前記回転軸線の周りに同心状に延在する複数のトラックを有し、
   前記複数のトラックの各々は、前記回転ディスクに入射した光を透過させる透過部と、前記回転ディスクに入射した光を透過させない非透過部と、を有し、前記透過部及び前記非透過部は、前記回転軸線の周りの周方向において交互に配置され、
   前記非透過部は、前記回転ディスクの周方向に並べて配置された複数の凸状部を有し、前記複数の凸状部の各々は、前記回転ディスクに入射した光を前記発光部に向かって再帰反射する一対の反射面を有し、
   前記複数のトラックは、前記透過部と前記非透過部が前記周方向において周期的なパターンで配置された周期的トラックと、前記透過部と前記非透過部が前記周方向において非周期的なパターンで配置された非周期的トラックと、を含み、
   前記周期的トラック及び前記非周期的トラックは、前記非周期的トラックの前記反射面で再帰反射した後に前記発光部でさらに反射した光が前記周期的トラックに入射することのない位置に、前記半径方向において配置される、ロータリーエンコーダ。
2. 前記発光部は、発光素子を収容する筐体を有し、
   前記筐体は、前記非周期的トラックの前記反射面で再帰反射した光を、前記発光部の光軸に関して対称的に反射する面を有する、請求項１に記載のロータリーエンコーダ。
3. 前記複数のトラックは、前記透過部と前記非透過部が前記周方向において非周期的なパターンで配置された第２の非周期的トラックをさらに含み、
   前記周期的トラックは、前記半径方向において前記非周期的トラックと前記第２の非周期的トラックとの間に配置され、
   前記周期的トラック及び前記第２の非周期的トラックは、前記第２の非周期的トラックの前記反射面で再帰反射した後に前記発光部でさらに反射した光が前記周期的トラックに入射することのない位置に、前記半径方向において配置される、請求項１または２に記載のロータリーエンコーダ。
4. 前記周期的トラック、前記非周期的トラック、及び前記第２の非周期的トラックは、前記非周期的トラック及び前記第２の非周期的トラックのいずれか一方の前記反射面で再帰反射した後に前記発光部でさらに反射した光が他方の非周期的トラックに入射するように、前記半径方向において配置される、請求項３に記載のロータリーエンコーダ。
5. 前記周期的トラックがインクリメンタル信号用の光学トラックであり、前記非周期的トラックがアブソリュート信号用の光学トラックである、請求項１〜４のいずれか１つに記載のロータリーエンコーダ。
6. 前記回転ディスクが光透過性を有する樹脂材料から形成される、請求項１〜５のいずれか１つに記載のロータリーエンコーダ。

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