JPH05215573A

JPH05215573A - ロータリエンコーダ

Info

Publication number: JPH05215573A
Application number: JP6548592A
Authority: JP
Inventors: Masato Hara; 正人原
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1992-02-05
Filing date: 1992-02-05
Publication date: 1993-08-24

Abstract

(57)【要約】【目的】ロータリエンコーダを薄型化する。【構成】主スリット円板１２は、回転軸１１を中心と
する円周上に全周にわたって形成された主スリット格子
１３を有する。副スリット円板１４は、主スリット円板
１２に平行かつ同軸的に設けられ、主スリット格子１３
に対向する位置に副スリット格子１９を有する。副スリ
ット格子１９は第１および第２のスリット１５、１６か
ら成る。主スリット円板１２の上に発光素子２１を設
け、副スリット円板１４の下に第１および第２の蛍光性
光ファイバ２２、２３を設ける。蛍光性光ファイバ２
２、２３は副スリット円板１４に平行に延びる。発光素
子２１から照射された光は、主スリット格子１３と第１
および第２のスリット１５、１６を通過し、蛍光性光フ
ァイバ２２、２３の側面に形成された受光部２４、２５
に入射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は回転体の回転角度位置等
を検出するロータリエンコーダに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来ロータリエンコーダとして、例えば
特開昭５４−３６７５５号公報、特開昭５５−５２９１
１号公報、実開昭５８−７４１１６号公報、および実開
昭５８−１７７８２５号公報に記載されたものが知られ
ている。これらのロータリエンコーダは、回転軸を中心
とする円周上に全周にわたり等ピッチで複数のスリット
部が形成され、回転自在なスリット円板を有しており、
スリット部を通過した光を、光ファイバを介して検出す
るように構成されている。光ファイバは、スリット円板
に対してその端部を対向させて配置され、光ファイバの
他端部には受光素子が設けられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように従来のロー
タリエンコーダでは、光ファイバは、その端面から光を
入射させる必要があるため、スリット板の面に対して垂
直に設けられている。このためスリット板の近傍には、
光ファイバを設けるために所定のスペースが必要であ
り、したがって、ロータリエンコーダを充分に薄型化で
きないという問題点があった。本発明は、ロータリエン
コーグを充分に薄型化することを目的としてなされたも
のである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明に係るロータリエ
ンコーダは、回転自在に設けられ、回転軸を中心とする
円周上に全周にわたって主スリット格子が形成された主
スリット板と、上記主スリット格子を通過するように光
を照射する手段と、上記主スリット格子を通過した光が
側面から入射されるように設けられ、この光が入射され
た時蛍光を発して伝達させる光ファイバ手段と、この光
ファイバ手段により伝達された蛍光を検出する手段とを
備えたことを特徴としている。

【０００５】

【実施例】以下図示実施例により本発明を説明する。図
１〜図４は本発明の第１実施例を示すものである。

【０００６】図１において、本ロータリエンコーグは図
示しない回転体の回転角度位置等を検出するように構成
されており、回転軸１１はこの回転体に一体的に連結さ
れている。主スリット円板１２は回転軸１１の端部に固
着され、回転軸１１とともに回転する。主スリット円板
１２には、回転軸１１を中心とする円周上に全周にわた
って主スリット格子１３が形成される。主スリット格子
１３は、等ピッチで形成された複数のスリット部１３ａ
から成る。

【０００７】副スリット円板１４は、主スリット円板１
２と平行かつ同軸的に設けられる。副スリット円板１４
は、図示しないエンコーダハウジングに一体的に固定さ
れ、回転はしない。副スリット円板１４には、主スリッ
ト円板１２の主スリット格子１３に対向する位置に、第
１および第２のスリット１５、１６から成る副スリット
格子１９が形成される。第１および第２のスリット１
５、１６は、それぞれ複数のスリット部から成り、各ス
リット部は、副スリット円板１４の中心から同じ距離、
つまり同じ円周上に位置する。

【０００８】図２は、第１および第２のスリット１５、
１６を示すものである。第１のスリット１５は、例えば
４つのスリット部１５ａから成り、各スリット部１５ａ
は一定のピッチＰの間隔で形成される。同様に、第２の
スリット１６も、例えば４つのスリット部１６ａから成
り、各スリット部１６ａは一定のピッチＰの間隔で形成
される。各スリット部１５ａ、１６ａは矩形を呈してお
り、主スリット円板１２のスリット部１３ａと同じ形状
を有する。また第１および第２のスリット１５、１６の
ピッチＰはスリット部１３ａのピッチと同じ大きさであ
るが、これらのスリット１５、１６の位相は相互に１／
４ピッチだけずれている。なおスリット部１３ａ、１５
ａ、１６ａは、各スリット円板１２、１４の中心を通る
直線と、この中心を曲率中心とする円弧によって形成さ
れる扇形を有していてもよい。

【０００９】図１において、主スリット円板１２の上方
には発光素子２１が設けられ、副スリット円板１４の下
方には、この円板１４に平行に、第１および第２の蛍光
性光ファイバ２２、２３が配設される。発光素子２１は
主スリット円板１２の主スリット格子１３に対向する位
置に設けられ、主スリット円板１２に対して光を照射す
る。第１および第２の蛍光性光ファイバ２２、２３の先
端部は、副スリット円板１４の径方向に沿って延び、す
なわちスリット１５、１６に平行である。蛍光性光ファ
イバ２２、２３の先端部の側面には、それぞれ受光部２
４、２５が設けられる。これらの受光部２４、２５は、
それぞれ第１および第２のスリット１５、１６に対向し
ている。したがって、発光素子２１から照射された光
は、主スリット格子１３と第１および第２のスリット１
５、１６を通過し、第１および第２の蛍光性光ファイバ
２２、２３の受光部２４、２５に入射する。

【００１０】第１および第２の蛍光性光ファイバ２２、
２３は、光が入射された時、蛍光を発してこれを伝達さ
せる。第１および第２の蛍光性光ファイバ２２、２３の
一方の端部には、その内部を伝達してきた蛍光を検出す
る受光素子２６、２７がそれぞれ設けられる。

【００１１】図３は、第１の蛍光性光ファイバ２２の先
端部を示す。蛍光性光ファイバ２２は、受光部２４を除
いて遮光膜２８により被覆されており、また先端面には
反射板２９が装着される。反射板２９は、反射率の高い
金属等から成形された円板状部材であり、蛍光性光ファ
イバ２２に密着する面は鏡面である。第２の蛍光性光フ
ァイバ２３も同様な構成を有する。

【００１２】図４は、第１の蛍光性光ファイバ２２の縦
断面を示す。この図に示されるように蛍光性光ファイバ
２２は、例えばガラスまたは樹脂等により構成される円
筒状のクラッド３１と、このクラッド３１の内部に設け
られ、例えばガラスまたは樹脂等により構成される円柱
状のコア３２とを有する。コア３２には、蛍光物質３３
が均一に混入されており、蛍光物質３３は、クラッド３
１を透過して入射される光を吸収して蛍光を発する。コ
ア３２の屈折率はクラッド３１の屈折率よりも大きく定
められている。したがって蛍光は、クラッド３１の内面
および反射板２９の内面において反射して、蛍光性光フ
ァイバ２２内を伝達され、受光素子２６によって検出さ
れる。第２の蛍光性光ファイバ２３についても、内部構
造および作用は第１の蛍光性光ファイバ２２と同様であ
る。

【００１３】次に、本実施例装置の作用を説明する。発
光素子２１から照射された光は、主スリット円板１２の
主スリット格子１３を通遇し、副スリット円板１４の第
１および第２のスリット格子１５、１６を通る。第１の
スリット１５を通過した光は、第１の蛍光性光ファイバ
２２の受光部２４に照射され、第２のスリット１６を通
過した光は、第２の蛍光性光ファイバ２３の受光部２５
に照射される。受光部２４、２５に照射された光は、ク
ラッド３１を透過してコア３２に入射される。この光
は、コア３２内において蛍光物質３３に吸収され、これ
により蛍光物質３３は蛍光を発生する。この蛍光は、ク
ラッド３１の内面で反射され、蛍光性光ファイバ２２、
２３の両端面の方向に伝達される。

【００１４】受光素子２６、２７は、第１および第２の
蛍光性光ファイバ２２、２３の一方の端面において、こ
れらの蛍光性光ファイバ２２、２３内を伝達されてきた
蛍光を検出する。受光素子２６、２７により検出される
信号の強度は、蛍光物質２２が均一に混入されているた
め、蛍光性光ファイバ２２、２３の受光部２４、２５に
入射する入射光の強度に比例する。

【００１５】なお、第１および第２の蛍光性光ファイバ
２２、２３の他方の端面には、反射板２９の反射面、す
なわち鏡面が設けられているので、この端面に伝達され
た蛍光も反射されて、受光素子２６、２７側に伝達され
る。したがって受光素子２６、２７では、一端面が鏡面
でない場合の略２倍の強度の信号が検出される。

【００１６】第１および第２の蛍光性光ファイバ２２、
２３への入射光の強度は、主スリット円板１２の回転に
伴って主スリット格子１３と第１および第２のスリット
１５、１６との一致度が変化するので、周期的に変化す
る。この変化状態は、略正弦波状であるため、発生する
蛍光も略正弦波状に変化する。したがって、受光素子２
６、２７は回転軸１１および主スリット円板１２の回転
に対応して略正弦波状の信号を出力する。また、第１お
よび第２のスリット１５、１６は相互に１／４ピッチだ
け異なる位相を有するため、受光素子２６、２７から出
力される信号は９０度の位相差を持っている。このよう
な受光素子２６、２７からの出力信号を検出することに
より、従来公知のように、回転体すなわち回転軸１１の
回転角度位置等の情報が得られる。

【００１７】以上のように本実施例は、副スリット円板
１４に対して平行に延びる蛍光性光ファイバ２２、２３
によって、主スリット格子１３と第１および第２のスリ
ット１５、１６を通過した光を検出するように構成され
ている。すなわち、蛍光性光ファイバ２２、２３は副ス
リット円板１４に対して垂直方向に延びるものではな
い。したがって副スリット板１４の近傍において、蛍光
性光ファイバ２２、２３を設けるためのスペースが従来
よりも大幅に小さくなり、これにより、ロータリエンコ
ーダの厚さが削減される。

【００１８】なお本実施例では、蛍光性光ファイバ２
２、２３の一端を、反射板２９を設けることによりを鏡
面にしているが、この反射板２９の変わりに受光素子を
設けてもよい。この場合、１本の蛍光性光ファイバの両
端から出力される各信号を、それぞれ受光素子により検
出するとともに、電気回路により加算してもよい。ある
いは、１本の蛍光性光ファイバの両端を一つの受光素子
に結合するように構成しても、同様の出力が得られる。

【００１９】また本実施例では、第１および第２のスリ
ット１５、１６は副スリット円板１４に形成されている
が、円板以外の形状を有する板部材に形成してもよい。

【００２０】さらに、本実施例では第１および第２のス
リット１５、１６は相互に１／４ピッチだけ異なる位相
を有して円周方向に配置されているが、第１のスリット
１５に対して２／４ピッチだけ異なる位相を有する第３
のスリットと、第１のスリット１５に対して３／４ピッ
チだけ異なる位相を有する第４のスリットとをさらに設
けてもよい。これにより、相互に９０度ずつ位相差を持
つ４つの正弦波出力を得ることが可能であり、出力信号
の取扱いが容易になる。

【００２１】また本実施例では、蛍光性光ファイバ２
２、２３の外周面は、受光部２４、２５を除いて、遮光
膜２８により被覆されているため、蛍光性光ファイバ２
２、２３の一部および受光素子２６、２７をロータリエ
ンコーダのハウジングの外部に設置することも可能であ
る。なお、受光素子２６、２７、および蛍光性光ファイ
バ２２、２３がロータリエンコーダ内に設置される場合
には、遮光膜を設けなくてもよいことはもちろんであ
る。

【００２２】図５は、第２実施例の要部を示すものであ
る。副スリット円板４１は、異なる円周上に位置する第
１および第２のスリット４２、４３を有する。第１およ
び第２のスリット４２、４３はそれぞれ、例えば６つの
スリット部から成り、各スリットのピッチの位相は相互
に１／４ピッチだけずれている。第１のスリット４２は
第２のスリット４３の内方に位置し、またこれらのスリ
ット４２、４３は、共に主スリット格子１３に対向して
いる。第１および第２の蛍光性光ファイバ４４、４５
は、それぞれ第１および第２のスリット４２、４３に平
行に延び、すなわち主スリット格子１３が配設された円
周の方向に沿って延びる。第１および第２の蛍光性光フ
ァイバ４４、４５の受光部４６、４７は、それぞれ第１
および第２のスリット４２、４３に対向している。

【００２３】このような構成を有する第２の実施例によ
ると、主スリット格子１３の円周方向に沿って多数のス
リットを通過した光が検出されることとなる。一般に主
スリット格子１３の製作には誤差が含まれるため、円周
方向に多数のスリットを設けると誤差が平均化され、ロ
ータリエンコーダの検出精度を向上させることができ
る。

【００２４】図６は、第３実施例の要部を示すものであ
る。この実施例において、副スリット円板５１は、例え
ば４つのスリットから成る第１、第２、第３および第４
のスリット５２、５３、５４、５５をそれぞれ有する。
第１および第２のスリット５２、５３は、第３および第
４のスリット５４、５５の内方に位置する。第１および
第２のスリット５２、５３は相互に同じ円周上にあり、
また第３および第４のスリット５４、５５は相互に同じ
円周上にある。第１のスリット５２に対し、第２のスリ
ット５３の位相は１／４ピッチ、第３のスリット５４の
位相は２／４ピッチ、第４のスリット５３の位相は３／
４ピッチだけずれている。第１、第２、第３および第４
の蛍光性光ファイバ５６、５７、５８、５９は、それぞ
れ第１、第２、第３および第４のスリット５２、５３、
５４、５５に平行に延びる。その他の構成は、第１およ
び第２実施例と同様である。

【００２５】このように、副スリット円板５１に、相互
に１／４ピッチずつずれた４種類のスリットを設ける
と、上述したように、９０度ずつ位相が異なる４つの正
弦波出力が得られることとなり、出力信号の取扱いが容
易になる。

【００２６】図７は第４実施例の要部を示すものであ
る。この実施例は、第２実施例と比較し、主スリット円
板１２と副スリット円板４１の構成は同じであるが、蛍
光性光ファイバの構成が異なる。すなわち第１および第
２の蛍光性光ファイバ６１、６２は、それぞれコイル状
に複数巻き（図では３重巻き）にされており、第１およ
び第２のスリット４２、４３に対応する位置に、それぞ
れ受光部６３、６４が設けられている。このような複数
巻きの構成によると、受光部６３、６４のスリット４
２、４３との対向する部分の面積が、図５の構成よりも
大きくなり、この結果、蛍光性光ファイバ６１、６２へ
の光信号の入射効率が向上する。また、１つのスリット
について複数（図７では３つ）の光信号が検出されるた
め、これらの検出信号の平均をとることにより、スリッ
ト４２、４３の製作誤差に基づく検出信号の精度の低下
が防止される。

【００２７】なお上記各実施例は、副スリット円板を有
していたが、この副スリット円板を省略することも可能
である。またこの場合、径方向に延びる２本の蛍光性光
ファイバを設け、各受光部の間隔を、主スリット円板１
２のスリットピッチよりも１／４ピッチだけ変化させる
ことにより、主スリット円板１２の回転数と回転方向を
検出することができる。

【００２８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ロータリ
エンコーダを充分に薄型化することができるという効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す斜視図である。

【図２】第１実施例における副スリット格子を示す拡大
図である。

【図３】第１実施例の蛍光性光ファイバを示す斜視図で
ある。

【図４】蛍光性光ファイバの縦断面図である。

【図５】第２実施例の要部を示す図である。

【図６】第３実施例の要部を示す図である。

【図７】第４実施例の要部を示す図である。

【符号の説明】

１１回転軸１２主スリット円板１３主スリット格子１４、１４、５２副スリット円板１５、１６、４２、４３、５２、５３、５４、５５ス
リット２１発光素子２２、２３、４４、４５、５６〜５９、６１、６２蛍
光性光ファイバ２４、２５、４６、４７、６３、６４受光部２６、２７受光素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転自在に設けられ、回転軸を中心とす
る円周上に全周にわたって主スリット格子が形成された
主スリット板と、上記主スリット格子を通過するように
光を照射する手段と、上記主スリット格子を通過した光
が側面から入射されるように設けられ、この光が入射さ
れた時蛍光を発して伝達させる光ファイバ手段と、この
光ファイバ手段により伝達された蛍光を検出する手段と
を備えたことを特徴とするロータリエンコーダ。
【請求項２】上記蛍光検出手段が、光ファイバ手段の
一方の端部に設けられ、この光ファイバ手段の他方の端
部には、反射板が配置されることを特徴とする請求項１
のロータリエンコーダ。
【請求項３】上記光ファイバ手段の外周面が、上記光
照射手段から照射される光を受光する側面を除いて、遮
光膜により被覆されることを特徴とする請求項１のロー
タリエンコーダ。