JPH05312514A - 光反射・吸収性ボールを備えたエンコーダ - Google Patents
光反射・吸収性ボールを備えたエンコーダInfo
- Publication number
- JPH05312514A JPH05312514A JP4117139A JP11713992A JPH05312514A JP H05312514 A JPH05312514 A JP H05312514A JP 4117139 A JP4117139 A JP 4117139A JP 11713992 A JP11713992 A JP 11713992A JP H05312514 A JPH05312514 A JP H05312514A
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- Japan
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- ball
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- reflecting
- absorbing
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 より精度の高い測定を行うことができるエン
コーダを提供する。 【構成】 球面が直径方向の２点を中心にして立体角９
０°の立体三角形の８区画に区分され、各区画が隣接区
画とは異なるように光反射面（白色面）１ａ又は光吸収
面（黒色面）１ｂである光反射・吸収性ボール１を回転
可能に支持し、このボール１に光を照射するための発光
素子２と、ボール１からの反射光を受光するための受光
素子３とを配設すると共に、発光素子２からの光を収束
させるための凸レンズ４と、反射光を収束させるための
凸レンズ５とを配し、ボール１の回転による反射光の光
量変化によって発生する受光素子３からのパルス状の出
力レベルを検出するパルス出力レベル検出手段を設け
た。
コーダを提供する。 【構成】 球面が直径方向の２点を中心にして立体角９
０°の立体三角形の８区画に区分され、各区画が隣接区
画とは異なるように光反射面（白色面）１ａ又は光吸収
面（黒色面）１ｂである光反射・吸収性ボール１を回転
可能に支持し、このボール１に光を照射するための発光
素子２と、ボール１からの反射光を受光するための受光
素子３とを配設すると共に、発光素子２からの光を収束
させるための凸レンズ４と、反射光を収束させるための
凸レンズ５とを配し、ボール１の回転による反射光の光
量変化によって発生する受光素子３からのパルス状の出
力レベルを検出するパルス出力レベル検出手段を設け
た。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光反射・吸収性ボール
を備えたエンコーダに関し、詳細には光反射・吸収性ボ
ールの回転による反射光の光量変化を利用して変位量を
検出する光反射・吸収性ボールを備えたエンコーダに関
する。
を備えたエンコーダに関し、詳細には光反射・吸収性ボ
ールの回転による反射光の光量変化を利用して変位量を
検出する光反射・吸収性ボールを備えたエンコーダに関
する。
【０００２】
【従来の技術】例えば図面上で線の長さや間隔を計測す
るエンコーダ方式の測定器として、プラニメータやマウ
スがあり、いずれも面上を移動させて操作するものであ
る。プラニメータは、基本的には、面上に当接させる測
定車輪の回転を適当数の歯車によって減速（通常減速比
は１／５０〜１／１００）し、目盛板上に指針で表示す
るようになっている。
るエンコーダ方式の測定器として、プラニメータやマウ
スがあり、いずれも面上を移動させて操作するものであ
る。プラニメータは、基本的には、面上に当接させる測
定車輪の回転を適当数の歯車によって減速（通常減速比
は１／５０〜１／１００）し、目盛板上に指針で表示す
るようになっている。
【０００３】又、マウスは、一般に弾力性のある回転可
能なトラックボールと、このボールに圧接された回転可
能な小径のローラとを備える。そして、ボールを紙面や
机面等に押し当てた状態で回転させると、ボールに係合
しているローラも回転し、このローラの回転により変位
量を検出している。
能なトラックボールと、このボールに圧接された回転可
能な小径のローラとを備える。そして、ボールを紙面や
机面等に押し当てた状態で回転させると、ボールに係合
しているローラも回転し、このローラの回転により変位
量を検出している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、プラニ
メータやマウス等のエンコーダでは、車輪やボールの回
転数を直接読み取る構造にはなっておらず、最終的に検
出量を決定する検出部までの間に多数の歯車やローラを
介在させてある。このため、歯車やローラのガタ、摩耗
等で誤差が大きくなり、測定精度が高いとは言い難い。
メータやマウス等のエンコーダでは、車輪やボールの回
転数を直接読み取る構造にはなっておらず、最終的に検
出量を決定する検出部までの間に多数の歯車やローラを
介在させてある。このため、歯車やローラのガタ、摩耗
等で誤差が大きくなり、測定精度が高いとは言い難い。
【０００５】従って、本発明は、上記問題点に着目して
なされたもので、より精度の高い測定を行うことができ
るエンコーダを提供することを目的とする。
なされたもので、より精度の高い測定を行うことができ
るエンコーダを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記目的は、本発明の光
反射・吸収性ボールを備えたエンコーダによって達成さ
れる。即ち、この発明のエンコーダは、ボールの表面が
直径方向の２点を中心にして立体角９０°の立体三角形
の８区画に区分され、各区画が隣接区画とは異なるよう
に光反射面又は光吸収面である光反射・吸収性ボールを
回転可能に支持し、このボールに光を照射するための発
光素子と、ボールからの反射光を受光するための受光素
子とを配置し、ボールの回転による反射光の光量変化に
よって発生する受光素子からのパルス状の出力レベルを
検出するパルス出力レベル検出手段を設けたことを特徴
とする。
反射・吸収性ボールを備えたエンコーダによって達成さ
れる。即ち、この発明のエンコーダは、ボールの表面が
直径方向の２点を中心にして立体角９０°の立体三角形
の８区画に区分され、各区画が隣接区画とは異なるよう
に光反射面又は光吸収面である光反射・吸収性ボールを
回転可能に支持し、このボールに光を照射するための発
光素子と、ボールからの反射光を受光するための受光素
子とを配置し、ボールの回転による反射光の光量変化に
よって発生する受光素子からのパルス状の出力レベルを
検出するパルス出力レベル検出手段を設けたことを特徴
とする。
【０００７】このエンコーダの構成要素として大きな特
徴である光反射・吸収性ボールは、球面が８区画に等分
され、各区画が光反射面又は光吸収面になっているもの
である。従って、このボールを面上に押し当てて回転さ
せると、発光素子から照射された光の反射量が変化し、
この反射光を受光する受光素子からは光量に応じたパル
ス状の出力が得られる。この出力レベルのパルス数をパ
ルス出力レベル検出手段により計数することにより、ボ
ールの移動距離、即ち図面上の線分等の長さを精度良く
計測することができる。
徴である光反射・吸収性ボールは、球面が８区画に等分
され、各区画が光反射面又は光吸収面になっているもの
である。従って、このボールを面上に押し当てて回転さ
せると、発光素子から照射された光の反射量が変化し、
この反射光を受光する受光素子からは光量に応じたパル
ス状の出力が得られる。この出力レベルのパルス数をパ
ルス出力レベル検出手段により計数することにより、ボ
ールの移動距離、即ち図面上の線分等の長さを精度良く
計測することができる。
【０００８】なお、光反射・吸収性ボールに関しては、
その表面を光反射面及び光吸収面にすることが可能であ
れば材質は問わない。しかし、作製容易性やコスト等を
考慮すると、ボールを合成樹脂製とし、その８区画に区
分した各表面に白色又は黒色塗料を塗り、それぞれ光反
射面又は光吸収面とするのが簡便である。又、ボール内
部は詰まっていても、空洞になっていても構わず、ボー
ルの大きさも測定用途に応じて適宜選定すればよい。
その表面を光反射面及び光吸収面にすることが可能であ
れば材質は問わない。しかし、作製容易性やコスト等を
考慮すると、ボールを合成樹脂製とし、その８区画に区
分した各表面に白色又は黒色塗料を塗り、それぞれ光反
射面又は光吸収面とするのが簡便である。又、ボール内
部は詰まっていても、空洞になっていても構わず、ボー
ルの大きさも測定用途に応じて適宜選定すればよい。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の光反射・吸収性ボールを備え
たエンコーダを実施例に基づいて説明する。その一実施
例に係るエンコーダの要部断面図を図１に示す。このエ
ンコーダはペンシル形を呈しており、ペンシル形のケー
ス１０の先端部は、光反射・吸収性ボール１を回転可能
に支持するホルダ１１に形成されている。このホルダ１
１は、ボール１の直径よりも若干大きい径の凹状湾曲面
を有し、ここに収容されたボール１を回転可能に抱持す
る。又、ホルダ１１の下端部は開口しており、この開口
からボール１の一部が突出状に現れ、ボール１が図面等
の面３０上に沿って容易に転がるようになっている。
たエンコーダを実施例に基づいて説明する。その一実施
例に係るエンコーダの要部断面図を図１に示す。このエ
ンコーダはペンシル形を呈しており、ペンシル形のケー
ス１０の先端部は、光反射・吸収性ボール１を回転可能
に支持するホルダ１１に形成されている。このホルダ１
１は、ボール１の直径よりも若干大きい径の凹状湾曲面
を有し、ここに収容されたボール１を回転可能に抱持す
る。又、ホルダ１１の下端部は開口しており、この開口
からボール１の一部が突出状に現れ、ボール１が図面等
の面３０上に沿って容易に転がるようになっている。
【００１０】光反射・吸収性ボール１の斜視図を図２の
（ａ）に示し、また説明上（ａ）に示すボールの上半球
図を同図の（ｂ）に、下半球図を同図の（ｃ）に示す。
図２から分かるように、この光反射・吸収性ボール１
は、例えば合成樹脂製であり、球面が直径方向の２点を
中心にして立体角９０°の立体三角形の８区画（色分け
した部分）に等分され、各区画が隣接区画とは異なるよ
うに光反射面（白色面）１ａ又は光吸収面（黒色面）１
ｂになっているものである。ボールの上半球１’と下半
球１”においては、図２の（ｂ）と（ｃ）から、それぞ
れ白色面１ａと黒色面１ｂは点対称位置にあり、しかも
上下の半球では異なる配色になっている。このような色
分けを取ることで、どの区画も隣接する３つの区画とは
異なる色になる。
（ａ）に示し、また説明上（ａ）に示すボールの上半球
図を同図の（ｂ）に、下半球図を同図の（ｃ）に示す。
図２から分かるように、この光反射・吸収性ボール１
は、例えば合成樹脂製であり、球面が直径方向の２点を
中心にして立体角９０°の立体三角形の８区画（色分け
した部分）に等分され、各区画が隣接区画とは異なるよ
うに光反射面（白色面）１ａ又は光吸収面（黒色面）１
ｂになっているものである。ボールの上半球１’と下半
球１”においては、図２の（ｂ）と（ｃ）から、それぞ
れ白色面１ａと黒色面１ｂは点対称位置にあり、しかも
上下の半球では異なる配色になっている。このような色
分けを取ることで、どの区画も隣接する３つの区画とは
異なる色になる。
【００１１】ケース１０内において、ボール１の上部に
は空洞部１２が設けられ、この空洞部１２の適所に、ボ
ール１に光を照射するための発光素子（例えば発光ダイ
オード）２と、ボール１からの反射光を受光するための
受光素子（例えばホト・トランジスタ）３が配設されて
いる。更に、空洞部１２には、発光素子２からの光をボ
ール１の表面に収束させるための凸レンズ４と、ボール
１からの反射光を収束させて受光素子３に導くための凸
レンズ５が配されている。発光素子２の一対のリード線
６及び受光素子３の一対のリード線７は、それぞれケー
ス１０の上部に引き出されている。発光素子２への給電
はリード線６を通じて行われ、ボール１の回転により受
光素子３から得られるパルス状の出力は、リード線７を
介してパルス出力レベル検出手段（図１には示さず）に
送られる。
は空洞部１２が設けられ、この空洞部１２の適所に、ボ
ール１に光を照射するための発光素子（例えば発光ダイ
オード）２と、ボール１からの反射光を受光するための
受光素子（例えばホト・トランジスタ）３が配設されて
いる。更に、空洞部１２には、発光素子２からの光をボ
ール１の表面に収束させるための凸レンズ４と、ボール
１からの反射光を収束させて受光素子３に導くための凸
レンズ５が配されている。発光素子２の一対のリード線
６及び受光素子３の一対のリード線７は、それぞれケー
ス１０の上部に引き出されている。発光素子２への給電
はリード線６を通じて行われ、ボール１の回転により受
光素子３から得られるパルス状の出力は、リード線７を
介してパルス出力レベル検出手段（図１には示さず）に
送られる。
【００１２】このパルス出力レベル検出手段を備えた回
路部を図３に示す。回路部２０は、電源及びパルス出力
レベルの変化を増幅する増幅部からなる電源及び増幅部
２１と、出力レベルのパルス数を計数するパルス・カウ
ンタ部２２と、カウンタ結果に基づきボール１が何回転
したかを算出すると共に、回転数とボール１の外周寸法
からボール１の移動距離を計算する演算部２３とで構成
され、更に移動距離／時間で移動速度を計算するために
基準時間パルス発生部２４を備える。演算部２３により
得られた移動距離や移動速度等の結果は表示部（例えば
液晶ディスプレイ）２５で表示される。なお、回路部２
０はケース１０の上部に内蔵され、表示部２５はケース
１０の適所に設けられている。
路部を図３に示す。回路部２０は、電源及びパルス出力
レベルの変化を増幅する増幅部からなる電源及び増幅部
２１と、出力レベルのパルス数を計数するパルス・カウ
ンタ部２２と、カウンタ結果に基づきボール１が何回転
したかを算出すると共に、回転数とボール１の外周寸法
からボール１の移動距離を計算する演算部２３とで構成
され、更に移動距離／時間で移動速度を計算するために
基準時間パルス発生部２４を備える。演算部２３により
得られた移動距離や移動速度等の結果は表示部（例えば
液晶ディスプレイ）２５で表示される。なお、回路部２
０はケース１０の上部に内蔵され、表示部２５はケース
１０の適所に設けられている。
【００１３】次に、上記エンコーダの動作について述べ
る。図１に示すように、測定しようとする図面等の面３
０上にボール１を圧接し、この圧接状態でホルダ１１
（ケース１０）を矢印イ方向に移動させると、ボール１
は矢印ロ方向に回転しながら面３０上を転がり運動す
る。この時、発光素子２からの光は、凸レンズ４で収束
されてボール１の白色面１ａと黒色面１ｂを照射し、反
射光は、凸レンズ５で収束されて受光素子３に入射す
る。ここで、光が照射された区画が白色面１ａである
と、反射光の光量が多くなり、受光素子３での出力レベ
ルが高くなる。反対に、黒色面１ｂに光が照射される
と、反射光の光量が少なくなり、受光素子３から得られ
る出力レベルが低くなる。従って、ボール１の回転が続
けば、それに応じて受光素子３の出力レベルが高低を繰
り返すことになり、このパルス状の出力がリード線７を
通じて回路部２０に送られる。
る。図１に示すように、測定しようとする図面等の面３
０上にボール１を圧接し、この圧接状態でホルダ１１
（ケース１０）を矢印イ方向に移動させると、ボール１
は矢印ロ方向に回転しながら面３０上を転がり運動す
る。この時、発光素子２からの光は、凸レンズ４で収束
されてボール１の白色面１ａと黒色面１ｂを照射し、反
射光は、凸レンズ５で収束されて受光素子３に入射す
る。ここで、光が照射された区画が白色面１ａである
と、反射光の光量が多くなり、受光素子３での出力レベ
ルが高くなる。反対に、黒色面１ｂに光が照射される
と、反射光の光量が少なくなり、受光素子３から得られ
る出力レベルが低くなる。従って、ボール１の回転が続
けば、それに応じて受光素子３の出力レベルが高低を繰
り返すことになり、このパルス状の出力がリード線７を
通じて回路部２０に送られる。
【００１４】回路部２０では、前述したように、パルス
出力は電源及び増幅部２１で増幅されてから、パルス・
カウンタ部２２でそのパルス数が数えられ、これに基づ
いて移動距離や移動速度が演算部２３で求められ、その
結果が表示部２５に表示される。勿論、エンコーダを矢
印イ方向以外の方向に移動させても、全く同様の動作が
行われる。
出力は電源及び増幅部２１で増幅されてから、パルス・
カウンタ部２２でそのパルス数が数えられ、これに基づ
いて移動距離や移動速度が演算部２３で求められ、その
結果が表示部２５に表示される。勿論、エンコーダを矢
印イ方向以外の方向に移動させても、全く同様の動作が
行われる。
【００１５】上記実施例は、エンコーダの一例に過ぎ
ず、エンコーダとして各種機器に適用できる。例えば、
本出願人が先に出願した「記憶ペン」（特願平４−１８
８５４号）は、ケース体内に、筆記手段と、この筆記手
段によって描かれる文字、図形等の軌跡を検出する筆跡
検出手段と、検出された文字、図形等の筆跡を記憶する
記憶手段とを備えるものであるが、この筆跡検出手段と
して図１の検出機構と図３の回路を用いることもでき
る。この場合、ボールの径を微小（直径０．４〜０．５
ｍｍ程度）にすれば、ボールペンと同様の筆記感が得ら
れ、ペンで文字や図形等を描き易くなり、筆記した筆跡
の長さを検出したり、筆記速度を検出したりすることが
可能となる。
ず、エンコーダとして各種機器に適用できる。例えば、
本出願人が先に出願した「記憶ペン」（特願平４−１８
８５４号）は、ケース体内に、筆記手段と、この筆記手
段によって描かれる文字、図形等の軌跡を検出する筆跡
検出手段と、検出された文字、図形等の筆跡を記憶する
記憶手段とを備えるものであるが、この筆跡検出手段と
して図１の検出機構と図３の回路を用いることもでき
る。この場合、ボールの径を微小（直径０．４〜０．５
ｍｍ程度）にすれば、ボールペンと同様の筆記感が得ら
れ、ペンで文字や図形等を描き易くなり、筆記した筆跡
の長さを検出したり、筆記速度を検出したりすることが
可能となる。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のエンコー
ダは、球面上の８区画が隣接区画とは異なるように光反
射面又は光吸収面である光反射・吸収性ボールを回転可
能に支持し、このボールの回転による反射光の光量変化
によって得られるパルス状の出力レベルをパルス出力レ
ベル検出手段で検出するように構成したため、歯車やロ
ーラ等の中間媒体を必要とせず、測定精度が相当高く、
しかも小径のボールを使用すれば微小寸法も正確に計測
することができる。
ダは、球面上の８区画が隣接区画とは異なるように光反
射面又は光吸収面である光反射・吸収性ボールを回転可
能に支持し、このボールの回転による反射光の光量変化
によって得られるパルス状の出力レベルをパルス出力レ
ベル検出手段で検出するように構成したため、歯車やロ
ーラ等の中間媒体を必要とせず、測定精度が相当高く、
しかも小径のボールを使用すれば微小寸法も正確に計測
することができる。
【００１７】因みに、通常のマウスやプラニメータの分
解能は精精１ｍ／ｍ程度であるが、本発明のエンコーダ
では、例えばボールの直径を１ｍｍにすれば０．７８５
ｍ／ｍ程度、０．５ｍｍにすれば０．３９ｍ／ｍ程度の
分解能が得られ、正確な計測が可能となる。又、微小径
のボールを用いることで、エンコーダとして例えば通常
のボールペンと同様の形状で、操作性の良好な高精度の
プラニメータを提供することができる。
解能は精精１ｍ／ｍ程度であるが、本発明のエンコーダ
では、例えばボールの直径を１ｍｍにすれば０．７８５
ｍ／ｍ程度、０．５ｍｍにすれば０．３９ｍ／ｍ程度の
分解能が得られ、正確な計測が可能となる。又、微小径
のボールを用いることで、エンコーダとして例えば通常
のボールペンと同様の形状で、操作性の良好な高精度の
プラニメータを提供することができる。
【図１】本発明の一実施例に係るエンコーダの要部断面
図である。
図である。
【図２】図１に示すエンコーダに使用する光反射・吸収
性ボールの斜視図、上半球図、及び下半球図である。
性ボールの斜視図、上半球図、及び下半球図である。
【図３】図１に示すエンコーダの回路構成を説明するた
めのブロック図である。
めのブロック図である。
１ 光反射・吸収性ボール １ａ 白色面（光反射面） １ｂ 黒色面（光吸収面） ２ 発光素子（発光ダイオード） ３ 受光素子（ホト・トランジスタ） ４、５ 凸レンズ ２０ 回路部（パルス出力レベル検出手段）
Claims (2)
- 【請求項１】ボールの表面が直径方向の２点を中心にし
て立体角９０°の立体三角形の８区画に区分され、各区
画が隣接区画とは異なるように光反射面又は光吸収面で
ある光反射・吸収性ボールを回転可能に支持し、このボ
ールに光を照射するための発光素子と、ボールからの反
射光を受光するための受光素子とを配置し、ボールの回
転による反射光の光量変化によって発生する受光素子か
らのパルス状の出力レベルを検出するパルス出力レベル
検出手段を設けたことを特徴とする光反射・吸収性ボー
ルを備えたエンコーダ。 - 【請求項２】前記光反射面は白色面であり、光吸収面は
黒色面であることを特徴とする請求項１記載の光反射・
吸収性ボールを備えたエンコーダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4117139A JPH05312514A (ja) | 1992-05-11 | 1992-05-11 | 光反射・吸収性ボールを備えたエンコーダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4117139A JPH05312514A (ja) | 1992-05-11 | 1992-05-11 | 光反射・吸収性ボールを備えたエンコーダ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05312514A true JPH05312514A (ja) | 1993-11-22 |
Family
ID=14704425
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4117139A Pending JPH05312514A (ja) | 1992-05-11 | 1992-05-11 | 光反射・吸収性ボールを備えたエンコーダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05312514A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005090922A1 (ja) * | 2004-03-22 | 2005-09-29 | Tamagawa Seiki Co., Ltd. | 位置検出器および被検出体 |
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-
1992
- 1992-05-11 JP JP4117139A patent/JPH05312514A/ja active Pending
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