JPH09159488A - エンコーダ - Google Patents

エンコーダ

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JPH09159488A
JPH09159488A JP7346504A JP34650495A JPH09159488A JP H09159488 A JPH09159488 A JP H09159488A JP 7346504 A JP7346504 A JP 7346504A JP 34650495 A JP34650495 A JP 34650495A JP H09159488 A JPH09159488 A JP H09159488A
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JP
Japan
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width
pitch
light receiving
slits
encoder
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP7346504A
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English (en)
Inventor
Yuji Yamazaki
雄二 山▲崎▼
Yasushi Ono
康 大野
Toru Morita
徹 森田
Motomasa Imai
基勝 今井
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 スリット間隔は、各受光素子の幅によって決
まり、受光素子の幅の4倍より狭くすることはできず、
エンコーダの分解能の向上又は小型化を図る上で障害と
なっていた。 【解決手段】 スリット21〜24を符号板20に一定
のピッチPで配列するとともに、スリットの幅を(1/
2)Pとし、スリットを検出する受光素子を(1/2)
P以下の幅とし、かつスリットと同一配列方向に(1/
4+N/2)P(Nは正の整数)のピッチで配置してい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は検出手段を用いて
符号板のパターンを検出するエンコーダに関する。
【0002】
【従来の技術】従来のエンコーダとしては、特公平3−
76428号公報に記載された光電式ロータリーエンコ
ーダが知られている。
【0003】図3は従来の光電式ロータリーエンコーダ
の要部拡大図である。
【0004】光電式ロータリーエンコーダ100は、回
転板101に一定のピッチPで複数のスリット(スリッ
ト幅:(1/2)P)102,103を設け、かつスリ
ット102,103を通して光源からの光を検出する4
個の受光素子(素子幅:(1/4)P)PD1,PD
2,PD3,PD4を(1/4)Pのピッチで基板10
4上に配置し、回転板101を回転させることで各受光
素子PD1〜PD4が受光面積に応じた電流を出力する
ようにした。
【0005】図4は各受光素子PD1,PD2,PD
3,PD4から出力される電流の時間変化を示す信号波
形図であり、横軸は時間(t)を、縦軸は各受光素子か
ら出力される電流(I)をそれぞれ示している。
【0006】前述のように、各受光素子PD1,PD
2,PD3,PD4は回転方向に(1/4)Pの間隔で
配置されているため、図4に示すように、照射光に対し
て各受光素子PD1,PD2,PD3,PD4が出力す
る電流も(1/4)Pの間隔に対応する変化を示し、受
光素子PD1と受光素子PD2とでは90゜、受光素子
PD1と受光素子PD3とでは180゜の位相差が生じ
ている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ここで、受光素子の幅
(1/4)PをWと置き換えてみると、上述した従来の
光電式ロータリーエンコーダでは、スリット間隔は4W
となり、各受光素子PD1,PD2,PD3,PD4の
幅Wの4倍であることがわかる(図3参照)。
【0008】したがって、各受光素子PD1,PD2,
PD3,PD4の幅Wによって、スリット間隔が決まっ
てしまう。即ち、従来では、スリット間隔を4Wより狭
くすることはできず、エンコーダの分解能の向上又は小
型化を図ることができないという問題があった。
【0009】この発明はこのような事情に鑑みてなされ
たもので、その課題は高分解能化又は小型化を図ること
ができるエンコーダを提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項1記載の発明は、物理的性質の異なる第1のパタ
ーンと第2のパターンとが交互に配列された符号板と、
前記符号板に対して相対移動可能であり、前記両パター
ンを検出する検出手段とを備えたエンコーダにおいて、
前記第1のパターン及び第2のパターンのいずれか一方
は前記符号板に一定のピッチPで配列されるとともに、
前記一方のパターンの幅が(1/2)Pで形成され、前
記検出手段は(1/2)P以下の幅を有し、かつ前記両
パターンと同一配列方向に(1/4+N/2)P(Nは
正の整数)のピッチで電気的に独立して配置されてい
る。
【0011】検出手段の幅によって決まるパターン間隔
は検出手段の幅の2倍あればよく、従来の構成に比し2
倍の分解能まで対応できる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。
【0013】図1はこの発明の1実施形態に係る光電式
エンコーダの要部拡大図である。
【0014】光電式エンコーダ1は、一列に配置された
4個の受光素子PD1,PD2,PD3,PD4を有す
る半導体基板10と、図示しない光源から照射された光
を受光素子PD1,PD2,PD3,PD4へ通すスリ
ット(透光部)21〜24と遮光部25〜27とが交互
に配置された(換言すれば、異なるパターンが交互に形
成された)符号板20とを備えている。この符号板20
を半導体基板10と光源との間で移動させる。
【0015】受光素子PD1,PD2,PD3,PD4
は、例えばPINフォトダイオード又はフォトトランジ
スタである。各受光素子PD1,PD2,PD3,PD
4はそれぞれ(1/2)Pの幅を有するとともに、スリ
ット21〜24の配列方向と同じ方向に(3/4)Pの
ピッチで配置されている(式(1/4+N/2)P(N
は正の整数)において、Nを1としたため)。
【0016】各受光素子PD1,PD2,PD3,PD
4は半導体基板10上でそれぞれ電気的に独立して配置
されており、それぞれ独立に電流を取り出すことができ
る。
【0017】なお、この実施形態では、受光素子の数は
4個であるが、これに限定されるものでなく、5個以上
の受光素子を用いてもよい。
【0018】一方、符号板20には(1/2)Pの幅を
有するスリット21〜24が一定のピッチPで配列され
ている。
【0019】以上に述べた光電式エンコーダの作用を図
2を参照して説明する。
【0020】図2は上記受光素子PD1,PD2,PD
3,PD4から出力される電流の時間変化を示す信号波
形図であり、横軸は時間(t)を、縦軸は各受光素子か
ら出力される電流(I)をそれぞれ示している。
【0021】符号板20が移動することで光源から照射
された光は、スリット21〜24を通過して受光素子P
D1,PD2,PD3,PD4に到達し、受光素子PD
1,PD2,PD3,PD4は受光した光を受光面積に
応じた電流IS1,IS2,IS3,IS4に変換して
出力する。
【0022】すなわち、4個の受光素子PD1,PD
2,PD3,PD4は(3/4)Pづつずれた位置関係
にあり、受光素子PD1,PD2,PD3,PD4から
出力される電流IS1,IS2,IS3,IS4は(1
/4)Pだけずれた変化を示す三角波信号である。
【0023】この際、受光素子PD1と受光素子PD2
とでは90゜、受光素子PD1と受光素子PD3とでは
180゜位相差が生じる点は、従来の場合と同様であ
る。なお、各受光素子PD1,PD2,PD3,PD4
の幅を(1/2)P以下とすれば、信号波形は従来と同
様に台形波となる。
【0024】次に、この信号波形を図4に示す従来の光
電式エンコーダの信号波形と比較して説明する。
【0025】4個の受光素子PD1,PD2,PD3,
PD4で構成される素子列の両端間の幅を比較した場
合、従来例では1Pであるのに対し、この実施形態では
2.75Pであり、スリット間隔1Pを基準としたと
き、この実施形態の方が従来例に比し2.75倍も広
い。
【0026】しかし、各受光素子PD1,PD2,PD
3,PD4の幅をWとしたとき、受光素子列の両端間の
幅は、従来例が4Wであるのに対し、この実施形態では
5.5Wであり、従来例に比し1.375倍にしかなら
ない。
【0027】このとき、受光素子の幅Wは、従来例では
(1/4)Pであるのに対し、この実施形態では(1/
2)Pであることから、受光素子の幅Wを従来例とこの
実施形態とで同じにしたとき、この実施形態は従来例の
1/2のスリット幅まで対応できることになる。
【0028】これは、例えばロータリーエンコーダにこ
の発明を適用した場合を想定したとき、Wを受光素子の
製造限界の幅とすれば、このロータリーエンコーダは2
倍の分解能を得ることができることを意味する。
【0029】すなわち、半径rの円周上に設けることが
できる最大スリット数をMとしたとき、各受光素子PD
1,PD2,PD3,PD4の幅Wに対し、得られるス
リット数Mは、従来例においては、M=2πr/4Wで
あるのに対し、この実施形態においては、M=2πr/
2Wであり、2倍のスリット数が得られるからである。
【0030】なお、リニアエンコーダにこの発明を適用
した場合についても、移動方向の長さを円周に対応させ
て考えれば上記と同様に2倍の分解能を得られる。
【0031】一方、同じスリット数mを得ることができ
る半径rを想定したとき、必要とする円周に対する半径
rは、従来例においては、r=4Wm/2πであるのに
対し、この実施形態においては、r=2Wm/2πと半
分であり、ロータリーエンコーダは大幅な小型化を図る
ことが可能となる。
【0032】上記受光素子PD1,PD2,PD3,P
D4から出力された電流(信号)IS1,IS2,IS
3,IS4は、信号処理回路(図示せず)の演算増幅器
に入力し、増幅され、例えば帰還抵抗を用いて90゜づ
つ位相の異なる電圧波形となり、さらに位相が反転した
関係にある出力同士が対として比較され、互いに90゜
位相の異なる2つの矩形波となる。そして、これらが符
号板の移動情報となる。
【0033】また、この実施の形態では半導体基板10
を固定し、符号板20を移動させるようにしたが、この
構成に拘泥されるものではなく、符号板20を固定し、
半導体基板10を移動させるようにしてもよく、要は両
板10,20を相対的に移動できる構成であればよい。
【0034】なお、この実施の形態では透過式の光電式
エンコーダに適用した場合で説明したが、反射式の光電
式エンコーダ、又は磁気式のエンコーダに対して適用す
ることも可能である。
【0035】
【発明の効果】以上に説明したように請求項1記載の発
明によれば、物理的性質の異なる第1のパターンと第2
のパターンの何れか一方は符号板に一定のピッチPで配
列されるとともに、パターンの幅を(1/2)Pとさ
れ、前記両パターンを検出する検出手段は(1/2)P
以下の幅を有し、かつ前記両パターンと同一配列方向に
(1/4+N/2)P(Nは正の整数)のピッチで配置
されているので、検出手段の幅によって決まるパターン
間隔は検出手段の幅の2倍あればよく、従来の構成に比
し2倍の分解能まで対応できるよって、エンコーダは高
分解能化を図ることができ、またロータリーエンコーダ
においては、同じ分解能を有するものでは大幅な小型化
を図ることが可能となり、スペースファクターの大きな
ものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1はこの発明の1実施形態に係る光電式エン
コーダの要部拡大図である。
【図2】図2は図1の光電式エンコーダの受光素子から
出力される電流の時間変化を示す信号波形図である。
【図3】図3は従来の光電式ロータリーエンコーダの要
部拡大図である。
【図4】図4は図3の光電式ロータリーエンコーダの受
光素子から出力される電流の時間変化を示す信号波形図
である。
【符号の説明】
1 光電式エンコーダ 10 半導体基板 20 符号板 21〜24 スリット(透光部) 25〜27 遮光部 PD1,PD2,PD3,PD4 受光素子(検出手
段)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今井 基勝 東京都千代田区丸の内3丁目2番3号 株 式会社ニコン内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 物理的性質の異なる第1のパターンと第
    2のパターンとが交互に配列された符号板と、 前記符号板に対して相対移動可能であり、前記両パター
    ンを検出する検出手段とを備えたエンコーダにおいて、 前記第1のパターン及び第2のパターンのいずれか一方
    は前記符号板に一定のピッチPで配列されるとともに、
    前記一方のパターンの幅が(1/2)Pで形成され、 前記検出手段は(1/2)P以下の幅を有し、かつ前記
    両パターンと同一配列方向に(1/4+N/2)P(N
    は正の整数)のピッチで電気的に独立して配置されてい
    ることを特徴とするエンコーダ。
JP7346504A 1995-12-12 1995-12-12 エンコーダ Withdrawn JPH09159488A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7346504A JPH09159488A (ja) 1995-12-12 1995-12-12 エンコーダ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7346504A JPH09159488A (ja) 1995-12-12 1995-12-12 エンコーダ

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JPH09159488A true JPH09159488A (ja) 1997-06-20

Family

ID=18383876

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JP7346504A Withdrawn JPH09159488A (ja) 1995-12-12 1995-12-12 エンコーダ

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999032854A1 (fr) * 1997-12-19 1999-07-01 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Codeur

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999032854A1 (fr) * 1997-12-19 1999-07-01 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Codeur
US6750445B1 (en) 1997-12-19 2004-06-15 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Encoder

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Effective date: 20030304