JPH11183201A - エンコーダ - Google Patents

エンコーダ

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JPH11183201A
JPH11183201A JP9351517A JP35151797A JPH11183201A JP H11183201 A JPH11183201 A JP H11183201A JP 9351517 A JP9351517 A JP 9351517A JP 35151797 A JP35151797 A JP 35151797A JP H11183201 A JPH11183201 A JP H11183201A
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Yoshihiro Sakai
好弘 堺
Hidenori Hasegawa
秀法 長谷川
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Yaskawa Electric Corp
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Yaskawa Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速時における位置精度の低下を防止するこ
と。 【解決手段】 回転スリット円板１にコードパターンを
設け、前記コードパターンを透過または反射した発光素
子２からの光を受光素子４で受光することにより回転ス
リット円板１の回転速度、回転位置を検出するエンコー
ダにおいて、回転スリット円板１と受光素子４との間に
配置され、前記コードパターンを透過または反射した光
が通過する受光窓が回転スリット円板１の半径方向の異
なる位置に互いに位相差を有して複数配置される固定ス
リット３を有し、前記受光窓の回転スリット円板１の半
径方向長さを内周側を基準に外周側にかけて順次短く設
定し、固定スリット３の内周側の受光窓の開口面積と外
周側の受光窓の開口面積とを等しく設定した。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はエンコーダに関し、
特に、光が入射するスリットに配置される受光窓の形状
に係わる。
【０００２】
【従来の技術】光学式のロータリーエンコーダは、ガラ
ス等で構成された回転する円板にコードパターンが設け
られており、このコードパターンにＬＥＤ等の発光素子
からの光を入射し、コードパターンを透過または反射し
た光を、直接もしくは受光窓を介してフォトダイオード
等の受光素子で受光する。そして、受光素子の微小電流
を回路基板により増幅、調整された電気信号に変換した
のち、逓倍、内挿またはパルス化して上述の円板の回転
速度または回転位置を検出するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述のロータリーエン
コーダにおいては、各受光素子で受光される光の量が、
同一でないため、受光素子内の微小電流に差異が生じ
る。従って、この微小電流を回路基板により増幅して電
気信号を生成した場合、各受光素子における増幅度に差
異が生じる。ロータリーエンコーダの高精度化に関し
て、逓倍、内挿またはパルス化する場合に、各基本信号
に増幅度の違いがあると、周波数特性等の問題により高
速時における位置精度が低下する等の問題がある。そこ
で、本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、高速時
における位置精度の低下を防止することができるエンコ
ーダを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明に係わるエンコー
ダは、回転円板にコードパターンを設け、前記コードパ
ターンを透過または反射した発光素子からの光を受光素
子で受光することにより前記回転円板の回転速度、回転
位置を検出するエンコーダにおいて、前記回転円板と前
記受光素子との間に配置され、前記コードパターンを透
過または反射した光が通過する受光窓が前記回転円板の
半径方向の異なる位置に互いに位相差を有して複数配置
される固定スリットを有し、前記受光窓の前記回転円板
の半径方向長さが内周側を基準に外周側にかけて順次短
く設定され、前記固定スリットの内周側の受光窓の開口
面積と外周側の受光窓の開口面積とが等しく設定された
ものである。または、回転円板にコードパターンを設
け、前記コードパターンを透過または反射した発光素子
からの光を受光素子で受光することにより前記回転円板
の回転速度、回転位置を検出するエンコーダにおいて、
前記受光素子が、前記コードパターンを透過または反射
した発光素子からの光を受光する、前記回転円板の半径
方向の異なる位置に互いに位相差を有して複数配置され
る受光部を有し、前記受光部の前記回転円板の半径方向
長さが内周側を基準に外周側にかけて順次短く設定さ
れ、前記受光素子の内周側の受光部の面積と外周側の受
光部の面積とが等しく設定されたものである。本発明に
係わるエンコーダによれば、受光窓もしくは受光部の形
状の回転円板半径方向長さが内周側を基準に外周側にか
けて順次短く設定されるので、回転円板の半径方向の位
置にかかわらず受光窓もしくは受光部の面積が同一に設
定される。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態のエ
ンコーダの構成図、図２はエンコーダを構成する回転ス
リット円板の平面図である。図１において、１は回転位
置または回転速度を検出しようとするモータ軸に直接ま
たはカップリング等の軸継ぎ手を介して軸に固着された
ガラス等の回転スリット円板であり、回転スリット円板
１には、図２に示されるように、基本ピッチ６のコード
パターンが設けられている。２は赤外ＬＥＤ等の発光素
子、３は発光素子２から放射された、回転スリット円板
１上のコードパターンを透過した平行光線を透過させる
後述する形状の受光窓を有する固定スリット、４はフォ
トダイオード等の受光素子である。５は回路基板であ
り、受光素子４において光量電流変換された信号を電圧
に変換する増幅部５１、逓倍、内挿またはパルス化する
ための波形処理回路５２、出力回路５３およびＬＥＤ駆
動回路５４から構成されている。図３は、固定スリット
３に設けられた受光窓を示している。同一半径上の異な
る半径位置にある受光窓３１、３２、３３、３４は、基
本ピッチ６に対して、それぞれ９０°ずつ位相差を有し
て配置されている。各受光窓は、外周側乃至内周側にお
いて受光窓の開口面積を同一にするために、外周側から
内周側にかけて径方向長さが、順次長くなるように設定
されている。回転スリット円板１を一定回転数で回転さ
せた状態で、赤外ＬＥＤ等の発光素子２の光を放射し、
回転スリット円板１のコードパターンおよび固定スリッ
ト３の受光窓を透過した光を受光素子４（図４参照）に
入射させることにより、光量電流変化された微小電流
（図５参照）が得られる。図４に示されるように、受光
素子４を構成する各受光部４１、４２、４３、４４は、
それぞれ固定スリット３の受光窓３１、３２、３３、３
４に対応している。また、固定スリット３の各受光窓の
開口面積が同一面積であるので、受光素子４の各受光部
で受光する光量が等しくなり、よって、図５に示される
ように、微小電流は、各受光部４１、４２、４３、４４
で得られる微小電流７１、７２、７３、７４は、それぞ
れ同一の大きさを示す。図６は、図５に示した特性の電
流を電圧に変換した結果を示している。受光部で得られ
る微小電流は、増幅部５１により、シリーズ抵抗法等を
用いて電圧に変換される。この結果、図６に示されるよ
うに、各信号８１、８２、８３、８４とも同一の振幅
（電圧）を有する波形となる。上述のようにして得られ
た信号８１、８２、８３、８４を、波形処理回路５２に
よって逓倍、内挿またはパルス化する際、各信号とも同
一の周波数特性を持っているため、高速時における位相
差の変動がなく、また、ブリッジ回路等を用いて逓倍す
る際に発生する高速時のフラッタの増大もない。また、
Ａ／Ｄ変換して回転位置をデジタル化するような場合で
も、広いレンジにおいて位置精度の良いエンコーダを実
現することができる。また、固定スリット３を構成する
各受光窓の半径方向長さを、内周側から外周側にかけて
順次短く設定しているので、回転スリット円板１の径を
小さく設計することができる。すなわち、図７に示され
るように、従来の固定スリット２３の構成する各受光窓
の半径方向の長さは、回転スリット円板２２の半径方向
ですべて同一に設定されている。一方、実施形態の固定
スリット３を構成する各受光窓の半径方向の長さは、外
周側にかけて順次短く設定されているので、これに伴い
回転スリット円板１の径を小さくすることができる。な
お、図８および図９に示されるように、分解能を高める
ために、スリット９および１０に同一位相の複数の受光
窓９１、９２、９３、９４および１０１、１０２、１０
３、１０４（受光窓群）が形成されたエンコーダがある
が、この場合においても、同一位相の受光窓の開口面積
の総和と、他の位相の受光窓の開口面積の総和とが等し
く設定される。また、図１０に示されるように、固定ス
リットと受光素子とが共通化された構成、すなわち、フ
ォトダイオード上にスリットが形成された構成において
も、受光素子１１の各受光部１１１、１１２、１１３、
１１４の径方向長さが、外周側から内周側にかけて順次
長くなるように設定し、各受光部の面積が等しくなるよ
うに設定する。さらに、図１１および図１２に示される
ように、固定スリットと受光素子とが共通化された構
成、すなわち、フォトダイオード上にスリットが形成さ
れた構成において、先の図８および図９に示した固定ス
リット９、１０に対応しつつ、受光素子１２および１３
に同一位相の複数の受光部１２１、１２２、１２３、１
２４および１３１、１３２、１３３、１３４（受光部
群）を設け、同一位相の受光部の面積の総和と、他の位
相の受光部の面積の総和とを等しく設定するように設定
する。
【０００６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のエンコー
ダによれば、回転円板にコードパターンを設け、前記コ
ードパターンを透過または反射した発光素子からの光を
受光素子で受光することにより前記回転円板の回転速
度、回転位置を検出するエンコーダにおいて、前記回転
円板と前記受光素子との間に配置され、前記コードパタ
ーンを反射または透過した光が通過する受光窓が前記回
転円板の半径方向の異なる位置に互いに位相差を有して
複数配置される固定スリットを有し、前記受光窓の前記
回転円板の半径方向長さが内周側を基準に外周側にかけ
て順次短く設定され、前記固定スリットの内周側の受光
窓の開口面積と外周側の受光窓の開口面積とが等しく設
定されるようにしたので、もしくは回転円板にコードパ
ターンを設け、前記コードパターンを透過または反射し
た発光素子からの光を受光素子で受光することにより前
記回転円板の回転速度、回転位置を検出するエンコーダ
において、前記受光素子が、前記コードパターンを透過
または反射した発光素子からの光を受光する、前記回転
円板の半径方向の異なる位置に互いに位相差を有して複
数配置される受光部を有し、前記受光部の前記回転円板
の半径方向長さが内周側を基準に外周側にかけて順次短
く設定され、前記受光素子の内周側の受光部の面積と外
周側の受光部の面積とが等しく設定されるようにしたの
で、受光素子が受光する光量を、回転円板の位置にかか
わらず同一にすることができる。従って、高速時におけ
る位相差の変動、ブリッジ回路等を用いて逓倍する際に
起こる高速時のフラッタの増大が回避される。また、Ａ
／Ｄ変換して回転位置をデジタル信号に変換する場合で
も、広いレンジにおいて回転位置精度の良いエンコーダ
を提供することができる。さらに、受光窓または受光部
の面積を回転円板の位置によらず等しくするために、内
周側を基準に半径方向長さを外周側にかけて順次短く設
定しているので、従来に比して回転円板の径を小さく設
計でき、特に、分解能の高いトラックの多いエンコーダ
を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るエンコーダの構成図
である。
【図２】図１に示した回転スリット円板１の平面図であ
る。
【図３】図１に示した固定スリット３に設けられた受光
窓の詳細図である。
【図４】図１に示した受光素子４に設けられた受光部の
詳細図である。
【図５】受光素子４の電流波形を示す図である。
【図６】増幅された電圧波形を示す図である。
【図７】実施形態に係わる回転スリット円板１および固
定スリット３と従来の回転スリット円板２２および固定
スリット２３を示す図である。
【図８】他の実施形態に係わる固定スリット９に設けら
れた受光窓の詳細図である。
【図９】他の実施形態に係る固定スリット１０に設けら
れた受光窓の詳細図である。
【図１０】他の実施形態に係る受光素子１１に設けられ
た受光部の詳細図である。
【図１１】他の実施形態に係る受光素子１２に設けられ
た受光部の詳細図である。
【図１２】他の実施形態に係る受光素子１３に設けられ
た受光部の詳細図である。
【符号の説明】
１ 回転スリット円板 ２ 発光素子 ３ 固定スリット ４ 受光素子 ５ 回路基板 ６ コードパターンの基本ピッチ ９、１０ 固定スリット １１、１２、１３ 受光素子

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 回転円板にコードパターンを設け、前記
    コードパターンを透過または反射した発光素子からの光
    を受光素子で受光することにより前記回転円板の回転速
    度、回転位置を検出するエンコーダにおいて、 前記回転円板と前記受光素子との間に配置され、前記コ
    ードパターンを透過または反射した光が通過する受光窓
    が前記回転円板の半径方向の異なる位置に互いに位相差
    を有して複数配置される固定スリットを有し、 前記受光窓の前記回転円板の半径方向長さが内周側を基
    準に外周側にかけて順次短く設定され、前記固定スリッ
    トの内周側の受光窓の開口面積と外周側の受光窓の開口
    面積とが等しく設定されたことを特徴とするエンコー
    ダ。
  2. 【請求項２】 前記受光窓が、同一半径上に同一位相で
    配置される複数の受光窓からなる受光窓群であり、同一
    位相の受光窓の開口面積の総和と、他の位相の受光窓の
    開口面積の総和とが等しく設定されることを特徴とする
    請求項１記載のエンコーダ。
  3. 【請求項３】 前記受光窓群が、同一半径上に複数配置
    されることを特徴とする請求項２記載のエンコーダ。
  4. 【請求項４】 回転円板にコードパターンを設け、前記
    コードパターンを透過または反射した発光素子からの光
    を受光素子で受光することにより前記回転円板の回転速
    度、回転位置を検出するエンコーダにおいて、 前記受光素子が、前記コードパターンを透過または反射
    した発光素子からの光を受光する、前記回転円板の半径
    方向の異なる位置に互いに位相差を有して複数配置され
    る受光部を有し、 前記受光部の前記回転円板の半径方向長さが内周側を基
    準に外周側にかけて順次短く設定され、前記受光素子の
    内周側の受光部の面積と外周側の受光部の面積とが等し
    く設定されたことを特徴とするエンコーダ。
  5. 【請求項５】 前記受光部が、同一半径上に同一位相で
    配置される複数の受光部からなる受光部群であり、同一
    位相の受光部の開口面積の総和と、他の位相の受光部の
    開口面積の総和とが等しく設定されることを特徴とする
    請求項４記載のエンコーダ。
  6. 【請求項６】 前記受光部群が、同一半径上に複数配置
    されることを特徴とする請求項５記載のエンコーダ。
JP9351517A 1997-12-19 1997-12-19 エンコーダ Pending JPH11183201A (ja)

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JP9351517A JPH11183201A (ja) 1997-12-19 1997-12-19 エンコーダ
US09/581,818 US6750445B1 (en) 1997-12-19 1998-12-10 Encoder
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KR1020007006616A KR20010033220A (ko) 1997-12-19 1998-12-10 엔코더
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