JPH0771983A - 基準位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 急峻な基準位置の信号を得て、基準位置を正
確に検出する。 【構成】 基準位置検出装置は、ガラス等から形成され
駆動部により回転される回転体２２と、回転体２２に光
を照射する発光手段（発光ダイオード）１６と、回転体
２２を透過した発光手段１６からの光を受光する受光手
段（フォトトランジスタ）１８等から構成されている。
回転体２２は、発光手段１６側の表面に略凸状に形成さ
れた基準位置検出部２２ｂを有している。基準位置検出
部２２ｂは、発光手段１６からの光を集光して受光手段
１８側に透過させ、照度の強い光を受光手段１８に受光
させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば入力軸の回転
角度に比例した数のパルス信号を出力するエンコーダに
用いられ、前記入力軸の基準（原点）位置を検出する基
準位置検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は、従来のロータリエンコーダの一
例の概略構成を示す斜視図である。エンコーダ１０の入
力軸１１は、回転自在に支持されている。スリット円板
１２は、ガラス，アクリル等の部材から形成され、入力
軸１１に取り付けられている。スリット円板１２の外周
部には、所定数のスリット１２ａが円周方向に沿って等
間隔で形成されている。さらに、スリット円板１２の内
周側には、ホームスリット１２ｂが形成されている。ホ
ームスリット１２ｂは、複数のスリットを間隔が異なる
ように形成したものである。

【０００３】スリット円板１２の図中上側には、固定ス
リット板１３，１４がスリット円板１２と平行に配置さ
れている。固定スリット板１３には、スリット１２ａと
同一の間隔を有するスリット１３ａが形成されている。
同様に、固定スリット板１４には、ホームスリット１２
ｂと同一のスリット１４ａが形成されている。

【０００４】さらに、スリット円板１２の図中下側に
は、それぞれスリット１２ａ，ホームスリット１２ｂと
対応する位置に発光手段としての発光ダイオード１５，
１６が配置されている。また、固定スリット１３，１４
の図中上側には、それぞれ発光ダイオード１５，１６と
対向するように受光手段としてのフォトトランジスタ１
７（１７ａおよび１７ｂ），１８が配置されている。以
上のスリット円板１２のホームスリット１２ｂ，固定ス
リット板１４，発光ダイオード１６，フォトトランジス
タ１８とにより、入力軸１１の基準位置を検出する基準
位置検出装置を構成する。

【０００５】次に、エンコーダ１０の動作について説明
する。入力軸１１は、駆動部（図示せず）により回転さ
れ、これによりスリット円板１２が回転される。発光ダ
イオード１５，１６は、パワー回路（図示せず）により
駆動され、光をスリット円板１２に照射する。

【０００６】発光ダイオード１５，１６から照射される
光がそれぞれ回転するスリット円板１２と固定スリット
板１３，１４とを透過すると、透過した光は、モアレ縞
を生ずる。このモアレ縞は、フォトトランジスタ１７，
１８により受光され、電気信号に変換される。この電気
信号は、アンプ（図示せず）により増幅されて出力され
る。

【０００７】図５は、フォトトランジスタ１７（１７
ａ，１７ｂ）と、１８とにより得られた出力信号の一例
を示す図である。フォトトランジスタ１７ａ，１７ｂ
は、両者の出力信号Ａ，Ｂの位相が互いに９０゜（電気
角）ずれるように調整されており、回転方向の反転によ
り位相も反転するので、方向弁別回路をもった可逆カウ
ンタと組み合わせることによって回転数の加算，減算を
することができる。

【０００８】また、出力信号Ｃは、ホームスリット１２
ｂが固定スリット板１４のスリット１４ａと入力軸１１
方向で一致したときに出力される。すなわち、スリット
円板１２の１回転ごとに１回検出される。従って、この
出力信号Ｃにより、所望の位置を基準位置に設定するこ
とができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
のエンコーダでは、以下の課題があった。基準位置を正
確に検出するためには、出力信号Ｃは急峻な信号でなけ
ればならない。このために、ホームスリット１２ｂと固
定スリット板１４のスリット１４ａとは、スリット間隔
の異なる複数のスリットから構成して、両者が入力軸１
１方向で一致したときのみ、照度の強い光がフォトトラ
ンジスタ１８に受光されるようにしている。しかし、こ
のような形状は、製造上困難であり、コストが高くなる
という問題がある。

【００１０】また、今日において、高精度の計測，制御
に対応すべく、高分解能のエンコーダが要求されてい
る。しかし、スリット円板１２に形成することができる
スリット１２ａの数には製造上の限界がある。そこで、
従来はスリット円板１２と固定スリット板１３との間隙
を８０μｍ程度に設定して０次光のみをフォトトランジ
スタ１７に受光させていたが、両者の間隙を３ｍｍ程度
に設定して±１次の干渉光を受光させることにより、０
次光のみのものと比較して倍の分解能を有するエンコー
ダが提案されている。さらに、このように両者の間隙を
大きく確保することにより、各部品の製造または取り付
け誤差等によってスリット円板１２と固定スリット板１
３，１４とが接触してしまうおそれをなくすことができ
る。

【００１１】しかし、スリット円板１２と固定スリット
板１３との間隙を大きくすると、一般には固定スリット
板１３と１４とは一体で形成されているので、スリット
円板１２と固定スリット板１４との間隙も大きくなり、
出力信号Ｃが急峻な出力信号とはなり得なくなり、基準
位置の検出精度が低下するという問題がある。なお、固
定スリット板１３と１４とを別体で形成すると、製造コ
ストが高くなるという問題がある。

【００１２】本発明は、上述のような課題を解消するた
めになされたものであって、上記間隙を大きく設定した
場合であっても、急峻な基準位置の信号を得ることによ
り、基準位置を正確に検出することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明による基準位置検出装置の第１の解決手段
は、駆動部により回転される回転体（２２）と、前記回
転体に光を照射する発光手段（１６）と、前記回転体を
透過した前記発光手段からの光を受光する受光手段（１
８）とを備えた基準位置検出装置であって、前記回転体
は、前記発光手段側の表面に略凸状に形成され前記発光
手段からの光を集光して前記受光手段側に透過させる基
準位置検出部（２２ｂ）を備えることを特徴とする。

【００１４】第２の解決手段は、駆動部により回転され
る回転体（３２）と、前記回転体に光を照射する発光手
段（１６）と、前記回転体により反射された前記発光手
段からの光を受光する受光手段（１８）とを備えた基準
位置検出装置であって、前記回転体は、その表面に略凹
状に形成され前記発光手段からの光を集光して前記受光
手段側に反射させる基準位置検出部（３２ｂ）を備える
ことを特徴とする。

【００１５】第３の解決手段は、上記第２の解決手段に
おいて、前記基準位置検出部（４２ｂ）は、その反射光
の光路方向が前記回転体の他の表面の反射光の光路方向
と異なるように形成されており、前記受光手段は、前記
基準位置検出部の反射光の光路上に配置されていること
を特徴とする。

【００１６】第４の解決手段は、上記第１〜３の解決手
段において、前記回転体と前記受光手段との間には、そ
の一部に形成された開口部（２４ａ）から光を通過さ
せ、その通過した光を前記受光手段に受光させるスリッ
ト板（２４）が設けられていることを特徴とする。

【００１７】

【作用】第１または第２の解決手段においては、基準位
置検出部は、発光手段から光が照射されると、この光を
集光して受光手段側に反射または透過する。従って、受
光手段は、照度の強い光を受光することができる。

【００１８】第３の解決手段においては、基準位置検出
部の反射光の光路は、他の面の反射光の光路とは異な
り、受光手段は、基準位置検出部の反射光の光路上に配
置される。第４の解決手段においては、光は、回転体と
受光手段との間に配置されたスリット板の開口部を通り
受光手段に受光される。従って、基準位置検出部に光が
照射されたときと照射されないときとの受光手段が受光
する光の照度の差をより大きくすることができる。

【００１９】

【実施例】以下、図面等を参照して、本発明による基準
位置検出装置の一実施例について説明する。なお、従来
例で示したものと同一部分には同一符号を付し、重複す
る説明は適宜省略する。

【００２０】図１は、本発明の基準位置検出装置の第１
の実施例を示す概略構成図である。図１の基準位置検出
装置において、スリット円板２２は、ガラス，アクリル
等の部材から形成されている。さらに、基準位置検出部
２２ｂは、スリット円板２２の発光ダイオード１６側の
表面に設けられ、略凸状に突出するように形成されてい
る（図中（ａ））。この基準位置検出部２２ｂは、光透
過性を有する凸状体をスリット円板２２に貼着して設け
ても良く、あるいは、スリット円板２２に一体で形成し
ても良い。固定スリット板２４は、フォトトランジスタ
１８とスリット円板２２との間に配置され、１つのスリ
ット２４ａ（開口部）を有している。従って、このスリ
ット２４ａを通過した光がフォトトランジスタ１８によ
り受光される。

【００２１】図１（ａ）に示すように、発光ダイオード
１６から光が基準位置検出部２２ｂに照射されると、フ
ォトトランジスタ１８側に透過される光は、基準位置検
出部２２ｂにより、固定スリット板２４のスリット２４
ａ近傍に集光される。従って、照度の強い光がフォトト
ランジスタ１８に受光される。また、図１（ｂ）に示す
ように、スリット円板２２の基準位置検出部２２ｂ以外
の領域に光が照射されると、その光は、フォトトランジ
スタ１８側に発散し、照度の弱い光がフォトトランジス
タ１８に受光される。

【００２２】この照度の差により、基準位置検出部２２
ｂの出力信号は、急峻な信号となり、基準位置検出部２
２ｂの位置を正確に検出することができる。また、基準
位置検出部２２ｂの凸部の形状を調節することにより、
所望の位置に光を集光することができるので、たとえス
リット円板２２と固定スリット板２４との間隙を大きく
設定しても、照度の強い光をフォトトランジスタ１８に
受光させることができる。

【００２３】図２は、本発明の第２の実施例を示す概略
構成図である。図２の基準位置検出装置において、スリ
ット円板３２の図中上側表面には、金若しくはアルミニ
ウム等のような反射率の高い反射層（図示せず）が形成
されている。従って、発光ダイオード１６は、フォトト
ランジスタ１８側に配置されている。基準位置検出部３
２ｂは、スリット円板３２の発光ダイオード１６および
フォトトランジスタ１８側の表面に設けられ、略凹状に
形成されている。この基準位置検出部３２ｂは、その光
軸３９がスリット円板３２に対して略垂直となるように
形成されている。なお、この基準位置検出部３２ｂは、
その表面が反射性を有する凹状体をスリット円板３２に
貼着して設けても良い。

【００２４】発光ダイオード１６から光が基準位置検出
部３２ｂに照射されると、その反射光は、基準位置検出
部３２ｂにより固定スリット板２４のスリット２４ａ近
傍に集光される。従って、照度の強い光がフォトトラン
ジスタ１８に受光される。また、図２（ｂ）に示すよう
に、スリット円板３２の基準位置検出部３２ｂ以外の領
域に光が照射されると、その反射光は、フォトトランジ
スタ１８側に発散し、照度の弱い光がフォトトランジス
タ１８に受光される。

【００２５】図３は、本発明の第３の実施例を示す概略
構成図であり、第２の実施例の変形例を示したものであ
る。図３の基準位置検出装置において、スリット円板４
２の基準位置検出部４２ｂは、その光軸４９がスリット
円板４２に対して所定量だけ傾くように形成されてい
る。また、発光ダイオード１６およびフォトトランジス
タ１８は、光軸４９に対して対称となるように配置され
ている。

【００２６】発光ダイオード１６から光が基準位置検出
部４２ｂに照射されると、この反射光は、基準位置検出
部４２ｂにより固定スリット板２４のスリット２４ａ近
傍に集光され、フォトトランジスタ１８に受光される。
また、図３（ｂ）に示すように、スリット円板４２の基
準位置検出部４２ｂ以外の領域に光が照射されると、そ
の反射光は、光の入射方向と対称の方向に発散するの
で、その反射光は、ほとんど固定スリット板２４のスリ
ット２４ａを通過しない。従って、この反射光は、ほと
んどフォトトランジスタ１８に受光されないこととな
る。これにより、光が基準位置検出部４２ｂに照射され
たときと照射されないときのフォトトランジスタ１８に
受光される光の照度の差をより大きくすることができ
る。

【００２７】以上、本発明による基準位置検出装置の一
実施例について説明したが、本発明は、上述した実施例
に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内で
種々の変形が可能である。例えば、実施例では、スリッ
ト円板３２，４２の表面に基準位置検出部３２ｂ，４２
ｂを形成したが、例えば図４の入力軸１１に基準位置検
出部３２ｂ，４２ｂを直接形成しても良い。

【００２８】実施例では、フォトトランジスタ１８の前
面近傍に固定スリット板２４を設けたが、これは、外部
の不要な光を遮光してフォトトランジスタ１８の感度の
向上を図るためのものであり、外光の影響の少ない場合
には、固定スリット板２４を設けなくても良い。

【００２９】本発明は、ロータリエンコーダ，リニアエ
ンコーダの他、種々の回転，角度，変位測定器や、位置
決め制御器等に適用することができる。

【００３０】

【発明の効果】請求項１または２に記載の基準位置検出
装置によれば、基準位置検出部が光を集光して受光手段
側に透過または反射するようにしたので、受光手段は、
照度の強い光を受光することができる。これにより、基
準位置検出部の出力信号は、急峻な信号となり、基準位
置検出部の位置を正確に検出することができる。また、
基準位置検出部の形状を変えることにより、所望の位置
に光を集光することができるので、たとえ回転体と受光
手段との間隙を大きく設定しても、照度の強い光を受光
手段に受光させることができる。

【００３１】請求項３または４に記載の基準位置検出装
置によれば、基準位置検出部に光が照射されたときと照
射されないときとの受光手段が受光する光の照度の差を
より大きくするようにしたので、より正確に基準位置を
検出することができ、検出精度の向上を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す概略構成図であ
る。

【図２】本発明の第２の実施例を示す概略構成図であ
る。

【図３】本発明の第３の実施例を示す概略構成図であ
る。

【図４】従来のロータリエンコーダの一例の概略構成を
示す斜視図である。

【図５】フォトトランジスタ１７と１８とにより得られ
た出力信号の一例を示す図である。

【符号の説明】

１６ 発光ダイオード １８ フォトトランジスタ ２２，３２，４２ スリット円板 ２２ｂ，３２ｂ，４２ｂ 基準位置検出部 ２４ 固定スリット板 ２４ａ スリット（開口部） ３９，４９ 基準位置検出部３２ｂ，４２ｂの光軸

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動部により回転される回転体と、 前記回転体に光を照射する発光手段と、 前記回転体を透過した前記発光手段からの光を受光する
   受光手段とを備えた基準位置検出装置であって、 前記回転体は、前記発光手段側の表面に略凸状に形成さ
   れ前記発光手段からの光を集光して前記受光手段側に透
   過させる基準位置検出部を備えることを特徴とする基準
   位置検出装置。
2. 【請求項２】 駆動部により回転される回転体と、 前記回転体に光を照射する発光手段と、 前記回転体により反射された前記発光手段からの光を受
   光する受光手段とを備えた基準位置検出装置であって、 前記回転体は、その表面に略凹状に形成され前記発光手
   段からの光を集光して前記受光手段側に反射させる基準
   位置検出部を備えることを特徴とする基準位置検出装
   置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の基準位置検出装置にお
   いて、 前記基準位置検出部は、その反射光の光路方向が前記回
   転体の他の表面の反射光の光路方向と異なるように形成
   されており、 前記受光手段は、前記基準位置検出部の反射光の光路上
   に配置されていることを特徴とする基準位置検出装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３に記載の基準位置検出装置
   において、 前記回転体と前記受光手段との間には、その一部に形成
   された開口部から光を通過させ、その通過した光を前記
   受光手段に受光させるスリット板が設けられていること
   を特徴とする基準位置検出装置。