(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる半径の円周方向に所要の配列で光検出パターンが形成されたコード板と、所定の配列で組み合わされた発光素子及び受光素子からなり前記発光素子から出射された光を前記コード板を介して前記受光素子に入射することにより前記コード板に形成された前記光検出パターンのそれぞれを検出するフォトインタラプタとを備え、
前記光検出パターンとして前記コード板の異なる半径方向のうちの一方の半径の円周方向に長方形若しくは長円形の光検出パターンが多数配列され、当該光検出パターンの長手方向の軸線が前記コード板の回転中心と当該光検出パターンの中心とを結ぶ直線に対して一定の方向に一定の角度で傾斜されると共に、前記光検出パターンのうちの他方の半径の光検出パターンの端辺が前記コード板の回転中心に対して放射状に設定されており、かつ、前記各フォトインタラプタのそれぞれには少なくとも２つの受光面が形成されており、
前記光検出パターンのうちの一方の半径の光検出パターンの長手方向の軸線と該光検出パターンを検出する前記フォトインタラプタに形成された少なくとも２つの受光面の配列方向とが垂直となる位置、及び、前記光検出パターンのうちの他方の半径の光検出パターンの端辺と該光検出パターンを検出する前記フォトインタラプタに形成された少なくとも２つの受光面の配列方向とが垂直となる位置において、前記発光素子及び前記受光素子が当該光検出パターンの中心と対向に設定されていることを特徴とする光学式ロータリエンコーダ。
【請求項２】
異なる半径領域に２列の光検出パターンが形成されたコード板と、所定の配列で組み合わされた発光素子及び受光素子からなり前記発光素子から出射された光を前記コード板を介して前記受光素子に入射することにより前記コード板に形成された前記各光検出パターンを検出する２つのフォトインタラプタとを備え、
前記光検出パターンとして長方形若しくは長円形の光検出パターンの集合と円弧形の光検出パターンとが形成され、これら２種類の光検出パターンのうち前記コード板のより外周側に形成された光検出パターンの長手方向の軸線又は端辺が前記コード板の回転中心と長方形若しくは長円形の光検出パターンの中心とを結ぶ直線又は前記コード板の回転中心と円弧形の光検出パターンの端辺の中心とを結ぶ直線に対して一定の方向に一定の角度で傾斜され、かつ、前記コード板のより内周側に形成された光検出パターンの長手方向の軸線又は端辺が前記コード板の回転中心と長方形若しくは長円形の光検出パターンの中心とを結ぶ直線又は前記コード板の回転中心と円弧形の光検出パターンの端辺の中心とを結ぶ直線に対して平行であり、かつ、前記各フォトインタラプタのそれぞれには少なくとも２つの受光面が形成されており、
前記外周側に形成された光検出パターンの長手方向の軸線又は端辺と前記フォトインタラプタに形成された少なくとも２つの受光面の配列方向とが垂直となる位置及び前記内周側に形成された光検出パターンの長手方向の軸線又は端辺と前記フォトインタラプタに形成された少なくとも２つの受光面の配列方向とが垂直となる位置において、前記２つのフォトインタラプタを構成する前記各発光素子及び受光素子が当該長手方向の軸線又は端辺の中心と対向に設定されていることを特徴とする光学式ロータリエンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用ステアリングホイールの操舵角度検出などに好適な光学式ロータリエンコーダに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば実公平５−２６４８７号公報などに記載されているように、ステアリングシャフトの周囲にコード板（符号化板）とフォトインタラプタとの組合せからなる光学式ロータリエンコーダを設け、ステアリングシャフトによりコード板を回転して当該シャフトに取り付けられたステアリングホイールの操舵角度、操舵速度及び操舵方向を検出し、サスペンションの減衰力制御やオートマチックトランスミッションのシフトポジション制御、それに四輪駆動車における後輪の操舵制御等を行う技術が知られている。
【０００３】
図６に示すように、通常、コード板１としては、プラスチック板や金属板等によって形成された円板状の部材よりなり、これに回転角度、回転方向及び回転速度等を検出するための微細な長方形若しくは長円形の光検出パターン（Ａ，Ｂ相検出パターン）２と、コード板１の原点位置及び回転数等を検出するための円弧形の光検出パターン（Ｚ相検出パターン）３とが形成されたものが用いられるが、従来のコード板１においては、Ａ，Ｂ相検出パターン２の長手方向の軸線の向き及びＺ相検出パターン３の始端側及び終端側の端辺の向きが、いずれもコード板１の回転中心Ｏに関して放射状に設定されている。なお、本明細書においては、光透過型ロータリエンコーダにおける光透過窓及び光反射型ロータリエンコーダにおける光反射部を総称して光検出パターンと呼称している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、自動車用ステアリングホイールの操舵角度検出などに用いられる光学式ロータリエンコーダには、応答性の高い各種制御を実現するため、角度検出精度及び分解能が高いことが特に要求される。また、この種の光学式ロータリエンコーダには、Ａ，Ｂ相検出用の第１のフォトインタラプタとＺ相検出用の第２のフォトインタラプタとが備えられるが、取付スペースの制約などから、図７に示すように第１のフォトインタラプタ４と第２のフォトインタラプタ５とを左右にずらして設定することが必要になることが多い。なお、図７においては、Ａ，Ｂ相検出用の第２のフォトインタラプタ５がコード板１の回転中心Ｏを通り当該フォトインタラプタ５が搭載されたプリント基板面（図示省略）に垂直な垂直線Ｘ−Ｘ上に設定され、Ｚ相検出用の第１のフォトインタラプタ４がその側方に配置されているが、これとは逆に、Ｚ相検出用の第１のフォトインタラプタ４をコード板１の回転中心Ｏを通る前記垂直線Ｘ−Ｘ上に設定し、Ａ，Ｂ相検出用の第２のフォトインタラプタ５をその側方に配置することもできる。
【０００５】
フォトインタラプタ４，５は、発光素子から出射された光がコード板１を介して受光素子に入射するようにこれらの発光素子と受光素子とが所定の配列で組合わされたものであって、光透過型ロータリエンコーダには、図８に示すように発光素子６と受光素子７とを相対向にして同軸上に配置させたものが用いられる。光透過型ロータリエンコーダの場合、これらの発光素子６及び受光素子７は、図８から明らかなように、光軸Ｚ−Ｚをコード板１の基板面Ｙ−Ｙに対して垂直に向けて、コード板１の表面側及び裏面側に設定される。反射型ロータリエンコーダの場合には、コード板１の反射面を介してその全反射位置に発光素子及び受光素子が設定される（図示省略）。前記受光素子７には、水平方向（図７の左右方向）に配列された少なくとも２つの受光面７ａ，７ｂが形成されており、第１の受光面７ａ及び第２の受光面７ｂから夫々位相が９０度ずれたパルス信号（Ａ相信号及びＢ相信号）を検出できるようになっている。なお、実機においては、いわゆる差動出力形式を採用して高精度の信号検出を可能にするため、４つの受光面７ａ，７ｂ，７ａ´，７ｂ´を有する受光素子を用いることが多い。これら各受光面７ａ，７ｂの側辺は、前記コード板１の回転中心Ｏを通る前記垂直線Ｘ−Ｘと平行に設定される。また、前記フォトインタラプラ５の端子２０も当該垂直線Ｘ−Ｘと平行に設定される。
【０００６】
以下、コード板１の回転中心Ｏを通る前記垂直線Ｘ−Ｘ上にＺ相検出用の第２のフォトインタラプタ５が設定され、その側方にＡ，Ｂ相検出用の第１のフォトインタラプタ４が配置された光透過型ロータリエンコーダを例にとって説明すると、発光素子６から出射され、Ａ，Ｂ相検出パターン２を通過して受光素子７の設定面に入射する光スポットＳの形状は、コード板１の回転角度に応じて図９（ａ）〜（ｄ）にハッチングで表示するように変化する。図９（ａ）は発光素子６及び受光素子７の設定位置に２度ピッチで形成されたＡ，Ｂ相検出パターン２が完全に合致した場合（イニシャル位置）、図９（ｂ）はコード板１がイニシャル位置から反時計方向に０．５度回転した場合、図９（ｃ）はコード板１がイニシャル位置から反時計方向に１．０度回転した場合、図９（ｄ）はコード板１がイニシャル位置から反時計方向に１．５度回転した場合を示している。
【０００７】
これらの図から明らかなように、本例の光学式ロータリエンコーダは、２つの受光面７ａ，７ｂが水平方向に配列されているのに対して、当該受光面に入射する光スポットＳの形状がＡ，Ｂ相検出パターン２の傾斜角度θに応じて傾斜するため、コード板の回転に伴って光スポットＳが受光面７ａ，７ｂを斜めに横切ることになり、これら２つの受光面７ａ，７ｂが傾斜していない光スポットの移動に応じて９０度の位相差をもつＡ相信号及びＢ相信号を出力するように構成されている場合には、図９（ｅ）に示すようにＡ相信号とＢ相信号の位相差が９０度からずれ、かつＡ，Ｂ相のデューティー比が５０％からずれる。このため、Ａ，Ｂ相検出用の第１のフォトインタラプタ４の配列位置が制限され、光学式ロータリエンコーダの設計が困難になると共に、回転角度の検出誤差を生じやすく、各種制御の精度に悪影響を与えるおそれがある。かかる不都合は、分解能を高めるために多数の光検出パターンを小さなピッチで形成するほど顕著になる。なお、Ａ，Ｂ相検出素子として４つの受光面７ａ，７ｂ，７ａ´，７ｂ´を有するものを用い、受光面７ａに対して受光面７ａ´を逆相に接続すると共に、受光面７ｂに対して受光面７ｂ´を逆相に接続して、いわゆる差動出力方式の信号検出を行う場合にも、前記と同様の不都合が生じる。
【０００８】
かかる不都合は、受光面７ａ，７ｂの形状及び配列を変更し、傾斜した光スポットＳに対して９０度の位相差を有するＡ相信号及びＢ相信号を出力する受光素子７を用いれば解消することができる。しかしながら、各機種ごとに専用の受光素子７を開発・生産することは、製品であるロータリエンコーダがコスト高になるため、到底実用性がない。
【０００９】
なお、コード板１の回転中心Ｏを通る垂直線Ｘ−Ｘ上に設定されたＺ相検出用の第２のフォトインタラプタ５については、Ｚ相検出パターン３の始端側及び終端側の端辺がコード板１の回転中心Ｏに関して放射状に設定されていても、受光素子の受光面に対して光スポットが垂直の状態を保持したまま横断するので、上記の不都合は生じない。
【００１０】
本発明は、かかる従来技術の不備を解決するためになされたものであって、その目的は、安価にしてフォトインタラプタの取付自由度が高く、かつ回転検出の分解能及び精度が高い光学式ロータリエンコーダを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の目的を達成するため、異なる半径の円周方向に所要の配列で光検出パターンが形成されたコード板と、所定の配列で組み合わされた発光素子及び受光素子からなり前記発光素子から出射された光を前記コード板を介して前記受光素子に入射することにより前記コード板に形成された前記光検出パターンのそれぞれを検出するフォトインタラプタとを備え、前記光検出パターンとして前記コード板の異なる半径方向のうちの一方の半径の円周方向に長方形若しくは長円形の光検出パターンが多数配列され、当該光検出パターンの長手方向の軸線が前記コード板の回転中心と当該光検出パターンの中心とを結ぶ直線に対して一定の方向に一定の角度で傾斜されると共に、前記光検出パターンのうちの他方の半径の光検出パターンの端辺が前記コード板の回転中心に対して放射状に設定されており、かつ、前記各フォトインタラプタのそれぞれには少なくとも２つの受光面が形成されており、前記光検出パターンのうちの一方の半径の光検出パターンの長手方向の軸線と該光検出パターンを検出する前記フォトインタラプタに形成された少なくとも２つの受光面の配列方向とが垂直となる位置、及び、前記光検出パターンのうちの他方の半径の光検出パターンの端辺と該光検出パターンを検出する前記フォトインタラプタに形成された少なくとも２つの受光面の配列方向とが垂直となる位置において、前記発光素子及び前記受光素子が当該光検出パターンの中心と対向に設定されているという構成にした。
【００１３】
さらに、コード板の円周方向に多数の長方形若しくは長円形のＡ，Ｂ相検出パターンとコード板の回転中心を中心とする円弧形のＺ相検出パターンとが異なる半径領域に配列される光学式ロータリエンコーダについては、異なる半径領域に２列の光検出パターンが形成されたコード板と、所定の配列で組み合わされた発光素子及び受光素子からなり前記発光素子から出射された光を前記コード板を介して前記受光素子に入射することにより前記コード板に形成された前記各光検出パターンを検出する２つのフォトインタラプタとを備え、前記光検出パターンとして長方形若しくは長円形の光検出パターンの集合と円弧形の光検出パターンとが形成され、これら２種類の光検出パターンのうち前記コード板のより外周側に形成された光検出パターンの長手方向の軸線又は端辺が前記コード板の回転中心と長方形若しくは長円形の光検出パターンの中心とを結ぶ直線又は前記コード板の回転中心と円弧形の光検出パターンの端辺の中心とを結ぶ直線に対して一定の方向に一定の角度で傾斜され、かつ、前記コード板のより内周側に形成された光検出パターンの長手方向の軸線又は端辺が前記コード板の回転中心と長方形若しくは長円形の光検出パターンの中心とを結ぶ直線又は前記コード板の回転中心と円弧形の光検出パターンの端辺の中心とを結ぶ直線に対して平行であり、かつ、前記各フォトインタラプタのそれぞれには少なくとも２つの受光面が形成されており、前記外周側に形成された光検出パターンの長手方向の軸線又は端辺と前記フォトインタラプタに形成された少なくとも２つの受光面の配列方向とが垂直となる位置及び前記内周側に形成された光検出パターンの長手方向の軸線又は端辺と前記フォトインタラプタに形成された少なくとも２つの受光面の配列方向とが垂直となる位置において、前記２つのフォトインタラプタを構成する前記各発光素子及び受光素子が当該長手方向の軸線又は端辺の中心と対向に設定されているという構成にした。
【００１４】
かように、コード板に長方形若しくは長円形の光検出パターンと円周方向に端辺を有する光検出パターンとを形成し、長方形若しくは長円形の光検出パターンに関しては当該光検出パターンの長手方向の軸線が前記コード板の回転中心と当該光検出パターンの中心とを結ぶ直線に対して一定の方向に一定の角度で傾斜するように形成すると共に、円周方向に端辺を有する光検出パターンに関しては当該端辺がコード板の回転中心に対して放射状になるように形成し、前記各光検出パターンの長手方向の軸線及び端辺に対してフォトインタラプタに形成された少なくとも２つの受光面の配列方向が垂直となるように各フォトインタラプタを設定すると、前記端辺の中心と対向に配置されたフォトインタラプタの配設位置よりも右方向又は左方向にオフセットした位置で長方形若しくは長円形の光検出パターンが垂直となる。したがって、当該位置においてフォトインタラプタに形成された少なくとも２つの受光面が前記長方形若しくは長円形の光検出パターンの長手方向の軸線と垂直になるように発光素子と受光素子とを設定すると、受光面を横切る光スポットの形状が垂直になるので、前記光検出パターンがＡ，Ｂ相検出パターンである場合には汎用の受光素子を用いて位相差が９０度のＡ相信号及びＢ相信号を得ることができ、正確な回転角度等の検出が可能になり、前記光検出パターンがＺ相検出パターンである場合には正確なコード板の原点検出等が可能になる。また、Ｚ相の出力を２相化する場合にも何ら問題が生じることがない。したがって、小幅のＡ，Ｂ相検出パターンを小ピッチで形成した場合にも正確な回転角度等の検出が可能になるので、光学式ロータリエンコーダの分解能を高めることができる。さらに、各フォトインタラプタの設定位置をコード板の回転方向に関して右方向又は左方向にオフセットして配設することができるので、フォトインタラプタの配設が容易になり、この種の光学式ロータリエンコーダの設計の自由度を高めることができる。
【００１５】
なお、光検出パターンの長手方向又は端辺が垂直になる位置に発光素子と受光素子とを正しく設定しなくても、この近傍であれば、光検出パターンの長手方向又は端辺を放射状に形成した場合に比べてロータリエンコーダの回転検出精度を向上することができる。したがって、フォトインタラプタの配設位置の自由度を高めることができる。
また、１枚のコード板にＡ，Ｂ相検出パターンとＺ相検出パターンとが異なる半径領域に形成してなるものにおいては、コード板のより外周領域に形成される光検出パターンの端辺を傾斜させる方がより好ましい。このようにすると、フォトインタラプタを小型化し、実質的な専有面積を小さくすることができるので、フォトインタラプタの配設位置の自由度をより高めることができる。但し、信号検出精度の改善という点では、いずれの半径領域の光検出パターンを傾けた場合にも同様の効果がある。
【００１６】
【発明の実施の形態】
〈第１実施形態例〉
以下、第１実施形態例に係る光学式ロータリエンコーダを、図１〜図４を用いて説明する。図１は第１実施形態例に係る光学式ロータリエンコーダの正面図、図２は図１のＡ部詳細図、図３は本実施形態例に係る光学式ロータリエンコーダの効果を示す説明図、図４は本実施形態例に係るコード板の製造方法及び製造上の効果を示す要部平面図である。本実施形態例に係るコード板は、光透過型ロータリエンコーダに適用されるものであって、コード板の最外周部にＡ，Ｂ相検出パターンを形成し、当該Ａ，Ｂ相検出パターンの形成領域よりも内周にＺ相検出パターンを形成したことを特徴とする。
【００１７】
図１に示すように、本例のコード板１０は、非透明のプラスチック板や金属板等によって形成された円板状の部材に、センタ孔１１と取付兼位置決め孔１２ａと取付孔１２ｂと位置決め孔１３とＺ相検出パターン１４とＡ，Ｂ相検出パターン１５とを形成してなり、当該Ａ，Ｂ相検出パターン１５は、光透過孔１５ａと光透過溝１５ｂとからなる。
【００１８】
センタ孔１１は、コード板１０の駆動軸１７、例えばステアリングシャフトを貫通するための孔であって、コード板１０の中心部に開設される。取付兼位置決め孔１２ａ、取付孔１２ｂ及び位置決め孔１３は、前記駆動軸１７に設けられたロータ１８にコード板１０を所定の位置関係をもって取り付けるための孔であって、前記センタ孔１１の周囲に開設される。ロータ１８には取付兼位置決め孔１２ａ及び位置決め孔１３に対応する形状の突起（図示省略）が突設されており、これらの各突起に対応させて取付兼位置決め孔１２ａ及び位置決め孔１３を嵌め込むことによって、ロータ１８に対してコード板１０を正確な位置で取り付けられるようになっている。なお、コード板１０は、取付兼位置決め孔１２ａ及び取付孔１２ｂにねじを貫通して直接ロータ１８に固定することも可能であるが、コード板１０の変形を防止するため、ロータ１８と図示しないクランパとの間にコード板１０を挾み、これらをねじにて共締めするという方法を採ることがより好ましい。Ｚ相信号検出孔１４は、前記駆動軸１７の基準位置を検出するための孔であって、コード板１０の回転中心Ｏから一定の半径上（本例では、半径Ｒ１  の位置）に円弧状に開設される。当該Ｚ相信号検出孔１４の端辺は、コード板１０の回転中心Ｏに対して放射状に形成される。
【００１９】
光透過孔１５ａ及び光透過溝１５ｂは、駆動軸１７の回転角度、回転方向及び回転速度等を検出するための窓孔であって、図２により詳細に示すように、コード板１０の最外周部に同一幅ｗかつ一定ピッチｐで形成される。光透過孔１５ａは、長孔をもって構成されており、コード板１０の外周縁よりもやや内側に、その長手方向の軸線Ｐ１−Ｐ１がコード板１０の回転中心Ｏと当該光透過孔１５ａの中心ｏ１  とを結ぶ直線Ｑ１−Ｑ１に対して一定の方向に一定の角度θで傾斜して開設される。一方、光透過溝１５ｂは、コード板１０の外周縁より内向きに延びる切欠状の長溝をもって形成されており、前記各光透過孔１５ａの間に形成される。この光透過溝１５ｂも、その長手方向の軸線Ｐ２−Ｐ２がコード板１０の回転中心Ｏと当該光透過溝１５ｂの中心ｏ２  とを結ぶ直線Ｑ２−Ｑ２に対して前記光透過孔１５ａの傾斜方向と同一の一定方向に一定の角度θで傾斜して開設される。
【００２０】
これら各光透過孔１５ａ及び光透過溝１５ｂの内端は、コード板１０の回転中心Ｏから一定半径上（半径Ｒ２  の位置）に揃えられており、Ａ，Ｂ相検出パターン１５の配設中心（コード板１０の回転中心Ｏから半径Ｒ３  の位置）にフォトインタラプタ１９を設定することによって、光透過孔１５ａからの信号と光透過溝１５ｂからの信号とを同一レベルで検出できるようになっている。フォトインタラプタ１９は、図１に示すように、コード板１０の回転中心Ｏを通りフォトインタラプタ１９，１９ａが搭載されたプリント基板面に垂直な垂直線Ｘ−Ｘの左右方向であって、Ａ，Ｂ相検出パターン１５がほぼ前記プリント基板面に対して垂直になる位置に設定される。勿論、フォトインタラプタ１９を構成する発光素子６及び受光素子７は、前出の図８に示したように、光軸Ｚ−Ｚをコード板１０の基板面Ｙ−Ｙに対して垂直に向けて、コード板１０の表面側及び裏面側に設定される。なお、Ｚ相検出用のフォトインタラプタ１９ａは、コード板１０の回転中心Ｏを通る前記垂直線Ｘ−Ｘ上であって、コード板１０の回転中心Ｏから半径Ｒ１  の位置に設定される。
【００２１】
なお、光透過孔１５ａ及び光透過溝１５ｂを傾斜させると、光透過型ロータリエンコーダでは光の透過と遮断の割合が５０：５０からずれ、また、光反射型ロータリエンコーダでは光の反射と拡散の割合が５０：５０からずれるので、検出信号のデューティー比が５０％からずれる。光透過孔１５ａ及び光透過溝１５ｂの傾斜角度θが大き過ぎて、検出信号のデューティー比のずれが実用上問題になる場合には、光透過孔１５ａ及び光透過溝１５ｂの開設幅を変更することによって、検出信号のデューティー比を最適化することができる。
【００２２】
以下、前記のように構成されたコード板１０を備えた光学式ロータリエンコーダの効果を、図３に基づいて説明する。
【００２３】
発光素子６から出射され、Ａ，Ｂ相検出パターン１５を通過して受光素子７の設定面に入射する光スポットＳの形状は、コード板１０の回転角度に応じて図３（ａ）〜（ｄ）にハッチングで表示するように変化する。図３（ａ）は発光素子６及び受光素子７の設定位置に２度ピッチで形成されたＡ，Ｂ相検出パターン１５が完全に合致した場合（イニシャル位置）、図３（ｂ）はコード板１０がイニシャル位置から反時計方向に０．５度回転した場合、図３（ｃ）はコード板１０がイニシャル位置から反時計方向に１．０度回転した場合、図３（ｄ）はコード板１０がイニシャル位置から反時計方向に１．５度回転した場合を示している。
【００２４】
これらの図から明らかなように、本例の光学式ロータリエンコーダは、Ａ，Ｂ相検出パターン１５がほぼ垂直となる位置にフォトインタラプタ１９を設定したので、受光素子７の受光面７ａ，７ｂに入射する光スポットＳの形状がＡ，Ｂ相検出パターン１５の方位に応じて垂直となる。このため、コード板１０の回転に伴って光スポットＳが受光面７ａ，７ｂを水平方向に横切ることになり、図３（ｅ）に示すように、垂直な光スポットの移動に応じて９０度の位相差をもつＡ相信号及びＢ相信号を出力するように受光面７ａ，７ｂが構成された汎用の受光素子７を用いて位相差が９０度のＡ相信号及びＢ相信号を得ることができる。
【００２５】
したがって、当該ロータリエンコーダを用いた各種制御の応答性及び信頼性を改善できると共に、Ｚ相検出用のフォトインタラプタ１９ａの左右方向にＡ，Ｂ相検出用のフォトインタラプタ１９を配設することができるので、この種の光学式ロータリエンコーダの設計を容易なものにすることができる。また、コード板１０の最外周部に形成されたＡ，Ｂ相検出パターン１５を傾斜させたので、コード板１０の内周部に形成されたＺ相検出パターン１４の端辺を傾斜させ、フォトインタラプタ１９ａをコード板１０の回転中心Ｏを通る前記垂直線Ｘ−Ｘの左右方向に配置する場合に比べて、フォトインタラプタ１９の高さを低くすることができ、取付けのための専有面積を小さくすることができるので、この点からもこの種の光学式ロータリエンコーダの設計を容易なものにすることができる。さらに、特殊な受光素子を用いる必要もないので、この種の光学式ロータリエンコーダを低コストで製造することができる。
【００２６】
なお、Ｚ相検出用のフォトインタラプタ１９ａは、コード板１０の回転中心Ｏを通る前記垂直線Ｘ−Ｘ上に設定されるので、Ｚ相信号検出孔１４の端辺をコード板１０の回転中心Ｏに対して放射状に形成しても何ら不都合はなく、駆動軸の原点検出を正確に行うことができる。
【００２７】
次に、本例に係るコード板１０の製造方法を図４に基づいて説明する。
【００２８】
まず非透明のプラスチック板や金属板等を打ち抜くことによって、図４（ａ）に示すようにセンタ孔１１と取付孔１２と位置決め孔１３とＺ相信号検出孔１４とが開設された円板状の部材を作製する。
【００２９】
次いで、当該円板状の部材を所要数の光透過孔開設ピンと光透過溝形成用カッタとが備えられたポンチとダイスとの間に位置決めして挾み込み、光透過孔開設ピンをダイス側に突出して光透過孔１５ａを開設する。この場合、図４（ｂ）に斜線で示すように、光透過溝１５を形成すべき部分及びその周囲部分をポンチ及びダイスにて押えることができるので、光透過孔１５ａを開設する際の円板状の部材の保持が確実になり、精密な光透過孔１５ａを開設することができる。
【００３０】
しかる後に、光透過溝形成用カッタを駆動して、光透過孔１５ａが開設された円板状の部材の外周部に光透過溝１５ｂを形成する。この場合、図４（ｃ）に斜線で示すように、先に開設された光透過孔１５の周囲をポンチとダイスとで押えることができるので、やはり光透過溝１５ｂを開設する際の円板状の部材の保持が確実になると共に、光透過溝の切り抜き力は光透過孔の打ち抜き力に比べて格段に小さいので、光透過孔打ち抜き後の狭いスペースに光透過溝１５ｂを高精度に形成することができる。
【００３１】
本例のコード板製造方法によると、ダイス及びポンチによる円板状の部材の保持が確実になるため精密な光透過孔１５ａ及び光透過溝１５ｂを形成できると共に、光透過溝１５ｂの数量分だけ高価な光透過孔開設ピンの数量を減少できるため金型の作製費ひいてはロータリエンコーダの製造コストを低減することができる。
【００３２】
〈第２実施形態例〉
以下、第２実施形態例に係る光学式ロータリエンコーダを、図５を用いて説明する。図５は、第２実施形態例に係る光学式ロータリエンコーダに備えられるコード板の正面図である。図５から明らかなように、本例のコード板１０は、最外周部に円弧形切欠状のＺ相検出パターン１４を形成し、その内周領域にＡ，Ｂ相検出パターン１５を形成したことを特徴とする。
【００３３】
Ｚ相信号検出孔１４の端辺１４ａは、コード板１０の回転中心Ｏと当該端辺１４ａの中心ｏ３  とを結ぶ直線Ｑ−Ｑに対して一定方向に一定の角度θで傾斜する直線状に形成される。これに対して、Ａ，Ｂ相検出パターン１５は、幅ｗが一定の長方形若しくは長円形の光透過孔の集合をもって構成されており、コード板１０の回転中心Ｏと同心の円周（半径Ｒ１  の位置）上に一定ピッチｐで配列される。Ａ，Ｂ相検出パターン１５を構成する各光透過孔は、コード板１０の回転中心Ｏに関して放射状に配列される。
【００３４】
Ａ，Ｂ相検出用のフォトインタラプタ１９は、コード板１０の回転中心Ｏを通る前記垂直線Ｘ−Ｘ上であって、コード板１０の回転中心Ｏから半径Ｒ１  の位置に設定される。一方、Ｚ相検出用のフォトインタラプタ１９ａは、前記垂直線Ｘ−Ｘの左右方向であって、Ｚ相信号検出孔１４の端辺１４ａがほぼ垂直になる位置に設定される。その他の部分の構成については、第１実施形態例に係るコード板と同じであるので、重複を避けるために説明を省略する。
【００３５】
本例の光学式ロータリエンコーダは、Ｚ相信号検出孔１４の端辺１４ａがほぼ垂直となる位置にフォトインタラプタ１９ａを設定したので、受光素子７の受光面に入射する光スポットＳの形状が端辺１４ａの方位に応じて垂直となる。このため、駆動軸１７の原点位置とＺ相信号検出孔１４の端辺位置と受光素子７から出力されるパルス信号の立上り又は立下りを高精度に合致させることが可能となり、駆動軸１７の原点位置の検出精度を向上することができる。よって、駆動軸１７の回転制御の精度及び信頼性を高めることができる。勿論、Ｚ相信号検出用のフォトインタラプタ１９ａとして、２つ以上の受光面を有し、２相のＺ相信号が検出できるように構成されたものを用いた場合にも同様の効果を有する。その他、フォトインタラプタ１９，１９ａの配設が容易になる点においては、第１実施形態例に係る光学式ロータリエンコーダと同じである。
【００３６】
なお、前記各実施形態例においては、光透過型のロータリエンコーダに適用されるコード板を例にとって説明したが、光反射型のロータリエンコーダに適用されるコード板にも応用することができる。この場合、Ｚ相検出パターン１４及びＡ，Ｂ相検出パターン１５としては、反射面が用いられる。
【００３７】
また、前記各実施形態例においては、Ｚ相検出パターン１４及びＡ，Ｂ相検出パターン１５の双方を備えたコード板を例にとって説明したが、これら両パターンのうちのいずれか一方のみを備えたコード板にも応用することができる。かかるコード板を備えたロータリエンコーダにおいても、レイアウトの都合上、フォトインタラプタをコード板の回転中心を通る垂直線上に配置することができない場合があるので、Ｚ相検出パターン１４の端辺の向きあるいはＡ，Ｂ相検出パターン１５の長手方向の軸線を一定の方向に一定の角度で傾斜することによって、フォトインタラプタの設定位置を前記垂直線の左右方向にずらすことができ、設計の自由度を高めることができると共に、信号検出、ひいては各種回転制御の精度を高めることができる。
【００３８】
また、前記第１実施形態例においては、Ａ，Ｂ相検出パターン１５を光透過孔１５ａと光透過溝１５ｂとから構成したが、光透過孔１５ａのみ又は光透過溝１５ｂのみからＡ，Ｂ相検出パターン１５を構成することもできる。同様に、前記第２実施形態例においては、Ｚ相検出パターン１４を切欠状に形成したが、円弧状の透孔又は反射面をもって構成することもできる。
【００３９】
さらに、前記第１実施形態例においては、光透過孔１５ａと光透過溝１５ｂとを１つおきに形成したが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、光透過溝１５ｂに複数個の光透過孔１５ａを開設することもできる。
【００４０】
その他、前記各実施形態例においては、コード板１０にセンタ孔１１と取付孔１２と位置決め孔１３とＺ相検出パターン１４とＡ，Ｂ相検出パターン１５を形成したが、必要に応じて他の透孔やパターンを付加することもできるし、不必要な透孔やパターンを省略することもできる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、コード板に長方形若しくは長円形の光検出パターンと円周方向に端辺を有する光検出パターンとを形成し、長方形若しくは長円形の光検出パターンに関しては当該光検出パターンの長手方向の軸線が前記コード板の回転中心と当該光検出パターンの中心とを結ぶ直線に対して一定の方向に一定の角度で傾斜するように形成すると共に、円周方向に端辺を有する光検出パターンに関しては当該端辺がコード板の回転中心に対して放射状になるように形成し、前記各光検出パターンの長手方向の軸線及び端辺に対してフォトインタラプタに形成された少なくとも２つの受光面の配列方向が垂直となるように各フォトインタラプタを設定したので、位相の揃ったＡ相信号及びＢ相信号を得ること、２相化されたＺ相信号を得ること、さらには正確なコード板の原点検出等が可能になり、回転体の回転制御を高精度化できる。
また、フォトインタラプタをコード板の回転方向に関して右方向又は左方向にオフセットして配設することができるので、フォトインタラプタの配設が容易になり、この種の光学式ロータリエンコーダの設計の自由度を高めることができる。
さらに、フォトインタラプタを構成する受光素子として、汎用品を用いることができるので安価に実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態例に係る光学式ロータリエンコーダの正面図である。
【図２】図１のＡ部詳細図である。
【図３】第１実施形態例に係る光学式ロータリエンコーダの効果を示す説明図である。
【図４】第１実施形態例に係るコード板の製造工程図である。
【図５】第２実施形態例に係るコード板の正面図である。
【図６】従来例に係るコード板の要部正面図である。
【図７】従来例に係る光学式ロータリエンコーダのフォトインタラプタ取付位置を示す正面図である。
【図８】フォトインタラプタの構成及び配列を示す要部断面図である。
【図９】従来技術の不都合を示す説明図である。
【符号の説明】
１０  コード板
１１  センタ孔
１２  取付孔
１３  位置決め孔
１４  Ｚ相検出パターン
１５  Ａ，Ｂ相検出パターン
１５ａ  光透過孔
１５ｂ  光透過溝
１７  駆動軸
１８  ロータ
１９，１９ａ  フォトインタラプタ
２０  端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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