(57)【要約】  複雑な構成を採用することなく回転体の回転角等をより正確に検出することができる光学式ロータリーエンコーダを提供する。光学式ロータリーエンコーダは、光を出射する発光素子６と、光を通過させるスリット４１が周辺部に形成された回転板４と、回転板４と離れて固定され、回転板４の回転時にスリット４１を通過した光を反射するプリズム３と、回転板４の回転時に、プリズム３により反射された後、スリット４１を再度通過した光を検出する受光素子７Ａ、７Ｂと、を備える。
2016092599.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を出射する発光素子と、
前記光を通過させるスリットが周辺部に形成された回転板と、
前記回転板と離れて固定され、前記回転板の回転時に前記スリットを通過した光を反射する反射部と、
前記回転板の回転時に、前記反射部により反射された後、前記スリットを再度通過した光を検出する受光素子と、
を備える光学式ロータリーエンコーダ。
【請求項２】
前記反射部は、２つのプリズムにより構成され、それぞれのプリズムは、前記発光素子から出射された光を、２つの受光素子のそれぞれに入射するように反射させる
請求項１に記載の光学式ロータリーエンコーダ。
【請求項３】
前記受光素子の配置位置と前記発光素子の配置位置とが、前記回転板の回転軸に垂直な投影面上に投影された場合に、前記受光素子の配置位置と前記発光素子の配置位置とを通る直線が、前記回転軸と前記発光素子の配置位置とを通る直線に対して所定の角度だけ斜めとなるよう前記受光素子が配置される
請求項１に記載の光学式ロータリーエンコーダ。
【請求項４】
前記発光素子、前記回転板、前記反射部、前記受光素子を収容するケースをさらに備え、
前記ケースは、内壁面に切り欠き部を有し、前記反射部は当該切り欠き部に配設される
請求項１に記載の光学式ロータリーエンコーダ。
【請求項５】
前記反射部は、光を反射する反射膜または反射板である
請求項１に記載の光学式ロータリーエンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸を中心とする回転体の回転変位量に対応する信号を出力する光学式ロータリーエンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転体の回転角度（回転量）や回転方向を検出するため、ロータリーエンコーダが広く利用されている。ロータリーエンコーダには機械式、磁気式、光学式等、種々のタイプがあり、用途や使用環境に応じて使い分けられる。特に、光学式ロータリーエンコーダは機械式や磁気式のものに比べて高精度であり、かつ磁気式のもののように周辺磁界による影響を受けないため、広く利用されている。【０００３】
一般的に、光学式ロータリーエンコーダは、発光する発光素子と、受光する受光素子と、回転体とともに回転する円盤状の回転板と、を有する。そして、光学式ロータリーエンコーダは、発光素子と受光素子との位置関係によりさらに透過型と反射型とに分類される。【０００４】
透過型の光学式ロータリーエンコーダは、向かい合うように配置された発光素子と受光素子との間に複数のスリットを有する回転板を配設したものである。透過型のロータリーエンコーダでは、発光素子が発する光は、スリットの部分を通過して受光素子に入射するか、あるいは、スリットのない回転板の部分により遮られる。【０００５】
一方、反射型の光学式ロータリーエンコーダは、回転板の一方の面側に反射領域、および、非反射領域を交互に形成し、その一方の面側に発光素子と受光素子とを配置したものである。発光素子が発した光は、反射領域において反射されるか、あるいは、非反射領域において吸収あるいは透過され、反射領域において反射された光が受光素子に入射する。【０００６】
光学式ロータリーエンコーダは、受光素子が検出した光の光量変化に応じて２相のパルス信号を出力する。この信号に基づいて、回転体の回転角度や回転方向等を検出することができる。【０００７】
反射型の光学式ロータリーエンコーダの一例が、例えば特許文献１に記載されている。
特許文献１に記載の光学式ロータリーエンコーダは、回転する軸（回転体）、回路基板上に固定された投光部（発光素子）、受光部（受光素子）、および、反射面とレンズ面とが形成された透明樹脂性の回転部（回転板）を有する。【０００８】
この光学式ロータリーエンコーダでは、投光部から投光された光は、回転部内部を通過して回転部に形成された反射面において反射され、その後受光部により検出される。そして、軸の回転に伴い回転部が回転すると、回転部内部を通過する光は、回転部に形成されたレンズ面により強弱のあるパルス光となり、受光部により検出される。このパルス光から軸の回転量と回転方向とが得られるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−２９９０３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ここで、反射型の光学式ロータリーエンコーダを用いて回転体の回転角等を正確に検出できるようにするためには、回転体が回転した場合でも反射面における光の反射方向が変動しないようにする必要がある。【００１１】
しかしながら、特許文献１に記載された技術では、可動する回転部に反射面が形成されているため、反射面における光の反射方向が変動する可能性がある。その結果、軸の回転角等を正確に検出できないといった事態が生じうる。【００１２】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、複雑な構成を採用することなく回転体の回転角等をより正確に検出することができる光学式ロータリーエンコーダを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の光学式ロータリーエンコーダは、光を出射する発光素子と、前記光を通過させるスリットが周辺部に形成された回転板と、前記回転板と離れて固定され、前記回転板の回転時に前記スリットを通過した光を反射する反射部と、前記回転板の回転時に、前記反射部により反射された後、前記スリットを再度通過した光を検出する受光素子と、を備える。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、複雑な構成を採用することなく回転体の回転角等をより正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る光学式ロータリーエンコーダの断面図
【図２】本発明の実施形態に係る光学式ロータリーエンコーダの分解斜視図
【図３】プリズムについて説明するための図
【図４Ａ】発光素子と受光素子との間の位置関係を説明するための図
【図４Ｂ】直角プリズムと発光素子および受光素子との間の位置関係を説明するための図
【図５Ａ】底面側から入射した光のプリズム内における光の進路を説明するための図
【図５Ｂ】底面側から入射した光のプリズム内における光の進路を説明するための図
【図６Ａ】回転板の回転に応じたスリットの移動について説明するための図
【図６Ｂ】回転板の回転に応じたスリットの移動について説明するための図
【図６Ｃ】回転板の回転に応じたスリットの移動について説明するための図
【図６Ｄ】回転板の回転に応じたスリットの移動について説明するための図
【図６Ｅ】回転板の回転に応じたスリットの移動について説明するための図
【図７】スリットの移動に伴い受光素子が出力するパルス信号の一例を示す図
【図８】本発明の変形例におけるスリットの形状を説明する図
【図９】プリズムの代わりに反射膜を配設した変形例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
［光学式ロータリーエンコーダの構成］
図１および２を用いて、本発明の実施形態に係る光学式ロータリーエンコーダの構成の一例について説明する。図１は本発明の実施形態に係る光学式ロータリーエンコーダの断面図であり、図２はその分解斜視図である。
【００１８】
図１および図２に示すように、本発明の光学式ロータリーエンコーダは、シャフト１、ケース２、プリズム３、回転板４、実装基板５、発光素子６、受光素子７Ａ、７Ｂを有する。
【００１９】
図１に示すように、シャフト１はその一端がケース２外に露出するようにケース２により支持される。ケース２外に露出したシャフト１の一端は、任意の回転体、例えばモーター等に回転軸が一致するように連結され、当該回転体の回転に伴ってシャフト１が回転する。
【００２０】
シャフト１の他方の端部は、ケース２内部に収容され、回転板４に固定される。したがって、回転板４は、シャフト１を通じて回転体の回転と同調し、回転体およびシャフト１と同じ回転角度、かつ、同じ回転方向で回転する。
【００２１】
また、図１に示すように、回転板４と平行に実装基板５が配置される。実装基板５はケース２の開放端に固定されている。
【００２２】
実装基板５の回転板４に対向する面（実装面と称する）には、発光素子６および２つの受光素子７Ａ、７Ｂが設けられる。図１に示すように、発光素子６および受光素子７Ａ、７Ｂは、シャフト１の回転軸から偏心した実装面上の位置に配置される。
【００２３】
発光素子６は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）であり、図示しないレンズを有する。ＬＥＤの発する光は、レンズにより所定の光束径を有する平行光に変換されて出射される。発光素子６は、この平行光を回転板４の方向に出射する。
【００２４】
受光素子７Ａ、７Ｂは、例えばフォトダイオードやフォトトランジスタ等の光センサであり、受光光量に応じた信号を生成する。さらに受光素子７Ａ、７Ｂは、増幅回路や波形整形回路等を含む信号処理回路を有し、この信号処理回路は、受光光量に応じたパルス信号を生成して出力する。
【００２５】
実装基板５の発光素子６および受光素子７Ａ、７Ｂが実装された面と反対側の面には、例えば発光素子６への電力供給、発光素子６への入力信号の伝達、受光素子７Ａ、７Ｂが出力するパルス信号等の光学式ロータリーエンコーダ外への伝達等を行うためのコネクタ８が配設される。
【００２６】
また、回転板４には、光を通過可能な複数のスリット４１が形成されている。スリット４１は、例えば扇形、台形あるいは扇台形の形状を有し、回転板４に放射状かつ等間隔に配列される。スリット４１の幅は、少なくとも発光素子６から出射される光の光束径より広くなるように形成される。スリット４１の個数は、光学式ロータリーエンコーダに必要とされる分解能に応じて適宜決定される。
【００２７】
回転板４は、スリット４１以外の部位では、発光素子６から出射された光を遮断する。また、回転板４は、できるだけ光を散乱しない素材で形成されることが好ましい。これにより、発光素子６から出射された光が、回転板４のスリット４１以外の部位により散乱されて受光素子７Ａ、７Ｂにより検出されることを防止することができる。
【００２８】
回転板４は、回転可能にシャフト１の端部に固定されている。また、図１に示すように、回転板４のシャフト１側の面に対向するケース２の内壁面には、発光素子６から発光された光を反射させるためのプリズム３が固定されている。ケース２には、プリズム３の形状に合わせて切り欠き部が設けられ、プリズム３は当該切り欠き部に嵌合される。
【００２９】
図３は、プリズム３について説明するための斜視図である。
図３に示すように、プリズム３は、例えば、２つの直角プリズム３１および３２の側面部を底面（直角稜に対向する面）に平行な方向に所定の距離だけずらして貼り合わせた構造を有する。
【００３０】
直角プリズム３１、３２の直角稜を挟む２つの斜面は、その底面から入射した光を反射し、その光の方向を入射方向と反対方向に変換する。
【００３１】
なお、２つの直角プリズム３１、３２を貼り合わせるときにずらす距離は、発光素子６から出射された光がプリズム３により反射された場合に、受光素子７Ａ、７Ｂに正確に入射するような距離に調整される。
【００３２】
なお、２つの直角プリズム３１、３２の代わりに、直角稜を挟む２つの斜面に金属膜等が蒸着された直角プリズムミラーを用いることとしてもよい。
【００３３】
プリズム３は、発光素子６および受光素子７Ａ、７Ｂの直上部に固定される。
【００３４】
なお、本実施形態では、光学式ロータリーエンコーダの上下方向を、図１の上下方向により定義する。ただし、この上下方向は説明のために仮に定めたものであり、光学式ロータリーエンコーダの上下方向がこれに限定されるものではない。
【００３５】
図４Ａは、発光素子６と受光素子７Ａ、７Ｂとの間の位置関係を説明するための図である。図４Ｂは、直角プリズム３１、３２と発光素子６および受光素子７Ａ、７Ｂとの間の位置関係を説明するための図である。図４Ａ、図４Ｂでは、発光素子６等の各部が、回転板４の回転軸に垂直な投影面上に投影されている。
【００３６】
図４Ａは、発光素子６と２つの受光素子７Ａ、７Ｂの水平方向の位置関係を示している。図４Ａに示すように、発光素子６と受光素子７Ａ、７Ｂとは、実装基板５の実装面において、例えば、一方の受光素子７Ａ、発光素子６、他方の受光素子７Ｂの順に直線ｌ−ｌ’上に並ぶように配置される。
【００３７】
ここで、図４Ａ、図４Ｂに示される直線Ｌ−Ｌ’は、上記投影面上において、発光素子６の配置位置と、回転板４の回転軸とを通る直線を示している。本実施形態では、直線ｌ−ｌ’は、直線Ｌ−Ｌ’と平行ではなく、所定の角度αだけ斜めに傾いている。
【００３８】
詳細は後述するが、発光素子６および２つの受光素子７Ａ、７Ｂをこのように配置することにより、２つの受光素子７Ａ、７Ｂが光を検出するタイミングにずれが生じ、それぞれの受光素子７Ａ、７Ｂが出力するパルス信号に位相差を生じさせることができる。
【００３９】
図４Ｂは、直角プリズム３１、３２と発光素子６および受光素子７Ａ、７Ｂとの位置関係を示している。
【００４０】
図４Ｂに示すように、発光素子６は、上記投影面上において、２つの直角プリズム３１、３２の接合面に重なる位置に配置される。このことは、発光素子６から出射された所定の光束径を有する光の一部が、２つの直角プリズム３１、３２にそれぞれ入射することを意味する。
【００４１】
なお、図４Ｂにおいて、直角プリズム３１、３２の底面形状を台形で示しているが、これは一例であり、例えば平行四辺形等、他の形状をしていてもよい。
【００４２】
図５Ａ、図５Ｂは、発光素子６が出射した光が、２つの直角プリズム３１、３２に底面側から入射したときの直角プリズム３１、３２内における光の進路を説明するための図である。
【００４３】
直角プリズム３１、３２の底面側から入射する光が所定の光束径を有することは、上述した通りである。図５Ａに示すように、２つの直角プリズム３１、３２の接合面に所定の光束径を有する光１０１が入射することは、２つの直角プリズム３１、３２のそれぞれに光１０１の半分ずつの光量を有する光が入射することを意味する。
【００４４】
そして、それぞれの直角プリズム３１、３２に入射した光は、図５Ｂに示すように直角プリズム３１、３２内を直進し、それぞれの反射面へと到達する。その後、反射面によって光は反射され、直角プリズム３１内を光１０２が、直角プリズム３２内を光１０３がそれぞれ進む。そして、直角プリズム３１、３２内を進む光１０２、１０３は、もう一方の反射面に到達し、さらに向きを変えられて入射した平行光１０１と反対方向に進む光１０４、１０５となる。
【００４５】
本実施形態の光学式ロータリーエンコーダでは、光１０４、１０５が２つの受光素子７Ａ、７Ｂのそれぞれに入射するよう直角プリズム３１、３２の各反射面における反射方向が調整されている。
【００４６】
次に、光学式ロータリーエンコーダの動作例について詳細に説明する。
【００４７】
モーター等の回転体が回転すると、回転体に連結されたシャフト１、および、シャフト１の端部に固定された回転板４が、回転体の回転軸を中心にして回転体と同様に回転する。
【００４８】
ここで、上記回転軸から偏心した実装基板５上の位置に配置された発光素子６は、所定の光束径を有する光を出射する。そして、スリット４１を有する回転板４が回転すると、発光素子６により出射された光は、スリット４１を通過するか、または、回転板４により遮光される。
【００４９】
そして、スリット４１を通過した光は、ケース２の内壁面に固定された直角プリズム３１、３２へ入射する。その後、光は、直角プリズム３１、３２の反射面により反射され、再度スリット４１を通過して受光素子７Ａ、７Ｂへと入射する。
【００５０】
回転板４の回転に応じて、受光素子７Ａ、７Ｂは、受光光量に対応するパルス信号を出力する。このパルス信号を解析することにより、回転体の回転角度および回転方向を検出することができる。
【００５１】
図６Ａ〜図６Ｅは、回転板４の回転に伴うスリット４１の移動について説明するための図である。図６Ａ〜図６Ｅは、図４Ａ、図４Ｂ、および、図５Ａと同様に、光学式ロータリーエンコーダを上方から見たときの各部の位置関係を示している。
【００５２】
また、図７は、図６Ａ〜図６Ｅに示したスリット４１の移動に伴い受光素子７Ａ、７Ｂが出力する出力信号の一例を示す図である。出力信号Ａは、一方の受光素子７Ａの出力信号を示し、出力信号Ｂは、他方の受光素子７Ｂの出力信号を示している。
【００５３】
図６Ａ〜図６Ｅにおいては、発光素子６から紙面の手前垂直方向に向かって光が出射されている。そして、回転板４の回転に伴い、スリット４１が回転方向Ｒに沿って移動する。発光素子６および２つの受光素子７Ａ、７Ｂは、前述の直線Ｌ−Ｌ’に対して角度αだけ傾いた直線ｌ−ｌ’上に配列されているため、受光素子７Ａが、発光素子６および受光素子７Ｂよりも先にスリット４１の枠内に入ることになる。
【００５４】
図６Ａは、受光素子７Ａがスリット４１の枠内に入る直前の時刻Ｔ１における各部の位置関係を示している。この時点で、発光素子６はスリット４１の枠内には入っていないため、発光素子６が出射した光は回転板４により遮断され、プリズム３へと到達することはない。したがって、図７の時刻Ｔ１に示すように、この時点では２つの受光素子７Ａおよび７Ｂのいずれの出力信号Ａ、Ｂもローレベルのままである。
【００５５】
図６Ｂは、図６Ａから時間が経過し、発光素子６がスリット４１の枠内に入り始める時刻Ｔ２での各部の位置関係を示している。この時点で、発光素子６の出射した光はスリット４１を通過し始める。スリット４１を通過した光は、上述したようにプリズム３により反射され、再度スリット４１を通過して受光素子７Ａへと入射する。したがって、図７に示すように、時刻Ｔ２において受光素子７Ａの出力信号Ａがハイレベルになる。
【００５６】
なお、この時点では、受光素子７Ｂはスリット４１の枠内に入っていないため、図７に示すように、時刻Ｔ２では、受光素子７Ｂの出力信号Ｂはローレベルのままである。
【００５７】
図６Ｃは、さらに時間が経過して受光素子７Ｂがスリット４１の枠内に入り始める時刻Ｔ３における各部の位置関係を示している。この時点で、スリット４１の枠内に発光素子６および２つの受光素子７Ａ、７Ｂのすべてが入るため、プリズム３からの反射光が受光素子７Ａ、７Ｂの両方に入射し始め、図７に示すように、時刻Ｔ３では、受光素子７Ａおよび７Ｂの両方の出力信号Ａ、Ｂがハイレベルとなる。
【００５８】
図６Ｄは、さらに時間が経過して受光素子７Ａがスリット４１の枠外に出始める時刻Ｔ４における各部の位置関係を示している。この時点で、受光素子７Ａへと向かう反射光は回転板４により遮られ始める。一方、発光素子６および受光素子７Ｂは未だスリット４１の枠内にあるため、発光素子６から出射された光および受光素子７Ｂへと向かう反射光は回転板４に遮られず、受光素子７Ｂへと入射する。したがって、図７に示すように、時刻Ｔ４では、受光素子７Ｂの出力信号Ｂはハイレベルのままであるが、受光素子７Ａの出力信号Ａがローレベルとなる。
【００５９】
図６Ｅは、さらに時間が経過し、発光素子６がスリット４１の枠外に出始める時刻Ｔ５における各部の位置関係を示している。この時点で、発光素子６から出射される光は回転板４により遮られ始めるため、図７に示すように、時刻Ｔ５では、受光素子７Ａおよび７Ｂのいずれの出力信号Ａ、Ｂもローレベルとなる。
【００６０】
時刻Ｔ５の後、回転板４の回転に伴い、発光素子６が次のスリットの枠内に入るまでは、受光素子７Ａと７Ｂのいずれの出力信号もローレベルのままである。さらにその後は、上述した図６Ａ〜図６Ｅおよび図７と同様の現象が繰り返される。
【００６１】
なお、発光素子６および受光素子７Ａ、７Ｂが配列される方向は適宜設定される。この方向は、直線ｌ−ｌ’と直線Ｌ−Ｌ’とのなす角αにより定義される。図６Ａ〜図６Ｅを参照すればわかるように、角αが大きくなると、スリット４１の幅を大きくする必要がある。スリット４１の幅は、回転板４の大きさやスリットの数等によっても制限されるので、角αの大きさもこれらのパラメータ等に応じて適宜設定すればよい。
【００６２】
以上説明したように、本実施形態の光学式ロータリーエンコーダは、光を出射する発光素子６と、光を通過させるスリット４１が周辺部に形成された回転板４と、回転板４と離れて固定され、回転板４の回転時にスリット４１を通過した光を反射するプリズム３と、回転板４の回転時に、プリズム３により反射された後、スリット４１を再度通過した光を検出する受光素子７Ａ、７Ｂと、を備える。
【００６３】
このように、可動する回転板４と離れてプリズム３が固定されることにより、反射面における光の反射方向が変動する可能性を排除することができ、複雑な構成を採用することなく回転体の回転角等をより正確に検出することができるようになる。
【００６４】
また、本実施形態の光学式ロータリーエンコーダでは、２つの直角プリズム３１、３２が、発光素子６から出射された光を、２つの受光素子７Ａ、７Ｂのそれぞれに入射するように反射させる。
【００６５】
これにより、光学式ロータリーエンコーダの部品点数を削減することができ、光学式ロータリーエンコーダを容易に作成することが可能となる。その結果、光学式ロータリーエンコーダの製造コストを抑制することができる。
【００６６】
また、本実施形態の光学式ロータリーエンコーダでは、受光素子７Ａ、７Ｂの配置位置が、回転板４の回転軸に垂直で、発光素子６の配置位置を投影した投影面上に投影された場合に、受光素子７Ａ、７Ｂの配置位置と発光素子６の配置位置とを通る直線ｌ−ｌ’が、回転軸と発光素子６の配置位置とを通る直線Ｌ−Ｌ’に対して所定の角度だけ斜めとなるよう受光素子７Ａ、７Ｂが配置される。
【００６７】
これにより、２相のパルス信号を容易に得ることができ、そのパルス信号に基づいて、回転体の回転角度や回転方向等を容易に検出することができる。また、後に詳しく説明するが、発光素子６および受光素子７Ａ、７Ｂを半径方向に配列する場合と比べて、スリット幅を小さくすることができる。このため、パルス数をさらに増やし、回転角度の検出精度を上げることも可能となる。
【００６８】
また、この場合、発光素子６と受光素子７Ａ、７Ｂとの間の距離を長くすることができるようになるため、発光素子６から発せられた光が、スリット４１を通過することなく受光素子７Ａ、７Ｂにより直接検出されるクロストークの影響を抑制することができる。そのため、回転板４を小さくすることもでき、光学式ロータリーエンコーダの小型化が可能となる。
【００６９】
また、本実施形態の光学式ロータリーエンコーダでは、発光素子６、回転板４、プリズム３、受光素子７Ａ、７Ｂを収容するケース２をさらに備え、ケース２は、内壁面に切り欠き部を有し、プリズム３は当該切り欠き部に配設される。
【００７０】
これにより、プリズム３はケース２の内壁面に半ば埋め込まれることとなり、プリズム３の設置スペースを容易に確保することができる。また、光学式ロータリーエンコーダの小型化や薄型化を図ることもできる。
【００７１】
なお、以上説明した光学式ロータリーエンコーダは、本発明の実施形態の１つに過ぎず、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。以下に、本発明の実施形態の変形例について詳しく説明する。
【００７２】
［変形例１］
上述した実施形態の光学式ロータリーエンコーダでは、直線Ｌ−Ｌ’に対し直線ｌ−ｌ’が所定の角度αだけ斜めに傾くように、発光素子６と２つの受光素子７Ａおよび７Ｂとを配置していた。しかしながら、本発明では、発光素子６と２つの受光素子７Ａ、７Ｂを、直線Ｌ−Ｌ’上に配列してもよい。
【００７３】
本変形例１では、２相のパルス信号を得るために、回転板４のスリット４１の形状を上記実施形態とは異なる形状に変更することにより、２つの受光素子７Ａおよび７Ｂに対する光の入射タイミングがずれるようにする。図８は、本発明の変形例１におけるスリットの形状を説明する図である。
【００７４】
図８に示すように、本変形例１では、スリット４１’が回転板４に形成される。スリット４１’は、スリット４１’Ａとスリット４１’Ｂとが一部重なった形状を有する。スリット４１’Ａは、発光素子６および受光素子７Ａを枠内に収めることが可能なスリットであり、スリット４１’Ｂは、発光素子６および受光素子７Ｂを枠内に収めることが可能なスリットである。
【００７５】
回転板４が回転すると、まず発光素子６および受光素子７Ａがスリット４１’Ａの枠内に入る。この場合、発光素子６から出射された光は、スリット４１’Ａを通過してプリズム３により反射され、受光素子７Ａへと入射する。この時点では、受光素子７Ｂは、スリット４１’の枠内に入っていないため、受光素子７Ｂには光が入射しない。
【００７６】
さらに回転板４が回転すると、受光素子７Ｂがスリット４１’Ｂの枠内に入り、受光素子７Ａおよび７Ｂの両方で光を検出できるようになる。
【００７７】
さらに回転板４が回転すると、受光素子７Ａがスリット４１’Ａの枠内から外れるが、発光素子６および受光素子７Ｂはスリット４１’Ｂの枠内に入ったままの状態であるため、受光素子７Ｂのみが光を検出する。
【００７８】
このようなスリット４１’の形状により、２つの受光素子７Ａおよび７Ｂへ入射する光の入射タイミングがずれ、２相のパルス信号が得られるようになる。
【００７９】
このような変形例１の光学式ロータリーエンコーダでも、上述した実施形態と同様に、可動する回転板４と離れてプリズム３が固定されることにより、反射面における光の反射方向が変動する可能性を排除することができ、複雑な構成を採用することなく回転体の回転角等をより正確に検出することができるようになる。
【００８０】
［変形例２］
上述した実施形態の光学式ロータリーエンコーダでは、発光素子６から出射された光をプリズム３により反射していた。しかしながら、本発明では、プリズム３の代わりに、例えば、反射膜を用いて光の反射を行うようにしてもよい。
【００８１】
図９は、プリズム３の代わりに、反射膜９を配設した変形例を示す図である。図９に示すように、発光素子６および受光素子７Ａ、７Ｂに対向するケース２の内壁面には、入射光を反射する反射膜９が設けられる。反射膜９は、金属膜等を蒸着させることにより内壁面に形成される。なお、反射膜９の代わりに反射板を内壁面に設けることとしてもよい。
【００８２】
この反射膜９または反射板は、例えば、上記実施形態で説明した直角プリズム３１、３２の直角稜を挟む２つの斜面と同様の形状となるように設けられる。これにより、上記実施形態と同様に、反射膜９または反射板は、発光素子６からの光が受光素子７Ａ、７Ｂに入射するよう反射させることができる。
【００８３】
このような本発明の変形例２の光学式ロータリーエンコーダでも、上述した実施形態と同様に、可動する回転板４と離れて反射膜９または反射板が固定されることにより、反射膜９または反射板における光の反射方向が変動する可能性を排除することができ、複雑な構成を採用することなく回転体の回転角等をより正確に検出することができるようになる。
【００８４】
［変形例３］
上述した実施形態の光学式ロータリーエンコーダでは、シャフト１がケース２に回転可能に支持される構成としていた。しかしながら、本発明では、シャフト１の代わりに中空軸を設け、当該中空軸と回転体とを連結してもよい。これにより、光学式ロータリーエンコーダをより小型化することができる。
【００８５】
また、上述した実施形態の光学式ロータリーエンコーダでは、実装基板５において、発光素子６および受光素子７Ａ、７Ｂが実装された面とは反対側の面にコネクタ８を配設し、当該コネクタ８を介して電力供給や外部との信号入出力等を行っていた。しかしながら、本発明では、コネクタ８の代わりに、スルーホール実装用のピン端子や面実装用の板状端子、あるいはリード線等を配設して電力供給や外部との信号の入出力等を行うようにしてもよい。
【符号の説明】
【００８６】
１  シャフト
２  ケース
３  プリズム
３１，３２  直角プリズム
４  回転板
４１，４１’，４１’Ａ，４１’Ｂ  スリット
５  実装基板
６  発光素子
７Ａ，７Ｂ  受光素子
８  コネクタ
９  反射膜
１０１，１０２，１０３，１０４，１０５  光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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