コード板の線はどれほど細いのか：1000本から10000本まで

コード板の線の細さは、スリット数と半径によって決まります。ピッチ p = 2πr ÷ N。半径20 mmの位置で、1000本ならピッチは約126 μm、10000本では約12.6 μmしかありません。本稿では代表的なピッチ表を示し、線が細くなるほど工程や組立にどのような要求が生じるかを説明します。

コード板を選ぶ際には「2500本」「5000本」とよく言います。スリット数とはコード板一周あたりの目盛線の本数ですが、では一本一本の線はどのくらい細いのでしょうか。答えはスリット数だけでなく、目盛線をどの半径に配置するかにも左右されます。

ピッチの計算

隣り合う二本の目盛線の中心間距離をピッチといい、計算は簡単です。

p = 2πr ÷ N

rは目盛線のある半径、Nはスリット数です。半径20 mm、2500本の例では、円周は 2π × 20 mm ≈ 125.66 mm、つまり約125 660 μmで、これを2500で割るとピッチは約50.3 μmです。線とスリットを1:1とすると、線幅はピッチの約半分、つまり約25 μmになります。

ピッチ表

代表的なスリット数と半径におけるピッチ（単位 μm）：

規則は二つあります。スリット数が2倍になるとピッチは半分に、半径が2倍になるとピッチは2倍になります。同じ10000本でも、半径40 mmならピッチは約25 μm、半径5 mmに詰め込むと約3 μmしか残りません。

髪の毛と比べてみる

髪の毛の直径は一般に約50～100 μmです。これと比べると（図1）：

• 半径20 mm、1000本：ピッチ約126 μmで、髪の毛より太い
• 半径20 mm、10000本：ピッチ約12.6 μmで、髪の毛一本で4～8周期を覆う
• 半径10 mm、10000本：ピッチ約6.3 μm、線幅はわずか約3 μmで、髪の毛一本で8～16周期を覆う

線が細いほど何が難しくなるか

線幅誤差の比率が大きくなる。 同じ1 μmの誤差でも、線幅25 μmなら4%にすぎませんが、線幅3 μmでは約33%になり、デューティ比も信号も大きく変化します。露光、現像、エッチングのすべてをより精密に管理する必要があります。

ほこりがより致命的になる。 数μmの粒子が細い線に付着するだけで、ピンホールや断線の原因になり得ます。細ピッチのコード板は清浄度のより高い環境で製造し、より高分解能の画像測定と外観検査で検査する必要があります。

読取りギャップが小さくなる。 イメージング方式（幾何光学式）の読取りではギャップ g が p² ÷ λ よりはるかに小さいことが求められます。λ = 0.88 μmとすると、ピッチ50 μmで p² ÷ λ は約2.8 mm、20 μmで約455 μm、10 μmではわずか約114 μmです。ピッチが小さいほど読取りヘッドをコード板に近づける必要があり、組立、面振れ、コード板の平面度への要求も厳しくなります。

スリット数と半径の決め方

スリット数を多くしつつピッチを小さくしすぎないためには、目盛線をより大きな半径に配置するのが最も直接的な方法ですが、その代わりコード板の外径が大きくなります。もう一つの方法は、スリット数をそれほど多くせず、正弦波/余弦波信号の内挿で分解能を補うことです。たとえば2048本に1024分割の内挿を組み合わせれば、1回転あたり2097152カウント（21ビット）になります。具体的な選択は取付けスペース、読取りヘッド、コストを総合して決めます。

まとめ

コード板の線の細さはピッチで見ます。p = 2πr ÷ N。一般的なコード板のピッチは百数十μmから数μmまであり、細いものは髪の毛の数十分の一しかありません。線が細いほど、リソグラフィ精度、清浄度、検査、読取りギャップへの要求が高くなるため、スリット数は半径とあわせて検討してください。

中国語原文記事の翻訳 (0017). ENC7 コード板メーカー（お問い合わせ） · 技術記事 · https://enc7.com

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