JP2007327822A - Optical encoder and electronic device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、発光素子から発せられる光を被検出体に照射し、被検出体を透過した光あるいは上記被検出体で反射された光を受光素子によって検知する光学式エンコーダおよびそれを用いた電子機器に関する。 The present invention relates to an optical encoder that irradiates a detection object with light emitted from a light emitting element, and detects light transmitted through the detection object or reflected by the detection object with a light receiving element, and an electronic device using the same Regarding equipment.
発光素子から発せられる光を被検出体に照射し、被検出体を透過あるいは上記被検出体で反射した光を受光素子によって検知する光学式エンコーダとして、特開２００２‐１４１５５０号公報(特許文献１)に開示された光結合装置がある。この光結合装置は、被検出体を通過させるための隙間を介して発光素子と受光素子とを相対向させて配置しており、上記発光素子は直方体状を成すと共に、一対の電極間で発光するようになっている。そして、一方の電極が、上記受光素子に対向する面以外の面に形成されている。つまり、上記発光素子の発光面が上記受光素子の配列方向に対して垂直になるように配置されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-141550 (Patent Document 1) discloses an optical encoder that irradiates a detection object with light emitted from a light emitting element and detects light transmitted through the detection object or reflected by the detection object with a light receiving element. ) Is disclosed. In this optical coupling device, a light emitting element and a light receiving element are arranged so as to face each other through a gap for passing a detection object, and the light emitting element forms a rectangular parallelepiped shape and emits light between a pair of electrodes. It is supposed to be. One electrode is formed on a surface other than the surface facing the light receiving element. That is, the light emitting surfaces of the light emitting elements are arranged so as to be perpendicular to the arrangement direction of the light receiving elements.
上記特許文献１に開示された従来の光結合装置の場合には、レンズ一体に形成することが可能である。しかしながら、上記発光素子の側面から出射される光が使用されるため、上記発光素子をリードフレームの上面にマウントすることできない。したがって、生産性が低くなり、コストアップになるという問題がある。 In the case of the conventional optical coupling device disclosed in Patent Document 1, it can be formed integrally with a lens. However, since the light emitted from the side surface of the light emitting element is used, the light emitting element cannot be mounted on the upper surface of the lead frame. Therefore, there is a problem that productivity is lowered and costs are increased.
また、上記特許文献１に開示された光結合装置等に用いられる平行光放射装置として、特開２００１‐２２８４４１号公報(特許文献２)に開示された平行光放射装置がある。この平行光放射装置では、ＬＥＤ(発光ダイオード)の発光部から発光径に対して十分な距離を隔てた位置に、集光部としてのフレネルゾーンプレートを配置し、このフレネルゾーンプレートの周辺に全反射面を構成する遮光部を設ける。また、上記フレネルゾーンプレートの焦点に形成される極小スポットの二次光源に対して、ここを焦点とするコリメータ部を設けている。 Moreover, as a parallel light emitting device used for the optical coupling device etc. which were disclosed by the said patent document 1, there exists a parallel light emitting device disclosed by Unexamined-Japanese-Patent No. 2001-228441 (patent document 2). In this parallel light emitting device, a Fresnel zone plate as a condensing part is arranged at a position spaced from the light emitting part of an LED (light emitting diode) by a sufficient distance from the light emitting diameter, and all around the Fresnel zone plate. A light-shielding portion that constitutes the reflective surface is provided. In addition, a collimator section having a focal point is provided for a secondary light source having a minimal spot formed at the focal point of the Fresnel zone plate.
さらに、特開２００２‐１７０９９５号公報(特許文献３)に開示された平行光放射装置がある。この平行光放射装置では、ＬＥＤの発光部から発光径に対して十分な距離を隔てた位置に、集光部としてのフレネルゾーンプレートを配置し、このフレネルゾーンプレートの周辺に不要な光を外方に屈折させる遮光部を設ける。また、上記フレネルゾーンプレートの焦点に形成される極小スポットの二次光源に対して、ここを焦点とするコリメータ部を設けている。 Furthermore, there is a parallel light emitting device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-170995 (Patent Document 3). In this parallel light emitting device, a Fresnel zone plate as a light condensing part is arranged at a sufficient distance from the light emitting part of the LED with respect to the light emission diameter, and unnecessary light is surrounded around the Fresnel zone plate. A light shielding part for refracting is provided. In addition, a collimator section having a focal point is provided for a secondary light source having a minimal spot formed at the focal point of the Fresnel zone plate.
しかしながら、上記特許文献２および特許文献３に開示された従来の平行光放射装置においては、上記ＬＥＤと上記フレネルゾーンプレート,遮光部およびコリメータ部から成る複数の屈折面を有するレンズとを別体に形成している。したがって、成型コスト並びに部品点数が多くなるという問題がある。
そこで、この発明の課題は、部品点数が少なく安価で高分解能な光学式エンコーダおよびそれを用いた電子機器を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an inexpensive and high-resolution optical encoder with a small number of parts and an electronic apparatus using the same.
上記課題を解決するため、この発明の光学式エンコーダは、
発光素子と、
上記発光素子から出射された光を透過あるいは反射する被検出体と、
上記被検出体によって透過あるいは反射された上記発光素子からの光を受光する受光素子と、
上記発光素子から出射された光を平行光に変換して、上記被検出体に照射するレンズと
を備え、
上記発光素子および上記レンズは、透光性樹脂によって一体モールド成形されている
ことを特徴としている。
In order to solve the above problems, an optical encoder of the present invention is
A light emitting element;
An object to be detected that transmits or reflects light emitted from the light emitting element;
A light receiving element that receives light from the light emitting element that is transmitted or reflected by the detected object; and
A lens that converts the light emitted from the light emitting element into parallel light and irradiates the detected object;
The light emitting element and the lens are integrally molded with a translucent resin.
上記構成によれば、発光素子およびレンズを、透光性樹脂によって一体モールド成形している。したがって、部品点数を減らすと共に、成形(開発)コストを削減することができる。 According to the said structure, the light emitting element and the lens are integrally molded by translucent resin. Therefore, it is possible to reduce the number of parts and the molding (development) cost.
また、１実施の形態の光学式エンコーダでは、
上記透光性樹脂における上記レンズの周囲に設けられると共に、上記発光素子から出射されて上記レンズの周囲に至った光を全反射させて上記レンズの光軸に対してさらに外側に向かわせる全反射部を備えている。
In the optical encoder of one embodiment,
Total reflection that is provided around the lens in the translucent resin and totally reflects light emitted from the light emitting element and reaching the periphery of the lens, and further toward the outside with respect to the optical axis of the lens. Department.
この実施の形態によれば、上記レンズの周囲に至った光を全反射部によって全反射させて、上記レンズの光軸に対してさらに外側に向かわせるので、上記被検出体は上記レンズから出射されるエンコーダとして有用な平行光のみによって照射される。こうして、上記被検出体に関する高精度な移動情報を得ることができる。 According to this embodiment, since the light reaching the periphery of the lens is totally reflected by the total reflection portion and further directed outward with respect to the optical axis of the lens, the detected object is emitted from the lens. Illuminated only by parallel light useful as an encoder. Thus, highly accurate movement information regarding the detected object can be obtained.
また、１実施の形態の光学式エンコーダでは、
上記発光素子における光出射面には、スリット状の光出射窓が設けられた電極が形成されている。
In the optical encoder of one embodiment,
An electrode provided with a slit-like light exit window is formed on the light exit surface of the light emitting element.
この実施の形態によれば、上記発光素子の光出射面に形成された電極にスリット状の光出射窓を設けている。したがって、上記受光素子が長方形である場合には、外乱光成分を削減することが可能な発光パターンを得ることができる。さらに、上記電極に上記光出射窓を設けることによって、光線の指向角を絞ることができる。そのために、上記発光素子からの出射光を平行光に変換する上記レンズのみで有用な平行光を得ることができる。したがって、従来、有用な平行光を得るために必要とした外部レンズおよびスリットを必要とせず、生産設備を簡略化することができる。 According to this embodiment, a slit-like light exit window is provided on the electrode formed on the light exit surface of the light emitting element. Therefore, when the light receiving element is rectangular, a light emission pattern capable of reducing disturbance light components can be obtained. Furthermore, by providing the light exit window on the electrode, the directivity angle of the light beam can be reduced. Therefore, useful parallel light can be obtained only with the lens that converts the emitted light from the light emitting element into parallel light. Therefore, it is not necessary to use an external lens and a slit that are conventionally required for obtaining useful parallel light, and the production equipment can be simplified.
また、１実施の形態の光学式エンコーダでは、
上記受光素子は、長方形の受光チップが複数配列されて成る受光チップアレイで構成され、
上記電極に設けられた光出射窓は、上記受光チップアレイの分解能の１/２の幅を有している。
In the optical encoder of one embodiment,
The light receiving element is composed of a light receiving chip array in which a plurality of rectangular light receiving chips are arranged,
The light exit window provided in the electrode has a width that is ½ of the resolution of the light receiving chip array.
この実施の形態によれば、上記光出射窓の幅を、上記受光素子を構成する受光チップアレイの分解能の１/２にしている。したがって、所望の分解能を得るのに適切な発光パターンを得ることができ、Ｓ/Ｎ比を向上することができる。 According to this embodiment, the width of the light exit window is set to ½ of the resolution of the light receiving chip array constituting the light receiving element. Therefore, a light emission pattern suitable for obtaining a desired resolution can be obtained, and the S / N ratio can be improved.
また、１実施の形態の光学式エンコーダでは、
上記受光素子の受光面を、上記発光素子の位置ずれによって生ずる上記レンズの焦点の像面湾曲に合わせて湾曲させている。
In the optical encoder of one embodiment,
The light receiving surface of the light receiving element is curved in accordance with the curvature of field of the focal point of the lens caused by the positional deviation of the light emitting element.
この実施の形態によれば、上記発光素子の位置ずれによって上記レンズの焦点位置にずれが生じても、上記受光素子の受光面上に焦点を結ぶことができる。したがって、上記発光素子のダイボンド位置に誤差があっても、高精度なエンコーダ機能を得ることができるのである。 According to this embodiment, even if the focal position of the lens is shifted due to the positional shift of the light emitting element, it is possible to focus on the light receiving surface of the light receiving element. Therefore, even if there is an error in the die bonding position of the light emitting element, a highly accurate encoder function can be obtained.
また、１実施の形態の光学式エンコーダでは、
上記レンズの表面にはコーティング剤が塗布されている。
In the optical encoder of one embodiment,
A coating agent is applied to the surface of the lens.
この実施の形態によれば、成型条件のばらつきによって上記レンズの表面に凹凸が発生しても、上記レンズの表面での散乱を防止することができる。 According to this embodiment, even when unevenness occurs on the surface of the lens due to variations in molding conditions, scattering on the surface of the lens can be prevented.
また、１実施の形態の光学式エンコーダでは、
遮光材料で形成されると共に、上記発光素子および上記レンズが一体モールド成形されて成るモールド体を収納する第１の室と上記受光素子を収納する第２の室とを有するケースと、
上記ケースにおける上記第１の室を形成する壁部であって、上記収納された上記レンズに対向する壁部に形成されると共に、上記レンズの光軸近傍からの出射光のみを通過させるスリットと
を備えている。
In the optical encoder of one embodiment,
A case formed of a light-shielding material and having a first chamber that houses a mold body in which the light emitting element and the lens are integrally molded, and a second chamber that houses the light receiving element;
A wall portion forming the first chamber in the case, wherein the slit is formed on the wall portion facing the housed lens and allows only emitted light from the vicinity of the optical axis of the lens to pass therethrough; It has.
この実施の形態によれば、上記発光素子および上記レンズを一体モールド成形して成るモールド体を収納するケースの壁部には、上記レンズの光軸近傍からの出射光のみを通過させるスリットを形成している。したがって、上記透光性樹脂における上記レンズの光軸近傍以外から出射された光が迷光となって生ずる散乱光が、上記被検出体に照射されるのを防止することができる。 According to this embodiment, a slit that allows only emitted light from the vicinity of the optical axis of the lens to pass is formed in the wall portion of the case that houses the molded body formed by integrally molding the light emitting element and the lens. is doing. Therefore, it is possible to prevent the detected body from being irradiated with scattered light generated as stray light from light emitted from other than the vicinity of the optical axis of the lens in the translucent resin.
また、１実施の形態の光学式エンコーダでは、
上記ケースの壁部に形成されたスリットの側面を、この側面に当たった上記レンズからの出射光を上記壁部よりも内側に向かって反射させる傾斜を有する傾斜面としている。
In the optical encoder of one embodiment,
The side surface of the slit formed in the wall portion of the case is an inclined surface having an inclination that reflects the emitted light from the lens that hits the side surface toward the inside of the wall portion.
この実施の形態によれば、上記スリットの側面で反射された散乱光が、上記被検出体に照射されるのを防止することができる。 According to this embodiment, the scattered light reflected by the side surface of the slit can be prevented from being applied to the detected object.
また、１実施の形態の光学式エンコーダでは、
上記スリットと上記レンズとの間の距離を所定距離以上にしている。
In the optical encoder of one embodiment,
The distance between the slit and the lens is set to a predetermined distance or more.
この実施の形態によれば、上記スリットと上記レンズとの間の距離を所定距離以上にしているので、上記スリットを通過する上記レンズからの光の開き角度を小さくすることができ、上記スリットを通過する光を、より小スポットに且つより平行光にすることができる。 According to this embodiment, since the distance between the slit and the lens is not less than a predetermined distance, the opening angle of light from the lens passing through the slit can be reduced, and the slit The light passing through can be made into a smaller spot and more parallel light.
また、１実施の形態の光学式エンコーダでは、
上記透光性樹脂の表面における上記レンズの周囲に、上記発光素子から出射されて上記レンズの周囲に至った光を遮光する遮光塗料を塗布している。
In the optical encoder of one embodiment,
A light-shielding paint that shields light emitted from the light-emitting element and reaching the periphery of the lens is applied around the lens on the surface of the translucent resin.
この実施の形態によれば、上記発光素子から出射されて上記透光性樹脂の表面における上記レンズの周囲に至った光が、遮光塗料によって遮光される。したがって、上記レンズの周囲に至った光が迷光となって生ずる散乱光が、上記被検出体に照射されるのを防止することができる。さらに、この場合には、上記ケースにおける上記スリットが形成された壁部を無くすことができる。したがって、当該光学式エンコーダのパッケージ厚みを小さくすることができる。 According to this embodiment, the light emitted from the light emitting element and reaching the periphery of the lens on the surface of the translucent resin is shielded by the light shielding paint. Therefore, it is possible to prevent the scattered light generated from the light that has reached the periphery of the lens as stray light from irradiating the detection object. Further, in this case, the wall portion where the slit is formed in the case can be eliminated. Therefore, the package thickness of the optical encoder can be reduced.
また、１実施の形態の光学式エンコーダでは、
上記レンズにおける上記発光素子から最も離れた箇所を、上記透光性樹脂における上記遮光塗料の塗布面よりも上記発光素子側に配置している。
In the optical encoder of one embodiment,
The portion of the lens farthest from the light emitting element is disposed on the light emitting element side with respect to the application surface of the light shielding paint in the light transmitting resin.
この実施の形態によれば、上記レンズにおける上記発光素子から最も離れた箇所が、上記透光性樹脂における上記遮光塗料の塗布面から離れている。したがって、上記透光性樹脂に上記遮光塗料を塗布する際に、上記レンズに上記遮光塗料が付着することを防止することができる。 According to this embodiment, the portion of the lens farthest from the light emitting element is separated from the surface of the light-transmitting resin to which the light-shielding paint is applied. Therefore, when the light-shielding paint is applied to the translucent resin, the light-shielding paint can be prevented from adhering to the lens.
また、１実施の形態の光学式エンコーダでは、
上記レンズは、光を屈析させるレンズ部を複数有する複数レンズである。
In the optical encoder of one embodiment,
The lens is a plurality of lenses having a plurality of lens portions that bend light.
この実施の形態によれば、上記レンズとして、フレネルレンズ等の複数レンズを用いている。したがって、発光スポットを拡大することができ、極小パッケージの場合であっても所望のスポットエリアを得ることができる。 According to this embodiment, a plurality of lenses such as a Fresnel lens are used as the lens. Therefore, the light emission spot can be enlarged, and a desired spot area can be obtained even in the case of a minimal package.
また、この発明の電子機器は、
上記光学式エンコーダを用いたことを特徴としている。
The electronic device of the present invention is
The optical encoder is used.
上記構成によれば、部品点数を減らすことができ、開発コストを削減することができる光学式エンコーダを用いている。したがって、部品点数が少なく安価で、然も高分解能な光結合装置等の電子機器を提供することができる。 According to the said structure, the optical encoder which can reduce a number of parts and can reduce development cost is used. Therefore, it is possible to provide an electronic apparatus such as an optical coupling device that has a small number of parts, is inexpensive, and has high resolution.
以上より明らかなように、この発明の光学式エンコーダは、発光素子およびレンズを透光性樹脂によって一体モールド成形したので、部品点数を減らすと共に、成形(開発)コストを削減することができる。 As is clear from the above, the optical encoder of the present invention is formed by integrally molding the light emitting element and the lens with a translucent resin, so that the number of parts can be reduced and the molding (development) cost can be reduced.
さらに、上記透光性樹脂における上記レンズの周囲に全反射部を設けたり、上記発光素子の光出射面にスリット状の光出射窓が設けられた電極を形成したり、上記レンズの表面にコーティング剤を塗布したり、上記発光素子を含むモールド体を上記レンズの光軸近傍からの光のみを通過させるスリットが形成されたケースに収納したり、上記スリットの側面を傾斜面にしたり、上記透光性樹脂の表面における上記レンズの周囲に遮光塗料を塗布したりすれば、外乱光成分を削減して、上記被検出体に関する高精度な移動情報を得ることができる。 Furthermore, a total reflection part is provided around the lens in the translucent resin, an electrode having a slit-like light exit window is formed on the light exit surface of the light emitting element, or the surface of the lens is coated. Applying an agent, storing the mold body including the light emitting element in a case formed with a slit that allows only light from the vicinity of the optical axis of the lens to pass through, forming a side surface of the slit as an inclined surface, If a light-shielding paint is applied around the lens on the surface of the light-sensitive resin, disturbance light components can be reduced and highly accurate movement information about the detected object can be obtained.
また、この発明の電子機器は、部品点数を減らすことができ、開発コストを削減することができる光学式エンコーダを用いているので、部品点数が少なく安価で、然も高分解能な光結合装置等の電子機器を提供することができる。 In addition, since the electronic apparatus of the present invention uses an optical encoder that can reduce the number of parts and reduce development costs, the number of parts is low, and the optical coupling device has a high resolution. Electronic devices can be provided.
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。図１は、本実施の形態の光学式エンコーダにおける概略構成を示す縦断面図である。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of the optical encoder according to the present embodiment.
図１に示すように、本実施の形態における光学式エンコーダは、光通過路を横切って通過するディスクの回転速度,回転方向および回転位置等を検出するための透過型エンコーダである。そして、この透過型エンコーダは、ＬＥＤ等の発光素子のチップで成る発光体１と、その発光体１から出射された光を集光する発光側レンズ８と、上記ディスク(図示せず)を介して得られる光を受光する受光素子のチップで成る受光体２と、発光体１と受光体２とを上記ディスクの通過路を挟んで互いに対向するように収容する外装ケース３とを、含んで概略構成されている。
As shown in FIG. 1, the optical encoder in the present embodiment is a transmissive encoder for detecting the rotational speed, rotational direction, rotational position, and the like of a disk passing across a light passage. The transmissive encoder includes a light emitter 1 formed of a chip of a light emitting element such as an LED, a light emitting
上記発光体１は、発光側リードフレーム４の上面に搭載され、透光性樹脂(発光側透光性樹脂)６によって封止されて、成形されている。また、受光体２は、上記受光素子を分割フォトダイオード(ＰＤ)で成すと共に、受光側リードフレーム５の面に搭載され、透光性樹脂(受光側透光性樹脂)７によって封止されて、成形されている。また、外装ケース３は、２つの箱体を上記ディスクの通過路となる所定の間隔を空けて連結した形状を有すると共に、遮光材料で形成されている。そして、発光側透光性樹脂６と受光側透光性樹脂７とを、外装ケース３の上記箱体に係合することによって、上記ディスクの通過路を介して配置する。こうすることによって、上記受光素子が異なる受光ピッチを有している場合であっても、上記ディスクの回転速度,回転方向および回転位置等を検出することが可能になるのである。
The light emitting body 1 is mounted on the upper surface of the light emitting
図２は、上記外装ケース３における一方の上記箱体に収納される発光側透光性樹脂６の拡大図である。図２において、発光側レンズ８は、発光側透光性樹脂６における発光体１に対向して発光体１からの光が出射される面をレンズの形状に成形することによって構成されている。また、発光側透光性樹脂６における発光側レンズ８の周囲には、発光体１からの光を全反射させて発光側レンズ８の光軸に対してさらに外方に向かわせる全反射部９を設けている。こうして、発光体１から出射されて発光側レンズ８を透過した光は、平行光１０となって進む。そして、発光側レンズ８から出射された平行光１０のうち光軸周辺の光のみが、外装ケース３の発光側透光性樹脂６を収納する上記箱体における発光側レンズ８に対向する壁部１１に設けられたスリット１１a(図１参照)を通過して、受光体２に向かって進むのである。
FIG. 2 is an enlarged view of the light-emitting side
このように、本実施の形態においては、上記発光側リードフレーム４の上面にマウントされた発光体１と発光側レンズ８と全反射部９とを、一体成型(トランスファーモールド)している。したがって、部品点数を減らすことができ、開発コストを削減することができるのである。また、発光側透光性樹脂６における発光側レンズ８の周囲に全反射部９を設けている。したがって、発光側レンズ８を透過した平行光１０のみを受光体２に向かって出射させることができ、光学式エンコーダとして有用な平行光１０のみを抽出することがで可能になる。
Thus, in the present embodiment, the light emitter 1, the light emitting
図３は、上記発光体(発光素子チップ)１の上面となる光出射面に形成されると共に、金線等によって発光側リードフレーム４に電気的に接続される電極１２の平面図である。この電極１２には、スリット状の光出射窓１３が形成されている。ここで、光出射窓１３の幅は、目的の分解能を得るための受光体２の幅の１/２に設定される。例えば、受光体２が、図４に示すように、４分割ＰＤである場合には、４分割されたＰＤ全体の幅(つまり分解能の幅)ｄの１/２であるｄ/２が光出射窓１３の幅となる。こうすることによって、外乱光成分を削減することができ、目的とする分解能に最適な発光パターンを得ることができる。したがって、Ｓ/Ｎ比を向上することができるのである。
FIG. 3 is a plan view of the
また、上記電極１２に光出射窓１３を設けることによって、光線の指向角を絞ることができる。そのために、発光体１からの出射光を集光する発光側レンズ８のみで有用な平行光を得ることができる。したがって、従来、有用な平行光を得るために必要とした外部レンズおよびスリットを必要とせず、生産設備を簡略化することができるのである。
Further, by providing the
本実施の形態においては、上述したように、上記発光側レンズ８を、発光体１と発光側透光性樹脂６によって一体成型している。したがって、光の屈折面を１面しか確保することができず、図５に示すように、発光体１のダイボンド精度のばらつき等によって焦点１４が像面湾曲し易い。そこで、受光体２における受光面１５を、上記像面湾曲に合わせて湾曲させるのである。こうすることによって、より高精度なエンコーダ機能を得ることができるのである。
In the present embodiment, as described above, the light emitting
さらに、上記発光側レンズ８を発光側透光性樹脂６でトランスファーモールド成型する際に、成型条件のばらつきによって、理想レンズ面に対して凹凸が発生する。その場合、図６に示すように、凹凸によって光が散乱して散乱光１６が発生し、エンコーダの性能が低下してしまう。そこで、本実施の形態においては、図７に示すように、発光側レンズ８のレンズ面に、後処理によってコーティング剤１７を塗布するのである。こうすることによって、上記レンズ面での散乱光１６を防止することができる。
Further, when the light emitting
また、本実施の形態においては、図１に示すように、発光体１と一体成型された発光側レンズ８と、この発光側レンズ８の外周部に形成されて光を全反射させる全反射部９と、が形成された発光側透光性樹脂６を、外装ケース３の上記箱体に収納している。そして、発光体１からの平行光１０は壁部１１に設けられたスリット１１aを通過して、受光体２に向かって進むようにしている。したがって、発光側レンズ８のレンズ面以外で発生されると共にエンコーダ機能を低減させる横方向への外乱光を、遮蔽することができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, a light-emitting
その場合、上記壁部１１のスリット１１aを通過する発光体１からの光には、図８に示すように、スリット１１aの側面１１bで反射された散乱光１８も含まれる。この散乱光１８もエンコーダ機能を低減させることになる。そこで、本実施の形態においては、図９に示すように、スリット１１aの側面を、この側面に当たった発光体１からの光を壁部１１よりも内側に向かって反射させるような傾斜を有する傾斜面１９にしている。こうすることによって、スリット１１aの傾斜面１９で反射された散乱光２０が、受光体２で受光されるのを防止することができる。したがって、スリット１１aの傾斜面１９で反射された散乱光２０によるエンコーダ機能の低下を、防止することができるのである。
In that case, as shown in FIG. 8, the scattered light 18 reflected by the
また、図１０に示すように、上記外装ケース３の壁部１１が発光側透光性樹脂６の端面６aに密着して、スリット１１aが発光側レンズ８の近傍に位置している場合には、スリット１１aを通過する発光体１からの光の開き角度θ1が大きくなる。そこで、本実施の形態においては、図１１に示すように、外装ケース３の壁部２１と発光側透光性樹脂６の端面６aとの間に距離ｈを持たせている。こうすることによって、スリット２１aを通過する発光側レンズ８からの光の開き角度θ2を、図１０における開き角度θ1よりも小さくすることができ、スリット２１aを通過する発光側レンズ８からの光をより小スポットに且つより平行光にすることができる。
In addition, as shown in FIG. 10, when the
また、図１においては、上記外装ケース３にスリット１１aが形成された壁部１１を設けることによって、発光側レンズ８の周辺部からの散乱光を除去してコリメート光を得るようにしている。しかしながら、外装ケース３における壁部１１の分だけ外装ケース３が大きくなり、小型化することが困難になる。そこで、図１に示す構造よりも小型化を図る場合には、図１２に示すように、発光側透光性樹脂６の全反射部９よりも外側における発光側透光性樹脂６の端面６aに、遮光塗料２２を塗布するのである。こうすることによって、全反射部９で全反射した光２３を遮光塗料２２によって遮光することができ、発光側レンズ８のレンズ面以外での散乱光(外乱光)の発生を抑制することができる。また、外装ケース３の厚みを小さくして小型化を図ることができる。
In FIG. 1, the outer case 3 is provided with a
その際に、上記発光側レンズ８の両側における端面６a同士を結ぶラインよりも発光側レンズ８の頂点が出ていると、全反射部９よりも外側における発光側透光性樹脂６の端面６aに遮光塗料２２を塗布する場合に、発光側レンズ８に直接遮光樹脂が付着する可能性が高い。そして、一旦、発光側レンズ８に遮光塗料２２が付着すると、エンコーダ機能が低下することになる。そこで、図１３に示すように、発光側レンズ８の上記頂点２５を上記ライン２４よりも低く発光体１側に配置することによって、発光側レンズ８への遮光塗料２２の付着を防止することができるのである。
At this time, if the vertex of the light emitting
また、上記発光側レンズ８の頂点２５をライン２４よりも低く配置した場合には、必然的に発光側レンズ８のスポットエリアが狭くなり、エンコーダ機能に有用なコリメート光も少なくなる。そこで、図１４に示すように、上記発光側レンズをフレネルレンズ２６で構成することよって、発光スポットを拡大することができるのである。
Further, when the
以上のごとく、本実施の形態における光学式エンコーダによれば、上記発光側リードフレーム４の上面にマウントされた発光体１と発光側レンズ８と全反射部９とを一体成型しているので、部品点数を減らすことができ、開発コストを削減することができる。したがって、このような光学式エンコーダを用いて光結合装置等の電子機器を構成した場合は、部品点数が少なく安価で、然も高分解能な光結合装置を提供することができるのである。
As described above, according to the optical encoder in the present embodiment, the light emitter 1, the light emitting
尚、図１１に示す外装ケース３の壁部２１においては、上記外装ケース３の壁部２１と発光側透光性樹脂６の端面６aとの間に距離ｈを持たせることに加えて、スリット２１aの側面を、この側面に当たった発光体１からの光を壁部２１よりも内側に向かって反射させるような傾斜を有する傾斜面にしている。しかしながら、この発明は、必ずしもスリット２１aの側面を上記傾斜面にする必要はない。
In addition, in the
また、図１〜図１３においては、上記発光側レンズ８として凸レンズを画いているが、この発明はこれに限定されるものではない。要は、発光体１から出射された光を平行光に変換するレンズであれば差し支えない。
Moreover, in FIGS. 1-13, although the convex lens is drawn as the said light
また、図１３においては、上記発光側レンズ８の頂点２５を、発光側レンズ８の両側に位置する端面６a同士を結ぶライン２４よりも低く配置している。しかしながら、発光側レンズ８が凸レンズでない場合には、発光側レンズ８における発光体１から最も離れた箇所をライン２４よりも発光体１側に配置することは、言うまでもない。
In FIG. 13, the
また、図１４においては、上記発光側レンズをフレネルレンズ２６で構成しているが、この発明はこれに限定されるものではない。要は、光を屈析させるレンズ部を複数有する複数レンズであれば良いのである。
In FIG. 14, the light-emitting side lens is composed of the
また、図１２〜図１４においては、上記全反射部９と遮光塗料２２とを併用して、遮光塗料２２を全反射部９の周囲に塗布している。しかしながら、この発明はこれに限定されるものではなく、全反射部９を形成せずに、発光側レンズ８の周囲に遮光塗料２２を塗布しても差し支えない。
In FIGS. 12 to 14, the
また、上記実施の形態においては、上記被検出体である上記ディスクを透過した光に基づいて上記ディスクの回転速度,回転方向および回転位置等を検出する透過型エンコーダを例に説明している。しかしながら、この発明は、透過型エンコーダに限定されるものではなく、反射型エンコーダの場合にも適用できることは言うまでもない。 In the above embodiment, a transmission encoder that detects the rotational speed, rotational direction, rotational position, and the like of the disk based on the light transmitted through the disk, which is the detection object, is described as an example. However, it goes without saying that the present invention is not limited to a transmissive encoder, and can be applied to a reflective encoder.
１…発光体、
２…受光体、
３…外装ケース、
４…発光側リードフレーム、
５…受光側リードフレーム、
６…発光側透光性樹脂、
７…受光側透光性樹脂、
８…発光側レンズ、
９…全反射部、
１０…平行光、
１１,２１…外装ケースの壁部、
１１a,２１a…スリット、
１２…発光体の電極、
１３…光出射窓、
１４…焦点、
１５…受光体の受光面、
１６,１８,２０…散乱光、
１７…コーティング剤、
１９…スリットの傾斜面、
２２…遮光塗料、
２５…発光側レンズの頂点、
２６…フレネルレンズ。
1 ... illuminant,
2 ... photoreceptor,
3 ... exterior case,
4 ... Light emitting side lead frame,
5. Light receiving side lead frame,
6 ... light emitting side translucent resin,
7: Light-receiving side translucent resin,
8: Light-emitting side lens,
9 ... Total reflection part,
10 ... Parallel light,
11, 21 ... the wall of the outer case,
11a, 21a ... slit,
12 ... illuminant electrode,
13: Light exit window,
14 ... focus,
15 ... the light receiving surface of the photoreceptor,
16, 18, 20 ... scattered light,
17 ... coating agent,
19 ... the inclined surface of the slit,
22: Shading paint,
25 ... the apex of the light-emitting side lens,
26 ... Fresnel lens.
Claims (13)
上記発光素子から出射された光を透過あるいは反射する被検出体と、
上記被検出体によって透過あるいは反射された上記発光素子からの光を受光する受光素子と、
上記発光素子から出射された光を平行光に変換して、上記被検出体に照射するレンズと
を備え、
上記発光素子および上記レンズは、透光性樹脂によって一体モールド成形されている
ことを特徴とする光学式エンコーダ。 A light emitting element;
An object to be detected that transmits or reflects light emitted from the light emitting element;
A light receiving element that receives light from the light emitting element that is transmitted or reflected by the detected object; and
A lens that converts the light emitted from the light emitting element into parallel light and irradiates the detected object;
The optical encoder, wherein the light emitting element and the lens are integrally molded with a translucent resin.
上記透光性樹脂における上記レンズの周囲に設けられると共に、上記発光素子から出射されて上記レンズの周囲に至った光を全反射させて上記レンズの光軸に対してさらに外側に向かわせる全反射部を備えた
ことを特徴とする光学式エンコーダ。 The optical encoder according to claim 1,
Total reflection that is provided around the lens in the translucent resin and totally reflects light emitted from the light emitting element and reaching the periphery of the lens, and further toward the outside with respect to the optical axis of the lens. An optical encoder comprising a portion.
上記発光素子における光出射面には、スリット状の光出射窓が設けられた電極が形成されている
ことを特徴とする光学式エンコーダ。 The optical encoder according to claim 1,
An optical encoder, wherein an electrode provided with a slit-like light exit window is formed on a light exit surface of the light emitting element.
上記受光素子は、長方形の受光チップが複数配列されて成る受光チップアレイで構成され、
上記電極に設けられた光出射窓は、上記受光チップアレイの分解能の１/２の幅を有している
ことを特徴とする光学式エンコーダ。 The optical encoder according to claim 3, wherein
The light receiving element is composed of a light receiving chip array in which a plurality of rectangular light receiving chips are arranged,
An optical encoder characterized in that a light exit window provided in the electrode has a width of 1/2 of the resolution of the light receiving chip array.
上記受光素子の受光面を、上記発光素子の位置ずれによって生ずる上記レンズの焦点の像面湾曲に合わせて湾曲させた
ことを特徴とする光学式エンコーダ。 The optical encoder according to claim 1,
An optical encoder, wherein a light receiving surface of the light receiving element is curved in accordance with a curvature of field of a focal point of the lens caused by a positional deviation of the light emitting element.
上記レンズの表面にはコーティング剤が塗布されている
ことを特徴とする光学式エンコーダ。 The optical encoder according to claim 1,
An optical encoder, wherein a coating agent is applied to the surface of the lens.
遮光材料で形成されると共に、上記発光素子および上記レンズが一体モールド成形されて成るモールド体を収納する第１の室と上記受光素子を収納する第２の室とを有するケースと、
上記ケースにおける上記第１の室を形成する壁部であって、上記収納された上記レンズに対向する壁部に形成されると共に、上記レンズの光軸近傍からの出射光のみを通過させるスリットと
を備えたことを特徴とする光学式エンコーダ。 The optical encoder according to claim 1,
A case formed of a light-shielding material and having a first chamber that houses a mold body in which the light emitting element and the lens are integrally molded, and a second chamber that houses the light receiving element;
A wall portion forming the first chamber in the case, wherein the slit is formed on the wall portion facing the housed lens and allows only emitted light from the vicinity of the optical axis of the lens to pass therethrough; An optical encoder comprising:
上記ケースの壁部に形成されたスリットの側面を、この側面に当たった上記レンズからの出射光を上記壁部よりも内側に向かって反射させる傾斜を有する傾斜面とした
ことを特徴とする光学式エンコーダ。 The optical encoder according to claim 7, wherein
An optical system characterized in that the side surface of the slit formed in the wall portion of the case is an inclined surface having an inclination that reflects the light emitted from the lens that hits the side surface toward the inside of the wall portion. Type encoder.
上記スリットと上記レンズとの間の距離を所定距離以上にした
ことを特徴とする光学式エンコーダ。 The optical encoder according to claim 7, wherein
An optical encoder characterized in that a distance between the slit and the lens is a predetermined distance or more.
上記透光性樹脂の表面における上記レンズの周囲に、上記発光素子から出射されて上記レンズの周囲に至った光を遮光する遮光塗料を塗布した
ことを特徴とする光学式エンコーダ。 The optical encoder according to claim 1,
An optical encoder, wherein a light-shielding coating material that shields light emitted from the light-emitting element and reaching the periphery of the lens is applied around the lens on the surface of the translucent resin.
上記レンズにおける上記発光素子から最も離れた箇所を、上記透光性樹脂における上記遮光塗料の塗布面よりも上記発光素子側に配置した
ことを特徴とする光学式エンコーダ。 The optical encoder according to claim 10, wherein
An optical encoder characterized in that a portion of the lens that is farthest from the light emitting element is disposed on the light emitting element side of the light-transmitting resin with respect to the application surface of the light shielding paint.
上記レンズは、光を屈析させるレンズ部を複数有する複数レンズである
ことを特徴とする光学式エンコーダ。 The optical encoder according to claim 1,
The optical encoder according to claim 1, wherein the lens is a plurality of lenses having a plurality of lens portions for deflecting light.
An electronic apparatus using the optical encoder according to any one of claims 1 to 12.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2014089145A (en) * | 2012-10-31 | 2014-05-15 | Kyocera Document Solutions Inc | Timing detector, driving device including the same, and image forming apparatus |
| JP2020067339A (en) * | 2018-10-23 | 2020-04-30 | ファナック株式会社 | Transmission type rotary encoder |
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2006
- 2006-06-07 JP JP2006158448A patent/JP2007327822A/en active Pending
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