JP5147877B2 - 光学式エンコーダ用センサ及び光学式エンコーダ - Google Patents
光学式エンコーダ用センサ及び光学式エンコーダ Download PDFInfo
- Publication number
- JP5147877B2 JP5147877B2 JP2010043774A JP2010043774A JP5147877B2 JP 5147877 B2 JP5147877 B2 JP 5147877B2 JP 2010043774 A JP2010043774 A JP 2010043774A JP 2010043774 A JP2010043774 A JP 2010043774A JP 5147877 B2 JP5147877 B2 JP 5147877B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- optical
- diffraction grating
- sensor
- emitting element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 276
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 38
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 18
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 9
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 6
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 9
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 2
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 241000255777 Lepidoptera Species 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000007788 roughening Methods 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Optical Transform (AREA)
Description
即ち、本発明の一態様における光学式エンコーダ用センサは、発光素子と、上記発光素子の出射光が通過し上記出射光から周期的な光量分布を生成する第1回折格子と、上記第1回折格子を通過した光の内、光学式スケールにて反射した特定の周波数の反射光が透過する第2回折格子と、上記第2回折格子を通過した光を受光する受光素子と、上記発光素子、上記受光素子、上記第1回折格子、及び上記第2回折格子を一体的に形成するセンサユニットと、を備え、上記センサユニットは、上記発光素子と上記第1回折格子との光路間に、上記発光素子の出射光を偏向する光偏向素子を一体に有し、上記光偏向素子は、上記発光素子の出射光を拡散する拡散部を有することを特徴とする。
即ち、光を出射するための発光素子と、上記発光素子からの光を周期的な光量分布を生成するための第1回折格子と、上記第1回折格子からの光のうち、ある特定の周波数を取り出すための光学式スケールと、上記光学式スケールからの光を透過させるための第2回折格子と、上記第2回折格子からの光を受光するための受光素子とを備えた光学式エンコーダにおいて、上記発光素子と、上記第1回折格子との間に光偏向素子を設け、上記発光素子からの光線のうち、光軸付近の光線は光軸に対して発散する向きに光線を曲げるための拡散部と、光軸から遠い外周光は光軸に対して内側に光線を曲げるための集光部が形成され、上記光偏向素子は、第1回折格子と第2回折格子が形成されたインデックス基板上に一体で成型されていることを特徴とする。
図1には、本実施の形態1による光学式エンコーダ101の構成を示している。光学式エンコーダ101は、基本的構成部分として、光学式エンコーダ用センサ10Aと、光学式スケール30と、移動量検出部70とを備えている。以下に、これらの構成部分について順次説明する。
受光素子2は、光学式スケール30にて反射し、後述する第2回折格子4を通過した光を検出するための光検出手段であり、例えば、PD(フォトダイオード)等の受光素子が採用される。
上記凹部6a−1側に位置するインデックス基板6bの内面6b−1には、発光素子1に対応した位置に、以下に説明する光偏向素子5がインデックス基板6bと一体成型されている。また、内面6b−1に対向する、インデックス基板6bの外面6b−2には、以下に説明する第1回折格子3及び第2回折格子4が形成されている。
また、集光部5aは、光学式スケール30の移動方向(上記配列方向30b)と、該移動方向に直交する直交方向(上記矢印30aの方向)とにおいて、異なる球面或いは非球面であっても良い。
図4及び図5に示すような斜面5dを有する光偏向素子5A、5Bでは、集光部5aを球面或いは非球面とする場合に比べて、作製が容易となる。また、インデックス基板6bの薄型化を図ることができる。
また、図5に示す光偏向素子5Bにおける斜面5dについて、凹レンズ状の球面或いは非球面の一部から形成してもよい。
インデックス基板6bの外面6b−2において、第1回折格子3は、光偏向素子5を通過した発光素子1の出射光が照射される位置に形成され、発光素子1の出射光から周期的な光量分布を生成するための光学素子であり、第2回折格子4は、光学式スケール30にて反射した反射光が照射される位置に形成され、該反射光を透過させるための光学素子である。このような第1回折格子3及び第2回折格子4は、図6Bに示すように、その全体形状が方形状にて形成され、光透過部と光遮光部とから構成される。具体的には、リソグラフィー技術によって、光遮光部が金属でパターニングされて形成されても良いし、後述する光学式スケール30と同様にV突起形状、或いはV溝形状によって光透過部と光遮光部が形成されてもよい。
このように位置合わせパターン7a,7bを有することで、発光素子1の光軸1aに対して、インデックス基板6bを、特に光偏向素子5の中心を、容易に位置決めすることが可能となる。よって、この点からも、本実施形態の光学式エンコーダ104は、従来に比べて検出精度の向上を図ることができる。
光学式スケール30は、上記第1回折格子3から照射される光からある特定の周波数の光を取り出す、つまり反射する部材である。このような光学式スケール30は、図7に示すように、第1回折格子3から照射される光を反射する反射部31aと、反射しない非反射部31bとから形成された光学パターン31を有し、移動量を検出したい被検出体に取り付けられる。尚、本実施形態では、光学式スケール30は、第1回折格子3及び第2回折格子4の配列方向30b(図6B)に沿って移動するもので、例えば図1において、光学式スケール30は、紙面に垂直な方向に沿って移動する。
また光学式スケール30は、光反射性基板上に、例えば、光吸収膜を形成することで、あるいはレーザ照射による粗面化により非反射部31bを形成してもよい。このように、光学式スケール30は、反射部31aと非反射部31bとが形成されていれば、その基材や、反射部31a及び非反射部31bの形成方法及び形状は、特に限定するものでは無い。
図8及び図9に示す光学式スケール30では、平坦な反射部31aに入射した光は、正反射によって受光素子2方向へ向かい、V突起形状又はV溝形状の非反射部31bでは、反射方向が変化し、受光素子2以外の方向へと向かう。
発光素子1、例えばLED等の可干渉性の低い光源からの光線は、上述したように光偏向素子5を通過し、つまり集光部5aにて偏向され、及び平坦部5bでは偏向されずにそのまま通過し、1枚目の回折格子に相当する第1回折格子3に照射され、第1回折格子3上で2次光源分布が生成される。
また、既に説明したように、光偏向素子5は、第1回折格子3及び第2回折格子4が形成されたインデックス基板6bに一体で成型されているため、第1回折格子3及び第2回折格子4と、光偏向素子5との位置合わせが不要となり、従来に比べて検出精度の向上を図ることができ、さらに組み立てが容易となる。
図10は、本実施の形態2による光学式エンコーダ102を示す断面図である。光学式エンコーダ102の基本的構成は、実施の形態1における光学式エンコーダ101と同じであるが、光学式エンコーダ用センサ10Aにおける光偏向素子5の集光部5aを、本実施形態の光学式エンコーダ102における光学式エンコーダ用センサ10Bではフレネルレンズで形成した点が異なる。その他の構成、及び検出原理については、実施の形態1の場合と同様であり、以下では相違する構成部分についてのみ説明し、同一部分については説明を省略する。
図14は、本実施の形態3による光学式エンコーダ103を示す断面図である。光学式エンコーダ103の基本的構成は、実施の形態1における光学式エンコーダ101と同じであるが、光学式エンコーダ用センサ10Aにおける光偏向素子5を、本実施形態3の光学式エンコーダ103における光学式エンコーダ用センサ10Cでは、凹レンズ形状の光偏向素子52で形成した点で異なる。光学式エンコーダ103におけるその他の構成、及び検出原理については、実施の形態1の場合と同様であるため、以下では相違する構成部分についてのみ説明し、同一部分については説明を省略する。
図16は、本実施の形態4における光学式エンコーダ104を示す断面図である。光学式エンコーダ104の基本的構成は、実施の形態1における光学式エンコーダ101と同じであるが、光学式エンコーダ用センサ10Aにおける光偏向素子5を、本実施形態の光学式エンコーダ104における光学式エンコーダ用センサ10Dでは、光偏向素子53で形成した点で異なる。光偏向素子53は、球面或いは非球面の凹レンズから形成された拡散部53cと、フレネルレンズの一部から形成された集光部53aとで形成されている。尚、本実施形態では、光偏向素子53の平面形状は円形状である。光学式エンコーダ104におけるその他の構成、及び検出原理については、実施の形態1の場合と同様であるため、以下では相違する構成部分についてのみ説明し、同一部分については説明を省略する。
図19は、本実施の形態5による光学式エンコーダ105に備わる光偏向素子53を示す拡大図である。光学式エンコーダ105の基本的構成は、実施の形態4における光学式エンコーダ104と同じであり、光学式エンコーダ105の光学式エンコーダ用センサ10Dにおける光偏向素子53についても実施の形態4における光学式エンコーダ104の光偏向素子53と同じ構成を採る。しかしながら、実施の形態5による光学式エンコーダ104Aでは、発光素子1の光軸1aに対して、光偏向素子53の中心軸つまり光軸53eが、第1回折格子3及び第2回折格子4の矢印30aの方向に位置ずれしている点でのみ異なる。光学式エンコーダ105におけるその他の構成、及び検出原理については、実施の形態4の場合と同様である。
図20は、本実施の形態6における光学式エンコーダ106を示す断面図である。光学式エンコーダ106の基本的構成は、上述した実施の形態4における光学式エンコーダ104の構成と同じであるが、本実施形態6の光学式エンコーダ106に備わる光学式エンコーダ用センサ10Eは、パッケージ6aにおいて、発光素子1と受光素子2との間に遮光板6a−4を設けた点で異なる。光学式エンコーダ106におけるその他の構成、及び検出原理については、実施の形態4の場合と同様である。
尚、本実施の形態6における構成は、上述した各実施の形態1から5のいずれにも適用することが可能である。
5 光偏向素子、5a 集光部、6 センサユニット、
6a パッケージ、6b インデックス基板、6a−4,6b−4 遮光板、
7a パッケージ側位置合わせパターン、
7b インデックス基板側位置合わせパターン、
10A〜10F 光学式エンコーダ用センサ、
30 光学式スケール、
51、52 光偏向素子、52c 拡散部、53 光偏向素子、
53a 集光部、53c 拡散部、
70 移動量検出部、
101〜106 光学式エンコーダ。
Claims (12)
- 発光素子と、
上記発光素子の出射光が通過し上記出射光から周期的な光量分布を生成する第1回折格子と、
上記第1回折格子を通過した光の内、光学式スケールにて反射した特定の周波数の反射光が透過する第2回折格子と、
上記第2回折格子を通過した光を受光する受光素子と、
上記発光素子、上記受光素子、上記第1回折格子、及び上記第2回折格子を一体的に形成するセンサユニットと、を備え、
上記センサユニットは、上記発光素子と上記第1回折格子との光路間に、上記発光素子の出射光を偏向する光偏向素子を一体に有し、
上記光偏向素子は、上記発光素子の出射光を拡散する拡散部を有することを特徴とする光学式エンコーダ用センサ。 - 発光素子と、
上記発光素子の出射光が通過し上記出射光から周期的な光量分布を生成する第1回折格子と、
上記第1回折格子を通過した光の内、光学式スケールにて反射した特定の周波数の反射光が透過する第2回折格子と、
上記第2回折格子を通過した光を受光する受光素子と、
上記発光素子、上記受光素子、上記第1回折格子、及び上記第2回折格子を一体的に形成するセンサユニットと、を備え、
上記センサユニットは、上記発光素子と上記第1回折格子との光路間に、上記発光素子の出射光を偏向する光偏向素子を一体に有し、
上記光偏向素子は、上記発光素子の出射光を上記第1回折格子へ集光する集光部と、上記発光素子の出射光を拡散する拡散部とを有することを特徴とする光学式エンコーダ用センサ。 - 上記集光部及び上記拡散部の少なくとも一方は、球面、非球面の凹レンズ又は凸レンズの一部で構成された、請求項2記載の光学式エンコーダ用センサ。
- 上記集光部及び上記拡散部の少なくとも一方は、非球面のフレネルレンズ又はフレネルゾーンプレートの一部で構成された、請求項2記載の光学式エンコーダ用センサ。
- 上記集光部は、斜面で構成された、請求項2から4のいずれか1項に記載の光学式エンコーダ用センサ。
- 上記光偏向素子は、上記第1回折格子及び上記第2回折格子を形成したインデックス基板と一体に成型され、上記センサユニットは、上記発光素子及び上記受光素子を実装したパッケージと上記インデックス基板とが合体されて形成される、請求項1から5のいずれか1項に記載の光学式エンコーダ用センサ。
- 上記パッケージは、上記発光素子及び上記受光素子を実装するときの基準となるパッケージ側位置合わせパターンを有し、上記インデックス基板は、上記第1回折格子及び上記第2回折格子を成型するときの基準となるインデックス側位置合わせパターンを有し、
上記センサユニットは、上記パッケージ側位置合わせパターンと上記インデックス側位置合わせパターンとを位置合わせして合体される、請求項6記載の光学式エンコーダ用センサ。 - 上記光偏向素子は、上記発光素子の光軸に対して対称に配置した二つのレンズを有する、請求項1から7のいずれか1項に記載の光学式エンコーダ用センサ。
- 上記光偏向素子は、シリンドリカル形状で構成された、請求項1から8のいずれか1項に記載の光学式エンコーダ用センサ。
- 上記発光素子及び上記光偏向素子は、上記発光素子の光軸と上記光偏向素子の光軸とをずらして配置される、請求項1から9のいずれか1項に記載の光学式エンコーダ用センサ。
- 上記センサユニットは、上記発光素子と上記受光素子との間に遮光板を有する、請求項1から10のいずれか1項に記載の光学式エンコーダ用センサ。
- 請求項1から11のいずれか1項に記載の光学式エンコーダ用センサと、
上記光学式エンコーダ用センサに備わる第1回折格子を通過した光の内、特定の周波数の光を取り出し上記光学式エンコーダ用センサへ反射させる光学式スケールと、
上記光学式エンコーダ用センサに備わる受光素子と電気的に接続され、当該光学式エンコーダ用センサと上記光学式スケールとの相対的な移動を検出する検出部と、
を備えたことを特徴とする光学式エンコーダ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010043774A JP5147877B2 (ja) | 2010-03-01 | 2010-03-01 | 光学式エンコーダ用センサ及び光学式エンコーダ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010043774A JP5147877B2 (ja) | 2010-03-01 | 2010-03-01 | 光学式エンコーダ用センサ及び光学式エンコーダ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011179938A JP2011179938A (ja) | 2011-09-15 |
JP5147877B2 true JP5147877B2 (ja) | 2013-02-20 |
Family
ID=44691596
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010043774A Active JP5147877B2 (ja) | 2010-03-01 | 2010-03-01 | 光学式エンコーダ用センサ及び光学式エンコーダ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5147877B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5832562B2 (ja) * | 2014-01-24 | 2015-12-16 | ファナック株式会社 | 樹脂製コード板を有する反射型光学式エンコーダ |
JP6035467B2 (ja) * | 2014-03-31 | 2016-11-30 | 並木精密宝石株式会社 | 反射型エンコーダ |
JP6088466B2 (ja) | 2014-06-09 | 2017-03-01 | ファナック株式会社 | 反射型の光学式エンコーダ |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3028716B2 (ja) * | 1993-09-29 | 2000-04-04 | キヤノン株式会社 | 光学式変位センサ |
JPH10221120A (ja) * | 1997-02-05 | 1998-08-21 | Yaskawa Electric Corp | 光学式エンコーダ装置 |
US7385178B2 (en) * | 2005-10-26 | 2008-06-10 | Avago Technologies Ecbu Ip Pte Ltd | Reflective encoders with various emitter-detector configurations |
-
2010
- 2010-03-01 JP JP2010043774A patent/JP5147877B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2011179938A (ja) | 2011-09-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4280447B2 (ja) | 反射スケールおよびそれを用いた変位検出装置 | |
US7034282B2 (en) | Optical rotary encoder | |
JP4976823B2 (ja) | 光学式エンコーダ | |
JP4803641B2 (ja) | 光学式エンコーダ | |
JP5064049B2 (ja) | バックグラウンドノイズを低減した反射型エンコーダ | |
JP2004191087A (ja) | 光学式エンコーダ | |
US7589314B2 (en) | Optical encoder applying substantially parallel light beams and three periodic optical elements | |
JP4416544B2 (ja) | 光学式変位測定装置 | |
JP2008151894A (ja) | 光学素子およびこれを備えた光モジュール用ホルダ、光モジュールならびに光コネクタ | |
US7784694B2 (en) | Reflective encoder with lens on code strip | |
JP2690680B2 (ja) | 光電式エンコーダ | |
KR100274131B1 (ko) | 변위정보검출장치 | |
JP2006292728A (ja) | 光電式エンコーダ | |
JP5147877B2 (ja) | 光学式エンコーダ用センサ及び光学式エンコーダ | |
US6972402B2 (en) | Photoelectric rotary encoder | |
JP2009069017A (ja) | 分光モジュール | |
JP5465452B2 (ja) | 光ファイバ型光電センサの本体ユニット及び光ファイバ型光電センサ | |
US9366550B2 (en) | Optical encoder having a scale comprising a light guiding portion with reflection surfaces and a light guiding function | |
JP4692329B2 (ja) | 光無線通信装置 | |
JP5186048B2 (ja) | 光学素子モジュール | |
JP5390422B2 (ja) | 光学素子モジュール | |
JP3604574B2 (ja) | 光学式エンコーダ | |
JP2007327822A (ja) | 光学式エンコーダおよびそれを用いた電子機器 | |
JP4843556B2 (ja) | 光学式エンコーダ | |
WO2023062987A1 (ja) | 鏡筒付きレンズおよび光源装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20111028 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120802 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120807 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120926 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20121030 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20121127 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5147877 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151207 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |