CN104718433B - 位置转换器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能以低价制造，使由检测器得到的输出的信噪比提高，且即使温度变化也能得到稳定输出的位置转换器。位置转换器(100)包括：被安装于旋转限制马达(1)的旋转轴(2)的蝶形反射器(7)；与蝶形反射器(7)的反射面的中央部分相对地被配置的LED芯片(4)；被配置于扩散光吸收体(3)以及壳体(5)的表面的扩散光吸收构件，其中，扩散光吸收体(3)从LED芯片(4)来看在蝶形反射器(7)的背后，并以与蝶形反射器(7)隔开距离并围着蝶形反射器(7)的方式被设置于旋转限制马达(1)的固定侧，吸收未照射到反射面的来自LED芯片(4)的照射光；被安装在与LED芯片(4)相同的印刷基板(6)上，检测由蝶形发射器(7)反射的像的多个检测器(11)。

Description

位置转换器
技术领域
本发明涉及驱动用于扫描激光的反射镜等光学部件的、配备于被旋转限制的马达中的位置转换器。
背景技术
专利文献1中公开了现有的反射型光学式位置转换器系统的构成。图13(a)～图13(e)是用于说明该反射型光学式位置转换器系统的图。图13(a)～图13(e)分别示出：位置转换器系统的例示性概略等角图、表示位置转换器系统中的反射器要素的例示性概略等角图、表示位置转换器系统的光源及检测器电路的例示性概略平面图、表示反射器要素的例示性概略底面图、旋转限制马达系统的例示性概略侧截面图。
该现有的反射型光学式位置转换器包括：单一的LED光源26、旋转限制马达的旋转轴上安装的、包含交互镜面反射照明吸收区域的反射器12、接受来自于反射器的反射照明光的检测器14。反射器12被安装于外壳32中旋转的旋转子轴30的上端部。在与检测器14相对向的反射器12的面上交互地形成有镜面反射区域16和照明吸收区域18，并分别配置有3个区域16、18。检测器14中，在中央配置有单一的LED光源26，在其周围安装有O形环等遮光器28，进而在其周围设置有3对检测器区域20a、20b和22a、22b和24a、24b。从单一的LED光源26射出的光在镜面反射区域16处反射，检测器区域20a、20b和22a、22b和24a、24b处被接受。该接受光输出在处理电路中被处理。
专利文献2中公开了光学式旋转编码器的光学系统的构造。编码器包括：被设置于旋转轴的旋转中心线上附近的光源；回旋型比例尺，其具有光学图案，该光学图案由可在旋转中心线周围旋转地被安装于旋转轴，并被交互地形成于圆周方向上的透光部及遮光部组成；反射体，其与回旋型比例尺隔开间隔地配置，反射来自光源的光以使其成为在包含旋转中心线的截面内宽度大致未变的平行光束，由此平行光束照射回旋型比例尺的透光部，透过了透过部的光朝向光源的周围；和受光元件，其接受透过了透光部的光。专利文献2的光学式旋转编码器是以检测器检测出来自反射器的明暗光，在后级电路进行编码来得到位置信息的转换器。
与专利文献2同样地，专利文献3涉及编码器，公开了利用了反射性圆筒形表面的光学系统。该编码器中，与滚筒相对向地配置有具备了光电探测器和光源的模块。滚筒的圆周方向的表面上以等间隔设置条纹状的非反射区域。光源的光被照射到滚筒，用光电探测器检测该反射光。专利文献3中，公开了对于滚筒的表面上条纹状地配置的非反射区域和其之间的反射区域照射光，由被反射的光检测非反射区域的旋转位置的编码器特有的光学系统及检测方式。
专利文献4中公开了检测旋转位置的旋转马达的构造。该旋转马达中，检测该旋转位置，在转子轴上安装有90度的角度摆幅的蝶形的扩散面。该扩散面在中央部附近具有圆板形的不透明面(参照专利文献4图1B)。与扩散面相对向地配置透镜，在其后方设有搁置检测器。作为光源，在透镜的两侧配置有4个LED。从4个LED光源射出的光在旋转的扩散面处反射，反射光通过透镜聚光并在搁置检测器被接受。专利文献4的旋转马达中，LED和检测器不为相同面而被配置于不同的空间，分别从4个LED光源向反射面照射光。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特表2009－542178号公报
专利文献2：日本专利特开2004－340929号公报
专利文献3：日本专利特开2005－164588号公报
专利文献4：英国专利申请公开第2264781号说明书
发明内容
发明所要解决的技术问题
反射器的同一平面上有反射区域和非反射区域，如果从LED光源到反射器的光学距离与从反射器到检测器的光学距离相同的话，检测器中被投影的像的对比度差变得难于显现，从检测器输出的信号的噪音特性变差。噪音特性是指，来自于反射区域的光的信号与来自于非反射区域的光的噪音信号的比(S/N比)，下面也将其称为“对比度之比”。
如果对比度之比变低，则需要通过增大LED光源中流动的电流来增加光量，从检测器输出足够的信号。这样一来，LED光源的结点温度上升，LED光源中温度改变产生。又，如果反射区域和非反射区域被交互地设置于同一平面上，则由于吸收光，反射器的面比起外周环境变得更容易温度上升。非反射区域根据照明波长而吸收率改变，并也根据温度而吸收率改变。因此，由于发生LED光源的峰值波长的温度改变和非反射区域的吸收率的温度改变，作为位置转换器的温度特性变差。
进而，为了在反射区域与非反射区域被设置于同一平面上的反射器中显现出对比度，需要细心地对非反射区域的表面粗糙度状态、无反射涂布剂的选择加以注意，因此在制作上有限制，反射器成为高价的东西。
本发明的目的在于，鉴于以上情况，提供能够以低价制造，使从检测器获得的输出信号对于噪音的比提高，且即使温度改变也可得到稳定的输出的位置转换器。
解决技术问题的手段
本发明所涉及的位置转换器的特征在于，包括：反射器，其被安装于旋转限制马达的旋转轴；扩散光源，其与反射器的反射面的中央部分相对地被配置；扩散光吸收构件，其从扩散光源来看在反射器的背后，并以与反射器隔开距离并围着反射器的方式被设置于旋转限制马达的固定侧，吸收未照射到反射面的来自扩散光源的照射光；多个检测器，其与扩散光源被安装在同一电路基板上，检测由发射器反射的像。
优选地，本发明所涉及的位置转换器中，扩散光吸收构件具有通过表面处理而设置的细微构造，并通过使照射光在细微构造内重复反射来加以吸收。
优选地，本发明所涉及的位置转换器中，反射器具有在同一平面上从旋转轴放射状地突出的多个发射面来作为反射面。
优选地，本发明所涉及的位置转换器中，扩散光源是与反射面的个数相同的数量的LED。
优选地，本发明所涉及的位置转换器中，反射器具有蝶形的反射面来作为反射面。
优选地，本发明所涉及的位置转换器中，多个检测器分别是具有与反射面的个数对应的多个的、2组光电二极管，2组光电二极管以交替地围着旋转轴的方式，分别相邻地被配置。
优选地，本发明所涉及的位置转换器中，反射器的反射面上实施有金属涂布。
优选地，本发明所涉及的位置转换器中，随着反射器的像的位置通过旋转而移动且各检测器的受光区域连续增减，多个检测器分别输出连续增减的信号，位置转换器还包括：与多个检测器分别连接，输出与受光区域的增减对应的电压值的信号处理电路。
发明效果
根据本发明，可提供能够以低价制造，使从检测器获得的输出信号对于噪音的比提高，且即使温度改变也可得到稳定的输出的位置转换器。
附图说明
图1A是位置转换器100的纵截面图。
图1B是相对于图1A从90度侧方看到的位置转换器100的纵截面图。
图1C是位置转换器100的分解立体图。
图1D是一部分裂断地表示位置转换器被组装了的状态的立体图。
图2是扩散光吸收构件3d的表面的扩大图。
图3是蝶形反射器7的俯视图。
图4是示出印刷基板6上的检测器11的配置的图。
图5是位置转换器100的信号处理电路13的电路图。
图6是示出光电二极管A1、A2、B1、B2与蝶形的像12a、12b、12c的位置关系的图。
图7是示出位置转换器输出Vo与旋转角度的关系的图。
图8A是为转转换器200的纵截面图。
图8B是图8A的蝶形反射器旋转90度时的位置转换器200的纵截面图。
图9是示出LED芯片4a、4b与光电二极管A1、A2、B1、B2的位置关系的图。
图10是示出电流电压转换部21a、21b的输出电压的波形的图。
图11是用于说明反射器的变形例的图。
图12是使用图11(b)的三叶草形反射器72的位置转换器的信号处理电路13’的电路图。
图13是用于说明使用了现有的反射照明的光学式位置转换器的图。
具体实施方式
下面，参照附图，对本发明所涉及的位置转换器进行详细说明。但是请注意，本发明的技术范围并不被限定为这些实施形态，也涉及专利权利要求书记载的发明和其均等物。
图1A是位置转换器100的纵截面图。图1B是相对于图1A从90度侧方看到的位置转换器100的纵截面图。
图1C是位置转换器100的分解立体图。图1D是一部分裂断地表示位置转换器被组装了的状态的立体图。
位置转换器100由旋转限制马达1、扩散光吸收体3、LED芯片4、壳体5、印刷基板6、蝶形反射器7、检测器11等构成。位置转换器100是通过用检测器11检测从LED芯片4射出，由蝶形反射器7反射的光，来对旋转限制马达1的旋转角度进行检测的反射型光学式位置转换器。
旋转限制马达1在转子10的端部具有旋转轴2，旋转轴2通过轴承8被支承。反射器安装部2a突出于旋转轴2的顶端部。在该反射器安装部2a安装有蝶形反射器7。通过旋转限制马达1的驱动，蝶形反射器7与旋转轴一起旋转。
在旋转限制马达1的上部，与蝶形反射器7保持距离地配置有扩散光吸收体3。如图1D所示，扩散光吸收体包括：圆板形状部3c、在圆板形状部3c的中央附近形成的台形形状部3a、在台形形状部3a的中央形成的贯通孔3b。扩散光吸收体3以旋转轴2穿插贯通孔3b的方式被安装于旋转限制马达1的上端。该扩散光吸收体3被装入圆筒形的壳体5。
扩散光吸收体3与壳体5是不随着旋转限制马达1旋转的固定侧的构件。与蝶形反射器7的反射面保持距离的固定侧的扩散光吸收体3与壳体5的表面上配置有吸收来自于LED芯片4的光的扩散光吸收构件3d(参照图2)。即，用扩散光吸收构件3d围住扩散光吸收体3和壳体5中形成的内部空间。扩散光吸收体3和壳体5通过该扩散光吸收构件3d来吸收从LED芯片4射出且没有照射到蝶形反射器7的光。
图2是扩散光吸收构件3d的表面的扩大图。扩散光吸收构件3d是实施了表面处理的黑色构件，其表面上有与光的波长相配的间距及具有高度的凹凸等的、立体且复杂的细微构造。扩散光吸收构件3d通过使朝向该表面的入射光L在该细微构造重复反射，将该光关住并吸收(杂散光效果)。表面处理通过蒸镀、镀覆、无机系烧成涂装或静电植毛等方法被实行。
在壳体5之上，覆盖安装有印刷基板6。如图1A所示，在印刷基板6的下表面，在对应于旋转轴2的中心的位置安装有LED芯片4。LED芯片4与蝶形反射器7相对向地被配置于印刷基板6上。LED芯片4是，光从一点射出，射出光以规定的幅度被放出的扩散光源。图1A及图1B中，用箭头表示由LED芯片4照射的光。位置转换器100中，作为LED芯片4，例如使用峰值波长为870nm的砷化铝镓(AlGaAs)。
印刷基板6上安装有具有10针的端子的连接器9。通过焊接等将连接器9的各针与印刷基板6上形成的图案(未图示)的各焊盘(日语：ランド)电连接。图1C能看见5个针9a。剩余的针被配置在连接器的背侧而无法看见。各针被连接于与检测器11、LED芯片4的端子相连的图案。连接器9与连接有信号处理电路的连接端子等的母(或公)连接器(未图示)电结合。
图3是蝶形反射器7的俯视图。蝶形反射器7在中央具有用于通过嵌合来安装到旋转轴2的反射器安装部2a的安装孔7a，并具有从中央突出的蝶形的平坦的反射面7b。蝶形反射器7具有作为反射区域的反射面7b，但与图13(b)的反射器12不同，没有非反射区域。从LED芯片4射出，照射到蝶形反射器7的反射面7b的光在反射面7b向检测器11被反射。另一方面，从LED芯片4射出的光之中，通过反射面7b以外的区域向蝶形反射器7的背面侧穿过的光被扩散光吸收构件3d吸收。
利用蚀刻、线切割等将冷轧等的被镜面抛光加工的金属板加工为蝶形来制作成蝶形反射器7。蝶形反射器7通过在反射面7b上蒸镀铝、银、金等而实施金属涂布，也可使反射率提高。
图4是示出印刷基板6上的检测器11的配置的图。检测器11以4个光电二极管构成，这些光电二极管A1、A2、B1、B2在印刷基板6的下表面，被配置于LED芯片4的周围。各个光电二极管由感度波长为800～900nm的硅晶圆构成。LED芯片4和光电二极管A1、A2、B1、B2被直接安装于印刷基板6(板载芯片，chip-on-board)，而不需被封装。
夹着配置于印刷基板6的中央点的LED芯片4光电二极管A1和A2互相相向，同样地光电二极管B1和B2也互相相向的方式来安装各个光电二极管。光电二极管A1和B1以及B2和A2分别接近地被安装。4个光电二极管A1和B1以及B2和A2之中，光电二极管A1和A2并联而形成1对，光电二极管B1和B2并联而形成另1对。
从LED芯片4射出并由蝶形反射器7反射了的蝶形的像与旋转限制马达1的旋转一起移动。2对光电二极管接受该像，输出与受光区域的面积相应的光电流。从2对光电二极管输出的光电流Ia、Ib由接下来说明的信号处理电路13进行电流电压转换，分别成为Va、Vb。该电压差Va-Vb成为位置转换器100的输出。
图5是位置转换器100的信号处理电路13的电路图。在图1A～图1D中虽未示出，但位置转换器100包括：信号处理电路13，其将与旋转限制马达1的旋转角度相应的光电二极管A1、A2、B1、B2的光电流转换为电压信号。为了得到高精度的位置转换输出，信号处理电路13包括：AGC电路28a，其进行光学系统中无法补偿完的与温度变化对应的温度补偿及直线性补偿。
作为光电二极管A1与A2的输出的电流Ia被输入到电流电压转换部21a。又，作为光电二极管B1与B2的输出的电流Ib被输入到电流电压转换部21b。电流电压转换部21a的输出电压Va与电流电压转换部21b的输出电压Vb被输入减法器22执行减法计算处理。
又，电流电压转换部21a的输出电压Va与电流电压转换部21b的输出电压Vb被导入AGC电路28a，用加法器23来进行加法计算。通过比较器24，对加法计算输出与参照电压Vref进行比较。比较器24的输出通过积分电路25被积分处理，并通过电流放大器26a被放大。由此，经由电阻器27而电流被供给到LED20。在信号处理电路13被处理的位置转换器输出Vo为Vo＝(Ia－Ib)Vref/(Ia+Ib)···(1)。
图6(a)～图6(c)示出光电二极管A1、A2、B1、B2与蝶形的像12a、12b、12c的位置关系的图。从蝶形反射器7照射到光电二极管A1、A2、B1、B2的像如图6(a)～图6(c)的像12a、12b、12c那样地根据旋转限制马达1的旋转角度而移动。
下面，将光电二极管A1、A2的受光区域的面积设为Sa，将光电二极管A1、A2的受光区域称为“Sa区域”。同样地，将光电二极管B1、B2的受光区域的面积设为Sb，将光电二极管B1、B2的受光区域称为“Sb区域”。图6(a)～图6(b)分别示出Sa区域大于Sb区域的情况、Sa区域与Sb区域相同大小的情况、Sa区域小于Sb区域的情况。
例如，蝶形的像为像12a、12b、12c时，分别设为旋转角度为正、0、负。于是，图6(a)的情况下面积差Sa-Sb＞0，因此与旋转角度为正的情况对应，位置转换器100的输出电压变为Va－Vb＞0。又，图6(b)的情况下面积差为Sa－Sb＝0，因此与旋转角度为0对应，位置转换器100的输出电压成为Va－Vb＝0。图6(c)的情况下面积差为Sa－Sb＜0，因此与旋转角度为负的情况对应，位置转换器100的输出电压为Va－Vb＜0。
图7是示出位置转换器输出Vo与旋转角度的关系的图。如图7所示，位置转换器输出与旋转角度成比例地增大。
一般来说，如果将与来自反射器的照度相对应的光电流的转换系数表示为Kr，将来自反射器的受光面积表示为Sa、Sb，将反射器的反射率表示为α，将与来自扩散光吸收体的照度相对应的光电流的转换系数表示为Ke，将发光二极管的总面积表示为S，将来自扩散光吸收体的反射的受光面积表示为S-Sa、S-Sb，将扩散光吸收体的反射率表示为β的话，则发光二极管的光电流Ia、Ib成为：
Ia＝Kr·Sa·α+Ke·(S－Sa)·β···(2)
Ib＝Kr·Sb·α+Ke·(S－Sb)·β···(3)。
通过将它们带入(1)式，计算与实际相近的输出Vo。
扩散光经由反射器到达检测器为止的光学距离与扩散光经由扩散光吸收体到达检测器为止的光学距离实质上相同的情况下，如果不使α与β的比率变小，则无法得到良好的对比度，噪声特性会恶化。为了使作为位置转换器的信号增大，需要使LED的正向电流增大，因此LED光源的结温(日语：ジャンクション温度)上升，对LED光源的温度变化造成影响。
如图6(b)所示，Sa＝Sb的情况下，(1)式的分子项为0，因此，未发生基于温度的位置转换器的输出变化。但是，如图6(a)及图6(c)所示，Sa≠Sb的情况下，根据温度α与β的比率发生变化，因此温度变化时，产生作为位置转换器的输出变化的漂移。根据该漂移，如图7所示，位置转换器输出Vo与旋转角度的比例关系的斜率发生变化。将该漂移称为“增益漂移”。对于高精度的位置转换器，要求增益漂移尽可能的小。又，通过较小地保持上述Ke或β，可使(1)式接近于理想。也就是说，可使增益漂移降低。
反射光与光学距离的平方成反比例地衰减，因此位置转换器100中，通过适当地选取从蝶形反射器7到固定侧的扩散光吸收体3的距离，使与来自扩散光吸收体3的照度相对应的光电流的转换系数Ke降低。由此，与将反射区域和非反射区域设置在反射器的同一平面上的情况相比，得到良好的对比度之比，位置转换器的信噪比提高。又，LED芯片4的温度所对应的发光波长的变化的影响与基于温度上升的扩散光吸收体3的吸收率变化的影响被降低，温度所对应的输出的稳定性提高。
又，位置转换器100中，反射区域和非反射区域由蝶形反射器7、与该反射器隔开距离并被设置于固定侧的扩散光吸收体3构成。由此，即使在反射器上附着有反射性或非反射性的微粒子也变得难以对照射到检测器的像造成坏影响。又，位置转换器100中，反射区域和非反射区域是不同的构件，因此容易将它们分别设为高反射膜、高光吸收膜。进而，蝶形反射器7没有非反射区域的部分，因此成为低惯性，有利于旋转限制马达1的高速响应性。
图8A是位置转换器200的纵截面图。图8B是图8A的蝶形反射器旋转90度时的位置转换器200的纵截面图。与图1A～图1D中示出的位置转换器100具有一个LED芯片作为扩散光源相对地，图8A及图8B中示出的位置转换器200具有两个个LED芯片作为扩散光源。除此以外，位置转换器200的构成于位置转换器100相同。下面，对于位置转换器200，说明与位置转换器100不同之处。对于与位置转换器100共同之处，则省略说明。
位置转换器200中，在印刷基板6的下表面，在对应于旋转轴2的中心的位置，与蝶形反射器7相对向地配置两个LED芯片4a、4b。LED芯片4a、4b都是相同的扩散光源，将光向蝶形反射器7照射。图8A及图8B中，用箭头表示从LED芯片4a、4b照射的光。此外，LED芯片4a、4b也以板上芯片方式被安装于印刷基板6。
图9是示出LED芯片4a、4b与光电二极管A1、A2、B1、B2的位置关系的图。图9中，为了进行说明，蝶形反射器7也重叠地表示。位置转换器200中，以蝶形反射器7的一方的反射面7b与LED芯片4a及光电二极管A1、B1对应，另一方的反射面7c与LED芯片4b及光电二极管A2、B2对应的方式来配置LED芯片4a、4b与光电二极管A1、A2、B1、B2。即，LED芯片4a照射反射面7b，光电二极管A1和B1接受来自反射面7b的反射光。又，LED芯片4b照射反射面7c，光电二极管A2和B2接受来自反射面7c的反射光。
如果除去串联连接两个LED20的话，则位置转换器200的信号处理电路与图5所示的信号处理电路13相同。
像这样，通过将两个LED芯片用作为扩散光源，射出光的强度被平均化，基于LED个体差别的偏差被平均化。因此，位置转换器200与位置转换器100相比输出更稳定。又，位置转换器200中，与位置转换器100相比即使降低LED的正向电流，也能得到与LED芯片为1个时相同的输出。因此，位置转换器200中，能够维持良好的对比度之比不变，并使LED的正向电流降低。进而，如果使LED的正向电流降低，LED的结点温度的影响变小，对于温度的输出稳定性更加提高。通过使LED的正向电流降低，有可谋求省电化及LED的长寿命化这样的效果。
下面，对比较了与图13(a)～图13(e)类似的位置转换器、位置转换器100、位置转换器200的实验结果进行说明。
表1是示出在不同条件下对位置转换器的输出电压的对比度之比进行了测定的结果的表。该测定中，使旋转限制马达1不停地旋转，用示波器观测光电二极管A1、A2、B1、B2的输出电压即电流电压转换部21a、21b的输出电压Va、Vb，对P-P(peak－to－peak)电压和补偿电压进行测定。LED的正向电流固定为30mA来进行测定。
[表1]
P-P电压是与来自于反射器的反射光的接受相应的成分，相当于(2)式及(3)式的第1项即Kr·Sa·α及Kr·Sb·α的最大该变量。补偿电压是与来自于反射器以外的反射光的接受相应的成分，相当于(2)式及(3)式的第2项即Ke·(S－Sa)·β及Ke·(S－Sb)·β。又，对比度之比是P-P电压对于补偿电压的比率。
条件(1)～(4)如下：
·条件(1)：LED光源为1个，使用与图13(a)～图13(e)类似的位置转换器，该与图13(a)～图13(e)类似的位置转换器是反射器中包含有反射区域和非反射区域双方且没有使用扩散光吸收构件围住反射器和检测器的周围的位置转换器。
·条件(2)：LED光源为1个，使用位置转换器100，该位置转换器100是利用蝶形反射器，使用以扩散光吸收构件围住反射器和检测器的周围的位置转换器100。
·条件(3)：LED光源为2个，使用位置转换器200，该位置转换器200是利用蝶形反射器且用扩散光吸收构件围住反射器和检测器的周围的位置转换器。
·条件(4)：在条件(3)的位置转换器200中，进一步地对蝶形反射器实施高反射金属涂布。
此外，反射器中实施高反射金属涂布的仅为条件(4)。
相对于条件(1)的对比度之比为0.3左右，条件(2)的对比度之比为20以上。通过蝶形发射器和扩散光吸收构件，与类似于图13(a)～图13(e)的位置转换器相比，位置转换器100中，对比度之比大幅提高。
与条件(2)时相比，条件(3)时，P-P电压和补偿电压分别增加为2倍，对比度之比为与条件2时相同的程度。像这样，位置转换器200中，通过使用2个LED光源，在将LED的正向电流设为相同时，得到2倍的输出电压。因而，位置转换器200中，依旧将对比度之比设为与位置转换器100相同的程度，可将LED的正向电流抑制为1/2左右。
又，条件(4)的对比度之比通过金属涂布成为30左右，与条件(3)的20左右相比，进一步提高。因此，在蝶形反射器上实施了高反射金属涂布的情况下，与未实施的情况相比，可将LED的正向电压抑制为2/3左右。
图10(a)及图10(b)是示出电流电压转换部21a、21b的输出电压的波形的图。各图中，纵轴表示电压(V)，横轴表示时间(ms)。图10(a)及图10(b)中，分别示出在上述的条件(2)及(3)的情况下的、电流电压转换部21a、21b的输出电压Va、Vb。因为根据旋转限制马达1的旋转角度而电压值变化，所以图10(a)中，也示出旋转角度与电压值的对应关系。在条件(3)的输出电压的波形上，在图10(b)内的虚线的圆圈围住的地方可见变形。可是，作为位置转换器的输出，实际上需要的仅为与图10(b)中示出的大约45度的旋转角度(机械角)对应的范围，而波形变形在该范围外发生。因此，图10(b)的波形变形在实用上不成为问题。
此外，虽未图示，条件(4)的情况下也与图10(b)同样地，可见波形变形。可是，在条件(4)的情况下，波形变形实际上产生在所需的大约45度的旋转角度(机械角)的范围外。因此，条件(4)的情况下的波形变形在实用上不成为问题。
表2是在上述条件(2)～(4)的基础上，示出对LED的正向电流(图5的电流If)进行了测定的结果的表。这是将图5的电路常数设为相同值来进行比较测定的结果，是对与13～18台的样本对应的测定值进行了平均的值。
[表2]
条件 LED的正向电流(mA)
(2) 25.8
(3) 12.2
(4) 6.9
与LED光源为1个的条件(2)相比，LED为2个的条件(3)中，LED的正向电流被抑制为1/2左右。在反射器上实施了金属涂布的条件(4)中，与条件(3)相比，LED的正向电流被进一步抑制到2/3左右。
表3是在上述条件(1)～(3)的基础上，示出对由于温度而导致的位置转换器的输出变化(增益漂移)进行了测定的结果的表。除条件(1)～(3)以外，还增加：
·条件(1)’：也示出使用了LED光源为1个，使用蝶形反射器且没有将反射器和检测器的周围用扩散光吸收构件围住的位置转换器的情况下的结果。
[表3]
条件 增益漂移
(1) 200～500ppm/℃
(1)’ 100～200ppm/℃
(2) 50ppm/℃以下
(3) 40ppm/℃以下
使用了位置转换器100的条件(2)的情况下，根据蝶形反射器和扩散光吸收构件的效果，与条件(1)及(1)’的情况相比，增益漂移大幅改善为1/2以下。使用了位置转换器200的条件(3)的情况下，通过设置2个LED光源，增益漂移进一步改善10ppm/℃左右。由此，可知在位置转换器100、200中，与温度对应的输出的稳定性进一步提高。此外，上述条件(4)的情况下，通过在蝶形反射器实施金属涂布，认为增益漂移比40ppm/℃进一步改善。
图11(a)～图11(c)是用于说明反射器的变形例的图。如图示，反射器的反射面的配置角度也可与图3不同，反射面的面数也可以不是2面。
图11(a)是示出2面反射面71b、71c在一直线上未并齐的蝶形反射器71的图。如图11(a)所示，2面反射面71b、71c也可不一定必须朝向构成180度的角度的方向。使用蝶形反射器71的情况下，配合于2面反射面71b、71c构成的角度，配置LED芯片4a、4b和光电二极管A1、A2、B1、B2即可。即，配合于一方的反射面71b而配置一方的LED芯片4a和光电二极管A1、B1，配合于与反射面71b相对的另一方的反射面71c的角度而配置另一方的LED芯片4b和光电二极管A2、B2即可。
图11(b)是示出具有从旋转轴穿过的中心放射状地突出的3面反射面72b、72c、72d的三叶草形反射器72的图。在使用三叶草形反射器72的情况下，配合于3面反射面72b、72c、72d构成的角度，分别配置LED芯片4a和光电二极管A1、B1，LED芯片4b和光电二极管A2、B2，以及LED芯片4c和光电二极管A3、B3即可。
图11(c)是示出具有从旋转轴穿过的中心放射状地突出的4面反射面73b、73c、73d、73e的四叶草形反射器73的图。使用四叶草形反射器73时也配合4面反射面73b、73c、73d、73e形成的角度，分别配LED芯片4a及光电二极管A1、B1，LED芯片4b及光电二极管A2、B2，LED芯片4c及光电二极管A3、B3，以及，LED芯片4d及光电二极管A4、B4即可。
此外，在利用图11(a)～图11(c)的反射器的情况下，LED光源也可设为1个。
图12是使用了图11(b)的三叶草形反射器72的位置转换器的信号处理电力13’的电路图。如图示，即使LED、光电二极管的个数增加，位置转换器的信号处理电路也可为与图5所示的信号处理电路13相同的信号处理电路。具体来说，光电二极管A1、A2、A3与光电二极管B1、B2、B3分别并联，3个LED20互相串联。即使LED与光电二极管的个数改变，其也相同。其他点上，信号处理电路13’与图5的信号处理电路13相同。
此外，例如，也可使用长方形的LED芯片(日语：LEDチップ)，并用遮光性部件覆盖其中央部而做为两个光源，从而取代设置多个LED芯片。又，也可将芯片面积大的LED用作为扩散光源。也可变更光源元件的材质，使用可见光区域的光。又，为了使LED芯片的扩散光高效地朝向蝶形反射器，也可利用触变性(日语：チクソ性)高的透明树脂、玻璃等，设置半球状的透镜。
优选地，LED芯片直接安装于印刷基板上，LED芯片的扩散光不直接照射到光电二极管。但是，不一定必须将LED芯片和光电二极管配置于同一平面。
反射器也可使用对以金属模具等制作成例如蝶形的树脂实施电镀等而设置了反射面的。又，也可不仅只以嵌合而且也以压入来将中央部设有孔的反射器固定于旋转限制马达的旋转轴。通过以嵌合将发射器安装于旋转轴，就不需要与旋转轴的调芯操作，从而削减制造成本。
也可将实施了黑色消光的铝材用于扩散光吸收构件。又，也可利用黑色镍电镀等的非反射涂布剂、黑色树脂等。在使用可见光区域的光的情况下，也可将阳极氧化被膜(黑色消光耐酸铝)用作为扩散光吸收构件。
从蝶形反射器的反射面到扩散光吸收体的距离越宽，改善效果越高，但实用上优选设为0.2mm～5mm左右。此外，在从反射器以外到达检测器的光所充分衰减的距离上存在旋转限制马达的固定侧的构件的情况下，也可不将扩散光吸收构件配置于固定侧的构件。壳体的内面与检测器充分相隔的情况下，也可不用扩散光吸收构件覆盖壳体的内面。
光电二极管优选在表面上用铝蒸镀等来设置扇形的衬件(日语：ヌケ)，作为检测器对不需要的部位进行遮光。又，对于4个光电二极管，为了使特性偏差降低，优选地，分别从1张晶圆内的相互邻近的场所取出来使用。又，光电二极管的分光感度波长优选为与上述LED的峰值波长相同。
基于使4个光电二极管的安装精度提高的目的，例如也可制作A1和B1成为了1对的光电二极管阵列。又，该光电二极管阵列中，为了使后级的信号处理电路共同化，也可利用P层基板。进而，也可对安装LED芯片的区域进行打穿(日语：くりぬき)加工来使用A1和B1、A2和B2成为2对的光电二极管阵列。又，也可使用以单片形成的光电二极管阵列，配置与各阵列对应的LED。
工业上的可利用性
本发明是驱动用于扫描激光的反射镜等光学部件的、配备于被旋转限制的马达中的位置转换器。
符号说明
1 旋转限制马达
2 旋转轴
3 扩散光吸收体
3d 扩散光吸收构件
4 LED芯片
5 壳体
6 印刷基板
7 蝶形反射器
8 轴承
9 连接器
10 转子
11 检测器
13、13’ 信号处理电路
20 LED
21a、21b 电流电压转换部
22 减法器
23 加法器
24 比较器
25 积分电路
26a 电流放大器
27 电阻器
28a AGC电路
100、200 位置转换器。

Claims (7)

1.一种位置转换器，其特征在于，包括：
反射器，其被安装于旋转限制马达的旋转轴，具有在同一平面上从所述旋转轴放射状地突出的多个反射面；
扩散光源，其与所述反射器的反射面的中央部分相对地被配置，所述扩散光源的个数与所述反射面的个数相同；
扩散光吸收构件，其从所述扩散光源来看在所述反射器的背后，并以与所述反射器隔开距离并围着所述反射器的方式被设置于所述旋转限制马达的固定侧，吸收未照射到所述反射面的来自所述扩散光源的照射光；
多个检测器，其与所述扩散光源被安装在同一电路基板上，检测由所述反射器反射的像，
所述扩散光源与所述多个检测器配合于所述多个反射面形成的角度而分别被配置。
2.如权利要求1所述的位置转换器，其特征在于，
所述扩散光吸收构件具有通过表面处理而设置的细微构造，并通过使所述照射光在所述细微构造内重复反射来加以吸收。
3.如权利要求2所述的位置转换器，其特征在于，
所述扩散光源是与所述反射面的个数相同的数量的LED。
4.如权利要求2或3所述的位置转换器，其特征在于，
所述反射器具有蝶形的反射面来作为所述反射面。
5.如权利要求2或3所述的位置转换器，其特征在于，
所述多个检测器分别是具有与所述反射面的个数对应的多个的、2组光电二极管，所述2组光电二极管以交替地围着所述旋转轴的方式，分别相邻地被配置。
6.如权利要求1-3中的任一项所述的位置转换器，其特征在于，
所述反射器的所述反射面上实施有金属涂布。
7.如权利要求1-3中的任一项所述的位置转换器，其特征在于，
随着所述反射器的像的位置通过旋转而移动且各检测器的受光区域连续增减，所述多个检测器分别输出连续增减的信号，
所述位置转换器还包括：与所述多个检测器分别连接，输出与所述受光区域的增减对应的电压值的信号处理电路。
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