CN104807484A - 具有树脂制码盘的反射型光学式编码器 - Google Patents

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Abstract

提供一种能够实现轴向上的小型化的廉价的具有树脂制码盘的反射型光学式编码器。编码器具备固定于电动机的旋转轴等旋转体的大致圆板形状的码盘以及配置于码盘的第一主面侧的发光部和受光部。码盘由透光性的树脂制作而成，在其第一主面上，形成有凹凸形状的入射部和凹凸形状的出射部。另外，在码盘的与第一主面相反一侧的第二主面上，形成有使光透过的由凹凸形状构成的透过部以及使光全反射的由平面构成的全反射部，透过部和全反射部形成码图案部。

Description

具有树脂制码盘的反射型光学式编码器
技术领域
本发明涉及一种具有树脂制的码盘的反射型光学式编码器。
背景技术
光学式编码器广泛使用于以下情况：与电动机的旋转轴等结合，检测该旋转轴的旋转位置和速度。作为这种光学式编码器的例子，在日本特开2004-325231号公报中记载了如下那样构成的光学式编码器：在树脂制的码盘的一面侧配置发光部，在另一面侧配置受光部，由受光部接收透过该码盘的来自发光部的光。
日本特开2004-325231号公报所记载的编码器的发光部和受光部相对于码盘配置于互为相反的侧，因此有编码器的轴向尺寸变大的趋势。因此，例如在日本特开平11-287671号公报的图12～图15中记载了如下那样构成的光学式编码器：将发光部和受光部配置于码盘的同一面侧，由受光部接收被该码盘反射的来自发光部的光。
在如日本特开2004-325231号公报所记载的编码器那样发光部和受光部相对于码盘配置于互为相反的侧的情况下，存在编码器的轴向尺寸变大的问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种能够实现轴向上的小型化的廉价的反射型光学式编码器。
为了达到上述目的，本申请发明提供一种反射型光学式编码器，该反射型光学式编码器具备：码盘(日语：コード板)，其由树脂材料构成，具有第一主面以及与上述第一主面相反一侧的第二主面；发光部，其配置于上述码盘的上述第一主面侧；以及受光部，其配置于上述码盘的上述第一主面侧，该反射型光学式编码器的特征在于，上述码盘的上述第一主面具有凹凸形状的入射部和凹凸形状的出射部，上述码盘的上述第二主面具有码图案部，该码图案部包括使光透过的由V字形状、三角形状或曲面构成的透过部以及使光全反射的由平面构成的全反射部。
在优选实施方式中，上述入射部的凹凸形状是V字形状或三角形状。
在其它优选实施方式中，上述入射部的凹凸形状是曲面形状。
在优选实施方式中，上述出射部的凹凸形状是V字形状或三角形状。
在其它优选实施方式中，上述出射部的凹凸形状是曲面形状。
附图说明
本发明的上述或其它目的、特征以及优点会通过参照附图并说明以下的优选实施方式而变得更明确。
图1a是表示本发明所涉及的反射型光学式编码器的主要部分的基本结构的图。
图1b是表示本发明所涉及的反射型光学式编码器的主要部分的基本结构的图。
图2a是表示入射部由一个V字形状构成、出射部由多个三角形状构成、并且发光部是平行光源的情况的图。
图2b是表示入射部由一个V字形状构成、出射部由多个三角形状构成、并且发光部是点光源的情况的图。
图2c是表示入射部由一个三角形状构成、出射部由多个三角形状构成、并且发光部是平行光源的情况的图。
图2d是表示入射部由一个三角形状构成、出射部由多个三角形状构成、并且发光部是点光源的情况的图。
图3a是表示入射部由多个V字形状构成、出射部由多个三角形状构成、并且发光部是平行光源的情况的图。
图3b是表示入射部由多个V字形状构成、出射部由多个三角形状构成、并且发光部是点光源的情况的图。
图3c是表示入射部由多个V字形状构成、出射部由多个三角形状构成、并且发光部是平行光源的情况的图。
图4a是表示入射部由多个三角形状构成、出射部由多个三角形状构成、并且发光部是平行光源的情况的图。
图4b是表示入射部由多个三角形状构成、出射部由多个三角形状构成、并且发光部是点光源的情况的图。
图4c是表示入射部由多个三角形状构成、出射部由多个三角形状构成、并且发光部是平行光源的情况的图。
图5a是表示入射部由一个曲面形状构成、出射部由多个三角形状构成、并且发光部是平行光源的情况的图。
图5b是表示入射部由一个曲面形状构成、出射部由多个三角形状构成、并且发光部是点光源的情况的图。
图6a是表示入射部由多个曲面形状构成、出射部由多个三角形状构成、并且发光部是平行光源的情况的图。
图6b是表示入射部由多个曲面形状构成、出射部由多个三角形状构成、并且发光部是点光源的情况的图。
图7a是表示入射部由多个V字形状构成、出射部由一个V字形状构成、并且发光部是平行光源的情况的图。
图7b是表示入射部由多个V字形状构成、出射部由一个三角形状构成、并且发光部是平行光源的情况的图。
图8a是表示入射部由多个V字形状构成、出射部由多个V字形状构成、并且发光部是平行光源的情况的图。
图8b是表示入射部由多个V字形状构成、出射部由多个三角形状构成、并且发光部是平行光源的情况的图。
图9是表示入射部由多个V字形状构成、出射部由多个V字形状构成、并且发光部是平行光源的情况的图。
图10a是表示入射部由多个V字形状构成、出射部由一个曲面形状构成、并且发光部是平行光源的情况的图。
图10b是表示入射部由多个V字形状构成、出射部由多个曲面形状构成、并且发光部是平行光源的情况的图。
具体实施方式
图1a和图1b是表示本发明所涉及的反射型光学式编码器10的主要部分的概要基本结构的轴向剖视图。编码器10具备：大致圆板形状的码盘12，其固定于电动机的旋转轴等旋转体(未图示)；发光部16，其(接近第一主面14地)配置于码盘12的第一主面14侧；以及受光部18，其(接近第一主面14地)配置于码盘12的第一主面14侧(即与发光部16为同一面侧)。如图所示，发光部16和受光部18能够配置在与码盘12的第一主面14相对并与该码盘12的第一主面14分离地配置的印刷电路板20上。
码盘12由透光性的树脂制作而成，在其第一主面14上形成入射部22和出射部24，该入射部22具有凹凸形状，来自发光部16的光入射到该入射部22，该出射部24具有凹凸形状，从该出射部24出射去向受光部18的光。另外，在码盘12的与第一主面14相反一侧的第二主面26上，形成有使光透过的由凹凸形状(即V字形状、三角形状或曲面)构成的透过部28以及使光全反射的由平面构成的全反射部30，透过部28和全反射部30形成码图案部32。也就是说，在编码器10中，来自发光部16的光入射到入射部22并在码盘12内行进，该光的一部分从透过部28出射，另一方面，剩余的光被全反射部30反射而再次在码盘12内行进，并从出射部24出射而到达受光部18。
另外，受光部18具有A相部34和B相部36，在图1a的状态下，被全反射部30反射后从出射部24出射的光被A相部34所接收。即，在图1a的状态下，A相部34为“明”且B相部36为“暗”。另一方面，在图1b的状态下，被全反射部30反射后从出射部24出射的光被B相部36所接收，即在图1b的例子中，A相部34为“暗”且B相部36为“明”。这样，随着码盘12的旋转，在A相部34和B相部36处“明”和“暗”交替重复而得到脉冲状的信号波形，从而能够测量固定了码盘12的旋转体的旋转角度位置/旋转速度。关于这种编码器的基本功能，后述的实施方式中也是同样的，因此以后仅说明A相部34为“明”的状态。
在本发明所涉及的编码器10中，入射部22和出射部24这两者均具有使光透过或折射的凹凸形状。通过在入射部22和出射部24处设置凹凸形状，能够适当地调整从发光部16入射到入射部22的光去向全反射部30的角度以及在全反射部30处被全反射并从出射部24出射而去向受光部18的角度。另外，也能够使用预先对发光部和受光部进行封装化的小型且低价的部件。
作为入射部22、出射部24以及透过部28所具有的凹凸形状的具体例，能够应用V字形状、三角形状或曲面形状。下面，说明其实施方式。
图2a和图2b表示入射部22由一个V字形状(V槽)构成、出射部24由多个三角形状构成的情况。另一方面，图2c和图2d表示入射部22由一个三角形状(棱镜，prism)构成、出射部24由多个三角形状构成的情况。另外，图2a和图2c表示发光部16是发出平行光的类型的发光部(平行光源)的情况，图2b和图2d表示发光部16是发出放射光的类型的发光部(点光源)的情况。此外，在本申请说明书中，设将以从第一主面14或第二主面26凹陷的方式形成且在轴向剖视时具有V字形状的形状称为“V字形状”，将以从第一主面14或第二主面26突出的方式形成且在轴向剖视时具有三角形状的形状称为“三角形状”。
在图2a和图2c的实施方式中，来自发光部16的平行光在入射部22处方向不偏转(也就是说与构成入射部22的倾斜面垂直地入射)而去向透过部28和全反射部30，被全反射部30反射的光在出射部24处向发光部16侧折射后被受光部18接收。另一方面，在图2b和图2d的实施方式中，来自发光部16的放射光其至少一部分在入射部22处折射后去向透过部28和全反射部30，被全反射部30反射的光在出射部24处向发光部16侧折射后被受光部18接收。也就是说，无论是图2a～图2d中的哪一个情况，都以使来自发光部16的光在入射部22处折射或(方向不偏转地)透过并以适当的角度入射到全反射部30而被全反射的方式在入射部22处设置有V字形状或三角形状的凹凸形状。由此，适当地调整从入射部22去向全反射部30的光的入射角。此外，无论来自发光部16的光是放射光还是平行光，都能够通过适当地选择入射部22的形状(构成V字形状或三角形状的倾斜面的角度等)来调整向全反射部30入射的光的入射角。另外，出射部24具有凹凸形状(三角形状)，由此适当地调整从出射部24去向受光部18的光的出射角。
图3a～图3c表示入射部22由多个V字形状(V槽)构成、出射部24由多个三角形状构成的。另外，图3a和图3c表示发光部16是平行光源的情况，图3b表示发光部16是点光源的情况。
在图3a的实施方式中，与图2a的实施方式同样地，来自发光部16的平行光在入射部22处方向不偏转(也就是说与构成入射部22的倾斜面垂直地入射)而去向透过部28和全反射部30，被全反射部30反射的光在出射部24处向发光部16侧折射后被受光部18接收。在图3b的实施方式中，与图2b的实施方式同样地，来自发光部16的放射光其至少一部分在入射部22处折射后去向透过部28和全反射部30，被全反射部30反射的光在出射部24处向发光部16侧折射后被受光部18接收。另外，在图3c的实施方式中，来自发光部16的放射光在入射部22处向受光部18侧折射后去向透过部28和全反射部30，被全反射部30反射的光在出射部24处向发光部16侧折射后被受光部18接收。也就是说，无论是图3a～图3c中的哪一个情况，都以使来自发光部16的光在入射部22处折射或(方向不偏转地)透过并以适当的角度入射到全反射部30而被全反射的方式在入射部22处设置有V字形状或三角形状的凹凸形状。由此，适当地调整从入射部22去向全反射部30的光的入射角。此外，无论来自发光部16的光是放射光还是平行光，都能够通过适当地选择入射部22的形状(构成V字形状或三角形状的倾斜面的角度等)来调整向全反射部30入射的光的入射角。另外，出射部24具有凹凸形状(三角形状)，由此适当地调整从出射部24去向受光部18的光的出射角。
图4a～图4c表示入射部22由多个三角形状构成、出射部24由多个三角形状构成的情况。另外，图4a和图4c表示发光部16是平行光源的情况，图4b表示发光部16是点光源的情况。
在图4a的实施方式中，与图2a和图3a的实施方式同样地，来自发光部16的平行光在入射部22处方向不偏转而去向透过部28和全反射部30，被全反射部30反射的光在出射部24处折射后被受光部18接收。在图4b的实施方式中，与图2b和图3b的实施方式同样地，来自发光部16的放射光其至少一部分在入射部22处折射后去向透过部28和全反射部30，被全反射部30反射的光在出射部24处向发光部16侧折射后被受光部18接收。另外，在图4c的实施方式中，来自发光部16的放射光在入射部22处向受光部18侧折射后去向透过部28和全反射部30，被全反射部30反射的光在出射部24处向发光部16侧折射后被受光部18接收。也就是说，无论是图4a～图4c中的哪一个情况，都以使来自发光部16的光在入射部22处折射或(方向不偏转地)透过并以适当的角度入射到全反射部30而被全反射的方式在入射部22处设置有V字形状或三角形状的凹凸形状。由此，适当地调整从入射部22去向全反射部30的光的入射角。此外，无论来自发光部16的光是放射光还是平行光，都能够通过适当地选择入射部22的形状(构成V字形状或三角形状的倾斜面的角度等)来调整向全反射部30入射的光的入射角。另外，出射部24具有凹凸形状(三角形状)，由此适当地调整从出射部24去向受光部18的光的出射角。
图5a和图5b表示入射部22由一个曲面(透镜)形状构成、出射部24由多个三角形状构成的情况。另外，图5a表示发光部16是平行光源的情况，图5b表示发光部16是点光源的情况。
在图5a和图5b的实施方式中，与图3c和图4c的实施方式同样地，来自发光部16的平行光或放射光在入射部22处折射后去向透过部28和全反射部30，被全反射部30反射的光在出射部24处折射后被受光部18接收。也就是说，无论是图5a和图5b中的哪一个情况，都以使来自发光部16的光在入射部22处折射并以适当的角度入射到全反射部30而被全反射的方式在入射部22处设置有一个曲面的凹凸形状。由此，适当地调整从入射部22去向全反射部30的光的入射角。此外，无论来自发光部16的光是放射光还是平行光，都能够通过适当地选择入射部22的曲面形状来调整向全反射部30入射的光的入射角。另外，出射部24具有凹凸形状(三角形状)，由此适当地调整从出射部24去向受光部18的光的出射角。这样，即使在入射部22处使用一个曲面形状作为凹凸形状的情况下，也能够得到与使用V字形状或三角形状的情况同等的作用效果。
图6a和图6b表示入射部22由多个曲面(透镜)形状构成、出射部24由多个三角形状构成的情况。另外，图6a表示发光部16是平行光源的情况，图6b表示发光部16是点光源的情况。
在图6a和图6b的实施方式中，与图5a和图5b的实施方式同样地，来自发光部16的平行光或放射光在入射部22处折射后去向透过部28和全反射部30，被全反射部30反射的光在出射部24处折射后被受光部18接收。也就是说，无论是图6a和图6b中的哪一个情况，都以使来自发光部16的光在入射部22处折射并以适当的角度入射到全反射部30而被全反射的方式在入射部22处设置有多个曲面的凹凸形状。由此，适当地调整从入射部22去向全反射部30的光的入射角。此外，无论来自发光部16的光是放射光还是平行光，都能够通过适当地选择入射部22的曲面形状来调整向全反射部30入射的光的入射角。另外，出射部24具有凹凸形状(三角形状)，由此适当地调整从出射部24去向受光部18的光的出射角。这样，即使在入射部22处使用多个曲面形状作为凹凸形状的情况下，也能够得到与使用V字形状或三角形状的情况同等的作用效果。
图7a表示入射部22由多个V字形状构成、出射部24由一个V字形状构成的情况。另一方面，图7b表示入射部22由多个V字形状构成、出射部24由一个三角形状构成的情况。此外，无论在哪一个情况下，发光部16均为平行光源。
在图7a和图7b的实施方式中，与图3a的实施方式同样地，来自发光部16的平行光在入射部22处方向不偏转而去向透过部28和全反射部30，被全反射部30反射的光在出射部24处折射后被受光部18接收。也就是说，无论是图7a和图7b中的哪一个情况，都能够通过适当地选择出射部24的形状(构成V字形状或三角形状的倾斜面的角度等)来适当地调整来自全反射部30并从出射部24出来后去向受光部18的光的出射角。
图8a表示入射部22由多个V字形状构成、出射部24由多个V字形状构成的情况。另一方面，图8b表示入射部22由多个V字形状构成、出射部24由多个三角形状构成的情况。此外，无论在哪一个情况下，发光部16均为平行光源。
在图8a和图8b的实施方式中，来自发光部16的平行光在入射部22处方向不偏转而去向透过部28和全反射部30，被全反射部30反射的光在出射部24处方向不偏转而被受光部18接收。
图9表示入射部22由多个V字形状构成、出射部24由多个V字形状构成、发光部16是平行光源的情况。
在图9的实施方式中，与图3a、图4a以及图7a的实施方式同样地，来自发光部16的平行光在入射部22处方向不偏转而去向透过部28和全反射部30，被全反射部30反射的光在出射部24处折射后被受光部18接收。也就是说，在图9的情况下，也能够通过适当地选择出射部24的形状(构成V字形状的倾斜面的角度等)来适当地调整来自全反射部30并从出射部24出来后去向受光部18的光的出射角。
图10a表示入射部22由多个V字形状构成、出射部24由一个曲面形状构成的情况。另一方面，图10b表示入射部22由多个V字形状构成、出射部24由多个曲面形状构成的情况。无论在哪一个情况下，发光部16均为平行光源。
在图10a和图10b的实施方式中，与图3a、图4a、图7a以及图9的实施方式同样地，来自发光部16的平行光在入射部22处方向不偏转而去向透过部28和全反射部30，被全反射部30反射的光在出射部24处折射后被受光部18接收。也就是说在图10a和图10b的情况下，也能够通过适当地选择出射部24的曲面形状来适当地调整来自全反射部30并从出射部24出来后去向受光部18的光的出射角。
此外，在上述的实施方式中，形成于码盘12的第二主面26的透过部28均被图示为多个三角形状，但是透过部28只要是使来自入射部22的光向码盘12的第二主面26侧透过的构件，则可以是任何形状，例如能够具有如上述的入射部22和出射部24所具备的那样的V字形状、三角形状或曲面形状。
在本发明所涉及的反射型光学式编码器中，能够使用廉价的树脂制码盘且将发光部与受光部接近配置，因此提供了能够实现轴向上的小型化的廉价的编码器。

Claims (5)

1.一种反射型光学式编码器(10)，具备：
码盘(12)，其由树脂材料构成，具有第一主面(14)以及与上述第一主面相反一侧的第二主面(26)；
发光部(16)，其配置于上述码盘的上述第一主面侧；以及
受光部(18)，其配置于上述码盘的上述第一主面侧，
该反射型光学式编码器的特征在于，
上述码盘的上述第一主面具有凹凸形状的入射部(22)和凹凸形状的出射部(24)，
上述码盘的上述第二主面具有码图案部(32)，该码图案部(32)包括使光透过的由V字形状、三角形状或曲面构成的透过部(28)以及使光全反射的由平面构成的全反射部(30)。
2.根据权利要求1所述的反射型光学式编码器，其特征在于，
上述入射部(22)的凹凸形状是V字形状或三角形状。
3.根据权利要求1所述的反射型光学式编码器，其特征在于，
上述入射部(22)的凹凸形状是曲面形状。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的反射型光学式编码器，其特征在于，
上述出射部(24)的凹凸形状是V字形状或三角形状。
5.根据权利要求1～3中的任一项所述的反射型光学式编码器，其特征在于，
上述出射部(24)的凹凸形状是曲面形状。
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