CN105277223A - 反射型的光学式编码器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供光学式编码器。在光学式编码器(E)的代码板(1)的第一主面(11)上设置有非平面状的射入部(13)，其在旋转轴线(RA)的周围以环状延伸，使发光器(2)发射的光线透射至代码板的内部，在第二主面(12)上设置有平面状的一次反射部(14)，其使进入代码板的内部的光线全反射，在第一主面上还设置有代码图案部(15)，其在与射入部不同的位置在旋转轴线的周围以环状延伸，并与代码板的旋转位置对应地切换由一次反射部全反射的光线的透射和不透射。代码图案部具有：使全反射的光线透射的非平面状的射出部(151)；以及使全反射的光线再次全反射的平面状的二次反射部(152)，二次反射部和射出部在旋转轴线的周围在圆周方向上交替配置。

Description

反射型的光学式编码器
技术领域
本发明涉及基于朝向旋转式的代码板发射光线时的反射光来检测被旋转体的旋转位置的光学式编码器。
背景技术
在工业机械的领域中，各种编码器用作检测电动机或被电动机驱动的被驱动设备的位置的传感器。特别地，为了检测旋转马达的驱动轴的旋转位置的目的而广泛采用光学式编码器。一般情况下，光学式编码器分类为：基于朝向旋转式的代码板发射光线时的透射光来检测被旋转体的旋转位置的透射型；以及基于朝向旋转式的代码板发射光线时的反射光来检测被旋转体的旋转位置的反射型。其中，透射型的编码器具有发光元件和受光元件以夹住代码板的方式沿旋转轴线配置的构造，与之相对地，反射型的编码器具有发光元件和受光元件以在代码板的同一主面对置的方式配置的构造。因此，就反射型的编码器而言，与透射型的编码器相比，具有能够容易使旋转轴线的方向的尺寸小型化的优点。
与此相关地，在JP-A-H11-287671中提出有具备由透明的塑料材料形成的代码板的反射型的编码器，在JP-B-3730232中提出有具备由聚醚酰亚胺、聚醚砜、或聚苯砜等有色树脂材料形成的代码板的反射型的编码器。若将这些树脂材料用作代码板的材料，则能够通过注射成形等的树脂成形技术来容易且廉价地制造具有复杂代码图案的代码板。
更具体来说，JP-A-H11-287671所记载的代码板具有由在与发光元件对置的第一主面的相反侧的第二主面上所形成的V字状的槽部和平面部构成的代码图案，通过这些槽部和平面部来切换光线的透射和反射。在此，为了由第二主面的平面部使光线全反射，需要使光线相对于该平面部的射入角在规定的临界角以上，但是由于在第一主面上的光线的折射，光线相对于该平面部的射入角变得比光线相对于第一主面的射入角小。因此，在采用JP-A-H11-287671所记载的代码板的情况下，需要将光线相对于第一主面的射入角设定得足够大，所以其结果，发光元件相对于代码板的配置的自由度降低。
另外，JP-B-3730232所记载的代码板具有由在与发光元件对置的第一主面的相反侧的第二主面上形成的三角形截面的突起部和平面部构成的代码图案，通过这些突起部和平面部来切换光线的全反射和透射。在此，JP-B-3730232所记载的代码板由第二主面的突起部使垂直射入第一主面的光线垂直地反射至第一主面。但是，若在这种反射光线的路径上配置受光元件，则从发光元件朝向第一主面的光线的一部分有可能被受光元件遮蔽。
寻求能够使发光元件相对于代码板的配置的自由度提高的反射型的光学式编码器。
发明内容
根据本发明的第一方案，提供一种光学式编码器，具备：具有第一主面和朝向第一主面的相反侧的第二主面的旋转式的代码板；朝向第一主面发射光线的发光器；以及接受被代码板反射的光线的受光器，其中，在第一主面上设置有非平面状的射入部，该射入部在代码板的旋转轴线的周围以环状延伸，并使从发光器发射的光线透射至代码板的内部，在第二主面上设置有平面状的一次反射部，该一次反射部使进入代码板的内部的光线全反射，在第一主面上还设置有代码图案部，该代码图案部在与射入部不同的位置上在代码板的旋转轴线的周围以环状延伸，并与代码板的旋转位置对应地切换由一次反射部全反射的光线的透射和不透射，代码图案部具有：使由一次反射部全反射的光线朝向受光器透射的非平面状的射出部；以及使由一次反射部全反射的光线再次全反射的平面状的二次反射部，并且二次反射部和射出部在代码板的旋转轴线的周围在圆周方向上交替配置。
根据本发明的第二方案，提供光学式编码器，在第一方案的基础上，射入部具有形成在第一主面上的一个或两个以上的环状突起的形态。
根据本发明的第三方案，提供光学式编码器，在第二方案的基础上，沿包含旋转轴线的平面的环状突起的截面为三角形。
根据本发明的第四方案，提供光学式编码器，在第二方案的基础上，沿包含旋转轴线的平面的环状突起的截面包含从第一主面突出的凸曲线状的外形。
根据本发明的第五方案，提供光学式编码器，在第一方案的基础上，射入部具有形成在第一主面上的一个或两个以上的环状槽的形态，沿包含旋转轴线的平面的环状槽的截面为三角形。
根据本发明的第六方案，提供光学式编码器，在第一～第五方案中任一方案的基础上，代码板由树脂材料形成。
对照附图所表示的本发明的例示的实施方式的详细的说明，上述以及其他的本发明的目的、特征以及优点将变得更明确。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式的光学式编码器的剖视图。
图2是放大表示图1中的代码板的代码图案部附近的第一局部放大图。
图3是放大表示图1中的代码板的代码图案部附近的第二局部放大图。
图4表示本实施方式的光学式编码器的代码板的射出部的第一变形例的与图2同样的局部放大图。
图5表示本实施方式的光学式编码器的代码板的射出部的第二变形例的与图2同样的局部放大图。
图6表示本实施方式的光学式编码器的代码板的射出部的第三变形例的与图2同样的局部放大图。
图7表示本实施方式的光学式编码器的代码板的射出部的第四变形例的与图2同样的局部放大图。
图8表示本实施方式的光学式编码器的代码板的射出部的第五变形例的与图2同样的局部放大图。
图9表示本实施方式的光学式编码器的代码板的射入部的第一变形例的与图2同样的局部放大图。
图10表示本实施方式的光学式编码器的代码板的射入部的第二变形例的与图2同样的局部放大图。
图11表示本实施方式的光学式编码器的代码板的射入部的第三变形例的与图2同样的局部放大图。
图12表示本实施方式的光学式编码器的代码板的射入部的第四变形例的与图2同样的局部放大图。
图13表示本实施方式的光学式编码器的代码板的射入部的第五变形例的与图2同样的局部放大图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。在各附图中，对相同的构成要素标记相同的符号。此外，以下的记载并不对权利要求所记载的发明的技术范围、用语的意思构成限定。
参照图1～图13，对本发明的一个实施方式的光学式编码器进行说明。本实施方式的光学式编码器是检测与旋转马达的驱动轴或被旋转体连结的旋转轴的旋转位置的光学式传感器。特别地，本实施方式的光学式编码器是发光元件和受光元件以与代码板的同一主面对置的方式配置的反射型的光学式编码器。图1是沿包含本实施方式的例示的光学式编码器E的旋转轴线RA的平面的剖视图。
如图1所示，本例的光学式编码器E具备：与旋转马达的驱动轴或被旋转马达旋转驱动的被旋转体(未图示)连结的柱状的旋转轴RS；与旋转轴RS的前端部连结的圆盘状的代码板1；朝向代码板1发射光线的发光器2；以及接受由代码板1反射的光线的受光器3。更具体来说，本例的代码板1具有朝向与旋转轴RS的前端面相同的方向的第一主面11和朝向与第一主面11相反的方向的第二主面12，上述代码板1与旋转轴RS一起在旋转轴线RA周围进行旋转。在以下的说明中，将旋转轴线RA的延伸方向称为轴线方向，将与旋转轴线RA垂直的方向称为半径方向。本例的代码板1可由多种树脂材料形成。另外，本例的光学式编码器E具备从第一主面11离开规定的距离地配置的平板状的印制电路板PB，本例的各个发光器2以及受光器3安装在与第一主面11对置的印制电路板PB的平面上。而且，本例的发光器2具备红色LED(LightEmittingDiode)或红外LED等发光元件，本例的受光器3具备光电二极管或光电晶体管等受光元件。这些发光元件以及受光元件连接于印制电路板PB的电路网。
在此，对光学式编码器E检测旋转轴RS的旋转位置的原理进行说明。首先，当光学式编码器E的发光器2朝向代码板1的第一主面11发射规定的射入角的光线时，光学式编码器E的代码板1使从第一主面11射入的光线在第二主面12全反射。如图1所示，在第一主面11上形成有在旋转轴线RA的周围以环状延伸的代码图案部15，该代码图案部15与代码板的旋转位置对应地切换由第二主面12全反射的光线的透射和不透射。即，由第二主面12全反射的光线被代码图案部15转换为与代码板1的旋转位置对应的明暗图案。而且，光学式编码器E的受光器3将从代码图案部15输出的明暗图案转换为电信号而输出。这样，基于所输出的电信号来检测与代码板1连结的旋转轴RS的旋转位置。
接下来，对本例的代码板1的详细的构造进行说明。图2是放大表示图1的光学式编码器E的一部分的局部放大图。如图2所示，本例的受光器3具备在半径方向上排列地配置的多个受光元件31、31，基于由这些多个受光元件31、31受光的明暗图案而输出多相的波形。特别地，本例的受光器3具备在半径方向上排列的配置的一对受光元件31、31，基于这些一对受光元件31、31接受的明暗图案而输出两相的波形。以下，将位于半径方向外侧的受光元件31称为A相受光元件31，并将位于半径方向内侧的受光元件31称为B相受光元件31。同样地，将A相受光元件31输出的波形称为A相波形，将B相受光元件31输出的波形称为B相波形。
如图2所示，在本例的代码板1的第一主面11，设置有在旋转轴线RA的周围以环状延伸的射入部13。而且，本例的射入部13具有使从发光器2发射的光线透射至代码板1的内部的非平面状的边界面。特别地，本例的射入部13具有形成于第一主面11的凹凸面状的边界面。更具体来说，本例的射入部13具有在半径方向上排列配置的多个环状突起的形态，这些各个环状突起具有沿包含旋转轴线RA的平面的三角形的截面。如图2所示，从发光器2发射的光线以大致为零的射入角到达射入部13的边界面，所以透射至代码板1的内部的光线几乎不折射地朝向第二主面12。由射入部13透射至代码板1的内部并朝向第二主面12的光线的轨迹由图中的箭头A21表示。此外，就本实施方式的光学式编码器E而言，代码板1的射入部13的形态并不仅限定于图2的例子，代码板1的射入部13可具有使从发光器2发射的光线透射的任意的非平面状的形态。对代码板1的射入部13的变形例在后进行进一步叙述(参照图9～图13)。
另外，在本例的代码板1的第二主面12，设置有在旋转轴线RA的周围以环状延伸的一次反射部14。如图2所示，本例的一次反射部14具有使透射至代码板1的内部的光线全反射的平面状的边界面。在此，到达一次反射部14的光线的射入角θ1的大小设为由构成代码板1的树脂材料的折射率n1和空气的折射率n2而确定的临界角θc以上。即，本例中以满足θ1≥θc的关系的方式决定从发光器2发射的光线的方向。此外，临界角θc由下述的数学式(1)求出。
数学式(1)
θc＝arcsin(n2/n1)(1)
另外，在本例的代码板1的第一主面11，还设置有在旋转轴线RA的周围以环状延伸的多个代码图案部15、15。特别地，在本例的代码板1的第一主面11，还设置有一对代码图案部15、15。如图2所示，一对代码图案部15、15设置在与射入部13不同的半径方向的位置上。更具体来说，一对代码图案部15、15的两方设置在比射入部13靠半径方向外侧。但是，一对代码图案部15、15也可以设置在比射入部13靠半径方向内侧。在图2的例子中，各个一对代码图案部15、15在半径方向上排列配置，其中位于半径方向外侧的代码图案部15与代码板1的旋转位置对应地切换由一次反射部14全反射并朝向A相受光元件31的光线的透射和不透射。因此，图2的例子中位于半径方向外侧的代码图案部15以下称为A相代码图案部15。由一次反射部14全反射并朝向A相代码图案部15的光线的轨迹由图中的箭头A22表示。同样地，图2的例子中位于半径方向内侧的代码图案部15与代码板1的旋转位置对应地切换由一次反射部14全反射并射向B相受光元件31的光线的透射和不透射。因此，图2的例子中位于半径方向内侧的代码图案部15以下称为B相代码图案部15。由一次反射部14全反射并朝向B相代码图案部15的光线的轨迹由图2中的箭头A23表示。
图3是与图2同样的局部放大图，表示将图2的代码板1旋转规定的角度后的状态。在图3中，由第一主面11透射至代码板1的内部并朝向第二主面12的光线的轨迹由箭头A31表示。同样地，由一次反射部14全反射并朝向A相代码图案部15的光线的轨迹由图3中的箭头A32表示，由一次反射部14全反射并朝向B相代码图案部15的光线的轨迹由图3中的箭头A33表示。由图2以及图3可知，A相代码图案部15包括：使由一次反射部14全反射的光线朝向A相受光器3透射的非平面状的射出部151；以及使由一次反射部14全反射的光线再次全反射的平面状的二次反射部152。由A相代码图案部15的二次反射部152全反射的光线的轨迹由图3中的箭头A34表示。而且，A相代码图案部15的射出部151和二次反射部152在旋转轴线RA的周围沿圆周方向交替配置。由此与代码板1的旋转位置对应地切换射朝向A相受光元件31的光线的透射和不透射。
由图2以及图3可知，B相代码图案部15与A相代码图案部15一样，包括：使由一次反射部14全反射的光线朝向B相受光器3透射的非平面状的射出部151；以及使由一次反射部14全反射的光线再次全反射的平面状的二次反射部152。由B相代码图案部15的二次反射部152全反射的光线的轨迹由图2中的箭头A24表示。而且，B相代码图案部15的射出部151和二次反射部152在旋转轴线RA的周围沿圆周方向交替配置。由图2以及图3分别可知，A相代码图案部15的射出部151以及二次反射部152相对于B相代码图案部15的射出部151以及二次反射部152，在旋转轴线RA的周围偏离规定的角度位置而配置。由此，本例的光学式编码器E能够基于A相波形和B相波形的位置关系来检测旋转轴RS的旋转方向。
继续参照图2以及图3，各个射出部151具有形成在第一主面11上的凹凸面状的边界面。更具体来说，各个射出部151具有在半径方向上排列配置的多个突起的形态。这些各个突起具有沿包含旋转轴线RA的平面的三角形的截面。到达射出部151的边界面的光线的射入角大致为零，所以从射出部151射出的光线几乎不折射地朝向A相或B相受光元件31。若采用具有这种三角形截面的多个突起作为射出部151，则能够将射出部151的轴线方向的尺寸小型化，所以能够使光学式编码器E整体的轴线方向的尺寸小型化。此外，在本实施方式的光学式编码器E中，代码板1的射出部151的形态并不仅限定于图2以及图3的例子，代码板1的射出部151可具有使由一次反射部14全反射的光线透射的任意的非平面状的形态。参照图4～图8对代码板1的射出部151的变形例进行说明。
图4表示本实施方式的光学式编码器E的代码板1的射出部151的第一变形例的与图2同样的局部放大图。如图4所示，本例的各个射出部151具有形成在代码板1的第一主面11上的单个凹槽的形态，该单个凹槽具有沿包含旋转轴线RA的平面的三角形的截面。如图4所示，由一次反射部14全反射的光线以大致为零的射入角到达射出部151的边界面，所以从射出部151射出的光线几乎不折射地朝向受光元件31。根据本例能够简化射出部151的构造，所以代码板1整体的制造可以变得容易。
此外，图4的代码板1的射入部13与图2以及图3的代码板1的射入部13一样，具有在半径方向上排列配置的多个环状突起的形态，这些各个环状突起具有沿包含旋转轴线RA的平面的三角形的截面。但是，本例中从发光器2发射的光线倾斜地射入于射入部13的边界面，所以透射至代码板1的内部的光线由射入部13折射而朝向第二主面12。如图4所示，因为射入部13的光线的折射，光线相对于第二主面12的射入角θ1变得比光线相对于第一主面11的法线的倾斜角θ0大(即为θ1＞θ0)。因此，即使在上述的倾斜角θ0比较小的情况下，也能够使相对于第二主面12的射入角θ1的大小在临界角θc以上。这样，本例中通过将环状突起的三角形截面的顶角设定为合适的大小，即使在上述的倾斜角θ0比较小的情况下，也能够由第二主面使透射至代码板1的内部的光线12全反射。这种情况在后述的图5～图8的例子中也一样。
图5表示本实施方式的光学式编码器E的代码板1的射出部151的第二变形例的与图2同样的局部放大图。如图5所示，本例的各个射出部151具有形成在第一主面11上的单个突起的形态，该单个突起具有沿包含旋转轴线RA的平面的三角形的截面。如图5所示，由一次反射部14全反射的光线以大致为零的射入角到达射出部151的边界面，所以从射出部151射出的光线几乎不折射地朝向受光元件31。根据本例能够简化射出部151的构造，所以代码板1整体的制造可以变得容易。
图6表示本实施方式的光学式编码器E的代码板1的射出部151的第三变形例的与图2同样的局部放大图。如图6所示，本例的各个射出部151具有在半径方向上排列配置的多个凹槽的形态，这些各个多个凹槽具有沿包含旋转轴线RA的平面的三角形的截面。如图6所示，由一次反射部14全反射的光线以大致为零的射入角到达射出部151的边界面，所以从射出部151射出的光线几乎不折射地朝向受光元件31。根据本例能够简化射出部151的构造，所以代码板1整体的制造可以变得容易。再有，根据本例能够使代码图案部15的轴线方向的尺寸小型化，所以能够使光学式编码器E整体的轴线方向的尺寸小型化。
图7表示本实施方式的光学式编码器E的代码板1的射出部151的第四变形例的与图2同样的局部放大图。如图7所示，本例的各个射出部151具有形成在第一主面11上单个突起的形态。而且，该单个突起的沿包含旋转轴线RA的平面的截面具有从第一主面11突出的凸曲线状的外形。这种形态的射出部151可以起到使由一次反射部14全反射的光线折射的平凸透镜的功能。因此，根据本例的射出部151，能够与凸曲线状的外形对应地调节从代码板1射出的光线的前进方向，所以受光器3相对于代码板1的配置的自由度可以提高。再有，根据本例能够简化射出部151的构造，所以代码板1整体的制造可以变得容易。
图8表示本实施方式的光学式编码器E的代码板1的射出部151的第五变形例的与图2同样的局部放大图。如图8所示，本例的各个射出部151具有在半径方向上排列配置的多个突起的形态。而且，这些各个突起的沿包含旋转轴线RA的平面的截面具有从第一主面11突出的凸曲线状的外形。这种形态的射出部151可以起到使由一次反射部14全反射的光线折射的平凸透镜的功能。因此，根据本例的射出部151，能够与凸曲线状的外形对应地调节从代码板1射出的光线的前进方向，所以受光器3相对于代码板1的配置的自由度可以提高。另外，根据本例能够简化射出部151的构造，所以代码板1整体的制造可以变得容易。再有，根据本例能够使代码图案部15的轴线方向的尺寸小型化，所以能够使光学式编码器E整体的轴线方向的尺寸小型化。
接下来，参照图9～图14，对本实施方式的光学式编码器E的代码板1的射入部13的变形例进行说明。图9表示本实施方式的光学式编码器E的代码板1的射入部13的第一变形例的与图2同样的局部放大图。如图9所示，本例的射入部13具有形成在代码板1的第一主面11上的单个凹槽的形态，该单个凹槽具有沿包含旋转轴线RA的平面的三角形的截面。如图9所示，从发光器2发射的光线以大致为零的射入角到达射入部13的边界面，所以透射至代码板1的内部光线几乎不折射地朝向第二主面12的一次反射部14。根据本例能够简化射入部13的构造，所以代码板1整体的制造可以变得容易。
图10表示本实施方式的光学式编码器E的代码板1的射入部13的第二变形例的与图2同样的局部放大图。如图10所示，本例的射入部13具有形成在第一主面11上的单个突起的形态，该单个突起具有沿包含旋转轴线RA的平面的三角形的截面。如图10所示，从发光器2发射的光线以大致为零的射入角到达射入部13的边界面，所以透射至代码板1的内部的光线几乎不折射地朝向第二主面12的一次反射部14。根据本例能够简化射入部13的构造，所以代码板1整体的制造可以变得容易。
图11表示本实施方式的光学式编码器E的代码板1的射入部13的第三变形例的与图2同样的局部放大图。如图11所示，本例的射入部13具有在半径方向上排列配置的多个环状槽的形态，这些各个环状槽具有沿包含旋转轴线RA的平面的三角形的截面。如图11所示，从发光器2发射的光线以大致为零的射入角到达射入部13的边界面，所以透射至代码板1的内部的光线几乎不折射地朝向第二主面12的一次反射部14。根据本例能够简化射入部13的构造，所以代码板1整体的制造可以变得容易。再有，根据本例能够使代码图案部15的轴线方向的尺寸小型化，所以能够使光学式编码器E整体的轴线方向的尺寸小型化。
图12表示本实施方式的光学式编码器E的代码板1的射入部13的第四变形例的与图2同样的局部放大图。如图12所示，本例的射入部13具有形成在第一主面11上的单个环状突起的形态。而且，该单个环状突起的沿包含旋转轴线RA的平面的截面具有从第一主面11突出的凸曲线状的外形。这种形态的射入部13可以起到使从发光器2发射的光线折射的平凸透镜的功能。如图12所示，由于射入部13对光线的折射，光线相对于第二主面12的射入角θ1变得比光线相对于第一主面11的法线的倾斜角θ0大(即为θ1＞θ0)。因此，即使在上述的倾斜角θ0比较小的情况下，也能够使相对于第二主面12的射入角θ1的大小在临界角θc以上。这样，本例中通过适当地设定环状突起的截面所包含的凸曲线状的外形，即使在上述的倾斜角θ0比较小的情况下，也能够由第二主面12使透射至代码板1的内部的光线全反射。再有，根据本例能够简化射入部13的构造，所以代码板1整体的制造可以变得容易。
图13表示本实施方式的光学式编码器E的代码板1的射入部13的第五变形例的与图2同样的局部放大图。如图13所示，本例的射入部13具有在半径方向上排列配置的多个环状突起的形态。而且，这些各个环状突起的沿包含旋转轴线RA的平面的截面具有从第一主面11突出的凸曲线状的外形。这种形态的射入部13起到使从发光器2发射的光线折射的平凸透镜的功能。如图13所示，由于射入部13对光线的折射，光线相对于第二主面12的射入角θ1变得比光线相对于第一主面11的法线的倾斜角θ0大(即为θ1＞θ0)。因此，即使在上述的倾斜角θ0比较小的情况下，也能够使相对于第二主面12的射入角θ1的大小在临界角θc以上。这样，本例中通过适当地设定环状突起的截面所包含的凸曲线状的外形，即使在光线的倾斜角度θ0比较小的情况下，也能够使透射至代码板1的内部的光线在第二主面12全反射。另外，根据本例能够简化射入部13的构造，所以代码板1整体的制造可以变得容易。再有，根据本例能够使代码图案部15的轴线方向的尺寸小型化，所以能够使光学式编码器E整体的轴线方向的尺寸小型化。
如上所述，根据本实施方式的光学式编码器E，设置在代码板1的第一主面11的非平面状的射入部13使从发光器2发射的光线透射至代码板1的内部，设置在代码板1的第二主面12的平面状的一次反射部14使透射至代码板1的内部的光线朝向代码图案部15全反射。因此，根据本实施方式的光学式编码器E，即使在光线相对于第一主面11的法线的倾斜角θ0比较小的情况下，也能够通过适当地设定射入部13的边界面相对于发光器2的方向，能够使光线相对于第二主面12的射入角θ1的大小在临界角θc以上。其结果，根据本实施方式的光学式编码器E，即使在光线的倾斜角θ0比较小的情况下，也能够由第二主面12使透射至代码板1的内部的光线全反射(参照图4、图12以及图13等)，所以能够使发光器2相对于代码板1的配置的自由度提高。
本发明具有如下效果。
根据本发明的第一方案，设置在代码板的第一主面的非平面状的射入部使从发光器发射的光线透射至代码板的内部，设置在代码板的第二主面的平面状的一次反射部使透射至代码板的内部的光线朝向代码图案部全反射。因此，根据第一方案，通过预先适当地设定射入部的边界面相对于发光器的方向，即使在光线相对于第一主面的法线的倾斜角比较小的情况下，也能够使光线相对于第二主面的射入角的大小在临界角以上。其结果，根据第一方案，即使在光线的倾斜角比较小的情况下，也能够由第二主面使透射至代码板的内部的光线全反射，所以能够使发光器相对于代码板的配置的自由度提高。
根据本发明的第二方案，非平面状的射入部具有简单的构造，所以代码板整体的制造可以变得容易。
根据本发明的第三方案，通过将环状突起的三角形截面的顶角设定为适当的大小，即使在光线的倾斜角比较小的情况下，也能够由第二主面使透射至代码板的内部的光线全反射。
根据本发明的第四方案，通过适当地设定环状突起的截面所包含的凸曲线状的外形，即使在光线的倾斜角比较小的情况下，也能够由第二主面使透射至代码板的内部的光线全反射。
根据本发明的第五方案，非平面状的射入部具有简单的构造，所以代码板整体的制造可以变得容易。另外，根据第五方案，通过将环状槽的三角形截面的顶角设定为适当的大小，即使在光线的倾斜角比较小的情况下，也能够由第二主面使透射至代码板的内部的光线全反射。
根据本发明的第六方案，即使在射入部以及射出部具有复杂的形状的情况下，也能够使用注射成形等的树脂成形技术廉价且容易地制造代码板。
本发明并不仅限定于上述的实施方式，可以在权利要求所记载的范围内进行多种改变。因此，即使在本发明的光学式编码器E的代码板1的射入部13具有在半径方向上排列配置的多个环状突起的形态的情况下，这些环状突起的截面形状也并不仅限定于图2～图8以及图13等所示的截面形状。例如，本发明的光学式编码器E的代码板1的射入部13也可以具有将平凸透镜的曲面状的外缘部分分割为多个区域并将该多个区域在半径方向上排列配置的截面形状、即菲涅尔透镜状的截面形状。另外，上述的实施方式所记载的各部的尺寸、形状以及材质等仅仅是一个例子，为了实现本发明的效果可以采用多种尺寸、形状以及材质等。

Claims (6)

1.一种光学式编码器，具备：具有第一主面和朝向上述第一主面的相反侧的第二主面的旋转式的代码板；朝向上述第一主面发射光线的发光器；以及接受被上述代码板反射的光线的受光器，上述光学式编码器的特征在于，
在上述第一主面上设置有非平面状的射入部，该射入部在上述代码板的旋转轴线的周围以环状延伸，并使从上述发光器发射的光线透射至上述代码板的内部，
在上述第二主面上设置有平面状的一次反射部，该一次反射部使进入上述代码板的内部的光线全反射，
在上述第一主面上还设置有代码图案部，该代码图案部在与上述射入部不同的位置上在上述代码板的旋转轴线的周围以环状延伸，并与上述代码板的旋转位置对应地切换由上述一次反射部全反射的光线的透射和不透射，
上述代码图案部具有：使由上述一次反射部全反射的光线朝向上述受光器透射的非平面状的射出部；以及使由上述一次反射部全反射的光线再次全反射的平面状的二次反射部，并且上述二次反射部和上述射出部在上述代码板的旋转轴线的周围在圆周方向上交替配置。
2.根据权利要求1所述的光学式编码器，其特征在于，
上述射入部具有形成在上述第一主面上的一个或两个以上的环状突起的形态。
3.根据权利要求2所述的光学式编码器，其特征在于，
沿包含上述旋转轴线的平面的上述环状突起的截面为三角形。
4.根据权利要求2所述的光学式编码器，其特征在于，
沿包含上述旋转轴线的平面的上述环状突起的截面包含从上述第一主面突出的凸曲线状的外形。
5.根据权利要求1所述的光学式编码器，其特征在于，
上述射入部具有形成在上述第一主面上的一个或两个以上的环状槽的形态，沿包含上述旋转轴线的平面的上述环状槽的截面为三角形。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的光学式编码器，其特征在于，
上述代码板由树脂材料形成。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106774653A (zh) * 2016-12-06 2017-05-31 广东欧珀移动通信有限公司 一种终端
CN108731711A (zh) * 2017-04-25 2018-11-02 精工爱普生株式会社 编码器、打印机及机器人

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
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
JP6658647B2 (ja) * 2017-03-28 2020-03-04 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 給紙装置及び画像形成装置

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11287671A (ja) * 1998-04-01 1999-10-19 Fanuc Ltd 光学式エンコーダ
CN1540431A (zh) * 2003-04-24 2004-10-27 发那科株式会社 光编码器
CN101017100A (zh) * 2006-02-09 2007-08-15 安华高科技杰纳勒尔Ip（新加坡）私人有限公司 具有降低背景噪声的反射式编码器
CN101162156A (zh) * 2006-10-11 2008-04-16 发那科株式会社 光学式编码器
US7378643B2 (en) * 2006-04-24 2008-05-27 Avago Technologies General Ip Pte Ltd Optical projection encoder with patterned mask
CN102200452A (zh) * 2010-03-19 2011-09-28 株式会社安川电机 光全周编码器及马达系统
US20130001411A1 (en) * 2010-03-15 2013-01-03 Olympus Corporation Optical encoder
CN102928000A (zh) * 2011-08-08 2013-02-13 安华高科技Ecbuip(新加坡)私人有限公司 增强的光反射编码器
CN204944515U (zh) * 2014-06-09 2016-01-06 发那科株式会社 反射型的光学式编码器

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6282324A (ja) * 1985-10-07 1987-04-15 Canon Inc 光学式エンコ−ダ
JP3205680B2 (ja) * 1995-02-28 2001-09-04 日本電産コパル株式会社 反射型光学式エンコーダ
JP3604574B2 (ja) * 1999-02-08 2004-12-22 日本電産コパル株式会社 光学式エンコーダ
DE19937023A1 (de) 1999-08-05 2001-02-08 Heidenhain Gmbh Dr Johannes Reflexions-Maßverkörperung und Verfahren zur Herstellung einer Reflexions-Maßverkörperung
DE10058239B4 (de) 2000-11-17 2012-01-26 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Positionsmeßeinrichtung
EP1235054B1 (en) * 2001-02-20 2011-09-21 Canon Kabushiki Kaisha Optical displacement detecting apparatus
JP2002267497A (ja) * 2001-03-07 2002-09-18 Olympus Optical Co Ltd エンコーダ装置
JP4543311B2 (ja) * 2004-07-16 2010-09-15 株式会社安川電機 光学式エンコーダ
US7784694B2 (en) * 2005-11-21 2010-08-31 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Reflective encoder with lens on code strip
DE102007023300A1 (de) * 2007-05-16 2008-11-20 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Positionsmesseinrichtung und Anordnung derselben
TW200900663A (en) * 2007-06-22 2009-01-01 Dyna Image Corp Optical motion identification device utilizes partial total internal reflection light source and/or partial non-total internal reflection light source
JP5147877B2 (ja) * 2010-03-01 2013-02-20 三菱電機株式会社 光学式エンコーダ用センサ及び光学式エンコーダ
JP5393925B2 (ja) 2011-02-21 2014-01-22 三菱電機株式会社 光学式エンコーダ
JP5635439B2 (ja) * 2011-03-28 2014-12-03 オリンパス株式会社 光学式エンコーダ
WO2014159970A1 (en) * 2013-03-13 2014-10-02 Orafol Americas Inc. Photometrically adjustable diffuser

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11287671A (ja) * 1998-04-01 1999-10-19 Fanuc Ltd 光学式エンコーダ
CN1540431A (zh) * 2003-04-24 2004-10-27 发那科株式会社 光编码器
CN101017100A (zh) * 2006-02-09 2007-08-15 安华高科技杰纳勒尔Ip（新加坡）私人有限公司 具有降低背景噪声的反射式编码器
US7378643B2 (en) * 2006-04-24 2008-05-27 Avago Technologies General Ip Pte Ltd Optical projection encoder with patterned mask
CN101162156A (zh) * 2006-10-11 2008-04-16 发那科株式会社 光学式编码器
US20130001411A1 (en) * 2010-03-15 2013-01-03 Olympus Corporation Optical encoder
CN102200452A (zh) * 2010-03-19 2011-09-28 株式会社安川电机 光全周编码器及马达系统
CN102928000A (zh) * 2011-08-08 2013-02-13 安华高科技Ecbuip(新加坡)私人有限公司 增强的光反射编码器
CN204944515U (zh) * 2014-06-09 2016-01-06 发那科株式会社 反射型的光学式编码器

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106774653A (zh) * 2016-12-06 2017-05-31 广东欧珀移动通信有限公司 一种终端
CN106774653B (zh) * 2016-12-06 2020-06-02 Oppo广东移动通信有限公司 一种终端
CN108731711A (zh) * 2017-04-25 2018-11-02 精工爱普生株式会社 编码器、打印机及机器人

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CN105277223B (zh) 2020-01-07
CN204944515U (zh) 2016-01-06
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