JP2002267498A - 光検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】この発明は、簡易な構成で、且つ、高感度化を
図り得るようにして、測定精度の向上を図ることにあ
る。 【解決手段】ケース１０の第一及び第二の透過窓１０
１、１０２に第一及び第二の配向調整面１５２、１５３
を有した光学素子１５を被着して、この光学素子１５の
第一及び第二の配向調整面１５２、１５３でケース１０
内に並設配置した発光素子１１と受光素子１２の光軸の
配向方向を交叉するように配向調整し、発光素子１１の
最大強度ベクトルと受光素子１２の最大感度ベクトルが
エンコーダ板１６上の略同一位置で交叉するように構成
したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、被検出部材の移
動量や移動位置を検出するエンコーダ装置に用いられる
光検出器に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種の光検出器は、図５に示
すように発光素子１及び受光素子２が印刷配線基板３に
搭載され、この印刷配線基板３がケース４内に収容され
る。ケース４には、図６に示すように第一及び第二の透
過窓４ａ、４ｂが上記発光素子１及び上記受光素子２に
対応して並設され、その周壁に、上記印刷配線基板３と
電気的に接続される接続リード３ａが延出される。そし
て、ケース４は、その接続リード３ａが、主印刷配線基
板５の接続パターン５ａに電気的に接続されて該主印刷
配線基板５上に搭載される。

【０００３】ここで、ケース４の第一及び第二の透過窓
４ａ、４ｂは、例えば図示しないフィルム巻取り機構等
の被検出部材に同期される検出部材であるエンコーダ板
６に対向され（図５参照）、該エンコーダ板６の移動に
応じて発光素子１から所望の投光強度分布包絡線１ａを
有した光が第一の透過窓４ａを通ってエンコーダ板６に
向けて照射される。この発光素子１から照射された光
は、その一部がエンコーダ板６に形成される透過孔６
ａ、あるいは壁面６ｂに照射される。

【０００４】このうち壁面６ｂに照射された光は、該壁
面６ｂで反射され、上記受光素子２の持つ感度分布包絡
線２ａ内に入った反射光の一部が、ケース４の第二の透
過窓４ｂを通って上記受光素子２に入射される。この受
光素子２では、入射した光に応じた光検出信号を図示し
ない処理制御部に出力する。この処理制御部（図示せ
ず）は、入力した光検出信号の波形のハイ（Ｈ）及びロ
ー（Ｌ）に基づいて上記エンコーダ板に同期される図示
しない被検出部材の移動量及び移動位置を検出する。

【０００５】ところで、最近の計測の分野においては、
被検出部材の小形化の促進や動作制御の高精密化の促進
により、簡易な構成を確保したうえで、高精度な測定を
実現することが強く要請されている。

【０００６】しかしながら、上記光検出器では、検出が
行われようとする部分は、一般的に発光素子１と受光素
子２との間の上方部分であるのに、上記感度分布包絡線
及び投光分布包絡線のピーク部分を有効に利用出来てい
ないため、光損失と受光素子２の感度不足が生じて、光
検出器からの出力信号が小さい。そのため、発光素子１
から照射する光の光強度を高めたり、受光素子２で受光
した光検出信号の後処理を施す必要があるという不都合
を生じ、回路設計に大きな負担となっていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上記の事情
に鑑みてなされたもので、簡易な構成で、且つ、高感度
化を図り得るようにして、回路設計上の負担を軽減した
光検出器を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、発光素子と
受光素子とを有する光検出器において、上記発光素子と
上記受光素子の少なくとも一方に光の配向特性を変化さ
せる光学素子を備えて構成した。

【０００９】上記構成によれば、光学素子は、発光素子
と受光素子の一方の光の配向特性を変化させて相互の最
大光量と最大感度が検出部材上で交叉するように設定す
ることにより、発光素子の光量と受光素子の感度を最大
限に利用した光検出が可能となる。従って、検出器とし
ての高感度化の促進を、容易に図ることができて、比較
的、弱い光強度でも、検出部材の移動量及び移動位置の
検出を行うことができる。

【００１０】また、この発明は、並設して配置される発
光素子と受光素子とを有した光検出器において、上記発
光素子及び上記受光素子上に被着され、互いの光軸が交
叉するように設定する光学素子を備えて構成した。

【００１１】上記構成によれば、光学素子は、発光素子
の最大光量と受光素子の最大感度が検出部材上で交叉す
るように設定することにより、発光素子の光量と受光素
子の感度を最大限に利用した光検出が可能となる。従っ
て、検出器としての高感度化の促進を、容易に図ること
ができて、比較的、弱い光強度でも、検出部材の移動量
及び移動位置の検出を行うことができる。

【００１２】また、この発明は、上記光学素子の上記発
光素子からの照射部と上記受光素子への案内部との間
を、遮光部材で遮光するように構成した。

【００１３】上記構成によれば、発光素子の光が遮光部
材により、直接的に受光素子に入射するのが確実に阻止
される。従って、高感度化の促進を図ったうえで、信頼
性の高い検出が実現される。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて、図面を参照して詳細に説明する。

【００１５】図１は、この発明の一実施の形態に係る光
検出器を示すもので、ケース１０には、発光素子１１
（ＬＥＤ素子）及び受光素子１２を並設（一体化）して
実装した印刷配線基板１３が収容配置される。そして、
このケース１０の周壁には、上記印刷配線基板１３に電
気的に接続された複数の接続リード１３１が所定の間隔
に延出されて設けられる。これら接続リード１３１は、
主印刷配線基板１４の所定の接続パターン１４１に電気
的に接続される。これにより、上記ケース１０内の発光
素子１１及び受光素子１２は、接続リード１３１を介し
て上記主印刷配線基板１４上に搭載される図示しない処
理制御部に接続され、該処理制御部（図示せず）を介し
て選択的に駆動制御される。

【００１６】また、上記ケース１０には、その上面に第
一及び第二の透過窓１０１、１０２（図２参照）が上記
発光素子１１及び上記受光素子１２に対応して設けられ
る。そして、この第一及び第二の透過窓１０１、１０２
上には、この発明の特徴とする配向特性調整用の光学素
子１５が着脱自在に被着される。

【００１７】この光学素子１５は、例えばアクリル等の
透明樹脂材料で形成され、その基端部に凹状の取付部１
５１が上記ケース１０の上面を覆うように形成される。
そして、この光学素子１５の先端部には、例えば所定の
傾斜角を有し、楔形状に突出される第一及び第二の配向
調整面１５２、１５３が、上記第一及び第二の透過窓１
０１、１０２に対応して設けられる。

【００１８】上記光学素子１５は、その取付部１５１が
ケース１０の上面（透過窓１０１、１０２の前面）を覆
うように該ケース１０に被着されて、その第一及び第二
の配向調整面１５２、１５３が検出部材である略円盤状
のエンコーダ板１６に対設される。

【００１９】ここで、第一の配向調整面１５２は、発光
素子１１からの光の投光強度分布包絡線１１１の分布軸
１１１ａを受光素子１２側に折曲するように配向調整す
る。そして、第二の配向調整面１５３は、受光素子１２
の感度分布包絡線１２１の分布軸１２１ａを発光素子１
１側に折曲するように配向調整する。これにより、上記
発光素子１１の最大強度ベクトル及び上記受光素子の最
大感度ベクトルは、光学素子１５の第一及び第二の配向
調整面１５２、１５３で互いに交叉するように配向調整
され、上記エンコーダ板１６上における略同一位置にお
いて交叉する。

【００２０】上記エンコーダ板１６は、例えばその周方
向に複数の透過孔１６１が、所定の間隔に設けられ、図
示しないフィルム巻取り機構等の被検出部材に同期して
回転駆動される。

【００２１】上記構成において、ケース１０の上面に被
着された光学素子１５は、その第一及び第二の配向調整
面１５２、１５３が、上記エンコーダ板１６に対向され
る。そして、図示しない被検出部材が駆動されて上記エ
ンコーダ板１６が同期して移動されると、上記処理制御
部（図示せず）が発光素子１１及び受光素子１２を駆動
し、発光素子１１より光を照射させる。

【００２２】この発光素子１１から照射された光は、第
一の透過窓１０１を通って光学素子１５の第一の配向調
整面１５２で光軸の配向方向が折曲されてエンコーダ板
１６に照射される。この発光素子１１から光学素子１５
の第一の配向調整面１５２を経由して導かれた光は、そ
の一部がエンコーダ板１６に形成される透過孔１６１、
あるいは壁面１６２に照射される。

【００２３】このうちエンコーダ板１６の壁面１６２に
照射された光は、該壁面１６２で反射されて、上記受光
素子１２の持つ感度分布包絡線１２１の分布軸１２１ａ
に一致した反射光が、光学素子１５の第二の配向調整面
１５３、ケース１０の第二の透過窓１０２を通って上記
受光素子１２に入射される。この際、受光素子１２に
は、上記発光素子１１の最大光量に対応した光量が、そ
の最大感度で受光される。ここで、受光素子１２は、入
射した光に応じた光検出信号を図示しない処理制御部に
出力する。この処理制御部（図示せず）は、入力した光
検出信号の波形のハイ（Ｈ）及びロー（Ｌ）に基づいて
上記エンコーダ板１６に同期される上記被検出部材（図
示せず）の移動量及び移動位置を検出する。

【００２４】このように、上記光検出器は、ケース１０
の第一及び第二の透過窓１０１、１０２に第一及び第二
の配向調整面１５２、１５３を有した光学素子１５を被
着して、この光学素子１５の第一及び第二の配向調整面
１５２、１５３でケース１０内に並設配置した発光素子
１１と受光素子１２の光軸（分布軸）の配向方向を交叉
するように配向調整し、発光素子１１の最大強度ベクト
ルと受光素子１２の最大感度ベクトルがエンコーダ板１
６上の略同一位置で一致するように構成した。

【００２５】これによれば、発光素子１１の光量と受光
素子１２の感度を最大限に利用した光検出が実現される
ことにより、検出器としての高感度化の促進を、容易に
図ることができるため、比較的、弱い光強度でも、エン
コーダ板１６の移動量及び移動位置の検出を行うことが
でき、可及的に測定精度の高精度化を図ることができ
る。

【００２６】なお、この発明は、上記実施の形態に限る
ことなく、その他、図３及び図４に示すように上記光学
素子１５の上記発光素子１１から被検出部材へ光を照射
する照射部となる第一の配向調整面１５２と、上記受光
素子への案内部となる第二の配向調整面１５３との間に
黒色からなる薄板状の遮蔽部材１７を配置して、相互間
を遮光するように構成してもよい。但し、図３及び図４
においては、上記図１及び図２と同一部分について、同
一符号を付してその説明を省略する。

【００２７】即ち、図３及び図４に示す実施の形態で
は、上記光学素子１５の第一及び第二の配向調整面１５
２、１５３の境界部位に、該第一及び第二の配向調整面
１５２、１５３を分離する分離溝１５４を形成して、こ
の分離溝１５４に上記遮光部材１７を挿着するように構
成したものである。これによれば、遮光部材１７によ
り、光学素子１５の第一及び第二の配向調整面１５２、
１５３を光学的に確実に分離することができることによ
り、上記実施の形態に比してさらに、高感度化の促進を
図ることができる。

【００２８】また、上記各実施の形態では、第一及び第
二の配向調整面１５２、１５３を有した光学素子１５
を、ケース１０内の発光素子１１及び受光素子１２に対
応してケース１０の上面に被着するように構成した場合
で説明したが、これに限ることなく、例えばケース１０
内の発光素子１１あるいは受光素子１２の一方にのみ配
向特性調整用の配向調整面を備えた光学素子を被着する
ように構成してもよい。

【００２９】また、上記各実施の形態では、エンコーダ
板１６を、回転自在に配設するように構成した場合で説
明したが、これに限ることなく、その他、スライド自在
に配設したり、各種の構成のものにおいて適用可能であ
る。

【００３０】また、上記実施の形態では、被検出部材に
同期されるエンコーダ板１６を用いて上記被検出部材の
移動量及び移動位置を検出するように構成した場合で説
明したが、これに限ることなく、例えば被検出部材の移
動量及び移動位置を直接的に検出するように構成するこ
とも可能である。

【００３１】また、本発明は、上記の光学素子を二つの
平面を有した楔形形状としたが、これら平面を球面状に
して、拡散しようとしている反射光を集束させ、エンコ
ーダ板上に投射するようにしてもよいし、受光部では光
を集光するようにしてもよい。こうすれば、さらに高感
度化が図れることになる。

【００３２】また、本発明によれば、光検出器から照射
される光、光検出器に入射される光を有効に利用したた
め、不必要に発光素子に過負荷な電流を流すことがない
し、さらに低電流での発光でよいので、光検出器の寿命
を延ばせる可能性を与えることができる。

【００３３】上述した実施の形態に基づいて （１）発光素子と受光素子とを有する光検出器におい
て、上記発光素子と上記受光素子の少なくとも一方に光
の配向特性を変化させる光学素子を備えたことを特徴と
する光検出器を提供することができる。

【００３４】（２）上記（１）に光学素子は、上記発光
素子と上記受光素子の少なくとも一方に着脱自在に被着
されることを特徴とする光検出器を提供することができ
る。

【００３５】（３）並設して配置される発光素子と受光
素子とを有した光検出器において、上記発光素子及び上
記受光素子上に被着され、互いの光軸が交叉するように
設定する光学素子を備えて構成したことを特徴とする光
検出器を提供することができる。

【００３６】（４）並設して配置される発光素子と受光
素子とを有した光検出器において、上記発光素子及び上
記受光素子上に被着され、互いの光軸が一点で集束する
ように設定する光学素子を備えて構成したことを特徴と
する光検出器を提供することができる。

【００３７】（５）上記（３）（４）に記述の光学素子
の上記発光素子からの入射部と上記受光素子への案内部
との間を遮光する遮光部材を備えて構成したことを特徴
と光検出器を提供することができる。

【００３８】（６）上記（３）（４）（５）に記述の光
学素子は、楔形形状に形成することを特徴とする光検出
器を提供することができる。

【００３９】（７）上記（３）（４）（５）（６）に記
述の光学素子は、上記光発光部と上記光受光部に着脱自
在に被着されることを特徴とするエンコーダ装置を提供
することができる。

【００４０】（８）上記（１）（２）（３）（４）
（５）（６）（７）に記述の発光素子と受光素子は、検
出部材に対して相対移動されることを特徴とする光検出
器を提供することができる。

【００４１】（９）発光素子と受光素子とを一体的に有
する光検出器において、少なくとも上記発光素子と上記
受光素子のどちらか一方の前面にその配向特性を変化さ
せるための光学素子を配置したことを特徴とする光検出
器を提供することができる。

【００４２】（１０）発光素子と受光素子とを一体的に
有する光検出器において、上記発光素子からの光を受け
て上記受光素子にその光を反射する投射対象と上記光検
出器との間に設けられて、少なくとも上記発光素子と上
記受光素子のどちらか一方の前面にその配向特性を変化
させるための光学素子を配置したことを特徴とする光検
出器を提供することができる。

【００４３】（１１）上記（９）（１０）に記述される
光学素子は、楔形形状を有することを特徴とする光検出
器を提供することができる。

【００４４】

【発明の効果】この発明によれば、簡易な構成で、且
つ、高感度化を図り得るようにした光検出器を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態に係る光検出器の一部
を断面して示した構成説明図である。

【図２】図１の要部を分解して示した分解斜視図であ
る。

【図３】この発明の他の実施の形態に係る光検出器の要
部の構成を示した分解斜視図である。

【図４】図３の遮光部材を光学素子に挿着した状態にお
けるＢ―Ｂを断面して示した断面図である。

【図５】従来の光検出器の構成を説明するために示した
構成説明図である。

【図６】図５の外観構成を示した斜視図である。

【符号の説明】

１０ … ケース。 １０１ … 第一の透過窓。 １０２ … 第二の透過窓。 １１ … 発光素子。 １１１ … 投光強度分布包絡線。 １２ … 受光素子。 １２１ … 感度分布包絡線。 １３ … 印刷配線基板。 １３１ … 接続リード。 １４ … 主印刷配線基板。 １４１ … 接続パッド。 １５ … 光学素子。 １５１ … 取付部。 １５２ … 第一の配向調整面。 １５３ … 第二の配向調整面。 １５４ … 分離溝。 １６ … エンコーダ板。 １６１ … 透過孔。 １６２ … 壁面。 １７ … 遮光部材。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光素子と受光素子とを有する光検出器
   において、 上記発光素子と上記受光素子の少なくとも一方に光の配
   向特性を変化させる光学素子を具備したことを特徴とす
   る光検出器。
2. 【請求項２】 並設して配置される発光素子と受光素子
   とを有した光検出器において、 上記発光素子及び上記受光素子上に被着され、互いの光
   軸が交叉するように設定する光学素子を具備したことを
   特徴とする光検出器。
3. 【請求項３】 さらに、上記光学素子の上記発光素子か
   らの照射部と上記受光素子への案内部との間を遮光する
   遮光部材を備えることを特徴とする請求項２記載の光検
   出器。添付