JP2005134391A

JP2005134391A - 反射型画像符号化装置

Info

Publication number: JP2005134391A
Application number: JP2004310542A
Authority: JP
Inventors: Yee Loong Chin; ローンチンイー; Kok Hing Fo; ヒンフォコク
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 2003-10-28
Filing date: 2004-10-26
Publication date: 2005-05-26
Also published as: US7102123B2; DE102004046350A1; CN1661454A; US20050087681A1; JP2010266450A; JP4977237B2

Abstract

【課題】このような符号化装置の性能と分解能に対する制約を軽減する。
【解決手段】本発明の一実施例の反射型画像符号化装置は、光を放射するエミッタ（１０１）と、前記エミッタからの光を反射させる拡散型反射性符号器（１２０）と、前記符号器から前記反射した光の反転画像を形成する結像レンズ（１３５）と、前記結像レンズから前記反転画像を受ける検出器（１４０）とを具備する。
【選択図】図２

Description

本発明は光符号化装置の分野に関するものであり、より具体的には反射型画像符号化装置に関する。

光符号化装置は、シャフトエンコーダ等、物体の位置又は動きを検出する様々な用途で使用されている。反射型符号化装置の場合、一般に発光ダイオードであるエミッタからの光が、回転する動きを検出する場合においては符号ホイール等の符号器へ、また、直線的な動きを検出する場合においては符号ストリップ等の符号器へと向けられる。符号器の反射領域における鏡面反射により、エミッタからの光が選択的に反射されて検出器へと向けられる。

このような符号化装置の性能と分解能は、エミッタ光線の低い視準性能、符号器の不完全性による拡散光及び散乱光、及び検出器を包含する容器による歪みにより制約されるものである。本発明はこれらの制約を解消ないしは軽減することを目的とする。

反射型画像符号化装置は、１つ以上の発光ダイオードとすることが出来るエミッタと、エミッタからの光の一部を反射する符号ホイール又は符号ストリップ等である拡散反射型符号器と、検出器上に反転画像を形成する結像レンズとを含んでいる。エミッタ及び検出器は、同一平面上、即ち同じ基板上に置くことが出来る。結像レンズのいずれかの側に開口を設けても良く、また、検出器への迷光を最小にする隔壁を使用しても良い。結像レンズを検出器と別に設けても、或いは検出器の容器に一体化しても良い。

本発明については、添付図を参照しつつ特定の実施例に基づいてさらに説明する。

図１は、従来技術に基づく反射型符号化装置を描いたものである。エミッタ１００は光線１１０を生じ、これが符号器１２０へ入射し、反射光１３０は検出器１４０に入射する。エミッタ１００及び検出器１４０は基板１５０上に設けられており、これらは容器１６０中に封入されたものであっても良い。符号器１２０が移動すると、反射光１３０が変化し、その変化が検出器１４０により検出される。従来から周知のように、エミッタ１００は一般に発光ダイオード（ＬＥＤ）である。エミッタ１００の動作波長は、一般に用途に特定的なものであり、符号器１２０及び検出器１４０の性質等の考慮に基づいて異なっている。符号器１２０は拡散性で、放射された光線１１０を選択的に反射させて反射光１３０を生ずるものが望ましい。符号器１２０は一般に、回転する動きを検出する場合は符号ホイール、直線的な動きを検出する場合は符号ストリップである。符号器１２０は交互に設けられた反射性素子と非反射性素子を含んでいる。検出器１４０は一般にフォトダイオードのアレイ、或いは同様のＣＭＯＳ画像センサである。

図２は本発明に基づく反射型画像符号化装置の一実施例を示している。エミッタ１０１は光線１１０を生じ、これが符号器１２０へ入射する。符号器１２０からの反射光１３０は、その後結像レンズ１３５を通り、検出器１４０上に画像が形成される。図２に示されているように、結像レンズ１３５は符号器１２０からの反射光１３０を検出器１４０上で反転させている。符号器１２０が図２における右から左へと移動すると、検出器１４０に当たっている反射光１３０のパターンは左から右へと移動する。エミッタ１０１は１つ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）であることが望ましく、これらは裸のＬＥＤダイの形態とすることも、或いは符号器の拡散反射による損失を阻止して光強度を改善する為に封入素子の形態とすることも出来る。

図３ａ及び図３ｂは、本発明と共に使用するエミッタの実施例を示している。図１及び図２に示したように、符号器１２０は一般に、エミッタ１０１及び検出器１４０間の光学経路の中間に設けられている。このような構成の場合、エミッタ１０１の照明の殆どがある角度で生ずると有利である。図３ａは、そのような結果となるように作られた封入型エミッタ１０２の一実施例を示している。一般に、封入型ＬＥＤの発光ダイオードのダイは、パッケージの光学軸上に設けられており、ダイから放射される光がＬＥＤパッケージに対して直角となるように収束される。図３ａに示したものは、発光ダイオードのダイ１００が容器１６０の光学軸から外れて設けられている。これにより光線１１０は直角ではない角度で放射されることになる。図３ｂは、発光ダイオードのダイ１００が反射カップ１５５中に設けられている更なる実施例１０３を示したものであるが、反射カップ１５５は光束抽出を最大化する為にダイ１００のエッジから発射されて反射カップに入射した光を上方へと反射するものである。ここでも放射光線１１０は垂直以外の角度で発射する。図３ｃは、更に他の実施例１０４を示すものであるが、ここではパッケージングされたＬＥＤ１６５が、前記実施例のエミッタ１０２及び１０３とは異なる組立工程を経た別の部品として基板１５０上に設けられている。パッケージングされたＬＥＤ１６５からの光線１１０は、直角以外の角度で放射されることが望ましい。

図４ａ及び図４ｂはエミッタから光軸を外した照明を作る為の他の実施例を示している。図４ａにおいては、エミッタ１０１からの光線１０５は、ウエッジ又はレンズとすることが出来る光学素子１１５により変更されている。図４ｂにおいては、エミッタ１０１からの光線１０５は、反射素子により変えられている。この反射素子は、平坦なミラー、或いは曲面を持つ放物面型又は双曲面型ミラーとすることが出来る。

図５ａ及び図５ｂは、検出器１４０へと入り込む迷光を低減する為に用いられる開口を示している。図５ａにおいては、開口１３８が結像レンズ１３５へと入る、或いは結像レンズ１３５から出る光を制限している。開口は符号器１２０と結像レンズ１３５の間、或いは結像レンズ１３５と検出器１４０の間、また或いはその両方に設けることが出来る。更に図５ａに示されているのは、結像レンズ１３５により生じた画像反転である。符号器１２０上の地点Ｐ１２２は、結像レンズ１３５により検出器１４０上では地点Ｐ’１４２に結像されている。符号器１２０上の地点Ｑ１２４は、結像レンズ１３５により検出器１４０上では地点Ｑ’１４４に結像されている。図５ｂは、単一の開口１３８と、検出器１４０を覆う容器の一部として一体成型された結像レンズ１３３を示している。

図６は、本発明の第二の実施例を示す図である。この実施例においては、基板１５０上に設けられた複数のエミッタ１０１が使用される。開口１３８に加えて、検出器１４０を光学遮蔽する為の隔壁１７０が設けられている。隔壁１７０は開口１３８と接触していなくても良い。隔壁１７０は検出器１４０周囲を囲むものであっても、或いはエミッタ１００及び検出器１４０間の直接光経路を遮断する為に必要とされる程度のものであっても良い。

上述した本発明の詳細な説明は、説明目的で提供したものであり、本発明を網羅することや開示した特定の実施例に限定することを意図したものではない。従って、本発明の範囲は請求項により定義されるものである。なお、本発明の実施者の参考に供するため、本発明の実施態様の一部を下記に記す。

（実施態様１）：光を放射するエミッタ（１０１）と、前記エミッタからの光を反射させる拡散型反射性符号器（１２０）と、前記符号器から前記反射した光の反転画像を形成する結像レンズ（１３５）と、前記結像レンズから前記反転画像を受ける検出器（１４０）とを具備した反射型画像符号化装置。

（実施態様２）：前記符号器が符号ホイールであることを特徴とする実施態様１に記載の反射型画像符号化装置。

（実施態様３）：前記符号器が符号ストリップであることを特徴とする実施態様１に記載の反射型画像符号化装置。

（実施態様４）：前記エミッタが発光ダイオードであることを特徴とする実施態様１に記載の反射型画像符号化装置。

（実施態様５）：前記発光ダイオードが、非封入型の発光ダイオードチップであることを特徴とする実施態様４に記載の反射型画像符号化装置。

（実施態様６）：前記発光ダイオードが、容器封入されていることを特徴とする実施態様４に記載の反射型画像符号化装置。

（実施態様７）：前記エミッタがパッケージングされた発光ダイオードであることを特徴とする実施態様４に記載の反射型画像符号化装置。

（実施態様８）：前記容器が光学軸を形成するものであることを特徴とする実施態様６に記載の反射型画像符号化装置。

（実施態様９）：前記発光ダイオードが、前記光学軸上に設けられたものであることを特徴とする実施態様８に記載の反射型画像符号化装置。

（実施態様１０）：前記発光ダイオードが、前記光学軸から外れて設けられたものであることを特徴とする実施態様８に記載の反射型画像符号化装置。

（実施態様１１）：前記発光ダイオードが反射カップを含むものであることを特徴とする実施態様６に記載の反射型画像符号化装置。

（実施態様１２）：前記容器が、光学軸を形成するものであることを特徴とする実施態様１１に記載の反射型画像符号化装置。

（実施態様１３）：前記発光ダイオードが前記光学軸上に設けられたことを特徴とする実施態様１２に記載の反射型画像符号化装置。

（実施態様１４）：前記発光ダイオードが前記光学軸から外れて設けられたことを特徴とする実施態様１２に記載の反射型画像符号化装置。

（実施態様１５）：前記エミッタが複数の発光ダイオードであることを特徴とする実施態様４に記載の反射型画像符号化装置。

（実施態様１６）：前記結像レンズが前記検出器とは別個に設けられたものであることを特徴とする実施態様１に記載の反射型画像符号化装置。

（実施態様１７）：前記結像レンズが前記検出器の容器に一体化されたものであることを特徴とする実施態様１に記載の反射型画像符号化装置。

（実施態様１８）：前記符号器と前記結像レンズとの間に開口（１３８）を更に具備した実施態様１に記載の反射型画像符号化装置。

（実施態様１９）：前記結像レンズと前記検出器との間に開口（１３８）を更に具備した実施態様１に記載の反射型画像符号化装置。

（実施態様２０）：前記符号器と前記結像レンズとの間に第一の開口、そして前記結像レンズと前記検出器の間に第二の開口を更に具備した実施態様１に記載の反射型画像符号化装置。

（実施態様２１）：前記エミッタ及び前記検出器が同一平面上にあることを特徴とする実施態様１に記載の反射型画像符号化装置。

（実施態様２２）：前記エミッタと前記検出器が共通基板上に設けられていることを特徴とする実施態様１に記載の反射型画像符号化装置。

（実施態様２３）：前記符号器が、拡散性の反射媒体上に暗い符号ストリップを有するものであることを特徴とする実施態様１に記載の反射型画像符号化装置。

（実施態様２４）：前記符号器が、反射性のバーと透明スロットとを有するものであることを特徴とする実施態様１に記載の反射型画像符号化装置。

（実施態様２５）：前記検出器がフォトダイオードのアレイを有するものであることを特徴とする実施態様１に記載の反射型画像符号化装置。

（実施態様２６）：前記検出器が前記結像レンズの光学軸上に設けられていることを特徴とする実施態様１に記載の反射型画像符号化装置。

（実施態様２７）：前記検出器へと届く迷光を最小化する為の光隔壁（１７０）を更に具備した実施態様１に記載の反射型画像符号化装置。

従来技術に基づく反射型符号化装置の図である。本発明に基づく反射型画像符号化装置の図である。本発明において使用されるエミッタの実施例を示す図である。本発明において使用されるエミッタの実施例を示す図である。本発明において使用されるエミッタの実施例を示す図である。本発明において使用されるエミッタ構成の実施例を示す図である。本発明において使用されるエミッタ構成の実施例を示す図である。本発明において使用される開口及び検出器構成の実施例を示す図である。本発明において使用される開口及び検出器構成の実施例を示す図である。本発明に基づく反射型画像符号化装置の第二の実施例を示す図である。

符号の説明

１０１エミッタ
１２０符号器
１３５結像レンズ
１３８開口
１４０検出器
１７０光隔壁

Claims

光を放射するエミッタと、前記エミッタからの光を反射させる拡散型反射性符号器と、前記符号器から前記反射した光の反転画像を形成する結像レンズと、前記結像レンズから前記反転画像を受ける検出器とを具備した反射型画像符号化装置。