JP2007333401A - Optical encoder - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical encoder capable of providing an excellent encoder signal by ensuring the degree of attachment freedom between a sensor head and a scale. <P>SOLUTION: The optical encoder includes: one or more light sources 103; a sensor head 101 having one or more light detectors 104; the scale 120 relatively displacing with respect to the sensor head 101; and an abutting member 106 keeping the sensor head 101 and the scale 120 in a desired arrangement relationship. Light emitted from the light source 103 is reflected or diffracted by the scale 120; the reflected or diffracted light is received by the light detector 104 to output a displacement signal from the sensor heat 101; and a surface of the sensor head 101 facing to the scale 120 is used as an abutted surface 105 abutted on the abutting member 106. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は被検出体の位置等を検出する光学式エンコーダに関する。   The present invention relates to an optical encoder that detects the position and the like of an object to be detected.

光源と、光源から出射した光を反射もしくは回折する格子パターンとを有するスケールと、スケールで反射もしくは回折した光を受光する光検出器で構成される光学式エンコーダが知られている。このタイプの光学式エンコーダは、被検出体の移動情報、例えば移動量、移動方向等を検出する装置として多く用いられている。   There is known an optical encoder that includes a scale having a light source, a grating pattern that reflects or diffracts light emitted from the light source, and a photodetector that receives light reflected or diffracted by the scale. This type of optical encoder is often used as a device for detecting movement information of a detected object, for example, a movement amount, a movement direction, and the like.

ここで、光学式エンコーダにおいて、光源及び光検出器を1つのパッケージ内に収納したエンコーダヘッドを突当て部材に実装した代表例として、例えば特許文献1に開示された構成が知られている。   Here, in an optical encoder, for example, a configuration disclosed in Patent Document 1 is known as a representative example in which an encoder head in which a light source and a light detector are housed in one package is mounted on an abutting member.

図11の(a)、(b)、(c)は、それぞれに従来技術の光学式エンコーダの断面構成を示している。図11では、ベース基板97上のヘッド91の一部に設けた半田付け用リード92が、突当て部材に設けた銅箔パターン95と直接接触するようにして実装している。   (A), (b), and (c) of FIG. 11 each show a cross-sectional configuration of a conventional optical encoder. In FIG. 11, the soldering lead 92 provided on a part of the head 91 on the base substrate 97 is mounted so as to be in direct contact with the copper foil pattern 95 provided on the abutting member.

特開平9−126815号公報JP-A-9-126815

図12の(a)、(b)、(c)は、エンコーダ信号を説明する図である。光学式エンコーダでは、例えばピッチPの反射/非反射の格子パターンを有するスケール2がセンサヘッド1と相対移動することにより、センサヘッド1から変位信号が得られる。   (A), (b), and (c) of FIG. 12 are diagrams for explaining an encoder signal. In the optical encoder, for example, a displacement signal is obtained from the sensor head 1 by the relative movement of the scale 2 having a reflective / non-reflective grating pattern with a pitch P relative to the sensor head 1.

ここで、変位信号とは、スケール2とセンサヘッド1間の相対移動に応じて周期的に変化する位相が90度ずれた2相(A相、B相)のアナログ信号、または、このアナログ信号を信号処理回路で変換したデジタル信号のことである。   Here, the displacement signal is a two-phase (A phase, B phase) analog signal whose phase that periodically changes according to the relative movement between the scale 2 and the sensor head 1 is shifted by 90 degrees, or this analog signal. Is a digital signal converted by a signal processing circuit.

ここで、センサヘッド1内に配置した光源、光検出器を含む各部材及びスケール2の位置関係が精度よく所望の位置に配置されていれば、良好な変位信号を得ることができる。分解能が高い光学式エンコーダになるほど、より高い配置精度が要求されてくる。   Here, a good displacement signal can be obtained if the positional relationship between the light source, each member including the photodetector and the scale 2 arranged in the sensor head 1 is accurately arranged at a desired position. The higher the resolution, the higher the placement accuracy is required.

一般的には、光源、光検出器を1つのパッケージ内に収納した後に、センサヘッド1とスケール2の配置を良好な変位信号が得られるように調整しながらベース基板にセンサヘッド1を実装する。このため、センサヘッド1をベース基板に実装する時の姿勢、配置などの取付け調整が容易な構成であることが好ましい。   In general, after the light source and the photodetector are housed in one package, the sensor head 1 is mounted on the base substrate while adjusting the arrangement of the sensor head 1 and the scale 2 so as to obtain a good displacement signal. . For this reason, it is preferable that it is a structure with which attachment adjustments, such as an attitude | position and arrangement | positioning when mounting the sensor head 1 to a base substrate, are easy.

図13の(a)、(b)、(c)示したように、センサヘッド1とスケール2の取付けの自由度方向としては、センサヘッド1とスケール2間の水平方向(X、Y)、間隔方向(Z)、回転方向(θy、θr、θp)が考えられる。そして、これらの各方向に調整が可能であることが好ましい。   As shown in FIGS. 13A, 13B, and 13C, the direction of the degree of freedom for mounting the sensor head 1 and the scale 2 is the horizontal direction (X, Y) between the sensor head 1 and the scale 2, The interval direction (Z) and the rotation direction (θy, θr, θp) are conceivable. And it is preferable that adjustment in each of these directions is possible.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、センサヘッドとスケール間の取付けの自由度を確保することで良好なエンコーダ信号を得ることができる光学式エンコーダを提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide an optical encoder capable of obtaining a good encoder signal by securing a degree of freedom in mounting between a sensor head and a scale. .

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、光源と、光検出器とを有したセンサヘッドと、センサヘッドと相対的に変位するスケールと、センサヘッドとスケールを所望の配置関係に保持する突当て部材と、を有し、光源から出射した光をスケールで反射もしくは回折し、反射もしくは回折した光を光検出器で受光してセンサヘッドから変位信号を出力し、センサヘッドのスケールと対向する面を、突当て部材に突当てる突当て面とすることを特徴とする光学式エンコーダを提供できる。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, according to the present invention, a sensor head having a light source, a photodetector, a scale that is displaced relative to the sensor head, a sensor head, and a scale are provided. An abutting member that holds the desired arrangement relationship, and reflects or diffracts light emitted from the light source with a scale, receives the reflected or diffracted light with a photodetector, and outputs a displacement signal from the sensor head. It is possible to provide an optical encoder characterized in that the surface facing the scale of the sensor head is an abutting surface that abuts against the abutting member.

また、本発明の好ましい態様によれば、さらに、センサヘッドと電気的に導通されている基板を有し、センサヘッドの突当て面を除く面に基板と電気的に導通させるための外部引出し配線電極が形成されていることが望ましい。   Further, according to a preferred aspect of the present invention, the external lead wiring further includes a substrate electrically connected to the sensor head, and is electrically connected to the substrate on a surface other than the abutting surface of the sensor head. It is desirable that an electrode be formed.

また、本発明の好ましい態様によれば、突当て部材のセンサヘッドの突当て面側は、段差形状を有していることが望ましい。   Moreover, according to the preferable aspect of this invention, it is desirable for the abutting surface side of the sensor head of an abutting member to have a level | step difference shape.

また、本発明の好ましい態様によれば、突当て部材は、光源から出射しスケールで反射もしくは回折して光検出器に入射する経路の光を透過する透過領域と、少なくとも透過領域の周辺の一部もしくは全域に形成された遮光構造と、を有することが望ましい。   According to a preferred aspect of the present invention, the abutting member includes a transmission region that transmits light of a path that is emitted from the light source, reflected or diffracted by the scale, and incident on the photodetector, and at least one of the periphery of the transmission region. It is desirable to have the light shielding structure formed in the part or the whole area.

また、本発明の好ましい態様によれば、突き当て部材は、センサヘッドの突当て面と突当て部材との間の少なくとも一部に、センサヘッドの突当て面とスケールとの間隔と傾きとの少なくとも一方を調整する調整部を有することが望ましい。   Further, according to a preferred aspect of the present invention, the abutting member includes at least a part between the abutting surface of the sensor head and the abutting member, and a distance and an inclination between the abutting surface of the sensor head and the scale. It is desirable to have an adjustment unit that adjusts at least one of them.

また、本発明の好ましい態様によれば、センサヘッドの突当て面をスケールのスケールパターン面に対して調整部を用いて傾斜させて配置したことが望ましい。   Moreover, according to the preferable aspect of this invention, it is desirable to arrange | position the abutting surface of a sensor head incline with respect to the scale pattern surface of a scale using an adjustment part.

また、本発明の好ましい態様によれば、調整部は、薄板であることが望ましい。   Moreover, according to the preferable aspect of this invention, it is desirable that an adjustment part is a thin plate.

また、本発明の好ましい態様によれば、センサヘッドの突当て面を除く少なくとも1つの側面を突当て部材に実装するときの突当て面とすることが望ましい。   Further, according to a preferred aspect of the present invention, it is desirable that at least one side surface excluding the abutting surface of the sensor head is a butting surface when mounted on the abutting member.

また、本発明の好ましい態様によれば、センサヘッドの突当て面は、樹脂であることが望ましい。   Moreover, according to the preferable aspect of this invention, it is desirable for the abutting surface of a sensor head to be resin.

本発明によれば、センサヘッドとスケール間の取付けの自由度を確保することで良好なエンコーダ信号を得ることができる光学式エンコーダを提供することができるという効果を奏する。   According to the present invention, there is an effect that it is possible to provide an optical encoder capable of obtaining a good encoder signal by securing a degree of freedom of attachment between the sensor head and the scale.

以下に、本発明にかかる光学式エンコーダの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。   Embodiments of an optical encoder according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

図1は、本発明の実施例1に係る光学式エンコーダの断面構成を示す側面図である。また、図2は、その斜視図である。図1に示す光学式エンコーダ100は、光源103と光検出器104を内部に有したセンサヘッド101と、センサヘッド101と相対的に直線運動をする格子パターン121を有するスケール120とで構成される。光学式エンコーダ100は、反射型光学式エンコーダである。   FIG. 1 is a side view showing a cross-sectional configuration of the optical encoder according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view thereof. An optical encoder 100 shown in FIG. 1 includes a sensor head 101 having a light source 103 and a photodetector 104 therein, and a scale 120 having a lattice pattern 121 that moves linearly relative to the sensor head 101. . The optical encoder 100 is a reflective optical encoder.

ここでセンサヘッド101は、電極を形成したセラミックあるいは樹脂などの配線基板109上に、光を主にスケール120の方向に出射するように配置したLEDあるいは半導体レーザなどの光源103、及び光源103から出射しスケール120で反射あるいは回折してきた光を検出する光検出器104を搭載している。   Here, the sensor head 101 includes a light source 103 such as an LED or a semiconductor laser and a light source 103 disposed so as to emit light mainly in the direction of the scale 120 on a wiring substrate 109 made of ceramic or resin on which electrodes are formed. A photodetector 104 for detecting the light emitted and reflected or diffracted by the scale 120 is mounted.

光源103及び光検出器104を含む配線基板109上のすべてを透明樹脂などの光透過性材110で覆った構成となっている。これにより、後述する突当て面105は樹脂で構成されることになる。この様に樹脂で覆った樹脂封止構成とすることで、安価にセンサヘッドを製作することができる。   The wiring board 109 including the light source 103 and the photodetector 104 is entirely covered with a light transmissive material 110 such as a transparent resin. Thereby, the abutting surface 105 described later is made of resin. By adopting a resin-sealed configuration covered with resin in this way, the sensor head can be manufactured at low cost.

また、光源103と光検出器104とは、配線基板109に形成した配線電極と電気的に接続され、少なくともその一部は外部引出し電極107により外部と電気的に接続可能な構成になっている。   Further, the light source 103 and the photodetector 104 are electrically connected to a wiring electrode formed on the wiring substrate 109, and at least a part of the light source 103 and the photodetector 104 can be electrically connected to the outside by an external extraction electrode 107. .

更に、外部引出し電極107は外部配線基板130に形成した配線131と導電材108を介して電気的に接続している。また、センサヘッド101は、スケール120とセンサヘッド101との間に所望の位置関係で配置された突当て部材106に突当てて接着材などで固定保持した構成としている。   Further, the external extraction electrode 107 is electrically connected to the wiring 131 formed on the external wiring substrate 130 via the conductive material 108. Further, the sensor head 101 is configured to abut against the abutting member 106 disposed in a desired positional relationship between the scale 120 and the sensor head 101 and fixed and held with an adhesive or the like.

ここで、センサヘッド101の突当て部材106との突当て面105は、スケール120に対向する面である。突き当て面105は、光源103から出射しスケールに向かう光が出射する出射光Loutと、出射光Loutがスケール120で反射もしくは回折して光検出器104に向かう入射光Linが入射する光入出面である。   Here, the abutting surface 105 of the sensor head 101 with the abutting member 106 is a surface facing the scale 120. The abutting surface 105 is a light incident / exit surface on which the outgoing light Lout emitted from the light source 103 and emitted toward the scale and the incident light Lin reflected or diffracted by the scale 120 and incident on the photodetector 104 are incident. It is.

次に各部材の配置関係の求め方の一例について簡単に説明する。まず、良好なエンコーダ信号(変位信号)が得られる理論上のLout長とLin長の関係から、光源103、光検出器104及びスケール120の配置関係を求める。   Next, an example of how to obtain the arrangement relationship of each member will be briefly described. First, the arrangement relationship of the light source 103, the photodetector 104, and the scale 120 is obtained from the theoretical relationship between the Lout length and the Lin length that provides a good encoder signal (displacement signal).

それから、光透過性材110の屈折率を考慮して光透過性材110の厚み及びセンサヘッド101の突当て面105とスケール120の間の距離を求める。そして、突当て部材106の位置を決定する。   Then, the thickness of the light transmissive material 110 and the distance between the abutting surface 105 of the sensor head 101 and the scale 120 are obtained in consideration of the refractive index of the light transmissive material 110. Then, the position of the abutting member 106 is determined.

例えばLin=Lout=Z(Z:所望の値)であれば、光源103の光出射面と光検出器104の光受光面の高さを揃えるように配線基板109上に光源103と光検出器104を配置する。そして、更にセンサヘッド101の突当て面105とスケール120の格子パターン121面が略平行になるように突当て部材106の位置を決定する。   For example, if Lin = Lout = Z (Z: a desired value), the light source 103 and the photodetector are arranged on the wiring board 109 so that the light emitting surface of the light source 103 and the light receiving surface of the photodetector 104 are aligned. 104 is arranged. Further, the position of the abutting member 106 is determined so that the abutting surface 105 of the sensor head 101 and the lattice pattern 121 surface of the scale 120 are substantially parallel.

次に、センサヘッド101の実装方法の一例について簡単に説明する。まず、センサヘッド101の外部引出し電極107とフレキシブルプリント基板などの容易に位置、姿勢調整が可能な外部配線基板130に形成した配線131間を半田等の導電材108を用いて電気的に接続する。外部配線基板130は、基板に対応する。   Next, an example of a mounting method of the sensor head 101 will be briefly described. First, the external lead electrode 107 of the sensor head 101 and the wiring 131 formed on the external wiring board 130 that can be easily adjusted in position and orientation, such as a flexible printed board, are electrically connected using a conductive material 108 such as solder. . The external wiring board 130 corresponds to the board.

ここで外部配線基板130とセンサヘッド101とは、互いに容易に位置、姿勢の調整が可能な状態で電気的接続ができる。次に、センサヘッド101の突当て面105を突当て部材106に突当てて、接着材などで突当て部材106にセンサヘッド101を固定する。   Here, the external wiring board 130 and the sensor head 101 can be electrically connected in a state where the position and posture can be easily adjusted. Next, the abutting surface 105 of the sensor head 101 is abutted against the abutting member 106, and the sensor head 101 is fixed to the abutting member 106 with an adhesive or the like.

ここで、センサヘッド101を搭載した外部配線基板130は容易に位置、姿勢調整が可能である。このため、センサヘッド101の突当て面105を突当て部材106に突当てた時に、図12に示したAB相アナログ信号の大きさ(Vp−p)、あるいはA相信号をX座標、B相をY座標とした、いわゆるリサージュ図が真円形状になるようにセンサヘッド101の位置、姿勢を調整しながら最適となるセンサヘッド101の位置で固定可能である。   Here, the position and orientation of the external wiring board 130 on which the sensor head 101 is mounted can be easily adjusted. For this reason, when the abutting surface 105 of the sensor head 101 is abutted against the abutting member 106, the magnitude (Vp-p) of the AB phase analog signal shown in FIG. Can be fixed at the optimum position of the sensor head 101 while adjusting the position and posture of the sensor head 101 so that a so-called Lissajous diagram is a perfect circle.

次に、この発明の実施例の作用を説明する。また、センサヘッド101の突当て部材106への突当て実装時に、センサヘッド101を搭載した外部配線基板130は容易に位置、姿勢調整が可能である。このため、センサヘッド101の位置、姿勢を調整しながら最適となるセンサヘッド101の位置で固定可能であり、従って良好なエンコーダ信号が得られる。   Next, the operation of the embodiment of the present invention will be described. Further, when the sensor head 101 is abutted and mounted on the abutting member 106, the position and orientation of the external wiring board 130 on which the sensor head 101 is mounted can be easily adjusted. For this reason, it is possible to fix the sensor head 101 at the optimum position while adjusting the position and orientation of the sensor head 101. Therefore, a good encoder signal can be obtained.

また、センサヘッド101の突当て部材106への突当て面105と、センサヘッド101の外部引出し電極107の面をそれぞれ別面とする。これにより、センサヘッド101および外部配線基板130は互いに容易に位置、姿勢の調整が可能な状態で電気的接続ができる。このため、信頼性が高い確実な電気的接続ができる。   Further, the abutting surface 105 of the sensor head 101 to the abutting member 106 and the surface of the external extraction electrode 107 of the sensor head 101 are different surfaces. Thereby, the sensor head 101 and the external wiring board 130 can be electrically connected in a state where the position and posture can be easily adjusted. For this reason, reliable electrical connection with high reliability can be achieved.

従来例のようにベース基板に設けた銅箔パターンに直接接触するようにして電気的接続と物理的固定を同一面側で接着する構成では、センサヘッドとスケールを所望の位置関係に調整しながら、且つ導電ペーストもしくは半田材による電気的接続をとる必要がある。   In the configuration in which electrical connection and physical fixation are bonded on the same surface side so as to be in direct contact with the copper foil pattern provided on the base substrate as in the conventional example, the sensor head and the scale are adjusted to a desired positional relationship. In addition, it is necessary to establish electrical connection with a conductive paste or a solder material.

このため、従来例では取付けの自由度が制限されるうえに、電気的接続にばらつきが生じ、信頼性の面で問題が生じてくる。ここで、例えば、センサヘッド内部の光源と光検出器の所望位置からのずれが大きいと、センサヘッドをベース基板に対して傾斜させて配置することで良好な変位信号が得られるケースがある。   For this reason, in the conventional example, the degree of freedom of mounting is limited, and the electrical connection varies, causing problems in terms of reliability. Here, for example, if the deviation of the light source and the photodetector in the sensor head from the desired position is large, there are cases where a good displacement signal can be obtained by inclining the sensor head with respect to the base substrate.

この様なケースでは、電気的接続を優先に実装すると、最適なヘッドとスケール間の配置関係に実装できず十分な変位信号を得られない。また、良好なエンコーダ信号を得るために最適なヘッドとスケール間の配置関係を優先すると、電気的接続で不安定な接続部位が生じ、断線などの信頼性上の問題が発生する。   In such a case, if electrical connection is preferentially mounted, it cannot be mounted in an optimal arrangement relationship between the head and the scale, and a sufficient displacement signal cannot be obtained. In addition, if priority is given to the arrangement relationship between the head and scale that is optimal for obtaining a good encoder signal, an unstable connection site is generated due to electrical connection, and reliability problems such as disconnection occur.

これに対して、本実施例では、センサヘッド101の突当て面105を除く面に外部引出し配線電極107が形成されている。このため、良好なエンコーダ信号を得つつ、高い信頼性でセンサヘッドと外部配線との間を電気的に接続できる。   On the other hand, in this embodiment, the external lead-out wiring electrode 107 is formed on the surface excluding the abutting surface 105 of the sensor head 101. Therefore, the sensor head and the external wiring can be electrically connected with high reliability while obtaining a good encoder signal.

なお、この発明の実施の形態の各構成は、当然、各種の変形、変更が可能である。光源103及び光検出器104は1個に限らず多数配置しても良い。また、スケール120の格子パターンも1種に限らず多種形成してもよい。また、光検出器104は、半導体ICの中に搭載し、光検出器104の他にアナログ信号をデジタル信号に変換する回路、内挿分割回路、光源のドライバ−などを搭載しても良い。さらには、光源103上に光学的スリットを設けた構造とすることもできる。   Of course, various modifications and changes can be made to each configuration of the embodiment of the present invention. The number of light sources 103 and photodetectors 104 is not limited to one, and a large number may be arranged. Further, the grid pattern of the scale 120 is not limited to one type, and various types may be formed. Further, the photodetector 104 may be mounted in a semiconductor IC, and in addition to the photodetector 104, a circuit for converting an analog signal into a digital signal, an interpolation / division circuit, a light source driver, and the like may be mounted. Furthermore, a structure in which an optical slit is provided on the light source 103 may be employed.

また、実装方法は、突当て部材106にセンサヘッド101を突当て実装した後に外部配線基板130をセンサヘッド101と電気的接続しても良い。また、突当て部材106へのセンサヘッド101の固定方法は接着材とは限られず、外部配線基板130のセンサヘッド101搭載面と反対側の面から板ばねなどで押圧して固定しても良い。   As a mounting method, the external wiring board 130 may be electrically connected to the sensor head 101 after the sensor head 101 is abutted and mounted on the abutting member 106. In addition, the method of fixing the sensor head 101 to the abutting member 106 is not limited to an adhesive, and it may be fixed by pressing with a leaf spring or the like from the surface of the external wiring board 130 opposite to the sensor head 101 mounting surface. .

さらには、Lin=Lout=Z(Z:所望の値)には限られない。例えば、Lin≠Loutで、光源103の光出射面と光検出器104の光受光面の高さを揃えず配線基板109上に光源103と光検出器104を所望の関係で配置した構成でも良い。   Furthermore, it is not limited to Lin = Lout = Z (Z: desired value). For example, Lin ≠ Lout, and the light source 103 and the light detector 104 may be arranged on the wiring board 109 in a desired relationship without aligning the height of the light emitting surface of the light source 103 and the light receiving surface of the light detector 104. .

次に、本発明の実施例2に係る光学式エンコーダについて説明する。実施例1と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。図3は、本実施例の光学式エンコーダの側面図である。また、図4は、その斜視図である。   Next, an optical encoder according to Embodiment 2 of the present invention will be described. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. FIG. 3 is a side view of the optical encoder of the present embodiment. FIG. 4 is a perspective view thereof.

図3、図4に示す光学式エンコーダは、光源103と光検出器104を内部に有したセンサヘッド101と、センサヘッド101と相対的に直線運動をする格子パターン121を有するスケール120とで構成される反射型光学式エンコーダである。   The optical encoder shown in FIGS. 3 and 4 includes a sensor head 101 having a light source 103 and a photodetector 104 inside, and a scale 120 having a lattice pattern 121 that moves linearly relative to the sensor head 101. It is a reflection type optical encoder.

本実施例と実施例1との相違は、突当て部材106にセンサヘッド101を最初に突当てる時の突当て位置の目安として段差形状の溝、即ち凹部201が形成されている点である。そして、凹部201の溝部にセンサヘッド101の突当て面105が突当て嵌合するように構成されている。   The difference between the present embodiment and the first embodiment is that a step-shaped groove, that is, a recess 201 is formed as a guide for the abutting position when the sensor head 101 is first abutted against the abutting member 106. Then, the abutting surface 105 of the sensor head 101 is configured to abut against the groove of the recess 201.

その他の構成、各部材の配置関係の求め方、及びセンサヘッド101の実装方法については実施例1と同様なので説明は省略する。   Since other configurations, how to obtain the arrangement relationship of each member, and the mounting method of the sensor head 101 are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.

本実施例の作用は、実施例1と同様な作用を有すると共に、更には突当て部材106の段差面である凹部201がセンサヘッド101を最初に突当てる時の位置合わせの目安となるので、取付けの位置合わせが容易となる。   The operation of the present embodiment has the same operation as that of the first embodiment, and further, the concave portion 201 which is the stepped surface of the abutting member 106 serves as a guide for alignment when the sensor head 101 is first abutted. Mounting alignment is easy.

なお、本実施例の各構成は、実施例1と同様な各種の変形、変更が可能である。   Each configuration of the present embodiment can be variously modified and changed similarly to the first embodiment.

次に、本発明の実施例3に係る光学式エンコーダについて説明する。実施例1と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。図5は、本実施例の光学式エンコーダの斜視図である。   Next, an optical encoder according to Embodiment 3 of the present invention will be described. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. FIG. 5 is a perspective view of the optical encoder of the present embodiment.

図5に示す光学式エンコーダは、光源103と光検出器104を内部に有したセンサヘッド1と、センサヘッド101と相対的に直線運動をする格子パターン121を有するスケール120で構成される反射型光学式エンコーダである。   The optical encoder shown in FIG. 5 is a reflective type composed of a sensor head 1 having a light source 103 and a photodetector 104 inside, and a scale 120 having a lattice pattern 121 that moves linearly relative to the sensor head 101. It is an optical encoder.

本実施例と実施例1との相違は、センサヘッド101の突当て面105と遮光材(遮光構造)501からなる突当て部材106との接触領域を、光源103から出射した光がスケールで反射もしくは回折し、その反射もしくは回折光が光検出器104に入射するエンコーダの変位信号に関わる光を遮らない領域とし、変位信号に関わらない光を突当て部材106が極力遮断する構成としている点である。   The difference between the present embodiment and the first embodiment is that the light emitted from the light source 103 is reflected by the scale in the contact area between the abutting surface 105 of the sensor head 101 and the abutting member 106 made of a light shielding material (light shielding structure) 501. Alternatively, it is a region where the reflected or diffracted light is a region that does not block the light related to the displacement signal of the encoder that enters the photodetector 104, and the abutting member 106 blocks light that is not related to the displacement signal as much as possible. is there.

その他の構成、各部材の配置関係の求め方、及びセンサヘッド101の実装方法については実施例1と同様なので説明は省略する。   Since other configurations, how to obtain the arrangement relationship of each member, and the mounting method of the sensor head 101 are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.

本実施例の作用は、実施例1と同様な作用を有すると共に、エンコーダの変位信号に関わらない光を遮光材501からなる突当て部材106で遮光することにより、光検出器104への外乱光入射を防止できる。このため、光検出器104にノイズの少ないS/Nの高い光が入射することになり、高精度な変位信号が得られる。   The operation of the present embodiment has the same operation as that of the first embodiment, and disturbs light to the photodetector 104 by blocking light that is not related to the encoder displacement signal by the abutting member 106 made of the light blocking member 501. Incident can be prevented. For this reason, light with low noise and high S / N is incident on the photodetector 104, and a highly accurate displacement signal is obtained.

なお、本実施例の各構成は、実施例1と同様な各種の変形、変更が可能である。また、光源103から出射した光がスケールで反射もしくは回折し、その反射もしくは回折光が光検出器104に入射する光を遮らない領域には、空間スペースに限らず光を透過する樹脂、ガラスなどを配してもよい。   Each configuration of the present embodiment can be variously modified and changed similarly to the first embodiment. In addition, in a region where the light emitted from the light source 103 is reflected or diffracted by the scale and the reflected or diffracted light does not block the light incident on the photodetector 104, resin, glass, or the like that transmits light is not limited to space. May be arranged.

次に、本発明の実施例4に係る光学式エンコーダについて説明する。実施例1と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。図6は、本実施例の光学式エンコーダの側面図である。また、図7は、その斜視図である。   Next, an optical encoder according to Embodiment 4 of the present invention will be described. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. FIG. 6 is a side view of the optical encoder of the present embodiment. FIG. 7 is a perspective view thereof.

図6に示す光学式エンコーダは、光源103と光検出器104を内部に有したセンサヘッド101と、センサヘッド101と相対的に直線運動をする格子パターン121を有するスケール120で構成される反射型光学式エンコーダである。   The optical encoder shown in FIG. 6 is a reflective type composed of a sensor head 101 having a light source 103 and a photodetector 104 inside, and a scale 120 having a lattice pattern 121 that moves linearly relative to the sensor head 101. It is an optical encoder.

本実施例と実施例1との相違は、突当て部材106とセンサヘッド101の突当て面105との間に、センサヘッド101の突当て面105とスケール120との間の間隔と傾き(位置、姿勢)との少なくとも一方を調整可能な調整部である薄板601を介在させていることである。   The difference between the present embodiment and the first embodiment is that the distance between the abutting surface 105 of the sensor head 101 and the scale 120 and the inclination (position) are between the abutting member 106 and the abutting surface 105 of the sensor head 101. , Posture), and a thin plate 601 that is an adjustment unit capable of adjusting at least one of them is interposed.

例えば、良好なエンコーダ信号(変位信号)が得られる理論上のLin長とLout長の関係がLin=Lout=Z(Z:所望の値)であるとする。光源103の光出射面と光検出器104の光受光面の高さを揃えるように配線基板109上に光源103と光検出器104を配置する。   For example, it is assumed that the theoretical relationship between the Lin length and the Lout length from which a good encoder signal (displacement signal) is obtained is Lin = Lout = Z (Z: desired value). The light source 103 and the photodetector 104 are arranged on the wiring board 109 so that the height of the light emitting surface of the light source 103 and the height of the light receiving surface of the photodetector 104 are aligned.

そして、更にセンサヘッド101の突当て面105とスケール120の格子パターン121面が略平行になるように突当て部材106の位置を決定する。ここで、例えばセンサヘッド101の製造プロセスにおいて、配線基板109上に光源103と光検出器104を実装配置する時に、光源103の光出射面と光検出器104の光受光面の高さがずれた時には、図6に示したようにLin=Lout=Zとなるようにスケール120の格子パターン面121に対してセンサヘッド101を傾けて配置することで良好なエンコーダ信号(変位信号)が得られることになる。   Further, the position of the abutting member 106 is determined so that the abutting surface 105 of the sensor head 101 and the lattice pattern 121 surface of the scale 120 are substantially parallel. Here, for example, in the manufacturing process of the sensor head 101, when the light source 103 and the photodetector 104 are mounted on the wiring board 109, the heights of the light emitting surface of the light source 103 and the light receiving surface of the photodetector 104 are shifted. When the sensor head 101 is inclined with respect to the lattice pattern surface 121 of the scale 120 so that Lin = Lout = Z as shown in FIG. 6, a good encoder signal (displacement signal) can be obtained. It will be.

そこで、センサヘッド101の突当て面105を突当て部材106に突当てて実装する時に、実施例1で説明したようにAB相アナログ信号の大きさ(Vp−p)、あるいはリサージュ図が真円形状になるようにセンサヘッド101をスケール120の格子パターン面121に対して水平回転あるいは薄板601を介在させて、スケール120の格子パターン面121に対して間隔及び傾き(位置、姿勢)の少なくとも一方を調整しながら最適となるセンサヘッド101の位置で固定する。   Therefore, when the abutting surface 105 of the sensor head 101 is abutted against the abutting member 106 and mounted, the magnitude of the AB phase analog signal (Vp-p) or the Lissajous diagram is a perfect circle as described in the first embodiment. The sensor head 101 is horizontally rotated with respect to the lattice pattern surface 121 of the scale 120 or a thin plate 601 is interposed so as to have a shape, and at least one of an interval and an inclination (position, posture) with respect to the lattice pattern surface 121 of the scale 120. Is fixed at the optimum position of the sensor head 101.

その他の構成、各部材の配置関係の求め方、及びセンサヘッド101の実装方法については実施例1と同様なので説明は省略する。   Since other configurations, how to obtain the arrangement relationship of each member, and the mounting method of the sensor head 101 are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.

本実施例の作用は、実施例1と同様な作用を有すると共に、スケール120の格子パターン面121に対して最適となるセンサヘッド101の間隔及び姿勢を調整する薄板601などの安価で且つ位置や姿勢を調整容易な調整部材をセンサヘッド101とスケール120の間に介在させる。これにより、更なる良好なエンコーダ信号(変位信号)を有する光学式エンコーダが得られる。   The operation of the present embodiment has the same operation as that of the first embodiment, and is inexpensive, such as a thin plate 601 that adjusts the distance and posture of the sensor head 101 that is optimal with respect to the lattice pattern surface 121 of the scale 120, and the position and An adjustment member whose posture is easily adjustable is interposed between the sensor head 101 and the scale 120. As a result, an optical encoder having a further good encoder signal (displacement signal) can be obtained.

また調整部は、突当て部材106と一体に形成される構成、及び突き当て部材106と別体で形成される構成のいずれでも良い。なお、本実施例の各構成は、実施例1と同様な各種の変形、変更が可能である。   Further, the adjustment unit may be either a structure formed integrally with the abutting member 106 or a structure formed separately from the abutting member 106. Each configuration of the present embodiment can be variously modified and changed similarly to the first embodiment.

更には、センサヘッド101の傾斜方向は、図6のようにスケール120の移動に対してロール方向に限られず、ピッチ方向に傾斜させるように薄板601を介在させてもよい。   Furthermore, the inclination direction of the sensor head 101 is not limited to the roll direction with respect to the movement of the scale 120 as shown in FIG. 6, and the thin plate 601 may be interposed so as to be inclined in the pitch direction.

次に、本発明の実施例5に係る光学式エンコーダについて説明する。実施例1と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。図8は、本実施例の光学式エンコーダの側面図である。また、図9は、その斜視図である。   Next, an optical encoder according to Embodiment 5 of the present invention will be described. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. FIG. 8 is a side view of the optical encoder of the present embodiment. FIG. 9 is a perspective view thereof.

図8に示す光学式エンコーダは、光源103と光検出器104を内部に有したセンサヘッド1と、センサヘッド101と相対的に直線運動をする格子パターン121を有するスケール120で構成される反射型光学式エンコーダである。   The optical encoder shown in FIG. 8 is a reflective type composed of a sensor head 1 having a light source 103 and a photodetector 104 inside, and a scale 120 having a lattice pattern 121 that moves linearly relative to the sensor head 101. It is an optical encoder.

本実施例と実施例1との相違は、突当て部材106をセンサヘッド101の突当て面105側のみに限らずセンサヘッド101の側面にも有することである。   The difference between the present embodiment and the first embodiment is that the abutting member 106 is provided not only on the abutting surface 105 side of the sensor head 101 but also on the side surface of the sensor head 101.

その他の構成、各部材の配置関係の求め方、及びセンサヘッド101の実装方法については実施例1と同様なので説明は省略する。   Since other configurations, how to obtain the arrangement relationship of each member, and the mounting method of the sensor head 101 are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.

本実施例の作用は、実施例1と同様な作用を有する。更には突当て部材106をセンサヘッド101の突当て面105側のみに限らずセンサヘッド101の側面にも配することで、センサヘッド101のスケール格子パターン面と略平行方向の取付け位置合わせが容易となる。   The operation of this embodiment is the same as that of the first embodiment. Furthermore, by arranging the abutting member 106 not only on the abutting surface 105 side of the sensor head 101 but also on the side surface of the sensor head 101, the mounting position of the sensor head 101 in the direction substantially parallel to the scale lattice pattern surface can be easily adjusted. It becomes.

なお、本実施例の各構成は、実施例1と同様な各種の変形、変更が可能である。また、上記各実施例において、突当て部材106の突当て面105との接触部構造は平面に限らず、図10に示したように点接触構造でも良いし、また側面の突当て面105は1面に限らず2面以上であっても良い。   Each configuration of the present embodiment can be variously modified and changed similarly to the first embodiment. In each of the above embodiments, the structure of the contact portion with the abutting surface 105 of the abutting member 106 is not limited to a flat surface, but may be a point contact structure as shown in FIG. It is not limited to one surface but may be two or more surfaces.

以上のように、本発明に係る光学式エンコーダは、反射型の光学式エンコーダに有用である。   As described above, the optical encoder according to the present invention is useful for a reflective optical encoder.

本発明の実施例1に係る光学式エンコーダの側断面の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the side cross section of the optical encoder which concerns on Example 1 of this invention. 実施例1の光学式エンコーダの斜視構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a perspective configuration of the optical encoder according to the first embodiment. 本発明の実施例2に係る光学式エンコーダの側断面の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the side cross section of the optical encoder which concerns on Example 2 of this invention. 実施例2の光学式エンコーダの斜視構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a perspective configuration of an optical encoder according to a second embodiment. 本発明の実施例3の光学式エンコーダの斜視構成を示す図である。It is a figure which shows the isometric view structure of the optical encoder of Example 3 of this invention. 本発明の実施例4に係る光学式エンコーダの側断面の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the side cross section of the optical encoder which concerns on Example 4 of this invention. 実施例4の光学式エンコーダの斜視構成を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a perspective configuration of an optical encoder according to a fourth embodiment. 本発明の実施例5に係る光学式エンコーダの側断面の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the side cross section of the optical encoder which concerns on Example 5 of this invention. 実施例5の光学式エンコーダの斜視構成を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a perspective configuration of an optical encoder according to a fifth embodiment. 突き当て部材の変形例の斜視構成を示す図である。It is a figure which shows the perspective structure of the modification of an abutting member. 従来技術の光学式エンコーダの断面構成を示す図である。It is a figure which shows the cross-sectional structure of the optical encoder of a prior art. 光学式エンコーダの信号を示す図である。It is a figure which shows the signal of an optical encoder. 光学式エンコーダのセンサヘッドとスケールとの位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship of the sensor head of an optical encoder, and a scale.

符号の説明Explanation of symbols

100 光学式エンコーダ
101 センサヘッド
103 光源
104 光検出器
105 突当て面
106 突当て部材
107 外部引出し電極
108 導電材
109 配線基板
110 センサヘッド
120 スケール
121 格子パターン
130 外部配線基板
131 配線
201 凹部
501 遮光材
601 薄板
91 ヘッド
92 半田取付け用リード
95 銅箔パターン
97 ベース基板
1 センサヘッド
2 スケール
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Optical encoder 101 Sensor head 103 Light source 104 Photo detector 105 Abutting surface 106 Abutting member 107 External extraction electrode 108 Conductive material 109 Wiring board 110 Sensor head 120 Scale 121 Grid pattern 130 External wiring board 131 Wiring 201 Recess 501 Light shielding material 601 Thin plate 91 Head 92 Solder mounting lead 95 Copper foil pattern 97 Base substrate 1 Sensor head 2 Scale

Claims (9)

光源と、光検出器とを有したセンサヘッドと、
前記センサヘッドと相対的に変位するスケールと、
前記センサヘッドと前記スケールを所望の配置関係に保持する突当て部材と、を有し、
前記光源から出射した光を前記スケールで反射もしくは回折し、反射もしくは回折した光を前記光検出器で受光して前記センサヘッドから変位信号を出力し、
前記センサヘッドの前記スケールと対向する面を、前記突当て部材に突当てる突当て面とすることを特徴とする光学式エンコーダ。
A sensor head having a light source and a photodetector;
A scale that is displaced relative to the sensor head;
An abutting member for holding the sensor head and the scale in a desired arrangement relationship;
The light emitted from the light source is reflected or diffracted by the scale, the reflected or diffracted light is received by the photodetector, and a displacement signal is output from the sensor head,
An optical encoder characterized in that a surface of the sensor head that faces the scale is an abutting surface that abuts against the abutting member.
さらに、前記センサヘッドと電気的に導通されている基板を有し、
前記センサヘッドの前記突当て面を除く面に前記基板と電気的に導通させるための外部引出し配線電極が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の光学式エンコーダ。
And a substrate that is electrically connected to the sensor head,
The optical encoder according to claim 1, wherein an external lead-out wiring electrode is formed on a surface excluding the abutting surface of the sensor head to be electrically connected to the substrate.
前記突当て部材の前記センサヘッドの突当て面側は、段差形状を有していることを特徴とする請求項1または2に記載の光学式エンコーダ。   The optical encoder according to claim 1, wherein the abutting surface side of the sensor head of the abutting member has a step shape. 前記突当て部材は、
前記光源から出射し前記スケールで反射もしくは回折して前記光検出器に入射する経路の光を透過する透過領域と、
少なくとも前記透過領域の周辺の一部もしくは全域に形成された遮光構造と、を有することを特徴とする請求項1に記載の光学式エンコーダ。
The abutting member is
A transmission region that transmits light of a path that is emitted from the light source, reflected or diffracted by the scale, and incident on the photodetector;
The optical encoder according to claim 1, further comprising: a light shielding structure formed at least at a part or the entire periphery of the transmission region.
前記突き当て部材は、前記センサヘッドの突当て面と前記突当て部材との間の少なくとも一部に、前記センサヘッドの突当て面と前記スケールとの間隔と傾きとの少なくとも一方を調整する調整部を有することを特徴とする請求項1に記載の光学式エンコーダ。   The abutting member is an adjustment that adjusts at least one of an interval and an inclination between the abutting surface of the sensor head and the scale at least at a part between the abutting surface of the sensor head and the abutting member. The optical encoder according to claim 1, further comprising a portion. 前記センサヘッドの前記突当て面を前記スケールのスケールパターン面に対して前記調整部を用いて傾斜させて配置したことを特徴とする請求項5に記載の光学式エンコーダ。   The optical encoder according to claim 5, wherein the abutting surface of the sensor head is disposed to be inclined with respect to the scale pattern surface of the scale by using the adjustment unit. 前記調整部は、薄板であることを特徴とする請求項4〜6のいずれか一項に記載の光学式エンコーダ。   The optical encoder according to claim 4, wherein the adjustment unit is a thin plate. 前記センサヘッドの前記突当て面を除く少なくとも1つの側面を前記突当て部材に実装するときの突当て面とすることを特徴とする請求項1に記載の光学式エンコーダ。   2. The optical encoder according to claim 1, wherein at least one side surface of the sensor head excluding the abutting surface is a abutting surface when mounted on the abutting member. 前記センサヘッドの前記突当て面は、樹脂であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の光学式エンコーダ。   The optical encoder according to claim 1, wherein the abutting surface of the sensor head is a resin.
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