JP2010243323A - Optical encoder - Google Patents

Optical encoder Download PDF

Info

Publication number
JP2010243323A
JP2010243323A JP2009091892A JP2009091892A JP2010243323A JP 2010243323 A JP2010243323 A JP 2010243323A JP 2009091892 A JP2009091892 A JP 2009091892A JP 2009091892 A JP2009091892 A JP 2009091892A JP 2010243323 A JP2010243323 A JP 2010243323A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
grating
light
scale
optical
optical encoder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2009091892A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Jun Hane
潤 羽根
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Corp filed Critical Olympus Corp
Priority to JP2009091892A priority Critical patent/JP2010243323A/en
Publication of JP2010243323A publication Critical patent/JP2010243323A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Optical Transform (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a miniature optical encoder that has a stable performance by suppressing deterioration of the performance due to deviations of an optical distance from a first lattice to a second lattice and an optical distance from the second lattice to a third lattice with respect to designed values, and is suitable for mass production. <P>SOLUTION: This triple-slit type optical encoder includes a signal suppression means that suppresses a deterioration of an amplitude level of a detected signal by increasing or decreasing at least one of values of an optical distance z1 from a position for limiting a projection width of emission light at a light emission section side to a lattice of a scale and an optical distance z2 from a lattice of a scale at a light reception section side to a lattice functional face of a light detection section. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、エンコーダなどの変位検出に用いられる光学式変位センサに関する。   The present invention relates to an optical displacement sensor used for displacement detection such as an encoder.

従来の技術による光学式エンコーダの一般的な例として、3重スリット方式と呼ばれるものが挙げられる。これは、LED等の光源と該光源からの光の光路に配置された第1格子と、第1格子からの光を受けるスケール上に配置された第2格子と、第2格子を透過、または、反射した光が入射する第3格子と、第3格子の直後に配置された光検出器と、から構成している。また、第2格子を有するスケールを除いた構成要素は検出ヘッドを構成している。   A common example of an optical encoder according to the prior art is a so-called triple slit method. This includes a light source such as an LED, a first grating disposed in the optical path of light from the light source, a second grating disposed on a scale that receives light from the first grating, and transmitted through the second grating, or And a third grating on which the reflected light is incident, and a photodetector disposed immediately after the third grating. Further, the constituent elements excluding the scale having the second lattice constitute a detection head.

反射型の3重スリット方式としては、特開2003−166856号公報で示されるものがある。図20に示すように、第1格子が形成された透明部材と第3格子が形成された透明部材を別体に形成し、第1格子と第3格子の高さを揃えて検出ヘッド内に配置する構成が示されている。この構成において、第1格子から第2格子までの距離と第2格子から第3格子までの距離が等しくなるように設定されている。   As a reflective triple slit method, there is one disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-166856. As shown in FIG. 20, the transparent member on which the first grating is formed and the transparent member on which the third grating is formed are formed separately, and the heights of the first and third gratings are aligned to be within the detection head. The arrangement to be arranged is shown. In this configuration, the distance from the first grating to the second grating is set to be equal to the distance from the second grating to the third grating.

3重スリット方式のエンコーダの検出原理は以下のようになる。第1格子から出た光が第2格子で回折され、第2格子の拡大像が第3格子上に形成され、第3格子を透過した光が光検出器で検出される。第2格子の拡大像と第3格子は同じピッチを持つように設計されている。そして、スケールの動きに応じて光検出で検出される光の強度の変化により変位量を検出する。   The detection principle of the triple slit type encoder is as follows. The light emitted from the first grating is diffracted by the second grating, an enlarged image of the second grating is formed on the third grating, and the light transmitted through the third grating is detected by the photodetector. The magnified image of the second grating and the third grating are designed to have the same pitch. Then, the amount of displacement is detected by a change in light intensity detected by light detection according to the movement of the scale.

3重スリット方式のエンコーダにおいて、第1格子と第3格子の高さを設定値通りに揃えることは重要なポイントである。その理由は、設定値から僅かに外れただけで第3格子上に形成される像の拡大倍率が変化して第3格子を透過して光検出器で検出される光の信号振幅が下がってしまうためである。   In the triple slit type encoder, it is an important point to align the heights of the first and third gratings according to the set values. The reason is that the magnification of the image formed on the third grating changes just by slightly deviating from the set value, and the signal amplitude of the light that is transmitted through the third grating and detected by the photodetector decreases. It is because it ends.

特開2003−166856号公報に示すような反射型の3重スリット方式においては、スケールと検出ヘッドの間隔に影響されにくい検出を行うために、検出ヘッドに含まれる第2格子と第3格子を同一面上に配置する構成が提案されている。   In the reflective triple slit method as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-166856, the second and third gratings included in the detection head are used in order to perform detection that is not easily affected by the distance between the scale and the detection head. The structure arrange | positioned on the same surface is proposed.

特開2003−166856号公報JP 2003-166856 A

一方、エンコーダの現状として、ロボットの関節部の隙間に組み込むなど小型・薄型な物が求められている。従来のエンコーダは、高精度なものほど光源や受光素子にカンパッケージタイプの物を用いるなど各部材のサイズが大きく、検出ヘッドのサイズも一辺が10mm〜20mm程ある。   On the other hand, as the current state of the encoder, there is a demand for a small and thin object such as being incorporated in a gap between the joints of the robot. In the conventional encoder, the higher the accuracy, the larger the size of each member, such as using a can package type light source or light receiving element, and the size of the detection head is about 10 mm to 20 mm on a side.

光源や受光素子をベアチップタイプや面実装タイプの物に置き換えるだけでかなり小型化・薄型化が図れる。しかしながら、3重スリット方式のエンコーダでは、第1格子、第3格子を形成したスリット部材の大きさや厚みがエンコーダのサイズに大きく効くようになる。そのため、スリット部材の小型化・省スペース化を図る必要がある。   Substantial downsizing and thinning can be achieved by simply replacing the light source and light receiving element with a bare chip type or surface mount type. However, in the triple slit type encoder, the size and thickness of the slit members forming the first grating and the third grating greatly affect the size of the encoder. Therefore, it is necessary to reduce the size and space of the slit member.

第1格子、第3格子を分離した特開2003−166856号公報に示すような構成の3重スリット方式のエンコーダでは、第1格子と第3格子の段差量が設計値からずれると、3重スリット方式のエンコーダでは信号振幅が大幅に低下する可能性がある。   In a triple slit type encoder configured as shown in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-166856 in which the first and third gratings are separated, if the step difference between the first and third gratings deviates from the design value, triple In the slit type encoder, the signal amplitude may be significantly reduced.

また、厚さムラの少ない特定の部材で設計してもロットが変わったり、部材を換えたりした場合に第1格子と第3格子の段差量が大きく変化する可能性がある。
3重スリットではない構成のエンコーダについても、高精度タイプには検出ヘッド側に第1格子、第3格子の少なくとも一方に相当する格子を有しているものが多い。出射側として光源または第1格子の高さと、受光側として受光部または第3格子の高さとが所定の関係に無いと、検出信号レベルや検出信号レベルに含まれるDC成分量が設計通りに制御しにくい、または、制御できないものがある。
Further, even when a specific member having a small thickness unevenness is designed, when the lot is changed or the member is changed, there is a possibility that the amount of step difference between the first lattice and the third lattice changes greatly.
As for encoders having a configuration that is not a triple slit, many high-precision types have a grating corresponding to at least one of the first grating and the third grating on the detection head side. If there is no predetermined relationship between the height of the light source or the first grating on the emission side and the height of the light receiving unit or the third grating on the light receiving side, the detection signal level and the DC component amount included in the detection signal level are controlled as designed. Some things are difficult to control or control.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、第1格子と第2格子までの光学的距離と第2格子から第3格子までの光学的距離の設計値からのずれによる性能劣化を抑制することにより、安定した性能を有し、小型で量産に向いた光学式エンコーダを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and performance degradation due to a deviation from the design value of the optical distance from the first grating to the second grating and the optical distance from the second grating to the third grating. An object of the present invention is to provide an optical encoder that has stable performance, is small, and is suitable for mass production.

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、相対的に移動する固定体と移動体の内のいずれか一方に取り付けられた検出ヘッドと、
他方に前記検出ヘッドに対向して取り付けられた、相対移動する方向に所定ピッチの光学パタンを有する格子が設けられたスケールと、を備え、
前記検出ヘッドは、
出射光のスケール移動方向の出射幅が限定された発散光を出射し、前記スケールに所定の光を照射する発光部と、格子機能面と受光部を有する光検出部と、を有し、
前記発光部の限定された出射幅を有する出射面から前記スケールに照射されて前記スケールに設けられた前記格子により反射し、回折した光が前記光検出部の前記格子機能面に形成するイメージの動きを検出するよう配置された前記光検出部が設けられ、前記スケールの相対移動量に応じて前記光検出部から周期的な検出信号が出力されるような光学式エンコーダにおいて、
前記発光部側の発散光の出射幅を限定する位置から前記スケールの前記格子までの光学的距離z1と、
前記受光部側の前記スケールの前記格子から前記光検出部の前記格子機能面までの光学的距離z2と、の少なくとも一方の値を増減させることによって、検出信号の振幅レベルの劣化を低減させる信号劣化低減手段を備え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 detection head attached to either one of a stationary body and a movable body that move relatively,
A scale provided with a grating having an optical pattern with a predetermined pitch in the direction of relative movement, attached to the other side facing the detection head,
The detection head is
A light emitting unit that emits divergent light with a limited emission width in the direction of scale movement of the emitted light, and irradiates the scale with predetermined light; and a light detection unit that includes a grating functional surface and a light receiving unit,
An image of an image formed on the grating functional surface of the light detection unit by irradiating the scale from the emission surface having a limited emission width of the light emitting unit and reflecting the diffracted light by the grating provided on the scale. In the optical encoder in which the light detection unit arranged to detect movement is provided, and a periodic detection signal is output from the light detection unit according to the relative movement amount of the scale,
An optical distance z1 from a position that limits an emission width of diverging light on the light emitting unit side to the grating of the scale;
A signal for reducing deterioration in the amplitude level of the detection signal by increasing or decreasing at least one of the optical distance z2 from the grating of the scale on the light receiving unit side to the grating functional surface of the light detection unit It is possible to provide an optical encoder including a deterioration reducing means.

また、本発明の好ましい態様によれば、前記信号劣化低減手段は部材、または、空間であり、
前記部材、または、空間の光路上の厚み、または、間隔と屈折率のいずれかを変化させることによって光学的距離を調整することが望ましい。
According to a preferred aspect of the present invention, the signal deterioration reducing means is a member or a space,
It is desirable to adjust the optical distance by changing either the thickness of the member or the space on the optical path, or the interval and the refractive index.

また、本発明の好ましい態様によれば、また、本発明の好ましい態様によれば、前記信号劣化低減手段は部材、または、空間であり、
前記信号劣化低減手段により、前記発光部側の出射面と、前記光検出部の前記格子機能面との少なくとも一方の位置を移動させることが望ましい。
Also, according to a preferred aspect of the present invention, and according to a preferred aspect of the present invention, the signal degradation reducing means is a member or a space,
It is desirable to move at least one position of the emission surface on the light emitting unit side and the lattice function surface of the light detection unit by the signal degradation reducing unit.

また、本発明の好ましい態様によれば、前記発光部と、前記光検出部とを一体的に覆う保護部材を備えることが望ましい。   According to a preferred aspect of the present invention, it is desirable to provide a protective member that integrally covers the light emitting unit and the light detection unit.

また、本発明の好ましい態様によれば、前記保護部材は光透過性樹脂であることが望ましい。   According to a preferred aspect of the present invention, it is desirable that the protective member is a light transmissive resin.

また、本発明の好ましい態様によれば、前記信号劣化低減手段は、前記保護部材のスケール側の表面形状を所定の形に成形してなることが望ましい。   Moreover, according to a preferred aspect of the present invention, it is desirable that the signal deterioration reducing means is formed by shaping the surface shape of the protective member on the scale side into a predetermined shape.

また、本発明の好ましい態様によれば、前記信号劣化低減手段は、前記保護部材のスケール側表面に貼り付ける光透過部材であることが望ましい。   Moreover, according to a preferred aspect of the present invention, it is desirable that the signal deterioration reducing means is a light transmitting member that is attached to the scale-side surface of the protective member.

また、本発明の好ましい態様によれば、前記信号劣化低減手段は、前記保護部材の表面よりもヘッド内部の光路上に配置されることが望ましい。   According to a preferred aspect of the present invention, it is desirable that the signal deterioration reducing means is disposed on the optical path inside the head rather than the surface of the protective member.

また、本発明の好ましい態様によれば、前記信号劣化低減手段は、前記保護部材の表面よりもヘッド内部の光路外に配置されることが望ましい。   According to a preferred aspect of the present invention, it is desirable that the signal degradation reducing means is disposed outside the optical path inside the head rather than the surface of the protection member.

また、本発明の好ましい態様によれば、前記信号劣化低減手段は、光路上に光屈折率の境界面を少なくとも1つ備えるよう配置される部材、または、空間であることが望ましい。   Further, according to a preferred aspect of the present invention, it is desirable that the signal degradation reducing means is a member or a space arranged so as to have at least one optical refractive index boundary surface on the optical path.

また、本発明の好ましい態様によれば、前記信号劣化低減手段は、発光部、または、光検出器のスケール側の面に接するように実装される部材であることが望ましい。   Also, according to a preferred aspect of the present invention, it is desirable that the signal deterioration reducing means is a member mounted so as to be in contact with the light emitting unit or the surface of the photodetector on the scale side.

また、本発明の好ましい態様によれば、前記信号劣化低減手段は、前記発光部側の出射面から前記スケールの格子までの光学的距離と、前記受光部側のスケールの格子から前記光検出部の前記格子機能面までの光学的距離とのいずれか一方の光学的距離のみを調整することが望ましい。   Further, according to a preferred aspect of the present invention, the signal deterioration reducing means includes an optical distance from the light emitting surface side emitting surface to the scale grating, and the light detecting unit side scale grating to the light detecting unit. It is desirable to adjust only one of the optical distances to the grating functional surface.

本発明よれば、第1格子と第2格子までの光学的距離と第2格子から第3格子までの光学的距離の設計値からのずれによる性能劣化を抑制することにより、安定した性能を有し、小型で量産に向いた光学式エンコーダを提供できるという効果を奏する。   According to the present invention, stable performance is achieved by suppressing performance degradation due to deviations from the design values of the optical distance from the first grating to the second grating and the optical distance from the second grating to the third grating. In addition, an optical encoder that is small and suitable for mass production can be provided.

本発明の第1の実施形態に係る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 which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 第1の実施形態に係る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 which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る光学式エンコーダの光検出器を置き換えた例の斜視構成を示す図である。It is a figure which shows the isometric view structure of the example which replaced the photodetector of the optical encoder which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る光学式エンコーダの光検出器を置き換えた例の断面構成を示す図である。It is a figure which shows the cross-sectional structure of the example which replaced the photodetector of the optical encoder which concerns on 1st Embodiment. PDアレイの構成と結線を説明する図である。It is a figure explaining the structure and connection of PD array. 点光源の例を説明する図である。It is a figure explaining the example of a point light source. 1スリットの例を説明する図である。It is a figure explaining the example of 1 slit. 従来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 conventional optical encoder. 従来の光学式エンコーダの断面構成を示す他の図である。It is another figure which shows the cross-sectional structure of the conventional optical encoder. 第1の実施形態の変形例1に係る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 which concerns on the modification 1 of 1st Embodiment. 第1の実施形態の変形例2に係る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 which concerns on the modification 2 of 1st Embodiment. 第1の実施形態の変形例1に係る光学式エンコーダの断面構成を示す他の図である。It is another figure which shows the cross-sectional structure of the optical encoder which concerns on the modification 1 of 1st Embodiment. 本発明の第2の実施形態に係る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 which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 第2の実施形態の変形例1に係る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 which concerns on the modification 1 of 2nd Embodiment. 第2の実施形態の変形例2に係る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 which concerns on the modification 2 of 2nd Embodiment. 第2の実施形態の変形例3に係る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 which concerns on the modification 3 of 2nd Embodiment. 第2の実施形態の変形例4に係る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 which concerns on the modification 4 of 2nd Embodiment. 本発明の第3の実施形態に係る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 which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 第3の実施形態に係る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 which concerns on 3rd Embodiment. 従来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 conventional optical encoder.

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.

まず、第1の実施形態に係る光学式エンコーダついて、図1、図2、図3を用いて説明する。また、調整部材や調整空間を含まない従来の形態について、図8、図9を用いて説明する。   First, the optical encoder according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 3. Moreover, the conventional form which does not include an adjustment member and adjustment space is demonstrated using FIG. 8, FIG.

図1は、本実施形態の光学式エンコーダの斜視図である。図2は、その断面図である。なお、図1中に示すようにx、y、zの直交3軸座標系を設定している。   FIG. 1 is a perspective view of the optical encoder of the present embodiment. FIG. 2 is a sectional view thereof. As shown in FIG. 1, an x, y, z orthogonal triaxial coordinate system is set.

図1において、光学式エンコーダは、大きく分けて、基板1、ベアチップであるベアLED2、ピッチp1の第1格子31を有する光透過基板3、4つの受光部を有する光検出器4、ピッチp3の第3格子51を有する光透過基板5、光透過樹脂6、ピッチp2の第2格子71を有するスケール7、の7つの部分から構成されている。   In FIG. 1, the optical encoder is roughly divided into a substrate 1, a bare LED 2 which is a bare chip, a light transmission substrate 3 having a first grating 31 having a pitch p1, a photodetector 4 having four light receiving portions, and a pitch p3. The light transmitting substrate 5 having the third grating 51, the light transmitting resin 6, and the scale 7 having the second grating 71 having the pitch p2 are configured.

基板1、基板1上に配置されたベアLED2、ベアLED2上にx方向、および、y方向にはみ出して配置された光透過基板3、基板1上に配置された光検出器4、光検出器4上に配置された光透過基板5は検出ヘッドとして一体に構成されている。そして、検出ヘッド上部は屈折率nの光透過樹脂6に埋め込まれている。   Substrate 1, bare LED 2 arranged on substrate 1, light transmitting substrate 3 arranged to protrude in the x direction and y direction on bare LED 2, photodetector 4 arranged on substrate 1, photodetector The light transmissive substrate 5 disposed on 4 is integrally configured as a detection head. The upper part of the detection head is embedded in a light transmitting resin 6 having a refractive index n.

第1格子31と、第2格子71と、第3格子51とは、図中x方向の向きに互いに平行に配置されている。光透過樹脂6上部の面については、少なくとも光源であるベアLED2からの光がスケール7で反射されて光検出器4に入射する際に通過する部分は平坦であり、3つの格子31、71、51と平行に形成されている。   The first grating 31, the second grating 71, and the third grating 51 are arranged in parallel to each other in the direction of the x direction in the drawing. Regarding the upper surface of the light transmitting resin 6, at least light from the bare LED 2 that is a light source is reflected by the scale 7 and passes through when entering the photodetector 4, and the three gratings 31, 71, 51 is formed in parallel.

スケール7は、第2格子71が第1格子31と第3格子51に平行になる状態でx方向にのみ相対的に変位が可能となっている。
基板1、ベアLED2、光透過基板3、光検出器4、光透過基板5は平行平板状になっている。これらの厚み公差は±20μm程度以下となっている。そして、図1、図2に示すように、基板1の上に順次直接貼り付けられている。これらの部材の接着固定に用いる接着剤の厚みムラについても、±10μm程度以下となっている。
The scale 7 can be relatively displaced only in the x direction in a state where the second grating 71 is parallel to the first grating 31 and the third grating 51.
The substrate 1, the bare LED 2, the light transmission substrate 3, the photodetector 4, and the light transmission substrate 5 have a parallel plate shape. These thickness tolerances are about ± 20 μm or less. Then, as shown in FIG. 1 and FIG. The thickness unevenness of the adhesive used for bonding and fixing these members is also about ± 10 μm or less.

また、光透過樹脂6の上面には中央に段差が形成されている。この段差を除けばほぼ平坦な形状となっている。図2に示すように、段差は、ベアLED2と光検出器4の中間部で、かつヘッドからスケール7へ出射する光と、スケール7からヘッドへ戻って入射する光には大きな影響を与えない位置に設けられている。   Further, a step is formed in the center on the upper surface of the light transmitting resin 6. Except for this step, the shape is almost flat. As shown in FIG. 2, the step does not significantly affect the light emitted from the head to the scale 7 and the light incident from the scale 7 back to the head at the intermediate portion of the bare LED 2 and the photodetector 4. In the position.

後述する式2の(z1+z2)/z1で表される拡大倍率が、後述する式4におけるΔzdによって設計値からずれた分を、元の設計値に合わせるようにする際に、その段差の大きさ(高さ)と光源側と受光側のどちらが高いかということが決められる。   The size of the step when the enlargement magnification represented by (z1 + z2) / z1 in Expression 2 described later is adjusted to the original design value for the amount of deviation from the design value due to Δzd in Expression 4 described later. (Height) and which of the light source side and the light receiving side is higher is determined.

この段差形状は、Δzdの絶対値が大きく、もし段差形状が無い場合には信号検出レベルが低下して所望の信号やSN比が得られない、もしくは、そうなる可能性がある場合に適用する。
この段差は、図1、図2、および、図8、図9に示すような平坦な光透過樹脂6の表面形状を切削・加圧による変形・モールド型の修正によるモールディングといった加工により実現することができる。なお、ここに示した以外の加工法や加熱等による加工性向上の手段などを用いても構わない。
This step shape is applied when the absolute value of Δzd is large, and if there is no step shape, the signal detection level is lowered and a desired signal or S / N ratio cannot be obtained or there is a possibility of this. .
This level difference is realized by processing such as molding by deforming a mold mold by cutting / pressing the surface shape of a flat light-transmitting resin 6 as shown in FIG. 1, FIG. 2, FIG. 8, and FIG. Can do. A processing method other than those shown here, a means for improving workability by heating, etc. may be used.

光透過基板3において、第1格子31は光透過基板3の片側の面ほぼ全面にパターニングされており、第1格子31が光透過基板3のLED側の面になるように配置されている。第1格子31によって、スケール移動方向の出射幅が狭められたスリットが複数並んだ光出射部となっている。   In the light transmissive substrate 3, the first grating 31 is patterned on almost the entire surface on one side of the light transmissive substrate 3, and the first grating 31 is disposed so as to be the LED side surface of the light transmissive substrate 3. The first grating 31 serves as a light emitting part in which a plurality of slits whose output width in the scale moving direction is narrowed are arranged.

第1格子31の有効幅W1は、開口部のうち、第3格子上へのセルフイメージパタン形成に実質的に寄与する部分の幅である。従って、第1格子31の有効幅W1は必ずしも開口部の幅とは一致せず、開口部が大きい場合にはW1は開口部の幅より小さくなる。この場合、有効幅は理論的、または、実験的に求めることが可能である。   The effective width W1 of the first lattice 31 is the width of the portion of the opening that substantially contributes to the formation of the self-image pattern on the third lattice. Accordingly, the effective width W1 of the first lattice 31 does not necessarily match the width of the opening, and when the opening is large, W1 is smaller than the width of the opening. In this case, the effective width can be obtained theoretically or experimentally.

光透過基板5において、第3格子51は光透過基板5の片側の面をほぼ4等分する形で4つの格子群から成り、各格子群のスケール移動方向の有効幅W3は、光透過基板5のスケール移動方向の幅の約1/2となっている。第3格子51が光透過基板5の光検出器側の面になるように配置されている。   In the light transmissive substrate 5, the third grating 51 is composed of four grating groups in such a manner that one surface of the light transmissive substrate 5 is substantially divided into four, and the effective width W3 in the scale moving direction of each grating group is the light transmissive substrate. 5 is about ½ of the width in the direction of scale movement. The third grating 51 is disposed so as to be a surface of the light transmission substrate 5 on the photodetector side.

電気的な配線については、LED2と光検出器4が基板1と電気的に接続されており、ベアLED2と光検出器4の動作を可能としている。ベアLED2の上面、及び下面に電極が形成されている。上面の電極と基板1上の電極とは導電ワイヤ8にて接続されている。また、下面の電極と基板1の電極間は導電ペーストにて接続されている。光検出器4と基板1との間にも導電ワイヤでの接続があるが、ここでは詳細は省略する。   Regarding the electrical wiring, the LED 2 and the photodetector 4 are electrically connected to the substrate 1, and the bare LED 2 and the photodetector 4 can be operated. Electrodes are formed on the upper and lower surfaces of the bare LED 2. The electrode on the upper surface and the electrode on the substrate 1 are connected by a conductive wire 8. Further, the electrode on the lower surface and the electrode on the substrate 1 are connected by a conductive paste. There is also a conductive wire connection between the photodetector 4 and the substrate 1, but details are omitted here.

(原理説明)
次に、本発明の光学式エンコーダの測定原理について説明する。以下において、像の拡大倍率の変化と、第3格子を透過して光検出器で検出される光の信号振幅の関係を式を用いて説明する。
(Principle explanation)
Next, the measurement principle of the optical encoder of the present invention will be described. Hereinafter, the relationship between the change in the magnification of the image and the signal amplitude of the light that passes through the third grating and is detected by the photodetector will be described using equations.

第1格子31と第2格子71の光学的な距離をz1、第2格子71と第3格子51の光学的な距離をz2、第1格子のピッチをp1、第2格子のピッチをp2、第3格子のピッチをp3、光源の波長をλとする。   The optical distance between the first grating 31 and the second grating 71 is z1, the optical distance between the second grating 71 and the third grating 51 is z2, the pitch of the first grating is p1, the pitch of the second grating is p2, The pitch of the third grating is p3, and the wavelength of the light source is λ.

この場合、以下の条件を満たすときに第3格子51上にピッチp3iの周期を持つ干渉パタンが形成されることが知られている。なお、ここで用いている「光学的な距離」の定義については、式6、式7に示す。   In this case, it is known that an interference pattern having a period of the pitch p3i is formed on the third grating 51 when the following conditions are satisfied. The definition of “optical distance” used here is shown in Equation 6 and Equation 7.

Figure 2010243323
Figure 2010243323

また、干渉パタンのピッチp3iは以下の通りである。

Figure 2010243323
The pitch p3i of the interference pattern is as follows.
Figure 2010243323

第3格子51のピッチp3を干渉パタンのピッチp3iに合致させれば、最適な信号検出が行える。

p3=p3i (式3)
If the pitch p3 of the third grating 51 matches the pitch p3i of the interference pattern, optimal signal detection can be performed.

p3 = p3i (Formula 3)

なお、エンコーダでは複数の位相差信号を検出することが多い。この場合、第3格子51は個々の位相差信号ごとに設けられたり、織り交ぜて配置されたりすることがある。このとき、ピッチp3は1つの位相信号検出に用いられる第3格子51のピッチを指す。   An encoder often detects a plurality of phase difference signals. In this case, the third grating 51 may be provided for each individual phase difference signal or may be arranged in an interlaced manner. At this time, the pitch p3 indicates the pitch of the third grating 51 used for detecting one phase signal.

ところで、検出ヘッド内の第1格子31と第3格子51の実装配置がずれることによってz1とz2が最適な値から若干ずれた場合、式2より拡大倍率が変化する。その結果、式3の関係が厳密には成り立たなくなり、これによって光検出器4で検出される干渉パタンの強度が変化していく。   By the way, when z1 and z2 are slightly deviated from the optimum values due to deviation of the mounting arrangement of the first grating 31 and the third grating 51 in the detection head, the enlargement magnification is changed according to Equation 2. As a result, the relationship of Equation 3 does not hold strictly, and the intensity of the interference pattern detected by the photodetector 4 changes accordingly.

以下の式に示すように、第1格子31から第2格子71までの光学的な距離z1と第2格子から第3格子51までの光学的な距離z2の差をΔzとすると、

Δz=z2−z1=Δz0+Δzd (式4)
|Δzd|≦Δzt (式5)
ただし、Δz0は設計に基づく差、
Δzdはばらつきにより生じる実際の偏差、
Δztは公差、即ち、最大許容値である。
As shown in the following equation, if the difference between the optical distance z1 from the first grating 31 to the second grating 71 and the optical distance z2 from the second grating to the third grating 51 is Δz,

Δz = z2−z1 = Δz0 + Δzd (Formula 4)
| Δzd | ≦ Δzt (Formula 5)
Where Δz0 is the difference based on the design,
Δzd is the actual deviation caused by variation,
Δzt is a tolerance, that is, a maximum allowable value.

なお、ここで表記されている距離は全て光学的な距離である。
光路が全て大気中の場合にはそのまま実際の距離を用いて良い。また、通常、検出ヘッドはパッケージに入れられることが多く、ガラスや光透過樹脂の中を光が通ることがある。この場合、光学的な距離とは、光路の構成する空間、または、物質ごとに実際の長さを個々の屈折率で割ったものの総和とする。
In addition, all the distances described here are optical distances.
If the optical path is all in the atmosphere, the actual distance may be used as it is. In general, the detection head is often put in a package, and light may pass through glass or light-transmitting resin. In this case, the optical distance is the total of the space formed by the optical path or the actual length divided by the individual refractive index for each substance.

即ち、第1格子31・第2格子間71のi(自然数)番目の物質、または、空間の屈折率ni・厚みtiとし、
第2格子71・第3格子51間のj(自然数)番目の物質の屈折率nj・厚みtjとしたときに、第1格子31・第2格子71間の光学的な距離をΣti/ni、第2格子・第3格子間の光学的な距離をΣtj/njとする。
That is, the i (natural number) -th material between the first lattice 31 and the second lattice 71, or the refractive index ni of the space and the thickness ti,
When the refractive index nj and thickness tj of the j (natural number) -th material between the second grating 71 and the third grating 51 are set, the optical distance between the first grating 31 and the second grating 71 is Σti / ni, The optical distance between the second grating and the third grating is Σtj / nj.

Figure 2010243323
Figure 2010243323

従って、式4・式5において、Δzdを光学的な距離ではなく、実際の距離で表現するには、第1格子31の高さの変化により第1格子31・第2格子71間で厚みが変化する部材、または、空間の屈折率をnとして、式4、または、式5で得られたΔzdの結果をn倍すればよいことになる。
以上で、原理の説明を終了する。
Therefore, in Expression 4 and Expression 5, in order to express Δzd with an actual distance instead of an optical distance, the thickness between the first grating 31 and the second grating 71 is changed by a change in the height of the first grating 31. It is only necessary to multiply the result of Δzd obtained by Expression 4 or Expression 5 by n, where n is the refractive index of the changing member or space.
This is the end of the description of the principle.

ここで、第1格子31・第2格子71間、および、第2格子71・第3格子51間に介在する物質、または、空間の厚みと屈折率を説明する。
第1格子31・第2格子71間においては、光透過基板3の屈折率がn1、厚みがt1、光透過樹脂6の屈折率がn2、厚みがt2、ヘッドとスケール7間の空気の屈折率がn3、厚みがt3である。
Here, the thickness and refractive index of the substance or space interposed between the first grating 31 and the second grating 71 and between the second grating 71 and the third grating 51 will be described.
Between the first grating 31 and the second grating 71, the refractive index of the light transmitting substrate 3 is n1, the thickness is t1, the refractive index of the light transmitting resin 6 is n2, the thickness is t2, and the refraction of air between the head and the scale 7 is performed. The rate is n3 and the thickness is t3.

第2格子71・第3格子間51においては、ヘッドとスケール7間の空気の屈折率がn3、厚みがt3、光透過樹脂6の屈折率がn2、厚みがt5、光透過基板5の屈折率がn1、厚みがt4、である。   In the second lattice 71 and the third lattice 51, the refractive index of the air between the head and the scale 7 is n3, the thickness is t3, the refractive index of the light transmission resin 6 is n2, the thickness is t5, and the refractive index of the light transmission substrate 5 The rate is n1 and the thickness is t4.

光透過基板3と光透過基板5は共通の素材を用いているため屈折率は約1.5、光透過樹脂6の屈折率は約1.5、空気の屈折率はほぼ1である。光透過基板3、光透過基板5、光透過樹脂の屈折率は、比較的入手しやすい部材の屈折率を適用しているが、これ以外の値をとっても良いし、光透過基板3と光透過基板5に別素材を用いて屈折率に差があっても良い。   Since the light transmissive substrate 3 and the light transmissive substrate 5 are made of a common material, the refractive index is about 1.5, the refractive index of the light transmissive resin 6 is about 1.5, and the refractive index of air is about 1. The refractive index of the light transmissive substrate 3, the light transmissive substrate 5, and the light transmissive resin is a refractive index of a member that is relatively easily available. However, other values may be used. There may be a difference in refractive index by using another material for the substrate 5.

以上の設定において、z1とz2は以下のように表される。
z1=t1/n1+t2/n2+t3/n3
z2=t4/n1+t5/n2+t3/n3
In the above settings, z1 and z2 are expressed as follows.
z1 = t1 / n1 + t2 / n2 + t3 / n3
z2 = t4 / n1 + t5 / n2 + t3 / n3

本例では、z1=z2となるような設計を行っている。これは、ヘッド/スケール間のギャップが変化してz1とz2が等しい値だけ変化した場合、式3の拡大倍率(z1+z2)/z1の値が変化せず、検出に有利なためである。このとき、p1=p3となり、式2・式3と併せて、各格子のピッチについては以下の関係が成り立つ。   In this example, the design is such that z1 = z2. This is because when the gap between the head / scale changes and z1 and z2 change by the same value, the value of the magnification (z1 + z2) / z1 in Equation 3 does not change, which is advantageous for detection. At this time, p1 = p3, and the following relationship is established for the pitches of the respective lattices together with Expressions 2 and 3.

p1=p3=2×p2   p1 = p3 = 2 × p2

各格子間の光学的な距離z1とz2については、式6、式7を用いて求める。式4におけるΔzの成分のうち、Δz0の設計値は本例においては0であり、図中のΔzdのみ存在する。なお、Δzdは第1格子31と第3格子51の幾何学的な段差ではなく、光学的な距離であるz1とz2の差である。   The optical distances z1 and z2 between the respective gratings are obtained using Expressions 6 and 7. Of the components of Δz in Equation 4, the design value of Δz0 is 0 in this example, and only Δzd in the figure exists. Note that Δzd is not a geometric step between the first grating 31 and the third grating 51, but a difference between z1 and z2 that is an optical distance.

第3格子51は、4つの格子群からなる。各格子群はピッチp3であるが、格子群ごとにp3/4だけ位相が異なるよう配置されている。
光検出器4には4つの図示しない受光部がある。各受光部は第3格子の各格子群に対応する面に形成されている。
The third lattice 51 is composed of four lattice groups. Each grating group has a pitch p3, but the grating groups are arranged so that the phases are different by p3 / 4.
The photodetector 4 has four light receiving parts (not shown). Each light receiving portion is formed on a surface corresponding to each lattice group of the third lattice.

光検出器4についても同様な置き換えが可能である。例えば、図3に示すように、第3格子と受光部とを一体化したフォトダイオードアレイ41(以下、適宜「PDアレイ」とする。)を含む光検出器を構成要素に用いても良い。   Similar replacement is possible for the photodetector 4. For example, as shown in FIG. 3, a photodetector including a photodiode array 41 (hereinafter referred to as “PD array” as appropriate) in which a third grating and a light receiving unit are integrated may be used as a component.

図3、図4に示す例では、フォトダイオードアレイ41(以下PDアレイとする)を有する平行平板状の光検出器4が用いられている。第1格子31と第2格子71とPDアレイの受光面は図中x方向の向きに互いに平行に配置されている。   In the example shown in FIGS. 3 and 4, a parallel plate-shaped photodetector 4 having a photodiode array 41 (hereinafter referred to as a PD array) is used. The light receiving surfaces of the first grating 31, the second grating 71, and the PD array are arranged in parallel to each other in the x direction in the drawing.

光検出器4において、PDアレイ41は光検出器4のスケール側上面に光検出器4の一部のエリアを占めるように形成されている。図5に示すように、PDアレイ41には、同形状の受光要素PD1、PD2、PD3、PD4がピッチp3/4で並んでいる。そして、これらを4つごとに電気的に接続することで位相がp3/4ずつ異なる4つの位相の異なる信号を生成する。   In the photodetector 4, the PD array 41 is formed on the upper surface of the photodetector 4 on the scale side so as to occupy a part of the area of the photodetector 4. As shown in FIG. 5, in the PD array 41, light receiving elements PD1, PD2, PD3, and PD4 having the same shape are arranged at a pitch p3 / 4. Then, by electrically connecting them every four, signals with four phases different in phase by p3 / 4 are generated.

各位相群のピッチはすべてp3であり、スケール移動方向の有効幅W3は、PDアレイ41の長さに等しくなっている。PDアレイ41は光検出器と第3格子を一体化したものであり、「従来の技術」において説明した3重スリットの機能がそのまま成立する。z2の算出に当たっては、第3格子の代わりにPDアレイ41の面からスケール7の第2格子71までの光学的距離を算出すればよい。   The pitch of each phase group is all p3, and the effective width W3 in the scale moving direction is equal to the length of the PD array 41. The PD array 41 is formed by integrating the photodetector and the third grating, and the function of the triple slit described in the “conventional technology” is established as it is. In calculating z2, the optical distance from the surface of the PD array 41 to the second grating 71 of the scale 7 may be calculated instead of the third grating.

なお、この発明の実施の形態の各構成要素については、各種の変形、置き換えが可能である。
光源にはベアLED2の例を示したが、面発光レーザ等、回折イメージが形成可能なものであれば、ベアチップタイプでもモールドタイプでもカン封止したタイプでもよい。第1格子31を有する光透過部材3の素材としてガラスが一般的であるが、PETやポリイミド等の樹脂を用いてもよい。第3格子51は検出位相の異なる4つの格子群に個別に受光部を用いた例を示したが、2群、または、1群の格子群を用いたタイプであってもよい。
Note that various modifications and replacements are possible for each component of the embodiment of the present invention.
An example of the bare LED 2 is shown as the light source. However, as long as a diffraction image can be formed, such as a surface emitting laser, a bare chip type, a mold type, or a can-sealed type may be used. Glass is generally used as the material of the light transmissive member 3 having the first grating 31, but a resin such as PET or polyimide may be used. In the third grating 51, an example in which the light receiving unit is individually used for four grating groups having different detection phases is shown, but a type using two groups or one group of grating groups may be used.

光源側のベアLEDと第1格子31の組合せについては、図6に示すような点光源21、または、線状光源、もしくは、図7に示すような1スリットの第1格子31を用いても良い。この場合、点光源21や線状光源、または、1スリット31の幅W1は所定の値以下であることが必要である。原理説明に用いた式を適用することを可能とするために、本例では、少なくともW1≦p3であることが望ましい。   As for the combination of the bare LED on the light source side and the first grating 31, the point light source 21 as shown in FIG. 6, the linear light source, or the first grating 31 with one slit as shown in FIG. 7 may be used. good. In this case, the point light source 21, the linear light source, or the width W1 of one slit 31 needs to be not more than a predetermined value. In this example, it is desirable that at least W1 ≦ p3 in order to make it possible to apply the formula used in the explanation of the principle.

この出射部はスケール移動方向の出射幅が狭められている場合、点光源21や線状光源、または、1スリット31の出射部の位置からスケール7の格子面までの光学的距離をz1とする。   When the emission width of the emission part is reduced in the scale moving direction, the optical distance from the point light source 21 or the linear light source or the position of the emission part of one slit 31 to the lattice plane of the scale 7 is z1. .

PDアレイを用いる場合に関して、図5の例では検出位相の異なる4つの位相群を一カ所に入れ込んだ例を示したが、2群、または、4群のPDアレイ群を用いる構成でもよい。   In the case of using a PD array, the example of FIG. 5 shows an example in which four phase groups having different detection phases are inserted in one place, but a configuration using two or four PD array groups may be used.

本実施携帯の構成は相対移動量を検出するものであるが、検出ヘッドおよびスケール上に基準位置検出用の部材、特に、光源・検出部・光学パタンなどを追加して配置することも可能である。   The configuration of this embodiment mobile phone detects the relative movement amount, but it is also possible to add a reference position detection member, particularly a light source, a detection unit, an optical pattern, etc., on the detection head and the scale. is there.

さらに、本実施形態の第1から第3までの格子、または、この一部を複数配置することで、同一方向の変位を複数の検出系で検出、または、直交する複数の方向の変位を同時に検出する構成にすることも可能である。PDアレイを用いる場合には、本例の第1、第2までの格子とPDアレイ、または、この一部を複数配置することで同様の目的を達成するための構成とすることが可能である。   Furthermore, by arranging a plurality of the first to third lattices or a part thereof in this embodiment, the displacement in the same direction is detected by a plurality of detection systems, or the displacements in a plurality of orthogonal directions are simultaneously performed. It is also possible to adopt a configuration for detection. In the case of using a PD array, the first and second gratings and PD arrays in this example and the PD array, or a configuration for achieving a similar purpose by arranging a plurality of parts thereof can be used. .

次に、本実施形態の作用について説明する。
光源であるベアLED2から光が出射される。この光は光透過基板3に形成された第1格子31を通り、スケール7上の第2回折格子71に照射される。さらに、光は第2格子71で反射、回折され、光透過基板5に形成された第3格子51上に第2格子の回折イメージが形成される。光検出器4にPDアレイを用いる場合にも、同様にしてPDアレイ41上に第2格子71の回折イメージが形成される。
Next, the operation of this embodiment will be described.
Light is emitted from the bare LED 2 that is a light source. This light passes through the first grating 31 formed on the light transmitting substrate 3 and is irradiated to the second diffraction grating 71 on the scale 7. Further, the light is reflected and diffracted by the second grating 71, and a diffraction image of the second grating is formed on the third grating 51 formed on the light transmission substrate 5. Similarly, when a PD array is used for the photodetector 4, a diffraction image of the second grating 71 is formed on the PD array 41 in the same manner.

この回折イメージは、第2格子71を2倍に拡大した像であり、第3格子51を通った回折イメージの光は光検出器4の受光部で検出される。スケール7が検出ヘッドに対してx方向に相対移動するとこの回折イメージが第3格子51上でx方向に移動する。このため、光検出器4から周期的な疑似正弦波信号が得られる。   The diffraction image is an image obtained by magnifying the second grating 71 twice, and the light of the diffraction image that has passed through the third grating 51 is detected by the light receiving unit of the photodetector 4. When the scale 7 moves relative to the detection head in the x direction, the diffraction image moves on the third grating 51 in the x direction. For this reason, a periodic pseudo sine wave signal is obtained from the photodetector 4.

光源に点光源・線状光源や1スリットの第1格子31を用いた場合も同様である。光検出器4からは90°位相差の4つの信号が得られる。必要に応じて2組の180°位相差の信号ごとに差分を取り、90°位相差の2信号が得ることができる。   The same applies when a point light source, a linear light source, or a first slit 31 with one slit is used as the light source. Four signals having a phase difference of 90 ° are obtained from the photodetector 4. If necessary, a difference is taken for each of two sets of signals having a phase difference of 180 °, and two signals having a phase difference of 90 ° can be obtained.

光透過樹脂6表面の段差調整が無い場合には、Δzdが変化することによって、第1格子31から第2格子71までの光学的な距離z1と、第2格子71から第3格子51までの光学的な距離z2が最適な値から若干ずれる。これにより、第3格子51上にできる第2格子71のセルフイメージの拡大倍率が変化して光検出器で検出される干渉パタンの強度が変化する。   When there is no step adjustment on the surface of the light transmissive resin 6, Δzd changes to change the optical distance z 1 from the first grating 31 to the second grating 71 and the distance from the second grating 71 to the third grating 51. The optical distance z2 is slightly deviated from the optimum value. As a result, the magnification of the self-image of the second grating 71 formed on the third grating 51 changes, and the intensity of the interference pattern detected by the photodetector changes.

光検出器4がPDアレイであれば、Δzdが変化することによって、第1格子31から第2格子71までの光学的な距離z1と、第2格子71からPDアレイまでの光学的な距離z2が最適な値から若干ずれる。これにより、PDアレイ上にできる第2格子71のセルフイメージの拡大倍率が変化して光検出器で検出される干渉パタンの強度が変化する。   If the photodetector 4 is a PD array, the optical distance z1 from the first grating 31 to the second grating 71 and the optical distance z2 from the second grating 71 to the PD array are changed by changing Δzd. Slightly deviates from the optimum value. As a result, the magnification of the self-image of the second grating 71 formed on the PD array changes, and the intensity of the interference pattern detected by the photodetector changes.

次に、信号調整部の作用について説明する。
これに対して、光透過樹脂6表面の段差調整によって拡大倍率が設計値にほぼ合わせこまれる。このことによって、ほぼ最適な信号検出ができ、良好なSN比が得られる。
また、効果を説明する。段差を設けなければ信号検出レベルが低下して所望の信号やSN比が得られなかったエンコーダについて、段差による拡大倍率の調整でほぼ最適な信号検出ができ、良好なSN比が得られる。これによって、不良品の発生率を低下させることができる。
Next, the operation of the signal adjustment unit will be described.
On the other hand, the magnification is substantially matched to the design value by adjusting the level difference on the surface of the light transmitting resin 6. As a result, an almost optimal signal can be detected and a good S / N ratio can be obtained.
Moreover, an effect is demonstrated. For encoders in which the signal detection level is lowered and a desired signal or SN ratio cannot be obtained without providing a step, almost optimum signal detection can be performed by adjusting the enlargement magnification by the step, and a good SN ratio can be obtained. This can reduce the incidence of defective products.

さらに、Δzdによる拡大倍率のずれを打ち消すことが出来ることで、設計の自由度が向上し、使用部材の公差の緩いもの、従って通常はコストの安いものや、実装公差の緩い実装機を採用することも可能となる。   In addition, it is possible to cancel the enlargement magnification shift caused by Δzd, so that the degree of freedom in design is improved, and a mounting machine with a loose tolerance of the member used, and therefore usually a low cost or a mounting machine with a loose mounting tolerance is adopted. It is also possible.

また、量産時に使用する部材のロットごとのばらつきや部材変更によって発生する平均的なΔzdの値による拡大倍率のずれを打ち消すように段差を設けることで、まとまった数量単位での信号調整が可能となる。   In addition, it is possible to adjust the signal in a unit of quantity by providing a step so as to cancel the deviation of the enlargement magnification due to the average Δzd value caused by the variation of lots of parts used in mass production and the change of parts. Become.

上述の効果以外にも、使用部材と構成により、以下のような効果がある。
通常、ベアチップ部品の厚さ公差は高々±20μm程度であり、Δzdの実装公差を小さく抑えることが出来る構成となっている。そのため、W1やW3を大きくとることができ、エンコーダ信号の振幅が大きく取れ、SN比が向上する。
In addition to the above-described effects, the following effects are obtained depending on the members used and the configuration.
Normally, the thickness tolerance of the bare chip component is about ± 20 μm at most, and the configuration is such that the mounting tolerance of Δzd can be kept small. Therefore, W1 and W3 can be increased, the amplitude of the encoder signal can be increased, and the SN ratio is improved.

また、第1格子31と第3格子51が光透過基板3と光透過基板5の下側になるよう配置されているため、Δzdの実装公差に光透過基板3と光透過基板5の厚み公差はΔzdに影響を与えない。このため、Δzdの実装公差をより小さく抑えることが出来る。   Further, since the first grating 31 and the third grating 51 are arranged below the light transmitting substrate 3 and the light transmitting substrate 5, the thickness tolerance of the light transmitting substrate 3 and the light transmitting substrate 5 is included in the mounting tolerance of Δzd. Does not affect Δzd. For this reason, the mounting tolerance of Δzd can be further reduced.

光源であるベアLED2上面の光出射部に光透過基板3を直接貼り付け、さらにベアLED上面の光透過基板3が貼られていない部分に通電のための配線を行うことで、第1格子の機能とベアLEDへの電流印可機能をコンパクトな形で実現している。   The light transmitting substrate 3 is directly attached to the light emitting portion on the upper surface of the bare LED 2 that is a light source, and further, wiring for energization is performed on a portion where the light transmitting substrate 3 on the upper surface of the bare LED is not attached. The function and the function of applying current to the bare LED are realized in a compact form.

光源、および、受光部にベアチップ部品を用いていることで、実装面積、及び、厚みを抑えることができる。さらにベアLEDを用いることで発光部の光出射部分の長さが数10μm〜200μm程度に小さくすることができ、この上に配置する光透過基板3の面積も小さくすることができる。このため、小型化・薄型化において有利である。   By using bare chip components for the light source and the light receiving part, the mounting area and thickness can be suppressed. Further, by using the bare LED, the length of the light emitting part of the light emitting part can be reduced to about several tens of μm to 200 μm, and the area of the light transmitting substrate 3 disposed thereon can also be reduced. For this reason, it is advantageous in reducing the size and thickness.

ベアLED2の小さな発光部に第1格子31を密着させることで、第1格子31の必要本数を最小限に抑えることができる。このことによって、W1の長さを小さくすることができ、Δzdの実装公差が大きくとれる、または、Δzdの同じ実装公差でもエンコーダの信号振幅の低減が少なく抑えられるという利点が得られる。
また、小型化・薄型化によって樹脂封止における、クラックやワイヤ配線の断線といった点においても信頼性の向上が期待できる。
さらに樹脂で封止したことで大気圧の影響を受けにくくなり、真空中や高圧下での使用が可能となる。
The required number of the 1st grating | lattices 31 can be suppressed to the minimum by sticking the 1st grating | lattice 31 to the small light emission part of the bare LED2. As a result, the length of W1 can be reduced, and the mounting tolerance of Δzd can be increased, or even if the mounting tolerance of Δzd is the same, the reduction of the encoder signal amplitude can be reduced.
Further, improvement in reliability can be expected in terms of cracks and disconnection of wire wiring in resin sealing due to downsizing and thinning.
Furthermore, sealing with resin makes it less susceptible to atmospheric pressure and enables use under vacuum or high pressure.

本実施形態ではベアLEDを用いているが、モールドLEDを用いることも可能である。この場合、LED上面にワイヤ配線をする必要がなくなり、第1格子を有する光透過基板3を実装することが容易となる。さらに、モールドLEDは封止されているため、ベアLEDに比べると汎用性・信頼性が高い。そのため、エンコーダの実装が容易となるメリットがある。   In this embodiment, bare LEDs are used, but molded LEDs can also be used. In this case, it is not necessary to perform wire wiring on the upper surface of the LED, and it becomes easy to mount the light transmission substrate 3 having the first lattice. Furthermore, since the mold LED is sealed, the versatility and reliability are higher than those of the bare LED. Therefore, there is an advantage that the encoder can be easily mounted.

(第1の実施形態の変形例1)
次に、本発明における第1の実施形態の変形例1について説明する。
(Modification 1 of the first embodiment)
Next, Modification 1 of the first embodiment of the present invention will be described.

(構成)
図4における光透過樹脂6の形状を変えて、図10に示すように傾斜を設けている。なお、図2の上面に同様の傾斜を持たせた構成でも同様の作用・効果が期待出来る。
(Constitution)
The shape of the light transmitting resin 6 in FIG. 4 is changed to provide an inclination as shown in FIG. It should be noted that the same action and effect can be expected even in a configuration in which the upper surface of FIG.

式2の(z1+z2)/z1で表される拡大倍率が、式4におけるΔzdによって設計値からずれた分を、元の設計値に合わせ込むように、その傾斜の大きさ(高さ)と光源側と受光側のどちらが高いかということが求められる。   The magnitude (height) of the inclination and the light source so that the magnification that is expressed by (z1 + z2) / z1 in Expression 2 is shifted from the design value by Δzd in Expression 4 to match the original design value. Which side is higher than the light receiving side is required.

この傾斜形状は、Δzdの絶対値が大きく、もし段差形状が無い場合には信号検出レベルが低下して所望の信号やSN比が得られない、もしくは、そうなる可能性がある場合に適用する。   This slope shape is applied when the absolute value of Δzd is large, and if there is no step shape, the signal detection level is lowered and a desired signal or S / N ratio cannot be obtained or there is a possibility of such a situation. .

この傾斜は、図8、または、図9に示す平坦な光透過樹脂6の表面形状を切削・加圧による変形・モールド型の修正によるモールディングといった加工により実現することができる。なお、ここに示した以外の加工法や加熱等による加工性向上の手段などを用いても構わない。   This inclination can be realized by processing such as molding by deforming the mold shape by cutting / pressing the surface shape of the flat light transmitting resin 6 shown in FIG. 8 or FIG. A processing method other than those shown here, a means for improving workability by heating, etc. may be used.

(作用)
拡大倍率が設計値にほぼ合わせこまれることによって、ほぼ最適な信号検出ができ、良好なSN比が得られる。
(Function)
When the enlargement magnification is substantially matched with the design value, almost optimal signal detection can be performed, and a good SN ratio can be obtained.

(効果)
本変形例では、上述した第1の実施形態と同様な効果を有する。
(effect)
This modification has the same effects as those of the first embodiment described above.

(第1の実施形態の変形例2)
次に、本発明における第1の実施形態の変形例2について説明する。
図4おける光透過樹脂6のスケール側の表面の段差の代わりに、図11、または、図12に示すように新たな光透過部材61を設けている。なお、図4の光透過樹脂6のスケール側の表面を段差形状から図10の光透過樹脂6に示すような傾斜を持たせた形状に置き換えても同様の作用・効果が期待出来る。
(Modification 2 of the first embodiment)
Next, modification 2 of the first embodiment of the present invention will be described.
Instead of the step on the surface of the light transmitting resin 6 on the scale side in FIG. 4, a new light transmitting member 61 is provided as shown in FIG. 11 or FIG. It should be noted that the same action and effect can be expected even if the surface on the scale side of the light transmitting resin 6 in FIG. 4 is replaced with a shape having an inclination as shown in the light transmitting resin 6 in FIG.

式2の(z1+z2)/z1で表される拡大倍率が、式4におけるΔzdによって設計値からずれた分を、元の設計値に合わせ込むように、その光透過部材61の厚みと光源側と受光側のどちら側に設けるかということが決められる。   The thickness of the light transmitting member 61 and the light source side are adjusted so that the amount of enlargement magnification represented by (z1 + z2) / z1 in Equation 2 is shifted from the design value by Δzd in Equation 4 to the original design value. Which side of the light receiving side is provided is determined.

光透過部材61は、Δzdの絶対値が大きく、もし段差形状が無い場合には信号検出レベルが低下して所望の信号やSN比が得られない、もしくは、そうなる可能性がある場合に適用する。   The light transmitting member 61 is applied when the absolute value of Δzd is large, and if there is no stepped shape, the signal detection level is lowered and a desired signal or S / N ratio cannot be obtained or there is a possibility of that. To do.

光透過部材61は、図8、および、図9に示すような平坦な光透過樹脂6の表面に薄膜を実装したり、フォトリソグラフィ技術により形成したりすることにより実現することができる。なお、ここに示した以外の実装・形成方法を用いても構わない。   The light transmissive member 61 can be realized by mounting a thin film on the surface of a flat light transmissive resin 6 as shown in FIGS. 8 and 9 or by photolithography. Note that a mounting / forming method other than those shown here may be used.

さらに、本例では1つの光透過部材61を光源側と受光側のいずれか一方に設けているが、複数の部材を用いること、または両方に同時に設けること等、所望の拡大倍率の調整が出来さえすれば、その構成は問わない。   Further, in this example, one light transmitting member 61 is provided on either the light source side or the light receiving side. However, it is possible to adjust a desired enlargement magnification by using a plurality of members or simultaneously providing both members. As long as you do, the configuration does not matter.

(作用)
光透過部材61を設けることで、z1とz2の少なくとも一方が調整される。拡大倍率が設計値にほぼ合わせこまれることによって、ほぼ最適な信号検出ができ、良好なSN比が得られる。
(Function)
By providing the light transmitting member 61, at least one of z1 and z2 is adjusted. When the enlargement magnification is substantially matched with the design value, almost optimal signal detection can be performed, and a good SN ratio can be obtained.

(効果)
本変形例では、第1の実施形態と同様な効果を有する。
さらに、表面への別部材である光透過部材61の配置で実現可能であることから、以下のような効果も有する。
薄膜の貼付であれば作業が比較的容易である。さらに再調整等のために部材を除去したり、貼り替えたりすることも比較的容易である。
また、薄膜パタンをリソグラフィ技術で形成する場合には、多数のエンコーダを並べて同時に調整できる可能性がある。
(effect)
This modification has the same effect as the first embodiment.
Furthermore, since it is realizable by arrangement | positioning of the light transmissive member 61 which is another member on the surface, it also has the following effects.
If a thin film is applied, the operation is relatively easy. Further, it is relatively easy to remove or replace the member for readjustment or the like.
In addition, when forming a thin film pattern by a lithography technique, there is a possibility that a large number of encoders can be arranged and adjusted simultaneously.

(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態に係る光学式エンコーダについて説明する。
図3、図4における光透過樹脂6の表面の段差の代わりに、光透過樹脂6の内部に、図13に示すように光透過部材5を設けている。図1、図2における光透過樹脂6の表面の段差の代わりに光透過樹脂6の内部に、図13に示すように光透過部材5を設けても、同様の作用・効果が期待出来る。
(Second Embodiment)
Next, an optical encoder according to a second embodiment of the present invention will be described.
Instead of the steps on the surface of the light transmitting resin 6 in FIGS. 3 and 4, a light transmitting member 5 is provided inside the light transmitting resin 6 as shown in FIG. 13. Even if the light transmitting member 5 is provided inside the light transmitting resin 6 as shown in FIG. 13 in place of the step on the surface of the light transmitting resin 6 in FIGS.

式2の(z1+z2)/z1で表される拡大倍率が、式4におけるΔzdによって設計値からずれた分を、元の設計値に合わせ込むように、光透過部材5のスケール方向(図中z方向)の厚みと屈折率と光源側か受光側かの配置が決められる。   The scale direction of the light-transmitting member 5 (z in the figure) is set so that the amount of enlargement magnification represented by (z1 + z2) / z1 in Equation 2 is shifted from the design value by Δzd in Equation 4 to the original design value. Direction) thickness, refractive index, and arrangement of light source side or light receiving side.

光透過部材5は、Δzdの絶対値が大きく、もし段差形状が無い場合には信号検出レベルが低下して所望の信号やSN比が得られない、もしくは、そうなる可能性がある場合に適用する。
また、本例では光透過部材を用いているが、大気を含めた気体や真空を配置する空間であっても構わない。
The light transmitting member 5 is applied when the absolute value of Δzd is large, and if there is no stepped shape, the signal detection level is lowered and a desired signal or S / N ratio cannot be obtained. To do.
Moreover, although the light transmissive member is used in this example, it may be a space in which a gas including the atmosphere or a vacuum is arranged.

(作用)
光透過性樹脂6の一部を屈折率の異なる光透過部材5に置き換えることでz1とz2の少なくとも一方が調整される。
拡大倍率が設計値にほぼ合わせこまれることによって、ほぼ最適な信号検出ができ、良好なSN比が得られる。
(Function)
By replacing a part of the light transmissive resin 6 with the light transmissive member 5 having a different refractive index, at least one of z1 and z2 is adjusted.
When the enlargement magnification is substantially matched with the design value, almost optimal signal detection can be performed, and a good SN ratio can be obtained.

(効果)
本実施形態では、第1の実施形態と同様な効果を有する。
(effect)
The present embodiment has the same effect as the first embodiment.

(第2の実施形態の変形例1)
本発明における第2の実施形態の変形例1について説明する。
図14に示すように、図3、図4における光透過部材3の第1格子31がスケール側に位置するように配置している。図1、図2における光透過部材3の第1格子31がスケール側に位置するように配置しても、同様の作用・効果が期待出来る。
(Modification 1 of 2nd Embodiment)
Modification 1 of the second embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIG. 14, the first grating 31 of the light transmitting member 3 in FIGS. 3 and 4 is disposed on the scale side. Even if the first grating 31 of the light transmitting member 3 in FIGS. 1 and 2 is disposed on the scale side, the same operation and effect can be expected.

また、光透過部材3のスケール方向(図中z方向)の厚みは、式2の(z1+z2)/z1で表される拡大倍率が、式4におけるΔzdによって設計値からずれた分を、元の設計値に合わせ込むように決められる。   In addition, the thickness of the light transmitting member 3 in the scale direction (z direction in the drawing) is calculated by subtracting the amount of enlargement magnification represented by (z1 + z2) / z1 in Expression 2 from the design value by Δzd in Expression 4. It is decided to match the design value.

(作用)
光透過部材3の厚みを変更することでz1が調整される。
拡大倍率が設計値にほぼ合わせこまれることによって、ほぼ最適な信号検出ができ、良好なSN比が得られる。
(Function)
By changing the thickness of the light transmitting member 3, z1 is adjusted.
When the enlargement magnification is substantially matched with the design value, almost optimal signal detection can be performed, and a good SN ratio can be obtained.

(効果)
本変形例では、第1の実施形態と同様な効果を有する。
(effect)
This modification has the same effect as the first embodiment.

さらに、この構成によると、第1格子31がスケール側である上側になっている。このため、第1格子31から樹脂表面までの厚みが一定の場合、第1格子31が下側である場合に比べて樹脂厚が厚いため、光透過基板3と樹脂の線膨張係数の違いにより、製造時に高温から低温に下げて樹脂を固めていく際に表面の平坦性がよくなり、その結果光学特性がよくなる。   Furthermore, according to this structure, the 1st grating | lattice 31 is the upper side which is a scale side. For this reason, when the thickness from the 1st grating | lattice 31 to the resin surface is constant, since the resin thickness is thick compared with the case where the 1st grating | lattice 31 is a lower side, it is based on the difference in the linear expansion coefficient of the light transmissive board | substrate 3 and resin. When the resin is hardened by lowering the temperature from a high temperature to a low temperature during production, the flatness of the surface is improved, and as a result, the optical characteristics are improved.

(第2の実施形態の変形例2)
次に、本発明の第2の実施形態の変形例2について説明する。
図15に示すように、図2、図3における光透過部材3を、第1格子を設けた光遮光部材3に置き換えている。図1、図2における光透過部材3を第1格子を設けた光遮光部材3に置き換えても、同様の作用・効果が期待出来る。
(Modification 2 of the second embodiment)
Next, Modification 2 of the second embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIG. 15, the light transmitting member 3 in FIGS. 2 and 3 is replaced with a light shielding member 3 provided with a first grating. Even if the light transmitting member 3 in FIGS. 1 and 2 is replaced with the light shielding member 3 provided with the first grating, the same operation and effect can be expected.

光遮光部材3のスケール方向(図中z方向)の厚みは、式2の(z1+z2)/z1で表される拡大倍率が、式4におけるΔzdによって設計値からずれた分を、元の設計値に合わせ込むように決められる。   The thickness of the light-shielding member 3 in the scale direction (z direction in the figure) is the original design value obtained by changing the enlargement magnification represented by (z1 + z2) / z1 in Expression 2 from the design value by Δzd in Expression 4. It is decided to adjust to.

光遮光部材3の少なくとも表面は導電性を持ち、ベアLED光源の電極と金線ワイヤ8とを電気的に接続する役割を果たす。
本変形例では、第1格子を形成した光遮光部材を用いているが、光透過部材に内部まで光を通さないパタンで第1格子を形成したものを用いても構わない。
At least the surface of the light shielding member 3 has conductivity, and plays a role of electrically connecting the electrode of the bare LED light source and the gold wire 8.
In this modification, the light shielding member in which the first grating is formed is used. However, it is also possible to use a light transmitting member in which the first grating is formed with a pattern that does not allow light to pass through to the inside.

(作用)
光遮光部材3の厚みを変更することでz1が調整される。
拡大倍率が設計値にほぼ合わせこまれることによって、ほぼ最適な信号検出ができ、良好なSN比が得られる。
(Function)
By changing the thickness of the light shielding member 3, z1 is adjusted.
When the enlargement magnification is substantially matched with the design value, almost optimal signal detection can be performed, and a good SN ratio can be obtained.

(効果)
本変形例では、第1の実施形態と同様な効果を有する。
さらに、光遮光部材3が電気的配線の一部となることで、光源2の上に光遮光部材3以外に金線ワイヤ8をボンディングするパッドを設ける必要がなくなる。従って実装が容易となり、小型化も図れる。
(effect)
This modification has the same effect as the first embodiment.
Further, since the light shielding member 3 becomes a part of the electrical wiring, it is not necessary to provide a pad for bonding the gold wire 8 on the light source 2 in addition to the light shielding member 3. Therefore, the mounting becomes easy and the size can be reduced.

(第2の実施形態の変形例3)
次に、本発明の第2の実施形態の変形例3について説明する。
図16に示すように、図3、図4における光透過部材5を、第3格子51がスケール側に位置するように配置している。
光透過部材5のスケール方向(図中z方向)の厚みは、式2の(z1+z2)/z1で表される拡大倍率が、式4におけるΔzdによって設計値からずれた分を、元の設計値に合わせ込むように決められる。
(Modification 3 of the second embodiment)
Next, Modification 3 of the second embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIG. 16, the light transmission member 5 in FIGS. 3 and 4 is arranged so that the third grating 51 is located on the scale side.
The thickness of the light transmissive member 5 in the scale direction (z direction in the figure) is the original design value obtained by changing the enlargement magnification represented by (z1 + z2) / z1 in Expression 2 from the design value by Δzd in Expression 4. It is decided to adjust to.

(作用)
光透過部材5の厚みを変更することでz2が調整される。
拡大倍率が設計値にほぼ合わせこまれることによって、ほぼ最適な信号検出ができ、良好なSN比が得られる。
(Function)
By changing the thickness of the light transmission member 5, z2 is adjusted.
When the enlargement magnification is substantially matched with the design value, almost optimal signal detection can be performed, and a good SN ratio can be obtained.

(効果)
本変形例では、第1の実施形態と同様な効果を有する。
さらに、この構成によると、第3格子がスケール側である上側になっているため、第3格子から樹脂表面までの厚みが一定の場合、第3格子が下側である場合に比べて樹脂厚が厚くなる。このため、光透過基板5と樹脂の線膨張係数の違いにより、製造時に高温から低温に下げて樹脂を固めていく際に表面の平坦性がよくなり、その結果光学特性がよくなる。
(effect)
This modification has the same effect as the first embodiment.
Further, according to this configuration, since the third lattice is on the upper side which is the scale side, the resin thickness is larger when the thickness from the third lattice to the resin surface is constant than when the third lattice is on the lower side. Becomes thicker. For this reason, due to the difference in linear expansion coefficient between the light transmitting substrate 5 and the resin, the flatness of the surface is improved when the resin is hardened by lowering the temperature from a high temperature to a low temperature during production, and as a result, the optical characteristics are improved.

(第2の実施形態の変形例4)
次に、本発明の第2の実施形態の変形例4について説明する。
図17に示すように、図3、図4における光透過部材5を、第3格子を設けた光遮光部材5に置き換えている。
光遮光部材5のスケール方向(図中z方向)の厚みは、式2の(z1+z2)/z1で表される拡大倍率が、式4におけるΔzdによって設計値からずれた分を、元の設計値に合わせ込むように決められる。
本変形例では、第3格子を形成した光遮光部材を用いているが、光透過部材に内部まで光を通さないパタンで第1格子を形成したものを用いても構わない。
(Modification 4 of the second embodiment)
Next, Modification 4 of the second embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIG. 17, the light transmitting member 5 in FIGS. 3 and 4 is replaced with a light shielding member 5 provided with a third grating.
The thickness of the light-shielding member 5 in the scale direction (z direction in the figure) is the original design value obtained by changing the enlargement magnification represented by (z1 + z2) / z1 in Expression 2 from the design value by Δzd in Expression 4. It is decided to fit in.
In this modification, the light shielding member in which the third grating is formed is used. However, it is also possible to use a light transmitting member in which the first grating is formed with a pattern that does not allow light to pass through to the inside.

(作用)
光遮光部材5の厚みを変更することでz2が調整される。
拡大倍率が設計値にほぼ合わせこまれることによって、ほぼ最適な信号検出ができ、良好なSN比が得られる。
(Function)
By changing the thickness of the light shielding member 5, z2 is adjusted.
When the enlargement magnification is substantially matched with the design value, almost optimal signal detection can be performed, and a good SN ratio can be obtained.

(効果)
本変形例では、第1の実施形態と同様な効果を有する。
(effect)
This modification has the same effect as the first embodiment.

(第3の実施の形態)
本発明の第3の実施形態に係る光学式エンコーダについて説明する。
図11では、図3、図4における光源2と基板1の間にスペーサ22を配置し、図19では、図1、図2における光検出器4と基板1の間にスペーサ42を配置している。
(Third embodiment)
An optical encoder according to the third embodiment of the present invention will be described.
11, a spacer 22 is disposed between the light source 2 and the substrate 1 in FIGS. 3 and 4, and in FIG. 19, a spacer 42 is disposed between the photodetector 4 and the substrate 1 in FIGS. 1 and 2. Yes.

スペーサ42のスケール方向(図中z方向)の厚みは、式2の(z1+z2)/z1で表される拡大倍率が、式4におけるΔzdによって設計値からずれた分を、元の設計値に合わせ込むように決められる。
本実施形態では、光源側と受光側の一方にスペーサ42を配置しているが、両方に配置しても構わない。また、光源側や光検出側の格子の形状には何を用いても良い。即ち、点光源や第1格子、PDアレイや第3格子には特に制約は無い。
The thickness of the spacer 42 in the scale direction (z direction in the figure) is adjusted so that the enlargement magnification represented by (z1 + z2) / z1 in Expression 2 deviates from the design value by Δzd in Expression 4 to the original design value. To be included.
In the present embodiment, the spacer 42 is disposed on one of the light source side and the light receiving side, but may be disposed on both. Further, any shape may be used for the shape of the grating on the light source side or the light detection side. That is, there are no particular restrictions on the point light source, the first grating, the PD array, and the third grating.

(作用)
スペーサ42の厚みを変更することでz1とz2の少なくとも一方が調整される。拡大倍率が設計値にほぼ合わせこまれることによって、ほぼ最適な信号検出ができ、良好なSN比が得られる。
(Function)
By changing the thickness of the spacer 42, at least one of z1 and z2 is adjusted. When the enlargement magnification is substantially matched with the design value, almost optimal signal detection can be performed, and a good SN ratio can be obtained.

(効果)
本実施形態では、第1の実施形態と同様な効果を有する。
このようにスペーサ42を用いることで、第1格子と第3格子(PDアレイ)の高さ合わせにおいて、ベアLED2と光透過基板3と光検出器4の厚みの調整が可能となる。具体的には、個々の部材の厚みが予め決まっているためにスペーサ無しで第1格子と第3格子(PDアレイ)の高さを合わせることが出来ない場合に有効である。
(effect)
The present embodiment has the same effect as the first embodiment.
By using the spacers 42 in this way, the thicknesses of the bare LED 2, the light transmission substrate 3, and the photodetector 4 can be adjusted in the height adjustment of the first grating and the third grating (PD array). Specifically, it is effective when the heights of the first grating and the third grating (PD array) cannot be matched without a spacer because the thickness of each member is determined in advance.

また、部材の厚みが極端にばらついたときや、部材を別の物に交換するときなど、スペーサの厚みを変えることで調整ができるメリットがある。また、スペーサ42は厚み公差が小さいものを用いることにより、z1とz2の差であるΔzdへの影響も極力小さく抑えることができる。   Further, there is an advantage that adjustment is possible by changing the thickness of the spacer when the thickness of the member is extremely varied or when the member is replaced with another material. Further, by using a spacer 42 having a small thickness tolerance, the influence on Δzd which is a difference between z1 and z2 can be suppressed as much as possible.

以上のように、本発明は、小型で量産に向いた光学式エンコーダに有用である。   As described above, the present invention is useful for an optical encoder that is small and suitable for mass production.

2 ベアLED
4 光検出器
5 光透過基板
6 光透過樹脂
7 スケール
31 第1格子
71 第2格子
51 第3格子


2 Bear LED
Reference Signs List 4 Photodetector 5 Light transmissive substrate 6 Light transmissive resin 7 Scale 31 First grating 71 Second grating 51 Third grating


Claims (12)

相対的に移動する固定体と移動体の内のいずれか一方に取り付けられた検出ヘッドと、
他方に前記検出ヘッドに対向して取り付けられた、相対移動する方向に所定ピッチの光学パタンを有する格子が設けられたスケールと、を備え、
前記検出ヘッドは、
出射光のスケール移動方向の出射幅が限定された発散光を出射し、前記スケールに所定の光を照射する発光部と、格子機能面と受光部を有する光検出部と、を有し、
前記発光部の限定された出射幅を有する出射面から前記スケールに照射されて前記スケールに設けられた前記格子により反射し、回折した光が前記光検出部の前記格子機能面に形成するイメージの動きを検出するよう配置された前記光検出部が設けられ、前記スケールの相対移動量に応じて前記光検出部から周期的な検出信号が出力されるような光学式エンコーダにおいて、
前記発光部側の発散光の出射幅を限定する位置から前記スケールの前記格子までの光学的距離z1と、
前記受光部側の前記スケールの前記格子から前記光検出部の前記格子機能面までの光学的距離z2と、の少なくとも一方の値を増減させることによって、検出信号の振幅レベルの劣化を低減させる信号劣化低減手段を備えることを特徴とする光学式エンコーダ。
A detection head attached to either one of the fixed body and the moving body that move relative to each other;
A scale provided with a grating having an optical pattern with a predetermined pitch in the direction of relative movement, attached to the other side facing the detection head,
The detection head is
A light emitting unit that emits divergent light with a limited emission width in the direction of scale movement of the emitted light, and irradiates the scale with predetermined light; and a light detection unit that includes a grating functional surface and a light receiving unit,
An image of an image formed on the grating functional surface of the light detection unit by irradiating the scale from the emission surface having a limited emission width of the light emitting unit and reflecting the diffracted light by the grating provided on the scale. In the optical encoder in which the light detection unit arranged to detect movement is provided, and a periodic detection signal is output from the light detection unit according to the relative movement amount of the scale,
An optical distance z1 from a position that limits the emission width of the diverging light on the light emitting unit side to the grating of the scale;
A signal for reducing deterioration in the amplitude level of the detection signal by increasing or decreasing at least one of the optical distance z2 from the grating of the scale on the light receiving unit side to the grating functional surface of the light detection unit An optical encoder comprising a deterioration reducing means.
前記信号劣化低減手段は部材、または、空間であり、
前記部材、または、空間の光路上の厚み、または、間隔と屈折率のいずれかを変化させることによって光学的距離を調整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 signal degradation reducing means is a member or space,
The optical encoder according to claim 1, wherein the optical distance is adjusted by changing either the thickness of the member or the space on the optical path of the space, or the interval and the refractive index.
前記信号劣化低減手段は部材、または、空間であり、
前記信号劣化低減手段により、前記発光部側の出射面と、前記光検出部の前記格子機能面との少なくとも一方の位置を移動させることにより光学的距離を調整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 signal degradation reducing means is a member or space,
2. The optical distance is adjusted by moving at least one position of the emission surface on the light emitting unit side and the grating functional surface of the light detection unit by the signal deterioration reducing unit. The optical encoder described in 1.
前記発光部と、前記光検出部とを一体的に覆う保護部材を備え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 optical encoder according to claim 1, further comprising a protective member that integrally covers the light emitting unit and the light detection unit. 前記保護部材は光透過性樹脂であることを特徴とする請求項4に記載の光学式エンコーダ。   The optical encoder according to claim 4, wherein the protective member is a light transmissive resin. 前記信号劣化低減手段は、前記保護部材のスケール側の表面形状を所定の形に成形してなることを特徴とする請求項4に記載の光学式エンコーダ。   The optical encoder according to claim 4, wherein the signal deterioration reducing unit is formed by shaping a surface shape of the protective member on a scale side into a predetermined shape. 前記信号劣化低減手段は、前記保護部材のスケール側表面に貼り付ける光透過部材であることを特徴とする請求項4に記載の光学式エンコーダ   5. The optical encoder according to claim 4, wherein the signal deterioration reducing means is a light transmitting member that is attached to a scale-side surface of the protective member. 前記信号劣化低減手段は、前記保護部材の表面よりもヘッド内部の光路上に配置されることを特徴とする請求項4に記載の光学式エンコーダ   5. The optical encoder according to claim 4, wherein the signal deterioration reducing unit is arranged on an optical path inside the head with respect to a surface of the protection member. 前記信号劣化低減手段は、前記保護部材の表面よりもヘッド内部の光路外に配置されることを特徴とする請求項4に記載の光学式エンコーダ   5. The optical encoder according to claim 4, wherein the signal deterioration reducing unit is disposed outside the optical path inside the head with respect to the surface of the protective member. 前記信号劣化低減手段は、光路上に光屈折率の境界面を少なくとも1つ備えるよう配置される部材、または、空間であ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 the signal degradation reducing unit is a member or a space arranged to have at least one optical refractive index boundary surface on an optical path. 前記信号劣化低減手段は、発光部、または、光検出器のスケール側の面に(接するように)実装される部材であることを特徴とする請求項10に記載の光学式エンコーダ。   The optical encoder according to claim 10, wherein the signal deterioration reducing means is a member mounted on (to be in contact with) the light emitting unit or the scale side surface of the photodetector. 前記信号劣化低減手段は、前記発光部側の出射面から前記スケールの格子までの光学的距離と、前記受光部側のスケールの格子から前記光検出部の前記格子機能面までの光学的距離とのいずれか一方の光学的距離のみを調整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 signal deterioration reducing means includes an optical distance from the light emitting unit side emission surface to the scale grating, and an optical distance from the light receiving unit side scale grating to the grating functional surface of the light detection unit; The optical encoder according to claim 1, wherein only one of the optical distances is adjusted.
JP2009091892A 2009-04-06 2009-04-06 Optical encoder Withdrawn JP2010243323A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009091892A JP2010243323A (en) 2009-04-06 2009-04-06 Optical encoder

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009091892A JP2010243323A (en) 2009-04-06 2009-04-06 Optical encoder

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010243323A true JP2010243323A (en) 2010-10-28

Family

ID=43096489

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009091892A Withdrawn JP2010243323A (en) 2009-04-06 2009-04-06 Optical encoder

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2010243323A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012168167A (en) * 2011-01-27 2012-09-06 Mitsutoyo Corp Photoelectric encoder and alignment adjustment method therefor
JP6639750B1 (en) * 2019-04-11 2020-02-05 三菱電機株式会社 Encoder

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012168167A (en) * 2011-01-27 2012-09-06 Mitsutoyo Corp Photoelectric encoder and alignment adjustment method therefor
JP6639750B1 (en) * 2019-04-11 2020-02-05 三菱電機株式会社 Encoder

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4912801B2 (en) Optical encoder
JP5198434B2 (en) Optical encoder
US7417218B2 (en) Triple grating optical encoder with light transmitting area in optical path
EP2930473B1 (en) Optical encoder and apparatus provided therewith
JP4982242B2 (en) Position measuring device
JP4021382B2 (en) Optical encoder, method of manufacturing the same, and optical lens module
JP5619421B2 (en) Optoelectronic read head
JP2010230409A (en) Optical encoder
JP5436582B2 (en) Position measuring device
WO2006008883A1 (en) Reflection optical detector
JP5420715B2 (en) Reflective optical encoder
JP2010243323A (en) Optical encoder
JP2020046223A (en) Position detection device, lithographic device, force sensor, and device having force sensor
JP2010223636A (en) Optical encoder
JP4812189B2 (en) Optical detector
US6794638B2 (en) Photoelectric encoder having improved light-emitting and photoreceptive sections
JP2010223630A (en) Optical encoder
JP4803644B2 (en) Optical encoder
JP4244125B2 (en) Photoelectric encoder
JP2010223629A (en) Optical encoder
JP2010002324A (en) Optical encoder
JP2006098413A (en) Optical encoder
JP5253138B2 (en) Optical encoder
JP2003106802A (en) Contact type digital displacement measuring device

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20120703