JP4803644B2 - 光学式エンコーダ - Google Patents

Description

本発明は、被検出体の位置等を検出する反射型の光学式エンコーダに関する。

従来例のエンコーダ用の発光装置の構成を図１４に示す。図１４の（ｂ）において、カバー１５は、例えばＳＵＳのような薄い金属板を打ち抜き加工で形成する。カバー１５は、横長に狭い幅で形成されたスリット１５ａと、上部両側に形成されている耳片１５ｂ、１５ｃと、カバー本体１５ｄと、脚部１５ｅとを有している。

カバー本体１５ｄと両側の耳片１５ｂ、１５ｃと間には、折曲線１５ｘが形成されている。また、カバー本体１５ｄと脚部１５ｅとの間には、折曲線１５ｙが形成されている。

図１４の（ｂ）に示したカバー１５は、折曲線１５ｘ、１５ｙで折曲げて、ＬＥＤ素子１１ｘの発光面に被着される。図１４の（ａ）は、カバー１５をＬＥＤの発光面に被着した状態を示す概略の側面図である。図１４の（ａ）において、ＬＥＤ素子１１ｘには、電極１１ａ、電極１１ｂが設けられている。電極１１ｂは、リード端子１２にダイボンディングにより電気的に接続されている。また、図示されていないが電極１１ａに金属線を接続している。そして、この金属線を他方のリード端子とワイヤボンディングにより電気的に接続する。

カバー１５は、ＬＥＤ素子１１ｘの発光面の中心位置がスリット１５ａの位置になるように位置合わせをして、折曲線１５ｘ、１５ｙで図示の水平方向に折曲げる。さらに、適切な位置において耳片１５ｂ、１５ｃと脚部１５ｅとを垂直方向に折曲げる。これにより、カバー１５をＬＥＤ素子１１ｘの発光面の前面に被着する。

このように、カバー１５をＬＥＤ素子１１ｘの発光面の前面に被着してから、次に、透光性樹脂材からなるモールド部でＬＥＤ素子１１ｘと金属線とを封止して、ＬＥＤ１１を形成する。このため、カバー１５は、モールド部により強固に固定され、位置ずれの発生を防止できる。また、ダイボンディングの際のＬＥＤ素子１１ｘの位置ずれにも影響を受けない。

図１４の（ａ）に示すＬＥＤ１１は、ＬＥＤ素子１１ｘの発光面の中心位置に横長で幅狭のスリット１５ａの位置が位置合わせされたカバーを被着している。このため、ＬＥＤ素子１１ｘから出射される出力光は、スリット１５ａの部分のみで通過して、光束Ｌａが受光部に向けて進行する。

また、スリット１５ａを設けたカバー１５は、打ち抜き加工により簡単に形成することができる。なお、カバー１５を打ち抜き加工により形成し、折曲げてＬＥＤ素子１１ｘの発光面に被着することに代えて、側面視が図１４で示す形状となるように、スリット１５ａが設けられているカバー１５を、合成樹脂材のモールド成型で形成することもできる。

特開２００１−１３５８６２号公報

いわゆる反射型の光学式エンコーダを、小型化かつ安価で製作するためには、光源、特にベアチップ光源とスリットとを組み合わせて実装する必要がある。このとき、小型化された小さな構成部品どうしを所定の位置関係で実装することは困難である。例えば、反射型の光学式エンコーダでは、光源側の格子の方向と、光検出器の方向とを正確に位置合わせする必要がある。このような位置合わせは、小型化された光学式エンコーダにおいては極めて困難である。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、小型で、かつ他の部材との位置関係を一定にしつつ実装容易な光学式エンコーダを提供することを目的とする。

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、
光ビームを出射するベアチップ光源と、
第１格子が形成された光透過性部材と、
第２格子が形成されたスケールと、
所定のピッチで配置された受光素子アレイから構成され、光ビームが第２格子に照射されることにより生成された回折パターンの動きを検出する光検出器と、を有する光学式エンコーダであって、
光透過部材は、ベアチップ光源にオーバーハングした状態で、かつ、ベアチップ光源の表面電極に導電ワイアをボンディング可能な状態で、ベアチップ光源上に直接配置されていることを特徴とする光学式エンコーダを提供できる。

また、本発明の好ましい態様によれば、光透過性部材は、平面状基板であり、光透過性部材の重心位置は、少なくともベアチップ光源の表面内に存在することが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、光透過性部材は、第１格子のピッチ方向にオーバーハングしていることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、光透過性部材は、受光素子アレイのピッチ方向に略直交する方向にオーバーハングしていることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、光透過性部材のベアチップ光源の表面電極に対向する少なくとも一部分は、切欠き状または穴状の開口部が形成され、
開口部を通してベアチップ光源の表面電極に導電ワイアがボンディングされていることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、光透過性部材は、絶縁性部材で形成され、
光透過性部材の上面及び下面に導電性を有する電極パターンが形成されており、
上面及び下面の電極パッドをスルーホールで導通し、かつ上面の電極パターンから導電ワイアがボンディングされていることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、ベアチップ光源上に導電性基板が直接配置され、
第２格子に対向する平面上に導電ワイアがボンディングされていることが望ましい。

また、本発明は、光ビームを出射する光源と、第１格子が形成された光透過性部材と、第２格子が形成されたスケールと、光ビームが所定周期の光学パターンに照射されることにより生成された回折パターンの動きを検出する光検出器とを有する光学式エンコーダであって、
光源は、ベアチップ光源であり、
光透過性部材は、ベアチップ光源上に直接配置され、
光検出器は、所定のピッチで配置された受光素子アレイを有し、
第１格子は、受光素子アレイのピッチ方向に略直交する方向において光源の発光領域の長さよりも長いスリットを有し、
光透過性部材は、受光素子アレイのピッチ方向に略直交する方向にオーバーハングしていることを特徴とする光学式エンコーダを提供できる。
また、本発明は、光ビームを出射する光源と、第１格子が形成された光透過性部材と、第２格子が形成されたスケールと、光ビームが所定周期の光学パターンに照射されることにより生成された回折パターンの動きを検出する光検出器とを有する光学式エンコーダであって、
光源は、ベアチップ光源であり、
光透過性部材は、ベアチップ光源上に直接配置され、
光検出器は、所定のピッチで配置された受光素子アレイを有し、
第１格子は、受光素子アレイのピッチ方向に略直交する方向において光源の発光領域の長さよりも長いスリットを有して、
光透過性部材のベアチップ光源の表面電極に対向する少なくとも一部分は、切欠き状または穴状の開口部が形成され、
開口部を通してベアチップ光源の表面電極に導電ワイアがボンディングされていることを特徴とする光学式エンコーダを提供できる。
また、本発明は、光ビームを出射する光源と、第１格子が形成された光透過性部材と、第２格子が形成されたスケールと、光ビームが所定周期の光学パターンに照射されることにより生成された回折パターンの動きを検出する光検出器とを有する光学式エンコーダであって、
光源は、ベアチップ光源であり、
光透過性部材は、ベアチップ光源上に直接配置され、
光検出器は、所定のピッチで配置された受光素子アレイを有し、
第１格子は、受光素子アレイのピッチ方向に略直交する方向において光源の発光領域の長さよりも長いスリットを有し、
光透過性部材は、絶縁性部材で形成され、
光透過性部材の上面及び下面に導電性を有する電極パターンが形成されており、
上面及び下面の電極パッドをスルーホールで導通し、かつ上面の電極パターンから導電ワイアがボンディングされていることを特徴とする光学式エンコーダを提供できる。
また、本発明は、光ビームを出射する光源と、第１格子が形成された光透過性部材と、第２格子が形成されたスケールと、光ビームが所定周期の光学パターンに照射されることにより生成された回折パターンの動きを検出する光検出器とを有する光学式エンコーダであって、
光源は、ベアチップ光源であり、
光透過性部材は、ベアチップ光源上に直接配置され、
光検出器は、所定のピッチで配置された受光素子アレイを有し、
第１格子は、受光素子アレイのピッチ方向に略直交する方向において光源の発光領域の長さよりも長いスリットを有し、
ベアチップ光源上に導電性基板が直接配置され、
第２格子に対向する平面上に導電ワイアがボンディングされていることを特徴とする光学式エンコーダを提供できる。

また、本発明の好ましい態様によれば、光検出器とベアチップ光源との間の空間に、光検出器とベアチップ光源との互いに接して、ベアチップ光源の幅よりも、第１格子のピッチ方向に大きい幅を有する実装補助部材が実装され、
さらに、光透過性部材は、実装補助部材の上に光検出器に接して実装されていることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、実装補部材は、光検出器と接する部分とは反対方向の部分を除いて、ベアチップ光源を取り囲んでいることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、実装補助部材は、ベアチップ光源と対向する側面に光遮蔽膜または高反射膜が形成されていることが望ましい。

本発明に係る光学式エンコーダは、いわゆる反射型の光学式エンコーダにおいて、光源は、ベアチップ光源であり、光透過性部材は、ベアチップ光源上に直接配置されている。これにより、小型な光学式エンコーダを提供できる。また、光検出器は、所定のピッチで配置された受光素子アレイを有し、第１格子は、受光素子アレイのピッチ方向に略直交する方向において光源の発光領域の長さよりも長いスリットを有している。これにより、第１格子と受光素子アレイとの位置関係を一定の関係に調整することが容易である。このように、本発明によれば、小型で、かつ他の部材との位置関係を一定にしつつ実装容易な光学式エンコーダを提供できる。

以下に、本発明に係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。

図１、図２、図３を参照して、本発明の実施例１に係る光学式エンコーダ１００について説明する。ベアチップＬＥＤ１４１は、光半導体プロセスで製造された発光素子である。本実施例におけるベアチップＬＥＤ１４１は、出射径を制御した形状の構成である。

第１格子１１０は、光透過性基板１１１上に形成された一定周期ｐ１の光学パターンである。また、光透過性基板１１１は、平面状の光透過性部材である。光学パターンは、光透過性基板１１１に直接形成すること、及びシート状のパターンを貼り付けることの何れの構成でも良い。

第２格子１２０は、スケール１２１上に形成されている。第２格子１２０は、反射率の大きい領域と小さい領域とを一定周期ｐ２に形成した構成、または凹状部と凸状部とを一定周期ｐ２に形成した構成である。これにより、光検出器１５０上に明暗パターンを形成できるものとする。

光検出器１５０は、互いに位相の異なる信号を検出するための受光素子アレイ１５１を有している。光検出器１５０としては、受光素子アレイ１５１の組を複数ずらして配置する構成、または互いに位相が異なる第３格子を介した光検出器の構成でも良い。

次に、光学式エンコーダ１００の動作を説明する。ベアチップＬＥＤ１４１から出射された光ビームは、ベアチップＬＥＤ１４１の出射面に対向する面に配置された第１格子１１０のパターンを有する光透過性基板１１１に照射される。第１格子１１０を通過した光ビームは、第１格子１１０のピッチ方向（ｙ方向）と平行に稼動するスケール１２１上の第２格子１２０に照射される。ここで、第２格子１２０と第１格子１１０との間隔ｚ１、及び第２格子１２０と光検出器１５０との間隔ｚ２を所定の距離に保つように構成されている。これにより、第２格子１２０で反射した光ビームは、光検出器１５０上に第１格子１１０の明暗パターン、いわゆるセルフイメージを転写する。受光素子アレイ１５１は、明暗パターンの動きを検出する。

図２は、光検出器１５０上に形成されている受光素子アレイ１５１を拡大して示す。受光素子アレイ１５１は、例えば矩形状の４つのフォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤ３、ＰＤ４が複数組み合わされている。

フォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤ３、ＰＤ４は、それぞれ１／４×ｐ３ずつずらして櫛歯状に配置されている。そして、それぞれのフォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤ３、ＰＤ４からの電気信号を４つの電極パッドＡ１、Ｂ１、Ａ２、Ｂ２より出力する。

スケール１２１がｙ方向に相対移動すると、４つの電極パッドＡ１、Ｂ１、Ａ２、Ｂ２から互いに１／４周期だけ位相が異なる疑似正弦波信号が得られる。これにより、変位の向き（移動方向の判別）の検出が可能になる。さらに、出力信号の内挿処理（変位量の内挿処理）を行うことで、スケール１２１に形成されている第２格子１２０のピッチよりも大幅に細かい分解能で変位量を検出することが可能である。

この時、第１格子１１０のピッチ方向（ｙ方向）と第２格子１２０のピッチ方向（ｙ方向）、及び光検出器１５０上の受光素子アレイ１５１のピッチ方向（ｙ方向）とを平行に保つことが望ましい。これにより、受光素子アレイ１５１からの出力信号が擬似正弦波となり、信号処理で高分解な変位量を検出できる。

また、ベアチップＬＥＤ１４１からの光ビームを有効利用する為、ベアチップＬＥＤ１４１の出射スポットと第１格子１１０との位置制御、及び光検出器１５０上の受光素子アレイ１５１と第１格子１１０との距離を制御する必要がある。

基板１６０上の所定の位置に、各々の位相の異なる信号を検出するために、アレイ状の受光素子アレイ１５１を有する光検出器１５０が実装配置されている。また、光検出器１５０に突き当てるか、または基板１６０上の位置合わせマーク等を用いて、ベアチップＬＥＤ１４１が所定の位置に実装されている。ベアチップＬＥＤ１４１の上面に、直接、光透過性基板１１１がベアチップＬＥＤ１４１に対して受光素子アレイ１５１側にオーバーハングして配置実装されている。

これにより、ベアチップＬＥＤ１４１から出射される光ビームの広がりが大きいことを有効に活用できる。さらに、ベアチップＬＥＤ１４１の中心と光検出器１５０の中心との距離が、出力信号レベルに大きく影響を受けるが、光出射領域よりも第１格子１１０のパターンの設けられた領域を広くすることにより、その距離間隔制御が容易になり、信号レベルを確保できる。

光透過性基板１１１は、ベアチップＬＥＤ１４１から出射される光ビームに対して、光透過性部材で形成されている。光透過性基板１１１の表面には、第１格子１１０の周期的なパターンが形成されている。また、ベアチップＬＥＤ１４１の表面電極上に導電ワイア１７１をワイアボンディングする。このため、光透過性基板１１１を光検出器１５０方向にオーバーハングさせて、スペースを空けている。

本実施例では、光透過性基板１１１の上に形成された第１格子１１０が、ベアチップＬＥＤの光出射方向に向かい合う面に形成されている。このため、光検出器１５０の厚みと、ベアチップＬＥＤ１４１の厚みとが略同一となるように構成することが望ましい。これにより、間隔ｚ１と間隔ｚ２とを略一致させることができる。この結果、第２格子１２０の上の明暗パターンが、光検出器１５０の表面に略２倍の大きさの明暗パターンとして転写される。

また、高分解能の変位量を検出するためには、第１格子１１０のピッチ方向と第２格子１２０のピッチ方向、さらに受光素子アレイ１５１のピッチ方向がほぼ平行であることが必要である。このため、ベアチップＬＥＤ１４１の表面の光出射開口位置と第１格子１１０の開口パターンとを位置合わせして、光透過性基板１１１をベアチップＬＥＤ１４１に直接貼り付ける。これにより、小型で高分解能の光学式エンコーダ１００を実現できる。

ここで、光透過性基板１１１上の第１格子１１０のパターン、ベアチップＬＥＤ１４１の上面電極１７０、光出射開口（発光）位置、開口幅等はすべて半導体プロセスのパターン技術により製造できる。このため、部品の公差バラツキは、極めて小さくできる。この結果、直接貼り付けにより、位置配置を制御できる。

また、本実施例では、第１格子１１０は、受光素子アレイ１５１のピッチ方向に略直交する方向においてベアチップＬＥＤ１４１の発光領域の長さよりも長いスリットを有している。これにより、第１格子１１０と受光素子アレイ１５１との位置関係を一定の関係に調整することが容易である。このように、本実施例によれば、小型で、かつ他の部材との位置関係を一定にしつつ実装容易な光学式エンコーダ１００を提供できる。

また、本実施例では、光透過性基板１１１は、平面状基板でその重心位置は、少なくともベアチップＬＥＤ１４１の表面内に存在している。光透過性基板１１１は、微小光透過性部材の為、側面が表面または裏表逆になり易く、正しい面をベアチップ光源上に搭載することが容易でない。そこで、光透過性基板１１１を、第１格子１１０のパターンを確認しながら、その重心位置をベアチップＬＥＤ１４１上に置くことにより、光透過性基板１１１が横方向に回転せずに正しく固定できる。

図４を参照して、本発明の実施例２に係る光学式エンコーダ２００を説明する。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。光透過性基板１１１には、ワイアボンド用穴部２０３が設けられている。ワイアボンド用穴部２０３を介して、ベアチップＬＥＤ１４１のＬＥＤ上面電極２０１に導電ワイア１７１をワイアボンディングする。光透過性基板１１１は、ワイアボンド用穴部２０３とＬＥＤ上面電極１７０とを位置合わせして、ベアチップＬＥＤ１４１上に直接貼り付けられている。これにより、上面からワイアボンディング装置の先端キャピラリーが挿入できるスペースを確保できる。ここで、ベアチップＬＥＤ１４１は、狭窄型発光ＬＥＤである。

本実施例では、ワイアボンド用穴部２０３を光透過性基板１１１内に設けることにより、ワイアボンディングのためにベアチップＬＥＤ１４１の一端と光透過性基板１１１との位置をずらして配置する必要がない。このため、各部品の基準位置を決めて、直接貼り合わせることにより、ベアチップＬＥＤ１４１の出射発光位置と第１格子１１０の配置位置を安定に調整して実装することが容易である。

図５を参照して、本発明の実施例３に係る光学式エンコーダ３００を説明する。実施例１、実施例２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。

ベアチップＬＥＤ発光部３０１に対応する位置に第１格子１１０を形成する。そして、ＬＥＤ上面電極３０２に対応する位置にワイアボンド用切欠き部３０３を設けた光透過性基板１１１を、ベアチップＬＥＤ１４１を目合わせ（肉眼の観察により、形状に基づく位置合わせ）として、直接貼り付け実装する。

ベアチップＬＥＤ１４１の基板の上のＬＥＤ上面電極３０２を第１格子１１０のピッチ方向に配置して、スケール１２１の移動方向に平行にする。これにより、導電ワイアからの反射光の量を一定にしている。また、ＬＥＤ上面電極３０２が第１格子１１０のピッチ方向を広くできる。これに対応して、この方向の切欠き部３０３のスペースが広いので、安全に導電ワイアを引き回せる利点がある。

電極パッドにワイアボンディングする場合、ワイアボンディング装置の先端キャピラリーが、上方から電極パッドに接触する時に、キャピラリーの径よりも充分大きなスペースが必要である。スペースが狭いとキャピラリーにより光透過性基板３１１が割れたり、亀裂が入る危険があり、安定したワイアボンディングができない。本実施例のように、光透過性基板３１１のベアチップＬＥＤ１４１の表面電極に対向する少なくとも一部分に切欠き状開口部を形成することで、開口部を通してベアチップＬＥＤ１４１の表面電極に導電ワイアがボンディングできる。このため、安定したワイアボンディングが可能である。

図６、図７を参照して、本発明の実施例４に係る光学式エンコーダ４００を説明する。実施例１〜実施例３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。本実施例では、基板１６０の上の所定の位置に光検出器１５０を実装する。受光素子アレイ１５１のピッチ方向に広い実装補助部材４０３を、光検出器１５０に突き当てて実装する。さらに、実装補助部材４０３に突き当てて、ベアチップＬＥＤ１４１を実装する。光透過性基板１１１は、ベアチップＬＥＤ１４１のＬＥＤ上面電極４０２を避けるように配置される。そして、光透過性基板１１１の端面が、光検出器１５０に当接するように、実装補助部材４０３及びベアチップＬＥＤ１４１の上に直接貼り付ける。

ベアチップＬＥＤ１４１のＬＥＤ上面電極４０２と電極パッド１７０は、ワイアボンディング装置の先端キャピラリーが光透過性基板１１１に当たらないように、導電ワイアをワイアボンディングする。このような実装手順によって、光透過性基板１１１の上に形成された第１格子１１０のピッチ方向が、光検出器１５０の上に形成された受光素子アレイ１５１のピッチ方向と平行に配置できる。

また、第１格子１１０のパターン領域は、ＬＥＤ発光部４０１に対してオーバーハングして配置されている。これにより、ベアチップＬＥＤ１４１より出射された光ビームの位置合わせが容易になる。同時に、有効に光ビームを第１格子１１０から出射させ、第２格子１２０の表面に照射できる。

また、受光素子アレイ１５１の中心と第１格子１１０の中心の位置の間隔は、光検出器１５０と光透過性基板１１１とを付き合わせた状態で、さらに光透過性基板１１１がベアチップＬＥＤ１４１の外形に対してオーバーハングしている。このため、受光素子アレイ１５１と第１格子１１０とは、回転せずに容易に位置を調整できる。

また、本実施例では、光透過性基板１１１は、ベアチップＬＥＤ１４１の表面上に、第１格子１１０のピッチ方向に対してもオーバーハングしている。これにより、第１格子１１０のピッチ方向を光検出器１５０上の明暗パターンの移動方向に対して傾き量を抑制して、平行に配置できる。

また、本実施例では、光透過性基板１１１は、ベアチップＬＥＤ１４１の表面上に、受光素子アレイ１５１の方向にオーバーハングしている。これにより、第１格子１１０のピッチ方向を光検出器１５０上の受光素子アレイ１５１のピッチ方向に対して傾き量を抑制して、平行に配置できる。

このように、本実施例では、光検出器１５０とベアチップＬＥＤ１４１との間に互いに接して、ベアチップＬＥＤ１４１の幅に対して、第１格子１１０のピッチ方向に充分広い実装補助部材４０３が実装され、かつ光透過性基板１１１は、実装補助部材４０３の上に光検出器１５０に接して実装されている。ベアチップＬＥＤ１４１は、第１格子１１０のピッチ方向に、光検出器１５０と接する部分に実装補助部材４０３に接して、突き当て実装されている。同時に、光透過性基板１１１は、光検出器１５０に接して実装配置されているため、光検出器１５０上の受光素子アレイ１５１の中心と第１格子１１０の中心との距離を制御することができる。また、光透過性基板１１１の第１格子１１０のピッチ方向を光検出器１５０上の受光素子アレイのピッチ方向に対しての傾き量を抑制できる。この結果、本実施例によれば、小型で製造容易な光学式エンコーダ４００を提供できる。

図８、図９を参照して、本発明の実施例５に係る光学式エンコーダ５００を説明する。実施例１〜実施例４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。本実施例では、実装補助部材５０３が、光検出器１５０に突き当てされ、かつベアチップＬＥＤ１４１を取り囲むように配置されている。実装補助部材５０３は、突き当て面及びベアチップＬＥＤ１４１に対向する側面は、光遮蔽膜５０１、または高反射膜がコートされている。

本実施例では、図９に示すように、ベアチップＬＥＤ１４１の幅に対して、突き当て面の幅を充分広くしている。さらに、ベアチップＬＥＤ１４１の上に実装される光透過性基板１１１も同様に光検出器１５０に突き当てることで、下面の実装補助部材５０３を実装の目合わせとして用いる。これにより、第１格子１１０のピッチ方向と受光素子アレイ１５１のピッチ方向とを、容易に平行に配置実装できる。

また、光透過性基板１１１をベアチップＬＥＤのサイズに対して充分大きくすることにより、基板１６０上に容易に水平実装でき。また、光透過性基板１１１の一部分、ベアチップＬＥＤ１４１の上部電極の上面は、切欠き部分で開口されている。このため、通常のワイアボンディングが可能である。

さらに、光透過性基板１１１の側面、特に光検出器１５０に突き当てて接する面には、光遮蔽膜５０１または全反射膜がコートされている。第１格子１１０のパターンが光透過性基板１１１の第２格子１２０に対向する面に形成されている場合、光遮蔽膜５０１により光透過性基板１１１の下面とベアチップＬＥＤ１４１の表面との間における繰り返し反射を低減できる。

また、ベアチップＬＥＤ１４１の側面から出射された光ビームが、第２格子１２０に照射されずに、直接受光素子アレイ１５１に入射すると、出力信号のＤＣレベルを押し上げ位置情報のＳ／Ｎ比を低下させてしまう。本実施例では、ベアチップＬＥＤ１４１の側面から出射した光ビームを実装補助部材５０３の側面に光遮蔽膜５０１を設けて吸収する構成である。これにより、光検出器１５０に直接入力する光ビーム量を低下させる。その結果、Ｓ／Ｎ比の低下を抑制し、高分解能な変位量を検出できる光学式エンコーダ５００を実現できる。また、遮蔽膜の代わりに反射膜を設けて、光ビームをベアチップＬＥＤ１４１に戻す構成でも良い。

また、本実施例では、実装補助部材５０３は、光検出器１５０と接する部分と反対方向を除いて、ベアチップＬＥＤ１４１を取り囲んでいる。実装補助部材５０３は、突き当て部分と反対方向を除いて、ベアチップＬＥＤ１４１を取り囲んで配置することにより、光透過性基板１１１上の第１格子１１０のピッチ方向と光検出器１５０上の受光素子アレイ１５１のピッチ方向とが、ほぼ平行で、かつ光透過性基板１１１が基板上に水平に実装することが容易である。

図１０、図１１を参照して、本発明の実施例６に係る光学式エンコーダ６００を説明する。実施例１〜実施例５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。上記実施例５では、光透過性基板１１１の一部にワイアボンディングのために、切り欠き部分を形成している。これに対して、本実施例では、スルーホール６０１を形成している点が異なる。光透過性基板１１１は、絶縁性部材で構成されている。そして、スルーホール６０１は、ＬＥＤ上面電極４０２と向かい合う面に設けられた電極パッド６０２と他方の面の電極パッド部分を貫通し、電気的に導電させている。このため、スケール１２１に対向する光透過性基板１１１の平面上の電極パッドで、通常の技術で導電ワイアをワイアボンディングすることができる。

図１２、図１３を参照して、本発明の実施例７に係る光学式エンコーダ７００を説明する。実施例１〜実施例６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。スリット板７０１は、銅、ステンレス、アルミニウム等の導電材料の表面を金及び合金薄膜コートされた導電材料である。第１格子１１０は、スリット板７０１を打ち抜き加工すること、または化学エッチングすること等で容易に形成できる。実装補助部材５０３を光検出器１５０とベアチップＬＥＤ１４１との間に挿入する。これにより、ベアチップＬＥＤ発光部４０１と光検出器１５０上の受光素子アレイ１５１の中心との間隔を制御している。

スリット板７０１を光検出器１５０に突き当て、第１格子１１０の開口部１１０ａからベアチップＬＥＤ発光部４０１を目合わせ実装する。この時、第１格子１１０のパターン領域が、ベアチップＬＥＤ発光部４０１の領域よりも充分広くオーバーハングしている。このため、その位置合わせは容易である。

スリット板７０１は、上述したように導電材料で構成されている。このため、スリット板７０１の上面において、キャピラリーがスリット板７０１に妨げられることなしに、ワイアボンディングを行うことが容易にできる。さらに、ベアチップＬＥＤ１４１の光出射面に対向するスリット板７０１の面は、金で形成されている電極パッドが配置されている。このため、電極パッドは、金電極として反射ミラーの機能を有する。これにより、ベアチップＬＥＤ発光部４０１へ戻り光が戻るリサイクル効果により、ベアチップＬＥＤ１４１の光ビームの出力を増加させる効果を奏する。

なお、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変形例をとることができる。

以上のように、本発明に係る光学式エンコーダは、小型で、かつ他の部材との位置関係を一定にしつつ実装容易な光学式エンコーダに有用である。

本発明の実施例１に係る光学式エンコーダの斜視構成を示す図である。 実施例１における受光素子アレイの構成を示す図である。 実施例１に係る光学式エンコーダの断面構成を示す図である。 実施例２に係る光学式エンコーダの斜視構成を示す図である。 実施例３に係る光学式エンコーダの斜視構成を示す図である。 実施例４に係る光学式エンコーダの断面構成を示す図である。 実施例４に係る光学式エンコーダの平面構成を示す図である。 実施例５に係る光学式エンコーダの断面構成を示す図である。 実施例５に係る光学式エンコーダの平面構成を示す図である。 実施例６に係る光学式エンコーダの断面構成を示す図である。 実施例６に係る光学式エンコーダの平面構成を示す図である。 実施例７に係る光学式エンコーダの断面構成を示す図である。 実施例７に係る光学式エンコーダの平面構成を示す図である。 従来技術に係るエンコーダ用の発光装置の構成を示す図である。

符号の説明

１００ 光学式エンコーダ
１１０ 第１格子
１１０ａ 第１格子開口部
１１１ 光透過基板
１２０ 第２格子
１２１ スケール
１４１ ベアチップＬＥＤ
１５０ 光検出器
１５１ 受光素子アレイ
１７０ 電極パッド
１７１ 導電ワイヤ
２００ 光学式エンコーダ
２０１ ＬＥＤ上面電極
２０２ ベアチップＬＥＤ発光部
２０３ ワイアボンド用穴部
３００ 光学式エンコーダ
３０１ ベアチップＬＥＤ発光部
３０２ ＬＥＤ上面電極
３０３ ワイアボンド用切欠き部
３１１ 光透過性基板
４００ 光学式エンコーダ
４０１ ＬＥＤ発光部
４０２ ＬＥＤ上面電極
４０３ 実装補助部材
５００ 光学式エンコーダ
５０１ 遮蔽膜
５０２ 遮蔽膜
５０３ 実装補助部材
６００ 光学式エンコーダ
６０１ スルーホール
６０２ 電極パッド
７００ 光学式エンコーダ
ＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤ３、ＰＤ４ フォトダイオード
１１ ＬＥＤ
１１ｘ ＬＥＤ素子
１１ａ、１１ｂ 電極
１２ 基板
１５ カバー
１５ａ スリット
１５ｂ、１５ｃ 耳片
１５ｄ カバー本体
１５ｅ 脚部
１５ｘ、１５ｙ 折曲線

Claims (14)

1. 光ビームを出射するベアチップ光源と、
   第１格子が形成された光透過性部材と、
   第２格子が形成されたスケールと、
   所定のピッチで配置された受光素子アレイから構成され、前記光ビームが前記第２格子に照射されることにより生成された回折パターンの動きを検出する光検出器と、を有する光学式エンコーダであって、
   前記光透過部材は、前記ベアチップ光源にオーバーハングした状態で、かつ、前記ベアチップ光源の表面電極に導電ワイアをボンディング可能な状態で、前記ベアチップ光源上に直接配置されていることを特徴とする光学式エンコーダ。
2. 前記光透過性部材は、平面状基板であり、前記光透過性部材の重心位置は、少なくとも前記ベアチップ光源の表面内に存在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。
3. 前記光透過性部材は、前記第１格子のピッチ方向にオーバーハングし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。
4. 前記光透過性部材は、前記受光素子アレイのピッチ方向に略直交する方向にオーバーハングし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。
5. 前記光透過性部材の前記ベアチップ光源の表面電極に対向する少なくとも一部分は、切欠き状または穴状の開口部が形成され、
   前記開口部を通して前記ベアチップ光源の表面電極に導電ワイアがボンディング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。
6. 前記光透過性部材は、絶縁性部材で形成され、
   前記光透過性部材の上面及び下面に導電性を有する電極パターンが形成されており、
   上面及び下面の電極パッドをスルーホールで導通し、かつ上面の電極パターンから導電ワイアがボンディングされていることを特徴とする特徴とする請求項１に記載の光学式エンコーダ。
7. 前記ベアチップ光源上に導電性基板が直接配置され、
   前記第２格子に対向する平面上に導電ワイアがボンディング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。
8. 光ビームを出射する光源と、第１格子が形成された光透過性部材と、第２格子が形成されたスケールと、前記光ビームが前記所定周期の前記光学パターンに照射されることにより生成された回折パターンの動きを検出する光検出器とを有する光学式エンコーダであって、
   前記光源は、ベアチップ光源であり、
   前記光透過性部材は、前記ベアチップ光源上に直接配置され、
   前記光検出器は、所定のピッチで配置された受光素子アレイを有し、
   前記第１格子は、前記受光素子アレイのピッチ方向に略直交する方向において前記光源の発光領域の長さよりも長いスリットを有し、
   前記光透過性部材は、前記受光素子アレイのピッチ方向に略直交する方向にオーバーハングしていることを特徴とする光学式エンコーダ。
9. 光ビームを出射する光源と、第１格子が形成された光透過性部材と、第２格子が形成されたスケールと、前記光ビームが前記所定周期の前記光学パターンに照射されることにより生成された回折パターンの動きを検出する光検出器とを有する光学式エンコーダであって、
   前記光源は、ベアチップ光源であり、
   前記光透過性部材は、前記ベアチップ光源上に直接配置され、
   前記光検出器は、所定のピッチで配置された受光素子アレイを有し、
   前記第１格子は、前記受光素子アレイのピッチ方向に略直交する方向において前記光源の発光領域の長さよりも長いスリットを有して、
   前記光透過性部材の前記ベアチップ光源の表面電極に対向する少なくとも一部分は、切欠き状または穴状の開口部が形成され、
   前記開口部を通して前記ベアチップ光源の表面電極に導電ワイアがボンディングされていることを特徴とする光学式エンコーダ。
10. 光ビームを出射する光源と、第１格子が形成された光透過性部材と、第２格子が形成されたスケールと、前記光ビームが前記所定周期の前記光学パターンに照射されることにより生成された回折パターンの動きを検出する光検出器とを有する光学式エンコーダであって、
    前記光源は、ベアチップ光源であり、
    前記光透過性部材は、前記ベアチップ光源上に直接配置され、
    前記光検出器は、所定のピッチで配置された受光素子アレイを有し、
    前記第１格子は、前記受光素子アレイのピッチ方向に略直交する方向において前記光源の発光領域の長さよりも長いスリットを有し、
    前記光透過性部材は、絶縁性部材で形成され、
    前記光透過性部材の上面及び下面に導電性を有する電極パターンが形成されており、
    上面及び下面の電極パッドをスルーホールで導通し、かつ上面の電極パターンから導電ワイアがボンディングされていることを特徴とする光学式エンコーダ。
11. 光ビームを出射する光源と、第１格子が形成された光透過性部材と、第２格子が形成されたスケールと、前記光ビームが前記所定周期の前記光学パターンに照射されることにより生成された回折パターンの動きを検出する光検出器とを有する光学式エンコーダであって、
    前記光源は、ベアチップ光源であり、
    前記光透過性部材は、前記ベアチップ光源上に直接配置され、
    前記光検出器は、所定のピッチで配置された受光素子アレイを有し、
    前記第１格子は、前記受光素子アレイのピッチ方向に略直交する方向において前記光源の発光領域の長さよりも長いスリットを有し、
    前記ベアチップ光源上に導電性基板が直接配置され、
    前記第２格子に対向する平面上に導電ワイアがボンディングされていることを特徴とする光学式エンコーダ。
12. 前記光検出器と前記ベアチップ光源との間の空間に、前記光検出器と前記ベアチップ光源との互いに接して、前記ベアチップ光源の幅よりも、前記第１格子のピッチ方向に大きい幅を有する実装補助部材が実装され、
    さらに、前記光透過性部材は、前記実装補助部材の上に前記光検出器に接して実装されていることを特徴とする請求項１、請求項８〜請求項１１のいずれか一項に記載の光学式エンコーダ。
13. 前記実装補部材は、前記光検出器と接する部分とは反対方向の部分を除いて、前記ベアチップ光源を取り囲んでいることを特徴とする請求項８〜請求項１２のいずれか一項に記載の光学式エンコーダ。
14. 前記実装補助部材は、前記ベアチップ光源と対向する側面に光遮蔽膜または高反射膜が形成されていることを特徴とする請求項８〜請求項１１、請求項１３のいずれか一項に記載の光学式エンコーダ。

Images