JPH01136021A - Optical displacement detector - Google Patents

Optical displacement detector

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Publication number
JPH01136021A
JPH01136021A JP29347487A JP29347487A JPH01136021A JP H01136021 A JPH01136021 A JP H01136021A JP 29347487 A JP29347487 A JP 29347487A JP 29347487 A JP29347487 A JP 29347487A JP H01136021 A JPH01136021 A JP H01136021A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
light emitting
emitting diode
scale
main scale
Prior art date
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Pending
Application number
JP29347487A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshihiro Komi
小見 利洋
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.)
Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Original Assignee
Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
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 Mitutoyo Corp, Mitsutoyo Kiko Co Ltd filed Critical Mitutoyo Corp
Priority to JP29347487A priority Critical patent/JPH01136021A/en
Publication of JPH01136021A publication Critical patent/JPH01136021A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To reduce the effect of the distortion of an irradiation at the time of molding, by preventing the generation of the shade of a light emitting diode in the parallel light illuminating a main scale and a reference scale. CONSTITUTION:The relative displacement quantity of the first member, which is composed of a light pervious material having a main scale 16 composed of vertical stripe like optical lattices at a constant pitch formed thereto, and the second member 22 is detected on the basis of the change of the output signal of a photodetector 26 caused by the repeated superposition of both of the main scale 16 and a reference scale 20. A light emitting diode 24 is arranged on a lead frame 28 and the concave reflecting mirror 32 for converting the light emitted from the light emitting diode 24 to parallel light to reflect the same toward the first and second members 18, 22 is arranged so as to be shifted in the relative moving direction of the first member 18 in order to prevent a center optical axis 30 from passing through the main scale 16, the reference scale 20 and the photodetector 26. By this method, the shade of the light emitting diode is not generated in the parallel light for illuminating the main scale and the reference scale.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention] 【産業上の利用分野】[Industrial application field]

この発明は、光学式変位検出器に係り、特に、相対変位
する主目盛及び参照目盛の重なり合いの繰返しによって
生じる光の変化を受光素子によって電気信号に変換して
、該電気信号により前記相対変位量を検出するようにし
た光学式変位検出器の改良に関する。
The present invention relates to an optical displacement detector, and in particular, a light receiving element converts changes in light caused by repeated overlapping of a main scale and a reference scale that are relatively displaced into an electrical signal, and the electric signal is used to generate the amount of relative displacement. This invention relates to an improvement of an optical displacement detector that detects

【従来の技術】[Conventional technology]

従来、例えば特開昭62−212516号に開示される
ように、光学格子からなる主目盛及び参照目盛を、光透
過性材料からなる第1部材及び第2部材に形成し、これ
ら第1部材と第2部材が相対変位するとき、主目盛と参
照目盛を照明する発光素子からの照明光が反対側の受光
素子によって受光され、電気信号に変換されて、この電
気信号に基づいて第1部材と第2部材の相対変位量を検
出するようにした、いわゆる光学式エンコーダと称され
る光学式変位検出器がある。 このような光学式変位検出器の他の例として、公知では
ないが、本出願人により特願昭61−149073号と
して提案された、第5図及び第6図に示されるような光
学式変位検出器がある。 この光学式変位検出器は、一定ピッチの縦縞状の光学格
子からなる主目盛1が長手方向に並列して形成された第
1部材2と、この第1部材2に沿って相対変位可能に配
置され、且つ、前記主目盛1に対向して、光学格子から
なる参照目盛3が形成された第2部材4と、前記第1部
材2を間にして、第2部材4と反対側に配置された発光
ダイオード5を含む照明器6と、前記第2部材4を間に
して、第1部材2と反対側に配置された4個の受   
−光素子7A〜7Dを含む受光器8と、を備えて構成さ
れている。 ここで、前記主目盛1と参照目盛3は第1部材2及び第
2部材4の相対向する面に隣接して形成されている。 又、前記照明器6における発光ダイオード5は第2部材
4の、前記“参照目盛3の面と反対側の面に、その発光
面を参照目盛3と反対方向に向けて取付けられている。 前記照明器6は、前記発光ダイオード5と、この発光ダ
イオード5を球の中心とした半球−状の光透過性樹脂モ
ールド9と、この光透過性樹脂モールド9の外側面に形
成された球面状反射膜9Aとから構成され、発光ダイオ
ード5から放射方向へ射出された照明光が、球面状反射
M9Aによって、前記主目盛1及び参照目盛3をこれら
の目盛面と直交する方向に照明する平行光線となるよう
に反射するものである。 ここで、前記発光ダイオード5は、その発光面にスリッ
ト状の開口部を備えた金属膜を蒸着することによりスリ
ット状発光部5Aが形成され、発光ダイオード5はスリ
ット状発光部5Aが前記主目盛1及び参照目盛3の高さ
方向と平行になるように配置されている(第6図参照)
、又、前記第2部材2の照明器6側の表面には前記発光
ダイオード5への電源供給ラインとして透明導電膜5B
、5Cが蒸着形成されている。 上記のような光学式変位検出器は、発光ダイオード5に
おけるスリット状発光部5Bが主目盛1及び参照目盛3
と平行に配置されているために、これら主目盛1及び参
照目盛3と垂直な方向の照明光の平行度が損われずに照
明光の光量を増加させることができ、従って、虫目!1
と参照目盛3の格子間隔Sを広くしてS/N比の良い信
号を得ることができる。又、発光ダイオード5から射出
される放射光を球面状反射JA9Aによって平行光線と
しているので、検出器を小型化することができる。
Conventionally, as disclosed in JP-A-62-212516, for example, a main scale and a reference scale made of an optical grating are formed on a first member and a second member made of a light-transmitting material, and these first members and When the second member is relatively displaced, the illumination light from the light-emitting element that illuminates the main scale and the reference scale is received by the light-receiving element on the opposite side and converted into an electrical signal. There is an optical displacement detector called an optical encoder that detects the amount of relative displacement of a second member. Another example of such an optical displacement detector is an optical displacement detector as shown in FIGS. 5 and 6, which was proposed by the applicant in Japanese Patent Application No. 61-149073, although it is not publicly known. There is a detector. This optical displacement detector includes a first member 2 in which main scales 1 each consisting of a vertical striped optical grating with a constant pitch are formed in parallel in the longitudinal direction, and a first member 2 arranged so as to be relatively displaceable along the first member 2. and a second member 4 on which a reference scale 3 made of an optical grating is formed facing the main scale 1, and a second member 4 disposed on the opposite side of the second member 4 with the first member 2 in between. an illuminator 6 including a light emitting diode 5, and four receivers disposed on the opposite side of the first member 2 with the second member 4 in between.
- a light receiver 8 including optical elements 7A to 7D; Here, the main scale 1 and the reference scale 3 are formed adjacent to opposing surfaces of the first member 2 and the second member 4. Further, the light emitting diode 5 in the illuminator 6 is attached to the surface of the second member 4 opposite to the surface of the reference scale 3, with its light emitting surface facing in the opposite direction to the reference scale 3. The illuminator 6 includes the light emitting diode 5, a hemispherical light-transmitting resin mold 9 with the light-emitting diode 5 at the center of the sphere, and a spherical reflective mold formed on the outer surface of the light-transmitting resin mold 9. The illumination light emitted from the light emitting diode 5 in the radial direction is made up of a parallel light beam that illuminates the main scale 1 and the reference scale 3 in a direction perpendicular to the scale planes by the spherical reflection M9A. Here, in the light emitting diode 5, a slit-shaped light emitting portion 5A is formed by depositing a metal film having a slit-shaped opening on the light emitting surface of the light emitting diode 5. The slit-shaped light emitting section 5A is arranged parallel to the height direction of the main scale 1 and the reference scale 3 (see FIG. 6).
Also, on the surface of the second member 2 on the illuminator 6 side, a transparent conductive film 5B is provided as a power supply line to the light emitting diode 5.
, 5C are formed by vapor deposition. In the optical displacement detector as described above, the slit-shaped light emitting portion 5B of the light emitting diode 5 has a main scale 1 and a reference scale 3.
Because it is arranged parallel to the main scale 1 and the reference scale 3, the amount of illumination light can be increased without losing the parallelism of the illumination light in the direction perpendicular to the main scale 1 and the reference scale 3. 1
By widening the grid spacing S of the reference scale 3, a signal with a good S/N ratio can be obtained. Further, since the radiation emitted from the light emitting diode 5 is made into parallel light by the spherical reflection JA9A, the detector can be made smaller.

【考案が解決しようとする問題点】[Problem that the invention attempts to solve]

しかしながら、上記のように、発光ダイオード5から射
出された光線が球面状反射M9Aによって平行光線とし
て反射され、且つこれが主目盛1及び参照目TI!t3
に入射される際に、発光ダイオード5の影が生じるので
、この影を避けるため、受光素子7の位置決め精度を高
くしなければならず、又、発光ダイオード5を光透過性
樹脂モールド9によってモールドする際に、該発光ダイ
オード5自体の歪み及びその周囲の歪みによって、球面
状反射膜9Aによって形成されるべき平行光線の平行度
が乱れるという問題点がある。 更に、前記発光ダイオード5の電源供給ラインとして、
前述のように、第2部材4の表面に透明導電If!5B
、5Cを設けているが、この透明導電膜5B、5Cを形
成するための金属膜蒸着工程が必要となり、製造コスト
が増大すると共に、供給電流を大きくし難いという問題
点がある。
However, as mentioned above, the light beam emitted from the light emitting diode 5 is reflected by the spherical reflection M9A as a parallel light beam, and this is reflected by the main graduation 1 and the reference graduation TI! t3
Since the light emitting diode 5 casts a shadow when the light is incident on the light emitting diode 5, the positioning accuracy of the light receiving element 7 must be increased to avoid this shadow. When doing so, there is a problem that the parallelism of the parallel light beams to be formed by the spherical reflective film 9A is disturbed due to the distortion of the light emitting diode 5 itself and the distortion of its surroundings. Furthermore, as a power supply line for the light emitting diode 5,
As mentioned above, the surface of the second member 4 has a transparent conductive If! 5B
, 5C are provided, but a metal film deposition process is required to form the transparent conductive films 5B and 5C, which increases manufacturing costs and makes it difficult to increase the supplied current.

【発明の目的】[Purpose of the invention]

この発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって
、主目盛及び参照目盛を照明する平行光線に、発光ダイ
オードの影が生じないようにする゛と共に、透明導電膜
を介することなく、発光ダイオードに大量の電流を供給
することができるようにした光学式変位検出器を提供す
ることを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and is designed to prevent shadows of light emitting diodes from being cast on the parallel light beams illuminating the main scale and reference scale, and to eliminate the need for passing through a transparent conductive film. An object of the present invention is to provide an optical displacement detector that can supply a large amount of current to a light emitting diode.

【問題点を解決するための手段】[Means to solve the problem]

この発明は、一定ピッチの縦縞状の主目盛が形成された
光透過性材料からなる第1部材と、前記主目盛に対応す
る参照目盛が形成され、前記第1部材に対して相対移動
可能に配置された光透過性材料からなる第2部材と、発
光ダイオードを含み、前記主目盛及び参照目盛を一方か
ら照明する照明器と、前記主目盛及び参照目盛を透過し
た前記照明器からの照明光を受光して、受光量に応じた
電気信号を出力する受光器と、を有してなり、前記第1
部材と第2部材の相対変位による主目盛と参照目盛の重
なり合いの繰返しに基づく、受光器の出力信号の変化に
より、前記第1部材と第2部材の相対変位量を検出する
光学式変位検出器において、前記照明器を、前記第1部
材を間にして、前記第2部材の反対側に配置し、且つ、
リードフレームと、このリードフレーム上に、前記第1
部材と反対方向に向けて配置された前記発光ダイオード
と、この発光ダイオードを通り、前記主目盛が形成され
る目盛面と直交する直線を中心光軸とし、該発光ダイオ
ードからの射出光を平行光線として前記第1部材及び第
2部材方向に反射する凹面反射鏡と、を含んで楕成し、
前記発光ダイオードを、スリット状発光部を備えると共
に、該スリット状発光部が前記主目盛及び参照目盛と平
行になるように配置し、前記発光ダイオード及び凹面反
射鏡は、前記中心光軸が前記主目盛、参照目盛及び受光
器を通らないように配置することにより上記目的を達成
するものである。
The present invention includes a first member made of a light-transmitting material on which main scales in the form of vertical stripes with a constant pitch are formed, and a reference scale corresponding to the main scales, which is movable relative to the first member. a second member made of a light-transmissive material arranged; an illuminator including a light emitting diode and illuminating the main scale and the reference scale from one side; and illumination light from the illuminator that passes through the main scale and the reference scale. a light receiver that receives the light and outputs an electric signal according to the amount of light received;
An optical displacement detector that detects the amount of relative displacement between the first member and the second member based on a change in an output signal of a light receiver based on repeated overlapping of a main scale and a reference scale due to relative displacement between the member and the second member. , the illuminator is arranged on the opposite side of the second member with the first member in between, and
a lead frame; and on the lead frame, the first
The light emitting diode is arranged facing in the opposite direction to the member, and the central optical axis is a straight line that passes through the light emitting diode and is orthogonal to the scale surface on which the main scale is formed, and the light emitted from the light emitting diode is converted into parallel light. a concave reflecting mirror that reflects in the direction of the first member and the second member;
The light emitting diode is provided with a slit-like light emitting section, and is arranged so that the slit-like light emitting section is parallel to the main scale and the reference scale, and the light emitting diode and the concave reflecting mirror have a central optical axis parallel to the main scale. The above object is achieved by arranging the scale, reference scale, and light receiver so as not to pass through them.

【作用】[Effect]

この発明において、凹面反射鏡によって形成された平行
光線のうち、発光ダイオードから一方にずれた部分のみ
を利用しているので、照明光中に発光ダイオードの影が
生じることがなく、従って、参照目盛の位置決め精度を
高くする必要がない。 又、照明器のモールド時等における歪みの影響を少なく
することができ、更には、透明導電膜を利用する必要が
ないので、製造コストの低減及び供給電流の増大を図る
ことができる。
In this invention, only the part of the parallel light beam formed by the concave reflector that is shifted to one side from the light emitting diode is used, so there is no shadow of the light emitting diode in the illumination light, and therefore the reference scale There is no need to increase the positioning accuracy. Furthermore, the influence of distortion during molding of the illuminator can be reduced, and furthermore, since there is no need to use a transparent conductive film, manufacturing costs can be reduced and supply current can be increased.

【実施例】【Example】

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。 この実施例は、第1図及び第2図に示されるように、一
定ピッチの8M状の光学格子からなる主目盛16が形成
された光透過性材料からなる第1部材18と、前記主目
盛16に対応する光学格子からなる参照目盛20が形成
され、前記第1部材18に対して相対移動可能に配置さ
れた光透過性材料からなる第2部材22と、発光ダイオ
ード24を含み、前記主目盛16及び参照目盛20を一
方から照明する照明器25と、前記主目盛16及び参照
目盛20を透過した前記照明器25からの照明光゛を受
光して、受光量に応じた電気信号を出力する受光器26
と、を有してなり、前記第1部材18と第2部材22の
相対変位による主目盛16と参照目盛20の重なり合い
の繰返しに基づく、受光器26の出力信号の変化により
、前記第1部材18と第2部材22の相対変位量を検出
する光学式変位検出器において、前記照明器25は、前
記第1部材18を間にして、前記第2部材22の反対側
に配置され、且つ、リードフレーム28と、このリード
フレーム28上に、前記第1部材18と反対方向に向け
て配置された前記発光ダイオード24と、この発光ダイ
オード24を通り、前記虫目!A16が形成された目盛
面と直交するT!L線を中心光軸30とし、該発光ダイ
オード24からの射出光を平行光線として前記第1部材
18及び第2部材22方向に反射する凹面反射11A3
2と、を含み、前記発光ダイオード24は、スリット状
発光部24Aを備えると共に、該スリット状発光部24
Aが前記主目盛16及び参照目盛20と平行になるよう
に配置され、前記発光ダイオード24及び凹面反射鏡3
2は、前記中心光軸30が前記主目盛16、参照目盛2
0及び受光器26を通らないように、第1部材18の相
対移動方向にずれて配置されたものである。 ここで、前記発光ダイオード24はリードフレーム28
にグイボンディングされた状態で、光透過性樹脂34内
にモールドされている。 この光透過性樹脂34の前記発光ダイオード24に対向
する側の面には円形の凹所34Aが形成され、この凹所
34Aにはレンズ部材36が嵌合接着されている。 このレンズ部材36の凹所34Aと反対側の端面ば凸球
面状とされ、前記凹面反射鏡32は該凸球面にアルミ等
の金属膜を蒸着することにより形成されている。又、レ
ンズ部材36の凸球面の半径Rは、中心光軸30上にお
ける凹面反射鏡32と発光ダイオード24との距離の2
″倍となるようにされ、これによって、発光ダイオード
24から放射方向に射出された光線が、凹面反射832
によって、前記主目盛16及び参照目盛20と直交する
方向の平行光線となるようにされている。 前記発光ダイオード24は、第3図に示されるように、
発光面にスリット状の開口部を備えた金ffM24Bを
蒸着することにより前記スリット状発光部24Aを形成
したものである。 この発光ダイオード24は、P型Ga AS基板24a
とN型Ga As基板24bを接合して形成したもので
あり、これらは、−辺が400μlの正方形であって、
前記スリット状発光部24Aの形状は、幅W=50μ1
1、長さL=350μmであって、Ga AS基板24
a 、24bの対角線上に配置されている。 図の符号24Cはリード線であって、電極を兼ねる金属
膜24Bに接続されている0発光ダイオード24におけ
る金属膜24Bと反対側の面に接続されるべきリード線
は、該反対側の面がリードフレーム28に接触されるこ
とにより省略されている。 前記第1部材18は、第2図に示されるように、光学式
変位検出器におけるいわゆるメインスケールとされてい
る。 これに対して、第2部材22は、短く形成されていわゆ
るインデ゛ソクススゲールとされ、参照目盛20は、位
相が90度ずつずれている4個の光学格子20A〜20
Dから形成されている(第4図参照)。 これら4個の光学格子20A〜20Dは、第1部材18
における主目盛16と重なり合うことができる位置でブ
ロック状、即ち田型に配置されている。 ス、前記照明器25は、前記4個の光学格子20A〜2
0Dがレンズ部材36の円形の照明範囲に重なり合い、
且つ、円形の照明範囲の中心に配置された発光ダイオー
ド24が、前記4個の光学格子20A〜20Dとずれる
ように配置されている。 更に、前記リードフレーム28は、第4図に示されるよ
うに、参照目盛20を構成する光学格子20A〜20D
と重なり合わないように、透過部28Aが形成されてい
る。 又、リードフレーム28は第4図において上下に分割さ
れ、前記発光ダイオード24からのリード線24Cが上
部に、又、発光ダイオード24の裏面が下部に各々接続
されている。 前記受光器26は前記4個の光学格子20A〜20Dに
対応して設けられた4個の受光素子26A〜26Dと、
これら受光素子26A〜26Dがダイボンディングされ
るリードフレーム38と、受光素子26A〜26D及び
リードフレーム38を一体的にモールドする光透過性樹
脂40とから構成されている。 前記受光器26は、接着剤27により、第2部材22に
おける参照目盛20が形成された面に一体的に接着され
ている。 前記発光ダイオード24の入力端子及び受光器26の出
力端子は、第1図に示されるように、測定回路42に接
続されている。この測定回路42は、受光器26からの
出力信号を処理して、第1部材18と第2部材22の相
対移動距離を算出し、表示器44に出力して、測定値を
表示させるものである。 第1図の符号46はスピンドル48を介して前記第1部
材18に連結された測定子、50はスピンドル48を案
内するためのガイドをそれぞれ示す。このガイド50は
、円筒状の外筒(図示省略)内に固定保持されるもので
ある。 この実施例において、発光ダイオード24がら射出され
た照明光は、レンズ部材36内に入り、凹面反射鏡32
によって反射されて、第1部材18及び第2部材22と
直交する方向の平行光線となる。 前記参照目盛20の光学格子20A〜20D及び受光器
26における受光素子26A〜26Dは、前記発光ダイ
オード24及び凹面反射鏡32の中心を通る中心光軸3
0からずれて配置されているので、凹面反射9A32に
よって形成され、リードフレーム28の透過部28A、
第1部材18、主目盛16、参照目盛20を通って受光
素子26A〜26Dに至る照明光には、発光ダイオード
24の影が形成されることがない。 又、発光ダイオード24には、リードフレーム28から
リード線24C及び発光ダイオード24の裏面を介して
電流が供給されるので、発光ダイオード24に大電流を
供給して、照明光の光量を増加させることができる。 更に、透明金属膜等の蒸着工程が不要であるので、製造
コストを低減させることができる。 なお、発光ダイオード24を中心光軸30からずらすこ
とも考えられるが、このようにすると、凹面反射鏡32
による反射光が中心光軸30に対して傾斜するので、軸
外収差が発生したり、照明器の配置が複雑となると共に
、中心光軸30上に発光ダイオード24を設置する場合
と比較して、照明器が大型となってしまう。 又、−船釣に、リードフレームに発光ダイオードを取付
けた場合は、照明光の中に、発光ダイオード自体の影の
みならず、リードフレームの影も発生してしまうが、上
記実施例の場合は、中心光軸30からずれた平行光線の
みを利用しているので、リードフレームの影が生じるこ
とがない。 なお、上記実施例において、第2部材22における参照
目盛20は、受光器26側に形成されているが、これは
、主目盛16と対向する位置に設けるようにしてもよい
。 更に、上記実施例において凹面反射鏡32は光透過性樹
脂34と別体に設けられたレンズ部材36に形成されて
いるが、レンズ部材を光透過性樹脂に一体的に形成する
ようにしてもよい。 更に又、上記実施例における凹面反射鏡32は、凹球面
とされているが、これは、例えばレンズ部材を円筒レン
ズ状として、断面において凹面反射鏡となるようにして
もよい。 又、上記実施例において、発光ダイオード24はスリッ
ト状の開口を有する金属膜で発光面を被うことによりス
リット状発光部24Aを形成したものであるが、本発明
はこれに限定されるものでなく、例えばN型Ga AS
基板上にスリット状にP型Ga Asを拡散形成したも
のであってもよい。 更に又、上記実施例において、照明器25におけるリー
ドフレーム28は平板状とされているが、例えば、第2
図において二点鎖線で示されるように、リードフレーム
28における発光ダイオード24の取付部分を図におい
て時計方向に折曲げて射出光が凹面反射鏡32の中心光
軸30よりも、図において右側に集中するようにして、
光の利用効率を高めるようにしてもよい。 又、上記実施例は2つの部材の直線的相対変位を検出す
るエンコーダに関するものであるが、本発明はこれに限
定されるものでなく、回転角度を検出するロータリーエ
ンコーダにも適用されるものである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. As shown in FIGS. 1 and 2, this embodiment includes a first member 18 made of a light-transmitting material on which a main graduation 16 made of an 8M-shaped optical grating with a constant pitch is formed, and a first member 18 made of a light-transmitting material. A reference scale 20 consisting of an optical grating corresponding to 16 is formed, and includes a second member 22 made of a light-transmitting material and arranged to be movable relative to the first member 18, and a light emitting diode 24, and includes a light emitting diode 24. An illuminator 25 that illuminates the scale 16 and reference scale 20 from one side; and an illuminator 25 that receives illumination light from the illuminator 25 that has passed through the main scale 16 and reference scale 20, and outputs an electrical signal according to the amount of received light. receiver 26
The change in the output signal of the light receiver 26 based on the repetition of the overlapping of the main scale 16 and the reference scale 20 due to the relative displacement of the first member 18 and the second member 22 causes the first member to 18 and a second member 22, the illuminator 25 is disposed on the opposite side of the second member 22 with the first member 18 in between, and A lead frame 28, a light emitting diode 24 disposed on the lead frame 28 facing in the opposite direction to the first member 18, and the insect eye passing through the light emitting diode 24! T! perpendicular to the scale plane where A16 is formed! A concave reflection 11A3 that takes the L line as the central optical axis 30 and reflects the light emitted from the light emitting diode 24 as parallel light toward the first member 18 and the second member 22.
2, the light emitting diode 24 includes a slit-shaped light emitting section 24A, and the slit-shaped light emitting section 24
A is arranged so that it is parallel to the main scale 16 and the reference scale 20, and the light emitting diode 24 and the concave reflecting mirror 3
2, the central optical axis 30 is the main scale 16 and the reference scale 2.
0 and the light receiver 26, the first member 18 is shifted in the direction of relative movement of the first member 18. Here, the light emitting diode 24 is connected to a lead frame 28.
It is molded in a light-transmissive resin 34 in a state where it is bonded to the surface. A circular recess 34A is formed on the surface of the light-transmissive resin 34 facing the light emitting diode 24, and a lens member 36 is fitted and bonded to the recess 34A. The end surface of the lens member 36 opposite to the recess 34A has a convex spherical shape, and the concave reflecting mirror 32 is formed by depositing a metal film such as aluminum on the convex spherical surface. The radius R of the convex spherical surface of the lens member 36 is equal to 2 of the distance between the concave reflecting mirror 32 and the light emitting diode 24 on the central optical axis 30.
'' times, so that the light rays emitted from the light emitting diode 24 in the radial direction are reflected by the concave reflection 832.
Therefore, the light beams are parallel to each other in a direction perpendicular to the main scale 16 and the reference scale 20. The light emitting diode 24, as shown in FIG.
The slit-shaped light-emitting portion 24A is formed by vapor-depositing gold ffM24B having a slit-shaped opening on the light-emitting surface. This light emitting diode 24 is made of a P-type Ga AS substrate 24a.
and an N-type GaAs substrate 24b, each having a square shape with a − side of 400 μl,
The shape of the slit-shaped light emitting section 24A has a width W=50μ1.
1. Length L = 350 μm, Ga AS substrate 24
a and 24b are arranged diagonally. Reference numeral 24C in the figure is a lead wire, and the lead wire to be connected to the surface opposite to the metal film 24B of the light emitting diode 24, which is connected to the metal film 24B which also serves as an electrode, is connected to the surface opposite to the metal film 24B. It is omitted because it is in contact with the lead frame 28. As shown in FIG. 2, the first member 18 is a so-called main scale in an optical displacement detector. On the other hand, the second member 22 is formed short and is a so-called index scale, and the reference scale 20 is composed of four optical gratings 20A to 20 whose phases are shifted by 90 degrees.
D (see Figure 4). These four optical gratings 20A to 20D are connected to the first member 18
It is arranged in a block shape, that is, in a box shape, at a position that can overlap with the main scale 16 in the figure. The illuminator 25 is connected to the four optical gratings 20A to 20A.
0D overlaps the circular illumination range of the lens member 36,
Moreover, a light emitting diode 24 placed at the center of the circular illumination range is placed so as to be offset from the four optical gratings 20A to 20D. Further, the lead frame 28 has optical gratings 20A to 20D forming the reference scale 20, as shown in FIG.
The transparent portion 28A is formed so as not to overlap with the transparent portion 28A. Further, the lead frame 28 is divided into upper and lower parts in FIG. 4, and the lead wire 24C from the light emitting diode 24 is connected to the upper part, and the back surface of the light emitting diode 24 is connected to the lower part. The light receiver 26 includes four light receiving elements 26A to 26D provided corresponding to the four optical gratings 20A to 20D,
It is composed of a lead frame 38 to which these light receiving elements 26A to 26D are die-bonded, and a light transmitting resin 40 which integrally molds the light receiving elements 26A to 26D and the lead frame 38. The light receiver 26 is integrally bonded to the surface of the second member 22 on which the reference scale 20 is formed using an adhesive 27. The input terminal of the light emitting diode 24 and the output terminal of the light receiver 26 are connected to a measuring circuit 42, as shown in FIG. This measurement circuit 42 processes the output signal from the light receiver 26, calculates the relative movement distance between the first member 18 and the second member 22, and outputs it to the display 44 to display the measured value. be. Reference numeral 46 in FIG. 1 indicates a probe connected to the first member 18 via a spindle 48, and 50 indicates a guide for guiding the spindle 48. This guide 50 is fixedly held within a cylindrical outer tube (not shown). In this embodiment, the illumination light emitted from the light emitting diode 24 enters the lens member 36 and is reflected by the concave reflector 32.
, and becomes a parallel light beam in a direction perpendicular to the first member 18 and the second member 22 . The optical gratings 20A to 20D of the reference scale 20 and the light receiving elements 26A to 26D in the light receiver 26 are connected to a central optical axis 3 passing through the center of the light emitting diode 24 and the concave reflecting mirror 32.
Since the arrangement is shifted from 0, it is formed by the concave reflection 9A32, and the transparent part 28A of the lead frame 28,
The shadow of the light emitting diode 24 is not formed in the illumination light that passes through the first member 18, the main scale 16, and the reference scale 20 and reaches the light receiving elements 26A to 26D. Further, since current is supplied to the light emitting diode 24 from the lead frame 28 through the lead wire 24C and the back surface of the light emitting diode 24, a large current can be supplied to the light emitting diode 24 to increase the amount of illumination light. Can be done. Furthermore, since a vapor deposition process for a transparent metal film or the like is not necessary, manufacturing costs can be reduced. Note that it is also possible to shift the light emitting diode 24 from the central optical axis 30, but in this case, the concave reflector 32
Since the reflected light is tilted with respect to the central optical axis 30, off-axis aberrations occur and the arrangement of the illuminator becomes complicated. , the illuminator becomes large. Also, when a light emitting diode is attached to a lead frame for boat fishing, not only the shadow of the light emitting diode itself but also the shadow of the lead frame will appear in the illumination light. Since only parallel light rays deviated from the central optical axis 30 are used, there is no shadow of the lead frame. In the above embodiment, the reference scale 20 on the second member 22 is formed on the light receiver 26 side, but it may be provided at a position facing the main scale 16. Further, in the above embodiment, the concave reflecting mirror 32 is formed in the lens member 36 which is provided separately from the light-transmitting resin 34, but the lens member may be formed integrally with the light-transmitting resin. good. Furthermore, although the concave reflecting mirror 32 in the above embodiment has a concave spherical surface, the lens member may be formed into a cylindrical lens shape to form a concave reflecting mirror in cross section, for example. Further, in the above embodiment, the light emitting diode 24 has a slit-like light emitting portion 24A formed by covering the light emitting surface with a metal film having a slit-like opening, but the present invention is not limited to this. For example, N-type Ga AS
It may also be one in which P-type GaAs is diffused into a slit shape on the substrate. Furthermore, in the above embodiment, the lead frame 28 in the illuminator 25 is shaped like a flat plate.
As shown by the two-dot chain line in the figure, the mounting part of the light emitting diode 24 on the lead frame 28 is bent clockwise in the figure so that the emitted light is concentrated on the right side in the figure rather than the central optical axis 30 of the concave reflector 32. In this way,
The efficiency of light use may be increased. Furthermore, although the above embodiment relates to an encoder that detects the relative linear displacement of two members, the present invention is not limited thereto, and can also be applied to a rotary encoder that detects a rotation angle. be.

【発明の効果】【Effect of the invention】

本発明は、上記のように構成したので、主目盛及び参照
目盛を照明する平行光線の中に、発光ダイオードの影が
生じることがなく、更に、発光ダイオードにリードフレ
ームから電力を供給することができるので、大電流とし
て照明光の光量を増大させることができ、且つ、透明導
電膜等を設ける必要がないので製造コストを低減させる
ことができるという優れた効果を有する。
Since the present invention is configured as described above, the shadow of the light emitting diode does not occur in the parallel light beam that illuminates the main scale and the reference scale, and furthermore, it is possible to supply power to the light emitting diode from the lead frame. As a result, it is possible to increase the amount of illumination light as a large current, and since there is no need to provide a transparent conductive film or the like, it has excellent effects in that manufacturing costs can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係る光学式変位検出器の実施例を示す
4部ブロック図を含む斜視図、第2図は第1図の■−■
線に沿う拡大断面図、第3図は同実施例における発光ダ
イオードを拡大して示す斜視図、第4図は第2図のIV
−IV線に沿う断面図、第5図は本出願人により先に提
案された光学式変位検出器を示す断面図、第6図は第5
図のVl −Vl線に沿う断面図である。 16・・・主目盛、 18・・・第1部材、 20・・・参照目盛、 22・・・第2部材、 24・・・発光ダイオード、 24A〜24D・・・スリット状発光部、25・・・照
明器、 26・・・受光器、 26A〜26D・・・受光素子、 28・・・リードフレーム、 30・・・中心光軸、 32・・・凹面反射鏡、 34・・・光透過性樹脂。
FIG. 1 is a perspective view including a four-part block diagram showing an embodiment of an optical displacement detector according to the present invention, and FIG.
FIG. 3 is an enlarged perspective view showing the light emitting diode in the same embodiment, and FIG. 4 is an enlarged sectional view taken along the line, FIG.
- A cross-sectional view taken along line IV, FIG. 5 is a cross-sectional view showing an optical displacement detector previously proposed by the applicant, and FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line Vl-Vl in the figure. DESCRIPTION OF SYMBOLS 16... Main scale, 18... First member, 20... Reference scale, 22... Second member, 24... Light emitting diode, 24A-24D... Slit-shaped light emitting part, 25... ...Illuminator, 26... Light receiver, 26A to 26D... Light receiving element, 28... Lead frame, 30... Central optical axis, 32... Concave reflecting mirror, 34... Light transmission sex resin.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)一定ピッチの縦縞状の主目盛が形成された光透過
性材料からなる第1部材と、前記主目盛に対応する参照
目盛が形成され、前記第1部材に対して相対移動可能に
配置された光透過性材料からなる第2部材と、発光ダイ
オードを含み、前記主目盛及び参照目盛を一方から照明
する照明器と、前記主目盛及び参照目盛を透過した前記
照明器からの照明光を受光して、受光量に応じた電気信
号を出力する受光器と、を有してなり、前記第1部材と
第2部材の相対変位による主目盛と参照目盛の重なり合
いの繰返しに基づく、受光器の出力信号の変化により、
前記第1部材と第2部材の相対変位量を検出する光学式
変位検出器において、前記照明器は、前記第1部材を間
にして、前記第2部材の反対側に配置され、且つ、リー
ドフレームと、このリードフレーム上に、前記第1部材
と反対方向に向けて配置された前記発光ダイオードと、
この発光ダイオードを通り、前記主目盛が形成される目
盛面と直交する直線を中心光軸とし、該発光ダイオード
からの射出光を平行光線として前記第1部材及び第2部
材方向に反射する凹面反射鏡と、を含み、前記発光ダイ
オードは、スリット状発光部を備えると共に、該スリッ
ト状発光部が前記主目盛及び参照目盛と平行になるよう
に配置され、前記発光ダイオード及び凹面反射鏡は、前
記中心光軸が前記主目盛、参照目盛及び受光器を通らな
いように配置されてなる光学式変位検出器。
(1) A first member made of a light-transmissive material on which main scales in the form of vertical stripes with a constant pitch are formed, and reference scales corresponding to the main scales are formed, and are arranged so as to be movable relative to the first member. a second member made of a light-transmissive material, an illuminator including a light emitting diode and illuminating the main scale and the reference scale from one side, and an illumination light from the illuminator that passes through the main scale and the reference scale. a light receiver that receives light and outputs an electrical signal according to the amount of received light, the light receiver being based on repeated overlapping of a main scale and a reference scale due to relative displacement of the first member and the second member. Due to the change in the output signal of
In the optical displacement detector that detects the amount of relative displacement between the first member and the second member, the illuminator is disposed on the opposite side of the second member with the first member in between, and a frame, and the light emitting diode disposed on the lead frame in a direction opposite to the first member;
A concave reflection device that has a central optical axis that passes through the light emitting diode and is perpendicular to the scale surface on which the main scale is formed, and reflects the light emitted from the light emitting diode as a parallel beam toward the first member and the second member. a mirror, the light emitting diode is provided with a slit-like light emitting section, and the slit-like light emitting section is arranged parallel to the main scale and the reference scale, and the light emitting diode and the concave reflecting mirror An optical displacement detector arranged such that a central optical axis does not pass through the main scale, the reference scale, and the light receiver.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5841133A (en) * 1996-10-28 1998-11-24 Mitutoyo Corporation Optical displacement detecting apparatus having gratings and a light receiving chip

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