JPH0197814A - 光学式変位検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

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。

【従来の技術】

従来、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間の受光素
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例として、公知ではない
が、本出願人により提案された、第４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、一定ピッチの光学格子からな
る主目盛１が形成された第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素子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
れた受光素子７を含む受光器８と、を備えて構成されて
いる。 前記照明器６は、前記発光素子５と、この発光素子５が
取付けられるリードフレーム９と、発光素子５を取付け
た状態のリードフレーム９をモールドした透明樹脂モー
ルド１０と、この透明樹脂モールド１０の、前記第１部
材２と反対側に形成された凹面反射鏡１１とから構成さ
れている。 ここで、発光素子５は、リードフレーム９上において、
前記第１部材２と反対方向、即ち凹面反射！１１１１方
向゛に向けて取付けられ、凹面反射鏡１１は、発光素子
７から放射状に射出される照明光を、前記第１部材２方
向に、平行光線として反射するようにされている。 又、前記受光器８は、前記受光素子７と、この受光素子
７を支持するリードフレーム１２と、リードフレーム１
２に受光素子７が取付けられた状態でこれらをモールド
する透明樹脂モールド１３と、から構成されている。 上記のような光学式変位検出器は、リードフレームを用
いる構造であるために、製造コストの低減を図ることが
できるという利点がある。

【発明が解決しようとする問題点】

しかしながら、上記のような提案は、発光素子からの照
明光が、主目盛及び参照目盛を透過する、いわゆる透過
型の光学式変位検出器にのみ適用され、主目盛の目盛面
で照明光が反射される、いわゆる反射型の光学式変位検
出器には適用できないという問題点があった。 一方、上記のような光学式変位検出器は、Ｘ−Ｙテーブ
ル等に組込まれることが多く、この場合、反射型の光学
式変位検出器としないと、設計や製造が困難となる場合
もあるという問題点がある。 即ち、発光素子及び受光素子を、測定用のスケール（第
１部材）やロータに対して一方の側にまとめて配置する
４とができる反射型の光学式変位検出器は、設計や製作
の自由度が大きいからである。

【発明の目的】

この発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであつそ
、リードフレームを用いて、製造コストを低下すること
ができるようにした反射型の光学式変位検出器を提供す
ることを目的とする。

【問題点を解決するための手段】

この発明は、一定ピッチの主目盛が形成された第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
１ｓ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、前記主目盛を照明する発光素子と
、前記主目盛で反射され前記参照目盛を透過した前記発
光素子からの照明光を受光して、受光量に応じた電気信
号を出力する受光素子と、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、受光素子の出力化□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、前記第２部材を間にして、
前記第１部材の反対側にリードフレームを配置すると共
に、このリードフレームの、前記第２部材と反対間の面
に前記発光素子を取付け、且つ、前記発光素子からの光
を前記主目盛方向に平行光線として反射する凹面鏡と、
この凹面鏡により反射形成された前記平行光線を前記主
目盛方向に通過することを許容すべく前記リードフレー
ムに形成された切欠きと、を設けると共に、前記リード
フレームの前記主目盛の間の面に、該主目盛で反射され
た前記平行光線を受光する位置に、前記受光素子を配置
することにより上記目的を達成するものである。 又、この発明の実施態様は、前記リードフレーム、前記
発光素子及び前記受光素子を、光透過性樹脂モールド内
に一体的にモールドし、且つ、前記凹面鏡は前記光透過
性樹脂モールドの一部に設けられた反射膜から構成する
ことにより上記目的を達成したものである。

【作用】

この発明において、反射型の光学式変位検出器において
発光素子及び受光素子をリードフレームに取付けて配置
しているので、設計及び製造が容易となり、Ｘ−Ｙテー
ブル等に組込むことができ、又、！！！造コストの低減
を図ることができる。

【実施例】

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
定ピッチの光学格子からなる主目盛１６が形成された第
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、前記主目盛１６を照明する発光素子２４と
、前記主目盛１６で反射され前記参照目盛２０を透過し
た前記発光素子２４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素子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
土日ｌＡｌ６と参照目盛２０の重なり合いの緑返しに基
づく、受光素子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の相対変位址を検出する光学式
変位検出器において、前記第２部材２２を間にして、前
記第１部材１８の反対側にリードフレーム３０を配置す
ると共に、このリードフレーム３０の、前記第２部材２
２と反対間の面に前記発光素子２４を取付け、且つ、前
記発光素子２４からの光を前記主目盛１６方向に平行光
線として反射する凹面！ａ２８と、この凹面！１ａ２８
により反射形成された前記平行光線を前記主目盛１６方
向に通過することを許容すべく前記リードフレーム３０
に形成された切欠き３１と、を設けると共に、前記リー
ドフレーム３０の前記主目盛１６の間の面に、該主目盛
１６で反射された前記平行光線を受光する位置に、前記
受光素子２６を配置したものである。 前記リードフレーム３０、前記発光素子２４及び前記受
光素子２６は、光透過性樹脂モールド３２内に一体的に
モールドされ、且つ、前記凹面鏡２８は前記光透過性樹
脂モールド３２の一部に設けられた反射膜から構成され
ている。 ここで、前記発光素子２４及び受光素子２６は、チップ
状の光電素子であって、リードフレーム３０にグイボン
ディングされている。 前記参照目Ｉ！！１２０は、第２部材２２の、前記光透
過性樹脂モールド３２と反対間の面に形成されている。 又、前記主目盛１６は、第１部材１８における、第２部
材２２と対向する面に形成されている。 更に、前記凹面！ａ２８は、前記光透過性樹脂モールド
３２の第２部材２２と反対側に斜め上方に突出されたレ
ンズ部３４の、リードフレーム３０と反対間の凸球面に
、金属反射膜を蒸着する等の手段で形成されている。 前記発光素子２４、凹面ｆｉ２８、参照目盛２０及び主
目盛１６、受光素子２６は、発光素子２４から射出され
た照明光が、レンズ部３４内を通り、凹面鏡２８によっ
て反射され、再びレンズ部３４を含む光透過性樹脂モー
ルド３２、第２部材２２及びこの第２部材２２に形成さ
れた参照目盛２０を透過して、主目盛１６に至り、その
目盛面において反射され、再び参照目盛２０、第２部材
２２を通り、光透過性樹脂モールド３２内の受光素子２
６に到達するように配置されている。従って、前記発光
素子２４は前記凹面８２８に向けて図において斜め上向
きとされている。 ここで、前記リードフレーム３２の切欠き３１は、凹面
鏡２８と参照目盛２０との間で照明光が蹴られないよう
に形成されている。 又、前記凹面！ａ２８の焦点距離は、発光素子２４から
放射方向に射出された光線が、参照目盛２０方向に、平
行光線として反射されるように選択されている。即ち、
凹面！ａ２８の円弧部におけるる半径をＲとした場合、
該凹面鏡２８と前記発光素子２４との距離がＲ／２とな
るようにされている。 前記第２部材２２及びこれと一体の発光素子２４及び受
光素子２６、リードフレーム３０及び光透過性樹脂モー
ルド３２は、第２図に示されるように、円筒状の外筒４
０に固定されている。 前記発光素子２４の入力端子及び受光素子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、受光素子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ず、このガイド５０は
、前記外筒４０に固定保持されるものである。 次に、第３図を参照して、前記発光素子２４及び受光索
子２６を含む受発光組立体を製造する過程について説明
する。 まず、第３図（Ａ）に示されるリードフレーム３０の発
光素子搭載部３０Ａ及び受光素子搭載部３０Ｃに、第３
図（Ｂ）に示されるように、銀ペースト３５を塗布し、
ここに第３図（Ｃ）に示されるように発光素子２４及び
受光素子２６をダイボンディングする。ここで、前記リ
ードフレーム３０の発光素子搭載部３０Ａは、第３図（
Ｂ）に示されるように、折曲げ線３０Ｂにおいて発光素
子ボンディング面が斜め上向きとなるように予め折曲げ
られている０次に、グイボンディングされた発光素子２
４及び受光素子２６を、リードフレーム３０における対
応するインナリード部３０Ｄにワイヤ３３によりワイヤ
ボンディングする。ワイヤボンディング終了後は、前記
光透過性樹脂モールド３２によって、第３図（Ｄ）に示
されるように樹脂モールドする。 次に、リードフレーム３０のインナリード部３０Ｄを光
透過性樹脂モールド３２から突出した部分で切断し、端
子３０Ｅを形成した後、光透過性樹脂モールド３２に前
記第２部材２２を接着して！Ｉｌ！！造を終了する。 この実施例において、発光素子２４から射出された照明
光は、レンズ部３４内で、凹面ａ２８により反射され、
平行光線となって、光透過性樹脂モールド３２内で、リ
ードフレーム３０の切欠き３１を通り、更に第２部材２
２及び参照目盛２０を通り、主１！！！ｔ１６に至る。 この主１Ｗ１６の目盛面で反射された照明光は、再び参
照目盛２０、第２部材２２を経て光透過性樹脂モールド
３２内に入り、ここで、リードフレーム３０上の受光素
子２６に到達することになる。 受光素子２６に到達した照明光の元旦は、第１部材１８
と第２部材２２の相対変位量に応じて、主目盛１６と参
照目盛２０の垂なり合いの緑返しによって、増減を繰返
し、その回数に応じて受光素子２６は電気信号を測定回
路４２に出力し、測定回路４２はこれをカウントして、
第１部材１８と第２部材２２の相対変位量として表示器
４４に出力する。 なお、上記実施例において、前記リードフレーム３０に
取付けられた発光素子２４、受光素子２６は、光透過性
樹脂モールド３２によって一体的にモールドされ、且つ
この光透過性樹脂モールド３３の一部に凹面！ａ２８が
形成されているが、本考案はこれに限定されるものでな
く、光透過性樹脂モールド３２を利用しない場合にも適
用され、従って、このような場合は、凹面！ａ２８はリ
ードフレーム３０から離間して配置されることになる。 又、凹面１２８は放物面鐘としてもよい。 更に、上記実施例は、主目盛１６と参照目盛２０の光学
格子のピッチが同一とされたものであるが、本発明は、
両者のピッチが異なるもの、例えば、主目盛１６のピッ
チｐに対して、参照目盛２０のピッチが２ｐである、い
わゆるスリーダレイテイングシステムの場合等にも適用
されるものである。 更に又、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。

【発明の効果】

本発明は、上記のように構成したので、反射型の光学式
変位検出器においても、発光素子及び受光素子をリード
フレームに取付けて構成することができ、従って、製造
コストの低減、設計、製造の自由度の増大を図ることが
できるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

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
一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５図（Ａ）、（Ｃ）、＜Ｄ）は
同実施例における発光素子及び受光素子組立体の製造過
程を示す平面図、第３図（Ｂ）、（Ｅ）は同断面図、第
４図は本出願人による先行出願における光学式変位検出
器の実施例を示す断面図である。 １６．１７・・・主目盛、 １８・・・第１部材、　　　　２０・・・参照目盛、２
２・・・第２部材、　　　　２４・・・発光素子、２６
・・・受光素子、　　　　２８・・・凹面鏡、３０・・
・リードフレーム、 ３１・・・切欠き、 ３２・・・光透過性樹脂モールド。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）一定ピッチの主目盛が形成された第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、前記主目盛を照明する発光素子と、前記
   主目盛で反射され前記参照目盛を透過した前記発光索子
   からの照明光を受光して、受光量に応じた電気信号を出
   力する受光素子と、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、受光素子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、前記第２部材を間にして、前記第１
   部材の反対側にリードフレームを配置すると共に、この
   リードフレームの、前記第２部材と反対側の面に前記発
   光素子を取付け、且つ、前記発光索子からの光を前記主
   目盛方向に平行光線として反射する凹面鏡と、この凹面
   鏡により反射形成された前記平行光線を前記主目盛方向
   に通過することを許容すべく前記リードフレームに形成
   された切欠きと、を設けると共に、前記リードフレーム
   の前記主目盛の間の面に、該主目盛で反射された前記平
   行光線を受光する位置に、前記受光素子を配置してなる
   光学式変位検出器。
2. （２）前記リードフレーム、前記発光素子及び前記受光
   素子は、光透過性樹脂モールド内に一体的にモールドさ
   れ、且つ、前記凹面鏡は前記光透過性樹脂モールドの一
   部に設けられた反射膜から構成された特許請求の範囲第
   １項記載の光学式変位検出器。