JPH0313901A - 発光ダイオード - 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、発光ダイオードに関し、特にエンコーダの
照明に利用するレンズ系を含む発光ダイオードに関する
ものである。

［従来の技術］ 第３図は、従来の発光ダイオードを用いたエンコーダ照
明系の構成を示す模式斜視図である。図において、（１
）は発光ダイオードを示し、発光部（２）と凸レンズ（
３）から構成されている。発光部（２）と凸レンズ（３
）は同じ軸上にあり、発光部（２）はほぼ凸レンズ（３
）の近軸焦点位置にある。

（４）は発光部から出射する発散光、（５）はレンズ（
３）によってほぼ平行に変換された平行照明光である。

（６）はエンコーダの回転スケール、（７）はエンコー
ダの回転スケール（６）上に刻まれたスリットである。

次に動作について説明する。発光部（２）からの発散光
（４）は、凸レンズ（３）に入射する。

発光部（２）はレンズ（３）のほぼ近軸焦点位置にある
ので、発散光（４）はレンズ（３〉によりほぼ平行照明
光（５）に変わる。この平行照明光（５）はスリット（
７）を刻んだ回転スケール（６）、固定スケール（図示
しない）に入射する。２枚のスケールを透過した光は、
回転スケール（６）、固定スケールのスリット（７）の
開閉状態に応じた光強度分布をもち、検知器（図示しな
い）に入り、そこで電気信号に変えられる。この電気信
号は近似的に三角波となる。これをデジタル信号に変換
してエンコーダからの検出信号とする。

一般には、発光ダイオード（１）のスケール（６）面上
での平行照明光（５）の強度分布は一様ではない。第４
図はこの発光ダイオード（１）からのスケール（８）面
上での光強度分布をシュミュレーションした線図である
。横軸は光軸を中心とする照明領域の幅を示し、縦軸は
光強度の相対値である。

この図にみられるように、発光ダイオード（１）の光強
度分布は、光軸近辺では光強度が小さく、光軸から離れ
た周辺でピーク、すなわちサイドビークをもつという特
性を示す。第４図は、発光部（２）のサイズを０．５關
、レンズ（３）を焦点距離８．０ｍｍ、中心厚３．０ｍ
ｍの凸レンズ、凸レンズ（３）とスケール（６）の距離
を８．２５龍とした場合・のシュミュレーション結果で
ある。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の発光ダイオードからの光強度分布は、第４図のよ
うな特性をもつので、１つのスリット開口内で入射する
光強度が変化する。このようなスリットからの透過光は
時間的にリニヤな立ち上がり・立ち下がり特性をもたず
、その結果、電気信号は三角波からずれてくる。これは
デジタル信号に変換された際に、位相ずれの原因になる
。したがって、正確な角度検出ができない。

この発明は上記のような課題を解決するためになされた
もので、エンコーダに使用する平行照明光の光強度分布
が一様な発光ダイオードを提供することを目的とするも
のである。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る発光ダイオードは、その発光部からの光
が入射又は出射するレンズ面の一部に同心円状で所定の
デユーティを有する明暗スリット列を設けたものである
。

［作　用］ この発明においては、発光ダイオードを構成するレンズ
面の一部に明暗スリット列を設けたため、このスリット
列は光を透過させるために設けた明部分と透過させない
ために設けた暗部分とからなるので、これら２つのスリ
ット帯のデユーティを変えるとレンズを透過する光の透
過率が変わる。

この現象を利用して、従来のサイドピークを生ずるレン
ズ面の領域に明暗スリットを形成し、サイドビークの光
強度を減少するように上述のデユーティを選定すること
により、強度の大きいサイドビークが弱められ、全体と
して一様な光強度分布の平行照明光となる。

［発明の実施例］ 以下、この発明の一実施例°を模式図について説明する
。第１図は、この発明による発光ダイオードを有するエ
ンコーダ照明系の構成を示す斜視図である。図において
、（８）はこの発明に係る発光ダイオードであり、発光
部（２）と凸レンズ（９）からなる。

発光部（２）とレンズ（９）は同じ光軸上にあり、発光
部（２）はレンズ（９）のほぼ近軸焦点位置にある。（
４）は発光面（２）からの発散光であり、レンズ（９）
へ入射する。（９−ａ　）は凸レンズ（９）のレンズ前
面、（９ｂ）はレンズ後面を示す。（１１）はレンズ前
面（９ａ）に設けたスリット列である。（ｌＯ）は発光
ダイオード（８）からの平行照明光である。（６）はエ
ンコーダの回転スケール、（７）は回転スケール（８）
上に刻まれたスリットである。

次に動作について説明する。

発光部（２）からの発散光（４）の一部は、スリット列
（Ｈ）を設けたレンズ前面（９ａ）へ入る。このスリッ
ト列（１１）は２４図に示した従来の光強度分布のピー
ク光を発生させる光線が入射するところに設けである。

スリット列（１１）は、スリットピッチｐで同心円状に
並び、光を透過させるために刻んである部分（明）とそ
うでない部分（暗）とのデユーティ　（ｐｏ／ｐ）を変
えると、レンズ（９）を透過する光の透過率が変わる。

デユーティを適当に選ぶことで、ピーク部の光強度を減
らすことが可能となる。このようなレンズからの透過光
すなわち平行照明光（１０）は、発光部（２）が凸レン
ズ（９）の近軸焦点位置にあるため、はぼ平行光となり
、またレンズ（９）上のスリット（１１）のために回転
スケール（６）面上での光強度分布はほぼ一様になる。

第２図はこの発明に係る発光ダイオード（８）の回転ス
ケール（６）面上での光強度分布をシュミュレーション
した線図である。

図の横軸は照明領域、縦軸は相対光強度である。

シュミュレーションは、スリットピッチｐを０．２ｍｒ
ｍ、スリットデユーティ　（ｐＯ／ｐ）を３０％とし、
他のシュミュレーション条件は従来例と同じとして行な
った場合の結果である。この結果はサイドピークの強度
が中央の一様強度並みに減少し、かつ広い範囲で一様な
光強度分布が得られることを示している。このように、
回転スケール（６）上のスリット（７）の開口に入射す
る光強度がほぼ一様であれば、回転スケール（６）を透
過した光の強度分布もリニヤになり、電気信号の波形歪
みがなくなることが期待できる。

なお、上述の実施例ではレンズ（９）にスリット列（１
１）を設けて、光線の透過率を変えるものを示したが、
スリット例（１１）の変わりにニュートラル・フィルタ
を使用したものでもよい。

また、レンズ（９）は、球面レンズでも非球面レンズで
も構わない。そして、スリット列（１１）をレンズ前面
（９ａ）に設けたが、レンズ後面（９ｂ）でもよい。

また、上述の実施例ではエンコーダ装置に利用する場合
について説明したが、他の装置の場合でも上記実施例と
同様の効果を奏する。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば発光ダイオードのレン
ズにスリット列を設け、光強度分布を一様にしたので、
高信頼性のエンコーダが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるエンコーダ照明系の
構成を示す斜視図、第２図はこの発明に係る発光ダイオ
ードからの光強度分布を示す線図、第３図は従来のエン
コーダ照明系の構成を示す斜視図、第４図は従来の発光
ダイオードからの光強度分布を示す線図である。 図において、（１）は従来の発光ダイオード、（２）は
発光部、（３）は凸レンズ、（４）は発光部からの発散
光、（５）はレンズ透過後の平行照明光、（６）は回転
スケール、（７）はスケール上のスリット、（８）はこ
の発明に係る発光ダイオード、（９）は凸レンズ、（９
ａ）はレンズ前面、（９ｂ）はレンズ後面、（１０）は
レンズ透過後の平行照明光、（１１）はレンズに設けた
スリット列である。 なお、図中、同一符号は同一　または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 発光部とこの発光部から出射する光をほぼ平行に変換す
   るレンズとで構成され、このレンズの光入射面または出
   射面に、同心円状で、所定のデューティを有する明暗ス
   リットを設けたことを特徴とする発光ダイオード。