JPWO2005050141A1

JPWO2005050141A1 - 光学式エンコーダ

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Publication number: JPWO2005050141A1
Application number: JP2005515549A
Authority: JP
Inventors: 岡　徹; 徹岡; 大村　陽一; 陽一大村; 仲嶋　一; 一仲嶋; 阪本　雅彦; 雅彦阪本; 俊一北垣
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-11-20
Filing date: 2004-08-23
Publication date: 2007-06-07
Anticipated expiration: 2024-08-23
Also published as: KR20060091000A; JP4252578B2; KR100867053B1; US20070034786A1; US7538313B2; CN100535606C; US7285769B2; TWI283294B; DE112004002244B4; DE112004003077B4; WO2005050141A1; TW200519357A; US20080277569A1; DE112004002244T5; CN1882823A

Abstract

光透過部９と光非透過部８とが配置され、入力光４を照射することでその出力パターンが光学式符号となる光学式スケール７と、光源部と、受光部とを備えた光学式エンコーダにおいて、光非透過部は、光源１からの入力光４に対しその光軸６の入射角が臨界角以上となるように設定され、入力光の入射する側が広がったハの字状に対向する少なくとも１組の傾斜面８ａ，８ｂからなり、一方の傾斜面８ａに入射した入射光４が全反射して他方の傾斜面８ｂに入射し、他方の傾斜面で少なくとも一部が反射されるように構成され、かつ他方の傾斜面８ｂで反射された反射光１０が、光源１の発光部および発光部回りの反射部３に入射しないように構成された。このように構成されたものにおいて、光学式スケールの光非透過部から反射された光線が他トラックおよび自トラックに再入射することによる誤差を抑制することができる。

Description

本発明は、光学式スケールを備えた光学式エンコーダに関し、特に、検出誤差の低減に関するものである。

光学式エンコーダは、一般に光源から出射された平行光束を、光透過部と光非透過部とが交互に配置された光学式スケールに照射することにより、変調信号に変換し、この変調信号を受光素子にて電気信号に変換することで回転軸の回転角度、回転速度や直線移動する物体の位置、速度を検出するものである。

低価格化、高精度化を目的とした光学式エンコーダの従来例として、例えば特許文献１が挙げられる。該特許文献１によれば、従来手法では、例えば「ガラス板にクロム蒸着を施し、クロム層をエッチングにて透明部と不透明部とに加工して」パターンを作成することにより光学式スケールを製作するため、コストが高くなるなどの問題があったが、この問題を解決するため、光透過部間にたとえば樹脂成形により、入射光線に対し入射角が臨界角以上となる傾斜部を備えることで遮光部（光非透過部）を設けることが記載されており、この遮光部と光透過部を交互に備えれば、クロム蒸着によるスリット列と同様に光学式スケールとなり、樹脂成形による低コスト化が達成できると記載されている。該特許文献１の一実施例を示す第２図の説明では、「臨界角を４５°以下とし、光学格子のうち一つの凸部を形成しているたとえば１０ａ、１０ｂのような傾斜面同士の延長上がなす角度を９０°とし、たとえば１０ａや１０ｂのような傾斜面に入射する光の入射角を４５°とし、たとえば９ａや９ｂのような平坦面に入射する光の入射角を０°とする。」、「傾斜面１０ａに入射した光は入射角が４５°となるので全反射されて直角に反射され、もう一つの他の傾斜面１０ｂに４５°の角度をなして入射し、再び全反射されて直角に反射されてもとの入射側に戻る。」と記載されている。

さらに、他の従来例として、特許文献２および３が挙げられる。
例えば特許文献２には、ポリカーボネートからなる透光性部材の表面に、光透過部と、入射する光線に対しその入射角が臨界角以上に設定された傾斜面から成る光非透過部とを交互に形成した光学式スケールが記載されており、ポリカーボネートを用いると全反射する入射角の範囲が広いので、入射光が光学式スケールに斜めに入射した場合にも、全反射してもと来た方向に戻る可能性が高く、迷光が生じにくいと記載されている。

また、特許文献３には、光路変更機能は、可動コード板の厚みに対して充分小さい凹凸形状を含み、該凹凸形状を前記領域の少なくとも一方に、少なくとも１つ以上形成すると記載されており、凹凸構造を複数にして凹凸構造の厚みを抑えている。

特開昭６０−１４０１１９号公報（第１−２頁、第１、２図）特開昭６２−５１３１号公報（第１−３頁、第１−３、５図）特開平１１−２８７６７１号公報（第４頁、第１−３図）

従来の光学式エンコーダは以上のように構成されているので、以下のような問題があった。
光学式スケールの隣の傾斜面同士が９０°を成す遮光部に入射した光が全反射にてもとの入射側に戻る場合、反射による光損失は理想的には０であり、反射方向は入射光ベクトルと完全に平行となる。つまり、この反射光は入射光軌跡を反対方向にたどり、光源に到達する。ただし、上述傾斜面が成す角度は成形精度などにより、僅かに９０°からずれていることが多いため、光源に到達した反射光位置は光源素子の電極や、ダイパッドなど光学的に反射膜と成り得る個所に入射する可能性が大きい。前記反射膜にスケール遮光部からの反射光線が入射すると、入射位置から引き出した反射膜の垂線を対称軸としてさらに反射される。

通常、光学式スケールは複数のトラックから構成されているが、光源から出射された光束はレンズなどで略平行光に変換し、前記複数トラックを照射する。つまり、光源は複数トラックが占める幅の略中央に配置される。
したがって、あるトラック（仮に第１トラックと呼ぶ。）のスケール遮光部からの反射された光線は、前記反射膜でさらに反射され、上述反射膜の垂線に対して対称位置に存在する別のトラック（仮に第２トラックと呼ぶ）に入射する。
この対称位置に入射した光束の光量は第１トラックのスケールパターンに依存して変調されているため、本来第２トラックの光学式スケールにて変調された透過光を受光する受光素子に第１トラックによる変調光が重畳される。このとき、第１トラックからの反射光による変調信号は、第１トラックを透過した透過光による変調信号と逆位相となる。上述第１トラックの反射光による変調信号は第２トラックによる検出に誤差をもたらす。
上述現象は第２トラックのスケール遮光部からの反射光でも同様のことが起こり、第１トラックによる検出に誤差が発生する。
なお、トラックが一本しかない場合も同様に、自トラックからの反射光が検出誤差になる場合もある。

上述したように、隣の傾斜面同士が９０°を成す遮光部を備えた光学式スケールの場合、光学式スケールに入射した光線のうち遮光部に入射した光は入射方向と逆方向に進む反射光となり、この入射方向と反射方向はほぼ平行になる。
このことは、入射光の光軸が光学式スケールに対しほぼ垂直である場合、ガラスなどの透明基板上に、クロム蒸着とエッチング加工などにより形成された透明部（光透過部に相当する。）と不透明部（遮光部に相当する。）を持つ光学式スケールに対しても同様のことが言える。すなわち、あるトラックに入射した光線の一部はクロムなどが蒸着された遮光部にて反射し、発光点周りの電極あるいはダイパッドに入射、反射することで、上述従来例と同様、他のトラックに入射し検出誤差が発生する可能性がある。

なお、上記特許文献１ないし３の何れにも、上述したような、遮光部（光非透過部）からの反射光が誤差を発生させることについては記載も示唆もない。

本発明は、上記のような従来のものの問題点を解決するためになされたものであり、光学式スケールの光非透過部から反射された光線が他トラックおよび自トラックに再入射することによる検出誤差を抑制することができる光学式エンコーダを提供することを目的とするものである。

本発明に係る光学式エンコーダは、平坦面からなる光透過部と傾斜面からなる光非透過部とが配置され、入力光を照射することでその出力パターンが光学式符号となる光学式スケールと、前記入力光を照射するための光源を１つ以上設けた光源部と、前記出力パターンを受光する受光素子を１つ以上設けた受光部とを備えた光学式エンコーダにおいて、前記光非透過部は、前記光源からの入力光に対しその光軸の入射角が臨界角以上となるように設定され、前記入力光の入射する側が広がったハの字状に対向する少なくとも１組の傾斜面からなり、一方の傾斜面に入射した入射光が全反射して他方の傾斜面に入射し、他方の傾斜面で少なくとも一部が反射されるように構成され、かつ前記他方の傾斜面で反射された反射光が、前記光源の発光部および発光部回りの反射部に入射しないように構成されたものである。

また、光透過部と光非透過部とが配置され、入力光を照射することでその出力パターンが光学式符号となる光学式スケールと、前記入力光を照射するための光源を１つ以上設けた光源部と、前記出力パターンを受光する受光素子を１つ以上設けた受光部とを備えた光学式エンコーダにおいて、前記光源の発光部回りの反射部を反射防止膜で覆ったものである。

また、光透過部と光非透過部とが配置され、入力光を照射することでその出力パターンが光学式符号となる光学式スケールと、前記入力光を照射するための光源を１つ以上設けた光源部と、前記出力パターンを受光する受光素子を１つ以上設けた受光部とを備えた光学式エンコーダにおいて、前記光源は、基板上のダイパッドに接合されており、前記ダイパッドの面積を当該ダイパッドと前記光源との接触面積とほぼ同じにしたものである。

また、光透過部と光非透過部とが配置された１つ以上のトラックを有し、入力光を照射することでその出力パターンが光学式符号となる光学式スケールと、前記入力光を照射するための光源を１つ以上設けた光源部と、前記出力パターンを受光する受光素子を１つ以上設けた受光部とを備えた光学式エンコーダにおいて、前記光源の光軸を対称軸として、前記光源からの入力光の照射領域内の前記光非透過部と対称な位置には前記光学式スケールのトラックの無い部分が配置されるように構成されているものである。

本発明によれば、光非透過部は、光源からの入力光に対しその光軸の入射角が臨界角以上となるように設定され、前記入力光の入射する側が広がったハの字状に対向する少なくとも１組の傾斜面からなり、一方の傾斜面に入射した入射光が全反射して他方の傾斜面に入射し、他方の傾斜面で少なくとも一部が反射されるように構成され、かつ前記他方の傾斜面で反射された反射光が、前記光源の発光部および発光部回りの反射部に入射しないように構成されたので、光学式スケール上の、あるトラックの光非透過部からの反射光が光源の発光部回りの反射部に入射せず吸収あるいは散乱するため、他トラックおよび自トラックの何れにも殆ど再入射しない。この結果、光非透過部から反射された光線が他トラックまたは自トラックに再入射することによる誤差を抑制することができる。

また、光源の発光部回りの反射部を反射防止膜で覆ったので、光学式スケール上の、あるトラックの光非透過部からの反射光が光源の発光部回りの反射部に入射したとしても、反射防止膜で吸収されるため、他トラックおよび自トラックの何れにも殆ど再入射しない。この結果、光非透過部から反射された光線が他トラックまたは自トラックに再入射することによる誤差を抑制することができる。

また、光源は、基板上のダイパッドに接合されており、前記ダイパッドの面積を当該ダイパッドと前記光源との接触面積とほぼ同じにしたので、光学式スケール上の、あるトラックの光非透過部からの反射光が光源の発光部回りの反射部であるダイパッドに入射する確率が低くなり、他トラックおよび自トラックの何れにも殆ど再入射しない。この結果、光非透過部から反射された光線が他トラックまたは自トラックに再入射することによる誤差を抑制することができる。

また、光源の光軸を対称軸として、光源からの入力光の照射領域内の光非透過部と対称な位置には光学式スケールのトラックの無い部分が配置されるように構成されているので、光源からの入力光が光非透過部で反射して反射光となり、光源の発光部回りの反射部で再度反射して光学式スケールに再度入射したとしても、他トラックおよび自トラックの何れにも殆ど再入射しない。この結果、光非透過部から反射された光線が他トラックまたは自トラックに再入射することによる誤差を抑制することができる。

［図１］従来の光学式エンコーダの代表的な構成を示し、（ａ）は各トラックを含む面で切った光学式エンコーダの断面図、（ｂ）は光源部の平面図、（ｃ）は（ａ）の断面に直交する面で切った光学式スケールの断面図である。
［図２］本発明の実施の形態１による光学式エンコーダの構成を示し、（ａ）は全体の断面図、（ｂ）は（ａ）の一部を拡大して示す断面図である。
［図３］本発明の実施の形態１による光学式エンコーダの構成を示し、（ａ）は受光部から見た平面図、（ｂ）は（ａ）の一部を拡大して示す平面図である。
［図４］本発明の実施の形態１による光学式エンコーダの別の構成を示し、（ａ）は受光部から見た平面図、（ｂ）は（ａ）の一部を拡大して示す平面図である。
［図５］本発明の実施の形態１による光学式エンコーダのさらに別の構成を示し、（ａ）は受光部から見た平面図、（ｂ）は（ａ）の一部を拡大して示す平面図である。
［図６］本発明の実施の形態２による光学式エンコーダの構成を示し、（ａ）は全体の断面図、（ｂ）は（ａ）の一部を拡大して示す断面図である。
［図７］本発明の実施の形態３による光学式エンコーダの構成を示し、（ａ）は全体の断面図、（ｂ）は（ａ）の一部を拡大して示す断面図である。
［図８］本発明の実施の形態４による光学式エンコーダの構成を示す断面図である。
［図９］本発明の実施の形態５による光学式エンコーダの構成を示し、（ａ）は全体の断面図、（ｂ）は（ａ）の一部を拡大して示す断面図である。
［図１０］本発明の実施の形態６による光学式エンコーダの構成を示し、（ａ）は全体の断面図、（ｂ）は（ａ）の一部を拡大して示す断面図である。
［図１１］本発明の実施の形態８による光学式エンコーダの要部を示す平面図である。
［図１２］本発明の実施の形態９による光学式エンコーダの要部を示す平面図である。
［図１３］本発明の実施の形態１０による光学式エンコーダの構成を示す断面図である。
［図１４］本発明の実施の形態１０による光学式エンコーダの構成を示し、（ａ）は受光部から見た平面図、（ｂ）は（ａ）の一部を拡大して示す平面図である。

符号の説明

１，１０１光源、２，１１６基板、３，１１０ダイパッド、４，１０３入力光、５，１０４レンズ、６光源１からの出射光の光軸、７光学式スケール、８，１２，１０７Ｖ突起、１３台形状突起、８ａ，８ｂ，１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂ傾斜面、９平坦部、１０，１０８反射光、１１受光部、１１ａ受光素子、１４，１５，１１３，１１７トラック、１９，１０９電極、２０，１０２発光点、２１金属ワイヤー、２２反射防止膜。

実施の形態１．
実施の形態について説明する前に、まず、特許文献１ないし３に示されたような、従来の光学式エンコーダにおいて、光学式スケールの光非透過部から反射された光線が他トラックおよび自トラックに再入射することにより誤差が生じることについて図を基に説明する。図１は上記従来の光学式エンコーダの代表的な構成を示し、より具体的には、（ａ）は各トラックを含む面で切った光学式エンコーダの断面図、（ｂ）は光源部を光学式スケールの側から見た平面図、（ｃ）は（ａ）の断面に直交する面で切った光学式スケールの断面図である。

図１（ａ）、（ｂ）のように基板１１６上に備えられた例えばＬＥＤのような発光素子（光源）１０１の発光点１０２から出射した光線１０３はレンズ１０４にて平行光となり、光学式スケール１０５の光透過部と遮光部（光非透過部）から構成されるトラック１０６に入射する。図１（ｃ）に示すように、トラック１０６はＶ突起１０７（光非透過部となる傾斜面に相当する。）と平坦部（光透過部となる平坦面に相当する。）から構成されており、Ｖ突起１０７の頂角の設計値は９０°となっている。光学式スケール１０５の屈折率は、空気など外周部の屈折率差により決まる臨界角が４５°以下となるよう選択されている。
トラック１０６に入射した光線（入力光）１０３のうちＶ突起１０７に入射した光は、Ｖ突起の斜面（傾斜面）に入射角４５°で入射するため、Ｖ突起１０７の斜面で２回全反射し、入射方向と逆方向に進む反射光１０８となる。反射光１０８はレンズ１０４にて屈折し、再び発光素子１０１に戻る。

通常、製造誤差によりＶ突起１０７の頂角の角度は設計値である９０°から僅かにずれている、あるいは、光線１０３のＶ突起１０７への入射角が４５°から僅かにずれていることが多く、そのため、反射光１０８の一部あるいは大半は発光点１０２には戻らず、その周りの電極１０９、あるいはダイパッド１１０に入射する。ここでは、反射光１０８が電極１０９に入射した場合について記述するが、ダイパッド１１０に入射した場合も同様の現象が起こる。なお、図１では、分かり易いように、電極１０９およびダイパッド１１０にはハッチングを施して示している。

電極１０９の材料としては一般に金属が用いられその反射率は高いため、反射光１０８は電極１０９への入射地点から伸びる電極１０９の垂線１１１を対称軸として、再び反射する。その後、レンズ１０４に入射、屈折され、トラック１０６とは別のトラック１１２に入射する。トラック１１２も光透過部と遮光部から構成されているため、反射光１０８の一部はトラック１１２の光透過部を通過し、光学式スケール１０５の光源１と反対側（図１では光学式スケール１０５の上方）に設けられた受光素子１１３にて受光される。

トラック１０６を通過する光は光透過部と遮光部の配列パターンにより、ある強度変調を受けた変調信号となるよう設計されている。一方、反射光１０８は上述変調信号と逆位相の変調を受けることとなる。したがって、受光素子１１３には、発光素子１０１から出射し、レンズ１０４にて平行光となり、トラック１１２の光透過部を通過して直接入射する光線１１４と、トラック１０６により変調され、トラック１０６の透過光とは逆位相の反射光１０８のうち、トラック１１２の光透過部を通過した光線１１５の両者が入射する。つまり、光学式スケール１０５が図１（ａ）において紙面と垂直な方向に移動すれば、受光素子１１３はトラック１１２の光透過部の配列パターンを反映した本来検出すべき出力とトラック１０６の遮光部の配列パターンを反映した出力とが重畳された信号を出力するため、検出誤差が発生する。
当然のことながら、トラック１１２の遮光部からの反射光も電極１０９あるいはダイパッド１１０を経由してトラック１０６に入射するため、受光素子１１７の出力にも検出誤差が含まれる。

図２および図３は本発明の実施の形態１による光学式エンコーダの構成を示し、図２（ａ）は全体の断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＶ突起付近（丸で囲んだ部分）を拡大して示す断面図、図３（ａ）は受光部から見た平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）の一部（丸で囲んだ部分）を拡大して示す平面図である。なお、図２は図３（ｂ）のＡ−Ａ線での断面を示している。

例えばＬＥＤのような光源１は、基板２に設けられたダイパッド３上に配置されている。ダイパッド３の材料としては、電極と同様に、一般に金属が用いられその反射率は高い。また、基板２は光を吸収あるいは散乱させ、正反射する光が極端に少なくなる表面を備えている。光源１から出射（照射）された光線（入力光）４は、レンズ５にてその光軸６に対し略平行光になるよう屈折する。光線４はレンズ５で屈折されたあと、光学式スケール７に入射する。

図３に示すように、光学式スケール７は、複数のトラック１４、１５（図３では、ハッチングを施して示している。）から構成されており、各トラック１４、１５には周期Ｐ、幅Ｐ／２でＶ突起８が並んでいる。図３では、一例としてリニア式のスケールを示している。光学式スケール７は光源１、ダイパッド３およびレンズ５に対して、相対的に図３（ａ）中の矢印方向に移動する。

光学式スケール７はＶ突起８（入力光４の入射する側が広がったハの字状に対向する少なくとも１組の傾斜面からなる光非透過部に相当する。）と平坦部９（平坦面からなる光透過部に相当する。）から構成されており、Ｖ突起８の傾斜面８ａ，８ｂの傾斜角は、図２（ｂ）に示すように、平坦部９（平坦面）に対して（４５−α）°となっている。ただし、αは０＜α＜４５の数値を持つ。また、傾斜面８ａ，８ｂがなす角度が（９０＋２α）°すなわち、（９０＋γ）°となっている。ただし、０＜γ＜９０である。
なお、光学式スケール７の屈折率は、空気など外周部との屈折率差により決まる臨界角θｃが（４５−α）°未満となるよう選択されている。すなわち、光非透過部は、光源１からの入力光４に対しその光軸６の入射角が臨界角以上となるように設定され、入力光４の入射する側（図２においては下側）が広がったハの字状に対向する少なくとも１組の傾斜面８ａ，８ｂからなる。したがって、Ｖ突起８に入射した光線４は全反射されるため、受光素子１１ａには入射せず、平坦部９に入射、透過した光線のみが受光部１１の受光素子１１ａに入射し、検出される。

なおここで、平坦部９とＶ突起８の幅の割合は特に限定されず、時には平坦部９の幅が０となる場合もある。さらに受光素子１１ａは単一素子とは限らず、複数の素子から成り立つ場合もある。

図２では、光軸６の左側を進む光線４がＶ突起８の右斜面（右側の傾斜面）８ａに入射する場合を示している。光線４の進行方向が光軸６に平行な場合、入射角は（４５−α）°であるので全反射により反射し、左斜面（左側の傾斜面）８ｂに入射する。左斜面８ｂへの入射角は（４５＋３α）°となるので、ここでも全反射により反射され反射光１０となる。このとき反射光１０の進行方向と光軸６のなす角度は４αとなる。傾斜面８ａ，８ｂがなす角度が（９０＋２α）°すなわち９０°からずれているので反射光１０は入射光４と平行にはならない。

反射光１０は光学式スケール７と外周部との境界で屈折し、光軸６となす角度がθとなったあと、レンズ５により屈折され、光源部（基板２）に到達するが、本実施の形態による光学式スケールでは、反射光１０の基板２への入射位置がダイパッド３の外側になる（光源１の発光部および発光部回りの例えばダイパッド３や電極などの反射部に入射しない）よう、つまり
ｘ＞ｗ（１）
となるように上述αを設定する。ここで、ｘは反射光１０の基板２上での入射位置と光源１の発光点との距離、ｗはダイパッド３の端から光源１の発光点までの距離である。
なお、本実施の形態では、基板２は、光を吸収あるいは散乱させ、正反射する光が極端に少なくなる表面を備えているとしたが、ダイパッド３と同様に正反射する率が高い場合には、上記ｗは正反射率の高い領域の端から光源１の発光点までの距離に置き換えればよい。

本実施の形態の場合、ｘは以下のように書ける。

θ＝ｓｉｎ^−１（ｎｓｉｎ（４α））（３）
ここで、ｆはレンズ５の焦点距離、ｈは光源１の厚み、ａは光線４の光学式スケール７への入射位置と光軸６との距離、Ｌはレンズ主面と光学式スケール７の下面との距離、ｎは光学式スケール７の屈折率を表す。またここでは、光線４と反射光１０の左斜面８ｂでの反射点との距離ｓ、反射光１０の左斜面８ｂでの反射点と反射光１０が光学式スケール７の下面と交差する点との距離ｓ２、およびレンズ５の収差は、何れも無視できる程に十分小さいと仮定している。また、光学式スケール７の外部は屈折率１の空気としている。

ｔａｎθ＝θ、ｓｉｎθ＝θ、ｓｉｎ（４α）＝４αと書けるとき、（１）式、（２）式、（３）式より、

と表すことができる。例えば、ｗ＝０．５ｍｍ、ｆ＝５ｍｍ、ｈ＝０．２５ｍｍ、ａ＝２ｍｍ、Ｌ＝５ｍｍ、ｎ＝１．５の場合、（４）式を計算すると、
α＞０．０２（ｒａｄ）≒１．５（ｄｅｇ）
と算出される。

なお、本実施の形態では、光学式スケール７に対する光線４の入射位置を示す全てのａあるいは大部分のａの値に対して、（４）式が満たされるようにαが設定される。ａが−２ｍｍから＋２ｍｍまでの値をとるとすると、ａ＝＋２ｍｍのときに（４）式の右辺は最大値となる。ただし、ａに関しては図２の左方向を＋としているが、その他の変数はスカラー量（方向を持たない正の値）である。本実施の形態では上述の１．１５（ｄｅｇ）以上のαを設定する。

さらに、上述のように光学式スケール７の臨界角θｃが（４５−α）°未満となる（θｃ＜４５−α）。
すなわち、
α＜４５−θｃ（ｄｅｇ）（５）
ｎ＝１．５より、
α＜３．１９（ｄｅｇ）
を満たしている。

なお、本実施の形態においては、（２）式および（４）式でそれぞれｘおよびαを表しているが、光学系の構成が変われば式も変わる可能性があるのは当然である。

また、前述αの値は、光学式スケール７の臨界角θｃによらず３°以下が良い。なぜならば、右斜面８ａで反射した光線４が左斜面８ｂに入射せずに予期せぬ方向へ進み、迷光になる確率を小さくするためである。

以上のように、本実施の形態によれば、一方の傾斜面８ａに入射した入射光４が全反射して他方の傾斜面８ｂに入射し、他方の傾斜面８ｂで全反射されるように構成され、かつ他方の傾斜面８ｂで反射された反射光１０が、光源１の発光部および発光部回りの反射部（光源１（発光素子）の電極やダイパッド３などの反射部）に入射しないように構成されており、光学式スケール７上の、あるトラック（例えばトラック１４）の光非透過部（Ｖ突起８）から反射された光線１０は、光源１の電極やダイパッド３などの反射部に入射せず吸収あるいは散乱するため、他トラック（例えばトラック１５）および自トラック（例えばトラック１４）の何れにも殆ど入射しない。この結果、光非透過部（Ｖ突起８）から反射された光線が他トラックまたは自トラックに再入射することによる検出誤差を抑制することができる。

なお、上記では、一方の傾斜面８ａに入射した入射光４が全反射して他方の傾斜面８ｂに入射し、他方の傾斜面８ｂで全反射されるように構成された場合について説明した。このような構成により、上記効果に加えて、光非透過部（傾斜面８ａ，８ｂ）では入力光が確実に全反射されて受光素子１１ａ配置側に漏れることがないので、誤差要因となる迷光を抑制できると言う効果も得られる。しかしながら、他方の傾斜面８ｂで全反射される場合に限らず、他方の傾斜面８ｂで少なくとも一部が反射される場合についても同様に、他方の傾斜面８ｂで反射された反射光１０が、光源１の発光部および発光部回りの反射部（光源１（発光素子）の電極やダイパッド３などの反射部）に入射しないように構成することにより、光非透過部（Ｖ突起８）から反射された光線による検出誤差を抑制することができる。

なお、光線４が光軸６に対してψだけ傾いて光学式スケール７に入射する場合、すなわち、平坦面（平坦部９）の垂線と光源１からの入力光４の光軸６とがなす角度がψである場合は、（３）式を次のように変形すればよい。ただし、ψにおいては図２における光軸６を基準として反時計回りを正とし、その他は（３）式の場合と同様にスカラー量である。勿論、下記式は、ψを零とすることにより、光線４が光軸６と平行に入射する場合にも適用できる。
θ＝｜ｓｉｎ^−１（ｎｓｉｎ（４α−ψ））｜（３ａ）

また、光線４の入射位置を示す全てのａあるいは大部分のａの値において、αは、
（−４５＋θｃ＋ψ）／３＜α＜４５−θｃ＋ψ（ｄｅｇ）（５ａ）
と設定すればよい。
ただし、
ψ≦４α、つまり、α≧ψ／４
を満たす場合は（５ａ）式と共に、（３ａ）式を（２）式さらには（１）式に代入することで得られる条件式と０＜α＜４５を満たすαとし、
ψ＞４α、つまり、α＜ψ／４
を満たす場合は（５ａ）式と共に、（３ａ）式を後述（６）式さらには（１）式に代入することで得られる条件式と０＜α＜４５を満たすαとすればよい。

なお、上記では、光軸６の左側を進む光線４がＶ突起８の右斜面８ａに入射した場合について説明したが、光軸６の右側を進む光線４がＶ突起８の左斜面８ｂに入射した場合には、上記と左右対称の現象を示す。

なお、上記では図３で示したように、光学式スケール７がリニア式である場合について説明したが、これに限るものではなく、例えば図４や図５で示すようなロータリー式であってもよく、この場合にも同様の効果が得られる。
図４および図５はそれぞれ光学式スケールがロータリー式である光学式エンコーダの一例および別の例を示し、（ａ）は受光部から見た平面図、（ｂ）は（ａ）の一部（丸で囲んだ部分）を拡大して示す平面図である。なお、図４および図５では、各トラック１４、１５にハッチングを施して示している。

図４では、各トラック１４、１５には周期２φ、幅φでＶ突起８が並んでおり、光学式スケール７は光源１、ダイパッド３、レンズ５に対して、相対的に図４中の矢印方向に移動する（光学式スケール７の中心軸を回転軸として回転する）。
また、図５では、各トラック１４、１５にはＶ突起８が並んでいるが、図４におけるＶ突起８は、Ｖ突起８の頂辺が光学式スケール７の半径方向に沿って延びていたのに対し、図５におけるＶ突起８の頂辺は、光学式スケール７の半径方向に直交する方向に（光学式スケール７の移動方向に対し平行になるように）延びている。各トラック１４、１５上で５つのＶ突起８が組をなし、その組が周期２φ、幅φで並んでいる。光学式スケール７は光源１、ダイパッド３、レンズ５に対して、相対的に図５中の矢印方向に移動する（光学式スケール７の中心軸を回転軸として回転する）。

なお、図５では、５つのＶ突起８が組をなしている場合を示したが、これに限るものではなく、１つの組を構成するＶ突起８の数は幾つであってもよい。

また、図３に示したリニア式の光学式スケール７においても、Ｖ突起８は、その頂辺が光学式スケール７の移動方向に対して平行になるよう配置されていてもよい。

また、図３、図４、図５では、光学式スケール７に２つのトラック１４、１５が配置されている場合について示したが、これに限るものではなく、トラックの数は幾つであってもよい。勿論、１つであってもよい。

実施の形態２．
図６は本発明の実施の形態２による光学式エンコーダの構成を示し、（ａ）は全体の断面図、（ｂ）は（ａ）のＶ突起付近（丸で囲んだ部分）を拡大して示す断面図である。
実施の形態１においては、光軸６の左側を進む光線４がＶ突起８の右斜面８ａに入射した場合について説明したが、本実施の形態では、光軸６の左側を進む光線４がＶ突起８の左斜面８ｂに入射した場合について説明する。これは光軸６の右側を進む光線４がＶ突起の右斜面８ａに入射した場合と左右対称の現象を示す。

実施の形態１と同様、光学式スケール７はＶ突起８と平坦部９から構成されており、Ｖ突起８の傾斜面８ａ，８ｂの傾斜角は平坦部９（平坦面）に対して（４５−α）°となっている。ただし、αは０＜α＜４５の数値を持つ。また、傾斜面８ａ，８ｂがなす角度が（９０＋２α）°すなわち、（９０＋γ）°となっている。ただし、０＜γ＜９０である。なお、光学式スケール７の屈折率は、空気など外周部との屈折率差により決まる臨界角θｃが（４５−α）°未満となるよう選択されている。

図６に示すように、光線４の進行方向が光軸６に平行な場合、入射角は（４５−α）°であるので全反射により反射し、右斜面８ａに入射する。右斜面８ａへの入射角は（４５＋３α）°となるので、ここでも全反射により反射され反射光１０となる。このとき反射光１０の進行方向と光軸６のなす角度は４αとなる。
反射光１０は光学式スケール７下面にて屈折し、光軸６となす角度がθとなったあと、レンズ５により屈折され、基板２に到達するが、実施の形態１と同様に反射光１０の基板２への入射位置がダイパッド３の外側になる（光源１の発光部および発光部回りの例えばダイパッドや電極などの反射部に入射しない）よう上述αを設定している。

本実施の形態の場合、ｘは、反射光１０の方向が光軸６に対して実施の形態１と反対であるため以下のように書ける。

ここでは、光線４と反射光１０の右斜面８ａでの反射点との距離ｓ、反射光１０の右斜面８ａでの反射点と反射光１０が光学式スケール７の下面を交差する点との距離ｓ２、およびレンズ５の収差は、何れも無視できる程に十分小さいと仮定している。
ｔａｎθ＝θ、ｓｉｎθ＝θ、ｓｉｎ（４α）＝４αと書けるとき、（１）式、（３）式、（６）式より、

と表すことができる。
例えば、ｗ＝０．５ｍｍ、ｆ＝５ｍｍ、ｈ＝０．２５ｍｍ、ａ＝２ｍｍ、Ｌ＝５ｍｍ、ｎ＝１．５の場合、（７）式を計算すると、
α＞０．０１３（ｒａｄ）≒０．７６（ｄｅｇ）
と算出される。
なお、本実施の形態でも、基板２は、光を吸収あるいは散乱させ、正反射する光が極端に少なくなる表面を備えていると仮定したが、ダイパッド３と同様に正反射する率が高い場合には、上記ｗは正反射率の高い領域の端から光源１の発光点までの距離に置き換えればよい。

なお、本実施の形態では、光学式スケール７に対する光線４の入射位置を示す全てのａあるいは大部分のａの値に対して、（１）式が満たされるようにαが設定される。ａが−２ｍｍから＋２ｍｍまでの値をとるとすると、ａ＝−２ｍｍのとき、（７）式の右辺の値は最大となり、その値は実施の形態１と同じ
α＞０．０２（ｒａｄ）≒１．１５（ｄｅｇ）
となる。ただし、ａに関しては図６の左方向を＋としているが、その他の変数はスカラー量（方向を持たない正の値）である。つまり、光線４が右斜面８ａおよび左斜面８ｂの何れの斜面に入射しても、（４）式あるいは（７）式におけるａを変化させたときの右辺の最大値よりも大きなαを設定すれば良い。

さらに、αの値は、（５）式を満たすように設定されており、ｎ＝１．５より、
α＜３．１９（ｄｅｇ）
を満たしている。

なお、本実施の形態においては、（６）式および（７）式でそれぞれｘおよびαを表しているが、光学系の構成が変われば式も変わる可能性があるのは当然である。

また、実施の形態１と同様、αの値は、光学式スケール７の臨界角θｃによらず３°程度までが良い。なぜならば、左斜面８ｂで反射した光線４が右斜面８ａに入射せずに予期せぬ方向へ進み、迷光になる確率を小さくするためである。

以上のように、本実施の形態によれば、一方の傾斜面８ｂに入射した入射光４が全反射して他方の傾斜面８ａに入射し、他方の傾斜面８ａで全反射されるように構成され、かつ他方の傾斜面８ａで反射された反射光１０が、光源１の発光部および発光部回りの反射部（光源１（発光素子）の電極やダイパッド３などの反射部）に入射しないように構成されており、光学式スケール７上の、あるトラックの光非透過部（Ｖ突起８）から反射された光線１０は、光源１の電極やダイパッド３などの反射部に入射せず吸収あるいは散乱するため、他トラックおよび自トラックの何れにも殆ど入射しない。この結果、光非透過部（Ｖ突起８）から反射された光線１０が他トラックまたは自トラックに再入射することによる検出誤差を抑制することができる。

なお、上記では、一方の傾斜面８ｂに入射した入射光４が全反射して他方の傾斜面８ａに入射し、他方の傾斜面８ａで全反射されるように構成された場合について説明した。光非透過部（傾斜面８ａ，８ｂ）では入力光が確実に全反射されて受光素子１１ａ配置側に漏れることがないので、誤差要因となる迷光を抑制できると言う効果も得られるしかしながら、他方の傾斜面８ａで全反射される場合に限らず、他方の傾斜面８ａで少なくとも一部が反射される場合についても同様に、他方の傾斜面８ａで反射された反射光１０が、光源１の発光部および発光部回りの反射部（光源１（発光素子）の電極やダイパッド３などの反射部）に入射しないように構成することにより、光非透過部（Ｖ突起８）から反射された光線１０による検出誤差を抑制することができる。

なお、光線４が光軸６に対しψだけ傾いて光学式スケール７に入射する場合、すなわち、平坦面（平坦部９）の垂線と光源１からの入力光４の光軸６とがなす角度がψである場合は、（３）式を次のように変形すればよい。ただし、ψにおいては図６における光軸６を基準として反時計回りを正とし、その他はスカラー量である。
θ＝｜ｓｉｎ^−１（ｎｓｉｎ（４α＋ψ））｜（３ｂ）

また、光線４の入射位置を示す全てのａあるいは大部分のａの値において、αは、
（−４５＋θｃ−ψ）／３＜α＜４５−θｃ−ψ（ｄｅｇ）（５ｂ）
と設定すればよい。
ただし、
ψ≧−４α、つまり、α≧−ψ／４
を満たす場合は（５ｂ）式と共に、（３ｂ）式を（６）式さらには（１）式に代入することで得られる条件式と０＜α＜４５を満たすαとし、
ψ＜−４α、つまり、α＜−ψ／４
を満たす場合は（５ｂ）式と共に、（３ｂ）式を前述（２）式さらには（１）式に代入することで得られる条件式と０＜α＜４５を満たすαとすればよい。

なお、実施の形態１および２において、光線４が光軸６に対しψだけ傾いて光学式スケール７に入射した場合に、光線４が右斜面８ａおよび左斜面８ｂに入射したときのα設定範囲をそれぞれ示したが、実際に設計する際は、実施の形態１および２で示した両方の設定範囲条件を満たすαを設定すればよい。

なお、光学式スケール７が、例えば図３で示したようなリニア式、あるいは、例えば図４や図５で示すようなロータリー式の何れであってもよいのは言うまでもない。

実施の形態３．
図７は本発明の実施の形態３による光学式エンコーダの構成を示し、（ａ）は全体の断面図、（ｂ）は（ａ）のＶ突起付近（丸で囲んだ部分）を拡大して示す断面図である。
実施の形態１、２と同様に、光学式スケール７はＶ突起１２と平坦部９から構成されているが、実施の形態１、２とは異なり、Ｖ突起１２の傾斜面１２ａ，１２ｂの傾斜角は平坦部９（平坦面）に対して（４５＋α）°となっている。ただし、αは０＜α＜４５の数値を持つ。また、傾斜面１２ａ，１２ｂがなす角度が（９０−２α）°すなわち、（９０−γ）°となっている。ただし、０＜γ＜９０である。
なお、光学式スケール７の屈折率は、空気など外周部との屈折率差により決まる臨界角θｃが（４５−３α）°未満となるよう選択されている。したがって、Ｖ突起１２に入射した光線４は反射されるため、受光素子１１には入射せず、平坦部９に入射、透過した光線のみが受光素子１１に入射し、検出される。

図７では、光軸６の左側を進む光線４がＶ突起１２の右斜面（右側の傾斜面）１２ａに入射する場合を示している。光線４の進行方向が光軸６に平行な場合、入射角は（４５＋α）°であるので全反射により反射し、左斜面（左側の傾斜面）１２ｂに入射する。左斜面１２ｂへの入射角は（４５−３α）°となるので、ここでも全反射により反射され反射光１０となる。このとき反射光１０の進行方向と光軸６のなす角度は４αとなる。傾斜面１２ａ，１２ｂがなす角度が（９０−２α）°すなわち９０°からずれているので反射光１０は入射光４と平行にはならない。
反射光１０は光学式スケール７と外周部との境界で屈折し、光軸６となす角度がθとなったあと、レンズ５により屈折され、基板２に到達するが、本実施の形態では、反射光１０の基板２への入射位置がダイパッド３の外側になる（光源１の発光部および発光部回りの例えばダイパッドや電極などの反射部に入射しない）よう、つまり
ｘ＞ｗ（１）
となるように上述αを設定する。ここで、ｘは反射光１０の基板２上での入射位置と光源１の発光点との距離、ｗはダイパッド３の端から光源１の発光点までの距離である。

本実施例の場合のｘは実施の形態２と同様、以下のように書ける。

θ＝ｓｉｎ^−１（ｎｓｉｎ（４α））（３）
ここで、ｆはレンズ５の焦点距離、ｈは光源１の厚み、ａは光線４の光学式スケール７への入射位置と光軸６との距離、Ｌはレンズ主面と光学式スケール７の下面との距離、ｎは光学式スケール７の屈折率を表す。ここでは、光線４と反射光１０の左斜面１２ｂでの反射点との距離ｓ、反射光１０の左斜面１２ｂでの反射点と反射光１０が光学式スケール７の下面を交差する点との距離ｓ２、およびレンズ５の収差は、何れもは無視できる程に十分小さいと仮定している。また、光学式スケール７の外部は屈折率１の空気としている。

ｔａｎθ＝θ、ｓｉｎθ＝θ、ｓｉｎ（４α）＝４αと書けるとき、（１）式、（３）式、（６）式より、

と表すことができる。
例えば、ｗ＝０．５ｍｍ、ｆ＝５ｍｍ、ｈ＝０．２５ｍｍ、ａ＝−２〜＋２ｍｍ、Ｌ＝５ｍｍ、ｎ＝１．７の場合、（７）式を計算すると、ａ＝−２ｍｍのとき右辺の値は最大となり、
α＞０．０１８（ｒａｄ）≒１．０１（ｄｅｇ）
と算出され、この条件を満たすαを設定する。ただし、ａに関しては図７の左方向を＋としているが、その他の変数はスカラー量（方向を持たない正の値）である。ここでは、光学式スケール７の屈折率ｎが、実施の形態１および２と異なり、１．７となっている。

なお、本実施の形態でも、基板２は、光を吸収あるいは散乱させ、正反射する光が極端に少なくなる表面を備えていると仮定したが、ダイパッド３と同様に正反射する率が高い場合は、上記ｗは正反射率の高い領域の端から光源１の発光点までの距離に置き換えればよい。

さらに、上述のようにスケール７の臨界角θｃが（４５−３α）°未満となる（θｃ＜４５−３α）。
すなわち、
α＜（４５−θｃ）／３（ｄｅｇ）（８）
ｎ＝１．７より、
α＜２．９９（ｄｅｇ）
を満たしている。

以上のように、本実施の形態によれば、一方の傾斜面１２ａに入射した入射光４が全反射して他方の傾斜面１２ｂに入射し、他方の傾斜面１２ｂで全反射されるように構成され、かつ他方の傾斜面１２ｂで反射された反射光１０が、光源１の発光部および発光部回りの反射部（光源１（発光素子）の電極やダイパッド３などの反射部）に入射しないように構成されており、光学式スケールのうち、あるトラックの光非透過部（Ｖ突起１２）から反射された光線１０は、光源１の電極やダイパッド３などの反射部に入射せず吸収あるいは散乱するため、他トラックおよび自トラックの何れにも殆ど入射しない。この結果、光非透過部（Ｖ突起１２）から反射された光線が他トラックまたは自トラックに再入射することによる検出誤差を抑制することができる。

なお、上記では、一方の傾斜面１２ａに入射した入射光４が全反射して他方の傾斜面１２ｂに入射し、他方の傾斜面１２ｂで全反射されるように構成された場合について説明した。光非透過部（傾斜面１２ａ，１２ｂ）では入力光が確実に全反射されて受光素子１１ａ配置側に漏れることがないので、誤差要因となる迷光を抑制できると言う効果も得られる。しかしながら、他方の傾斜面１２ｂで全反射される場合に限らず、他方の傾斜面１２ｂで少なくとも一部が反射される場合についても同様に、他方の傾斜面１２ｂで反射された反射光１０が、光源１の発光部および発光部回りの反射部（光源１（発光素子）の電極やダイパッド３などの反射部）に入射しないように構成することにより、光非透過部（Ｖ突起１２）から反射された光線による検出誤差を抑制することができる。

なお、光線４が光軸６に対しψだけ外側に傾いて光学式スケール７に入射する場合、すなわち、平坦面（平坦部９）の垂線と光源１からの入力光４の光軸６とがなす角度がψである場合は、実施の形態２と同様に（３）式を次のように変形すればよい。ただし、ψにおいては図７における光軸６を基準として反時計回りを正とし、その他は（３）式の場合と同様にスカラー量である。
θ＝｜ｓｉｎ^−１（ｎｓｉｎ（４α＋ψ））｜（３ｂ）

また、光線４の入射位置を示す全てのａあるいは大部分のａの値において、αは、
−４５＋θｃ−ψ＜α＜（４５−θｃ−ψ）／３（ｄｅｇ）（５ｃ）
と設定すればよい。
ただし、
ψ≧−４α、つまり、α≧−ψ／４
を満たす場合は（５ｃ）式と共に、（３ｂ）式を（６）式さらには（１）式に代入することで得られる条件式と０＜α＜４５を満たすαとし、
ψ＜−４α、つまり、α＜−ψ／４
を満たす場合は（５ｃ）式と共に、（３ｂ）式を前述（２）式さらには（１）式に代入することで得られる条件式と０＜α＜４５を満たすαとすればよい。

なお、上記では、光軸６の左側を進む光線４がＶ突起１２の右斜面１２ａに入射した場合について説明したが、光軸６の右側を進む光線４がＶ突起１２の左斜面１２ｂに入射した場合には、上記と左右対称の現象を示す。

また、光軸６の左側を進む光線４がＶ突起１２の左斜面１２ｂに入射した場合、
０＜α＜４５、かつ（１）式、（２）式、（３ａ）式から得られる条件式および以下の（５ｄ）式を満たせばよい。
−４５＋θｃ＋ψ＜α＜（４５−θｃ＋ψ）／３（ｄｅｇ）（５ｄ）
ただし、これは
ψ≦４α、つまり、α≧ψ／４
の場合の条件である。
ψ＞４α、つまり、α＜ψ／４
の場合は、
０＜α＜４５、かつ（１）式、（６）式、（３ａ）式から得られる条件式および（５ｄ）式を満たせばよい。

なお、本実施の形態において、光線４が光軸６に対しψだけ傾いて光学式スケール７に入射した場合に、光線４が右斜面８ａおよび左斜面８ｂに入射したときのα設定範囲をそれぞれ示したが、実際に設計する際は、本実施の形態で示した両方の設定範囲条件を満たすαを設定すればよい。

実施の形態４．
図８は本発明の実施の形態４による光学式エンコーダの構成を示す断面図である。
実施の形態１および２と同様、光学式スケール７はＶ突起８と平坦部９から構成されており、Ｖ突起８の傾斜面８ａ，８ｂの傾斜角は平坦部９（平坦面）に対して（４５−α）°となっている。ただし、αは０＜α＜４５の数値を持つ。また、傾斜面８ａ，８ｂがなす角度が（９０＋２α）°すなわち、（９０＋γ）°となっている。ただし、０＜γ＜９０である。
本実施の形態では、光軸６の左側を進む光線４が左斜面８ｂに入射した場合を示す。
なお、光学式スケール７の屈折率は、空気など外周部との屈折率差により決まる臨界角θｃが（４５−α）°未満となるよう選択されている。

さらに、本実施の形態では、光線４の光学式スケール７への入射位置ａのとり得る全ての範囲で、反射光１０がレンズ５の有効径Ｄ内に入射しないようなαが設定されている。
つまり、
ａ−Ｌｔａｎθ＜−Ｄ／２（９）
となるように上述αを設定する。ただし、ａに関し図８の左方向を＋としている。
ここでは、光線４と反射光１０の右斜面８ａでの反射点との距離ｓ、および反射光１０の右斜面８ａでの反射点と反射光１０が光学式スケール７の下面を交差する点との距離ｓ２は、何れも無視できる程に十分小さいと仮定している。

また、ｔａｎθ＝θ、ｓｉｎθ＝θ、ｓｉｎ（４α）＝４αと書けるとき、（３）式、（９）式より、
α＞（２ａ＋Ｄ）／８ｎＬ（ｒａｄ）（１０）
と表すことができる。
例えば、ａ＝−Ｄ／２〜＋Ｄ／２、Ｄ＝２ｍｍ、ｎ＝１．５、Ｌ＝１０ｍｍとすると、αは
α＞０．０３（ｒａｄ）≒１．９１（ｄｅｇ）
を満たすよう設定される。
さらに、（５）式を満たすようαの値は設定されている。
ｎ＝１．５より、
α＜３．１９（ｄｅｇ）
を満たしている。

なお、本実施の形態においては、（１０）式でαを表しているが、光学系の構成が変われば式も変わる可能性があるのは当然である。

また、実施の形態１および２と同様、αの値は、光学式スケール７の臨界角θｃによらず３°程度までが良い。なぜならば、左斜面８ｂで反射した光線４が右斜面８ａに入射せず予期せぬ方向へ進み、迷光になる確率を小さくするためである。

以上のように、本実施の形態によれば、一方の傾斜面８ｂに入射した入射光４が全反射して他方の傾斜面８ａに入射し、他方の傾斜面８ａで全反射されるように構成され、かつ他方の傾斜面８ａで反射された反射光１０が、光源１の発光部および発光部回りの反射部（光源１（発光素子）の電極やダイパッド３などの反射部）に入射しないように構成されており、光学式スケールのうち、あるトラックの光非透過部（Ｖ突起８）から反射された光線１０は、光源１の電極やダイパッド３などの反射部に入射せず、他トラックおよび自トラックの何れにも殆ど入射しない。この結果、光非透過部（Ｖ突起８）から反射された光線１０が他トラックまたは自トラックに再入射することによる検出誤差を抑制することができる。

なお、上記では、一方の傾斜面８ｂに入射した入射光４が全反射して他方の傾斜面８ａに入射し、他方の傾斜面８ａで全反射されるように構成された場合について説明した。光非透過部（傾斜面８ａ，８ｂ）では入力光が確実に全反射されて受光素子１１ａ配置側に漏れることがないので、誤差要因となる迷光を抑制できると言う効果も得られる。しかしながら、他方の傾斜面８ａで全反射される場合に限らず、他方の傾斜面８ａで少なくとも一部が反射される場合についても同様に、他方の傾斜面８ａで反射された反射光１０が、光源１の発光部および発光部回りの反射部（光源１（発光素子）の電極やダイパッド３などの反射部）に入射しないように構成することにより、光非透過部（Ｖ突起８）から反射された光線による検出誤差を抑制することができる。

なお、光線４が光軸６に対しψだけ外側に傾いて光学式スケール７に入射する場合、すなわち、平坦面（平坦部９）の垂線と光源１からの入力光４の光軸６とがなす角度がψである場合は、実施の形態２と同様に、（３）式を次のように変形すればよい。ただし、ψにおいては反時計回りを正とし、その他はスカラー量である。
θ＝｜ｓｉｎ^−１（ｎｓｉｎ（４α＋ψ））｜（３ｂ）

また、光線４の入射位置を示す全てのａあるいは大部分のａの値において、αは、
（−４５＋θｃ−ψ）／３＜α＜４５−θｃ−ψ（ｄｅｇ）（５ｂ）
と設定すればよい。
ただし、
ψ≧−４α、つまり、α≧−ψ／４
を満たす場合は（５ｂ）式と共に、（３ｂ）式を（９）式に代入することで得られる条件式と０＜α＜４５を満たすαとし、
ψ＜−４α、つまり、α＜−ψ／４
のときは（５ｂ）式と共に、（３ｂ）式を以下の（９ｂ）式に代入することで得られる条件式と０＜α＜４５を満たすαとすればよい。
ａ＋Ｌｔａｎθ＞Ｄ／２（９ｂ）

なお、上記実施の形態４では、光軸６の左側を進む光線４がＶ突起８の左斜面８ｂに入射した場合について説明したが、光軸６の右側を進む光線４がＶ突起８の右斜面８ａに入射した場合には上記と左右対称の現象を示す。

また、光軸６の左側を進む光線４がＶ突起８の右斜面８ａに入射した場合、
０＜α＜４５、かつ（３ａ）式、（９ｂ）式から得られる条件式および（５ａ）式を満たせばよい。
ただし、これは
ψ≦４α、つまり、α≧ψ／４
の場合の条件である。
ψ＞４α、つまり、α＜ψ／４
の場合は、０＜α＜４５、かつ（３ａ）式、（９）式から得られる条件式および（５ａ）式を満たせばよい。

また、上記実施の形態４では、Ｖ突起８の傾斜面８ａ，８ｂの傾斜角は平坦部９（平坦面）に対して（４５−α）°となっている場合について説明したが、Ｖ突起８の傾斜面８ａ，８ｂの傾斜角が平坦部９（平坦面）に対して（４５＋α）°となっている場合でも、同様の手法で光線４の光学式スケール７への入射位置ａのとり得る全ての範囲で、反射光１０がレンズ５の有効径Ｄ内に入射しないようなαに設定すればよい。

なお、光学式スケール７が、例えば図３で示したようなリニア式、あるいは、例えば図４や図５で示すようなロータリー式の何れであってもよいのは言うまでも無い。

実施の形態５．
図９は本発明の実施の形態５による光学式エンコーダの構成を示し、（ａ）は全体の断面図、（ｂ）は（ａ）の台形状突起付近（丸で囲んだ部分）を拡大して示す断面図である。
実施の形態１、２、３および４においては、Ｖ突起８あるいはＶ突起１２を用い、その傾斜面８ａ，８ｂあるいは１２ａ，１２ｂによって光線４を反射させていたが、本実施の形態では台形状突起１３を用い、その傾斜面１３ａ，１３ｂにより光線４を反射させている。

本実施の形態の場合も、実施の形態１、２、３および４と同様に、傾斜面１３ａ，１３ｂの傾斜角度を平坦部（平坦面）９に対して（４５−α）°あるいは（４５＋α）°とし、αを実施の形態１、２、３および４と同様に設定することで、反射光１０が光源１の電極やダイパッド３の反射膜に入射しない。この場合も、傾斜面１３ａ，１３ｂがなす角度は（９０＋２α）°あるいは（９０−２α）°、すなわち（９０＋γ）°あるいは（９０−γ）°となっている。ただし、０＜γ＜９０である。
なお、図９においては、代表として傾斜角度を平坦部９（平坦面）に対して（４５−α）°とし、光軸６の左側を進む光線４が台形状突起１３の右斜面１３ａに入射した場合を示している。

以上のように、本実施の形態によれば、一方の傾斜面１３ａ（または傾斜面１３ｂ）に入射した入射光４が全反射して他方の傾斜面１３ｂ（または傾斜面１３ａ）に入射し、他方の傾斜面１３ｂ（または傾斜面１３ａ）で全反射されるように構成され、かつ他方の傾斜面１３ｂ（または傾斜面１３ａ）で反射された反射光１０が、光源１の発光部および発光部回りの反射部（光源１（発光素子）の電極やダイパッド３などの反射部）に入射しないように構成されており、光学式スケール７上の、あるトラックの光非透過部（台形状突起１３の傾斜面１３ａ，１３ｂ）から反射された光線１０は、光源１の電極やダイパッド３などの反射部に入射せず吸収あるいは散乱するため、他トラックおよび自トラックの何れにも殆ど入射しない。この結果、光非透過部（台形状突起１３の傾斜面１３ａ，１３ｂ）から反射された光線１０が他トラックまたは自トラックに再入射することによる検出誤差を抑制することができる。

なお、上記では、一方の傾斜面１３ａ（または傾斜面１３ｂ）に入射した入射光４が全反射して他方の傾斜面１３ｂ（または傾斜面１３ａ）に入射し、他方の傾斜面１３ｂ（または傾斜面１３ａ）で全反射されるように構成された場合について説明した。光非透過部（傾斜面１３ａ，１３ｂ）では入力光が確実に全反射されて受光素子１１ａ配置側に漏れることがないので、誤差要因となる迷光を抑制できると言う効果も得られる。しかしながら、他方の傾斜面１３ｂ（または傾斜面１３ａ）で全反射される場合に限らず、他方の傾斜面１３ｂ（または傾斜面１３ａ）で少なくとも一部が反射される場合についても同様に、他方の傾斜面１３ｂ（または傾斜面１３ａ）で反射された反射光１０が、光源１の発光部および発光部回りの反射部（光源１（発光素子）の電極やダイパッド３などの反射部）に入射しないように構成することにより、光非透過部（台形状突起１３の傾斜面１３ａ，１３ｂ）から反射された光線１０による検出誤差を抑制することができる。

なお、光線４が光軸６に対しψだけ外側に傾いて光学式スケール７に入射する場合、すなわち、平坦面（平坦部９）の垂線と光源１からの入力光４の光軸６とがなす角度がψである場合は、実施の形態１、２、３および４と同様に（３）式を（３ａ）式あるいは（３ｂ）式のように、（５）式を（５ａ）式、（５ｂ）式、（５ｃ）式あるいは（５ｄ）式のように、それぞれ変形すればよい。

実施の形態６．
図１０は本発明の実施の形態６による光学式エンコーダの構成を示し、（ａ）は全体の断面図、（ｂ）は（ａ）の台形状突起付近（丸で囲んだ部分）を拡大して示す断面図である。
実施の形態５においては、光学式スケール７は、台形状突起１３と平坦部９とが交互に並んで構成されていた。これに対して、本実施の形態では、平坦部９が無く台形状突起１３が連続して並んでおり、台形の上底部（平坦面）１３ｃが光透過部となっている。

本実施の形態においても、実施の形態５と同様に、傾斜面１３ａ，１３ｂの傾斜角度を上底部（平坦面）１３ｃに対して（４５−α）°あるいは（４５＋α）°とし、αを実施の形態１、２、３および４と同様に設定することで、反射光１０が光源１の電極やダイパッド３の反射膜に入射しない。この場合も、傾斜面１３ａ，１３ｂがなす角度は（９０＋２α）°あるいは（９０−２α）°、すなわち（９０＋γ）°あるいは（９０−γ）°となっている。ただし、０＜γ＜９０である。
なお、図１０においては、代表として傾斜角度を（４５−α）°とし、光軸６の左側を進む光線４が台形状突起１３の右斜面１３ａに入射した場合を示している。

なお、光線４が光軸６に対しψだけ外側に傾いて光学式スケール７に入射する場合、すなわち、平坦面（上底部１３ｃ）の垂線と光源１からの入力光４の光軸６とがなす角度がψである場合は、実施の形態１、２、３および４と同様に（３）式を（３ａ）式あるいは（３ｂ）式のように、（５）式を（５ａ）式、（５ｂ）、（５ｃ）式あるいは（５ｄ）式のように、それぞれ変形すればよい。

実施の形態７．
上記各実施の形態では、入力光の入射する側が広がったハの字状に対向する少なくとも１組の傾斜面からなる光非透過部を備えた光学式スケールにおいて、２つの傾斜面の傾斜角は同じである場合について説明した。しかしながら、２つの傾斜面の傾斜角が異なっていてもよい。
以下では、実施の形態１で示した光学式エンコーダにおいて、２つの傾斜面８ａ，８ｂの傾斜角が異なっている場合について説明するが、実施の形態２ないし６で示した何れの光学式エンコーダにおいても同様である。

図２において、平坦部９（平坦面）に対する傾斜角度が、例えば一方の傾斜面８ａは（４５−α）°、他方の傾斜面８ｂは（４５−β）°の場合である。ただし、
α≠β
０＜α＜４５
０＜β＜４５
であり、光学式スケール７の屈折率は、空気など外周部の屈折率差により決まる臨界角θｃが
θｃ＜４５−α
θｃ＜４５−β
となるよう選択されている。
また、傾斜面８ａ，８ｂがなす角度が（９０＋α＋β）°すなわち、（９０＋γ）°となっている。ただし、０＜γ＜９０である。

Ｖ突起８内で２回反射した反射光１０は、入射光４の光軸６となす角度がθとなったあと、再びレンズ５により屈折され、光源部（基板２）に到達するが、本実施の形態による光学式エンコーダでは、反射光１０の基板２への入射位置がダイパッド３の外側になる（光源１の発光部および発光部回りの例えばダイパッド３や電極などの反射部に入射しない）よう、つまり
ｘ＞ｗ（１）
となるように上述αおよびβを設定している。ここで、ｘは反射光１０の基板２上での入射位置と光源１の発光点との距離、ｗはダイパッド３の端から光源１の発光点までの距離である。
したがって、実施の形態１と同様の効果が得られる。
なお、本実施の形態では、基板２は、光を吸収あるいは散乱させ、正反射する光が極端に少なくなる表面を備えているとしたが、ダイパッド３と同様に正反射する率が高い場合は、上記ｗは正反射率の高い領域の端から光源１の発光点までの距離に置き換えればよい。

また、平坦面（平坦部９）の垂線と光源１からの入力光４の光軸６とがなす角度がψである場合も、詳細な説明は省略するが、２つの傾斜面８ａ，８ｂの傾斜角が異なっていても実施の形態１と同様の効果が得られることは明白である。

さらに、傾斜面８ａ，８ｂがなす角度が（９０＋γ）°となっていれば、すなわち９０°からずれていれば、反射光１０は入射光４と平行にはならないことから、傾斜面８ａ，８ｂのうち少なくとも一方の傾斜面（例えば傾斜面８ａ）は平坦面に対して（４５−α）°または（４５＋α）°傾斜しており、他方の傾斜面（例えば傾斜面８ｂ）は平坦面に対して４５°傾斜している場合、あるいは、一方の傾斜面（例えば傾斜面８ａ）は平坦面に対して（４５−α）°傾斜しており、他方の傾斜面（例えば傾斜面８ｂ）は平坦面に対して（４５＋β）°傾斜している場合においても、αおよびβの値を適当に設定することにより、一方の傾斜面（傾斜面８ａ、８ｂの何れであってもよい。）に入射した入射光が全反射して他方の傾斜面に入射し、他方の傾斜面で少なくとも一部が反射され、かつ他方の傾斜面で反射された反射光１０が、光源１の発光部および発光部回りの反射部（光源１（発光素子）の電極やダイパッド３などの反射部）に入射しないように構成することができる。

実施の形態８．
図１１は本発明の実施の形態８による光学式エンコーダの要部を示し、より具体的には光源部を光学式スケール側から見た平面図である。
一般に、ＬＥＤや面発光型のレーザダイオードなどの光源１上には電極１９が備えられ、金属ワイヤー２１により駆動電流が供給され、発光点２０から光が出射される。また、光源１は基板２上のダイパッド３に配置される。

実施の形態１でも説明したが、電極１９およびダイパッド３の材料としては一般に金属が用いられその反射率は高いため、電極１９およびダイパッド３上で光学式スケール７からの反射光１０が再び反射することが従来の課題に繋がっていた。
本実施の形態では、電極１９およびダイパッド３上に、反射率を低下させる、例えば黒色のレジスト膜のような反射防止膜２２（図１１では、分かり易いように、格子状の網かけを施して示している。）を備えている。ただし、電極１９の金属ワイヤー２１との接合部近傍には、電気的導通を維持するため、反射防止膜２２を備えていない。

例えば、ダイシング前の複数のＬＥＤを形成したウエハ上の発光点を除く部分に黒色レジストをスピンコートなどで塗布したあと、所望の反射防止膜と同じ位置、同じ大きさの露光光線に対する遮光部を持ったマスクを配置し、上記ウエハを露光し、現像することで所望の位置および所望の大きさの黒色レジストを反射防止膜２２として備えることができる。同様に、基板２上にも反射防止膜２２を備えることが可能となる。
なお、このような反射防止膜２２は、例えば、電極１９が形成された光源１が基板２のダイパッド３上に接合され、電極１９に金属ワイヤー２１が接合された後に備えることも可能である。例えば、手作業あるいはロボットなどで反射防止膜２２となる黒インクなどを塗布すればよい。なお、この場合、電気絶縁性の反射防止膜２２を用いれば電極１９の金属ワイヤー２１との接合部近傍も反射防止膜２２で覆うことができる。

以上のように、本実施の形態によれば、光源１の発光部回りの反射部（光源１の電極１９やダイパッド３などの反射部）の少なくとも一部を反射防止膜で覆ったので、光学式スケール上の、あるトラックの光非透過部からの反射光が光源１の発光部回りの反射部（光源１の電極１９やダイパッド３などの反射部）に入射したとしても、大部分が反射防止膜２２で吸収されるため、他トラックおよび自トラックの何れにも殆ど再入射しない。この結果、光非透過部から反射された光線が他トラックまたは自トラックに再入射することによる検出誤差を抑制することができる。

なお、ダイパッド上の反射防止膜２２はダイパッド３上だけでなく、基板２上すべてを覆ってもよい。

なお、本実施の形態は単独で実施されてもよいし、実施の形態１ないし７の何れかと同時に実施されてもよい。

なお、本実施の形態が単独で実施される場合には、光非透過部が傾斜面からなる場合に限らず、例えばガラスなどの透明な基板に設けたクロム層などの不透明部により光非透過部を構成した場合にも適用でき、クロム層などの不透明部から反射された光線が他トラックまたは自トラックに再入射することによる誤差を抑制することができる。なお、光非透過部が不透明部からなる光学式スケールの製作方法として、金属板にエッチングを施すことによりスリットを加工する方法などもある。

実施の形態９．
図１２は本発明の実施の形態９による光学式エンコーダの要部を示し、より具体的には光源部を光学式スケール側から見た平面図である。
一般に、ＬＥＤや面発光型のレーザダイオードなどの光源１上の電極１９は金属ワイヤー２１との接触面積より十分大きな面積を持っており、またダイパッド３の面積も光源１との接触面積の数倍の面積を持っている。

本実施の形態では、電極１９およびダイパッド３の面積を、それぞれ必要となる金属ワイヤー２１および光源１との接触面積と同等程度に極力小さくし、反射部の面積を小さくしている。
したがって、光学式スケール上の、あるトラックの光非透過部から反射された光線が光源１の電極１９やダイパッド３などの反射部（光源１の発光部回りの反射部）に入射する確率が低くなり、他トラックおよび自トラックの何れにも殆ど入射しない。この結果、光非透過部から反射された光線が他トラックまたは自トラックに再入射することによる検出誤差を抑制することができる。

なお、ダイパッド３の面積は、光源１のダイパッド３と接触する面の面積より大きくなるように光源１のダイパッド３と接触する面の外周から均等に大きくするのが好ましい。その大きさは、光源１のダイパッド３と接触する面の外周から、１００μｍ以内、好ましくは５０μｍ以内、さらに好ましくは１０μｍ以内とする。
ただし、ダイパッド３の面積を光源１のダイパッド３と接触する面の面積と同じあるいはそれより小さくしてもよい。
また、電極１９については、具体的数値は挙げ難いが、例えば図１２に示したように、光源１の全面に設けるのではなく発光点２０の片側のみに設ける。
ただし、電極１９およびダイパッド３の両方の面積を極力小さくしなくても、少なくとも一方、例えばダイパッド３の面積を光源１との接触面積とほぼ同じにしたのみでもそれなりの効果は得られる。

なお、本実施の形態は単独で実施されてもよいし、実施の形態１ないし８の何れかと同時に実施されてもよい。

なお、本実施の形態が実施の形態１ないし７の何れとも同時に実施されない場合には、光非透過部が傾斜面からなる場合に限らず、例えばガラス板などの透明基板に設けたクロム層などの不透明部により光非透過部を構成した場合にも適用でき、クロム層などの不透明部から反射された光線が他トラックまたは自トラックに再入射することによる誤差を抑制することができる。

実施の形態１０．
図１３および図１４は本発明の実施の形態１０による光学式エンコーダの構成を示し、図１３は断面図、図１４（ａ）は受光部から見た平面図、図１４（ｂ）は図１４（ａ）の一部（丸で囲んだ部分）を拡大して示す平面図である。
本実施の形態では、光源１の光軸６を対称軸として、光源１からの光線（入力光）による照射領域内の光非透過部（例えばＶ突起８）と対称な位置には光学式スケール７のトラックの無い部分が配置されるように構成されている。

光源１から出射した光線２３はトラック１４の光非透過部で反射して反射光２４となり、光源１の発光部回りの反射部（例えば、光源１上の電極（図示していない））で再び反射し、再度光学式スケール７に入射するが、反射光２４が入射する位置にはトラックが配置されておらず、誤差要因とはならない。他のトラック１５においても同様に、光源１から出射した光線２５はトラック１５の光非透過部で反射し、反射光２６となって光源１の発光部回りの反射部（例えば、光源１上の電極）にて再び反射し、光学式スケール７に入射するが、反射光２６が入射する位置にはトラックが配置されておらず、誤差要因とはならない。

このように、本実施の形態によれば、光源１の光軸６を対称軸として、光源１からの光線による照射領域内の光非透過部と対称な位置には光学式スケール７のトラック１４、１５の無い部分が配置されるように構成されているので、光学式スケール７上の、あるトラック（例えばトラック１４）の光非透過部から反射された光線２４が光源１の発光部回りの反射部（電極やダイパッド３などの反射部）で再度反射し、再度光学式スケールに入射したとしても、他トラック（例えばトラック１５）および自トラック（例えばトラック１４）の何れにも殆ど入射しない。この結果、光非透過部から反射された光線２４、２６が他トラックまたは自トラックに再入射することによる検出誤差を抑制することができる。

なお、図１４では、光学式スケール７がロータリー式であり、しかも、Ｖ突起８の頂辺が光学式スケール７の半径方向に沿って延びている場合を示しているが、これに限るものではなく、例えば図５で示したように、Ｖ突起８の頂辺が光学式スケール７の移動方向に対し平行になるように延びていてもよく、さらには、例えば図３で示したようなリニア式であってもよいのは言うまでもない。

なお、本実施の形態は単独で実施されてもよいし、実施の形態１ないし９のうちの少なくとも何れか１つと同時に実施されてもよい。

Claims

平坦面からなる光透過部と傾斜面からなる光非透過部とが配置され、入力光を照射することでその出力パターンが光学式符号となる光学式スケールと、前記入力光を照射するための光源を１つ以上設けた光源部と、前記出力パターンを受光する受光素子を１つ以上設けた受光部とを備えた光学式エンコーダにおいて、
前記光非透過部は、前記光源からの入力光に対しその光軸の入射角が臨界角以上となるように設定され、前記入力光の入射する側が広がったハの字状に対向する少なくとも１組の傾斜面からなり、一方の傾斜面に入射した入射光が全反射して他方の傾斜面に入射し、他方の傾斜面で少なくとも一部が反射されるように構成され、かつ前記他方の傾斜面で反射された反射光が、前記光源の発光部および発光部回りの反射部に入射しないように構成されたことを特徴とする光学式エンコーダ。
前記１組の傾斜面がなす角度が（９０＋γ）度または（９０−γ）度であり、０＜γ＜９０であることを特徴とする請求項１記載の光学式エンコーダ。
前記１組の傾斜面のうち少なくとも一方の傾斜面は平坦面に対して（４５−α）度または（４５＋α）度傾斜しており、０＜α＜４５であることを特徴とする請求項２記載の光学式エンコーダ。
光非透過部は、一方の傾斜面に入射した入射光が全反射して他方の傾斜面に入射し、他方の傾斜面で全反射されるように構成されていることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の光学式エンコーダ。
光透過部と光非透過部とが配置され、入力光を照射することでその出力パターンが光学式符号となる光学式スケールと、前記入力光を照射するための光源を１つ以上設けた光源部と、前記出力パターンを受光する受光素子を１つ以上設けた受光部とを備えた光学式エンコーダにおいて、
前記光源の発光部回りの反射部を反射防止膜で覆ったことを特徴とする光学式エンコーダ。
光透過部と光非透過部とが配置され、入力光を照射することでその出力パターンが光学式符号となる光学式スケールと、前記入力光を照射するための光源を１つ以上設けた光源部と、前記出力パターンを受光する受光素子を１つ以上設けた受光部とを備えた光学式エンコーダにおいて、
前記光源は、基板上のダイパッドに接合されており、前記ダイパッドの面積を当該ダイパッドと前記光源との接触面積とほぼ同じにしたことを特徴とする光学式エンコーダ。
光透過部と光非透過部とが配置された１つ以上のトラックを有し、入力光を照射することでその出力パターンが光学式符号となる光学式スケールと、前記入力光を照射するための光源を１つ以上設けた光源部と、前記出力パターンを受光する受光素子を１つ以上設けた受光部とを備えた光学式エンコーダにおいて、
前記光源の光軸を対称軸として、前記光源からの入力光の照射領域内の前記光非透過部と対称な位置には前記光学式スケールのトラックの無い部分が配置されるように構成されていることを特徴とする光学式エンコーダ。