TWI283294B - Optical encoder - Google Patents

Description

1283294 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 。。本發明係關於具有光學式刻度（scale)的光學式編碼 裔’尤其疋關於降低檢測誤差的光學式編碼器。 【先前技術】 光學式編碼器一般係藉由將從光源射出的平行光束照 射在父互配置有透光部與非透光部的光學式刻度 (scale)，將之轉換成調變信號，並利用受光元件將該調變 化號轉換成電信號而檢測出旋轉軸的旋轉角度、旋轉速度 或直線移動物體的位置、速度的裝置。 以低價格化、高精度化為目的的光學式編碼器的習知 例中，可列舉例如專利文獻i。依據該專利文獻1，習知作 法係藉由例如「在玻璃板上實施鉻的蒸鍍，再蝕刻鉻層以 加工為透明部與非透明部」來作成圖案以製作光學式刻 度’、故有成本尚等之問題，而為解決該項問題，文獻中工 記載有在透光部間藉由例如樹脂成形，而設置具備有對於 入射光線而言入射角會在臨界角以上的傾斜部之遮光部 (非透光部）’並記載著若交互具備該遮光部與透光部的 話，可形成與利用蒸鍍鉻所作的縫列一樣的光學式刻度， 而此，成運用樹脂成形的低成本化。在該專利文獻i之顯 不。一貫施例的第2圖的說明中，記載著··「將臨界角設在 45以下，並將形成光學格子中的一個凸部的例如像 1〇3、。1〇卜般的傾斜面彼此間的延長面±所形力的角度設 為90 ，且使射入例如9a與9b般的平坦面之光的入射角 316285 5 1283294 設為〇。。」、「因射入傾斜面10a的光其入射角變成45。， 所以被全反射，呈直角反射，而與另一個傾斜面丨〇b呈45 的角度而射入，再被全反射而呈直角反射而回到原來的 入射側」。 再者，於其他習知例方面，可列舉專利文獻2及3。 一例如在專利文獻2中記載有，於由聚碳酸脂構成的透 光性構件的表面，交互形成透光部，及非透光部的光學式 刻度，該非透光部係由相對於人射光線設定成使入射光線 ^入射角在臨界角以上的傾斜面所構成，#使用聚碳酸脂 時’因全反射的入射角的範圍較廣，所以即使在入射光斜 射入光學式刻度的場合，也較能使光全反射而回到先前射 來的方向，而難以產生雜散光（Stray Light)。 再者，於專利文獻3中記载有，光路變更功能係包含 相對於可動被覆板的厚度而言充分小的凹凸形狀，並將該 凹凸升/狀至）形成在上述區域的一方，且至少形成Η固以 上而《又置複數個凹凸構造來抑制凹凸構造的厚度。 專利文獻1 :日本特開昭6G-14G119號公報（第i至2 頁，第1、2圖） 專利文獻2:曰本特開昭62一5131號公報（第丄至 第1至3、5圖） ^專利文獻3 ·日本特開平1卜287671號公報（第4頁， 弟1至3圖） 【發明内容】 316285 1283294 習知之光學式編碼器其構成因如 以下之 問題。 於入射到光學式刻度之相鄰的傾斜面間形成㈣。之 光P的光王反射而回到原來的入射側之情況，因反射所 致的光損失理想上為0,錢射方向與人射光的向量完全 平打。亦即，該反射光追循人射絲跡的反對方向到達光 源不過，構成上述傾斜面的角度因成形精度等常會從90 。稍微偏移，所以到達光源的反料位置很有可能入射到 光源兀件的電極與晶片肖墊等成為光學上的反射膜的部 位。當來自刻度遮光部的反射光線人射到上述反射膜時， 將以從入射位置拉出的反射膜的垂直線為對稱軸而再反 射0 通常，光學式刻度係由複數個執構成，而從光源射出 的光束係經透鏡等轉換成大略平行的光，而照射在上述複 數個軌。亦即，光源被配置在複數個軌所佔寬度的大略中 央。 因此，來自某條執（假定稱為第丨軌）的刻度遮光部之 反射光線在上述反射膜再被反射，而入射至位在相對於上 述反射膜的垂直線之對稱位置的其他軌（假定稱為第2 軌）。 入射到該對稱位置的光束之光量依第丨軌的刻度圖案 而被調變’使得經第1軌調變的調變光重疊在本來废接二 經第2軌的光學式刻度調變的穿透光之受光元件上。 it Li 時，來自第1執的反射光所形成的調變信號，係與穿透第 316285 7 1283294 1軌的穿透光所形成的調變信號呈相反相位。上述第^九 的反射光所形成的調變信號，會給利用第2軌進行的檢測 帶來誤差。 上述現象在來自第2軌的刻度遮光部之反射光也產生 同桉的h形，會使利用第1軌進行的檢測產生誤差。 再者，於執只有1條之情況也是一樣，會有來自自執 的反射光形成檢測誤差的情形。 “如上所述，於具備有相鄰的傾斜面間呈9〇。的遮光部 之光學式刻度的情況，入射到光學式刻度的光線之中入射 到遮光部的光係朝向與入射方向相反的方向前進的反射 光，且該入射方向與反射方向大致平行。 此種現象，在入射光的光軸相對於光學式刻度大致為 垂直的Μ況下，對於在玻璃等的透明基板上具有藉由蒸鐘 鉻與蝕刻加工等而形成的透明部（相當於透光部）與不透 明部（相當於遮光部）之光學式刻度而言亦相同。亦即，入 射於某執的光線之一部分由蒸鍍有鉻等的遮光部所反射， 再於發光點周圍的電極或晶片焊墊（diepad)入射、反射， 而與上述習知例一樣有入射到其他執以致發生檢測誤差的 可能性。 又’於上述專利文獻1至3的任一文獻中，均未有關 於來自遮光部（非透光部）的反射光引起誤差之記載或暗 示0 本舍明係為解決上述習知技術的問題點而研發者，其 目的在於提供一種能夠抑制從光學式刻度的非透光部反射 8 316285 1283294 將上述晶片焊墊的面積設成與該晶月焊墊和上述光源的接 觸面積大致相同。 1個以上接受上述輸出圖案的光之受光元件之受光部的光 學式編碼器中，前述光源係接合在基板上的晶片焊墊，並 、再者’於具備：具有配置有透光部與非透光部的丨個 以上的執，並藉由照射輸入光使其輸出圖案形成光學式符 號的光學式刻度；設有“固以上用以照射上述輸入光二光 源之光源部；及設有丨個以上接受上述輸出圖案的光之受 光元件之受光部的光學式編碼器中，在以上述光源的光轴 為對稱軸而與來自上述光源的輸入光之照射區域内的上述 非透光部對稱之位置配置上述光學式刻度之無執的部分。 根據本發明，非透光部係由至少！組傾斜面構成，該 組傾斜面係相對於來自切、的輸人光設定成使該輸入光的 光軸的入射角在臨界角以上，且呈向上述輸人光的入射側 擴展之八字狀而相向，並構成為入射於一方的傾斜面之入 2光全反射而朝另一方的傾斜面入射，且至少一部份在另 :方的傾斜面反射，而且構成為在上述另—方的傾斜面反 士的反射光不會入射到上述光源的發光部及發光部周圍的 :射部，所以來自光學式刻度上的某執的非透光部之反射 ，不會入射至光源的發光部周圍的反射部而被吸收或散 射’故幾乎不會再射入他執或自執之任何一方。並社果 =制從非透光部反射的光線再人射到他執或自軌㈣起 的决差。 316285 10 1283294 射部，：以：：以反射防止膜被覆光源的發光部周圍之反 即使入射财刻度上的某執之非透光部的反射光 膜:Γ 的發光部周圍之反射部，也因被反射防止 斧收’而幾乎不會再入射到他軌及自執的任何一方。其 所引起從非透光部反射的光線再入射到他軌或自執

片焊it光源係接合在基板上的晶片料，且將上述晶 乎相门P積设成與該晶片焊墊和上述光源的接觸面積幾 :相：:所以來自光學式刻度上的某執之非透光部的反射 率變低，=為光源的發光部周圍之反射部的W谭塾機 S低’而幾乎不會再入射到他軌及自軌的任何一方。並 ;引起L抑制從非透光部反射的光線再入射到他軌或自軌 所w起的誤差。 白本、、β ’由於構成為在以光源的光轴作為對稱軸而與來 η 2人射光照射區域内之非透光部對稱的位置配置光 無軌的部分，所以即使來自光源的輸入光變成 部、1反射的反射光，並在光源的發光部周圍之反射 再度人射至光學式刻度，也幾乎不會再入射 Α自軌的任何—方。其結果’可抑制從非透光部反 、白、〜、’泉再入射到他軌或自軌所引起的誤差。 【實施方式】 ' (第1實施形態） 在說明實施形態之前，首先根據圖式說明在專利文獻 3所不之*知光學式編碼器中，從光學式刻度的非透 316285 11 1283294 光部反射的光線再入射到他軌或自執所引起的誤差。第^ 圖係顯示上述習知之光學式編碼器的代表性構成，更具體 而言，（a)為切斷包含各軌之面的光學式編碼器之剖面 圖，（b)為從光學式刻度側看光源部的平面圖，（c)為從與 (a)的剖面垂直之面切開所見的光學式刻度之剖面圖。 如第1圖（a)、（b)所示從基板116上所具備的例如led 等發光兀件（光源）1〇1的發光點射出的光線1〇3經透鏡 形成平行光，而入射於由光學式刻度1〇5的透光部與遮光 部（非透光部）構成的軌106。如第i圖&)所示，執1〇6係毫P 由V犬起1 〇 7 (相當於成為非透光部的傾斜面）與平坦部（相 當於成為透光部的平坦面）構成，v突起1〇7的頂角的設計 值為9 0 光學式刻度1 〇 5的折射率，係選擇使由與空氣 等外圍部的折射率差所決定的臨界角在45。以下。 入射於軌106的光線（輸入光）103中，入射於突起1〇7 的光因以45。入射角入射於v突起的斜面（傾斜面），所以 在V突起107的斜面全反射2次，形成朝與入射方向相反鲁鲁 的方向前進的反射光1〇8。反射光1〇8於透鏡1〇4進行折 射，而再回到發光元件1〇1。 通常會因製造誤差而使突起107的頂角角度從設計值 ^ 90°稍微偏離，或者光線1〇3對v突起1〇7的入射角稍 =攸45偏離，因此，反射光1〇8的一部分或大半部不會 回到發光點1 02，而入射到其周圍的電極i 〇9或晶片焊墊 11 〇。在此，雖就反射光丨〇8入射到電極丨09的情形加以敘 述，但入射到晶片焊墊110的情況也會產生相同現象。又 316285 12 1283294 在第1圖中，為容易理解起見係在電極1〇9及晶 施加陰影線。 一作為電極109的材料-般係使用金屬，而因為其反射 率南’所以反射光！08將以入射於電極1〇9的地點延伸的 電極109的垂直線110當作對稱軸而再度反射。之後，入 射於透鏡1G4並折射，而人射於與執⑽$同的執112。 由於執112也是由透光部與遮光部構成，故反射幻⑽的 。”刀通過執112的透光部，而由設在與光學式刻度服 的光源1相反側（第i圖中為在光學式刻度1〇5的上方< 受光元件113受光。 通過軌⑽的光係被設計成藉由透光部與遮光部的配 列圖案而變成接受某種強度調變的調變信號。 反射光1G8雜受與上述調變信號相反相位的調變。因 此，在受光元件113入射有：從發光元件101射出，於透 鏡104形成平行光，而通過幸九112的透光部直接入射之光 線114’以及經執106調變且與軌1〇6的穿透光為相反相 位之反射光108中通過執112的透光部之光線115的兩 者。亦即，光學式刻度1〇5若在與第i圖（&)之紙面垂直的 方向移動的話，受光元件113因輪出重疊了反映軌ιΐ2的 透光部的配列圖案之本應檢測出的輸出，與反映執ι〇6的 遮光部的配列圖案之輸出的信號，故產生檢測誤差。 當然，來自執112的遮光部的反射光也經由電極1〇9 或晶片焊墊110入射到軌106，故在受光元件11?的輸出 也含有檢測誤差。 316285 13 1283294

第2圖及第3圖係顯示依據本發明的第1實施形態之 光學式編碼器的構成，第2圖（a)係整體的剖面圖，第2 圖（b)係放大顯示第2圖（a)的v突起附近（以圓圈所圍的部 为）之剖面圖，第3圖（a)係從受光部來看的平面圖，第3 圖（b)係放大顯示第3圖（a)的一部分（以圓圈所圍的部分） 平面圖又’弟2圖係顯示弟3圖（b)的A-A線之剖面。 例如像LED般的光源1，係配置在設於基板2的晶片 知墊3上。作為晶片焊墊3的材料，與電極一樣一般係使 用金屬故其反射率高。又，基板2具備吸收光或使其散射 的極少有正反射光的表面。從光源丨射出（照射）的光線（輸 入光）4係於透鏡5使其折射成與透鏡5的光軸6大致平行 的光，光線4於透鏡5被折射後，入射到光學式刻度7。

如第3圖所示，光學式刻度7係由複數條的軌丨4^ 5 (在第3圖中為施加以斜影線）構成，在各執14、15以周 期P、寬度P/2並排V突起8。在第3圖係顯示線式刻度之 一例，光學式刻度7係相對於光源丨、晶片焊墊3及透鏡5 而相對地在第3圖（a)中的箭頭方向移動。 光學式刻度7係由V突起8(相當於呈向輸人光4的入 射側擴展的人字狀而相向之至少丨組傾斜面所構成的非透 光部）與平坦部9(相當於由平坦部構成的透光部）構成，V 突起8的傾斜面8a、8b的傾斜角如第2圖③）所示，相對 於平坦部9(平坦面）呈（451)。。不過，α“<α<45 之數值。又，傾斜面8a、8b所形成的角度為（9〇 + 2“）。， 亦即（90+7)° 。不過，〇<γ<9〇。 316285 14 1283294 圍部的折射率差係選擇使由與空氣等外 輸入二t: 對於來自光源1的輸入光4設定成使 4入射軸6的入射角在臨界角以上，且呈向輸入光 U弟2圖中的下側)擴展之八字狀而相向之至少！ 組傾斜面8 a、只h 慧Ο·、 π 斤構成。因此，入射到V突起8的光線4 口：到王反射’故不會入射到受光元件山，而僅使入射 並牙透平坦部9的光線入射到受光部11的受光元件lla， 並加以檢測。 再者於此，平坦部9與V突起8的寬度比並益 定，有時平坦部9的寬度也會有成為〇的情況。;：受光元 件lla並不限定為單一元件，也會有由複數個元件構成的 情況。 在苐2圖中，係顯示行進於光轴6的左側之光線4入 射於V突起8的右斜面（右側的傾斜面）8a之情況。光線* 的行進方向平行於光軸6的場合，因入射角為（45_α)Γ故 會全反射，而入射於左斜面（左側的傾斜面）8b。因朝向左 斜面8b的入射角成為（45 + 3 α)。，所以在此也全反射而被 反射成為反射光1 0。此時反射光1 〇的行進方向與光轴6 所形成的角度變為4 α。傾斜面8a、8b形成的角度為（9〇 + 2 α )。，亦即從90°偏離，故反射光不與入射光4平行。 反射光1 〇係於光學式刻度7和外圍部的交界折射，與 光軸6形成的角度成為Θ後，雖會藉由透鏡5折射而到達 光源部C基板2)’不過在依據本貫施形態之光學式列戶 3]6285 15 1283294 中，反射光10入射於基板2的位置係m 的外側（不入射於光源丨 ，°成在晶片焊墊3 片焊墊3盥命& Λ 、 、X、’邛及發光部周邊的例如晶 上述”寺的反射部)，亦即以滿足下式的方式設定 X > W ( 1 ) 2之H反射光1G在基板2上的人射位置與光源1的發 之2 1係從晶片焊塾3的端部到光源1的發光點

射，=ί實施形態中，基板2雖具有吸收光或使光散 射㈣tt極t的表面、’、但若有與晶片焊墊3 -樣正反 η沪：至丨：知之丨月況’上述w只要變更從正反射率高的區 域编部到光源1的發光點距離即可。 於本實施形態之情況，X可寫成如下式。 [數式1] ah

X X tan((9) (2)

Θ ^sin'1 (nsin(4 a )) (3) 在此，f為透鏡5的焦距、h為光源丨的厚度、a為光 線4入射於光學式刻度7的位置與光軸6的距離、L是透 鏡主面與光學式刻度7下面的距離，n代表光學式刻度7, 的折射率。又在此，係假定，光線4與反射光1〇於左斜面 8b的反射點之距離s、反射光！ 〇於左斜面8b的反射點與 反射光10和光學式刻度7的下面之交叉點的距離s2，及 透叙5的像差’係均可加以忽視程度的非常小。再者，光 316285 16 1283294 學式刻度7的外部係設為折射率1的空氣。 於可寫成 tan(0 )=θ、siw 4、Sin(4a )=4α 時’ 由（1)式、（2)式、（3)式可得 [數式2] M +ah a>MTIWl^) (rad) (4) 例如於：w=0. 5mm、f = 5mm、h=〇. 25mm、a=2mm、L=5mm 及 η=1· 5 時，計算（4)式，則可求出。 α > 0. 02(rad)= 1. 15(deg) 又在本實施形態，係將α設定成對於表示光線4相對 於光學式刻度7的入射位置的所有的a或大部分a的值， 均能滿足（4)式。當設定a為從—2麵到+2匪之值時，a；= + 2mm 枯（4)式的右邊成為最大值。不過，關於a係將第2圖的 左方向設為+，而其他的變數則為無向量（不具方向之正 值）在本只施形悲，係設定為上述的1 · 15 (deg)以上的 a ° 再者，如上述光學式刻度7的臨界角0 c為未滿（45 -α 0 c < 45- α )。 亦即，由 α <45-^ c(deg) (5) n-1. 5 可得 ck <3.19(deg)。 又，本實施形態中係以（2)式及（4)式分別表示x及 α ’不過光學系的構成若改變，式子當然也有改變的可能。 316285 17 1283294 又，上述α之值可不依據光學式刻度7的臨界角 而設在3。以下。其理由為，可使在右斜面8a反射的光線 4不朝左斜面8b入射而朝不可預期的方向前進，而成為漫 射光的機率很小的緣故。 ' 如上所述，依據本實施形態，構成為入射於—方的傾 斜面8a的入射光4全反射而朝另一方的傾斜面肋入射，' 再在另一方的傾斜面8b全反射，而且構成為在於另—方 傾斜面8b反射的反射光10不會入射到光源i的發光部及 發光部周圍的反射部（光源！（發光元件）的電極和晶片p 塾3等的反射部），使從光學式刻度7上的錄（例如執〔 =非透光部σ突起8)反射的光線10不會入射到光源“勺 %極和晶片焊塾3等的反射部而被吸收或散射，故幾 不會入射到他軌（例如幸九15)及自軌（例如幸九14)的任何一 $。其結果，可抑制從非透光部（ν突起8)反射的光線再入 射到他執或自執所引起的檢測誤差。 又在上述中，係針對構成為入射於-方的傾斜面8a 、入射光4全反射而朝另一方的傾斜面肋入射，再 :的傾斜面此全反射之情況加以說明。藉由如此之構成： 广、了上述效果之外’因輸入光確實地在非透光部（傾斜面 \8b)被全反射而不會漏到受光元件…的配置側，'所以 可獲得能抑制成為誤差要因 另-方的傾斜面8b全反射的情二:二=在 ^傾斜面处反射的情況也—樣，藉由構成為在另一 ^ 傾斜面8b反射的W不會入射到光源！的發光部及 316285 18 1283294 發光部周圍的反射部（光源1(發光元件）的電極和晶片焊 等的反射部)，即可抑制從非透光部(v突起8)反射的 光線所引起的檢測誤差。 =光泉4相對&光轴6僅傾斜4而人射於光學式刻度 二，亦即平坦面(平坦部9)的垂直線與來自光源！ 的輪入光4的光轴6所开彡# μ a ώ： 4Λ 少成的角度為0的情況，只要將（3 ) 嶋即可。但是，在"以第2圖中的光轴6 ::ΤΓ向為正，其他則與(3)式的場合-樣為無 =里广然’在下式藉由使0為零，也可適 光軸6平行入射的情況。 Κ ^lsin-(nsin(4a-0)) | (3a) 對於表示光線4的人射位置之所有的3或大部分 的a之值，α只要設定為： 即可。 /…5-一 c雜g) (5a) 不過，於滿足： ，亦即 q — 0 /4 ㈣況’使α滿足將（5a)式與㈤式—起代人⑵式及 式而獲得的條件式及〇< α <45 ; 於滿足： 0 > 4α ，亦即 α < 0 /4 使α滿足將（5a)式與⑶）式代人後述⑹式及⑴ 式而獲付的條件式及〇< α <45即可。 再者方；上述中，係針對行進於光軸6左側的光線4入 3】6285 19 1283294 m起8的右斜面⑸的情況加以說明，但是在行進於 呈現與上述為左右㈣的現象:起8左4面8b的情況，係 :::上述中如第3圖所示’係說明了先學? =情況’但並不受此所揭限，例如亦可為第4圖和 果。圖所不的圓環(r〇tary)式’在此情況也可獲得相同效

弟4圖及第5圖分別顯示光學式刻度為圓環式的光學 (b；^ ， 疋文大顯不（a)的一部分（以圓圈所圍的部分）之平面 圖。又在第4圖及第5圖中，於夂鉍1yl m “ 4、15施加陰影線。 :弟4圖中，於各軌14、15以周期2卜寬度纽排 大巳8 ’先學式刻度7相對於光源卜晶片焊墊3、透 ‘ 5而相對地在第4圖中的箭 ^ 口 T妁則碩方向移動（以光學式刻度7 的中心軸為旋轉軸進行旋轉）。

^在弟5圖中，於各軌14、15並排有ν突起％ 弟4圖的V突起8,係= , 上人·， 大起8的頂邊為沿著光學式刻度7 的半徑方向延伸，相對於此，第 ^ 弟b圖的V突起8之頂邊係 朝正交於光學式刻度7的半徑 的移動方向平行)延伸之方向(與光學式刻度7 , 狎在各軌W、15上5個V突起8 形成1組，該組以周期9 ,Λ、命ώ：, 门J 20、見度0並排。光學式刻度7 :對於光源卜晶片焊墊3、透鏡5而相對地在第5圖中的 :頭方向移動(以光學式刻度7的中心軸為旋轉 轉）。 3】6285 20 1283294 再者’在第5圖中係顯示5個V突起8那Λ、， r 7 ^成1組的情 形，但並不受限於此，構成丨組的v突起8數亦可為數個。 此外在第3圖所示的線式光學式刻度7 + έ ° 4又I甲，V突起 亦可配置成其頂邊為與光學式刻度7的移動方一 態。 问平行的形 入隹弟3圖 ^ ^ ^ τ 诉頒示於光學式j 度7配置有2個轨14、15的情況，但並不受此侷限，= 亦可為维袖，告缺1 An丄_ · : 亦可為幾個，當然1個也行 (弟2貫施形態）

第6圖係顯示本發明第2實施形態的光學式編碼哭之 構成’（a)為整體的剖面圖，（b)是放大顯示（&)的v突起 近（以圓圈所圍的部分）之剖面圖。 、 在第1實施形態中，係說明了行進於光軸6左側的光 線4入射在V突起8的右斜面8&的情況，但在本實施形能， 將針對行進於妹6左側的光線4人射在v突起8的^斜 面8b的情況加以說明。此呈現與行進於光軸6右侧的光線 4入射於/突起的右斜面8a的情況左右對稱的現象。 、，與第1實施形態-樣’光學式刻度7係由v突起8與 平坦部9構成，v突起8的傾斜面8a、仙的傾斜角係相對 平坦。P 9(平坦面）呈（45_α )。。不過，α係具有〇〈 α〈 45的數值。又傾斜面8a、8b所構成的角度為)。， 亦即⑽+ r )。不過，〇〈 r〈 9〇。又光學式刻度7的折 射率，係4擇使由與空氣等外圍部的折射率差所決定的臨 界角Θ c未滿（45-α )。 〇 °° 316285 21 1283294 如第6圖所示，於光線4的行進方向平行於光轴6的 情況，因入射角為（45-α:)。故全反射而朝右斜面8&入 射。因對右斜面8a的入射角為（45 + 3 α )。，所以在此也全 反射而反射變成反射光1 〇。此時，反射光1 〇的行進方向 與光軸6形成的角度為4α。 反射光10係於光學式刻度7的下面折射，與光軸6 形成的角度為0後，雖會藉由透鏡5折射而到達基板2，

但與第1實施形態一樣以反射光丨〇入射於基板2的位置在 晶片焊墊3外側（不入射到光源丨的發光部及發光部周邊的 例如晶片焊墊和電極等的反射部）的方式設定上述^。 於本實施形態的情況，反射光10的方向相對光軸6 因與弟1貫施形態相反故可將X寫成下式。 [數式3] X - ah + h χ tan(^) (6)

^在此，光線4與反射光10在右斜面8a的反射點之距 離s、反射光10在右斜面8a的反射點與反射光和光學 式刻度7下面的交叉點之距離s2,及透鏡5的像差，均假 定為可忽視程度的極小。 當能寫成 、sin(4a )=4α 時，由 (1)式、（3)式、（6)式可得 [數式4] 316285 22 1283294 a > y^f -ah

Mf2^hf^Lh) (rad) (7) 例如，w=〇.5mm、f=5_、h ⑴時，計算⑺式，則可求出G.:25mm、a=2_、L=5_、 α >0. 〇13(rad) = 〇. 76(deg) 又在本實施形態，基板 射的極少正反射光的夺面 假政具有吸收光或使光韵 1+ . ^ A 勺表面，但若有與晶片焊墊3 —樣正及 射率咼的區域之情況，卜；十、 上述w只要更換成從正反射率高的 域多而衫·1光源1的發光點之距離即可。 於光形態’係將㈣^成對於表示光線4相對 子工一的入射位置的所有a或大部分a之值，均 能滿足（1)式。當a設定成從一2_到+2mm的值時，於卜 2:時’⑺式右邊的值成為最大，其值成為與第1實施形 態一樣的 > 0. 02(rad)= 1. 15(deg) 不過關方；a係將第β圖的左方向設為+，而其他的變 數係為無向里（不帶方向的正值）。亦即，光線4不管從右 斜面8a及左斜面肋的任何一方的斜面射入，只要將α設 疋成比令（4)式或（7)式中的a變化時的右邊最大值還大即 可。 再者’ α的值係被設定成能滿足式，且由5 可得： α < 3· 19(deg) 23 316285 1283294 又，於本實施形態中，係分別以（6)式及（7)式表示χ 及《，不過光學系的構成若改變的話，式子當然也有改變 的可能。 與第1實施形態一樣，α之值可不依據光學式刻度7 的臨界角Θ c而設成最大到3。程度。其理由為··可使於左 斜面8b反射的光線4不朝右斜面8a入射而朝不可預期的 方向前進，而成為漫射光的機率很小的緣故。

如上所述，依據本實施形態，係構成為入射於一方的 倾斜面8b的入射光4全反射而朝另一方的傾斜面入、 射，再於另一方的傾斜面8a全反射，而且構成為在另—方 的傾斜面8a反射的反射光1 〇不會入射到光源丨的發光部 及發光部周圍的反射部（光源丨（發光元件）的電極與^片。 烊墊3等的反射部），使從光學式刻度7上的某執之^曰透光 β (V犬起8)反射的光線1 〇不會人射到光源i的電極與晶 片焊墊3等的反射部而被吸收或散射，故幾乎不合入：:: 他:或自軌的任何一方。其結果’可抑制從非透⑽突 =反射的光線H)再人射到他軌或自執所引起的檢測誤 =士述中，係針對構成為入射於一方的傾斜面扑 先王反射而朝另-方的傾斜面8a入射，再在 的傾斜面8a全反射之情況加以說明。 方 透光部（傾斜面8a、8b)被全反射而x人，石只地在非 n s ^ 射而不會洩漏到受光元侔 la配置側，所以也可獲得能抑制成 光。不過，並不限定於在另一方 要口的度射 面8a全反射的情 3]62以 24 1283294 =對於至少一部份在另一方的傾斜面8a反射的情況也一 ^由構成為在另一方的傾斜面8a反射的反射光1 〇不 二入射到光源丨發光部及發光部周圍的反射部（光源1 (發 光元件）的電極與晶片焊墊3等的反射部），即可抑制從非 透光。卩（V突起8)反射的光線1〇所引起的檢測誤差。 又，於光線4相對於光軸6只傾斜0而入射在光 刻度7的情況，亦~，平坦面（平坦部9)的垂直線與來自 光原1的幸則入光4之光軸6所形成的角度為0的情況，只 要將（3)式作以下的變形即可。不過，在0中係將第6圖中 的光軸6作為基準設逆時鐘方向為正，其他則為無向量。 θ = I sin'1(nsin(4 α \ φ )) | (3b) 又，對於表示光線4的入射位置的所有a或大部份& 之值，α係設定成如下式即可： (5b)

(-45+0c-0)/3< a <45-^c-0(deg)

不過，於滿足 0 4α ，亦即 α 2 — 的情=，使α滿足將（5b)式與（3b)式一起代入（6)式及（ 式而狻得的條件式及〇 < α < 45 ; 而於滿足 0 < —4α ，亦即 α < 一$ /4 的情況，使α滿足將（5b)式與（3b)式一起代入（2)式及（ 式而獲得的條件式及0< α <45即可。 又於第1及2實施形態中，雖分別顯示在光線4相對 於光軸6只傾斜0而人射在光學式刻度了的情況，光線4 316285 25 1283294 入射在右斜面8a及左斜面8b時的。設定範圍，但於實p 設計時，只要將α設定成滿足第丨及第2的杏 '二 的兩方的設定範圍條件即可。 、声、& /心所不 光學式刻度7當然也可為例如第3圖所示的線式 者’例如第4圖、帛5圖所示的圓環式的任何一種。 (第3實施形態） 第7圖係顯示本發明第3實施形態的光學式編碼器之 構成，（a)為整體的剖面圖，⑻為放大顯示⑷的ν突起附 近（以圓圈所圍的部份）之剖面圖。 與第1、第2實施形態-樣，光學式刻度7係由ν突 =12與平坦部9構成，但與第丨、第2實施形態不同，ν 犬起12的傾斜面12a、12b的傾斜角相對於平坦部9(平坦 面）呈（45+α)。。不過，^係〇<“<45的數值。而且， 傾斜面12a、12b所形成的角度為（9〇 —2α)。，亦即（9〇一 7)。不過，〇< τ <90。 再者光i式刻度7的折射率，係選擇使由與空氣等 外圍部的折射率差所決定之臨界角0 c未滿（45-3 α )。。 因此，入射於V突起12的光線4因受到反射，而不會入射 到受光兀件11，只有入射、穿透平坦部9的光線入射到受 光元件11並被檢測。 第7圖係顯示行進於光軸6左側的光線4入射到V突 赵12的右斜面（右側的傾斜面）1 2 a的情況。光線4的行進 方向與光軸6平行時，因入射角為（45+ύ；)。所以會全反射 而朝左斜面（左侧的傾斜面）12b入射。因對左斜面12b的 26 316285 1283294 入射角變成(45-3α)。，所以在此也全反射而反射變成反 射光10。此時反射光10的行進方向與光軸6形成的角戶 為4«。因傾斜面12a、12b形成的角度為（9〇_2α)β ，: 即偏離90 ° ，故反射光丨〇不與入射光4平行。

反射光10係於光學式刻度7與外圍部的交界折射，而 與光軸6形成的角度變為θ後，雖會藉由透鏡5折射而到 達基板2’然而在本實施形態，係使反射光1〇入射於基板 2的位置在晶片谭墊3外側（不會人射到光源μ發光料 發光部周邊之例如晶片焊墊與電極等的反射部），亦即以滿 足下式的方式設定上述q。 X > W (]) ^此，X為反射光10在基板2上的人射位置與光源i的發 先點的距離’ W為從晶片焊墊3的端部到光源i的發光點 的距離。 ”

女下=實施例的場合，χ係與第2實施形態一樣，可寫成 [數式5] X - (ah Θ rrsin'1(nsin(4 a )) (3) 在此，f為透鏡5的焦距，h為光源！的厚度，a為光 二4對光學式刻度7的人射位置與光軸6的距離，l為透 、兄主面與光學式刻度7下面的距離，n為光學式刻度了的 316285 27 1283294 折射率。在此，係假定光線4與反射光1 〇在左斜面12b 的反射點之距離s，反射光1 〇在左斜面12b的反射.點與反 射光1 〇和光學式刻度7下面交叉點之距離s2，及透鏡5 的像差皆為可加以忽視程度的非常小。又，光學式刻度7 的外部係設為折射率1的空氣。 於可舄成 tan0 = 0、Sin0 = 0、sin(4a ) = 4α 時，由 (1)式、（3)式、（β)式可得。 [數式6] m M-ah 4λ(/2+Α/-ΖΑ) (rad) (7)

例如，w=〇· 5mm、f = 5_、h = 〇· 25_、a= —2 至+2_、卜5匪、 η-1· 7日可，叶算（7)式，則a= —2_時右邊的值為最大，而 算出 a > 0. 018(rad)= l. 〇i(deg)

而：定滿足此條件的α。不過，關於a係將第7圖的左方 向設為+’、而其他的變數則為無向量（不纟方向的正值）。在 此光子式刻度7的折射率n與第i實施形態不同，為n 纟““八％ ’也假设基板2為具有吸收光或使光 政射之正反射光極少的表面，但若有與晶 反射率高的區域之愔汐，μ、+、 σ亦 私 、之h况，上述w只要更換為從正反射率高 勺£或而邛到光源1的發光點的距離即可。 ::上述光學式刻度7的臨界角0C未滿(45 —3 ) (0 c< 45-3α ) 〇 316285 28 1283294 亦即，由 a < (45~ Θ c)/3(deg) (8) n = l. 7 可得 α < 2·99(deg)。 在本實施形態中，雖以⑹式及⑺式分別表示乂及 α ’但光學系的構成若改變的話，式子當然也有改變的可 能0 如上述，依據本實施形態，構成為入射到一方的傾斜 面12a的入射光4全反射而朝另—方的傾斜面l2b入射， 再者，於上述中，係針對構成為入射於—方的傾斜 12a的入射光4全反射而朝另一方的傾斜面2仏入射，j 在另一方的傾斜面12b全反射之情況加以說明。因衿入 石t實地在非透光部（傾斜面12a、12_全反射而不^ 到受光元件11a配置側，所以也可獲得能抑制成為^差 因之漫射光。不過，並不限定在另—方傾斜面 再在另-方的傾斜面12b全反射，而且構成為在另一方的 傾斜面12b反射的反射光10不會入射到光源」發光部及發 ，部周圍的反射部（光源1(發光元件）的電極與晶片焊塾3 等的反射部）’且光學式刻度中’從某執的非透光部（乂突 起^12)反射的光線10不會入射到光源丨的電極與晶片焊墊 3等的反射部而被吸收或散射，故幾乎都不會人射到他干軌 及自執的任何一方。其結果，可抑制從非透光部”突起！ 反射的光線再入射到他軌或自執所引起的檢測誤差。 316285 29 1283294 射的情況，對於至少一 情況也θ 一样刀在另一方的傾斜面12b反射的 反射光Γο不稭由構成為在另一方的傾斜面12b反射的 以元件)的電極與晶片焊墊3等的反射部)，即 差。P制從非透光部（V突起12)反射的光線所引起的檢測誤 到於光線4相對於光轴6僅朝外側傾斜0而入射 】先予式刻度7的情況，亦即，平坦面(平坦部9)的垂直 秦/、來自光源1的輸入光4之光軸6所形成角度為必的情 況、’與第2實施形態—樣只要將⑶式作以下的變形即可。 不過’在0中以第7圖#光轴6為基準設逆時鐘方向為正， 而其他則與（3)式的場合一樣為無向量。 ^ ^ I sin 1(nsin(4a+0)) | (3b) 又，對於表示光線4的入射位置的所有a或大部份a 之值，α只要設定為下式即可·· -45+6» c-0 < α < (45-Θ c-0 )/3(deg) (5c) 不過，於滿足 必 4α ，亦即 α 0 /4 的情況，使α滿足將（5c)式與（3b)式一起代入（6)式及（1) 式而獲得的條件式及〇 < 〇； < 45 ; 而於滿足 必<—4α ，即 α< — 0 /4 的情況’使α’滿足將（5c)式與（3b)式一起代入（2)式及（1) 式而援得的條件式及〇 < α < 4 5即可。 30 316285 1283294 又於上述中，係針對行進於光軸6左側的光線4入射 在V突起12的右斜面12a的情況加以說明，但是在行進於 光轴6右側的光線4入射尤v — + ， 入射在V突起12的左斜面12b時的愔 況，係呈現與上述左右對稱的現象。 再者，行進於光軸6左側的光線4人射在v突起12 的左斜面12b之情況，只要滿足 0 < α < 45，且由 π、. ^ ϋ)式、（2)式、（3)式所獲得的條件 式及以下的（5d)式即可。

-45+_<a<(45__)/3(deg) (5d) 不過，此為 0 $4α ，亦即α -必 時的條件。 0 >4α ，亦即 α < 0 /4 時二只要滿足0< α <45 ’且由⑴式、（6)式、㈤式所 獲得的條件式及（5d)式即可。

卜在本貝轭形恶中，雖分別顯示在光線4相對於 光軸6僅傾斜W人射於解式刻度7的情況，光線*入 射到右斜面12a及左斜面12b時的㈣定範圍，然而在實 際設計時’只要將α設定成能収本實施形態所示的兩方 的設定範圍條件即可。 光學式刻度7當然也可為例如第3圖所示的線式，或 者’例如第4圖、第5圖所示的圓環式的任何一種。 (弟4貫施形態） 第8圖係顯示本發明第4實施形態的光學式編碼器的 316285 31 1283294 構成之剖面圖。 光學式刻度7為由V突 樣 與第1及第2實施形態 (8吳平坦部9構成，v突起8的傾斜面8a、处的傾斜角 係相對於平坦部9(平坦面）呈（45—α)。。不過，“〇< α <。45的數值。而且，傾斜面8心处所形成的角度為（9㈣ α }，亦即（9〇+r )。。不過，0< γ <9〇。 在本見施幵/恶，係顯不行進於光轴6左側的光線4入 射到左斜面8 b的情況。

%子式刻度7的折射率係選擇使由與空氣等外圍 邛的折射率差所決定的臨界角未滿（45_α)。。 在本實施形態，係將α設定成在光線4 刻度7之位置a的所有範圍，反射弁10又厶 』九子式 m汉射光10不會入射到透鏡5 直徑D内。亦即’以滿^下式的方式設定上述α， 但是，關於a係將第8圖的左方向設為+。 a-Ltan θ < -D/2 (9)

點之= 與反射光1G在右斜面8a的反射 先ΓΛ::及反射光10在右斜面83的反射點與反射 先10和光4·式刻度7下面之交叉點的距離s2，皆為可兔 視程度的非常小。 一 ^ )=4 α 時， 5 N L=1 〇_ 又，於可寫成 、sin(9=0、sin(4a 由（3)式、（9)式可得 a > (2a+D)/8nL(rad) (10) 例如，設定成 a=-D/2 至+D/2、D=2mm、n=h 時，能滿足下式： 316285 32 1283294 α > 0. 03(rad)= 1. 91(deg) 此外，設定α的值使之滿足（5)式。 則由n=l. 5，可得 α < 3.19(deg) 在本實施形態中，雖係 學系的構成改變的話，式子當然也有改變的可能

又，與第1及第2實施形態一樣，α值可不依據光學 式刻度7的臨界角θ C而設成最大到3。程度。其理由為： 可使在左斜面8b反射的光線4不朝右斜面仏入射而朝不 可預期的方向前進，而成為漫射光的機率报小的緣故。 如上述，依I本實施形態，構成為入射於一方的傾斜 面8b的入射光4全反射而朝另—方的傾斜面^入射，再 =一方的傾斜面8a全反射，而且構成為在另—方的傾斜

^圍反的^=錢不會人射到光源1的發光部及發光 =圍的反射部（光源1(發光元件）的電極與晶片焊塾3等 =部），使從光學式刻度之中某軌的非透光部（v突起 =:Γ10不會入射到光源1的電極與晶片焊墊3 η:心而幾乎不會入射到他軌或自軌的任何一方。 射到他執或自軌所引起的檢測誤差。)反射的光線10再入 射光t 對構成為入射於-方的傾斜面处的入 傾斜二方的傾斜面仏入射，再在另-方的 光部（傾斜面8a、口輪入先確貫地在非透 8b)被全反射而不料漏到受光元件m 316285 33 1283294 配置側，故也可獲得能抑制成為誤差要因的漫射光之效 果。不過’並不限於在另一方的傾斜面8a全反射之情況， 至少一部份在另一方的傾斜面8a反射的情況也一樣，藉由 構成為在另一方的傾斜面8a反射的反射光不會入射到光 源1的發光部及發光部周圍的反射部（光源丨（發光元件）的 電極與晶片焊墊3等的反射部），即能抑制從非透光部（v 突起8)反射的光線所引起之檢測誤差。 於光線4相對於光軸6僅朝外側傾斜0而入射於光學 式刻度7的情況，亦即，平坦面（平坦部9)的垂直線與來 自光源1的輸入光之光軸6所形成的角度為0的情況，與 第2實施形態一樣，只要將（3)式作以下變形即可。不過， 在0中將逆時鐘方向設為正，而其他為無向量。 Θ = | sinM(nsin(4 a + 0 )) | (3b) 又，對於表示光線4的入射位置的所有a或大部分a 之值，只要將α設定成下式即可： (-45+Θ c-0 )/3< α <45-0 c- $ (deg) (5b) 不過，於滿足 0 2 -4 α ，亦即 α 2 - 0 /4 的情況’使α滿足將（5b)式與（3b)式一起代入（9)式而獲得 的條件式及0 < α < 4 5 ;而於 0 < -4 α ，即 α < — 0 /4 的情況，使α滿足將（5)式與（3b)式一起代入以下的（9b) 式而獲得的條件式及0 < α < 45即可。 a+Ltam θ > ϋ/2 (9b) 316285 34 1283294 線實施形態，係針對行進於光軸6左側的光 V大起8的左斜面8b的情況加以說明，作對於 6右側的光線4入射於V突起8的右斜面8a 的h況係呈現與上述左右對稱的現象。 又，在行進於光軸6左側的光線4入射於v突起8的 ^斜？的情況，只要滿足〇<α <45,且由⑽式、⑽ 式所獲得的條件式及（5a)式即可。 不過，此為

0$4α ，亦即 時的條件。 0>4α ，亦即 α<0/4 日寸，只要滿足〇 < α < 45，且由（3a)式、 件式及㈤;切可。 ⑼得的條 在上述第4實施形態中，係針對V突起8的傾斜面8a、 扑之傾斜角相對於平坦部9(平坦面）呈（45-α)。的情= 加以說明，但在V突起8的傾斜面8a、8b之傾斜角相月對於 2部9(平坦面)呈(45+α)。時，只要以同樣的手法將严 設定成在光線4入射於光學式刻度7的位置a的可取得之 所有範圍，反射光10不會入射到透鏡5的有效直徑^ 可。 卫丨即 再者’於本實施形態中，係分別顯示在井岣 果4相對於 尤釉6只傾斜0而入射於光學式刻度7的情況，光線4 射於右斜面8a及左斜面8b時的α設定範圍，但於實際μ 計時’只要將α設定成滿足本實施形態所示的 τ < J网万的設定 316285 35 1283294 範圍條件即可。 又光學式刻度7當然可為例如第3圖所示的線式， 或者，例如第4圖與第5圖所示的圓環式之任何一種。 (第5實施形態） 第9圖係顯示本發明第5實施形態的光學式編碼器之 構成，（a)為整體的剖面圖，（b)為放大顯示（a)的梯形突起 附近（以圓圈所圍部分）之剖面圖。 在第卜第2、第3及第4實施形態中，係使用v突起 8或V突起12 ’並藉由其傾斜面8a、8b或12a、⑽反射· 光線4，但在本實施形態係使用梯形突起13，並藉由其傾 斜面13a、1 3b反射光線4。 在本只施形悲的場合也和第1、第2、第3及第4實施 形怨一樣，將傾斜面13a、13b的傾斜角度相對於平坦部（平 坦面）9設為（45-α)。或（45+α)。，藉由將α設定成與第 1、第2、第3及第4實施形態一樣，而使反射光1〇不會 入射到光源1的電極與晶片焊墊3的反射部。在此情況， 傾斜面13a、13b形成的角度為(90 + 2α)。『 亦即⑽或⑽-r)。。不過’。〈/:广） 又在弟9圖中，係代表性地顯示將傾斜角度相對於平 坦部（平坦面）9設為（45-α )。，且行進於光軸6左側的光 線4入射於梯形突起13的右斜面13a的情況。 如上所述，依據本實施形態，構成為入射於一方的傾 斜面13a(或傾斜面13b)的入射光4全反射而朝另一方的傾 斜面13b(或傾斜面13a)入射，再在另一方的傾斜面以匕（或 316285 36 1283294

4貝科面13a)全反射，而且構成為在另一方的傾斜面igb(或 傾斜面13a)反射的反射光1〇不會入射到光源丨的發光部 及發光部周圍的反射部（光源1 (發光元件）的電極與晶片 焊墊3等的反射部），使從光學式刻度7上某軌之非透光部 (梯形突起13的傾斜面13a、i3b)反射的光線1〇不會入射 到光源1的電極與晶片焊墊3等的反射部而被吸收或散 射，故幾乎不會入射到他軌及自軌的任一者。其結果，可 抑制從非透光部（梯形突起13的傾斜面13a、13b)反射的 光線10再入射到他執或自執所引起的檢測誤差。

又於上述中，係針對構成為入射於一方的傾斜面工 (或傾斜面13b)的入射光4全反射而朝另一方的傾斜面13b (或傾斜® 13a)入射，再在另一方的傾斜面咖（或傾斜面 13a)王反射的情況加以說明。由於輸入光確實地在非透光 部（傾斜面13a、l3b)被全反射而沒有洩漏到受光元件ιι& 配置側’所以也可獲得能抑制成為誤差要因的漫射光。不 過’並不限於在另—方的傾斜面13b(或傾斜面叫全反射 的情況’至少-部份在另—方的傾斜面⑽（或傾斜面⑽ 反射的^況也-樣’藉由構成為在另一方的傾斜面^ 3匕（或 傾斜面13a)反射的反射光不會入射到光源1的發光部 及發光部周圍的反射部（光源1(發光元件）的電極金晶片 焊墊3等的反射部），而能抑制從非透光部(梯形突起13 的傾斜面13a、13b)反射的光線10所引起之檢測誤差。 於光線4相對於光軸6僅朝外側傾斜0而入射於光學 式刻度7的情況’亦即，平坦面(平坦部9)的垂直線與來: 316285 37 1283294 自光源1的輸入光之来紅β 第2、第3及第4實施二6,的 (⑷式或⑽式、將（5^、：^，只要分別將（3)式變形為 式或⑽式即可。()式爾㈤式、⑽式、⑽ 又，光學式刻度7當然 或者，例如第4圖與第5圖 (第6實施形態） 了為例如第3圖所示的線式 所示的圓環式之任何一種。 弟1 0圖係顯示本於明楚β者 Φ M . , 本表明弟6貫施形態的光學式編碼器.二 構成，⑷為整體的剖面圖，⑻為放大顯示⑷的梯形突式 附近（以圓圈所圍的部分）之剖面圖。 在第5實施形態中，光學式刻度7係交互並排梯形突 (13，、平坦σρ 9而構成。相對於此，在本實施形態係益平 坦部9而連續地並排梯形突起13，梯形的上底部(平坦面) 13c成為透光部。 在本實施形態中也與第5實施形態一樣，係將傾斜面 13a。、13b的傾斜角度相對於上底部（平坦面）丨％設為（Μα ) 或（45+ c〇。，藉由將α設定成與第丄、第2、第3及 第4實施形態一樣，而使反射光1〇不會入射到光源i的電 極與晶片焊墊3的反射部。在此情況，傾斜面i3a、i3b 所升> 成的角度為（90 + 2α)。或（90 - 2α)。，亦即（90+τΟ。 或（90-τ )。不過，0< 7 <90。 又在第10圖中，係代表性地顯示將傾斜角度設為（45一 « ) ° ，且行進於光軸6左側的光線4入射於梯形突起13 右斜面13 a的情沉。 316285 38 1283294 a如上所述，依據本實施形態，構成為入射於一方的傾 斜面13a(或傾斜面13b)的入射光4全反射而朝另一方的傾

2⑽（或傾斜面13a)人射，再在另—方的傾斜面⑽（或 傾斜面1⑻全反射，而且構成為在另—方的傾斜面】％(或 傾斜面13a)反射的反射光1〇不會入射到光源j的發光部 及發光部周圍的反射部（光源！（發光元件）的電極與晶片 焊塾3等的反射部），使從光學式刻度7上某執之非透光部 (梯形突起13的傾斜面13a、13b)反射的光線⑺不會入射 到光源1的電極與W焊塾3等的反射部而被吸收或散 射’故幾乎不會入射到他執及自軌的任一者。宜处果，可 抑制從非透光部（梯形突起13的傾斜面13a、13b)°反射的 光線10再人射到他執或自執所引起的檢測誤差。 於上 < 中係'針對構成為人射於-方的傾斜面j 3 (或傾斜面13b)的入射本4人q u I 士 勺射先4全反射而朝另一方的傾斜面l3b (或傾斜面13a)入射，再在另 . 1Q 6 * 再在另一方的傾斜面13b(或傾斜面

13a)王反射料況加以說明。由於輸人 部（傾斜面13a、13b)被全反射而、在非透先 王反射而沒有洩漏到受光元件 1,1a’所以也可獲得能抑制成為誤差要因的漫射光。不過， 並不限於在另一方的傾斜面 情況，至少-部份在另=s:斜面13a)全反射的 在另方的傾斜面13b(或傾斜面13a) 反射的情況也-樣’藉由構成為在另一方的傾斜面） ㈣r3a)反射的反射光10不會入射到光源1的發光部 周圍的反射部（光源1(發光元件）的電極與晶片 焊墊3等的反射部），gp沾纟 P月匕抑制從非透光部（梯形突起13 316285 39 1283294 的傾斜面13a、13b)反射的光線ι〇所引起之檢測誤差。 於光線4相對於光軸6僅朝外側傾斜0而入射於光學 式刻度7的情況，亦即，平坦面（上底部13c)的垂直線與 來自光源1的輸入光之光軸6所形成的角度為0時，與第 1、第2、第3及第4貫施形態一樣，只要分別將⑶式變 形為（3a)式或（3b)式、將（5)式變形成（5a)式、（5b)式、 式或（5d)式即可。

、第7實施形態）

此在第2至第 h是（45-万的情況。不過，q"刀的傾斜面 0< α < 45 曰 0< /9 < 45 光學式刻度7的折射率係選擇… 率差所決定的臨界角0 c成為·人工氣等外圍部的折射 40 1283294 Θ c< 45-α θ c< 45- β 又，傾斜面8a、8b形成的角度為（90+α+/9)。，亦即 (90+7 )° ，不過，0< 7 <9〇。 在V突起8内經2次反射的反射光ι〇於與入射光4 的光軸6形成的角度為0後，雖會再經由透鏡5折射而到 達光源部（基板2)，但本實施形態的光學式編碼器，係以 反射光10入射於基板2的位置在晶片焊墊3的外侧（不入 射到光源1的發光部及發光部周圍的例如晶片焊墊3與電 極等的反射部）之方式，亦即以滿足 /、 X > W (1 ) 的方式設定上述α及 Ρ 在此，X為反射光10之在基板ζ 上的入射位置與光源1的發光點之距離，W為從晶片焊墊3 端部到光源1的發光點之距離。 因此，可後得與第1實施形態相同之效果。

又’在本實施形態，基板2係設成具備有吸收光或使 光散射之極少有正反射光的表面，不過若有與晶片焊塾3 一樣正反射率高的區域之情汉， h况上述w亦可更換成從正反 射率南的區域端部到光源丨的發絲之距離。 止又、，，平坦面（平坦部9)的垂直線與來自光源i的輸入 “4之光軸6所形成的角度為㈣情況，也省略詳細的說 明’不過很顯然地即使2個彳适处二。 定2個傾斜面8a、8b的傾斜角不同， 也可獲得與第1實施形態相同之效果。 再者，傾斜面8a、8b形成的角度為⑽㈠、i 316285 4] 1283294 亦即偏離9〇。的話，反射光1G即與人射光4不平行，所 以傾斜面8a、8b之中至少一古沾“，丨/ f夕方的傾斜面（例如傾斜面8a) 11ΓΛ^φ'^(45'α)0^(^ 面（例如傾斜面8b)相對於平坦面傾斜45。日寺，或者，一方 的傾斜面（例如傾斜面8a)相對於平坦面傾斜（45_α)。， =方㈣斜面（例如傾斜面8b)相對於平坦面傾斜⑽ 也可以藉由適當地設“及錄，而形成使入射 於一方的傾斜面（可為傾斜面8心之任—者）的入射光全 反射而朝另-方的傾斜面人射’然後至少―部份在另一方 的傾斜面反射，且在另—方的傾斜面反射的反射光10不會 =射到光源1的發光部及發光部周圍的反射部（光源K發 光元件）的電極與晶片焊墊3等的反射部）之構成。 (第8實施形態） 第11圖係顯示本發明第8實施形態的光學式編碼器之 重要部位’更具體而言為從光學式刻度側來看光源部的平 面圖。 般而5，在LED與面發光型雷射二極體等光源^上 具有電極19’經由金屬線21供給驅動電流，並從發光點 2 〇射出光。又’光源i係配置在基板2上的晶片焊塾3。 在第1實施形態也說明過，一般係使用金屬來作為電 極19及晶片焊墊3的材料’由於其反射率高，所以在電極 19及晶片焊墊3上會牽涉到來自光學式刻度7的反射光1〇 再反射的習知課題。 在本實施形態，電極19及晶片焊墊3上，係具有降低 316285 42 1283294 Ϊ 率Λ例如黑色阻劑⑽31⑷膜般的反射防止膜22(在 圖中為易於分辨係以施加格子狀的 =心金屬線21的接合部附近，二^ 未具有反射防止膜22。 电性¥通並 例如，在切割前之已形成好複數個LE 光點以外之部分以旋轉塗覆法等塗布黑色阻劑^ = f與所希望之反射防止膜相同位置、相同大 ： 線的遮光部之遮罩，藉由對上述晶圓進行曝光、 ，備作為反射防止膜22之所希望位置及所希望大小^的里 阻=’在基板2上也可具備反射防止膜2;、。 ^ 6、反射防止膜22也可在例如將形成好命搞 9的光源1接合到基板2的晶料3 ±° :合金屬線21後才具備。例如可以手工作業 射防止膜22的黑墨汁等。再者，此時若使用二: 緣性反射防止膜22的話，也可用反射防止膜^覆蓋電= 1 9與金屬線21的接合部附近。 甩° 如上所述，依據本實施形態，由於藉反射防止膜 光源1的發光部周圍之反射部（光源！的電極19與晶: 墊3等的反射部）的至少一部分，所以即使來自光學式^ 上的某軌之非透光部的反射光人射到光源i的發光部^ 之反射部（光源1的電極19與晶月焊墊3等的反射部）， 於大部分的反射光在反射防止膜22被吸收，故幾乎不I 入射到他軌及自軌的任—方。其結果，可抑制從非透^部 反射的光線再入射到他軌及自軌所引起的檢測誤差。 316285 43 1283294 再者，晶片焊墊上的反射 反射防止馭22不僅可覆蓋在晶片 墊3上，也可覆蓋所有的基板2上。 又’光學式刻度7去妙'μα / t 戋者 u了為例如第3圖所示的線式， -乂考，例如第4圖與第R岡仏一； + — 5圖所不的圓環式之任何一種。

本貫施形態可單獨眚L 早獨κ轭，也可和第1至第7實施形態 的任何一者同時實施。 戶 又，本實施形態在輩猸垂Α。士 ,_ 早獨貝知日守，非透光部並不限定於 由傾斜面構成的情況，也可遣

j k用在例如於玻璃等的透明基 板上设置絡層等不透明邱 ,, ^ ^ 猎此而構成非透光部的情況， 如此可抑制從鉻層等不透明邱 个边5 °卩反射的光線再入射到他執或 所引S的#差。又’非透光部由不透明部構成之光學 度的製造方法，有在金屬板上進行㈣來加工孔隙的 方法等。 (弟9貫施形態） 第12圖係顯示本發明第9實施形態的光學式編碼器之

重要部位’更具體而言為從光學式刻度來看光源部的平面 圖0 一般而言，LED與面發光型雷射二極體等光源i上的 電極19，係具有較與金屬線21的接觸面積更大許多的面 積，而且晶片谭墊3的面積也具有與光源！的接觸面積的 數倍面積。 在本實施形態，係分別將電極1 9及晶片焊墊3的面積 極力作小到與必要之金屬線21及光源1的接觸面積為相^ 之程度，而減小反射部的面積。 316285 44 1283294 因此’從光學式刻度上的竿軌的k ]呆軌的非透光部反射的光線 入射到光源1的電極19及晶片焊墊3等反射部（光源j之 發光部周圍的反射部)之機率變低，而幾乎不會入射到他執 及自軌的任何一者。其結果，抑 j 制攸非透光部反射的光 線再入射到他軌或自軌所引起的檢測誤差。 …又，晶片焊塾3的面積最好以比光源1之與晶片焊墊 3接觸之面的面積大的方式你本店 的万式仗先源1之與晶片焊墊3接觸

=的外周均㈣A。其大小係從光源丨之與^焊塾3 面的外周擴大斷m以内，最好在心㈣内，更 仏為在1 〇 m以内。 =，亦可將晶片焊墊3之面積設定成和光源i之與 曰曰片知墊3接觸之面的面積相同或較其更小。 又，關於電極19雖難以提出具體的數據，但例如第

2圖心’並非設置在整個光源i，而只是設在發光 的一側。 U

不過，即使不將電極19及晶片烊塾3雙方的面積極力 =’使至少其中-方’例如僅將晶片焊墊3的面積設成 ”光源1的接觸面積大致相同，也可獲得相對應的效果。 又’光學式刻度7當然可為例如第3圖所示的線式， 或者’，如第4圖與第5圖所示的圓環式之任何一種。 本只施形悲可單獨實施，也可和第1 的任何-者同時實施。 施形態 去-又，本貫施形態在不與第1至第7實施形態的任何一 同守男'轭日$，非透光部並不限定於由傾斜面構成的情 316285 45 1283294 况，例如也可適用在於玻璃板等的透明基板上設置鉻層等 之不透明部而構成非透光部的情況，如此可抑制從鉻層等 之不透明部反射的光線再入射到他軌或自執所引起的誤 差。 (第10實施形態） 、第13圖及第14圖係顯示本發明第10實施形態的光學 ^扁碼态之構成，第13圖為剖面圖，第丨4圖（a)為從受光 冲來看之平面圖，第圖（b)為放大顯示第14圖（^)之一 部分（以圓圈所圍的部分）的平面圖。 · 本實施形態係將光源1的光軸6設為對稱軸，在與來 2光源1的光線（輸入光）的照射區域内的非透光部（例如V 突起8)對稱的位置配置光學式刻度7之無執的部分。 從光源1射出的光線23係在執14的非透光部反射而 成為反射光24,再在光源1的發光部周圍之反射部（例如， 光源1上的電極（未圖示））反射，而再度入射到光學式刻度 7，然因在反射力24白勺位置未配置有幸九，而不會成為誤差 要因。在其他軌15也-樣，從光源1射出的光線25係在 執15的非透光部反射’成為反射光26❿再在光源i的發 先部周圍之反射部(例如’光源ljL的電極)反射，而入射 到光學式刻度7’然在反射光26人射的位置並未 故不會成為誤差要因。 如此，依據本實施形 、 ， /、1的无釉β設為對 私軸’在與來自光源！的光線的照射區域 稱的位置配置光學式刻度7之無軌14、15的部；：= 316285 46 1283294 學式刻度7上的某執（例如軌⑷之非透光部反射的光線 24,即使在光源Μ發光部周圍之反射部（電極與晶片焊塾 3等的反射部）再度反射，並再度人射到光學 乎都不會入射到他軌（例如軌15)及自軌（例如牵九⑷的任 何-方。其結果，可抑制從非透光部反射的光線…％ 再入射到他軌或自軌所引起的檢測誤差。 *在第14圖中係顯示光學式刻度7為圓環式，而且，v 大起8的頂邊為沿著光學式刻度7的半徑方向延伸的情 $，但並不限定於此’例如第5圖所示，v突起8的頂邊 亦可與光學式刻度7的移動方向平行而延伸，再者，當然 也可為例如第3圖所示的線式。 本實施形態可單獨實施，也可和第1至第9實施形態 T的至少任何一者同時實施。 二本實施形態在不與第i至第7實施形態的任何一 同和貝施時、’非透光部並不限定於由傾斜面構成的情 Η也可適用在於玻璃板等的透明基板上設置絡層等 不透明部而構成之非透光部的情況，如此可抑制從絡層 莫之不透明部反射的光線再入射到他軌或自執所引起的誤 【圖式簡單說明】 A+ f 1圖係顯示習知之光學式編碼器的代表性構成，（a) 邛：：包含各軌之面的光學式編碼器之剖面圖，⑻為光源 二平面圖，（C)為從與⑷的剖面垂直之面切開所見的光 予式刻度之剖面圖。 316285 47 1283294 剖面圖。)為一剖面圖，⑻為放大顯示U)的一部分之 弟3圖係顯示本發明第i實 構成，（a)為狁成土仓+ 只她肜心之先學式編碼器的 又光。卩來看之平面圖，（b )為放大顯千r、 的-部分之平面圖。 勹双大顯不(a) 另 第4圖係顯示本發垂& 構成，㈤A "… 光學式編碼器的

(a)的一部分之平面圖。 ）為放大緘示 再另1^係顯示本發明第1實施形態之光學式編碼哭的 一 Γ ^ ’ U)為從受光部來看之平面圖，（b)A姑Γ 不（a)的一部分之平面圖。 （）為放大顯 弟6圖係顯示本發明第2實施形態之 :成，㈣整體的剖面圖，(b) :扁碼器的 剖面圖。 K 1的一部分之

第7圖係顯示本發明第3實施形 =⑷為整體的剖面圖，為放大=編碼器的 剖面圖。 」的一部分之 弟8圖係顯示本發明第4實施形態之 構成之剖面圖。 子式編碼器的 弟9圖係顯示本發明第5實施形態 構成’⑷為整體的剖面圖，為放 2編碼器的 剖面圖。 Μ的一部分之 弟10圖係顯示本發明第6實施 尤子式編碼器的 316285 48 1283294 構成’（a)為整體的剖 ― 剖面圖。 α)為放大喊不U)的一部分 主要顯示本發明第8實施形態之光學式編碼器的 玍妥邛分之平面圖。 主要顯示本發明第9實施形態之光學式編物 王要邵分之平面圖。 弟13圖係顯示本發明第1〇實施形態之 的構成之剖面圖。 予％、、扁石馬益 第"圖係顯示本發明第1〇實施形態 的構成’⑷為從受光部來看之平面圖，㈦為放;^ 的一部分之平面圖。 人‘、、、員不（a) 【主要元件符號說明】 1、101光源 9 之

110 104 6 7 2、116 晶片焊墊 4、10 3 透鏡 來自光源1的射出光之光軸 基板 輸入光 光學式刻度 、12 、 107 8a、 8b、 12a 、 12b 、 13a 、 13b 9 平坦面 10 ^ 108 11 受光部 11a 14、 15 > 113 、 117 轨 19 ^ 109 20、 102 發光點 21 反射防止膜 22 v突起 傾斜面 反射光 受光元件 電核金屬線 Φ 316285 49

Claims (1)

1283294 第931274说域:笨翁洚霉 申睛專利範圍修正本 1. (95年11月24曰）

?之 案 一種光學式編碼器，係具備：光學式刻度，配置有由平 坦面構成的透光部與由傾斜面構成的非透光部，藉由照 射輸入光使其輸出圖案形成光學式符號；光源部，設有 1個以上用以照射前述輸入光的光源；以及受光部，設 有1個以上接受前述輸出圖案的光之受光元件，其中， 月’J述非透光部係由至少丨組傾斜面所構成，該至少 1組傾斜面相對於來自前述光源的輸入光係設定成使 該輸入光的光軸的入射角在臨界角以上，且該至少1 組傾斜面呈向前述輸入光的入射侧擴展的八字狀而相 向’而構成為入射於一方的傾斜面的入射光全反射而朝 另一方的傾斜面入射，且至少一部份在另一方傾斜面被 反射’而且前述1組傾斜面所形成的角度為（90+r )度 或（90- 7〇度，且〇< τ < 90，其中前述7係設定成， 使在前述另一方的傾斜面反射的反射光不會入射到前 述光源的發光部及發光部周圍之反射部。 如申請專利範圍第1項的光學式編碼器，其中，前述1 組傾斜面之中至少一方的傾斜面係相對於平坦面傾斜 (45-α )度或（45+α )度，且 〇< α <45。 如申請專利範圍第1項或第2項中任一項的光學式編碼 為’其中’非透光部係構成為使入射於一方的傾斜面的 入射光全反射而朝另一方的傾斜面入射，再在另一方的 1 316285修正本 1283294 傾斜面全反射。 4· 一種光學式編碼器，係具備：光學式刻度，配置有透光 部與非透光部，藉由照射輸入光使其輸出圖案形成光學 式符號，光源部，設有1個以上用以照射前述輸入光的 光源，以及文光部，設有1個以上接受前述輸出圖案的 光之受光元件，其中， 係以反射防止膜被覆於至少前述光源的電極上及 配置有前述光源之焊墊上。 5 · 種光學式編碼器，係具備··光學式刻度，配置有透光籲 部與非透光部，藉由照射輸入光使其輸出圖案形成光學 式付號；光源部，設有1個以上用以照射前述輸入光的 光源；以及受光部，設有丨個以上接受前述輸出圖案的 光之受光元件，其中， 月’J述光源係接合於基板上的晶片焊墊，並將前述晶 片焊墊的面積設成和該晶片焊墊與前述光源的接觸面 積大致相同。 6. 一種光學式編碼器，係具備：光學式刻度，具有配置有_ 透光部與非透光部的〗個以上之軌，藉由照射輸入光使 其輸出圖案形成光學式符號；光源部，設有丨個以上用 以妝射前述輸入光的光源；以及受光部，設有丨個以上 接受前述輸出圖案的光之受光元件，其中， 二係構成為，以前述光源的光軸為對稱軸，而在來自 前述光源的輸入光的照射區域内之與前述非透光部對 稱的位置，酉己置前述光學式刻度之無軌的部分。 316285修正本 2