WO2005050141A1 - 光学式エンコーダ - Google Patents

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WO2005050141A1
WO2005050141A1 PCT/JP2004/012067 JP2004012067W WO2005050141A1 WO 2005050141 A1 WO2005050141 A1 WO 2005050141A1 JP 2004012067 W JP2004012067 W JP 2004012067W WO 2005050141 A1 WO2005050141 A1 WO 2005050141A1
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light
reflected
incident
optical
light source
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PCT/JP2004/012067
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Toru Oka
Yoichi Ohmura
Hajime Nakajima
Masahiko Sakamoto
Toshikazu Kitagaki
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Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/36—Forming the light into pulses
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/347—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using displacement encoding scales
    • G01D5/34707—Scales; Discs, e.g. fixation, fabrication, compensation

Definitions

  • the present invention relates to an optical encoder having an optical scale, and more particularly, to a method for reducing a detection error.
  • An optical encoder generally converts a parallel light beam emitted from a light source into a modulation signal by irradiating an optical scale in which light transmitting portions and light non-transmitting portions are alternately arranged.
  • the modulation signal is converted into an electric signal by a light receiving element to detect the rotation angle and rotation speed of the rotating shaft, and the position and speed of an object moving linearly.
  • Patent Document 1 As a conventional example of an optical encoder for the purpose of cost reduction and high accuracy, for example, Patent Document 1 is cited.
  • an optical scale is formed by forming a pattern by “chromium vapor deposition on a glass plate and processing a chromium layer into a transparent portion and an opaque portion by etching”.
  • a light-shielding part (light non-transmitting part) is provided, and if this light-shielding part and light transmitting part are provided alternately, it becomes an optical scale in the same way as a slit row formed by chromium vapor deposition. It is stated that low cost dangling can be achieved by the method.
  • a critical angle is set to 45 ° or less, and inclined surfaces such as 10a and 10b forming one convex portion of the optical grating are formed.
  • the angle formed by the extension is 90 °
  • the incident angle of light incident on an inclined surface such as 10a or 10b is 45 °
  • the incident angle of light incident on a flat surface such as 9a or 9b is 0 °
  • the light incident on the inclined surface 10a has an incident angle of 45 °, and is totally reflected and reflected at a right angle, and is incident on another inclined surface 10b at an angle of 45 °, It is totally reflected again and returns to the original incident side after being reflected at a right angle.
  • Patent Documents 2 and 3 are other conventional examples.
  • Patent Document 2 discloses that a light transmitting portion is provided on the surface of a translucent member made of polycarbonate. And an optical scale that alternately forms a light non-transmissive part with an inclined surface force whose incident angle is set to be equal to or greater than the critical angle with respect to the incident light beam. The range of the incident angle is wide, so even if the incident light enters the optical scale obliquely, stray light that is more likely to return to the original direction after total reflection is less likely to occur. I have.
  • Patent Document 3 describes that the optical path changing function includes a concavo-convex shape that is sufficiently small with respect to the thickness of the movable code plate, and that the concavo-convex shape is formed in at least one of the regions. The thickness of the uneven structure is suppressed by using a plurality of uneven structures.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-140119 (Page 12, FIG. 1, FIG. 2)
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-5131 (Pages 1-3, Figures 13, 5)
  • Patent Document 3 Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-287671 (Page 4, FIG. 1-3)
  • the conventional optical encoder is configured as described above, and therefore has the following problems.
  • the light loss due to reflection is ideally 0 and the reflection direction is It is completely parallel to the incident light vector. That is, the reflected light follows the incident light trajectory in the opposite direction and reaches the light source.
  • the angle formed by the above-mentioned inclined surface often deviates slightly by 90 ° due to molding accuracy, etc., so the position of the reflected light that reaches the light source is an optical reflection film such as an electrode of the light source element or a die pad.
  • the light will enter a place where When the reflected light from the scale light-shielding portion enters the reflective film, the light is further reflected with the perpendicular of the reflective film drawn out from the incident position as the axis of symmetry.
  • the optical scale is also configured with a plurality of track forces.
  • a light beam emitted from a light source is converted into substantially parallel light by a lens or the like, and the plurality of tracks are irradiated.
  • the light source is located approximately at the center of the width occupied by the tracks.
  • the light beam reflected from the scale light-shielding portion of a certain track (tentatively referred to as a first track) is further reflected by the reflective film, and is symmetrically positioned with respect to the perpendicular of the reflective film. It is incident on another existing track (tentatively called the second track).
  • the light receiving element that originally receives the transmitted light modulated by the optical scale of the second track has the first light.
  • the modulated light by the track is superimposed.
  • the modulation signal by the reflected light from the first track has an opposite phase to the modulation signal by the transmitted light transmitted through the first track.
  • the modulation signal due to the reflected light of the first track causes an error in the detection by the second track.
  • optical scale when the optical axis of the incident light is almost perpendicular to the optical scale, it corresponds to a transparent portion (light transmitting portion) formed on a transparent substrate such as glass by vapor deposition of chromium and etching.
  • an optical scale having an opaque part (corresponding to a light-shielding part). That is, a part of the light beam incident on a certain track is reflected by a light-shielding portion on which chromium or the like is deposited, and is incident and reflected on an electrode or a die pad around a light emitting point. Incident on the device, and a detection error may occur.
  • the present invention has been made to solve the problems of the conventional one described above.
  • the optical encoder has a light transmitting portion formed of a flat surface and a light non-transmitting portion formed of an inclined surface, and the output pattern of the optical encoder becomes an optical code by irradiating input light.
  • An optical encoder comprising: a scale; a light source unit having at least one light source for irradiating the input light; and a light receiving unit having at least one light receiving element for receiving the output pattern.
  • the non-transmissive portion is set so that the incident angle of its optical axis with respect to the input light of the light source power is equal to or greater than the critical angle, and at least one set of opposing C-shapes in which the incident side of the input light is widened.
  • the inclined surface force is such that incident light incident on one inclined surface is totally reflected and incident on the other inclined surface, and at least a part is reflected on the other inclined surface, and the other inclined surface is formed. Reflected light reflected by the light source Those that are configured to not incident on the reflecting portion of the light emitting portion and the light emitting unit around.
  • an optical scale in which a light transmitting portion and a light non-transmitting portion are arranged, and an output pattern of the optical scale becomes an optical code by irradiating input light, and a light source for irradiating the input light
  • An optical encoder including a light source unit provided with at least one light-receiving element and a light receiving unit provided with one or more light-receiving elements for receiving the output pattern. It is covered.
  • a light transmitting portion and a light non-transmitting portion are arranged, and an optical scale whose output pattern becomes an optical code by irradiating input light, and a light source for irradiating the input light
  • An optical encoder comprising: a light source unit provided with at least one light receiving element; and a light receiving unit provided with at least one light receiving element for receiving the output pattern, wherein the light source is connected to a die pad on a substrate. , And the area of the die pad is substantially equal to the contact area between the die pad and the light source.
  • an optical scale having one or more tracks on which a light transmitting portion and a light non-transmitting portion are arranged, and an output pattern of which is an optical code by irradiating input light
  • an optical encoder including a light source unit provided with one or more light sources for irradiating input light and a light receiving unit provided with one or more light receiving elements for receiving the output pattern
  • an optical axis of the light source is symmetric.
  • a portion of the track of the optical scale is arranged at a position symmetrical to the light non-transmissive portion in the irradiation area of the input light from the light source.
  • the light non-transmissive portion is set so that the incident angle of the optical axis with respect to the input light from the light source is equal to or greater than the critical angle, and the incident side of the input light is widened. Consists of at least one pair of inclined surfaces that face each other, and the incident light incident on one inclined surface is totally reflected and incident on the other inclined surface, and is at least partially reflected on the other inclined surface. And the reflected light reflected by the other inclined surface is not incident on the light emitting portion of the light source and the reflecting portion around the light emitting portion.
  • the reflected light from the light non-transmissive portion of the light source does not enter the reflective portion around the light emitting portion of the light source but is absorbed or scattered, it hardly re-enters either the other track or its own track. As a result, it is possible to suppress an error caused by the light beam reflected from the light non-transmissive portion re-entering another track or its own track.
  • the reflection part around the light emitting part of the light source is covered with the antireflection film, the reflected light from the light non-transmitting part of a certain track on the optical scale enters the reflection part around the light emitting part of the light source. Even if this is the case, since it is absorbed by the antireflection film, it hardly re-enters any of the other tracks and its own track. As a result, it is possible to suppress an error caused by the light beam reflected from the light non-transmissive portion re-entering another track or its own track.
  • the light source is bonded to a die pad on the substrate, and the area of the die pad is substantially equal to the contact area between the die pad and the light source.
  • the probability that the reflected light from the non-transmissive portion enters the die pad, which is the reflective portion around the light emitting portion of the light source, is reduced, and hardly re-enters any other track or its own track. As a result, it is possible to suppress an error due to the light reflected by the light non-transmissive portion re-entering another track or its own track.
  • the optical scale track is arranged at a position symmetrical to the light non-transmissive portion in the irradiation area of the input light of the light source power. Therefore, even if the input light of the power of the light source is reflected by the light non-transmissive portion to become reflected light, and is reflected again by the reflective portion around the light emitting portion of the light source and re-enters the optical scale, other tracks and the autonomous scale are not affected. It hardly re-enters any of the tracks. As a result, it is possible to suppress an error caused by the light beam reflected from the light non-transmissive portion re-entering another track or its own track.
  • the optical scale track is arranged at a position symmetrical to the light non-transmissive portion in the irradiation area of the input light of the light source power. Therefore, even if the input light of the power of the light source is reflected by the light non-transmissive portion to become reflected light, and is reflected again by the reflective portion around the light
  • FIG. 1 shows a typical configuration of a conventional optical encoder.
  • A is a cross-sectional view of the optical encoder cut along a plane including each track,
  • (b) is a plan view of a light source unit, and
  • (c) is a plan view.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the optical scale cut along a plane orthogonal to the cross section of FIG.
  • FIG. 2 shows a configuration of an optical encoder according to Embodiment 1 of the present invention, wherein (a) is a cross-sectional view of the entirety, and (b) is a cross-sectional view showing a part of (a) in an enlarged manner.
  • FIG. 3 shows a configuration of an optical encoder according to Embodiment 1 of the present invention, where (a) is a plan view as viewed from a light receiving portion, and (b) is a plan view showing a part of (a) in an enlarged manner. It is.
  • FIG. 4 shows another configuration of the optical encoder according to the first embodiment of the present invention, where (a) is a plan view as viewed from a light receiving section, and (b) is a plan view showing a part of (a) in an enlarged manner.
  • FIG. 4 shows another configuration of the optical encoder according to the first embodiment of the present invention, where (a) is a plan view as viewed from a light receiving section, and (b) is a plan view showing a part of (a) in an enlarged manner.
  • FIG. 5 shows still another configuration of the optical encoder according to the first embodiment of the present invention, wherein (a) is a plan view as viewed from the light receiving section, and (b) is an enlarged view of a part of (a). It is a top view.
  • FIG. 6 shows a configuration of an optical encoder according to Embodiment 2 of the present invention, in which (a) is a cross-sectional view of the whole, and (b) is a cross-sectional view showing a part of (a) in an enlarged manner.
  • FIG. 7 shows a configuration of an optical encoder according to Embodiment 3 of the present invention, where (a) is a cross-sectional view of the entirety, and (b) is a cross-sectional view showing a part of (a) in an enlarged manner.
  • FIG. 8 is a sectional view showing a configuration of an optical encoder according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 9 shows a configuration of an optical encoder according to Embodiment 5 of the present invention, wherein (a) is a cross-sectional view of the entirety, and (b) is a cross-sectional view showing an enlarged part of (a).
  • FIG. 10 shows a configuration of an optical encoder according to Embodiment 6 of the present invention, wherein (a) is a cross-sectional view of the entirety, and (b) is a cross-sectional view showing a part of (a) in an enlarged manner.
  • FIG. 11 is a plan view showing a main part of an optical encoder according to Embodiment 8 of the present invention.
  • FIG. 12 is a plan view showing a main part of an optical encoder according to Embodiment 9 of the present invention.
  • FIG. 13 is a sectional view showing a configuration of an optical encoder according to Embodiment 10 of the present invention.
  • FIG. 14 shows a configuration of an optical encoder according to Embodiment 10 of the present invention, where (a) is a plan view also showing the light receiving portion power, and (b) is a plan view showing a part of (a) in an enlarged manner. is there.
  • FIG. 1 shows a typical configuration of the above-described conventional optical encoder. More specifically, FIG. 1 (a) is a cross-sectional view of the optical encoder cut along a plane including each track, and FIG. FIG. 3C is a plan view of the optical scale in which the lateral force is also viewed, and FIG. 4C is a cross-sectional view of the optical scale cut along a plane orthogonal to the cross section of FIG.
  • a light beam 103 emitted from a light emitting point 102 of a light emitting element (light source) 101 such as an LED provided on a substrate 116 is converted into a parallel light by a lens 104. Then, the light enters a track 106 composed of a light transmitting portion and a light shielding portion (light non-transmitting portion) of the optical scale 105.
  • the track 106 is composed of a V-shaped protrusion 107 (corresponding to an inclined surface serving as a light non-transmitting portion) and a flat portion (corresponding to a flat surface serving as a light transmitting portion).
  • the design value of the vertical angle of the V-shaped projection 107 is 90 °.
  • the refractive index of the optical scale 105 is selected so that the critical angle determined by the refractive index difference of the outer periphery such as air is 45 ° or less.
  • the light incident on the V-shaped protrusion 107 is incident on the V-projected slope (inclined surface) at an incident angle of 45 °, and is thus completely reflected twice on the V-shaped protrusion 107 slope.
  • the reflected light 108 is reflected and travels in the opposite direction to the incident direction.
  • the reflected light 108 is refracted by the lens 104 and returns to the light emitting element 101 again.
  • the angle of the apex angle of the V-shaped protrusion 107 is slightly deviated from the design value of 90 ° due to a manufacturing error, or the angle of incidence of the light beam 103 on the V-shaped protrusion 107 is slightly deviated from 45 °. Therefore, some or most of the reflected light 108 does not return to the emission point 102, The light enters the electrode 109 or the die pad 110 therearound. Here, a similar phenomenon occurs when the reflected light 108 enters the force die pad 110 which describes the case where the reflected light 108 enters the electrode 109. In FIG. 1, the electrodes 109 and the die pad 110 are hatched for easy understanding.
  • Metal is generally used as the material of the electrode 109, and its reflectivity is high. Therefore, the reflected light 108 is reflected again with the perpendicular 111 of the electrode 109, which also increases the force at the point of incidence on the electrode 109, as the axis of symmetry. Thereafter, the light enters the lens 104, is refracted, and enters a track 112 different from the track 106. Since the track 112 also includes a light transmitting portion and a light blocking portion, a part of the reflected light 108 passes through the light transmitting portion of the track 112 and is opposite to the light source 1 of the optical scale 105 (the optical scale in FIG. 1). The light is received by a light receiving element 113 provided above (above 105).
  • the light passing through the track 106 is designed to be a modulated signal that has undergone a certain intensity modulation by the arrangement pattern of the light transmitting part and the light shielding part.
  • the reflected light 108 is modulated in the opposite phase to the above-mentioned modulation signal.
  • the light receiving element 113 emits the light from the light emitting element 101, becomes parallel light by the lens 104, passes directly through the light transmitting portion of the track 112, and is modulated by the track 106, and is modulated by the track 106.
  • both light rays 115 passing through the light transmitting portion of the track 112 are incident.
  • the light receiving element 113 outputs the output to be originally detected and the track 106 reflecting the array pattern of the light transmitting portions of the track 112. Since a signal is output in which the output reflecting the arrangement pattern of the light-shielding portion is superimposed, a detection error occurs.
  • the reflected light from the light shielding portion of the track 112 also enters the track 106 via the electrode 109 or the die pad 110, so that the output of the light receiving element 117 also includes a detection error.
  • FIG. 2 and 3 show the configuration of the optical encoder according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 (a) is an overall cross-sectional view
  • FIG. 2 (b) is a V-projection in FIG. 2 (a).
  • 3 (a) is a plan view from the light-receiving part
  • FIG. 3 (b) is a part (circled) of FIG. 3 (a).
  • FIG. 4 is an enlarged plan view showing (part).
  • FIG. 2 shows a cross section taken along line AA in FIG. 3 (b).
  • a light source 1 such as an LED is disposed on a die pad 3 provided on a substrate 2.
  • a material of the die pad 3 similarly to the electrode, a metal is generally used, and its reflectance is high.
  • the substrate 2 has a surface on which light is absorbed or scattered and specularly reflected light is extremely reduced.
  • the light beam (input light) 4 emitted (irradiated) from the light source 1 is refracted by the lens 5 so as to be substantially parallel to the optical axis 6 thereof.
  • the light beam 4 is refracted by the lens 5 and then enters the optical scale 7.
  • the optical scale 7 is composed of a plurality of tracks 14 and 15 (shown by hatching in FIG. 3). Has a period P, width P / 2, and V projections 8 are arranged.
  • FIG. 3 shows a linear scale as an example. The optical scale 7 moves relative to the light source 1, the die pad 3, and the lens 5 in the direction of the arrow in FIG.
  • the optical scale 7 has a V-shaped protrusion 8 (corresponding to at least one set of light non-transmitting portions having an inclined surface facing the V-shape in which the incident side of the input light 4 is widened) and a flat portion 9. (Corresponding to a light transmitting portion composed of a flat surface).
  • the inclination angles of the inclined surfaces 8a and 8b of the V protrusion 8 are, as shown in FIG. Is (45-0). However, ⁇ has a numerical value of 0, ⁇ and 45.
  • the angle formed by the inclined surfaces 8a and 8b is (90 + 2 ⁇ ) °, that is, (90 + ⁇ ) °. However, 0 ⁇ ⁇ 90.
  • the refractive index of the optical scale 7 is selected such that the critical angle ⁇ c determined by the refractive index difference from the outer peripheral portion such as air is less than (45- ⁇ ) °. That is, the light non-transmissive portion is set so that the incident angle of the optical axis 6 with respect to the input light 4 from the light source 1 is equal to or greater than the critical angle, and the incident side of the input light 4 (the lower side in FIG. 2). ) Consists of at least one pair of inclined surfaces 8a and 8b that face each other in the shape of an enlarged square.
  • the light beam 4 incident on the V-projection 8 since the light beam 4 incident on the V-projection 8 is totally reflected, it does not enter the light receiving element 11a, and only the light ray incident on and transmitted through the flat portion 9 enters the light receiving element 11a of the light receiving section 11 and is detected. You.
  • the ratio of the width of the flat portion 9 to the width of the V-projection 8 is not particularly limited, and sometimes the width of the flat portion 9 becomes zero.
  • the light receiving element 11a is not limited to a single element, but may be composed of a plurality of elements.
  • the reflected light 10 is refracted at the boundary between the optical scale 7 and the outer periphery, and after the angle formed with the optical axis 6 becomes ⁇ , is refracted by the lens 5 and reaches the light source unit (substrate 2).
  • the incident position of the reflected light 10 on the substrate 2 is outside the die pad 3 (incident on the light emitting portion of the light source 1 and the reflecting portion such as the die pad 3 and the electrode around the light emitting portion).
  • ⁇ is set so that
  • X is the distance between the incident position of the reflected light 10 on the substrate 2 and the light emitting point of the light source 1
  • w is the distance between the end force of the die pad 3 and the light emitting point of the light source 1.
  • the substrate 2 has a surface on which light is absorbed or scattered and specular reflection light is extremely reduced.
  • w may be replaced by the distance to the light emitting point of the light source 1 for the end force in the region having a high regular reflectance.
  • X can be written as follows.
  • f is the focal length of the lens 5
  • h is the thickness of the light source 1
  • a is the distance between the incident position of the light beam 4 on the optical scale 7 and the optical axis 6
  • L is the distance between the main surface of the lens and the optical scale 7.
  • the distance n from the lower surface represents the refractive index of the optical scale 7.
  • the distance s between the ray 4 and the reflection point of the reflected light 10 on the left slope 8b, and the reflection point of the reflected light 10 on the left slope 8b and the reflected light 10 are the optical distance. It is assumed that the distance s2 from the intersection with the lower surface of the kale 7 and the aberration of the lens 5 are both small enough to be ignored.
  • the outside of the optical scale 7 is air having a refractive index of 1.
  • the critical angle ⁇ c of the optical scale 7 is less than (45-0;) ° (0c ⁇ 45- ⁇ ).
  • X and a are represented by equations (2) and (4), respectively.
  • equations (2) and (4) respectively.
  • the equations may change. Is natural.
  • oc is preferably 3 ° or less regardless of the critical angle ⁇ c of the optical scale 7. Na The reason is that the light beam 4 reflected on the right slope 8a travels in an unexpected direction without entering the left slope 8b, and the probability of becoming stray light is reduced.
  • incident light 4 incident on one inclined surface 8a is totally reflected and incident on the other inclined surface 8b, and totally reflected on the other inclined surface 8b.
  • the light 10 reflected by the other inclined surface 8b is reflected by the light emitting portion of the light source 1 and the reflecting portion around the light emitting portion (the reflecting portion such as the electrode of the light source 1 (light emitting element) and the die pad 3).
  • a light beam 10 reflected from a light non-transmissive portion (V protrusion 8) of a certain track (for example, track 14) on the optical scale 7 is applied to the electrode of the light source 1.
  • the light is absorbed or scattered without being incident on a reflecting portion such as the die pad 3 or the die pad 3, so that it is hardly incident on any other track (for example, the track 15) and the own track (for example, the track 14).
  • Light is prevented from entering the light emitting part of the light source 1 and the reflecting part around the light emitting part (the reflecting part such as the electrode of the light source 1 (light emitting element) and the die pad 3). 8)
  • the force can also suppress the detection error due to the reflected light beam.
  • equation (3) may be modified as follows. However, for ⁇ , the counterclockwise direction is positive with respect to the optical axis 6 in FIG. 2, and the other values are scalar quantities as in the case of equation (3).
  • ⁇ I sin " 1 (nsin (4 a-( ⁇ ))
  • the light beam 4 traveling on the left side of the optical axis 6 is incident on the right slope 8a of the projection 8
  • the light beam 4 traveling on the right side of the optical axis 6 is incident on the left slope 8b of the projection 8
  • the phenomenon is symmetrical to the above.
  • the optical scale 7 is a linear type
  • the present invention is not limited to this.
  • FIG. 4 and 5 show one example and another example of an optical encoder in which the optical scale is a rotary type, respectively.
  • A is a plan view viewed from the light receiving unit
  • (b) is a part of (a)
  • FIG. 4 is an enlarged plan view showing a part surrounded by a circle). 4 and 5, each track 14
  • V tracks 8 are arranged on each of the tracks 14 and 15 with a period of 2 ⁇ and a width of ⁇ , and the optical scale 7 is relative to the light source 1, the die pad 3, and the lens 5. It moves in the direction of the arrow in FIG. 4 (rotates around the center axis of the optical scale 7 as a rotation axis).
  • V-projections 8 are arranged on the tracks 14 and 15 in FIG.
  • the top of the V-shaped protrusion 8 extends in the radial direction of the optical scale 7, whereas the top of the V-shaped protrusion 8 in FIG. (So as to be parallel to the moving direction of the optical scale 7).
  • the five V projections 8 form a set, and the set is arranged with a period of 2 ⁇ and a width of ⁇ .
  • the optical scale 7 moves relative to the light source 1, the die pad 3, and the lens 5 in the direction of the arrow in FIG. 5 (rotates around the central axis of the optical scale 7 as a rotation axis).
  • FIG. 5 shows a case where five V projections 8 form a set.
  • the force is not limited to this. Any number of V projections 8 may be included in one set. .
  • the V projection 8 may be arranged so that the top side is parallel to the moving direction of the optical scale 7. ,.
  • the force shown when two tracks 14, 15 are arranged on the optical scale 7 is not limited to this. Is also good. Of course, it may be one.
  • FIG. 6A and 6B show the configuration of an optical encoder according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 6A is an overall cross-sectional view
  • FIG. 6B is an enlarged view of the vicinity of a V-projection (circled portion) of FIG. FIG.
  • light ray 4 traveling on the left side of optical axis 6 is V
  • the case where the light enters the left slope 8b of the projection 8 will be described. This shows a symmetrical phenomenon with the case where the ray 4 traveling to the right of the optical axis 6 is incident on the right slope 8a of the V-shaped protrusion.
  • the optical scale 7 includes a V-shaped protrusion 8 and a flat portion 9, and the inclination angles of the inclined surfaces 8 a and 8 b of the V-shaped protrusion 8 with respect to the flat portion 9 (flat surface). (45—a) °. However, a has a numerical value of 0 and a and 45.
  • the angle formed by the inclined surfaces 8a and 8b is (90 + 2 ⁇ ) °, that is, (90 + ⁇ ) °. However, 0 ⁇ ⁇ 90.
  • the refractive index of the optical scale 7 is selected so that the critical angle ⁇ c determined by the refractive index difference with the outer peripheral portion such as air is less than (45-0) degrees.
  • the incident angle is (45 ⁇ ) °, so that the light beam 4 is reflected by total reflection and enters the right slope 8a. Since the angle of incidence on the right slope 8a is (45 + 3 ⁇ ) °, the light is reflected by total reflection and becomes reflected light 10 here. At this time, the angle between the traveling direction of the reflected light 10 and the optical axis 6 is 4a.
  • the reflected light 10 is refracted at the lower surface of the optical scale 7 and the angle between the reflected light 10 and the optical axis 6 becomes ⁇ .
  • the light is refracted by the lens 5 and reaches the substrate 2, but the incident position of the reflected light 10 on the substrate 2 is outside the die pad 3 as in the first embodiment (for example, the light emitting portion of the light source 1 and the light emitting portion around the light emitting portion). Set the above a so that it does not enter the reflective part such as die pad or electrode.
  • X can be written as follows because the direction of the reflected light 10 is opposite to that of the first embodiment with respect to the optical axis 6.
  • the distance s between the ray 4 and the reflection point of the reflected light 10 on the right slope 8a, and the reflection point of the reflected light 10 on the right slope 8a and the reflected light 10 cross the lower surface of the optical scale 7. Assuming that the distance s2 from the point to be performed and the aberration of the lens 5 are both small enough to be ignored!
  • the substrate 2 absorbs or scatters light and assumes that the substrate 2 has a surface on which specular reflection is extremely reduced.
  • w can be replaced by the distance to the light emitting point of the light source 1 in the region where the regular reflectance is high.
  • the total position indicating the incident position of the light beam 4 on the optical scale 7 is shown.
  • ⁇ is set so that equation (1) is satisfied.
  • X and a are represented by the expressions (6) and (7), respectively.
  • the expression may change if the configuration of the optical system changes. It is natural.
  • the value of ⁇ is preferably up to about 3 ° regardless of the critical angle ⁇ c of the optical scale 7. This is because the probability that the light ray 4 reflected on the left slope 8b travels in an unexpected direction without entering the right slope 8a and becomes stray light is reduced.
  • incident light 4 incident on one inclined surface 8b is totally reflected and incident on the other inclined surface 8a, and totally reflected on the other inclined surface 8a.
  • the light 10 reflected by the other inclined surface 8a is reflected by the light emitting portion of the light source 1 and the reflecting portion around the light emitting portion (the reflecting portion such as the electrode of the light source 1 (light emitting element) and the die pad 3).
  • the light 10 reflected from the light non-transmissive part (V protrusion 8) of a certain track on the optical scale 7 is reflected on the electrode of the light source 1 and the reflective part such as the die pad 3. Since it does not enter and is absorbed or scattered, it hardly enters any of the other tracks and its own track. As a result, the detection error due to the light non-transmissive portion (V protrusion 8) and the reflected light beam 10 re-entering another track or the own track can be suppressed.
  • the reflected light reflected by the other inclined surface 8a By preventing the light from entering the light emitting portion of the light source 1 and the reflecting portion around the light emitting portion (the reflecting portion such as the electrode of the light source 1 (light emitting element) and the die pad 3), the light non-transmitting portion (V protrusion 8 ) Power Detection errors due to the reflected light beam 10 can be suppressed.
  • the equation (3) may be modified as follows. However, for ⁇ , the counterclockwise direction with respect to the optical axis 6 in FIG. 6 is defined as positive, and the others are scalar quantities.
  • Embodiments 1 and 2 when light beam 4 is inclined by ⁇ with respect to optical axis 6 and enters optical scale 7, light beam 4 enters right slope 8a and left slope 8b.
  • the ⁇ setting ranges are shown, but when actually designing, both the setting range conditions described in the first and second embodiments are satisfied (X should be set! ⁇ ).
  • optical scale 7 is, for example, a linear type as shown in FIG.
  • Embodiment 3. 7A and 7B show the configuration of an optical encoder according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 7A is a cross-sectional view of the entirety
  • FIG. 7B is an enlarged view of the vicinity of a V-projection (circled portion) of FIG. FIG.
  • the optical scale 7 is composed of the V-shaped protrusion 12 and the flat portion 9, but unlike the first and second embodiments, the inclined surfaces 12a and 12b of the V-shaped protrusion 12 are inclined.
  • the angle is (45 + ⁇ ) ° with respect to the flat portion 9 (flat surface).
  • a has a numerical value of 0 to 45.
  • the angle formed by the inclined surfaces 12a and 12b is (90-2 ⁇ ) °, that is, (90- ⁇ ) °. However, 0 ⁇ ⁇ 90.
  • the refractive index of the optical scale 7 is selected such that the critical angle ⁇ c determined by the difference in refractive index from the outer peripheral portion such as air is less than (45-3) °. Therefore, since the light beam 4 incident on the V protrusion 12 is reflected, it does not enter the light receiving element 11, but only the light ray incident on and transmitted through the flat portion 9 enters the light receiving element 11 and is detected.
  • FIG. 7 shows a case where the light ray 4 traveling on the left side of the optical axis 6 is incident on the right inclined surface (right inclined surface) 12 a of the V protrusion 12.
  • the incident angle is (45 + ⁇ ) °, so that the light ray 4 is reflected by total internal reflection, and is incident on the left slope (left slope) 12b. Since the angle of incidence on the left slope 12b is (45 ⁇ 3 ⁇ ) °, the reflected light is again reflected by total reflection and becomes reflected light 10. At this time, the angle between the traveling direction of the reflected light 10 and the optical axis 6 is 4 ⁇ .
  • the reflected light 10 does not become parallel to the incident light 4 because the angle between the inclined surfaces 12a and 12b is shifted by (90-2 ⁇ ) °, that is, 90 °.
  • the reflected light 10 is refracted at the boundary between the optical scale 7 and the outer peripheral portion, and is refracted by the lens 5 and reaches the substrate 2 after the angle between the optical scale 7 and the optical axis 6 becomes ⁇ .
  • the position where the reflected light 10 enters the substrate 2 is outside the die pad 3 (does not enter the light-emitting part of the light source 1 and the reflective part around the light-emitting part, for example, the die pad or electrode).
  • ⁇ is set so that
  • X is the distance between the incident position of the reflected light 10 on the substrate 2 and the light emitting point of the light source 1
  • w is the distance between the end force of the die pad 3 and the light emitting point of the light source 1.
  • X can be written as follows, as in the second embodiment.
  • f is the focal length of the lens 5
  • h is the thickness of the light source 1
  • a is the distance between the incident position of the light beam 4 on the optical scale 7 and the optical axis 6
  • L is the distance between the main surface of the lens and the optical scale 7.
  • the distance n from the lower surface represents the refractive index of the optical scale 7.
  • the distance s between the ray 4 and the reflection point of the reflected light 10 on the left slope 12b, the point where the reflection point of the reflected light 10 on the left slope 12b and the point where the reflected light 10 intersects the lower surface of the optical scale 7 are It is assumed that both the distance s2 and the aberration of the lens 5 are sufficiently small to be negligible.
  • the outside of the optical scale 7 is air having a refractive index of 1.
  • the force whose left direction is + in Fig. 7 is a scalar quantity (a positive value without a direction).
  • the refractive index n of the optical scale 7 is 1.7.
  • the substrate 2 absorbs or scatters light and assumes that the substrate 2 has a surface on which specular reflection is extremely reduced. If it is high, the above-mentioned w may be replaced by the distance to the light emitting point of the light source 1 for the end force of the region having a high regular reflectance. [0081] Further, as described above, the critical angle ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ c of the scale 7 becomes less than (45-3 ⁇ ) ° (0c ⁇ 45-3 ⁇ ) 0.
  • X and a are represented by the expressions (6) and (7), respectively.
  • the expressions may change. It is natural.
  • incident light 4 incident on one inclined surface 12a is totally reflected and incident on the other inclined surface 12b, and totally reflected on the other inclined surface 12b.
  • the light 10 reflected by the other inclined surface 12b is reflected by the light emitting part of the light source 1 and the reflecting part around the light emitting part (the reflecting part such as the electrode of the light source 1 (light emitting element) and the die pad 3).
  • the light beam 10 reflected from the light non-transmissive portion (V protrusion 12) of a certain track is reflected by the reflective portion of the electrode of the light source 1, the die pad 3, etc. Since the light is absorbed or scattered without being incident on the track, it is hardly incident on either the other track or the own track. As a result, it is possible to suppress a detection error due to the light beam reflected from the light non-transmissive portion (V protrusion 12) re-entering another track or its own track.
  • the light non-transmitting portion V Detection errors due to light rays reflected from the projections 12
  • equation (3) may be modified as follows, as in the second embodiment. However, for ⁇ , the counterclockwise direction is positive with respect to the optical axis 6 in Fig. 7, and the other values are scalar quantities as in the case of equation (3).
  • condition a obtained by substituting the expression (3b) into the expression (2) and the expression (1) together with the expression (5c) may be set to a which satisfies 0 ⁇ a ⁇ 45.
  • the light beam 4 traveling on the left side of the optical axis 6 is incident on the right slope 12a of the V-shaped projection 12.
  • the light beam 4 traveling on the right side of the optical axis 6 is the force 4 on the left slope 12b of the projection 12. When it is incident, it exhibits a symmetry to the above.
  • the light beam 4 when the light beam 4 is inclined by ⁇ with respect to the optical axis 6 and enters the optical scale 7, the light beam 4 enters the right slope 8a and the left slope 8b.
  • the ⁇ setting ranges at the time of the above are shown, but when actually designing, it is necessary to set O that satisfies both the setting range conditions shown in the present embodiment.
  • optical scale 7 is, for example, a linear type as shown in FIG.
  • FIG. 8 is a sectional view showing a configuration of an optical encoder according to Embodiment 4 of the present invention.
  • the optical scale 7 includes a V-shaped protrusion 8 and a flat portion 9, and the inclination angles of the inclined surfaces 8 a and 8 b of the V-shaped protrusion 8 are different from those of the flat portion 9 (flat surface). (45— ⁇ ) °.
  • a has a numerical value of 0 and a and 45.
  • the angle formed by the inclined surfaces 8a and 8b is (90 + 2 ⁇ ) °, that is, (90 + ⁇ ) °. However, 0 ⁇ ⁇ 90.
  • the refractive index of the optical scale 7 is the critical angle determined by the refractive index difference from the outer peripheral portion such as air.
  • ⁇ c is selected to be less than (45—a) °.
  • ⁇ is set so that the reflected light 10 does not enter the effective diameter D of the lens 5 in the entire possible range of the incident position a of the light beam 4 on the optical scale 7. Is set.
  • the above ⁇ is set so that However, for a, the left direction in FIG. 8 is +.
  • the distance s between the ray 4 and the reflection point of the reflected light 10 on the right slope 8a, and the point where the reflection point of the reflected light 10 on the right slope 8a and the point where the reflected light 10 crosses the lower surface of the optical scale 7 are The distance s2 is assumed to be small enough to be ignored!
  • Equation (5) the value of ⁇ is set so as to satisfy Equation (5).
  • the expression may naturally change.
  • the value of ⁇ is preferably up to about 3 ° regardless of the critical angle ⁇ c of the optical scale 7. This is because the light ray 4 reflected on the left slope 8b does not enter the right slope 8a and proceeds in an unexpected direction, thereby reducing the probability of becoming stray light.
  • incident light 4 incident on one inclined surface 8b is totally reflected and incident on the other inclined surface 8a, and totally reflected on the other inclined surface 8a.
  • the light 10 reflected by the other inclined surface 8a is reflected by the light emitting portion of the light source 1 and the reflecting portion around the light emitting portion (the reflecting portion such as the electrode of the light source 1 (light emitting element) and the die pad 3).
  • the light rays 10 reflected from the light non-transmissive part (V protrusion 8) of a certain track of the optical scale are incident on the reflective parts such as the electrode of the light source 1 and the die pad 3. It does not enter the other track or its own track.
  • the reflected light 10 reflected by the other inclined surface 8a is reflected by the light emitting portion of the light source 1 and the reflecting portion around the light emitting portion (the electrode and the die pad of the light source 1 (light emitting element)).
  • the light non-transmission part (V protrusion 8) force can suppress the detection error due to the reflected light beam.
  • equation (3) may be modified as follows. However, for ⁇ , the counterclockwise direction is positive, and the others are scalar quantities.
  • ⁇ satisfying the condition obtained by substituting the expression (3b) into the following expression (9b) together with the expression (5b) and 0 ⁇ a ⁇ 45 may be set.
  • optical scale 7 may be either a linear type as shown in FIG. 3, or a rotary type as shown in FIGS. 4 and 5, for example.
  • FIG. 9A and 9B show the configuration of an optical encoder according to Embodiment 5 of the present invention, where FIG. 9A is an overall cross-sectional view, and FIG. 9B is an enlarged view of the vicinity of the trapezoidal protrusion of FIG. FIG.
  • the V-shaped protrusion 8 or the V-shaped protrusion 12 is used, and the light beam 4 is reflected by the inclined surfaces 8a, 8b or 12a, 12b.
  • the light beam 4 is reflected by the inclined surfaces 13a and 13b.
  • the inclination angles of inclined surfaces 13a and 13b are set to (45 ⁇ ⁇ ) ° with respect to flat portion (flat surface) 9.
  • the reflected light 10 does not enter the reflective film of the electrode pad 3 of the light source 1.
  • the angle formed by the inclined surfaces 13a and 13b is (90 + 2 ⁇ ) ° or (90 ⁇ 2 ⁇ ) °, that is, (90 + ⁇ ) ° or (90 ⁇ ) °.
  • the inclination angle is set to (45-0;) ° with respect to the flat portion 9 (flat surface), and the light beam 4 traveling to the left side of the optical axis 6 is directed to the right slope 13 a of the trapezoidal projection 13.
  • the figure shows the case of incidence.
  • incident light 4 incident on one inclined surface 13a is totally reflected and is reflected on the other inclined surface 13b (or inclined surface 13a).
  • the light rays 10 reflected from the portions are absorbed or scattered without being incident on the reflection portion such as the electrode of the light source 1 or the die pad 3, and therefore, are not reflected on the other track or the own track. Is hardly incident. As a result, it is possible to suppress the detection error due to the light 10 that is also reflected by the light non-transmissive portion (the inclined surfaces 13a and 13b of the trapezoidal projection 13) re-entering another track or its own track.
  • the reflected light 10 reflected on the other inclined surface 13b (or the inclined surface 13a) is applied to the light emitting portion of the light source 1 and the reflecting portion around the light emitting portion (the reflecting portion such as the electrode of the light source 1 (light emitting element) and the die pad 3).
  • the reflecting portion such as the electrode of the light source 1 (light emitting element) and the die pad 3.
  • equation (3) is replaced by equation (3a) or (3 Equation (5) may be transformed into equation (5a), equation (5b), equation (5c), or equation (5d), as in equation (b).
  • optical scale 7 may be either a linear type as shown in FIG. 3, for example, or a rotary type as shown in FIGS. 4 and 5, for example.
  • FIG. 10 shows the configuration of an optical encoder according to Embodiment 6 of the present invention.
  • FIG. 10 (a) is an overall cross-sectional view
  • FIG. 10 (b) is an enlarged view of the area near the trapezoidal projection (a) (circled portion).
  • FIG. 10 (a) is an overall cross-sectional view
  • FIG. 10 (b) is an enlarged view of the area near the trapezoidal projection (a) (circled portion).
  • the optical scale 7 is configured such that the trapezoidal projections 13 and the flat portions 9 are alternately arranged.
  • the trapezoidal projections 13 are continuously arranged without the flat portion 9, and the upper bottom portion (flat surface) 13c of the trapezoid is a light transmitting portion.
  • the inclination angles of the inclined surfaces 13a and 13b are set to (45- ⁇ ) ° or (45 + ⁇ ) ° with respect to the upper bottom (flat surface) 13c.
  • the angle formed by the inclined surfaces 13a and 13b is (90 + 2).
  • (90-2 ⁇ ) ° that is, (90 + ⁇ ) ° or (90- ⁇ ) °.
  • FIG. 10 shows a case where the inclination angle is (45 ⁇ ) ° as a representative and the light beam 4 traveling on the left side of the optical axis 6 is incident on the right slope 13 a of the trapezoidal projection 13.
  • incident light 4 incident on one inclined surface 13a is totally reflected and is reflected on the other inclined surface 13b (or inclined surface 13a).
  • the light rays 10 reflected from the portions are absorbed or scattered without being incident on the reflecting portions such as the electrode of the light source 1 and the die pad 3, so that the light beams of the other track and the own track are not reflected. It hardly enters any of them. As a result, it is possible to suppress the detection error due to the light 10 that is also reflected by the light non-transmissive portion (the inclined surfaces 13a and 13b of the trapezoidal projection 13) re-entering another track or its own track.
  • incident light 4 incident on one inclined surface 13a is totally reflected and incident on the other inclined surface 13b (or inclined surface 13a), and the other inclined surface 13b (Or the inclined surface 13a) has been described.
  • the input light is reliably totally reflected and does not leak to the light receiving element 11a side, so that an effect of suppressing stray light which is an error factor can be obtained.
  • the light is totally reflected on the other inclined surface 13b (or the inclined surface 13a)
  • at least a part is reflected on the other inclined surface 13b (or the inclined surface 13a).
  • the reflected light 10 reflected on the other inclined surface 13b (or the inclined surface 13a) is applied to the light emitting portion of the light source 1 and the reflecting portion around the light emitting portion (the reflecting portion such as the electrode of the light source 1 (light emitting element) and the die pad 3).
  • the reflecting portion such as the electrode of the light source 1 (light emitting element) and the die pad 3.
  • Equation (3) is replaced with Equation (5) like Equation (3a) or Equation (3b). Equations 5a), (5b), (5c) or (5d) may be modified respectively.
  • the two inclined surfaces are inclined. The case where the angles are the same has been described. While the force is being applied, the two inclined surfaces have different inclination angles.
  • the refractive index of the optical scale 7 has a critical angle 0c determined by the refractive index difference of the outer peripheral portion such as air.
  • the angle formed by the inclined surfaces 8a and 8b is (90 + ⁇ + ⁇ ) °, that is, (90 + ⁇ ) °. However, 0 ⁇ ⁇ 90.
  • the reflected light 10 reflected twice in the V protrusion 8 is refracted by the lens 5 again after the angle between the incident light 4 and the optical axis 6 becomes ⁇ , and reaches the light source unit (substrate 2).
  • the incident position of the reflected light 10 on the substrate 2 is outside the die pad 3 (the light emitting portion of the light source 1 and the reflection around the light emitting portion such as the die pad 3 and the electrode). Part of the body)
  • ⁇ and ⁇ are set so that
  • X is the distance between the incident position of the reflected light 10 on the substrate 2 and the light emitting point of the light source 1
  • w is the distance between the end force of the die pad 3 and the light emitting point of the light source 1.
  • the substrate 2 has a surface on which light is absorbed or scattered and specular reflection light is extremely reduced.
  • w may be replaced by the distance to the light emitting point of the light source 1 in the region where the regular reflectance is high.
  • the angle formed by the inclined surfaces 8a and 8b is (90 + ⁇ ) °, that is, if the angle deviates from 90 °, the reflected light 10 will not be parallel to the incident light 4.
  • At least one of the inclined surfaces 8a and 8b (for example, the inclined surface 8a) is inclined at (45- ⁇ ) ° or (45 + ⁇ ) ° with respect to the flat surface, and the other inclined surface (for example, The inclined surface 8b) is inclined 45 ° with respect to the flat surface, or one inclined surface (for example, the inclined surface 8a) is inclined by (45- ⁇ ) ° with respect to the flat surface, and the other is inclined.
  • the inclined surface for example, the inclined surface 8b
  • the inclined surface 8a is inclined by (45 + ⁇ ) ° with respect to the flat surface
  • the values of ⁇ and j8 one of the inclined surfaces (the inclined surface 8a) can be formed.
  • 8b) may be totally reflected and incident on the other inclined surface, at least partially reflected by the other inclined surface, and
  • the reflected light 10 reflected by the inclined surface is not incident on the light emitting portion of the light source 1 and the reflecting portion around the light emitting portion (the reflecting portion of the electrode of the light source 1 (light emitting element) or the die pad 3). be able to.
  • FIG. 11 shows a main part of an optical encoder according to Embodiment 8 of the present invention. More specifically, FIG. 11 is a plan view of a light source section viewed from an optical scale side.
  • an electrode 19 is provided on a light source 1 such as an LED or a surface-emitting type laser diode, a driving current is supplied by a metal wire 21, and light is emitted from a light emitting point 20. Further, the light source 1 is arranged on the die pad 3 on the substrate 2.
  • a light source 1 such as an LED or a surface-emitting type laser diode
  • a driving current is supplied by a metal wire 21, and light is emitted from a light emitting point 20.
  • the light source 1 is arranged on the die pad 3 on the substrate 2.
  • a metal is generally used and its reflectivity is high, so that the reflected light 10 from the optical scale 7 on the electrode 19 and the die pad 3 Is reflected again, leading to a conventional problem.
  • an antireflection film 22 such as a black resist film, which reduces the reflectance, is formed on the electrode 19 and the die pad 3 (for example, in FIG. Is shown).
  • an antireflection film 22 is not provided in the vicinity of the joint between the electrode 19 and the metal wire 21 in order to maintain electrical conduction.
  • the antireflection film 22 may be provided, for example, after the light source 1 on which the electrode 19 is formed is bonded on the die pad 3 of the substrate 2 and the metal wire 21 is bonded to the electrode 19.
  • a black ink or the like that becomes the anti-reflection film 22 may be applied manually or by a robot.
  • the electrically insulating antireflection film 22 is used, the vicinity of the joint between the electrode 19 and the metal wire 21 can be covered with the antireflection film 22.
  • the reflection part around the light emitting part of light source 1 (the reflection part such as electrode 19 of light source 1 and die pad 3) is covered with the antireflection film. Therefore, even if the reflected light from the light non-transmissive part of a certain track on the optical formula scale enters the reflective part around the light emitting part of light source 1 (the reflective part such as electrode 19 of light source 1 and die pad 3). Most of the light is absorbed by the anti-reflection film 22, so that it hardly re-enters the other track or its own track. As a result, it is possible to suppress a detection error caused by the light reflected by the light non-transmissive portion re-entering another track or the own track.
  • the antireflection film 22 on the die pad may cover the entire surface of the substrate 2 instead of only on the die pad 3.
  • the optical scale 7 may be either a linear type as shown in FIG. 3 or a rotary type as shown in FIGS. 4 and 5, for example.
  • the present invention is not limited to the case where the light non-transmissive portion is formed of an inclined surface, and is not limited to the case where the opaque portion such as a chrome layer provided on a transparent substrate such as glass is used.
  • the present invention can be applied to a case where a light non-transmissive portion is formed, and it is possible to suppress an error due to a light beam reflected from an opaque portion such as a chrome layer re-entering another track or its own track.
  • a method of manufacturing an optical scale in which a light non-transmissive portion is formed of an opaque portion there is a method of etching a metal plate to form a slit.
  • FIG. 12 shows a main part of an optical encoder according to Embodiment 9 of the present invention. More specifically, FIG. 12 is a plan view of a light source section viewed from an optical scale side.
  • the electrode 19 on the light source 1 such as an LED or a surface-emitting type laser diode has an area sufficiently larger than the contact area with the metal wire 21, and the area of the die pad 3 is smaller than the contact area with the light source 1. It has several times the area.
  • the area of the electrode 19 and the area of the die pad 3 are reduced as much as possible to the required contact area with the metal wire 21 and the light source 1, respectively, and the area of the reflecting portion is reduced.
  • the area of the die pad 3 is evenly increased from the outer periphery of the surface of the light source 1 that contacts the die pad 3 so as to be larger than the area of the surface of the light source 1 that contacts the die pad 3. Its size is within 100 m, preferably within 50 m, and more preferably within 10 m from the outer periphery of the surface of the light source 1 that contacts the die pad 3.
  • the area of the die pad 3 may be equal to or smaller than the area of the surface of the light source 1 which is in contact with the die pad 3 by J / J.
  • the electrode 19 is provided not on the entire surface of the light source 1 but only on one side of the light emitting point 20.
  • the optical scale 7 is, for example, a linear type as shown in FIG.
  • the present embodiment is not performed simultaneously with any of Embodiments 1 to 7, it is not limited to the case where the light non-transmissive portion also has an inclined surface force, and is provided on a transparent substrate such as a glass plate. It can also be applied to a case where a light non-transmissive portion is configured by an opaque portion such as a chrome layer, and suppresses an error caused by a light beam reflected from an opaque portion such as a chrome layer re-entering another track or its own track. can do.
  • FIG. 13 and 14 show the configuration of an optical encoder according to Embodiment 10 of the present invention.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view
  • FIG. 14 (a) is a plan view also showing the light receiving portion power
  • FIG. It is a top view which expands and shows a part (circle part) of (a).
  • the optical axis 6 of the light source 1 is set as the symmetry axis, and the optical The scale 7 is configured so that no portion of the track is located.
  • the light beam 23 emitted from the light source 1 is reflected by the light non-transmissive portion of the track 14 to become a reflected light 24, and the reflection portion around the light emitting portion of the light source 1 (for example, the electrode on the light source 1 (! / ), The light is reflected again by the optical scale 7, and the light is again incident on the optical scale 7.
  • the track is not arranged at the position where the reflected light 24 is incident, and does not become an error factor.
  • the light beam 25 emitted from the light source 1 is reflected by the light non-transmissive portion of the track 15 and becomes reflected light 26 to form a reflection portion around the light emitting portion of the light source 1 (for example, The light is reflected again by the electrode) and is incident on the optical scale 7, but no track is arranged at the position where the reflected light 26 is incident, and this does not cause an error.
  • optical scale 7 is located at a position symmetrical with the light non-transmissive portion in the area irradiated by the light from light source 1. Since the parts without the tracks 14 and 15 are arranged, the light rays 24 reflected from the light non-transmissive part of a certain track (for example, the track 14) on the optical scale 7 Even if the light is re-reflected by the reflective part (reflector such as the electrode and die pad 3) around the light-emitting part, and re-enters the optical scale, it cannot be used for other tracks (for example, track 15) and its own track (for example, track 14). It hardly enters any of them. As a result, the light rays 24, 2 reflected from the light non-transmission part It is possible to suppress a detection error caused by the beam 6 re-entering another track or its own track.
  • This embodiment may be implemented alone, or may be implemented simultaneously with at least one of the first to ninth embodiments.
  • the present invention is not limited to the case where the light non-transmissive portion also has an inclined surface force, and is provided on a transparent substrate such as a glass plate. It can also be applied to a case where a light non-transmissive portion is configured by an opaque portion such as a chrome layer, and suppresses an error caused by a light beam reflected from an opaque portion such as a chrome layer re-entering another track or its own track. can do.

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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

明 細 書
光学式エンコーダ
技術分野
[0001] 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。
背景技術
[0002] 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。
[0003] 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 つたが、この問題を解決するため、光透過部間にたとえば榭脂成形により、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、榭脂成形による低コストィ匕が達成できると記 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。 Jと記載されて!ヽる。
[0004] 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力 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 V、ると全反射する入射角の範囲が広 、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ぐ迷光が生じにくいと 記載されている。
[0005] 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。
[0006] 特許文献 1 :特開昭 60— 140119号公報 (第 1 2頁、第 1、 2図）
特許文献 2 :特開昭 62— 5131号公報 (第 1-3頁、第 1 3、 5図）
特許文献 3：特開平 11—287671号公報 (第 4頁、第 1-3図）
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] 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 めつに。
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° カゝ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、入射位置カゝら引き出し た反射膜の垂線を対称軸としてさらに反射される。
[0008] 通常、光学式スケールは複数のトラック力も構成されて 、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力も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、トラックが一本し力ない場合も同様に、 自トラックからの反射光が検出誤差に なる場合ちある。
[0009] 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。
[0010] なお、上記特許文献 1な 、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 ヽては記載も示唆もな ヽ。
[0011] 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。
課題を解決するための手段 [0012] 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、前記光源力 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組の傾斜面力 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。
[0013] 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バタ 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。
[0014] 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バタ 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。
[0015] 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 、部分が配置されるように構成されて いるものである。 発明の効果
[0016] 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。
[0017] 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、光非透過部カゝ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。
[0018] 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、光非透過部力 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〖こよる誤差を抑 ff¾することができる。
[0019] また、光源の光軸を対称軸として、光源力 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 、部分が配置されるように構成され ているので、光源力 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。
図面の簡単な説明
[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 つ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 力も見た平面図、（b)は（a)の一部を拡大して示す平面図である。
符号の説明 [0021] 1, 101 光源、 2, 116 基板、 3, 110 ダイノッド、 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, 107 V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、 2 0, 102 発光点、 21 金属ワイヤー、 22 反射防止膜。
発明を実施するための最良の形態
[0022] 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力も見た平面図、（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。
[0023] 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 1 07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。
[0024] 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° 力も僅かにず 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 ることが多ぐそのため、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力 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 、る。
[0025] 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 1 08は電極 109への入射地点力も伸びる電極 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。
[0026] 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。
[0027] 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。 [0028] 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。
[0029] 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、ハツチン 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〖こは周期 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。
[0030] 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組の傾斜面力 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—0；)° となっている。ただ し、 αは 0く αく 45の数値を持つ。また、傾斜面 8a, 8bがなす角度が（90 + 2 α ) ° 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 Θ c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）が広がったノヽ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。
[0031] 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。
[0032] 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 + 3 α ) ° となるので、ここでも全反射により反射され反射光 1 0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 4 αとなる。傾斜面 8a, 8bがなす角度が（90 + 2 α ) ° 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。
[0033] 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)に到達する力 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の端力も光源 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力も光源 1の発光点までの距離に 置き換えればよい。
[0034] 本実施の形態の場合、 Xは以下のように書ける。
[0035] [数 1]
X + I X tan (の (2)
Figure imgf000012_0001
Θ =sin (nsin (4 a ) ) (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。
[0037] tan θ = θ , sin θ = θ , sin (4 α ) =4 αと書けるとき、（1)式、 (2)式、 (3)式より、 [0038] [数 2]
Figure imgf000013_0001
[0039] 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=l. 5の場合、（4)式を計算すると、
a >0. 02(rad)=l. 15(deg)
と算出される。
[0040] 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 がー 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 aを設定する。
[0041] さらに、上述のように光学式スケール 7の臨界角 Θ cが（45— 0；)° 未満となる（ 0 c <45— α)。
すなわち、
a<45-0 c(deg) (5)
n=l. 5より、
α<3. 19(deg)
を満たしている。
[0042] なお、本実施の形態にぉ 、ては、（2)式および (4)式でそれぞれ Xおよび a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。
[0043] また、前述 ocの値は、光学式スケール 7の臨界角 Θ c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。
[0044] 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)カゝら反射された光線 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 抑帘 Uすることができる。
[0045] 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)力も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。
[0046] なお、光線 4が光軸 6に対して φ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 φ である場合は、（3)式を次のように変形すればよい。ただし、 φ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、 φ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 = I sin"1 (nsin (4 a - (^ ) ) | (3a)
[0047] また、光線 4の入射位置を示す全ての aある!/、は大部分の aの値にお!、て、 aは、
(-45 + Θ c + φ ) /3 < α < 45- Θ c+ φ (deg) (5a)
と設定すればよい。
ただし、
φ≤4 a、つまり、 α≥ φ Z4
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く aく 45を満たす αとし、
φ >4 α、つまり、 aぐ φ Ζ4
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< a < 45を満たす aとすればよい。
[0048] なお、上記では、光軸 6の左側を進む光線 4力 突起 8の右斜面 8aに入射した場合 について説明した力 光軸 6の右側を進む光線 4力 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。
[0049] 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ぐ例えば図 4や図 5で示すようなロータリー式 であってもよぐ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。
[0050] 図 4では、各トラック 14、 15には周期 2 φ、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が並んでいる力 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 2 φ、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)。
[0051] 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力 これに限るもので はなぐ 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。
[0052] 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 、てもよ 、。
[0053] 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力 これに限るものではなぐ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。
[0054] 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力 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。
[0055] 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— a ) ° となって いる。ただし、 aは 0く aく 45の数値を持つ。また、傾斜面 8a, 8bがなす角度が（90 + 2 α ) ° 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 Θ cが (45—0；)° 未満となるよう選択されている。
[0056] 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 + 3 α ) ° 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 4 a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 、）よう上述 aを設定して!/、る。
[0057] 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。
[0058] [数 3]
X tan (の (6)
Figure imgf000017_0001
[0059] 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!/、と仮定して 、る。
tan θ = θ , sin θ = θ , sin (4 α ) =4 αと書けるとき、（1)式、（3)式、（6)式より、
[0060] [数 4]
Figure imgf000017_0002
[0061] と表すことができる。
ί列 ま、 w=0. 5mm、 f = 5mm、 h=0. 25mm、 a= 2mm、 L = 5mm、 n=丄. 5 の場合、（7)式を計算すると、
a >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力 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力 光源 1の発光点までの距 離に置き換えればよい。
[0062] 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 力 S— 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
a >0. 02 (rad) = l . 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 、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 OCを設定すれば良い。
[0063] さらに、 αの値は、（5)式を満たすように設定されており、 η= 1. 5より、
α < 3. 19 (deg)
を満たしている。
[0064] なお、本実施の形態にお!、ては、（6)式および（7)式でそれぞれ Xおよび a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。
[0065] 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 Θ c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。
[0066] 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)力も反射された光線 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。
[0067] 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 。し力しながら、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)力 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。
[0068] なお、光線 4が光軸 6に対し φ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 φで ある場合は、（3)式を次のように変形すればよい。ただし、 φ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 = I sin"1 (nsin (4 α + ) ) | (3b)
[0069] また、光線 4の入射位置を示す全ての aある!/、は大部分の aの値にお!、て、 aは、
(-45 + θ ο- φ ) /3 < α < 45- θ c- φ (deg) (5b)
と設定すればよい。
ただし、
≥ー4 0；、っまり、 α≥—φ /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く aく 45を満たす αとし、
φ <— 4 α、つまり、 aく— φ 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< a < 45を満たす aとすればよい。
[0070] 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 φ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 (Xを設定すればよ!ヽ。
[0071] 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。
[0072] 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、 aは 0く aく 45の数値を 持つ。また、傾斜面 12a, 12bがなす角度が（90— 2 α ) ° すなわち、（90— γ ) ° とな つている。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 Θ cが (45—3 « )° 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 1 1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 1 1に入射し、検出される。
[0073] 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 (4 5 + 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— 3 α ) ° 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 4 αとなる。傾斜 面 12a, 12bがなす角度が（90—2 α ) ° すなわち 90° 力もずれているので反射光 1 0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の端力も光源 1の発光点までの距離である。
[0074] 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。
[0075] [数 5]
Figure imgf000021_0001
[0076] Θ = sin (nsin (4 a ) ) (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。
[0077] tan θ = θ , sin θ = θ , sin (4 α ) =4 αと書けるとき、（1)式、（3)式、（6)式より、 [0078] [数 6]
Figure imgf000021_0002
[0079] と表すことができる。
例えば、 w= 0. 5mm、 f= 5mm、 h= 0. 25mm、 a=— 2— h 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、 a > 0. 018 (rad) = 1. Ol (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 + としている力 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力 実施の形態 1および 2と異なり、 1. 7となっている。
[0080] 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力 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力も光源 1の発光点までの距離 に置き換えればよい。 [0081] さらに、上述のようにスケール 7の臨界角 Θ cが（45— 3 α ) ° 未満となる（ 0 c < 45— 3 α ) 0
すなわち、
a < (45- 0 c) /3 (deg) (8)
n = l . 7より、
α < 2. 99 (deg)
を満たしている。
[0082] なお、本実施の形態にお!、ては、（6)式および（7)式でそれぞれ Xおよび a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。
[0083] 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 1 2)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。
[0084] 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 1 1 a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。しカゝしながら、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 1 2b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。 [0085] なお、光線 4が光軸 6に対し φ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 φ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、 φ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 = I sin"1 (nsin (4 α + ) ) | (3b)
[0086] また、光線 4の入射位置を示す全ての aある!/、は大部分の aの値にお!、て、 aは、
Figure imgf000023_0001
と設定すればよい。
ただし、
≥ー4 0；、っまり、 α≥—φ /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く aく 45を満たす αとし、
φ <— 4 α、つまり、 aく— φ 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< a < 45を満たす aとすればよい。
[0087] 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力 光軸 6の右側を進む光線 4力 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。
[0088] 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< o; < 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 + Θ c + < α < (45- Θ c+
Figure imgf000023_0002
(5d)
ただし、これは
φ≤4 a、つまり、 α≥ φ Z4
の場合の条件である。
φ >4 α、つまり、 aぐ φ Ζ4
の場合は、 0< o; < 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。
[0089] なお、本実施の形態にぉ 、て、光線 4が光軸 6に対し φだけ傾 、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 Oを設定すればょ ヽ。
[0090] 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。
[0091] 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、 aは 0く aく 45の数値を持つ。また、傾斜面 8a, 8bがなす角 度が（90 + 2 α ) ° 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 Θ cが (45— a ) ° 未満となるよう選択されて 、る。
[0092] 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-Ltan 0 < ~Ό/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!/、と仮定して 、る。
[0093] また、 tan 0 = θ , sin θ = θ , sin (4 α ) =4 αと書けるとき、（3)式、（9)式より、 a > (2a + D) /8nL (rad) ( 10)
と表すことができる。
例えば、 a =— DZ2—" h DZ2、 D = 2mm、 n= l . 5、 L = 10mmとすると、 αは a > 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。
η = 1. 5より、
α < 3. 19 (deg)
を満たしている。
[0094] なお、本実施の形態においては、（10)式で αを表している力 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。
[0095] 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 Θ c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。
[0096] 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 抑帘 Uすることができる。
[0097] 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 1 1a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 。し力しながら、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)力 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。
[0098] なお、光線 4が光軸 6に対し φ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 Φ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、 φ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 = I sin"1 (nsin (4 α + ) ) | (3b)
[0099] また、光線 4の入射位置を示す全ての aある!/、は大部分の aの値にお!、て、 aは、
(-45 + θ ο- φ ) /3 < α < 45- θ c- φ (deg) (5b)
と設定すればよい。
ただし、
≥ー4 0；、っまり、 α≥—φ /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 く αく 45を満たす αとし、
φ <— 4 α、つまり、 aく— φ 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< aく 45を満たす αとすればよい。
a + Ltan 0 > D/2 (9b)
[0100] 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 入射した場合にっ 、て説明した力 光軸 6の右側を進む光線 4が V突起 8の右斜面 8 aに入射した場合には上記と左右対称の現象を示す。
[0101] また、光軸 6の左側を進む光線 4力 突起 8の右斜面 8aに入射した場合、
0< aく 45、かつ（3a)式、（9b)式力 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
φ≤4 α、つまり、 α≥ φ Ζ4 の場合の条件である。
φ >4 a、つまり、 aぐ φ Z4
の場合は、 0く aく 45、かつ（3a)式、（9)式力 得られる条件式および（5a)式を満 たせばよい。
[0102] 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— « )° となっている場合について説明した力 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 + a ) ° 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。
[0103] なお、本実施の形態において、光線 4が光軸 6に対し φ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 Oを設定すればょ ヽ。
[0104] 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。
[0105] 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を反射させていた力 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。
[0106] 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の電極ゃダ ィパッド 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 + 2 α ) ° あるいは（90— 2 α ) ° 、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— 0；) ° 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。
[0107] 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, 13 b)力も反射された光線 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。
[0108] 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っ 、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。
[0109] なお、光線 4が光軸 6に対し φ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 Φ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（3 b)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。
[0110] 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。
[0111] 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
[0112] 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 + 2ひ）。 あるいは（90— 2 α ) ° 、すなわち（90+ γ ) ° あるいは（90— γ ) ° となっている。ただ し、 0く 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。
[0113] 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, 13 b)力も反射された光線 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。
[0114] 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っ 、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。
[0115] なお、光線 4が光軸 6に対し φ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 φ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。
[0116] 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。
[0117] 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ノヽの字状に対向する少 なくとも 1組の傾斜面力も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。し力しながら、 2つの傾斜面の 傾斜角が異なって 、てもよ 、。
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, 8 bの傾斜角が異なって 、る場合にっ 、て説明する力 実施の形態 2な 、し 6で示した 何れの光学式ェンコーダにおいても同様である。
[0118] 図 2において、平坦部 9 (平坦面）に対する傾斜角度力 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 0 cが
Θ c<45— α
θ ο<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 )° となつ ている。ただし、 0< γ <90である。
[0119] 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の端力も光源 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力 光源 1の発光点までの距離に置き 換えればよい。
[0120] 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 φ 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。
[0121] 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 4 5° 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 (4 5 + β ) ° 傾斜している場合においても、 αおよび j8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。
[0122] 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。
[0123] 実施の形態 1でも説明した力 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。
[0124] 例えば、ダイシング前の複数の LEDを形成したウェ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、上記ウェハを露光し、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 1 9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。
[0125] 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、光非透過部力 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。
[0126] なお、ダイパッド上の反射防止膜 22はダイパッド 3上だけでなぐ基板 2上すベてを 覆ってもよい。
[0127] 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。
[0128] なお、本実施の形態は単独で実施されてもよ!ヽし、実施の形態 1な!ヽし 7の何れか と同時に実施されてもよい。
[0129] 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カ卩ェする方法などもある。 [0130] 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。
[0131] 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 、光非透過部力 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。
[0132] 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、 100 m以内、好ましく は 50 m以内、さらに好ましくは 10 m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/ J、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。
[0133] 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。
[0134] なお、本実施の形態は単独で実施されてもよ!ヽし、実施の形態 1な!ヽし 8の何れか と同時に実施されてもよい。
[0135] 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力もなる場合に限らず、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 とによる誤差を抑帘 Uすることができる。
[0136] 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)は受光部力も見た平面図、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 、部分が配置されるように構成されて 、る。
[0137] 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!/、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 力も出射した光線 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。
[0138] 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 1 4、 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、 2 6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。
[0139] 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 、る場合を示して 、るが、これに限る ものではなぐ例えば図 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ぐさらには、例えば図 3で示したようなリ ニァ式であってもよ 、のは言うまでもな！/、。
[0140] 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。
[0141] 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力もなる場合に限らず、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 とによる誤差を抑帘 Uすることができる。

Claims

請求の範囲
[1] 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組の傾斜面力 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。
[2] 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。
[3] 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— a )度また は (45 + α )度傾斜しており、 0< aく 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。
[4] 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!ヽることを特徴とする請求項 1な Vヽし 3の何れかに記載の光学式エンコーダ。
[5] 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ェ ンコーダ。
[6] 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ェンコ一 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 ることでその出カノ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 、ることを特徴とする光学式エンコーダ。
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