WO2014013621A1 - 光学式エンコーダ、エンコーダ付モータ、サーボシステム - Google Patents
光学式エンコーダ、エンコーダ付モータ、サーボシステム Download PDFInfo
- Publication number
- WO2014013621A1 WO2014013621A1 PCT/JP2012/068512 JP2012068512W WO2014013621A1 WO 2014013621 A1 WO2014013621 A1 WO 2014013621A1 JP 2012068512 W JP2012068512 W JP 2012068512W WO 2014013621 A1 WO2014013621 A1 WO 2014013621A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- light
- emitting element
- receiving element
- optical encoder
- light emitting
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 69
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 30
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 43
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 20
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 11
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 11
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 claims description 2
- 239000012788 optical film Substances 0.000 claims 2
- 239000010408 film Substances 0.000 claims 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 10
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 9
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 6
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 3
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- G01D5/34715—Scale reading or illumination devices
Definitions
- the disclosed embodiment relates to an optical encoder, a motor with an encoder, and a servo system.
- Patent Document 1 describes a reflective optical encoder that includes a light source and a light detector that detects light reflected from the light source and reflected and modulated by a scale.
- the light emitted from the light source is received not only as reflected light to be included in the light reception signal but also as scattered light and stray light by the light detector, causing noise in the light detector.
- noise causes a decrease in the position detection accuracy of the encoder, but there has been a problem that it is not considered at all in the above prior art.
- an object of the present invention is to provide an optical encoder, a motor with an encoder, and a servo system that can improve detection accuracy. It is to provide.
- a light emitting element and a light emitted from the light emitting element and reflected by a reflecting slit formed on a scale or a rotating disk are emitted from the light emitting unit of the light emitting element.
- an optical encoder having a first light shielding portion configured to shield light.
- the light emitted from the light emitting element and the reflection slit formed on the scale or the rotating disk, which is emitted from the light emitting element is transmitted from the light emitting portion of the light emitting element to the scale or the above.
- a light-receiving element that receives light at a light-receiving unit located on the rotating disk side, and the light-receiving element includes a substrate on which the light-receiving unit is formed on a surface facing the scale or the rotating disk, and a base of the substrate And an optical encoder having a base member.
- a linear motor that moves the mover relative to the stator, a rotary motor that rotates the rotor relative to the stator, and the mover or the rotor.
- An encoder-equipped motor comprising: the optical encoder according to any one of claims 1 to 9 that detects at least one of a position and a velocity of the encoder.
- a linear motor that moves the mover relative to the stator
- a rotary motor that rotates the rotor relative to the stator
- the mover or the rotor The optical encoder according to any one of claims 1 to 9 that detects at least one of the position and speed of the motor, and drive control of the linear motor or the rotary motor based on a detection result of the optical encoder A servo system is provided.
- the detection accuracy of the optical encoder can be improved.
- FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a cross-sectional configuration in the vicinity of a light-emitting element and a light-receiving element along the IV-IV section in FIG. 3. It is explanatory drawing for demonstrating the structure of the optical encoder which concerns on 2nd Embodiment.
- a reflective optical encoder in which a light emitting element and a light receiving element are arranged next to each other, it is preferable to make the light emitting element and the light receiving element as close as possible. This is because if the light emitting element and the light receiving element are arranged apart from each other, the incident angle of light at the light receiving portion of the light receiving element increases, and the detection accuracy decreases.
- a so-called can-type LED in which an LED chip or a pedestal that is a light emitting element is housed in a metal casing may be used.
- the can type LED can irradiate the light from the light emitting element by condensing it in the front direction without irradiating the light in the lateral direction.
- a so-called chip type LED in which an LED chip as a light emitting element is surface-mounted on a printed board as a light source.
- the light to be irradiated is diffused light, but the light source can be greatly reduced in size as compared with the can-type LED, so that the light emitting element and the light receiving element can be arranged close to each other.
- the translucent member is arranged apart from the LED chip by a predetermined distance so that the translucent member does not contact the bonding wire.
- the light receiving element arranged next to the light emitting element it is preferable that the light receiving portion is as close as possible to the third slit array formed in the light transmitting member. As a result, the light receiving element is formed to be thicker than the light emitting element.
- the position detection accuracy decreases due to the following factors. That is, as a result of the thickness of the light receiving element being larger than the thickness of the light emitting element, the light receiving part of the light receiving element is positioned closer to the scale or the rotating disk than the light emitting part of the light emitting element, and the chip type LED emits diffused light. Therefore, the light emitted from the light emitting element is irradiated to the side surface of the light receiving element.
- the light receiving element generally has a configuration in which a photodiode of a p-type layer is formed on an n-type silicon substrate, for example, and silicon has a property of transmitting light of a specific wavelength (for example, infrared rays).
- the light emitted from the light emitting element includes light of a specific wavelength
- the light irradiated on the side surface of the light receiving element passes through the silicon substrate and reaches the photodiode, or the light itself reaches. At least, the carriers generated by the light penetrating the silicon substrate reach the photodiode, thereby generating noise in the detection signal in the light receiving element.
- optical encoder according to each embodiment described below can be applied to various types of encoders such as a linear type (linear type) and a rotary type (rotary type).
- linear type linear type
- rotary type rotary type
- a linear encoder will be described as an example so that the encoder according to each embodiment can be easily understood.
- the case where the present invention is applied to other types of encoders can be made by making an appropriate change, such as changing the detection target from a linear scale to a rotating disk.
- the servo system S includes a servo motor SM and a control device CT.
- the servo motor SM includes an optical encoder 100 and a linear motor M.
- the linear motor M is an example of a power generation source that does not include the encoder 100.
- the linear motor M alone may be referred to as a servo motor, in this embodiment, a configuration including the encoder 100 is referred to as a servo motor SM.
- This servo motor SM corresponds to an example of a motor with an encoder.
- the linear motor M includes a stator m1 and a mover m2. One of the stator m1 and the mover m2 functions as an armature, and the other functions as a field.
- a control signal is input from the control device CT to the stator m1, and the mover m2 is linearly reciprocated along the longitudinal direction of the stator m1.
- the linear motor M is not particularly limited as long as it is a motor controlled based on data detected by the encoder 100 such as position data.
- the linear motor M is not limited to an electric motor that uses electricity as a power source.
- a motor using another power source such as a hydraulic motor, an air motor, or a steam motor. It may be.
- a case where the linear motor M is an electric motor will be described below.
- the optical encoder 100 includes a linear scale 110 provided on the stator m1 side and a detection unit 120 provided on the mover m2 side.
- the linear scale 110 corresponds to an example of a scale.
- the linear scale 110 and the detection unit 120 are arranged to face each other.
- the optical encoder 100 detects the reflection slit 111 (see FIG. 2) formed in the linear scale 110, thereby making the relative movement of the movable element m2 to the stator m1. The amount of movement is detected, and position data representing the position is output from the detection unit 120.
- the linear scale 110 is provided on the stator m1 side and the detector 120 is provided on the mover m2 side will be described as an example. Conversely, the linear scale 110 is provided on the mover m2 side.
- the detection unit 120 may be provided at an appropriate position on the stator m1 side.
- the optical encoder 100 may detect at least one of the speed and acceleration of the linear motor M in addition to or instead of the position of the linear motor M.
- the speed and acceleration of the linear motor M can be detected, for example, by processing such as first or second-order differentiation of the position with time or counting a detection signal (for example, an incremental signal) for a predetermined time.
- a detection signal for example, an incremental signal
- the control device CT acquires the position data output from the optical encoder 100, and controls the driving of the linear motor M based on the position data. Therefore, in this embodiment in which an electric motor is used as the linear motor M, the control device CT controls the current or voltage applied to the linear motor M based on the position data, thereby driving the linear motor M. To control. Further, the control device CT obtains a host control signal from a host control device (not shown), and a driving force capable of realizing the position and the like represented by the host control signal is output from the mover m2 of the linear motor M. As described above, it is also possible to control the linear motor M. When the linear motor M uses other power sources such as a hydraulic type, an air type, and a steam type, the control device CT controls the supply of these power sources to drive the linear motor M. Can be controlled.
- the optical encoder 100 according to the present embodiment is a so-called reflective encoder, and includes a linear scale 110 and a detection unit 120.
- the detection unit 120 includes a support substrate 121, a light emitting element 130, a light receiving element 140, a light shielding member 150, and a light transmissive member 160.
- the vertical direction and the like are determined as follows. That is, in FIG. 2, the direction in which the detection unit 120 faces the linear scale 110, that is, the Z-axis positive direction is represented as “up”, and the opposite Z-axis negative direction is represented as “down”.
- the positional relationship of each component of the optical encoder 100 according to the present embodiment is not particularly limited to the concept such as up and down.
- other directions may be used for the directions determined here, or directions other than these may be used while being described as appropriate.
- the linear scale 110 is provided over the entire movement range of the mover m2 on the surface of the stator m1 facing the detection unit 120. As shown in FIG. 2, the linear scale 110 has a substrate 112. A plurality of reflective slits 111 along the short direction (Y-axis direction) of the linear scale 110 are formed on the lower surface of the substrate 112 (the surface facing the detection unit 120), relative to the stator m1 and the mover m2. A first slit array SA1 arranged at a predetermined pitch d1 in the movement direction (X-axis direction) is formed.
- Each reflection slit 111 can be formed by applying a material that reflects light (for example, aluminum or the like) to the surface of the substrate 112 configured not to reflect light.
- a material of the substrate 112 glass, metal, resin, or the like can be used.
- the reflective slit 111 is made of, for example, a metal having a high reflectivity as the substrate 112, and a portion that does not reflect light is roughened by sputtering or a material having a low reflectivity is applied. May be formed.
- the material and manufacturing method of the linear scale 110 are not particularly limited.
- the light emitting element 130 is provided on the upper surface of the support substrate 121 (the surface facing the linear scale 110). The light emitting element 130 irradiates light to a part of the slit array SA1 that passes through the facing position.
- the light emitting element 130 is not particularly limited as long as it is a light source capable of irradiating light to an irradiation region.
- a so-called chip type in which an LED (Light Emitting Diode) chip is surface-mounted on a support substrate 121. LEDs can be used.
- the light emitting element 130 and the light receiving element 140 can be disposed close to each other.
- a bonding wire 131 for supplying power to the light emitting element 130 is provided so as to protrude above the light emitting element 130.
- the light emitting element 130 is formed as a point light source in which an optical lens or the like is not particularly disposed, and irradiates diffuse light from the light emitting unit 132 (see FIG. 4).
- a point light source it is not necessary to be an exact point, and light can be emitted from a finite surface as long as it can be considered that diffuse light is emitted from a substantially point-like position in terms of design and operation principle. Needless to say.
- the point light source By using the point light source in this way, the light emitting element 130 can irradiate a part of the first slit array SA1 passing through the opposed position with the diffused light and irradiate the part with the light almost evenly. is there.
- the light is not condensed and diffused by the optical element, an error due to the optical element is hardly generated, and the straightness of the irradiation light to the first slit array SA1 can be improved.
- a light receiving element 140 is provided on the upper surface of the support substrate 121.
- the light receiving element 140 and the light emitting element 130 are arranged in parallel in the X-axis direction.
- the light receiving element 140 receives the light emitted from the light emitting element 130 and reflected by the first slit array SA1 of the linear scale 110.
- the light receiving element 140 is not particularly limited as long as it is an element that can receive the reflected light from the first slit array SA1 and output the detection signal.
- the light receiving element 140 is formed of the substrate 141 made of n-type silicon. It is possible to form the light receiving portion 142 which is a photodiode with a p-type layer on the upper surface.
- the substrate 141 is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape, and a light receiving portion 142 is formed at a corner on the light emitting element 130 side of the upper surface. As shown in FIG.
- each light receiving portion 142 is formed along the X-axis direction, and a plurality (8 in this example) of light receiving portions 142 are arranged at a predetermined pitch d2 in the Y-axis direction.
- the light receiving unit 142 is not limited to a photodiode, and is not particularly limited as long as it can receive reflected light from the first slit array SA1 and convert it into an electrical signal.
- the light transmitting member 160 is connected to the light emitting element 130 in a predetermined manner so that the light transmitting member 160 does not contact the bonding wire 131. They are spaced apart by a distance.
- the light receiving element 140 it is preferable that the light receiving portion 142 is as close as possible to a later-described third slit array SA3 formed on the translucent member 160.
- the thickness of the light receiving element 140 is formed so as to be larger than the thickness of the light emitting element 130, and the light receiving portion 142 of the light receiving element 140 is located closer to the linear scale 110 than the light emitting portion 132 of the light emitting element 130.
- the light receiving unit 142 and the lower surface of the translucent member 160 are disposed slightly apart.
- a light shielding member 150 is provided on the upper surface of the support substrate 121.
- the light shielding member 150 is made of a material (for example, resin) having a light shielding property against light (for example, infrared light) emitted from the light emitting element 130.
- the light shielding member 150 is formed with a through hole 151 in which the light emitting element 130 is accommodated and a through hole 152 in which the light receiving element 140 is accommodated.
- the through hole 151 and the through hole 152 are partitioned by a wall portion 153. That is, the wall portion 153 is positioned between the light emitting portion 132 of the light emitting element 130 and the side surface 143 (see FIGS. 3 and 4) of the light receiving element 140 (substrate 141) on the light emitting element 130 side.
- the light of the light emitting element 130 is irradiated mainly in the front direction (Z axis positive direction) without being irradiated in the lateral direction (plane direction including the X axis and the Y axis). It is possible.
- ambient light ambient light other than the light emitted by the light emitting element 130 and reflected by the first slit array SA1
- the light receiving unit 142 can be suppressed.
- a wall portion 153 between the light emitting element 130 and the side surface 143 of the light receiving element 140 as shown in FIG.
- the wall portion 153 corresponds to an example of a first light shielding portion and a wall member.
- a translucent member 160 is provided on the upper surface of the light shielding member 150. Accordingly, the translucent member 160 is disposed between the light emitting element 130 and the light receiving element 140 and the linear scale 110.
- the translucent member 160 is provided so as to cover the entire through hole 151 of the light shielding member 150 and a part of the through hole 152. Thereby, the upper side of the light receiving part 142 of the light emitting element 130 and the light receiving element 140 is covered with the translucent member 160, respectively.
- the upper surface of the light shielding member 150 is in close contact with the lower surface of the translucent member 160, and the light shielding member 150 (including the wall portion 153) also serves as a support member for the translucent member 160.
- the translucent member 160 is made of a material (for example, glass, transparent resin, or the like) having translucency with respect to light (for example, infrared rays) emitted from the light emitting element 130.
- a material for example, glass, transparent resin, or the like
- the region 163 facing the light emitting part 132 of the light emitting element 130 see FIG. 3. 2
- the second slit array SA2 is formed. As shown in FIG. 3, the second slit array SA2 includes a plurality of light-shielding slits 161 along the Y-axis direction arranged at a predetermined pitch in the X-axis direction.
- the third slit array SA3 is located in a region 164 (refer to FIG. 3, hereinafter referred to as “light receiving facing portion 164” as appropriate) facing the light receiving portion 142 of the light receiving element 140. Is formed.
- the third slit array SA3 is configured by arranging a plurality of light shielding slits 162 slightly inclined with respect to the Y-axis direction at a predetermined pitch d1 in the X-axis direction.
- the second slit array SA2 and the third slit array SA3 correspond to an example of a slit array.
- Each of the light-shielding slits 161 and 162 can be formed by applying a light-shielding material (such as chromium oxide) to the surface of the translucent member 160 configured to transmit light.
- a light-shielding material such as chromium oxide
- the material and manufacturing method of the translucent member 160 are not particularly limited.
- the first slit array SA1 of the linear scale 110 and the second slit array SA2 and the third slit array SA3 of the translucent member 160 are so-called three-grating optical system systems that use diffraction / interference phenomena due to three slit arrays.
- Configure. The pitch d1 of the reflection slit 111 of the first slit array SA1 and the pitch d1 of the light shielding slit 162 of the third slit array SA3 are equal, and the moire determined by the pitch d1 and the inclination angle ⁇ of the light shielding slit 162 with respect to the Y axis. Stripes are obtained. As shown in FIG.
- the light receiving portions 142 of the light receiving element 140 are arranged in the period direction (Y-axis direction) of moire fringes, and the pitch d2 of the light receiving portions 142 is set to 3/4 periods of moire fringes.
- four signals having different phases that is, an A + phase (0 degree), a B + phase (90 degrees), an A ⁇ phase (180 degrees), and a B ⁇ phase (270 degrees) can be obtained.
- eight light receiving portions 142 are formed, it is possible to obtain two sets of four signals having different phases.
- each light receiving portion 142 is formed along the Y-axis direction to form X at a predetermined pitch. It is good also as a structure arranged in the axial direction.
- the light shielding portion 165 configured as described above is formed.
- the light shielding part 165 can be formed by applying a light shielding material (for example, chromium oxide) on the surface of the translucent member 160 as in the case of the light shielding slits 161 and 162 described above, but it is formed in a plate shape. You may form by the methods other than application
- the light shielding part 165 corresponds to an example of a second light shielding part.
- the light shielding portion 165 is formed in a substantially rectangular shape in this example at the contact portion between the translucent member 160 and the wall portion 153.
- the light shielding portion 165 has a flange portion 165a protruding from the wall portion 153 to the light emitting element 130 side.
- flange portion 165a protruding from the wall portion 153 to the light emitting element 130 side.
- FIG. 4 if there is no flange portion 165a, light is emitted from the light emitting element 130 and the inner surface of the translucent member 160.
- the light L2 and the like reflected from the light and reaching the light receiving portion 142 is shielded by the flange portion 165a, and the reflected light from the inner surface of the translucent member 160 can be prevented from being received by the light receiving portion 142.
- the light shielding part 165 is not included in the original light reception signal because it is not positioned on the optical path of light emitted from the light emitting element 130 and reflected by the reflection slit 111 of the linear scale 110 and reaching the light receiving part 142 of the light receiving element 140. It does not block out the light.
- the thickness of the light receiving element 140 is larger than the thickness of the light emitting element 130, so that the light receiving part 142 of the light receiving element 140 is positioned closer to the linear scale 110 than the light emitting part 132 of the light emitting element 130.
- the light emitting element 130 emits diffused light, if the wall portion 153 is not provided, the light emitted from the light emitting element 130 is irradiated onto the side surface 143 of the light receiving element 140.
- silicon included in the substrate 141 has a property of transmitting light (such as infrared rays) having a specific wavelength.
- the light emitted from the light emitting element 130 includes light of the specific wavelength
- the light irradiated on the side surface 143 of the light receiving element 140 passes through the substrate 141 and reaches the light receiving unit 142, or Even if the light itself does not reach, the carrier generated by the light penetrating the substrate 141 reaches the light receiving unit 142, and noise is generated in the detection signal in the light receiving element 140.
- a wall portion 153 configured to shield light emitted from the light emitting element 130 is provided between the light emitting element 130 and the side surface 143 of the light receiving element 140 on the light emitting element 130 side. Therefore, it is possible to prevent the light from the light emitting element 130 from being applied to the side surface 143 of the light receiving element 140, and thus it is possible to prevent the occurrence of noise due to the above-described factors. Therefore, the detection accuracy of the optical encoder 100 can be improved.
- a light-transmitting member 160 having a light-transmitting property with respect to light emitted from the light-emitting element 130 is disposed between the light-emitting element 130 and the light-receiving element 140 and the linear scale 110.
- part of the light emitted from the light emitting element 130 and transmitted through the translucent member 160 may be reflected by the inner surface of the translucent member 160 and received by the light receiving unit 142 to generate noise. .
- the light shielding portion 165 is formed at a position between the light emitting facing portion 163 and the light receiving facing portion 164 on the lower surface of the translucent member 160. Since the flange portion 165a of the light shielding portion 165 is positioned on the optical path of the light L2 that is emitted from the light emitting element 130 and reflected by the inner surface of the light transmitting member 160 to reach the light receiving portion 142, the reflected light from the inner surface of the light transmitting member 160 Can be prevented from being received by the light receiving unit 142. Therefore, the occurrence of noise due to the above-described factors can be prevented, and the detection accuracy of the optical encoder 100 can be improved.
- the light emitted from the light emitting element 130 to the side surface 143 of the light receiving element 140 is shielded by the wall portion 153, so that the light emitted from the light emitting element 130 is shielded while the wall portion 153
- the translucent member 160 can be supported by bringing the upper surface into close contact with the bottom surface of the translucent member 160.
- the optical encoder 100 includes a light shielding member 150A.
- the light shielding member 150 ⁇ / b> A is different from the light shielding member 150 described above in that a single through hole 154 is provided instead of the through holes 151 and 152. Both the light emitting element 130 and the light receiving element 140 are accommodated in the through hole 154.
- a coating film 144 is formed on the side surface 143 of the light receiving element 140 on the light emitting element 130 side.
- the coating film 144 is formed by applying a material (for example, resin) having a light shielding property to the light emitted from the light emitting element 130 to the side surface 143.
- FIG. 1 The coating film 144 corresponds to an example of a first light shielding part.
- a light shielding portion 165A is formed on the lower surface of the translucent member 160.
- the light shielding portion 165A is formed longer in the X-axis direction than the light shielding portion 165 because the wall portion 153 is not provided as in the first embodiment.
- the remaining configuration of the optical encoder 100 according to this embodiment is the same as that of the first embodiment described above.
- the coating film 144 is formed by applying a light shielding material to the side surface 143 of the light receiving element 140 on the light emitting element 130 side.
- a light shielding material to the side surface 143 of the light receiving element 140 on the light emitting element 130 side.
- the wall portion 153 is disposed between the light emitting element 130 and the light receiving element 140 as in the first embodiment, since the gap between the light emitting element 130 and the light receiving element 140 is narrow, the light shielding member 150 is installed. Although a highly accurate alignment operation is required, in the present embodiment, such a highly accurate alignment operation is not necessary, so that the manufacturing process can be facilitated.
- the light emitted from the light emitting element 130 is shielded at a position between the light emitting facing portion 163 and the light receiving facing portion 164 on the lower surface of the translucent member 160.
- a light shielding member 166 may be provided.
- the light shielding member 166 is disposed at the end on the X axis negative side of the light shielding portion 165A.
- the light shielding member 166 is made of a material (for example, resin) having a light shielding property against light (for example, infrared rays) emitted from the light emitting element 130.
- the light shielding member 166 may be bonded and fixed to the lower surface of the light transmissive member 160 with an adhesive, for example, or the light shielding member 166 may be a light transmissive member using a seal-like member whose upper surface is coated with an adhesive material. Although it may be attached to the lower surface of the member 160, the method of fixing the light shielding member 166 is not limited to this.
- the light shielding member 166 receives the light emitting element 130 and the light receiving element from the lower surface of the light transmitting member 160 by an amount corresponding to the distance d3 between the light transmitting member 160 and the light receiving element 140 (in this example, an amount substantially equal to the distance d3). It is formed in a shape protruding to the element 140 side.
- the cross-sectional shape of the light shielding member 166 is a triangular shape, but is not limited thereto, and may be a rectangular shape, a semicircular shape, or the like.
- the light shielding portion 165A and the light shielding member 166 may be formed as an integral member.
- the light shielding member 166 corresponds to an example of a third light shielding portion.
- the optical encoder 100 includes a light receiving element 140A.
- the light receiving element 140A is different from the light receiving element 140 described above in that a base member 145 serving as a base of the substrate 141 is provided on the lower side of the substrate 141 in which the light receiving portion 142 is formed on the upper surface. That is, the light receiving element 140 ⁇ / b> A has a two-layer structure including the substrate 141 and the base member 145.
- the thickness of the light receiving element 140A is equal to that of the above-described light receiving element 140, as shown in FIG. 9, the base member 145 occupies most of the thickness of the light receiving element 140A, and the substrate 141 occupies the remaining slight thickness. Is formed.
- the remaining configuration of the optical encoder 100 according to this embodiment is the same as that of the second embodiment described above.
- the light receiving element 140A As a multilayer structure, a member having physical properties different from those of the substrate 141, which is an n-type silicon substrate, is disposed below the substrate 141, and the noise of the light receiving element is utilized using the physical properties. Reduction can be achieved.
- the base member 145 is made of a material (for example, resin) having a light blocking property with respect to light (for example, infrared light) emitted from the light emitting element 130, whereby the side surface 143 of the light receiving element 140 on the light emitting element 130 side.
- the light L4 and the like irradiated to the base member 145 out of the light irradiated to the light can be blocked, and the light can be prevented from passing through the base member 145 and reaching the light receiving unit 142.
- the base member 145 is made of a material having a light absorption rate higher than that of silicon constituting the substrate 141, so that the base member 145 out of the light irradiated on the side surface 143 of the light receiving element 140 on the light emitting element 130 side is used. It is possible to suppress the irradiated light L4 and the like from passing through the base member 145 and reaching the light receiving unit 142. In this way, since it is possible to suppress the generation of noise in the detection signal in the light receiving element 140A, the detection accuracy of the optical encoder 100 can be improved.
- the base member 145 has a large thickness of the light receiving element 140A as in this embodiment. It is preferable to form so as to occupy a part.
- the light receiving element 140A has a two-layer structure, but may have a multilayer structure of three or more layers.
- the upper and lower two layers are formed as a silicon substrate, and the middle layer is formed as a metal layer (for example, antimony), so that the side surface of the lower silicon substrate is irradiated with light.
- the carrier can be prevented from reaching the light receiving unit 142.
- a light shielding member 167 configured as described above may be provided.
- the light shielding member 167 of this modification is a light transmissive member by an amount corresponding to a distance d4 obtained by adding the thickness of the substrate 141 to the distance between the light transmissive member 160 and the light receiving element 140 (in this example, an amount slightly larger than the distance d4). It is formed in a shape protruding from the lower surface of 160 toward the light emitting element 130 and the light receiving element 140.
- the light shielding member 167 has the same configuration as that of the above-described light shielding member 166, and only the protruding amount is different.
- the light shielding member 167 corresponds to an example of a fourth light shielding unit.
- the detection accuracy of the optical encoder 100 can be improved.
- the protruding amount of the light shielding member 167 in the present modification may be an amount corresponding to the separation distance d3 between the light transmitting member 160 and the light receiving element 140, similarly to the light shielding member 166 described above.
- Optical encoder 110 Linear scale (an example of scale) DESCRIPTION OF SYMBOLS 111 Reflection slit 130 Light emitting element 132 Light emitting part 140 Light receiving element 141 Substrate 142 Light receiving part 143 Side surface 144 Coating film (an example of a first light shielding part) 145 Base member 153 Wall portion (an example of a first light shielding portion, an example of a wall member) 160 Translucent member 163 Light emitting facing portion 164 Light receiving facing portion 165 Light shielding portion (an example of a second light shielding portion) 166 light shielding member (an example of a third light shielding portion) 167 light shielding member (an example of a fourth light shielding portion) CT controller M Linear motor S Servo system SA2 Second slit array (an example of a slit array) SA3 Third slit array (an example of a slit array) SM servo motor (example of motor with encoder)
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optical Transform (AREA)
Abstract
【課題】検出精度を向上させることが可能な、光学式エンコーダ、エンコーダ付モータ、及びサーボシステムを提供する。 【解決手段】発光素子１３０と、発光素子１３０より発光されリニアスケール１１０に形成された反射スリット１１１で反射された光を、発光素子１３０の発光部１３２よりリニアスケール１１０側に位置する受光部１４２で受光する受光素子１４０と、発光素子１３０と受光素子１４０の発光素子１３０側の側面１４３との間に位置し、発光素子１３０より発光された光を遮光するように構成された壁部１５３と、を有する。
Description
開示の実施形態は、光学式エンコーダ、エンコーダ付モータ、及びサーボシステムに関する。
特許文献１には、光源と、光源より照射されスケールで反射・変調された光を検出する光検出器と、を有する反射型の光学式エンコーダが記載されている。
光源より照射される光は、受光信号に含めたい反射光としてばかりではなく、散乱光や迷光としても光検出器に受光されて、光検出器におけるノイズを発生させてしまう。このようなノイズは、エンコーダの位置検出精度を低下させる要因となるが、上記従来技術では何ら考慮されていないという問題があった。
そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、検出精度を向上させることが可能な、光学式エンコーダ、エンコーダ付モータ、及びサーボシステムを提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、発光素子と、上記発光素子より発光されスケール又は回転ディスクに形成された反射スリットで反射された光を、上記発光素子の発光部より上記スケール又は上記回転ディスク側に位置する受光部で受光する受光素子と、上記発光素子と上記受光素子の上記発光素子側の側面との間に位置し、上記発光素子より発光された光を遮光するように構成された第１遮光部と、を有する、光学式エンコーダが提供される。
また、本発明の別の観点によれば、発光素子と、上記発光素子より発光されスケール又は回転ディスクに形成された反射スリットで反射された光を、上記発光素子の発光部より上記スケール又は上記回転ディスク側に位置する受光部で受光する受光素子と、を備え、上記受光素子は、上記スケール又は上記回転ディスクに対向する側の面に上記受光部が形成された基板と、上記基板の土台となるベース部材と、を有する、光学式エンコーダが提供される。
また、本発明のさらに別の観点によれば、可動子を固定子に対して移動させるリニアモータ、又は、回転子を固定子に対して回転させる回転型モータと、上記可動子又は上記回転子の位置及び速度の少なくとも一方を検出する、請求項１～９のいずれか１項に記載の光学式エンコーダと、を備える、エンコーダ付モータが提供される。
また、本発明のさらに別の観点によれば、可動子を固定子に対して移動させるリニアモータ、又は、回転子を固定子に対して回転させる回転型モータと、上記可動子又は上記回転子の位置及び速度の少なくとも一方を検出する、請求項１～９のいずれか１項に記載の光学式エンコーダと、上記光学式エンコーダの検出結果に基づいて上記リニアモータ又は上記回転型モータの駆動制御を行う制御装置と、を備える、サーボシステムが提供される。
以上説明したように本発明によれば、光学式エンコーダの検出精度を向上させることができる。
以下、図面を参照しつつ実施の形態について詳細に説明する。
ここで、各実施形態について説明する前に、本願発明者等が鋭意研究した結果、想到したノイズの原因等について説明する。
一般に、発光素子と受光素子を隣同士に配置した反射型の光学式エンコーダでは、発光素子と受光素子とをできるだけ近接させるのが好ましい。発光素子と受光素子が離れて配置されると、受光素子の受光部における光の入射角が大きくなり、検出精度が低下するからである。
ここで、光学式エンコーダの光源としては、例えば発光素子であるＬＥＤチップや台座を金属製の筐体内に収納した、いわゆるキャンタイプＬＥＤが用いられる場合がある。キャンタイプＬＥＤは、発光素子の光を横方向に照射せずに正面方向に集光して照射することが可能であるが、その構造上比較的大きな部品となるので、発光素子と受光素子とが離れて配置されてしまうという問題がある。そこで、例えば発光素子であるＬＥＤチップをプリント基板上に表面実装した、いわゆるチップタイプＬＥＤを光源として用いることが考えられる。この場合、照射する光は拡散光となるが、キャンタイプＬＥＤに比べて光源を大幅に小型化できることから、発光素子と受光素子を近接して配置することが可能となる。
なお、チップタイプＬＥＤを光源として用いる場合、ＬＥＤチップへの電力供給のためのボンディングワイヤがＬＥＤチップの上部に突出することとなる。このため、透光部材がボンディングワイヤと接触しないように、透光部材はＬＥＤチップと所定の距離だけ離間して配置される。一方で、発光素子の隣に配置される受光素子においては、受光部を透光部材に形成された第３スリットアレイにできるだけ近接させた方が好ましい。その結果、受光素子の厚みは発光素子の厚みよりも大きくなるように形成される。
しかし、このように構成される光学式エンコーダにおいては、次のような要因により位置検出精度が低下する。すなわち、受光素子の厚みが発光素子の厚みよりも大きくなる結果、受光素子の受光部が発光素子の発光部よりスケール又は回転ディスク側に位置することとなり、且つ、チップタイプＬＥＤは拡散光を照射することから、発光素子より発光された光が受光素子の側面に照射されることとなる。そして、受光素子は例えばｎ型シリコン基板にｐ型層によるフォトダイオードを形成した構成が一般的であり、シリコンは特定の波長の光（例えば赤外線等）を透過させる性質を有する。その結果、発光素子が発光する光がその特定の波長の光を含む場合には、受光素子の側面に照射された光がシリコン基板を透過してフォトダイオードに到達する、あるいは、光自体は到達しなくともシリコン基板に浸透した光により発生したキャリアがフォトダイオードに到達することによって、受光素子における検出信号にノイズを発生させてしまう。
これらの事情に想到した本願発明者等は、更に鋭意研究を行った結果、各実施形態に係る光学式エンコーダ等に想到した。以下、この各実施形態について詳細に説明する。なお、ここで説明した課題や効果などは、各実施形態のあくまで一例であって、さらなる作用効果等を各実施形態が奏することは言うまでもない。
なお、以下で説明する各実施形態に係る光学式エンコーダは、直線型（リニアタイプ）や回転型（ロータリタイプ）など様々なタイプのエンコーダに適用可能である。しかし、以下の説明では、各実施形態に係るエンコーダの理解が容易となるように、直線型のエンコーダを例に挙げて説明する。他のタイプのエンコーダに適用される場合については、検出対象をリニアスケールから回転ディスクに変更する等、適切な変更を加えることにより可能であるため、以下における詳しい説明は省略する。
＜第１実施形態＞
（１．サーボシステム）
まず、図１を参照しつつ、本実施形態に係るサーボシステムの構成について説明する。図１に示すように、本実施形態に係るサーボシステムＳは、サーボモータＳＭと、制御装置ＣＴとを有する。また、サーボモータＳＭは、光学式エンコーダ１００と、リニアモータＭとを有する。
（１．サーボシステム）
まず、図１を参照しつつ、本実施形態に係るサーボシステムの構成について説明する。図１に示すように、本実施形態に係るサーボシステムＳは、サーボモータＳＭと、制御装置ＣＴとを有する。また、サーボモータＳＭは、光学式エンコーダ１００と、リニアモータＭとを有する。
リニアモータＭは、エンコーダ１００を含まない動力発生源の一例である。このリニアモータＭ単体をサーボモータという場合もあるが、本実施形態では、エンコーダ１００を含む構成をサーボモータＳＭということにする。このサーボモータＳＭがエンコーダ付モータの一例に相当する。リニアモータＭは、固定子ｍ１と可動子ｍ２を備えている。固定子ｍ１及び可動子ｍ２は、一方が電機子として機能し、他方が界磁として機能する。固定子ｍ１に対して制御装置ＣＴから制御信号が入力され、可動子ｍ２は固定子ｍ１の長手方向に沿って直線往復移動される。
なお、リニアモータＭは、例えば位置データ等のようなエンコーダ１００が検出するデータに基づいて制御されるモータであれば特に限定されるものではない。また、リニアモータＭは、動力源として電気を使用する電動式モータである場合に限られるものではなく、例えば、油圧式モータ、エア式モータ、蒸気式モータ等の他の動力源を使用したモータであってもよい。ただし、説明の便宜上、以下ではリニアモータＭが電動式モータである場合について説明する。
本実施形態に係る光学式エンコーダ１００は、固定子ｍ１側に設けられたリニアスケール１１０と、可動子ｍ２側に設けられた検出部１２０とを備える。リニアスケール１１０がスケールの一例に相当する。リニアスケール１１０と検出部１２０は対向するように配置される。光学式エンコーダ１００は、可動子ｍ２が固定子ｍ１に対して相対移動すると、リニアスケール１１０に形成された反射スリット１１１（図２参照）を検出することにより、可動子ｍ２の固定子ｍ１に対する相対移動量を検出し、その位置を表す位置データを検出部１２０から出力する。なお、本実施形態ではリニアスケール１１０を固定子ｍ１側に、検出部１２０を可動子ｍ２側に設ける場合を一例として説明するが、反対にリニアスケール１１０を可動子ｍ２側に、１又は複数の検出部１２０を固定子ｍ１側の適宜の位置に設けてもよい。
光学式エンコーダ１００は、リニアモータＭの位置に加えて又は代えて、リニアモータＭの速度及び加速度の少なくとも一方を検出してもよい。この場合、リニアモータＭの速度及び加速度は、例えば、位置を時間で１又は２階微分したり検出信号（例えばインクリメンタル信号）を所定時間の間カウントするなどの処理により検出することが可能である。説明の便宜上、以下では光学式エンコーダ１００が検出する物理量は位置であるとして説明する。
制御装置ＣＴは、光学式エンコーダ１００から出力される位置データを取得して、当該位置データに基づいて、リニアモータＭの駆動を制御する。従って、リニアモータＭとして電動式モータが使用される本実施形態では、制御装置ＣＴは、位置データに基づいて、リニアモータＭに印加する電流又は電圧等を制御することにより、リニアモータＭの駆動を制御する。更に、制御装置ＣＴは、上位制御装置（図示せず）から上位制御信号を取得して、当該上位制御信号に表された位置等を実現可能な駆動力がリニアモータＭの可動子ｍ２から出力されるように、リニアモータＭを制御することも可能である。なお、リニアモータＭが、油圧式、エア式、蒸気式などの他の動力源を使用する場合には、制御装置ＣＴは、それらの動力源の供給を制御することにより、リニアモータＭの駆動を制御することが可能である。
（２．光学式エンコーダ）
次に、図２～図４を参照しつつ、本実施形態に係る光学式エンコーダ１００について説明する。図２に示すように、本実施形態に係る光学式エンコーダ１００は、いわゆる反射型エンコーダであり、リニアスケール１１０と、検出部１２０とを有する。検出部１２０は、支持基板１２１と、発光素子１３０と、受光素子１４０と、遮光部材１５０と、透光部材１６０とを有する。
次に、図２～図４を参照しつつ、本実施形態に係る光学式エンコーダ１００について説明する。図２に示すように、本実施形態に係る光学式エンコーダ１００は、いわゆる反射型エンコーダであり、リニアスケール１１０と、検出部１２０とを有する。検出部１２０は、支持基板１２１と、発光素子１３０と、受光素子１４０と、遮光部材１５０と、透光部材１６０とを有する。
ここで、光学式エンコーダ１００の構造の説明の便宜上、本実施形態では、上下等の方向を以下のように定める。つまり、図２において、検出部１２０がリニアスケール１１０と面する方向、つまりＺ軸正の方向を「上」と表し、逆のＺ軸負の方向を「下」と表す。但し、本実施形態に係る光学式エンコーダ１００の各構成の位置関係は、上下等の概念に特に限定されるものではない。また、説明の便宜に応じて、ここで定めた方向について他の表現等をしたり、これら以外の方向については適宜説明しつつ使用する場合もあることを付言しておく。
（２－１．リニアスケール）
リニアスケール１１０は、固定子ｍ１の検出部１２０と対向する面に、可動子ｍ２の移動範囲全域に亘って設けられている。図２に示すように、リニアスケール１１０は、基板１１２を有する。この基板１１２の下側の面（検出部１２０と対向する面）には、リニアスケール１１０の短手方向（Ｙ軸方向）に沿った複数の反射スリット１１１が固定子ｍ１と可動子ｍ２の相対移動方向（Ｘ軸方向）に所定のピッチｄ１で配列された第１スリットアレイＳＡ１が形成されている。各反射スリット１１１は、光を反射しないように構成された基板１１２の表面に、光を反射する材料（例えばアルミニウム等）が塗布されることにより、形成可能である。基板１１２の材質は、ガラスや金属、樹脂等を使用することが可能である。また、反射スリット１１１は、例えば、反射率の高い金属を基板１１２として使用し、光を反射させない部分を、スパッタリング等により粗面としたり反射率の低い材質を塗布したりすることで、反射率を低下させて、形成されてもよい。ただし、リニアスケール１１０の材質や製造方法等については特に限定されるものではない。
リニアスケール１１０は、固定子ｍ１の検出部１２０と対向する面に、可動子ｍ２の移動範囲全域に亘って設けられている。図２に示すように、リニアスケール１１０は、基板１１２を有する。この基板１１２の下側の面（検出部１２０と対向する面）には、リニアスケール１１０の短手方向（Ｙ軸方向）に沿った複数の反射スリット１１１が固定子ｍ１と可動子ｍ２の相対移動方向（Ｘ軸方向）に所定のピッチｄ１で配列された第１スリットアレイＳＡ１が形成されている。各反射スリット１１１は、光を反射しないように構成された基板１１２の表面に、光を反射する材料（例えばアルミニウム等）が塗布されることにより、形成可能である。基板１１２の材質は、ガラスや金属、樹脂等を使用することが可能である。また、反射スリット１１１は、例えば、反射率の高い金属を基板１１２として使用し、光を反射させない部分を、スパッタリング等により粗面としたり反射率の低い材質を塗布したりすることで、反射率を低下させて、形成されてもよい。ただし、リニアスケール１１０の材質や製造方法等については特に限定されるものではない。
（２－２．発光素子）
図２に示すように、支持基板１２１の上側の面（リニアスケール１１０と対向する面）には、発光素子１３０が設けられている。発光素子１３０は、対向する位置を通過するスリットアレイＳＡ１の一部分に光を照射する。
図２に示すように、支持基板１２１の上側の面（リニアスケール１１０と対向する面）には、発光素子１３０が設けられている。発光素子１３０は、対向する位置を通過するスリットアレイＳＡ１の一部分に光を照射する。
この発光素子１３０としては、照射領域に光を照射可能な光源であれば特に限定されるものではないが、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）チップを支持基板１２１上に表面実装した、いわゆるチップタイプＬＥＤが使用可能である。これにより、光源を大幅に小型化できることから、発光素子１３０と受光素子１４０とを近接して配置することが可能となる。また、発光素子１３０への電力供給のためのボンディングワイヤ１３１が、発光素子１３０の上部に突出して設けられている。
発光素子１３０は、特に光学レンズ等が配置されない点光源として形成され、発光部１３２（図４参照）から拡散光を照射する。なお、点光源という場合、厳密な点である必要はなく、設計上や動作原理上、略点状の位置から拡散光が発せられるものとみなせる光源であれば、有限な面から光が発せられてもよいことは言うまでもない。このように点光源を使用することにより、発光素子１３０は、対向した位置を通過する第１スリットアレイＳＡ１の一部分に拡散光を照射し、この部分にほぼ均等に光を照射することが可能である。また、光学素子による集光・拡散を行わないため、光学素子による誤差等が生じにくく、第１スリットアレイＳＡ１への照射光の直進性を高める事が可能である。
（２－３．受光素子）
図２に示すように、支持基板１２１の上側の面には、受光素子１４０が設けられている。受光素子１４０と発光素子１３０はＸ軸方向に並列して配置されている。受光素子１４０は、発光素子１３０より発光されリニアスケール１１０の第１スリットアレイＳＡ１で反射された光を受光する。
図２に示すように、支持基板１２１の上側の面には、受光素子１４０が設けられている。受光素子１４０と発光素子１３０はＸ軸方向に並列して配置されている。受光素子１４０は、発光素子１３０より発光されリニアスケール１１０の第１スリットアレイＳＡ１で反射された光を受光する。
受光素子１４０は、第１スリットアレイＳＡ１からの反射光を受光して検出信号を出力可能な素子であれば特に限定されるものではないが、例えば、ｎ型のシリコンで構成された基板１４１の上側の面にｐ型層によるフォトダイオードである受光部１４２を形成して構成することが可能である。本実施形態では、図２に示すように、基板１４１は略直方体状に形成され、その上側の面の発光素子１３０側の隅部に受光部１４２が形成されている。図３に示すように、各受光部１４２はＸ軸方向に沿って形成されており、複数（この例では８）の受光部１４２がＹ軸方向に所定のピッチｄ２で配列されている。なお、受光部１４２としては、フォトダイオードに限られるものではなく、第１スリットアレイＳＡ１からの反射光を受光して電気信号に変換可能なものであれば、特に限定されるものではない。
なお、図４に示すように、ボンディングワイヤ１３１が発光素子１３０の上部に突出して設けられるため、透光部材１６０がボンディングワイヤ１３１と接触しないように、透光部材１６０は発光素子１３０と所定の距離だけ離間して配置される。一方で、受光素子１４０においては、受光部１４２を透光部材１６０に形成された後述の第３スリットアレイＳＡ３にできるだけ近接させた方が好ましい。その結果、受光素子１４０の厚みは、発光素子１３０の厚みよりも大きくなるように形成され、受光素子１４０の受光部１４２は発光素子１３０の発光部１３２よりリニアスケール１１０側に位置している。なお、受光部１４２と透光部材１６０の下側の面とは、僅かに離間して配置されている。
（２－４．遮光部材）
図２に示すように、支持基板１２１の上側の面には、遮光部材１５０が設けられている。遮光部材１５０は、発光素子１３０より発光される光（例えば赤外線等）に対して遮光性を有する材料（例えば樹脂等）で構成されている。
図２に示すように、支持基板１２１の上側の面には、遮光部材１５０が設けられている。遮光部材１５０は、発光素子１３０より発光される光（例えば赤外線等）に対して遮光性を有する材料（例えば樹脂等）で構成されている。
遮光部材１５０には、発光素子１３０が収納される貫通孔１５１と、受光素子１４０が収納される貫通孔１５２とが形成されている。これら貫通孔１５１と貫通孔１５２とは、壁部１５３により区画されている。つまり、壁部１５３は、発光素子１３０の発光部１３２と、受光素子１４０（基板１４１）の発光素子１３０側の側面１４３（図３及び図４参照）との間に位置することとなる。貫通孔１５１に発光素子１３０を収納することにより、発光素子１３０の光を横方向（Ｘ軸とＹ軸を含む平面方向）に照射させずに主として正面方向（Ｚ軸正の方向）に照射させることが可能である。また、貫通孔１５２に受光素子１４０を収納することにより、外乱光（発光素子１３０で発光され第１スリットアレイＳＡ１で反射された光以外の周囲の光）が受光部１４２で受光されるのを抑制できる。更に、発光素子１３０と受光素子１４０の側面１４３との間に壁部１５３を設けることにより、図４に示すように、壁部１５３が無ければ受光素子１４０の側面１４３に照射される光Ｌ１等を壁部１５３で遮光し、光Ｌ１等が受光素子１４０の側面１４３に照射されることを防止できる。なお、壁部１５３が第１遮光部及び壁部材の一例に相当する。
（２－５．透光部材）
図２に示すように、遮光部材１５０の上側の面には透光部材１６０が設けられている。これにより、透光部材１６０は、発光素子１３０及び受光素子１４０とリニアスケール１１０との間に配置される。透光部材１６０は、遮光部材１５０の貫通孔１５１の全部と貫通孔１５２の一部を覆うように設けられている。これにより、発光素子１３０と受光素子１４０の受光部１４２の上側は、透光部材１６０によってそれぞれ覆われる。遮光部材１５０の上側の面は透光部材１６０の下側の面と密着しており、遮光部材１５０（壁部１５３を含む）は透光部材１６０の支持部材としての役割も果たしている。
図２に示すように、遮光部材１５０の上側の面には透光部材１６０が設けられている。これにより、透光部材１６０は、発光素子１３０及び受光素子１４０とリニアスケール１１０との間に配置される。透光部材１６０は、遮光部材１５０の貫通孔１５１の全部と貫通孔１５２の一部を覆うように設けられている。これにより、発光素子１３０と受光素子１４０の受光部１４２の上側は、透光部材１６０によってそれぞれ覆われる。遮光部材１５０の上側の面は透光部材１６０の下側の面と密着しており、遮光部材１５０（壁部１５３を含む）は透光部材１６０の支持部材としての役割も果たしている。
透光部材１６０は、発光素子１３０より発光される光（例えば赤外線等）に対して透光性を有する材料（例えばガラス、透明樹脂等）で構成されている。透光部材１６０の下側の面（発光素子１３０及び受光素子１４０と対向する面）のうち、発光素子１３０の発光部１３２と対向する領域１６３（図３参照。以下適宜「発光対向部１６３」という）には、第２スリットアレイＳＡ２が形成されている。図３に示すように、第２スリットアレイＳＡ２は、Ｙ軸方向に沿った複数の遮光スリット１６１がＸ軸方向に所定のピッチで配列されて構成されている。他方、透光部材１６０の下側の面のうち、受光素子１４０の受光部１４２と対向する領域１６４（図３参照。以下適宜「受光対向部１６４」という）には、第３スリットアレイＳＡ３が形成されている。図３に示すように、第３スリットアレイＳＡ３は、Ｙ軸方向に対して僅かに傾斜した複数の遮光スリット１６２がＸ軸方向に所定のピッチｄ１で配列されて構成されている。なお、第２スリットアレイＳＡ２及び第３スリットアレイＳＡ３がスリットアレイの一例に相当する。
各遮光スリット１６１，１６２は、光を透過するように構成された透光部材１６０の表面に、光を遮蔽する材料（例えば酸化クロム等）が塗布されることにより、形成可能である。但し、透光部材１６０の材質や製造方法等については特に限定されるものではない。
リニアスケール１１０の第１スリットアレイＳＡ１と、透光部材１６０の第２スリットアレイＳＡ２及び第３スリットアレイＳＡ３とは、３個のスリットアレイによる回析・干渉現象を利用したいわゆる３格子光学系システムを構成する。第１スリットアレイＳＡ１の反射スリット１１１のピッチｄ１と第３スリットアレイＳＡ３の遮光スリット１６２のピッチｄ１は等しくなっており、このピッチｄ１と遮光スリット１６２のＹ軸に対する傾斜角θによって決定されるモアレ縞が得られる。図３に示すように、受光素子１４０の受光部１４２は、モアレ縞の周期方向（Ｙ軸方向）に配列されており、受光部１４２のピッチｄ２をモアレ縞の３／４周期とすることにより、位相の異なる４つの信号、すなわちＡ＋相（０度）、Ｂ＋相（９０度）、Ａ－相（１８０度）、Ｂ－相（２７０度）を得ることができる。本実施形態では、８個の受光部１４２を形成するので、上記位相の異なる４つの信号を２組得ることが可能である。
なお、本実施形態では３格子光学系システムとする場合を一例として説明するが、必ずしも３格子とする必要はない。例えば、第３スリットアレイＳＡ３を形成せずに、第１スリットアレイＳＡ１と第２スリットアレイＳＡ２の２格子光学系とし、各受光部１４２をＹ軸方向に沿って形成して所定のピッチでＸ軸方向に配列させた構成としてもよい。
また図３及び図４に示すように、透光部材１６０の下側の面における発光対向部１６３と受光対向部１６４との間の位置には、発光素子１３０より発光された光を遮光するように構成された遮光部１６５が形成されている。遮光部１６５は、上述した遮光スリット１６１，１６２と同様に、透光部材１６０の表面に光を遮蔽する材料（例えば酸化クロム等）が塗布されることにより形成可能であるが、板状に形成した遮蔽部材を透光部材１６０の表面に貼り付ける等、塗布以外の方法で形成してもよい。遮光部１６５が第２遮光部の一例に相当する。
図３に示すように、遮光部１６５は、透光部材１６０と壁部１５３との接触部分に、この例では略長方形状に形成されている。遮光部１６５は、壁部１５３から発光素子１３０側に突出した庇部１６５ａを有しており、図４に示すように、庇部１６５ａが無ければ発光素子１３０で発光され透光部材１６０の内面で反射されて受光部１４２に至る光Ｌ２等を庇部１６５ａで遮光し、透光部材１６０の内面からの反射光が受光部１４２に受光されることを防止できる。また、遮光部１６５は、発光素子１３０で発光されリニアスケール１１０の反射スリット１１１で反射されて受光素子１４０の受光部１４２に至る光等の光路上には位置しないので、本来の受光信号に含めたい光を遮ることはない。
（３．第１実施形態による効果の例）
本実施形態の光学式エンコーダ１００においては、受光素子１４０の厚みが発光素子１３０の厚みよりも大きくなる結果、受光素子１４０の受光部１４２が発光素子１３０の発光部１３２よりリニアスケール１１０側に位置することとなり、且つ、発光素子１３０は拡散光を照射することから、仮に壁部１５３を設けなければ、発光素子１３０より発光された光が受光素子１４０の側面１４３に照射されることとなる。このとき、基板１４１に含まれるシリコンは特定の波長の光（赤外線等）を透過させる性質を有する。その結果、発光素子１３０が発光する光がその特定の波長の光を含む場合には、受光素子１４０の側面１４３に照射された光が基板１４１を透過して受光部１４２に到達する、あるいは、光自体は到達しなくとも基板１４１に浸透した光により発生したキャリアが受光部１４２に到達することによって、受光素子１４０における検出信号にノイズを発生させてしまう。
本実施形態の光学式エンコーダ１００においては、受光素子１４０の厚みが発光素子１３０の厚みよりも大きくなる結果、受光素子１４０の受光部１４２が発光素子１３０の発光部１３２よりリニアスケール１１０側に位置することとなり、且つ、発光素子１３０は拡散光を照射することから、仮に壁部１５３を設けなければ、発光素子１３０より発光された光が受光素子１４０の側面１４３に照射されることとなる。このとき、基板１４１に含まれるシリコンは特定の波長の光（赤外線等）を透過させる性質を有する。その結果、発光素子１３０が発光する光がその特定の波長の光を含む場合には、受光素子１４０の側面１４３に照射された光が基板１４１を透過して受光部１４２に到達する、あるいは、光自体は到達しなくとも基板１４１に浸透した光により発生したキャリアが受光部１４２に到達することによって、受光素子１４０における検出信号にノイズを発生させてしまう。
そこで本実施形態のように、発光素子１３０と受光素子１４０の発光素子１３０側の側面１４３との間に、発光素子１３０より発光された光を遮光するように構成された壁部１５３を設けることにより、発光素子１３０からの光が受光素子１４０の側面１４３に照射されることを防止できるので、上述した要因によるノイズの発生を防止できる。従って、光学式エンコーダ１００の検出精度を向上させることができる。
また、本実施形態では特に、発光素子１３０及び受光素子１４０とリニアスケール１１０との間に、発光素子１３０より発光される光に対して透光性を有する透光部材１６０が配置される。このような構成においては、発光素子１３０で発光され透光部材１６０を透過する光の一部が、透光部材１６０の内面で反射されて受光部１４２に受光され、ノイズを発生させるおそれがある。
そこで本実施形態では、透光部材１６０の下側の表面における発光対向部１６３と受光対向部１６４との間の位置に遮光部１６５を形成する。遮光部１６５の庇部１６５ａが、発光素子１３０で発光され透光部材１６０の内面で反射されて受光部１４２に至る光Ｌ２の光路上に位置するので、透光部材１６０の内面からの反射光が受光部１４２に受光されることを防止できる。従って、上述した要因によるノイズの発生を防止でき、光学式エンコーダ１００の検出精度を向上させることができる。
また、本実施形態では特に、発光素子１３０から受光素子１４０の側面１４３に照射される光を壁部１５３によって遮光することで、発光素子１３０より発光された光を遮光しつつ、壁部１５３の上面を透光部材１６０の底面に密着させて、透光部材１６０を支持させることが可能である。
＜第２実施形態＞
次に、図５～図７を参照しつつ、第２実施形態に係る光学式エンコーダについて説明する。なお、本実施形態では、主として上述した第１実施形態と異なる部分について説明し、実質的に同一の機能を有する構成要素は、原則として同一の符号で表し、これらの構成要素についての重複説明は、適宜省略する。
次に、図５～図７を参照しつつ、第２実施形態に係る光学式エンコーダについて説明する。なお、本実施形態では、主として上述した第１実施形態と異なる部分について説明し、実質的に同一の機能を有する構成要素は、原則として同一の符号で表し、これらの構成要素についての重複説明は、適宜省略する。
（４．光学式エンコーダ）
図５に示すように、本実施形態に係る光学式エンコーダ１００は、遮光部材１５０Ａを有している。遮光部材１５０Ａが、前述の遮光部材１５０と異なる点は、貫通孔１５１，１５２の代わりに、単一の貫通孔１５４を有する点である。この貫通孔１５４内には、発光素子１３０及び受光素子１４０が両方とも収納される。また、受光素子１４０の発光素子１３０側の側面１４３には、塗膜１４４が形成されている。この塗膜１４４は、発光素子１３０より発光される光に対して遮光性を有する材料（例えば樹脂等）を側面１４３に塗布することにより形成される。なお、板状に形成した遮蔽部材を受光素子１４０の側面１４３に貼り付ける等、塗布以外の方法で遮光部を形成してもよい。塗膜１４４が第１遮光部の一例に相当する。
図５に示すように、本実施形態に係る光学式エンコーダ１００は、遮光部材１５０Ａを有している。遮光部材１５０Ａが、前述の遮光部材１５０と異なる点は、貫通孔１５１，１５２の代わりに、単一の貫通孔１５４を有する点である。この貫通孔１５４内には、発光素子１３０及び受光素子１４０が両方とも収納される。また、受光素子１４０の発光素子１３０側の側面１４３には、塗膜１４４が形成されている。この塗膜１４４は、発光素子１３０より発光される光に対して遮光性を有する材料（例えば樹脂等）を側面１４３に塗布することにより形成される。なお、板状に形成した遮蔽部材を受光素子１４０の側面１４３に貼り付ける等、塗布以外の方法で遮光部を形成してもよい。塗膜１４４が第１遮光部の一例に相当する。
このように、受光素子１４０の側面１４３に塗膜１４４を形成することにより、図６に示すように、塗膜１４４が無ければ受光素子１４０の側面１４３に照射される光Ｌ１等を塗膜１４４で遮光し、光Ｌ１等が受光素子１４０の側面１４３に照射されることを防止できる。また本実施形態では、第１実施形態と同様に、透光部材１６０の下側の面に遮光部１６５Ａが形成されている。この遮光部１６５Ａは、第１実施形態のように壁部１５３が無い分、遮光部１６５よりもＸ軸方向に長く形成されている。その結果、図６に示すように、遮光部１６５Ａが無ければ発光素子１３０で発光され透光部材１６０の内面で反射されて受光部１４２に至る光Ｌ２等を遮光部１６５Ａで遮光し、透光部材１６０の内面からの反射光が受光部１４２に受光されることを防止できる。なお、本実施形態に係る光学式エンコーダ１００の上記以外の構成は、上述した第１実施形態と同様である。
（５．第２実施形態による効果の例）
本実施形態の光学式エンコーダ１００においては、受光素子１４０の発光素子１３０側の側面１４３に遮光性材料を塗布することで、塗膜１４４を形成する。これにより、発光素子１３０からの光が受光素子１４０の側面１４３に照射されることを防止できるので、光学式エンコーダ１００の検出精度を向上させることができる。また、第１実施形態のように発光素子１３０と受光素子１４０の間に壁部１５３を配置する場合、発光素子１３０と受光素子１４０との隙間が狭いことから、遮光部材１５０の設置の際に高精度な位置合わせ作業が必要となるが、本実施形態ではそのような高精度な位置合わせ作業が不要となるので、製造工程を容易化できる。
本実施形態の光学式エンコーダ１００においては、受光素子１４０の発光素子１３０側の側面１４３に遮光性材料を塗布することで、塗膜１４４を形成する。これにより、発光素子１３０からの光が受光素子１４０の側面１４３に照射されることを防止できるので、光学式エンコーダ１００の検出精度を向上させることができる。また、第１実施形態のように発光素子１３０と受光素子１４０の間に壁部１５３を配置する場合、発光素子１３０と受光素子１４０との隙間が狭いことから、遮光部材１５０の設置の際に高精度な位置合わせ作業が必要となるが、本実施形態ではそのような高精度な位置合わせ作業が不要となるので、製造工程を容易化できる。
（６．第２実施形態の変形例）
上述した第２実施形態では、発光素子１３０と受光素子１４０の間に壁部１５３を配置しないので、発光素子１３０で発光された光の一部が透光部材１６０と受光素子１４０の隙間に進入し、透光部材１６０の下側の表面で反射されて受光部１４２に受光され、ノイズを発生させるおそれがある。
上述した第２実施形態では、発光素子１３０と受光素子１４０の間に壁部１５３を配置しないので、発光素子１３０で発光された光の一部が透光部材１６０と受光素子１４０の隙間に進入し、透光部材１６０の下側の表面で反射されて受光部１４２に受光され、ノイズを発生させるおそれがある。
そこで、図７に示すように、透光部材１６０の下側の表面における発光対向部１６３と受光対向部１６４との間の位置に、発光素子１３０より発光された光を遮光するように構成された遮光部材１６６を設けてもよい。この例では、遮光部材１６６は、遮光部１６５ＡのＸ軸負側の端部に配置されている。遮光部材１６６は、遮光部材１５０と同様、発光素子１３０より発光される光（例えば赤外線等）に対して遮光性を有する材料（例えば樹脂等）で構成されている。遮光部材１６６は、例えば接着剤により透光部材１６０の下側の表面に接着して固定してもよいし、遮光部材１６６として上面に粘着材がコーティングされたシール状の部材を用いて透光部材１６０の下側の表面に貼り付けてもよいが、遮光部材１６６の固定方法はこれに限定されるものではない。
遮光部材１６６は、透光部材１６０と受光素子１４０との離間距離ｄ３に対応した量（この例では離間距離ｄ３とほぼ等しい量）だけ透光部材１６０の下側の表面より発光素子１３０及び受光素子１４０側に突出した形状に形成されている。なお、図７に示す例では遮光部材１６６の断面形状を三角形状としているが、これに限定されるものではなく、四角形状や半円形状等としてもよい。また、遮光部１６５Ａと遮光部材１６６とを一体の部材として形成してもよい。なお、遮光部材１６６が第３遮光部の一例に相当する。
本変形例によれば、図７に示すように、遮光部材１６６が無ければ発光素子１３０で発光され透光部材１６０と受光素子１４０の隙間に進入して受光部１４２に至る光Ｌ３等を遮光部材１６６で遮光できるので、上述した要因によるノイズの発生を防止できる。従って、光学式エンコーダの検出精度を向上させることができる。
＜第３実施形態＞
次に、図８～図１０を参照しつつ、第３実施形態に係る光学式エンコーダについて説明する。なお、本実施形態では、主として上述した第２実施形態と異なる部分について説明し、実質的に同一の機能を有する構成要素は、原則として同一の符号で表し、これらの構成要素についての重複説明は、適宜省略する。
次に、図８～図１０を参照しつつ、第３実施形態に係る光学式エンコーダについて説明する。なお、本実施形態では、主として上述した第２実施形態と異なる部分について説明し、実質的に同一の機能を有する構成要素は、原則として同一の符号で表し、これらの構成要素についての重複説明は、適宜省略する。
（７．光学式エンコーダ）
図８に示すように、本実施形態に係る光学式エンコーダ１００は、受光素子１４０Ａを有している。受光素子１４０Ａが前述の受光素子１４０と異なる点は、上側の面に受光部１４２が形成された基板１４１の下側に、基板１４１の土台となるベース部材１４５を設けた点である。すなわち、受光素子１４０Ａは、基板１４１とベース部材１４５による２層構造となっている。受光素子１４０Ａの厚みは前述の受光素子１４０と同等であるが、図９に示すように、ベース部材１４５は受光素子１４０Ａの厚みの大部分を占め、基板１４１が残りの僅かな厚みを占めるように形成されている。なお、本実施形態に係る光学式エンコーダ１００の上記以外の構成は、上述した第２実施形態と同様である。
図８に示すように、本実施形態に係る光学式エンコーダ１００は、受光素子１４０Ａを有している。受光素子１４０Ａが前述の受光素子１４０と異なる点は、上側の面に受光部１４２が形成された基板１４１の下側に、基板１４１の土台となるベース部材１４５を設けた点である。すなわち、受光素子１４０Ａは、基板１４１とベース部材１４５による２層構造となっている。受光素子１４０Ａの厚みは前述の受光素子１４０と同等であるが、図９に示すように、ベース部材１４５は受光素子１４０Ａの厚みの大部分を占め、基板１４１が残りの僅かな厚みを占めるように形成されている。なお、本実施形態に係る光学式エンコーダ１００の上記以外の構成は、上述した第２実施形態と同様である。
（８．第３実施形態による効果の例）
このように、受光素子１４０Ａを多層構造とすることで、基板１４１の下方にｎ型シリコン基板である基板１４１とは異なる物性を有する部材を配置し、当該物性を利用して受光素子のノイズの低減を図ることが可能である。例えば、ベース部材１４５を、発光素子１３０より発光される光（例えば赤外線等）に対して遮光性を有する材料（例えば樹脂等）で構成することにより、受光素子１４０の発光素子１３０側の側面１４３に照射された光のうちベース部材１４５に照射された光Ｌ４等を遮光し、該光がベース部材１４５を透過して受光部１４２に到達するのを防止できる。また例えば、ベース部材１４５を、基板１４１を構成するシリコンよりも光吸収率が高い材料で構成することにより、受光素子１４０の発光素子１３０側の側面１４３に照射された光のうちベース部材１４５に照射された光Ｌ４等がベース部材１４５を透過して受光部１４２に到達するのを抑制できる。このようにして、受光素子１４０Ａにおける検出信号にノイズが発生するのを抑制できるので、光学式エンコーダ１００の検出精度を向上させることができる。
このように、受光素子１４０Ａを多層構造とすることで、基板１４１の下方にｎ型シリコン基板である基板１４１とは異なる物性を有する部材を配置し、当該物性を利用して受光素子のノイズの低減を図ることが可能である。例えば、ベース部材１４５を、発光素子１３０より発光される光（例えば赤外線等）に対して遮光性を有する材料（例えば樹脂等）で構成することにより、受光素子１４０の発光素子１３０側の側面１４３に照射された光のうちベース部材１４５に照射された光Ｌ４等を遮光し、該光がベース部材１４５を透過して受光部１４２に到達するのを防止できる。また例えば、ベース部材１４５を、基板１４１を構成するシリコンよりも光吸収率が高い材料で構成することにより、受光素子１４０の発光素子１３０側の側面１４３に照射された光のうちベース部材１４５に照射された光Ｌ４等がベース部材１４５を透過して受光部１４２に到達するのを抑制できる。このようにして、受光素子１４０Ａにおける検出信号にノイズが発生するのを抑制できるので、光学式エンコーダ１００の検出精度を向上させることができる。
なお、本実施形態では、基板１４１におけるベース部材１４５側の境界面を、発光素子１３０の発光部１３２よりリニアスケール１１０側に位置させることで、少なくとも上記効果を得ることが可能である。その意味では、ベース部材１４５の厚みは、発光素子１３０の厚みよりも大きくなるように形成すれば足りる。但し、受光素子１４０の側面１４３に照射された光のできるだけ多くを基板１４１側でなくベース部材１４５側に照射させるためには、本実施形態のようにベース部材１４５が受光素子１４０Ａの厚みの大部分を占めるように形成するのが好ましい。
また、本実施形態では受光素子１４０Ａを２層構造としたが、３層以上の多層構造としてもよい。例えば３層構造とする場合、上下２層をシリコン基板、真ん中の層を金属層（例えばアンチモン等）として形成することで、下のシリコン基板の側面に光が照射されて発生したキャリアを金属層で捕捉し、該キャリアが受光部１４２に到達するのを防止することが可能となる。
（９．第３実施形態の変形例）
上述した第３実施形態では、第２実施形態と同様に、発光素子１３０で発光された光の一部が透光部材１６０と受光素子１４０の隙間に進入し、透光部材１６０の下側の表面で反射されて受光部１４２に受光され、ノイズを発生させるおそれがある。また、受光素子１４０の側面１４３に照射された光のうち基板１４１の側面に照射された光については、基板１４１を透過して受光部１４２に到達する、あるいは、基板１４１に浸透した光により発生したキャリアが受光部１４２に到達することによって、受光素子１４０における検出信号にノイズを発生させるおそれがある。
上述した第３実施形態では、第２実施形態と同様に、発光素子１３０で発光された光の一部が透光部材１６０と受光素子１４０の隙間に進入し、透光部材１６０の下側の表面で反射されて受光部１４２に受光され、ノイズを発生させるおそれがある。また、受光素子１４０の側面１４３に照射された光のうち基板１４１の側面に照射された光については、基板１４１を透過して受光部１４２に到達する、あるいは、基板１４１に浸透した光により発生したキャリアが受光部１４２に到達することによって、受光素子１４０における検出信号にノイズを発生させるおそれがある。
そこで本変形例では、図１０に示すように、透光部材１６０の下側の表面における発光対向部１６３と受光対向部１６４との間の位置に、発光素子１３０より発光された光を遮光するように構成された遮光部材１６７を設けてもよい。本変形例の遮光部材１６７は、透光部材１６０と受光素子１４０との離間距離に基板１４１の厚みを加えた距離ｄ４に対応した量（この例では距離ｄ４より若干大きい量）だけ透光部材１６０の下側の表面より発光素子１３０及び受光素子１４０側に突出した形状に形成されている。遮光部材１６７は、前述の遮光部材１６６と同様の構成であり、その突出量が異なるだけである。なお、遮光部材１６７が第４遮光部の一例に相当する。
本変形例によれば、図１０に示すように、遮光部材１６７が無ければ発光素子１３０で発光され透光部材１６０と受光素子１４０の隙間に進入して受光部１４２に至る光Ｌ３等を遮光部材１６７で遮光できると共に、遮光部材１６７が無ければ発光素子１３０で発光され基板１４１の側面１４３に照射される光Ｌ５等を遮光できるので、上述した要因によるノイズの発生を防止できる。従って、光学式エンコーダ１００の検出精度を向上させることができる。
なお、本変形例における遮光部材１６７の突出量を、前述の遮光部材１６６と同様に、透光部材１６０と受光素子１４０との離間距離ｄ３に対応した量としてもよいのは言うまでもない。
また、以上既に述べた以外にも、上記各実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。その他、一々例示はしないが、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
１００ 光学式エンコーダ
１１０ リニアスケール（スケールの一例）
１１１ 反射スリット
１３０ 発光素子
１３２ 発光部
１４０ 受光素子
１４１ 基板
１４２ 受光部
１４３ 側面
１４４ 塗膜（第１遮光部の一例）
１４５ ベース部材
１５３ 壁部（第１遮光部の一例、壁部材の一例）
１６０ 透光部材
１６３ 発光対向部
１６４ 受光対向部
１６５ 遮光部（第２遮光部の一例）
１６６ 遮光部材（第３遮光部の一例）
１６７ 遮光部材（第４遮光部の一例）
ＣＴ 制御装置
Ｍ リニアモータ
Ｓ サーボシステム
ＳＡ２ 第２スリットアレイ（スリットアレイの一例）
ＳＡ３ 第３スリットアレイ（スリットアレイの一例）
ＳＭ サーボモータ（エンコーダ付モータの一例）
１１０ リニアスケール（スケールの一例）
１１１ 反射スリット
１３０ 発光素子
１３２ 発光部
１４０ 受光素子
１４１ 基板
１４２ 受光部
１４３ 側面
１４４ 塗膜（第１遮光部の一例）
１４５ ベース部材
１５３ 壁部（第１遮光部の一例、壁部材の一例）
１６０ 透光部材
１６３ 発光対向部
１６４ 受光対向部
１６５ 遮光部（第２遮光部の一例）
１６６ 遮光部材（第３遮光部の一例）
１６７ 遮光部材（第４遮光部の一例）
ＣＴ 制御装置
Ｍ リニアモータ
Ｓ サーボシステム
ＳＡ２ 第２スリットアレイ（スリットアレイの一例）
ＳＡ３ 第３スリットアレイ（スリットアレイの一例）
ＳＭ サーボモータ（エンコーダ付モータの一例）
Claims (11)
- 発光素子と、
前記発光素子より発光されスケール又は回転ディスクに形成された反射スリットで反射された光を、前記発光素子の発光部より前記スケール又は前記回転ディスク側に位置する受光部で受光する受光素子と、
前記発光素子と前記受光素子の前記発光素子側の側面との間に位置し、前記発光素子より発光された光を遮光するように構成された第１遮光部と、を有する、光学式エンコーダ。 - 前記発光素子及び前記受光素子と、前記スケール又は前記回転ディスクとの間に配置され、前記発光素子より発光される光に対して透光性を有する透光部材と、
前記透光部材の前記発光素子及び前記受光素子に対向する側の表面における、前記発光部に対向する発光対向部及び前記受光部に対向する受光対向部のうち、少なくとも前記発光対向部に形成されたスリットアレイと、
前記透光部材の前記表面における前記発光対向部と前記受光対向部との間の位置に形成され、前記発光素子より発光された光を遮光するように構成された第２遮光部と、を更に有する、請求項１に記載の光学式エンコーダ。 - 前記第１遮光部は、
前記発光素子と前記受光素子の前記発光素子側の側面との間に設けられ、前記発光素子より発光される光に対して遮光性を有する材料で構成された壁部材である、請求項１又は２に記載の光学式エンコーダ。 - 前記第１遮光部は、
前記受光素子の前記発光素子側の側面に、前記発光素子より発光される光に対して遮光性を有する材料を塗布することにより形成された塗膜である、請求項１又は２に記載の光学式エンコーダ。 - 前記透光部材は、
前記受光素子と離間して配置されており、
前記光学式エンコーダは、
前記透光部材の前記表面における前記発光対向部と前記受光対向部との間の位置に、前記透光部材と前記受光素子との離間距離に対応した量だけ前記表面より前記発光素子及び前記受光素子側に突出して設けられ、前記発光素子より発光された光を遮光するように構成された第３遮光部を更に有する、請求項４に記載の光学式エンコーダ。 - 発光素子と、
前記発光素子より発光されスケール又は回転ディスクに形成された反射スリットで反射された光を、前記発光素子の発光部より前記スケール又は前記回転ディスク側に位置する受光部で受光する受光素子と、を備え、
前記受光素子は、
前記スケール又は前記回転ディスクに対向する側の面に前記受光部が形成された基板と、
前記基板の土台となるベース部材と、を有する、光学式エンコーダ。 - 前記ベース部材は、
前記発光素子より発光される光に対して遮光性を有する材料、又は、前記基板を構成する材料よりも光吸収率が高い材料で形成される、請求項６に記載の光学式エンコーダ。 - 前記発光素子及び前記受光素子と、前記スケール又は前記回転ディスクとの間に配置され、前記発光素子より発光される光に対して透光性を有する透光部材と、
前記透光部材の前記発光素子及び前記受光素子に対向する側の表面における、前記発光部に対向する発光対向部及び前記受光部に対向する受光対向部のうち、少なくとも前記発光対向部に形成されたスリットアレイと、
前記透光部材の前記表面における前記発光対向部と前記受光対向部との間の位置に形成され、前記発光素子より発光された光を遮光するように構成された第２遮光部と、を更に有する、請求項６又は７に記載の光学式エンコーダ。 - 前記透光部材は、
前記受光素子と離間して配置されており、
前記光学式エンコーダは、
前記透光部材の前記表面における前記発光対向部と前記受光対向部との間の位置に、前記透光部材と前記受光素子との離間距離及び前記基板の厚みに対応した量だけ前記表面より前記発光素子及び前記受光素子側に突出して設けられ、前記発光素子より発光された光を遮光するように構成された第４遮光部を更に有する、請求項８に記載の光学式エンコーダ。 - 可動子を固定子に対して移動させるリニアモータ、又は、回転子を固定子に対して回転させる回転型モータと、
前記可動子又は前記回転子の位置及び速度の少なくとも一方を検出する、請求項１～９のいずれか１項に記載の光学式エンコーダと、を備える、エンコーダ付モータ。 - 可動子を固定子に対して移動させるリニアモータ、又は、回転子を固定子に対して回転させる回転型モータと、
前記可動子又は前記回転子の位置及び速度の少なくとも一方を検出する、請求項１～９のいずれか１項に記載の光学式エンコーダと、
前記光学式エンコーダの検出結果に基づいて前記リニアモータ又は前記回転型モータの駆動制御を行う制御装置と、を備える、サーボシステム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2012/068512 WO2014013621A1 (ja) | 2012-07-20 | 2012-07-20 | 光学式エンコーダ、エンコーダ付モータ、サーボシステム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2012/068512 WO2014013621A1 (ja) | 2012-07-20 | 2012-07-20 | 光学式エンコーダ、エンコーダ付モータ、サーボシステム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2014013621A1 true WO2014013621A1 (ja) | 2014-01-23 |
Family
ID=49948472
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2012/068512 WO2014013621A1 (ja) | 2012-07-20 | 2012-07-20 | 光学式エンコーダ、エンコーダ付モータ、サーボシステム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2014013621A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110392820A (zh) * | 2018-02-20 | 2019-10-29 | 三菱电机株式会社 | 绝对编码器 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08178702A (ja) * | 1994-12-27 | 1996-07-12 | Canon Inc | 光学式センサ |
| JPH1082806A (ja) * | 1996-09-06 | 1998-03-31 | Yaskawa Electric Corp | 電圧低下検出方法及び電圧低下検出回路 |
| JPH10221120A (ja) * | 1997-02-05 | 1998-08-21 | Yaskawa Electric Corp | 光学式エンコーダ装置 |
| JP2005043192A (ja) * | 2003-07-28 | 2005-02-17 | Olympus Corp | 光学式エンコーダ及びその製造方法並びに光学レンズモジュール |
| JP2005049345A (ja) * | 2003-07-15 | 2005-02-24 | Olympus Corp | 光学式変位センサ |
-
2012
- 2012-07-20 WO PCT/JP2012/068512 patent/WO2014013621A1/ja active Application Filing
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08178702A (ja) * | 1994-12-27 | 1996-07-12 | Canon Inc | 光学式センサ |
| JPH1082806A (ja) * | 1996-09-06 | 1998-03-31 | Yaskawa Electric Corp | 電圧低下検出方法及び電圧低下検出回路 |
| JPH10221120A (ja) * | 1997-02-05 | 1998-08-21 | Yaskawa Electric Corp | 光学式エンコーダ装置 |
| JP2005049345A (ja) * | 2003-07-15 | 2005-02-24 | Olympus Corp | 光学式変位センサ |
| JP2005043192A (ja) * | 2003-07-28 | 2005-02-17 | Olympus Corp | 光学式エンコーダ及びその製造方法並びに光学レンズモジュール |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110392820A (zh) * | 2018-02-20 | 2019-10-29 | 三菱电机株式会社 | 绝对编码器 |
| CN110392820B (zh) * | 2018-02-20 | 2020-05-01 | 三菱电机株式会社 | 绝对编码器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5527637B2 (ja) | エンコーダ、光学モジュール及びサーボシステム | |
| JP4416544B2 (ja) | 光学式変位測定装置 | |
| JP2006317244A (ja) | 光学式エンコーダ | |
| JP6128328B2 (ja) | エンコーダ、エンコーダ付きモータ、サーボシステム | |
| TWI664398B (zh) | Optical rotary encoder | |
| JP5999584B2 (ja) | エンコーダ、エンコーダ付きモータ、サーボシステム | |
| EP3032225A2 (en) | Encoder and motor with encoder | |
| WO2014141370A1 (ja) | エンコーダ、エンコーダ付きモータ、サーボシステム | |
| JP5943238B2 (ja) | エンコーダ、エンコーダ付きモータ、サーボシステム | |
| JP6098999B2 (ja) | エンコーダ及びエンコーダ付きモータ | |
| WO2014013621A1 (ja) | 光学式エンコーダ、エンコーダ付モータ、サーボシステム | |
| JP6004194B2 (ja) | エンコーダ、エンコーダ付きモータ、サーボシステム | |
| JP6037258B2 (ja) | エンコーダ及びエンコーダ付きモータ | |
| JP6010876B1 (ja) | エンコーダ及びエンコーダ付きモータ | |
| JP5999583B2 (ja) | エンコーダ、エンコーダ付きモータ、サーボシステム | |
| US10247582B2 (en) | Optical encoding device including an encoding disc having diffracting patterns | |
| JP2016109633A (ja) | エンコーダ及びエンコーダ付きモータ | |
| JP2015090308A (ja) | エンコーダ、エンコーダ付きモータ、サーボシステム | |
| JP5792253B2 (ja) | 導光路を有する透過型光学式エンコーダ | |
| JP2005049345A (ja) | 光学式変位センサ | |
| WO2014203314A1 (ja) | エンコーダ、エンコーダ付きモータ、及びサーボシステム | |
| JP2013083673A (ja) | 検出ユニット、エンコーダ | |
| JP7013687B2 (ja) | エンコーダ装置、駆動装置、ステージ装置、及びロボット装置 | |
| JP6004193B2 (ja) | エンコーダ、エンコーダ付きモータ、サーボシステム | |
| JP2020038081A (ja) | エンコーダ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 12881178 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 12881178 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: JP |