WO2023181670A1 - エンコーダ用光モジュール及び反射型エンコーダ - Google Patents

エンコーダ用光モジュール及び反射型エンコーダ Download PDF

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WO2023181670A1
WO2023181670A1 PCT/JP2023/003868 JP2023003868W WO2023181670A1 WO 2023181670 A1 WO2023181670 A1 WO 2023181670A1 JP 2023003868 W JP2023003868 W JP 2023003868W WO 2023181670 A1 WO2023181670 A1 WO 2023181670A1
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WO
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light
optical module
resin member
encoder
bottom wall
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Application number
PCT/JP2023/003868
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English (en)
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Inventor
洋介 桑原
Original Assignee
浜松ホトニクス株式会社
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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
    • G01D5/347—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

Definitions

  • One aspect of the present disclosure relates to an optical module for an encoder applied to a reflective encoder, and a reflective encoder.
  • Patent Document 1 describes a reflective encoder.
  • This reflective encoder includes a base portion in which a light-receiving element and a light-emitting element are arranged, a wall part arranged on the base part so as to surround the light-receiving element and the light-emitting element, and a mask plate bonded to the wall part. It is equipped with In this reflective encoder, light emitted from a light emitting element and reflected by a rotary plate passes through a slit formed in a mask plate and enters a light receiving element.
  • a reflective encoder as described above is required to have a simplified configuration and to improve detection accuracy. Therefore, one aspect of the present disclosure aims to provide an optical module for an encoder and a reflective encoder that can simplify the configuration and improve detection accuracy.
  • An optical module for an encoder is an optical module applied to a reflective encoder, and includes a bottom wall and an area on the bottom wall when viewed from the thickness direction of the bottom wall.
  • a support body having a surrounding side wall part, a light receiving element and a light emitting element arranged on a bottom wall part so as to be surrounded by the side wall part, and a bottom wall part in the side wall part so as to cover a space surrounded by the side wall part.
  • a light transmitting member disposed on the opposite end face and having a surface facing the bottom wall portion, and a resin member formed on the surface of the light transmitting member, the surface of the light transmitting member facing the light emitting element.
  • the resin member has an inner region and an outer region surrounding the inner region and facing the end face, and the resin member is integrally formed over the inner region and the outer region so as to have a portion facing the light emitting element.
  • the refractive index of the resin member for light having the center wavelength of the light emitted from the element is smaller than the refractive index of the light transmitting member for light having the center wavelength, and the light transmitting member is formed on the outer region of the resin member. It is joined to the side wall by the
  • a resin member is formed on the surface of the light transmitting member facing the bottom wall, and the resin member has an inner region on the surface of the light transmitting member so as to have a portion facing the light emitting element. It is integrally formed over the upper and outer regions.
  • the refractive index of the resin member for light having the center wavelength of light emitted from the light emitting element is smaller than the refractive index of the light transmitting member for light having the center wavelength.
  • the light transmitting member is joined to the side wall portion by a portion formed on the outer region of the resin member. Thereby, there is no need to provide a bonding member between the light transmitting member and the side wall portion in addition to the resin member functioning as an antireflection layer, and the configuration can be simplified. Furthermore, when this encoder optical module is applied to a reflective encoder, the light receiving element and the light emitting element are The distance from the rotary plate to the rotating plate can be shortened.
  • the joining member is a resin adhesive that does not have light transmittance
  • the resin adhesive will protrude inside the side wall, and the surface of the light transmitting member will be blocked by the overflowing resin adhesive, allowing light to pass through. There is a risk that the transmission area will decrease.
  • this optical module does not require a bonding member, it is possible to suppress such a decrease in the light transmission area and improve detection accuracy. Therefore, according to this optical module for an encoder, the configuration can be simplified and the detection accuracy can be improved.
  • the resin member may be formed over the entire inner region. In this case, it is possible to more reliably suppress the light emitted from the light emitting element and spread out from being reflected on the surface of the light transmitting member, and the detection accuracy can be further improved.
  • the reflectance at the interface When light having the center wavelength of the light emitted from the light emitting element enters the interface between the light transmitting member and the resin member at an incident angle of 45 degrees from the resin member side, the reflectance at the interface is as follows:
  • the reflectance at the interface may be smaller than the reflectance at the interface when light enters the interface at an incident angle of 45 degrees from the light-transmitting member side. In this case, it is possible to more reliably suppress light emitted from the light emitting element and incident on the interface between the light transmitting member and the resin member at an angle other than perpendicular to being reflected at the interface. As a result, detection accuracy can be further improved.
  • the light transmittance of the resin member for light having a wavelength of 800 nm or more and 900 nm or less may be 90% or more.
  • the light emitted from the light emitting element can satisfactorily pass through the resin member. As a result, detection accuracy can be further improved.
  • the resin member may be an adhesive film.
  • the heated resin member hardens in a relatively short period of time, the light transmitting member can be accurately joined to the end surface of the side wall portion using the resin member.
  • the resin member may be a die attach film.
  • the heated resin member hardens in a relatively short period of time, the light transmitting member can be accurately joined to the end surface of the side wall portion using the resin member.
  • the light emitting element may be placed on the light receiving element.
  • the encoder optical module when applied to a reflective encoder, the distance between the light emitting element and the rotary plate can be shortened, and detection accuracy can be further improved.
  • the encoder optical module further includes a fiber optic plate having an input surface formed by one end surface of a plurality of optical fibers and an output surface formed by the other end surface of a plurality of optical fibers, and the light receiving element is located on the bottom wall portion.
  • the fiber optic plate may have a light-receiving surface facing away from the light-receiving surface, and the fiber optic plate may be arranged on the light-receiving element such that the output surface faces the light-receiving surface. In this case, the light incident on the input surface can be reliably guided to the light receiving surface, and detection accuracy can be further improved.
  • the encoder optical module may further include an adhesive film placed between the light receiving surface and the output surface and bonding the fiber optic plate to the light receiving element.
  • an adhesive film placed between the light receiving surface and the output surface and bonding the fiber optic plate to the light receiving element.
  • An antireflection layer may be formed on the surface of the light transmitting member opposite to the bottom wall portion. In this case, reflection of light on the surface of the light transmitting member opposite to the bottom wall portion can be suppressed, and the amount of light received by the light receiving element can be increased. As a result, detection accuracy can be further improved.
  • the encoder optical module may further include a wire connected to the bottom wall and the light receiving element, and a resin member covering the wire.
  • the wire can be protected from oil splashed during use of the reflective encoder, physical external force, and the like.
  • a reflective encoder includes a rotating plate having a light reflecting pattern and the encoder optical module. According to this reflective encoder, for the reasons mentioned above, the configuration can be simplified and detection accuracy can be improved.
  • an optical module for an encoder and a reflective encoder that can simplify the configuration and improve detection accuracy.
  • FIG. 1 is a perspective view of a reflective encoder according to an embodiment.
  • 2 is a cross-sectional view of the optical module shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a diagram showing how light travels in a simulation regarding reflectance. It is a graph showing the results of a simulation regarding reflectance.
  • (a) and (b) are sectional views of an optical module according to a modified example.
  • the reflective encoder 1 includes a rotating shaft 2, a rotating plate 3, an optical module (encoder optical module) 4, and a processing section 5.
  • the rotating shaft 2 rotates about an axis A as a center line.
  • the reflective encoder 1 is, for example, an absolute rotary encoder, and is a device for detecting the absolute angle of a measurement object connected to the rotating shaft 2.
  • the rotating plate 3 is fixed to the rotating shaft 2 and rotates together with the rotating shaft 2.
  • the rotating plate 3 is a so-called code wheel.
  • the rotating plate 3 is formed in a disk shape and is attached to the rotating shaft 2 at the center so as to be arranged perpendicularly to the axis A.
  • the rotating plate 3 has a main surface 3a facing the optical module 4.
  • a light reflection pattern 3b on which light emitted from the optical module 4 is reflected is formed on the main surface 3a.
  • the light reflection pattern 3b represents a predetermined pattern such as a gray code.
  • the light reflection pattern 3b is a light reflection film made of metal such as Cr.
  • a portion of the rotary plate 3 where the light reflection pattern 3b is not formed is configured to reduce light reflection.
  • the optical module 4 is an encoder optical module applied to the reflective encoder 1, and is fixed so as to face a part of the main surface 3a of the rotary plate 3. That is, the optical module 4 faces a part of the light reflection pattern 3b.
  • the optical module 4 has a light receiving element 12 and a light emitting element 13, which will be described later.
  • the processing unit 5 is, for example, a signal processing circuit, and encodes the light detection result in the light receiving element 12 of the optical module 4 and outputs a gray code representing the absolute value of the rotation angle of the rotation shaft 2.
  • the reflective encoder 1 when the light reflecting pattern 3b is located on the optical axis of the light emitted from the light emitting element 13 of the optical module 4, the light is reflected by the light reflecting pattern 3b, and the reflected light is received by the optical module 4. incident on element 12. On the other hand, if the light reflection pattern 3b is not located on the optical axis of the light emitted from the light emitting element 13, the light from the light emitting element 13 passes through the rotary plate 3 and does not enter the light receiving element 12. [Optical module configuration]
  • the optical module 4 includes a support 11, a light receiving element 12, a light emitting element 13, a fiber optic plate 14, an adhesive film 15, a wire 16, a resin member 17, and a light transmitting element 12. It includes a member 21, a resin member 22, and an antireflection layer 23.
  • the support body 11 has a bottom wall part 18 which is a substrate member, and a side wall part 19 arranged on the bottom wall part 18.
  • the bottom wall portion 18 has a rectangular plate shape and has a flat surface 18a.
  • the bottom wall portion 18 may be made of, for example, glass epoxy resin.
  • the bottom wall portion 18 has wiring (not shown) to which the wire 16 is connected.
  • direction D1 the thickness direction of the bottom wall portion 18 (direction perpendicular to the surface 18a)
  • direction D2 the direction perpendicular to direction D2
  • the side wall portion 19 surrounds the area above the bottom wall portion 18 when viewed from the thickness direction of the bottom wall portion 18.
  • the side wall portion 19 is provided along the outer edge of the surface 18a, and has a rectangular frame shape when viewed from the direction D1.
  • the side wall portion 19 may be formed of the same material as the bottom wall portion 18, for example, glass epoxy resin.
  • the side wall portion 19 has an inner surface 19a and an end surface 19b located on the opposite side from the bottom wall portion 18.
  • the light receiving element 12 is a rectangular plate-shaped light receiving chip, and detects the light reflected by the light reflecting pattern 3b.
  • the light receiving element 12 has a light receiving section 121.
  • the light receiving section 121 is, for example, a photodiode or a photodiode array, and has a light receiving surface 121a on the upper surface 12a side of the light receiving element 12.
  • the light receiving surface 121a constitutes a part of the upper surface 12a.
  • the light-receiving element 12 is arranged on the surface 18a so as to be surrounded by the side wall 19 and with the light-receiving surface 121a facing away from the bottom wall 18.
  • the light receiving element 12 converts the light incident on the light receiving surface 121a into an electrical signal, and outputs the converted electrical signal to the processing unit 5.
  • the light receiving element 12 has wiring (not shown) to which a wire 16 for outputting an electric signal is connected.
  • the light emitting element 13 is a light source that emits light toward the rotating plate 3, and is, for example, an LED (Light Emitting Diode).
  • the light emitting element 13 has a light emitting surface 13a from which light is emitted.
  • the light emitting element 13 is arranged on the upper surface 12a of the light receiving element 12 so as to be surrounded by the side wall part 19 and with the light emitting surface 13a facing the opposite side from the bottom wall part 18.
  • the light emitting element 13 is arranged at the center of the upper surface 12a.
  • the light emitting element 13 is arranged between two light receiving elements 12 arranged in the direction D2.
  • the light emitting element 13 emits light having a wavelength of, for example, 800 nm or more and 900 nm or less. In this example, the light emitting element 13 emits light having a wavelength of about 850 nm.
  • the fiber optic plate (hereinafter also referred to as "FOP") 14 is an optical component formed by bundling a plurality of optical fibers.
  • the FOP 14 includes, for example, tens of millions of optical fibers having a diameter of several nanometers to several tens of nanometers.
  • the FOP 14 has a rectangular parallelepiped shape and has an input surface 14a and an output surface 14b.
  • the input surface 14a is constituted by one end surface of a plurality of optical fibers included in the FOP 14, and the output surface 14b is constituted by the other end surface of the plurality of optical fibers.
  • the input surface 14a and the output surface 14b are parallel to each other and face opposite to each other in the direction D1.
  • the FOP 14 is arranged on the light receiving element 12 so that the input surface 14a and the output surface 14b are parallel to the light receiving surface 121a of the light receiving element 12, and the output surface 14b faces the light receiving surface 121a.
  • Light that has entered the input surface 14a of the FOP 14 propagates through each optical fiber that constitutes the FOP 14, and is emitted from the output surface 14b toward the light receiving surface 121a.
  • the light incident on the input surface 14a is emitted from the output surface 14b without spreading within the FOP 14.
  • the adhesive film 15 is placed between the light receiving surface 121a and the output surface 14b, and bonds the FOP 14 to the light receiving element 12.
  • the adhesive film 15 is in contact with the light receiving surface 121a and the output surface 14b.
  • the outer edge of the adhesive film 15 overlaps with the outer edge of the FOP 14, and the adhesive film 15 does not protrude outside the FOP 14.
  • the adhesive film 15 may be, for example, a die attach film.
  • the die attach film is formed into a film shape, and objects to be bonded can be adhered to both sides of the die attach film. In this example, one surface of the die attach film is adhered to the light receiving surface 121a, and the other surface is adhered to the output surface 14b.
  • the die attach film is bonded to the object to be bonded by, for example, being heated and hardened.
  • the die attach film may be used, for example, to fix the base material that will become the FOP 14 when the base material is cut (diced) during manufacturing of the optical module 4.
  • a die attach film is first attached to the surface of the base material.
  • a dicing tape is provided on the surface of the die attach film opposite to the base material, and the dicing tape fixes the base material to a base (for example, a dicing frame) on which it is placed during cutting. After the cutting process is completed, the dicing tape is peeled off from the die attach film.
  • the wire 16 is a bonding wire connected to the bottom wall portion 18 and the light receiving element 12. One end of the wire 16 is connected to an exposed portion of the wiring of the bottom wall portion 18 on the surface 18a, and the other end of the wire 16 is connected to an exposed portion of the wiring of the light receiving element 12 on the upper surface 12a.
  • the wire 16 is curved so as to be convex toward the side opposite to the bottom wall 18 (the side where the light receiving element 12 is located with respect to the bottom wall 18).
  • the resin member 17 is placed on the surface 18a of the bottom wall portion 18 and covers the wire 16. In this embodiment, the resin member 17 covers the entire wire 16. That is, the wire 16 is not exposed from the resin member 17.
  • the resin members 17 are arranged on both sides of the light receiving element 12 in the direction D2.
  • the resin member 17 is in contact with the surface 18a of the bottom wall portion 18, the top surface 12a and side surface 12b of the light receiving element 12, the outer edge of the adhesive film 15, and the outer edge of the FOP 14.
  • the resin member 17 does not reach the peripheral edge of the surface 18a and does not contact the inner surface 19a of the side wall portion 19.
  • the peripheral edge of the surface 18a is the inner portion of the surface 18a adjacent to the side wall 19. A peripheral portion of the surface 18a is exposed from the resin member 17.
  • the light transmitting member 21 is arranged on the end surface 19b of the side wall 19 so as to cover the space surrounded by the side wall 19.
  • the light transmitting member 21 has a rectangular plate shape, for example, and has a surface 21a facing the bottom wall 18 and a surface 21b located on the opposite side to the bottom wall 18.
  • the light transmitting member 21 is made of a light transmitting material such as glass.
  • the thickness of the light transmitting member 21 may be, for example, about 0.3 mm.
  • the surface 21a of the light transmitting member 21 has an inner region R1 facing the light emitting element 13, and an outer region R2 surrounding the inner region R1 and facing the end surface 19b.
  • the inner region R1 is located inside the inner surface 19a of the side wall portion 19 when viewed from the direction D1, and has a rectangular shape in this embodiment.
  • the outer region R2 overlaps the end surface 19b when viewed from the direction D1, and has a rectangular frame shape in this embodiment.
  • the inner region R1 and the outer region R2 are flat regions that are continuous with each other.
  • the resin member 22 is formed on the surface 21a of the light transmitting member 21. More specifically, the resin member 22 is integrally formed over the inner region R1 and the outer region R2 so as to have a portion facing the light emitting element 13. The resin member 22 overlaps the light emitting surface 13a of the light emitting element 13 when viewed from the direction D1. In this embodiment, the resin member 22 is formed over the entire surface 21a. That is, the resin member 22 is formed over the entire inner region R1 and the entire outer region R2.
  • the resin member 22 is made of a light-transmitting resin material (eg, silicone resin or acrylic resin).
  • the light transmittance of the resin member 22 for light emitted from the light emitting element 13 (for example, light having a wavelength of 800 nm or more and 900 nm or less) is, for example, 90% or more.
  • the thickness of the resin member 22 may be, for example, about 30 ⁇ m.
  • the resin member 22 may be made of thermosetting resin or thermoplastic resin.
  • the resin member 22 has a surface 22a facing the bottom wall 18 and a surface 22b located on the opposite side from the bottom wall 18. A portion of the surface 22a facing the end surface 19b of the side wall portion 19 is in contact with the end surface 19b, and the entire surface 22b is in contact with the surface 21a of the light transmitting member 21.
  • the light transmitting member 21 is joined to the side wall portion 19 by a resin member 22, more specifically by a portion of the resin member 22 formed on the outer region R2.
  • the resin member 22 is made of, for example, an adhesive film that is a die attach film. Similar to the die attach film constituting the adhesive film 15, this die attach film is used, for example, when cutting (dicing) the base material that will become the light transmitting member 21 when manufacturing the optical module 4.
  • a die attach film is first attached to the surface of the base material.
  • a dicing tape is provided on the surface of the die attach film opposite to the base material, and the dicing tape fixes the base material to the base on which it is placed during cutting. After the cutting process is completed, the dicing tape is peeled off from the die attach film.
  • the light emitted from the light emitting element 13 enters the resin member 22 from the surface 22a side, passes through the interface S (surface 22b and surface 21a) between the resin member 22 and the light transmitting member 21, and enters the light transmitting member 21. do.
  • the refractive index of the resin member 22 for light having the center wavelength of the light emitted from the light emitting element 13 is smaller than the refractive index of the light transmitting member 21 for light having the center wavelength. That is, the light from the light emitting element 13 enters at the interface S from a member with a small refractive index (resin member 22) to a member with a large refractive index (light transmitting member 21). Therefore, the resin member 22 functions as an antireflection layer for light that enters the light transmitting member 21 from the light emitting element 13 side.
  • the antireflection layer 23 is formed in the form of a film on the surface 21b of the light transmitting member 21, and prevents reflection of light on the surface 21b.
  • the antireflection layer 23 is formed over the entire surface 21b.
  • the thickness of the antireflection layer 23 may be, for example, about 3 ⁇ m.
  • the reflectance of light at the interface S between the resin member 22 and the light transmitting member 21 will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
  • a simulation was performed by changing the conditions (light incident direction and incident angle).
  • "IN” is written for the arrow indicating incident light under each condition
  • "R” is written for the arrow indicating reflected light
  • "T” is written for the arrow indicating transmitted light.
  • condition A light enters the interface S from the resin member 22 side at an incident angle of 0°
  • condition B light enters the interface S from the resin member 22 side at an incident angle of 45°.
  • Condition B corresponds to the case where the light that has spread from the light emitting element 13 to the resin member 22 is incident on the interface S.
  • condition C light was made to enter the interface S from the light transmitting member 21 side at an incident angle of 0°
  • condition D light was made to enter the interface S from the light transmitting member 21 side at an incident angle of 45°.
  • Condition D corresponds to the case where the light that is reflected by the light reflection pattern 3b of the rotating plate 3 and spread before reaching the light transmitting member 21 is incident on the interface S.
  • the refractive index of the light transmitting member 21 was set to 1.50
  • the refractive index of the resin member 22 was set to 1.40.
  • FIG. 4 shows the simulation results of the reflectance when the wavelength of the incident light was changed in the range of 400 nm to 1200 nm under each condition. Since the results under condition A and condition C matched each other, they are shown as one overlapping solid line in FIG. As shown in FIG. 4, for example, in the wavelength band from 800 nm to 900 nm, the reflectance under conditions A and C is about 0.015%, and the reflectance under condition B is about 0.025%. , the reflectance under condition D was about 0.030%.
  • the reflectance under condition B was smaller than the reflectance under condition D at all the wavelengths in which the simulation was performed. From this simulation result, the reflectance at the interface S (hereinafter referred to as The reflectance (also referred to as reflectance X1) is higher than the reflectance at the interface S (hereinafter also referred to as reflectance You can see that it becomes smaller.
  • the optical module 4 is configured such that the reflectance X1 is smaller than the reflectance X2.
  • the resin member 22 is formed on the surface 21a of the light transmitting member 21 facing the bottom wall portion 18, and the resin member 22 has a portion facing the light emitting element 13. It is integrally formed over the inner region R1 and the outer region R2 on the surface 21a.
  • the refractive index of the resin member 22 for light having the center wavelength of the light emitted from the light emitting element 13 is smaller than the refractive index of the light transmitting member 21 for light having the center wavelength.
  • the resin member 22 can function as an antireflection layer, and light from the light emitting element 13 can be suppressed from being reflected on the light transmitting member 21.
  • the light transmitting member 21 is joined to the side wall portion 19 by a portion of the resin member 22 formed on the outer region R2.
  • the configuration can be simplified.
  • a bonding member for example, a resin adhesive
  • the optical module 4 is applied to the reflective encoder 1
  • the light-receiving element 12 and The distance from the light emitting element 13 to the rotating plate 3 can be shortened.
  • the distance from the light-receiving element 12 and the light-emitting element 13 to the rotary plate 3 is short, spreading of light between the light-receiving element 12 and the light-emitting element 13 and the rotary plate 3 can be suppressed.
  • the amount of light received by the light receiving element 12 can be increased, and detection accuracy can be improved.
  • the joining member is a resin adhesive that does not have light transmittance
  • the resin adhesive may protrude inside the side wall portion 19, and the surface 21a of the light transmitting member 21 may be blocked by the protruding resin adhesive.
  • the optical module 4 does not require a bonding member, such a reduction in the light transmission area can be suppressed, and detection accuracy can be improved. Therefore, according to the optical module 4, the configuration can be simplified and the detection accuracy can be improved.
  • a resin member 22 is formed over the entire inner region R1. Thereby, it is possible to more reliably suppress the light emitted from the light emitting element 13 and spread out from being reflected on the surface 21a of the light transmitting member 21, and the detection accuracy can be further improved.
  • Reflectance at the interface S when light having the center wavelength of the light emitted from the light emitting element 13 is incident on the interface S between the light transmitting member 21 and the resin member 22 from the resin member 22 side at an incident angle of 45 degrees X1 is smaller than the reflectance X2 at the interface S when light having the center wavelength is incident on the interface S at an incident angle of 45 degrees from the light transmitting member 21 side.
  • the reflectance X1 smaller than the reflectance X2, the incidence of noise light (light reflected by the surface 21a among the light going out from the optical module 4) into the light receiving element 12 is suppressed. Ru. As a result, detection accuracy can be further improved.
  • the light transmittance of the resin member 22 for light having a wavelength of 800 nm or more and 900 nm or less is 90% or more.
  • the resin member 22 is an adhesive film (die attach film). Thereby, the heated resin member 22 is cured in a relatively short period of time, so that the light transmitting member 21 can be accurately joined to the end surface 19b of the side wall portion 19 by the resin member 22. That is, for example, if the resin member 22 is not an adhesive film but a resin member that takes time to harden after heating, there is a risk that the position of the light transmitting member 21 will shift before the resin material hardens. On the other hand, when the resin member 22 is an adhesive film, the heated resin member 22 hardens in a relatively short period of time, so such positional shift of the light transmitting member 21 can be suppressed.
  • the resin member 22 allows the light transmitting member 21 to be joined to the side wall portion 19 with high precision. As a result, the yield of optical modules 4 can be improved.
  • a light emitting element 13 is arranged on the light receiving element 12.
  • the optical module 4 further includes an FOP 14 having an input surface 14a constituted by one end surface of a plurality of optical fibers and an output surface 14b constituted by the other end surface of a plurality of optical fibers, and the light receiving element 12 is attached to a bottom wall portion.
  • the FOP 14 has a light-receiving surface 121a facing opposite to the light-receiving surface 121a, and is arranged on the light-receiving element 12 so that the output surface 14b faces the light-receiving surface 121a.
  • the optical module 4 is disposed between the light receiving surface 121a and the output surface 14b, and includes an adhesive film 15 for bonding the FOP 14 to the light receiving element 12.
  • the heated adhesive film 15 is cured in a relatively short period of time, so that the FOP 14 can be joined to the light receiving element 12 with high precision using the adhesive film 15. That is, for example, if the member that joins the FOP 14 to the light receiving element 12 is not the adhesive film 15 but a resin member that takes time to harden after heating, there is a risk that the position of the FOP 14 will shift until the resin material hardens. be.
  • the adhesive film 15 hardens in a relatively short time, so that such displacement of the FOP 14 is suppressed. Therefore, the FOP 14 can be joined to the light receiving element 12 with high precision using the adhesive film 15. As a result, the yield of optical modules 4 can be improved.
  • An antireflection layer 23 is formed on the surface 21b of the light transmitting member 21 on the side opposite to the bottom wall portion 18. Thereby, reflection of light on the surface 21b can be suppressed, and the amount of light received by the light receiving element 12 can be increased. As a result, detection accuracy can be further improved.
  • the optical module 4 includes a wire 16 connected to a bottom wall portion 18 and a light receiving element 12, and a resin member 17 covering the wire 16. Thereby, the wire 16 can be protected from oil scattered when the reflective encoder 1 is used, physical external force, and the like.
  • the optical module 4 may be configured as in the first modification shown in FIG. 5(a) or the second modification shown in FIG. 5(b).
  • the optical module 4 does not include the FOP 14, the adhesive film 15, and the resin member 17. Therefore, the light-receiving surface 121a is exposed on the upper surface 12a of the light-receiving element 12, and the light transmitted through the resin member 22 directly enters the light-receiving surface 121a. Further, the wire 16 is exposed without being covered with the resin member 17.
  • the configuration can be simplified and the detection accuracy can be improved.
  • the optical module 4 does not include the FOP 14, the adhesive film 15, and the resin member 17, so the configuration of the optical module 4 can be further simplified.
  • the optical module 4 does not include the FOP 14 and the adhesive film 15. Therefore, the light-receiving surface 121a is exposed on the upper surface 12a of the light-receiving element 12, and the light transmitted through the resin member 22 directly enters the light-receiving surface 121a.
  • the optical module 4 includes a pair of light receiving elements 12 arranged side by side in the direction D2.
  • the light emitting element 13 is arranged between the pair of light receiving elements 12.
  • the position of the light emitting surface 13a in the direction D1 matches the position of the light receiving surface 121a.
  • the configuration can be simplified and the detection accuracy can be improved, similarly to the above embodiment.
  • the optical module 4 does not include the FOP 14 and the adhesive film 15, so the configuration of the optical module 4 can be further simplified.
  • the present disclosure is not limited to the above embodiments and modifications.
  • the materials and shapes of each structure are not limited to the materials and shapes described above, and various materials and shapes can be employed.
  • the resin member 22 only needs to be formed in a part of the inner region R1 so as to have a portion facing the light emitting element 13, and does not need to be formed over the entire inner region R1.
  • the resin member 22 only needs to be formed in a portion of the outer region R2 to the extent that the light transmitting member 21 can be joined to the side wall portion 19, and does not need to be formed over the entire outer region R2.
  • the resin member 22 may be formed by curing a heated and melted resin material.
  • the light transmittance of the resin member 22 for light having a wavelength of 800 nm or more and 900 nm or less may be smaller than 90%.
  • the resin member 17 does not need to cover the entire wire 16, and may cover only a part of the wire 16.
  • the antireflection layer 23 may be formed on a part of the surface 21b of the light transmitting member 21, or may be omitted.
  • the optical module 4 may include an FOP 14 and an adhesive film 15.
  • the optical module 4 may include a resin member 17.
  • the optical module 4 may include an FOP 14 and an adhesive film 15.
  • the optical module 4 does not need to include the resin member 17.
  • the number of light receiving parts 121 (light receiving surfaces 121a) that the light receiving element 12 has is not limited, and may be one or more.
  • the light receiving element 12 may be connected to the wiring on the bottom wall portion 18 via a bump instead of the wire 16.
  • FOP fiber optic plate
  • 14a...Input surface 14b...Output surface
  • 15...Adhesive film 16...Wire, 17...Resin member, 18...Bottom wall part, 18a...Surface, 19...Side wall part, 19b...End face
  • 21...Light transmission member 21a, 21b...surface, 22...resin member, 23...antireflection layer, 121a...light receiving surface, D1, D2...direction, R1...inner region, R2...outer region, S...interface.

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Abstract

光モジュールは、底壁部及び側壁部を有する支持体と、底壁部上に配置された受光素子及び発光素子と、側壁部の端面上に配置された光透過部材と、光透過部材の表面上に形成された樹脂部材と、を備える。光透過部材の表面は、内側領域と、側壁部の端面と向かい合う外側領域と、を有する。樹脂部材は、内側領域上及び外側領域上にわたって一体に形成されている。発光素子から出射される光の中心波長を有する光に対する樹脂部材の屈折率は、当該中心波長を有する光に対する光透過部材の屈折率よりも小さい。光透過部材は、樹脂部材における外側領域上に形成された部分によって側壁部に接合されている。

Description

エンコーダ用光モジュール及び反射型エンコーダ
　本開示の一側面は、反射型エンコーダに適用されるエンコーダ用光モジュール、及び反射型エンコーダに関する。
　特許文献１には、反射型エンコーダが記載されている。この反射型エンコーダは、受光素子及び発光素子が配置されたベース部と、受光素子及び発光素子を囲むようにベース部上に配置された壁部と、壁部上に接合されたマスク板と、を備えている。この反射型エンコーダでは、発光素子から出射されて回転板で反射された光が、マスク板に形成されたスリットを通過して受光素子に入射する。
特開２０１９－１５８８５１号公報
　上述したような反射型エンコーダには、構成の簡易化が求められると共に、検出精度の向上が求められる。そこで、本開示の一側面は、構成を簡易化することができると共に、検出精度を向上することができるエンコーダ用光モジュール及び反射型エンコーダを提供することを目的とする。
　本開示の一側面に係るエンコーダ用光モジュールは、反射型エンコーダに適用される光モジュールであって、底壁部、及び底壁部の厚さ方向から見た場合に底壁部上の領域を囲む側壁部を有する支持体と、側壁部によって囲まれるように底壁部上に配置された受光素子及び発光素子と、側壁部によって囲まれた空間を覆うように側壁部における底壁部とは反対側の端面上に配置され、底壁部と向かい合う表面を有する光透過部材と、光透過部材の表面上に形成された樹脂部材と、を備え、光透過部材の表面は、発光素子と向かい合う内側領域と、内側領域を囲むと共に端面と向かい合う外側領域と、を有し、樹脂部材は、発光素子と向かい合う部分を有するように、内側領域上及び外側領域上にわたって一体に形成されており、発光素子から出射される光の中心波長を有する光に対する樹脂部材の屈折率は、中心波長を有する光に対する光透過部材の屈折率よりも小さく、光透過部材は、樹脂部材における外側領域上に形成された部分によって側壁部に接合されている。
　このエンコーダ用光モジュールでは、光透過部材における底壁部と向かい合う表面上に樹脂部材が形成されており、当該樹脂部材が、発光素子と向かい合う部分を有するように、光透過部材の表面における内側領域上及び外側領域上にわたって一体に形成されている。そして、発光素子から出射される光の中心波長を有する光に対する樹脂部材の屈折率が、当該中心波長を有する光に対する光透過部材の屈折率よりも小さくなっている。これにより、樹脂部材を反射防止層として機能させることができ、発光素子からの光が光透過部材において反射されることを抑制することができる。その結果、光透過部材の表面で反射された光が受光素子にノイズ光として入射することを抑制することができ、検出精度を向上することができる。また、光透過部材が、樹脂部材における外側領域上に形成された部分によって側壁部に接合されている。これにより、反射防止層として機能する樹脂部材とは別に光透過部材と側壁部との間に接合用の部材を設ける必要がなく、構成を簡易化することができる。さらに、このエンコーダ用光モジュールを反射型エンコーダに適用した場合、例えば光透過部材が反射防止層及び接合用の部材を介して側壁部上に配置されている場合と比べて、受光素子及び発光素子から回転板までの距離を短くすることができる。受光素子及び発光素子から回転板までの距離が短いと、受光素子及び発光素子と回転板との間において光が広がることを抑制することができる。その結果、受光素子の受光量を増加させることができ、検出精度を向上することができる。また、接合用の部材が光透過性を有さない樹脂接着材である場合、樹脂接着材が側壁部の内側にはみ出し、はみ出した樹脂接着材によって光透過部材の表面が遮られることで光の透過面積が減少するおそれがある。これに対して、この光モジュールでは接合用の部材を設ける必要がないため、そのような光の透過面積の減少を抑制することができ、検出精度を向上することができる。よって、このエンコーダ用光モジュールによれば、構成を簡易化することができると共に、検出精度を向上することができる。
　樹脂部材は、内側領域の全体にわたって形成されていてもよい。この場合、発光素子から出射されて広がった光が光透過部材の表面において反射されることをより確実に抑制することができ、検出精度を一層向上することができる。
　発光素子から出射される光の中心波長を有する光が光透過部材と樹脂部材との界面に対して樹脂部材側から４５度の入射角で入射した場合の界面における反射率は、当該中心波長を有する光が界面に対して光透過部材側から４５度の入射角で入射した場合の界面における反射率よりも小さくてもよい。この場合、発光素子から出射されて光透過部材と樹脂部材との界面に対して垂直以外の角度で入射する光が、当該界面において反射されることをより確実に抑制することができる。その結果、検出精度を一層向上することができる。
　８００ｎｍ以上９００ｎｍ以下の波長を有する光に対する樹脂部材の光透過率は、９０％以上であってもよい。この場合、当該波長を有する光を出射する発光素子を使用した際に、発光素子から出射された光に樹脂部材を良好に透過させることができる。その結果、検出精度を一層向上することができる。
　樹脂部材は、接着フィルムであってもよい。この場合、加熱された樹脂部材が比較的短時間の間に硬化するため、樹脂部材により光透過部材を側壁部の端面に精度良く接合することができる。
　樹脂部材は、ダイアタッチフィルムであってもよい。この場合、加熱された樹脂部材が比較的短時間の間に硬化するため、樹脂部材により光透過部材を側壁部の端面に精度良く接合することができる。
　発光素子は、受光素子上に配置されていてもよい。この場合、エンコーダ用光モジュールを反射型エンコーダに適用した場合に、発光素子と回転板との距離を短くすることができ、検出精度を一層向上することができる。
　エンコーダ用光モジュールは、複数の光ファイバの一端面によって構成された入力面、及び複数の光ファイバの他端面により構成された出力面を有するファイバオプティックプレートを更に備え、受光素子は、底壁部とは反対側を向いた受光面を有し、ファイバオプティックプレートは、出力面が受光面と向かい合うように受光素子上に配置されていてもよい。この場合、入力面に入射した光を受光面に確実に導光することができ、検出精度を一層向上することができる。
　エンコーダ用光モジュールは、受光面と出力面との間に配置され、受光素子にファイバオプティックプレートを接合する接着フィルムを更に備えていてもよい。この場合、加熱された接着フィルムが比較的短時間の間に硬化するため、接着フィルムによりファイバオプティックプレートを受光素子に精度良く接合することができる。
　光透過部材における底壁部とは反対側の表面上には、反射防止層が形成されていてもよい。この場合、光透過部材における底壁部とは反対側の表面での光の反射を抑制することができ、受光素子の受光量を増加させることができる。その結果、検出精度を一層向上することができる。
　エンコーダ用光モジュールは、底壁部と受光素子とに接続されたワイヤと、ワイヤを覆う樹脂部材と、を更に備えていてもよい。この場合、反射型エンコーダの使用時に飛散する油及び物理的な外力等からワイヤを保護することができる。
　本開示の一側面に係る反射型エンコーダは、光反射パターンを有する回転板と、上記エンコーダ用光モジュールと、を備えている。この反射型エンコーダによれば、上述した理由により、構成を簡易化することができると共に、検出精度を向上することができる。
　本開示の一側面によれば、構成を簡易化することができると共に、検出精度を向上することができるエンコーダ用光モジュール及び反射型エンコーダを提供することが可能となる。
一実施形態に係る反射型エンコーダの斜視図である。 図１に示される光モジュールの断面図である。 反射率に関するシミュレーションでの光の進み方を示す図である。 反射率に関するシミュレーションの結果を示すグラフである。 （ａ）及び（ｂ）は、変形例に係る光モジュールの断面図である。
　以下、本開示の実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。
［反射型エンコーダの構成］
　図１に示されるように、反射型エンコーダ１は、回転軸２と、回転板３と、光モジュール（エンコーダ用光モジュール）４と、処理部５と、を備えている。回転軸２は、軸線Ａを中心線として回転する。反射型エンコーダ１は、例えばアブソリュート型のロータリーエンコーダであり、回転軸２に連結された測定対象物の絶対角度を検出するための装置である。
　回転板３は、回転軸２に固定されており、回転軸２と共に回転する。回転板３は、いわゆるコードホイールである。回転板３は、円板状に形成され、軸線Ａに垂直に配置されるように中心部において回転軸２に取り付けられている。回転板３は、光モジュール４と向かい合う主面３ａを有している。主面３ａには、光モジュール４から出射された光が反射する光反射パターン３ｂが形成されている。光反射パターン３ｂは、グレイコード等の所定パターンを表している。光反射パターン３ｂは、Ｃｒ等の金属によって形成された光反射膜である。回転板３における光反射パターン３ｂが形成されていない部分は、光の反射を低減するように構成されている。
　光モジュール４は、反射型エンコーダ１に適用されるエンコーダ用光モジュールであり、回転板３の主面３ａの一部と向かい合うように固定されている。すなわち、光モジュール４は、光反射パターン３ｂの一部と向かい合っている。光モジュール４は、後述する受光素子１２及び発光素子１３を有している。処理部５は、例えば、信号処理回路であり、光モジュール４の受光素子１２における光検出結果を符号化して回転軸２の回転角の絶対値を表すグレイコードを出力する。
　反射型エンコーダ１では、光モジュール４の発光素子１３から出射される光の光軸上に光反射パターン３ｂが位置すると光反射パターン３ｂで光が反射され、反射された光が光モジュール４の受光素子１２に入射する。一方、発光素子１３から出射される光の光軸上に光反射パターン３ｂが位置しないと発光素子１３からの光は回転板３を通過し、受光素子１２に入射しない。
［光モジュールの構成］
　図２に示されるように、光モジュール４は、支持体１１と、受光素子１２と、発光素子１３と、ファイバオプティックプレート１４と、接着フィルム１５と、ワイヤ１６と、樹脂部材１７と、光透過部材２１と、樹脂部材２２と、反射防止層２３と、を備えている。
　支持体１１は、基板部材である底壁部１８、及び底壁部１８上に配置された側壁部１９を有している。底壁部１８は、矩形板状を呈しており、平坦な表面１８ａを有している。底壁部１８は、例えばガラスエポキシ樹脂により形成されていてもよい。底壁部１８はワイヤ１６が接続される配線（不図示）を有している。以下、底壁部１８の厚さ方向（表面１８ａに垂直な方向）を方向Ｄ１とし、方向Ｄ１に垂直な方向を方向Ｄ２とする。
　側壁部１９は、底壁部１８の厚さ方向から見た場合に底壁部１８上の領域を囲んでいる。側壁部１９は、表面１８ａの外縁に沿って設けられており、方向Ｄ１から見た場合に矩形枠状を呈している。側壁部１９は、底壁部１８と同じ材料により、例えばガラスエポキシ樹脂により形成されていてもよい。側壁部１９は、内面１９ａと、底壁部１８とは反対側に位置する端面１９ｂと、を有している。
　受光素子１２は、矩形板状の受光チップであり、光反射パターン３ｂで反射された光を検出する。受光素子１２は、受光部１２１を有している。受光部１２１は、例えばフォトダイオード又はフォトダイオードアレイであり、受光素子１２の上面１２ａ側に受光面１２１ａを有している。受光面１２１ａは、上面１２ａの一部を構成している。受光素子１２は、側壁部１９によって囲まれるように、且つ、受光面１２１ａが底壁部１８とは反対側を向くように表面１８ａ上に配置されている。受光素子１２は、例えば、受光面１２１ａに入射した光を電気信号に変換し、変換した電気信号を処理部５に出力する。受光素子１２は、電気信号を出力するためのワイヤ１６が接続される配線（不図示）を有している。
　発光素子１３は、回転板３に向けて光を出射する光源であり、例えばＬＥＤ（Light　Emitting　Diode）である。発光素子１３は、光が出射される発光面１３ａを有している。発光素子１３は、側壁部１９によって囲まれるように、且つ、発光面１３ａが底壁部１８とは反対側を向くように受光素子１２の上面１２ａ上に配置されている。本実施形態では、発光素子１３は、上面１２ａの中央部分に配置されている。この例では、発光素子１３は、方向Ｄ２に並んだ二つの受光素子１２の間に配置されている。発光素子１３は、例えば８００ｎｍ以上９００ｎｍ以下の波長を有する光を出射する。この例では、発光素子１３は、８５０ｎｍ程度の波長を有する光を出射する。
　ファイバオプティックプレート（以下、「ＦＯＰ」ともいう）１４は、複数の光ファイバが束ねられて形成された光学部品である。ＦＯＰ１４は、例えば、数ｎｍ～数十ｎｍの直径を有する光ファイバを数千万本含んでいる。ＦＯＰ１４は、直方体状を呈しており、入力面１４ａ及び出力面１４ｂを有している。入力面１４ａは、ＦＯＰ１４に含まれる複数の光ファイバの一端面によって構成されており、出力面１４ｂは、当該複数の光ファイバの他端面により構成されている。本実施形態では、入力面１４ａ及び出力面１４ｂは互いに平行であり、方向Ｄ１において互いに反対側を向いている。
　ＦＯＰ１４は、入力面１４ａ及び出力面１４ｂが受光素子１２の受光面１２１ａに平行となり、且つ、出力面１４ｂが受光面１２１ａと向かい合うように受光素子１２上に配置されている。ＦＯＰ１４の入力面１４ａに入射した光は、ＦＯＰ１４を構成する各光ファイバ内を伝搬し、出力面１４ｂから受光面１２１ａに向かって出射される。入力面１４ａに入射した光は、ＦＯＰ１４内において広がることなく出力面１４ｂから出射される。
　接着フィルム１５は、受光面１２１ａと出力面１４ｂとの間に配置され、受光素子１２にＦＯＰ１４を接合している。接着フィルム１５は、受光面１２１ａと出力面１４ｂとに接触している。方向Ｄ１から見た場合に、接着フィルム１５の外縁はＦＯＰ１４の外縁と重なっており、接着フィルム１５はＦＯＰ１４の外側にはみ出していない。接着フィルム１５は、例えばダイアタッチフィルムであってもよい。ダイアタッチフィルムは、フィルム状に形成されており、その両面に接合対象物を接着することが可能となっている。この例では、ダイアタッチフィルムの一方の面が受光面１２１ａに接着され、他方の面が出力面１４ｂに接着されている。ダイアタッチフィルムは、例えば、加熱されて硬化することで、接合対象物に接着される。ダイアタッチフィルムは、例えば光モジュール４の製造時においてＦＯＰ１４となる基材を切断（ダイシング）する際に、当該基材を固定するために使用されてもよい。この場合、まず基材の表面にダイアタッチフィルムが貼り付けられる。ダイアタッチフィルムにおける基材とは反対側の表面にはダイシングテープが設けられており、ダイシングテープによって基材が切断時に載置される土台（例えばダイシングフレーム）に固定される。切断工程が終了した後、ダイシングテープはダイアタッチフィルムから剥離される。
　ワイヤ１６は、底壁部１８と受光素子１２とに接続されたボンディングワイヤである。ワイヤ１６の一端は、底壁部１８の配線における表面１８ａでの露出部分に接続されており、ワイヤ１６の他端は、受光素子１２の配線における上面１２ａでの露出部分に接続されている。ワイヤ１６は、底壁部１８とは反対側（受光素子１２が底壁部１８に対して位置する側）に向けて凸となるように湾曲している。
　樹脂部材１７は、底壁部１８の表面１８ａ上に配置され、ワイヤ１６を覆っている。本実施形態では、樹脂部材１７は、ワイヤ１６の全体を覆っている。すなわち、ワイヤ１６は、樹脂部材１７から露出していない。樹脂部材１７は、方向Ｄ２において受光素子１２の両側に配置されている。樹脂部材１７は、底壁部１８の表面１８ａと、受光素子１２の上面１２ａ及び側面１２ｂと、接着フィルム１５の外縁部と、ＦＯＰ１４の外縁部とに接触している。樹脂部材１７は、表面１８ａの周縁部に至っておらず、側壁部１９の内面１９ａに接触していない。表面１８ａの周縁部とは、表面１８ａにおける側壁部１９に隣接する内側部分である。表面１８ａの周縁部は、樹脂部材１７から露出している。
　光透過部材２１は、側壁部１９によって囲まれた空間を覆うように側壁部１９の端面１９ｂ上に配置されている。光透過部材２１は、例えば矩形板状を呈しており、底壁部１８と向かい合う表面２１ａと、底壁部１８とは反対側に位置する表面２１ｂと、を有している。光透過部材２１は、ガラス等の光透過性を有する材料により形成されている。光透過部材２１の厚さは、例えば０．３ｍｍ程度であってもよい。
　光透過部材２１の表面２１ａは、発光素子１３と向かい合う内側領域Ｒ１と、内側領域Ｒ１を囲むと共に端面１９ｂと向かい合う外側領域Ｒ２と、を有している。内側領域Ｒ１は、方向Ｄ１から見た場合に、側壁部１９の内面１９ａの内側に位置しており、本実施形態では矩形状を呈している。外側領域Ｒ２は、方向Ｄ１から見た場合に、端面１９ｂと重なっており、本実施形態では矩形枠状を呈している。内側領域Ｒ１及び外側領域Ｒ２は、互いに連続する平坦な領域である。
　樹脂部材２２は、光透過部材２１の表面２１ａ上に形成されている。より具体的には、樹脂部材２２は、発光素子１３と向かい合う部分を有するように、内側領域Ｒ１上及び外側領域Ｒ２上にわたって一体に形成されている。樹脂部材２２は、方向Ｄ１から見た場合に発光素子１３の発光面１３ａと重なっている。本実施形態では、樹脂部材２２は、表面２１ａの全体にわたって形成されている。すなわち、樹脂部材２２は、内側領域Ｒ１の全体、及び外側領域Ｒ２の全体にわたって形成されている。樹脂部材２２は、光透過性を有する樹脂材料（例えば、シリコーン樹脂又はアクリル樹脂）により形成されている。発光素子１３から出射される光（例えば、８００ｎｍ以上９００ｎｍ以下の波長を有する光）に対する樹脂部材２２の光透過率は、例えば９０％以上である。樹脂部材２２の厚さは、例えば３０μｍ程度であってもよい。樹脂部材２２は、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂であってもよい。
　樹脂部材２２は、底壁部１８と向かい合う表面２２ａと、底壁部１８とは反対側に位置する表面２２ｂと、を有している。表面２２ａにおける側壁部１９の端面１９ｂと向かい合う部分は端面１９ｂに接触し、表面２２ｂの全体は光透過部材２１の表面２１ａに接触している。光透過部材２１は、樹脂部材２２によって、より具体的には樹脂部材２２における外側領域Ｒ２上に形成された部分によって側壁部１９に接合されている。樹脂部材２２は、例えばダイアタッチフィルムである接着フィルムによって構成されている。このダイアタッチフィルムは、接着フィルム１５を構成するダイアタッチフィルムと同様に、例えば光モジュール４の製造時において光透過部材２１となる基材を切断（ダイシング）する際に、当該基材を土台に固定するために使用されてもよい。この場合、まず基材の表面にダイアタッチフィルムが貼り付けられる。ダイアタッチフィルムにおける基材とは反対側の表面にはダイシングテープが設けられており、ダイシングテープによって基材が切断時に載置される土台に固定される。切断工程が終了した後、ダイシングテープはダイアタッチフィルムから剥離される。
　発光素子１３から出射された光は、表面２２ａ側から樹脂部材２２に入射し、樹脂部材２２と光透過部材２１との界面Ｓ（表面２２ｂ及び表面２１ａ）を通過し、光透過部材２１に入射する。発光素子１３から出射される光の中心波長を有する光に対する樹脂部材２２の屈折率は、当該中心波長を有する光に対する光透過部材２１の屈折率よりも小さい。すなわち、発光素子１３からの光は、界面Ｓにおいて、屈折率が小さい部材（樹脂部材２２）から屈折率が大きい部材（光透過部材２１）へと入射する。したがって、樹脂部材２２は、発光素子１３側から光透過部材２１に入射する光に対して反射防止層として機能する。
　反射防止層２３は、光透過部材２１の表面２１ｂ上に膜状に形成されており、表面２１ｂにおける光の反射を防止する。反射防止層２３は、表面２１ｂの全体にわたって形成されている。反射防止層２３の厚さは、例えば３μｍ程度であってもよい。
　図３及び図４を参照して、樹脂部材２２と光透過部材２１との界面Ｓにおける光の反射率について説明する。界面Ｓに対して光を入射させたときの反射率について、条件（光の入射方向及び入射角）を変更してシミュレーションを行った。図３では、各条件の入射光を示す矢印に「ＩＮ」、反射光を示す矢印に「Ｒ」、透過光を示す矢印に「Ｔ」が記載されている。
　図３に示されるように、条件Ａでは、樹脂部材２２側から０°の入射角で界面Ｓに光を入射させ、条件Ｂでは、樹脂部材２２側から４５°の入射角で界面Ｓに光を入射させた。条件Ｂは、発光素子１３から樹脂部材２２に到達するまでの間に広がった光が界面Ｓに入射する場合に相当する。条件Ｃでは、光透過部材２１側から０°の入射角で界面Ｓに光を入射させ、条件Ｄでは、光透過部材２１側から４５°の入射角で界面Ｓに光を入射させた。条件Ｄは、回転板３の光反射パターン３ｂで反射して光透過部材２１に到達するまでの間に広がった光が界面Ｓに入射する場合に相当する。このシミュレーションでは、光透過部材２１の屈折率を１．５０とし、樹脂部材２２の屈折率を１．４０とした。
　図４には、各条件下で入射光の波長を４００ｎｍから１２００ｎｍの範囲で変化させた場合の反射率のシミュレーション結果が示されている。条件Ａ及び条件Ｃでの結果は互いに一致したため、図４では重なった一本の実線で示されている。図４に示されるように、例えば８００ｎｍ以上９００ｎｍ以下の波長帯域においては、条件Ａ，Ｃでの反射率が０．０１５％程度であり、条件Ｂでの反射率が０．０２５％程度であり、条件Ｄでの反射率が０．０３０％程度であった。
　また、シミュレーションを行ったいずれの波長においても、条件Ｂでの反射率が条件Ｄでの反射率よりも小さくなっていた。このシミュレーション結果から、光モジュール４において発光素子１３から出射される光の中心波長を有する光が界面Ｓに樹脂部材２２側から４５度の入射角で入射した場合の界面Ｓにおける反射率（以下、反射率Ｘ１ともいう）が、当該中心波長を有する光が界面Ｓに光透過部材２１側から４５度の入射角で入射した場合の界面Ｓにおける反射率（以下、反射率Ｘ２ともいう）よりも小さくなることがわかる。換言すると、光モジュール４は、反射率Ｘ１が反射率Ｘ２よりも小さくなるように構成されている。
［作用及び効果］
　上述したとおり、光モジュール４では、光透過部材２１における底壁部１８と向かい合う表面２１ａ上に樹脂部材２２が形成されており、当該樹脂部材２２が、発光素子１３と向かい合う部分を有するように、表面２１ａにおける内側領域Ｒ１上及び外側領域Ｒ２上にわたって一体に形成されている。そして、発光素子１３から出射される光の中心波長を有する光に対する樹脂部材２２の屈折率が、当該中心波長を有する光に対する光透過部材２１の屈折率よりも小さくなっている。これにより、樹脂部材２２を反射防止層として機能させることができ、発光素子１３からの光が光透過部材２１において反射されることを抑制することができる。その結果、表面２１ａで反射された光が受光素子１２にノイズ光として入射することを抑制することができ、検出精度を向上することができる。また、樹脂部材２２が存在することで、光反射パターン３ｂで反射され光モジュール４に戻ってくる光についても、表面２１ａでの反射が抑制される。その結果、受光素子１２に入射する光の光量を増加させることができ、検出精度を向上することができる。光透過部材２１が、樹脂部材２２における外側領域Ｒ２上に形成された部分によって側壁部１９に接合されている。これにより、反射防止層として機能する樹脂部材２２とは別に光透過部材２１と側壁部１９との間に接合用の部材（例えば樹脂接着材）を設ける必要がなく、構成を簡易化することができる。さらに、光モジュール４を反射型エンコーダ１に適用した場合、例えば光透過部材２１が反射防止層及び接合用の部材を介して側壁部１９上に配置されている場合と比べて、受光素子１２及び発光素子１３から回転板３までの距離を短くすることができる。受光素子１２及び発光素子１３から回転板３までの距離が短いと、受光素子１２及び発光素子１３と回転板３との間において光が広がることを抑制することができる。その結果、受光素子１２の受光量を増加させることができ、検出精度を向上することができる。また、接合用の部材が光透過性を有さない樹脂接着材である場合、樹脂接着材が側壁部１９の内側にはみ出し、はみ出した樹脂接着材によって光透過部材２１の表面２１ａが遮られることで光の透過面積が減少するおそれがある。これに対して、光モジュール４では接合用の部材を設ける必要がないため、そのような光の透過面積の減少を抑制することができ、検出精度を向上することができる。よって、光モジュール４によれば、構成を簡易化することができると共に、検出精度を向上することができる。
　樹脂部材２２が、内側領域Ｒ１の全体にわたって形成されている。これにより、発光素子１３から出射されて広がった光が光透過部材２１の表面２１ａにおいて反射されることをより確実に抑制することができ、検出精度を一層向上することができる。
　発光素子１３から出射される光の中心波長を有する光が光透過部材２１と樹脂部材２２との界面Ｓに対して樹脂部材２２側から４５度の入射角で入射した場合の界面Ｓにおける反射率Ｘ１が、当該中心波長を有する光が界面Ｓに対して光透過部材２１側から４５度の入射角で入射した場合の界面Ｓにおける反射率Ｘ２よりも小さい。これにより、発光素子１３から出射されて界面Ｓに対して垂直以外の角度で入射する光が、界面Ｓにおいて反射されることをより確実に抑制することができる。すなわち、反射率Ｘ２と比較して反射率Ｘ１を小さくすることで、受光素子１２へのノイズ光（光モジュール４から出ていく方向の光のうち表面２１ａで反射した光）の入射が抑制される。その結果、検出精度を一層向上することができる。
　８００ｎｍ以上９００ｎｍ以下の波長を有する光に対する樹脂部材２２の光透過率が、９０％以上である。これにより、当該波長を有する光を出射する発光素子１３を使用した際に、発光素子１３から出射された光に樹脂部材２２を良好に透過させることができる。その結果、検出精度を一層向上することができる。
　樹脂部材２２が、接着フィルム（ダイアタッチフィルム）である。これにより、加熱された樹脂部材２２が比較的短時間の間に硬化するため、樹脂部材２２により光透過部材２１を側壁部１９の端面１９ｂに精度良く接合することができる。すなわち、例えば、樹脂部材２２が接着フィルムではなく、加熱後の硬化に時間を要する樹脂部材である場合、樹脂材料が硬化するまでの間に光透過部材２１の位置がずれるおそれがある。これに対して、樹脂部材２２が接着フィルムである場合、加熱された樹脂部材２２が比較的短時間の間に硬化するため、そのような光透過部材２１の位置ずれを抑制することができ、樹脂部材２２により光透過部材２１を側壁部１９に精度良く接合することができる。その結果、光モジュール４の歩留まりを向上することができる。
　発光素子１３が、受光素子１２上に配置されている。これにより、光モジュール４を反射型エンコーダ１に適用した場合に、発光素子１３と回転板３との距離を短くすることができ、検出精度を一層向上することができる。
　光モジュール４が、複数の光ファイバの一端面によって構成された入力面１４ａ、及び複数の光ファイバの他端面により構成された出力面１４ｂを有するＦＯＰ１４を更に備え、受光素子１２が、底壁部１８とは反対側を向いた受光面１２１ａを有し、ＦＯＰ１４が、出力面１４ｂが受光面１２１ａと向かい合うように受光素子１２上に配置されている。これにより、入力面１４ａに入射した光を受光面１２１ａに確実に導光することができ、検出精度を一層向上することができる。
　光モジュール４が、受光面１２１ａと出力面１４ｂとの間に配置され、受光素子１２にＦＯＰ１４を接合する接着フィルム１５を備えている。これにより、加熱された接着フィルム１５が比較的短時間の間に硬化するため、接着フィルム１５によりＦＯＰ１４を受光素子１２に精度良く接合することができる。すなわち、例えば、受光素子１２にＦＯＰ１４を接合する部材が接着フィルム１５ではなく、加熱後の硬化に時間を要する樹脂部材である場合、樹脂材料が硬化するまでの間にＦＯＰ１４の位置がずれるおそれがある。これに対して、受光素子１２にＦＯＰ１４を接合する部材が接着フィルム１５である場合、加熱された接着フィルム１５が比較的短時間の間に硬化するため、そのようなＦＯＰ１４の位置ずれを抑制することができ、接着フィルム１５によりＦＯＰ１４を受光素子１２に精度良く接合することができる。その結果、光モジュール４の歩留まりを向上することができる。
　光透過部材２１における底壁部１８とは反対側の表面２１ｂ上には、反射防止層２３が形成されている。これにより、表面２１ｂでの光の反射を抑制することができ、受光素子１２の受光量を増加させることができる。その結果、検出精度を一層向上することができる。
　光モジュール４は、底壁部１８と受光素子１２とに接続されたワイヤ１６と、ワイヤ１６を覆う樹脂部材１７と、を備えている。これにより、反射型エンコーダ１の使用時に飛散する油及び物理的な外力等からワイヤ１６を保護することができる。
［変形例］
　光モジュール４は、図５（ａ）に示される第１変形例又は図５（ｂ）に示される第２変形例のように構成されていてもよい。第１変形例では、光モジュール４は、ＦＯＰ１４、接着フィルム１５及び樹脂部材１７を備えていない。したがって、受光面１２１ａは、受光素子１２の上面１２ａにおいて露出しており、樹脂部材２２を透過した光は直接受光面１２１ａに入射する。また、ワイヤ１６は、樹脂部材１７に覆われることなく露出している。
　このような第１変形例によっても、上記実施形態と同様に、構成を簡易化することができると共に、検出精度を向上することができる。また、第１変形例では、光モジュール４がＦＯＰ１４、接着フィルム１５及び樹脂部材１７を備えていないため、光モジュール４の構成を一層簡易化することができる。
　図５（ｂ）に示される第２変形例では、光モジュール４は、ＦＯＰ１４及び接着フィルム１５を備えていない。したがって、受光面１２１ａは、受光素子１２の上面１２ａにおいて露出しており、樹脂部材２２を透過した光は直接受光面１２１ａに入射する。また、この変形例では、光モジュール４は、方向Ｄ２において並んで配置された一対の受光素子１２を備えている。発光素子１３は、一対の受光素子１２の間に配置されている。方向Ｄ１における発光面１３ａの位置は、受光面１２１ａの位置と一致している。
　このような第２変形例によっても、上記実施形態と同様に、構成を簡易化することができると共に、検出精度を向上することができる。また、第２変形例では、光モジュール４がＦＯＰ１４及び接着フィルム１５を備えていないため、光モジュール４の構成を一層簡易化することができる。
　本開示は、上記実施形態及び変形例に限られない。例えば、各構成の材料及び形状には、上述した材料及び形状に限らず、様々な材料及び形状を採用することができる。例えば、樹脂部材２２は、発光素子１３と向かい合う部分を有するように内側領域Ｒ１の一部に形成されていればよく、内側領域Ｒ１の全体にわたって形成されていなくてもよい。樹脂部材２２は、光透過部材２１を側壁部１９に接合可能な程度に外側領域Ｒ２の一部に形成されていればよく、外側領域Ｒ２の全体にわたって形成されていなくてもよい。樹脂部材２２は、加熱されて溶融した樹脂材料を硬化させることにより形成されてもよい。８００ｎｍ以上９００ｎｍ以下の波長を有する光に対する樹脂部材２２の光透過率は、９０％よりも小さくてもよい。
　樹脂部材１７は、ワイヤ１６の全体を覆っていなくてもよく、ワイヤ１６の一部のみを覆っていてもよい。反射防止層２３は、光透過部材２１の表面２１ｂの一部に形成されていてもよいし、省略されてもよい。
　上記実施形態及び変形例の特徴が互いに組み合わされてもよい。例えば、図５（ａ）に示される第１変形例において、光モジュール４は、ＦＯＰ１４及び接着フィルム１５を備えていてもよい。第１変形例において、光モジュール４は、樹脂部材１７を備えていてもよい。図５（ｂ）に示される第２変形例において、光モジュール４は、ＦＯＰ１４及び接着フィルム１５を備えていてもよい。第２変形例において、光モジュール４は、樹脂部材１７を備えていなくてもよい。
　受光素子１２が有する受光部１２１（受光面１２１ａ）の数は限定されず、一つ又は複数であってもよい。受光素子１２は、ワイヤ１６に代えてバンプを介して底壁部１８の配線に接続されていてもよい。
　１…反射型エンコーダ、３…回転板、３ｂ…光反射パターン、４…光モジュール（エンコーダ用光モジュール）、１１…支持体、１２…受光素子、１３…発光素子、１４…ＦＯＰ（ファイバオプティックプレート）、１４ａ…入力面、１４ｂ…出力面、１５…接着フィルム、１６…ワイヤ、１７…樹脂部材、１８…底壁部、１８ａ…表面、１９…側壁部、１９ｂ…端面、２１…光透過部材、２１ａ，２１ｂ…表面、２２…樹脂部材、２３…反射防止層、１２１ａ…受光面、Ｄ１，Ｄ２…方向、Ｒ１…内側領域、Ｒ２…外側領域、Ｓ…界面。

 

Claims (12)

  1. 　反射型エンコーダに適用されるエンコーダ用光モジュールであって、
    　底壁部、及び前記底壁部の厚さ方向から見た場合に前記底壁部上の領域を囲む側壁部を有する支持体と、
    　前記側壁部によって囲まれるように前記底壁部上に配置された受光素子及び発光素子と、
    　前記側壁部によって囲まれた空間を覆うように前記側壁部における前記底壁部とは反対側の端面上に配置され、前記底壁部と向かい合う表面を有する光透過部材と、
    　前記光透過部材の前記表面上に形成された樹脂部材と、を備え、
    　前記光透過部材の前記表面は、前記発光素子と向かい合う内側領域と、前記内側領域を囲むと共に前記端面と向かい合う外側領域と、を有し、
    　前記樹脂部材は、前記発光素子と向かい合う部分を有するように、前記内側領域上及び前記外側領域上にわたって一体に形成されており、
    　前記発光素子から出射される光の中心波長を有する光に対する前記樹脂部材の屈折率は、前記中心波長を有する光に対する前記光透過部材の屈折率よりも小さく、
    　前記光透過部材は、前記樹脂部材における前記外側領域上に形成された部分によって前記側壁部に接合されている、エンコーダ用光モジュール。
  2. 　前記樹脂部材は、前記内側領域の全体にわたって形成されている、請求項１に記載のエンコーダ用光モジュール。
  3. 　前記中心波長を有する光が前記光透過部材と前記樹脂部材との界面に前記樹脂部材側から４５度の入射角で入射した場合の前記界面における反射率は、前記中心波長を有する光が前記界面に前記光透過部材側から４５度の入射角で入射した場合の前記界面における反射率よりも小さい、請求項１又は２に記載のエンコーダ用光モジュール。
  4. 　８００ｎｍ以上９００ｎｍ以下の波長を有する光に対する前記樹脂部材の光透過率は、９０％以上である、請求項１～３のいずれか一項に記載のエンコーダ用光モジュール。
  5. 　前記樹脂部材は、接着フィルムである、請求項１～４のいずれか一項に記載のエンコーダ用光モジュール。
  6. 　前記樹脂部材は、ダイアタッチフィルムである、請求項１～５のいずれか一項に記載のエンコーダ用光モジュール。
  7. 　前記発光素子は、前記受光素子上に配置されている、請求項１～６のいずれか一項に記載のエンコーダ用光モジュール。
  8. 　複数の光ファイバの一端面によって構成された入力面、及び前記複数の光ファイバの他端面により構成された出力面を有するファイバオプティックプレートを更に備え、
    　前記受光素子は、前記底壁部とは反対側を向いた受光面を有し、
    　前記ファイバオプティックプレートは、前記出力面が前記受光面と向かい合うように前記受光素子上に配置されている、請求項１～７のいずれか一項に記載のエンコーダ用光モジュール。
  9. 　前記受光面と前記出力面との間に配置され、前記受光素子に前記ファイバオプティックプレートを接合する接着フィルムを更に備える、請求項８に記載のエンコーダ用光モジュール。
  10. 　前記光透過部材における前記底壁部とは反対側の表面上には、反射防止層が形成されている、請求項１～９のいずれか一項に記載のエンコーダ用光モジュール。
  11. 　前記底壁部と前記受光素子とに接続されたワイヤと、
    　前記ワイヤを覆う樹脂部材と、を更に備える、請求項１～１０のいずれか一項に記載のエンコーダ用光モジュール。
  12. 　光反射パターンを有する回転板と、
    　請求項１～１１のいずれか一項に記載のエンコーダ用光モジュールと、を備える、反射型エンコーダ。

     
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