(57)【要約】【課題】固定スリット部材を光源に対して固定する作業、又は、固定スリット部材に形成された固定スリット部を、光源からの光を集光する集光部に対して位置決めする作業を簡単化することが求められている。【解決手段】ロータリエンコーダは、発光装置１２と、受光装置と、発光装置１２と受光装置との間に配置され、発光装置１２が発した光を断続的に透過させて受光装置に到達させる複数の移動スリットを有する回転スリット部材とを備える。発光装置１２は、光源２４と、光源２４が発した光を透過させて回転スリット部材に向かわせる固定スリット部３２と、固定スリット部３２に一体に形成されて光源２４を支持する支持部３１、及び、固定スリット部３２に一体に形成されて光源２４が発した光を集光する集光部の少なくとも一方とを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透過型のロータリエンコーダであって、
発光装置と、
受光装置と、
前記発光装置と前記受光装置との間に配置され、前記発光装置が発した光を断続的に透過させて前記受光装置に到達させる複数の移動スリットを有する回転スリット部材と、を備え、
前記発光装置は、
光源と、
前記光源が発した光を透過させて前記回転スリット部材に向かわせる固定スリット部と、
前記固定スリット部に一体に形成されて前記光源を支持する支持部、及び、前記固定スリット部に一体に形成されて前記光源が発した光を集光する集光部、の少なくとも一方と、を有する、ロータリエンコーダ。
【請求項２】
前記支持部を有する請求項１に記載のロータリエンコーダにおいて、前記支持部は、前記光源の周囲を取り囲むように筒状に延在する、ロータリエンコーダ。
【請求項３】
前記集光部を有する請求項１又は２に記載のロータリエンコーダにおいて、前記固定スリット部と前記集光部とは、単一の部材の互いに反対側の面に形成される、ロータリエンコーダ。
【請求項４】
前記集光部を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載のロータリエンコーダにおいて、前記発光装置は、前記集光部と前記光源との間に配置され、前記光源が発した光を集光して前記集光部に向かわせる第２の集光部をさらに有する、ロータリエンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透過型ロータリエンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
発光装置からの光を透過させて受光装置に到達させる回転スリット部材と、光源からの光を透過させて回転スリット部材に向かわせる固定スリット部材とを備える透過型ロータリエンコーダが知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１１７９４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、固定スリット部材を光源に対して固定する作業、又は、固定スリット部材に形成された固定スリット部を、光源からの光を集光する集光部に対して位置決めする作業を簡単化することが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様において、透過型のロータリエンコーダは、発光装置と、受光装置と、発光装置と受光装置との間に配置され、発光装置が発した光を断続的に透過させて受光装置に到達させる複数の移動スリットを有する回転スリット部材とを備える。発光装置は、光源と、光源が発した光を透過させて回転スリット部材に向かわせる固定スリット部と、固定スリット部に一体に形成されて光源を支持する支持部、及び、固定スリット部に一体に形成されて光源が発した光を集光する集光部の少なくとも一方とを有する。
【発明の効果】
【０００６】
本開示の一態様によれば、使用者は、一体に形成された固定スリット部及び支持部をフランジ部材の穴に嵌入するだけで、発光装置をフランジ部材に設置することができるので、発光装置をフランジ部材に設置する作業を簡単化することができる。また、本開示の他の態様によれば、集光部を固定スリット部に対して所定の位置関係に位置決めする作業が不要となるので、発光装置の製造工程を簡単化することができる。その結果、ロータリエンコーダの製造コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】一実施形態に係るロータリエンコーダの図である。
【図２】図１に示す発光装置の側方断面図である。
【図３】図２中の領域ＩＩＩの拡大図である。
【図４】他の実施形態に係る発光装置の側方断面図である。
【図５】さらに他の実施形態に係る発光装置の側方断面図である。
【図６】さらに他の実施形態に係る発光装置の側方断面図である。
【図７】さらに他の実施形態に係る発光装置の側方断面図である。
【図８】他の実施形態に係る固定スリットの拡大図である。
【図９】さらに他の実施形態に係る発光装置の側方断面図である。
【図１０】さらに他の実施形態に係る発光装置の側方断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する種々の実施形態において、同様の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。また、以下の説明においては、便宜上、図中の紙面上方を、上方向として言及する。まず、図１を参照して、一実施形態に係るロータリエンコーダ１０について説明する。
【０００９】
ロータリエンコーダ１０は、回転体Ａの回転を検出するための透過型ロータリエンコーダである。回転体Ａは、例えばモータの回転シャフトであって、軸線Ｂに沿って延在し、軸線Ｂ周りに回転する。なお、図１においては、理解の容易の観点から、回転体Ａを点線表示している。
【００１０】
ロータリエンコーダ１０は、発光装置１２、受光装置１４、及び回転スリット部材１６を備える。回転スリット部材１６は、回転体Ａに固定され、該回転体Ａとともに軸線Ｂ周りに回転する。回転スリット部材１６は、発光装置１２と受光装置１４との間に配置され、複数の移動スリット１８を有する。
【００１１】
回転スリット部材１６が回転したときに、移動スリット１８は、発光装置１２が発した光を断続的に透過させて受光装置１４に到達させる。受光装置１４は、フォトダイオード等の光電変換素子を有し、回転スリット部材１６の移動スリット１８を透過した光を受光して、電気信号に変換する。
【００１２】
発光装置１２は、フランジ部材Ｃに形成された穴Ｄに嵌め込まれている。フランジ部材Ｃは、回転体Ａを回転可能に受容する貫通孔Ｅを有し、モータハウジング等に固定される。発光装置１２は、回転スリット部材１６及び受光装置１４へ向かって、図中の矢印Ｆの方向へ伝搬する光を発する。
【００１３】
次に、図２を参照して、発光装置１２の構成について説明する。発光装置１２は、光源ユニット２０、及び光学部材２２を有する。光源ユニット２０は、光源２４、保護部材２６、及び集光部２８を有する。光源２４は、発光ダイオード又はレーザダイオード等の光電変換素子を有し、入力される電気信号に応じて光を発する。保護部材２６は、例えば光を透過可能な樹脂から構成され、光源２４は、保護部材２６の内部に埋設される。
【００１４】
集光部２８は、光源２４が発した光を集光し、方向Ｆへ伝搬するコリメート光として、後述する固定スリット部材３０へ導光する。本実施形態においては、集光部２８は、凸状又は凹状の光学レンズであって、保護部材２６に一体に形成されている。なお、本稿において、「一体に形成」とは、１つの部材と他の部材とが継ぎ目なく結合されて一体のモノリシック部材を構成していることを意味する。
【００１５】
光学部材２２は、一体のモノリシック部材であって、例えば、光を透過可能な樹脂（ポリエーテルイミド樹脂等）から構成される。光学部材２２は、固定スリット部材３０、及び支持部３１を有する。固定スリット部材３０は、光源２４（集光部２８）と回転スリット部材１６との間に配置された平板状の単一部材である。
【００１６】
固定スリット部材３０は、第１の面３０ａと、該第１の面３０ａとは反対側の第２の面３０ｂと、第１の面３０ａに一体に形成された固定スリット部３２とを有する。第１の面３０ａは、回転スリット部材１６の方向を向く平面であって、方向Ｆと略直交するように配置されている。一方、第２の面３０ｂは、光源２４（集光部２８）の方向を向く、第１の面３０ａと略平行な平面である。
【００１７】
固定スリット部３２は、集光部２８によって集光されて固定スリット部材３０内を方向Ｆへ伝搬した光源２４からの光の一部を透過させて、回転スリット部材１６（図１）に向かわせる。具体的には、固定スリット部３２は、透過領域３３、及び遮断領域３４を有する。
【００１８】
図３に、固定スリット部３２の一例を示す。図３に示す例においては、遮断領域３４は、複数のプリズム３４ａを有する。プリズム３４ａは、断面略三角形状であって、方向Ｆと直交する方向Ｇへ各々延在し、方向Ｆ及びＧと直交する方向Ｈへ整列している。光源２４から発せられて遮断領域３４に入射した光は、各々のプリズム３４ａで反射（全反射又は部分反射）される。こうして、遮断領域３４は、光源２４からの光の少なくとも一部を遮断する。
【００１９】
一方、透過領域３３は、光源２４からの光を透過させて回転スリット部材１６へ向かって出射する。こうして、固定スリット部３２は、集光部２８によって集光された光を、透過領域３３に対応する明部と、遮断領域３４に対応する暗部とが方向Ｈへ交互に整列するように縞状にパターン化されたコリメート光として、方向Ｆへ出射する。なお、本実施形態においては、固定スリット部３２から出射される光の方向Ｆは、軸線Ｂと略平行である。
【００２０】
再度、図２を参照して、支持部３１は、固定スリット部材３０に一体に形成され、該固定スリット部材３０から光源２４へ向かって、方向Ｆと略平行に延出する。本実施形態においては、支持部３１は、光源２４の周囲を取り囲むように筒状に延在する。光源ユニット２０は、支持部３１の内部に嵌め込まれ、該支持部３１に固定される。
【００２１】
こうして、光源ユニット２０は、支持部３１に支持され、固定スリット部３２に対して所定の位置関係となるように固定される。この「所定の位置関係」とは、集光部２８によって集光された光源２４からの光の全て（又は、大部分（９５％以上））が固定スリット部３２に入射することになる、固定スリット部３２と光源ユニット２０との位置関係である。そして、光源ユニット２０が支持部３１の内部に嵌入された状態で、該支持部３１が、フランジ部材Ｃに形成された穴Ｄに嵌め込まれ、該穴Ｄ内に固定される。こうして、発光装置１２は、フランジ部材Ｃに設置される。
【００２２】
本実施形態においては、固定スリット部材３０（すなわち、固定スリット部３２）と支持部３１とが一体に形成されて１つの光学部材２２を構成している。この構成によれば、使用者は、光源ユニット２０を光学部材２２に嵌入した状態で、該光学部材２２をフランジ部材Ｃの穴Ｄに嵌め込むだけで、発光装置１２をフランジ部材Ｃに設置することができる。これにより、発光装置１２をフランジ部材Ｃに設置する作業を簡単化することができるので、製造コストを低減できる。
【００２３】
なお、光源ユニット２０の保護部材２６に嵌合突起（又は嵌合溝）を形成する一方、支持部３１の内周面に嵌合溝（又は嵌合突起）を形成して、該嵌合突起と該嵌合溝との係合によって、光源ユニット２０と支持部３１とを嵌合してもよい。この構成によれば、光源ユニット２０の位置が支持部３１に対してずれてしまうのを防止し、光源ユニット２０を固定スリット部に対して所定の位置関係に正確に位置決めすることができる。
【００２４】
次に、図４を参照して、他の実施形態に係る発光装置４０について説明する。発光装置４０は、上述の発光装置１２の代わりに、フランジ部材Ｃに形成された穴Ｄに嵌め込まれて、受光装置１４及び回転スリット部材１６とともに、ロータリエンコーダ１０を構成する。
【００２５】
発光装置４０は、光源２４、光学部材４２、及び支持部４４を有する。光学部材４２は、一体のモノリシック部材であって、光を透過可能な樹脂（ポリエーテルイミド樹脂等）から構成される。光学部材４２は、固定スリット部材３０、及び集光部４６を有する。集光部４６は、固定スリット部材３０の第２の面３０ｂに一体に形成されている。集光部４６は、例えば凸状又は凹状の光学レンズであって、光源２４が発した光を集光し、方向Ｆへ伝搬するコリメート光として、固定スリット部材３０内へ導光する。
【００２６】
支持部４４は、光学部材４２とは別体の筒状部材であって、側壁４４ａ、及び底壁４４ｂを有する。側壁４４ａは、固定スリット部材３０から光源２４へ向かって方向Ｆと平行に延出し、光源２４の周囲を取り囲むように筒状に延在する。底壁４４ｂは、側壁４４ａの下端に接続され、その中心部に取付孔４４ｃが形成されている。光源２４は、取付孔４４ｃに嵌め込まれて固定されている。
【００２７】
支持部４４は、側壁４４ａの上端が固定スリット部材３０の第２の面３０ｂと当接するように、固定スリット部材３０に固定される。支持部４４は、例えば、接着剤、ボルト等の締結具、又は、嵌合構造によって、固定スリット部材３０に固定される。支持部４４は、フランジ部材Ｃの穴Ｄに嵌め込まれ、その結果、発光装置４０は、フランジ部材Ｃの穴Ｄに固定される。
【００２８】
本実施形態においては、固定スリット部材３０（すなわち、固定スリット部３２）と集光部４６とが一体に形成されている。この構成によれば、集光部４６を固定スリット部３２に対して所定の位置関係となるように位置決めする作業が不要となるので、発光装置４０の製造工程を簡単化することができる。したがって、製造コストを低減できる。
【００２９】
また、本実施形態においては、固定スリット部３２と集光部４６とは、単一の固定スリット部材３０の互いに反対側の面３０ａ及び３０ｂに形成されている。この構成によれば、光学部材４２の方向Ｆの寸法をコンパクトにすることができ、これにより、光学部材４２の薄型化が可能となる。その結果、発光装置４０の小型化を実現できる。
【００３０】
次に、図５を参照して、さらに他の実施形態に係る発光装置５０について説明する。発光装置５０は、上述の発光装置１２の代わりに、フランジ部材Ｃに形成された穴Ｄに嵌め込まれて、受光装置１４及び回転スリット部材１６とともに、ロータリエンコーダ１０を構成する。
【００３１】
発光装置５０は、光源２４、及び光学部材５２を有する。光学部材５２は、一体のモノリシック部材であって、光を透過可能な樹脂（ポリエーテルイミド樹脂等）から構成される。光学部材５２は、固定スリット部材３０、支持部４４、及び集光部４６を有する。支持部４４は、その側壁４４ａが固定スリット部材３０に一体に形成される。また、上述の光学部材４２と同様に、集光部４６は、固定スリット部材３０の第２の面３０ｂ（すなわち、第１の面３０ａの反対側の面）に一体に形成されている。
【００３２】
本実施形態によれば、使用者は、光源２４を支持部４４の取付孔４４ｃに取り付けた状態で、光学部材５２をフランジ部材Ｃの穴Ｄに嵌め込むだけで、発光装置５０をフランジ部材Ｃに設置することができる。これにより、発光装置５０をフランジ部材Ｃに設置する作業を簡単化することができるので、製造コストを低減できる。
【００３３】
また、本実施形態によれば、上述の発光装置４０と同様に、固定スリット部材３０と集光部４６とが一体に形成されているので、集光部４６を固定スリット部３２に対して位置決めする作業が不要となる。したがって、発光装置５０の製造工程を簡単化することができる。また、固定スリット部３２と集光部４６とが固定スリット部材３０の互いに反対側の面に形成されていることから、発光装置５０の小型化を実現できる。
【００３４】
次に、図６を参照して、さらに他の実施形態に係る発光装置６０について説明する。発光装置６０は、上述の発光装置１２の代わりに、フランジ部材Ｃに形成された穴Ｄに嵌め込まれて、受光装置１４及び回転スリット部材１６とともに、ロータリエンコーダ１０を構成する。
【００３５】
発光装置６０は、光源ユニット２０、及び光学部材６２を有する。光学部材６２は、一体のモノリシック部材であって、光を透過可能な樹脂（ポリエーテルイミド樹脂等）から構成される。光学部材６２は、互いに一体に形成された固定スリット部材３０、支持部３１、及び集光部４６を有する。
【００３６】
本実施形態においては、発光装置６０は、固定スリット部材３０に形成された集光部４６と、光源ユニット２０に設けられた集光部２８（第２の集光部）とを備える。光源２４が発した光は、集光部２８によって集光されて集光部４６に入射し、該集光部４６によってさらに集光されて、方向Ｆへ伝搬するコリメート光として、固定スリット部材３０内に導光される。
【００３７】
この構成によれば、光源２４が発した光を、集光部２８及び４６にて２段階で集光できるので、固定スリット部３２から出射される光の集光性を、より効果的に高めることができる。したがって、ロータリエンコーダ１０による回転体Ａの回転検出の精度を向上させることができる。
【００３８】
次に、図７を参照して、さらに他の実施形態に係る発光装置７０について説明する。発光装置７０は、上述の発光装置１２の代わりに、フランジ部材Ｃに形成された穴Ｄに嵌め込まれて、受光装置１４及び回転スリット部材１６とともに、ロータリエンコーダ１０を構成する。
【００３９】
発光装置７０は、光源２４、及び光学部材７２を有する。光学部材７２は、一体のモノリシック部材であって、光を透過可能な樹脂（ポリエーテルイミド樹脂等）から構成される。光学部材７２は、互いに一体に形成された固定スリット部材３０、支持部４４、集光部４６、及び集光部７４（第２の集光部）を有する。
【００４０】
集光部７４は、支持部４４の側壁４４ａの内周面に一体に形成されており、該集光部７４と光源２４との間、及び、該集光部７４と集光部４６との間は、空洞となっている。なお、集光部７４と光源２４との間、及び、該集光部７４と集光部４６との間の空間は、光を透過可能な材料で充填されてもよい。
【００４１】
集光部７４は、例えば、凸状又は凹状の光学レンズであって、光源２４が発した光を集光し、集光部４６へ導光する。本実施形態によれば、上述の発光装置６０と同様に、固定スリット部材３０の第１の面３０ａから出射される光の集光性を高めることができるので、ロータリエンコーダ１０による回転体Ａの回転検出の精度を向上させることができる。
【００４２】
なお、固定スリット部３２の遮断領域３４としては、図３に示すものに限らず、種々の形態が考えられる。以下、図８を参照して、他の実施形態に係る固定スリット部３２’について説明する。固定スリット部３２’は、固定スリット部材３０の第２の面３０ｂに形成され、透過領域３３及び遮断領域３４’を有する。遮断領域３４’は、複数のプリズム３４ａ’を有し、該プリズム３４ａ’は、断面略矩形であって、方向Ｇへ各々延在し、方向Ｈへ整列している。
【００４３】
光源２４から発せされて遮断領域３４’に入射した光は、プリズム３４ａ’によって互いに打ち消される。こうして、遮断領域３４’に入射した光は、方向Ｆと反対の方向へ反射されることなく、該遮断領域３４’で遮断される。なお、遮断領域３４又は３４’は、プリズム３４ａ又は３４ａ’の代わりに、光を透過不能な材料から構成してもよいし、又は、光を遮断可能であれば、如何なる構造を適用してもよい。
【００４４】
また、上述の支持部４４の内周面に、光を吸収する光吸収材を設けてもよい。このような形態を図９に示す。図９に示す発光装置４０’においては、光吸収材７６が、支持部４４（具体的には、側壁４４ａ及び底壁４４ｂ）の内周面に、薄膜層として被覆されている。この構成によれば、光源２４が発した光が、支持部４４の内周面で反射するのを防止できるので、固定スリット部材３０の第１の面３０ａから方向Ｆへ出射される光の集光性を高めることができる。
【００４５】
また、図７に示す支持部４４の内周面に光吸収材を設ける場合において、該支持部４４の内周面のうち、集光部７４よりも下方の領域にのみ、光吸収材を設けてもよい。このような形態を図１０に示す。図１０に示す発光装置７０’においては、光吸収材７６’は、側壁４４ａの内周面のうち、集光部７４よりも下側の領域と底壁４４ｂとに被覆されている。この構成によれば、光源２４が発した光が、該光源２４と集光部７４との間の領域において支持部４４の内部で反射するのを防止できる。
【００４６】
なお、上述の支持部３１、４４は、フランジ部材Ｃの穴Ｄに、接着剤を用いて接着されてもよい。集光部２８、４６、又は７４は、凸状又は凹状の光学レンズに限らず、例えばプリズムが形成された少なくとも１つの光学要素（光学フィルム等）から構成されてもよいし、又は、光を集光可能であれば、如何なる光学要素を適用してもよい。
【００４７】
また、集光部２８、４６、又は７４は、光源２４からの光を、厳密なコリメート光（平行光）を形成するように集光するものでなくてもよい。また、図２及び図６に示す集光部２８、図５に示す集光部４６、又は、図７及び図１０に示す集光部４６若しくは７４を省略することもできる。この場合において、光源２４は、集光性の高いレーザダイオードから構成されてもよい。
【００４８】
支持部３１又は４４は、筒状でなくてもよく、光源２４を固定スリット部材３０に対して支持可能であれば、如何なる形状を有してもよい。例えば、支持部３１又は４４は、固定スリット部材３０から光源２４へ向かって直線状に延びる少なくとも１本の柱部を有してもよい。この場合において、複数の柱部が、光源２４の周囲に所定の間隔で並ぶように設けられてもよい。また、固定スリット部材３０は、平板状に限らず、例えば、断面楕円状等、如何なる形状を有してもよい。
【００４９】
以上、実施形態を通じて本開示を説明したが、上述の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。
【符号の説明】
【００５０】
１０    ロータリエンコーダ
１２，４０，４０’，５０，６０，７０，７０’    発光装置
１４    受光装置
１６    回転スリット部材
２４    光源
３０    固定スリット部材
３２，３２’    固定スリット部
２８，４６，７４    集光部
【図１】
2020067339.tif 000003
【図２】
2020067339.tif 000004
【図３】
2020067339.tif 000005
【図４】
2020067339.tif 000006
【図５】
2020067339.tif 000007
【図６】
2020067339.tif 000008
【図７】
2020067339.tif 000009
【図８】
2020067339.tif 000010
【図９】
2020067339.tif 000011
【図１０】
2020067339.tif 000012