(57)【要約】【課題】更に薄型化されたエンコーダを提供する。【解決手段】エンコーダが、移動体に光を照射する面発光素子と、移動体により透過または反射された光を検出するセンサ部と、センサ部により検出された光に基づいて、移動体の位置を検出する検出部と、面発光素子と移動体との間に配置され、光のうち少なくとも一部を所定方向の平行光として射出する偏向素子と、を備える。【選択図】図１
2010286265.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に光を照射する面発光素子と、
前記移動体により透過または反射された前記光を検出するセンサ部と、
前記センサ部により検出された前記光に基づいて、前記移動体の位置を検出する検出部と、
前記面発光素子と前記移動体との間に配置され、前記光のうち少なくとも一部を所定方向の平行光として射出する偏向素子と、
を備えることを特徴とするエンコーダ。
【請求項２】
前記偏向素子を構成する層と前記面発光素子を構成する層とが重ねられて構成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ。
【請求項３】
前記偏向素子を構成する層に前記面発光素子を構成する層が蒸着されている、
または、
前記面発光素子を構成する層に前記偏向素子を構成する層が蒸着されている、
ことを特徴とする請求項２に記載のエンコーダ。
【請求項４】
前記移動体のパターン層と前記偏向素子を構成する層とが重ねられて構成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ。
【請求項５】
前記光を偏向させる第２偏向素子を更に備え、
前記第２偏向素子は、前記面発光素子と前記偏向素子との間に、又は、前記偏向素子と前記移動体との間に、配置されている、または、各々に重ねられて構成されている、
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のエンコーダ。
【請求項６】
前記センサ部を構成する層と前記面発光素子を構成する層とが重ねられて構成されており、
前記センサ部は、
前記移動体により反射された前記面発光素子からの光を検出する、
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のエンコーダ。
【請求項７】
前記センサを構成する層に前記面発光素子を構成する層が蒸着されている、
または、
前記面発光素子を構成する層に前記センサ部を構成する層が蒸着されている、
ことを特徴とする請求項６に記載のエンコーダ。
【請求項８】
前記面発光素子は、
薄膜状であって、エレクトロルミネッセンス素子を含む、
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のエンコーダ。
【請求項９】
前記偏向素子は、
薄膜状のプリズムシートである、
ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のエンコーダ。
【請求項１０】
前記偏向素子は、ルーバー構造を有する、
ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のエンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光学式エンコーダによる位置検出の光源には、例えば、発光ダイオードまたは電球が用いられている。近年は、消費電力が少なく指向性のある発光ダイオードを用いた光源が、光学式エンコーダの光源として主流となっている。
【０００３】
例えば、発光ダイオードは比較的小型であるため、エンコーダを小型化および薄型化することができる。このような技術として、特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２６５４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、発光ダイオードによりエンコーダは薄型化されてきているものの、たとえば、エンコーダが小型の産業ロボットなどにも用いられるにつれ、エンコーダの更なる薄型化が要望されている。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、更に薄型化されたエンコーダを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、移動体に光を照射する面発光素子と、前記移動体により透過または反射された前記光を検出するセンサ部と、前記センサ部により検出された前記光に基づいて、前記移動体の位置を検出する検出部と、前記面発光素子と前記移動体との間に配置され、前記光を偏向させる前記光の少なくとも一部を所定方向の平行光として射出する偏向素子と、を備えることを特徴とするエンコーダである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、更に薄型化されたエンコーダを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の第１実施形態による透過型エンコーダの構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の第１実施形態による反射型エンコーダの構成を示すブロック図である。
【図３】この発明の第２実施形態による透過型エンコーダの構成を示すブロック図である。
【図４】この発明の第２実施形態による反射型エンコーダの構成を示すブロック図である。
【図５】本実施形態による面発光素子により発光される光を例示する説明図である。
【図６】本実施形態において、偏向素子がない場合に、面発光素子により発光される光が移動体のパターンを透過する光を例示する説明図である。
【図７】本実施形態において、偏向素子がある場合に、面発光素子により発光される光が移動体のパターンを透過する光を例示する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［第１実施形態］
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図１は、この発明の一実施形態によるエンコーダにける光学系の構成を示す概略ブロック図である。ここでは、透過型のエンコーダの場合の構成について説明する。
【００１１】
面発光素子１１は、面発光して、移動体１２に光を照射する。この面発光素子１１は、ＥＬ（エレクトロルミネセンス）であり、たとえば、平面状又は薄膜状のＥＬシートである。面発光素子１１は、無機ＥＬであってもよいし、有機ＥＬであってもよい。
【００１２】
移動体１２は、エンコーダが測定対象とする部材とともに移動（または回転）する。エンコーダは、移動体１２の位置を検出することにより、測定対象の位置を検出する。たとえば、エンコーダがリニアエンコーダの場合には、移動体１２の直線的な移動に対応して、移動体１２は、長手方向に移動する。移動体１２は、長手方向にパターンニングされた開口部を有している。このパターンニングを介した光を検出することにより、移動体１２の長手方向における位置が検出される。
【００１３】
受光センサ（センサ部）１３は、面発光素子１１から照射され、移動体１２上のパターン（パターンニングされている開口部）を透過した光を、受光する。受光センサ１３は、たとえば、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)である。検出部２０は、受光センサ１３により受光された光に基づいて、移動体１２の位置を検出する。たとえば、パターンを介して受光された光に基づいて、予め定められている算出方法により算出して、または、予めパターンと移動体１２の位置とが関連付けて記憶されている記憶部を参照して、移動体１２の位置を検出する。この検出部２０は、たとえば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）である。
【００１４】
このように図１に示す透過型のエンコーダにおける光学系は、移動体１２のパターンを、面発光素子１１と受光センサ１３とで挟み込む構成である。この構成により、面発光素子１１からの光が、移動体１２のパターンに照射される。そして、移動体１２のパターンを透過した光が、受光センサ１３にて検出される。これにより、検出部２０は、移動体１２の位置情報を読み取る。
【００１５】
上記に図１を用いて説明した第１実施形態による透過型のエンコーダによれば、光源を平面状又は薄膜状のＥＬシートとしているために、エンコーダを薄くすることができる。なお本実形態において、エンコーダが薄いとは、エンコーダのパターンに対して垂直となる方向におけるエンコーダの厚さが、薄いということである。
【００１６】
次に、図２を用いて、この発明の一実施形態による透過型のエンコーダにおける光学系の構成について説明する。図１と同様の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。この図２の場合は透過型であるため、図１の場合に対比して、反射体１４が更に備えられる。
【００１７】
この図２に示す反射型の場合には、移動体１２のパターンに対して一方の側に、面発光素子１１および受光センサ１３が備えられており、移動体１２のパターンに対して他方の側に、反射体１４が備えられている。すなわち、移動体１２のパターンを、面発光素子１１および受光センサ１３と、反射体１４とで挟み込む構成である。
【００１８】
この構成により、面発光素子１１から発光された光は、パターンが形成された移動体１２を透過し、反射体１４で反射される。続いて、この反射体１４で反射された光は、パターンを有する移動体１２を逆方向に再度透過し、受光センサ１３にて検出される。そして検出部２０は、図１の場合と同様に、受光センサ１３からの出力に基づいて、移動体１２の位置情報を検出する。
【００１９】
図２に示した反射型の場合も、上記に図１に示した透過型の場合と同様に、光源を平面状又は薄膜状のＥＬシートとしているために、エンコーダを薄くすることができる。
【００２０】
［第２実施形態］
次に、図３と図４とを用いて、第２実施形態による透過型および反射型のエンコーダにおける光学系の構成について説明する。この第２実施形態によるエンコーダにおける光学系は、第１実施形態に対比して、更に光の少なくとも一部を所定方向の平行光として射出する偏向素子１５を有している。この偏向素子１５とは、たとえば、薄膜状のプリズムシートである。また、図３と図４とにおける偏向素子１５は、入射する光を偏向させることで所定方向の平行光を射出する。
【００２１】
図３に示すように、第２実施形態による透過型のエンコーダにおける光学系の構成の場合には、図１に示した第１実施形態による透過型のエンコーダにおける光学系の構成の場合に対比して、偏向素子１５が、面発光素子１１と移動体１２との間に配置されている。
【００２２】
また、図４に示すように、第２実施形態による反射型のエンコーダにおける光学系の構成の場合には、図２に示した第１実施形態による反射型のエンコーダにおける光学系の構成の場合に対比して、偏向素子１５が、面発光素子１１と移動体１２との間に配置されている。
【００２３】
次に、図５から図７を用いて、図３と図４とを用いて説明した第２実施形態によるエンコーダの光学系のように、偏向素子１５を備える場合の効果について説明する。
【００２４】
図５は面発光素子１１による発光を図示したものである。面発光素子１１は、発光面全体から拡散光を照射する。その為、面発光素子１１から均一な照射光を得ることができるので、受光センサ１３において均一な光を受光できる。
【００２５】
図６は、面発光素子１１を用いた透過系の光学系の場合（たとえば、図１の場合）、光がどのように受光センサ１３に照射されるかを例示した図である。面発光素子１１からの光が、移動体１２のパターンを通過し、受光センサ１３に入射される。この場合、図５に示したように、面発光素子１１は発光面全体から拡散光を照射しているため、受光センサ１３の面に対して、斜めに照射される光もありうる。そのため、移動体１２のパターンの形状を、受光センサ１３に正確に投影できない可能性がある。
【００２６】
なお、移動体１２のパターンと受光センサ１３との距離を近づけることにより、移動体１２のパターンの形状を受光センサ１３に正確に投影することも可能であるが、このようにした場合、受光センサ１３上においてパターンのエッジはぼやけてしまう可能性がある。
【００２７】
図７は、図６に示す透過系であるエンコーダの光学系において、移動体１２のパターンと受光センサ１３との間に、偏向素子１５を挟んだ場合の光線を図示した図である。この偏向素子１５は、所定方向へ光を偏向させる特性を有している。たとえば、偏向素子１５は、受光センサ１３の面に対して垂直となる方向へ偏向させる。そのため、偏向素子１５は、面発光素子１１の拡散光に含まれる光のうち、受光センサ１３の面に対して斜めに照射される光を受光センサ１３の面に対して垂直となる方向へ偏向する。
【００２８】
よって、受光センサ１３の面に対して略垂直な光である平行光が、移動体１２のパターンに対し略垂直に照射される。これにより、受光センサ１３には、ぼけが生じることなく、移動体１２のパターンと同じ形状のパターンが投影されることになる。
【００２９】
なお、図７では、移動体１２、偏向素子１５、面発光素子１１の３つの構成が離されて図示されているが、移動体１２と偏向素子１５、偏向素子１５と面発光素子１１、または、この３つの構成が、たとえば、隙間無く重ねて構成されている場合でも、同様の特性が得られる。このように、移動体１２と偏向素子１５、偏向素子１５と面発光素子１１、または、この３つの構成を、重ねて構成することにより、エンコーダの光学系を、より薄型化することができる。
【００３０】
具体的には、図３の透過型または図４の反射型の場合のいずれの場合でも、偏向素子１５を構成する層と面発光素子１１を構成する層とが重ねられて構成されていてもよい。たとえば、偏向素子１５を構成する層に面発光素子１１を構成する層が蒸着されていてもよいし、または、面発光素子１１を構成する層に偏向素子１５を構成する層が蒸着されていてもよい。
【００３１】
また、移動体１２のパターン層と偏向素子１５を構成する層とが重ねられて構成されていてもよい。たとえば、移動体１２を構成する層に偏向素子１５を構成する層が蒸着されていてもよいし、または、偏向素子１５を構成する層に移動体１２を構成する層が蒸着されていてもよい。
【００３２】
なお、図５から図７においては、透過型の場合について説明したが、反射型の場合も同様である。そして、図４に示すような反射型の場合には、受光センサ１３を構成する層と面発光素子１１を構成する層とが重ねられて構成されており、受光センサ１３は、移動体１２により反射された面発光素子１１からの光を検出するようにしてもよい。この場合、たとえば、受光センサ１３を構成する層に面発光素子１１を構成する層が蒸着されてもよいし、または、面発光素子１１を構成する層に受光センサ１３を構成する層が蒸着されていてもよい。
【００３３】
なお、偏向素子１５をシート状にしてもよい。このようにすることで、偏向素子１５が薄くなるために、エンコーダにおける光学系の構成を、薄型化することができる。
【００３４】
また、上述のような光を偏向させる第２偏向素子を更に備え、この第２偏向素子は、面発光素子１１と偏向素子１５との間に、又は、偏向素子１５と移動体１２との間に、配置されている、または、各々に重ねられて構成されていてもよい。このようにすることで、エンコーダにおける光学系の構成を、薄型化することができる。
【００３５】
なお、偏向素子１５は、ルーバー構造を有するようにしてもよい。このようにすることで、エンコーダにおける光学系の構成を、薄型化することができる。この場合、偏向素子１５に入射した光のうち、受光センサ１３の面に対して斜めに照射される光は、このルーバー構造によって遮光されるため、受光センサ１３の面に対して略垂直な光である平行光が、移動体１２のパターンに対し略垂直に照射される。
【００３６】
なお、上述した本実施形態によるエンコーダにおける光学系の構成は、たとえば、直線移動する移動体１２であって、パターンが形成された移動体１２の直線上における移動位置を検出するリニアエンコーダに用いることが可能である。また、たとえば、モータに取り付けて回転される円盤としての移動体１２であって、パターンが形成された円盤としての移動体１２の回転位置の検出を行なうエンコーダ、すなわち、ロータリーエンコーダに用いることが可能である。
【００３７】
以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【００３８】
１１…面発光素子、１２、１０３…移動体、１３、１０４…受光センサ、１４、１０５…反射体、１５…偏向素子、２０…検出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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