(57)【要約】【課題】表面に保護膜が形成された受光素子における保護膜内での光の干渉を弱めることにより受光感度の波長依存性を弱めて、サンプル間のばらつきや、温度依存性を緩和する。【解決手段】単位受光素子３４ａ〜３４ｄ内の保護膜３６の表面を凹凸化するか又は保護膜の厚みを不均一化して、単位受光素子の保護膜内における光の干渉を弱める。保護膜の表面の凹凸化又は厚みの不均一化は、単位受光素子内の受光素子を分割するか、保護膜をアレイ状保護膜３７化することによって行うことができる。保護膜を、１次元アレイ状やホールアレイ状に部分的に除去して表面を凹凸化又は厚みを不均一化することもできる。保護膜上に、単位受光素子より小さなサイズのアレイを有するアレイ状光学素子（３８）を配設して、単位受光素子の保護膜内における光の干渉を弱めることもできる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光素子の表面に保護膜が形成されてなる光電式エンコーダ用受光素子において、
単位受光素子内の保護膜の表面を凹凸化するか又は該保護膜の厚みを不均一化して、前記単位受光素子の保護膜内における光の干渉を弱めたことを特徴とする光電式エンコーダ用受光素子。
【請求項２】
前記単位受光素子内の受光素子を分割することにより、該単位受光素子内の保護膜の表面を凹凸化するか又は該保護膜の厚みを不均一化したことを特徴とする請求項１に記載の光電式エンコーダ用受光素子。
【請求項３】
前記保護膜をアレイ化することにより、前記単位受光素子内の保護膜の表面を凹凸化するか又は該保護膜の厚みを不均一化したことを特徴とする請求項１に記載の光電式エンコーダ用受光素子。
【請求項４】
前記単位受光素子内の保護膜を部分的に除去することにより、該単位受光素子内の保護膜の表面を凹凸化するか又は該保護膜の厚みを不均一化したことを特徴とする請求項１に記載の光電式エンコーダ用受光素子。
【請求項５】
前記単位受光素子内の保護膜を１次元アレイ状に除去することにより、該単位受光素子内の保護膜の表面を凹凸化するか又は該保護膜の厚みを不均一化したことを特徴とする請求項４に記載の光電式エンコーダ用受光素子。
【請求項６】
前記単位受光素子内の保護膜をホールアレイ状に除去することにより、該単位受光素子内の保護膜の表面を凹凸化するか又は該保護膜の厚みを不均一化したことを特徴とする請求項４に記載の光電式エンコーダ用受光素子。
【請求項７】
受光素子の表面に保護膜が形成されてなる光電式エンコーダ用受光素子において、
前記保護膜上に、単位受光素子より小さなサイズのアレイを有するアレイ状光学素子を配設して、前記単位受光素子の保護膜内における光の干渉を弱めたことを特徴とする光電式エンコーダ用受光素子。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の受光素子を備えたことを特徴とする光電式エンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電式エンコーダ用受光素子及び光電式エンコーダに係り、特に、受光感度の波長依存性を弱めて、サンプル間のばらつきや温度依存性を緩和することが可能な光電式エンコーダ用受光素子、及び、この受光素子を備えた光電式エンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１に透過型の場合を示す如く、光電式エンコーダは、例えば透明ガラス基板上に格子パターンを形成したスケール１３と、測定光を照射するための光源としての発光素子１４、測定光を平行光にするコリメータレンズ１７及び受光素子３４を搭載した受光器３０を備えた検出ヘッド２０と、該受光素子３４の出力信号を処理して位置信号を出力する信号処理回路６０とを備えて構成されている。ここで、スケール１３は、発光素子１４及び受光器３０を含む検出ヘッド２０に対して測定方向に相対移動可能である。
【０００３】
前記受光素子３４は、図２（Ａ）に詳細に示す如く、例えば位相が互いに９０度異なる４つの単位受光素子３４ａ（ａ相）、３４ｂ（ｂ相）、３４ｃ（ａｂ相）、３４ｄ（ａバーｂバー相）を一組として、図２（Ｂ）に例示するように、受光基板３２上で測定方向に複数組（図２（Ｂ）では３組）形成され、その上に保護膜３６が被されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＷＯ２００６／００６３４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような光電式エンコーダ用受光素子３４の受光感度は、図３に例示するような保護膜３６内での光の干渉により、図４に実線Ａで例示するような波長依存性があることが知られている。このため、受光感度の違いにより、必要な光パワーが異なり、サンプル間のばらつきが大きくなってしまうという問題がある。又、温度変動により光の波長が変動すると、その影響を受けてしまうという問題もある。
【０００６】
一方、特許文献１には、光源からの光を略並行に変換するレンズとスケール板に、測定方向に光を集光あるいは拡散して周期的な光量分布を生成する光学素子アレイを備えることが記載されているが、本発明のように受光素子の表面に形成された保護膜の内で光の干渉による問題点を解決するものではなかった。
【０００７】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、受光素子の表面に形成された保護膜内での光の干渉を弱めることにより受光感度の波長依存性を弱め、サンプル間のばらつきや、温度依存性の緩和を図ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、受光素子の表面に保護膜が形成されてなる光電式エンコーダ用受光素子において、単位受光素子内の保護膜の表面を凹凸化するか又は該保護膜の厚みを不均一化して、前記単位受光素子の保護膜内における光の干渉を弱めることにより、前記課題を解決したものである。
【０００９】
ここで、前記単位受光素子内の受光素子を分割することにより、該単位受光素子内の保護膜の表面を凹凸化するか又は該保護膜の厚みを不均一化することができる。
【００１０】
又、前記保護膜をアレイ化することにより、前記単位受光素子内の保護膜の表面を凹凸化するか又は該保護膜の厚みを不均一化することができる。
【００１１】
又、前記単位受光素子内の保護膜を部分的に除去することにより、該単位受光素子内の保護膜の表面を凹凸化するか又は該保護膜の厚みを不均一化することができる。
【００１２】
又、前記単位受光素子内の保護膜を１次元アレイ状に除去することにより、該単位受光素子内の保護膜の表面を凹凸化するか又は該保護膜の厚みを不均一化することができる。
【００１３】
又、前記単位受光素子内の保護膜をホールアレイ状に除去することにより、該単位受光素子内の保護膜の表面を凹凸化するか又は該保護膜の厚みを不均一化することができる。
【００１４】
本発明は、又、受光素子の表面に保護膜が形成されてなる光電式エンコーダ用受光素子において、前記保護膜上に、単位受光素子より小さなサイズのアレイを有するアレイ状光学素子を配設して、前記単位受光素子の保護膜内における光の干渉を弱めることにより、前記課題を解決したものである。
【００１５】
本発明は、又、前記いずれかに記載の受光素子を備えたことを特徴とする光電式エンコーダを提供するものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、単位受光素子内の保護膜の表面を凹凸化するか又は該保護膜の厚みを不均一化することで、図５（Ｃ）に保護膜の表面を凹凸化した場合を例示する如く、回折の効果により、保護膜３６内での光路長が違うものとなって、干渉が起きにくくなり、図４に一点鎖線Ｂで例示したように、受光感度の波長依存性を弱めることができる。これは、保護膜の厚みを不均一化して、保護膜内での光路長を変えた場合も同じである。
【００１７】
このようにして、波長依存性を弱めることで、サンプル間のばらつきや、温度依存性を緩和することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】光電式エンコーダの透過型の例の全体構成を示す、一部ブロック図を含む光路図
【図２】従来の受光素子の配置を示す（Ａ）斜視図及び（Ｂ）受光器の断面図
【図３】従来の問題点を説明するための断面図
【図４】受光感度の波長依存性を示す図
【図５】本発明の第１実施形態における（Ａ）受光素子を示す斜視図（Ｂ）受光器の断面図及び（Ｃ）作用を示す拡大断面図
【図６】本発明の第２実施形態における（Ａ）保護膜が配設された状態の受光素子を示す斜視図（Ｂ）受光器の断面図及び（Ｃ）作用を示す拡大断面図
【図７】本発明の第３実施形態における保護膜の形状を示す斜視図
【図８】本発明の第４実施形態における保護膜の形状を示す斜視図
【図９】本発明の第５実施形態の受光器を示す斜視図
【図１０】光電式エンコーダの反射型の例の全体構成を示す、一部ブロック図を含む光路図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２０】
本発明の第１実施形態は、図５（Ａ）（受光素子を示す斜視図）及び（Ｂ）（受光器の断面図）に示す如く、単位受光素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ・・・を測定方向に短冊状に５分割してアレイ化したものである。なお、分割方向は測定方向に限定されず、分割数も５に限定されない。
【００２１】
これにより、図５（Ｃ）に示す如く、単位受光素子３４ａ〜３４ｄ内の保護膜３６の表面が凹凸化され、回折の効果により、凹凸の中央と端部で光路長が違うため、干渉が起きにくくなり、図４に一点鎖線Ｂで示した如く、受光感度の波長依存性を弱めることができる。
【００２２】
本実施形態においては、単位受光素子３４ａ〜３４ｄの加工は容易でないが、保護膜３６の厚みの変化を大きくすることができる。
【００２３】
次に、本発明の第２実施形態は、図６（Ａ）（保護膜が配設された状態の受光素子を示す斜視図）及び（Ｂ）（受光器の断面図）に示す如く、単位受光素子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ・・・は従来のままとし、保護膜３６を、単位受光素子３４ａ〜３４ｄより小さなサイズのアレイ状の凹凸を設けたアレイ状保護膜３７に変えたものである。
【００２４】
本実施形態においても、図６（Ｃ）に示す如く、アレイ状保護膜３７表面のアレイ状凹凸による回折の効果により、アレイの中央と端部で光路長が違うため、干渉が起きにくくなり、受光感度の波長依存性を弱めることができる。
【００２５】
本実施形態においては、従来の受光器３０の保護膜３６をアレイ状保護膜３７に変えるだけで良く、本発明を容易に適用できる。
【００２６】
又、図７に示す第３実施形態のように、保護膜３６を部分的に除去し、除去部の形状を１次元アレイ化することで、保護膜の表面を凹凸化及び／又は厚みを不均一化して、受光感度の波長依存性を弱めることもできる。
【００２７】
あるいは、図８に示す第４実施形態のように、保護膜３６を部分的に除去し、除去部の形状をホールアレイ化することで、保護膜の表面を凹凸化及び／又は厚みを不均一化して、受光感度の波長依存性を弱めることもできる。
【００２８】
第３、第４実施形態によれば、保護膜の厚みの変化量を最大にすることができると共に、除去部の形状や配置を工夫することで、任意の干渉特性を得ることができる。
【００２９】
又、図９に示す第５実施形態のように、受光基板３２の上に従来と同様の受光素子３４及び保護膜３６が形成された受光器３０の保護膜３６の表面上に、単位受光素子３４ａ〜３４ｄより小さなサイズのアレイを有するシリンドリカルアレイレンズ３８などのアレイ状光学素子を配置することで、干渉特性を弱めることもできる。
【００３０】
本実施形態によれば、従来と同様の受光器３０の上にシリンドリカルアレイレンズ３８などのアレイ状光学素子を配置するだけでよく、本発明の適用が極めて容易である。
【００３１】
なお、アレイ状光学素子はシリンドリカルアレイレンズ３８に限定されない。
【００３２】
前記実施形態においては、いずれも本発明が、図１に示したような透過型の光電式エンコーダに適用されていたが、本発明の適用対象はこれに限定されず、図１０に例示するような反射型の光電式エンコーダにも同様に適用できることは明らかである。
【００３３】
又、リニアエンコーダだけでなく、ロータリエンコーダにも同様に適用できる。
【符号の説明】
【００３４】
１３…スケール
１４…発光素子
１７…コリメータレンズ
３０…受光器
３２…受光基板
３４…受光素子
３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ…単位受光素子
３６…保護膜
３７…アレイ状保護膜
３８…シリンドリカルアレイレンズ（アレイ状光学素子）
【図１】
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【図４】
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【図１０】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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