(57)【要約】【課題】迷光を削減して信頼性を保つとともに高精度化を図ることができる光源装置およびこれを備えた光電式エンコーダの提供。【解決手段】光源装置２は、発光手段５を内部に収容して発光手段５から照射された光を平行光にする透光部材１０を備える。透光部材１０は、光軸平面１１と、直交平面１２と、発光手段５からの光を平行光にする反射部と、光軸平面１１と直交平面１２とが接続することによって形成されるとともに、透光部材１０の外側の領域かつ光軸平面１１と直交平面１２との間の領域に中心軸ＡＸを有する曲面状の接続部１４とを備える。光源装置２は、曲面状の接続部１４を備えることで迷光を削減し信頼性を保つとともに高精度化を図ることができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を照射する発光手段と、前記発光手段を内部に収容するとともに前記発光手段から照射された光を平行光にする透光部材と、を備えた光源装置であって、
前記透光部材は、
前記発光手段の光路上に位置し、前記発光手段の光軸と平行な光軸平面と、
前記光軸平面の発光手段側の端部に接続して形成されるとともに、前記発光手段の光路上に位置し、前記発光手段の光軸と直交する直交平面と、
前記光軸平面の発光手段と反対側の端部に接続して前記直交平面の反対側に向かって形成されるとともに、前記発光手段からの光を平行光にする反射部と、
前記光軸平面と前記直交平面とが接続することによって形成されるとともに、前記透光部材の外側の領域かつ前記光軸平面と前記直交平面との間の領域に中心軸を有する曲面状の接続部と、を備えることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
請求項１に記載された光源装置において、
前記接続部は、
前記発光手段からの光を吸収する反射防止部材を備えることを特徴とする光源装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載された光源装置において、
前記接続部は、
前記発光手段の発光面の最大長さよりも大きい半径の曲面で形成されることを特徴とする光源装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載された光源装置において、
前記接続部は、粗面に形成されていることを特徴とする光源装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載された光源装置と、
前記光源装置から光が照射されるスケールと、
前記光源装置からの光を前記スケールを介して受光するとともに受光した光を電気信号にする受光手段と、を備える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、光を照射する光源装置およびこれを備えた光電式エンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、目盛を有するスケールと、光源装置および受光手段を有するとともにスケールに沿って相対移動するヘッドと、を備え、スケールとヘッドとの相対移動量から変位量を検出する光電式エンコーダが知られている。例えば、特許文献１に記載の光学式変位検出装置（光電式エンコーダ）は、平行光を照射する光照射手段（光源装置）と、光照射手段の平行光が照射されるメインスケール（スケール）と、メインスケールを介した光を受光する受光手段と、を備えている。
【０００３】
図７は、従来の光照射手段を示す断面図である。
図７に示すように、この光学式変位検出装置で利用される光照射手段１００は、ＬＥＤ（発光手段）１０１と、内部にＬＥＤ１０１を配置して樹脂を型に入れて成型するとともにＬＥＤ１０１の光軸Ｌと直交する平面（直交平面）１０２を有する透明樹脂１０３と、この透明樹脂１０３に貼り合わせるとともに平面１０２に対して垂直な垂直面（光軸平面）１０４を有するレンズ体（透光部材）１０５と、レンズ体１０５の表面（放物面）にコーティングされた反射膜（反射部材）１０６と、垂直面１０４に貼りつけられた反射板１０７と、反射膜１０６によって反射された平行光を光照射手段１００の外部へ出射する出射面１０８と、で構成されている。
【０００４】
レンズ体１０５は、略半球状体を更に半分にした形状をしており、表面には反射膜１０６がコーティングされて凹面鏡の役割をしている。光照射手段１００は、垂直面１０４の延長上にＬＥＤ１０１を配置して、レンズ体１０５の反射膜１０６に向かって照射されるＬＥＤ１０１からの光を利用して破線矢印に示すような平行光を得ている。
光照射手段１００は、レンズ体１０５について略半球状体を更に半分にした形にすることで、略半球状体を用いた場合に比べて小型化を図っている。
なお、反射板１０７は、ＬＥＤ１０１の周辺部からの光を用いて平行光の光度を上げるために設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１３２６１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような光照射手段１００は、図７に示すように、レンズ体１０５が略半球状体を更に半分にした形状に形成されることで平面１０２と垂直面１０４とによって角部２００が形成される。ここで、出射面１０８から光照射手段１００の外部へ出射される光のうち平行光（破線矢印）ではない光を迷光（実線矢印）という。迷光は、図７の実線矢印に示すように、角部２００に光が照射されることで発生する。角部２００が光の散乱点となるためである。したがって、光照射手段１００は、角部２００が形成されることで迷光を含んだ平行光を出射面１０８から出射してしまい、十分な信頼性が保てないという問題がある。また、迷光は、光学式変位検出装置のスケールに照射されると変位量の検出においてノイズの原因となる。そのため、この光照射手段１００を備えた光学式変位検出装置は、検出精度を十分に保てないという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、迷光を削減して信頼性を保つとともに高精度化を図ることができる光源装置およびこれを備えた光電式エンコーダを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の光源装置は、光を照射する発光手段と、前記発光手段を内部に収容するとともに前記発光手段から照射された光を平行光にする透光部材と、を備えた光源装置であって、前記透光部材は、前記発光手段の光路上に位置し、前記発光手段の光軸と平行な光軸平面と、前記光軸平面の発光手段側の端部に接続して形成されるとともに、前記発光手段の光路上に位置し、前記発光手段の光軸と直交する直交平面と、前記光軸平面の発光手段と反対側の端部に接続して前記直交平面の反対側に向かって形成されるとともに、前記発光手段からの光を平行光にする反射部と、前記光軸平面と前記直交平面とが接続することによって形成されるとともに、前記透光部材の外側の領域かつ前記光軸平面と前記直交平面との間の領域に中心軸を有する曲面状の接続部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
このような本発明によれば、透光部材の接続部は曲面状に形成されるため、図７に示す角部２００のような光の散乱点が生じない。具体的には、接続部に照射された光の一部は、接続部の曲面を透過して透光部材の外部へと出射されるため、迷光を削減することができる。したがって、光源装置は、迷光を削減して信頼性を保つとともに高精度化を図ることができる。また、透光部材は、光軸平面の他端側に接続して直交平面の反対側に向かって形成される反射部を有しているため、必要な平行光を確保するとともに光源装置の小型化を図ることができる。さらに、透光部材は、曲面状の接続部を備えるため、例えば透明樹脂を金型等に入れて透光部材を成型する場合、成型後に金型等から容易に離型することができる。
【００１０】
この際、前記接続部は、前記発光手段からの光を吸収する反射防止部材を備えることが好ましい。
【００１１】
このような構成によれば、透光部材の接続部は、反射防止部材を備えるため発光手段からの光を吸収する。したがって、接続部に照射された光は反射防止部材により吸収されるため、迷光の発生を抑制することができる。
【００１２】
この際、前記接続部は、前記発光手段の発光面の最大長さよりも大きい半径の曲面で形成されることが好ましい。
【００１３】
このような構成によれば、透光部材の接続部は、発光手段の発光面の最大長さよりも大きい半径の円弧で形成されることで、発光手段の発光面の最大長さよりも小さい半径の円弧で形成される場合と比べて、迷光の発生を抑制することができる。
【００１４】
この際、前記接続部は、粗面に形成されていることが好ましい。
【００１５】
このような構成によれば、透光部材の接続部は、粗面に形成されていることで、粗面が形成されていない場合と比べて迷光の発生を抑制することができる。
【００１６】
本発明の光電式エンコーダは、本発明の光源装置と、前記光源装置から光が照射されるスケールと、前記光源装置からの光を前記スケールを介して受光するとともに受光した光を電気信号にする受光手段と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
このような本発明によれば、光電式エンコーダは、本発明における光源装置を備えることで、迷光が抑制された平行光を用いて測定を実行することができる。したがって、光電式エンコーダは、測定精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態に係るエンコーダを示す斜視図
【図２】本発明の第１実施形態に係る光源装置を示す側面図、上面図および底面図
【図３】本発明の第１実施形態に係る発光手段の配置を示す断面図
【図４】本発明の第１実施形態に係る光源装置を示す断面図
【図５】本発明の第２実施形態に係る光源装置を示す断面図
【図６】本発明の第３実施形態に係る光源装置を示す断面図
【図７】従来の光照射手段を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係るエンコーダを示す斜視図である。
エンコーダ１は、図１に示すように、平行光を照射する光源装置２と、光源装置２に対向して配置されるとともに光源装置２から光が照射されるスケール３と、光源装置２からの光をスケール３を介して受光するとともに受光した光を電気信号にする受光手段４と、を備える光電式エンコーダである。
【００２０】
スケール３は、ガラス等の透光素材で長尺状に形成され、スケール３の長手方向（Ｘ方向）に沿って透過部および非透過部を交互に有する光学格子Ｃを備えている。
光源装置２が平行光をスケール３に照射することでスケール３の光学格子Ｃを透過した平行光は、受光手段４上に光学格子Ｃと同じ周期の干渉縞を生成する。
なお、以下の説明および各図面において、スケール３の長手方向であり光源装置２および受光手段４の移動方向をＸ方向と記し、Ｘ方向に直交するスケール３の幅方向（奥行方向）をＹ方向と記し、Ｘ，Ｙ方向に直交する上下方向をＺ方向と記す場合がある。
【００２１】
受光手段４は、スケール３の光学格子Ｃを透過した平行光による干渉縞から光量変化を電気信号にする。エンコーダ１は、受光手段４による電気信号を演算して変位量を検出する。ここで、スケール３を透過した光の光量変化を電気信号に変換する方式を透過形光電式という。
図２は、本発明の第１実施形態に係る光源装置を示す側面図、上面図および底面図である。具体的には、図２（Ａ）は光源装置２の側面図であり、図２（Ｂ）は光源装置２の上面図であり、図２（Ｃ）は光源装置２の底面図である。
光源装置２は、図２に示すように、光を照射する発光手段５と、発光手段５を内部に収容するとともに発光手段５から照射された光を平行光にする透光部材１０と、を備えている。
【００２２】
発光手段５は、例えば発光ダイオード（Light Emitting Diode）が用いられる。
透光部材１０は、発光手段５の光路上に位置し、発光手段５の光軸Ｌと平行な光軸平面１１と、光軸平面１１の発光手段５側（−Ｚ方向側）の端部に接続して形成されるとともに、発光手段５の光路上に位置し、発光手段５の光軸Ｌと直交する直交平面１２と、光軸平面１１の発光手段５と反対側（＋Ｚ方向側）の端部に接続して直交平面１２の反対側（＋Ｘ方向側）に向かって形成されるとともに、発光手段５からの光を平行光にする放物面１３と、光軸平面１１と直交平面１２とが接続することによって形成されるとともに、透光部材１０の外側の領域かつ光軸平面１１と直交平面１２との間の領域にＹ軸と平行な中心軸ＡＸを有する曲面状の接続部１４と、光源装置２と図示しない電源とをつなぐ電源用リードフレーム１５と、を備えている。
透光部材１０は、例えば透明樹脂を金型等に入れて一体に成型されている。また、透光部材１０の内部に収容された発光手段５は、光軸平面１１の延長上に配置されている。
【００２３】
図３は、本発明の第１実施形態に係る発光手段の配置を示す断面図である。具体的には、図２（Ｂ）の光源装置２のＡ−Ａ断面における断面図である。
図３に示すように、放物面１３は、表面に発光手段５からの光を平行光として反射する反射部材１６を備えている。
発光手段５は放物面１３の焦点Ｆに配置されているため、発光手段５から放物面１３に向かって照射された光は、反射部材１６を反射して平行光として光源装置２から照射される。したがって、本実施形態では、放物面１３と反射部材１６とによって反射部が構成されている。なお、以下の実施形態においても同様である。
【００２４】
図４は、本発明の第１実施形態に係る光源装置を示す断面図である。具体的には、図２（Ｂ）の光源装置２のＡ−Ａ断面における断面図である。
接続部１４は、Ｙ軸に平行な軸を中心軸ＡＸとする真円柱の周面に相当する曲面で形成されている。この真円柱の半径Ｒは、発光手段５の発光面の最大長さｄよりも大きく設定されている。発光手段５の発光面の最大長さｄは、発光ダイオードの光を照射する部位である発光面の最大長さであり、例えばスリットを介して発光面の一部から光が照射された場合は、スリットを介した発光面の最大長さである。
透光部材１０は、光軸平面１１より＋Ｘ方向側に照射された発光手段５からの光を反射部材１６で反射させて平行光を出射する。また、透光部材１０は、光軸平面１１より−Ｘ方向側に照射された発光手段５からの光を直交平面１２および接続部１４を透過させて外部へと出射する。
【００２５】
このような本実施形態によれば、以下の作用・効果を奏することができる。
（１）光源装置２における透光部材１０の接続部１４は曲面状に形成されるため、図７に示す角部２００のような光の散乱点が生じない。したがって、光源装置２は、迷光を削減して信頼性を保つとともに高精度化を図ることができる。
（２）透光部材１０は、光軸平面１１の＋Ｘ方向側に向かって形成される放物面１３を有しているため、必要な平行光を確保するとともに光源装置２の小型化を図ることができる。
（３）透光部材１０は、曲面状の接続部１４を備えるため、透明樹脂を金型等に入れて透光部材１０を成型する場合、成型後に金型等から容易に離型することができる。
（４）透光部材１０の接続部１４は、発光手段５の発光面の最大長さｄよりも大きい半径Ｒの円弧で形成されることで、発光手段５の発光面の最大長さｄよりも小さい半径Ｒの円弧で形成される場合と比べて、迷光の発生を抑制することができる。
【００２６】
〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、以下の説明では、既に説明した部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
図５は、本発明の第２実施形態に係る光源装置を示す断面図である。具体的には、図２（Ｂ）の光源装置２のＡ−Ａ断面における断面図である。
【００２７】
前記第１実施形態の光源装置２において接続部１４に照射された光は、接続部１４の曲面を透過して透光部材１０の外部へと出射されていた。ここで、接続部１４に照射された光の一部は、接続部１４を透過せずに放物面１３へ反射することがある。これに対して、本実施形態では、光源装置２Ａの透光部材１０Ａは、光軸平面１１、直交平面１２および接続部１４の表面に、さらに反射防止部材１７を備えている点で前記第１実施形態と異なる。
図５に示すように、反射防止部材１７は、発光手段５からの光のうち光軸平面１１、直交平面１２および接続部１４に向かって照射された光について、放物面１３に向かって反射することを防止するとともにその光を吸収する。なお、反射防止部材１７は、例えば、光軸平面１１、直交平面１２および接続部１４に反射防止膜を蒸着させたり、光軸平面１１、直交平面１２および接続部１４を黒く塗ること等により形成される。
【００２８】
このような本実施形態においても、前記第１実施形態における（１）〜（４）と同様の作用、効果を奏することができる他、以下の作用、効果を奏することができる。
（５）透光部材１０Ａの接続部１４は、反射防止部材１７を備えるため発光手段５からの光を吸収する。したがって、接続部１４に照射された光は反射防止部材１７により吸収されるため、迷光の発生を抑制することができる。
【００２９】
〔第３実施形態〕
以下、本発明の第３実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、以下の説明では、既に説明した部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
図６は、本発明の第３実施形態に係る光源装置を示す断面図である。具体的には、図２（Ｂ）の光源装置２のＡ−Ａ断面における断面図である。
【００３０】
前記第１実施形態の光源装置２および前記第２実施形態の光源装置２Ａでは、光軸平面１１および直交平面１２は滑らかな表面の平面を備え、接続部１４も同様に滑らかな表面の曲面を備えていた。これに対して、本実施形態の光源装置２Ｂにおける光軸平面１１Ｂおよび直交平面１２Ｂは粗面を備え、さらに、接続部１４Ｂの曲面も同様に粗面を備えている点で前記第２実施形態と異なる。
図６に示すように、光源装置２Ｂの光軸平面１１Ｂ、直交平面１２Ｂおよび接続部１４Ｂは、粗面を備えているため、発光手段５からの光を前記第１実施形態および前記第２実施形態における光軸平面１１、直交平面１２および接続部１４に比べて、迷光の発生を抑制する。なお、粗面は、例えば透光部材１０Ｂを金型等に入れて成型する際、金型の光軸平面１１Ｂ、直交平面１２Ｂおよび接続部１４Ｂに相当する部分を予めサンドブラスト等で荒らしておくこと等により成型される。
【００３１】
このような本実施形態においても、前記第１実施形態および前記第２実施形態と同様の作用、効果を奏することができる他、以下の作用、効果を奏することができる。
（６）透光部材１０Ｂの接続部１４Ｂは、粗面に形成されていることで、粗面が形成されていない場合と比べて迷光の発生を抑制することができる。
【００３２】
〔実施形態の変形〕
なお、本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記各実施形態では、エンコーダ１に本発明である光源装置２，２Ｂを用いる場合を説明したが、その他の測定器等においても利用可能であり、光源装置２，２Ｂを何に実装するかについては、特に限定されるものではない。
また、エンコーダ１は、光源装置２，２Ｂからの光を透過させる透過形光電式として記載したが、受光手段４が光学格子Ｃから反射した光を受光する反射形光電式であってもよい。
【００３３】
前記各実施形態において、接続部１４，１４Ｂは、光軸平面１１，１１Ｂおよび直交平面１２，１２Ｂと中心軸ＡＸまでの長さが同じ真円柱の周面に相当する曲面が設けられていたが、光軸平面１１，１１Ｂおよび直交平面１２，１２Ｂと中心軸ＡＸまでの長さがそれぞれ異なる円柱の周面に相当する曲面が設けられていてもよい。
前記第１実施形態において、反射部材１６は放物面１３に設けられていたが、放物面１３に加えて光軸平面１１にも設けられていてもよい。
前記第２実施形態において、光軸平面１１および直交平面１２には反射防止部材１７が設けられていたが、反射防止部材１７は接続部１４に設けられていればよく、光軸平面１１および直交平面１２には反射防止部材１７は設けられていなくてもよい。
【００３４】
前記第３実施形態において、光軸平面１１Ｂおよび直交平面１２Ｂには粗面が形成されていたが、粗面は接続部１４Ｂに形成されていればよく、直交平面１２Ｂには粗面は形成されていなくてもよい。また、光軸平面１１Ｂ、直交平面１２Ｂおよび接続部１４Ｂには反射防止部材１７が設けられていたが、光軸平面１１Ｂ、直交平面１２Ｂおよび接続部１４Ｂには反射防止部材１７は設けられていなくてもよい。
前記各実施形態において、反射部は放物面１３を有して構成されていたが、反射部は放物面１３に限らず、他の形状の面を備えていてもよい。すなわち、反射部は、発光手段５からの光を平行光にすることができればどのような構成でもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
以上のように、本発明は、光源装置およびこれを備えた光電式エンコーダに好適に利用できる。
【符号の説明】
【００３６】
１            エンコーダ
２            光源装置
３            スケール
４            受光手段
５            発光手段
１０            透光部材
１１，１１Ｂ    光軸平面
１２，１２Ｂ    直交平面
１３            放物面（反射部）
１４，１４Ｂ    接続部
１７            反射防止部材
ＡＸ            中心軸
ｄ              発光手段の発光面の最大長さ
Ｌ              光軸
Ｒ              中心軸ＡＸを有する真円柱の半径
【図１】
2018066639.tif 000003
【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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