(57)【要約】      （修正有）【課題】軸方向について小型化が図られた安価な樹脂製コード板を有する反射型光学式エンコーダを提供する。【解決手段】コード板１４の第１の主面１６は、第１の透過部２８及び第２の透過部３０を有する入射部３２と、凹凸形状を有する出射部３４とを有する。第２の主面２６は平面部３６を有し、第１の透過部２８は、第１の透過部２８に入射した光が平面部３６で全反射される角度に光を導く凹凸形状を有する。第２の透過部３０は、第２の透過部３０に入射した光が平面部３６で全反射されない角度に光を導くように構成されており、例えば平面部となっている。【選択図】図２ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂材料からなり、第１の主面、及び前記第１の主面と反対側の第２の主面を有するコード板と、
前記コード板の前記第１の主面側に配置された発光部と、
前記コード板の前記第１の主面側に配置された受光部と、を具備する反射型光学式エンコーダであって、
前記コード板の前記第２の主面は平面部を有し、
前記コード板の前記第１の主面は、第１の透過部及び第２の透過部を有する入射部と、凹凸形状を有する出射部とを有し、
前記第１の透過部は、前記第１の透過部に入射した光が前記第２の主面の平面部で全反射される角度に光を導くＶ字形状、三角形状又は曲面を有し、前記第２の透過部は、前記第２の透過部に入射した光が前記第２の主面の平面部で全反射されない角度に光を導くように構成されていることを特徴とする、反射型光学式エンコーダ。
【請求項２】
前記入射部の前記第２の透過部が平面部であることを特徴とする、請求項１に記載の反射型光学式エンコーダ。
【請求項３】
前記出射部の凹凸形状がＶ字形状又は三角形状であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の反射型光学式エンコーダ。
【請求項４】
前記出射部の凹凸形状が曲面形状であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の反射型光学式エンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂製のコード板を有する反射型光学式エンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
光学式エンコーダは、モータの回転軸等に結合され、該回転軸の回転位置及び速度を検出する場合に広く使用されている。このような光学式エンコーダの例として、特許文献１には、樹脂製のコード板の一方の面側に発光部を配置し、他方の面側に受光部を配置して、該コード板を透過した発光部からの光を受光部で受光するように構成された光学式エンコーダが記載されている。
【０００３】
また特許文献２には、発光部及び受光部をコード板の同一面側に配置し、該コード板で反射された発光部からの光を受光部で受光するように構成された光学式エンコーダが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３２５２３１号公報
【特許文献２】特開平１１−２８７６７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のエンコーダのように、発光部及び受光部がコード板に関して互いに反対側に配置された場合は、エンコーダの軸方向寸法が大きくなるという課題がある。一方、特許文献２の図１２等に記載の構成では、発光部からの光をコード板で選択的に反射又は透過させる必要がある。しかし特許文献２には、コード板での光の入射角や反射角、さらには発光部と受光部との位置関係等を考慮した、所望のエンコーダ機能を得るための具体的手段が記載されていない。
【０００６】
そこで本発明は、軸方向について小型化が図られた安価な反射型光学式エンコーダを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本願第１の発明は、樹脂材料からなり、第１の主面、及び前記第１の主面と反対側の第２の主面を有するコード板と、前記コード板の前記第１の主面側に配置された発光部と、前記コード板の前記第１の主面側に配置された受光部と、を具備する反射型光学式エンコーダであって、前記コード板の前記第２の主面は平面部を有し、前記コード板の前記第１の主面は、第１の透過部及び第２の透過部を有する入射部と、凹凸形状を有する出射部とを有し、前記第１の透過部は、前記第１の透過部に入射した光が前記第２の主面の平面部で全反射される角度に光を導くＶ字形状、三角形状又は曲面を有し、前記第２の透過部は、前記第２の透過部に入射した光が前記第２の主面の平面部で全反射されない角度に光を導くように構成されていることを特徴とする、反射型光学式エンコーダを提供する。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明において、前記入射部の前記第２の透過部が平面部であることを特徴とする、反射型光学式エンコーダを提供する。
【０００９】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記出射部の凹凸形状がＶ字形状又は三角形状であることを特徴とする、反射型光学式エンコーダを提供する。
【００１０】
第４の発明は、第１又は第２の発明において、前記出射部の凹凸形状が曲面形状であることを特徴とする、反射型光学式エンコーダを提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る反射型光学式エンコーダでは、安価な樹脂製コード板を使用し、かつ発光部と受光部とをコード板に関して同一面側に配置することができるので、軸方向について小型化が図られた安価なエンコーダが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る反射型光学式エンコーダの基本構成を示す図である。
【図２ａ】第１の透過部が複数の三角形状からなり、出射部が複数の三角形状からなる実施形態を示し、Ａ相部が「明」となる状態を示す図である。
【図２ｂ】第１の透過部が複数の三角形状からなり、出射部が複数の三角形状からなる実施形態を示し、Ｂ相部が「明」となる状態を示す図である。
【図３】第１の透過部が１つのＶ字形状からなり、出射部が複数の三角形状からなる実施形態を示す図である。
【図４】第１の透過部が１つの三角形状からなり、出射部が複数の三角形状からなる実施形態を示す図である。
【図５】第１の透過部が複数のＶ字形状からなり、出射部が複数の三角形状からなる実施形態を示す図である。
【図６】第１の透過部が複数の三角形状からなり、出射部が複数の三角形状からなる実施形態を示す図である。
【図７】第１の透過部が１つの曲面からなり、出射部が複数の三角形状からなる実施形態を示す図である。
【図８】第１の透過部が複数の曲面からなり、出射部が複数の三角形状からなる実施形態を示す図である。
【図９】第１の透過部が複数のＶ字形状からなり、出射部が１つのＶ字形状からなる実施形態を示す図である。
【図１０】第１の透過部が複数のＶ字形状からなり、出射部が１つの三角形状からなる実施形態を示す図である。
【図１１】第１の透過部が複数のＶ字形状からなり、出射部が複数のＶ字形状からなる実施形態を示す図である。
【図１２】第１の透過部が複数のＶ字形状からなり、出射部が複数の三角形状からなる実施形態を示す図である。
【図１３】第１の透過部が複数のＶ字形状からなり、出射部が１つの曲面からなる実施形態を示す図である。
【図１４】第１の透過部が複数のＶ字形状からなり、出射部が複数の曲面からなる実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、本発明に係る反射型光学式エンコーダ１０の概略基本構成を示す軸方向断面図である。エンコーダ１０は、概略図示したモータの回転軸１２等の回転体に固定された略円板形状のコード板１４と、コード板１４の第１の主面（図示例では上面）１６に離隔して対向配置されたプリント板１８とを有し、プリント板１８には発光部２０及び受光部２２が互いに離隔して配置されている。つまり発光部２０と受光部２２は、コード板１４について同一面側（図示例では第１の主面１６側）に配置されている。コード板１４は透光性樹脂から作製され、発光部２０からの光を反射又は透過するコードパターン２４を有する。
【００１４】
図１に示すように、発光部２０からコードパターン２４に第１の主面１６側から入射した光は、その一部が第１の主面１６と反対側の第２の主面２６にて全反射されて受光部２２に受光される一方、該光の残りは第２の主面２６にて全反射されず、すなわち第２の主面２６から外部に（図示例では下方に）出射される。以下、エンコーダ１０の種々の具体例について、図面を参照しつつ説明する。
【００１５】
図２ａは、反射型光学式エンコーダ１０の要部の概略構成を示す軸方向断面図である。コード板１４の第１の主面１６は、第１の透過部２８及び第２の透過部３０を有する入射部３２と、凹凸形状（ここでは複数個の三角形状）を有する出射部３４とを有する。一方、第２の主面は平面部３６を有し、第１の透過部２８は、第１の透過部２８に入射した光が平面部３６で全反射される角度に光を導く凹凸形状（ここでは複数個の三角形状）を有する。また第２の透過部３０は、第２の透過部３０に入射した光が平面部３６で全反射されない角度に光を導くように構成されており、図示例では平面部となっているが、第２の透過部３０に入射した光が平面部３６で全反射されない角度に光を導くものであれば、凹凸形状等を有してもよい。
【００１６】
つまりエンコーダ１０では、発光部２０から入射部３２に入射した光のうち、第２の透過部３０に進入した光はコード板１４内を進行して第２の主面２６の平面部３６から全反射されずに出射する一方、第１の透過部２８に進入した光は平面部３６で全反射されて再度コード板１４内を進行し、出射部３４から出射して、受光部２２に至る。図示例では、発光部２０からの入射光に略垂直な面を有する第１の透過部２８に入射した光は第１の透過部２８では実質偏向されず、平面部３６で全反射される角度にて平面部３６に到達する一方、例えば平面からなる第２の透過部３０に入射した光は第２の透過部３０にて屈折し、その結果、平面部３６では全反射されずに第２の主面２６から出射する。
【００１７】
また受光部２２は、Ａ相部３８及びＢ相部４０を有し、図２ａの状態では、平面部３６で反射されて出射部３４から出射された光はＡ相部３８に受光される。すなわち、図２ａの状態では、Ａ相部３８が「明」となりかつＢ相部４０が「暗」となる。一方、図２ａの状態からコード板１４が所定角度回転した図２ｂの状態では、平面部３６で反射されて出射部３４から出射された光はＢ相部４０に受光され、すなわち図２ｂの例では、Ａ相部３８が「暗」となりかつＢ相部４０が「明」となる。このようにコード板１４の回転に伴い、Ａ相部３８とＢ相部４０とで「明」と「暗」が交番的に繰り返されてパルス波、三角波、正弦波等の周期的な信号波形が得られ、コード板１４が固定された回転体の回転角度位置・回転速度が測定可能となる。このようなエンコーダの基本機能については後述する実施形態も同様であるので、以降はＡ相部３８が「明」となる状態についてのみ説明する。
【００１８】
本発明に係るエンコーダ１０は、発光部２０及び受光部２２をコード板１４に関して同一面側に配置できるので、エンコーダの軸方向について小型化を図ることができる。また、第１の主面１６の入射部３２に第１の透過部２８及び第２の透過部３０を形成することにより、入射部３２に入射した光を、第２の主面２６の平面部３６において全反射される光と全反射されない光とに適切に分離することができる。従って、第２の主面２６には凹凸形状を設ける必要がなく、第２の主面２６を平面のみで構成することも可能であるので、コード板１４をより単純な構造とでき、エンコーダのコストダウンを図ることができる。また第２の透過部３０も平面部とすることができ、これもコストダウンに寄与する。なお、発光部と受光部が予めパッケージ化されたコンパクトかつ低価格なものも使用可能である。これらのことは、後述する実施形態についても該当する。
【００１９】
入射部３２の第１の透過部２８及び出射部３４が有する凹凸形状の具体例としては、上述の三角形状の他、Ｖ字形状又は曲面形状のものが使用可能である。以下、その実施形態について説明する。
【００２０】
図３は、入射部３２の第１の透過部２８が１つのＶ字形状（Ｖ溝）からなり、出射部３４が複数の三角形状からなる実施形態を示す。一方、図４は、入射部３２の第１の透過部２８が１つの三角形状（プリズム）からなり、出射部３４が複数の三角形状からなる実施形態を示す。なお本願明細書では、第１の主面１６から凹むように形成され、軸方向断面視でＶ字形状を有するものを「Ｖ字形状」（又はＶ溝）と称し、第１の主面１６から突出するように形成され、軸方向断面視で三角形状を有するものを「三角形状」（又はプリズム）と称するものとする。
【００２１】
図３の実施形態では、発光部２０からの光は第１の透過部２８で偏向せずに（つまり第１の透過部２８を構成する傾斜面に垂直に入射して）平面部３６に向かい、平面部３６で全反射された光は、出射部３４から出射して受光部２２に受光される。このとき、図２ａ又は図２ｂに示したように、出射部３４は光を実質偏向しないように構成されてもよいし、図３に示すように、光が発光部２０側に屈折するように構成されてもよい。
【００２２】
同様に、図４の実施形態では、発光部２０からの光は第１の透過部２８で偏向せずに（つまり第１の透過部２８を構成する傾斜面に垂直に入射して）平面部３６に向かい、平面部３６で全反射された光は、出射部３４から出射して受光部２２に受光される。ここでも、出射部３４は光を実質偏向しないように構成されてもよいし、図４に示すように、光が発光部２０側に屈折するように構成されてもよい。出射部３４によって光を発光部２０側に屈折させる場合は、受光部２２を発光部２０により近接配置することができるので、径方向についてもエンコーダの小型化を図ることができる。
【００２３】
図５は、入射部３２の第１の透過部２８が複数のＶ字形状（Ｖ溝）からなり、出射部３４が複数の三角形状からなる実施形態を示す。一方、図６は、入射部３２の第１の透過部２８が複数の三角形状からなり、出射部３４が複数の三角形状からなる実施形態を示す。図５及び図６の実施形態でも、発光部２０から第１の透過部２８に入射した光は平面部３６で全反射される角度で平面部３６に導かれ、出射部３４で発光部２０側に屈折して受光部２２に受光される。一方、発光部２０から第２の透過部３０に入射した光は平面部３６で全反射されない角度で平面部３６に導かれ、第２の主面２６から出射する。
【００２４】
図７は、入射部３２の第１の透過部２８が１つの曲面（レンズ形状）からなり、出射部３４が複数の三角形状からなる実施形態を示す。一方、図８は、入射部３２の第１の透過部２８が複数の曲面（レンズ形状）からなり、出射部３４が複数の三角形状からなる実施形態を示す。図７及び図８の実施形態では、発光部２０から第１の透過部２８に入射した光が平面部３６で全反射される角度で平面部３６に導かれる点は上述の実施形態と同様であるが、第１の透過部２８で光は直進せずに屈折する。このように第１の透過部２８は、光を直進させるものに限られず、発光部２０や受光部２２の配置位置等に応じて、種々の形状を有することができる。
【００２５】
図９は、入射部３２の第１の透過部２８が複数のＶ字形状（Ｖ溝）からなり、出射部３４が１つのＶ字形状（Ｖ溝）からなる実施形態を示す。一方、図１０は、入射部３２の第１の透過部２８が複数のＶ字形状（Ｖ溝）からなり、出射部３４が１つの三角形状からなる実施形態を示す。図９及び図１０の実施形態は、出射部３４の形状を除けば図５の実施形態と同等であり、また出射部３４の機能も光を発光部２０側に屈折させるという点で図５の実施形態と同様である。
【００２６】
図１１は、入射部３２の第１の透過部２８が複数のＶ字形状（Ｖ溝）からなり、出射部３４が複数のＶ字形状（Ｖ溝）からなる実施形態を示す。一方、図１２は、入射部３２の第１の透過部２８が複数のＶ字形状（Ｖ溝）からなり、出射部３４が複数の三角形状からなる実施形態を示す。図１１及び図１２の実施形態は、出射部３４の形状を除けば図９及び図１０の実施形態とそれぞれ同等である。図１１及び図１２における出射部３４は、図２ａ及び図２ｂに記載の出射部３４と同様、光を実質屈折させずに受光部２２に向かわせるように構成されている。
【００２７】
図１３は、入射部３２の第１の透過部２８が複数のＶ字形状（Ｖ溝）からなり、出射部３４が１つの曲面（レンズ形状）からなる実施形態を示す。一方、図１４は、入射部３２の第１の透過部２８が複数のＶ字形状（Ｖ溝）からなり、出射部３４が複数の曲面（レンズ形状）からなる実施形態を示す。図１３及び図１４の実施形態は、出射部３４の形状を除けば図９及び図１０の実施形態とそれぞれ同等であり、また出射部３４の機能も光を発光部２０側に屈折させるという点で図９及び図１０の実施形態とそれぞれ同様である。
【００２８】
なお上述の実施形態ではいずれも、発光部２０は平行光源として図示されているが、放射光を出射する点光源を発光部２０として使用することも可能である。
【符号の説明】
【００２９】
１０    エンコーダ
１２    回転軸
１４    コード板
１６    第１の主面
１８    プリント板
２０    発光部
２２    受光部
２４    コードパターン
２６    第２の主面
２８    第１の透過部
３０    第２の透過部
３２    入射部
３４    出射部
３６    平面部
３８    Ａ相部
４０    Ｂ相部
【図１】
2015215168.tif 000003
【図２ａ】
2015215168.tif 000004
【図２ｂ】
2015215168.tif 000005
【図３】
2015215168.tif 000006
【図４】
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【図５】
2015215168.tif 000008
【図６】
2015215168.tif 000009
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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