(57)【要約】【課題】受光面を保護しつつ部材間の距離を微小にすることができ、高信頼性と高性能化を可能とする光学式変位測長器を提供する。【解決手段】予め定められた所定のピッチの光学格子が設けられた移動スケールと、移動スケールの一方側に設けられ、光学格子に平行光を照射する光源と、移動スケールの他方側に所定の間隔で離間して設けられ、光学格子を通過した光を受光する受光手段とを備え、受光手段は、移動スケール側となるように平板状の基台上に配置された受光部と、さらにその受光部の周辺に、またはその受光部を覆って形成された保護手段とを有し、例え移動スケールが変形させられたとしても、移動スケールが直接受光部に当接しないようにした。【選択図】  図１
2005114717.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め定められた所定のピッチの光学格子が設けられた移動スケールと、前記移動スケールの一方側に設けられ、前記光学格子に平行光を照射する光源と、前記移動スケールの他方側に所定の間隔で離間して設けられ、前記光学格子を通過した光を受光する受光手段とを備え、
前記受光手段は、前記移動スケール側となるように平板状の基台上に配置された受光部と、さらにその受光部の周辺に、またはその受光部を覆って形成された保護手段とを有し、
前記移動スケールが変形させられた場合にも、前記移動スケールが直接前記受光部に当接しないようにしたことを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項２】
前記保護手段は、前記受光部の周辺に配設された保護用突起部、または保護用被覆膜であることを特徴とする請求項１に記載の光学式エンコーダ。
【請求項３】
前記保護手段は、前記受光部の表面を覆って形成されるとともに、前記光源の光を少なくとも透過させる保護用被覆膜であることを特徴とする請求項１に記載の光学式エンコーダ。
【請求項４】
前記保護用被覆膜は、前記光学格子の表面を構成する素材よりも軟い素材で形成されていることを特徴とする請求項３に記載の光学式エンコーダ。
【請求項５】
前記保護用被覆膜の表面と、前記受光部と前記保護用被覆膜の間のいずれか、または両方に、反射防止部材を配設することを特徴とする請求項３または４に記載の光学式エンコーダ。
【請求項６】
前記光学格子は、光を遮蔽するための金属膜と、さらにその表面に反射防止部材を有することを特徴とする請求項３から５のいずれか一項に記載の光学式エンコーダ。
【請求項７】
前記保護用被覆膜の表面には、易滑性処理が施されていることを特徴とする請求項３から５のいずれか一項に記載の光学式エンコーダ。
【請求項８】
前記受光部から出力される信号を、外部に取り出すためのフレキシブルプリント基板をさらに備え、
前記受光部と前記フレキシブルプリント基板の電気的な接続箇所を、上方から前記保護用被覆膜で被覆することで、前記接続箇所が前記フレキシブルプリント基板の補強部材を兼ねるようにしたことを特徴とする請求項３から６のいずれか一項に記載の光学式エンコーダ。
【請求項９】
前記受光部から出力される信号を、外部に取り出すためのフレキシブルプリント基板をさらに備え、
前記フレキシブルプリント基板を構成するベースフィルムを延伸させて、このベースフィルムが前記保護用被覆膜を兼ねるようにしたことを特徴とする請求項３から６のいずれか一項に記載の光学式エンコーダ。
【請求項１０】
前記フレキシブルプリント基板に設けた配線パターンと前記受光部とを前記基台に設けた第１の端子を介して電気的に接続し、
前記基台と前記フレキシブルプリント基板との電気的な導通には寄与しない、前記第１の端子と同構成である複数個の第２の端子をさらに設け、前記保護用被覆膜と、前記基台との接着をこの第２の端子により行うことを特徴とする請求項７または８に記載の光学式
エンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学式エンコーダに関する。特に、スケールと受光部からなる光学式リニアエンコーダ方式を用いた高精度な相対位置測長器に関し、その受光部の周辺部に、またはその受光部の表面に保護手段を設けることで、光源の波長と移動スケールに設けた位置検出用パターンの光学格子のピッチによって決められるタルボット位置、即ちスケールの光学格子面とセンサー手段の受光面との距離に影響することなく、センサー手段の受光面を保護することができ、かつ光学式変位測長器に加わる振動や落下等によって移動スケールが変形させられ、受光ＩＣの受光面にスケールが接触し、受光ＩＣに傷をつけ破損させることのない様にした光学式変位測長器を含む光学式エンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
リニアエンコーダやロータリーエンコーダとして用いられる光学式エンコーダは、所定ピッチの光学格子が形成された移動スケールと、これに所定ギャップをもって対向配置されて移動スケールに設けたと同様に光学格子が形成された固定スケールと、移動スケールに平行光を照射する光源と、移動スケールの移動に伴う移動スケールと固定スケールの光学格子の重なりによる明暗像の変化を検出する受光手段とから構成される。この光学式エンコーダの基本方式の一つとして、移動スケールの透過パターンを検出する透過型があり、受光手段として前述した固定スケールを用いずに、インデックス機能を兼ね備えた受光素子アレイを用いる方式がある。
【０００３】
この種の光学式エンコーダを、小型で且つ高分解能で高精度な変位測長器等へ応用するためには、光源の波長と移動スケール上に形成された光学格子のピッチによって決定されるタルボット位置に、移動スケールの光学格子形成面と受光部の受光面との間の距離を確保できるような構成にしなければならない（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
以下、図面を参照して従来技術における光学式変位測長器について説明する。図１０は、従来技術を示す上部平面図と側面図である。
【０００５】
受光ＩＣ基板５０１は、ガラス基板５０２にフェースダウンボンディングによって搭載されている。即ちガラス基板５０２には、予め受光ＩＣ基板５０１の端子を外部に導く薄膜配線５０３および端子５０４がパターン形成されており、また受光ＩＣ基板５０１の外部端子パッドには、低融点金属によるハンダバンプ５０５が形成されている。そして、ガラス基板５０２の薄膜配線５０３の端子部に、受光ＩＣ基板５０１のハンダバンプ５０５を加熱圧接して、両者が一体化される。そして、ガラス基板５０２と受光ＩＣ基板５０１との間の間隙部に、透明樹脂５０６を注入することで、受光ＩＣ基板５０１の受光面を封止している。そして、ガラス基板５０２には、受光ＩＣ基板５０１の他に薄膜配線５０３の端子部５０４にフレキシブルプリント基板５０７が接続されており、これにより、表示装置等の外部機器へ信号を伝達できるようにしている。
【０００６】
この構成においては、光学式変位検出器に加わる振動や落下等によって移動スケールが変形させられ、受光ＩＣの受光面にスケールが接触し、受光ＩＣに傷をつけ破損させないために、受光ＩＣ基板５０１の受光面側がガラス基板５０２上に固定され、ここでは図示しない移動スケールは、受光ＩＣ基板５０１の受光面と対向する向きでガラス基板５０２の他方側を移動し、その移動スケール上に設けた光学格子を透して明暗の光を受光ＩＣで検知できる形態としている。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−１３２６１２号公報（第３頁−第５頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
例えば、背景技術で示した光学式変位測長器の光源の波長を６４０ｎｍとし、図示しない移動スケール上の位置検出用パターンの光学格子ピッチを８μｍとすると、タルボット位置は１００μｍとなる。この様に、移動スケールの光学格子形成面と受光ＩＣの受光面との間の距離をタルボット位置の１００μｍとすることで、受光ＩＣの受光面上に光学格子ピッチに対し高コントラストな光を得ることができる。この様な配置関係とした場合のガラス基板５０２の厚さは、移動スケールとガラス基板５０２が接触しないような隙間を考慮した薄さにしなければならない。
【０００９】
しかしながら、従来の構成例に於いては、ガラス基板５０２に受光ＩＣ基板５０１やフレキシブルプリント基板５０７や必要に応じて他の電子部品等を保持する機能を持たせているため、そのガラス基板５０２に自重がかかったとしても屈曲しないだけの強度が必要になる。そのため、１００μｍ以下となる薄いガラス基板５０２をこの構成に使用することができず、ガラス基板５０２の厚さは、少なくとも０．３ｍｍ以上の厚みが必要となる。したがって、タルボット位置である１００μｍの位置に受光ＩＣを配置することはこの構成例においては現実的に不可能となる。
よって、この背景技術に示した光学式変位測長器のままでは、移動スケールの光学格子形成面と受光ＩＣの受光面との間の距離を微小な間隔にすることができないことが判る。
【００１０】
上記理由から、移動スケール上に形成する光学格子のピッチを精細にすることができないため、受光部から出力される原信号の分解能は低くなってしまうことは明白である。そのため、従来の光学式変位測長器を用いて、高分解能で高精度の変位測定を行うためには、原信号を分割処理する等の付加機能が必須となる。しかしながら、この分割処理を設けたとしても、出力信号に誤差が生じ、測長精度に影響を与えるという問題は、依然として解消されない。
【００１１】
そこで本発明は、受光ＩＣの少なくとも受光部の周辺に、またはこの受光部の表面に保護手段を、その受光部と対向させて移動スケールを配置する構成とすることで、光源の波長と移動スケール上に形成された光学格子のピッチによって決定されるタルボット位置に、移動スケールの光学格子形成面と受光部の受光面との間の距離を確保できるようにして、高分解能で高精度、且つ信頼性のある光学式変位測長器を含む光学式エンコーダを提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前述した目的を達成するために、本発明の光学式エンコーダの受光ＩＣに係わる保護方法は、予め定められた所定のピッチの光学格子が設けられた移動スケールと、移動スケールの一方側に設けられ、光学格子に平行光を照射する光源と、移動スケールの他方側に所定の間隔で離間して設けられ、光学格子を通過した光を受光する受光手段とを備え、その受光手段が、移動スケール側となるように平板状の基台上に配置された受光部と、さらにその受光部の周辺に、または受光部を覆って形成された保護手段とを有し、移動スケールが変形させられ場合にも、移動スケールが直接受光部に当接しないようにしたことを特徴としたものである。
【００１３】
上述した様に、受光部の受光面に、移動スケールが外力によって変形させられ受光面に接触することによる破損から守るための保護手段を設けているため、光源の波長とスケール上に形成された光学格子のピッチによって決定される移動スケールの光学格子形成面と受光部の受光面との間の距離に対して十分に余裕を持った隙間を確保することができる。このため、通常の動作時は移動スケールが保護手段に接触することはなく、例え輸送時の
振動や落下によって移動スケールが変形させられたとしても、受光部を傷つけて破損させるという不具合はなくなる。
【００１４】
また、上述した構成で示した保護手段である保護用被覆膜は、移動スケールの光学格子を形成する金属膜よりも柔らかい樹脂材料を用い、且つその表面には易滑性処理を施しているため、移動スケール上の光学格子を傷つけてしまうという不具合もなくなる。
【００１５】
また、上述した本発明の光学式エンコーダの構成において、保護用被覆膜として用いるフィルムの表面と、そのフィルムと受光部の間と、移動スケールの光学格子の表面に反射防止膜を施した構成が好ましい。この様な構成とすることで、各部材の界面で生じる光の反射は低減され、受光部の出力信号のノイズレベルを抑えることが出来る。
【００１６】
また、上述した構成で示した保護手段を、受光部の周辺に配設された保護用突起部や、保護用被覆膜とする、または、この保護手段を、受光部の表面を覆って形成されるとともに、光源の光を少なくとも透過させる保護用被覆膜とするのが好ましい。
【００１７】
さらに、この保護手段を、受光部の表面を覆って形成される保護用被覆膜とし、受光部から出力される信号を外部に取り出すためのフレキシブルプリント基板をさらに備えて、受光部とフレキシブルプリント基板の電気的な接続箇所を、上方から保護用被覆膜で被覆することで、接続箇所がフレキシブルプリント基板の補強部材を兼ねた構成としても良い。
【００１８】
またさらに、この保護手段を、受光部の表面を覆って形成される保護用被覆膜とし、受光部から出力される信号を、外部に取り出すためのフレキシブルプリント基板をさらに備え、フレキシブルプリント基板を構成するベースフィルムを延伸させて、このベースフィルムが保護用被覆膜を兼ねた構成としても良い。
【００１９】
またさらに、フレキシブルプリント基板に設けた配線パターンと受光部とを基台に設けた第１の端子を介して電気的に接続し、この基台とフレキシブルプリント基板との電気的な導通には寄与しない、第１の端子と同構成である複数個の第２の端子をさらに設け、保護用被覆膜と、基台との接着をこの第２の端子により行う構成としても良い。
【発明の効果】
【００２０】
以上述べたように、本発明によれば、光源の波長と移動スケールに設けた位置検出用パターンの光学格子のピッチによって決められるタルボット位置、即ちスケールの光学格子面とセンサー手段の受光面との距離に影響することなく、センサー手段の受光面を保護することができるため、高分解能で高精度な光学式エンコーダを構成することができる。
【００２１】
更に、本発明の光学式エンコーダを含む光学式変位測長器等は、輸送時の振動や落下時の衝撃等によって、移動スケールが変形させられ、移動スケールが受光ＩＣ、特に受光部に接触するような場合に、保護用被覆膜が移動スケールの光学格子を形成する金属膜よりも柔らかい樹脂材料で構成され、且つその表面には易滑性処理が施されているため、移動スケール上の光学格子とともに、受光ＩＣを破損させることがない。また、この光学式変位測長器を構成する部品の組立て時に、誤って受光面がこれら部品等に当設した場合にも、受光ＩＣを破損することもない。そのため、本発明の光学式変位測長器の取扱い性は従来の構成に比べて各段に向上し、組立て時の製造歩留りの低下を防ぎ、信頼性の高い光学式変位測長器を得ることができる。
【００２２】
更に、本発明の光学式変位測長器は、保護用被覆膜であるフィルムの表面と、フィルムと受光部の間と、移動スケールの光学格子の表面に反射防止膜を施しているので、各部材
の界面で生じる光の反射を極力低減することができるようになる。そのため、本方式を採用することで、受光部の出力信号のノイズレベルが抑え、比較回路のヒステリシスを小さくすることが可能となり、測長における誤差の少ない高精度な光学式変位測長器を得ることができる。
【００２３】
なお、本発明の技術は、光学式エンコーダ全般はもちろんのこと、移動スケールと検出部を有する他の形態の変位測長器に適用できる技術であることはいうまでもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に、本発明に係わる光学式変位測長器の具体例を図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の構成例係わる光学式変位測長器１００の主要部品の一具体例の構成を示している。
【００２５】
この光学式変位測長器１００には、予め定められた所定のピッチで配置された光学格子２０からなる位置検出用パターン２１と、ランダム配置された光学格子２２からなる原点検出用パターン２３、２４とがＣｒやＴｉ等の遮光性の金属膜によって形成された移動スケール２と、移動スケール２の一方の側に設けられた移動スケール２に平行光を照射する光を発生するＬＥＤ等から構成される光源１と、移動スケール２の他方の側に、移動スケール２の光学格子２０、２２を通過した光を受光するための受光手段に相当する受光ＩＣ３が設けられている。なお、以下の説明は、受光ＩＣ３（受光部３１とその受光部により得られる信号を演算処理するためのＩＣ等を備えた素子）として説明をするが、この受光部３１を基台４上に、ＩＣを外部回路基板に備えた形態も本構成に含まれるとする。
【００２６】
この受光ＩＣ３は、図に示すように基台４上に保持されており、受光ＩＣ３の受光面側と移動スケール２間の受光ＩＣ３の周辺または受光面上に、保護手段を有している。なお、本図面では、この保護手段としてフィルム６を受光ＩＣ３の表面に配した一例を示している。そして、このフィルム６は、ここでは図示しない使用する光源１から出射される光に対して光透過性に優れた透明の接着剤によって、受光ＩＣ３の受光面上に固定されている。さらに、受光ＩＣ３には、外部より電源供給を受けたり、信号を外部に伝達するための端子３２が設けられ、この端子３２には、低融点金属によるハンダバンプ３３が形成されている。また、端子３２に外部より電源供給を行ない、表示装置等の外部装置へ信号を伝達するためのフレキシブルプリント基板５が、端子３２上に設けられたハンダバンプ３３と、フレキシブルプリント基板５上に設けられたハンダメッキを施した端子５１とで、加熱圧接して接合される。
【００２７】
図２は、図１における光源１と移動スケール２上に形成された位置検出用パターン２１における光学格子２０のピッチと、受光ＩＣ３の受光部３１内にある位置検出用の受光素子の構成例を示す図である。図２（ａ）は、移動スケール２と受光部３１との関係を示す側面図である。図２（ｂ）は、受光部３１を構成する受光素子群を示す上部平面図である。
【００２８】
なおこの受講素子群は、図２（ａ），（ｂ）に示す様に、８つの受光素子列３３０〜３３７が、移動スケール２の移動方向と平行になるように形成されている。さらに、移動スケール２に設けられた光学格子２０と対向するように、固定の光学格子を兼ねた受光素子群３００が構成されているとする。
【００２９】
ここで、この移動スケール２の位置検出用パターン２１のピッチをＰとすると、図２（ｂ）に示す様に、位置検出用パターン２１は、Ｐ／２が光を透過する透明部分、Ｐ／２が光を遮断する不透明な部分で構成される。即ち受光素子群３００は、Ｐ／２が光を受光する有効面３０８であり、Ｐ／２が光を受光しない受光無効面３０９で構成されて受光素子
列３３０〜３３７が構成される。
【００３０】
この受光素子列３３０〜３３７を、Ｐ／ｎ（ｎは３６０°を得たい出力の位相角で割った整数）だけずらして配置して、図１に示した位置検出用センサー部３４が構成される。例えば、Ｐ＝８μｍとし、４５°おきの位相を得るとすると、ｎ＝８となり、ずらす量は１μｍとなる。よって、位置検出用センサー部３４は、受光素子列３３０から受光素子列３３７までの８列を、１μｍづつずらして配置した構成となる。
【００３１】
上記したように構成することで、本発明に於ける光学式変位測長器１００は、固定スケールを使わずに、光源１から出射された光が移動スケール２の位置検出用パターン２１を透過した後、直接受光ＩＣ３の受光素子群３００に入射される様に構成されるインデックスフォトダイオードタイプの光学変位測長器とすることができる。
【００３２】
この時、光源１の波長と移動スケール２上に形成された位置検出用パターン２１の光学格子２０のピッチによって決定される移動スケール２の光学格子形成面と、受光ＩＣ３の受光面との間の距離を、タルボット位置（Ｚｎ）の１００μｍとすることで、受光ＩＣ３の受光面上に光学格子ピッチに対して明暗の高コントラストな光を得ることができる。
【００３３】
また、測長器に上記に示した保護手段を有する構成とすることで、光学式変位測長器１００に加わる振動や、落下等によって移動スケール２が変形させられ、受光ＩＣ３（例えば位置検出用センサー部３４）の受光面に移動スケール２が接触し、受光ＩＣ３に傷をつけ破損させることがなくなる。しかも、受光する光の光量を低下させることなく受光ＩＣ３の受光面を保護し、且つ移動スケール２の光学格子２０形成面と受光ＩＣ３の受光面との間の距離を微小な間隔にすることが可能となる。これによって、位置検出用パターン２１における光学格子２０のピッチを精細に設定できるようになり、高分解能で高精度な光学式変位測長器１００を得ることができる。
【実施例１】
【００３４】
次に、図３を用いて本発明の光学式変位測長器に於ける実施例１について詳細に説明を行なう。図３は、本発明の実施例１に係る保護手段として、受光ＩＣ３上にフィルム６を配した構造を示す平面図とその側面図を示している。
【００３５】
この図面に示す様に、基台４上には、受光ＩＣ３が接着剤７によって固定され、この受光ＩＣ３には、予め定められた所定のピッチで配置された位置検出用センサー部３４とランダムパターンからなる原点検出用センサー部３５、３６からなる受光部３１が設けられている。
【００３６】
また、受光ＩＣ３には、受光部３１からの出力を増幅するための増幅回路３７と、増幅したアナログ信号波形を所定の基準値を持つ比較回路３８に入力することによって、アナログ／デジタル変換処理を行なう回路とが集積されている。そして、この受光ＩＣ３には、外部より電源供給を受けたり、信号を外部に伝達するための端子３２が設けられ、この端子３２には低融点金属によるハンダバンプ３３が形成されている。
【００３７】
さらに、この端子３２には、外部より電源供給を行ない、表示装置等の外部装置へ信号を伝達するためのフレキシブルプリント基板５が、この端子３２上に設けられたハンダバンプ３３と、フレキシブルプリント基板５上に設けられたハンダメッキを施した端子５１とで、加熱圧接して接合される。
【００３８】
このフレキシブルプリント基板５は、ベースフィルム５２にポリイミド材を用いて、その下面に銅パターン５３を配し、更にその下面をレジスト５４で覆われており、受光ＩＣ
３上に設けられたハンダバンプ３３と接続する端子５１には、ハンダメッキが施してある。このフレキシブルプリント基板５の総厚は５０μｍ程度である。
【００３９】
そして、受光ＩＣ３の少なくとも受光部３１表面を覆うように、数十μｍ程の厚さのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリエステル、アクリル等の、光源１から出射される光に対して透明性を有するフィルム６が、透明で光透過性に優れた接着剤７によって固定されている。なお、この実施例に於ける受光ＩＣ３上に設けられたフィルム６は、適用する光源の波長領域の光を透過する材質ならば他の材料でもよく、必ずしも透明な材質でなくてもよい。また、フィルム６は移動スケール２の光学格子２０，２２を形成するＣｒやＴｉ等の金属膜よりも柔らかい樹脂材料を用い、更にこのフィルム６には、シリカやアルミナ等の無機微粒子、又はポリスチレン架橋体やアクリル系架橋体等の有機微粒子を含有したりして、このフィルム６表面に易滑処理層を形成する等して湯滑性を有した構成としている。
【００４０】
なお、本実施例においては、保護手段としてフィルム６を用いた例を示したが、この保護手段は、フィルム６を用いた形態に限定されず、受光部３１を保護できる形態、例えば樹脂を受光部３１にコートした形態であっても構わない。
【００４１】
さらに、本実施例においては、移動スケール２の変形による受光ＩＣ３への接触を考慮して、フィルム６が少なくとも受光部３１を覆う形態について説明したが、必ずしも本形態に限定されるものではなく、ここでは図示しないが、移動スケール２の変形による接触が考慮される箇所（一般的には、受光部３１の周辺部）のみに、受光部３１の表面、およびその外縁部までをロの字状、またはコの字状にくり抜いたフィルムを保護手段として配しても構わないし、弾性材料または金属材料からなる保護用突起部をその箇所に設けて、移動スケール２の変形に対処できる形態としても構わない。
【００４２】
そして、受光部３１以外を構成する他の電子部品等が破損する虞がある場合には、ＩＣや、基台４上に配置した他の電子部品を被覆させる様にこのフィルム６を配置した形態としてももちろん構わない。
【００４３】
上述した様に、本実施例で示した受光ＩＣ３表面に保護手段を有する構成をとることで、位置検出用パターン２１における光学格子２０のピッチを精細に設定したとしても、移動スケール２の変形に起因する受光ＩＣ３の損傷と、光学格子２０の破損を極力抑えることができる高分解能で高精度な光学式変位測長器１００を得ることができるようになる。
【実施例２】
【００４４】
次に、図４を用いて本発明に於ける実施例２について詳細に説明を行なう。実施例２は実施例１に記載の光学式変位測長器１００にさらに他の機能を追加した構成例を示している。
【００４５】
図４は、受光ＩＣ３上に設けられたフィルム６の表面に反射防止膜５５ａを施した構成を示す側面図である。
この図面に示す様に、本実施例における光学式変位測長器は、受光ＩＣ３の上面に設けられた受光部３１を覆うように接着剤７によってフィルム６が固定されており、フィルム６の接着面とは反対側の面に反射防止膜５５ａを有している。このフィルム６の表面に設けられた反射防止膜５５ａは、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、ＭｇＦ２等の材料で、空気層とフィルム６との屈折率を考慮し、光源１の光の波長が反射され難いように膜の材質や厚さを設定し、高周波スパッタリング成膜法やウェットコーティング法等によって形成される。
【００４６】
この様に、本発明の光学式変位測長器を構成することで、光源１より出射された光を光
学格子２０を透して受光部３１に到達する一次光の反射をより抑え、光学格子２０側への戻り光に起因する散乱光の影響を少なくすることができる。これにより、受光部３１の出力信号のノイズレベルが抑えられるため、比較回路３８のヒステリシスを小さくすることが可能となり、測長における誤差の少ない高精度な光学式変位測長器を得ることができるようになる。
【実施例３】
【００４７】
次に、実施例３における光学式変位測長器の構成例を示す。
本実施例における光学式変位測長器は、先に示した実施例２の構成に加え、さらにフィルム６と受光部３１の間にも反射防止膜を施した形態である。図５は本実施例における構成例を示す側面図である。
【００４８】
この図面に示す様に、フィルム６と受光ＩＣ３とは前述した様に、接着剤７を介して接続をしているので、その接着剤７の両面に反射防止膜５５ｂ，５５ｃを設けるのが望ましい。
【００４９】
この反射防止膜５５ｂは、接着剤７とフィルム６との屈折率を考慮し、且つ光源１の光の波長が反射され難いように膜の材質や厚さを設定し、高周波スパッタリング成膜法やウェットコーティング法等によって形成される。また、反射防止膜５５ｃは、接着剤７と受光部３１との屈折率を考慮し、且つ光源１の光の波長が反射され難いように膜の材質や厚さを設定し、同様に高周波スパッタリング成膜法やウェットコーティング法等によって形成される。
【００５０】
この様に、フィルム６と受光部３１との間に反射防止膜５５ｂ，５５ｃをそれぞれ設けることにより、光源１より出射された光が光学格子２０を通過し、受光部３１に到達する一次光の反射をより抑え、移動スケール２に設けた光学格子２０側への戻り光に起因する散乱光の影響を少なくすることができるようになる。これにより、受光部３１の出力信号のノイズレベルが抑えられるため、比較回路３８のヒステリシスを小さくすることが可能となり、測長における誤差の少ない高精度な光学式変位測長器を得ることができる。
【００５１】
なお、本実施例における反射防止膜５５ｂ、５５ｃいずれかを、フィルム６と受光部３１との間に配することで、前述した反射防止の効果を得ることができるようになるが、図５に示すように、その両方を配することにより、最も本実施例の効果を得ることができるようになる。
【実施例４】
【００５２】
次に、実施例４における光学式変位測長器の構成例を示す。本実施例における光学式変位測長器は、先に示した実施例１の形態に加え、移動スケール２に形成された光学格子２０の表面に、反射防止膜５５を施した構成を示している。
図６は、その構成例を示す側面図である。この様に、実施例３で示した反射防止膜を、移動スケール２側に設けた光学格子２０表面に配した構成としても、上述したと同様な効果を得ることができる様になる。
【００５３】
この図面に示す様に、本実施例における光学式変位測長器は、移動スケール２の受光ＩＣ３側の面上に形成された光学格子２０の表面に反射防止膜５５を形成している。反射防止膜５５は、先に示したと同様に、空気層と光学格子２０との屈折率を考慮し、且つ光源１の光の波長が反射され難いように膜の材質や厚さで形成される。
【００５４】
この様な形態とすることで、受光部３１側から反射した光学格子２０側への戻り光（二次光）の反射を抑え、受光部３１側への戻り光に起因する散乱光の影響を少なくすること
ができ、測長における誤差の少ない高精度な光学式変位測長器を得ることができるようになる。
【００５５】
なお、本実施例の構成と、受光ＩＣ３側にも反射防止膜を設けて、一次光の反射を極力抑えた実施例２および実施例３の構成とを組み合わせた形態としてももちろん構わない。
【００５６】
また、本実施例における反射防止膜５５を、光学格子２０の表面を含む移動スケール２の表面の全域に渡って形成した例を示したが、光学格子２０の表面のみにこの反射防止膜５５を設けても構わない。
【００５７】
さらに、この光学格子２０の表面にのみ、受光部３１側からの反射光である二次光を吸収する光吸収層を設けても、前述したと同様に、二次光の反射における散乱を防止することが出来る。
【実施例５】
【００５８】
次に、図７を用いて本発明に於ける実施例５について詳細に説明を行なう。図７は、実施例１における受光ＩＣ３の受光部３１を覆うように配したフィルム６を、フレキシブルプリント基板上まで延伸させた変形例を示す平面図とその側面図を示している。
【００５９】
この図面に示す様に、基台４上には、受光ＩＣ３が接着剤７によって固定され、この受光ＩＣ３には、予め定められた所定のピッチで配置された位置検出用センサー部３４と、ランダムパターンからなる原点検出用センサー部３５、３６からなる受光部３１が設けられている。
【００６０】
また、この受光ＩＣ３には、受光部３１からの出力を増幅するための増幅回路３７と、増幅したアナログ信号波形を所定の基準値を持つ比較回路３８に入力することによって、アナログ／デジタル変換処理を行なう回路とが集積されている。そして、この受光ＩＣ３には、外部より電源供給を受けたり、信号を外部に伝達するための端子３２が設けられ、端子３２には、低融点金属によるハンダバンプ３３が形成されている。
【００６１】
この端子３２には、外部より電源供給を行ない、表示装置等の外部装置へ信号を伝達するためのフレキシブルプリント基板５が、この端子３２上に設けられたハンダバンプ３３と、フレキシブルプリント基板５上に設けられたハンダメッキを施した端子５１とで、加熱圧接して接合される。
【００６２】
そして、受光ＩＣ３の少なくとも受光部３１表面と、フレキシブルプリント基板５の端子５１上のベースフィルム５２を覆う様にして、数十μｍ程の厚さのＰＥＴやポリエステル等の透明のフィルム６が、透明で光透過性に優れた接着剤７によって固定されている。
【００６３】
上述した様に、本実施例で示した保護手段の構成を採用することで、実施例１で示した、位置検出用パターン２１における光学格子２０のピッチを精細に設定したとしても、移動スケール２の変形に起因する受光ＩＣ３の損傷を極力抑えることができるという機能に加え、フレキシブルプリント基板５の電気的な接続箇所を上方からフィルム６で被覆しているため、この接続箇所を覆うベースフィルム５２がフレキシブルプリント基板５における接続箇所の補強部材を兼ねことができ、実施例１の形態に比べ、更に信頼性を向上させた光学式変位測長器を得ることができる。
【実施例６】
【００６４】
次に、図８を用いて本発明に於ける実施例６について詳細に説明を行なう。図８は、本発明の実施例１に示したフレキシブルプリント基板５のベースフィルム５２を、受光ＩＣ
３の受光面上の端部まで延伸させて、受光ＩＣ３を保護できるようにした構造を示す平面図とその側面図を示している。
【００６５】
この図面に示す様に、基台４上には、受光ＩＣ３が接着剤７によって固定され、この受光ＩＣ３には、予め定められた所定のピッチで配置された位置検出用センサー部３４と、ランダムパターンからなる原点検出用センサー部３５、３６からなる受光部３１が設けられている。
【００６６】
また、受光ＩＣ３には、受光部３１からの出力を増幅するための増幅回路３７と、増幅したアナログ信号波形を所定の基準値を持つ比較回路３８に入力することによって、アナログ／デジタル変換処理を行なう回路とが集積されている。そして、この受光ＩＣ３には、外部より電源供給を受けたり、信号を外部に伝達するための端子３２が設けられ、この端子３２には、低融点金属によるハンダバンプ３３が形成されている。
【００６７】
この端子３２には、外部より電源供給を行ない、表示装置等の外部装置へ信号を伝達するためのフレキシブルプリント基板５が、受光ＩＣ３上の端子３２上に設けられたハンダバンプ３３と、フレキシブルプリント基板５上に設けられたハンダメッキを施した端子５１とで、加熱圧接して接合される。
【００６８】
このフレキシブルプリント基板５は、ベースフィルム５２にポリイミド材を用いて、その下面に銅パターン５３を配し、更にその下面をレジスト５４で覆われており、受光ＩＣ３上に設けられたハンダバンプ３３と接続する端子５１には、ハンダメッキが施してある。そして、フレキシブルプリント基板５のベースフィルム５２は、受光ＩＣの受光面を全て覆う大きさで延伸してある。
【００６９】
この受光ＩＣ３を保護するための延伸されたベースフィルム５２は、透明で光透過性に優れた接着剤７によって受光ＩＣ３の受光面上に固定されている。
【００７０】
なお、この実施例に於けるフレキシブルプリント基板５のベースフィルム５２は、適用する光源の波長領域の光を透過する材質ならば他の材料を用いてもよい。
【００７１】
上述した本実施例の保護手段を有する構成をとることで、実施例１で示した、位置検出用パターン２１における光学格子２０のピッチを精細に設定したとしても、移動スケール２の変形に起因する受光ＩＣ３の損傷を極力抑えることができるという機能に加え、フレキシブルプリント基板５のベースフィルム材が受光ＩＣ３の受光面の保護機能を兼ね備えることができる。それにより、実施例１の様に、別体の保護用のフィルムを要せず、部品数を軽減した安価な光学式変位測長器を得ることができる。
【実施例７】
【００７２】
次に、図９を用いて本発明に於ける実施例７について詳細に説明を行なう。図９は、本発明の実施例５で示した受光ＩＣ３上に設けたフィルム６の接合形態を変えた変形例を示す平面図とその側面図を示している。なお、本形態は、先に示した実施例１から６の全ての形態に適用できる技術であることを留意されたい。
【００７３】
この図面に示す様に、基台４上には、受光ＩＣ３が接着剤７によって固定され、この受光ＩＣ３には、予め定められた所定のピッチで配置された位置検出用センサー部３４と、ランダムパターンからなる原点検出用センサー部３５、３６からなる受光部３１が設けられている。
【００７４】
また、受光ＩＣ３には、受光部３１からの出力を増幅するための増幅回路３７と、増幅
したアナログ信号波形を所定の基準値を持つ比較回路３８に入力することによって、アナログ／デジタル変換処理を行なう回路とが集積されている。そして、この受光ＩＣ３には、外部より電源供給を受けたり、信号を外部に伝達するための端子３２が設けられ、更に受光部３１の外周部にも端子３９が設けられ、この端子３２、３９には、それぞれ低融点金属によるハンダバンプ３３が形成されている。
【００７５】
この端子３２には、外部より電源供給を行ない、また表示装置等の外部装置へ信号を伝達するためのフレキシブルプリント基板５が、この端子３２上に設けられたハンダバンプ３３と、フレキシブルプリント基板５上に設けられたハンダメッキを施した端子５１とで、加熱圧接して接合される。
【００７６】
このフレキシブルプリント基板５は、ベースフィルム５２にポリイミド材を用いて、その下面に銅パターン５３を配し、更にその下面をレジスト５４で覆われており、受光ＩＣ３上に設けられたハンダバンプ３３と接続する端子５１には、ハンダメッキが施してある。そして、フレキシブルプリント基板５のベースフィルム５２は、受光ＩＣ３の受光部３１表面を全て覆う大きさで延伸してある。
【００７７】
この受光ＩＣ３を保護するために延伸されたベースフィルム５２には、受光ＩＣ３の受光面上に設けた端子３９に対向配置された端子５１が設けられ、この端子５１には、ハンダメッキが施してある。
【００７８】
そして、受光ＩＣ３上の端子３９上に設けられたハンダバンプ３３と、受光ＩＣ３を保護するために延伸されたベースフィルム５２上に設けられた、ハンダメッキを施した端子５１とが、加熱圧接して接合される。
【００７９】
なお、前述した構成においては、受光部３１とフレキシブルプリント基板５との電気的な接続を、受光ＩＣ３上に配した端子３２を介して行った構成例を示したが、ここでは図示しないが、この端子３２を基台４上に設け、さらに、受光ＩＣ３と基台４上に配した端子３２との電気的な接続手段（例えば、ワイヤーボンディングにより接続する形態）を設けて、この端子３２とフレキシブルプリント基板５とが接続された形態としても構わない。
【００８０】
上述した様に、本実施例で示した保護手段を有する構成とすることで、位置検出用パターン２１における光学格子２０のピッチを精細に設定したとしても、移動スケール２の変形に起因する受光ＩＣ３の損傷を極力抑えることができ、しかも、フレキシブルプリント基板５のベースフィルム５２が受光ＩＣ３の受光面の保護機能を兼ね備えることができるという機能に加え、外部より電源供給を受けたり、信号を外部に伝達するための電気的な接続をする端子３２と、受光面を保護するための部分を固定するための端子３９とを、同一の加熱圧接によって接合することができるという機能を有する。そのため、他の実施例に比べて、組立て作業工程を軽減した光学式変位測長器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の光学式変位測長器の構成例を示す斜視図である。
【図２（ａ）】本発明の光学式変位測長器に於ける光源と、移動スケールと、受光部の関係を示す断面図である。
【図２（ｂ）】本発明の光学式変位測長器に於ける受光部を構成する受光素子群を示す平面図である。
【図３】本発明の光学式変位測長器に於ける受光ＩＣの構成と、この受光ＩＣとフレキシブルプリント基板の接合形態の構成例を示す図である。（実施例１）
【図４】本発明の光学式変位測長器の他の構成例を示す図である。(実施例２)
【図５】本発明の光学式変位測長器のさらに他の構成例を示す図である。(実施例３)
【図６】本発明の光学式変位測長器のさらに他の構成例を示す図である。(実施例４)
【図７】本発明の光学式変位測長器に於ける受光ＩＣの構成と、この受光ＩＣとフレキシブルプリント基板の接合形態の他の構成例を示す図である。（実施例５）
【図８】本発明の光学式変位測長器に於ける受光ＩＣの構成と、この受光ＩＣとフレキシブルプリント基板の接合形態のさらに他の構成例を示す図である。（実施例６）
【図９】本発明の光学式変位測長器に於ける受光ＩＣの構成と、この受光ＩＣとフレキシブルプリント基板の接合形態の他の構成例を示す図である。（実施例７）
【図１０】従来の光学式変位測長器に於ける受光ＩＣの構成と、この受光ＩＣとフレキシブルプリント基板の接合形態を示す図である。
【符号の説明】
【００８２】
１  光源
２  移動スケール
３  受光ＩＣ
４  基台
５  フレキシブルプリント基板
６  フィルム
７  接着剤
２０  光学格子
２１  位置検出用パターン
２２  光学格子
２３、２４  原点検出用パターン
３１  受光部
３２  端子
３３  ハンダバンプ
３４  位置検出用センサー部
３５、３６  原点検出用センサー部
３７  増幅回路
３８  比較回路
３９  端子
５１  端子
５２  ベースフィルム
５３  銅パターン
５４  レジスト
５５、５５ａ、５５ｂ、５５ｃ  反射防止膜
１００  光学式変位測長器
３００  受光素子群
３０８  透明部分
３０９  不透明部分
３３０〜３３７  受光素子列
【図１】
2005114717.tif 000003
【図２（ａ）】
2005114717.tif 000004
【図２（ｂ）】
2005114717.tif 000005
【図３】
2005114717.tif 000006
【図４】
2005114717.tif 000007
【図５】
2005114717.tif 000008
【図６】
2005114717.tif 000009
【図７】
2005114717.tif 000010
【図８】
2005114717.tif 000011
【図９】
2005114717.tif 000012
【図１０】
2005114717.tif 000013