(57)【要約】【課題】  ＬＥＤチップの位置がずれる等のことがあっても光軸が常に中心にくるように補正することができるコリメータレンズ付ＬＥＤを提供する。【解決手段】  ステム２に、発光部品３を搭載するとともに、先端部が半球面形状をしたコリメートレンズ５を発光部品３に被せるようにして、ステム２に取り付けて構成されている発光装置において、コリメートレンズ５を、上下に複数段に分割して、それぞれが回転可能に構成するとともに、分割部の調整用回転面７を水平に対して傾斜させた構成とする。【選択図】        図１
2007234732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステムに、発光部品を搭載するとともに、先端部が半球面形状をしたコリメートレンズを前記発光部品に被せるようにして、前記ステムに取り付けて構成されている発光装置において、
前記コリメートレンズを、上下に複数段に分割して、それぞれが回転可能に構成するとともに、分割部の調整用回転面を水平に対して傾斜させたことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
ステムに、発光部品を搭載するとともに、先端部が半球面形状をしたコリメートレンズを前記発光部品に被せるようにして、前記ステムに取り付けて構成されている発光装置において、
前記ステムとコリメートレンズとの間に、上下に複数段に分割して、それぞれが回転可能に構成するとともに、分割部の調整用回転面を水平に対して傾斜させたスペーサを前記ステムに回転可能に取り付けことを特徴とする発光装置。
【請求項３】
前記発光部品がＬＥＤであることを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３に記載の発光装置を発光素子として構成したことを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項５】
請求項６に記載の光学式エンコーダをモータと連結させたことを特徴とするエンコーダ付きモータ。
【請求項６】
ステムに、発光部品を搭載するとともに、先端部が半球面形状をしたコリメートレンズを前記発光部品に被せるようにして、前記ステムに取り付けて構成されている発光装置の光軸を測定する光軸測定装置において、
光軸補正前の発光部品中心からの光軸のずれを測定し、その補正量を表示することを特徴とする光軸測定装置。
【請求項７】
ステムに、発光部品を搭載するとともに、先端部が半球面形状をしたコリメートレンズを前記発光部品に被せるようにして、前記ステムに取り付けて構成されている発光装置の光軸補正方法において、
前記コリメートレンズを、上下に複数段に分割して、それぞれが回転可能に構成するとともに、分割部の調整用回転面を水平に対して傾斜させ、上部側の分割コリメートレンズを回転させ光軸の傾きを補正するようにコリメートレンズを傾かせた後、下部側の分割コリメートレンズをステムに対して回転させることによって、コリメートレンズによる傾き補正方向と補正前の光軸の傾き方向を合わせることを特徴とする光軸補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コリメートレンズ付きの発光装置や、これを用いた光学式エンコーダとエンコーダ付きモータ等の電気装置、および光軸測定装置と、光軸補正方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、従来から光学式エンコーダや一検出センサーなどの発光素子として用いられているコリメートレンズ付きＬＥＤは、図８に示すように構成されている。
図８において、コリメートレンズ付きＬＥＤ２１は、ステム２２に、ＬＥＤチップ２３を導電性接着剤２４で接着して搭載するとともに、コリメートレンズ２５を前記ＬＥＤチップ２３に被せるようにして、前記ステム２２に取り付けて構成されている（例えば、特許文献１参照）。また、前記ＬＥＤチップ２３は、外部リード２６と電気的に接続されている。
前記コリメートレンズ付きＬＥＤ２１では、近似点光源であるＬＥＤチップ２３の光を、コリメートレンズ２５により平行光線に変えている。なお、図８において一点鎖線はコリメートレンズの傾きを示し、本図は傾きが０°の場合を示している。
【特許文献１】特開昭６２−１３９３６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このような従来技術においては、次のような問題があった。
（１）コリメートレンズ付きＬＥＤ１では、ＬＥＤチップ３を固定する導電性接着剤４が固化する際に、ＬＥＤチップ３の位置がずれることがある。また、前記ＬＥＤチップ３の発光が点発光ではなく面発光のため、光源がＬＥＤチップ３の中心からずれていることもある。
（２）これらのずれにより、コリメートレンズ５を通った光が完全な平行光線にならず、コリメートレンズ付きＬＥＤ１を真上から見て中心から光軸がずれてしまう。
光軸の中心からのずれは、同軸上に対向して配置される多数の受光素子（図示せず）の不均一な出力となってしまう。
受光素子の不均一な出力は、受光側の回路上で可変抵抗による調整や、回路上にある制御用マイコン内部での計算時の係数変更等で補正しなければならなくなる。
さらに、その補正の為、一番ＬＥＤ光が強く当たっている受光素子の出力を一番ＬＥＤ光が弱く当たっている受光素子の出力にあわせる必要があるため、本来の受光素子の検出範囲を使いきることができない。
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、ＬＥＤチップの位置がずれる等のことがあっても光軸が常にコリメートレンズの中心にくるように補正することができるコリメータレンズ付ＬＥＤを提供することを目的とするものである。また、このコリメータレンズ付ＬＥＤを用いた電気装置、および光軸測定装置と光軸補正方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項１に記載の発光装置の発明は、ステムに、発光部品を搭載するとともに、先端部が半球面形状をしたコリメートレンズを前記発光部品に被せるようにして、前記ステムに取り付けて構成されている発光装置において、前記コリメートレンズを、上下に複数段に分割して、それぞれが回転可能に構成するとともに、分割部の調整用回転面を水平に対して傾斜させたことを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、ステムに、発光部品を搭載するとともに、先端部が半球面形状をしたコリメートレンズを前記発光部品に被せるようにして、前記ステムに取り付けて構成されている発光装置において、前記ステムとコリメートレンズとの間に、上下に複数段に分割して、それぞれが回転可能に構成するとともに、分割部の回転面を水平に対して傾斜させたスペーサを前記ステムに回転可能に取り付けたことを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、前記発光部品がＬＥＤであることを特徴とするものである。
請求項４に記載の光学式エンコーダの発明は、請求項１から請求項３に記載の発光装置を発光素子として構成したことを特徴とするものである。
請求項５に記載のエンコーダ付きモータの発明は、請求項６に記載の光学式エンコーダをモータと連結させたことを特徴とするものである。
請求項６に記載の光軸測定装置の発明は、ステムに、発光部品を搭載するとともに、先端部が半球面形状をしたコリメートレンズを前記発光部品に被せるようにして、前記ステムに取り付けて構成されている発光装置の光軸を測定する光軸測定装置において、光軸補正前の発光部品中心からの光軸のずれを測定し、その補正量を表示することを特徴とするものである。
請求項７に記載の光軸補正方法の発明は、ステムに、発光部品を搭載するとともに、先端部が半球面形状をしたコリメートレンズを前記発光部品に被せるようにして、前記ステムに取り付けて構成されている発光装置の光軸補正方法において、前記コリメートレンズを、上下に複数段に分割して、それぞれが回転可能に構成するとともに、分割部の回転面を水平に対して傾斜させ、上部側の分割コリメートレンズを回転させ光軸の傾きを補正するようにコリメートレンズを傾かせた後、下部側の分割コリメートレンズをステムに対して回転させることによって、コリメートレンズによる傾き補正方向と補正前の光軸の傾き方向を合わせることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、次のような効果がある。
請求項１から３に記載の発明によると、分割したコリメートレンズあるいはスペーサを調整用回転面に沿って回転させることによって、レンズが傾き、さらにコリメータレンズあるいはスペーサ自体を回転させることによって光軸のずれの構成要素である傾きと方向を補正することができる。
この光軸補正により、中心からずれていた発光部品の光軸を中心に補正することができ、同軸上に対向して配置される多数の受光素子の出力を均一にして受光側の補正を少なくすることができる。
また、発光部品の光量を上げて受光素子の出力電圧を大きくすることもできるため、受光素子の出力電圧の分解精度を上げることができる。
さらに、コリメートレンズあるいはスペーサの分割数を増やすことにより、さらに精度の高い調整が可能となる。
またさらに、スペーサで光軸補正機構を構成して場合は、球面を有するコリメートレンズに加工を施す必要がなく、製造が容易となる。また回転させるためにレンズ自体を触る必要がないので、レンズが汚れたり損傷したりすることがない。
請求項４，５の発明によると、精度の高い光学式エンコーダを得ることができ、また、モータに取り付けた場合は、モータの回転精度を上げることができる。
請求項６に記載の発明によると、光軸補正前の光軸の中心からのずれを容易に測定することができるようになり、光軸補正後の確認もできる。
請求項７に記載の発明によると、光軸測定装置で測定した中心からのずれ量にあわせた補正値にしたがって、分割したコリメートレンズによる光軸補正機能を用いた光軸補正を行うので、補正が容易に行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。
【実施例１】
【０００７】
図１は、本発明の第１の実施例におけるコリメートレンズ付ＬＥＤを示す正断面図である。
図１において、光軸補正機構を有するコリメートレンズ付ＬＥＤ１は、ステム２に、ＬＥＤチップ３を、導電性接着剤４で接着して搭載するとともに、上部コリメートレンズ５ａと下部コリメートレンズ５ｂに分割して構成されたコリメートレンズ５を前記ＬＥＤチップ３に被せるようにして、前記ステム２に回転可能に取り付けて構成されている。なお、前記ＬＥＤチップ３は、外部リード６と電気的に接続されている。
前記上部コリメートレンズ５ａは、前記下部コリメートレンズに回転可能に嵌合するとともに、上部コリメートレンズ５ａと下部コリメートレンズの嵌合部は、水平に対して傾斜し、上部コリメートレンズ５ａは嵌合部に調整用回転面７を備えている。
また、上部コリメートレンズ５ａと下部コリメートレンズには、それぞれ位置基準用の突起８，９を設けて、基準位置が明確になり調整しやすいようにしている。上部コリメートレンズ５ａは回転させると上部コリメートレンズ５ａの中心が傾いてくるが、この図１の状態では上部コリメートレンズ５ａは傾いていない。
なお、突起８，９は、上部コリメートレンズ５ａと下部コリメートレンズ５ｂの取り付け時に干渉する場合や、基準位置が判別でき調整に支障がなければ、マーキングや凹部などの目印だけでもかまわない。
【０００８】
次に、光軸の傾きの調整方法を示す。
図２は、図１と同様に、上部コリメートレンズが傾いていない状態を示すもので、（ａ）は発光部品としてのコリメートレンズ付ＬＥＤの平面図で、（ｂ）は正断面図である。図３は、上部コリメートレンズが最大限傾いた状態を示すもので、（ａ）はコリメートレンズ付ＬＥＤの平面図で、（ｂ）は正断面図である。
コリメートレンズ５は、ＬＥＤチップ３の傾きから生じる光軸の傾きに応じて、上部コリメートレンズ５ａを調整用回転面７に沿って回転させることによって、上部コリメートレンズ５ａが傾き、光軸の傾きを補正することができる。図２（ａ）において、Ａは上部コリメートレンズ５ａの中心を表している。
図３（ａ），（ｂ）に示すように、下部コリメートレンズ５ｂの位置基準用の突起９に対して、上部コリメートレンズ５ａの位置基準用の突起８を１８０°回転させた場合に、上部コリメートレンズ５ａの中心はＡからＢに移り、上部コリメートレンズ５ａは最大の傾きを得ることができる。
回転角度を左右どちら回りでも０°から１８０°の範囲で調整することによって、上部コリメートレンズ５ａの傾きを０°から最大角度まで調整することが可能となる。
なお、上部コリメートレンズ５ａの傾きの最大角度は、調整用傾斜回転面７の傾斜角度によって決定される。
【０００９】
図４に、光軸補正方向の調整方法を示す。
図４（ａ）は、前記図３（ａ）と同じ状態であり、つまり、下部コリメートレンズに対して上部コリメートレンズ５ａを回転させ光軸の傾きを補正するようにコリメートレンズ５を傾かせた状態であり、この状態から、図４（ｂ）に示すように、下部コリメートレンズ５ｂをステム２に対して回転させることによって、コリメートレンズ５による傾き補正方向と補正前の光軸の傾き方向を合わせることができる。
光軸の傾きと方向を、本実施例のコリメートレンズ５を構成する上部コリメートレンズ５ａと下部コリメートレンズ５ｂで調整することにより、コリメートレンズ付きＬＥＤ１の光軸をコリメートレンズ５の中心に補正することが可能となる。
調整後は、光量が減衰しないような透明なアクリル系の紫外線硬化接着剤やエポキシ接着剤にて上部コリメートレンズ５ａと下部コリメートレンズ５ｂを固定する。
【実施例２】
【００１０】
図５は、本発明の第２の実施例における光軸測定装置を示す構成図である。
光軸測定装置は、コリメートレンズ付きＬＥＤ１の中心からの光軸ずれを測定する装置である。
光軸測定装置１０は、受光素子１１と検出回路１２、および検出結果を表示するパソコン等のコンピュータ１３または表示装置で構成されている。
図６は光軸測定装置１０の受光素子の構成例で、例えば６個のフォトダイオード１４で構成され、受光した光に応じた電圧が検出回路１２に出力される。
コリメートレンズ付きＬＥＤ１の光軸にずれが無ければ、６個のフォトダイオード１４に均等に光が当たり、それぞれの出力も均等になるが、ずれがある場合はずれに応じてそれぞれの出力に差が発生する為、ずれ量と方向を測定することができる。
フォトダイオード１４が２個以上あれば傾きと方向を検出できるが、構成数を増やせば検出精度を上げることができる。
【００１１】
本発明における光軸の補正方法は以下の通りである。
コリメートレンズ５の補正がされていない図１の状態で、ＬＥＤチップ３の光を光軸測定装置１０の受光素子１１で受け、検出回路１２で光軸の傾きと方向を検出し、結果をコンピュータ１３の表示装置に示すようになっている。
その値に応じて、コリメートレンズ５の上部コリメートレンズ５ａと下部コリメートレンズ５ｂの回転角度を調整することによって光軸の傾きと方向が補正される。
また、調整後の光軸補正確認も光軸測定装置１０で行うことができる。
【実施例３】
【００１２】
図７は、本発明の第３の実施例におけるコリメートレンズ付ＬＥＤを示す正断面図である。
本実施例は、光軸補正機構付きスペーサを、コリメートレンズ付きＬＥＤに適用した例である。
コリメートレンズ５を上部コリメートレンズ５ａと下部コリメートレンズに分割して構成する代わりに、ステム２とコリメートレンズ５との間に、上部スペーサ１５ａと下部スペーサ１５ｂからなるスペーサ１５を前記ステム２に回転可能に取り付けて構成されている。
前記上部スペーサ１５ａは、前記下部スペーサ１５ｂに回転可能に嵌合するとともに、上部スペーサ１５ａと下部スペーサ１５ｂの嵌合部は、水平に対して傾斜している。また、上部スペーサ１５ａは嵌合部に調整用回転面７を備えている。
上部スペーサ１５ａを下部スペーサ１５ｂに対して回転させることにより光軸の傾きを調整し、下部スペーサ１５ｂをステム２に対して回転させることにより光軸補正方向を調整することができる。
調整後は、上部スペーサ１５ａおよび下部スペーサ１５ｂを接着剤で固定する。
なお、上記第１の実施例から第３の実施例においては、調整用回転面７は１面であるが、より精度の高い調整を可能にするために、分割の数を増やしてそれぞれが回転できるようにして複数面にしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００１３】
本発明で光軸を中心に補正したコリメートレンズ付きＬＥＤは、同軸上に配置される多数の受光素子の目的箇所にＬＥＤ光を照射することができるため、モータに取り付ける光学式エンコーダやエンコーダ付きモータ、あるいは位置検出センサーなどの精度が要求される電気装置にも適用することができる。
ＬＥＤ以外のレーザーダイオードなどの発光素子を用いた発光部品にも、本発明の補正機構付きコリメータレンズを適用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施例におけるコリメートレンズ付ＬＥＤを示す正断面図である。
【図２】本発明の第１の実施例における上部コリメートレンズが傾いていない状態を示すもので、（ａ）は発光部品としてのコリメートレンズ付ＬＥＤの平面図で、（ｂ）は正断面図である。
【図３】上部コリメートレンズの回転による光軸傾き調整を示すもので、上部コリメートレンズが最大限傾いた状態を表しており、（ａ）はコリメートレンズ付ＬＥＤの平面図で、（ｂ）は正断面図である。
【図４】下部コリメートレンズの回転による光軸の補正方向調整を示すもので、（ａ）は、上部コリメートレンズの回転による光軸傾き調整をした状態を表す平面図で、（ｂ）は、光軸傾き調整の後、下部コリメートレンズをステムに対して回転させて、光軸の傾き方向を合わせた状態を表す平面図である。
【図５】本発明の第２の実施例における光軸測定装置を示す構成図である。
【図６】光軸測定装置の受光素子の構成例を示す構成図である。
【図７】本発明の第３の実施例におけるコリメートレンズ付ＬＥＤを示す正断面図である。
【図８】従来技術におけるコリメートレンズ付ＬＥＤを示す正断面図である。
【符号の説明】
【００１５】
１    コリメートレンズ付きＬＥＤ
２    ステム
３    ＬＥＤチップ
４    導電性接着剤
５    コリメートレンズ
５ａ  上部コリメートレンズ
５ｂ  下部コリメートレンズ
６    外部リード
７    調整用傾斜回転面
８    上部コリメートレンズの位置基準用の突起
９    下部コリメートレンズの位置基準用の突起
１０  光軸測定装置
１１  受光素子
１２  検出回路
１３  コンピュータ
１４  フォトダイオード
１５  スペーサ
１５ａ  上部スペーサ
１５ｂ  下部スペーサ
【図１】
2007234732.tif 000003
【図２】
2007234732.tif 000004
【図３】
2007234732.tif 000005
【図４】
2007234732.tif 000006
【図５】
2007234732.tif 000007
【図６】
2007234732.tif 000008
【図７】
2007234732.tif 000009
【図８】
2007234732.tif 000010