(57)【要約】【課題】光学部品として反射部材を用いる際に、目視による反射部材の他の部材に対する相対位置調整を容易かつ正確に実施することが出来る光学式エンコーダを提供する。【解決手段】従来の金属膜を蒸着した反射部材の代わりに、誘電体多層膜等の物質を蒸着した反射部材を用いることにより、エンコーダの信号検出に必要な赤外光の光線に対しては高い反射率を有し、目視に必要な可視光は低い反射率かつ高い透過率を有することでミラーの他の部材に対する相対位置が目視により判別しやすくなり、組立工程を簡略化することが出来る。【選択図】図１
2007278927.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光線を発する光源と、
信号検出に必要な波長領域の前記光線を反射し、前記波長領域以外の前記光線の全部または一部を透過する反射部材と、
前記光線を受光する受光素子とを備えたことを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項２】
光線を発する光源と、
前記光線が赤外光である場合には反射し、前記光線が可視光および紫外光である場合には透過する反射部材と、
前記光線を受光する受光素子とを備えたことを特徴とする光学式エンコーダ。
【請求項３】
紫外光を照射することで硬化する接着剤を用いて組付けをしたことを特徴とする請求項１または２に記載の光学式エンコーダ。
【請求項４】
光線を収束、発散またはコリメート作用を持ったレンズに前記反射部材を用いたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光学式エンコーダ。
【請求項５】
透過式コード板の非透過部に前記反射部材を用いたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光学式エンコーダ。
【請求項６】
反射式コード板の反射部または吸収部に前記反射部材を用いたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光学式エンコーダ。
【請求項７】
インデックススリット板に前記反射部材を用いたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光学式エンコーダ。
【請求項８】
前記光線の方向を変換する平板ミラーに前記反射部材を用いたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光学式エンコーダ。
【請求項９】
平板ミラーを組み合わせて前記光線の方向を変換するプリズムに前記反射部材を用いたことを特徴とする請求項１から３のいずれか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】
本発明は光源と反射部材と受光素子とを備えた光学式エンコーダに関するものである。例えば、サーボモータの回転軸、リニアモータの駆動部分に結合されて使用されるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光学式エンコーダに用いられる反射部材は、ガラス、樹脂材等の表面にアルミ、クロムなどの金属膜を蒸着することで、紫外光〜可視光〜赤外光といった広い波長範囲にわたって高い反射率を有している。反射部材を用いた光学式エンコーダの開示例としては、例えば、特許文献１、特許文献２がある。特許文献１、特許文献２ともに凹面鏡を光源からの光線を平行光線化するコリメートレンズとして用いている。特許文献１では凹面鏡の材質はアルミであり、特許文献２では凹面鏡の反射膜材質に関する記述は無く、これは上述のアルミなどの金属膜を蒸着した反射部材を用いることが一般常識的として存在していることを意味している。
【０００３】
また、光学式エンコーダのコード板としては、大別して透過式と反射式の２種類が一般に良く知られている。透過式コード板は、ガラス、光学樹脂などの透明部材の上にクロムなどの金属を蒸着した非透過部と蒸着が施されていない透過部から構成されている。光源から出射された光線をコード板に照射し、コード板によって符号化された透過光を受光素子にて検出するものである。特に、高い精度が要求される光学式エンコーダの透過式コード板には、クロムを蒸着し、エッチングによってパターン形成されたものが一般的に知られている。
【０００４】
一方、反射式コード板はガラス、樹脂材の上にクロムなどの金属膜を蒸着した反射部と光線を透過または吸収させる非反射部とから構成される。光源から出射された光線をコード板に照射し、コード板によって符号化された反射光を受光素子にて検出するものである。反射式コード板を用いた光学式エンコーダの開示例としては、例えば特許文献３がある。ＬＥＤ（Light Emitting Diode）光源から出射された光線をスケール円板上に設けられたインクリメンタルパターンおよびアブソリュートパターンに照射し、その反射光を受光素子アレイにて検出する構成となっている。特許文献３の実施の形態によれば、スケール円板の表面にクロム等を蒸着することにより反射パターンを形成している。他にも反射式コード板を用いた光学式エンコーダは広く存在するが、反射パターンはクロム等の金属膜を蒸着または金属板そのものにスリット穴を開けて反射パターンを形成することが常識となって知られている。
【０００５】
また、光学式エンコーダの信号検出用に用いられる光源としては、主として赤外ＬＥＤやＬＤ（laser Diode）が用いられ、それに応じて信号検出用受光素子としては、８００〜１０００ｎｍ領域付近の波長である赤外光に対して高い感度を有するものが使用されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平７−１５１５６５号公報（図３）
【特許文献２】特開平７−５５５０６号公報（図１）
【特許文献３】特開２００５−１２１５９３号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のエンコーダに用いられている金属膜を蒸着した反射部材は、エンコーダの信号検出に必要な赤外光に対して高い反射率を有するが、エンコーダの信号検出に特に必要ない可視光に対しても高い反射率を有する。そのため、反射膜を蒸着する基材に不透明な材質を用いた場合は勿論のこと、ガラス、光学樹脂などの透明な材料を基材に用いた場合であっても表面の金属膜が存在することによって反射面は不透明となり、反射部材の裏面や反射部材の奥側にある部材を目視で確認することは出来ない。金属蒸着膜の反射部材を光学式エンコーダに用いた場合には、反射面(金属蒸着面)が目視の妨げとなり、反射部材の奥にある部材が見えないため、特に高い精度が要求される光学式エンコーダの組付けを容易に行うことが出来ず、組立てに時間がかかるという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る光学式エンコーダは、光線を発する光源と、信号検出に必要な波長領域の光線を反射し、前記波長領域以外の光線（信号検出に必要な波長領域以外の波長領域の光線）の全部または一部を透過する反射部材と、光線を受光する受光素子とを備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
また、この発明に係る光学式エンコーダは、光線を発する光源と、光線が赤外光である場合には反射し、光線が可視光および紫外光である場合には透過する反射部材と、光線を受光する受光素子とを備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明に係る光学式エンコーダは、光線を発する光源と、信号検出に必要な波長領域の光線を反射し、前記波長領域以外の光線（信号検出に必要な波長領域以外の波長領域の光線）の全部または一部を透過する反射部材と、光線を受光する受光素子とを備えたので、光学式エンコーダの組付けを高い精度で容易に行うことができる。
【００１１】
また、この発明に係る光学式エンコーダは、光線を発する光源と、光線が赤外光である場合には反射し、光線が可視光および紫外光である場合には透過する反射部材と、光線を受光する受光素子とを備えたので、光学式エンコーダの組付けを高い精度で容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１による光学式エンコーダの概略構造を示す図である。光源である赤外ＬＥＤ１から出射された光線１０４は、モータ等の回転軸２上にミラー受け１０３を介して組付けられた反射部材を有する反射膜１０２を備えた凹面ミラー１０１にて反射される。反射された光線１０５は凹面ミラー１０１によってコリメートされて略平行光線となってスケール円板３のほぼ全周にわたって照射される。スケール円板３上には透過部と非透過部とからなるスリット６が設けられており、スケール円板３を透過した光線はスリット６によって符号化され、受光部４上に設けられた受光素子５にて検出される。
【００１３】
一般に、光線は物体にあたった場合には、反射、吸収、透過の態様のいずれか、またはその組合せ（一定の割合による組合せ）を示すことになる。特に、実在の物体の場合には、その大半が反射、吸収、透過の組合せになっており、その割合が最も大きなものを捉えて、反射、吸収、透過と称している。この明細書中におていも、単に反射、透過、吸収と称している場合にも、他の態様を一切含むことを否定するものではなく、反射率、透過率、吸収率が最も高いものをそれぞれ反射、透過、吸収と称している。よって、単に反射、透過と称している場合にも、光線の一部を吸収されることを含むものであり、反射率または透過率が高いものを指している。このことは、明細書全文を通じて共通することである。
【００１４】
凹面ミラー１０１には、光学樹脂成型またはガラス切削によって形成された基材に誘電体多層膜等の物質が蒸着されている。この誘電体多層膜を蒸着することで、反射部材が形成される。凹面ミラー１０１は、光源の波長である赤外光に対しては高い反射率を有するが、可視光、紫外光の波長領域での反射率は低くなっている。
【００１５】
誘電体多層膜としては、各種の誘電体膜の組合せが考えられるが、信号検出に必要な波長領域である光線を反射または吸収し、波長領域が信号検出に用いられない光線（信号検出に必要な波長領域以外の波長領域の光線）の全部または一部を透過する反射膜１０２となっている。すなわち、凹面ミラー１０１は、光線が赤外光である場合には反射または吸収し、光線が可視光または紫外光である場合には透過することになる。
【００１６】
本発明の反射部材について説明する。検出のための光源、受光素子のほかに反射部材を備えた光学式エンコーダにおいて、従来の金属膜を蒸着した反射部材の代わりに、誘電体多層膜等の物質を蒸着した反射部材を用いるのが本発明である。例えば、反射部材が、エンコーダの信号検出に必要な赤外光（８００ｎｍより長い波長）の光線に対しては、高い反射率（例えば７０％以上）を有し、目視に必要な可視光は低い反射率（例えば５０％以下）かつ高い透過率（例えば、１０％以上）を有することで、ミラーの他の部材に対する相対位置が目視により判別しやすくなることで、精度の必要な組立て工程を簡略化することができるものである。
【００１７】
ここで、赤外光に対して高い反射率を有すると述べたのは、主としてエンコーダに用いられる光源が赤外光であることによるものであり、実際には反射する波長領域は誘電体などの多層膜の膜厚を変えることによって自在に設計することが可能である。このため、赤外光に限らず、例えば波長７００ｎｍの光線は反射させるがそれ以外の光線を透過させるような反射部材を用いることもできる。また、可視光に対して高い透過率を有すると述べたが、ＣＣＤ等の撮像素子を用いて撮像する場合には可視光に対して不透明であっても赤外光に対して透明であればカメラ映像を通じて目視観察することができる。つまり、エンコーダ信号検出に必要な波長領域の光線は反射させ、撮像素子による撮影を含めた目視に必要な波長領域の光線は透過するような反射部材を用いれば本発明の目的は達せられる。
【００１８】
具体的には、実施の形態１では、凹面ミラー１０１の反射部材は、信号検出に必要な波長領域の光線を反射し、信号検出に必要な波長領域以外の光線を透過することになる。凹面ミラー１０１では、赤外光である場合には反射し、可視光である場合には透過することになる。
【００１９】
このため、紫外光から可視光までの光線は凹面ミラー１０１を透過するため、凹面ミラー１０１上方から目視にてミラー受け１０３の上面が観察できる。ミラー受け１０３の上面にはアライメントのためのマーキングが施されている。凹面ミラー１０１を組付ける際には、凹面ミラー１０１を通してミラー受け１０３の上面のアライメントマークを観察することで、回転軸２の回転中心７上に凹面ミラー１０１の光軸中心がくるように、高い精度で容易に位置を調整することができる。
【００２０】
また、高精度な光学式エンコーダの光学部品は高精度に組付ける必要があるため、ＵＶ（Ultra Violet ：紫外）光硬化式の接着剤１０６を用いた組付けを行う手法が有効である。ＵＶ光硬化式の接着剤１０６をミラー受け１０３の上部に塗布し、その上に凹面ミラー１０１を搭載して回転中心７上に凹面ミラー１０１の光軸中心がくるように位置を調整した後に、ＵＶ光を照射して接着剤１０６を硬化させて組付けを固定することによって、高い位置精度で容易に凹面ミラー１０１を組付けることができる。ＵＶ光硬化式の接着剤１０６を使用する場合には、凹面ミラー１０１は、赤外光である場合には反射し、光線が可視光および紫外光である場合には透過する反射部材になっている。
【００２１】
上記組付けの際には、反射膜として従来のように金属膜を用いた場合には、金属膜がＵＶ光照射の妨げとなり、照射されない箇所すなわち未硬化部分が生じる、あるいは完全に硬化させるために必要な時間が透過レンズを用いた場合よりも多くかかることが懸念される。これに対して、反射部材または受光素子５の組付けに紫外光硬化式の接着剤を用いた場合には、反射膜１０２は可視光から紫外光までの波長の光を透過する性質を有するため、上記組付け方法を実施する際には、例えば凹面ミラーの上方１０７よりＵＶ光を照射しても反射膜１０２による影が出来ないため効率よく照射することができる。このため、硬化時間の短縮による高効率化が可能となるとともに、未硬化部分が減少することによる信頼性の高い組付けを行うことができる。
【００２２】
ここでは、光源に赤外ＬＥＤを使用し、反射膜１０２は赤外光に対して高い反射率を有しかつ紫外光から可視光までに対しては透過する反射部材を用いた構成について述べた。また、接着にはＵＶ光を照射することにより硬化する接着剤を用いた構成に着いて述べた。しかしながら、構成はこれに限るものではなく、接着にあたっては、可視光を照射することにより硬化する接着剤を用いた場合であっても本発明の目的は達せられる。すなわち、エンコーダ信号検出に必要な波長領域の光線を反射させ、撮像素子による撮影を含めた目視に必要な波長領域、または接着剤の硬化に必要な波長領域を透過するような反射部材を用いれば本発明の目的は達せられる。
【００２３】
また、凹面ミラー１０１の用途も本実施の形態の構成に限るものではなく、光線を集光、発散、コリメート等の役割を持ったレンズとしての働きをする反射部材を用いた光学式エンコーダにおいても、反射部材または反射部材周辺の部材の位置調整が必要な光学式エンコーダ全般にわたって、組付けを高い精度で容易に行うことができるものである。
【００２４】
実施の形態２．
図２は、実施の形態２による光学式エンコーダの概略構造を示す図であり、透過式スケール円板を用いた光学式ロータリーエンコーダの概略図である。光源である赤外ＬＥＤ１から出射された光線はスケール円板３に照射され、スケール円板３を透過した光線を受光部４上に設けられた受光素子５にて検出する。透過光を符号化するスケール円板３は、信号検出に必要な波長領域の光線である赤外光を透過する透過部２０１と遮断する非透過部２０２とから構成される。なお、図において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することである。また、明細書全文に表れている構成要素の形容は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。
【００２５】
スケール円板３は光学樹脂成型またはガラス材にて形成された円板状の基材上に非透過部２０２が誘電体多層膜等の物質を蒸着することにより形成されており、反射部材となる。非透過部２０２は赤外ＬＥＤ１の波長である赤外光に対しては高い反射率を有する。すなわち、信号検出に必要な光線は透過させずに遮断するが、可視光、紫外光の波長領域での反射率は低く、紫外光から可視光までの光線は透過する。このため、例えば図２の右方（受光部５のある側）からスケール円板３を通して目視にて光源の赤外ＬＥＤ１の位置が観察でき、逆に図２左方（光源１のある側）からスケール円板３を通して目視にて受光素子４の位置が観察できる。
【００２６】
また、一般にスケール円板を形成する際には、光線を透過させる必要のある箇所（いわゆるトラック部分）以外は余計な光線が受光素子に入射しないようにするため、ほぼ全面を非透過部とするのが通常である。このため、従来のクロム蒸着等を施したスケール円板では、例えば受光素子側から目視にて観察する際にスケール円板の反対側にある部材(図２では光源１や回転軸２)の位置を確認することは出来ないが、本発明によるスケール円板３を適用した場合には、光源や回転軸２の位置が目視にて確認できるため、回転軸２に対するスケール円板３の相対位置およびスケール円板３に対する光源１の位置を調整することが容易となり、組立て精度の向上や組立て時間の短縮が期待できる。
【００２７】
図３は、実施の形態２による光学式エンコーダの概略構造を示す図であり、樹脂成型により形成された回転軸との締結構造を備えたスケール円板の概略構成を示す図である。
図３（ａ）はスケール円板の上面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）中の一点鎖線での断面図を示している。樹脂成型にてスケール円板３を作成する場合には、スケール円板３に回転軸２を差し込むような形で締結する構造を容易に作成することができる。スケール円板３に備えられた締結部２０４に対して回転軸２を組付ける際には、締結部２０４と回転軸２の隙間がない状態で回転軸を圧入して組付ける場合がある。しかしながら、高精度な光学式エンコーダの場合は回転軸２の回転中心７に対してスケール円板３が高精度に組付けられる必要があるため、締結部２０４と回転軸２との間に隙間を空けておき、スケール円板３の偏芯調整を行った後に、接着等の手段により固定する方法がしばしばとられる。
【００２８】
この際に、接着剤としてＵＶ光硬化式の接着剤を用いた組付けを行う手法が有効である。あらかじめＵＶ光接着剤２０３を回転軸２もしくは締結部３の内側に塗布して回転軸２を締結部２０４に挿入し、スケール円板３を回転中心７に対して偏芯調整した後にＵＶ光を照射して接着剤２０３を硬化させて組付けることによって、高い位置精度でスケール円板３を組付けることができる。
【００２９】
組付けの際には、非透過部にクロム蒸着等の金属膜を用いた場合には、金属膜がＵＶ光照射の妨げとなり、図３ではスケール円板３の上方から照射ＵＶ光を照射しても接着剤２０３に光線が照射されず、スケール円板３の側方より光線を照射する必要があるため、硬化させるのに時間がかかったり、照射されない箇所すなわち未硬化部分が生じたりすることが懸念される。
【００３０】
これに対して、本発明の反射部材を適用することで、反射膜となる非透過部２０２は可視光から紫外光まで透過する性質を有するため、上記の組付け方法を実施する際には、例えばスケール円板３の上方よりＵＶ光を照射しても反射膜２０２により遮蔽されないため光線が効率よく照射され硬化時間の短縮による高効率化が可能となるとともに、未硬化部分が減少する事による高信頼性組付が期待される。
【００３１】
また、本実施の形態における非透過部２０２として用いる反射部材は必ずしも高い反射率を有する必要は無く、エンコーダ検出に必要な波長領域に対して大きい吸収係数を持った部材を適用することもできる。これは蒸着をする誘電体多層膜の材質や膜厚を変える事により自在に設計可能であり、高い反射率もしくは大きい吸収係数を持つことにより光源からの光線に対して高い遮断性を有する。
【００３２】
本実施の形態では一例として光源に赤外ＬＥＤを使用し、非透過部２０２は赤外光に対して高い遮断性を有しかつ紫外光から可視光に対しては、透過する反射部材（または吸収部材）を用いた構成について述べたが、構成はこれに限るものではない。エンコーダ信号検出に必要な波長領域の光線は反射または吸収させ、撮像素子による撮影を含めた目視に必要な波長領域、または接着剤の硬化に必要な波長領域を透過する様な反射部材（または吸収部材）を用いれば本発明の目的は達せられる。
【００３３】
また、本発明の有効性は本実施の形態の構成に限るものではなく、上記目的を達成可能な様々な光学式ロータリーエンコーダに適用可能である。
【００３４】
実施の形態３．
図４は、実施の形態３による光学式エンコーダの概略構造を示す図であり、透過式リニアスケールを用いた光学式リニアエンコーダの概略を示す斜視図である。光源である赤外ＬＥＤ１から出射された光線はリニアスケール３００に照射され、リニアスケール３００を透過した光線を受光部４上に設けられた受光素子５にて検出する。透過光を符号化するリニアスケール３００は、赤外の光線を透過する透過部３０１と遮断する非透過部３０２とから構成される。なお、リニアスケール３００は、図面上に示す左右の矢印の方向に移動することでスケールとしての役割を果たすものであり、透過式コード板になっている。図４ではスケールが移動する場合の構成について述べるが、光源と受光部とを一体とした光学ヘッドが移動するような構成についても本実施の形態は適用可能である。
【００３５】
リニアスケール３００は光学樹脂成型またはガラス材にて形成された板状の基材上に、非透過部３０２となる誘電体多層膜等の物質を蒸着して形成することができる反射部材が形成されている。非透過部３０２は光源ＬＥＤ１の波長である赤外光に対しては高い反射率を有する。赤外の光線は透過させずに遮断するが、可視光や紫外光の波長領域での反射率は低く、紫外光から可視光までの光線は透過する。例えば、図４の手前側（光源１のある側）からスケール３００を通して目視にて受光部４の位置が観察でき、逆に図４の奥側（受光部４のある側）からスケール３００を通して目視にて光源の赤外ＬＥＤ１の位置が観察できる。
【００３６】
また、一般にリニアスケールを形成する際には、光線の透過させる必要のある箇所（いわゆるトラック部分）以外は余計な光線が受光素子に入射しないようにほぼ全面を非透過部とすることが多い。このため、従来のようにクロム蒸着等を施すのでは、リニアスケールを用いたエンコーダでは、例えば、受光素子側から目視にて観察する際にリニアスケールの反対側にある部材（図４では光源１）の位置を確認することは出来ない。これに対して、本発明によるリニアスケール３００を適用した場合には、光源１の位置が目視にて確認でき、また、逆に光源１の側からリニアスケール３００を通じて受光素子５の位置を確認できるため、リニア駆動部に対するリニアスケール３００の相対位置およびリニアスケール３００に対する受光素子５や光源１の位置調整が容易となり、組立て精度の向上や組立て時間の短縮を図ることができる。
【００３７】
また、リニアスケール３００をガイドに組付ける際には、接着剤としてＵＶ光硬化式の接着剤を用いた組付けを行う手法が有効である。この実施の形態の場合には、あらかじめＵＶ光接着剤をガイドの接着箇所に塗布してリニアスケール３００を配置し、リニアスケール３００をリニアスケールまたは光学ヘッドの駆動方向に対して適正な位置に来るよう調整した後に、ＵＶ光を照射して接着剤を硬化させて組付けることによって、高い位置精度でリニアスケール３００を組付けることができる。
【００３８】
上記組付けの際には、非透過部３０２に金属膜を用いた場合には、金属膜がＵＶ光照射の妨げとなり、照射されない箇所すなわち未硬化部分が生じたり、完全に硬化させるために必要な時間が透過レンズの場合よりも多くかかったりする。これに対して本発明の反射部材を用いることにより、非透過部３０２は可視光から紫外光までは透過する性質を有するため、上記組付け方法を実施する際にＵＶ光を照射しても非透過部３０２による影が出来ないため、効率よく照射され硬化時間の短縮による高効率化が可能となるとともに、未硬化部分が減少することによる高信頼性組付けが期待できる。
【００３９】
また、本実施の形態における非透過部３０２として用いる反射部材は、必ずしも高い反射率を有する必要は無く、エンコーダ検出に必要な波長領域に対して大きい吸収係数を持った部材を適用することもできる。これは蒸着をする誘電体多層膜の材質や膜厚を変えることにより自在に設計可能であり、高い反射率もしくは大きい吸収係数を持つことにより光源１からの光線に対して高い遮断性を有することになる。
【００４０】
本実施の形態では一例として光源に赤外ＬＥＤ１を使用し、非透過部３０２は赤外光に対して高い遮断性を有しかつ紫外光から可視光までに対して透過する反射部材（または吸収部材）を用いた構成について述べたが、構成はこれに限るものではない。エンコーダ信号検出に必要な波長領域の光線を反射または吸収させ、撮像素子による撮影を含めた目視に必要な波長領域、または接着剤の硬化に必要な波長領域を透過する様な反射部材（または吸収部材）を用いれば本発明の目的は達せられる。また、本発明の有効性は本実施の形態の構成に限るものではなく、上記目的を達成可能な様々な光学式リニアエンコーダに適用可能である。
【００４１】
実施の形態４．
図５は、実施の形態４による光学式エンコーダの概略構造を示す図であり、反射式スケール円板を用いたロータリーエンコーダの概略を示す側面図である。光源である赤外ＬＥＤ１から出射された赤外の光線は反射式スケール円板４００に照射され、スケール円板４００で反射された光線を受光部４上に設けられた受光素子５にて検出する。反射光を符号化する反射式スケール円板４００は、赤外の光線を反射する反射部４０２と赤外の光線を透過または吸収する非反射部４０１とから構成される。
【００４２】
反射式スケール円板４００は、光学樹脂成型またはガラス材にて形成された円板状の基材上に反射部材である反射部４０２が誘電体多層膜等の物質を蒸着することにより形成されている。樹脂成型により形成された回転軸２と締結構造を備えたスケール円板４００である。反射部４０２は光源ＬＥＤ１の波長である赤外光に対しては高い反射率を有するが、可視光や紫外光の波長領域での反射率は低く、紫外光から可視光までの光線は透過するため、例えば、図５の上方（受光部４のある側）からスケール円板４００を通して目視にて回転軸２の位置が観察でき、逆に図５の下方（回転軸２のある側）からスケール円板３を通して目視にて受光素子５の位置が観察できる。
【００４３】
また、一般にスケール円板を形成する際には、光線の反射させる必要のある箇所（いわゆるトラック部分）以外は余計な光線が受光素子に入射しないようにほぼ全面を非反射部（すなわち透過部または吸収部）とすることが多い。このため、非反射部を透過部とした場合であっても、従来のクロム蒸着等を施した反射式スケール円板では、例えば受光素子側から目視にて観察する際にはスケール円板の反対側にある部材（図５では回転軸２）の位置を確認することは出来ない。これに対して、本発明によるスケール円板４００を適用した場合には、非反射部４０１を透過部とすることによって、回転軸２の位置が目視にて確認できるため、回転軸２に対するスケール円板４００の相対位置調整が容易となり、組立て精度の向上や組立て時間の短縮を図ることができる。
【００４４】
また、非反射部４０１にエンコーダ検出に必要な波長領域に対して大きい吸収係数を持ち、かつ紫外光から可視光までの光線を透過する部材を適用することもできる。これは非反射部に反射部とは異なる材質もしくは膜圧の誘電体多層膜で必要な波長領域に対して大きい吸収係数を持たせるように自在に設計された部材を適用する事により可能となる。よって非反射部を吸収部材とした場合にも本発明によるスケール円板を適用した場合には、回転軸２の位置が目視にて確認できるため、回転軸に対するスケール円板の相対位置調整が容易となり、組立て精度の向上や組立て時間の短縮を図ることができる。
【００４５】
また、図では樹脂成型により形成された回転軸２との締結構造を備えたスケール円板４００の概略構成を示しているが、樹脂成型にてスケール円板４００を作成する場合には、反射式スケール円板４００に回転軸２を差し込むような形で締結する構造を容易に作成することができる。スケール円板４００に備えられた締結部４０４に対して回転軸２を組付ける際には、締結部４０４と回転軸２との隙間がない状態で回転軸２を圧入して組付ける方法がある。しかしながら、高精度な光学式エンコーダの場合には回転軸２の回転中心７に対してスケール円板４００を高精度に組付ける必要があるため、締結部４０４と回転軸２との間に隙間を空けておき、スケール円板４００の偏芯調整を行った後に、接着等の手段により固定する方法がしばしばとられる。
【００４６】
この時、接着剤としてＵＶ光硬化式の接着剤を用いた組付けを行う手法が有効である。あらかじめＵＶ光接着剤４０３を回転軸２もしくは締結部４０４の内側に塗布して回転軸２を締結部４０４に挿入し、スケール円板４００を回転中心７に対して偏芯調整した後にＵＶ光を照射して接着剤４０３を硬化させて組付けることによって、高い位置精度でスケール円板４００を組付けることができる。
【００４７】
上記組付けの際には、反射部４０２に金属膜を用いた場合や、非反射部４０１に従来の吸収材を適用した場合には、金属膜や吸収膜がＵＶ光照射の妨げとなり、例えば、図５のスケール円板４００の上方からＵＶ光を照射しても接着剤４０３に光線が照射されなかったり、影ができるためスケール円板４００の側方からＵＶ光を照射する必要があったりして、硬化させるのに時間がかかったり照射されない箇所すなわち未硬化部分が生じやすかったりする。
【００４８】
これに対して本発明の反射部材を適用することによって、反射部材からなる反射部４０２及び非反射部４０１の吸収部材は、可視光から紫外光までの光は透過する性質を有するため、上記組付け方法を実施する際に、例えばスケール円板４００の上方からＵＶ光を照射しても反射膜や吸収膜により遮蔽されることなく、ＵＶ光が効率よく照射され硬化時間の短縮による高効率化が可能となるとともに、未硬化部分が減少することによって信頼性の高い組付をすることができる。
【００４９】
本実施の形態では、一例として光源に赤外ＬＥＤ１を使用し、反射部４０２は赤外光に対して高い反射率（または吸収係数）を有し、かつ紫外光から可視光までの光に対して透過する反射部材または吸収部材を用いた構成について述べたが、構成はこれに限るものではない。エンコーダ信号検出に必要な波長領域の光線は反射させ、撮像素子による撮影を含めた目視に必要な波長領域または接着剤の硬化に必要な波長領域を透過するような反射部材を用いれば本発明の目的は達せられる。
【００５０】
また、本発明の有効性は本実施の形態のように光源１を回転軸２の軸線上に配置し、スケール円板４００の全周に照射する構成の光学式ロータリーエンコーダに限るものではなく、例えば特許文献３のようにスケール円板４００の一部分に光源１からの赤外の光線を照射する構成にも適用可能であり、上記目的を達成可能な様々な光学式ロータリーエンコーダにも同様に適用可能である。
【００５１】
実施の形態５．
図６は、実施の形態５による光学式エンコーダの概略構造を示す図であり、反射式リニアスケールとインデックススケールとを用いた光学式リニアエンコーダの概略を示す側面図である。反射式リニアスケール５０３は赤外の光線の方向を変換する平板ミラーであり、インデックススケール５００はインデックススリット板である。
【００５２】
光源である赤外ＬＥＤ１から出射された光線はインデックススケール５００に照射され、インデックススケール５００を透過した光線は反射式リニアスケール５０３に照射される。反射式リニアスケール５０３を反射した光線は再度インデックススケール５００を透過して受光部４上に設けられた受光素子５にて検出される。インデックススケール５００は光源１からの光線を透過する透過部５０１と光線を反射もしくは吸収することによって遮断する非透過部５０２から構成される。また、反射光を符号化する反射式リニアスケール５０３は、光線を反射する反射部５０４と光線を透過もしくは吸収する非反射部５０５から構成される。
【００５３】
インデックススケール５００は光学樹脂成型またはガラス材にて形成された板状の基材上に非透過部５０２が誘電体多層膜等の物質を蒸着することにより形成されている。この非透過部５０２が反射部材となる。非透過部５０２は光源ＬＥＤ１の波長である赤外光に対しては高い反射率を有する、すなわち赤外領域の光線を透過させずに遮断するが、可視光や紫外光の波長領域での反射率は低く、紫外光から可視光までの光線は透過するため、例えば図６の下側（反射式リニアスケール５０３のある側）からインデックススケール５００を通して目視にて光源の赤外ＬＥＤ１や受光素子５の位置が観察でき、逆に図６の上側（光源１や受光素子５のある側）からスケール５００を通して目視にて反射スケール５０３の位置が観察できる。なお、光学ヘッド５０６は図中の左右の矢印方向に移動する構成になっている。
【００５４】
特に、高精度が必要とされるリニアエンコーダにおいては、光源１、インデックススケール５００、反射式リニアスケール５０３、受光素子５の相対位置が正確に組付けられる必要がある。このため光源１とインデックススケール５００および受光部４を光学ヘッド５０６として一体に組付けることが多い。その際、非透過部に従来の金属膜を蒸着したインデックススケールを用いた場合には、インデックススケールの下方から目視にて光源や受光素子の位置が確認できないため、光学ヘッド５０６内のインデックススケールと光源または受光素子との位置調整が困難になる。これに対しして、本実施の形態によるインデックススケール５００を用いること事によって光学ヘッド５０６内の光学部品の位置調整を容易かつ正確に実施することができる。なぜならば、非透過部５０２が可視光を透過する反射部材からできているからである。
【００５５】
また、インデックススケール５００を光学ヘッド５０６に組付ける際には、接着剤としてＵＶ光硬化式の接着剤を用いた組付けを行う手法が有効である。本実施の形態では、あらかじめＵＶ光接着剤を光学ヘッド５０６内の接着箇所に塗布してインデックススケール５００を配置し、インデックススケール５００を光源１や受光素子５に対して適正な位置に来るよう調整した後にＵＶ光を照射して接着剤を硬化させて組付けることによって、高い位置精度でインデックススケール５００を光学ヘッド５０６に組付けることができる。
【００５６】
上記組付けの際には、非透過部５０２にクロムなどの金属膜を用いた場合には、金属膜がＵＶ光照射の妨げとなり、照射されない箇所すなわち未硬化部分が生じたり、接着剤が硬化するのに時間がかかったりすることになる。これに対して、本実施の形態のインデックススケール５００を用いることによって、非透過部５０２は可視光から紫外光までは透過する性質を有するため、上記組付け方法を実施する際にＵＶ光を照射しても非透過部５０２による影ができないため効率よく照射され、硬化時間の短縮による高効率化が可能となるとともに、未硬化部分が減少することによる信頼性の高い組付けをすることができる。
【００５７】
また、本実施の形態における非透過部５０２として用いる反射部材は、必ずしも高い反射率を有する必要は無く、エンコーダ検出に必要な波長領域に対して大きい吸収係数を持った部材を適用することもできる。これは蒸着をする誘電体多層膜の材質や膜厚を変えることによって自在に設計可能であり、高い反射率または大きい吸収係数を持つことによって光源１からの光線に対して高い遮断性を有することになる。
【００５８】
また、実施の形態４と同様、反射式リニアスケール５０３の反射部５０４に誘電体多層膜を蒸着した本発明の反射部材を用いることもできる。この場合には反射式リニアスケール５０３をガイドに取り付ける際にＵＶ光硬化型の接着剤を用いて固定する場合に、これまでの説明と同様に組付けの高効率化、高信頼性化を図ることができる。
【００５９】
本実施の形態では一例として、光源に赤外ＬＥＤ１を使用し、インデックススケール５００や反射式リニアスケール５０３の反射部５０４は赤外光に対して高い反射率（または吸収係数）を有し、かつ紫外光から可視光まだに対して透過する反射部材（または吸収部材）を用いた構成について述べたが、構成はこれに限るものではない。エンコーダ信号検出に必要な波長領域の光線を反射または吸収させ、撮像素子による撮影を含めた目視に必要な波長領域または接着剤の硬化に必要な波長領域を透過するような反射部材（または吸収部材）を用いれば本発明の目的は達せられる。
【００６０】
本発明の有効性は本実施の形態のインデックススケール構成に限るものではなく、光学式ロータリーエンコーダや透過式リニアスケールを用いたリニアエンコーダに対しても適用可能であり、また、反射式リニアスケールについても上記目的を達成可能な様々な光学式リニアエンコーダに適用可能である。
【００６１】
実施の形態６．
図７は、実施の形態６による光学式エンコーダの概略構造を示す図である。光源である赤外ＬＥＤ１から出射された光線はモータの当て面６０３に対して組付けられたミラー面６０２を有するプリズム６０１にて反射され、反射された光線はスケール円板３に照射される。スケール円板３上には透過部と非透過部とからなるスリット６が設けられており、スケール円板３を透過した光線はスリット６によって符号化され、受光部４上に設けられた受光素子５にて検出される。よって、プリズム６０１は、平板ミラーを組み合わせることで赤外の光線の方向を変換している。
【００６２】
プリズム６０１は光学樹脂成型またはガラス切削によって形成された三角柱の基材に誘電体多層膜等の物質が蒸着されており、光源の波長である赤外光に対しては高い反射率を有するが、可視光や紫外光の波長領域での反射率は低く、紫外光から可視光までの光線は透過するため、プリズム６０１の上方（光源１のある側）から目視にてモータ当て面６０３が観察できる。モータ当て面６０３の上面にはアライメントのためのマーキングが施されており、プリズム６０１を組付ける際にはプリズム６０１を通してモータ当て面６０３上面のアライメントマークを観察して光源に正対するよう調整される。また、実施の形態１から５と同様、ＵＶ光を照射することによって硬化する接着剤を用いて組付けを実施する際にもＵＶ光がミラー面６０２の影を作ることなく効率的に照射可能である。
【００６３】
一般にガラスや光学樹脂を用いた光学プリズムによるミラーは屈折率差による全反射条件にて光線を反射させる。透明部材で構成されているため、目視による組付けやＵＶ光接着剤を用いた組付けが可能であるが、全反射条件以外の入射角の光線は反射しないため、自在な角度に光線を反射させることはできない。図７では入射角４５度に光線が入射しているため、一般の光学プリズムを用い場合でも同様の効果が得られるが、光学系の必要性から深い角度の反射等が必要な場合には、全反射条件から外れる場合があり、その際には本発明の反射部材は特に有効である。すなわち、本発明のミラーをプリズム６０１に用いることで、目視による組付けやＵＶ光接着剤を用いた組付けの容易さはそのままに、全反射条件以外の角度の光線を反射させることができる。
【００６４】
また、本発明の有効性は本実施の形態の構成に限られるものではなく、光線の方向を変換するための平板ミラーもしくは平板ミラーを組み合わせたプリズム状の反射部材を用いた光学式エンコーダにおいて、反射部材または反射部材周辺の部材の位置調整が必要な光学式エンコーダ全般にわたって有効なものである。
【００６５】
以上のように、全ての実施の形態に共通して、この発明に係る光学式エンコーダは、光線を発する光源と、信号検出に必要な波長領域の光線を反射し、信号検出に必要な波長領域以外の波長領域の光線の全部または一部を透過する反射部材と、光線を受光する受光素子とを備えたので、光学式エンコーダの組付けを高い精度で容易に行うことができる。
【００６６】
また、この発明に係る光学式エンコーダは、光線を発する光源と、光線が赤外光である場合には反射し、光線が可視光および紫外光である場合には透過する反射部材と、光線を受光する受光素子とを備えたので、光学式エンコーダの組付けを高い精度で容易に行うことができる。
【００６７】
さらに、反射部材が紫外光を透過するので、紫外光を照射することで硬化する接着剤を用いた組付けをおこうなうことができ、光学式エンコーダの組付けを高い精度で容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】実施の形態１による光学式エンコーダの概略構造を示す図である。
【図２】実施の形態２による光学式エンコーダの概略構造を示す図である。
【図３】実施の形態２による光学式エンコーダの概略構造を示す図である。
【図４】実施の形態３による光学式エンコーダの概略構造を示す図である。
【図５】実施の形態４による光学式エンコーダの概略構造を示す図である。
【図６】実施の形態５による光学式エンコーダの概略構造を示す図である。
【図７】実施の形態６による光学式エンコーダの概略構造を示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
１  ＬＥＤ（光源）、２  回転軸、３  スケール円板、４  受光部、５  受光素子、６  スリット、７  回転中心、
１０１  凹面ミラー、１０２  反射膜、１０３  ミラー受け、１０４  光線、１０５  光線、１０６  接着剤、１０７  凹面ミラーの上方、２０１  透過部、２０２  非透過部、２０３  接着剤、２０４  締結部、３００  リニアスケール、３０１  透過部、３０２  非透過部、４００  スケール円板、４０１  非反射部、４０２  反射部、４０３  接着剤、４０４  締結部、５００  インデックススケール、５０１  透過部、５０２  非透過部、５０３  反射式リニアスケール、５０４  反射部、５０５  非反射部、５０６  ヘッド、６０１  プリズム、６０２  ミラー面、６０３  モータ当て面。
【図１】
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【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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