(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光に対して出射光の出射方向を所定反射方向に向けて反射させる普通反射部と、入射光に対して出射光の出射方向を普通反射部からの所定反射方向と相違するように偏向して反射させる偏向反射部と、が交互に周期的に略円状に配列され、普通反射部の表面は同一平面上とし、かつ偏向反射部の表面は普通反射部の表面に対して傾く平面の斜行面とすることで、普通反射部に対し偏向反射部の一方の辺はそのまま普通反射部に連接するとともに他方の辺は段差を介して普通反射部に連接されて偏向反射部は略レ字状に形成され、さらに前記普通反射部および前記偏向反射部が形成された面には、同一の反射特性を有するコート層が設けられる円板状のスケール円板と、
スケール円板と対向するように配置され、照明光を照射する光源と、
スケール円板と対向するように配置され、不感帯と受光部とが周期的に配列された受光器と、
を備え、
前記光源および前記受光器に対向するスケール円板が回転して、前記普通反射部を反射した出射光は受光器に到達させ、前記偏向反射部を反射した出射光は受光器の受光領域外となる光源へ到達させ、回転による変移量を検出するロータリエンコーダとしたことを特徴とする光学式検出器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、相対位置の移動量を検出するのに用いられるスケールを搭載する光学式検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
相対位置の移動量の検出に用いられるスケールとして、図８に例示する構造を持つスケール１００が従来から知られている。図８は従来技術のスケールを含む光学式検出器の構成図である。
このスケール１００は、ガラス基板の表面にクロム等の金属により、図８で示すようなパタンの金属膜１１０を形成したものである。そして、この金属膜１１０のパタンにより一定周期で配置された複数の透過部１０１が形成される。
【０００３】
透過部１０１は光源１からの照明光５を透過させ、その透過光はこのスケール１００を挟んで光源１と対向する受光器２に達する。
隣接する二個の透過部１０１間には金属膜１１０があって照明光５を遮り、この部分からは照明光５は受光器２に達しない。
受光器２は、到達した光に応じて電気信号を出力する受光部２ａと、光が到達しても何ら応答しない不感帯２ｂとがあり、スケール１００の金属膜１０１と同じパタンを有している。移動するスケール１００の位置に応じて照明光が到達・不到達することとなり、これにより信号が断続的に出力されることで相対位置の移動量を検出する。
【０００４】
このようなスケール１００の製造方法について説明する。まず、真空蒸着等により基板全面に金属膜を形成し、その上にフォトレジストを塗布する。マスク原盤を介してフォトレジストを露光するとマスク原盤のパタンはフォトレジスト上に転写される。これを現像した後、エッチングによりレジストのパタンに従って金属膜を除去すると、マスク原盤と同じパタンを持つ金属膜１１０が得られる。このようにして製造されるスケール１００の透過部１０１の幅は例えば１０μｍ程度（もちろん１０μｍ以外の幅としても良い。）となる。
上記の例ではスケール１００は透過型であるが、同様の構造で高い反射率の金属膜を備えた反射型のスケールを製造することも可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術では、スケール１００を製造する上でパタン形成工程は必須であり、その製造コストに占める割合は大きい。したがって、パタン形成工程を省略できれば製造コストを低減することが可能となる。
本発明は、上述の従来技術の問題点に着目し、上述のパタン形成工程が省略可能であり、かつ従来と同じ機能を持つスケールを提供することにある。
また、このスケールを搭載した安価な光学式検出器を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る発明の光学式検出器は、
入射光に対して出射光の出射方向を所定反射方向に向けて反射させる普通反射部と、入射光に対して出射光の出射方向を普通反射部からの所定反射方向と相違するように偏向して反射させる偏向反射部と、が交互に周期的に略円状に配列され、普通反射部の表面は同一平面上とし、かつ偏向反射部の表面は普通反射部の表面に対して傾く平面の斜行面とすることで、普通反射部に対し偏向反射部の一方の辺はそのまま普通反射部に連接するとともに他方の辺は段差を介して普通反射部に連接されて偏向反射部は略レ字状に形成され、さらに前記普通反射部および前記偏向反射部が形成された面には、同一の反射特性を有するコート層が設けられる円板状のスケール円板と、
スケール円板と対向するように配置され、照明光を照射する光源と、
スケール円板と対向するように配置され、不感帯と受光部とが周期的に配列された受光器と、
を備え、
前記光源および前記受光器に対向するスケール円板が回転して、前記普通反射部を反射した出射光は受光器に到達させ、前記偏向反射部を反射した出射光は受光器の受光領域外となる光源へ到達させ、回転による変移量を検出するロータリエンコーダとしたことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るスケールの第１実施形態を図を参照しつつ説明する。図１は本実施形態のスケールの説明図であり、図１（ａ）は構造図、図１（ｂ）は光路の説明図である。なお、従来技術の説明に用いた図８に示した構成と同じ構成には同じ符号を付している。
【００１８】
本実施形態のスケール１０は透過型スケールであり、図１で示すように、普通透過部１１と偏向透過部１２とを備えている。
従来技術の透過部に相当する普通透過部１１の表面は、ひとつの同じ平面上にあり、所定厚さを有する透明板の裏面と表面とが平行となるような平行面でもある。
従来技術の遮光機能を有する金属膜に相当する偏向透過部１２の表面は、普通透過部１１の表面に対して傾いた平面である斜行面となるように形成してある。
【００１９】
図１（ｂ）で示すように、このスケール１０に光源１からの照明光５が達すると、普通透過部１１は照明光５をそのまま透過させ、その透過光はこのスケール１０を挟んで光源１と対向する受光器２に達する（図１（ｂ）の実線で表された出射光参照）。
一方、偏向透過部１２は表面が傾いているため屈折により照明光５を偏向させるので、この部分を通過した出射光は受光器２の受光領域外へ出射される（図１（ｂ）の点線で表された出射光参照）。
すなわち、このスケール１０は図８で示した従来技術によるスケール１００と同等の機能を果たす。
【００２０】
この普通透過部１１と偏向透過部１２は透明基板と一体に構成される。こうしたスケール１０は、例えば射出圧縮成形によって比較的容易に製造される。
なお、普通透過部１１での照明光５の透過率を向上させるため、普通透過部１１と偏向透過部１２を含むスケール１０の表面全体に均一に反射防止膜（図示せず）をコートすることもできる。その場合は偏向透過部１２でも透過率が向上することとなるが、出射光が受光器２に達しないという点では変わりなく、何ら不都合を生じない。
【００２１】
以上、本実施形態によれば、従来技術で必要であった金属膜を形成するためのパタン形成工程が不要となり、製造コストを低減させるとともに、従来技術と同様の機能を有するスケールとすることができる。
また、図１（ｂ）で示すように、本実施形態のスケールを採用した光学式検出器とすることで、従来の機能を維持しつつ安価にすることができる。
【００２２】
続いて、本発明に係るスケールの第２実施形態について図を参照しつつ説明する。図２は本実施形態のスケールの説明図である。
本実施形態のスケール２０は透過型スケールであり、図１（ｂ）で示した光学式検出器のスケール１０に代えて設置されるものである。このスケール２０は、図２で示すように、普通透過部２１と偏向透過部２２とを備えている。
【００２３】
従来技術の透過部に相当する普通透過部２１の表面は、図１（ａ）で示した第１実施形態と同様に、ひとつの同じ平面上にあり、所定厚さを有する透明板の裏面と表面とが平行となるような平行面でもある。
従来技術の遮光機能を有する金属膜に相当する偏向透過部２２は、普通透過部２１の表面に対して傾いた平面を複数備える三角波状の斜行面となるように形成してある。
この部分に達した照明光（図示せず）は三角波状の斜行面で屈折されて偏向されるので受光器（図示せず）に達しない。
【００２４】
以上、本実施形態でも、従来技術で必要であった金属膜を形成するためのパタン形成工程が不要となり、製造コストを低減させるとともに、従来技術と同様の機能を有するスケールとすることができる。
また、本実施形態のスケールを採用した光学式検出器とすることで、従来の機能を維持しつつ安価にすることができる。
【００２５】
続いて、本発明に係るスケールの第３実施形態について図を参照しつつ説明する。図３は本実施形態のスケールの説明図である。
本実施形態のスケール３０は透過型スケールであり、図１（ｂ）で示した光学式検出器のスケール１０に代えて設置されるものである。このスケール３０は、図３で示すように、普通透過部３１と偏向透過部３２とを備えている。
【００２６】
従来技術の透過部に相当する普通透過部３１の表面は、図１（ａ）で示した第１実施形態と同様に、ひとつの同じ平面上にあり、所定厚さを有する透明板の裏面と表面とが平行となるような平行面でもある。
従来技術の遮光機能を有する金属膜に相当する偏向透過部３２は、普通透過部３１の表面に対して湾曲する曲面となるように形成してある。
この部分に達した照明光（図示せず）は曲面で屈折して偏向されるので受光器（図示せず）にはほとんど達しない。その受光強度は普通透過部３１を透過して受光器に達する光に較べて十分小さくできる。
【００２７】
以上、本実施形態でも、従来技術で必要であった金属膜を形成するためのパタン形成工程が不要となり、製造コストを低減させるとともに、従来技術と同様の機能を有するスケールとすることができる。
また、本実施形態のスケールを採用した光学式検出器とすることで、従来の機能を維持しつつ安価にすることができる。
【００２８】
続いて、本発明に係るスケールの第４実施形態について図を参照しつつ説明する。図４は本実施形態のスケールの説明図である。
本実施形態のスケール４０は透過型スケールであり、図１（ｂ）で示した光学式検出器のスケール１０に代えて設置されるものである。このスケール４０は、図４で示すように、普通透過部４１と偏向透過部４２とを備えている。
【００２９】
従来技術の透過部に相当する普通透過部４１の表面は、図１（ａ）で示した第１実施形態と同様に、ひとつの同じ平面上にあり、所定厚さを有する透明板の裏面と表面とが平行となるような平行面でもある。
従来技術の遮光機能を有する金属膜に相当する偏向透過部４２は、普通透過部４１の表面に対して湾曲する曲面となるように形成してある。なお、曲面である点は図３で示した第３実施形態と同様であるが、湾曲する方向を相違させたものである。
この部分に達した照明光（図示せず）は曲面で屈折して偏向されるので受光器（図示せず）にはほとんど達しない。その受光強度は普通透過部４１を透過して受光器に達する光に較べて十分小さくできる。
【００３０】
以上、本実施形態でも、従来技術で必要であった金属膜を形成するためのパタン形成工程が不要となり、製造コストを低減させるとともに、従来技術と同様の機能を有するスケールとすることができる。
また、本実施形態のスケールを採用した光学式検出器とすることで、従来の機能を維持しつつ安価にすることができる。
【００３１】
続いて、本発明に係るスケールの第５実施形態について図を参照しつつ説明する。図５は本実施形態のスケールの説明図である。
本実施形態のスケール５０は透過型スケールであり、図１（ｂ）で示した光学式検出器のスケール１０に代えて設置されるものである。このスケール５０は、図５で示すように、普通透過部５１と偏向透過部５２とを備えている。
【００３２】
従来技術の透過部に相当する普通透過部５１の表面は、図１（ａ）で示した第１実施形態と同様に、ひとつの同じ平面上にあり、所定厚さを有する透明板の裏面と表面とが平行となるような平行面でもある。
従来技術の遮光機能を有する金属膜に相当する偏向透過部５２は、粗面である。このような粗面はスリガラスのスリ面を加工するのと同じ製法、例えばサンドブラスト（砂粒の吹き付け）や酸による腐食処理によって形成することができる。スケール５０を射出成形で作る場合は、金型の原盤にそのような加工を施せばよい。
この部分に達した照明光（図示せず）は粗面で散乱されるので受光器（図示せず）にはほとんど達しない。その受光強度は普通透過部５１を透過して受光器に達する光に較べて十分小さくできる。
【００３３】
以上、本実施形態でも、従来技術で必要であった金属膜を形成するためのパタン形成工程が不要となり、製造コストを低減させるとともに、従来技術と同様の機能を有するスケールとすることができる。
また、本実施形態のスケールを採用した光学式検出器とすることで、従来の機能を維持しつつ安価にすることができる。
【００３４】
続いて、本発明に係る他の第６実施形態について図を参照しつつ説明する。図６は本実施形態のスケールの説明図である。
本実施形態のスケール６０は透過型のスケールであり、図１（ｂ）で示した光学式検出器のスケール１０に代えて設置されるものである。このスケール６０は、図６で示すように、普通透過部６１と偏向透過部６２とを備えている。
【００３５】
従来技術の透過部に相当する普通透過部６１の表面は、図１（ａ）で示した第１実施形態と同様に、ひとつの同じ平面上にあり、所定厚さを有する透明板の裏面と表面とが平行となるような平行面でもある。
従来技術の遮光機能を有する金属膜に相当する偏向透過部６２は、小型の四角錐状の凹部を多数敷き詰めた形状の格子面である。なお、小型の四角錐状の凹部に代えて小型の四角錐状の凸部を採用しても良い。
この部分に達した照明光（図示せず）は個々の四角錐の側面で屈折されて散乱偏向されるので、受光器（図示せず）にはほとんど達しない。その受光強度は普通透過部６１を透過して受光器に達する光に較べて十分小さくできる。
【００３６】
以上、本実施形態でも、従来技術で必要であった金属膜を形成するためのパタン形成工程が不要となり、製造コストを低減させるとともに、従来技術と同様の機能を有するスケールとすることができる。
また、本実施形態のスケールを採用した光学式検出器とすることで、従来の機能を維持しつつ安価にすることができる。
【００３７】
以上説明した第２〜第６実施形態において、図１（ａ）に示した第１実施形態と同様に、普通透過部２１，３１，４１，５１，６１での照明光の透過率を向上させるため、普通透過部２１，３１，４１，５１，６１と偏向透過部２２，３２，４２，５２，６２を含むスケールの表面全体に均一に反射防止膜（図示せず）をコートすることもできる。その場合は偏向透過部２２，３２，４２，５２，６２の透過率が向上しても、照明光５が受光器２に達しない、あるいは、達したとしても微弱光強度であるという点では変わりなく、何ら不都合を生じない。
【００３８】
続いて、本発明に係る第７実施形態について図を参照しつつ説明する。図７は、本実施形態のスケールの説明図であり、図７（ａ）は構造図、図７（ｂ）は光路の説明図である。なお、従来技術の説明に用いた図８で示した構成と同じ構成には同じ符号を付している。
【００３９】
本実施形態のスケール７０は反射型スケールであり、図７（ａ）で示すように、普通反射部７１と偏向反射部７２とを備えている。
普通反射部７１の表面は、ひとつの同じ平面上にあり、偏向反射部７２の表面は、普通反射部７１の表面に対して傾いた平面である斜行面となるように形成してある。普通反射部７１と偏向反射部７２とを含むスケール７０の表面全体に均一に反射膜７３（図７（ａ）中の点描部）をコートしてある。
【００４０】
図７（ｂ）で示すように、このスケール７０に光源１からの照明光５が達すると、普通反射部７１は照明光５を反射し、その反射光６はスケール２０に対向し、かつ光源１に隣接する受光器２に達する（図７（ｂ）中の実線参照）。偏向反射部７２でも照明光５は反射されるが、表面の傾きが普通反射部７１と異なるために、その反射方向は普通反射部７１とは異なる方向に反射する（図７（ｂ）中の点線参照）ため、受光器２に達しない。
【００４１】
このようなスケール７０の普通反射部７１と偏向反射部７２は表面形状が異なるものの、同じ材料を用いて一体に形成することが可能であり、射出圧縮成形等により形状を作り、反射膜をコートすることにより比較的容易に製造される。金属板に型押しすることにより形状を作ることもできる。
【００４２】
以上、本実施形態によれば、従来技術で必要であった金属膜を形成するためのパタン形成工程が不要となり、製造コストを低減させるとともに、従来技術と同様の機能を有するスケールとすることができる。
また、本実施形態のスケールを採用した光学式検出器とすることで、従来の機能を維持しつつ安価にすることができる。
【００４３】
本発明は上述した例に限られるものではない。上述の例はいずれも直線移動量を検出するために用いるスケールであったが、例えばロータリーエンコーダに用いられるスケール円板にも適用できる。この場合、透明円板状に円周上にそって普通透過部（あるいは普通反射部）および偏向透過部（あるいは偏向反射部）を周期的に交互に設けたスケール円板となる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、第１〜第６実施形態で示した透過型のスケールは、表面形状の差異を利用して遮光機能を有する金属膜に代えて従来と同じ機能を有する偏向透過部を形成したため、パタン形成工程が不要となり、製造コストを低減したスケールとすることができる。
また、第７実施形態として説明した反射型のスケールであっても、基板の全面に均一にコート処理が追加されるのみであり、透過型のスケールと比較してもコスト増加は抑えられる。
【００４５】
総じて、本発明によれば、パタン形成工程が省略可能であり、かつ従来と同じ機能を持つスケールを、提供することができる。
また、このスケールを用いた安価な光学式検出器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態のスケールの説明図である。
【図２】本発明の第２実施形態のスケールの説明図である。
【図３】本発明の第３実施形態のスケールの説明図である。
【図４】本発明の第４実施形態のスケールの説明図である。
【図５】本発明の第５実施形態のスケールの説明図である。
【図６】本発明の第６実施形態のスケールの説明図である。
【図７】本発明の第７実施形態のスケールの説明図である。
【図８】従来技術のスケールを含む光学式検出器の構成図である。
【符号の説明】
１０      スケール
１        光源
２        受光器
５        照明光
１１      普通透過部
１２      偏向透過部
２０      スケール
２１      普通透過部
２２      偏向透過部
３０      スケール
３１      普通透過部
３２      偏向透過部
４０      スケール
４１      普通透過部
４２      偏向透過部
５０      スケール
５１      普通透過部
５２      偏向透過部
６０      スケール
６１      普通透過部
６２      偏向透過部
７０      スケール
１        光源
２        受光器
５        照明光
６        反射光
７１      普通反射部
７２      偏向反射部
【図１】
0003738722.tif 000002
【図２】
0003738722.tif 000003
【図３】
0003738722.tif 000004
【図４】
0003738722.tif 000005
【図５】
0003738722.tif 000006
【図６】
0003738722.tif 000007
【図７】
0003738722.tif 000008
【図８】
0003738722.tif 000009