WO2018220958A1 - エンコーダ用受光モジュール及びエンコーダ - Google Patents

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勇治 辻
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    • H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
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    • H10F77/40—Optical elements or arrangements

Definitions

  • One aspect of the present invention relates to a light receiving module for an encoder and an encoder.
  • An encoder including a rotating plate having a light passage pattern, a light source disposed on one side with respect to the rotating plate, and a light receiving element disposed on the other side with respect to the rotating plate is known (for example, a patent) Reference 1).
  • the encoder in order to protect the light receiving element from physical contact, it is conceivable to arrange the light receiving element on a support having a bottom wall part and a side wall part. More specifically, it is conceivable to dispose the light receiving element on the bottom wall portion so as to be surrounded by the side wall portion when viewed from one side. However, even if the light receiving element is arranged on the bottom wall portion so that the light receiving surface faces one side, the light receiving surface can be brought close to the light passage pattern only immediately before the side wall portion contacts the rotating plate. Even in the case where the fixed plate having the light passage pattern is provided together with the rotating plate, the light receiving surface can be brought close to the light passing pattern only immediately before the side wall portion contacts the rotating plate or the fixed plate. If the light receiving surface cannot be brought close to the light passing pattern, the detection accuracy of the encoder may decrease due to light diffusion or the like.
  • one aspect of the present invention provides a light receiving module for an encoder that can obtain good detection accuracy when applied to an encoder while protecting the light receiving element, and an encoder including such a light receiving module. For the purpose.
  • a light receiving module for an encoder includes a bottom wall portion, a support having a side wall portion disposed on the bottom wall portion on one side of the bottom wall portion, a light receiving surface, and a light receiving surface. Is disposed on the bottom wall portion so as to face one side, and when viewed from one side, the light receiving element surrounded by the side wall portion, the input surface composed of one end surfaces of a plurality of optical fibers, and a plurality of A fiber optic plate having an output surface constituted by the other end surface of the optical fiber, and disposed on the light receiving element so that the output surface faces the light receiving surface, and the end surface on one side of the side wall portion has the light receiving surface
  • the input surface is located on one side of the end surface.
  • one end face of the side wall portion is located on one side with respect to the light receiving face of the light receiving element.
  • the fiber optic plate is disposed on the light receiving element such that the output surface faces the light receiving surface.
  • the input surface of the fiber optic plate is located on one side of the end surface on one side of the side wall portion.
  • the input surface can be brought close to the light passage pattern of the encoder.
  • the light receiving module for an encoder includes a wire provided on the bottom wall portion inside the side wall portion, a wire connected to a terminal provided on the light receiving element, and a bottom portion on the inner side of the side wall portion.
  • the end surface of a side wall part is located in one side rather than a wire, it can suppress that external force acts on a wire. Furthermore, the input surface can be brought close to the light passage pattern of the encoder without being obstructed by the resin member.
  • the fiber optic plate may be fixed to the light receiving element by a resin member. According to this, the structure for fixing the fiber optic plate to the light receiving element can be omitted, and the structure can be simplified.
  • the light receiving module for an encoder may further include a light shielding layer having a light passage pattern and disposed between the light receiving surface and the output surface. According to this, the light which passed the light passage pattern which the rotary plate of an encoder has can be appropriately incident on the light receiving surface. Further, since the light passage pattern of the light shielding layer and the light receiving surface are close to each other, the positional accuracy between the light passage pattern of the light shielding layer and the light receiving surface can be improved. In addition, since the light passage pattern and the light receiving surface of the light shielding layer are transferred to the input surface via the output surface, the light passage pattern and the light receiving surface of the light shielding layer are optically close to the light passage pattern of the rotating plate. Can do. As a result, the detection accuracy when applied to the encoder is further improved.
  • An encoder includes a rotating plate having a light passage pattern, a light source disposed on one side with respect to the rotating plate, and the encoder light receiving module disposed on the other side with respect to the rotating plate. . According to this encoder, as described above, good detection accuracy can be obtained while protecting the light receiving element.
  • a light receiving module for an encoder capable of obtaining good detection accuracy when applied to an encoder while protecting a light receiving element, and an encoder including such a light receiving module. be able to.
  • FIG. 1 is a perspective view of an encoder according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view of the light receiving module shown in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a light receiving module according to a modification.
  • the encoder 1 includes a rotating shaft 2, a rotating plate 3, a fixed plate 4, a light source 5, a light receiving module 6, and a processing unit 7.
  • the rotating shaft 2 rotates about the axis A as a center line.
  • the encoder 1 is a so-called absolute type rotary encoder, and is a device for detecting the absolute angle of the measurement object connected to the rotating shaft 2.
  • the rotating plate 3 is fixed to the rotating shaft 2 and rotates together with the rotating shaft 2.
  • the rotating plate 3 is formed in a disc shape, for example, and is attached to the rotating shaft 2 at the center so as to be orthogonal to the axis A.
  • the rotating plate 3 has a light passage pattern 3a representing a predetermined pattern such as a gray code.
  • the light passage pattern 3 a is configured by a plurality of slits that penetrate the rotating plate 3. These slits may be voids, or a transparent glass portion may be disposed in the slits.
  • the fixed plate 4 is fixed at a position facing the rotating plate 3.
  • the fixed plate 4 is formed in a rectangular plate shape, for example, and is arranged in parallel with the rotating plate 3.
  • the fixed plate 4 has a light passage pattern 4 a formed so as to be positioned on a straight line connecting the light source 5 and the light passage pattern 3 a of the rotating plate 3.
  • the light passage pattern 4 a is configured by a plurality of slits that penetrate the fixed plate 4. In the present embodiment, five slits are juxtaposed along the radial direction of the rotating plate 3. These slits may be voids, or a transparent glass portion may be disposed in the slits.
  • the light source 5 is a light emitting element such as an LED (Light Emitting Diode).
  • the light source 5 is fixed at a position opposite to the rotating plate 3 with respect to the fixed plate 4, and emits light toward the rotating plate 3.
  • the light receiving module 6 is fixed to the rotating plate 3 and the fixed plate 4 at a position opposite to the light source 5.
  • the light receiving module 6 has a plurality of light receiving surfaces 21a (FIGS. 2 and 3), and detects light incident on each light receiving surface 21a.
  • the processing unit 7 is, for example, a signal processing circuit, encodes the light detection result on each light receiving surface 21a, and outputs Gray codes G0, G1, G2, G3, and G4 representing the absolute value of the rotation angle of the rotating shaft 2.
  • the light receiving module 6 includes a support 11, a light receiving element 12, a fiber optic plate (hereinafter also referred to as “FOP”) 13, a wire 14, a resin member 15, It has.
  • FOP fiber optic plate
  • the support 11 is a substantially rectangular parallelepiped box having an opening on one side, a rectangular plate-like bottom wall 16, and a side wall 17 disposed on the bottom wall 16 on one side S of the bottom wall 16. ,have.
  • the side wall portion 17 is provided along the outer edge of the bottom wall portion 16 and has a rectangular ring shape when viewed from one side S.
  • the support 11 is formed, for example, by laminating a bottom wall portion 16 and a side wall portion 17 both made of glass epoxy resin.
  • the bottom wall portion 16 is provided with a plurality of wirings 18 for outputting signals from the light receiving module 6 to the outside.
  • the wiring 18 is exposed on the main surface 16a on the one side S in the bottom wall portion 16, the main surface 16b on the opposite side of the main surface 16a, and the side surface 16c continuous with the main surfaces 16a and 16b.
  • the light receiving element 12 is a rectangular plate-shaped light receiving chip, and has a plurality of light receiving portions 21.
  • the light receiving unit 21 is, for example, a photodiode or a photodiode array, and has a light receiving surface 21 a on the one surface 12 a side of the light receiving element 12.
  • the light receiving element 12 is disposed (fixed) on the bottom wall portion 16 so that the light receiving surface 21a faces the one side S.
  • the light receiving element 12 is surrounded by the side wall portion 17 when viewed from one side S.
  • On one surface 12 a of the light receiving element 12, a plurality of terminals 19 for outputting a signal from the light receiving unit 21 are provided on one surface 12a.
  • each light receiving surface 21a is disposed in a central region, and each terminal 19 is disposed outside the region.
  • the FOP 13 is an optical device configured by bundling a plurality (many) of optical fibers.
  • the FOP 13 includes tens of millions of optical fibers having a diameter of several nanometers to several tens of nanometers.
  • the FOP 13 has a rectangular parallelepiped shape, for example, and has an input surface 13a and an output surface 13b facing each other.
  • the input surface 13a is configured by one end surfaces of a plurality of optical fibers
  • the output surface 13b is configured by the other end surfaces of the plurality of optical fibers.
  • the FOP 13 is disposed on the light receiving element 12 so that the output surface 13 b faces the light receiving surface 21 a of the light receiving unit 21. More specifically, the output surface 13b faces a central region of the one surface 12a where the light receiving surface 21a is disposed.
  • the FOP 13 light incident on the input surface 13a propagates through the optical fiber and is output from the output surface 13b. More specifically, light incident on a certain position on the input surface 13a is emitted from a position corresponding to the position on the output surface 13b. Therefore, by disposing the FOP 13 on the light receiving element 12, the light incident on the input surface 13a can be reliably guided to the light receiving surface 21a without diffusing.
  • the wire 14 is a bonding wire that electrically connects the wiring 18 and the terminal 19 to each other inside the side wall portion 17.
  • One end of the wire 14 is coupled to the exposed portion of the wiring 18 on the main surface 16 a side, and the other end is coupled to the terminal 19.
  • the intermediate portion of the wire 14 is curved so as to be convex toward the one side S.
  • the resin member 15 is disposed on the bottom wall portion 16 inside the side wall portion 17.
  • the resin member 15 covers the exposed portion of the wiring 18 on the main surface 16a side, the terminal 19 and the wire 14, and includes the main surface 16a of the bottom wall portion 16, the inner surface 17a of the side wall portion 17, the one surface 12a of the light receiving element 12, and It couple
  • the resin member 15 has a rectangular ring shape surrounding the FOP 13 when viewed from one side S.
  • the resin member 15 enters (intervenes) between the one surface 12 a of the light receiving element 12 and the output surface 13 b of the FOP 13, and fixes the FOP 13 to the light receiving element 12.
  • the resin member 15 is formed, for example, by potting a transparent resin such as a silicone resin. At the time of this potting, the uncured resin material injected onto the main surface 16 a of the bottom wall portion 16 is blocked by the inner surface 17 a of the side wall portion 17.
  • An end surface 17b on one side S of the side wall portion 17 is located on one side S with respect to the light receiving surface 21a (one surface 12a) of the light receiving element 12, and the input surface 13a is located on one side S with respect to the end surface 17b.
  • the end surface 17 b is located on one side S from the wire 14, and the input surface 13 a is located on one side S from the resin member 15.
  • the end surface 17b, the light receiving surface 21a, and the input surface 13a are parallel to each other.
  • the light receiving module 6 configured as described above is fixed at a position where the input surface 13a of the FOP 13 faces the light passage pattern 3a of the rotating plate 3 and is close thereto.
  • the light passing pattern 3a of the rotating plate 3 and the light passing pattern 4a of the fixed plate 4 overlap on the straight line connecting the light source 5 and the light receiving surface 21a
  • the light from the light source 5 is fixed to the rotating plate 3 and the fixed plate 4a.
  • the light that has passed through the rotating plate 3 and the fixed plate 4 enters the input surface 13a, is guided by the FOP 13, and enters the light receiving surface 21a. Thereby, light is detected in each light receiving surface 21a.
  • the end surface 17 b of the side wall portion 17 is located on the one side S with respect to the light receiving surface 21 a of the light receiving element 12.
  • the FOP 13 is disposed on the light receiving element 12 such that the output surface 13b faces the light receiving surface 21a.
  • the input surface 13 a of the FOP 13 is located on the one side S with respect to the end surface 17 b of the side wall portion 17.
  • the input surface 13a can be brought close to the light passage pattern 3a of the encoder 1.
  • the light that has passed through the light passage pattern 3a can be prevented from diffusing and entering the light receiving surface 21a. Therefore, according to the light receiving module 6, good detection accuracy can be obtained when applied to the encoder 1 while protecting the light receiving element 12.
  • the light passing through the light passing pattern 3a is prevented from diffusing and entering the light receiving surface 21a.
  • a light source 5 that emits light with high parallelism.
  • the light receiving module 6 by making the input surface 13a close to the light passage pattern 3a, it is possible to suppress the light that has passed through the light passage pattern 3a from diffusing and entering the light receiving surface 21a. It is not necessary to use the light source 5 that emits light with high parallelism. Therefore, the freedom degree of selection of the light source 5 can be raised.
  • the light receiving module 6 further includes a wire connected to the wiring 18 and the terminal 19, and a resin member 15 covering the wiring 18, the terminal 19 and the wire 14.
  • the end surface 17 b of the side wall portion 17 is located on the one side S with respect to the wire 14, and the input surface 13 a is located on the one side S with respect to the resin member 15.
  • the FOP 13 is fixed to the light receiving element 12 by the resin member 15. Thereby, the structure for fixing FOP13 with respect to the light receiving element 12 can be omitted, and the structure can be simplified.
  • 1 side of this invention is not restricted to the said embodiment.
  • the materials and shapes of each component are not limited to the materials and shapes described above, and various materials and shapes can be employed.
  • the fixed plate 4 may be omitted.
  • the light receiving module 6 is arranged so that the input surface 13 a of the FOP 13 faces the light passage pattern 3 a of the rotating plate 3.
  • the light receiving module 6 may be configured as in the modified example shown in FIG.
  • the light receiving module 6 further includes a light shielding layer 23 disposed between the light receiving surface 21 a of the light receiving element 12 and the output surface 13 b of the FOP 13.
  • the light shielding layer 23 is provided on the light receiving surface 21a. More specifically, the light shielding layer 23 is provided in a region facing the output surface 13 b on the one surface 12 a of the light receiving element 12.
  • the light shielding layer 23 has a light passage pattern formed at a position corresponding to the light passage pattern 4a of the fixed plate 4, and blocks light from the light source 5 at portions other than the light passage pattern.
  • This light passage pattern is formed, for example, by removing a part of the light shielding layer 23 by patterning.
  • the light that has passed through the light passage pattern 3a of the rotating plate 3 can be appropriately incident on the light receiving surface 21a.
  • the positional accuracy between the light passage pattern of the light shielding layer 23 and the light receiving surface 21a can be improved.
  • the light passage pattern of the light shielding layer 23 and the light receiving surface 21a are transferred to the input surface 13a via the output surface 13b, the light passage pattern of the light shielding layer 23 and the light receiving surface 21a pass through the light passage of the rotating plate 3. It can be optically close to the pattern.
  • the light shielding layer 23 may be provided on the output surface 13 b of the FOP 13.
  • the light shielding layer 23 may be provided on the input surface 13 a of the FOP 13.
  • light incident at a certain position on the input surface 13a propagates through the optical fiber and is emitted from a position corresponding to the position on the output surface 13b. Therefore, the light that has passed through the light shielding layer 23 on the input surface 13a enters a certain position on the input surface 13a, is emitted from a position corresponding to the position on the output surface 13b, and enters the light receiving surface 21a of the light receiving element 12. Therefore, substantially the same effect as that obtained when the light shielding layer 23 is formed on the light receiving surface 21a can be obtained.
  • the light source 5, the fixed plate 4, the rotating plate 3, and the light receiving module 6 are arranged in this order, but the light source 5, the rotating plate 3, the fixed plate 4, and the light receiving module 6 are arranged in this order. Also good.
  • the light receiving module 6 is arranged so that the input surface 13 a of the FOP 13 faces the light passage pattern 4 a of the fixed plate 4. Even in such a modification, similarly to the above-described embodiment, it is possible to suppress the light that has passed through the light passage pattern 4a from diffusing and entering the light receiving surface 21a, while protecting the light receiving element 12. Good detection accuracy can be obtained.
  • the wire 14 may be omitted.
  • the wiring 18 is provided on the main surface 16 a of the bottom wall portion 16 at a position facing the back surface of the light receiving element 12, the terminal 19 is provided on the back surface side of the light receiving element 12, and the wiring 18 is provided on the back surface side of the light receiving element 12. And the terminal 19 may be connected.
  • the resin member 15 may be omitted.
  • the FOP 13 may be fixed to the light receiving element 12 with an adhesive or the like instead of the resin member 15.
  • the encoder according to one aspect of the present invention may be applied to an incremental encoder.

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Abstract

受光モジュール６は、底壁部１６及び側壁部１７を有する支持体１１と、受光面２１ａが一方側Ｓを向くように底壁部１６上に配置され、一方側Ｓから見た場合に側壁部１７によって包囲された受光素子１２と、複数の光ファイバの一端面により構成された入力面１３ａ、及び、複数の光ファイバの他端面により構成された出力面１３ｂを有し、出力面１３ｂが受光面２１ａと向かい合うように受光素子１２上に配置されたファイバオプティックプレート１３と、を備える。側壁部１７における一方側Ｓの端面１７ｂは、受光面２１ａよりも一方側Ｓに位置しており、入力面１３ａは、端面１７ｂよりも一方側Ｓに位置している。

Description

エンコーダ用受光モジュール及びエンコーダ
　本発明の一側面は、エンコーダ用受光モジュール及びエンコーダに関する。
　光通過パターンを有する回転板と、回転板に対して一方側に配置された光源と、回転板に対して他方側に配置された受光素子と、を備えるエンコーダが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５－３７３３３号公報
　上述したようなエンコーダでは、例えば物理的な接触から受光素子を保護するために、底壁部及び側壁部を有する支持体に受光素子を配置することが考えられる。より具体的には、一方側から見た場合に側壁部によって包囲されるように、底壁部上に受光素子を配置することが考えられる。しかしながら、受光面が一方側を向くように底壁部に受光素子を配置したとしても、回転板に側壁部が接触する直前までしか、受光面を光通過パターンに近づけることができない。光通過パターンを有する固定板が回転板と共に設けられている場合にも、回転板又は固定板に側壁部が接触する直前までしか、受光面を光通過パターンに近づけることができない。受光面を光通過パターンに近づけることができないと、光の拡散等によってエンコーダの検出精度が低下するおそれがある。
　そこで、本発明の一側面は、受光素子の保護を図りながらも、エンコーダに適用した場合に良好な検出精度を得ることができるエンコーダ用受光モジュール、及びそのような受光モジュールを備えるエンコーダを提供することを目的とする。
　本発明の一側面に係るエンコーダ用受光モジュールは、底壁部、及び、底壁部の一方側において底壁部上に配置された側壁部を有する支持体と、受光面を有し、受光面が一方側を向くように底壁部上に配置され、一方側から見た場合に側壁部によって包囲された受光素子と、複数の光ファイバの一端面により構成された入力面、及び、複数の光ファイバの他端面により構成された出力面を有し、出力面が受光面と向かい合うように受光素子上に配置されたファイバオプティックプレートと、を備え、側壁部における一方側の端面は、受光面よりも一方側に位置しており、入力面は、端面よりも一方側に位置している。
　このエンコーダ用受光モジュールでは、側壁部における一方側の端面が、受光素子の受光面よりも一方側に位置している。これにより、例えば物理的な接触から受光素子を確実に保護することができる。また、ファイバオプティックプレートが、出力面が受光面と向かい合うように受光素子上に配置されている。これにより、入力面に入射した光を受光面に確実に導光することができる。更に、ファイバオプティックプレートの入力面が、側壁部における一方側の端面よりも一方側に位置している。これにより、入力面をエンコーダの光通過パターンに近づけることができる。その結果、光通過パターンを通過した光が拡散して受光面に入射するのを抑制することができる。よって、このエンコーダ用受光モジュールによれば、受光素子の保護を図りながらも、エンコーダに適用した場合に良好な検出精度を得ることができる。
　本発明の一側面に係るエンコーダ用受光モジュールは、側壁部の内側において、底壁部に設けられた配線、及び、受光素子に設けられた端子に接続されたワイヤと、側壁部の内側において底壁部上に配置され、配線、端子及びワイヤを覆う樹脂部材と、を更に備え、端面は、ワイヤよりも一方側に位置しており、入力面は、樹脂部材よりも一方側に位置していてもよい。これによれば、配線、端子及びワイヤが樹脂部材によって覆われているため、エンコーダの使用時に飛散する油等から、配線、端子及びワイヤを保護することができる。また、側壁部の端面がワイヤよりも一方側に位置しているため、ワイヤに外力が作用するのを抑制することができる。更に、樹脂部材に邪魔されることなく、入力面をエンコーダの光通過パターンに近づけることができる。
　本発明の一側面に係るエンコーダ用受光モジュールでは、ファイバオプティックプレートは、樹脂部材によって受光素子に対して固定されていてもよい。これによれば、ファイバオプティックプレートを受光素子に対して固定するための構成を省略することができ、構成を簡易化することができる。
　本発明の一側面に係るエンコーダ用受光モジュールは、光通過パターンを有し、受光面と出力面との間に配置された遮光層を更に備えていてもよい。これによれば、エンコーダの回転板が有する光通過パターンを通過した光を、受光面に適切に入射させることができる。また、遮光層の光通過パターンと受光面とが近いため、遮光層の光通過パターンと受光面との間の位置精度を向上させることができる。また、遮光層の光通過パターンと受光面とが出力面を介して入力面に転像されるため、遮光層の光通過パターンと受光面とを回転板の光通過パターンに光学的に近づけることができる。その結果、エンコーダに適用した場合の検出精度が一層良好なものとなる。
　本発明の一側面に係るエンコーダは、光通過パターンを有する回転板と、回転板に対して一方側に配置された光源と、回転板に対して他方側に配置された上記エンコーダ用受光モジュールと、を備える。このエンコーダによれば、上述したとおり、受光素子の保護を図りながらも、良好な検出精度を得ることができる。
　本発明の一側面によれば、受光素子の保護を図りながらも、エンコーダに適用した場合に良好な検出精度を得ることができるエンコーダ用受光モジュール、及びそのような受光モジュールを備えるエンコーダを提供することができる。
図１は、一実施形態に係るエンコーダの斜視図である。 図２は、図１に示される受光モジュールの平面図である。 図３は、図２のIII-III線に沿っての断面図である。 図４は、変形例に係る受光モジュールの断面図である。
　以下、本発明の一側面に係る実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。
　図１に示されるように、エンコーダ１は、回転軸２と、回転板３と、固定板４と、光源５と、受光モジュール６と、処理部７と、を備えている。回転軸２は、軸線Ａを中心線として回転する。エンコーダ１は、いわゆるアブソリュート型のロータリーエンコーダであり、回転軸２に連結された測定対象物の絶対角度を検出するための装置である。
　回転板３は、回転軸２に固定されており、回転軸２と共に回転する。回転板３は、例えば、円板状に形成され、軸線Ａと直交するように中心部において回転軸２に取り付けられている。回転板３は、グレイコード等の所定パターンを表す光通過パターン３ａを有している。光通過パターン３ａは、回転板３を貫通する複数のスリットによって構成されている。これらのスリット内は、空隙となっていてもよいし、スリット内に透明なガラス部が配置されていてもよい。
　固定板４は、回転板３と向かい合う位置で固定されている。固定板４は、例えば、矩形板状に形成され、回転板３と平行に配置されている。固定板４は、光源５と回転板３の光通過パターン３ａとを結ぶ直線上に位置するように形成された光通過パターン４ａを有している。光通過パターン４ａは、固定板４を貫通する複数のスリットによって構成されている。本実施形態では、５つのスリットが回転板３の半径方向に沿って並設されている。これらのスリット内は、空隙となっていてもよいし、スリット内に透明なガラス部が配置されていてもよい。
　光源５は、例えばＬＥＤ（Light　Emitting　Diode）等の発光素子である。光源５は、固定板４に対して回転板３とは反対側の位置で固定されており、回転板３に向けて光を出射する。受光モジュール６は、回転板３及び固定板４に対して光源５とは反対側の位置で固定されている。受光モジュール６は、複数の受光面２１ａを有しており（図２及び図３）、各受光面２１ａに入射した光を検出する。
　エンコーダ１では、光源５と受光モジュール６の受光面２１ａとを結ぶ直線上において回転板３の光通過パターン３ａと固定板４の光通過パターン４ａとが重なると、光源５からの光が回転板３及び固定板４を通過して受光面２１ａに入射する。一方、光通過パターン３ａと光通過パターン４ａとが重ならない場合、光源５からの光は、回転板３により遮られて受光面２１ａに入射しない。処理部７は、例えば信号処理回路であり、各受光面２１ａにおける光検出結果を符号化し、回転軸２の回転角の絶対値を表すグレイコードＧ０，Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３及びＧ４を出力する。
　続いて、受光モジュール６の構成について更に説明する。図２及び図３に示されるように、受光モジュール６は、支持体１１と、受光素子１２と、ファイバオプティックプレート（以下、「ＦＯＰ」ともいう）１３と、ワイヤ１４と、樹脂部材１５と、を備えている。
　支持体１１は、一面が開口した略直方体状の箱体であり、矩形板状の底壁部１６と、底壁部１６の一方側Ｓにおいて底壁部１６上に配置された側壁部１７と、を有している。側壁部１７は、底壁部１６の外縁に沿って設けられ、一方側Ｓから見た場合に矩形環状をなしている。支持体１１は、例えば、共にガラスエポキシ樹脂からなる底壁部１６と側壁部１７とを積層することによって形成されている。
　底壁部１６には、受光モジュール６から外部に信号を出力するための複数の配線１８が設けられている。配線１８は、底壁部１６における一方側Ｓの主面１６ａ、主面１６ａとは反対側の主面１６ｂ、及び、主面１６ａ，１６ｂに連なる側面１６ｃに露出している。
　受光素子１２は、矩形板状の受光チップであり、複数の受光部２１を有している。受光部２１は、例えば、フォトダイオード又はフォトダイオードアレイ等であり、受光素子１２の一方面１２ａ側に受光面２１ａを有している。受光素子１２は、受光面２１ａが一方側Ｓを向くように、底壁部１６上に配置（固定）されている。受光素子１２は、一方側Ｓから見た場合に、側壁部１７によって包囲されている。受光素子１２の一方面１２ａには、受光部２１からの信号を出力するための複数の端子１９が設けられている。一方面１２ａにおいては、中央側の領域に各受光面２１ａが配置され、当該領域よりも外側に各端子１９が配置されている。
　ＦＯＰ１３は、複数（多数）の光ファイバが束ねられて構成された光学デバイスである。例えば、ＦＯＰ１３には、数ｎｍ～数十ｎｍの直径の光ファイバが数千万本含まれている。ＦＯＰ１３は、例えば、直方体状をなしており、互いに対向する入力面１３ａ及び出力面１３ｂを有している。入力面１３ａは、複数の光ファイバの一端面により構成され、出力面１３ｂは、それら複数の光ファイバの他端面により構成されている。ＦＯＰ１３は、出力面１３ｂが受光部２１の受光面２１ａと向かい合うように、受光素子１２上に配置されている。より詳細には、出力面１３ｂは、一方面１２ａにおける受光面２１ａが配置された中央側の領域と向かい合っている。
　ＦＯＰ１３では、入力面１３ａに入射した光は、光ファイバ内を伝搬し、出力面１３ｂから出力される。より詳細には、入力面１３ａにおける或る位置に入射した光は、出力面１３ｂにおける当該位置に対応した位置から出射する。したがって、ＦＯＰ１３を受光素子１２上に配置することにより、入力面１３ａに入射した光を拡散することなく、受光面２１ａに確実に導光することができる。
　ワイヤ１４は、側壁部１７の内側において配線１８と端子１９とを互いに電気的に接続するボンディングワイヤである。ワイヤ１４の一端は、配線１８における主面１６ａ側の露出部分に結合されており、他端は、端子１９に結合されている。ワイヤ１４の中間部は、一方側Ｓに向かって凸となるように湾曲している。
　樹脂部材１５は、側壁部１７の内側において底壁部１６上に配置されている。樹脂部材１５は、配線１８における主面１６ａ側の露出部分、端子１９及びワイヤ１４を覆っており、底壁部１６の主面１６ａ、側壁部１７の内面１７ａ、受光素子１２の一方面１２ａ及び側面１２ｂ、並びにＦＯＰ１３の側面１３ｃに結合している。樹脂部材１５は、一方側Ｓから見た場合に、ＦＯＰ１３を包囲する矩形環状をなしている。
　また、樹脂部材１５は、受光素子１２の一方面１２ａとＦＯＰ１３の出力面１３ｂとの間に入り込んでおり（介在しており）、ＦＯＰ１３を受光素子１２に対して固定している。樹脂部材１５は、例えば、シリコーン樹脂などの透明樹脂をポッティングすることによって形成される。このポッティングの際には、底壁部１６の主面１６ａ上に注入された硬化前の樹脂材料が、側壁部１７の内面１７ａによって堰き止められる。
　ここで、図３を参照しつつ、底壁部１６の主面１６ａに沿った方向から見た場合の各部の位置関係について説明する。側壁部１７における一方側Ｓの端面１７ｂは、受光素子１２の受光面２１ａ（一方面１２ａ）よりも一方側Ｓに位置しており、入力面１３ａは、端面１７ｂよりも一方側Ｓに位置している。また、端面１７ｂは、ワイヤ１４よりも一方側Ｓに位置しており、入力面１３ａは、樹脂部材１５よりも一方側Ｓに位置している。なお、本実施形態では、端面１７ｂ、受光面２１ａ及び入力面１３ａは、互いに平行になっている。
　以上のように構成された受光モジュール６は、ＦＯＰ１３の入力面１３ａが回転板３の光通過パターン３ａと向かい合い且つ近接する位置で固定されている。上述したように、光源５と受光面２１ａとを結ぶ直線上において回転板３の光通過パターン３ａと固定板４の光通過パターン４ａとが重なると、光源５からの光が回転板３及び固定板４を通過する。回転板３及び固定板４を通過した光は、入力面１３ａに入射し、ＦＯＰ１３によって導光されて受光面２１ａに入射する。これにより、各受光面２１ａにおいて光が検出される。
　以上説明したように、受光モジュール６では、側壁部１７の端面１７ｂが、受光素子１２の受光面２１ａよりも一方側Ｓに位置している。これにより、例えば物理的な接触から受光素子１２を確実に保護することができる。また、ＦＯＰ１３が、出力面１３ｂが受光面２１ａと向かい合うように受光素子１２上に配置されている。これにより、入力面１３ａに入射した光を受光面２１ａに確実に導光することができる。更に、ＦＯＰ１３の入力面１３ａが、側壁部１７の端面１７ｂよりも一方側Ｓに位置している。これにより、入力面１３ａをエンコーダ１の光通過パターン３ａに近づけることができる。その結果、光通過パターン３ａを通過した光が拡散して受光面２１ａに入射するのを抑制することができる。よって、受光モジュール６によれば、受光素子１２の保護を図りながらも、エンコーダ１に適用した場合に良好な検出精度を得ることができる。
　上述した従来のエンコーダのように、受光素子１２の受光面２１ａを光通過パターン３ａに近づけることができない場合において、光通過パターン３ａを通過した光が拡散して受光面２１ａに入射するのを抑制するための手段としては、平行度が高い光を出射する光源５を用いることが考えられる。これに対し、受光モジュール６では、入力面１３ａを光通過パターン３ａに近づけることによって、光通過パターン３ａを通過した光が拡散して受光面２１ａに入射するのを抑制することができるため、必ずしも平行度が高い光を出射する光源５を用いる必要がない。そのため、光源５の選択の自由度を高めることができる。
　また、受光モジュール６は、配線１８及び端子１９に接続されたワイヤと、配線１８、端子１９及びワイヤ１４を覆う樹脂部材１５と、を更に備えている。そして、側壁部１７の端面１７ｂがワイヤ１４よりも一方側Ｓに位置しており、入力面１３ａが樹脂部材１５よりも一方側Ｓに位置している。これにより、配線１８、端子１９及びワイヤ１４が樹脂部材１５によって覆われているため、エンコーダ１の使用時に飛散する油等から、配線１８、端子１９及びワイヤ１４を保護することができる。また、側壁部１７の端面１７ｂがワイヤ１４よりも一方側Ｓに位置しているため、ワイヤ１４に外力が作用するのを抑制することができる。更に、樹脂部材１５に邪魔されることなく、入力面１３ａをエンコーダ１の光通過パターン３ａに近づけることができる。
　また、受光モジュール６では、ＦＯＰ１３が、樹脂部材１５によって受光素子１２に対して固定されている。これにより、ＦＯＰ１３を受光素子１２に対して固定するための構成を省略することができ、構成を簡易化することができる。
　以上、本発明の一側面に係る実施形態について説明したが、本発明の一側面は、上記実施形態に限られない。例えば、各構成の材料及び形状には、上述した材料及び形状に限らず、様々な材料及び形状を採用することができる。
　上記実施形態のエンコーダ１では、固定板４が省略されてもよい。この場合、受光モジュール６は、ＦＯＰ１３の入力面１３ａが回転板３の光通過パターン３ａと向かい合うように配置される。固定板４が省略される場合、受光モジュール６は、図４に示される変形例のように構成されてもよい。この変形例では、受光モジュール６は、受光素子１２の受光面２１ａとＦＯＰ１３の出力面１３ｂとの間に配置された遮光層２３を更に備えている。遮光層２３は、受光面２１ａ上に設けられている。より詳細には、遮光層２３は、受光素子１２の一方面１２ａにおいて出力面１３ｂと向かい合う領域に設けられている。遮光層２３は、固定板４の光通過パターン４ａと対応する位置に形成された光通過パターンを有し、当該光通過パターン以外の部分において光源５からの光を遮断する。この光通過パターンは、例えば、遮光層２３の一部をパターニングにより除去することによって形成されている。
　このような変形例によっても、上記実施形態と同様に、受光素子１２の保護を図りながらも、良好な検出精度を得ることができる。また、回転板３が有する光通過パターン３ａを通過した光を、受光面２１ａに適切に入射させることができる。また、遮光層２３の光通過パターンと受光面２１ａとが近いため、遮光層２３の光通過パターンと受光面２１ａとの間の位置精度を向上させることができる。また、遮光層２３の光通過パターンと受光面２１ａとが出力面１３ｂを介して入力面１３ａに転像されるため、遮光層２３の光通過パターンと受光面２１ａとを回転板３の光通過パターンに光学的に近づけることができる。その結果、エンコーダ１に適用した場合の検出精度が一層良好なものとなる。なお、上記変形例では、遮光層２３は、ＦＯＰ１３の出力面１３ｂ上に設けられてもよい。遮光層２３は、ＦＯＰ１３の入力面１３ａ上に設けられてもよい。ＦＯＰ１３では、入力面１３ａにおける或る位置に入射した光は、光ファイバ内を伝搬し、出力面１３ｂにおける当該位置に対応した位置から出射する。したがって、入力面１３ａ上の遮光層２３を通過した光は、入力面１３ａにおける或る位置に入射して出力面１３ｂにおける当該位置に対応した位置から出射され、受光素子１２の受光面２１ａに入射するため、受光面２１ａ上に遮光層２３を形成した場合と実質的に同等の効果が得られる。
　上記実施形態のエンコーダ１では、光源５、固定板４、回転板３及び受光モジュール６がこの順に配置されていたが、光源５、回転板３、固定板４、受光モジュール６の順に配置されてもよい。この場合、受光モジュール６は、ＦＯＰ１３の入力面１３ａが固定板４の光通過パターン４ａと向かい合うように配置される。このような変形例によっても、上記実施形態と同様に、光通過パターン４ａを通過した光が拡散して受光面２１ａに入射するのを抑制することができ、受光素子１２の保護を図りながらも、良好な検出精度を得ることができる。
　上記実施形態においてワイヤ１４が省略されてもよい。例えば、配線１８が底壁部１６の主面１６ａにおいて受光素子１２の裏面と対向する位置に設けられると共に、端子１９が受光素子１２の裏面側に設けられ、受光素子１２の裏面側において配線１８と端子１９とが接続されてもよい。この場合、樹脂部材１５は省略されてもよい。ＦＯＰ１３は、樹脂部材１５ではなく接着剤等によって受光素子１２に対して固定されてもよい。本発明の一側面に係るエンコーダは、インクリメント型のエンコーダに適用されてもよい。
　１…エンコーダ、３…回転板、５…光源、６…受光モジュール、１１…支持体、１２…受光素子、１３…ファイバオプティックプレート、１３ａ…入力面、１３ｂ…出力面、１４…ワイヤ、１５…樹脂部材、１６…底壁部、１７…側壁部、１８…配線、１９…端子、２１ａ…受光面、２３…遮光層。

Claims (5)

  1. 　底壁部、及び、前記底壁部の一方側において前記底壁部上に配置された側壁部を有する支持体と、
    　受光面を有し、前記受光面が前記一方側を向くように前記底壁部上に配置され、前記一方側から見た場合に前記側壁部によって包囲された受光素子と、
    　複数の光ファイバの一端面により構成された入力面、及び、前記複数の光ファイバの他端面により構成された出力面を有し、前記出力面が前記受光面と向かい合うように前記受光素子上に配置されたファイバオプティックプレートと、を備え、
    　前記側壁部における前記一方側の端面は、前記受光面よりも前記一方側に位置しており、前記入力面は、前記端面よりも前記一方側に位置している、エンコーダ用受光モジュール。
  2. 　前記側壁部の内側において、前記底壁部に設けられた配線、及び、前記受光素子に設けられた端子に接続されたワイヤと、
    　前記側壁部の内側において前記底壁部上に配置され、前記配線、前記端子及び前記ワイヤを覆う樹脂部材と、を更に備え、
    　前記端面は、前記ワイヤよりも前記一方側に位置しており、前記入力面は、前記樹脂部材よりも前記一方側に位置している、請求項１に記載のエンコーダ用受光モジュール。
  3. 　前記ファイバオプティックプレートは、前記樹脂部材によって前記受光素子に対して固定されている、請求項２に記載のエンコーダ用受光モジュール。
  4. 　光通過パターンを有し、前記受光面と前記出力面との間に配置された遮光層を更に備える、請求項１～３のいずれか一項に記載のエンコーダ用受光モジュール。
  5. 　光通過パターンを有する回転板と、
    　前記回転板に対して一方側に配置された光源と、
    　前記回転板に対して他方側に配置された請求項１～４のいずれか一項に記載のエンコーダ用受光モジュールと、を備えるエンコーダ。
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