JP2001141433A - 回転角検出装置 - Google Patents
回転角検出装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 薄型化、小型化が可能な透過型光学式回転角
検出装置を得ることに有る。 【解決手段】 発光素子１０１と受光素子１０２を、ポ
リイミド樹脂層１０５と金属配線層１０６とから成る１
枚のフレキシブル配線基板上に接続し、このフレキシブ
ル配線基板１０４の一部を曲げ起こすことにより、発光
素子１０１と受光素子１０２とが互いに対抗する位置に
配置する構成とする。
検出装置を得ることに有る。 【解決手段】 発光素子１０１と受光素子１０２を、ポ
リイミド樹脂層１０５と金属配線層１０６とから成る１
枚のフレキシブル配線基板上に接続し、このフレキシブ
ル配線基板１０４の一部を曲げ起こすことにより、発光
素子１０１と受光素子１０２とが互いに対抗する位置に
配置する構成とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】制御用モータ、ロボットアー
ム、精密自動ステージ装置、プリンタ装置、指針式時計
装置、指針式計器などに組み込む回転機構を制御するた
め、その動作回転角度または回転速度を精密に検出し、
電気信号に変換するための一般にエンコーダと呼ばれる
回転角検出装置に関する発明である。
ム、精密自動ステージ装置、プリンタ装置、指針式時計
装置、指針式計器などに組み込む回転機構を制御するた
め、その動作回転角度または回転速度を精密に検出し、
電気信号に変換するための一般にエンコーダと呼ばれる
回転角検出装置に関する発明である。
【０００２】
【従来の技術】図６に従来の技術による回転角検出装置
を示す。一般にエンコーダと呼ばれる光学式回転角検出
装置は、回転軸２１２に結合された回転円盤型のエンコ
ーダ・スケール２０３と発光素子２０１と受光素子２０
２の対を有する検出ヘッド部から構成される。エンコー
ダ・スケール２０３には回転角を検出するための放射状
格子パターン２１８（グレーティング）がスリット状に
描かれている。エンコーダ・スケール２１８には、エッ
チング法などでスリット状の加工を施された金属板か、
フォト・リソグラフィ技術によって格子パターンを印刷
された透明ガラス板等が用いられる。
を示す。一般にエンコーダと呼ばれる光学式回転角検出
装置は、回転軸２１２に結合された回転円盤型のエンコ
ーダ・スケール２０３と発光素子２０１と受光素子２０
２の対を有する検出ヘッド部から構成される。エンコー
ダ・スケール２０３には回転角を検出するための放射状
格子パターン２１８（グレーティング）がスリット状に
描かれている。エンコーダ・スケール２１８には、エッ
チング法などでスリット状の加工を施された金属板か、
フォト・リソグラフィ技術によって格子パターンを印刷
された透明ガラス板等が用いられる。
【０００３】発光素子２０１としては発光ダイオードや
半導体レーザーが用いられる。受光素子２０２としては
フォト・ダイオードやフォト・トランジスタが用いられ
る。発光素子２０１から発せられた光はエンコーダ・ス
ケール２０３のスリットを透過して受光素子２０２に達
するように、発光素子２０１と受光素子２０２は互いに
対抗して配置される必要がある。したがって、従来の技
術においては、図に示すように、樹脂成型部材等の検出
ヘッド部フレーム２３１を用いて発光素子２０１と受光
素子２０２を指示・固定する構造となっていた。あるい
は、それらの素子、エンコーダ・スケール、構成部材を
金属または樹脂成型品の筐体に納める構造となってい
た。
半導体レーザーが用いられる。受光素子２０２としては
フォト・ダイオードやフォト・トランジスタが用いられ
る。発光素子２０１から発せられた光はエンコーダ・ス
ケール２０３のスリットを透過して受光素子２０２に達
するように、発光素子２０１と受光素子２０２は互いに
対抗して配置される必要がある。したがって、従来の技
術においては、図に示すように、樹脂成型部材等の検出
ヘッド部フレーム２３１を用いて発光素子２０１と受光
素子２０２を指示・固定する構造となっていた。あるい
は、それらの素子、エンコーダ・スケール、構成部材を
金属または樹脂成型品の筐体に納める構造となってい
た。
【０００４】また、発光素子２０１、発光素子２０２へ
の電源および信号出力のための配線として、素子に接続
された金属製の端子をリード・ワイヤ２３２として筐体
の外部へ引き出すか、あるいは素子に接続された金属製
の端子にさらにフレキシブル配線基板を接合し、筐体外
部へ引き出す構造となっていた。
の電源および信号出力のための配線として、素子に接続
された金属製の端子をリード・ワイヤ２３２として筐体
の外部へ引き出すか、あるいは素子に接続された金属製
の端子にさらにフレキシブル配線基板を接合し、筐体外
部へ引き出す構造となっていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の回転角検出装置
の構造においては、樹脂性成型品または金属製の支持構
造により、発光素子及び受光素子をそれぞれ対抗する配
置となるように支持固定する構造となっているため、腕
時計などの小型機器に組み込むための小型・薄型化には
限界があり、さらに、樹脂または金属の筐体を製造する
のに必要な金型は非常に高価であるため、製造のための
初期投資額が大きく、コストダウンが困難であった。
の構造においては、樹脂性成型品または金属製の支持構
造により、発光素子及び受光素子をそれぞれ対抗する配
置となるように支持固定する構造となっているため、腕
時計などの小型機器に組み込むための小型・薄型化には
限界があり、さらに、樹脂または金属の筐体を製造する
のに必要な金型は非常に高価であるため、製造のための
初期投資額が大きく、コストダウンが困難であった。
【０００６】また、従来の技術においては、図６のよう
にそれぞれのリード・ワイヤ２３２が同一平面上にない
立体的配置となっているため、信号処理や制御を行うた
めの電子回路基板へ接続するためには立体的な配線を行
う必要があり、やはり小型化やコストダウンが困難であ
った。
にそれぞれのリード・ワイヤ２３２が同一平面上にない
立体的配置となっているため、信号処理や制御を行うた
めの電子回路基板へ接続するためには立体的な配線を行
う必要があり、やはり小型化やコストダウンが困難であ
った。
【０００７】
【課題を解決するための手段】図１および図２に示すよ
うに、発光素子１０１と受光素子１０２を、ポリイミド
樹脂層１０５と金属配線層１０６から成る１枚のフレキ
シブル配線基板１０４上に接続し、フレキシブル配線基
板１０４の一部を曲げ起して、発光素子１０１と受光素
子１０２が互いに対向する位置に配置することにより角
度検出装置を構成する。
うに、発光素子１０１と受光素子１０２を、ポリイミド
樹脂層１０５と金属配線層１０６から成る１枚のフレキ
シブル配線基板１０４上に接続し、フレキシブル配線基
板１０４の一部を曲げ起して、発光素子１０１と受光素
子１０２が互いに対向する位置に配置することにより角
度検出装置を構成する。
【０００８】本来微小な素子である発光素子１０１およ
び受光素子１０２を個別のパッケージに納めることな
く、また個別のリード線などを付加することなく直接フ
レキシブル配線基板１０４上に設置することにより大幅
な小型化が可能となる。また、フレキシブル配線基板１
０４のマスクは、一般に、樹脂成型の金型に比べて安価
であることから、初期投資額が小さくて済む。さらに、
フレキシブル配線基板１０４以外の基板や配線材料を必
要としない単純な構成のため、材料費および組立に要す
るコストを引き下げることが可能である。なお、発光素
子１０１や受光素子１０２の動作において駆動回路や信
号処理回路が必要な場合は、それら回路を集積した半導
体集積回路１１２を同じフレキシブル配線基板１０４に
接続することも可能であり、さらに、装置全体を小型
化、低コスト化することが可能となる。
び受光素子１０２を個別のパッケージに納めることな
く、また個別のリード線などを付加することなく直接フ
レキシブル配線基板１０４上に設置することにより大幅
な小型化が可能となる。また、フレキシブル配線基板１
０４のマスクは、一般に、樹脂成型の金型に比べて安価
であることから、初期投資額が小さくて済む。さらに、
フレキシブル配線基板１０４以外の基板や配線材料を必
要としない単純な構成のため、材料費および組立に要す
るコストを引き下げることが可能である。なお、発光素
子１０１や受光素子１０２の動作において駆動回路や信
号処理回路が必要な場合は、それら回路を集積した半導
体集積回路１１２を同じフレキシブル配線基板１０４に
接続することも可能であり、さらに、装置全体を小型
化、低コスト化することが可能となる。
【０００９】上記の構成の角度検出装置をサーボ・モー
タ、腕時計などの小型機器に組み込む場合は、図５に示
すように、それら機器の軸受１２７などを支持するフレ
ーム１２４または筐体内部に湾曲した前記フレキシブル
配線基板１０４を挟みこむ構成とすればよく、角度検出
装置を支持・固定するために特別にフレームまたは筐体
を設ける必要はない。
タ、腕時計などの小型機器に組み込む場合は、図５に示
すように、それら機器の軸受１２７などを支持するフレ
ーム１２４または筐体内部に湾曲した前記フレキシブル
配線基板１０４を挟みこむ構成とすればよく、角度検出
装置を支持・固定するために特別にフレームまたは筐体
を設ける必要はない。
【００１０】なお、反射型の回転角検出装置を構成する
には、発光素子１０１、受光素子１０２をフレキシブル
配線基板１０４に並列に配置、接続すればよく、曲げ起
こす必要はない。
には、発光素子１０１、受光素子１０２をフレキシブル
配線基板１０４に並列に配置、接続すればよく、曲げ起
こす必要はない。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１に本発明の実施例を示す。実
施例は発光素子１０１、受光素子１０２、フレキシブル
配線基板１０４からなる。実施例においては発光素子１
０１としては発光ダイオード（ＬＥＤ）、受光素子１０
２としてはフォトトランジスタを用いた。フレキシブル
配線基板１０４は、柔軟な材質であるポリイミド樹脂基
板１０５、金属配線層１０６、絶縁保護層１０７からな
る。発光素子１０１、受光素子１０２が接続される部分
は金属配線層１０６を露出させるため、絶縁保護層１０
７には窓が開けられている。
施例は発光素子１０１、受光素子１０２、フレキシブル
配線基板１０４からなる。実施例においては発光素子１
０１としては発光ダイオード（ＬＥＤ）、受光素子１０
２としてはフォトトランジスタを用いた。フレキシブル
配線基板１０４は、柔軟な材質であるポリイミド樹脂基
板１０５、金属配線層１０６、絶縁保護層１０７からな
る。発光素子１０１、受光素子１０２が接続される部分
は金属配線層１０６を露出させるため、絶縁保護層１０
７には窓が開けられている。
【００１２】発光素子１０１および受光素子１０２は金
属のリードフレーム１０８上に半導体素子を接合して作
られている。そのリードフレームをフレキシブル配線基
板１０４にリフローはんだで接続してある。発光素子１
０１および受光素子１０２は、保護のため、透明封止材
１０９にてモールドされている。なお、受光素子の感度
を向上させるために、集光用のマイクロレンズ１１０を
用いた。
属のリードフレーム１０８上に半導体素子を接合して作
られている。そのリードフレームをフレキシブル配線基
板１０４にリフローはんだで接続してある。発光素子１
０１および受光素子１０２は、保護のため、透明封止材
１０９にてモールドされている。なお、受光素子の感度
を向上させるために、集光用のマイクロレンズ１１０を
用いた。
【００１３】発光素子１０１を駆動するための電子回路
や受光素子１０２の信号を増幅・雑音成分除去し、演算
処理を行うための電子回路が必要な場合がある。そのよ
うな場合、図２に示すように、発光素子１０１と受光素
子１０２と、駆動回路、信号増幅回路、演算回路などを
集積した半導体集積回路１１２を同じフレキシブル配線
基板１０４上に接続すればよい。この方法により、他に
余分な回路基板や配線部材を用いないで済むため、回転
角検出装置を組み込んだ機器をさらに小型化し、低コス
ト化することも可能となる。
や受光素子１０２の信号を増幅・雑音成分除去し、演算
処理を行うための電子回路が必要な場合がある。そのよ
うな場合、図２に示すように、発光素子１０１と受光素
子１０２と、駆動回路、信号増幅回路、演算回路などを
集積した半導体集積回路１１２を同じフレキシブル配線
基板１０４上に接続すればよい。この方法により、他に
余分な回路基板や配線部材を用いないで済むため、回転
角検出装置を組み込んだ機器をさらに小型化し、低コス
ト化することも可能となる。
【００１４】エンコーダ・スケール１０３は、その回転
に伴って、発光素子１０１が発した光を断続し、受光素
子１０２が受けるようにするため、金属板スリットまた
はガラス板上の蒸着パターンとして格子状パターン１１
８が刻まれている。発光素子１０１が発した光がエンコ
ーダ・スケール１０３を透過し、受光素子１０２が受け
るために、素子どうしを対抗して配置するためには、図
４に示すように、フレキシブル配線基板１０４に薄い金
属板１１３などを裏打ちして張り付け、フレキシブル配
線基板１０４を曲げ起して位置を固定することもできる
が、図５に示すように、モータや歯車、またはエンコー
ダ・スケール１０３の軸受１２２を支持するフレーム１
１４または筐体に挟みこみ、固定すればよい。固定の方
法としては、フレーム１１４とフレキシブル配線基板１
０４を接着するか、フレーム１１４に設けた突起とフレ
キシブル配線基板１０４に設けた穴部を組み合わせれば
よい。
に伴って、発光素子１０１が発した光を断続し、受光素
子１０２が受けるようにするため、金属板スリットまた
はガラス板上の蒸着パターンとして格子状パターン１１
８が刻まれている。発光素子１０１が発した光がエンコ
ーダ・スケール１０３を透過し、受光素子１０２が受け
るために、素子どうしを対抗して配置するためには、図
４に示すように、フレキシブル配線基板１０４に薄い金
属板１１３などを裏打ちして張り付け、フレキシブル配
線基板１０４を曲げ起して位置を固定することもできる
が、図５に示すように、モータや歯車、またはエンコー
ダ・スケール１０３の軸受１２２を支持するフレーム１
１４または筐体に挟みこみ、固定すればよい。固定の方
法としては、フレーム１１４とフレキシブル配線基板１
０４を接着するか、フレーム１１４に設けた突起とフレ
キシブル配線基板１０４に設けた穴部を組み合わせれば
よい。
【００１５】図５は本発明の回転角検出装置を腕時計や
計器等の情報表示装置の指針の回転角度を検出するため
に組み込んだ実施例である。指針１２５を回転するため
の軸１２２にエンコーダ・スケール１０３を取り付け、
指針１２５の軸１２２の軸受を支持・固定するフレーム
１１４（地板）の間隙に回転角検出装置の検出ヘッド部
を挟みこみ、固定している。同様の方法により、時計装
置のカレンダー機構や本発明により回転角検出装置の小
型・薄型化が可能になり、内部空間の非常に小さい腕時
計のような小型精密機器への組込みが可能となった。
計器等の情報表示装置の指針の回転角度を検出するため
に組み込んだ実施例である。指針１２５を回転するため
の軸１２２にエンコーダ・スケール１０３を取り付け、
指針１２５の軸１２２の軸受を支持・固定するフレーム
１１４（地板）の間隙に回転角検出装置の検出ヘッド部
を挟みこみ、固定している。同様の方法により、時計装
置のカレンダー機構や本発明により回転角検出装置の小
型・薄型化が可能になり、内部空間の非常に小さい腕時
計のような小型精密機器への組込みが可能となった。
【００１６】
【発明の効果】回転角検出装置の検出ヘッド部を支持・
固定するためのフレームまたは筐体、および余分な基板
や配線部材が不要となり、薄型化、小型化が可能にな
り、コストダウンも可能となる。さらに、フレキシブル
配線基板に実装したことにより、量産用自動製造機械で
用いられるテープ・リール形態での供給が可能となり、
量産性が向上する。
固定するためのフレームまたは筐体、および余分な基板
や配線部材が不要となり、薄型化、小型化が可能にな
り、コストダウンも可能となる。さらに、フレキシブル
配線基板に実装したことにより、量産用自動製造機械で
用いられるテープ・リール形態での供給が可能となり、
量産性が向上する。
【００１７】また、従来の技術による回転角検出装置で
は大きすぎて組み込むことが困難であった超小型モータ
や腕時計であっても、本発明により回転角検出装置が薄
型化、小型化されることにより、組み込むことが可能と
なった。
は大きすぎて組み込むことが困難であった超小型モータ
や腕時計であっても、本発明により回転角検出装置が薄
型化、小型化されることにより、組み込むことが可能と
なった。
【図１】本発明の実施例
【図２】本発明の実施例
【図３】本発明の実施例
【図４】本発明の実施例
【図５】本発明の実施例
【図６】従来の技術による回転角検出装置
【符号の説明】 １０１ 発光素子 １０２ 受光素子 １０３ エンコーダ・スケール １０４ フレキシブル配線基板 １０５ ポリイミド樹脂基板 １０６ 金属配線層 １０７ 絶縁保護層 １０８ リードフレーム １０９ 透明封止材 １１０ マイクロ・レンズ １１１ 金属配線 １１２ 半導体集積回路 １１３ 接続端子 １１８ 格子パターン １２２ 回転軸 １２３ 金属板 １２４ フレーム １２５ 指針 １２６ 文字盤 １２７ 軸受 ２０１ 発光素子 ２０２ 受光素子 ２０３ エンコーダ・スケール ２０８ リードフレーム ２０９ 透明封止材 ２１８ 格子パターン ２２２ 回転軸 ２３１ 検出ヘッド部フレーム ２３２ リード・ワイヤ ２３３ 取り付けフランジ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA39 BB02 BB03 CC00 CC05 DD02 FF02 FF17 FF18 GG07 GG12 HH13 HH15 JJ01 JJ09 JJ18 LL28 LL41 NN20 SS03 SS11 2F082 AA00 BB02 CC01 CC10 EE08 FF05 GG00 2F103 BA00 CA02 DA01 EA02 EA12 EA21 EB06 EB12 EB27 EB33 EB34 ED00
Claims (5)
- 【請求項１】 互いに対向して設置された発光素子と受
光素子の対を有する検出ヘッド部と、円盤形状のエンコ
ーダ・スケールを有する透過型光学式回転角検出装置に
おいて、 樹脂基板と金属配線層から成る１枚のフレキシブル配線
基板上に、前記発光素子と前記受光素子がともに接続さ
れており、前記フレキシブル配線基板の一部を曲げ起し
て、前記発光素子と前記受光素子が互いに対向する位置
に配置したことを特徴とする回転角検出装置。 - 【請求項２】 前記発光素子を駆動するための電子回路
と、前記受光素子の出力する信号を増幅または雑音成分
除去または演算処理などを行う半導体集積回路とを、前
記フレキシブル配線基板に設置し接続したことを特徴と
する請求項１の回転角検出装置。 - 【請求項３】 機械的な指針の表示回転角度によって時
刻を表示する時計装置において、前記指針を駆動する回
転軸に接続された歯車またはエンコーダ・スケールの回
転角度を請求項１または請求項２の角度検出装置を用い
て検出することにより前記指針の表示回転角度を制御す
ることを特徴とする時計装置。 - 【請求項４】 回転円盤の表示回転角度によって日付等
を表示するカレンダー機構を有する時計装置において、
前記回転円盤に刻まれた歯車パターン、または、前記回
転円盤に接続された歯車またはエンコーダ・スケールの
回転角度を請求項１または請求項２の角度検出装置を用
いて検出することにより前記指針の表示回転角度を制御
することを特徴とする時計装置。 - 【請求項５】 機械的な指針の表示回転角度によって電
圧、電流、圧力などの物理量を表示する情報表示装置に
おいて、前記指針を駆動する回転軸に接続された歯車ま
たはエンコーダ・スケールの回転角度を請求項１または
請求項２の角度検出装置を用いて検出することにより前
記指針の表示回転角度を制御することを特徴とする情報
表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32819199A JP4201941B2 (ja) | 1999-11-18 | 1999-11-18 | 回転角検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32819199A JP4201941B2 (ja) | 1999-11-18 | 1999-11-18 | 回転角検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001141433A true JP2001141433A (ja) | 2001-05-25 |
| JP4201941B2 JP4201941B2 (ja) | 2008-12-24 |
Family
ID=18207489
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32819199A Expired - Fee Related JP4201941B2 (ja) | 1999-11-18 | 1999-11-18 | 回転角検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4201941B2 (ja) |
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2016017884A (ja) * | 2014-07-09 | 2016-02-01 | 日本精工株式会社 | センサ及びセンサの製造方法 |
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