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浜松ホトニクスは品質改善活動に積極的に取り組んでいます。

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エンコーダ

エンコーダ

工作機械をはじめとする産業用ロボットの関節部には、正確な動作を制御するために多くのモータが使用されています。そのモータの回転角度を正確に検出するために、光学式ロータリーエンコーダが広く利用されています。浜松ホトニクスでは、それらのエンコーダに適したSiフォトダイオード、フォトIC、イメージセンサ、LEDなどを製造しており、カスタム対応にもお応えしています。

ロータリーエンコーダは、「磁気/電機誘導式」と「光学式」の2つの方式に分けられます。光学式は、細かいピッチでスリットを刻んだコードホイールを、LEDなどの発光素子とフォトダイオードなどの受光素子で挟み、光を遮断したり透過させたりすることにより光のオン/オフ信号を検知し回転角度を検出する方式です。
高精度な検出を行うために、エンコーダを構成するための受光素子には複雑なスリットパターンに対応した受光チップ配置、高速応答が求められ、また、発光素子には均一に照射できることが要求されます。浜松ホトニクスでは、透過型・反射型のいずれのエンコーダの要望にも対応した発光素子と受光素子を提供します。

光学式エンコーダ

浜松ホトニクスのエンコーダ用フォトダイオードの特長

 

独自の半導体プロセス

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独自の半導体プロセス技術により、エンコーダ用の受光素子に適した高感度・低ノイズ・高信頼性のフォトダイオードを製造しています。そして、これまでに多くの産業用フォトダイオードを製造してきた実績があります。

 

用途に合わせた最適感度設計

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可視光から近赤外光まで、使用する光源の波長に対して高い感度を持ったフォトダイオードの製造が可能です。
光学式エンコーダに用いられるLEDに対して最適な感度設計をすることで、より高いS/Nが期待できます。

 

豊富な実装技術

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車載用、産業用、民生用など、多くの用途へさまざまなパッケージの製品を供給しています。
光学式エンコーダに使用するLEDとフォトダイオードを組み合わせた実装や、フォトダイオードパッケージの小型化など、さまざまな実装方法を提案しています。


パッケージのラインアップ

COBパッケージ

COBパッケージ

動作温度: -40 ~ +100 ℃
保存温度: -40 ~ +100 ℃
梱包方法: 1000個 / リール

チップキャリアパッケージ

チップキャリアパッケージ

動作温度: -40 ~ +100 ℃
保存温度: -40 ~ +100 ℃
梱包方法: 100個 / トレイ、または 1000個 / リール



カスタム対応

当社では、お客様の構成されるエンコーダの仕様に合わせてフォトICのカスタム対応が可能です。以下に反射型エンコーダ用フォトICにおける、当社の取り組み例およびとカスタム例を示します。
 

 ・ フォトダイオードと周辺回路をモノリシックで構成 ⇒ お客様側での部品点数削減や実装スペースの削減に貢献
 ・ I2Cによる多機能化 ⇒ 電子ボリュームなどの多機能化が可能
 ・ LEDおよびLEDドライバ内蔵 ⇒ チップ中央にLEDを配置した受発光フォトICが可能
 ・ トリミングによる基準値 (電流、電圧)のバラツキ補正

 

 

 

事例①:フォトダイオードとLEDを一体化したフォトIC例 (モノリシック化)

お客様側でフォトダイオードと周辺回路をディスクリートに構成していたものを、弊社にてフォトIC化した例です。

 

フォトダイオードとLEDを一体化したフォトIC

フォトダイオードとLEDを一体化したフォトIC

 

事例②: 計装アンプ例 (1/fノイズ、熱雑音配慮)

1/fノイズ、熱雑音を配慮した回路構成によりノイズ低減を実現しました。

 

計装アンプ

 

貫通穴形成 (MEMS加工)

MEMS技術を応用し、Siフォトダイオードチップ上に貫通穴を形成することができます。これにより、反射型エンコーダなどに利用される電流狭窄型LEDチップをSiフォトダイオードチップの穴の内部に実装することが可能です。また、Siフォトダイオードチップの厚みを調整し、穴の内部に実装したLEDの発光部の高さと、Siフォトダイオードの受光部の高さを揃えることも可能です。

 

貫通穴の例

 

貫通穴の例

 

LEDをSiフォトダイオードの貫通穴中に実装した例

 

LEDをSiフォトダイオードの貫通穴中に実装した例

FOPの実装

当社製のFOP (Fiber Optic Plate)をSiフォトダイオードの受光面上に実装することが可能です。FOPとSiフォトダイオードを組み合わせることにより、FOPの厚さの分だけ通常の受光面より高い位置にレンズの焦点を合わせることができるため、スリット板などの部品を受光面の近くに実装しやすくなります。また、低いNAのFOPを用い、受光感度の指向性を調整することも可能です。
関連特許: JP 6383460 B

 

 

FOPの例

 

FOPの例

 

FOPの指向特性

 

FOPの例

 

FOP付Siフォトダイオードの例

 

FOP付Siフォトダイオードの例




低反射率遮光膜

Siフォトダイオードの表面に遮光膜を特殊加工することにより、メタル配線などの受光部以外の反射率を低減させることが可能です。これにより、S/N比の向上が期待できます。

 

反射率-波長 (参考値)

光学式エンコーダに使われることの多い近赤外光の反射率を大幅に低減します。

反射率-波長 (参考値)

 

遮光膜付Siフォトダイオードの例
 

 

遮光膜付Siフォトダイオードの例

リニアエンコーダのアブソリュートトラック読み取りには、長方画素、高ラインレート、グローバルシャッタ機能を持つCMOS リニアイメージセンサが適しています。

光学式エンコーダ

[製品例] CMOSリニアイメージセンサ

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・長方形画素 (7 × 200 µm)
・ラインレート (1024 ch全画素読み出し): 34 kHz
・ラインレート (260 ch部分読み出し): 100 kHz
・グローバルシャッタ
・12-bit デジタル出力

さまざまな製品フォーマット

小型・狭指向性 COBパッケージ

エンコーダに求められる分解能や応答速度に合ったさまざまな画素数および画素サイズのイメージセンサを用意しています。画素数は、64 ch~4096 chまで対応しています。
画素サイズ、画素数、パッケージについては、ご要望に合わせたカスタムも可能です。お問い合せフォームよりお問い合せください。

浜松ホトニクスのエンコーダ用LEDの特長

 

独自の半導体プロセス

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独自の半導体プロセス技術により、エンコーダ用の発光素子に適した高光出力・高信頼性のLEDを製造しています。

 

豊富な製品ラインアップ

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車載・産業・民生用など、多彩な用途に向けたさまざまなタイプのLEDを製造・提供しています。 光学式エンコーダ向けとしては、高精度のエンコーダの構成に適した、集光・発散が少なく、均一な平行光を照射することが可能な平行光LEDを用意しています。



結晶構造の改良による信頼性の向上: 電流狭窄型LED (点光源LED)

電流狭窄型LEDチップの結晶構造の改良により、従来の同LEDより高い信頼性を実現しました。社内でのチップ設計により、お客様の要求に合った発光径を設計することも可能です。 (弊社のLEDは、パッケージ品を前提としています。ベアチップ品については別途対応となりますので、ご要望のある場合は、お問い合わせください。)

   

 

 

電流狭窄型LEDチップの設計例 (単位: μm)

 

電流狭窄型LEDチップの設計例

 

電流狭窄型LEDチップの例

 

電流狭窄型LEDチップの例



パッケージのラインアップ

高信頼性・高平行度 CANパッケージ

高信頼性・高平行度 CANパッケージ

動作温度: -30 ~ +105 ℃
保存温度: -40 ~ +105 ℃
梱包方法: 100個 / 袋

   
小型・狭指向性 COBパッケージ

小型・狭指向性 COBパッケージ

動作温度: -30 ~ +85 ℃
保存温度: -40 ~ +100 ℃
梱包方法: 2000個 / リール

   


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