JP2010145201A - リニアエンコーダ - Google Patents
リニアエンコーダ Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010145201A JP2010145201A JP2008321965A JP2008321965A JP2010145201A JP 2010145201 A JP2010145201 A JP 2010145201A JP 2008321965 A JP2008321965 A JP 2008321965A JP 2008321965 A JP2008321965 A JP 2008321965A JP 2010145201 A JP2010145201 A JP 2010145201A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- wavelength
- output
- receiving element
- light receiving
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Optical Transform (AREA)
Abstract
【課題】高出力な光源を用いても、その光源より出力される光を確実に検出する受光感度の高いリニアエンコーダを提供することにある。
【解決手段】リニアゲージ1において、相互に波長の異なる第1及び第2の波長の光を光源20(第1LED20a、第2LED20b)から出力し、その光源から出力された光をレンズアレイ30(コリメータレンズ)で平行光化して、フレネルレンズ40により集光して光ファイバ50の一端部50aに導入する。そして、光ファイバ50の他端部50bから出力される光をダイクロイックフィルタ70により第1及び第2の波長の光に分離して、スケール100(第1トラック100a、第2トラック100b)を透過して、受光可能な波長の範囲が重ならない、第1受光素子140及び第2受光素子150にて受光させる。
【選択図】図1
【解決手段】リニアゲージ1において、相互に波長の異なる第1及び第2の波長の光を光源20(第1LED20a、第2LED20b)から出力し、その光源から出力された光をレンズアレイ30(コリメータレンズ)で平行光化して、フレネルレンズ40により集光して光ファイバ50の一端部50aに導入する。そして、光ファイバ50の他端部50bから出力される光をダイクロイックフィルタ70により第1及び第2の波長の光に分離して、スケール100(第1トラック100a、第2トラック100b)を透過して、受光可能な波長の範囲が重ならない、第1受光素子140及び第2受光素子150にて受光させる。
【選択図】図1
Description
本発明は、リニアエンコーダに関する。
光源と受光素子の間に複数の光学格子を有するスケールを挿入し、光源から出力される光をスケールに透過させて受光素子で受光し、その出力に基づいて、対象物の位置を測定するリニアエンコーダにおいては、受光素子の出力を高めるため、高出力な光源を備えることが望ましい。しかし、高出力な光源を用いると、光源からの熱がエンコーダの検出精度を低下させるという問題があった。
そのため、エンコーダの光源と検出部(受光素子)を分離し、その光源と検出部間を光ファイバで導光する方法が考えられている。しかし、その光源として高出力な発光ダイオードを用いると、発光ダイオードから出力される光は発散角が大きく、光ファイバに導入することが困難であるという問題があった。
そのため、エンコーダの光源と検出部(受光素子)を分離し、その光源と検出部間を光ファイバで導光する方法が考えられている。しかし、その光源として高出力な発光ダイオードを用いると、発光ダイオードから出力される光は発散角が大きく、光ファイバに導入することが困難であるという問題があった。
そこで、同心円状に配置された複数の発光ダイオードから出力された光を、レンズアレイで集光し、さらに、フレネルレンズ等の光学素子にて集光することで、所定の範囲に照明光を集中させる照明装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
また、複数の異なる波長の光を所定の光合波器にて光ファイバの一端に入力し、光ファイバの他端で、所定の光分波器にて異なる波長成分ごとの光を検出する光センサが知られている(例えば、特許文献2参照)。
特開2003−315678号公報
特開平6−34321号公報
しかし、上記特許文献1記載の発明は、集光した光を検出する手段が備えられておらず、また、特許文献2記載の発明では、光分波器により異なる波長成分の光ごとに分波し、複数の受光部により検出する構造を備えているが、各受光部の光に対する感度が考慮されていないため、分波された光のクロストークによって検出できないおそれがある。
そこで、本発明の課題は、高出力な光源を用いても、その光源より出力される光を確実に検出する受光感度の高いリニアエンコーダを提供することにある。
以上の課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、リニアエンコーダにおいて、
第1の波長の光を出力する複数の第1発光素子と第2の波長の光を出力する複数の第2発光素子を少なくとも備えてなる光源と、
前記各第1及び第2発光素子から出力された光を平行光化する平行光化光学素子と、
前記平行光化光学素子を透過した光を所定の位置に集光する集光光学素子と、
前記集光光学素子により集光された光を一端側に入力し、他端側より出力する光ファイバと、
前記光ファイバの他端側より出力された光のうち、第1の波長の光と、第2の波長の光と、を分光する分光手段と、
前記分光手段により分光された第1及び第2の波長の光を、それぞれ所定のパターンを形成した光学格子に透過させる2つ以上のトラックを含んだスケールと、
前記スケールを通過した第1及び第2の波長の光をそれぞれ受光する第1及び第2受光素子と、
を備え、
前記第1受光素子と第2受光素子とで、受光可能な波長の範囲が重ならないようになっていることを特徴とする。
第1の波長の光を出力する複数の第1発光素子と第2の波長の光を出力する複数の第2発光素子を少なくとも備えてなる光源と、
前記各第1及び第2発光素子から出力された光を平行光化する平行光化光学素子と、
前記平行光化光学素子を透過した光を所定の位置に集光する集光光学素子と、
前記集光光学素子により集光された光を一端側に入力し、他端側より出力する光ファイバと、
前記光ファイバの他端側より出力された光のうち、第1の波長の光と、第2の波長の光と、を分光する分光手段と、
前記分光手段により分光された第1及び第2の波長の光を、それぞれ所定のパターンを形成した光学格子に透過させる2つ以上のトラックを含んだスケールと、
前記スケールを通過した第1及び第2の波長の光をそれぞれ受光する第1及び第2受光素子と、
を備え、
前記第1受光素子と第2受光素子とで、受光可能な波長の範囲が重ならないようになっていることを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のリニアエンコーダにおいて、前記第1の波長の光の強度と前記第2の波長の光の強度が異なることを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載のリニアエンコーダにおいて、前記集光光学素子は、フレネルレンズ又はプリズムであることを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3の何れか一項に記載のリニアエンコーダにおいて、前記分光手段は、ダイクロイックフィルタであることを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載のリニアエンコーダにおいて、前記第1受光素子の受光面側に設けられ、前記第1の波長の光のみを透過させる第1フィルタと、前記第2受光素子の受光面側に設けられ、前記第2の波長の光のみを透過させる第2フィルタと、を備えたことを特徴とする。
請求項6に記載の発明は、請求項1〜5の何れか一項に記載のリニアエンコーダにおいて、前記第1及び第2発光素子はアレイ状に配置され、前記平行光化光学素子は、前記第1及び第2発光素子に対応して、アレイ状に配置された複数のコリメータレンズにより構成されることを特徴とする。
請求項7に記載の発明は、請求項1〜6の何れか一項に記載のリニアエンコーダにおいて、前記第1の波長の光に対する第1受光素子の分光感度をS1、前記第2の波長の光に対する第2受光素子の分光感度をS2、前記第1発光素子の光出力をP1、前記第2発光素子の光出力をP2、前記第1発光素子の個数をN1、前記第2発光素子の個数をN2、前記第1発光素子から出力される第1の波長の光が前記第1受光素子に到達したときの減衰率をγ1、前記第2発光素子から出力される第2の波長の光が前記第2受光素子に到達したときの減衰率をγ2、とした場合に、前記第1発光素子の個数N1と前記第2発光素子の個数N2との比Rは次式(1)を満たすことを特徴とする。
R=N1/N2≒P2×γ2×S2/(P1×γ1×S1) ・・・ (1)
R=N1/N2≒P2×γ2×S2/(P1×γ1×S1) ・・・ (1)
本発明によると、第1の波長の光と第2の波長の光とを出力する複数の発光素子を備えた高出力な光源より光を出力し、その光を平行光化光学素子により平行光化して、集光光学素子にて所定位置で集光して光ファイバに入力する。そして、光ファイバから出力される光のうち、第1の波長の光と、第2の波長の光と、を分光手段により分光して、それぞれの光を2つ以上のトラックを備えたスケールに透過させて、第1及び第2受光素子により受光し、対象物の位置を測定することが出来る。そして、この第1受光素子と第2受光素子とで、受光可能な波長の範囲が重ならないようになっているため、クロストークの発生を好適に防止し、光源より出力される光を確実に検出することが出来る。
したがって、本発明は、高出力な光源を用いても、その光源より出力される光を確実に検出する受光感度の高いリニアエンコーダであるといえる。
したがって、本発明は、高出力な光源を用いても、その光源より出力される光を確実に検出する受光感度の高いリニアエンコーダであるといえる。
以下、図を参照して、本発明に係るリニアエンコーダの具体的な態様を詳細に説明する。ただし、発明の範囲は、図示例に限定されない。
図1は、本発明に係るリニアエンコーダ1の概略構成を示した図であり、図2は、本発明に係るリニアエンコーダ1における、ヘッド90と、スケール100と、第1受光素子140及び第2受光素子150を示す要部拡大図である。
なお、図1における光源20から出力された光が光ファイバ50に向けて進行する方向をX方向とし、フレネルレンズ40の中心線に平行な方向をY方向とし、XY方向に直交する方向をZ方向とする。
なお、図1における光源20から出力された光が光ファイバ50に向けて進行する方向をX方向とし、フレネルレンズ40の中心線に平行な方向をY方向とし、XY方向に直交する方向をZ方向とする。
リニアエンコーダ1は図1に示すように、基板10と、基板10に配置された複数のLEDを備えてなる光源20と、光源20から出力された複数の光を平行光化するレンズアレイ30(平行光化光学素子)と、レンズアレイ30にて平行光化された光を集光するフレネルレンズ40(集光光学素子)と、フレネルレンズ40で集光された光を一端部50aに入力する光ファイバ50と、光ファイバ50の他端部50bから出力される光を平行光化するコリメータレンズ60と、コリメータレンズ60を透過した光のうち第1の波長の光を反射させる一方、第2の波長の光を透過させるダイクロイックフィルタ70(分光手段)と、ダイクロイックフィルタ70を透過した第2の波長の光を反射させるミラー80と、ダイクロイックフィルタ70及びミラー80にて反射した夫々の光をスケール100に入射させるヘッド90と、ヘッド90に入射された光を所定のトラックに透過させるスケール100と、スケール100を透過した光のうち、第1の波長の光のみを透過させる第1フィルタ110、スケール100を透過した光のうち、第2の波長の光のみを透過させる第2フィルタ120と、第1フィルタ110を透過した光を受光して検出する第1受光素子140、第2フィルタ110を透過した光を受光して検出する第2受光素子150と、第1受光素子140、第2受光素子150を配置する受光基板130と、を備えて構成される。
基板10は、光源20の複数のLEDを、所定の間隔でアレイ状に配置出来るように形成されている。
光源20は、例えば、青色光(波長450〜500nm程度)等を発光し、第1の波長の光(原点検出用の光)を出力する第1発光素子としての第1LED20aと、赤色光(波長600〜760nm程度)等を発光し、第2の波長の光(測定対象物の位置検出用の光)を出力する第2発光素子としての第2LED20bと、等を含む複数の光を出力するLEDを備えて構成されており、基板10上に所定間隔でアレイ状に配置されている。
そして、光源20に含まれるLEDのうち、例えば、図1に示されるように、第1LED20aの個数を第2LED20bの個数よりも多くすることにより、第1の波長の光と第2の波長の光の強度(振幅)に差をつけることができるので、それぞれ第1受光素子140、第2受光素子150の受光感度に対応した好適な強度の光を出力することが出来るようになっている。
そして、光源20に含まれるLEDのうち、例えば、図1に示されるように、第1LED20aの個数を第2LED20bの個数よりも多くすることにより、第1の波長の光と第2の波長の光の強度(振幅)に差をつけることができるので、それぞれ第1受光素子140、第2受光素子150の受光感度に対応した好適な強度の光を出力することが出来るようになっている。
すなわち、例えば、青色光に対する受光素子の分光感度は、赤色光等に対する受光素子の分光感度よりも低いために、第1LED20aと第2LED20bの配置個数が同数では、後述の第1の波長の光を受光する第1受光素子140の電気信号出力が、第2の波長の光を受光する第2受光素子150よりも小さくなってしまうことが考えられる。
そこで、上述のように、第1LED20aの配置個数を第2LED20bの配置個数よりも多くすることで、第1受光素子140と第2受光素子150の電気信号出力を同程度にすることが出来る。
つまり、第1の波長に対する第1受光素子140の分光感度(分光感度=出力光電流(A)/入力光強度(W))をS1、第2の波長に対する第2受光素子150の分光感度をS2とし、第1LED20aの光出力をP1、第2LED20bの光出力をP2、また、第1LED20aの配置個数をN1、第2LED20bの配置個数をN2、さらにまた、第1LED20aから出力される第1の波長の光が第1受光素子140にまで到達したときの減衰率をγ1、第2LED20bからから出力される第2の波長の光が第2受光素子150にまで到達したときの減衰率をγ2、とした場合に、第1受光素子140と第2受光素子150それぞれの電気信号出力(すなわち、出力光電流)を同程度にするには、以下の(2)式を満足すればよい。
P1×γ1×S1×N1≒P2×γ2×S2×N2 ・・・ (2)
したがって、第1LED20aと第2LED20bとの配置個数の比をRとすれば、Rは以下の(3)式で表現できる。
R=N1/N2≒P2×γ2×S2/(P1×γ1×S1) ・・・ (3)
つまり、(3)式においてP1,P2,γ1、γ2、S1、S2、の値に基づいて、Rは定数として与えられるため、N1の配置個数はR×N2として(また、N2の配置個数はN1/Rとして)定めることができる。
なお、第1LED20a又は第2LED20bの発する光は、上記に限定されるものではなく、近赤外光(波長700〜3000nm程度)等であっても勿論良い。
そこで、上述のように、第1LED20aの配置個数を第2LED20bの配置個数よりも多くすることで、第1受光素子140と第2受光素子150の電気信号出力を同程度にすることが出来る。
つまり、第1の波長に対する第1受光素子140の分光感度(分光感度=出力光電流(A)/入力光強度(W))をS1、第2の波長に対する第2受光素子150の分光感度をS2とし、第1LED20aの光出力をP1、第2LED20bの光出力をP2、また、第1LED20aの配置個数をN1、第2LED20bの配置個数をN2、さらにまた、第1LED20aから出力される第1の波長の光が第1受光素子140にまで到達したときの減衰率をγ1、第2LED20bからから出力される第2の波長の光が第2受光素子150にまで到達したときの減衰率をγ2、とした場合に、第1受光素子140と第2受光素子150それぞれの電気信号出力(すなわち、出力光電流)を同程度にするには、以下の(2)式を満足すればよい。
P1×γ1×S1×N1≒P2×γ2×S2×N2 ・・・ (2)
したがって、第1LED20aと第2LED20bとの配置個数の比をRとすれば、Rは以下の(3)式で表現できる。
R=N1/N2≒P2×γ2×S2/(P1×γ1×S1) ・・・ (3)
つまり、(3)式においてP1,P2,γ1、γ2、S1、S2、の値に基づいて、Rは定数として与えられるため、N1の配置個数はR×N2として(また、N2の配置個数はN1/Rとして)定めることができる。
なお、第1LED20a又は第2LED20bの発する光は、上記に限定されるものではなく、近赤外光(波長700〜3000nm程度)等であっても勿論良い。
レンズアレイ30は、例えば、複数のコリメータレンズから構成され、光源20に備えられた各LEDより出力される光を平行光化し、フレネルレンズ40に入力されるように構成されている。つまり、レンズアレイ30は、光源20の各LEDより出力される光をそれぞれのコリメータレンズに入力できるように、各コリメータレンズを所定の間隔/大きさでアレイ状に配置している。
なお、光源20及びレンズアレイ30は、LEDやコリメータレンズをアレイ状に配置したものには限られず、例えば、基板10を円筒形のものとし、その基板10の周方向に、所定間隔で複数のLEDを配置したものを光源20とし、その光源20のLEDの配置に対応して、レンズアレイ30のコリメータレンズを円筒状に配置したものであってもよい。
なお、光源20及びレンズアレイ30は、LEDやコリメータレンズをアレイ状に配置したものには限られず、例えば、基板10を円筒形のものとし、その基板10の周方向に、所定間隔で複数のLEDを配置したものを光源20とし、その光源20のLEDの配置に対応して、レンズアレイ30のコリメータレンズを円筒状に配置したものであってもよい。
フレネルレンズ40は、凸レンズのレンズ面を複数の同心円に沿って分割して複数の同心円環状のレンズセグメントとし、各レンズセグメントがほぼ同じ高さに位置するよう構成されたものであり、レンズアレイ30から入力された光を所定の位置で集光することが出来る。そのため、光ファイバ50の一端部50aをこのフレネルレンズ40の集光位置に配置することにより、光源20より出力された光を光ファイバ50に導入することが可能となる。
なお、集光光学素子としてはフレネルレンズに限定されるものではなく、レンズアレイ30で平行光化された複数の光に対応するY方向位置に複数のプリズムを設け、所定の位置で集光させるものであってもよい。
なお、集光光学素子としてはフレネルレンズに限定されるものではなく、レンズアレイ30で平行光化された複数の光に対応するY方向位置に複数のプリズムを設け、所定の位置で集光させるものであってもよい。
光ファイバ50は、図示は省略するが、被覆部と、その被覆部内に配置されるクラッド及びコアから構成され、フレネルレンズ40により集光された光を一端部50aからコアに入力し、コアとクラッドの屈折率の違いを用いて、コアを伝播する光がクラッドで全反射又は屈折を繰り返しながら他端部50bまで到達する。
コリメータレンズ60は、光源20から出力されて光ファイバ50により伝送され、他端部50bから出力され、発散する光を平行光化し、ダイクロイックフィルタ70に対して出力している。
ダイクロイックフィルタ70は、可視光において、任意の波長域の光のみを選択的に反射/透過させ、その他の波長の光は透過/反射させる性質を有するフィルタであり、コリメータレンズ60より入力された光のうち、第1の波長の光を反射させてスケール100に入力するとともに、第1の波長の光とは波長の異なる第2の波長の光を透過させるため、第1の波長の光と第2の波長の光を分離する分光手段として機能する。そのため、ダイクロイックフィルタ70を用いることで、第1の波長の光が第1受光素子150に受光されることや、第2の波長の光が第2光学素子140に受光されることによるクロストークの発生を好適に防止することが出来る。
ミラー80は、ダイクロイックフィルタ70を透過した第2の波長の光を反射させて、スケール100に入力させる。
ヘッド90は、図2に示すように、第1の波長の光を透過させる原点用光学格子90aと、第2の波長の光を透過させるインデックススケール90bと、を備えて構成される。
原点用光学格子90aは、ヘッド90のZ方向所定の位置で、ダイクロイックフィルタ70にて反射した第1の波長の光を透過させるスリットであり、後述のスケール100の第1トラック100aに第1の波長の光を入射する。
インデックススケール90bは、Z方向に等間隔に配置された複数の光学格子であり、ミラー80により反射した第2の波長の光を透過させて、後述の第2トラック100bに入射させる。
原点用光学格子90aは、ヘッド90のZ方向所定の位置で、ダイクロイックフィルタ70にて反射した第1の波長の光を透過させるスリットであり、後述のスケール100の第1トラック100aに第1の波長の光を入射する。
インデックススケール90bは、Z方向に等間隔に配置された複数の光学格子であり、ミラー80により反射した第2の波長の光を透過させて、後述の第2トラック100bに入射させる。
スケール100は、原点検出用のパターンが形成された第1トラック100aと、測定対象物の位置検出用のパターンが形成された第2トラック100bと、から構成され、測定対象物の測定時にモータ等により駆動力が付与されてZ方向に可動する。
第1トラック100aは、Z方向に不等間隔のパターンを有した原点検出用の光学格子であり、ヘッド90の原点用光学格子90aを透過した第1の波長の光を透過させる。
第2トラック100bは、Z方向に等間隔のパターンを有し、ミラー80にて反射し、インデックススケール90bの所定の位置を透過した第2の波長の光を透過させるメインスケール用の光学格子である。
第1トラック100aは、Z方向に不等間隔のパターンを有した原点検出用の光学格子であり、ヘッド90の原点用光学格子90aを透過した第1の波長の光を透過させる。
第2トラック100bは、Z方向に等間隔のパターンを有し、ミラー80にて反射し、インデックススケール90bの所定の位置を透過した第2の波長の光を透過させるメインスケール用の光学格子である。
フィルタ110、120は、任意の波長域の光のみを透過させ、その他の波長の光を吸収(又は反射)するフィルタである。フィルタ110は、スケール100の第1トラック100aを透過した光のうち、第1の波長の光を透過させて第1受光素子140に入力して、その他の光を吸収(反射)し、フィルタ120は、スケール100の第2トラック100bを透過した光のうち、第2の波長の光を透過させて第2受光素子150に入力して、その他の光を吸収(反射)するため、第1波長の光、第2波長の光のみを確実に第1受光素子140、第2受光素子150に入力することが出来る。
なお、フィルタ110、120は、ダイクロイックフィルタを用いてもよい。
なお、フィルタ110、120は、ダイクロイックフィルタを用いてもよい。
受光基板130は、図2に示すように、第1受光素子140と、第2受光素子150と、を配置する基板である。
第1受光素子140は、複数の受光窓140aを備え、第1トラック100a及びフィルタ110を透過した第1の波長の光を受光する。そのため、第1受光素子140の受光可能な光の波長の範囲は、例えば、450〜500nm程度となっている。
受光窓140aは、スケール100の各第1トラック100a間の間隔の数倍となるように、Z方向に不等間隔に配置されている。即ち、原点用光学格子90aを介して第1トラック100aを透過して得られる複数の光束について、スケール100がZ方向に移動して原点位置に一致した地点で、全て第1受光素子140に受光されるように設定されている。そして、第1受光素子140より出力された受光信号に基づいて、検出装置(図示省略)が所定の変位情報を検出するので、測定対象物の位置検出における原点位置を把握することが出来る。
第2受光素子150は、第2トラック100b及びフィルタ120を透過した第2の波長の光を受光する。そのため、第2受光素子150の受光可能な光の波長の範囲は、例えば、波長600〜760nm程度となっている。そして、第2受光素子150より出力された受光信号に基づいて、検出装置(図示省略)が所定の変位情報を検出するので、第1受光素子140より把握される原点位置に基づいて、測定対象物の位置検出を行うことが出来る。
第1受光素子140は、複数の受光窓140aを備え、第1トラック100a及びフィルタ110を透過した第1の波長の光を受光する。そのため、第1受光素子140の受光可能な光の波長の範囲は、例えば、450〜500nm程度となっている。
受光窓140aは、スケール100の各第1トラック100a間の間隔の数倍となるように、Z方向に不等間隔に配置されている。即ち、原点用光学格子90aを介して第1トラック100aを透過して得られる複数の光束について、スケール100がZ方向に移動して原点位置に一致した地点で、全て第1受光素子140に受光されるように設定されている。そして、第1受光素子140より出力された受光信号に基づいて、検出装置(図示省略)が所定の変位情報を検出するので、測定対象物の位置検出における原点位置を把握することが出来る。
第2受光素子150は、第2トラック100b及びフィルタ120を透過した第2の波長の光を受光する。そのため、第2受光素子150の受光可能な光の波長の範囲は、例えば、波長600〜760nm程度となっている。そして、第2受光素子150より出力された受光信号に基づいて、検出装置(図示省略)が所定の変位情報を検出するので、第1受光素子140より把握される原点位置に基づいて、測定対象物の位置検出を行うことが出来る。
以上より、本実施形態に係るリニアゲージ1によると、相互に波長及び振幅の異なる第1及び第2の波長の光を光源20(第1LED20a、第2LED20b)から出力し、その光源から出力された光をレンズアレイ30(コリメータレンズ)で平行光化してフレネルレンズ40により集光して光ファイバ50の一端部50aに導入する。そして、光ファイバ50の他端部50bから出力される光をダイクロイックフィルタ70により第1及び第2の波長の光に分離して、スケール100(第1トラック100a、第2トラック100b)を透過させて、第1受光素子140及び第2受光素子150にて受光させることが出来る。そして、第1の波長の光を受光する第1受光素子140と第2の波長の光を受光する第2受光素子150とで、受光可能な波長の範囲が重ならないようになっているため、クロストークの発生を好適に防止し、光源より出力される光を確実に検出することが出来る。
したがって、高出力な光源を用いても、その光源より出力される光を確実に検出する受光感度の高いリニアエンコーダであるといえる。
したがって、高出力な光源を用いても、その光源より出力される光を確実に検出する受光感度の高いリニアエンコーダであるといえる。
また、光源20に含まれるLEDのうち、第1LED20aと第2LED20bの個数に差を設けることにより、第1の波長の光と第2の波長の光の強度(振幅)に差が生じるので、それぞれ第1受光素子140、第2受光素子150の受光感度に対応した好適な強度の光を出力することが出来る。
また、本発明における集光光学素子としてフレネルレンズ40を用いることにより、他の集光レンズと比べて薄く形成することが可能であるため、エンコーダの材料コスト軽減及び、小型化を実現することが出来る。
また、本発明における分光手段として、ダイクロイックフィルタ70を用いることにより、第1の波長の光が第2受光素子150に受光されることや、第2の波長の光が第1光学素子140に受光されることによるクロストークの発生を好適に防止することが出来る。
また、第1受光素子140及び第2受光素子150の前面に第1フィルタ110及び第2フィルタ120を設けているので、上記クロストークの発生をより確実に防止することが可能となる。
また、光源20を構成する各LED(第1LED20a、20b等)をアレイ状に配置して構成しており、また、レンズアレイ30を構成するコリメータレンズもアレイ状に配置して構成してあるため、リニアゲージ1の小型化や設計の容易性、部品入手の簡便性等に寄与する。
また、第1LED20aと第2LED20bとの配置個数の比をRとすれば、Rは前述の(3)式で表現でき、(3)式におけるP1,P2,γ1、γ2、S1、S2、の値に基づいて、Rは定数として与えられるため、N1の配置個数はR×N2として(また、N2の配置個数はN1/Rとして)定めることができる。
なお、上記実施形態では、光源20は、第1の波長の光と第2の波長の光とを出力するものとしているが、第3の波長の光を出力するように構成してもよい。
1 リニアエンコーダ
20 光源
20a、20b 第1、第2LED(第1、第2発光素子)
30 レンズアレイ(コリメータレンズ、平行光化光学素子)
40 フレネルレンズ(集光光学素子)
50 光ファイバ
70 ダイクロイックフィルタ(分光手段)
100 スケール
100a 第1トラック
100b 第2トラック
110 第1フィルタ
120 第2フィルタ
140 第1受光素子
150 第2受光素子
20 光源
20a、20b 第1、第2LED(第1、第2発光素子)
30 レンズアレイ(コリメータレンズ、平行光化光学素子)
40 フレネルレンズ(集光光学素子)
50 光ファイバ
70 ダイクロイックフィルタ(分光手段)
100 スケール
100a 第1トラック
100b 第2トラック
110 第1フィルタ
120 第2フィルタ
140 第1受光素子
150 第2受光素子
Claims (7)
- 第1の波長の光を出力する複数の第1発光素子と第2の波長の光を出力する複数の第2発光素子を少なくとも備えてなる光源と、
前記各第1及び第2発光素子から出力された光を平行光化する平行光化光学素子と、
前記平行光化光学素子を透過した光を所定の位置に集光する集光光学素子と、
前記集光光学素子により集光された光を一端側に入力し、他端側より出力する光ファイバと、
前記光ファイバの他端側より出力された光のうち、第1の波長の光と、第2の波長の光と、を分光する分光手段と、
前記分光手段により分光された第1及び第2の波長の光を、それぞれ所定のパターンを形成した光学格子に透過させる2つ以上のトラックを含んだスケールと、
前記スケールを通過した第1及び第2の波長の光をそれぞれ受光する第1及び第2受光素子と、
を備え、
前記第1受光素子と第2受光素子とで、受光可能な波長の範囲が重ならないようになっていることを特徴とするリニアエンコーダ。 - 請求項1に記載のリニアエンコーダにおいて、
前記第1の波長の光の強度と前記第2の波長の光の強度が異なることを特徴とするリニアエンコーダ。 - 請求項1又は2に記載のリニアエンコーダにおいて、
前記集光光学素子は、フレネルレンズ又はプリズムであることを特徴とするリニアエンコーダ。 - 請求項1〜3の何れか一項に記載のリニアエンコーダにおいて、
前記分光手段は、ダイクロイックフィルタであることを特徴とするリニアエンコーダ。 - 請求項4に記載のリニアエンコーダにおいて、
前記第1受光素子の受光面側に設けられ、前記第1の波長の光のみを透過させる第1フィルタと、
前記第2受光素子の受光面側に設けられ、前記第2の波長の光のみを透過させる第2フィルタと、
を備えたことを特徴とするリニアエンコーダ。 - 請求項1〜5の何れか一項に記載のリニアエンコーダにおいて、
前記第1及び第2発光素子はアレイ状に配置され、
前記平行光化光学素子は、前記第1及び第2発光素子に対応して、アレイ状に配置された複数のコリメータレンズにより構成されることを特徴とするリニアエンコーダ。 - 請求項1〜6の何れか一項に記載のリニアエンコーダにおいて、
前記第1の波長の光に対する第1受光素子の分光感度をS1、前記第2の波長の光に対する第2受光素子の分光感度をS2、前記第1発光素子の光出力をP1、前記第2発光素子の光出力をP2、前記第1発光素子の個数をN1、前記第2発光素子の個数をN2、前記第1発光素子から出力される第1の波長の光が前記第1受光素子に到達したときの減衰率をγ1、前記第2発光素子から出力される第2の波長の光が前記第2受光素子に到達したときの減衰率をγ2、とした場合に、前記第1発光素子の個数N1と前記第2発光素子の個数N2との比Rは次式(1)を満たすことを特徴とするリニアエンコーダ。
R=N1/N2≒P2×γ2×S2/(P1×γ1×S1) ・・・ (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008321965A JP2010145201A (ja) | 2008-12-18 | 2008-12-18 | リニアエンコーダ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008321965A JP2010145201A (ja) | 2008-12-18 | 2008-12-18 | リニアエンコーダ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010145201A true JP2010145201A (ja) | 2010-07-01 |
Family
ID=42565797
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008321965A Pending JP2010145201A (ja) | 2008-12-18 | 2008-12-18 | リニアエンコーダ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010145201A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114413945A (zh) * | 2021-12-20 | 2022-04-29 | 四川云盾光电科技有限公司 | 一种亮度定位的绝对式编码器 |
-
2008
- 2008-12-18 JP JP2008321965A patent/JP2010145201A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114413945A (zh) * | 2021-12-20 | 2022-04-29 | 四川云盾光电科技有限公司 | 一种亮度定位的绝对式编码器 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110260799B (zh) | 一种光谱共焦位移传感器 | |
US9383193B2 (en) | Optical bend measurement apparatus | |
JP5966982B2 (ja) | 共焦点計測装置 | |
JP2005241340A (ja) | マルチ測距装置 | |
TWI544234B (zh) | A lens array and an optical module with it | |
US7592584B2 (en) | Crosstalk preventing optical encoder | |
CN109642850B (zh) | 利用全内反射的doe缺陷监测 | |
JP4473665B2 (ja) | 分光器 | |
WO2014091865A1 (ja) | 変位計測方法および変位計測装置 | |
CN107228635A (zh) | 光学测量装置 | |
US20100290128A1 (en) | Optical module | |
KR20180099673A (ko) | 공초점 변위계 | |
US8933391B2 (en) | Monolithic optical coupling module based on total internal reflection surfaces | |
KR20140119605A (ko) | 광학모듈 및 광송수신모듈 | |
TW201346369A (zh) | 光插座及具備它之光模組 | |
KR20170089403A (ko) | 두께 측정 장치 및 두께 측정 방법 | |
JP6654893B2 (ja) | 共焦点変位計 | |
JP2010145201A (ja) | リニアエンコーダ | |
TWI637203B (zh) | 光學模組 | |
US10466429B1 (en) | Optical fiber module | |
JP2009098003A (ja) | 変位振動検出装置及び変位振動検出方法 | |
WO2017060992A1 (ja) | 内視鏡用照明装置 | |
JP6847973B2 (ja) | 分光器、及び、それを備えた顕微鏡 | |
US20160315710A1 (en) | Optoelectronic transmitter, optoelectronic receiver and optoelectronic transceiver | |
TWM572463U (zh) | Fiber optic module |