JP2014196954A

JP2014196954A - 光電式エンコーダ

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Publication number: JP2014196954A
Application number: JP2013072866A
Authority: JP
Inventors: 洋篤森; Hiroatsu Mori; 田中　実; Minoru Tanaka; 実田中
Original assignee: Mitutoyo Corp; Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Current assignee: Mitutoyo Corp; Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Priority date: 2013-03-29
Filing date: 2013-03-29
Publication date: 2014-10-16
Anticipated expiration: 2033-03-29
Also published as: CN104075741A; EP2787328A3; CN104075741B; US20150276435A1; JP6169392B2; EP2787328B1; EP2787328A2

Abstract

【課題】受光信号の精度を維持することのできる光電式エンコーダの提供
【解決手段】光電式エンコーダは、格子状の目盛部（１１１）を有するスケール（１１）と、コヒーレント光をスケール（１１）に照射する光源ファイバ（２１）、及び、スケール（１１）から反射される反射光を受光する受光ファイバ（２２）を有する検出ヘッド部（２）と、検出ヘッド部（２）に光源ファイバ（２１）及び受光ファイバ（２２）を介して接続する電装部（６）と、目盛部（１１１）から所定の間隔を空けつつ目盛部（１１１）を覆う保護部（１３）とを備える。保護部（１３）は、光透過性材料からなる部材であって、スケール（１１）の主面（１１２）に対して傾斜する上面（１３１）を有する。
【選択図】図６

Description

本発明は光電式エンコーダに関する。

スケールに光を照射し、このスケールからの反射光に基づいて受光信号を生成するエンコーダが利用されている。

例えば、特許文献１には、スケールを覆うように、光透過性材料からなる保護部材を設ける。この保護部材により、スケールに塵が付着したりキズが発生したりするのを防止している。

特開平０２−２５６０８５号公報

ところで、光ファイバを利用した光電式エンコーダがある。光ファイバを利用した光電式エンコーダでは、検出ヘッド部と電装部とを光ファイバを介した接続にすることにより、電装部を検出ヘッド部から分離させる。これにより、検出ヘッド部を小型化しつつ高い分解能を維持することができる。特許文献１に開示されるスケールをこのような光電式エンコーダで用いると、検出ヘッド部の受光部が保護部材からの反射光を受光し、受光信号の精度が劣化することがあった。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、受光信号の精度を維持することのできる光電式エンコーダを提供することを目的とする。

本発明にかかる光電式エンコーダは、
格子状の目盛部を有するスケールと、
コヒーレント光を前記スケールに照射する光源ファイバ、及び、前記スケールから反射される反射光を受光する受光ファイバを有する検出ヘッド部と、
前記検出ヘッド部に前記光源ファイバ及び前記受光ファイバを介して接続する電装部と、
前記目盛部から所定の間隔を空けつつ前記目盛部を覆う保護部とを備え、
前記保護部は、光透過性材料からなる部材であって、前記スケールの主面に対して傾斜する上面を有する。

このような構成によれば、受光信号の精度を維持することができる。

また、前記検出ヘッド部は、中心に前記光源ファイバ、その周りに前記受光ファイバを束ねたもので、前記検出ヘッド部は、前記スケールに対して、垂直に配置され、かつ、前記光源ファイバからの光は前記スケールに対して垂直に入射して、前記受光ファイバは前記スケールから垂直に反射された光を受光し、前記保護部の上面は、前記保護部の上面からの反射光が前記検出ヘッド部の前記受光ファイバから逸れるように前記スケールに対して傾斜していることを特徴としてもよい。また、前記保護部の前記上面を前記スケールの前記主面に対して傾斜させるように前記スケール及び前記保護部を保持するスケール保持部をさらに備えることを特徴としてもよい。また、前記スケールは、前記目盛部の周囲を包囲するように前記スケールの前記主面上に形成されるスペーサをさらに含み、前記スペーサは、前記保護部の前記上面を前記スケールの前記主面に対して傾斜させるように前記保護部を保持することを特徴としてもよい。

本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、受光信号の精度を維持することのできる光電式エンコーダを提供することを目的とする。

第１実施形態にかかる光電式エンコーダの斜視図である。第１実施形態にかかる光電式エンコーダのスケール部の斜視図である。第１実施形態にかかる光電式エンコーダのスケール部の断面図である。第１実施形態にかかる光電式エンコーダのスケール部の要部の斜視図である。第１実施形態にかかる光電式エンコーダのスケール部の要部の斜視図である。第１実施形態にかかる光電式エンコーダの検出ヘッド部の要部の斜視図である。第１実施形態にかかる光電式エンコーダの検出ヘッド部の要部の正面図である。第１実施形態にかかる光電式エンコーダの要部の側面図である。第１実施形態にかかる光電式エンコーダの光源コネクタの断面図である。第１実施形態にかかる光電式エンコーダの要部の斜視図である。第１実施形態にかかる光電式エンコーダの光源コネクタの要部の断面図である。第１実施形態にかかる光電式エンコーダの光源コネクタの要部の背面図である。第１実施形態にかかる光電式エンコーダの要部の断面斜視図である。第１実施形態にかかる光電式エンコーダの光源コネクタの接続方法を表すフローチャートである。第１実施形態にかかる光電式エンコーダの光源コネクタの接続方法を表す模式図である。第１実施形態にかかる光電式エンコーダの光源コネクタの分離方法を表すフローチャートである。第１実施形態にかかる光電式エンコーダの光源コネクタの分離方法を表す模式図である。第２実施形態にかかる光電式エンコーダのスケール部の斜視図である。第２実施形態にかかる光電式エンコーダのスケール部の断面図である。

（第１実施形態）
図１〜１１を用いて第１実施形態にかかる光電式エンコーダについて説明する。図１は第１実施形態にかかる光電式エンコーダの斜視図を示す。図２Ａは第１実施形態にかかる光電式エンコーダのスケール部の斜視図を示す。図２Ｂは第１実施形態にかかる光電式エンコーダのスケール部の断面図を示す。図３は第１実施形態にかかる光電式エンコーダのスケール部の要部の斜視図を示す。図４は第１実施形態にかかる光電式エンコーダのスケール部の要部の斜視図を示す。図５Ａは第１実施形態にかかる光電式エンコーダの検出ヘッド部の先端の斜視図を示す。図５Ｂは第１実施形態にかかる光電式エンコーダの検出ヘッド部の要部の正面図を示す。図６は第１実施形態にかかる光電式エンコーダの要部の側面図を示す。図７は第１実施形態にかかる光電式エンコーダの光源コネクタの断面図を示す。図８は第１実施形態にかかる光電式エンコーダの要部の斜視図を示す。図９は第１実施形態にかかる光電式エンコーダの光源コネクタの要部の断面図を示す。図１０は第１実施形態にかかる光電式エンコーダの光源コネクタの要部の背面図を示す。図１１は第１実施形態にかかる光電式エンコーダの要部の断面斜視図を示す。

図１に示すように、エンコーダ１００は、スケール部１と、検出ヘッド部２と、バンドルファイバ３と、光源ファイバ２１と、受光ファイバ２２と、光源コネクタ４と、受光コネクタ５と、インターフェイス部６（電装部）とを含む。エンコーダ１００は、スケール１１（後述）に対する検出ヘッド部２の位置情報をバンドルファイバ３、光源ファイバ２１、受光ファイバ２２、及びインターフェイス部６を介して検出することのできる光電式エンコーダである。

図２Ａ及び図２Ｂに示すように、スケール部１は、スケール１１と、スケールホルダ１２と、カバーガラス１３と、サイドパネル１４とを含む。スケール部１は、検出ヘッド部２との相対的な位置情報を読み取ることを希望する所定の箇所に取り付けられる。

図３に示すように、スケール１１は、光が透過する材料、例えばガラスからなる。また、スケール１１は、測定方向Ｘに延びる板状体である。スケール１１は、その上面１１２に、測定方向Ｘに所定の間隔で配列された格子状の目盛部１１１を有する。目盛部１１１は、例えば、エッチング処理により形成することができる。コヒーレント光をスケール１１の主面上方から照射すると、１次及び−１次の回折光が生成される。これらの回折光が干渉し、干渉縞ができる。この干渉縞を位相検波し、スケール１１に対する検出ヘッド部２の位置情報を得ることができる。目盛部１１１は０次反射光を抑制するように、その上面から反射する光と、その下面から反射する光とが互いに打ち消し合う程度の厚み（光源波長の１／４）を有すると好ましい。

図２Ｂ及び図４に示すように、スケールホルダ１２は、スケール１１を保持するためのスケール保持面１２１、１２２と、カバーガラス１３を保持するためのカバーガラス保持面１２３、１２４とを有するホルダである。スケールホルダ１２は、平行な両主面を有し、上側の主面１２６上に略四角形状の断面形状の溝部を有する板状体である。スケール保持面１２１、１２２は、この溝部の底面である。スケール保持面１２１、１２２の間にはさらに、接着剤等を保持することのできる溝状の凹部がある。スケール保持面１２１、１２２は、いずれも同じ高さである。カバーガラス保持面１２３、１２４がスケールホルダ１２の主面１２６上に、スケール保持面１２１、１２２を挟むように、測定方向Ｘに延びて形成されている。カバーガラス保持面１２３、１２４は、いずれも、スケール保持面１２１、１２２よりも高い位置となるように形成される。カバーガラス保持面１２３がカバーガラス保持面１２４よりも高い位置となるように形成される。

スケール１１がスケールホルダ１２のスケール保持面１２１、１２２の間の溝状の凹部に塗布された接着剤等を介して接着している。スケールホルダ１２は、スケール１１の上面１１２とスケールホルダ１２の主面１２６とが平行になるように、スケール１１を保持することができる。また、スケールホルダ１２は、カバーガラス１３の上面１３１をスケールホルダ１２の主面１２６に対して傾斜するように保持することができる。また、スケールホルダ１２は、スケールホルダ１２自体を所定の箇所に取り付けるための取付穴１２５を有する。カバーガラス１３は、キズの付きにくい光透過性材料、例えば、ガラスからなる板状体である。スケール１１は、カバーガラス１３とスケールホルダ１２との間に位置する。カバーガラス１３の上面１３１は、スケール１１の上面１１２に対して所定の角度θで傾斜している。ここで、例えば、スケールホルダ１２を、水平面に沿う所定の箇所に取り付けると、スケール１１の上面１１２は水平面に沿う一方で、カバーガラス１３の上面１３１は水平面に対して所定の角度θで傾斜することになる。

再び図２Ａを参照すると、サイドパネル１４は、カバーガラス１３及びスケールホルダ１２の両端部を覆い、カバーガラス１３及びスケールホルダ１２とともにスケール１１を密閉する。すなわち、カバーガラス１３、スケールホルダ１２及びサイドパネル１４は、それぞれ、スケール１１を保護する保護部として機能する。

図５Ａ及び５Ｂに示すように、検出ヘッド部２は、光源ファイバ２１と、受光ファイバ２２と、フェルール２３と、透過型振幅格子マスク２５とを含む。検出ヘッド部２は、スケール１１の目盛部１１１（図１参照）の上方に配置される。

光源ファイバ２１は、光を伝播するコア２１２と、コア２１２よりも低い屈折率を有する材料からなり、コア２１２を包囲するクラッド２１３とを含む光ファイバである。なお、光源ファイバ２１は、クラッド２１３を被膜する被膜部をさらに含んでもよい。光源ファイバ２１は、検出ヘッド部２からバンドルファイバ３（図１参照）を経て光源コネクタ４（図１参照）まで延びる。光源ファイバ２１は、検出ヘッド部２の中心に配置される。光源ファイバ２１は、光源からの光を伝播して、スケール１１に照射させることができる。光源ファイバ２１として、例えば、シングルモードファイバを利用することができる。

受光ファイバ２２は、光源ファイバ２１と同様に、光を伝播するコア２２２と、コア２２２よりも低い屈折率を有する材料からなり、コア２２２を包囲するクラッド２２３と、を含む光ファイバである。なお、受光ファイバ２２は、クラッド２２３を被膜する被膜部をさらに含んでもよい。受光ファイバ２２は、検出ヘッド部２からバンドルファイバ３（図１参照）を経て受光コネクタ５（図１参照）まで延びる。６本の受光ファイバ２２が、光源ファイバ２１を包囲するように配置されている。受光ファイバ２２は、スケール１１からの反射光を、受光コネクタ５に伝播することができる。受光ファイバ２２として、例えば、マルチモードファイバを利用することができる。

フェルール２３は、光ファイバを内側に収納することのできる略筒体である。フェルール２３は、光源ファイバ２１と、６本の受光ファイバ２２とを内側に収納する。光源ファイバ２１と受光ファイバ２２とは、フェルール２３の中心軸近傍に配置される。フェルール２３は、例えば、金属、樹脂、又はセラミックスからなる。

透過型振幅格子マスク２５は、光源ファイバ２１と６本の受光ファイバ２２との先端を覆うように設置される。透過型振幅格子マスク２５は、光を透過させて、受光ファイバ２２のコア２２２へ伝播させて、干渉縞信号に位相差を生じさせる。

ここで、再び図２Ｂを併せて参照すると、カバーガラス１３の上面１３１の角度θは、受光ファイバ２２、光源ファイバ２１の位置やサイズ、光源ファイバ２１の出射光の拡散度合、スケール１１として必要な機能を確保するために許容されるスペースに応じて、適宜決定される。スペースが許す限り、角度θを大きくすると、カバーガラス１３の反射光を受光ファイバ２２からより確実に逸らすことができて、カバーガラス１３の反射光の影響を抑制して、受光信号の精度を維持することができて好ましい。また、例えば、スケール１１とカバーガラス１３との多重干渉の影響を抑制し得て好ましい。また、角度θは、所定の大きさ、例えば、反射光を受光ファイバ２２からある程度逸らす程度の大きさ、を有するだけで、カバーガラス１３からの反射光の影響を十分に抑制し得る。これにより、受光信号の精度を十分に維持し得る。

さらに、角度θについてより具体的に説明する。図６に示すように、例えば、光源ファイバ２１及び受光ファイバ２２の一本一本の外径をＤ、検出ヘッド部２とカバーガラス１３との距離をＬ１とすると、反射光の経路から受光ファイバ２２を完全に逸らして反射光を反射させるためには、反射光が光源ファイバ２１の中心部から少なくとも１．５Ｄｃｏｓ３０°離間するように、角度θを設定しなければならない。例えば、外径Ｄを０．２５ｍｍ、検出ヘッド部２とカバーガラス１３との距離Ｌ１を５ｍｍとすると、１．５Ｄｃｏｓ３０°は０．３２ｍｍとなり、角度θは３．７°以上でなければならない。外径Ｄを０．２５ｍｍ、距離Ｌ１を５ｍｍとして実験すると、角度θを２．６°以上に設定した場合に、スケール光を適切に検出できた。角度θを２．６°以上、すなわち、反射光の経路から受光ファイバ２２を完全に逸らすために必要な角度である３．７°の約７０％以上にすると、カバーガラス１３からの反射光の影響を十分に抑制し得て、スケール１１とカバーガラス１３と多重干渉の影響を抑制する。つまり、角度θが、反射光を受光ファイバ２２から完全ではなく、ある程度逸らせるように所定の大きさを有するのであれば、カバーガラス１３からの反射光の影響を十分に抑制し得て、多重干渉の影響を抑制することができる。

再び、図１を参照すると、バンドルファイバ３は、光源ファイバ２１と受光ファイバ２２とをまとめて、検出ヘッド部２に接続する。バンドルファイバ３は、検出ヘッド部２のハンドリングを向上させる。

次に、光源コネクタ４について説明する。図７、図１１及び図１３に示すように、光源コネクタ４は、フェルール４１と、保持部４２と、接続部４６と、ハウジング４８と、ナット４７と、回転停止ピン４５と、を含む。光源コネクタ４は、インターフェイス部６の光源部７に接続されて、光源部７からの光を光源ファイバ２１に供給する。

フェルール４１は、光源ファイバ２１を内側に収納することのできる略筒体である。フェルール４１は、例えば、金属、樹脂、又はセラミックスからなる。

保持部４２は、フェルール４１と集光レンズ４３とを内側に保持する略円筒体である。集光レンズ４３は、フェルール４１に収納される光源ファイバ２１のコア２１２に対向している。ここで、フェルール４１に対向する面と反対側から光を集光レンズ４３に照射すると、集光レンズ４３が光源ファイバ２１のコア２１２に集光することができる。回転停止部４４がフェルール４１を保持部４２の内周面に押し当て、フェルール４１が保持部４２に対して相対的に回転しないように固定する。保持部４２は、光源コネクタ４先端からフェルール４１に向かうにつれて、断面積を増加させるような形状、例えば、円錐台状の略円筒体である。さらに、保持部４２は、その外周面に、略垂直に起立する回転停止ピン４５を固定する。

接続部４６は、保持部４２の端部を外嵌し、光源ファイバ２１を内側に保持する略筒体である。接続部４６は、大径部４６１と、大径部４６１と比較して小さい径を有する小径部４６２とを有する。接続部４６は、小径部４６２の外周面に、略垂直に起立するナット当接部４２１を有する。

ナット４７は、大径部４６１を包含しつつメネジ部４７３を有する嵌合部４７１と、小径部４６２に遊びをもって嵌め合わされる遊嵌部４７２とを含む略円筒体である。ナット４７は、接続部４６の長手方向に沿って、ナット当接部４２１から大径部４６１までの距離Ｌ３を移動できる。また、ナット４７は、接続部４６を軸として回転可能に保持される。メネジ部４７３は、後述するコネクタガイド７６のオネジ部７６１と螺合することができる。

ハウジング４８は、保持部４２、接続部４６及びナット４７を包囲するように開口する一端部４８１と、小径部４６２を包囲する他端部４８２とを含む筒体である。ハウジング４８は、例えば、プラスチック樹脂からなる。ハウジング４８は、光源ファイバ２１の長手方向に沿って移動可能である。また、図８に示すように、一端部４８１はツバ部４８３を有する。また、ツバ部４８３は、光源ファイバ２１の軸方向に沿って突起する突起部４８４を有する。

保持部４２、接続部４６、ナット４７、及び、回転停止ピン４５は、所定の剛性と強度を兼ね備えた材料からなる。このような材料としては、例えば、ステンレス鋼を利用することができる。また、保持部４２、接続部４６、ナット４７、ナット当接部４２１、回転停止ピン４５は一体化しても構わない。また、同じ種類の材料を利用すると、各構成、特に保持部４２を光源部７に対して高い精度で位置合わせを行なえて、損失を抑制して光接続できて好ましい。

ここで、再び図１を参照すると、インターフェイス部６（電装部）は、光源コネクタ４と分離可能に接続される光源部７（図７参照）と、受光部（図示略）と、信号処理部（図示略）とを備える。受光部は、受光コネクタ５と分離可能に接続されて、スケールからの戻り光（スケール光）を受光して受光信号を生成する。信号処理部は、受光信号を処理して、検出ヘッド部２の位置情報を算出する。インターフェイス部６は、必要に応じて、生成した信号を外部機器へ出力する信号出力部、検出ヘッド部２の位置情報などを表示する表示部を備えてもよい。

再び図７を参照すると、光源部７は、光源７１と、光源保持部７２と、コリメートレンズ７３と、コリメートレンズ保持部７４と、光源ベース部７５と、コネクタガイド７６とを含む。

光源７１としては、例えば、ＬＤ（Laser Diode）を利用することができる。光源７１は、図示しない電装基板に接続されて、電流を供給されて発光し、コヒーレント光を入射光としてコリメートレンズ７３に入射させる。なお、光源７１としては、他にＨｅ−Ｎｅレーザを利用することもできる。

光源保持部７２は、光源７１を保持して、光源ベース部７５の設置面７５１に移動可能に設置される板状体である。詳細には、図９及び１０に示すように、光源保持部７２は、その４隅にネジ穴７２１を有する板状体である。光源保持部７２は、ネジ穴７２１にネジ７２２を締めて設置面７５１に設置されている。ネジ７２２のオネジ部がネジ穴７２１の内壁面から離間するように、ネジ７２２はネジ穴７２１より小さな径を有する。光源保持部７２は、ネジ７２２を緩めると、光源ベース部７５の設置面７５１に沿って二次元方向に移動して、光源７１の位置を微調整することができる。これにより、光源７１をコリメートレンズ７３に対して位置を合せることができる。また、光源保持部７２はカラー７７と、メタルワッシャ７８と、セラミックスワッシャ７９とを介して、ネジ７２２と接触している。メタルワッシャ７８は、ネジ７２２とセラミックスワッシャ７９との間に設置されている。メタルワッシャ７８は、ネジ７２２とセラミックスワッシャ７９との接触を防ぎ、ネジ７２２を円滑に締結させるとともに、セラミックスワッシャ７９を保護する。また、セラミックスワッシャ７９は、光源保持部７２とネジ７２２との間、及び、光源保持部７２と光源ベース７５の間にそれぞれ挟まれている。セラミックスワッシャ７９は、セラミックスからなり、電気的絶縁性を有するとともに、ネジ７２２を光源ベース部７５に締結する際に必要な剛性を有する。また、カラー７７は、ネジ穴７２１とネジ７２２とを隔てるように設置される。カラー７７は、樹脂からなり、電気的絶縁性を有する。光源保持部７２が設置面７５１に沿って二次元方向に移動しても、カラー７７がネジ７２２と光源保持部７２とを直に接触させないので、ネジ７２２と光源保持部７２を電気的に絶縁させる。

コリメートレンズ７３は、光源７１からの入射光を平行光にする。コリメートレンズ保持部７４は、コリメートレンズ７３を内側に保持する略筒体である。止めネジ７４１が、コリメートレンズ保持部７４を光源ベース部７５の内周面に押し付けて固定する。

光源ベース部７５は、コリメートレンズ保持部７４と、コネクタガイド７６とを内側に保持する略筒体である。光源ベース部７５は、コリメートレンズ保持部７４及びコネクタガイド７６を保持したまま、インターフェイス部６の内部の所定箇所に取り付けられる。光源ベース部７５は、光源部７と光源コネクタ４との接続分離を検知するための検知部７５３（図示略）を備える。検知部７５３は、例えば、突起部保持孔７５２（図８参照）の底部に設置される。光源コネクタ４と光源部７とを接続させると、突起部４８４が突起部保持孔７５２の底部まで到達する。すると、検知部７５３は突起部４８４により押圧されて、光源コネクタ４と光源部７との接続を検知する。さらに、検知部７５３は、図示しない電装基板に、接続についての検知信号を送ることができる。その後、光源コネクタ４と光源部７とを分離させると、検知部７５３は除荷されて、分離を検知することができる。さらに、検知部７５３は、図示しない電装基板に、分離についての検知信号を送ることができる。

コネクタガイド７６は、光源７１に向かうにつれて、断面積を減少させるような形状、例えば、円錐台状の空洞を有する略筒体である。コネクタガイド７６には、保持部４２が内挿され、保持部４２がコネクタガイド７６に嵌合する。図１１に示すように、コネクタガイド７６は、保持部４２を嵌合する側の開口部近傍に、溝部７６２を有する。溝部７６２は、コネクタガイド７６の軸方向に沿った長さを有する。溝部７６２には、回転停止ピン４５が嵌合する。メネジ部４７３は、遊嵌部４７２を大径部４６１に接触させたときの回転停止ピン４５から接続部４６側、特に、回転停止ピン４５から大径部４６１の端部までの範囲Ｒに有ると好ましい。これにより、溝部７６２に回転停止ピン４５を進入させないと、オネジ部７６１とメネジ部４７３とは互いに螺合しない。溝部７６２に回転停止ピン４５を進入させた後に、オネジ部７６１とメネジ部４７３とが互いに螺合し始める。回転停止ピン４５、保持部４２、コネクタガイド７６を破損させることなく、光源コネクタ４と光源部７とを接続することができる。保持部４２は、コネクタガイド７６に対して相対的に回転できないように保持される。

再び図１を参照すると、受光コネクタ５は、受光ファイバ２２を分離可能に受光部（図示略）に接続する。具体的には、受光ファイバ２２の一端部を、受光部に含まれる受光素子（図示略）に対向するように接続する。これにより、受光ファイバ２２を介して受光を受光素子へ入射する。受光素子が、受光信号を生成し、インターフェイス部６の信号処理部（図示略）に出力する。信号処理部は、受光信号に基づいて、検出ヘッド部２の位置情報を算出する。

ここで、光路を説明する。光源７１が、電流の供給を受けて発光すると、光がコリメートレンズ７３に入射する。すると、コリメートレンズ７３で平行化した光が、集光レンズ４３に入射する。集光レンズ４３は、平行光を光源ファイバ２１のコア２１２の光源側端部に集光する。次いで、光源ファイバ２１が、この光をコア２１２の検出ヘッド部２側端部に伝送し、スケール部１に照射する。照射された光のほとんどは、カバーガラス１３を通過して、スケール１１の目盛部１１１に入射する。スケール１１は、この光を受光ファイバ２２に向けて反射する。一方、光の一部は、カバーガラス１３を通過することなく上面１１２から反射する。上面１１２が傾斜しているので、この反射光は鉛直方向から傾斜した方向に、拡散又は進行する。つまり、上面１１２からの反射光を受光ファイバ２２から逸らすように拡散又は進行させることができ、受光ファイバ２２の受光するカバーガラス１３からの反射光の量を減ずる。スケール１１からの反射光は、受光ファイバ２２に入射する一方、カバーガラス１３からの反射光は、受光ファイバ２２に入射しない。したがって、スケール光を正確に受光でき、検出できる。

（接続方法）
次に、図１２を参照しつつ図１３を用いて、光源部７と光源コネクタ４とを接続する接続方法について説明する。図１２は、第１実施形態にかかる光電式エンコーダの光源コネクタの接続方法を表すフローチャートを示す。図１３は、第１実施形態にかかる光電式エンコーダの光源コネクタの接続方法を表す模式図を示す。

まず、図１３（ａ）に示すように、光源コネクタ４の保持部４２を、光源部７のコネクタガイド７６に挿入する（挿入ステップＳ１１）。

次いで、図１３（ｂ）に示すように、保持部４２の回転停止ピン４５をコネクタガイド７６の溝部７６２に進入させて、ナット４７を回転させて、メネジ部４７３とコネクタガイド７６のオネジ部７６１とを螺合させる。（螺合ステップＳ１２）。ここで、保持部４２は、ナット４７とコネクタガイド７６との間に挟まれて、受光ファイバ２２の軸方向Ｙについて固定される。また、保持部４２は、回転停止ピン４５を溝部７６２に進入させているので、軸方向Ｙを中心とした回転方向について固定される。これにより、光損失を抑制した光接続ができる。

最後に、図１３（ｃ）に示すように、ハウジング４８を光源ベース部７５に装着させる（装着ステップＳ１３）。詳細には、図８に示すように。ハウジング４８の突起部４８４を突起部保持孔７５２に挿入して、ツバ部４８３を光源ベース部７５に接触させる。これにより、図７に示すように、接続部４６、保持部４２等をハウジング４８に包含させて、保護することができる。また、突起部４８４が突起部保持孔７５２の底部に設置される検知部７５３（図示略）を押して、検知部７５３が接続についての信号を電装基板（図示略）に送る。さらに、電装基板が、光源７１に発光させるための信号を出力することができる。

なお、装着ステップＳ１３の完了後に、光源保持部７２を設置面７５１に沿う二次元平面上に沿って移動させて、光源７１を微調整する（微調整ステップ）を追加しても構わない。これにより、光源７１を、コリメートレンズ７３、集光レンズ４３、及び、光源ファイバ２１に対する位置を微調整できて、より確実に接続できて、光接続による損失を抑制し得る。また、エンコーダ１００を修理するために各構成を交換しても、この微調整を行うことで、挿入ステップＳ１１〜装着ステップＳ１３を経るだけで、光接続を再び容易に行うことができる。

（分離方法）
次に、図１４を参照しつつ図１５を用いて光源部７と光源コネクタ４とを分離する分離方法について説明する。図１４は、第１実施形態にかかる光電式エンコーダの光源コネクタの分離方法を表すフローチャートを示す。図１５は、第１実施形態にかかる光電式エンコーダの光源コネクタの分離方法を表す模式図を示す。

図１５（ａ）に示すように、ハウジング４８を光源ベース部７５から取り外す（取り外しステップＳ２１）。詳細には、ツバ部４８３を光源ベース部７５から離間させて、突起部４８４を突起部保持孔７５２から引き出す。これにより、突起部４８４による検知部７５３（図示略）の押圧を解除して、検知部７５３が分離についての信号を電装基板（図示略）に送る。電装基板が、発光を停止させるための信号を光源７１に出力する。これにより、光源７１が発光を停止して、光がコリメートレンズ７３から光源部７外方へ向かって照射されなくなる。

次いで、図１５（ｂ）に示すように、ナット４７を回転し、ナット４７とコネクタガイド７６との螺合を解除する（螺合解除ステップＳ２２）。

最後に、図１５（ｃ）に示すように、コネクタガイド７６から保持部４２を取り出す（取出ステップＳ２３）。詳細には、ナット４７とコネクタガイド７６との螺合を解除すると、ナット４７の遊嵌部４７２がナット当接部４２１に当たり、接続部４６を介してナット当接部４２１に接続される保持部４２がコネクタガイド７６から離間する方向に引き出される。これにより、保持部４２がコネクタガイド７６に固着していても、容易に固着を解き、光源部７から光源コネクタ４を分離することができる。

以上、本実施形態によれば、コリメートレンズ７３及び光源ファイバ２１を保持する保持部４２と、集光レンズ４３を保持するコネクタガイド７６とが、断面積を連続して変化する箇所で嵌合している。また、回転停止ピン４５が溝部７６２に嵌合しており、保持部４２がコネクタガイド７６に対して相対的に回転しない。これにより、光源コネクタ４と光源部７との脱着を繰り替えしても、集光レンズ４３をコリメートレンズ７３及び光源ファイバ２１に対して再現性良く所定の位置に合せることができる。また、温度が変化しても、コリメートレンズ７３及び光源ファイバ２１に対する集光レンズ４３の位置の変化が、所定の範囲内に収まるように維持することができる。すなわち、損失を抑制して光接続を行なうことができる。

（第２実施形態）
次に、図１６Ａ及び図１６Ｂを用いて第２実施形態にかかる光電式エンコーダについて説明する。図１６Ａは、第２実施形態にかかる光電式エンコーダのスケール部の斜視図を示す。図１６Ｂは、第２実施形態にかかる光電式エンコーダのスケール部の断面図を示す。エンコーダ２１００は、第１実施形態にかかるエンコーダ１００と、スケール部のみ異なる。その他の構成は、共通するため、相当の符号を付し、説明を省略する。また、スケール部２００１は、スケール部１と、スケール及びカバーガラスについて共通するため、相当の符号を付し、説明を省略する。

図１６Ａ及び図１６Ｂに示すように、スケール部２００１は、スケール２０１１とカバーガラス２０１３とに加え、スペーサ２０１５と、を含む。スケール部２００１は、検出ヘッド部２００２（図示略）との相対的な位置情報を読み取ることを希望する所定の箇所に取り付けられる。

スペーサ２０１５は、例えば、樹脂からなる板状体を成形したり、半導体製造プロセス用のエッチング処理により形成したりすることで得られる。スペーサ２０１５は、目盛部２１１１を包囲するようにスケール２０１１の主面２１１２上に設置又は形成される。スペーサ２０１５は、測定方向Ｘに延びて、目盛部２１１１を挟むように形成される上端部２１５１と下端部２１５２とを含む。スペーサ２０１５は、上端部２１５１から下端部２１５２に向かって、主面２１１２からの高さを高めるように形成される。スペーサ２０１５は、カバーガラス２０１３を、主面２１１２に対して所定の角度θで傾斜させつつ、支持する。ここで、スケール部２００１を、水平面に沿う所定の箇所に取り付けると、スケール２０１１の主面２１１２は水平面に沿う一方で、カバーガラス２０１３の上面２１３１は水平面に対して所定の角度θで傾斜することになる。また、カバーガラス２０１３とスペーサ２０１５とは、目盛部２１１１を密閉することできる。すなわち、カバーガラス２０１３とスペーサ２０１５とは、目盛部２１１１を保護する保護部として機能する。

ここで、光源２０７１による光をスケール部２００１に照射すると、第１実施形態にかかるエンコーダ１００と同様に、この照射した光のほとんどは、カバーガラス２０１３を通過して、スケール２０１１の目盛部２１１１に入射する。スケール２０１１は、位置情報を有する反射光を受光ファイバ２０２２（図示略）に向けて反射する。一方、この照射した光の一部は、カバーガラス２０１３を通過することなく上面２１３１から反射する。上面２１３１が傾斜しているので、この反射光は鉛直方向から傾斜した方向に、拡散又は進行する。つまり、上面２１３１からの反射光は受光ファイバ２０２２を逸らすように拡散又は進行させることができ、受光ファイバ２０２２の受光する反射光の量を減ずる。そのため、スケール２０１１とカバーガラス２０１３との多重干渉の発生が抑制されて、信号精度を維持することができる。

これらにより、スケールホルダ及びサイドパネルを省略して、省スペース化を図りつつ、カバーガラス２０１３からの反射光の影響を十分に抑制し得る。これにより、受光信号の精度を維持して、検出ヘッド部２の位置情報を検出することができる。

なお、第１実施形態では、一方のカバーガラス保持面１２３を他方のカバーガラス保持面１２４よりも高めたスケールホルダを用いたが、同一の高さのカバーガラス保持面を２面有するスケールホルダを用いて、一方のカバーガラス保持面にガラスビーズを混ぜた接着剤を塗布してもよい。また、下側主面に対して傾斜する上側主面を有するカバーガラスを用いてもよい。これらにより、スケールの主面に対して傾斜する上面を有するカバーガラスを得ることができる。

１、２００１スケール部、２、２００２検出ヘッド部、３バンドルファイバ、４光源コネクタ、５受光コネクタ、６インターフェイス部、
７光源部、１１、２０１１スケール、１２スケールホルダ、
１３、２０１３カバーガラス、１４サイドパネル、２０１５スペーサ、
１００、２１００エンコーダ、１１１、２１１１、２１１１目盛部、
１１２、２１１２主面、１２１、１２２スケール保持面、
１２３、１２４カバーガラス保持面、１２５取付穴、
１３１、２１３１上面、２１５１上端部、２１５２下端部

Claims

格子状の目盛部を有するスケールと、
コヒーレント光を前記スケールに照射する光源ファイバ、及び、前記スケールから反射される反射光を受光する受光ファイバを有する検出ヘッド部と、
前記検出ヘッド部に前記光源ファイバ及び前記受光ファイバを介して接続する電装部と、
前記目盛部から所定の間隔を空けつつ前記目盛部を覆う保護部とを備え、
前記保護部は、光透過性材料からなる部材であって、前記スケールの主面に対して傾斜する上面を有する光電式エンコーダ。
前記検出ヘッド部は、中心に前記光源ファイバ、その周りに前記受光ファイバを束ねたもので、
前記検出ヘッド部は、前記スケールに対して、垂直に配置され、かつ、前記光源ファイバからの光は前記スケールに対して垂直に入射して、
前記受光ファイバは前記スケールから垂直に反射された光を受光し、
前記保護部の上面は、前記保護部の上面からの反射光が前記検出ヘッド部の前記受光ファイバから逸れるように前記スケールに対して傾斜していることを特徴とする請求項１に記載される光電式エンコーダ。
前記保護部の前記上面を前記スケールの前記主面に対して傾斜させるように前記スケール及び前記保護部を保持するスケール保持部をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載される光電式エンコーダ。
前記スケールは、前記目盛部の周囲を包囲するように前記スケールの前記主面上に形成されるスペーサをさらに含み、
前記スペーサは、前記保護部の前記上面を前記スケールの前記主面に対して傾斜させるように前記保護部を保持することを特徴とする請求項１又は２に記載される光電式エンコーダ。