JP4932284B2 - Photoelectric encoder - Google Patents
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Description
本発明は、変位測定装置、工作機械等に使用される光電式エンコーダに関し、特に読み取りヘッドのアライメント調整が可能な光エンコーダに関する。 The present invention relates to a photoelectric encoder used in a displacement measuring device, a machine tool, and the like, and more particularly to an optical encoder capable of adjusting the alignment of a read head.
反射型位相格子スケールを利用した光電式エンコーダにおいては、点光源からのコヒーレント光を反射型位相格子スケールに照射することにより、スケール位置情報を有した回折光の干渉縞が生成される。そして、この干渉縞を位相検波することにより測長が可能となる(特許文献1参照)。
従来、この種の光電式エンコーダでは、点光源を中心とし、その周囲に2×2のマトリクス配置された90°位相差4相信号の差動信号を得ることにより、90°位相差2相信号を得ることが出来る。しかしながら、受光部が配置された読み取りヘッドの検出面がスケールに対して傾くと、得られる差動信号は、変動する。このように、測長部での真直度の変動に伴ない位相差2相信号にDC変動が生じ、位相検出において誤差が増大する。 Conventionally, in this type of photoelectric encoder, a 90 ° phase difference two-phase signal is obtained by obtaining a differential signal of a 90 ° phase difference four-phase signal centered on a point light source and arranged in a 2 × 2 matrix around the point light source. Can be obtained. However, when the detection surface of the read head in which the light receiving unit is disposed is inclined with respect to the scale, the obtained differential signal varies. In this way, DC fluctuations occur in the phase difference two-phase signal accompanying fluctuations in straightness in the length measuring section, and errors in phase detection increase.
スケール汚れ等による受光量の減少時には、光源の光量調整(APC)を受光信号のDC成分をフィードバックすることにより、受光感度を一定にすることができる。しかし、取付アライメントに誤差を有する場合は、フィードバックが適正にかからず、測長信号に誤差を発生させてしまう。 When the amount of light received decreases due to scale contamination or the like, the light sensitivity can be made constant by feeding back the light amount adjustment (APC) of the light source to the DC component of the light reception signal. However, if there is an error in the mounting alignment, the feedback is not properly applied and an error occurs in the length measurement signal.
本発明は、このような点に鑑み、アライメント調整を容易にし、使い勝手を向上させた光電式エンコーダを提供することを目的とする。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a photoelectric encoder that facilitates alignment adjustment and improves usability.
本発明に係る第1の光電式エンコーダは、測定軸方向に所定ピッチで回折格子が形成されたスケールと、このスケールに対して相対移動可能に配置され、前記スケールにコヒーレント光を照射する照射部、並びにこの照射部の周囲に前記測定軸方向及びこれと直交する方向に所定の間隔を空けて配置され前記照射部から出射され前記スケールの回折格子で反射された光を受光する複数の受光部が同一検出面上に配置された読み取りヘッドと、この読み取りヘッドの受光部からの受光信号を処理して前記スケールに対する前記読み取りヘッドの前記測定軸方向の変位を検出する信号処理手段とを備えた光電式エンコーダにおいて、前記受光部は、前記照射部から等距離に配置された透過型の回折格子を受光面に有し前記スケールに対する前記測定軸方向の変位を検出するための変位検出用受光部と、前記照射部を中心として前記スケールに対する前記検出面のピッチ及びロールを検出するための傾斜モニタ用受光部とを備え、前記信号処理手段は、前記傾斜モニタ用受光部からの受光信号によって前記変位検出用受光器の受光信号を補正するものであり、前記傾斜モニタ用受光部は、前記照射部から前記測定軸方向の一方の側にずれ、且つ前記照射部を中心として前記測定軸と直交する方向に均等配置された領域に照射される光をそれぞれ受光する一対のモニタ用受光部からなり、前記信号処理手段は、前記モニタ用受光部の受光信号の加算値により前記検出面のピッチを検出し、前記モニタ用受光部の受光信号の差分値によりロールを検出するものであることを特徴とする。
A first photoelectric encoder according to the present invention includes a scale in which a diffraction grating is formed at a predetermined pitch in the measurement axis direction, and an irradiation unit that is arranged to be relatively movable with respect to the scale and irradiates the scale with coherent light. And a plurality of light receiving units arranged around the irradiation unit at a predetermined interval in the measurement axis direction and a direction orthogonal thereto, and receiving light emitted from the irradiation unit and reflected by the diffraction grating of the scale Read signal heads arranged on the same detection surface, and signal processing means for detecting a displacement of the read head in the measurement axis direction relative to the scale by processing a light reception signal from a light receiving unit of the read head. In the photoelectric encoder, the light receiving unit has a transmissive diffraction grating arranged at an equal distance from the irradiation unit on a light receiving surface, and the measurement with respect to the scale. A light receiving unit for detecting a displacement for detecting a displacement in an axial direction; and a light receiving unit for an inclination monitor for detecting a pitch and a roll of the detection surface with respect to the scale with the irradiation unit as a center. Is for correcting the light reception signal of the displacement detection light receiver by the light reception signal from the inclination monitor light reception unit, and the inclination monitor light reception unit is disposed on one side of the measurement axis direction from the irradiation unit. shift, and the Ri Do in the direction perpendicular to the measuring axis around the irradiation unit light irradiated to justify region of a pair of monitor light receiving portion for receiving, respectively, said signal processing means, for the monitor The pitch of the detection surface is detected by the addition value of the light reception signal of the light receiving unit, and the roll is detected by the difference value of the light reception signal of the light receiving unit for monitoring .
本発明によれば、変位検出用受光部と、傾斜モニタ用受光部と、信号処理手段とを備えており、傾斜モニタ用受光部からの信号によって変位検出用受光部の受光信号が補正されるので、アライメント調整が容易となり、使い勝手を向上させた光電式エンコーダを提供することができる。 According to the present invention, the displacement detection light-receiving unit, the tilt monitor light-receiving unit, and the signal processing means are provided, and the light-receiving signal of the displacement detection light-receiving unit is corrected by the signal from the tilt monitor light-receiving unit. Therefore, it is possible to provide a photoelectric encoder that facilitates alignment adjustment and improves usability.
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係る光電式エンコーダついて説明する。 Hereinafter, a photoelectric encoder according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1実施形態]
図1〜図6を参照して本発明の第1実施形態に係る光電式エンコーダを説明する。
[First Embodiment]
A photoelectric encoder according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1に示すように、光電式エンコーダは、測定軸方向に所定ピッチで回折格子が形成されたスケール10と、光を照射すると共に光を受光する読み取りヘッド20と、読み取りヘッド20により検出したスケール10からの受光信号に基づき、その受光信号を補正する信号処理部30とを有する。スケール10の長手方向が測定軸Xとなる。読み取りヘッド20は、スケール10に対して所定距離Dを維持してX方向に相対移動可能に配置されている。なお、読み取りヘッド20が固定され、スケール10が相対移動する構成でも良い。すなわち、読み取りヘッド20とスケール10とは、X方向に相対移動可能であれば良い。
As shown in FIG. 1, the photoelectric encoder includes a
なお、以下において、スケール10の面と平行で、X方向に直交する方向をY方向、X方向及びY方向に直交する方向、すなわちスケール10の面に直交する方向をZ方向とする。また、スケール10と読み取りヘッド20との間のX−Z平面内での傾きをP(Pitch)方向、Y−Z平面内での傾きをR(Roll)方向、X−Y平面内での傾きをYa(Yaw)方向とする。
In the following, the direction parallel to the surface of the
スケール10は、X方向に沿って所定ピッチで周期的に配列されたY方向に延びる格子11を有する。格子11は、読み取りヘッド20の検出面上のX方向に対しては、0次回折光が減衰され、1次回折光による2つ山のガウス分布となるように、そのピッチが光源の波長との関係で決められている。また、格子11は、Y方向に対しては、例えば1つ山のガウス分布の光量分布を形成するように光を反射する。
The
読み取りヘッド20は、主として、1本の光源用光ファイバ21と、その周りに配置された6本の受光器用光ファイバ22と、これら1本の光源用光ファイバ21と6本の受光器用光ファイバ22を囲む円筒状の第1フェルール23と、それら光ファイバ21,22及び第1フェルール23の先端に設けられたキャップ型の第2フェルール24とから構成されている。
The read
次に、図2〜図4を参照して、この読み取りヘッド20を構成する光ファイバ21,22及びその回りに形成された第1フェルール23について説明する。図2は、読み取りヘッド20の正面図であり、図3は、読み取りヘッド20の光軸と直交する面の断面図、図4は、読み取りヘッド20の一部を切り欠いた断面斜視図である。
Next, with reference to FIGS. 2 to 4, the
図2〜図4に示すように、光源用光ファイバ21は、その芯の中心に形成された光を導波するコア21aと、そのコア21aの外周に形成されたコア21aよりも屈折率の低いクラッド21bと、これらクラッド21bの外周に形成された被覆21cとから形成されている。また、光源用光ファイバ21には、例えば、シングルモードファイバが使用される。
As shown in FIGS. 2 to 4, the light source
同様に、受光器用光ファイバ22は、その中心に形成された光を導波するコア22aと、そのコア22aの外周に形成されたコア22aよりも屈折率の低いクラッド22bと、クラッド22bの外周に形成された被覆22cとから形成されている。また、受光器用光ファイバ22には、例えば、マルチモードファイバが使用される。
Similarly, the optical fiber for
これら光源用光ファイバ21及び受光器用光ファイバ22は、それらを束ねた外接径(以下、バンドル径)よりも僅かに大きい内径を有するインナーチューブ201内に収容されている。このインナーチューブ201は、バンドル径×0.15以下が望ましいが、バンドル挿入時の密着偏りにより、0.2倍程度でも光ファイバ21,22の配置移動が起こらない。
The light source
光源用光ファイバ21のコア21a及びクラッド21bを含む径の大きさは、受光器用光ファイバ22のコア22a及びクラッド22bを含む径の大きさよりも小さい。
The diameter of the light source
そこで、光源用光ファイバ21の被覆21cは、その受光器用光ファイバ22の被覆22cの径よりも厚く形成され、光源用光ファイバ21のコア21aとクラッド21bと被覆21cとを合わせた径の大きさと、受光器用光ファイバ22のコア22aとクラッド22bと被覆22cとを合わせた径の大きさとが同一となるように形成されている。このようにコア及びクラッドの厚みに基づき、被覆21c,22cの厚みを形成することにより光ファイバ毎にコアとクラッドの厚さが異なっている場合であっても、その光ファイバの径は、同一径とすることができる。
Accordingly, the
したがって、本実施形態のように異種の特性を有する数本のファイバを密接して配置することが可能となる。また、光ファイバでは、被覆保護されているため、第1フェルール23挿入時に、被覆除去されたファイバに比べて破断の可能性が非常に低く、且つ、単線での被覆除去作業がないため、組み立て易い。したがって、結束した光ファイバ束を製作する際の、製作コストが低減され、歩留まりの向上が図れる。
Therefore, it is possible to closely arrange several fibers having different characteristics as in this embodiment. Further, since the optical fiber is covered and protected, the possibility of breakage is very low when the
光源用光ファイバ21の第2フェルール24とは反対側の末端には、例えば、LD等の光源が設けられている(図示略)。このLD等の光源から発せられた光は、光源用光ファイバ21のコア21aを導波して、コア21aの先端より照射される。すなわち、光源用光ファイバ21のコア21aの先端は照射部21aとして機能する。なお、この光源となる光は、LD、気体レーザ等のレーザ光のように位相の揃った指向性の良い光が好ましい。
For example, a light source such as an LD is provided at the end of the light source
受光器用光ファイバ22の第2フェルール24とは反対側の末端には、例えばCCD等の受光器が設けられている(図示略)。受光器用光ファイバ22のコア22aの第2フェルール24側の端部で受光された光は、コア22aを導波して、コア22aの反対側端部から出射され、CCDに受光される。すなわち、6本の受光器用光ファイバ22のコア22aの先端は、それぞれ受光部22a1〜22a6として機能する。
A light receiver such as a CCD is provided at the end of the light receiving
図3に示すように、受光部22a1と受光部22a4とがY方向に並ぶように、照射部(コア)21aを中心として、6つの受光部22a1〜22a6の中心が6角形状に配置されている。つまり、読み取りヘッド20は、照射部21aの周囲に測定軸方向及びこれと直交する方向に所定の間隔を空けて照射部21aと同一検出面上に配置された受光部22a1〜22a6を備えている。
As shown in FIG. 3, the centers of the six light receiving portions 22a1 to 22a6 are arranged in a hexagonal shape with the irradiation portion (core) 21a as the center so that the light receiving portions 22a1 and 22a4 are arranged in the Y direction. Yes. That is, the reading
第2フェルール24は、1本の光源用光ファイバ21の先端のコア21aに対応する箇所に設けられた開口25と、6本の受光器用光ファイバ22の先端のコア22aに対応する箇所に設けられたスリット26とを有する。
The
スリット26は、受光部22a1,22a4に対応する位置に設けられた第1のスリット26a、及びそれら以外の受光部22a2,22a3,22a5,22a6に対応する位置に設けられた第2のスリット26bを有する。
The
第1のスリット26aは、受光部22a1,22a4の中心よりもX方向の一方にずれた位置に形成されている。後述するように、これら第1のスリット26aにより入射光を遮られた受光部22a1,22a4は、スケール10に対する検出面のピッチ及びロール方向の傾きを検出するための傾斜モニタ用の受光部として使用される。
The
第2のスリット26bは、X方向に所定周期で形成されたY方向に延びるスリットでスケール10の格子11に対応した透過型回折格子型を形成している。これら第2のスリット26bを介して、受光部22a2,22a3,22a5,22a6には、スケール10の格子11からの反射光が受光される。この受光量を、スケール10に対して読み取りヘッド20を相対移動させながら、計測することにより、測定軸方向の変位を検出することが可能である。つまり、受光部22a2,22a3,22a5,22a6は、スケール10に対する測定軸方向の変位を検出するための変位検出用の受光部として使用される。
The
次に、図5を参照して、スケール10からの反射光の強度分布及びその反射光を受光する受光部22a1〜22a6の位置を説明する。なお、照射部21aからの光は、レーザ光などであるので、照射軸(Z方向)を中心に、ガウス分布(又はエアリーディスク形状分布)に広がる強度を有して照射される。
Next, the intensity distribution of the reflected light from the
図5(a)は、スケール10からの反射光のX方向の分布を示したものであり、実線は、アライメント調整がなされた場合の例を示したものであり、破線は、アライメント調整がなされていない場合の例を示したものである。図5(a)に示すように、X方向においては、照射部21aから照射された光は、スケール10に形成された格子11の凹凸の影響を受けて、±1次の回折光のみが反射される。したがって、その反射光の強度は、照射部21aの中心からずれて分布の中心を有する2つのガウス分布の重ね合わせとなる。第1のスリット26aによって、受光部22a1,22a4は、この分布のピークP1及びピークP2の間であって、その分布のバレーVからずれた位置A1において光を受光する。なお、これらの反射光のガウス分布の形状は、光源波長、スケール格子の周期、光源発散角度等で決定されるため、必ずしも2つのガウス分布の重ね合わせが、2つのピークを有するとは、限られない。したがって、そのガウス分布の重ね合わせが、一つのピークを持つ場合であれば、受光部22a1,22a4は、その分布のピークからずれた位置の反射光を受光する位置に設けられる。
FIG. 5A shows the distribution of reflected light from the
図5(b)は、スケール10からの反射光のY方向の分布を示したものであり、実線は、アライメント調整がなされた場合の例を示したものであり、破線は、アライメント調整がなされていない場合の例を示したものである。図5(b)に示すように、Y方向においては、その反射光は、スケール10に形成された格子11の影響を受けない。したがって、その反射光の強度分布は、照射部21aを中心とした一つのガウス分布となる。受光部22a1,22a4は、このガウス分布のピークP3から左右対称にずれたガウス分布の裾A2,A3において反射光を受光する位置に設けられている。
FIG. 5B shows the distribution of reflected light from the
変位検出用の受光部22a2,22a3,22a5,22a6は、それらの前面に形成されたスリット26bの空間的な位相により、互いに位相が異なるa相、bb相、b相、ab相の信号を受信する。ここで、a相とb相とは、90°位相がずれており、a相の反転信号がab相、b相の反転信号がbb相となっている。これら4相信号から90°位相が異なる2相のA相信号(a−ab)とB相信号(b−bb)を求めることができる。
The light receiving units 22a2, 22a3, 22a5, and 22a6 for detecting the displacement receive signals of a phase, bb phase, b phase, and ab phase that are different from each other due to the spatial phase of the
いま、スケール10と読み取りヘッド20とが、理想的なアライメント状態であったとすると、図6に示すように、A相信号とB相信号とにより得られるリサージュ波形は、A相軸とB相軸の交点を中心とする理想的な円となる。
Now, assuming that the
これに対し、スケール10に対して読み取りヘッド20がP(ピッチ)方向のアライメント誤差を含んでいる場合には、リサージュ波形は、図7(a)に示すように、直流誤差と位相誤差が発生し、第2象限及び第4象限にわたり、中心位置が変動し、リサージュ波形も楕円になる。また、スケール10に対して読み取りヘッド20がR(ロール)方向のアライメント誤差を含んでいる場合には、リサージュ波形は、図7(b)に示すように、直流誤差と位相誤差が発生し、第1象限及び第3象限にわたり、中心位置が変動し、リサージュ波形も楕円になる。更に、スケール10に対して読み取りヘッド20がYa(ヨー)方向のアライメント誤差を含んでいる場合には、リサージュ波形は、図7(c)に示すように、振幅誤差が発生し、リサージュ波形の半径が小さくなる。しかし、この場合、リサージュ波形自体は歪まない。
On the other hand, when the reading
そこで、上述したP方向及びR方向のアライメント誤差を傾斜モニタ用の受光部22a1,22a4により検出して補正する。 Therefore, the alignment errors in the P direction and the R direction described above are detected and corrected by the light receiving units 22a1 and 22a4 for tilt monitoring.
次に、図8を参照して、受光した光強度に基づいてアライメント誤差の補正を行う信号処理部30の機能ブロック図を説明する。
Next, with reference to FIG. 8, a functional block diagram of the
受光部22a1,22a4において受光された各々の信号は、それぞれアンプ31,32において増幅される。増幅された信号は、第1差分器33に入力されその差分信号として出力される。第1制御部34は、この差分信号をゼロとするように光電式エンコーダのアライメント調整、光源パワーの自動調整、動的にDC補整を行う。すなわち、R方向の補正を行う。
The respective signals received by the light receiving units 22a1 and 22a4 are amplified by the
アンプ31,32において増幅された信号は、分岐部35a,35bから第1加算器36に入力され、加算される。一方、第2加算器37は、受光部22a2,22a3,22a5,22a6において受光した信号を加算する。そして、第2差分器38は、第1加算器36及び第2加算器37からの入力された加算信号の差分を演算し、出力する。第2制御部39は、第2差分器38によって得られた差分信号が所定値となるように光電式エンコーダのアライメント調整、光源パワーの自動調整、動的にDC補整を行う。すなわち、P方向の補正を行う。
The signals amplified in the
以上のように本発明の第1実施形態に係る光電式エンコーダは、受光部22a2,22a3,22a5,22a6をスケール10に対する測定軸方向の変位を検出するための変位検出用の受光部として使用し、受光部22a1,22a4を検出面のピッチ及びロールを検出するための傾斜モニタ用の受光部として使用している。さらに、信号処理部30により受光部22a2,22a3,22a5,22a6により得られた測定軸方向の変位測定値を、受光部22a1,22a4により得られた信号に基づき補正可能としている。
As described above, the photoelectric encoder according to the first embodiment of the present invention uses the light receiving units 22a2, 22a3, 22a5, and 22a6 as the light receiving unit for detecting the displacement for detecting the displacement in the measurement axis direction with respect to the
このような構成とすることにより、従来においては、読み取りヘッド20を相対移動させながらリサージュ信号により、アライメント調整を行っていたが、静止した状態にあっても最適なアライメント調整が可能とされる。なお、動的なDC補正も可能である。
With such a configuration, conventionally, alignment adjustment is performed by a Lissajous signal while relatively moving the reading
また、ダイナミックレンジの信号調整においては差分信号を感度調整してDC調整信号として使用することにより、リアルタイムに補正が可能となる。さらに、真直度変動と検出感度が線形比例領域では、DC補正可能であるので、リニアライズ補正をすれば、変動幅レンジを拡大することができる。また、スケール10の汚れ等による、受光光量低下に対して正確なAPCフィードバックが可能である。
In the dynamic range signal adjustment, the differential signal can be corrected in real time by adjusting the sensitivity and using it as a DC adjustment signal. Furthermore, since the straightness variation and the detection sensitivity can be DC-corrected in a linear proportional region, the range of variation can be expanded by performing linearization correction. In addition, accurate APC feedback is possible with respect to a decrease in the amount of received light due to dirt on the
[第2実施形態]
次に、図9〜図11を参照して本発明の第2実施形態に係る光電式エンコーダを説明する。
[Second Embodiment]
Next, a photoelectric encoder according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
第2実施形態に係る光電式エンコーダの第1実施形態と異なる箇所は、主として、図9に示すように第1実施形態の6本の受光器用光ファイバ22の受光部22a1〜22a6に加え、さらにその左右両側(X方向両側)に2本の受光器用光ファイバ22による受光部22a7,22a8を備えた箇所にある。
The difference from the first embodiment of the photoelectric encoder according to the second embodiment is mainly in addition to the light receiving portions 22a1 to 22a6 of the six
具体的には、第2実施形態に係る読み取りヘッド20’は、1本の光源用光ファイバ21と、その周りに配置された8本の受光器用光ファイバ22とを矩形のフェルール23’に入れて形成した構造である。フェルール23’は、その端部に左側V溝整合要素23’aおよび右側V溝整合要素23’bを設けている。これら左側V溝整合要素23’aと右側V溝整合要素23’bに挟まれた界面に隣接するように、8本の受光器用光ファイバ22は配置されている。これら8本の受光器用光ファイバ22の束の上下左右の両端の受光部22a1,22a4,22a7,22a8を除く、受光部22a2,22a3,22a5,22a6には、Y方向に平行な溝を有する透過型回折格子を形成したマスク26’bが設けられている。
Specifically, the
この第2実施形態に係る読み取りヘッド20’において、受光部22a1及び22a4は、照射部21aの中心からY方向に均等距離に位置する箇所の反射光が受光されるように設けられている。また、受光部22a7及び22a8は、照射部21aの中心からX方向に均等距離に位置する箇所の反射光が受光されるように設けられている。また、受光部22a2,22a3,22a5,22a6は、マスク26b’により、干渉縞として反射光が受光されるようにされている。
In the read
このように配置された受光部22a1〜22a8において、第1実施形態と同様に受光部22a2,22a3,22a5,22a6から得られる信号をスケール10に対する測定軸方向の変位を検出するための信号として用いる。また、受光部22a7,22a8から得られる信号をスケール10に対する受光部のP方向の補正を行うための信号、受光部22a1,22a4から得られる信号をスケール10に対する受光部のR方向の補正を行うための信号として使用する。すなわち、それぞれの受光部22a1〜22a8と、反射光のX方向及びY方向の分布は、図10(a),(b)に示される関係となり、第1実施形態における図5とは異なり、X方向及びY方向ともにガウス分布の両裾の光強度A1’,A1’及びA2’,A2’を検出する。
In the light receiving units 22a1 to 22a8 arranged in this way, the signals obtained from the light receiving units 22a2, 22a3, 22a5, and 22a6 are used as signals for detecting the displacement in the measurement axis direction with respect to the
次に、図11を参照して、第2実施形態に係る光電式エンコーダの信号処理部30’を説明する。第2実施形態に係る光電式エンコーダにおいて、P方向とR方向の制御は、それぞれ独立した信号に基づき実行される。受光部22a1,22a4(Y方向の光強度の分布)からの信号は、それぞれアンプ31’,32’を介して増幅され、差分器33’により差分信号が生成される。第1制御部34’は、差分器33’からの差分信号がゼロになるように光電式エンコーダを制御し、R方向の補正を行う。
Next, a
同様に、受光部22a7,22a8(X方向の光強度の分布)からの信号をそれぞれアンプ31’’,32’’を介して増幅させ、差分器33’’により差分信号を生成する。そして、第2制御部39’は、差分器33’’からの差分信号がゼロになるように光電式エンコーダを制御し、P方向の補正を行う。
Similarly, signals from the
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更、追加、置換等が可能である。例えば、光源は、光ファイバによってレーザ光などを導くものに限られず、面発光ダイオード等であってもよい。また、光ファイバの円形の受光部に遮蔽物を被せる構造としたが、受光器用光ファイバを用いるものに限られず、縞状アレイのCCD等を直接形成することも可能である。 As mentioned above, although several embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these, A various change, addition, substitution, etc. are possible within the range which does not deviate from the meaning of invention. For example, the light source is not limited to the one that guides laser light or the like through an optical fiber, and may be a surface emitting diode or the like. Further, the circular light-receiving portion of the optical fiber is covered with a shielding object. However, the invention is not limited to using a light-receiving optical fiber, and a striped array CCD or the like can also be directly formed.
10…スケール、11…格子、20…読み取りヘッド、21…光源用光ファイバ、21a…コア(照射部)、21b…クラッド、21c…被覆、22…受光器用光ファイバ、22a1〜22a6…コア(受光部)、22b…クラッド、22c…被覆、23…第1フェルール、23’…フェルール、23’a…左側V溝整合要素、23’b…右側V溝整合要素、24…第2フェルール、26…スリット、26a…第1のスリット、26b…第2のスリット,26b’…マスク、30,30’…信号処理部、31,32,31’,32’,31’’,32’’…アンプ、33,33’,33’’,38…差分器、34,34’…第1制御部、36,37…加算器、39,39’…第2制御部。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
このスケールに対して相対移動可能に配置され、前記スケールにコヒーレント光を照射する照射部、並びにこの照射部の周囲に前記測定軸方向及びこれと直交する方向に所定の間隔を空けて配置され前記照射部から出射され前記スケールの回折格子で反射された光を受光する複数の受光部が同一検出面上に配置された読み取りヘッドと、
この読み取りヘッドの受光部からの受光信号を処理して前記スケールに対する前記読み取りヘッドの前記測定軸方向の変位を検出する信号処理手段と
を備えた光電式エンコーダにおいて、
前記受光部は、
前記照射部から等距離に配置された透過型の回折格子を受光面に有し前記スケールに対する前記測定軸方向の変位を検出するための変位検出用受光部と、
前記照射部を中心として前記スケールに対する前記検出面のピッチ及びロールを検出するための傾斜モニタ用受光部とを備え、
前記信号処理手段は、
前記傾斜モニタ用受光部からの受光信号によって前記変位検出用受光器の受光信号を補正するものであり、
前記傾斜モニタ用受光部は、
前記照射部から前記測定軸方向の一方の側にずれ、且つ前記照射部を中心として前記測定軸と直交する方向に均等配置された領域に照射される光をそれぞれ受光する一対のモニタ用受光部からなり、
前記信号処理手段は、前記モニタ用受光部の受光信号の加算値により前記検出面のピッチを検出し、前記モニタ用受光部の受光信号の差分値によりロールを検出するものである
ことを特徴とする光電式エンコーダ。 A scale in which diffraction gratings are formed at a predetermined pitch in the measurement axis direction;
Arranged so as to be movable relative to the scale, an irradiation unit for irradiating the scale with coherent light, and the irradiation unit around the irradiation unit and at a predetermined interval in the measurement axis direction and a direction orthogonal thereto A read head in which a plurality of light receiving portions that receive light emitted from the irradiation portion and reflected by the diffraction grating of the scale are arranged on the same detection surface;
In a photoelectric encoder comprising: a signal processing unit that processes a light reception signal from a light receiving unit of the reading head and detects a displacement of the reading head in the measurement axis direction with respect to the scale;
The light receiving unit is
A displacement-detecting light-receiving unit for detecting a displacement in the measurement axis direction with respect to the scale having a transmission type diffraction grating arranged at an equal distance from the irradiation unit on a light-receiving surface;
An inclination monitor light receiving unit for detecting a pitch and a roll of the detection surface with respect to the scale around the irradiation unit;
The signal processing means includes
The light reception signal of the displacement detection light receiver is corrected by the light reception signal from the light receiving unit for the tilt monitor,
The light receiving part for tilt monitor is
A pair of monitor light-receiving units that respectively receive light irradiated to areas that are shifted from the irradiation unit to one side in the measurement axis direction and that are evenly arranged in the direction orthogonal to the measurement axis with the irradiation unit as a center. Tona is,
The signal processing means detects the pitch of the detection surface based on an addition value of the light reception signal of the monitor light receiving unit, and detects a roll based on a difference value of the light reception signal of the monitor light reception unit. A photoelectric encoder.
先端に前記照射部を有する第1の光ファイバと、
この第1の光ファイバの周囲に配置されて先端に前記受光部を有する第2の光ファイバと、
これら第1及び第2の光ファイバの前記先端側を被覆材による被覆状態のまま緊密に束ねる円筒状のフェルールと
を備えてなることを特徴とする請求項1記載の光電式エンコーダ。 The read head is
A first optical fiber having the irradiation section at the tip;
A second optical fiber disposed around the first optical fiber and having the light receiving portion at the tip;
The photoelectric encoder according to claim 1, further comprising: a cylindrical ferrule that tightly bundles the tip ends of the first and second optical fibers in a state of being covered with a covering material.
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