JP6169392B2 - 光電式エンコーダ - Google Patents

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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 (4)

  1. 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所定の角度θで傾斜する上面を有し、
    前記角度θは、前記保護部からの反射光の経路から前記受光ファイバを完全に逸らすために必要な角度の70%以上である、
    光電式エンコーダ。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
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