JPH0882533A - Light source module and displacement measuring device using module thereof - Google Patents

Light source module and displacement measuring device using module thereof

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JPH0882533A
JPH0882533A JP24721294A JP24721294A JPH0882533A JP H0882533 A JPH0882533 A JP H0882533A JP 24721294 A JP24721294 A JP 24721294A JP 24721294 A JP24721294 A JP 24721294A JP H0882533 A JPH0882533 A JP H0882533A
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JP
Japan
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light source
source unit
light
collimator lens
lens holder
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Application number
JP24721294A
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Japanese (ja)
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Masaru Chichii
勝 乳井
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Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Publication of JPH0882533A publication Critical patent/JPH0882533A/en
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Abstract

PURPOSE: To provide a light source module, wherein the light source can be replaced quickly and simply from the outside without removing an encoder and the like from a control system when the trouble caused by the light source has occurred in the device such as the encoder, and a displacement measuring devide using the module thereof. CONSTITUTION: A light emitting element 4 and a first collimator lens 3 constitute a light source unit 1, which emits the luminous flux of parallel plane waves. The light source unit 1 and a second collimator lens 2, which is fixed to the specified position of an encoder, constitute a light source module. The second collimator lens 2 converts the luminous flux of the parallel plane waves into the converging or diverding luminous flux. The light source 1 can be attached, removed and replaced to and from the light source module as a unitary body.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光源モジュール及びそ
れを用いた変位測定装置に関し、例えばレーザー等の光
源からの光束を利用する計測器、情報機器等の光源部分
に好適に適用できるものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light source module and a displacement measuring device using the same, and can be suitably applied to a light source portion of a measuring instrument, information equipment or the like which uses a luminous flux from a light source such as a laser. is there.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、レーザー等を光源とする計測器や
情報機器が広く使用されている。例えばロータリーエン
コーダ等の変位測定装置では光学格子による光の変調作
用を利用して物体の変位情報を検出している。
2. Description of the Related Art At present, measuring instruments and information devices having a laser as a light source are widely used. For example, in a displacement measuring device such as a rotary encoder, displacement information of an object is detected by utilizing a light modulating action of an optical grating.

【0003】図4は半導体レーザーを光源とする従来の
ロータリーエンコーダの要部概略図である。図中、4は
半導体レーザー、20はコリメータレンズ、21は偏光
面22を内蔵する偏光ビームスプリッタ、25はプリズ
ム、26は1/4 波長板、6は反射部材、28は1/4 波長
板、29は光分割素子、30、31は偏光板、8は受光
センサーである。又、5は被測定物に固定されている透
明円板(スケール)40上に形成されている放射回折格
子(光学格子)である。なお、同じ部材を2個使用して
いる場合はa,bを付して区別している。
FIG. 4 is a schematic view of a main part of a conventional rotary encoder using a semiconductor laser as a light source. In the figure, 4 is a semiconductor laser, 20 is a collimator lens, 21 is a polarization beam splitter having a polarization plane 22 built therein, 25 is a prism, 26 is a 1/4 wavelength plate, 6 is a reflecting member, 28 is a 1/4 wavelength plate, Reference numeral 29 is a light splitting element, 30 and 31 are polarizing plates, and 8 is a light receiving sensor. Reference numeral 5 is a radiation diffraction grating (optical grating) formed on a transparent disk (scale) 40 fixed to the object to be measured. When two same members are used, they are distinguished by adding a and b.

【0004】図4(A),(B)によって従来のロータ
リーエンコーダの動作を説明する。同図において半導体
レーザー4より射出する光束はコリメータレンズ20に
よって所定位置に収束する光束に変化し、偏光ビームス
プリッター21に入射後、偏光面22で略等光量の反射
光束23と透過光束24の2つの直線偏光の光束に分か
れる。
The operation of the conventional rotary encoder will be described with reference to FIGS. 4 (A) and 4 (B). In the figure, the light beam emitted from the semiconductor laser 4 is changed by the collimator lens 20 into a light beam which is converged at a predetermined position, and after entering the polarization beam splitter 21, the reflected light beam 23 and the transmitted light beam 24 having a substantially equal amount of light are polarized by the polarization plane 22. It is divided into two linearly polarized light beams.

【0005】2つに分かれた光束は夫々偏光ビームスプ
リッタ21の中で2回反射を受けた後、プリズム25で
下方に偏向されて、放射回折格子5上の位置M1,M2
に入射する。そして放射回折格子5で発生する透過回折
光の内、特定の次数の回折光のみが反射部材6で反射さ
れ、再び位置M1,M2に入射し、回折を受ける。そし
て特定の次数の回折光が光束23と光束24の経路を逆
行し、偏光面22で合体して光束27となり、1/4 波長
板28を介し光分割素子29で2つの光束に分かれ、受
光センサー8a,8bに入射する。
The two split light beams are reflected twice in the polarization beam splitter 21, respectively, and then are deflected downward by the prism 25 to positions M1 and M2 on the radiation diffraction grating 5.
Incident on. Then, of the transmitted diffracted light generated by the radiation diffraction grating 5, only the diffracted light of a specific order is reflected by the reflecting member 6, again enters the positions M1 and M2, and is diffracted. Then, the diffracted light of a specific order travels backwards through the paths of the light flux 23 and the light flux 24, and is combined by the polarization plane 22 to become a light flux 27. It is incident on the sensors 8a and 8b.

【0006】以上の構成により、放射回折格子5の位置
M1,M2において選択する特定の次数を夫々m,nと
すれば、放射回折格子5の1ピッチ分の回転変位によっ
て、受光センサーから(2m−2n)個の正弦波形が得
られる。例えばm=1,n=−1の場合は、放射回折格
子5の1ピッチ分の回転変位によって4個の正弦波信号
が得られ、高分解能で回転量検出を行うことができる。
With the above configuration, if the specific orders selected at the positions M1 and M2 of the radiation diffraction grating 5 are m and n, respectively, the rotational displacement of one pitch of the radiation diffraction grating 5 causes the light receiving sensor (2 m -2n) sinusoidal waveforms are obtained. For example, when m = 1 and n = −1, four sine wave signals are obtained by rotational displacement of the radiation diffraction grating 5 for one pitch, and rotation amount detection can be performed with high resolution.

【0007】図4(C)はロータリーエンコーダ本体の
断面図である。図中、32はメイン基板、33は本体カ
バー、34はベアリングユニット部、35は回転軸であ
り、被測定物の回転物体と連結される。
FIG. 4C is a sectional view of the rotary encoder body. In the figure, 32 is a main substrate, 33 is a main body cover, 34 is a bearing unit, and 35 is a rotating shaft, which is connected to a rotating object of the object to be measured.

【0008】このような半導体レーザを光源とするエン
コーダは、サブミクロン単位の分解能が要求される高精
度、精密制御技術の分野で用途が拡大しつつある。その
ような分野ではエンコーダの使用条件として連続通電で
使用されるのが一般的であるので、半導体レーザの寿命
信頼性を考慮した設計が必要となる。
The encoder using such a semiconductor laser as a light source is expanding its application in the field of high precision and precision control technology requiring a resolution of submicron unit. In such a field, it is common that the encoder is continuously energized as a condition of use, and therefore, it is necessary to design the semiconductor laser in consideration of life reliability.

【0009】半導体レーザの寿命を規定している要因と
して、バルク劣化、反射面劣化、サージによる発光端面
破壊などが挙げられるが、このような要因に因ってエン
コーダ機能に障害が発生すれば、直ちに制御システム全
体へ影響が及ぶので、かかる場合その迅速な回復処置が
必要である。
Factors that define the life of the semiconductor laser include bulk deterioration, reflection surface deterioration, and light-emitting end face destruction due to surge. If such a factor causes a failure in the encoder function, In such a case, quick recovery action is necessary because the entire control system is immediately affected.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】エンコーダが稼働中に
このような光源に起因する障害が発生した場合、従来は
エンコーダ本体を一旦モータ駆動部からはずし、さらに
エンコーダカバー33を外した後、光源である半導体レ
ーザを交換して再度光学、電気調整しなければならなか
った。
When a failure due to such a light source occurs during operation of the encoder, conventionally, the encoder main body is once removed from the motor drive unit, and the encoder cover 33 is removed. I had to replace a semiconductor laser and re-adjust the optical and electrical settings.

【0011】従来例の構成では、半導体レーザ4とコリ
メータレンズ20との間隔及び光軸上の発光点位置の調
整は、受光センサー8に入射する光束位置とその形状変
化、さらに放射回折格子5の位置M1、M2を介した2
光束のワンカラー度調整による正弦波信号のコントラス
トを確認することによって、エンコーダ本体上で直接行
っている。
In the configuration of the conventional example, the distance between the semiconductor laser 4 and the collimator lens 20 and the position of the light emitting point on the optical axis are adjusted by adjusting the position of the light beam incident on the light receiving sensor 8 and its shape change, and further by changing the shape of the radiation diffraction grating 5. 2 via position M1, M2
This is done directly on the encoder body by checking the contrast of the sine wave signal by adjusting the one-color degree of the light flux.

【0012】例えば、図5は半導体レーザー4とコリメ
ータレンズ20との間隔誤差に伴う受光センサーの有効
面積部9上に入射する光束の形状が変化する状況の説明
図である。図5(A)は正しく調整された基準位置の場
合で、受光センサーの有効面積部9に対して光束100
は略等価面積で重なるようになっている。これに対し、
基準位置から間隔が±20μm狂った場合、それぞれ図
5(B),(C)に示すように光束100の形状が大き
く変化して、受光センサーの有効面積部9に対して大き
くはみ出したり、著しく小さくなったりして、センサー
からの正弦波信号の振幅が小さくなったり、信号が歪ん
だりする。
For example, FIG. 5 is an explanatory view of a situation in which the shape of the light beam incident on the effective area portion 9 of the light receiving sensor changes due to the gap error between the semiconductor laser 4 and the collimator lens 20. FIG. 5 (A) shows a case where the reference position is adjusted correctly, and the luminous flux 100 with respect to the effective area portion 9 of the light receiving sensor.
Are approximately equal in area and overlap. In contrast,
When the distance deviates from the reference position by ± 20 μm, the shape of the light flux 100 changes greatly as shown in FIGS. 5 (B) and 5 (C), respectively, and largely protrudes from the effective area portion 9 of the light receiving sensor, or remarkably. It becomes smaller, the amplitude of the sine wave signal from the sensor becomes smaller, or the signal is distorted.

【0013】従って従来例の場合は半導体レーザー4と
コリメータレンズ20の相互の位置調整は高精度を要す
ので、エンコーダ稼働中に光源に起因する障害が発生し
た場合、エンコーダ本体が制御システム内でモータ駆動
部と連結されたままでカバーを外すことなく光源のみを
交換し、先に説明したような調整を行うことは実際には
非常に困難であり、エンコーダ及びこれを含む制御シス
テムの再起動までに多くの時間を必要としていた。
Therefore, in the case of the conventional example, the mutual adjustment of the position of the semiconductor laser 4 and the collimator lens 20 requires high accuracy. Therefore, if a failure due to the light source occurs during the operation of the encoder, the encoder main body is controlled in the control system. It is actually extremely difficult to replace only the light source and remove the cover without removing the cover while it is still connected to the motor drive unit, until the encoder and the control system including it are restarted. Needed a lot of time.

【0014】本発明はエンコーダ等の機器において光源
に起因する障害が発生した場合、エンコーダ等を制御シ
ステム系内から外すことなく、外部より迅速で簡便な光
源交換が行える光源モジュール及びそれを用いた変位測
定装置の提供を目的としている。
The present invention uses a light source module and a light source module capable of performing quick and simple light source replacement from the outside without removing the encoder or the like from the control system system when a failure due to the light source occurs in a device such as an encoder. It is intended to provide a displacement measuring device.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明の光源モジュール
の構成は、 (1−1)発光素子と第1のコリメータレンズを有して
平行平面波の光束を射出する光源ユニットを、該光源ユ
ニットに対向配置し、該平行平面波の光束を収束、もし
くは発散する光束に変換する第2のコリメータレンズに
対して着脱可能に連結したことを特徴としている。
The light source module according to the present invention comprises: (1-1) a light source unit which has a light emitting element and a first collimator lens and which emits a parallel plane wave light beam. It is characterized in that they are arranged so as to face each other and are detachably connected to a second collimator lens that converts the light flux of the parallel plane wave into a light flux that converges or diverges.

【0016】特に、(1−1−1)前記光源ユニット
は、前記第2のコリメータレンズを保持して所定位置に
固定する第2のレンズホルダーとインロウ構造で結合す
る結合手段を有し、該光源ユニットと該第2のレンズホ
ルダーとの結合に際して、該光源ユニットを覆うケース
が該光源ユニットの後部に圧接する、(1−1−2)前
記光源ユニットは、前記第2のコリメータレンズを保持
して所定位置に固定する第2のレンズホルダーとテーパ
ー構造で結合する結合手段を有し、該第2のレンズホル
ダーは該光源ユニット用の仮固定部材を具備し、該光源
ユニットと該第2のレンズホルダーとの結合に際して、
該光源ユニットを覆うケースが該光源ユニットの後部に
圧接すること等を特徴としている。
[0016] In particular, (1-1-1) the light source unit has a second lens holder for holding the second collimator lens and fixing it at a predetermined position, and a connecting means for connecting the second lens holder by an in-row structure. Upon coupling the light source unit and the second lens holder, a case covering the light source unit is pressed against the rear part of the light source unit. (1-1-2) The light source unit holds the second collimator lens. And a second lens holder that is fixed at a predetermined position and has a coupling means that couples with a taper structure, and the second lens holder includes a temporary fixing member for the light source unit, and the light source unit and the second lens holder. When connecting with the lens holder of
The case that covers the light source unit is in pressure contact with the rear portion of the light source unit.

【0017】又、本発明の変位測定装置の構成は、 (1−2)発光素子と第1のコリメータレンズを有して
平行平面波の光束を射出する光源ユニットを、該光源ユ
ニットに対向配置し、該平行平面波の光束を収束、もし
くは発散する光束に変換する第2のコリメータレンズに
対して着脱可能に連結した光源モジュールからの光束を
利用して変位物体の変位情報を検出していることを特徴
としている。
Further, in the configuration of the displacement measuring apparatus of the present invention, (1-2) a light source unit having a light emitting element and a first collimator lens for emitting a light flux of a parallel plane wave is arranged opposite to the light source unit. Displacement information of the displacement object is detected using a light beam from a light source module detachably connected to a second collimator lens that converts the light beam of the parallel plane wave into a light beam that converges or diverges. It has a feature.

【0018】特に、(1−2−1)前記光源ユニット
は、前記第2のコリメータレンズを保持して前記変位測
定装置の所定位置に固定する第2のレンズホルダーとイ
ンロウ構造で結合する結合手段を有し、該光源ユニット
と該第2のレンズホルダーとの結合に際して、該光源ユ
ニットを覆うケースが該光源ユニットの後部に圧接す
る、(1−2−2)前記光源ユニットは、前記第2のコ
リメータレンズを保持して前記変位測定装置の所定位置
に固定する第2のレンズホルダーとテーパー構造で結合
する結合手段を有し、該第2のレンズホルダーは該光源
ユニット用の仮固定部材を具備し、該光源ユニットと該
第2のレンズホルダーとの結合に際して、該光源ユニッ
トを覆うケースが該光源ユニットの後部に圧接すること
等を特徴としている。
(1-2-1) In particular, (1-2-1) the light source unit has a second lens holder for holding the second collimator lens and fixing the second collimator lens at a predetermined position of the displacement measuring device. And a case that covers the light source unit press-contacts with a rear portion of the light source unit when the light source unit and the second lens holder are coupled to each other. Second lens holder for holding the collimator lens and fixing it at a predetermined position of the displacement measuring device, has a coupling means for coupling with a taper structure, and the second lens holder has a temporary fixing member for the light source unit. When the light source unit and the second lens holder are coupled, a case covering the light source unit is in pressure contact with the rear portion of the light source unit.

【0019】[0019]

【実施例】図1は、本発明の光源モジュールを変位測定
装置としてロータリーエンコーダに適用した実施例1の
光学系の説明図であり、図2は本発明の光源モジュール
の実施例1の要部概略図及びその交換方法を説明する図
である。
1 is an explanatory view of an optical system of a first embodiment in which the light source module of the present invention is applied to a rotary encoder as a displacement measuring device, and FIG. 2 is a main part of the first embodiment of the light source module of the present invention. It is a schematic diagram and a figure explaining the exchange method.

【0020】図1(A)は光学系の平面図であり、図1
(B)はその側面図である。図中、4は半導体レーザー
(発光素子)、3は第1のコリメータレンズであり、半
導体レーザー4から出射するレーザー光を平行平面波に
変換している。半導体レーザー4及び第1のコリメータ
レンズ3は夫々光源ユニット1の一要素を構成してい
る。
FIG. 1A is a plan view of the optical system.
(B) is a side view thereof. In the figure, 4 is a semiconductor laser (light emitting element), 3 is a first collimator lens, which converts laser light emitted from the semiconductor laser 4 into parallel plane waves. The semiconductor laser 4 and the first collimator lens 3 each constitute an element of the light source unit 1.

【0021】2は第2のコリメータレンズであり、後述
する図1(C)に示すように、光源ユニット1より射出
する平行平面波を反射手段6の反射面7に一旦集光する
収束光に変換する。光源ユニット1と第2のコリメータ
レンズ2は光源モジュールの一要素を構成している。
Reference numeral 2 denotes a second collimator lens, which converts a parallel plane wave emitted from the light source unit 1 into convergent light which is once condensed on the reflecting surface 7 of the reflecting means 6, as shown in FIG. 1 (C) described later. To do. The light source unit 1 and the second collimator lens 2 form one element of the light source module.

【0022】21は偏光面22を内蔵する偏光ビームス
プリッタ、25はプリズム、26は1/4 波長板、6は反
射部材、28は1/4 波長板、29は光分割素子、30、
31は偏光板、8は受光センサーである。又、5は被測
定物に固定されている透明円板(スケール)40上に形
成されている放射回折格子(光学格子)である。なお、
同じ部材を2個使用している場合はa,bを付して区別
している。
Reference numeral 21 is a polarization beam splitter having a polarization plane 22 built therein, 25 is a prism, 26 is a quarter wavelength plate, 6 is a reflecting member, 28 is a quarter wavelength plate, 29 is a light splitting element, 30,
Reference numeral 31 is a polarizing plate, and 8 is a light receiving sensor. Reference numeral 5 is a radiation diffraction grating (optical grating) formed on a transparent disk (scale) 40 fixed to the object to be measured. In addition,
When two identical members are used, they are distinguished by adding a and b.

【0023】実施例では、コリメータレンズ系を2つの
レンズ、即ち第1のコリメータレンズ3と第2のコリメ
ータレンズ2とで構成し、その2つのレンズ間では光束
を平行平面波としておき、一方の第2のコリメータレン
ズ2はエンコーダ本体内に常設固定し、他方の半導体レ
ーザ4と第1のコリメータレンズ3とを光源ユニット1
としてユニット化してエンコーダ本体から交換可能とす
る構成にしている。これにより、光源の交換前後におい
ても光束の所定の収束、発散関係を維持することがで
き、かつカバー全体を外すことなく、迅速な光源交換を
可能するものである。
In the embodiment, the collimator lens system is composed of two lenses, that is, the first collimator lens 3 and the second collimator lens 2, and the light beam is set as a parallel plane wave between the two lenses, and one of the first and second collimator lenses is used. The second collimator lens 2 is permanently fixed in the encoder body, and the other semiconductor laser 4 and the first collimator lens 3 are connected to the light source unit 1.
As a unit, the encoder body is replaceable. As a result, the predetermined convergence and divergence of the light flux can be maintained before and after the replacement of the light source, and the light source can be quickly replaced without removing the entire cover.

【0024】光学系の動作について説明する。実施例1
において半導体レーザー4より射出する光束は第1及び
第2のコリメータレンズ3、2によって所定位置に収束
する光束に変化し、偏光ビームスプリッター21に入射
後、偏光面22で略等光量の反射光束23と透過光束2
4の2つの直線偏光の光束に分かれる。
The operation of the optical system will be described. Example 1
In the above, the light beam emitted from the semiconductor laser 4 is changed into a light beam which converges to a predetermined position by the first and second collimator lenses 3 and 2, and after entering the polarization beam splitter 21, a reflected light beam 23 having a substantially equal light amount on the polarization plane 22. And transmitted light flux 2
It is divided into two linearly polarized light beams of No. 4.

【0025】このうち反射光束23はプリズム25aで
反射されて、被測定物である回転物体に固定されている
透明円板40上に形成されている放射状回折格子5上の
位置M1に入射する。そして放射回折格子5で透過回折
して発生するいろいろな回折光の内特定の次数の回折光
は放射回折格子5から略垂直に射出し、1/4 波長板26
aによって円偏光となって反射部材6aにより反射し、
再び同一光路を逆行して再度1/4 波長板26aを通過し
て入射時とは90°偏光方位の異なる直線偏光となって
放射回折格子5上の略同一の位置M1に再入射する。そ
して放射回折格子5により再回折されて発生するいろい
ろな回折光の内、特定の次数の回折光はプリズム25a
を介して前記偏光ビームスプリッター21に再入射す
る。
Among them, the reflected light beam 23 is reflected by the prism 25a and is incident on the position M1 on the radial diffraction grating 5 formed on the transparent disk 40 fixed to the rotating object as the object to be measured. The diffracted light of a specific order among the various diffracted light generated by the transmission diffraction by the radiation diffraction grating 5 is emitted from the radiation diffraction grating 5 in a substantially vertical direction, and the 1/4 wavelength plate 26
It becomes circularly polarized light by a and is reflected by the reflection member 6a,
The light beam travels back through the same optical path again and again passes through the 1/4 wavelength plate 26a to become linearly polarized light having a 90 ° polarization direction different from that at the time of incidence, and reenters the radiation diffraction grating 5 at substantially the same position M1. Of the various diffracted light generated by being re-diffracted by the radiation diffraction grating 5, the diffracted light of a specific order is the prism 25a.
It re-enters the polarization beam splitter 21 via the.

【0026】また前記透過光束24は偏光面22に対し
て前記反射光束23と対称な光路を取り、放射回折格子
5上で位置M1と回転中心に対して略点対称な位置M2
において放射回折格子5に入射し、透過回折を受け、特
定の回折光が反射部材6bにおいて反射され、再び放射
回折格子5に入射し、再び透過回折を受け、特定次数の
回折光がプリズム25bに入射し、反射されて偏光ビー
ムスプリッター21に再入射する。
The transmitted light beam 24 has an optical path symmetrical to the reflected light beam 23 with respect to the polarization plane 22, and is located on the radiation diffraction grating 5 at a position M1 and a position M2 which is substantially point-symmetrical with respect to the center of rotation.
At the radiation diffraction grating 5 and undergoes transmission diffraction, the specific diffracted light is reflected by the reflecting member 6b, again enters the radiation diffraction grating 5, undergoes transmission diffraction again, and diffracted light of a specific order is transmitted to the prism 25b. It is incident, reflected, and re-enters the polarization beam splitter 21.

【0027】これらの2光束は偏光面22を介して合体
し、光束27となり、1/4 波長板28を通った後、光分
割素子29で2つの光束に分かれ、各々の光束は互いの
偏光方位を45゜異ならせて配置した偏光板30、31
を通って双方の光束を90°の位相差を有する直線偏光
として各々の受光センサー8a、8bに入射している。
These two light fluxes are combined via a polarization plane 22 to form a light flux 27, which after passing through a quarter-wave plate 28, is split into two light fluxes by a light splitting element 29, and the respective light fluxes are polarized with respect to each other. Polarizing plates 30 and 31 arranged in different directions by 45 °
Both light fluxes are made incident on the respective light receiving sensors 8a and 8b as linearly polarized light having a phase difference of 90 °.

【0028】このような構成において、放射回折格子5
の1ピッチ分の回転変位によって、前記反射光束23側
の回折次数をm、また前記透過光束24側の回折次数を
nとすると、受光センサー8から(2m−2n)個の正
弦波形が得られる。例えばm=1,n=−1の場合は、
放射回折格子5の1ピッチ分の回転変位によって4個の
正弦波形が得られ、高分解能で回転量検出を行うことが
できる。次に実施例1の光源モジュールの構造と光源ユ
ニット1の交換方法を説明する。図2(A)は実施例1
の要部概略図であり、実施例1の光源ユニット1をエン
コーダにマウントするプロセスの説明図であり、図2
(B)は実施例1の光源ユニット1がエンコーダにマウ
ントされている場合の図である。
In such a structure, the radiation diffraction grating 5
When the diffraction order on the side of the reflected light beam 23 is m and the diffraction order on the side of the transmitted light beam 24 is n, (2m-2n) sine waveforms are obtained from the light receiving sensor 8 by the rotational displacement of 1 pitch. . For example, when m = 1 and n = -1,
Four sine waveforms are obtained by the rotational displacement of the radiation diffraction grating 5 for one pitch, and the rotation amount can be detected with high resolution. Next, the structure of the light source module of the first embodiment and the method of replacing the light source unit 1 will be described. FIG. 2A shows the first embodiment.
2 is a schematic view of a main part of FIG. 2, and is an explanatory view of a process of mounting the light source unit 1 of Example 1 on an encoder.
FIG. 6B is a diagram when the light source unit 1 of the first embodiment is mounted on the encoder.

【0029】図中、10は第1のコリメータレンズ3を
保持する第1のレンズホルダーであり、その外側円筒面
は雄側のインロウ部分(結合手段)を持っている。11
はレーザーホルダーであり、電気絶縁材料からなり半導
体レーザ4と保護回路付の基板12を内蔵している。1
4は回路パターンであり、保護回路付基板12とエンコ
ーダ側の端子13を繋ぐ。13はエンコーダ本体のメイ
ン基板32側の端子である。
In the figure, 10 is a first lens holder for holding the first collimator lens 3, the outer cylindrical surface of which has a male-side inlay portion (coupling means). 11
Is a laser holder, which is made of an electrically insulating material and has a semiconductor laser 4 and a substrate 12 with a protective circuit built therein. 1
Reference numeral 4 is a circuit pattern, which connects the substrate 12 with the protection circuit and the terminal 13 on the encoder side. Reference numeral 13 is a terminal on the main board 32 side of the encoder body.

【0030】なお、半導体レーザー4、第1のコリメー
タレンズ3、レンズホルダー10、レーザーホルダー1
1、保護回路付基板12、回路パターン14等は夫々光
源ユニット1の一要素を構成している。
The semiconductor laser 4, the first collimator lens 3, the lens holder 10, and the laser holder 1
1, the substrate 12 with the protection circuit, the circuit pattern 14 and the like respectively constitute one element of the light source unit 1.

【0031】光源ユニット1では、第1のコリメートレ
ンズ3と半導体レーザ4の発光点位置との相互の間隔及
び位置は所定の精度内に事前に調整されており、光源ユ
ニット1は平行平面波の光束を射出する。
In the light source unit 1, the mutual distance and position between the first collimating lens 3 and the light emitting point position of the semiconductor laser 4 are adjusted in advance within a predetermined accuracy, and the light source unit 1 emits a parallel plane wave light beam. Inject.

【0032】15は第2のレンズホルダーであり、第2
のコリメータレンズ2を保持すると共に光束入射側に雌
側のインロウ部分を持っている。そして第2のレンズホ
ルダー15はエンコーダ側に固定している。
Reference numeral 15 is a second lens holder,
It holds the collimator lens 2 and has a female-side inlay portion on the light beam incident side. The second lens holder 15 is fixed to the encoder side.

【0033】光源ユニット1と第2のレンズホルダー1
5とはインロウ構造で結合する。この場合、インロウ構
造によりコリメータレンズ2、3間に微小な光軸ズレが
所定公差内で発生しても、光源ユニット1からは第2の
コリメータレンズ2に対しては平行平面波の光束を入射
するので、前記のとうり光源の交換前後において光束の
所定の収束、発散関係を維持することができる。
Light source unit 1 and second lens holder 1
5 is connected by an inlay structure. In this case, even if a slight optical axis shift occurs between the collimator lenses 2 and 3 within a predetermined tolerance due to the inlay structure, a light flux of parallel plane waves is incident on the second collimator lens 2 from the light source unit 1. Therefore, it is possible to maintain the predetermined convergence and divergence relationship of the light flux before and after the replacement of the trailing light source.

【0034】16は光源ユニット1を第2のレンズホル
ダー15にインロウ結合した後、光源ユニット1を後部
から押しながら最終的に固定する機能を兼ねたケースで
ある。
Reference numeral 16 denotes a case which also has a function of finally fixing the light source unit 1 by pushing the light source unit 1 from the rear part after the light source unit 1 is inlay-bonded to the second lens holder 15.

【0035】従って本実施例で光源ユニット1の交換に
当たっては、ケース16を外して光源ユニットを抜き取
り、新しい光源ユニット1を差し込んでインロウ結合を
行い、最後にケース16をねじ込んで、第2図(B)に
示す状態で光源ユニット1の交換が完了する。
Therefore, when replacing the light source unit 1 in the present embodiment, the case 16 is removed, the light source unit is removed, a new light source unit 1 is inserted and inlay connection is performed, and finally the case 16 is screwed in, and the case shown in FIG. The replacement of the light source unit 1 is completed in the state shown in B).

【0036】なお、光源ユニット1、第2のコリメータ
レンズ2、第2のレンズホルダー15、端子13及びケ
ース16等は夫々本発明の光源モジュールの一要素を構
成している。
The light source unit 1, the second collimator lens 2, the second lens holder 15, the terminal 13 and the case 16 each constitute one element of the light source module of the present invention.

【0037】図3は、本発明の光源モジュールの実施例
2の要部概略図である。実施例2では実施例1と同一の
部分に対しては共通の記号を使用する。実施例2が実施
例1と異なる点は光源ユニット1と第2のレンズホルダ
ー15の結合の仕方が実施例2ではテーパー結合となっ
ている点である。即ち実施例2ではレンズホルダー10
と第2のレンズホルダー15は互いにテーパ部17(結
合手段)を有している。更にレーザホルダー11の外周
に溝部18を設け、この溝部に対応する複数個の板バネ
(光源ユニット用の仮固定部材)19a、19bを第2
のレンズホルダー15に設けている。
FIG. 3 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 2 of the light source module of the present invention. In the second embodiment, common symbols are used for the same parts as in the first embodiment. The second embodiment differs from the first embodiment in that the light source unit 1 and the second lens holder 15 are coupled to each other in the taper coupling in the second embodiment. That is, in the second embodiment, the lens holder 10
The second lens holder 15 and the second lens holder 15 have tapered portions 17 (coupling means). Further, a groove 18 is provided on the outer circumference of the laser holder 11, and a plurality of leaf springs (temporary fixing members for the light source unit) 19a and 19b corresponding to the groove 18 are provided in the second portion.
It is provided on the lens holder 15.

【0038】実施例2は、実施例1のインロウ構造によ
る結合方法と比較して、第1及び第2のコリメータレン
ズ3、2相互の光軸偏心をより低減できるだけでなく、
光源ユニット1の挿入、付きあてがより簡単に行えると
同時に、エンコーダ本体の取り付け姿勢の方向に関係な
く光源ユニット1を板バネ19によって仮固定すること
ができ、特に交換作業が容易になる。なお、板バネ19
も本発明の光源モジュールの一要素を構成している。
The second embodiment can not only reduce the optical axis decentering between the first and second collimator lenses 3 and 2 as compared with the coupling method by the inlay structure of the first embodiment, but also
The light source unit 1 can be inserted and attached more easily, and at the same time, the light source unit 1 can be temporarily fixed by the leaf spring 19 regardless of the direction of the mounting posture of the encoder body, which facilitates replacement work in particular. The leaf spring 19
Also constitutes an element of the light source module of the present invention.

【0039】以上の実施例は本発明をロータリーエンコ
ーダに適用したものであったが、本発明はこの他にリニ
アエンコーダや発光素子を光源とする情報機器等に広く
適用出来るものである。
Although the present invention is applied to the rotary encoder in the above embodiments, the present invention can be widely applied to other information devices such as a linear encoder or a light emitting element as a light source.

【0040】[0040]

【発明の効果】本発明は以上の構成により、エンコーダ
等の機器において光源に起因する障害が発生した場合、
エンコーダ等を制御システム系内から外すことなく、外
部より迅速で簡便な光源交換が行える光源モジュール及
びそれを用いた変位測定装置を達成している。
According to the present invention, with the above structure, when a failure due to a light source occurs in a device such as an encoder,
A light source module and a displacement measuring device using the light source module, which allows quick and simple light source replacement from the outside without removing an encoder or the like from the control system system, have been achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の光源モジュールをロータリーエンコ
ーダに適用した実施例1の光学系の説明図
FIG. 1 is an explanatory diagram of an optical system of Example 1 in which a light source module of the present invention is applied to a rotary encoder.

【図2】 本発明の光源モジュールの実施例1の要部概
略図
FIG. 2 is a schematic view of the essential parts of Embodiment 1 of the light source module of the present invention.

【図3】 本発明の光源モジュールの実施例2の要部概
略図
FIG. 3 is a schematic view of a main part of a second embodiment of the light source module of the present invention.

【図4】 従来のロータリーエンコーダの要部概略図
(A)光学系平面図 (B)光学系側面図 (C)本体
断面図
FIG. 4 is a schematic view of a main part of a conventional rotary encoder (A) Optical system plan view (B) Optical system side view (C) Main body sectional view

【図5】 コリメーション間隔変化による光束変化図FIG. 5: Light flux change diagram due to change in collimation interval

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光源ユニット 2 第2のコリメータレンズ 3 第1のコリメータレンズ 4 半導体レーザ 10 第1のレンズホルダー 11 レーザホルダー 12 保護回路基板 13 端子 14 回路パターン 15 第2のレンズホルダー 16 ケース 19 板バネ 1 Light Source Unit 2 Second Collimator Lens 3 First Collimator Lens 4 Semiconductor Laser 10 First Lens Holder 11 Laser Holder 12 Protective Circuit Board 13 Terminal 14 Circuit Pattern 15 Second Lens Holder 16 Case 19 Leaf Spring

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 発光素子と第1のコリメータレンズを有
して平行平面波の光束を射出する光源ユニットを、 該光源ユニットに対向配置し、該平行平面波の光束を収
束、もしくは発散する光束に変換する第2のコリメータ
レンズに対して着脱可能に連結したことを特徴とする光
源モジュール。
1. A light source unit, which has a light emitting element and a first collimator lens and emits a parallel plane wave light beam, is arranged to face the light source unit, and converts the parallel plane wave light beam into a light beam that converges or diverges. The light source module is detachably connected to the second collimator lens.
【請求項2】 前記光源ユニットは、前記第2のコリメ
ータレンズを保持して所定位置に固定する第2のレンズ
ホルダーとインロウ構造で結合する結合手段を有し、該
光源ユニットと該第2のレンズホルダーとの結合に際し
て、該光源ユニットを覆うケースが該光源ユニットの後
部に圧接することを特徴とする請求項1の光源モジュー
ル。
2. The light source unit has a second lens holder that holds the second collimator lens and fixes it at a predetermined position, and has a coupling means that couples the second lens holder with an in-row structure. 2. The light source module according to claim 1, wherein a case that covers the light source unit is pressed against a rear portion of the light source unit when the light source unit is coupled to the lens holder.
【請求項3】 前記光源ユニットは、前記第2のコリメ
ータレンズを保持して所定位置に固定する第2のレンズ
ホルダーとテーパー構造で結合する結合手段を有し、該
第2のレンズホルダーは該光源ユニット用の仮固定部材
を具備し、該光源ユニットと該第2のレンズホルダーと
の結合に際して、該光源ユニットを覆うケースが該光源
ユニットの後部に圧接することを特徴とする請求項1の
光源モジュール。
3. The light source unit has a second lens holder that holds the second collimator lens and fixes it at a predetermined position, and has a coupling means that couples with a taper structure. 2. A temporary fixing member for a light source unit is provided, and a case covering the light source unit is pressed against a rear portion of the light source unit when the light source unit and the second lens holder are coupled. Light source module.
【請求項4】 発光素子と第1のコリメータレンズを有
して平行平面波の光束を射出する光源ユニットを、 該光源ユニットに対向配置し、該平行平面波の光束を収
束、もしくは発散する光束に変換する第2のコリメータ
レンズに対して着脱可能に連結した光源モジュールから
の光束を利用して変位物体の変位情報を検出しているこ
とを特徴とする変位測定装置。
4. A light source unit, which has a light emitting element and a first collimator lens and emits a light flux of a parallel plane wave, is arranged to face the light source unit and converts the light flux of the parallel plane wave into a light flux that converges or diverges. The displacement measuring device is characterized in that the displacement information of the displacement object is detected by using the light flux from the light source module detachably connected to the second collimator lens.
【請求項5】 前記光源ユニットは、前記第2のコリメ
ータレンズを保持して前記変位測定装置の所定位置に固
定する第2のレンズホルダーとインロウ構造で結合する
結合手段を有し、該光源ユニットと該第2のレンズホル
ダーとの結合に際して、該光源ユニットを覆うケースが
該光源ユニットの後部に圧接することを特徴とする請求
項4の変位計測装置。
5. The light source unit has a second lens holder that holds the second collimator lens and fixes the second collimator lens at a predetermined position of the displacement measuring device, and has a joining means that joins the second lens holder with an in-row structure. 5. The displacement measuring device according to claim 4, wherein a case that covers the light source unit is brought into pressure contact with a rear portion of the light source unit when the light source unit is coupled with the second lens holder.
【請求項6】 前記光源ユニットは、前記第2のコリメ
ータレンズを保持して前記変位測定装置の所定位置に固
定する第2のレンズホルダーとテーパー構造で結合する
結合手段を有し、該第2のレンズホルダーは該光源ユニ
ット用の仮固定部材を具備し、該光源ユニットと該第2
のレンズホルダーとの結合に際して、該光源ユニットを
覆うケースが該光源ユニットの後部に圧接することを特
徴とする請求項4の変位測定装置。
6. The light source unit has a second lens holder that holds the second collimator lens and fixes the second collimator lens at a predetermined position of the displacement measuring device, and has a coupling means that couples in a taper structure. The lens holder includes a temporary fixing member for the light source unit, the light source unit and the second light source unit.
The displacement measuring device according to claim 4, wherein a case that covers the light source unit is pressed against a rear portion of the light source unit when the lens holder is connected to the lens holder.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012021803A (en) * 2010-07-12 2012-02-02 Mori Seiki Co Ltd Displacement detector
JP2012233829A (en) * 2011-05-06 2012-11-29 Canon Inc Interference measuring device

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