JPH0882533A - 光源モジュール及びそれを用いた変位測定装置 - Google Patents
光源モジュール及びそれを用いた変位測定装置Info
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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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- source unit
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 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提
供すること。 【構成】 発光素子と第１のコリメータレンズとで平行
平面波の光束を射出する光源ユニットを構成し、該光源
ユニットとエンコーダの所定位置に固定される第２のコ
リメータレンズとで光源モジュールを構成し、該第２の
コリメータレンズは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し、該光源ユニットが一体として
該光源モジュールから着脱交換可能とする。
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提
供すること。 【構成】 発光素子と第１のコリメータレンズとで平行
平面波の光束を射出する光源ユニットを構成し、該光源
ユニットとエンコーダの所定位置に固定される第２のコ
リメータレンズとで光源モジュールを構成し、該第２の
コリメータレンズは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し、該光源ユニットが一体として
該光源モジュールから着脱交換可能とする。
Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
（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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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
ーダに適用した実施例１の光学系の説明図
【図２】 本発明の光源モジュールの実施例１の要部概
略図
略図
【図３】 本発明の光源モジュールの実施例２の要部概
略図
略図
【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
（Ａ）光学系平面図 （Ｂ）光学系側面図 （Ｃ）本体
断面図
【図５】 コリメーション間隔変化による光束変化図
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
Claims (6)
- 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24721294A JPH0882533A (ja) | 1994-09-13 | 1994-09-13 | 光源モジュール及びそれを用いた変位測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24721294A JPH0882533A (ja) | 1994-09-13 | 1994-09-13 | 光源モジュール及びそれを用いた変位測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0882533A true JPH0882533A (ja) | 1996-03-26 |
Family
ID=17160120
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24721294A Pending JPH0882533A (ja) | 1994-09-13 | 1994-09-13 | 光源モジュール及びそれを用いた変位測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0882533A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012021803A (ja) * | 2010-07-12 | 2012-02-02 | Mori Seiki Co Ltd | 変位検出装置 |
| JP2012233829A (ja) * | 2011-05-06 | 2012-11-29 | Canon Inc | 干渉計測装置 |
| CN113241587A (zh) * | 2020-01-22 | 2021-08-10 | 瑞识科技（深圳）有限公司 | 一种光学元件及vcsel器件 |
-
1994
- 1994-09-13 JP JP24721294A patent/JPH0882533A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012021803A (ja) * | 2010-07-12 | 2012-02-02 | Mori Seiki Co Ltd | 変位検出装置 |
| DE102011077963A1 (de) | 2010-07-12 | 2012-03-22 | Mori Seiki Co., Ltd. | Verlagerungserfassungsvorrichtung |
| DE102011077963B4 (de) * | 2010-07-12 | 2021-03-11 | Dmg Mori Seiki Co., Ltd. | Verlagerungserfassungsvorrichtung |
| JP2012233829A (ja) * | 2011-05-06 | 2012-11-29 | Canon Inc | 干渉計測装置 |
| CN113241587A (zh) * | 2020-01-22 | 2021-08-10 | 瑞识科技（深圳）有限公司 | 一种光学元件及vcsel器件 |
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