JP5430278B2 - 光電式エンコーダ - Google Patents

Description

本発明は、光電式エンコーダに関する。

従来、複数のファイバを束ねて固定したバンドルファイバを用いた光電式エンコーダが知られている。このような光電式エンコーダは、例えば、測定軸方向に所定ピッチで形成された回折格子を有するスケールと、このスケールに対して相対移動可能に配置され、スケールにコヒーレント光を照射する照射ファイバ、及び、この照射ファイバの周囲にスケールで反射された光を受光する複数の受光ファイバが同一検出面上に配置された検出ヘッド部とを備えている。また、このシステムは、検出ヘッドの照射ファイバにレーザ光を供給する光源と、受光ファイバからの受光信号を受ける受光素子と、受光信号を処理して検出ヘッドとスケールの相対変位を検出する信号処理部とを備えたインターフェースを備えている（特許文献１〜３参照）。

特開２００４−５３６０５号公報 特開２００８−３９６０２号公報 特開２００７−２３２６８１号公報

しかしながら、このような光電式エンコーダを用いて、インターフェースと検出ヘッドとの間を離して、遠隔測定（例えば２０ｍ以上）を行うような場合、複数のファイバを延長するためには、長距離にわたるバンドルファイバを製造する必要があり、製造が容易とは言い難く、光電式エンコーダのハンドリング及び作業性が高いとは言えなかった。また、このような光電式エンコーダにおいては、バンドルファイバをインターフェースに挿入して、当該インターフェースの内部において、照射ファイバと受光ファイバとに分岐させる必要が生じるが、そうすると、インターフェースの内部においてファイバ分岐のため部品等が必要となるので、インターフェースの小型化には限界がある。

そこで本発明は、上記の課題を解決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。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。

本発明の一態様に係る光電式エンコーダは、測定軸方向に所定ピッチで形成された回折格子を有するスケールと、前記スケールに光を照射し、前記スケールに照射された光の反射光を受光する検出ヘッドと、前記スケールに照射する光と前記スケールから受光した前記反射光とを伝搬する複数のファイバと、前記複数のファイバを内部に収容する第１ケーブル及び第２ケーブルと、前記複数のファイバに光を供給する光源と前記複数のファイバを伝搬した前記反射光を受光し電気信号に変換する受光素子とを収容する筐体とを備え、前記スケールに照射された光の反射光が前記複数のファイバを伝搬する順に、前記第１ケーブル、前記第２ケーブル及び前記筐体が配置され、前記複数のファイバは、前記ファイバの長手方向に直交する方向においてそれぞれのファイバの位置が相対的に固定されるように前記第１ケーブルに収容され、かつ、前記方向においてそれぞれのファイバの位置が相対的に可変になるように前記第２ケーブルに収容されている。

かかる構成によれば、複数のファイバが、ファイバの長手方向に直交する平面においてそれぞれのファイバの位置が相対的に固定になるように第１ケーブルに収容され、当該平面においてそれぞれのファイバの位置が相対的に可変になるように第２ケーブルに収容されるので、それぞれのファイバを長距離にわたって固定しなければならない煩雑さを緩和し、光電式エンコーダの組み立ての容易化及びファイバの長距離伝送の容易化を図ることができる。また、複数のファイバは、筐体側の第２ケーブルにおいて、それぞれのファイバの位置が可変になるように収容されているので、ファイバと、筐体に収容される光源又は受光素子との光学的な接続が容易となる。また、複数のファイバは、筐体の外側である第２ケーブルにおいて、それぞれのファイバの位置が可変となっているので、筐体内において複数のファイバをばらす際に必要となる部品を設ける必要がなく、筐体の小型化を図ることができる。よって、ハンドリング及び作業性に優れる光電式エンコーダを提供することができる。

上記光電式エンコーダにおいて、前記複数のファイバは、前記方向においてそれぞれのファイバの位置が不規則に配置されるように前記第２ケーブルに収容されていてもよい。

上記光電式エンコーダにおいて、前記複数のファイバは、それぞれのファイバが撓むように前記第２ケーブルに収容されていてもよい。

上記光電式エンコーダにおいて、前記複数のファイバは、前記方向において隣り合うファイバ同士が接触するように前記第１ケーブルに収容されていてもよい。

上記光電式エンコーダにおいて、前記第２ケーブルの内径は、前記第１ケーブルの内径よりも大きくてもよい。

上記光電式エンコーダにおいて、前記第２ケーブルは、前記第１ケーブルよりも曲がりやすくてもよい。

上記光電式エンコーダにおいて、前記第２ケーブルは、前記複数のファイバの長手方向の一端に設けられた第１コネクタと、前記複数のファイバの長手方向の他端に設けられた第２コネクタとを有していてもよい。

上記光電式エンコーダにおいて、前記第１ケーブルは、前記第１コネクタに接続可能なコネクタを有し、前記筐体は、前記第２コネクタに接続可能なコネクタを有していてもよい。

上記光電式エンコーダにおいて、複数の前記第２ケーブルを備え、前記第１コネクタは前記第２コネクタに接続可能であり、所定の前記第２ケーブルの前記第１コネクタと、他の前記第２ケーブルの前記第２コネクタとが接続されていてもよい。

上記光電式エンコーダにおいて、前記複数のファイバは、前記スケールに照射する光を伝搬する照射ファイバと、前記スケールから受光した前記反射光を伝搬する複数の受光ファイバとを有していてもよい。

上記光電式エンコーダにおいて、前記第２ケーブルと前記筐体との間に配置され、前記照射ファイバを内部に収容する第３ケーブルと、前記第２ケーブルと前記筐体との間に配置され、前記複数の受光ファイバを内部に収容する第４ケーブルとをさらに備えていてもよい。

上記光電式エンコーダにおいて、前記検出ヘッドから前記スケールに照射される光の方向又は前記スケールに照射された光の反射光の方向を屈曲させる光学素子をさらに備え、前記光学素子は、前記検出ヘッドに対して位置が相対的に固定されていてもよい。

本発明の一実施形態に係る光電式エンコーダの概略図である。 図１の光電式エンコーダの詳細図である。 図１の光電式エンコーダの詳細図である。 図１の光電式エンコーダの詳細図である。 図１の光電式エンコーダの詳細図である。 本発明の一実施形態の変形例に係る光電式エンコーダを示す図である。 本発明の一実施形態の変形例に係る光電式エンコーダを示す図である。 本発明の一実施形態の変形例に係る光電式エンコーダを示す図である。 本発明の一実施形態の変形例に係る光電式エンコーダを示す図である。

以下、図面を参照しつつ、発明の実施形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせのすべてが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１〜図５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を説明する。

図１は本実施形態に係る光電式エンコーダの概略図であり、図２〜図５は図１の光電式エンコーダの詳細図である。本実施形態に係る光電式エンコーダ１００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、スケール１０に光を照射し、スケール１０に照射された光の反射光を受光する検出ヘッド３０と、スケール１０に照射する光とスケール１０から受光した反射光とを伝搬する複数のファイバ２０と、複数のファイバ２０を内部に収容する第１ケーブル４０及び第２ケーブル５０と、複数のファイバ２０に光を供給する光源６２と複数のファイバ２０を伝搬した反射光を受光し電気信号に変換する受光素子６４とを収容する筐体６０とを備える。光電式エンコーダ１００は例えばリニアエンコーダである。

図１に示すように、スケール１０の長手方向が測定軸方向Ｘとなる。検出ヘッド３０は、スケール１０から所定距離を維持してＸ方向においてスケール１０に対して相対移動可能に配置されている。なお、検出ヘッド３０が固定され、スケール１０が検出ヘッド３０に対して相対移動する構成であってもよいし、スケール１０が固定され、検出ヘッド３０がスケール１０に対して相対移動する構成であってもよいし、両者が相対移動する構成であってもよい。

図２に示すように、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方向に延びる回折格子１１を有する。回折格子１１は、検出ヘッド３０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、回折格子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。

次に、図２〜図４を参照して検出ヘッド３０及びファイバ２０について詳述する。図２は検出ヘッド３０を含む構成の斜視図であり、図３は図２の検出ヘッド３０の部分斜視図である。また、図４は、複数のファイバの長手方向に直交する平面に相当するファイバの断面図である。

図２に示すように、検出ヘッド３０は、スケール１０に照射される光を出射しかつスケール１０に照射された光の反射光を受光する面３２を有する。検出ヘッド３０の面３２は光の出射面又は受光面である。検出ヘッド３０は、複数のファイバ２０の先端付近を囲む円筒状のフェルール３４と、ファイバ２０及びフェルール３４の先端に設けられたマスク（例えばガラス）３６とを備えていてもよい。この場合、マスク３６が光の出射面又は光学面である面３２を有していてもよい。マスク３６は、スケール１０に照射される光及びスケール１０に照射された光の反射光を透過する。また、マスク３６には、スケール１０から受光した反射光を伝搬するファイバ２０の位置に格子状のスリット３２ｂが設けられている。また必要に応じて、マスク３６のスケール１０に光を照射するファイバ２０の位置に貫通穴３２ａが設けられていてもよい。マスク３６は、ファイバ２０の保護及びファイバ２０の突出を妨げるストッパとしての機能も備えている。なお、図２のＸＹ平面において、マスク３６の外径はフェルール３４の外径と略同一であってもよいし、あるいはマスク３６の外径がフェルール３４の外径よりも大きく構成されて、マスク３６が凹状をなし、当該凹状の窪みにフェルール３４が嵌め合わせられていてもよい。

図２に示すように、複数のファイバ２０は、スケール１０に照射する光を伝搬する照射ファイバ２１と、スケール１０から受光した反射光を伝搬する複数の受光ファイバ２２とを有する。図３に示すように、これら複数のファイバ２０はそれぞれの先端が揃えられ、複数のファイバ２０の先端付近が、検出ヘッド３０の内部に収容されている。具体的には、複数のファイバ２０の先端付近は、フェルール３４の内部に収容されている。

図３に示すように、複数のファイバ２０は、それらを束ねた外接径（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２５内に収容され、複数のファイバ２０及びインナーチューブ２５がフェルール３４内に収容されている。なお、このインナーチューブ２５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、ファイバ２０の配置移動を防止できるので、バンドル径＋０．２程度であってもよい。

図４に示すように、スケール１０に光を照射する照射ファイバ２１は、光を導波するコア２１ａを中心に有し、そのコア２１ａの外周にコア２１ａよりも屈折率の低いクラッド２１ｂを有する。また、照射ファイバ２１は、クラッド２１ｂの外周に形成された被覆２１ｃをさらに有していてもよい。照射ファイバ２１には、例えば、シングルモードファイバが使用される。

同様に、スケール１０からの光の反射光を伝搬する受光ファイバ２２は、光を導波するコア２２ａを中心に有し、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を有する。また、受光ファイバ２２は、クラッド２２ｂの外周に形成された被覆２２ｃをさらに有していてもよい。受光ファイバ２２には、例えば、マルチモードファイバが使用される。

複数のファイバ２０は、ファイバの長手方向（Ｚ方向）に直交する平面（図４のＸＹ平面）において、それぞれのファイバ２０の位置が相対的に固定になるように、検出ヘッド３０に収容されている。この場合、複数のファイバ２０は、ＸＹ平面（Ｚ方向に直行する方向）において検出ヘッド３０に対して位置が相対的に固定されていることが好ましい。また、複数のファイバ２０は、ＸＹ平面において、隣り合うファイバ同士が接触するように検出ヘッド３０に収容されていてもよい。

図４に示す例では、１本の照射ファイバ２１がフェルール２３の中心に配置され、６本の受光ファイバ２２−１〜６が、ＸＹ平面において、照射ファイバ２１の周囲に配置されている。具体的には、複数の受光ファイバ２２−１〜６は、正六角形を構成するように配置され、当該正六角形の中心に照射ファイバ２１が配置されている。すなわち受光ファイバ２２−１が照射ファイバ２１の中心軸に対して受光ファイバ２２−４と対称に配置され、受光ファイバ２２−２が照射ファイバ２１の中心軸に対して受光ファイバ２２−５と対称に配置され、かつ、受光ファイバ２２−３が照射ファイバ２１の中心軸に対して受光ファイバ２２−６と対称に配置されている。

これらの複数のファイバ２０は、上記したようにそれぞれのファイバ２０が相対的な位置を保ちながら束ねられたバンドルファイバ２６と呼ぶことができる。バンドルファイバ２６は、各ファイバ２０が互いに接着固定されて構成されていてもよい。また、バンドファイバ２６の外接径はフェルール３４の内接径と略同一であることが好ましく、これにより検出ヘッド３０に対するバンドルファイバ２６の位置を固定することができる。

図１に示すように、第１ケーブル４０及び第２ケーブル５０は、それぞれ内部に複数のファイバ２０を収容するものである。第１ケーブル４０及び第２ケーブル５０は、例えば円筒状に形成されており、複数のファイバ２０が挿通可能な空間を内部に有している。光電式エンコーダ１００においては、スケール１０に照射された光の反射光が複数のファイバ２０を伝搬する順に、検出ヘッド３０、第１ケーブル４０、第２ケーブル５０及び筐体６０が配置されている。それらの構成部材は上記した順に配置されていればよく、それらの構成部材の間に他の部材が設けられていても構わない。なお、第１ケーブル４０及び第２ケーブル５０の詳細については図５を用いて後述する。

次に、筐体６０について詳述する。図２に示すように、筐体６０は、光源６２及び受光素子６４のほか、受光素子６４が変換した電気信号を処理する信号処理部６６を備える。筐体６０は、検出ヘッド３０と、スケール１０からの反射光を電気信号に変換して処理されるコンピュータ（図示しない）とのインターフェースである。

光源６２は、スケール１０にコヒーレントな光、例えば半導体レーザ、気体レーザ等のレーザ光を照射するものである。光源６２からの光は、照射ファイバ２１のコア２１ａを導波して、コア２１ａのマスク３６の面３２より貫通穴３２ａを通って出射される。また、受光素子６４は、スケール１０からの反射光を受光し電気信号に変換するもので、例えば電荷結合素子（ＣＣＤ）であってもよい。スケール１０からの反射光は、受光ファイバ２２のコア２２ａを伝搬して受光素子６４に受光される。また、信号処理部６６は、受光素子６４に受光される反射光から変換された電気信号に基づいて、検出ヘッド３０がスケール１０に対して相対的に移動したときに測定軸方向Ｘの変位を測定するものである。

このように筐体６０には、電気的信号を処理する電装部品が搭載されており、この筐体６０を光学部品が搭載された検出ヘッド３０とは別体に構成されている。したがって、検出ヘッド３０が電装部品を搭載することに起因する弊害（発熱や電気ノイズの発生など）を防止できるので、測定精度の低下を防止することができる。また、このような構成により、超高精度な位置決めを必要とする装置や原子力・化学プラントなど遠隔操作を必要とする装置などに対して有効な光電式エンコーダとなる。

次に、図５を参照して、第１ケーブル４０及び第２ケーブル５０について詳述する。本実施形態においては、複数のファイバ２０が、ファイバの長手方向（Ｚ方向）に直交する平面（ＸＹ平面）においてそれぞれのファイバ２０の位置が相対的に固定になるように、第１ケーブル４０に収容され、他方、ＸＹ平面においてそれぞれのファイバ２０の位置が相対的に可変になるように、第２ケーブル５０に収容されている。なお、図５では、ファイバ２０の配置を見やすくするため、第２ケーブル５０においては複数のファイバ２０の一部である数本のみを示している。これについては図１、図６及び図７についても同様である。

第１ケーブル４０は、検出ヘッド３０に、結合部（カップリング）４２を介して結合され、検出ヘッド３０から延出した複数のファイバ２０を内部に収容する。第１ケーブル４０は、検出ヘッド３０から延出された複数のファイバ２０（すなわちバンドルファイバ２６）を、それぞれのファイバ２０のＸＹ平面における位置が相対的に固定されている状態を保ったまま収容する。なお、第１ケーブル４０においてのそれぞれのファイバ２０の相対的な位置についての構成は、検出ヘッド３０において説明した事項を適用することができる。

第１ケーブル４０は、第２ケーブル５０よりも曲がりにくい性質を有することが好ましい。例えば第１ケーブル４０は、第２ケーブル５０よりも硬い材質（例えば鉄製）で構成されていてもよい。これにより、バンドルファイバ２６が曲がることを防止することができるので、バンドルファイバ２６の損傷及び複数のファイバ２０の相対的な位置が乱されるのを防止することができる。

また、図５に示すように、第１ケーブル４０の内径ｄ₁がバンドルファイバ２６の外径よりもわずかに大きく構成され、バンドルファイバ２６と第１ケーブル４０の内面との間にわずかな隙間が設けられ、これによりバンドルファイバ２６がＸＹ平面において可変となるようにしてもよい。すなわち、バンドルファイバ２６が第１ケーブル４０に対して位置が相対的に可変となっていてもよい。あるいは、第１ケーブル４０内においてバンドルファイバ２６自体のＸＹ平面における位置が固定されてもよい。また、バンドルファイバ２６は、第１ケーブル４０の内部においてインナーチューブ２５によって保護されている。

第２ケーブル５０は、第１ケーブル４０に接続され、第１ケーブル４０から延出した複数のファイバ２０を内部に収容する。具体的には、第２ケーブル５０は、ファイバの長手方向（Ｚ方向）に直交する平面（ＸＹ平面）においてそれぞれのファイバ２０の位置が相対的に可変になるように、複数のファイバ２０を収容する。すなわち、第２ケーブル５０においては、バンドルファイバ２６は、ファイバ単位にばらばらに解放されている。この場合において、複数のファイバ２０は、ＸＹ平面においてそれぞれのファイバ２０の位置が不規則（ランダム）に配置されるように、第２ケーブル５０に収容されていてもよい。また、複数のファイバ２０は、それぞれのファイバ２０が撓むように第２ケーブル５０に収容されていることが好ましい。すなわち、第２ケーブル５０は、当該第２ケーブル５０の一端から他端までの直線距離よりも長い距離を有するファイバ２０を収容していることが好ましい。これによれば、ファイバ２０が遊びを有するので、第２ケーブル５０が曲げられたときにファイバ２０に加えられる応力を緩和することができる。複数のファイバ２０は、第２ケーブル５０の両端において固定されるように第２ケーブル５０に収容されてもよい。

また、第２ケーブル５０は、第１ケーブル４０よりも曲がりやすくてもよい。例えば、第２ケーブル５０は第１ケーブル４０よりも軟らかい材質（例えば樹脂製）で構成されていてもよい。これにより、ハンドリング及び作業性を大きく向上させることができる。また、複数のファイバ２０はＸＹ平面において位置が相対的に可変になるように第２ケーブル５０に収容されているので、第２ケーブル５０が曲げられても、それぞれのファイバ２０の位置が変位することによってファイバ２０に加えられる応力を緩和することができる。

また、図５に示すように、第２ケーブル５０の内径ｄ₂は第１ケーブル４０の内径ｄ₁よりも大きいことが好ましい。これによれば、第２ケーブル５０の内径ｄ₂が大きいので、第２ケーブル５０が急な角度で曲げられるのを防止し、第２ケーブル５０内の複数のファイバ２０が折れたり損傷したりするのを防止することができる。なお、複数のファイバ２０は、第２ケーブル５０の内部においてインナーチューブ２５からは解放されている。

第２ケーブル５０は、ファイバの長手方向（Ｚ方向）の一端及び他端にそれぞれコネクタ５２，５４を有し、第２ケーブル５０の一端のコネクタ５２が第１ケーブル４０のコネクタ４４に接続可能であり、第２ケーブル５０の他端のコネクタ５４が筐体６０のコネクタ６８に接続可能であってもよい。コネクタにより光電式エンコーダの組み立て又は分解が容易になるので、ハンドリング及び作業性のさらなる向上を図ることができる。

以上のとおり、本実施形態に係る光電式エンコーダにおいては、複数のファイバ２０が、ファイバの長手方向に直交する平面においてそれぞれのファイバ２０の位置が相対的に固定になるように第１ケーブル４０に収容され、当該平面においてそれぞれのファイバ２０の位置が相対的に可変になるように第２ケーブル５０に収容されるので、それぞれのファイバ２０を長距離にわたって固定しなければならない煩雑さを緩和し、光電式エンコーダの組み立ての容易化及びファイバの長距離伝送の容易化を図ることができる。また、複数のファイバ２０は、筐体６０側の第２ケーブル５０において、それぞれのファイバ２０の位置が可変になるように収容されているので、ファイバ２０と、筐体６０に収容される光源６２又は受光素子６４との光学的な接続が容易となる。また、複数のファイバ２０は、筐体６０の外側である第２ケーブル５０において、それぞれのファイバ２０の位置が可変となっているので、筐体６０内において複数のファイバ２０をばらす際に必要となる部品を設ける必要がなく、筐体６０の小型化を図ることができる。

次に、図６を参照して、本発明の一実施形態の変形例に係る光電式エンコーダを説明する。なお、以下においては、上記実施形態の内容と同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。これは他の変形例においても同様である。

本変形例に係る光電式エンコーダは、複数の第２ケーブルを備え、それぞれの第２ケーブルに設けられた第１コネクタと第２コネクタとが互いに対応して接続可能であり、それらの第１コネクタと第２コネクタとによって複数の第２ケーブルが直列に接続されている。

図６に示すように、光電式エンコーダ２００は、複数の第２ケーブル５０ａ，５０ｂ，５０ｃを備える。各第２ケーブル５０ａ，５０ｂ，５０ｃの構成については、上記第２ケーブル５０の構成を適用することができる。これらの第２ケーブル５０ａ，５０ｂ，５０ｃを直列に接続することによって、検出ヘッド３０と筐体６０との間においてファイバの長距離伝送のさらなる容易化を図ることができる。

それぞれの第２ケーブル５０ａ，５０ｂ，５０ｃは、互いにコネクタによって光学的に結合されている。それぞれの第２ケーブル５０ａ，５０ｂ，５０ｃは、互いに対応するコネクタ、すなわち互いに型が異なる接続可能なコネクタ（例えば雄型コネクタ又は雌型コネクタ）をそれぞれの先端に有している。これにより、第２ケーブルの延長及び短縮を、直列に接続する第２ケーブルの個数の増減によって自由に行うことができる。

具体的構成としては、第２ケーブル５０ａは、一方の先端に第１ケーブル４０のコネクタ４４と接続可能なコネクタ５２ａを有し、他方の先端に第２ケーブル５０ｂのコネクタ５２ｂと接続可能なコネクタ５４ａを有する。また、第２ケーブル５０ｂは、一方の先端に上記コネクタ５４ａと接続可能なコネクタ５２ｂを有し、他方の先端に第２ケーブル５０ｃのコネクタ５２ｃと接続可能なコネクタ５４ｂを有する。また、第２ケーブル５０ｃは、一方の先端に上記コネクタ５４ｂと接続可能なコネクタ５２ｃを有し、他方の先端に筐体６０のコネクタ６８と接続可能なコネクタ５４ｃを有する。これらのコネクタによるファイバ２０の光の結合は、ファイバ２０の機械的結合又は光学系を用いた結合によって図ることができる。

以上のとおり、本変形例においては、複数の第２ケーブルを直列に接続することによって、検出ヘッド３０と筐体６０との間のファイバ２０の長さを自由に設定することができるので、光電式エンコーダのさらなるハンドリング及び作業性の向上を図ることができる。

次に、図７を参照して、本発明の一実施形態の他の変形例に係る光電式エンコーダを説明する。

本変形例に係る光電式エンコーダは、第２ケーブルと筐体との間に配置され、照射ファイバを内部に収容する第３ケーブルと、第２ケーブルと筐体との間に配置され、複数の受光ファイバを内部に収容する第４ケーブルとをさらに備える。

図７に示すように、光電式エンコーダ３００は、第３ケーブル８０及び第４ケーブル９０を備える。第３ケーブル８０及び第４ケーブル９０は、複数のファイバ２０を収容した第２ケーブル５０から選択された所定のファイバ２０を収容するものである。具体的には、第３ケーブル８０は複数のファイバ２０のうち照射ファイバを内部に収容し、第４ケーブル９０は複数のファイバ２０のうち複数の受光ファイバを内部に収容する。

第２ケーブル５０のコネクタ５４には分岐部７０が接続され、分岐部７０は、第３ケーブル８０のコネクタ８２に接続可能なコネクタ部分７２を有し、かつ、第４ケーブル９０のコネクタ９２に接続可能なコネクタ部分７４を有している。また、第３ケーブル８０は、一方の先端に上記コネクタ部分７２と接続可能なコネクタ８２を有し、他方の先端に筐体１６０のコネクタ１６８と接続可能なコネクタ８４を有する。また、第４ケーブル９０は、一方の先端に上記コネクタ７４と接続可能なコネクタ９２を有し、他方の先端に筐体１６０のコネクタ１６９と接続可能なコネクタ９４を有する。

なお、上記した例では、分岐部７０が第２ケーブル５０と別体のものとして示したが、分岐部７０は第２ケーブル５０の一部であってもよく、この場合、第２ケーブル５０が、第１ケーブル４０とは反対側の先端にコネクタ（コネクタ５４及び分岐部７０）を有するとしてもよい。

また、筐体１６０には、照射ファイバに対応するコネクタ１６８側に光源１６２が設けられ、複数の受光ファイバに対応するコネクタ１６９側に受光素子１６４が設けられている。受光素子１６４は基板１６５上に搭載されている。また、光源１６２とコネクタ１６８との間にはレンズ１６３が設けられ、レンズ１６３が光源１６２からの光をコネクタ１６８、すなわち照射ファイバに伝搬してもよい。また、受光素子１６４とコネクタ１６９との間には複数の受光ファイバ２２を保持するブロック１６６が設けられ、ブロック１６６を介してコネクタ１６９、すなわち受光ファイバを伝搬したスケール１０からの反射光を受光素子１６４に受光させてもよい。

第３ケーブル８０及び第４ケーブル９０においては、ファイバの長手方向に直交する平面においてそれぞれのファイバの位置が相対的に固定されていてもよいし、あるいはそれぞれのファイバの位置が相対的に可変であってもよい。

以上のとおり、本変形例においては、第２ケーブルと筐体との間において、照射ファイバを内部に収容する第３ケーブルと、受光ファイバを内部に収容する第４ケーブルとを配置するので、光電式エンコーダのさらなる小型化を図ることができる。

次に、図８及び図９を参照して、本発明の一実施形態の他の変形例に係る光電式エンコーダを説明する。本変形例においては、上記光電式エンコーダを使用して測定する場合の態様について説明する。

図８に示す例では、検出ヘッド３０の光の出射面又は受光面である面３２が、Ｘ方向（測定軸方向）及びＹ方向で特定されるスケール１０の面（ＸＹ平面）に平行であるように、検出ヘッド３０がスケール１０に対して配向されている。すなわち、ファイバの長手方向（Ｚ方向）は、スケール１０の面に対して垂直である。なお、検出ヘッド３０は、検出ヘッド保持機構１３２によって保持され、図示しないアクチュエータによってＸ方向において移動可能に構成される。

これによれば、図８に示されるように、ファイバの長手方向がスケール１０の面に対して垂直であるように、検出ヘッド３０をスケール１０に対して配向した場合において、スケール１０の面に垂直な方向にスペースが取れない場合であっても、検出ヘッド３０から延出される複数のファイバを第２ケーブルの部分において曲げることによって、限られたスペースで光電式エンコーダによる測定を行うことができる。

次に他の変形例を示す。図９に示す例では、検出ヘッド３０の光の出射面又は受光面である面３２は、Ｘ方向（測定軸方向）及びＹ方向で特定されるスケール１０の面（ＸＹ平面）に垂直となるように、検出ヘッド３０がスケール１０に対して配向されている。すなわち、ファイバの長手方向（Ｙ方向）は、スケール１０の面に対して平行である。なお、検出ヘッド３０は、検出ヘッド保持機構１３４によって保持され、図示しないアクチュエータによってＸ方向において移動可能に構成される。

図９に示すように、この光電式エンコーダ４００は、検出ヘッド３０からスケール１０に照射される光の方向又はスケール１０に照射された光の反射光の方向を屈曲させる光学素子１３６をさらに備える。光学素子１３６は、検出ヘッド３０（具体的には面３２）に対して相対的位置が固定されている。例えば、光学素子１３６は、検出ヘッド保持機構１３４に取り付けられ、これにより光学素子１３６の検出ヘッド３０に対する位置が相対的に固定されていてもよい。光学素子１３６は、図９に示すように、光の方向を直角に屈曲させてもよい。すなわち、光学素子１３６は、検出ヘッド３０の面３２から出射されるＹ方向の光をＺ方向に反射させてスケール１０に光を照射し、また、スケール１０からのＺ方向の反射光をＹ方向に反射させて面３２に受光させる。光学素子１３６は、反射型ミラーであってもよいし、プリズム（例えば反射型直角プリズム）であってもよい。

本変形例に係る光電式エンコーダによれば、検出ヘッド３０の面３２に対して位置が相対的に固定された光学素子１３６を備えることにより、検出ヘッド３０の光の出射面又は受光面である面３２を、スケール１０に対して平行に配向させる態様に限らず、例えば垂直に配向させる態様も可能となる。したがって光電式エンコーダのさらなるハンドリング及び作業性の向上を図ることができる。

上記発明の実施形態を通じて説明された実施例や応用例は、用途に応じて適宜に組み合わせて、又は変更若しくは改良を加えて用いることができ、本発明は上述した実施形態の記載に限定されるものではない。そのような組み合わせ又は変更若しくは改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１０・・・スケール
２０・・・ファイバ
２１・・・照射ファイバ
２２・・・受光ファイバ
３０・・・検出ヘッド
４０・・・第１ケーブル
４４・・・コネクタ
５０，５０ａ，５０ｂ，５０ｃ・・・第２ケーブル
５２，５２ａ，５２ｂ，５２ｃ・・・コネクタ
５４，５４ａ，５４ｂ，５４ｃ・・・コネクタ
６０・・・筐体
６２・・・光源
６４・・・受光素子
６８・・・コネクタ
８０・・・第３ケーブル
８２，８４・・・コネクタ
９０・・・第４ケーブル
９２，９４・・・コネクタ
１００，２００，３００，４００・・・光電式エンコーダ
１３６・・・光学素子

Claims (12)

1. 測定軸方向に所定ピッチで形成された回折格子を有するスケールと、
   前記スケールに光を照射し、前記スケールに照射された光の反射光を受光する検出ヘッドと、
   前記スケールに照射する光と前記スケールから受光した前記反射光とを伝搬する複数のファイバと、
   前記複数のファイバを内部に収容する第１ケーブル及び第２ケーブルと、
   前記複数のファイバに光を供給する光源と前記複数のファイバを伝搬した前記反射光を受光し電気信号に変換する受光素子とを収容する筐体と
   を備え、
   前記スケールに照射された光の反射光が前記複数のファイバを伝搬する順に、前記第１ケーブル、前記第２ケーブル及び前記筐体が配置され、
   前記複数のファイバは、前記ファイバの長手方向に直交する方向においてそれぞれのファイバの位置が相対的に固定されるように前記第１ケーブルに収容され、かつ、前記方向においてそれぞれのファイバの位置が相対的に可変になるように前記第２ケーブルに収容された、光電式エンコーダ。
2. 前記複数のファイバは、前記方向においてそれぞれのファイバの位置が不規則に配置されるように前記第２ケーブルに収容された、請求項１記載の光電式エンコーダ。
3. 前記複数のファイバは、それぞれのファイバが撓むように前記第２ケーブルに収容された、請求項１又は２記載の光電式エンコーダ。
4. 前記複数のファイバは、前記方向において隣り合うファイバ同士が接触するように前記第１ケーブルに収容された、請求項１から３のいずれかに記載の光電式エンコーダ。
5. 前記第２ケーブルの内径は、前記第１ケーブルの内径よりも大きい、請求項１から４のいずれかに記載の光電式エンコーダ。
6. 前記第２ケーブルは、前記第１ケーブルよりも曲がりやすい、請求項１から５のいずれかに記載の光電式エンコーダ。
7. 前記第２ケーブルは、前記複数のファイバの長手方向の一端に設けられた第１コネクタと、前記複数のファイバの長手方向の他端に設けられた第２コネクタとを有する、請求項１から６のいずれかに記載の光電式エンコーダ。
8. 前記第１ケーブルは、前記第１コネクタに接続可能なコネクタを有し、
   前記筐体は、前記第２コネクタに接続可能なコネクタを有する、請求項７記載の光電式エンコーダ。
9. 複数の前記第２ケーブルを備え、
   前記第１コネクタは前記第２コネクタに接続可能であり、
   所定の前記第２ケーブルの前記第１コネクタと、他の前記第２ケーブルの前記第２コネクタとが接続された、請求項７又は８記載の光電式エンコーダ。
10. 前記複数のファイバは、
    前記スケールに照射する光を伝搬する照射ファイバと、
    前記スケールから受光した前記反射光を伝搬する複数の受光ファイバと
    を有する、請求項１から９のいずれかに記載の光電式エンコーダ。
11. 前記第２ケーブルと前記筐体との間に配置され、前記照射ファイバを内部に収容する第３ケーブルと、
    前記第２ケーブルと前記筐体との間に配置され、前記複数の受光ファイバを内部に収容する第４ケーブルと
    をさらに備えた、請求項１０記載の光電式エンコーダ。
12. 前記検出ヘッドから前記スケールに照射される光の方向又は前記スケールに照射された光の反射光の方向を屈曲させる光学素子をさらに備え、
    前記光学素子は、前記検出ヘッドに対して位置が相対的に固定された、請求項１から１１のいずれかに記載の光電式エンコーダ。

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