JP3237458U - Interfering encoder - Google Patents

Abstract

【課題】迷光と干渉光とが干渉することにより生じる誤差を低減することができる干渉型エンコーダを提供する。【解決手段】干渉型エンコーダ１は、レーザ光１６０を発するレーザ光源１２０と、レーザ光を伝搬する送光用ファイバ１４１と、送光用ファイバからのレーザ光を、測定光１６１と参照光１６２とに分離する偏光ビームスプリッタ１０３と、参照光を反射させる反射部１０１と、測定光を回析させる回析格子２０１で回析された測定光及び反射された参照光から干渉光１７０を生成する偏光子１０４と、干渉光を伝搬し、光路上に配置された複数の受光用ファイバ１４２、１４４、１４６と、光路上で隣り合う受光用ファイバ同士を接続するコネクタ１４３、１４５と、受光用ファイバの端面で干渉光の反射により生じる迷光と干渉光の干渉により生じる誤差を低減する誤差低減部１０７と、を備える。【選択図】図１PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an interference type encoder capable of reducing an error caused by interference between stray light and interference light. An interference type encoder 1 combines a laser light source 120 that emits a laser beam 160, a light transmitting fiber 141 that propagates the laser light, and a laser beam from the light transmitting fiber with a measurement light 161 and a reference light 162. A polarized light that generates interference light 170 from the measured light diffracted by the polarizing beam splitter 103 that separates into the light, the reflecting unit 101 that reflects the reference light, and the diffracted lattice 201 that diffracts the measured light, and the reflected reference light. The child 104, a plurality of light receiving fibers 142, 144, 146 that propagate interference light and are arranged on the optical path, connectors 143, 145 that connect adjacent light receiving fibers on the optical path, and a light receiving fiber. It is provided with an error reducing unit 107 that reduces an error caused by interference between stray light generated by reflection of interference light and interference light at an end surface. [Selection diagram] Fig. 1

Description

本考案は、干渉型エンコーダに関する。 The present invention relates to an interference type encoder.

干渉型エンコーダにおいては、レーザ光源からのレーザ光を送光用ファイバ（光ファイバ）により干渉計光学系であるエンコーダヘッドへ送り、エンコーダヘッドからの干渉光を受光用ファイバによりディテクタへ送る構成としたエンコーダがある（例えば、特許文献１参照）。 In the interference type encoder, the laser light from the laser light source is sent to the encoder head, which is the interference meter optical system, by the light transmitting fiber (optical fiber), and the interference light from the encoder head is sent to the detector by the light receiving fiber. There is an encoder (see, for example, Patent Document 1).

特表２０１４－５０７６５５号公報Special Table 2014-507655

前記課題を解決するために、この考案は以下の手段を提案している。
本考案の干渉型エンコーダの一つの態様は、レーザ光を発するレーザ光源と、前記レーザ光を伝搬する送光用ファイバと、前記送光用ファイバからの前記レーザ光を、測定光と参照光とに分離する偏光ビームスプリッタと、前記参照光を反射させる反射部と、前記測定光を回析させる回析格子で回析された前記測定光及び反射された前記参照光から干渉光を生成する偏光子と、前記干渉光を伝搬し、前記干渉光の光路上に並べて配置された複数の受光用ファイバと、前記光路上で隣り合う前記受光用ファイバ同士を接続するコネクタと、前記受光用ファイバの端面で前記干渉光が反射することにより生じる迷光と前記干渉光とが干渉することにより生じる誤差を低減する誤差低減部と、を備える。 In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
One aspect of the interference type encoder of the present invention is a laser light source that emits laser light, a light transmitting fiber that propagates the laser light, and the laser light from the light transmitting fiber as measurement light and reference light. A polarized beam splitter that separates the light into a light beam, a reflecting portion that reflects the reference light, and a polarizing plate that generates interference light from the measured light diffracted by the diffractive lattice that diffracts the measured light and the reflected reference light. A child, a plurality of light receiving fibers that propagate the interference light and are arranged side by side on the optical path of the interference light, a connector that connects the light receiving fibers adjacent to each other on the optical path, and the light receiving fiber. It is provided with an error reducing unit for reducing an error caused by the interference between the stray light generated by the reflection of the interference light on the end face and the interference light.

本考案の第１実施形態の干渉型エンコーダの一例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows an example of the interference type encoder of 1st Embodiment of this invention. 本考案の第２実施形態の干渉型エンコーダの一例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows an example of the interference type encoder of 2nd Embodiment of this invention.

（第１実施形態）
以下、図を参照して本考案を実施するための形態について説明する。
図１は干渉型エンコーダの一例を示す図であり、光ファイバを備える干渉型エンコーダ１の概略構成を示す。
干渉型エンコーダ１は、エンコーダヘッド１００と、レーザ光源１２０と、ディテクタ１３０と、送光用ファイバ１４１と、複数の受光用ファイバ１４２，１４４，１４６と、複数のコネクタ１４３，１４５と、偏光解消素子（誤差低減部）１０７と、プロセッサ１５０と、を備える。 (First Embodiment)
Hereinafter, a mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing an example of an interference type encoder, and shows a schematic configuration of an interference type encoder 1 including an optical fiber.
The interference type encoder 1 includes an encoder head 100, a laser light source 120, a detector 130, a light transmitting fiber 141, a plurality of light receiving fibers 142, 144, 146, a plurality of connectors 143, 145, and a depolarizing element. (Error reduction unit) 107 and a processor 150 are provided.

レーザ光源１２０は、単一波長（周波数）且つ直線偏光のレーザ光（レーザビーム）１６０を発する。レーザ光１６０のコヒーレンス長は、測定光路と参照光路との間に光路長差よりも長くなっている。
本実施形態では、送光用ファイバ１４１は、偏波面を保持するタイプのシングルモードファイバである。送光用ファイバ１４１は、レーザ光１６０を伝搬する。 The laser light source 120 emits a single wavelength (frequency) and linearly polarized laser light (laser beam) 160. The coherence length of the laser beam 160 is longer than the optical path length difference between the measurement optical path and the reference optical path.
In the present embodiment, the light transmitting fiber 141 is a single-mode fiber of a type that maintains a plane of polarization. The light transmitting fiber 141 propagates the laser beam 160.

エンコーダヘッド１００は、干渉計光学系である。エンコーダヘッド１００は、第１コーナーキューブプリズム（反射部）１０１と、第２コーナーキューブプリズム１０２と、偏光ビームスプリッタ１０３と、偏光子１０４と、レンズ１０５，１０６と、を有する。
本実施形態では、干渉型エンコーダ１は、３本の受光用ファイバ１４２，１４４，１４６、及び２つのコネクタ１４３，１４５を備えている。 The encoder head 100 is an interferometer optical system. The encoder head 100 includes a first corner cube prism (reflection unit) 101, a second corner cube prism 102, a polarization beam splitter 103, a splitter 104, and lenses 105 and 106.
In the present embodiment, the interference type encoder 1 includes three light receiving fibers 142, 144, 146, and two connectors 143, 145.

受光用ファイバ１４２，１４４，１４６は、後述する干渉光１７０を伝搬する。受光用ファイバ１４２，１４４，１４６は、干渉光１７０の後述する光路上にこの順で並べて配置されている。本実施形態では、受光用ファイバ１４２，１４４，１４６は、マルチモードファイバである。３本の受光用ファイバ１４２，１４４，１４６のうちの最も偏光子１０４寄りの受光用ファイバは、受光用ファイバ１４２である。
コネクタ１４３，１４５は、光路上で隣り合う受光用ファイバ１４２，１４４，１４６同士を接続する。具体的には、コネクタ１４３は受光用ファイバ１４２，１４４同士を接続し、コネクタ１４５は受光用ファイバ１４４，１４６同士を接続する。
なお、干渉型エンコーダ１が備える受光用ファイバの数は、複数であれば限定されず、２本でもよいし、４本以上でもよい。干渉型エンコーダ１が備えるコネクタの数は、１つでもよいし、３つ以上でもよい。 The light receiving fibers 142, 144, 146 propagate the interference light 170 described later. The light receiving fibers 142, 144, and 146 are arranged side by side in this order on the optical path described later of the interference light 170. In the present embodiment, the light receiving fibers 142, 144, 146 are multimode fibers. Of the three light-receiving fibers 142, 144, 146, the light-receiving fiber closest to the splitter 104 is the light-receiving fiber 142.
The connectors 143 and 145 connect the light receiving fibers 142, 144 and 146 adjacent to each other on the optical path. Specifically, the connector 143 connects the light receiving fibers 142 and 144 to each other, and the connector 145 connects the light receiving fibers 144 and 146 to each other.
The number of light receiving fibers included in the interference type encoder 1 is not limited as long as it is a plurality, and may be two or four or more. The number of connectors included in the interference type encoder 1 may be one or three or more.

偏光解消素子１０７は、受光用ファイバ１４２，１４４，１４６の端面で干渉光１７０が反射することにより生じる迷光と干渉光１７０とが干渉することにより生じる誤差を低減する誤差低減部として機能する。偏光解消素子１０７は、例えば米国特許第９５９９８３４号明細書に記載された光学素子である。具体的には、偏光解消素子１０７は、液晶等の複屈折部材を配置して、干渉光１７０が通過する有効径内を細分化した区画毎に、複屈折のリターデーションが異なるようにした光学素子である。偏光解消素子１０７では、直線偏光の入力が、区画毎に出力の偏光方向は異なる向きになるため、干渉光１７０全体で見ると疑似的にランダムな偏光方向となる。
偏光解消素子１０７は、干渉光１７０が平行光である部分に配置した方が好ましいため、受光用ファイバ１４２と偏光子１０４との間の光路上に配置されていることが好ましい。 The depolarization element 107 functions as an error reducing unit that reduces the error caused by the interference between the stray light generated by the interference light 170 reflected at the end faces of the light receiving fibers 142, 144, 146 and the interference light 170. The depolarization element 107 is, for example, the optical element described in US Pat. No. 6,599,834. Specifically, in the depolarization element 107, a birefringence member such as a liquid crystal display is arranged so that the retardation of the birefringence is different for each section in which the effective diameter through which the interference light 170 passes is subdivided. It is an element. In the depolarization element 107, the input of linearly polarized light has a different polarization direction of the output for each section, so that the polarization direction is pseudo-random when viewed as a whole of the interference light 170.
Since the depolarizing element 107 is preferably arranged in a portion where the interference light 170 is parallel light, it is preferably arranged on the optical path between the light receiving fiber 142 and the polarizing element 104.

干渉型エンコーダ１とともに用いられるエンコーダスケール２００は、レーザ光１６０の後述する測定光１６１を回析させる回析格子２０１を備えている。干渉型エンコーダ１は、エンコーダヘッド１００に対するエンコーダスケール２００の移動量を算出する。 The encoder scale 200 used together with the interference type encoder 1 includes a diffraction grid 201 that diffracts the measurement light 161 described later of the laser light 160. The interference type encoder 1 calculates the amount of movement of the encoder scale 200 with respect to the encoder head 100.

レーザ光源１２０からのレーザ光１６０は、送光用ファイバ１４１によりエンコーダヘッド１００まで伝搬される。このレーザ光１６０は、レンズ１０５により平行光束とされて偏光ビームスプリッタ１０３に入射する。このとき、レーザ光１６０の偏光方向が偏光ビームスプリッタ１０３の偏光分離面１０３ａに対するＰ偏光の方向およびＳ偏光の方向に対して概略４５度となるように、偏波面保持ファイバである送光用ファイバ１４１の射出端の方位角が調整されている。偏光ビームスプリッタ１０３に入射した、送光用ファイバ１４１からのレーザ光１６０は、偏光ビームスプリッタ１０３の偏光分離面１０３ａで測定光１６１と参照光１６２とに偏光分離（分離）される。なお、ここで「偏光分離」とは、レーザ光１６０をＰ偏光成分とＳ偏光成分とに分離することを意味する。
Ｓ偏光成分の測定光１６１は、偏光ビームスプリッタ１０３の偏光分離面１０３ａで反射されて、エンコーダスケール２００へ向かう。一方で、Ｐ偏光成分の参照光１６２は、偏光分離面１０３ａを透過して第１コーナーキューブプリズム１０１に入射する。第１コーナーキューブプリズム１０１は、参照光１６２を偏光ビームスプリッタ１０３に向けて反射させる。 The laser beam 160 from the laser light source 120 is propagated to the encoder head 100 by the light transmitting fiber 141. The laser beam 160 is converted into a parallel light flux by the lens 105 and is incident on the polarization beam splitter 103. At this time, the light transmission fiber which is a polarization plane holding fiber so that the polarization direction of the laser beam 160 is approximately 45 degrees with respect to the direction of P polarization with respect to the polarization separation surface 103a of the polarization beam splitter 103 and the direction of S polarization. The azimuth angle of the ejection end of 141 is adjusted. The laser beam 160 from the light transmitting fiber 141 incident on the polarizing beam splitter 103 is polarized and separated (separated) into the measurement light 161 and the reference light 162 on the polarization separation surface 103a of the polarization beam splitter 103. Here, "polarization separation" means that the laser beam 160 is separated into a P-polarization component and an S-polarization component.
The measurement light 161 of the S polarization component is reflected by the polarization separation surface 103a of the polarization beam splitter 103 and heads toward the encoder scale 200. On the other hand, the reference light 162 of the P polarization component passes through the polarization separation surface 103a and is incident on the first corner cube prism 101. The first corner cube prism 101 reflects the reference light 162 toward the polarizing beam splitter 103.

測定光１６１は、エンコーダスケール２００の回析格子２０１で回析される。回析された測定光１６１は、第２コーナーキューブプリズム１０２によって向きを変えられ、再び回析格子２０１により回析される。回析格子２０１により２度回析された測定光１６１は、偏光ビームスプリッタ１０３に入射する。 The measurement light 161 is diffracted by the diffractive grid 201 of the encoder scale 200. The diffracted measurement light 161 is turned around by the second corner cube prism 102, and is diffracted again by the diffracted lattice 201. The measurement light 161 that has been split twice by the diffraction grid 201 is incident on the polarization beam splitter 103.

回析格子２０１で回析され偏光ビームスプリッタ１０３に戻った測定光１６１、及び第１コーナーキューブプリズム１０１で反射された参照光１６２は、出力光である干渉光１７０として、偏光ビームスプリッタ１０３から射出される。偏光子１０４は、測定光１６１及び参照光１６２から干渉光１７０を生成する。
干渉光１７０は、コネクタ１４３，１４５により接続された受光用ファイバ１４２，１４４，１４６を伝搬する。 The measurement light 161 diffracted by the diffraction lattice 201 and returned to the polarizing beam splitter 103 and the reference light 162 reflected by the first corner cube prism 101 are emitted from the polarizing beam splitter 103 as interference light 170 which is output light. Will be done. The splitter 104 generates interference light 170 from the measurement light 161 and the reference light 162.
The interference light 170 propagates through the light receiving fibers 142, 144, 146 connected by the connectors 143, 145.

干渉光１７０は、ディテクタ１３０において、例えば光電変換により検出される。検出信号は、ディテクタ１３０からプロセッサ１５０に送信される。プロセッサ１５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を含む。プロセッサ１５０は、ディテクタ１３０からの検出信号に基づいて、エンコーダスケール２００の移動量を算出する。
ディテクタ１３０及びプロセッサ１５０は、検出や算出を行う際に発熱する。この発熱の影響を受けないように、ディテクタ１３０及びプロセッサ１５０をエンコーダヘッド１００から離れた位置に配置するため、受光用ファイバ１４２，１４４，１４６をコネクタ１４３，１４５で接続して延長している。 The interference light 170 is detected in the detector 130 by, for example, photoelectric conversion. The detection signal is transmitted from the detector 130 to the processor 150. The processor 150 includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like. The processor 150 calculates the movement amount of the encoder scale 200 based on the detection signal from the detector 130.
The detector 130 and the processor 150 generate heat when performing detection and calculation. In order to dispose the detector 130 and the processor 150 at positions away from the encoder head 100 so as not to be affected by this heat generation, the light receiving fibers 142, 144, 146 are connected by connectors 143, 145 and extended.

ここで、偏光解消素子１０７を備えない干渉型エンコーダ１を、以下では従来の干渉型エンコーダと言う。従来の干渉型エンコーダでは、受光用ファイバ１４２，１４４，１４６の端面を研磨する必要がある。このとき、研磨された面に加工変質層が発生し、受光用ファイバ１４２，１４４，１４６における研磨されていない面（バルク部分）と研磨面に近い加工変質層とで、屈折率が若干異なっている。このため、加工変質層とバルク部分との境界となる部分で１％程度の反射（迷光）が生じ、コネクタ１４５で反射された干渉光１７０がコネクタ１４３で再度反射されて、ディテクタ１３０に到達し、コネクタ１４３，１４５を透過した大部分の干渉光１７０と干渉する。
このコネクタ１４３，１４５間に挟まれた、受光用ファイバ１４４について、温度が変化したり、外部から振動が加わると、コネクタ１４３，１４５間を往復する干渉光１７０の位相が変化して、変動する誤差が発生する。しかも、温度変化や外部の振動は低周波の変動であるため、測定時間内で平均化することができないという問題があった。 Here, the interference type encoder 1 not provided with the depolarization element 107 will be referred to as a conventional interference type encoder below. In the conventional interference type encoder, it is necessary to polish the end faces of the light receiving fibers 142, 144, 146. At this time, a processed alteration layer is generated on the polished surface, and the refractive index is slightly different between the unpolished surface (bulk portion) of the light receiving fibers 142, 144, 146 and the processed altered layer close to the polished surface. There is. Therefore, about 1% of reflection (stray light) is generated at the boundary between the processed alteration layer and the bulk portion, and the interference light 170 reflected by the connector 145 is reflected again by the connector 143 and reaches the detector 130. , Interferes with most of the interference light 170 transmitted through the connectors 143 and 145.
When the temperature of the light receiving fiber 144 sandwiched between the connectors 143 and 145 changes or vibration is applied from the outside, the phase of the interference light 170 reciprocating between the connectors 143 and 145 changes and fluctuates. An error occurs. Moreover, since temperature changes and external vibrations are low-frequency fluctuations, there is a problem that they cannot be averaged within the measurement time.

また、コネクタ１４３，１４５は、ゴミ等の異物を挟み込むと、接続される受光用ファイバ１４２，１４４，１４６の端面の間に微小な隙間が生じて、フレネル反射によって反射迷光が増大するという問題もあった。このため、接続作業のたびに、この端面を清掃する必要がある。しかし、異物の大きさが数マイクロメートル程度の大きさである場合には、この異物が除去できたか確実に確認するのは、困難であった。 Further, when foreign matter such as dust is sandwiched between the connectors 143 and 145, a minute gap is generated between the end faces of the light receiving fibers 142, 144 and 146 to be connected, and there is also a problem that the reflected stray light increases due to Fresnel reflection. there were. Therefore, it is necessary to clean this end face every time the connection work is performed. However, when the size of the foreign matter is about several micrometers, it is difficult to surely confirm whether or not the foreign matter has been removed.

これに対して、本実施形態の干渉型エンコーダ１は偏光解消素子１０７を備える。従って、受光用ファイバ１４２，１４４，１４６において、迷光と干渉光１７０とが干渉することにより生じる誤差を低減することができる。
誤差低減部が、偏光解消素子１０７である。偏光解消素子１０７により、偏光がランダムになった干渉光１７０が、受光用ファイバ１４２に入射する。従って、迷光と干渉光１７０との間の干渉のコントラスト（干渉性）が低下し、迷光と干渉光１７０とが干渉することにより生じる誤差を低減することができる。 On the other hand, the interference type encoder 1 of the present embodiment includes the depolarization element 107. Therefore, in the light receiving fibers 142, 144, 146, it is possible to reduce the error caused by the interference between the stray light and the interference light 170.
The error reducing unit is the depolarization element 107. Interference light 170 whose polarization is randomized by the depolarization element 107 is incident on the light receiving fiber 142. Therefore, the contrast (interfering property) of the interference between the stray light and the interfering light 170 is lowered, and the error caused by the interference between the stray light and the interfering light 170 can be reduced.

（第２実施形態）
次に、本考案の第２実施形態について図２を参照しながら説明するが、前記実施形態と同一の部位には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
図２に示すように、本実施形態の干渉型エンコーダ２は、第１実施形態の干渉型エンコーダ１の偏光解消素子１０７に代えて、振動子（誤差低減部）１７９を備える。振動子１７９は、偏光解消素子１０７と同様に、誤差低減部として機能する。振動子１７９は、バイブレータ１８０と、ドライバ１８１と、を有する。
例えば、バイブレータ１８０は、受光用ファイバ１４４の保護ジャケットに取付けられている。振動子１７９は、受光用ファイバ１４４を、前記光路に交差する方向に振動させる。ドライバ１８１は、バイブレータ１８０に接続され、バイブレータ１８０を励起振動させる。
なお、振動子１７９は、受光用ファイバ１４２，１４４，１４６の少なくとも１つを、光路に交差する方向に振動させればよい。 (Second Embodiment)
Next, the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2, but the same parts as those of the embodiment are designated by the same reference numerals, the description thereof will be omitted, and only the differences will be described.
As shown in FIG. 2, the interference type encoder 2 of the present embodiment includes an oscillator (error reduction unit) 179 instead of the depolarization element 107 of the interference type encoder 1 of the first embodiment. The oscillator 179 functions as an error reducing unit, similarly to the depolarizing element 107. The oscillator 179 includes a vibrator 180 and a driver 181.
For example, the vibrator 180 is attached to a protective jacket of the light receiving fiber 144. The oscillator 179 vibrates the light receiving fiber 144 in a direction intersecting the optical path. The driver 181 is connected to the vibrator 180 and excites and vibrates the vibrator 180.
The oscillator 179 may vibrate at least one of the light receiving fibers 142, 144, 146 in a direction intersecting the optical path.

本実施形態の干渉型エンコーダ２は、振動子１７９を備える。これにより、受光用ファイバ１４４を往復する干渉光１７０の位相がバイブレータ１８０（振動子１７９）の周波数で変調され、誤差の周波数がバイブレータ１８０の周波数の領域にシフトする。このため、計測時間内で平均することで、迷光と干渉光１７０とが干渉することにより生じる誤差を低減することができる。 The interference type encoder 2 of this embodiment includes an oscillator 179. As a result, the phase of the interference light 170 reciprocating in the light receiving fiber 144 is modulated by the frequency of the vibrator 180 (oscillator 179), and the frequency of the error is shifted to the frequency region of the vibrator 180. Therefore, by averaging within the measurement time, it is possible to reduce the error caused by the interference between the stray light and the interference light 170.

ここで、受光用ファイバ１４４で発生する往復する迷光による、回析格子２０１のエンコーダヘッド１００に対する変位の測定誤差Ｅは、（１）式のように表すことができる。
ここで、Ａは、コネクタ１４３，１４５での反射や、元々の測定光１６１と参照光１６２の受光用ファイバ１４２に入るところでのアライメント状態に依存して決まる係数である。φ（ｔ）は、時間ｔに依存して変動する外乱による位相変動である。 Here, the measurement error E of the displacement of the diffraction grid 201 with respect to the encoder head 100 due to the reciprocating stray light generated in the light receiving fiber 144 can be expressed as in the equation (1).
Here, A is a coefficient determined depending on the reflection at the connectors 143 and 145 and the alignment state where the original measurement light 161 and the reference light 162 enter the light receiving fiber 142. φ (t) is a phase fluctuation due to a disturbance that fluctuates depending on the time t.

（１）式のように表した測定誤差Ｅに、前述したようにバイブレータ１８０で周波数ｆの振動を与えると、振幅をＢとして、正弦波の位相変調が加わる。このため、測定誤差Ｅは（２）式のように表される。 When the vibration of the frequency f is applied to the measurement error E expressed as in the equation (1) by the vibrator 180 as described above, the phase modulation of the sine wave is added with the amplitude as B. Therefore, the measurement error E is expressed as in Eq. (2).

（２）式から、おおよそπ以上の大きさの振幅Ｂと、計測時間の逆数で決まる周波数より十分大きい周波数ｆを与えると、外側の正弦関数の位相がランダムに変化するようになることが分かる。このため、計測時間内で平均することで、実質的に前記誤差を低減することができる。 From Eq. (2), it can be seen that when an amplitude B having a magnitude of approximately π or more and a frequency f sufficiently larger than the frequency determined by the reciprocal of the measurement time are given, the phase of the outer sine function changes randomly. .. Therefore, the error can be substantially reduced by averaging within the measurement time.

（第３実施形態）
次に、本考案の第３実施形態について説明するが、前記実施形態と同一の部位には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
第１実施形態の干渉型エンコーダでは、従来の干渉型エンコーダと同様に送光用ファイバ１４１に偏波面保持ファイバが使われている。偏波面保持ファイバには、時間的に安定した直線偏光を送光できるという特徴がある。 (Third Embodiment)
Next, the third embodiment of the present invention will be described, but the same parts as those in the above embodiment are designated by the same reference numerals, the description thereof will be omitted, and only the differences will be described.
In the interference type encoder of the first embodiment, the polarization plane holding fiber is used for the light transmission fiber 141 as in the conventional interference type encoder. The polarization plane holding fiber is characterized in that it can transmit linearly polarized light that is stable in time.

従来の干渉型エンコーダでは、レーザ光源１２０から、送光用ファイバ１４１にレーザ光１６０を入射させる時に、偏波面保持ファイバである送光用ファイバ１４１のｓｌｏｗ軸に合わせて直線偏光を入射させるのが普通である。しかし、アライメント精度上、どうしても、直交偏光方向のｆａｓｔ軸にも一部光が入射して伝播する。しかも、送光用ファイバ１４１の温度や曲がり状態が変化すると、ｆａｓｔ軸とｓｌｏｗ軸の間のリターデーションが変化する。このｆａｓｔ軸を伝播したレーザ光１６０が、干渉混入することで誤差が発生していた。 In the conventional interference type encoder, when the laser beam 160 is incident on the light transmitting fiber 141 from the laser light source 120, the linearly polarized light is incident on the slow axis of the light transmitting fiber 141 which is a polarization plane holding fiber. It's normal. However, due to the alignment accuracy, some light is inevitably incident on the fast axis in the orthogonal polarization direction and propagates. Moreover, when the temperature or the bent state of the light transmitting fiber 141 changes, the retardation between the fast axis and the slow axis changes. The laser beam 160 propagating along the fast axis interferes with each other, causing an error.

これに対して、本実施形態の干渉型エンコーダは、従来の干渉型エンコーダの送光用ファイバ１４１が、単一偏光単一横モード偏光ファイバである。単一偏光単一横モード偏光ファイバでは、ｆａｓｔ軸光の減衰を大きくすることで、ｓｌｏｗ軸光だけが伝播する。送光用ファイバ１４１が単一偏光単一横モード偏光ファイバであることで、ｆａｓｔ軸光がそもそも発生しないので、前記送光用ファイバ１４１における誤差が発生しない。 On the other hand, in the interference type encoder of the present embodiment, the light transmission fiber 141 of the conventional interference type encoder is a single polarization single transverse mode polarizing fiber. In the single-polarized single-transverse-mode polarized fiber, only the slow-axis light propagates by increasing the attenuation of the fast-axis light. Since the light transmitting fiber 141 is a single polarized single transverse mode polarized fiber, the fast axis light is not generated in the first place, so that an error does not occur in the light transmitting fiber 141.

また、第３実施形態の干渉型エンコーダにおいて、送光用ファイバ１４１がフォトニック結晶ファイバであってもよい。フォトニック結晶ファイバは、偏波面保持ファイバと同様に、複屈折性で、互いに直交するｓｌｏｗ軸とｆａｓｔ軸の偏光方向を持っている。フォトニック結晶ファイバは、通常の偏波面保持ファイバと異なり、光ファイバの温度や曲げ応力に対する、ｓｌｏｗ軸とｆａｓｔ軸の間のリターデーション変化の感度が小さいという特徴がある。温度変化に対するリターデーション変化が約１／３０と、報告された事例もある。このため、ｆａｓｔ軸伝播光が混入しても位相変化しない。従って、実質的に干渉信号の誤差は非常に小さく、無視できるレベルにできる。 Further, in the interference type encoder of the third embodiment, the light transmitting fiber 141 may be a photonic crystal fiber. The photonic crystal fiber, like the plane-holding fiber, is birefringent and has polarization directions of a slow axis and a fast axis that are orthogonal to each other. The photonic crystal fiber is different from a normal polarization plane holding fiber in that the sensitivity of the retardation change between the slow axis and the fast axis to the temperature and bending stress of the optical fiber is small. In some cases, the retardation change with respect to the temperature change was reported to be about 1/30. Therefore, the phase does not change even if the fast-axis propagating light is mixed. Therefore, the error of the interference signal is substantially small and can be set to a negligible level.

以上、本考案の第１実施形態から第３実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本考案の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更、組み合わせ、削除等も含まれる。
例えば、前記第１実施形態から第３実施形態では、干渉型エンコーダは、第２コーナーキューブプリズム１０２、レンズ１０５，１０６、ディテクタ１３０、及びプロセッサ１５０を備えなくてもよい。 Although the first to third embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this embodiment, and the configuration does not deviate from the gist of the present invention. Changes, combinations, deletions, etc. of are also included.
For example, in the first to third embodiments, the interference encoder may not include the second corner cube prism 102, the lenses 105, 106, the detector 130, and the processor 150.

１，２ 干渉型エンコーダ
１０１ 第１コーナーキューブプリズム（反射部）
１０３ 偏光ビームスプリッタ
１０４ 偏光子
１０７ 偏光解消素子（誤差低減部）
１２０ レーザ光源
１４１ 送光用ファイバ
１４２，１４４，１４６ 受光用ファイバ
１４３，１４５ コネクタ
１６０ レーザ光
１６１ 測定光
１６２ 参照光
１７０ 干渉光
１７９ 振動子（誤差低減部）
２０１ 回析格子 1, 2 Interference encoder 101 1st corner cube prism (reflection part)
103 Polarizing beam splitter 104 Polarizer 107 Depolarizing element (error reduction unit)
120 Laser light source 141 Light transmission fiber 142, 144, 146 Light receiving fiber 143, 145 Connector 160 Laser light 161 Measurement light 162 Reference light 170 Interference light 179 Transducer (error reduction unit)
201 Diffraction grid

Claims (5)

レーザ光を発するレーザ光源と、
前記レーザ光を伝搬する送光用ファイバと、
前記送光用ファイバからの前記レーザ光を、測定光と参照光とに分離する偏光ビームスプリッタと、
前記参照光を反射させる反射部と、
前記測定光を回析させる回析格子で回析された前記測定光及び反射された前記参照光から干渉光を生成する偏光子と、
前記干渉光を伝搬し、前記干渉光の光路上に並べて配置された複数の受光用ファイバと、
前記光路上で隣り合う前記受光用ファイバ同士を接続するコネクタと、
前記受光用ファイバの端面で前記干渉光が反射することにより生じる迷光と前記干渉光とが干渉することにより生じる誤差を低減する誤差低減部と、
を備える、干渉型エンコーダ。 A laser light source that emits laser light and
The light transmitting fiber propagating the laser beam and
A polarization beam splitter that separates the laser beam from the light transmission fiber into measurement light and reference light.
A reflector that reflects the reference light,
A modulator that generates interference light from the measurement light diffracted by the diffraction lattice that diffracts the measurement light and the reflected reference light, and
A plurality of light receiving fibers that propagate the interference light and are arranged side by side on the optical path of the interference light.
A connector for connecting the light receiving fibers adjacent to each other on the optical path,
An error reducing unit that reduces the error caused by the interference between the stray light generated by the reflection of the interference light at the end face of the light receiving fiber and the interference light.
Interfering encoder. 前記誤差低減部は、前記複数の受光用ファイバ片のうちの最も前記偏光子寄りの前記受光用ファイバと前記偏光子との間の前記光路上に配置された偏光解消素子である、請求項１に記載の干渉型エンコーダ。 The error reducing unit is a depolarizing element arranged on the optical path between the light receiving fiber closest to the polarizing element and the polarizing element among the plurality of light receiving fiber pieces. Interference type encoder described in. 前記誤差低減部は、前記複数の受光用光ファイバの少なくとも１つを、前記光路に交差する方向に振動させる振動子である、請求項１に記載の干渉型エンコーダ。 The interference type encoder according to claim 1, wherein the error reducing unit is an oscillator that vibrates at least one of the plurality of light receiving optical fibers in a direction intersecting the optical path. 前記送光用ファイバが単一偏光単一横モード偏光ファイバである、請求項１から３のいずれか一項に記載の干渉型エンコーダ。 The interference type encoder according to any one of claims 1 to 3, wherein the light transmitting fiber is a single polarized single transverse mode polarized fiber. 前記送光用ファイバがフォトニック結晶ファイバである、請求項１から３のいずれか一項に記載の干渉型エンコーダ。 The interference type encoder according to any one of claims 1 to 3, wherein the light transmitting fiber is a photonic crystal fiber.

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