(57)【要約】【課題】  光ファイバに対する外乱の影響を受け難く、安定した光を供給できる照明装置の提供。【解決手段】  照明装置は、時間的にインコヒーレントな光源１を備える光源モジュール２と、光コネクタ３と、それらの間に設けられて光源モジュール２から光コネクタ３へと光を伝送する光ファイバ４とを備える。光ファイバ４は第１〜第４の光ファイバ４１〜４４から成り、第１および第４の光ファイバ４１，４４にはシングルモード光ファイバが、第２および第３の光ファイバ４２，４３には偏波面保存光ファイバが用いられる。第３の光ファイバ４２，４３は互いに主軸が４５度傾くように接合されており、これらはデポラライザＤを構成している。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
時間的インコヒーレントな光源からの光をシングルモード光ファイバで伝送し、伝送された前記光を照明光として供給する照明装置において、
前記シングルモード光ファイバの伝送経路の途中に偏波面保存光ファイバで構成したデポラライザを挿入したことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
請求項１に記載の照明装置において、
前記デポラライザは、第１の偏波面保存光ファイバと、前記第１の偏波面保存光ファイバの主軸に対して主軸を４５度傾けて接続される第２の偏波面保存光ファイバとで構成されることを特徴とする照明装置。
【請求項３】
時間的インコヒーレントな光源からの光をシングルモード光ファイバで伝送し、伝送された前記光を照明光として供給する照明装置において、
前記シングルモード光ファイバを、第１の偏波面保存光ファイバと、前記第１の偏波面保存光ファイバの主軸に対して主軸を４５度傾けて接続される第２の偏波面保存光ファイバとで構成したことを特徴とする照明装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の照明装置において、
前記第１の偏波面保存光ファイバの接続側端部に取り付けられた第１のコネクタと、
前記第２の偏波面保存光ファイバの接続側端部に取り付けられて、前記第１の偏波面保存光ファイバに対して主軸を４５度傾けて前記第２の偏波面保存光ファイバを接続するように前記第１のコネクタに接続される第２のコネクタとを備えたことを特徴とする照明装置。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれかに記載の照明装置において、
前記第１の偏波面保存光ファイバの長さと前記第２の偏波面保存光ファイバの長さとの比を１：２としたことを特徴とする照明装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の照明装置を備えることを特徴とする光電式エンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電式エンコーダ等に用いられる照明装置およびその照明装置を備えた光電式エンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
光電式エンコーダにおいては、回折格子を照明する光源として半導体レーザなどが用いられる。ところで、エンコーダ等の計測装置では測定精度を一定に保つために温度が一定であることが好ましい。そのような理由もあって、発熱源である光源をエンコーダ光学系やエンコーダ装置から離して設け、光ファイバを用いて光源光をエンコーダ光学系やエンコーダ装置に伝送する方法を採用する場合がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このように光ファイバを用いて光源光を伝送する場合、（ａ）ＬＥＤとマルチモード光ファイバを利用するもの、（ｂ）半導体レーザとシングルモード光ファイバを利用するもの、（ｃ）半導体レーザと偏波面保存光ファイバを利用するものがある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３３６９５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＬＥＤは時間的・空間的インコヒーレント光源であり、光量を大きく取るために照明のための光ファイバはマルチモード光ファイバが利用される。この照明システムでは光ファイバへの外乱による偏波変動はほぼ生じないが、光ファイバのコア径が５０μｍ以上と大きいのため、レンズによる集光が不十分などの問題がある。
【０００６】
一方、半導体レーザは時間的・空間的コヒーレント光源であり、そのコヒーレンシィのため光ファイバにはシングルモード光ファイバが利用される。この照明システムをエンコーダに用いた場合、光ファイバへの外乱による偏波変動が生じるという問題がある。そこで、シングルモード光ファイバとして外乱による偏波変動がほぼ生じない偏波面保存光ファイバを用いる場合がある。しかし、偏波面保存光ファイバ自体が高コストであるのに加えて、レーザの偏波面と光ファイバの主軸を合わせ込む必要があるなど、コスト面に問題を抱えている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、時間的インコヒーレントな光源からの光をシングルモード光ファイバで伝送し、伝送された光を照明光として供給する照明装置に適用され、シングルモード光ファイバの伝送経路の途中に偏波面保存光ファイバで構成したデポラライザを挿入したことを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載の照明装置において、デポラライザが、第１の偏波面保存光ファイバと、第１の偏波面保存光ファイバの主軸に対して主軸を４５度傾けて接続される第２の偏波面保存光ファイバとで構成される。
請求項３の発明は、時間的インコヒーレントな光源からの光をシングルモード光ファイバで伝送し、伝送された光を照明光として供給する照明装置に適用され、シングルモード光ファイバを、第１の偏波面保存光ファイバと、第１の偏波面保存光ファイバの主軸に対して主軸を４５度傾けて接続される第２の偏波面保存光ファイバとで構成したことを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項２または３に記載の照明装置において、第１の偏波面保存光ファイバの接続側端部に取り付けられた第１のコネクタと、記第２の偏波面保存光ファイバの接続側端部に取り付けられて、第１の偏波面保存光ファイバに対して主軸を４５度傾けて第２の偏波面保存光ファイバを接続するように第１のコネクタに接続される第２のコネクタとを備えたものである。
請求項５の発明は、請求項２〜４のいずれかに記載の照明装置において、第１の偏波面保存光ファイバの長さと第２の偏波面保存光ファイバの長さとの比を１：２としたものである。
請求項６の発明による光電式エンコーダは、請求項１〜５のいずれかに記載の照明装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、光ファイバに対する外乱の影響を受け難く、安定した光を供給できる照明装置を提供することができる。また、その照明装置を光電式エンコーダに用いることにより測定精度の安定化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は本発明による照明装置の一実施の形態を示す図であり、（ａ）は照明装置の全体を示す図で、（ｂ）は符号Ｂで示した接合部分の断面を説明する図である。本実施の形態の照明装置は、例えば、光電式エンコーダの回折格子を照明する光源として用いられる。図１に示した照明装置は、半導体発光素子で構成される光源１が設けられている光源モジュール２と、照明光を必要とする装置（例えば、エンコーダ装置本体）の光導入部に接続される光コネクタ３と、光源モジュール２から光コネクタ３までの光伝送路である光ファイバ４とで構成されている。
【００１０】
光源モジュール２の光源１としては一般的にレーザダイオードやＬＥＤ等が用いられるが、本実施の形態では、時間的インコヒーレントで空間的にコヒーレントな光源を用いる。そのような光源としては、例えば、エッジエミッティングＬＥＤやスーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）等がある。
【００１１】
光源モジュール２には光源１と光ファイバ４とを結合するための結合部５が設けられており、結合部５はアイソレータ５１とロッドレンズ５２とを有している。光ファイバ４は光源モジュール２側から、第１の光ファイバ４１，第２の光ファイバ４２，第３の光ファイバ４３および第４の光ファイバ４４から成り、それらを融着接合することによって一本の光ファイバ４が形成される。
【００１２】
光源モジュール２に接続される第１の光ファイバ４１および光コネクタ３に接続される第４の光ファイバ４４には、いずれもシングルモード光ファイバが用いられている。第２の光ファイバ４２および第３の光ファイバ４３には偏波面保持光ファイバ（ＰＭＦ）が用いられている。上述したように、シングルモード光ファイバの場合には、長さ方向のコア系の揺らぎや振動、温度変化などの外乱によって出射時の偏波状態がランダムに変動する。一方、偏波面保持光ファイバの場合、光は偏波状態が保たれたまま光ファイバ中を伝搬する。
【００１３】
偏波面保持光ファイバの一つとしてＰＡＮＤＡファイバがあり、図１（ｂ）には第２および第３の光ファイバ４２，４３としてＰＡＮＤＡファイバを用いた場合の断面を示した。図１（ｂ）の左側の断面図は第２の光ファイバ４２の断面を示し、右側の断面図は第３の光ファイバ４３の断面を示す。
【００１４】
ＰＡＮＤＡファイバは、コア４００の両側にボロンを含む石英材から成る応力付与部４０１を備えている。これによりファイバのｘ軸方向に応力が付与され、ＰＡＮＤＡファイバはｘ軸とｙ軸とで屈折率の異なる複屈折率構造を備えている。例えば、直線偏波の光の偏波軸をｘ軸に合わせて入射すると、偏波状態が保たれたまま光ファイバ中を伝搬し、出射端においてもｘ偏波光のみを得ることが可能となる。
【００１５】
本実施の形態では第２の光ファイバ４２と第３の光ファイバ４３の長さの比を１：２とし、第２の光ファイバ４２と第３の光ファイバ４３とは主軸を互いに４５度傾けて融着接合されている。このような構成とすることにより、第２および第３の光ファイバ４２，４３の部分は伝播する光に対してデポラライザＤとして機能する。なお、デポラライザとしての効率から考えると光ファイバ４２，４３の長さの比は１：２が好ましいが、必ずしも１：２にする必要はない。その結果、以下のような効果を奏する。
【００１６】
（１）デポラライザＤ（光ファイバ４２，４３）により光の可干渉性をなくすことで外乱による偏波変動がなくなるため、外乱に強い照明装置を構成することができる。
（２）光ファイバ４全体に偏波面保持光ファイバを用いる従来の照明装置では、偏波面保持光ファイバ自体のコストが高いのと、光源光の偏波面と光ファイバの主軸を合わせ込む必要があるため、それらが装置のコストアップ要因となっていた。しかし、本実施の形態では光ファイバ４の全長に対する偏波面保持光ファイバで構成するデポラライザＤの部分の長さを小さくすることにより、光ファイバ４のコストを低減できる。さらに、主軸合わせに伴うコストを削減できる。
（３）本実施の形態では光ファイバ４にシングルモード光ファイバおよびその一種である偏波面保持光ファイバを用いているため、コア径が数μｍと小さく、ほぼ点光源と見なせる光学系を構成することができる。
【００１７】
［第１変形例］
図２は本実施の形態の第１の変形例を示す図である。図２に示す変形例は、光ファイバ部分の長さが比較的短くても良い場合の例であり、光源モジュール２と光コネクタ３とを結ぶ光ファイバは第２の光ファイバ４２と第３の光ファイバ４３とから成る。第２の光ファイバ４２と第３の光ファイバ４３とは主軸を互いに４５度傾けて融着接合される。この場合も、第２の光ファイバ４２の長さと第３の光ファイバ４３の長さの比は１：２に設定される。
【００１８】
［第２変形例］
図３は本実施の形態の第１の変形例を示す図であり、第２の光ファイバ４２と第３の光ファイバ４３の接続部にコネクタ１０Ａ，１０Ｂを設けたものである。コネクタ１０Ａ，１０Ｂは、互いに接続したときに第２の光ファイバ４２の主軸と第３の光ファイバ４３の主軸とが４５度傾いて接続されるように各光ファイバ４２，４３に取り付けられている。
【００１９】
第２変形例では、図１，２の場合のように光ファイバ４２，４３を融着接合するという作業を必要とせず、融着作業を嫌うようなアプリケーションには有効である。また、ファイバ部分を分割することができるのでファイバの取り回しが容易になるとともに、コネクタ１０Ｂが設けられた右側のファイバを交換することで、ファイバ全体の長さを容易に変更することができる。
【００２０】
［第３変形例］
図４は図３の照明装置を変形したものであり、光ファイバを第２の光ファイバ４２と第３の光ファイバ４３とで構成したものである。すなわち、コネクタ１０Ａと光源モジュール２とは第２の光ファイバ４２で結ばれ、コネクタ１０Ｂとコネクタ３とは第３の光ファイバ４３で結ばれている。
【００２１】
図５は、本発明による照明装置を用いた光電式エンコーダの概略構成を示す図である。これは３格子型のエンコーダであって、透過型の回折格子１０１，１０２，１０３を備えている。回折格子１０１，１０３の格子ピッチは等しく、回折格子１０２の格子ピッチは回折格子１０１，１０３のピッチの１／２に設定されている。回折格子１０３は可動物体に固定される移動スケールであり、ｘ方向に移動する。
【００２２】
照明装置のコネクタ３からエンコーダ装置に伝送された光Ｌは、光ファイバ１００を介してコリメートレンズに入射する。光Ｌはコリメートレンズ１０４により平行光とされ回折格子１０１に照射され、回折格子１０１により回折される。回折された光束１０５，１０６はそれぞれ回折格子１０２により回折されて、移動スケールである回折格子１０３に入射する。回折格子１０３に入射した光束１０５，１０６はそれぞれ±１次の回折を受けて再び重ね合わされ、干渉光１０７となって受光素子１０８に入射する。そして、受光素子１０８の出力信号に基づいて回折格子１０３の変位を検出する。
【００２３】
図５に示したエンコーダでは、発熱源である光源モジュール２はエンコーダとは離れた位置に設けられるので、熱影響による誤差の発生を防止することができる。
【００２４】
以上説明した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、第２の光ファイバ４２は第１の偏波面保存光ファイバを、第３の光ファイバ４３は第２の偏波面保存光ファイバを、光コネクタ１０Ａは第１のコネクタを、光コネクタ１０Ｂは第２のコネクタをそれぞれ構成する。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は本発明による照明装置の一実施の形態を示す図であり、（ａ）は照明装置の全体を示す図で、（ｂ）は符号Ｂで示した接合部分の断面を説明する図である。
【図２】第１の変形例を示す図である。
【図３】第２の変形例を示す図である。
【図４】第３の変形例を示す図である。
【図５】光電式エンコーダの概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  光源
２  光源モジュール
３，１０Ａ，１０Ｂ  光コネクタ
４，４１〜４４  光ファイバ
Ｄ  デポラライザ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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