JP2715518B2 - 光電式位置検出器 - Google Patents
光電式位置検出器Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光電式位置検出器に関する。
従来の光電式位置検出器は、第14図に示すように、光
源31とフォトダイオード34が移動スリット板32と固定ス
リット板33とを介して相対向し、光源31から出た光束は
移動スリット板32のスリットと固定スリット板33のスリ
ットを通過した後、フォトダイオード34に入射される。
そして移動スリット板32が動くとフォトダイオード34は
第15図に示すような近似正弦波を出力する。
源31とフォトダイオード34が移動スリット板32と固定ス
リット板33とを介して相対向し、光源31から出た光束は
移動スリット板32のスリットと固定スリット板33のスリ
ットを通過した後、フォトダイオード34に入射される。
そして移動スリット板32が動くとフォトダイオード34は
第15図に示すような近似正弦波を出力する。
ところが、第14図において光源31の発する光が波長λ
で平行光束の場合、フォトダイオード34の出力振幅Ａは
移動スリット板32と固定スリット板33とのギャップＧが
変化すると、スリットによる光の干渉のため第７図のよ
うにP2/λ（Ｐはスリットのピッチ）の周期で正弦波的
に変化する。そのためフォトダイオード34から安定した
大きい信号を得るためには、ギャップＧを常に出力振幅
Ａが最大値近くになるよう、たとえばｇ付近に一定に保
つ必要があり、組立に高い精度が要求される。
で平行光束の場合、フォトダイオード34の出力振幅Ａは
移動スリット板32と固定スリット板33とのギャップＧが
変化すると、スリットによる光の干渉のため第７図のよ
うにP2/λ（Ｐはスリットのピッチ）の周期で正弦波的
に変化する。そのためフォトダイオード34から安定した
大きい信号を得るためには、ギャップＧを常に出力振幅
Ａが最大値近くになるよう、たとえばｇ付近に一定に保
つ必要があり、組立に高い精度が要求される。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、ギ
ャップの変化に対して出力振幅が影響されない光電式位
置検出器を提供することを目的としている。
ャップの変化に対して出力振幅が影響されない光電式位
置検出器を提供することを目的としている。
本発明の光電式位置検出器は、 波長λの干渉性の強い平行光束を発する光源と受光部
とが、移動体の移動方向にピッチＰでスリットが形成さ
れ、移動体とともに移動する移動スリット板と、同じく
ピッチＰでスリットが形成され、移動体に対して不動の
固定スリット板とを介して相対向し、光源からの平行光
束を移動スリット板のスリットと固定スリット板のスリ
ットとを介して受光部で受光して移動体の位置信号を得
る光電式位置検出器において、 固定スリット板は第1,第２のスリット板からなり、第
1,第２のスリット板はスリット面が移動スリット板のス
リット面に平行であり、 第1,第２のスリット板と移動スリット板とのギャップ
をそれぞれg1,g2とすると、 であり、 また受光部は第1,第２のスリット板に対応する第1,第
２の受光部からなり、第1,第２の受光部の信号をS1,S2
とすると、S1とS2が同相となるように第1,第２のスリッ
ト板の、移動スリット板の移動方向における位置が合わ
せられ、S1とS2の和を前記位置信号とすることを特徴と
する。
とが、移動体の移動方向にピッチＰでスリットが形成さ
れ、移動体とともに移動する移動スリット板と、同じく
ピッチＰでスリットが形成され、移動体に対して不動の
固定スリット板とを介して相対向し、光源からの平行光
束を移動スリット板のスリットと固定スリット板のスリ
ットとを介して受光部で受光して移動体の位置信号を得
る光電式位置検出器において、 固定スリット板は第1,第２のスリット板からなり、第
1,第２のスリット板はスリット面が移動スリット板のス
リット面に平行であり、 第1,第２のスリット板と移動スリット板とのギャップ
をそれぞれg1,g2とすると、 であり、 また受光部は第1,第２のスリット板に対応する第1,第
２の受光部からなり、第1,第２の受光部の信号をS1,S2
とすると、S1とS2が同相となるように第1,第２のスリッ
ト板の、移動スリット板の移動方向における位置が合わ
せられ、S1とS2の和を前記位置信号とすることを特徴と
する。
上記構成により、移動スリット板と固定スリット板の
ギャップのいかんにかかわらず、位置信号の振幅は一定
値をとるので、ギャップの精度に対する制約がなくな
り、位置検出器の組立が容易になる。
ギャップのいかんにかかわらず、位置信号の振幅は一定
値をとるので、ギャップの精度に対する制約がなくな
り、位置検出器の組立が容易になる。
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
る。
第１図は請求項１の光電式位置検出器の一実施例の斜
視図、第２図はその側面図、第３図は固定スリット板1
3,14の平面図、第４図はフォトダイオード16,17の出力S
1,S2の波形図、第５図，第６図はフォトダイオード16,1
7の出力S1,S2及びS1＋S2の波形図、第７図はギャップＧ
に対する出力振幅Ａを示すグラフである。
視図、第２図はその側面図、第３図は固定スリット板1
3,14の平面図、第４図はフォトダイオード16,17の出力S
1,S2の波形図、第５図，第６図はフォトダイオード16,1
7の出力S1,S2及びS1＋S2の波形図、第７図はギャップＧ
に対する出力振幅Ａを示すグラフである。
本実施例はリニアエンコーダの場合である。
光源11は波長λの干渉性の強い平行光束を発する光源
である。２つの固定スリット板13,14はピッチＰでスリ
ットが形成され（それぞれＡチャネル用、Ｂチャネル用
があり、両者はP/4だけｘ方向にずれている）、スリッ
ト面が移動スリット板12のスリット面に平行、かつ移動
スリット板12の移動方向（ｘ方向）と直交する方向に並
べられている。ここで、固定スリット板13,14と移動ス
リット板12とのギャップをそれぞれg1,g2とすると、 を満たすようg1,g2が設定されている。
である。２つの固定スリット板13,14はピッチＰでスリ
ットが形成され（それぞれＡチャネル用、Ｂチャネル用
があり、両者はP/4だけｘ方向にずれている）、スリッ
ト面が移動スリット板12のスリット面に平行、かつ移動
スリット板12の移動方向（ｘ方向）と直交する方向に並
べられている。ここで、固定スリット板13,14と移動ス
リット板12とのギャップをそれぞれg1,g2とすると、 を満たすようg1,g2が設定されている。
また、固定スリット板13,14のスリットを通過した光
を受光するフォトダイオード16,17がそれぞれ固定スリ
ット板13,14と対向して設けられている。移動スリット
板12を第１図中のｘ方向に動かすと、フォトダイオード
16,17からの出力は、第４図に示すように近似正弦波と
なるが、このときフォトダイオード16と17の出力が同位
相となるよう固定スリット板13,14のｘ方向における位
置が合わせられている。
を受光するフォトダイオード16,17がそれぞれ固定スリ
ット板13,14と対向して設けられている。移動スリット
板12を第１図中のｘ方向に動かすと、フォトダイオード
16,17からの出力は、第４図に示すように近似正弦波と
なるが、このときフォトダイオード16と17の出力が同位
相となるよう固定スリット板13,14のｘ方向における位
置が合わせられている。
ここで、ギャップg1,g2をそれぞれ、第７図でc,aとす
ると、フォトダイオード16の出力S1と出力フォトダイオ
ード17の出力S2は、第５図のように、振幅が等しく、両
者をたすと第５図の最下図ように振幅は２倍となる。ま
た、ギャップg1,g2をそれぞれ第７図でd,bとすると、フ
ォトダイオード16の出力S1とフォトダイオード17の出力
S2は、第６図に示すように、S1の振幅が大きく、S2の振
幅は小さくなる。しかしながら、これらS1,S2はたし合
わせると第６図の最下図のようになり、この振幅は、前
述のギャップg1,g2がそれぞれc,aの場合（第５図最下
図）の振幅と等しい。
ると、フォトダイオード16の出力S1と出力フォトダイオ
ード17の出力S2は、第５図のように、振幅が等しく、両
者をたすと第５図の最下図ように振幅は２倍となる。ま
た、ギャップg1,g2をそれぞれ第７図でd,bとすると、フ
ォトダイオード16の出力S1とフォトダイオード17の出力
S2は、第６図に示すように、S1の振幅が大きく、S2の振
幅は小さくなる。しかしながら、これらS1,S2はたし合
わせると第６図の最下図のようになり、この振幅は、前
述のギャップg1,g2がそれぞれc,aの場合（第５図最下
図）の振幅と等しい。
なぜなら、ギャップＧと出力振幅Ａの関係は、第７図
で示されるように、周期P2/λで正弦波的に変化するの
で、ギャップg1とg2の差を半周期分P2/2λにすると第７
図上で位相が常に180゜ずれることになり、フォトダイ
オード16の出力S1とフォトダイオード17の出力S2の和の
振幅Ａはギャップにかかわらず常に一定となる。
で示されるように、周期P2/λで正弦波的に変化するの
で、ギャップg1とg2の差を半周期分P2/2λにすると第７
図上で位相が常に180゜ずれることになり、フォトダイ
オード16の出力S1とフォトダイオード17の出力S2の和の
振幅Ａはギャップにかかわらず常に一定となる。
なお、以上は移動スリット板12と固定スリット板13,1
4が平行な場合であるが、以下、移動スリット板12が固
定スリット13,14に対して傾いた場合を考える。
4が平行な場合であるが、以下、移動スリット板12が固
定スリット13,14に対して傾いた場合を考える。
移動スリット板と固定スリット板が平行な状態に対
し、第12図のようにθ１方向に傾いても、第１図の実施
例のように固定スリット板16,17が移動スリット板12の
移動方向（ｘ方向）と直交する方向に並べられている場
合は は保たれる。しかし、θ２方向に傾くとギャップg1,g2
は を満たすことができず、信号S1,S2の和の振幅はギャッ
プによって変動してしまう。この欠点を補うのが請求項
２の発明である。
し、第12図のようにθ１方向に傾いても、第１図の実施
例のように固定スリット板16,17が移動スリット板12の
移動方向（ｘ方向）と直交する方向に並べられている場
合は は保たれる。しかし、θ２方向に傾くとギャップg1,g2
は を満たすことができず、信号S1,S2の和の振幅はギャッ
プによって変動してしまう。この欠点を補うのが請求項
２の発明である。
第８図は本発明請求項２の光電式位置検出器の一実施
例の斜視図、第９図はその側面図、第10図は固定スリッ
ト板13〜15の平面図である。
例の斜視図、第９図はその側面図、第10図は固定スリッ
ト板13〜15の平面図である。
本実施例は第１図の実施例に対し、固定スリット板15
とフォトダイオード18が追加してある。固定スリット板
15は他の固定スリット13,14と同じくピッチＰでスリッ
トが形成され（Ａチャネル用、Ｂチャネル用があり、両
者はP/4だけｘ方向にずれている）、スリット面は移動
スリット板12のスリット面に平行になっている。また、
３つの固定スリット13〜15は移動スリット板12の移動方
向と直交する方向に等間隔（間隔ｄ）に一直線に並べら
れている。ここで、固定スリット板15と移動スリット板
12とのギャップをg3とすると、 g1＝g3 となるよう固定スリット板15が配置されている。つま
り、３つの固定スリット板13〜15は、移動スリット板12
とのギャップg1,g2,g3が を満たすよう配置してある。
とフォトダイオード18が追加してある。固定スリット板
15は他の固定スリット13,14と同じくピッチＰでスリッ
トが形成され（Ａチャネル用、Ｂチャネル用があり、両
者はP/4だけｘ方向にずれている）、スリット面は移動
スリット板12のスリット面に平行になっている。また、
３つの固定スリット13〜15は移動スリット板12の移動方
向と直交する方向に等間隔（間隔ｄ）に一直線に並べら
れている。ここで、固定スリット板15と移動スリット板
12とのギャップをg3とすると、 g1＝g3 となるよう固定スリット板15が配置されている。つま
り、３つの固定スリット板13〜15は、移動スリット板12
とのギャップg1,g2,g3が を満たすよう配置してある。
また、固定スリット板15のスリットを通過した光を受
光するフォトダイオード18が固定スリット板15と対向し
て設けられている。また、固定スリット板15は、移動ス
リット板12をｘ方向に動かした時フォトダイオード18か
ら出力される近似正弦波の信号をS3とすると、フォトダ
イオード16,17の出力S1,S2,S3が同位相の信号となるよ
うｘ方向の位置が合わせられている。
光するフォトダイオード18が固定スリット板15と対向し
て設けられている。また、固定スリット板15は、移動ス
リット板12をｘ方向に動かした時フォトダイオード18か
ら出力される近似正弦波の信号をS3とすると、フォトダ
イオード16,17の出力S1,S2,S3が同位相の信号となるよ
うｘ方向の位置が合わせられている。
この実施例の位置信号は、フォトダイオード16,18の
出力S1とS2の平均 と、フォトダイオード17の出力S2との和、つまり下式、 のＳとする。
出力S1とS2の平均 と、フォトダイオード17の出力S2との和、つまり下式、 のＳとする。
まず、移動スリット板12が固定スリット板13〜15と平
行な場合を考える。この場合、ギャップg1とg3はg1＝g3
を保つので、フォトダイオード16,18の信号S1,S3の振幅
は等しくなり、S1＝S3となる。よって、 となる。これは第１図に示す実施例と同じことになるの
で説明は省く。
行な場合を考える。この場合、ギャップg1とg3はg1＝g3
を保つので、フォトダイオード16,18の信号S1,S3の振幅
は等しくなり、S1＝S3となる。よって、 となる。これは第１図に示す実施例と同じことになるの
で説明は省く。
次に、移動スリット板12が第12図においてθ１方向に
傾いた場合を考える。この場合も、３つのギャップg1〜
g3は を満たすので問題はない。
傾いた場合を考える。この場合も、３つのギャップg1〜
g3は を満たすので問題はない。
次に、移動スリット板12が第12図においてθ２方向に
傾いた場合を考える。この場合３つのギャップg1〜g3は を満たさなくなるが、フォトダイオード16,18の信号S1,
S3の平均 がこの移動スリット12の傾きをキャンセルする働きをす
る。以下その仕組を説明する。
傾いた場合を考える。この場合３つのギャップg1〜g3は を満たさなくなるが、フォトダイオード16,18の信号S1,
S3の平均 がこの移動スリット12の傾きをキャンセルする働きをす
る。以下その仕組を説明する。
移動スリット板12が固定スリット板13〜15に対して、
例えば第13図（１）のように傾いた場合を考える。
例えば第13図（１）のように傾いた場合を考える。
この場合、固定スリット板13と15との距離では移動ス
リット板に反りはないものと考え、また、固定スリット
板13〜15は等間隔にならんでいるのでギャップg1,g2,g3
はそれぞれ g1＝g10−Δｇ g2＝g20＋Δｇ g3＝g30＋３Δｇ ただし、|g10−g20|＝P2/2λ g10＝g30 とする。
リット板に反りはないものと考え、また、固定スリット
板13〜15は等間隔にならんでいるのでギャップg1,g2,g3
はそれぞれ g1＝g10−Δｇ g2＝g20＋Δｇ g3＝g30＋３Δｇ ただし、|g10−g20|＝P2/2λ g10＝g30 とする。
ギャップｇとフォトダイオードの出力信号の振幅Ａ
（ｇ）との関係を第13図（２）のように、 とすると、各フォトダイオードの出力信号S1,S2,S3の振
幅は、 である。ここで、Δｇは実際にP2/λより充分小さいと
考えることができる（例えば、Ｐ＝10μｍ、λ＝0.8μ
ｍではP2/λ＝125、またΔｇ＝約１μｍ程度）。
（ｇ）との関係を第13図（２）のように、 とすると、各フォトダイオードの出力信号S1,S2,S3の振
幅は、 である。ここで、Δｇは実際にP2/λより充分小さいと
考えることができる（例えば、Ｐ＝10μｍ、λ＝0.8μ
ｍではP2/λ＝125、またΔｇ＝約１μｍ程度）。
よって、ギャップの微小変化Δｇによる出力振幅Ａの
変化をΔＡとすると、（１）式と であるので ここで、Ａ（g1）とＡ（g3）の平均（ｇ1,3）は Ａ（g2）と（ｇ1,3）の和を求めると、（２）式と
（３）式より、ΔＡがキャンセルされて となり、ΔｇあるいはΔＡの影響を全く受けない。つま
り、位置信号 の振幅は移動スリット板12の傾きの影響を全く受けな
い。
変化をΔＡとすると、（１）式と であるので ここで、Ａ（g1）とＡ（g3）の平均（ｇ1,3）は Ａ（g2）と（ｇ1,3）の和を求めると、（２）式と
（３）式より、ΔＡがキャンセルされて となり、ΔｇあるいはΔＡの影響を全く受けない。つま
り、位置信号 の振幅は移動スリット板12の傾きの影響を全く受けな
い。
第11図は請求項２の光電式位置検出器の他の実施例の
斜視図である。
斜視図である。
本実施例はロータリエンコーダの場合で、第８図〜第
10図の実施例の場合と同様に、固定スリット板23,24,2
5、フォトダイオード26,27,28が移動スリット板22に対
して設けられている。
10図の実施例の場合と同様に、固定スリット板23,24,2
5、フォトダイオード26,27,28が移動スリット板22に対
して設けられている。
以上説明したように本発明は、特許請求の範囲の特徴
項の構成を有することにより、ギャップの変化にかかわ
らず、受光素子の出力振幅が常に一定となり、ギャップ
精度をラフに扱えるので、光電検出器の組立てが容易と
なる効果がある。
項の構成を有することにより、ギャップの変化にかかわ
らず、受光素子の出力振幅が常に一定となり、ギャップ
精度をラフに扱えるので、光電検出器の組立てが容易と
なる効果がある。
第１図は本発明の請求項１の光電式位置検出器の一実施
例の斜視図、第２図はその側面図、第３図は固定スリッ
ト板13,14の平面図、第４図はフォトダイオード16,17の
出力S1,S2の波形図、第５図，第６図はフォトダイオー
ド16,17の出力S1,S2及びS1＋S2の波形図、第７図はギャ
ップＧに対する出力振幅Ａを示すグラフ、第８図は本発
明請求項２の光電式位置検出器の実施例の斜視図、第９
図はその側面図、第10図は固定スリット板13〜15の平面
図、第11図は本発明の請求項２の光電式位置検出器の他
の実施例、第12図は移動スリット板の傾きの説明図、第
13図は本発明の請求項２の原理を説明する図、第14図は
光電式位置検出器の従来例の概略図、第15図はフォトダ
イオード34の出力波形図である。 11……光源、 12,22……移動スリット板、 13〜15,23〜25……固定スリット板、 16〜18,26〜28……フォトダイオード、 31……光源、 32……移動スリット板、 33……固定スリット板、 34……フォトダイオード。
例の斜視図、第２図はその側面図、第３図は固定スリッ
ト板13,14の平面図、第４図はフォトダイオード16,17の
出力S1,S2の波形図、第５図，第６図はフォトダイオー
ド16,17の出力S1,S2及びS1＋S2の波形図、第７図はギャ
ップＧに対する出力振幅Ａを示すグラフ、第８図は本発
明請求項２の光電式位置検出器の実施例の斜視図、第９
図はその側面図、第10図は固定スリット板13〜15の平面
図、第11図は本発明の請求項２の光電式位置検出器の他
の実施例、第12図は移動スリット板の傾きの説明図、第
13図は本発明の請求項２の原理を説明する図、第14図は
光電式位置検出器の従来例の概略図、第15図はフォトダ
イオード34の出力波形図である。 11……光源、 12,22……移動スリット板、 13〜15,23〜25……固定スリット板、 16〜18,26〜28……フォトダイオード、 31……光源、 32……移動スリット板、 33……固定スリット板、 34……フォトダイオード。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松浦 英典 埼玉県入間市大字上藤沢字下原480番地 株式会社安川電機製作所東京工場内 (56)参考文献 特開 平２−194319（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−74416（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】波長λの干渉性の強い平行光束を発する光
源と受光部とが、移動体の移動方向にピッチＰでスリッ
トが形成され、移動体とともに移動する移動スリット板
と、同じくピッチＰでスリットが形成され、移動体に対
して不動の固定スリット板とを介して相対向し、光源か
らの平行光束を移動スリット板のスリットと固定スリッ
ト板のスリットとを介して受光部で受光して移動体の位
置信号を得る光電式位置検出器において、 固定スリット板は第1,第２のスリット板からなり、第1,
第２のスリット板はスリット面が移動スリット板のスリ
ット面に平行であり、 第1,第２のスリット板と移動スリット板とのギャップを
それぞれg1,g2とすると、 であり、 また受光部は第1,第２のスリット板に対応する第1,第２
の受光部からなり、第1,第２の受光部の信号をS1,S2と
すると、S1とS2が同相となるように第1,第２のスリット
板の、移動スリット板の移動方向における位置が合わせ
られ、S1とS2の和を前記位置信号とすることを特徴とす
る光電式位置検出器。 - 【請求項２】波長λの干渉性の強い平行光束を発する光
源と受光部とが、移動体の移動方向にピッチＰでスリッ
トが形成され、移動体とともに移動する移動スリット板
と、同じくピッチＰでスリットが形成され、移動体に対
して不動の固定スリット板とを介して相対向し、光源か
らの平行光束を移動スリット板のスリットと固定スリッ
ト板のスリットとを介して受光部で受光して移動体の位
置信号を得る光電式位置検出器において、 固定スリット板は第1,第2,第３のスリット板からなり、
第1,第2,第３のスリット板は、スリット面が移動スリッ
ト板のスリット面に平行、かつ移動スリット板の移動方
向と直交する方向に、そして第２のスリット板が第1,第
３のスリット板ではさまれるように等間隔に一直線に並
べられ、 第1,第2,第３のスリット板と移動スリット板とのギャッ
プをそれぞれg1,g2,g3とすると、 であり、 また、受光部は第1,第2,第３のスリット板に対応する第
1,第2,第３の受光部とからなり、第1,第2,第３の受光部
のそれぞれの出力信号をS1,S2,S3とすると、S2とS1,S3
が同相となるように第1,第2,第３のスリット板の、移動
スリット板の移動方向における位置が合わせられ、 とS2との和を前記位置信号とすることを特徴とする光電
式位置検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2673089A JP2715518B2 (ja) | 1989-02-07 | 1989-02-07 | 光電式位置検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2673089A JP2715518B2 (ja) | 1989-02-07 | 1989-02-07 | 光電式位置検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02206719A JPH02206719A (ja) | 1990-08-16 |
| JP2715518B2 true JP2715518B2 (ja) | 1998-02-18 |
Family
ID=12201433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2673089A Expired - Fee Related JP2715518B2 (ja) | 1989-02-07 | 1989-02-07 | 光電式位置検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2715518B2 (ja) |
-
1989
- 1989-02-07 JP JP2673089A patent/JP2715518B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02206719A (ja) | 1990-08-16 |
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