JP3168282B2 - 移動体の移動基準位置検出方法 - Google Patents
移動体の移動基準位置検出方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は移動体の移動基準位置
検出方法に関する。
検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】回転や平行移動を行う移動体の移動量を
検出することは、各種エンコーダーや精密制御の技術に
おいて広く行われている。このような移動量検出におい
ては、移動の基準となる「移動基準位置」の検出精度の
如何により移動量検出精度が左右される。「移動基準位
置」を検出する方法は従来から種々知られているが（例
えば、特開昭５５−１２４０３号公報、特開平２−８５
７１９号公報）、これら従来法で得られる基準位置信号
は「ピークの回りに広がりを持った山形の信号」で、信
号の広がり幅がかなり大きいため、移動基準位置の精度
を高めるのが容易でないという問題があった。
検出することは、各種エンコーダーや精密制御の技術に
おいて広く行われている。このような移動量検出におい
ては、移動の基準となる「移動基準位置」の検出精度の
如何により移動量検出精度が左右される。「移動基準位
置」を検出する方法は従来から種々知られているが（例
えば、特開昭５５−１２４０３号公報、特開平２−８５
７１９号公報）、これら従来法で得られる基準位置信号
は「ピークの回りに広がりを持った山形の信号」で、信
号の広がり幅がかなり大きいため、移動基準位置の精度
を高めるのが容易でないという問題があった。
【０００３】発明者らは、先に移動基準位置を極めて高
精度に検出できる「移動体の移動基準位置検出方法」を
提案した（特願平３−５１６４８号）。この発明は、こ
の方法の改良に係るものであるので、以下に上記方法を
簡単に説明する。
精度に検出できる「移動体の移動基準位置検出方法」を
提案した（特願平３−５１６４８号）。この発明は、こ
の方法の改良に係るものであるので、以下に上記方法を
簡単に説明する。
【０００４】図４（Ａ）において、符号１は、細板状も
しくはベルト状の「移動体」を示している。移動体１は
矢印方向を移動方向として移動するが、図示のように基
準位置：Ａを境として、ピッチが互いに異なる２種の格
子パターンＰ１，Ｐ２が移動方向に互いに前後して形成
されている。
しくはベルト状の「移動体」を示している。移動体１は
矢印方向を移動方向として移動するが、図示のように基
準位置：Ａを境として、ピッチが互いに異なる２種の格
子パターンＰ１，Ｐ２が移動方向に互いに前後して形成
されている。
【０００５】移動体１に、半導体単色光源５からの単色
光Ｌを、集光レンズ３を介して照射すると、反射光（回
折の０次光Ｌ0）の外に「格子パターンによる回折光」
が発生する。格子パターンＰ１，Ｐ２は互いにピッチが
異なるから、各格子パターンによる回折光の回折角は互
いに異なる。図４（Ｉ）において符号Ｌ11は格子パター
ンＰ１による＋１次の回折光を示し、符号Ｌ21，Ｌ
22は、それぞれ、格子パターンＰ２による＋１次と−１
次の回折光を示している。図４（Ａ）に図示されてはい
ないが、格子パターンＰ１による−１次の回折光も発生
することは言うまでもない。
光Ｌを、集光レンズ３を介して照射すると、反射光（回
折の０次光Ｌ0）の外に「格子パターンによる回折光」
が発生する。格子パターンＰ１，Ｐ２は互いにピッチが
異なるから、各格子パターンによる回折光の回折角は互
いに異なる。図４（Ｉ）において符号Ｌ11は格子パター
ンＰ１による＋１次の回折光を示し、符号Ｌ21，Ｌ
22は、それぞれ、格子パターンＰ２による＋１次と−１
次の回折光を示している。図４（Ａ）に図示されてはい
ないが、格子パターンＰ１による−１次の回折光も発生
することは言うまでもない。
【０００６】図示のように、フォトセンサーＰＳ１，Ｐ
Ｓ２を、それぞれ回折光Ｌ11，Ｌ21を受光するように配
置し、単色光Ｌを照射しつつ、移動体１を矢印方向へ移
動させる。すると、単色光Ｌは先ず格子パターンＰ１の
みを照射するから、最初は、０次光の他には、格子パタ
ーンＰ１による回折光Ｌ11が発生してフォトセンサーＰ
Ｓ１により受光される。移動体が移動して格子パターン
Ｐ１，Ｐ２の境目の基準位置：Ａが単色光Ｌの照射領域
に入ると、格子パターンＰ１，Ｐ２の双方から回折光が
発生し、回折光Ｌ11，Ｌ21が、それぞれフォトセンサー
ＰＳ１，ＰＳ２により受光される。移動体１が更に矢印
方向へ移動すると、やがて単色光Ｌは格子パターンＰ２
のみを照射するようになり、回折光Ｌ21のみがフォトセ
ンサーＰＳ２で検出されるようになる。
Ｓ２を、それぞれ回折光Ｌ11，Ｌ21を受光するように配
置し、単色光Ｌを照射しつつ、移動体１を矢印方向へ移
動させる。すると、単色光Ｌは先ず格子パターンＰ１の
みを照射するから、最初は、０次光の他には、格子パタ
ーンＰ１による回折光Ｌ11が発生してフォトセンサーＰ
Ｓ１により受光される。移動体が移動して格子パターン
Ｐ１，Ｐ２の境目の基準位置：Ａが単色光Ｌの照射領域
に入ると、格子パターンＰ１，Ｐ２の双方から回折光が
発生し、回折光Ｌ11，Ｌ21が、それぞれフォトセンサー
ＰＳ１，ＰＳ２により受光される。移動体１が更に矢印
方向へ移動すると、やがて単色光Ｌは格子パターンＰ２
のみを照射するようになり、回折光Ｌ21のみがフォトセ
ンサーＰＳ２で検出されるようになる。
【０００７】移動体１が上記の如く移動するのに伴い、
フォトセンサーＰＳ１，ＰＳ２の出力が時間とともに、
それぞれ図４（Ｂ），（Ｃ）のように変化することは容
易に理解されよう。図４（Ｂ）において符号Ｈ１で示す
差をフォトセンサーＰＳ１の出力の「変化幅」と呼び、
同図（Ｃ）のＨ２を、フォトセンサーＰＳ２の出力の
「変化幅」と呼ぶ。格子パターンＰ１，Ｐ２による回折
効率は必ずしも等しいとは限らないので、一般には変化
幅Ｈ１，Ｈ２は互いに等しくはない。
フォトセンサーＰＳ１，ＰＳ２の出力が時間とともに、
それぞれ図４（Ｂ），（Ｃ）のように変化することは容
易に理解されよう。図４（Ｂ）において符号Ｈ１で示す
差をフォトセンサーＰＳ１の出力の「変化幅」と呼び、
同図（Ｃ）のＨ２を、フォトセンサーＰＳ２の出力の
「変化幅」と呼ぶ。格子パターンＰ１，Ｐ２による回折
効率は必ずしも等しいとは限らないので、一般には変化
幅Ｈ１，Ｈ２は互いに等しくはない。
【０００８】フォトセンサーＰＳ１，ＰＳ２の出力は図
４（Ａ）に示すように基準位置信号発生回路１０に入力
される。基準位置信号発生回路１０は図４（Ｄ）に示す
如き構成となっており、抵抗Ｒ１，Ｒ２を適当に調整す
ることにより、フォトセンサーＰＳ１，ＰＳ２の「出力
の変化幅が互いに略等しくなる」ように調整される。こ
のように調整された出力はコンパレーター１１に入力さ
れる。図４（Ｅ）に示す信号Ｓ１，Ｓ２は上記の如く、
変化幅が互いに略等しくなるように調整された出力であ
る。
４（Ａ）に示すように基準位置信号発生回路１０に入力
される。基準位置信号発生回路１０は図４（Ｄ）に示す
如き構成となっており、抵抗Ｒ１，Ｒ２を適当に調整す
ることにより、フォトセンサーＰＳ１，ＰＳ２の「出力
の変化幅が互いに略等しくなる」ように調整される。こ
のように調整された出力はコンパレーター１１に入力さ
れる。図４（Ｅ）に示す信号Ｓ１，Ｓ２は上記の如く、
変化幅が互いに略等しくなるように調整された出力であ
る。
【０００９】コンパレーター１１では、入力してくる信
号Ｓ１，Ｓ２を減算処理する。入力信号の極性はＳ１が
「正」となり、Ｓ２が「負」となる（またはその逆であ
る）。図４（Ｅ）に破線で示す０レベルが｜Ｓ１｜と｜
Ｓ２｜の等価レベルである。このためコンパレーター１
１で減算処理を行うと信号Ｓ１，Ｓ２の交差点の左側で
は｛Ｓ１−Ｓ２｝、右側では｛Ｓ２−Ｓ１｝となる。信
号Ｓ１，Ｓ２は、互いに変化幅が略等しいため、演算処
理の結果は図４（Ｆ）に実線で示すようなステップ状の
信号となる。この信号を「基準位置信号」と呼ぶ。基準
位置信号のステップの立ち下がりは、図４（Ｅ）におけ
る信号Ｓ１，Ｓ２の交差部に対応する。このステップの
立ち下がり部は、移動体１における基準位置：Ａに必ず
しも厳密に対応するものではないが、発生位置は基準位
置を含む極めて狭い空間領域であり、従って基準位置信
号を移動体の基準位置と対応させることにより、極めて
高い精度で移動体の基準位置を検出できる。
号Ｓ１，Ｓ２を減算処理する。入力信号の極性はＳ１が
「正」となり、Ｓ２が「負」となる（またはその逆であ
る）。図４（Ｅ）に破線で示す０レベルが｜Ｓ１｜と｜
Ｓ２｜の等価レベルである。このためコンパレーター１
１で減算処理を行うと信号Ｓ１，Ｓ２の交差点の左側で
は｛Ｓ１−Ｓ２｝、右側では｛Ｓ２−Ｓ１｝となる。信
号Ｓ１，Ｓ２は、互いに変化幅が略等しいため、演算処
理の結果は図４（Ｆ）に実線で示すようなステップ状の
信号となる。この信号を「基準位置信号」と呼ぶ。基準
位置信号のステップの立ち下がりは、図４（Ｅ）におけ
る信号Ｓ１，Ｓ２の交差部に対応する。このステップの
立ち下がり部は、移動体１における基準位置：Ａに必ず
しも厳密に対応するものではないが、発生位置は基準位
置を含む極めて狭い空間領域であり、従って基準位置信
号を移動体の基準位置と対応させることにより、極めて
高い精度で移動体の基準位置を検出できる。
【００１０】なお、コンパレーター１１における減算処
理の極性を入れ替えるか、あるいはコンパレーター１１
の出力を反転すれば、基準位置に対応してステップ状に
立ち上がる基準位置信号を得ることができる。
理の極性を入れ替えるか、あるいはコンパレーター１１
の出力を反転すれば、基準位置に対応してステップ状に
立ち上がる基準位置信号を得ることができる。
【００１１】さて、上記方法の実施に用いる半導体単色
光源は、ＬＤあるいはＬＥＤであるが、半導体単色光源
には周知の如く、温度変化に伴う「波長ずれ」現象があ
る。１次以上の回折光の方向は、格子パターンのピッチ
と単色光の波長とにより決定されるから、上記波長ずれ
が発生すると、回折光の方向変化のため、２個のフォト
センサーの受光する光量が変化し、極端な場合には、基
準位置信号の発生ができなくなる場合があり、基準位置
検出の信頼性が低下する問題があった。
光源は、ＬＤあるいはＬＥＤであるが、半導体単色光源
には周知の如く、温度変化に伴う「波長ずれ」現象があ
る。１次以上の回折光の方向は、格子パターンのピッチ
と単色光の波長とにより決定されるから、上記波長ずれ
が発生すると、回折光の方向変化のため、２個のフォト
センサーの受光する光量が変化し、極端な場合には、基
準位置信号の発生ができなくなる場合があり、基準位置
検出の信頼性が低下する問題があった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】この発明は上述した事
情に鑑みてなされたもので、半導体単色光源の波長ずれ
の影響を除去して、常に適正な基準位置検出を実現でき
る新規な、移動体の移動基準位置検出方法の提供を目的
とする。
情に鑑みてなされたもので、半導体単色光源の波長ずれ
の影響を除去して、常に適正な基準位置検出を実現でき
る新規な、移動体の移動基準位置検出方法の提供を目的
とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】この発明の、移動体の移
動基準位置検出方法は、以下の如く構成される。
動基準位置検出方法は、以下の如く構成される。
【００１４】基準位置を境として、ピッチの異なる２種
の格子パターンを移動方向に形成された移動体に、半導
体単色光源からの単色光を照射する。半導体単色光源は
ＬＤもしくはＬＥＤである。
の格子パターンを移動方向に形成された移動体に、半導
体単色光源からの単色光を照射する。半導体単色光源は
ＬＤもしくはＬＥＤである。
【００１５】上記単色光に照射された２種の格子パター
ンのそれぞれによる、±１次の回折光を、別個に受光し
得る位置に設けられた２対のフォトセンサー対により、
それぞれ受光する。即ち、一方のフォトセンサー対をな
す２個のフォトセンサーは、一方の格子パターンによ
る、＋１次の回折光と−１次の回折光とを別個に受光す
る。他のフォトセンサー対をなす２個のフォトセンサー
は、他方の格子パターンによる、＋１次の回折光と−１
次の回折光を別個に受光する。
ンのそれぞれによる、±１次の回折光を、別個に受光し
得る位置に設けられた２対のフォトセンサー対により、
それぞれ受光する。即ち、一方のフォトセンサー対をな
す２個のフォトセンサーは、一方の格子パターンによ
る、＋１次の回折光と−１次の回折光とを別個に受光す
る。他のフォトセンサー対をなす２個のフォトセンサー
は、他方の格子パターンによる、＋１次の回折光と−１
次の回折光を別個に受光する。
【００１６】各フォトセンサーの出力は、フォトセンサ
ー対ごとに加重加算される。この加重加算の結果が「加
重出力和」である。加重加算は「加重出力和の変化幅」
が略等しくなるように調整して行われる。フォトセンサ
ー対ごとの各加重出力和はコンパレーターに入力され、
コンパレーターにより「基準位置に対応してステップ的
に変化する基準位置信号」が発生される。この基準位置
信号により、移動体における基準位置を検出する。
ー対ごとに加重加算される。この加重加算の結果が「加
重出力和」である。加重加算は「加重出力和の変化幅」
が略等しくなるように調整して行われる。フォトセンサ
ー対ごとの各加重出力和はコンパレーターに入力され、
コンパレーターにより「基準位置に対応してステップ的
に変化する基準位置信号」が発生される。この基準位置
信号により、移動体における基準位置を検出する。
【００１７】「加重出力和」は、フォトセンサー対を構
成する２個のフォトセンサーの出力をそれぞれｓ1，ｓ2
とするとき、実数：ｍ，ｎを「重み」として、「ｍ・ｓ
1＋ｎ・ｓ2、もしくは、ｋを定数として、（ｍ・ｓ1＋
ｎ・ｓ2）／ｋ、または、（ｍ・ｓ1＋ｎ・ｓ2）／（ｍ
＋ｎ）」で与えられる量である。加重出力和はまた、ｍ
＝ｎの場合、即ち、重み：ｍ，ｎが互いに等しい場合を
含む。
成する２個のフォトセンサーの出力をそれぞれｓ1，ｓ2
とするとき、実数：ｍ，ｎを「重み」として、「ｍ・ｓ
1＋ｎ・ｓ2、もしくは、ｋを定数として、（ｍ・ｓ1＋
ｎ・ｓ2）／ｋ、または、（ｍ・ｓ1＋ｎ・ｓ2）／（ｍ
＋ｎ）」で与えられる量である。加重出力和はまた、ｍ
＝ｎの場合、即ち、重み：ｍ，ｎが互いに等しい場合を
含む。
【００１８】各フォトセンサーの配備位置、もしくは各
フォトセンサーの配備位置および上記「重み」は、半導
体単色光源における温度変化に伴う波長変動に拘らず、
各フォトセンサー対の加重出力和が略一定となるよう
に、設定される。
フォトセンサーの配備位置および上記「重み」は、半導
体単色光源における温度変化に伴う波長変動に拘らず、
各フォトセンサー対の加重出力和が略一定となるよう
に、設定される。
【００１９】半導体単色光源からの単色光は、これを直
接、移動体表面に照射することもできるが、「集光レン
ズを介し」て移動体表面に照射するようにしても良く、
「集光レンズを通過したのち、反射面により反射され」
て移動体表面に照射されるようにしても良い。また請求
項２記載の発明のように、半導体単色光源からの単色光
束を「移動体表面に略直交するように」照射することが
できる。
接、移動体表面に照射することもできるが、「集光レン
ズを介し」て移動体表面に照射するようにしても良く、
「集光レンズを通過したのち、反射面により反射され」
て移動体表面に照射されるようにしても良い。また請求
項２記載の発明のように、半導体単色光源からの単色光
束を「移動体表面に略直交するように」照射することが
できる。
【００２０】移動体には種々の形態が可能である。例え
ば、移動体を「板状もしくはベルト状」とし、半導体単
色光源からの単色光が、移動体の平面状の表面に照射さ
れるようにしてもよいし、移動体を「ベルト状もしくは
円柱状」とし、半導体単色光源からの単色光が、移動体
の円筒面状の表面に照射されるようにすることもでき
る。
ば、移動体を「板状もしくはベルト状」とし、半導体単
色光源からの単色光が、移動体の平面状の表面に照射さ
れるようにしてもよいし、移動体を「ベルト状もしくは
円柱状」とし、半導体単色光源からの単色光が、移動体
の円筒面状の表面に照射されるようにすることもでき
る。
【００２１】
【作用】単色光が格子パターンに照射されている状態に
おいて、単色光の波長が変化すると、回折光の方向が変
化するが、＋１次光と−１次光の方向変化は、０次光に
対して対称的に生じる。従って、フォトセンサー対を構
成する２個のフォトセンサーの一方により＋１次光を受
光し、他方により−１次光を受光する場合、これらフォ
トセンサーの配備位置を、０次光の方向に関して「非対
称」にすると、波長変化に応じて±１次光の方向が変化
するとき、一方のフォトセンサーの受光量が増大（もし
くは減少）し、他方のフォトセンサーの受光量が減少
（もしくは増大）するようにするような場合にも、これ
らフォトセンサーの出力の加重出力和が、常に略一定で
あるようにすることができる。
おいて、単色光の波長が変化すると、回折光の方向が変
化するが、＋１次光と−１次光の方向変化は、０次光に
対して対称的に生じる。従って、フォトセンサー対を構
成する２個のフォトセンサーの一方により＋１次光を受
光し、他方により−１次光を受光する場合、これらフォ
トセンサーの配備位置を、０次光の方向に関して「非対
称」にすると、波長変化に応じて±１次光の方向が変化
するとき、一方のフォトセンサーの受光量が増大（もし
くは減少）し、他方のフォトセンサーの受光量が減少
（もしくは増大）するようにするような場合にも、これ
らフォトセンサーの出力の加重出力和が、常に略一定で
あるようにすることができる。
【００２２】
【実施例】図１は、図４に即して説明した「板状もしく
はベルト状」の移動体１の移動基準位置の検出に、この
発明を適用した１実施例を用部のみ示している。繁雑を
避けるため、混同の虞れがないと想われるものに就いて
は、図４におけると同一の符号を用いている。
はベルト状」の移動体１の移動基準位置の検出に、この
発明を適用した１実施例を用部のみ示している。繁雑を
避けるため、混同の虞れがないと想われるものに就いて
は、図４におけると同一の符号を用いている。
【００２３】矢印方向へ移動する移動体１には基準位
置：Ａを境にして格子ピッチの異なる２種の格子パター
ンＰ１，Ｐ２が形成されている。半導体単色光源５から
の単色光は集光レンズ３を介して、移動体１の表面に略
直交するように照射され、照射部にあるのが格子パター
ンＰ１であるかＰ２であるかに従って、＋１次光Ｌ11，
Ｌ21、−１次光Ｌ12，Ｌ22を発生させる。これら＋１次
光と−１次光とは、照射光の入射面に対して互いに対称
的に発生している。
置：Ａを境にして格子ピッチの異なる２種の格子パター
ンＰ１，Ｐ２が形成されている。半導体単色光源５から
の単色光は集光レンズ３を介して、移動体１の表面に略
直交するように照射され、照射部にあるのが格子パター
ンＰ１であるかＰ２であるかに従って、＋１次光Ｌ11，
Ｌ21、−１次光Ｌ12，Ｌ22を発生させる。これら＋１次
光と−１次光とは、照射光の入射面に対して互いに対称
的に発生している。
【００２４】フォトセンサーＰＳ１１とＰＳ１２とはフ
ォトセンサー対を構成し、それぞれ＋１次光Ｌ11および
−１次光Ｌ12を受光し、それぞれが出力信号Ｓ11，Ｓ12
を出力する。また、フォトセンサーＰＳ２１とＰＳ２２
とは他のフォトセンサー対を構成し、それぞれ＋１次光
Ｌ21および−１次光Ｌ22を受光し、それぞれが出力信号
Ｓ21，Ｓ22を出力する。
ォトセンサー対を構成し、それぞれ＋１次光Ｌ11および
−１次光Ｌ12を受光し、それぞれが出力信号Ｓ11，Ｓ12
を出力する。また、フォトセンサーＰＳ２１とＰＳ２２
とは他のフォトセンサー対を構成し、それぞれ＋１次光
Ｌ21および−１次光Ｌ22を受光し、それぞれが出力信号
Ｓ21，Ｓ22を出力する。
【００２５】フォトセンサーＰＳ１１，ＰＳ１２は上記
入射面に対して非対称的に配備されている。半導体単色
光源５からの単色光の波長が基準波長のとき、これらフ
ォトセンサーＰＳ１１，ＰＳ１２の受光量は互いに異な
っている。フォトセンサーＰＳ２１，ＰＳ２２に就いて
も同様である。
入射面に対して非対称的に配備されている。半導体単色
光源５からの単色光の波長が基準波長のとき、これらフ
ォトセンサーＰＳ１１，ＰＳ１２の受光量は互いに異な
っている。フォトセンサーＰＳ２１，ＰＳ２２に就いて
も同様である。
【００２６】出力信号Ｓ11，Ｓ12およびＳ21，Ｓ22は、
基準位置信号発生回路１０Ａに入力し、加重出力和が算
出される。この実施例においては、加重出力和として
は、前述の「（ｍ・ｓ1＋ｎ・ｓ2）／ｋ）」において、
ｋ＝２としたもの、即ち「（ｍ・ｓ1＋ｎ・ｓ2）／２」
が用いられている。即ち、この実施例において、加重出
力和は、フォトセンサー対の各フォトセンサーからの出
力信号の平均である。
基準位置信号発生回路１０Ａに入力し、加重出力和が算
出される。この実施例においては、加重出力和として
は、前述の「（ｍ・ｓ1＋ｎ・ｓ2）／ｋ）」において、
ｋ＝２としたもの、即ち「（ｍ・ｓ1＋ｎ・ｓ2）／２」
が用いられている。即ち、この実施例において、加重出
力和は、フォトセンサー対の各フォトセンサーからの出
力信号の平均である。
【００２７】図１（Ｂ）は、フォトセンサーＰＳ１１，
ＰＳ１２によるフォトセンサー対の各出力信号Ｓ11，Ｓ
12および、これらの加重出力和：（ｍ・Ｓ11＋ｎ・
Ｓ12）／２を示している。横軸は時間である。これらの
信号は移動体１が図１（Ａ）の矢印方向へ移動すると
き、基準位置：Ａを境として、急激に減少する。図中の
Ｈ１は、加重出力和：（ｍ・Ｓ11＋ｎ・Ｓ12）／２の変
化幅を示す。図１には図示されていないが、出力信号Ｓ
21，Ｓ22および、これらの加重出力和：（ｐ・Ｓ21＋ｑ
・Ｓ22）／２（ｐ，ｑは実数）は逆に基準位置：Ａを境
に急激に増大する。加重出力和：（ｍ・Ｓ11＋ｎ・
Ｓ12）／２及び（ｐ・Ｓ21＋ｑ・Ｓ22）／２の変化幅が
互いに略等しくなるように、実数ｍ，ｎ，ｐ，ｑが設定
される。
ＰＳ１２によるフォトセンサー対の各出力信号Ｓ11，Ｓ
12および、これらの加重出力和：（ｍ・Ｓ11＋ｎ・
Ｓ12）／２を示している。横軸は時間である。これらの
信号は移動体１が図１（Ａ）の矢印方向へ移動すると
き、基準位置：Ａを境として、急激に減少する。図中の
Ｈ１は、加重出力和：（ｍ・Ｓ11＋ｎ・Ｓ12）／２の変
化幅を示す。図１には図示されていないが、出力信号Ｓ
21，Ｓ22および、これらの加重出力和：（ｐ・Ｓ21＋ｑ
・Ｓ22）／２（ｐ，ｑは実数）は逆に基準位置：Ａを境
に急激に増大する。加重出力和：（ｍ・Ｓ11＋ｎ・
Ｓ12）／２及び（ｐ・Ｓ21＋ｑ・Ｓ22）／２の変化幅が
互いに略等しくなるように、実数ｍ，ｎ，ｐ，ｑが設定
される。
【００２８】さて、半導体単色光源５において温度変化
が生じ、これに伴い単色光の波長変化が発生すると、＋
１次光、−１次光の方向は、単色光の移動体表面への入
射面に対して対称的に発生する。そこで、例えばフォト
センサーＰＳ１１，ＰＳ１２の配備態位は、波長変化に
応じて、出力信号Ｓ11が増大（もしくは減少）すると
き、信号Ｓ12が減少（もしくは増大）し、加重出力和：
（ｍ・Ｓ11＋ｎ・Ｓ12）／２自体は、波長変化の影響を
実質的に受けないように定められる。フォトセンサーＰ
Ｓ２１，ＰＳ２２に就いても同様である。
が生じ、これに伴い単色光の波長変化が発生すると、＋
１次光、−１次光の方向は、単色光の移動体表面への入
射面に対して対称的に発生する。そこで、例えばフォト
センサーＰＳ１１，ＰＳ１２の配備態位は、波長変化に
応じて、出力信号Ｓ11が増大（もしくは減少）すると
き、信号Ｓ12が減少（もしくは増大）し、加重出力和：
（ｍ・Ｓ11＋ｎ・Ｓ12）／２自体は、波長変化の影響を
実質的に受けないように定められる。フォトセンサーＰ
Ｓ２１，ＰＳ２２に就いても同様である。
【００２９】図２（Ａ）は、上記のようにしてえられ
た、各フォトセンサー対の加重出力和（ｍ・Ｓ11＋ｎ・
Ｓ12）／２及び（ｐ・Ｓ21＋ｑ・Ｓ22）／２を示してい
る。これら加重出力和は、前述のように、その変化幅が
互いに略等しくなるように調整され、且つ、単色光の波
長変化に対して殆ど変化しない。従って、これらをコン
パレーターに入力させれば、図４に即して説明したよう
に、基準位置に応じてステップ的に変化する基準位置信
号（図２（Ｂ））を得ることができる。この基準位置信
号は、単色光の波長変動の影響を実質的に受けることが
ない。
た、各フォトセンサー対の加重出力和（ｍ・Ｓ11＋ｎ・
Ｓ12）／２及び（ｐ・Ｓ21＋ｑ・Ｓ22）／２を示してい
る。これら加重出力和は、前述のように、その変化幅が
互いに略等しくなるように調整され、且つ、単色光の波
長変化に対して殆ど変化しない。従って、これらをコン
パレーターに入力させれば、図４に即して説明したよう
に、基準位置に応じてステップ的に変化する基準位置信
号（図２（Ｂ））を得ることができる。この基準位置信
号は、単色光の波長変動の影響を実質的に受けることが
ない。
【００３０】図２（Ｃ）は、図１（Ａ）に示す基準位置
信号発生回路１０Ａの、具体的な構成を示している。図
中符号Ｓ1，Ｓ2は、加重出力和を示し、これらの入力す
る減算機３０はコンパレーターを構成する。加重出力和
の各重みは、図中の各抵抗の値を調節して設定される。
信号発生回路１０Ａの、具体的な構成を示している。図
中符号Ｓ1，Ｓ2は、加重出力和を示し、これらの入力す
る減算機３０はコンパレーターを構成する。加重出力和
の各重みは、図中の各抵抗の値を調節して設定される。
【００３１】なお、上記コンパレーターのステップ上の
変化する出力をインバーターで反転させ（図２（Ｄ）の
Ｓ10）るとともに、遅延回路で微小時間遅らせ（図２
（Ｄ）のＳ20）、これらをアンド回路で積演算処理する
と、基準位置に応じて、パルス状の基準位置信号（ハッ
チを付して示す）を発生させることができる。
変化する出力をインバーターで反転させ（図２（Ｄ）の
Ｓ10）るとともに、遅延回路で微小時間遅らせ（図２
（Ｄ）のＳ20）、これらをアンド回路で積演算処理する
と、基準位置に応じて、パルス状の基準位置信号（ハッ
チを付して示す）を発生させることができる。
【００３２】図３は、この発明の方法を「円柱状の移動
体」の移動基準位置検出に適用した実施例を説明するた
めの図である。この場合、移動体の移動は回転である。
この図においても、混同の虞れがないと想われるものに
就いては、図１におけると同一の符号を用いた。図３
（Ａ）において、移動体１Ｂは円柱状で回転軸１１１に
固定され、回転軸１１１と一体に回転するようになって
いる。移動体１Ｂの周面には、その最大曲率方向に、ピ
ッチの異なる２種の格子パターンＰ１０，Ｐ２０が、基
準位置：Ａ１を境にして形成されている。
体」の移動基準位置検出に適用した実施例を説明するた
めの図である。この場合、移動体の移動は回転である。
この図においても、混同の虞れがないと想われるものに
就いては、図１におけると同一の符号を用いた。図３
（Ａ）において、移動体１Ｂは円柱状で回転軸１１１に
固定され、回転軸１１１と一体に回転するようになって
いる。移動体１Ｂの周面には、その最大曲率方向に、ピ
ッチの異なる２種の格子パターンＰ１０，Ｐ２０が、基
準位置：Ａ１を境にして形成されている。
【００３３】集光レンズ３は、その光軸を回転軸１１１
と平行にして移動体１Ｂの表面近傍に、装置空間に固定
して設けられている。従って、集光レンズ３の光軸と回
転軸１１１の軸とを含む平面は移動体１Ｂの表面と直交
する。また、回転軸１１１が回転するとき、移動体１Ｂ
の周面は回転軸１１１に直交する方向へ移動するのであ
るから、集光レンズ３の光軸は「移動体表面に直交する
方向と、移動体表面の移動方向とに直交する」方向にな
っている。
と平行にして移動体１Ｂの表面近傍に、装置空間に固定
して設けられている。従って、集光レンズ３の光軸と回
転軸１１１の軸とを含む平面は移動体１Ｂの表面と直交
する。また、回転軸１１１が回転するとき、移動体１Ｂ
の周面は回転軸１１１に直交する方向へ移動するのであ
るから、集光レンズ３の光軸は「移動体表面に直交する
方向と、移動体表面の移動方向とに直交する」方向にな
っている。
【００３４】集光レンズ３の一方の側の光軸上には半導
体単色光源５が固定的に配備され、他方の側の光軸上に
固定的に設けられたロッドミラー１７の反射面１７Ａと
集光レンズ３を介して対向している。ロッドミラー１７
は棒状体の一端面を、長手方向に対して４５度に傾くよ
うに形成し、この端面を反射面１７Ａとして研磨したも
のであり、長手方向が集光レンズ３の光軸と平行にな
り、且つ上記反射面１７Ａの法線が、集光レンズ光軸と
回転軸１１１の軸とを含む平面内にあるように配備され
る。ＬＤ５を発光させると、放射される発散性の単色光
束は集光レンズ３により集光されてロッドミラー１７の
反射面１７Ａに入射し、同反射面により反射され、移動
体１Ｂの周面の格子パターン形成部に、上記周面に直交
するように照射される。
体単色光源５が固定的に配備され、他方の側の光軸上に
固定的に設けられたロッドミラー１７の反射面１７Ａと
集光レンズ３を介して対向している。ロッドミラー１７
は棒状体の一端面を、長手方向に対して４５度に傾くよ
うに形成し、この端面を反射面１７Ａとして研磨したも
のであり、長手方向が集光レンズ３の光軸と平行にな
り、且つ上記反射面１７Ａの法線が、集光レンズ光軸と
回転軸１１１の軸とを含む平面内にあるように配備され
る。ＬＤ５を発光させると、放射される発散性の単色光
束は集光レンズ３により集光されてロッドミラー１７の
反射面１７Ａに入射し、同反射面により反射され、移動
体１Ｂの周面の格子パターン形成部に、上記周面に直交
するように照射される。
【００３５】図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の状態を回転軸
１１１の方向から見た状態を示す。格子パターンＰ１０
による回折の＋１次光Ｌ11と−１次光Ｌ12、格子パター
ンＰ２０による回折の＋１次光Ｌ21と−１次光Ｌ22は、
図のように、集光レンズ３の光軸と回転軸の軸とを含む
平面に対して対称的に傾いて発生するので、これらを受
光する位置にフォトダイオードＰＳ１１，ＰＳ１２，Ｐ
Ｓ２１，ＰＳ２２を、上記平面に対して非対称に配備す
る。
１１１の方向から見た状態を示す。格子パターンＰ１０
による回折の＋１次光Ｌ11と−１次光Ｌ12、格子パター
ンＰ２０による回折の＋１次光Ｌ21と−１次光Ｌ22は、
図のように、集光レンズ３の光軸と回転軸の軸とを含む
平面に対して対称的に傾いて発生するので、これらを受
光する位置にフォトダイオードＰＳ１１，ＰＳ１２，Ｐ
Ｓ２１，ＰＳ２２を、上記平面に対して非対称に配備す
る。
【００３６】半導体単色光源５を発光させつつ回転軸１
１１を回転させ、フォトセンサーＰＳ１１，ＰＳ１２，
ＰＳ２１，ＰＳ２２の出力信号を図４に即して説明した
ように処理すれば、基準位置Ａ１が照射されるとき、図
４（Ｆ）に即して説明したような「基準位置信号」が発
生し、基準位置を検出することができる。
１１を回転させ、フォトセンサーＰＳ１１，ＰＳ１２，
ＰＳ２１，ＰＳ２２の出力信号を図４に即して説明した
ように処理すれば、基準位置Ａ１が照射されるとき、図
４（Ｆ）に即して説明したような「基準位置信号」が発
生し、基準位置を検出することができる。
【００３７】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば新規
な、移動体の移動基準位置検出方法を提供できる。この
発明は上述の如き構成となっているから、半導体単色光
源の温度変化による単色光の波長変化の影響を実質的に
受けることなく、常に適正に移動基準位置を検出でき
る。
な、移動体の移動基準位置検出方法を提供できる。この
発明は上述の如き構成となっているから、半導体単色光
源の温度変化による単色光の波長変化の影響を実質的に
受けることなく、常に適正に移動基準位置を検出でき
る。
【図１】この発明の１実施例を説明するための図であ
る。
る。
【図２】上記実施例における基準位置信号発生を説明す
るための図である。
るための図である。
【図３】別実施例を説明するための図である。
【図４】従来技術とその問題点を説明するための図であ
る。
る。
１ 移動体 Ａ 基準位置 ３ 集光レンズ ５ 半導体単色光源 ＰＳ１１，ＰＳ１２，ＰＳ２１，ＰＳ２２ フォト
センサー Ｌ11，Ｌ21 ＋１次光 Ｌ12，Ｌ22 −１次光
センサー Ｌ11，Ｌ21 ＋１次光 Ｌ12，Ｌ22 −１次光
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−196481（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01D 5/26 - 5/38 G01B 11/00 - 11/30
Claims (2)
- 【請求項１】基準位置を境として、ピッチの異なる２種
の格子パターンを移動方向に形成された移動体に、半導
体単色光源からの単色光を照射し、上記２種の格子パタ
ーンのそれぞれによる±１次の回折光を、別個に受光し
得る位置に設けられた２対のフォトセンサー対により、
それぞれ受光し、各フォトセンサー対の加重出力和の変
化幅が略等しくなるように調整して、上記各加重出力和
をコンパレーターに入力させることにより、上記基準位
置に対応してステップ的に変化する基準位置信号を発生
させて上記移動体における基準位置を検出する移動基準
位置検出方法であって、 半導体単色光源における、温度変化にともなう波長変動
に拘らず、上記各フォトセンサー対の加重出力和が略一
定となるように、各フォトセンサーの配備位置もしく
は、加重出力和の重みと上記配備位置を定めたことを特
徴とする、移動体の移動基準位置検出方法。 - 【請求項２】請求項１記載の、移動体の移動基準位置検
出方法において、 半導体単色光源からの単色光束が、移動体表面に略直交
するように照射されることを特徴とする、移動体の移動
基準位置検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14286092A JP3168282B2 (ja) | 1992-06-03 | 1992-06-03 | 移動体の移動基準位置検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14286092A JP3168282B2 (ja) | 1992-06-03 | 1992-06-03 | 移動体の移動基準位置検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05332791A JPH05332791A (ja) | 1993-12-14 |
| JP3168282B2 true JP3168282B2 (ja) | 2001-05-21 |
Family
ID=15325299
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14286092A Expired - Fee Related JP3168282B2 (ja) | 1992-06-03 | 1992-06-03 | 移動体の移動基準位置検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3168282B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9543562B2 (en) | 2010-11-01 | 2017-01-10 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Secondary battery |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002071480A (ja) * | 2000-09-01 | 2002-03-08 | Tokai Rika Co Ltd | 光学式トルク及び回転センサ、及び電動パワーステアリング装置 |
| JP2006071535A (ja) * | 2004-09-03 | 2006-03-16 | Mitsutoyo Corp | 変位検出装置 |
-
1992
- 1992-06-03 JP JP14286092A patent/JP3168282B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9543562B2 (en) | 2010-11-01 | 2017-01-10 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Secondary battery |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05332791A (ja) | 1993-12-14 |
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