JPH03287015A - Reflection type optical displacement detector - Google Patents

Reflection type optical displacement detector

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JPH03287015A
JPH03287015A JP8938690A JP8938690A JPH03287015A JP H03287015 A JPH03287015 A JP H03287015A JP 8938690 A JP8938690 A JP 8938690A JP 8938690 A JP8938690 A JP 8938690A JP H03287015 A JPH03287015 A JP H03287015A
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JP
Japan
Prior art keywords
grating
reference point
optical grating
fixed optical
forming surface
Prior art date
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Pending
Application number
JP8938690A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Norihito Toikawa
樋川 典仁
Wataru Ishibashi
石橋 渡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Original Assignee
Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitutoyo Corp, Mitsutoyo Kiko Co Ltd filed Critical Mitutoyo Corp
Priority to JP8938690A priority Critical patent/JPH03287015A/en
Publication of JPH03287015A publication Critical patent/JPH03287015A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain a reference point detection signal with high accuracy by providing a fixed optical grating for reference point detection on the surface of a main scale on the opposite side from an optical grating for displacement detection. CONSTITUTION:The fixed optical grating 7 for reference point detection is provided on the grating formation surface 9B of the grating formation surface 9 of the main scale 4 on the opposite side from the formation surface 9A for the fixed optical grating 3 for displacement detection. The light beam emitted by a light emission source 5 is reflected by a reflecting surface 16, passed through the grating 7, and then made incident directly on a movable optical grating 8 for reference point detection to detect a reference point signal having a sharp waveform as the main scale 4 and an index scale 2 move relatively. The reference point detection signal with high accuracy can, therefore, be obtained. Further, the grating 7 may be formed on a transparent plate 20 independent of the main body 4 and adhered to the surface 9B.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、互いに相対変位する検出対象物の一方の側に
取付けられた変位検出用固定光学格子と、検出対象物の
他方の側に取付けられた変位検出用光学格子とを相対移
動させた時に生じる変位検出用光信号から検出対称物間
の相対移動量を検出する反射型光学式変位検出器の改良
に関する。
Detailed Description of the Invention [Industrial Application Field] The present invention provides a fixed optical grating for displacement detection attached to one side of a detection target that is displaced relative to each other, and a fixed optical grating attached to the other side of the detection target. The present invention relates to an improvement in a reflective optical displacement detector that detects the amount of relative movement between objects to be detected from a displacement detection optical signal generated when a displacement detection optical grating is moved relative to the object to be detected.

[従来の技術] 一般に、物体の長さ等を測定する変位検出器において、
相対移動する物の移動量を測定する場合、光学格子が形
成されたメインスケール、及びインデックススケールを
含む検出器を測定対象物に固定し、メインスケールと検
出器の相対移動量を光学的に読み取る光学式変位検出器
が知られている。
[Prior Art] Generally, in a displacement detector that measures the length of an object,
When measuring the amount of relative movement of an object, a main scale on which an optical grating is formed and a detector including an index scale are fixed to the object to be measured, and the amount of relative movement between the main scale and the detector is optically read. Optical displacement detectors are known.

この光学式変位検出器は、工作機械や光学器械及び精密
測定器等の位置決め装置をして広く用し)られている。
This optical displacement detector is widely used as a positioning device for machine tools, optical instruments, precision measuring instruments, etc.

このような光学式変位検出器としては、通常。Typically, such optical displacement detectors.

透過型あるいは反射型の光学式変位検出器力S用IJ)
られている。
Transmissive or reflective optical displacement detector force IJ)
It is being

このうち、透過型の変位検出器は、発光源と受光素子が
変位検出用固定光学格子と可動光学格子を間にして対向
して配置されてし)る。
Among these, in the transmission type displacement detector, a light emitting source and a light receiving element are arranged facing each other with a fixed optical grating for displacement detection and a movable optical grating in between.

これに対して1反射型の変位検出器は、第7図に示され
るように、変位検出用の可動光学格子1を備えたインデ
ックススケール2及び変位検出用の固定光学格子3を備
えたメインスケール4に対して一方の側(インデックス
スケール2側)に発光源5及びフォトダイオードからな
る受光素子6とが配置されているので、透過型の光学式
変位検出器と比較して、小型化及び低コスト化を図るこ
とができる。
On the other hand, a single-reflection type displacement detector has an index scale 2 equipped with a movable optical grating 1 for displacement detection and a main scale equipped with a fixed optical grating 3 for displacement detection, as shown in FIG. 4, the light emitting source 5 and the light receiving element 6 consisting of a photodiode are arranged on one side (index scale 2 side), so compared to a transmission type optical displacement detector, it is smaller and cheaper. Cost reduction can be achieved.

第7図において、符号7はメインスケール4に設けられ
た基準点検出用固定光学格子、符号8はインデックスス
ケール2に配置された基準点検出用可動光学格子を示し
、これらは共に同一のランダムパターンとされている。
In FIG. 7, reference numeral 7 indicates a fixed optical grating for detecting a reference point provided on the main scale 4, and reference numeral 8 indicates a movable optical grating for detecting a reference point provided on the index scale 2, both of which have the same random pattern. It is said that

第9図にメインスケール4の格子形成面9を示す。第9
図において、基準点検出用固定光学格子7はランダムパ
ターンであるのに対し変位検出用固定光学格子3は一定
の格子間隔のパターンであることが示されている。
FIG. 9 shows the grating forming surface 9 of the main scale 4. 9th
In the figure, it is shown that the fixed optical grating 7 for detecting a reference point has a random pattern, whereas the fixed optical grating 3 for detecting displacement has a pattern with a constant grating interval.

上記第7図に示される反射型光学式変位検出器において
は、発光源5から射出された照明光の一部はメインスケ
ール4の格子形成面9にある変位検出用固定光学格子3
で反射され、更に変位検出用可動光学格子lを通過した
後に受光素子6のうち変位検出信号用受光素子6Aに受
光され、ここで電気信号に変換されて、プリアンプIO
Aを経て信号処理回路11に入力される。第10図(A
)に受光素子6Aで検出される変位検出信号の波形を示
す。ここでPは格子間隔を示す。
In the reflective optical displacement detector shown in FIG.
After passing through the displacement detection movable optical grating l, the light is received by the displacement detection signal light receiving element 6A of the light receiving elements 6, where it is converted into an electrical signal and sent to the preamplifier IO.
The signal is input to the signal processing circuit 11 via A. Figure 10 (A
) shows the waveform of the displacement detection signal detected by the light receiving element 6A. Here, P indicates the lattice spacing.

また、発光源5から射出された光は、基準点検出用固定
光学格子7で反射され、検出用可動光学格子8を通って
、受光素子6のうちの基準点検出信号用受光素子6Bに
受光されてここで電気信号に変換される。第10図(B
)に基準点検出信号用受光素子6Bで検出される基準点
検出信号の波形を示す。基準点検出信号14は、ランダ
ムパターンの光学格子7及び8が重ねあわされた時に生
じる。
Further, the light emitted from the light emitting source 5 is reflected by the fixed optical grating 7 for reference point detection, passes through the movable optical grating 8 for detection, and is received by the light receiving element 6B for the reference point detection signal of the light receiving element 6. Here it is converted into an electrical signal. Figure 10 (B
) shows the waveform of the reference point detection signal detected by the reference point detection signal light receiving element 6B. The reference point detection signal 14 occurs when the random pattern of optical gratings 7 and 8 are superimposed.

なお、変位検出用固定光学格子3と変位検出用固定光学
格子1との距離は、反射型光学式変位検出器の分解能を
いくつに設定するか等により所定の値に定める必要があ
る。そのため、変位検出用固定光学格子3が形成される
格子形成面9は、インデックススケール2の格子形成面
13に近い側の格子形成面9Bに設けられる場合と遠い
側の格子形成面9Aに設けられる場合とがある。
Note that the distance between the fixed optical grating 3 for displacement detection and the fixed optical grating 1 for displacement detection needs to be determined to a predetermined value depending on the resolution of the reflective optical displacement detector. Therefore, the grating forming surface 9 on which the fixed optical grating 3 for displacement detection is formed is provided on the grating forming surface 9B on the side closer to the grating forming surface 13 of the index scale 2, and on the grating forming surface 9A on the far side. There are cases.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら従来は、変位検出用固定光学格子3が第2
格子形成面9Bにではなく第1格子形成面9Aにある構
成の場合は第7図に示した様に、基準点検出用固定光学
格子7は変位検出用固定光学格子3と同じく第2格子形
成面9Bに設けられていた。その理由は、第2格子形成
面9B上にフォトエツチング行程により変位検出用固定
光学格子3を形成した後、新たにアライメントをし直し
てから第1格子形成面9Aに基準点検出用固定光学格子
7のフォトエツチング行程を採ることは、コスト高とな
り、又製造技術上容易ではないからである。
[Problem to be solved by the invention] However, in the past, the fixed optical grating 3 for displacement detection was
In the case of a configuration in which the first grating forming surface 9A is located instead of the grating forming surface 9B, as shown in FIG. It was provided on surface 9B. The reason for this is that after the fixed optical grating 3 for displacement detection is formed on the second grating forming surface 9B by a photoetching process, a new alignment is performed, and then the fixed optical grating 3 for detecting the reference point is formed on the first grating forming surface 9A. This is because adopting the photoetching step No. 7 results in high costs and is not easy in terms of manufacturing technology.

そして基準点検出用固定光学格子7を格子形成面9Aに
おく結果、基準点検出用可動光学格子8と基準点検出用
固定光学格子7との距離はメインスケール4の基板15
の厚さの分だけ不必要に離れていた。そのため、第10
図(B)に示す様に基準点検出信号14は本来の波形が
14Aで示すように波形幅Qであるのに対して、符号1
4Bに示される様に鈍った波形になり、精度の高い基準
点検出信号14を得られないという問題点があった。
As a result of placing the fixed optical grating 7 for reference point detection on the grating forming surface 9A, the distance between the movable optical grating 8 for reference point detection and the fixed optical grating 7 for reference point detection is the same as that of the substrate 15 of the main scale 4.
They were unnecessarily separated by the thickness of the Therefore, the 10th
As shown in FIG.
As shown in 4B, the waveform becomes dull and there is a problem that a highly accurate reference point detection signal 14 cannot be obtained.

また、このような問題点があるため当初から基準点検出
用の光学格子7.8を設けることを止め基準点の検出を
行なわない純粋なインクリメンタルの変位検出器として
のみ用いることを余儀なくされていた。
In addition, due to these problems, it was necessary to stop providing an optical grating 7.8 for detecting a reference point from the beginning and to use it only as a pure incremental displacement detector without detecting a reference point. .

また、基準点検出用光学格子7.8を設ける場合におい
ても、主に製作行程上の理由によるものであるが、第8
図に示すように基準点検出用固定光学格子7はインデッ
クススケール4の長手方向に一定の間隔L(例えば50
mm)毎に設けられていた。そのため、特に長尺の変位
検出器にあっては不要にもかかわらず基準点検出用固定
光学格子3が複数存在することがあり、邪魔になる場合
はせっかく焼き付けたに6かかわらず格子を除去する行
程が必要であった。
Also, when providing the optical grating 7.8 for reference point detection, this is mainly due to manufacturing process reasons, but the 8th
As shown in the figure, the fixed optical grating 7 for detecting the reference point is arranged at a constant interval L (for example, 50 mm) in the longitudinal direction of the index scale 4.
mm). Therefore, especially in long displacement detectors, there may be multiple fixed optical gratings 3 for reference point detection even though they are unnecessary, and if they get in the way, the gratings should be removed even if they are baked in. A process was necessary.

また、これに関連して、工作機械等において変位ストロ
ークを設定しておく場合のように複数の位置で基準信号
を必要とする場合においても、設定する変位ストローク
に対応させて基準点検出用固定光学格子3の間隔を設定
することができないという問題点があった。
In addition, in connection with this, even in cases where reference signals are required at multiple positions, such as when setting displacement strokes in machine tools, etc., the fixing for reference point detection can be done in accordance with the displacement stroke to be set. There was a problem in that the interval between the optical gratings 3 could not be set.

本発明は係る状況に鑑みてなされたものでありその目的
は5変位検出用固定光学格子3を、メインスケールの格
子形成面9のうち変位検出用固定光学格子3のある第1
格子形成面9Aとは反対の側の第2格子形成面9Bに容
易に設けることを容易にした反射型光学式変位検出器を
提供することである。
The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and its purpose is to attach the fixed optical grating 3 for displacement detection to the first position of the grating forming surface 9 of the main scale where the fixed optical grating 3 for displacement detection is located.
It is an object of the present invention to provide a reflective optical displacement detector that can be easily installed on a second grating forming surface 9B opposite to the grating forming surface 9A.

[課題を解決するための手段] そのため本発明は、互いに相対変位する検出対象物の一
方の側に取付けられるメインスケールと、検出対称物の
他方の側に取付けられ、且つ、前記メインスケールに沿
って往復可動なインデックススケールと、前記インデッ
クススケールの格子形成面に形成された変位検出用可動
光学格子及び基準点検出用可動光学格子と、前記メイン
スケールの格子形成面に形成された変位検出用固定光学
格子及び基準点検出用固定光学格子と、前記インデック
ススケールに配置された発光源及び受光素子と、を有し
てなり、前記発光源から射出された光線が変位検出用固
定光学格子に反射され、前記変位検出用可動光学格子を
通った後、前記受光素子で検出される変位検出用信号に
より検出対称物間の相対変位を検出する反射型光学式変
位検出器において、前記基準点検出用固定光学格子は、
前記メインスケールの格子形成面のうち前記変位検出用
固定光学格子のある第1格子形成面とは反対の側の第2
格子形成面にあり、前記第1格子形成面には、前記発光
源から射出された光線を反射させて前記基準点検出用固
定光学格子及び前記基準点検出用可動光学格子に向ける
反射面があることを特徴とし、前記課題を解決する。
[Means for Solving the Problems] Therefore, the present invention provides a main scale that is attached to one side of an object to be detected that is displaced relative to each other, and a main scale that is attached to the other side of the object to be detected and that is disposed along the main scale. an index scale that is movable back and forth; a movable optical grating for displacement detection and a movable optical grating for reference point detection formed on the grating-forming surface of the index scale; and a fixed position for displacement detection formed on the grating-forming surface of the main scale. It has an optical grating and a fixed optical grating for detecting a reference point, and a light emitting source and a light receiving element arranged on the index scale, and a light beam emitted from the light emitting source is reflected by the fixed optical grating for detecting displacement. , in a reflective optical displacement detector that detects relative displacement between objects to be detected by a displacement detection signal detected by the light receiving element after passing through the movable optical grating for displacement detection, the fixed reference point detection; The optical grating is
A second grating forming surface of the main scale opposite to the first grating forming surface on which the displacement detection fixed optical grating is located.
The first grating forming surface includes a reflecting surface that reflects the light beam emitted from the light emitting source and directs it toward the reference point detection fixed optical grating and the reference point detection movable optical grating. The above-mentioned problem is solved.

また、本発明は、前記基準点検出用固定光学格子は、前
記メインスケールとは別体の透明板に形成され、その透
明板が前記メインスケールの第2格子形成面に接着され
たことを特徴とする。
Further, the present invention is characterized in that the fixed optical grating for reference point detection is formed on a transparent plate separate from the main scale, and the transparent plate is adhered to the second grating forming surface of the main scale. shall be.

[作用] 変位検出用固定光学格子3を、メインスケールの格子形
成面9のうち変位検出用固定光学格子3のある第1格子
形成面9Aとは反対の側の第2格子形成面9Bに設ける
本発明の構成により、発光源5から射出した光線は第1
格子形成面にある反射面16で反射され、基準点検出用
固定光学格子8を通過した後それに近在する基準点検出
用可動光学格子8に直ちに入射し、メインスケール4と
インデックススケール2との相対移動に伴い鋭い波形の
基準点信号が検出される。
[Function] The fixed optical grating 3 for displacement detection is provided on the second grating forming surface 9B of the grating forming surface 9 of the main scale, which is opposite to the first grating forming surface 9A on which the fixed optical grating 3 for displacement detection is located. With the configuration of the present invention, the light beam emitted from the light emitting source 5 is
It is reflected by the reflecting surface 16 on the grating forming surface, passes through the fixed optical grating 8 for detecting a reference point, and immediately enters the movable optical grating 8 for detecting a reference point nearby, and the light is reflected between the main scale 4 and the index scale 2. A reference point signal with a sharp waveform is detected as the relative movement occurs.

また、基準点検出用固定光学格子7は、メインスケール
4とは別体として製造された後、既にあるメインスケー
ル4の第1格子形成面上の変位検出用固定光学格子3と
のアライメントをしながらメインスケール4の第2格子
形成面に接着される。
The fixed optical grating 7 for detecting a reference point is manufactured separately from the main scale 4, and then aligned with the fixed optical grating 3 for displacement detection on the first grating forming surface of the main scale 4. At the same time, it is adhered to the second grating forming surface of the main scale 4.

[実施例コ 本発明の好適な実施例を図面を参照して詳細に説明する
[Embodiments] Preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は本発明に係る反射型光学式変位検出器の第1実
施例を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of a reflective optical displacement detector according to the present invention.

この第1実施例は、互いの相対変位する検出対象物(図
示省略)の一方の側に取付けられるメインスケール4と
、検出対象物の他方の側に取付けられ、且つ、前記メイ
ンスケール4に沿って往復動可能なインデックススケー
ル2と、前記インデックススケール2の格子形成面13
に形成された変位検出用可動光学格子1及び基準点検出
用可動光学格子8と、前記メインスケール4の格子形成
面9に形成された変位検出用固定光学格子3及び基準点
検出用固定光学格子と、前記インデックススケール2に
配置された発光源5及び受光素子6と、を有してなり、
前記発光源5から照射された光線が変位検出用固定光学
格子3に反射され、前記変位検出用可動光学格子1を通
った後、前記受光素子6で検出される変位検出用信号1
7により検出対象物間の相対変位を検出する反射型光学
式変位検出器において、前記基準点検出用固定光学格子
7は、前記メインスケール4の格子形成面9のうち前記
変位検出用固定光学格子3のある第1格子形成面9Aと
は反対の側の第2格子形成面9Bにあり、前記第2格子
形成面9Bには、前記発光#5から照射された光線ゐ反
射させて前記基準点検出用固定光学格子7及び前記基準
点検出用可動光学格子8に向ける反射面16が設けられ
ている。
This first embodiment has a main scale 4 attached to one side of a detection target (not shown) that is displaced relative to each other, and a main scale 4 attached to the other side of the detection target and extending along the main scale 4. an index scale 2 capable of reciprocating, and a grating forming surface 13 of the index scale 2;
A movable optical grating 1 for displacement detection and a movable optical grating 8 for detecting a reference point are formed on the grating forming surface 9 of the main scale 4, and a fixed optical grating 3 for displacement detection and a fixed optical grating for detecting a reference point are formed on the grating forming surface 9 of the main scale 4. and a light emitting source 5 and a light receiving element 6 arranged on the index scale 2,
A light beam emitted from the light emitting source 5 is reflected by the fixed optical grating 3 for displacement detection, and after passing through the movable optical grating 1 for displacement detection, a signal 1 for displacement detection is detected by the light receiving element 6.
7, in which the fixed optical grating 7 for detecting a reference point is the fixed optical grating 7 for detecting displacement of the grating forming surface 9 of the main scale 4. 3 is located on the second grating forming surface 9B opposite to the first grating forming surface 9A, and the second grating forming surface 9B reflects the light rays irradiated from the light emission #5 and performs the reference inspection. A reflective surface 16 is provided that faces the output fixed optical grating 7 and the reference point detection movable optical grating 8.

受光素子6は、変位検出用信号を受光する変位検出用受
光素子6Aと基準点検出用信号用受光素子6Bとがある
。変位検出用受光素子6Aは図示していないが複数あり
、それらによって第10図(A)に示されると同様の波
形で相互に90度位相のずれた正弦波と余弦波の各々が
検出され、相対移動方向の方向判別に利用される。
The light receiving element 6 includes a displacement detection light receiving element 6A that receives a displacement detection signal and a reference point detection signal light receiving element 6B. Although not shown, there are a plurality of displacement detection light receiving elements 6A, and these detect a sine wave and a cosine wave, each having a waveform similar to that shown in FIG. 10(A) but with a phase shift of 90 degrees, It is used to determine the direction of relative movement.

変位検出用受光素子6A及び基準点検出用信号用受光素
子6Bの出力は、各々プリアンプ10A10Bで増幅さ
れた後、信号処理回路11で信号処理され、その結果は
表示手段12に表示される。信号処理回路11及び表示
手段12の構成は周知であるので説明は省略する。
The outputs of the displacement detection light receiving element 6A and the reference point detection signal light receiving element 6B are each amplified by a preamplifier 10A10B, then subjected to signal processing by a signal processing circuit 11, and the results are displayed on a display means 12. Since the configurations of the signal processing circuit 11 and the display means 12 are well known, their explanation will be omitted.

この実施例においては基準点検出用固定光学格子7は、
インデックス2の格子形成面13に近い側の第2格子形
成i9Bにある。その一方、変位検出用固定光学格子は
、変位検出用可動光学格子1からの距離を所定の距離に
あるべき、という分解能等に関した要請により第1格子
形成面9Bにある。
In this embodiment, the fixed optical grating 7 for detecting the reference point is
It is located in the second grating formation i9B on the side closer to the grating forming surface 13 of index 2. On the other hand, the fixed optical grating for displacement detection is located on the first grating forming surface 9B due to the requirement regarding resolution that it should be at a predetermined distance from the movable optical grating 1 for displacement detection.

反射面16は、第2格子形成面9Aにむらなくクロム蒸
着してつくられている。
The reflective surface 16 is made by evenly depositing chromium on the second grating forming surface 9A.

第2図はメインスケール4の斜視図であり、第3図は第
2図における線分1−1から見たメインスケールの断面
図である。
FIG. 2 is a perspective view of the main scale 4, and FIG. 3 is a sectional view of the main scale taken along line 1--1 in FIG.

基準点検出用固定光学格子7は、メインスケール4とは
別体の透明板である格子ガラス薄板20の一方の面にク
ロム蒸着されたものであり、そして、第1図乃至第3図
に示すように、その格子ガラス薄板20の他方の面がメ
インスケール4の第2格子形成面に接着剤19により接
着されている。接着剤19は、透明接着剤であり、格子
ガラス薄板20の他方の面に一面に薄く塗られている。
The fixed optical grating 7 for detecting the reference point is a thin grating glass plate 20, which is a transparent plate separate from the main scale 4, and has chromium deposited on one surface thereof, and is shown in FIGS. 1 to 3. The other surface of the lattice glass thin plate 20 is bonded to the second lattice forming surface of the main scale 4 with an adhesive 19. The adhesive 19 is a transparent adhesive, and is thinly applied to the other surface of the lattice glass thin plate 20.

なお、必ずしも格子ガラス薄板20の他方の面に一面に
薄く塗らなくとも、格子ガラス薄板20の周辺サイドを
第2格子形成面9Bに接着しても構わない。この場合接
着剤19は、透明である必要はない。
Note that it is not necessary to apply a thin layer over the other surface of the thin lattice glass plate 20, and the peripheral side of the thin lattice glass plate 20 may be adhered to the second lattice forming surface 9B. In this case, the adhesive 19 does not need to be transparent.

格子ガラス薄板20の他方の直は、基準点検出用固定光
学格子7が変位検出用固定光学格子3の格子配列方向と
同方向になるようにアライメントされた状態で接着され
る。
The other straight end of the thin grating glass plate 20 is bonded in such a way that the fixed optical grating 7 for detecting a reference point is aligned in the same direction as the grating arrangement direction of the fixed optical grating 3 for detecting displacement.

次に本実施例の作用について説明する。発光源5から射
出される光線は、一部が変位検出用固定光学格子3を照
射して反射された後、変位検出用可動光学格子lを透過
して変位検出用受光素子6Aで検出される。また、発光
源5からの光線の他の一部は格子形成面9Aに設けられ
た反射面16で反射されて基準点検出用固定光学格子7
を透過した後、基準点検出用可動光学格子8を透過して
基準点検出用受光素子6Bで検出される。
Next, the operation of this embodiment will be explained. A portion of the light emitted from the light emitting source 5 irradiates the fixed optical grating 3 for displacement detection and is reflected, and then passes through the movable optical grating 1 for displacement detection and is detected by the light receiving element 6A for displacement detection. . Further, the other part of the light beam from the light emitting source 5 is reflected by the reflecting surface 16 provided on the grating forming surface 9A, and is reflected by the fixed optical grating 7 for reference point detection.
After passing through the reference point detection movable optical grating 8, the light is detected by the reference point detection light receiving element 6B.

基準点検出用固定光学格子7と基準点検出用可動光学格
子8とは、近接して配置されているので、基準点検出用
固定光学格子7で回折した光線が明暗まばらに基準点検
出用可動光学格子8に入射することが少くなる。即ち、
例えば検出用固定光学格子7と基準点検出用可動光学格
子8とが重なったときを考えると、基準点検出用固定光
学格子7で種々の方向へ光線が回折されること等を考慮
する必要がない。そして、基準点検出用固定光学格子7
と基準点検出用可動光学格子8とは合わされて、2個の
光学格子というよりも言わば1個の光学格子として作用
する度合いを強める。その結果、基準点検出用受光素子
6Bに検出される基準点検出用信号14の波形は鋭くな
る。
Since the fixed optical grating 7 for reference point detection and the movable optical grating 8 for reference point detection are arranged close to each other, the light rays diffracted by the fixed optical grating 7 for reference point detection are scattered in brightness and darkness. The incidence of light entering the optical grating 8 is reduced. That is,
For example, when considering a case where the fixed optical grating 7 for detection and the movable optical grating 8 for detecting a reference point overlap, it is necessary to take into account that light rays are diffracted in various directions by the fixed optical grating 7 for detecting a reference point. do not have. And fixed optical grating 7 for reference point detection.
When combined with the movable optical grating 8 for detecting a reference point, the degree of functioning as one optical grating rather than two optical gratings is enhanced. As a result, the waveform of the reference point detection signal 14 detected by the reference point detection light receiving element 6B becomes sharp.

また、基準点検出用固定光学格子7は、メインスケール
4とは別体である格子ガラス薄板20の一方の面にクロ
ム蒸着される。格子ガラス薄板20にある基準点検出用
固定光学格子7が変位検出用固定光学格子3の格子配列
方向と同方向になるようにアライメントされた状態で、
その格子ガラス薄板20の他方の面をメインスケール4
の第2格子形成面に接着剤19により接着する。
Further, the fixed optical grating 7 for reference point detection is chromium-deposited on one surface of a thin grating glass plate 20 that is separate from the main scale 4 . With the fixed optical grating 7 for reference point detection on the thin grating glass plate 20 aligned in the same direction as the grating arrangement direction of the fixed optical grating 3 for displacement detection,
The other side of the lattice glass thin plate 20 is attached to the main scale 4.
It is adhered to the second lattice forming surface with an adhesive 19.

次に本実施例の効果を記載する。Next, the effects of this embodiment will be described.

前述のように基準点検出用受光素子6Bに検出される基
準点検出信号14の波形が鋭くなるので、精度の高い基
準点検出信号を得ることができる。その結果、設定する
分解能等の理由により変位検出用光学格子3がインデッ
クススケール2の格子形成面13に遠い側9Aにある場
合でも、精度の高い基準点検出信号を有する反射型光学
式変位検出器を提供することができる。
As described above, since the waveform of the reference point detection signal 14 detected by the reference point detection light receiving element 6B becomes sharp, a highly accurate reference point detection signal can be obtained. As a result, even if the displacement detection optical grating 3 is located on the side 9A far from the grating forming surface 13 of the index scale 2 due to the resolution to be set, the reflective optical displacement detector has a highly accurate reference point detection signal. can be provided.

また、基準点検出用固定光学格子7をメインスケール4
とは別体である格子ガラス薄板20の一方の面に形成し
た後、その格子ガラス薄板20を格子形成面9Bに接着
することにより、基準点検出用固定光学格子7を容易に
設けることができるまた、第4図に示す様に、格子ガラ
ス薄板20の一方の面に任意の間隔で複数の基準点検出
用固定光学格子7をクロム蒸着して、格子形成面9Bに
接着することにより、任意の間隔で複数の基準点検出用
固定光学格子を容易に設けることができる。その結果、
工作機械等において変位ストロークを設定しておく場合
のように複数の位置で基準信号を必要とする場合におい
て、設定する変位ストロークに対応させて基準点検出用
固定光学格子3の間隔を設定することを容易にできる。
In addition, the fixed optical grating 7 for reference point detection is attached to the main scale 4.
The fixed optical grating 7 for detecting the reference point can be easily provided by forming it on one surface of a thin grating glass plate 20 that is separate from the grating glass plate 20 and then bonding the thin grating glass plate 20 to the grating forming surface 9B. In addition, as shown in FIG. 4, a plurality of fixed optical gratings 7 for detecting reference points are deposited with chromium on one surface of the thin grating glass plate 20 at arbitrary intervals, and are adhered to the grating forming surface 9B. A plurality of fixed optical gratings for detecting reference points can be easily provided at intervals of . the result,
When a reference signal is required at multiple positions, such as when setting a displacement stroke in a machine tool, etc., the interval of the fixed optical grating 3 for detecting the reference point is set in accordance with the set displacement stroke. can be easily done.

次に第5図を用いて本発明に係る他の実施例を説明する
。この実施例においては、変位検出用可動光学格子1の
格子配列方向に垂直方向の格子長さが、第1図に示した
実施例に比べて長い。その他の点は、第1図に示した実
施例と同じである。
Next, another embodiment according to the present invention will be described using FIG. 5. In this embodiment, the length of the displacement detection movable optical grating 1 in the direction perpendicular to the grating arrangement direction is longer than that in the embodiment shown in FIG. Other points are the same as the embodiment shown in FIG.

本実施例においても、基準点検出用固定光学格子7は、
メインスケール4とは別体の格子ガラス薄板20の一方
の画にクロム蒸着されたものであるこの場合、発光源5
から射出した光線の一部が変位検出用可動光学格子1と
通過し、さらにその光線は変位検出用固定光学格子3を
照射して反射された後、変位検出用可変光学格子1を透
過して変位検出用受光素子6Aで検出される。
Also in this embodiment, the fixed optical grating 7 for detecting the reference point is
In this case, the light emitting source 5 is one in which chromium is deposited on one side of a grid glass thin plate 20 that is separate from the main scale 4.
A part of the light beam emitted from the displacement detection movable optical grating 1 passes through the displacement detection fixed optical grating 3, and after being reflected by the displacement detection fixed optical grating 3, the light beam passes through the displacement detection variable optical grating 1. It is detected by the displacement detection light receiving element 6A.

このような構成にすることにより、本出願人が特開昭6
3−24128等で開示した、いわゆる3個の光学格子
を用いた構成の反射型光学式変位検出器を、変位検出用
固定光学格子3と基準点検出用固定光学格子7とが相互
にメインスケール4の反対側にある構成で提供すること
ができる。その結果、高精度の基準点検出用信号を出力
できるいわゆる3個の光学格子を用いた構成の反射型光
学式変位検出器を提供できる。
By adopting such a configuration, the present applicant is able to
3-24128 etc., the reflective optical displacement detector is configured using so-called three optical gratings, and the fixed optical grating 3 for displacement detection and the fixed optical grating 7 for reference point detection are mutually connected to each other on the main scale. 4 can be provided in opposite configurations. As a result, it is possible to provide a reflective optical displacement detector configured using so-called three optical gratings that can output a highly accurate reference point detection signal.

以上、本発明について好適な実施例を挙げて説明したが
、本発明は、この実施例に限定されるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに
設計の変更が可能なことは勿論である。
Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments, the present invention is not limited to these embodiments, and various improvements and design changes can be made without departing from the gist of the present invention. Of course.

例えば、製作行程上有利でないという判断から変位検出
用固定光学格子7は、メインスケール4と別体の格子ガ
ラス板20にまずエツチングされる場合を示したが、変
位検出用固定光学格子7を直接第2格子形成面9Bに形
成した場合も本願発明に属することはいうまでもない。
For example, in the case where the fixed optical grating 7 for displacement detection is first etched into a grating glass plate 20 separate from the main scale 4 because it is judged that it is not advantageous in the manufacturing process, the fixed optical grating 7 for displacement detection is etched directly. It goes without saying that the case where it is formed on the second grating forming surface 9B also belongs to the present invention.

また、発光源5の光のコヒーレンスの程度は問わない。Further, the degree of coherence of the light from the light emitting source 5 does not matter.

従って、発光源5は、いわゆるLEDであってもレーザ
ダイオードであっても構わないことはいうまでもない。
Therefore, it goes without saying that the light emitting source 5 may be a so-called LED or a laser diode.

また、第4図に示した複数の基準点検出用固定光学格子
は、−枚の格子ガラス板20に複数設けられていたが、
それぞれ単一の基準点検出用固定光学格子格子7を有す
る格子ガラス板20を必要な位置に複数設けても良い。
Furthermore, the plurality of fixed optical gratings for detecting reference points shown in FIG.
A plurality of grating glass plates 20 each having a single fixed optical grating 7 for detecting a reference point may be provided at required positions.

また、反射面16は、第2格子形成面9B上にべったり
クロム蒸着した場合に限らず5変位検出用固定光学格子
3と同様の格子であっても、又は変位検出用固定光学格
子3そのものであっても実質上構わない。いずれにして
も、反射面16で反射された光線の強度分布は、基準点
検出用固定光学格子20において平均的に均一となれば
良いからである。
Further, the reflective surface 16 is not limited to the case where chromium is vapor-deposited on the second grating forming surface 9B, but may also be a grating similar to the fixed optical grating 5 for displacement detection, or the fixed optical grating 3 for displacement detection itself. It doesn't really matter if there is. In any case, it is sufficient that the intensity distribution of the light beam reflected by the reflecting surface 16 is uniform on average in the fixed optical grating 20 for detecting the reference point.

また5図に示されたメインスケール4、格子ガラス薄板
20や反射面16等の厚さは、模式的に図示したちので
あり、従ってその図示された大小関係等は本質的なもの
ではない。
Further, the thicknesses of the main scale 4, the grating glass thin plate 20, the reflective surface 16, etc. shown in FIG. 5 are shown schematically, and therefore the illustrated size relationships are not essential.

[発明の効果] 本発明は、上記のように変位検出用固定光学格子を、メ
インスケールの格子形成面のうち変位検出用固定光学格
子のある第を格子形成面とは反対の側の第2格子形成面
に設ける構成にしたので、高精度の基準点検出信号を有
する反射型光学式変位検出器を提供することができる。
[Effects of the Invention] As described above, the present invention provides a fixed optical grating for displacement detection on the first grating forming surface of the main scale where the fixed optical grating for displacement detection is located, and the second optical grating on the opposite side from the grating forming surface. Since it is configured to be provided on the grating forming surface, it is possible to provide a reflective optical displacement detector having a highly accurate reference point detection signal.

また、基準点検出用固定光学格子は、メインスケール4
と別体の透明板20に形成されて、その透明板20をメ
インスケールの第2格子形成面に接着するので、簡易に
基準点検出用固定光学格子を任意の位置に設けることが
できる。
In addition, the fixed optical grating for reference point detection is the main scale 4.
Since it is formed on a separate transparent plate 20 and the transparent plate 20 is adhered to the second grating forming surface of the main scale, the fixed optical grating for detecting the reference point can be easily provided at any position.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明に係る一実施例の断面図である第2図は
第1図におけるメインスケールの斜視図である。 第3図は第2図に示すメインスケールの断面図である。 第4図は基準点検出用固定光学格子が複数ある場合を示
すメインスケールの斜視図である。 第5図は、本発明に係る第2実施例の断面図である。 第6図は、インデックススケールの光学格子面を示す平
面図である。 第7図は従来の反射型光学式変位検出器の断面図である
。 第8図は複数の基準点検出用固定光学格子を有する、従
来のメインスケールの光学格子面を示す平面図である。 第9図は従来のメインスケールの光学格子面を示す平面
図である。 第10図は変位検出用信号と基準点検出用信号の波形を
示す線図である。 2 ・ 3 ・ 4 ・ 5 ・ 7 ・ 8 ・ 9 ・  A  B 16 ・ 20 ・ インデックススケール 変位検出用固定光学格子 メインスケール 発光源 基準点検出用固定光学格子 基準点検出用可動光学格子 格子形成面 第1格子形成面 第2格子形成面 反斜面 格子ガラス薄板
FIG. 1 is a sectional view of one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view of the main scale in FIG. 1. FIG. 3 is a sectional view of the main scale shown in FIG. 2. FIG. 4 is a perspective view of the main scale showing a case where there are a plurality of fixed optical gratings for detecting reference points. FIG. 5 is a sectional view of a second embodiment of the present invention. FIG. 6 is a plan view showing the optical grating surface of the index scale. FIG. 7 is a sectional view of a conventional reflective optical displacement detector. FIG. 8 is a plan view showing an optical grating surface of a conventional main scale having a plurality of fixed optical gratings for detecting reference points. FIG. 9 is a plan view showing the optical grating surface of a conventional main scale. FIG. 10 is a diagram showing the waveforms of the displacement detection signal and the reference point detection signal. 2 ・ 3 ・ 4 ・ 5 ・ 7 ・ 8 ・ 9 ・ AB 16 ・ 20 ・ Index scale Fixed optical grating for displacement detection Main scale Fixed optical grating for light source reference point detection Movable optical grating for reference point detection 1 lattice forming surface 2nd lattice forming surface Opposite oblique lattice glass thin plate

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)互いに相対変位する検出対象物の一方の側に取付
けられるメインスケールと、検出対称物の他方の側に取
付けられ、且つ、前記メインスケールに沿って往復可動
なインデックススケールと、前記インデックススケール
の格子形成面に形成された変位検出用可動光学格子及び
基準点検出用可動光学格子と、前記メインスケールの格
子形成面に形成された変位検出用固定光学格子及び基準
点検出用固定光学格子と、前記インデックススケールに
配置された発光源及び受光素子と、を有してなり、前記
発光源から射出された光線が変位検出用固定光学格子に
反射され、前記変位検出用可動光学格子を通った後、前
記受光素子で検出される変位検出用信号により検出対称
物間の相対変位を検出する反射型光学式変位検出器にお
いて、前記基準点検出用固定光学格子は、前記メインス
ケールの格子形成面のうち前記変位検出用固定光学格子
のある第1格子形成面とは反対の側の第2格子形成面に
あり、 前記第1格子形成面には、前記発光源から射出された光
線を反射させて前記基準点検出用固定光学格子及び前記
基準点検出用可動光学格子に向ける反射面があることを
特徴とする反射型光学式変位検出器。
(1) A main scale attached to one side of an object to be detected that is displaced relative to each other, an index scale that is attached to the other side of the object to be detected and movable back and forth along the main scale, and the index scale. a movable optical grating for displacement detection and a movable optical grating for reference point detection formed on the grating forming surface of the main scale; a fixed optical grating for displacement detection and a fixed optical grating for detecting the reference point formed on the grating forming surface of the main scale; , a light emitting source and a light receiving element arranged on the index scale, the light beam emitted from the light emitting source is reflected by the fixed optical grating for displacement detection, and passes through the movable optical grating for displacement detection. In a reflective optical displacement detector that detects relative displacement between objects to be detected using a displacement detection signal detected by the light receiving element, the fixed optical grating for reference point detection is arranged on the grating forming surface of the main scale. The second grating forming surface is located on the opposite side of the first grating forming surface on which the fixed optical grating for displacement detection is located, and the first grating forming surface is provided with a second grating forming surface that reflects the light beam emitted from the light emitting source. 1. A reflective optical displacement detector, characterized in that there is a reflective surface facing the fixed optical grating for detecting a reference point and the movable optical grating for detecting a reference point.
(2)前記基準点検出用固定光学格子は、前記メインス
ケールとは別体の透明板に形成され、その透明板が前記
メインスケールの第2格子形成面に接着されたことを特
徴とする請求項(1)に記載の反射型光学式変位検出器
(2) The fixed optical grating for reference point detection is formed on a transparent plate separate from the main scale, and the transparent plate is adhered to the second grating forming surface of the main scale. The reflective optical displacement detector according to item (1).
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