JPH04142424A - 移動体の位置検出装置 - Google Patents

移動体の位置検出装置

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JPH04142424A
JPH04142424A JP2265937A JP26593790A JPH04142424A JP H04142424 A JPH04142424 A JP H04142424A JP 2265937 A JP2265937 A JP 2265937A JP 26593790 A JP26593790 A JP 26593790A JP H04142424 A JPH04142424 A JP H04142424A
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slit
light receiving
light
receiving means
moving body
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JP2265937A
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Masatoshi Nagano
雅敏 永野
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/347Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using displacement encoding scales

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optical Transform (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は移動体の位置検出装置に関し、特に投光手段と
受光手段とを有する検出部本体に対して相対的に移動す
る移動体に関して設けられたスリット手段の相対的位置
情報を装置全体の小型化を図りつつ高精度に検出するよ
うにした移動体の位置検出装置に関するものである。
(従来の技術) 従来より移動体に関して設けられた所定のバターンを投
光手段と受光手段を用いて光電的に読み取ることにより
、該移動体の移動量等の位置情報を検出するようにした
検出装置として所謂フォトリフレクタやフォトインタラ
プタ等が知られている。
又レーザ光の干渉を利用し、サブミクロン以下の計測を
可能とした計測器が例えば特開昭59−187203号
公報、特開昭60−93311号公報、特開昭60−9
3312号公報等で提案されている。このうちレーザを
利用した計測器は装置全体が比較的大型である為、大型
の装置に用いられている。
一方、フォトリフレクタやフォトインタラプタ等の検出
装置は比較的小型である為、例えばレンズ鏡筒等の小さ
な空間内に組み込まれて使用されている。
又、この検出装置はいずれも移動体に関して設けられた
所定ピッチのパターンの移動に基づく明信号と暗信号の
縁り返し信号を投光手段と受光手段とを用いて検出する
ことにより、移動体の移動量を検出している。例えばP
SD (Pos i t ion  5ensitiv
e  Device)等の位置検出センサを用いてその
検出面上に形成されたスリットの移動量を測定すること
により移動体の位置情報を検出するようにしている。
第4図はこの種の従来の位置検出装置の要部概略図であ
る。
同図において11は投光素子で例えば1RED(赤外発
光ダイオード)等から成っている。12はPSD等の受
光素子て所定の長さの受光面12aを有している。13
は移動体であり、その面上にはスリット13aが設けら
れている。
投光素子11からの光束によりPSD12の受光面12
a上にスリット13aの像が投影される。このとき移動
体13が図中矢印14方向に移動するに伴い受光面12
a上に投影されるスリット13aの像も移動する。PS
D12はその面上に投影されるスリット像の位置に応じ
て電極A及び電極Bからの出力比が変化するので、この
ときの変化量を測定することにより移動体13の移動量
等の位置情報を検出している。
第4図に示す位置検出装置では移動体13に複数のスリ
ットを適切に設ければ受光面12aの検出方向の長さ以
上の移動量を検出することができる。
〈発明が解決しようとする問題点) 第4図に示す位置検出装置における移動体13の位置情
報の検出精度は受光素子12の検出精度に依存している
。即ち受光素子12の受光面12a上に投影されるスリ
ット像の位置情報をどの程度細かく分解して検出するこ
とができるかの検出分解能に依存してくる。
般に第4図に示す位置検出装置に用いるPSDはその受
光面をある一定以上の大きさを有するように構成する必
要があるが受光面が大きくなってくると多くの場合検出
分解能が低下してくる。
この為所定の大きさのPSD等の受光素子を用いて第4
図で示す装置により移動体の位置情報の検出を行う場合
には受光素子の検出分解能以上の精度で位置情報検出す
ることはできないという問題点があった。
本発明は複数のスリットを所定の周期で設けたマスク部
材とスリット部材との2つの部材を利用することにより
装置全体の小型化を図りつつ、移動体の位置情報を受光
素子の検出分解能以上の精度で検出することができる移
動体の位置検出装置の提供を目的とする。
(問題点を解決するための手段) 本発明の移動体の位置検出装置は投光手段と該投光手段
に対し、所定距離を隔てて対向配置した受光手段とを有
する検出部本体と、該投光手段と該受光手段との間に双
方の対向方向と直交方向に周期的に複数のスリット開口
部を設けたマスク部材とスリット部材をそれらのスリッ
ト配列方向か互いに同一・方向となるように挾入し、こ
のとき該マスク部材を該受光手段の受光面上に装着する
と共に該スリット部材を該検出部本体に対して相対的に
移動可能となるように配置し、該投光手段からの光束の
うち該スリット部材と該マスク部材の双方のスリット開
口部を通過した光束を該受光手段で検出し、該受光手段
からの出力信号を利用して該検出部本体と該スリット部
材との相対的位置情報を検出するようにしたことを特徴
としている。
(実施例) 第1図は本発明の一実施例の要部斜視図、第2図は第1
図の主要部の概略図、第3図は本発明の移動体の位置検
出装置の検出原理の説明図、第5図は本発明の一実施例
の要部構成図である。
図中1は受光手段であり、矢印102て示す方向に移動
する移動体(不図示)の位置情報の検出を行う為の所定
の大きさの受光面1aを有している。受光手段1は例え
ばPSD等より成っており、光束の入射位置に広した位
置信号を出力している。2は投光手段であり、受光手段
1と所定の間隔を隔てて対向配置されている。投光手段
2は発光タイオードや半導体レーザ等から成り、所定の
大きさの光束を投光系2aを介して受光手段1方向に投
光している。受光手段1と投光手段2は検出部本体10
1の一要素を構成し、保持部材6により対向するように
して一体的に構成されている。
3はスリット部材であり、移動体(不図示)に関して設
けられており、その面上には例えば第6図に示すような
複数のスリット開口部3aか周期的に設けられている。
4はマスク部材であり、その面上には第6図に示すよう
な複数のスリット開口部4aか周期的に設けられている
スリット部材3とマスク部材4に設けられたスリット開
口部3a、4aの周期は互いに異っている。スリット部
材3とマスク部材4はそのスリット開口部3a、4aの
並び方向が受光手段1と投光手段2との対向方向と直交
する方向となるように配置され、しかも双方のスリット
開口部3a。
4aのスリット配列方向が同一となるようにして受光手
段1と投光手段2との間に挾入されている。
このうちマスク部材2は受光手段1の受光面1a上に装
着され固定されている。又スリット部材3は受光手段1
と投光手段2との間で矢印102て示す位置検出方向に
関して検出部本体101と相対的に移動可能となってい
る。
7は初期位置検出手段であり、スリット部材3に直接又
はスリット部材3に対して一定の位置関係で設けられて
おり、例えば板バネのスイッチ等から成っている。その
初期位置検出手段7はスリット部材3の初期位置をON
又はOFFとなる位置より求め、例えばスリット部材3
の絶対位置情報を検出する際に用いている。尚初期位置
検出手段7はスリット部材3の絶対位置情報を検出しな
い場合は省略される。
本実施例では投光手段2からの光束のうちスリット部材
3の複数のスリット開口部のうちの1つのスリット開口
部とマスク部材4の複数のスリット開口部のうちの1つ
のスリット開口部の双方のスリット開口部を通過した光
束の受光手段1の受光面la上への入射位置、即ち受光
面la上に投影されるスリット像の位置を検出すること
により、検出部本体101とスリット部材3(移動体)
との相対的位置情報を検出している。
次に第3図を用いて本発明の移動体(スリット部材3)
の位置情報の検出原理を説明する。尚、第3図において
投光手段2は省略しているが投光手段2からの光束はス
リット部材3の上方からマスク部材4のスリット開口部
4aが配列されている領域に照射されている。
今、受光手段1とスリット部材3との位置関係、即ちマ
スク部材4とスリット部材3との位置関係が第3図(A
)に示す位置にあったとする。
スリット部材3のスリット開口部3aとマスク部材4の
スリット開口部4aの周期は各々異っており、このとき
の周期は第3図(A)においてはマスク部材4の複数の
スリット開口部4aのうちスリット開口部4alのみか
スリット部材3の複数のスリット開口部3aのうちの1
つのスリット開口部3alと一致するように設定されて
いる。
即ち双方のスリット開口部3a、4aのうちの1つのみ
が互いに一致するように設定されてぃる。
この為、第3図(A)においては投光手段(不図示)か
らの光束はスリット開口部3alとスリット開口部4a
lを通過し受光手段1の受光面la上に入射し、受光面
Ia上の所定位置にスリット像を形成する。
次にスリット部材3か例えば矢印102B方向に僅かに
移動したとする。そうすると今度はマスク部材4のスリ
ット開口部4a2のみがスリット部材3のスリット開口
部3a2と一致するようになる。従って受光手段lの受
光面1a上には位置検圧方向の前とは異ワた位置にスリ
ット開口部3a2とスリット開口部4a2を通過した光
束によるスリット像か形成される。このとき第3図(A
)、(B)に示すようにスリット部材3aの移動量に比
へて受光手段1の受光面la上に形成されるスリット像
の変化量の方がはるかに大きい。即ち受光手段1はスリ
ット部材3の移動量を拡大した(増幅した)状態で位置
情報を検出することができる。
二の為、本実施例では受光手段1の有する固有の位置検
出粒度(位置分解能)よりも高精度に移動体(スリット
部材3)の位置情報を検出することができる。
更にスリット部材3を図中矢印102B方向へ移動させ
ると、今度はマスク部材4のスリット開口部4a3とス
リット部材3のスリット開口部3a3のみが一致するよ
うになる。
以下同様にしてスリット部材3を同図(C)、(D)に
示すように矢印102B方向へ移動させると受光手段1
の受光面la上に形成されるスリット像の位置はマスク
部材4のスリット開口部4aを用いて示すと、順次 4a3−+4a4−+4a5−+4a6−+4al −
+4a2−+−−−と周期的に変化していく。
本実施例ではこのときの受光面la上に形成されるスリ
ット像の位置変化の周期を第5図に示す制御手段51で
カウントしてスリット像が形成される位置情報を検出す
る。そして受光手段1、即ち検出部本体101に対する
スリット部材3の相対的な移動量を求めている。
第3図においてスリット部材3を矢印102Bと逆方向
の矢印102A方向に移動させたときは受光手段1の受
光面la上に形成されるスリット像の位置変化は前述と
同様に、マスク部材4のスリット開口部4aを用いて示
すと、順次4al −+4a6−+4a5−+4a4−
+4a3−+4a2−+4al +4a6  → ・・
・・・・・・ と周期的に変化していく。従って前述と同様にすれば検
出部本体101に対するスリット部材3の相対的な移動
を求めることができる。
本実施例においてスリット部材3に関して設けた初期位
置検出手段7を用いればスリット部材3の初期位置が求
められスリット部材3の絶対位置情報を検出することが
できる。
尚、本実施例においてスリット部材3を固定させ、その
代わりに受光手段と投光手段2を有する検出部本体10
1を矢印102方向に移動させても検出部本体101と
スリット部材3(移動体)との相対的位置情報を検出す
ることかできる。
初期位置検出手段7としてはフォトインタラプタ−やフ
ォトリフレクタ−等の光を用いたスイッチでも静電容量
を利用した電気的なスイッチでも初期位置においてON
又はOFFを検出することができるスイッチならばどの
ようなスイッチでも適用可能である。
(発明の効果) 本発明によれば前述のように所定の周期で複数のスリッ
ト開口部を設けたマスク部材とスリット部材とを用いる
ことにより移動体の位置情報を受光手段の検出分解能以
上の精度で検出することができる移動体の位置検出装置
を達成することができる。
又、投光手段と受光手段とを保持部材で一体的に構成す
れば投光手段と受光手段の位置関係をより正確に構成す
ることができ装置全体の小型化及び簡素化を図りつつ、
高精度な移動体の位置検出装置を達成することができる
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の要部斜視図、第2図は第1
図の主要部の概略図、第3図は本発明における移動体の
検出原理の説明図、第4図は従来の位置検出装置の概略
図、第5図は本発明の要部構成図、第6図は第1図の一
部分の説明図である。 図中1は受光手段、1aは受光面、2は投光手段、2a
は投光系、3はスリット部材、4はマスク部材、3a、
4aはスリット開口部、6は保持部材、101は検出部
本体、51は制御回路、52は電源、である。 滲 図 添 団 第 茎

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)投光手段と該投光手段に対し、所定距離を隔てて
    対向配置した受光手段とを有する検出部本体と、該投光
    手段と該受光手段との間に双方の対向方向と直交方向に
    周期的に複数のスリット開口部を設けたマスク部材とス
    リット部材をそれらのスリット配列方向が互いに同一方
    向となるように挾入し、このとき該マスク部材を該受光
    手段の受光面上に装着すると共に該スリット部材を該検
    出部本体に対して相対的に移動可能となるように配置し
    、該投光手段からの光束のうち該スリット部材と該マス
    ク部材の双方のスリット開口部を通過した光束を該受光
    手段で検出し、該受光手段からの出力信号を利用して該
    検出部本体と該スリット部材との相対的位置情報を検出
    するようにしたことを特徴とする移動体の位置検出装置
  2. (2)前記マスク部材とスリット部材に設けられた複数
    のスリット開口部の周期は互いに異っていることを特徴
    とする請求項1記載の移動体の位置検出装置。
  3. (3)前記投光手段と受光手段とは一体的に保持され又
    は一体的に成形されていることを特徴とする請求項2記
    載の移動体の位置検出装置。
  4. (4)前記検出部本体は前記スリット部材の初期位置を
    検出する為の初期位置検出手段を有していることを特徴
    とする請求項1記載の移動体の位置検出装置。
JP2265937A 1990-10-03 1990-10-03 移動体の位置検出装置 Pending JPH04142424A (ja)

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