JPH0529851B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0529851B2
JPH0529851B2 JP23175487A JP23175487A JPH0529851B2 JP H0529851 B2 JPH0529851 B2 JP H0529851B2 JP 23175487 A JP23175487 A JP 23175487A JP 23175487 A JP23175487 A JP 23175487A JP H0529851 B2 JPH0529851 B2 JP H0529851B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
origin
main
measurement
grating
light source
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP23175487A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS6474414A (en
Inventor
Soji Ichikawa
Hideki Oka
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
Original Assignee
Mitutoyo Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitutoyo Corp filed Critical Mitutoyo Corp
Priority to JP23175487A priority Critical patent/JPS6474414A/ja
Publication of JPS6474414A publication Critical patent/JPS6474414A/ja
Publication of JPH0529851B2 publication Critical patent/JPH0529851B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Optical Transform (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】 本発明は、光学式変位検出器に係り、特に二つ
の部材の相対位置を、光学的な格子の形成された
メインスケールと対応する光学的な格子を形成し
たインデツクススケールとの相対変位によつて生
ずる光電変換信号の変化から検出する光学式変位
検出器の改良に関するものである。
【従来の技術】
工作機械の工具の送り量等を測定するために使
用されている従来の光学式変位検出器の一例を第
6図に示す。 この光学式変位検出器は、一定ピツチの明暗の
周期的目盛から成る計測用主格子12、及び、例
えばランダムパターンから成る原点用主格子14
が形成された第1の部材10(いわゆるメインス
ケール)と、前記計測用主格子12に対応する、
例えば位相が互いに90度ずれた二つのパターンか
らなる計測用副格子22、及び、前記原点用主格
子14と同一パターンの原点用副格子24が形成
された第2の部材20(いわゆるインデツクスス
キエール)と、互いに発光ダイオード(LED)
32及びコリメータレンズ34から成る平行照明
系30と、前記両主格子12,14及び両副格子
22,24によつて制限された前記平行照明系3
0の照明光をそれぞれ光電変換する受光素子40
と、該受光素子40の出力をそれぞれ増幅するプ
リアンプ42とを含んで構成されている。 これにより、計測用格子12,22に対応し
て、互いに位相が90度ずれた周期的な計測信号
a,bが得られる。又、原点用格子14,24に
対応して第1及び第2の部材10,20が、それ
らの原点用格子14,24がちょうど重なり合う
位置関係にあるときに変化する原点信号cが得ら
れる。
【発明が解決しようとする問題点】
しかしながら、従来の検出器は、平行照明光を
必要とするため、高精度で、焦点距離が長く、大
きなコリメータレンズ34が必要であり、検出器
が大型化してしまうという問題点を有していた。 このような問題点を解決すべく、出願人は既に
特願昭61−194183で、コリメータレンズを用いる
ことなく、発光素子を拡散光源のまま使用して、
周期的な計測信号を得ることができる光学式変位
検出器を提案している。しかしながら、これは、
一定ピツチの明暗の目盛からなる計測用目盛の部
分のみに関する提案であり、その際、原点信号用
目盛については考案されていなかつた。 従つて、たとえ周期的な計測信号a,bのみ
が、例えば特願昭61−194183で提案したような構
成で拡散光源を用いて得られても、原点信号を拡
散光源によつて得ることができなければ、原点信
号を得るために大きなコリメータレンズが依然と
して必要となり、原点信号の必要な用途では光学
式変位検出器を小型化できないという問題点を有
していた。
【発明の目的】
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくな
されたもので、計測信号だけでなく、原点信号も
拡散光源を用いて得ることができる光学式変位検
出器を提供することを目的とする。
【問題点を解決するための手段】
本発明は、光学式変位検出器において、拡散光
源と、該拡散光源からの間隔がuである位置に配
置される、一定ピツチの周期的目盛から成る計測
用主格子、及び、複数のスリツトから成る原点用
主格子が形成された第1の部材と、前記両主格子
からの間隔がvである位置に配置される、前記計
測用主格子に対応する計測用副格子、及び、前記
複数のスリツトを(u+v)/u倍して成るパタ
ーンの原点用副格子が形成された第2の部材と、
前記拡散光源の照明による前記両主格子の影像と
前記両副格子との重なり合いによる光量変化を光
電変換する受光素子とを備え、前記第1及び第2
の部材の相対変位に応じて周期的に変化する計測
信号、及び、前記第1及び第2の部材が所定の位
置関係となつた時に変化する原点信号を生成する
ようにして、前記目的を達成したものである。 又、本発明の実施態様は、前記原点用主格子の
複数のスリツトの最小のピツチを、前記計測用主
格子のピツチより大きく設定したものである。
【作用】
本発明においては、計測信号用格子に関して
は、例えば特願昭61−194183で提案したような構
成によつて、拡散光源による回折効果を積極的に
利用して、計測信号を得るようにしている。一
方、原点信号用格子に関しては、原点用副格子の
パターンを、原点用主格子のパターンを拡散光源
と第1の部材間の距離uと第1の部材と第2の部
材間の距離vに応じて、(u+v)/u倍したも
のとして、回折効果を利用しないで、拡散光源に
より原点信号が得られるようにしている。従つ
て、計測信号だけでなく、原点信号についても、
平行照明光が不要となり、コリメータレンズを省
略できる。 又、原点用主格子の複数のスリツトの最小のピ
ツチを、計測用主格子のピツチより大きく設定し
た場合には、例えばランダムパターンを有するた
め回折効果では信号が鈍るだけである原点用主格
子の回折効果を減少させることができ、高精度の
原点信号を得ることができる。即ち、一般にピツ
チPの格子からP2/λ(λは光源の有効波長)離
れたところに回折像ができるが、ピツチPが大き
い程、遠方に回折像ができることになるので、回
折効果は減少する。
【実施例】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細
に説明する。 本発明の第1実施例においては、第1図に示す
如く、拡散光源として、点光源であるレーザダイ
オード50が使用されている。又、第1の部材1
0及び第2の部材20は、いずれもガラス製であ
り、第1の部材10上の計測用主格子62は、一
定ピツチP0の明暗の周期的目盛から成り、第2
の部材20上の計測用副格子72は、ピツチが
P0(u+v)/uで、位相が互いに90度ずれた二
つのパターンから成つている。 なお、計測用副格子72のピツチは、これに原
点されず、出願人が例えば特願昭61−208555で提
案した如く、Nを自然数として、P0(u+v)/
(uN)等としてもよい。 前記第一の部材10上の原点用主格子64及び
第二の部材20上の原点用副格子74は、それぞ
れ第2図に示すような形状とされている。前記原
点用主格子64は、スリツト幅w1,w2,w3の三
本のスリツトを、それぞれピツチp1,p2で配設し
たものとされ、前記原点用副格子74は、前記ス
リツト幅、ピツチを、それぞれ(u+v)/u倍
して成るパターンから構成されている。即ち、原
点用副格子74のスリツト幅Wi(i=1,2,
3)、ピツチPj(j=1、2)はそれぞれ次式で表
わされる。 Wi=wi(u+v)/u ……(1) Pj=pj(u+v)/u ……(2) ここで、原点用主格子64のピツチp1,p2(p1
<p2とする)は、次式に示す如く、計測用主格子
62のピツチP0よりも大きく設定されている。 p1>P0 ……(3) 更に、主格子64と副格子74の間隔vは、レ
ーザダイオード50の有効波長をλとして、次式
を満足するように設定されている。 v<p1 2(u+v)/(λu) ……(4) この(4)式の条件は、原点用格子64,74につ
いては、計測用格子62,72と異なつて、回折
効果が少ない領域で検出器を使用することを意味
している。 この場合、(4)式の条件が成立しても、(3)式の条
件があるため、nを自然数として、次式の条件を
成立させることができるため、計測用格子62,
72については、回折効果を利用することができ
る。 v=nP0 2(u+v)/(λu) ……(5) 以下、第1実施例の作用を説明する。 第3図Aは、第1図及び第2図に示した第1実
施例で、ピツチP0=10μm、p1=120μm、p2
180μm、スリツト幅w1=w2=w3=40μm、間隔u
=v≒6mmとした場合の、原点信号cの波形の例
を示したものである。この第1実施例では、ラン
ダムに三本のスリツトを配設しているため、ノイ
ズパルスk0等と信号パルスk1とのピークの比は略
1:3となり、ほぼ実用に耐えるS/N比が得ら
れている。 この場合、スリツトの本数を増やせば、S/N
比が更に改善されるが、原点用主格子64ひいて
は副格子74の幅は大きくなり、検出器のx方向
の長さが大きくなるという問題を生じる。従つ
て、第1実施例では、適当なS/N比が得られ、
且つ、検出器も大きくならないという条件を満た
すものとして、スリツト本数を三本としている。
もちろんスリツトの本数はこれに限定されない。 第3図Aに示したような原点信号cに対して、
例えば第2図のプリアンプ42の後に、閾値が
Vthのコンパレータとパルス化回路を付加するこ
とによつて、第3図Bに示したようなパルス信号
が得られる。よつて、このパルス信号で、計測信
号を計数するための計数回路のリセツト等を行う
ことにより、計数信号から得られる測定値の原点
設定が行える。 次に、本発明の第2実施例を詳細に説明する。 この第2実施例は、第4図に示す如く、拡散光
源として、例えば発光ダイオード(LED)で発
光部をスリツト状に形成して成る線光源80を、
主格子62,82の目盛と平行に配向して用いた
点、及び、原点用主格子82を、前記第1実施例
とはパターンの明部と暗部を反転して、スリツト
部分が光遮蔽部となるように形成した点が、前記
第1実施例と異なる。これに応じて、原点用副格
子84のパターンも明部と暗部が逆にされてい
る。 従つて、この第2実施例においては、プリアン
プ42を介して得られる原点信号cの形状も第1
実施例とは逆になり、原点用主格子82と原点用
副格子84のパターンが合致したところで零にな
る。 他の構成及び作用については、前記第1実施例
と同様であるで、説明を省略する。 光源として一般のLEDを用いた場合、点光源
とするために、発光部を単に小さくすると、発光
出力が減少して、プリアンプ42の増幅度を大き
くしなければならず、S/N比が悪化する。その
ため、この第2実施例では、点光源でなく線光源
としてLEDを用いている。即ち、LEDのスリツ
ト状発光部の長手方向を主格子の目盛と平行に配
向することで、格子の目盛縦方向には線光源であ
つても、格子のx方向には点光源となり、実質的
には点光源として作用する。 なお、前記実施例においては、いずれも本発明
が透過型検出器に適用されていたが、本発明の適
用範囲はこれに限定されず、例えば第5図に示す
第3実施例の如く、反射型の検出器にも同様に適
用することができる。 この第3実施例では、拡散光源として、レーザ
ダイオード50の光を集光レンズ90により、例
えば第2の部材20の表面上で集光した点光源を
使用している。これは、第2の部材20上に直接
レーザダイオード50を配置するのが困難なため
である。 この第3実施例においては、間隔u=vに設定
し易いので、好適である。 前記実施例においては、いずれも、拡散光源を
計測用格子と原点用格子で共用していたので構成
が簡略である。なお、拡散光源を共用することな
く、計測用格子と原点用格子とで別個に設けるこ
とも可能である。 なお前記実施例においては、本発明が、いずれ
も直線変位測定機に適用されていたが、本発明の
適用範囲はこれに限定されず、回転変位検出器
(ロータリエンコーダ)にも同様に適用すること
ができる。又、原点用格子だけを分離して位置決
めに用いることも可能である。
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、計測信号
だけでなく、原点信号をも、拡散光源を用いて得
ることができる。従つて、原点信号のためにコリ
メータレンズを用いる必要がなくなり、検出器を
小型化することが可能となる等の優れた効果を有
する。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に係る光学式変位検出器の第
1実施例の要部構成を示す斜視図、第2図は、前
記第1実施例で用いられてる原点用格子の構成を
示す断面図、第3図は、前記第1実施例の原点信
号の例を示す線図、第4図は、本発明の第2実施
例の要部構成を示す斜視図、第5図は同じく第3
実施例の要部構成を示す断面図、第6図は、従来
の光学式変位検出器の一例の構成を示す斜視図で
ある。 10……第1の部材、20……第2の部材、4
0……受光素子、50……レーザダイオード、6
2……計測用主格子、64,82……原点用主格
子、72……計測用副格子、74,84……原点
用副格子、80……線光源、90……集光レン
ズ、a,b……計測信号、c……原点信号。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 拡散光源と、 該拡散光源からの間隔がuである位置に配置さ
    れる、一定ピツチの周期的目盛から成る計測用主
    格子、及び、複数のスリツトから成る原点用主格
    子が形成された第1の部材と、 前記両主格子からの間隔がvである位置に配置
    される、前記計測用主格子に対応する計測用副格
    子、及び、前記複数のスリツトを(u+v)/u
    倍して成るパターンの原点用副格子が形成された
    第2の部材と、 前記拡散光源の照明による前記両主格子の影像
    と前記両副格子との重なり合いによる光量変化を
    光電変換する受光素子とを含み、 前記第1及び第2の部材の相対変位に応じて周
    期的に変化する計測信号、及び、前記第1及び第
    2の部材が所定の位置関係となつた時に変化する
    原点信号を生成することを特徴とする光学式変位
    検出器。 2 前記原点用主格子の複数のスリツトの最小の
    ピツチが、前記計測用主格子のピツチより大きく
    設定されている特許請求の範囲第1項記載の光学
    式変位検出器。
JP23175487A 1987-09-16 1987-09-16 Optical displacement detector Granted JPS6474414A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP23175487A JPS6474414A (en) 1987-09-16 1987-09-16 Optical displacement detector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP23175487A JPS6474414A (en) 1987-09-16 1987-09-16 Optical displacement detector

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6474414A JPS6474414A (en) 1989-03-20
JPH0529851B2 true JPH0529851B2 (ja) 1993-05-06

Family

ID=16928511

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP23175487A Granted JPS6474414A (en) 1987-09-16 1987-09-16 Optical displacement detector

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6474414A (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2552091Y2 (ja) * 1992-11-10 1997-10-27 株式会社オーディオテクニカ バー検出装置
GB0103582D0 (en) * 2001-02-14 2001-03-28 Renishaw Plc Position determination system
JP4667653B2 (ja) * 2001-06-20 2011-04-13 株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ 光学式エンコーダ
DE102008044858A1 (de) * 2008-08-28 2010-03-04 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Optische Positionsmesseinrichtung

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6474414A (en) 1989-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH07888Y2 (ja) 光学式変位検出器
US8890057B2 (en) Optical position-measuring device
EP0843159A2 (en) Opto-electronic scale-reading apparatus
DE69320716T3 (de) Gerät zur Detektion von Verschiebungsinformation
JPH0131127B2 (ja)
JPH08261724A (ja) 長さ又は角度測定装置
US20020011559A1 (en) Photoelectric position measuring system that optimizes modulation of a scanning device and the intensity of a reference mark signal
US5981942A (en) Optical encoder for detecting relative displacement based on signals having predetermined phase differences
WO2001038828A1 (de) Winkelmesssystem
JP2016532096A (ja) 位置測定エンコーダ
JP3717238B2 (ja) 位置測定装置
EP0694764B1 (en) Detector array for use in interferomic metrology systems
JPH0529851B2 (ja)
JP3294684B2 (ja) 光電型エンコーダ
JP3256628B2 (ja) エンコーダ装置
JPH0521485B2 (ja)
JPH0349370B2 (ja)
JPS59132311A (ja) 光学スケ−ル
JPH0617045Y2 (ja) 光学式変位検出器
US10746573B2 (en) Optical encoder and measurement device including the same
JP7474186B2 (ja) 光電式ロータリエンコーダ
JPH0638048B2 (ja) 反射型エンコーダ
JPH0521486B2 (ja)
JPS6350721A (ja) 光学式変位検出器
JPH0411808B2 (ja)

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees