JPH0543364Y2 - - Google Patents

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JPH0543364Y2
JPH0543364Y2 JP4034988U JP4034988U JPH0543364Y2 JP H0543364 Y2 JPH0543364 Y2 JP H0543364Y2 JP 4034988 U JP4034988 U JP 4034988U JP 4034988 U JP4034988 U JP 4034988U JP H0543364 Y2 JPH0543364 Y2 JP H0543364Y2
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reflector
light
ridgeline
reflected
reflected light
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Description

【考案の詳細な説明】 考案の要約 光源からの投射光が、移動体に固定された少な
くとも2つの反射面をもつ反射体の頂部に照射さ
れ、反射体の反射面からの反射光をそれぞれ受光
しこの受光光量に基づいて上記反射体の位置を検
出する位置検出装置における移動体と反射体との
固定点を反射体の稜線上(稜線の延長上も含む)
とする。これにより熱膨脹による稜線の位置変位
を防ぐことができ、熱による反射体の変位があつ
ても適正も反射光が得られ測定誤差の発生を防止
できる。
[Detailed description of the invention] Summary of the invention Projected light from a light source is irradiated onto the top of a reflector fixed to a moving object and has at least two reflective surfaces, and the reflected light from each of the reflective surfaces of the reflector is received. A fixed point between the moving body and the reflector in a position detection device that detects the position of the reflector based on the amount of light received by the reflector is on the ridgeline of the reflector (including on the extension of the ridgeline).
shall be. This can prevent positional displacement of the ridge line due to thermal expansion, and even if the reflector is displaced due to heat, an appropriate reflected light can be obtained and measurement errors can be prevented.

考案の背景 この考案は1次元的に移動する物体または平面
内において2次元的に移動する物体、たとえば工
作機のステージ等の物体の位置を検出する装置に
関する。
Background of the Invention This invention relates to an apparatus for detecting the position of an object that moves one-dimensionally or two-dimensionally within a plane, such as a stage of a machine tool.

1次元的に移動する物体に取付けられた反射鏡
に光ビームを照射し、その反射光を受光すること
により物体の1次元位置を精度よく検出できる装
置を出願人は既に提案した(特願昭62−248580、
特願昭62−300067等)。
The applicant has already proposed a device that can accurately detect the one-dimensional position of an object by irradiating a light beam onto a reflecting mirror attached to a one-dimensionally moving object and receiving the reflected light (patent application 62−248580,
Patent application 1986-300067, etc.)

この位置検出装置は、光源からの投射光が、移
動体に固定された少なくとも2つの反射面をもつ
反射体の頂部に照射され、反射体の反射面からの
反射光をそれぞれ受光しこの受光光量に基づいて
上記反射体の位置を検出するものである。
In this position detection device, projected light from a light source is irradiated onto the top of a reflector having at least two reflective surfaces fixed to a moving body, and the reflected light from each of the reflective surfaces of the reflector is received. The position of the reflector is detected based on the above.

この位置検出装置はたとえば数十〜数百μm程
度を検知範囲とし、1μm程度の分解能で反射体が
取付けられた移動体の変位量を検出する。したが
つて、反射体の熱伸縮によつて反射体とこれが取
付けられる移動体との位置が相対的に変位してし
まうと、この熱による変位が測定誤差となつて現
われる。
This position detection device has a detection range of, for example, several tens to several hundred micrometers, and detects the amount of displacement of a moving body to which a reflector is attached with a resolution of about 1 micrometer. Therefore, if the positions of the reflector and the moving body to which it is attached are displaced relative to each other due to thermal expansion and contraction of the reflector, this thermal displacement will appear as a measurement error.

考案の概要 考案の目的 この考案は、熱による反射体の相対的な変位に
帰因する測定誤差の発生を防止できる位置検出装
置を提供することを目的とする。
Summary of the invention Purpose of the invention The object of this invention is to provide a position detection device that can prevent measurement errors caused by relative displacement of reflectors due to heat.

考案の構成 この考案による位置検出装置においては、反射
体の移動体に対する固定点が反射体の稜線上(稜
線の延長上も含む)に設けられている。
Structure of the Invention In the position detection device according to this invention, a fixed point of the reflector relative to the moving body is provided on the ridgeline of the reflector (including an extension of the ridgeline).

考案の作用および効果 この考案によると移動体と反射体との固定点を
反射体の稜線上としている。反射体、その固定部
材、移動体の熱伸縮によつて反射体が移動体に対
して相対的に変位しても反射体の稜線の位置は移
動体に対して変位せず一定位置に保持される。こ
のため熱によつて反射体等に変位、変形が生じて
も、反射体からの反射光はその影響を受けること
なく移動体の変位量を正しく表わすものとなる。
これにより、熱によつて反射体が変位して反射光
が変化することにより起こる移動体の位置測定誤
差の発生を防止することができる。また反射体自
体が熱伸縮しても反射体の稜線位置は変位しない
ので、反射体の材料として熱膨脹係数の大きな一
般的に安価なものを利用することができる。たと
えば樹脂成形の反射体を使用することができ、安
価に提供できる。
Function and effect of the invention According to this invention, the fixed point between the moving body and the reflector is set on the ridgeline of the reflector. Even if the reflector is displaced relative to the moving body due to thermal expansion and contraction of the reflector, its fixing member, and the moving body, the position of the ridgeline of the reflector is not displaced relative to the moving body and is maintained at a constant position. Ru. Therefore, even if the reflector or the like is displaced or deformed due to heat, the reflected light from the reflector will not be affected by the displacement or deformation and will accurately represent the amount of displacement of the moving body.
Thereby, it is possible to prevent errors in position measurement of the moving body caused by changes in reflected light due to displacement of the reflector due to heat. Furthermore, even if the reflector itself expands and contracts thermally, the position of the ridgeline of the reflector does not shift, so a generally inexpensive material with a large coefficient of thermal expansion can be used as the material for the reflector. For example, a resin-molded reflector can be used and can be provided at low cost.

実施例の説明 以下この考案を1次元位置の測定装置に適用し
た場合の実施例について詳述するが、この考案は
1次元位置のみならず2次元位置の検出装置にも
適用可能である。2次元位置検出装置の詳細は同
一出願人による先願(特願昭62−300066)に開示
されており、この場合も反射体の稜線上を固定点
とすることにより熱によつて反射体が変位しても
測定誤差の発生を防止することができる。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment in which this invention is applied to a one-dimensional position measuring device will be described in detail, but this invention can be applied not only to one-dimensional position detection devices but also to two-dimensional position detection devices. The details of the two-dimensional position detection device are disclosed in a previous application by the same applicant (Japanese Patent Application No. 62-300066), and in this case as well, by setting the ridgeline of the reflector as a fixed point, the reflector can be moved by heat. Even if it is displaced, measurement errors can be prevented from occurring.

この実施例に示される位置検出装置は上記特願
昭62−300067に開示されているものであるが、特
願昭62−248580等に開示された位置検出装置にも
この考案は適用可能であるのはいうまでもない。
The position detection device shown in this embodiment is the one disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application No. 62-300067, but this invention can also be applied to the position detection device disclosed in Japanese Patent Application No. 62-248580, etc. Needless to say.

第1図は位置検出装置の光学系を示している。
移動物体40はたとえばX軸方向に移動可能であ
り(Y軸、Z軸方向には移動しない)、その所定
位置に反射体30が取付け固定されている。反射
体30の構成については後に詳述するが、とりあ
えずここでは反射体30を模式的に示しておく。
反射体30からZ軸方向に適当な距離はなれた位
置に検出装置の光学系が配置されている。光源と
してのレーザ・ダイオード2から出射された光は
レンズ11によつてコリメートされ、このコリメ
ート光(平行光)はレンズ12によつて収束され
る。収束後の拡散光はレンズ13によつて再びコ
リメートされる。これらのレンズ11〜13によ
つて平行光のビーム径がより小さくなるように変
換されている。小さなビーム径の平行光はピンホ
ール板14のピンホールを通つてやや拡散してレ
ンズ15に入射する。レンズ13の出力平行光の
強度分布は必ずしも均一でなく、光軸において強
度が最も大きく、周囲にいくにつれて強度が小さ
くなつている。平行光をピンホール板14のピン
ホールを通すことによつて、平行光の強度がほぼ
均一な中心部の光のみが抽出される。このように
してほぼ均一の強度分布をもつ光が得られ、この
光はレンズ15によつてやや収束されて反射体3
0に投射される。
FIG. 1 shows the optical system of the position detection device.
The moving object 40 is movable, for example, in the X-axis direction (but not in the Y-axis or Z-axis directions), and the reflector 30 is fixedly attached to a predetermined position thereof. Although the configuration of the reflector 30 will be described in detail later, the reflector 30 will be schematically shown here.
The optical system of the detection device is placed at a position separated from the reflector 30 by an appropriate distance in the Z-axis direction. Light emitted from a laser diode 2 as a light source is collimated by a lens 11, and this collimated light (parallel light) is converged by a lens 12. The diffused light after convergence is collimated again by the lens 13. These lenses 11 to 13 convert the parallel light into a smaller beam diameter. The parallel light having a small beam diameter passes through the pinhole of the pinhole plate 14, is slightly diffused, and enters the lens 15. The intensity distribution of the parallel light output from the lens 13 is not necessarily uniform; the intensity is greatest at the optical axis, and the intensity decreases toward the periphery. By passing the parallel light through the pinhole of the pinhole plate 14, only the light at the center where the intensity of the parallel light is substantially uniform is extracted. In this way, light having a substantially uniform intensity distribution is obtained, and this light is slightly converged by the lens 15 and is then directed to the reflector 3.
Projected to 0.

たとえば光源に波長λ=780[nm]の半導体レ
ーザ・ダイオードを用い、ピンホール板14のピ
ンホールの直径をφ=30[μm]とする。また、レ
ンズ15として焦点距離がf=10[mm]のレンズ
を用いる。そして、ピンホール板14とレンズ1
5との間の距離を約12[mm]に設定するとレンズ
15の前方(光が出射する側)60[mm]の位置に
ビーム径φ=150[μm]の投射光Pが形成される。
For example, a semiconductor laser diode with a wavelength λ=780 [nm] is used as a light source, and the diameter of the pinhole in the pinhole plate 14 is φ=30 [μm]. Further, as the lens 15, a lens with a focal length of f=10 [mm] is used. Then, the pinhole plate 14 and the lens 1
When the distance between the lens 15 and the lens 15 is set to approximately 12 [mm], a projected light P having a beam diameter φ = 150 [μm] is formed at a position 60 [mm] in front of the lens 15 (on the side from which the light is emitted).

反射体30にはたとえば、第2図に示すよう
に、断面が高さの低い二等辺三角形の形状のもの
が用いられる。この二等辺三角形の頂角はたとえ
ば160°である。二等辺三角形の長さの等しい二辺
に対応する反射体30の斜面が反射面S1,S2とな
つている。反射体30は、2つの反射面S1,S2
交わる稜線が第1図に示すようにY軸と平行にな
るように、かつ後述するように稜線上に移動物体
40との固定点が位置するように固定されてい
る。このような反射体30の頂部にその底面に対
して垂直に光Pが投射されると、反射面S1,S2
よつて投射光Pの一部がそれぞれ異なる方向に反
射される。これらの反射光をP1,P2で示す。
For example, as shown in FIG. 2, the reflector 30 has an isosceles triangular cross section with a low height. The apex angle of this isosceles triangle is, for example, 160°. The slopes of the reflector 30 corresponding to the two sides of the isosceles triangle having the same length serve as reflective surfaces S 1 and S 2 . The reflector 30 is arranged so that the ridge line where the two reflecting surfaces S 1 and S 2 intersect is parallel to the Y axis as shown in FIG. fixed in position. When light P is projected onto the top of such a reflector 30 perpendicularly to its bottom surface, a portion of the projected light P is reflected in different directions by the reflecting surfaces S 1 and S 2 . These reflected lights are denoted by P 1 and P 2 .

これらの反射光P1,P2をそれぞれ受光する位
置にフオト・ダイオード51,52が配置されて
いる。フオト・ダイオード51,52と反射体3
0の反射面S1,S2との位置関係を第2図に示す。
第2図は第1図の−線からみた矢視図であ
る。フオト・ダイオード51は反射面S1によつて
反射される反射光P1を、フオト・ダイオード5
2は反射面S2によつて反射される反射光P2をそ
れぞれ受光する。反射体30の各反射面S1,S2
各フオト・ダイオード51,52との間にレンズ
を配置し反射光を収束して各フオト・ダイオード
51,52に入射させるようにしてもよい。
Photodiodes 51 and 52 are arranged at positions to receive these reflected lights P 1 and P 2 , respectively. Photo diodes 51, 52 and reflector 3
The positional relationship between the reflective surfaces S 1 and S 2 of 0 is shown in FIG.
FIG. 2 is a view taken from the - line in FIG. 1. The photo diode 51 converts the reflected light P 1 reflected by the reflecting surface S 1 into the photo diode 5
2 receives the reflected light P 2 reflected by the reflecting surface S 2 . A lens may be arranged between each of the reflecting surfaces S 1 and S 2 of the reflector 30 and each of the photo diodes 51 and 52 to converge the reflected light and make it incident on each of the photo diodes 51 and 52.

次に移動物体40の位置検出原理について説明
する。投射光Pが反射体30に投射されたときに
その光軸が反射体30の頂部の稜線に一致したと
きは各反射面S1,S2で反射される反射光P1,P2
の光量は等しい。移動物体40がX軸方向に移動
したとすると投射光Pのスポツトは反射体30上
で−X方向に移動する。したがつて反射光P2
増大し、反射光P1が減少する(便宜的に光量も
P1,P2で表わす)。逆に移動物体40が−X方向
に移動したとすると投射光Pのスポツトは反射体
30上でX方向に移動し反射光P1が増大し、反
射光P2が減少する。このように反射光P1,P2
反射体30のX位置の関数である。したがつて、
反射光P1またはP2を測定することにより反射体
30のX位置が検出される。反射体30の移動に
ともなつて反射光量P1,P2の変化の様子を示す
グラフが第3図に示されている。第3図において
投射光の光軸が反射体30の頂部の稜線に一致し
た位置が原点x=0にとられている。
Next, the principle of detecting the position of the moving object 40 will be explained. When the projected light P is projected onto the reflector 30 and its optical axis coincides with the ridgeline at the top of the reflector 30, the reflected light P 1 and P 2 are reflected by the respective reflecting surfaces S 1 and S 2 .
have the same amount of light. If the moving object 40 moves in the X-axis direction, the spot of the projected light P moves on the reflector 30 in the -X direction. Therefore, the reflected light P 2 increases and the reflected light P 1 decreases (for convenience, the light amount is also
(represented by P 1 and P 2 ). Conversely, if the moving object 40 moves in the -X direction, the spot of the projected light P moves on the reflector 30 in the X direction, the reflected light P1 increases, and the reflected light P2 decreases. In this way, the reflected lights P 1 and P 2 are functions of the X position of the reflector 30. Therefore,
The X position of the reflector 30 is detected by measuring the reflected light P 1 or P 2 . A graph showing how the amounts of reflected light P 1 and P 2 change as the reflector 30 moves is shown in FIG. In FIG. 3, the position where the optical axis of the projected light coincides with the ridgeline of the top of the reflector 30 is taken as the origin x=0.

一方、反射光の総和P1+P2はレーザ・ダイオ
ード2の出力光強度に応じて変化する。レーザ・
ダイオード2の出力光強度の変動による影響を取
除くために上記の総和によつて検出値を正規化す
る。
On the other hand, the total sum P 1 +P 2 of reflected light changes depending on the output light intensity of the laser diode 2. laser·
In order to remove the influence of fluctuations in the output light intensity of the diode 2, the detected value is normalized by the above summation.

したがつて、反射体30のX方向位置は F1(x)=P1/(P1+P2) ……(1) によつて求めることができる。 Therefore, the position of the reflector 30 in the X direction can be determined by F 1 (x)=P 1 /(P 1 +P 2 ) (1).

第4図はフオト・ダイオード51,52の受光
信号に基づいて移動物体40(反射体30)のX
位置を算出する信号処理回路を示すブロツク図で
ある。
FIG. 4 shows how the moving object 40 (reflector 30) is
FIG. 2 is a block diagram showing a signal processing circuit that calculates a position.

各フオト・ダイオード51,52の出力受光信
号はそれぞれ加算回路61に与えられ加算される
(受光信号は前述した光量P1,P2に相当するもの
であるから便宜的にこれらもそれぞれP1,P2
表わす)。加算回路61の出力P1+P2は除算回路
63に与えられる。また、フオト・ダイオード5
1の出力信号P1も除算回路63に与えられる。
除算回路63はフオト・ダイオード51の出力信
号P1を加算回路61の出力P1+P2で割り、この
結果P1/(P1+P2)を出力する。これは前述し
た第(1)式に等しく反射体30のX軸方向の位置を
表わす。除算回路63の演算結果がCPU64に
入力されX軸方向の位置として表示器65に表示
される。
The output light receiving signals of the photo diodes 51 and 52 are respectively given to an adding circuit 61 and added up (the light receiving signals correspond to the above-mentioned light quantities P 1 and P 2 , so for convenience, these are also given as P 1 and P 2 , respectively). (represented by P 2 ). The output P 1 +P 2 of the adder circuit 61 is given to the divider circuit 63. Also, photo diode 5
The output signal P 1 of 1 is also given to the division circuit 63 .
The divider circuit 63 divides the output signal P 1 of the photo diode 51 by the output P 1 +P 2 of the adder circuit 61, and outputs the result P 1 /(P 1 +P 2 ). This is equivalent to the above-mentioned equation (1) and represents the position of the reflector 30 in the X-axis direction. The calculation result of the division circuit 63 is input to the CPU 64 and displayed on the display 65 as the position in the X-axis direction.

また反射光量P1とP2の差P1−P2を考えると、
この値は反射体30のX方向の移動にともなつて
P1またはP2よりも急激に変化するので、上記の
値を求めることによつて反射体30のX位置検出
精度が高まる。
Also, considering the difference P 1 − P 2 between the amount of reflected light P 1 and P 2 ,
This value changes as the reflector 30 moves in the X direction.
Since it changes more rapidly than P 1 or P 2 , the accuracy of detecting the X position of the reflector 30 is increased by determining the above value.

この場合にも前述したように反射体P1,P2
総和によつて検出器を正規化することにより、レ
ーザ・ダイオード2の出力光強度の変動による影
響を取除くことができる。
In this case as well, by normalizing the detector by the sum of the reflectors P 1 and P 2 as described above, the influence of fluctuations in the output light intensity of the laser diode 2 can be removed.

このときの反射体30のX方向位置は F2(x)=(P1−P2)/(P1+P2) ……(2) によつて求めることができる。 The position of the reflector 30 in the X direction at this time can be determined by F 2 (x)=(P 1 −P 2 )/(P 1 +P 2 ) (2).

この関数F2(x)のグラフが第5図に示されて
いる。この図においても第3図に示す場合と同様
に投射光Pの光軸が反射体30の頂部の稜線に一
致した位置が原点x=0にとられている。
A graph of this function F 2 (x) is shown in FIG. In this figure, as in the case shown in FIG. 3, the position where the optical axis of the projected light P coincides with the ridgeline of the top of the reflector 30 is taken as the origin x=0.

第6図は第(2)式を利用して移動物体40(反射
体30)のX位置を算出する他の信号処理回路を
示すブロツク図である。
FIG. 6 is a block diagram showing another signal processing circuit that calculates the X position of the moving object 40 (reflector 30) using equation (2).

各フオト・ダイオード51,52の出力受光信
号にそれぞれ加算回路61、減算回路62に与え
られる。加算回路61からは加算結果P1+P2
出力され、減算回路62からは減算結果P1−P2
が出力される。これらの出力信号P1+P2および
P1−P2は除算回路63に与えられる。除算回路
63は減算回路62の出力P1−P2を加算回路6
3の出力P1+P2で割り、(P1−P2)/(P1+P2
を出力する。これは前述した第(2)式に等しくX軸
方向の位置を表わす。
The output light reception signals of the photo diodes 51 and 52 are applied to an addition circuit 61 and a subtraction circuit 62, respectively. The addition circuit 61 outputs the addition result P 1 +P 2 , and the subtraction circuit 62 outputs the subtraction result P 1 −P 2
is output. These output signals P 1 + P 2 and
P 1 -P 2 is given to the division circuit 63. The division circuit 63 divides the output P 1 −P 2 of the subtraction circuit 62 into the addition circuit 6.
3 output P 1 + P 2 divided by (P 1 − P 2 )/(P 1 + P 2 )
Output. This is equivalent to the above-mentioned equation (2) and represents the position in the X-axis direction.

除算回路64の演算結果がCPU64に入力さ
れX軸方向の位置として表示器65に表示され
る。
The calculation result of the division circuit 64 is input to the CPU 64 and displayed on the display 65 as the position in the X-axis direction.

第7図は反射体30の他の例を示すものであ
る。ここでは反射体30はブレーズ化されてい
る。このような反射体30を位置検出装置に用い
ることも可能である。反射体30にブレーズ化さ
れたものを用いた場合は反射体30の厚さを薄く
することができるという利点がある。
FIG. 7 shows another example of the reflector 30. Here, the reflector 30 is blazed. It is also possible to use such a reflector 30 in a position detection device. When a blazed reflector is used as the reflector 30, there is an advantage that the thickness of the reflector 30 can be reduced.

第8図から第10図は反射体およびその取付機
構の一例を示すものである。第8図は反射体30
およびその取付機構を正面からみた拡大図を示し
ている。第9図は第8図の−線に沿う断面図
を、第10図は第8図の−線に沿う断面図を
それぞれ示している。
8 to 10 show an example of a reflector and its mounting mechanism. Figure 8 shows the reflector 30
and an enlarged front view of its mounting mechanism. FIG. 9 shows a sectional view taken along the - line in FIG. 8, and FIG. 10 shows a sectional view taken along the - line in FIG. 8.

反射体30はたとえば石英ガラスを材料とした
断面が高さの低いに二等辺三角形の形状の部分を
もつ基材31において、その2つの斜面にアルミ
ニウム32を蒸着させて形成される。アルミニウ
ム蒸着膜32が反射面S1,S2である。反射体30
は、そのほぼ中央部に凹部が形成されたステンレ
ス・スチール鋼製の固定部材34の上記凹部内に
はめ入れられかつ接着等によつて固定されてい
る。固定部材34の上記凹部開口は保護ガラス板
33が設けられ、この保護ガラス33は固定部材
34に接着等によつて固定されている。反射体3
0はこの保護ガラス33によつて外部環境、とく
にほこりや粉塵等から保護されている。
The reflector 30 is formed by depositing aluminum 32 on two slopes of a base material 31 made of, for example, quartz glass and having a low isosceles triangular cross section. The aluminum vapor deposited film 32 is the reflective surface S 1 and S 2 . Reflector 30
is fitted into the recess of a fixing member 34 made of stainless steel, which has a recess formed approximately in the center thereof, and is fixed by adhesive or the like. A protective glass plate 33 is provided in the recess opening of the fixing member 34, and the protective glass plate 33 is fixed to the fixing member 34 by adhesive or the like. Reflector 3
0 is protected by this protective glass 33 from the external environment, particularly from dust and dust.

移動物体40と反射体30が固定された固定部
材34とは、たとえばねじ35によつて固定され
ている。ねじ35は固定部材34に形成された孔
を貫通し、移動物体40にねじはめられている。
ねじ35が挿入される固定部材34の孔の中心ま
たはねじ35の中心軸(固定点)は反射体30の
稜線の延長上にある。したがつて反射体30に熱
による変位が生じても反射体30の稜線の位置は
変位しない。このため反射光P1,P2は反射体3
0の熱による変位にかかわらず常に移動物体40
の変位量(移動量)または位置を正しく表わすも
のとなり、反射体30、固定部材34等の熱伸縮
により測定誤差が発生するのが防止される。
The moving object 40 and the fixing member 34 to which the reflector 30 is fixed are fixed by screws 35, for example. The screw 35 passes through a hole formed in the fixed member 34 and is screwed into the movable object 40.
The center of the hole of the fixing member 34 into which the screw 35 is inserted or the central axis (fixing point) of the screw 35 is on an extension of the ridgeline of the reflector 30. Therefore, even if the reflector 30 is displaced due to heat, the position of the ridgeline of the reflector 30 will not be displaced. Therefore, the reflected lights P 1 and P 2 are reflected from the reflector 3.
Always moving object 40 regardless of displacement due to heat of 0
The amount of displacement (movement) or position of is accurately represented, and measurement errors due to thermal expansion and contraction of the reflector 30, fixing member 34, etc. can be prevented.

上記実施例では特に熱膨脹係数の小さな石英や
ステンレス・スチールが用いられているので、特
に好ましい形態となつている。
In the above embodiment, quartz or stainless steel, which have a particularly small coefficient of thermal expansion, is used, so this is a particularly preferable form.

実施例に示すように反射体30を固定部材34
と別個に形成しこれらを接着等によつて固定する
のではなく、反射体30と固定部材34とを同一
の材料で一体に形成することもできる。この場合
も反射体30と移動物体40との固定の固定点は
反射体30の稜線の延長上とする。
As shown in the embodiment, the reflector 30 is fixed to the fixing member 34.
Instead of forming the reflector 30 and the fixing member 34 separately and fixing them by adhesive or the like, the reflector 30 and the fixing member 34 can be integrally formed of the same material. In this case as well, the fixed point between the reflector 30 and the moving object 40 is an extension of the ridgeline of the reflector 30.

第11図から第13図は反射体の他の例を示し
ている。第11図は正面図、第12図は第11図
の−線に沿う断面図、第13図は第11
図の−線に沿う断面図である。
11 to 13 show other examples of reflectors. Figure 11 is a front view, Figure 12 is a cross-sectional view taken along the - line in Figure 11, and Figure 13 is a front view of Figure 11.
FIG. 3 is a sectional view taken along the - line in the figure.

アクリル樹脂等の透明樹脂によつて形成された
反射体ブロツク36にその裏面から凹部37が形
成され、この凹部37の上底には反射面となる2
つの斜面が形成されている。これらの斜面にアル
ミニウムを蒸着することにより反射面S1,S2が形
成され、これにより反射体30が構成されてい
る。この例においても2つの反射面S1とS2が交差
する稜線の延長上に中心をもつねじの挿通孔があ
けられ、この挿通孔にねじ35が挿入されかつ移
動物体40にねじはめられることにより反射体ブ
ロツク36が移動物体40に固定されている。反
射体ブロツク36が熱膨脹係数の比較的大きなア
クリル樹脂製であつても、この材料の熱伸縮に帰
因する測定誤差の発生が防止されている。
A recess 37 is formed from the back side of the reflector block 36 made of a transparent resin such as acrylic resin, and a 2-shaped reflective surface is formed at the upper base of the recess 37.
Two slopes are formed. Reflecting surfaces S 1 and S 2 are formed by vapor-depositing aluminum on these slopes, and the reflector 30 is constructed thereby. In this example as well, a screw insertion hole whose center is on the extension of the ridge line where the two reflective surfaces S 1 and S 2 intersect is made, and the screw 35 is inserted into this insertion hole and screwed into the moving object 40. The reflector block 36 is fixed to the moving object 40 by the reflector block 36. Even if the reflector block 36 is made of acrylic resin having a relatively large coefficient of thermal expansion, measurement errors due to thermal expansion and contraction of this material are prevented from occurring.

以上は一方向に移動する移動物体の位置検出に
ついて説明したが、この発明はXY平面内で移動
する物体の2次元位置の検出についても適用可能
である。
Although the above description has been about detecting the position of a moving object moving in one direction, the present invention is also applicable to detecting the two-dimensional position of an object moving within the XY plane.

この場合には反射体としてたとえば高さの低い
四角錐形のものを用いる。この四角錐の4つの斜
面が反射面である。四角錐の稜線とX軸、Y軸と
が平行になるように、かつ頂部に投射光が投射さ
れるように反射体を移動物体に取付ける。投射光
は4つの反射面により4方向に分かれて反射され
る。それぞれの反射体を4つの受光素子で受光す
る。四角錐のX軸方向の稜線を境として分けられ
る2群の反射面から得られる反射光量に基づいて
Y軸方向の位置を算出することができる。またY
軸方向の稜線を境として分けられる2群の反射面
から得られる反射光量に基づいてX軸方向の位置
を算出することができる。このようにしてXY平
面内で2次元的に移動する物体の位置を検出する
ことができる。
In this case, the reflector is, for example, a rectangular pyramid with a low height. The four slopes of this square pyramid are reflective surfaces. A reflector is attached to a moving object so that the ridgeline of the quadrangular pyramid is parallel to the X-axis and the Y-axis, and the projection light is projected onto the top. The projected light is divided into four directions and reflected by the four reflecting surfaces. Each reflector receives light using four light receiving elements. The position in the Y-axis direction can be calculated based on the amount of reflected light obtained from two groups of reflective surfaces separated by the ridgeline in the X-axis direction of the quadrangular pyramid. Also Y
The position in the X-axis direction can be calculated based on the amount of reflected light obtained from two groups of reflective surfaces separated by the ridgeline in the axial direction. In this way, the position of an object moving two-dimensionally within the XY plane can be detected.

2次元位置の検出装置の反射体においても四角
錐の稜線の延長上に移動物体との固定点を設ける
ことにより、熱の変位によつて稜線の変動が生じ
にくくなる。反射光が適正なものが得られ熱変位
の有無にかかわらず正確な位置を検出することが
できる。
Also in the reflector of the two-dimensional position detection device, by providing a fixed point with the moving object on the extension of the ridgeline of the quadrangular pyramid, the ridgeline is less likely to fluctuate due to thermal displacement. Appropriate reflected light can be obtained, allowing accurate position detection regardless of the presence or absence of thermal displacement.

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

第1図は位置検出装置の光学系を示す斜視図、
第2図は反射体とフオト・ダイオードとの位置関
係を示す第1図の−線からみた矢視図、第3
図は反射体の位置と受光光量との関係を示すグラ
フ、第4図は信号処理回路の構成例を示すブロツ
ク図、第5図は反射体の位置と受光光量の演算結
果との関係を示すグラフ、第6図は信号処理回路
の他の例を示すブロツク図、第7図は反射体の他
の例を示す断面図である。第8図は反射体の拡大
正面図、第9図は第8図の−線に沿う断面
図、第10図は第8図の−線に沿う断面図で
ある。第11図から第13図は反射体の他の例を
示している。第11図は正面図、第12図は第1
1図のXII−XII線に沿う断面図、第13図は第11
図の−線に沿う断面図である。 2……レーザ・ダイオード(光源)、11,1
2,13,15……レンズ、14……ピンホール
板、30……反射体、32,38……アルミニウ
ム蒸着膜、34……固定部材、35……ねじ、3
6……反射体ブロツク、40……移動物体、5
1,52……フオト・ダイオード(光電変換素
子)、61……加算回路、63……除算回路。
FIG. 1 is a perspective view showing the optical system of the position detection device;
Figure 2 shows the positional relationship between the reflector and the photodiode as seen from the - line in Figure 1;
The figure is a graph showing the relationship between the position of the reflector and the amount of received light, Figure 4 is a block diagram showing an example of the configuration of a signal processing circuit, and Figure 5 is the relationship between the position of the reflector and the calculation result of the amount of received light. 6 is a block diagram showing another example of the signal processing circuit, and FIG. 7 is a sectional view showing another example of the reflector. 8 is an enlarged front view of the reflector, FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line - in FIG. 8, and FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line - in FIG. 8. 11 to 13 show other examples of reflectors. Figure 11 is the front view, Figure 12 is the first view.
A cross-sectional view taken along the line XII-XII in Figure 1, and Figure 13 is a cross-sectional view taken along the line
It is a sectional view taken along the - line in the figure. 2...Laser diode (light source), 11,1
2, 13, 15... Lens, 14... Pinhole plate, 30... Reflector, 32, 38... Aluminum vapor deposited film, 34... Fixing member, 35... Screw, 3
6... Reflector block, 40... Moving object, 5
1, 52...Photo diode (photoelectric conversion element), 61... Addition circuit, 63... Division circuit.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 光源からの投射光が、移動体に固定された少な
くとも2つの反射面をもつ反射体の頂部に照射さ
れ、反射体の反射面からの反射光をそれぞれ受光
しこの受光光量に基づいて上記反射体の位置を検
出する位置検出装置であり、上記反射体と移動体
との固定点が反射体の稜線上に設けられている位
置検出装置。
Projection light from a light source is irradiated onto the top of a reflector having at least two reflective surfaces fixed to a moving body, and the reflected light from each of the reflective surfaces of the reflector is received, and based on the amount of received light, the reflector is A position detection device for detecting the position of a vehicle, wherein a fixed point between the reflector and the moving body is provided on a ridgeline of the reflector.
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