JPH0733134Y2 - 光学式変位検出装置 - Google Patents
光学式変位検出装置Info
- Publication number
- JPH0733134Y2 JPH0733134Y2 JP1989073540U JP7354089U JPH0733134Y2 JP H0733134 Y2 JPH0733134 Y2 JP H0733134Y2 JP 1989073540 U JP1989073540 U JP 1989073540U JP 7354089 U JP7354089 U JP 7354089U JP H0733134 Y2 JPH0733134 Y2 JP H0733134Y2
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- Japan
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- grating
- light receiving
- optical displacement
- light
- receiving section
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Description
【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は３格子システムの光学式変位検出装置に係り、
特に、３つの格子のうちの一つを受光素子で兼用したコ
ンパクトな構造の光学式変位検出装置に関するものであ
る。
特に、３つの格子のうちの一つを受光素子で兼用したコ
ンパクトな構造の光学式変位検出装置に関するものであ
る。
〔従来の技術〕 工作機械等においては、固定部材と移動部材との間の相
対変位量を測定する手段として、光学式変位検出器が用
いられることがある。第６図は、従来最も良く知られて
いる光学式変位検出器を示している。この装置におい
て、照明系１から出た光はインデックススケール２上の
刻線を通り、メインスケール３の刻線を経て光電変換素
子４に入るようになっている。そして光電変換素子４に
入射する光はメインスケール３の移動に伴って明暗を生
じ、該光電変換素子４はこの変化を検出して出力する。
この装置における明暗のコントラストは、インデックス
スケール２とメインスケール３の刻線の間隔が広くなる
と低下し、また照明系１によっても異なってくる。
対変位量を測定する手段として、光学式変位検出器が用
いられることがある。第６図は、従来最も良く知られて
いる光学式変位検出器を示している。この装置におい
て、照明系１から出た光はインデックススケール２上の
刻線を通り、メインスケール３の刻線を経て光電変換素
子４に入るようになっている。そして光電変換素子４に
入射する光はメインスケール３の移動に伴って明暗を生
じ、該光電変換素子４はこの変化を検出して出力する。
この装置における明暗のコントラストは、インデックス
スケール２とメインスケール３の刻線の間隔が広くなる
と低下し、また照明系１によっても異なってくる。
かかる問題点を改良する方法として、３枚の格子を使用
する方法がある。第７図は、３枚の格子5,6,7の重なり
合いの変化を利用する３格子システム（threegrating s
ystem）を示す図である。第１格子５と第２格子６の間
隔をL1、第１格子５と第３格子７の間隔をL2とすると、
この３格子システムを用いれば、第６図の例に比べて格
子間隔L1，L2を大きく設定できるため、機構的に余裕が
生じる。そして、第1,第2,第３格子5,6,7の各ピッチを
それぞれP1，P2，P3とし、L2／L1＝ｍとすると、P2＝P1
×（ｍ＋１）/mであれば、第１格子５の移動に伴なって
第３格子７の位置にピッチがP1×（ｍ＋１）の明暗が生
じる。これを第３格子７の後方に設けた光電変換素子８
によって検出し、周期的に変化する電気信号としてとり
出すことで測定対象の変位が検出できる。
する方法がある。第７図は、３枚の格子5,6,7の重なり
合いの変化を利用する３格子システム（threegrating s
ystem）を示す図である。第１格子５と第２格子６の間
隔をL1、第１格子５と第３格子７の間隔をL2とすると、
この３格子システムを用いれば、第６図の例に比べて格
子間隔L1，L2を大きく設定できるため、機構的に余裕が
生じる。そして、第1,第2,第３格子5,6,7の各ピッチを
それぞれP1，P2，P3とし、L2／L1＝ｍとすると、P2＝P1
×（ｍ＋１）/mであれば、第１格子５の移動に伴なって
第３格子７の位置にピッチがP1×（ｍ＋１）の明暗が生
じる。これを第３格子７の後方に設けた光電変換素子８
によって検出し、周期的に変化する電気信号としてとり
出すことで測定対象の変位が検出できる。
次に、第８図は、特開昭63-249015号に記載されている
光学式変位検出器である。この検出器は前記３格子シス
テムに改良を加えたものであり、格子ピッチ等のパラメ
ータを適宜に設定することによって第１格子９の透過光
が含む高調波を選択的に使用し、これによって分解能の
向上を図ったものである。第８図に示すように、第１格
子９と第２格子10の間隔をｕ、第１格子９と第３格子11
の間隔をｖとし、第１格子９のピッチP1を基本ピッチｒ
のｍ倍とする。そして第１格子９におけるｍ次高調波の
幾何学的に拡大された影像のピッチの整数倍を第３格子
11のピッチ とし、さらにこれにあわせて第２格子10のピッチP2を図
示のように と定める。これによって第１格子９のｍ次高調波が選択
され、受光素子12のプリアンプ13において基本ピッチｒ
に等しい検出信号が得られるようになっている。
光学式変位検出器である。この検出器は前記３格子シス
テムに改良を加えたものであり、格子ピッチ等のパラメ
ータを適宜に設定することによって第１格子９の透過光
が含む高調波を選択的に使用し、これによって分解能の
向上を図ったものである。第８図に示すように、第１格
子９と第２格子10の間隔をｕ、第１格子９と第３格子11
の間隔をｖとし、第１格子９のピッチP1を基本ピッチｒ
のｍ倍とする。そして第１格子９におけるｍ次高調波の
幾何学的に拡大された影像のピッチの整数倍を第３格子
11のピッチ とし、さらにこれにあわせて第２格子10のピッチP2を図
示のように と定める。これによって第１格子９のｍ次高調波が選択
され、受光素子12のプリアンプ13において基本ピッチｒ
に等しい検出信号が得られるようになっている。
前述した３格子システムによれば、照明系１は拡散光で
よく又、格子間隔を大きく設定できる等の利点を有する
が、その反面、２格子の場合に比べて部品点数が増える
ため、広いスペースが必要となり、製造コストが上昇す
るという問題点があった。
よく又、格子間隔を大きく設定できる等の利点を有する
が、その反面、２格子の場合に比べて部品点数が増える
ため、広いスペースが必要となり、製造コストが上昇す
るという問題点があった。
本考案の光学式変位検出装置は、光源と、所定ピッチで
格子状に配設した２組の受光素子を有する受光部と、前
記光源と前記受光部の間に配設され、それぞれ所定のピ
ッチを有し、前記受光部に対して相対移動可能な２つの
格子とを備えて成る光学式変位検出装置において、１枚
の透光性基板の両面に前記２つの格子のそれぞれが形成
されていることを特徴とする。
格子状に配設した２組の受光素子を有する受光部と、前
記光源と前記受光部の間に配設され、それぞれ所定のピ
ッチを有し、前記受光部に対して相対移動可能な２つの
格子とを備えて成る光学式変位検出装置において、１枚
の透光性基板の両面に前記２つの格子のそれぞれが形成
されていることを特徴とする。
２つの格子と、３つめの格子を構成する受光部の受光素
子とによって３格子システムが構成される。光源からの
光は、これら周期的な３つの格子によって制限され、受
光部からは格子の相対変位に応じた周期的な検出信号が
出力される。
子とによって３格子システムが構成される。光源からの
光は、これら周期的な３つの格子によって制限され、受
光部からは格子の相対変位に応じた周期的な検出信号が
出力される。
本考案は、３格子システムの光学式変位検出装置におい
て、１つの格子を、所定ピッチで格子状に配設した受光
素子で兼用したことを基本的前提とするものである。ま
ず、このような光学式変位検出装置の基本的な構成と作
用について第１図〜第４図を参照して説明する。
て、１つの格子を、所定ピッチで格子状に配設した受光
素子で兼用したことを基本的前提とするものである。ま
ず、このような光学式変位検出装置の基本的な構成と作
用について第１図〜第４図を参照して説明する。
第１図に示すように、光源である照明系20の前方には、
透光性基板の一方の面に所定ピッチの第２格子21を形成
したインデックススケール22が設けられている。インデ
ックススケール22のさらに前方には、透光性基板の一方
の面に所定ピッチの第１格子23を形成したメインスケー
ル24が移動自在に設けられている。そしてメインスケー
ル24の前方には、第３格子としての格子状の受光素子25
を有する受光部26が設けられている。第２図に示すよう
に、この受光部26は、所定のピッチＰで格子状に配設さ
れた２組の受光素子25a,25bを有しており、各組の受光
素子25a,25bは配線部27,28によってそれぞれ共通に接続
されている。両組の受光素子25a,25bは互いに1/4Pずれ
てくし歯状に組合わされて配設されており、両受光素子
25a,25bからは電気的に90°位相がずれた２相信号（Ａ
相信号及びＢ相信号）を得ることができるようになって
いる。また、受光部26には受光量を検出する帯状の受光
素子29が形成されており、信号出力の中点を検出するこ
とによって照明系20のコントロールを行なうことができ
るようになっている。
透光性基板の一方の面に所定ピッチの第２格子21を形成
したインデックススケール22が設けられている。インデ
ックススケール22のさらに前方には、透光性基板の一方
の面に所定ピッチの第１格子23を形成したメインスケー
ル24が移動自在に設けられている。そしてメインスケー
ル24の前方には、第３格子としての格子状の受光素子25
を有する受光部26が設けられている。第２図に示すよう
に、この受光部26は、所定のピッチＰで格子状に配設さ
れた２組の受光素子25a,25bを有しており、各組の受光
素子25a,25bは配線部27,28によってそれぞれ共通に接続
されている。両組の受光素子25a,25bは互いに1/4Pずれ
てくし歯状に組合わされて配設されており、両受光素子
25a,25bからは電気的に90°位相がずれた２相信号（Ａ
相信号及びＢ相信号）を得ることができるようになって
いる。また、受光部26には受光量を検出する帯状の受光
素子29が形成されており、信号出力の中点を検出するこ
とによって照明系20のコントロールを行なうことができ
るようになっている。
第１図に示すように、インデックススケール22の第２格
子21とメインスケール24の第１格子23の間隔をL1、メイ
ンスケール24の厚さをｔ、メインスケール24と受光部26
の間隔をL2aとし、メインスケール24の屈折率をｎとす
ると、メインスケール24の第１格子23と受光部26との光
学的距離L2はt/n＋L2aとなる。なお、これら距離L1，L2
や各格子21,23のピッチ、そして受光素子25のピッチ等
のパラメータは〔従来の技術〕の項で説明した３格子シ
ステムと同様の考え方で設定すればよい。
子21とメインスケール24の第１格子23の間隔をL1、メイ
ンスケール24の厚さをｔ、メインスケール24と受光部26
の間隔をL2aとし、メインスケール24の屈折率をｎとす
ると、メインスケール24の第１格子23と受光部26との光
学的距離L2はt/n＋L2aとなる。なお、これら距離L1，L2
や各格子21,23のピッチ、そして受光素子25のピッチ等
のパラメータは〔従来の技術〕の項で説明した３格子シ
ステムと同様の考え方で設定すればよい。
以上の構成において、メインスケール24を移動させれ
ば、照明系20から照射された光は、インデックススケー
ル22の第２格子21とメインスケール24の第１格子23を経
て受光部26に達する。受光部26の両受光素子25a,25bか
らは互いに90°（1/4波長）位相がずれた２相信号（Ａ
相信号及びＢ相信号）が出力され、これによって分解能
の高い測定が可能になると共に、メインスケール24とイ
ンデックススケール22の相対的な移動方向が検出可能と
なる。
ば、照明系20から照射された光は、インデックススケー
ル22の第２格子21とメインスケール24の第１格子23を経
て受光部26に達する。受光部26の両受光素子25a,25bか
らは互いに90°（1/4波長）位相がずれた２相信号（Ａ
相信号及びＢ相信号）が出力され、これによって分解能
の高い測定が可能になると共に、メインスケール24とイ
ンデックススケール22の相対的な移動方向が検出可能と
なる。
受光部26における受光素子25の配設パターンとしては、
第３図に示すように、第２図に示すような受光量の検出
部をもたないものでもよい。また、第４図に示すよう
に、Ａ相信号を出力するピッチＰの受光素子30と、Ｂ相
信号を出力するピッチＰの受光素子31とを、5/4Pの間隔
をおいて一列の格子状に並べたパターンであってもよ
い。
第３図に示すように、第２図に示すような受光量の検出
部をもたないものでもよい。また、第４図に示すよう
に、Ａ相信号を出力するピッチＰの受光素子30と、Ｂ相
信号を出力するピッチＰの受光素子31とを、5/4Pの間隔
をおいて一列の格子状に並べたパターンであってもよ
い。
このように３格子システムの光学式変位検出装置におい
て１つの格子を受光素子で兼用すれば、従来の２格子シ
ステムと同等の部品点数で３格子システムを実現でき、
製造コストの低減を達成できる。さらに、３格子システ
ムであるから格子間の距離を比較的大きくとることがで
き、部品の組立精度が低くても所望の検出精度を実現で
きる。
て１つの格子を受光素子で兼用すれば、従来の２格子シ
ステムと同等の部品点数で３格子システムを実現でき、
製造コストの低減を達成できる。さらに、３格子システ
ムであるから格子間の距離を比較的大きくとることがで
き、部品の組立精度が低くても所望の検出精度を実現で
きる。
次に、以上説明した光学式変位検出装置を前提とする本
考案の一実施例について第５図を参照して説明する。こ
の実施例では、第１格子40と第２格子41が、共通部材で
ある１枚の透光性基板としてのメインスケール42上の両
面にそれぞれ形成されている。照明系20及び受光部26の
構成は第１図を参照して説明した光学式変位検出装置と
同様である。本考案の実施例によれば、まず１つの格子
を格子状の受光素子で兼用した３格子システムの光学式
変位検出装置としての作用・効果が得られる。さらに第
１格子40と第２格子41を１枚の基板上に構成したので、
第１格子と第２格子を形成する基板の枚数を減らすこと
ができ、部品点数の削減によって寸法上及び製造コスト
上さらに有利となる。
考案の一実施例について第５図を参照して説明する。こ
の実施例では、第１格子40と第２格子41が、共通部材で
ある１枚の透光性基板としてのメインスケール42上の両
面にそれぞれ形成されている。照明系20及び受光部26の
構成は第１図を参照して説明した光学式変位検出装置と
同様である。本考案の実施例によれば、まず１つの格子
を格子状の受光素子で兼用した３格子システムの光学式
変位検出装置としての作用・効果が得られる。さらに第
１格子40と第２格子41を１枚の基板上に構成したので、
第１格子と第２格子を形成する基板の枚数を減らすこと
ができ、部品点数の削減によって寸法上及び製造コスト
上さらに有利となる。
〔考案の効果〕 本考案の光学式変位検出装置は、３格子システムにおい
て、１つの格子を受光素子で兼用している。従って本考
案によれば、３格子システム型の光学式変位検出装置で
ありながら、２格子システム型の装置と同様の少い部品
点数で製作することができ、製造コストの低減を達成す
ることができた。さらに、受光素子以外の２つの格子の
それぞれを、１枚の透光性の基板の両面に形成したの
で、部品点数をさらに減少させて装置全体の寸法形状を
小さくすると共に製造コストを低減させることができ
た。
て、１つの格子を受光素子で兼用している。従って本考
案によれば、３格子システム型の光学式変位検出装置で
ありながら、２格子システム型の装置と同様の少い部品
点数で製作することができ、製造コストの低減を達成す
ることができた。さらに、受光素子以外の２つの格子の
それぞれを、１枚の透光性の基板の両面に形成したの
で、部品点数をさらに減少させて装置全体の寸法形状を
小さくすると共に製造コストを低減させることができ
た。
第１図は本考案が前提とする３格子システムの光学式変
位検出装置の基本構造を示す平面図、第２図は第１図に
示す装置の受光部における受光素子のパターンを示す
図、第３図及び第４図は同受光部における受光素子の他
のパターン例を示す図、第５図は本考案の一実施例を示
す平面図、第６図は２格子システムの従来の光学式変位
検出装置を示す平面図、第７図は従来の３格子システム
の光学式変位検出装置を示す模式的平面図、第８図は従
来の３格子システムの光学式変位検出装置を示す平面図
である。 20……光源としての照明系、41……第２格子、40……第
１格子、25,25a,25b,30,31……受光素子、26……受光
部、42……透光性基板としてのメインスケール。
位検出装置の基本構造を示す平面図、第２図は第１図に
示す装置の受光部における受光素子のパターンを示す
図、第３図及び第４図は同受光部における受光素子の他
のパターン例を示す図、第５図は本考案の一実施例を示
す平面図、第６図は２格子システムの従来の光学式変位
検出装置を示す平面図、第７図は従来の３格子システム
の光学式変位検出装置を示す模式的平面図、第８図は従
来の３格子システムの光学式変位検出装置を示す平面図
である。 20……光源としての照明系、41……第２格子、40……第
１格子、25,25a,25b,30,31……受光素子、26……受光
部、42……透光性基板としてのメインスケール。
Claims (1)
- 【請求項１】光源と、所定ピッチで格子状に配設した２
組の受光素子を有する受光部と、前記光源と前記受光部
の間に配設され、それぞれ所定のピッチを有し、前記受
光部に対して相対移動可能な２つの格子とを備えて成る
光学式変位検出装置において、１枚の透光性基板の両面
に前記２つの格子のそれぞれが形成されていることを特
徴とする光学式変位検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1989073540U JPH0733134Y2 (ja) | 1989-06-26 | 1989-06-26 | 光学式変位検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1989073540U JPH0733134Y2 (ja) | 1989-06-26 | 1989-06-26 | 光学式変位検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0314420U JPH0314420U (ja) | 1991-02-14 |
| JPH0733134Y2 true JPH0733134Y2 (ja) | 1995-07-31 |
Family
ID=31612442
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1989073540U Expired - Lifetime JPH0733134Y2 (ja) | 1989-06-26 | 1989-06-26 | 光学式変位検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0733134Y2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4588227B2 (ja) * | 2000-02-03 | 2010-11-24 | 株式会社ミツトヨ | 変位測定装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6224315U (ja) * | 1985-07-26 | 1987-02-14 | ||
| JPH068737B2 (ja) * | 1987-04-03 | 1994-02-02 | 株式会社ミツトヨ | 光学式変位検出器 |
-
1989
- 1989-06-26 JP JP1989073540U patent/JPH0733134Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0314420U (ja) | 1991-02-14 |
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| JPH0411807B2 (ja) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |