JPS5941123B2 - 光学的位置検出装置 - Google Patents
光学的位置検出装置Info
- Publication number
- JPS5941123B2 JPS5941123B2 JP10590175A JP10590175A JPS5941123B2 JP S5941123 B2 JPS5941123 B2 JP S5941123B2 JP 10590175 A JP10590175 A JP 10590175A JP 10590175 A JP10590175 A JP 10590175A JP S5941123 B2 JPS5941123 B2 JP S5941123B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- lens
- receiving element
- subscale
- light receiving
- 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
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Optical Transform (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、発光素子と受光素子との間に遮光物体を挿入
した光結合インタラプタを用いた光学的位置検出装置に
関する。
した光結合インタラプタを用いた光学的位置検出装置に
関する。
発光素子と受光素子とを若干の距離をもたせて対向配置
し、画素子間に外部から遮光物体を挿入できるように容
器にみぞをつけたものが光結合インタラプタである。
し、画素子間に外部から遮光物体を挿入できるように容
器にみぞをつけたものが光結合インタラプタである。
たの光結合インタラプタを、すなわち、光に対して透明
と不透明の明暗部分を有し、かつ両端を位置検出される
対象に固定したメインスケールＭ、Ｓ、と光結合インタ
ラプタに固定したサブスケール５．５、とを、発光素子
１．１と受光素子１．４との間に第１図に示すように対
向配置させる。そして、第２図に示すごとく、両端を固
定したメインスケールＭ、Ｓ、の光に対して透明と不透
明の明暗部分に沿つて、サブスケール５．５、が接触せ
ずに左右に移動する。発光素子１．１から出た光はメイ
ンスケールＭ、Ｓ、を通過し、受光素子１．４に到達す
る。受光素子１．４は入射光量に比例して出力電圧を発
生する。入射光量はメインスケールとサブスケールの透
過光量によつて決まるので、第３図ａのように正弦波状
に変化する。受光素子１．４の出力値は機械的振動によ
り、振幅値がばらついているので、第３図ｂに示すよう
に、一定の振幅を有する安定した矩形波に変換する必要
がある。第４図は、安定した位置決め制御を行なう回路
構成の簡略図を示す。受光素子１．４の出力を増幅器４
．２により波形増幅し、波形整形回路４．３により一定
の振幅を有する安定した矩形波に変換し、さらにカウン
タ４．４で矩形波を計数し、安定した位置検出を行なう
。本発明の目的は、発光素子と受光素子の対向距離を小
さくし、かつ構成要素を少なくした光結合インタラプタ
を用いた高精度位置検出装置を提供することにある。
と不透明の明暗部分を有し、かつ両端を位置検出される
対象に固定したメインスケールＭ、Ｓ、と光結合インタ
ラプタに固定したサブスケール５．５、とを、発光素子
１．１と受光素子１．４との間に第１図に示すように対
向配置させる。そして、第２図に示すごとく、両端を固
定したメインスケールＭ、Ｓ、の光に対して透明と不透
明の明暗部分に沿つて、サブスケール５．５、が接触せ
ずに左右に移動する。発光素子１．１から出た光はメイ
ンスケールＭ、Ｓ、を通過し、受光素子１．４に到達す
る。受光素子１．４は入射光量に比例して出力電圧を発
生する。入射光量はメインスケールとサブスケールの透
過光量によつて決まるので、第３図ａのように正弦波状
に変化する。受光素子１．４の出力値は機械的振動によ
り、振幅値がばらついているので、第３図ｂに示すよう
に、一定の振幅を有する安定した矩形波に変換する必要
がある。第４図は、安定した位置決め制御を行なう回路
構成の簡略図を示す。受光素子１．４の出力を増幅器４
．２により波形増幅し、波形整形回路４．３により一定
の振幅を有する安定した矩形波に変換し、さらにカウン
タ４．４で矩形波を計数し、安定した位置検出を行なう
。本発明の目的は、発光素子と受光素子の対向距離を小
さくし、かつ構成要素を少なくした光結合インタラプタ
を用いた高精度位置検出装置を提供することにある。
従来、第１図に示すように、点光源１．１から出た光は
レンズ１．２により平行光線に変換され、メインスケー
ルＭ．Ｓ．とサブスケールＳ．Ｓ．を通過し、再びレン
ズ１．３により、受光素子１．４に収束する。
レンズ１．２により平行光線に変換され、メインスケー
ルＭ．Ｓ．とサブスケールＳ．Ｓ．を通過し、再びレン
ズ１．３により、受光素子１．４に収束する。
第５図に示す本発明においては、点光源１．１から出た
光は、レンズ１．２′により直接受光素子１．４に収束
されるが、途中でメインスケールＭ．Ｓ．とサブスケー
ルＳ．Ｓ．を通過する。サブスケールＳ．Ｓ．は受光素
子１．４を覆うように配置する。したがつて、本発明に
おいては、レンズは１個だけで済ますことができ、受光
素子１．４をサブスケールＳ．Ｓ．へさらに接近させる
ことができる。また、レンズ１．２′と受光素子１．４
との間の光束分布が受光素子へ行くほど密になつている
ので、メインスケールかサブスケールの明暗部分を微小
な間隔にすることが可能である。また、この場合の収束
光の収束率もしくは焦点距離をより短かく絞るようにす
れば、匍脚されるべきメインスケールＭ．Ｓの明暗部分
を細かくできより高精度な位置検出を行なうことが可能
である。メインスケールとサブスケールの配置はいくつ
かの方法があるが、一実施例として第６図に示すように
発光素子６．１と受光素子６．４とメインスケール６．
２およびサブスケール６．３を配置した光結合インタラ
プタを考えることにする。以下、本発明を実施例を用い
て詳細に説明する。
光は、レンズ１．２′により直接受光素子１．４に収束
されるが、途中でメインスケールＭ．Ｓ．とサブスケー
ルＳ．Ｓ．を通過する。サブスケールＳ．Ｓ．は受光素
子１．４を覆うように配置する。したがつて、本発明に
おいては、レンズは１個だけで済ますことができ、受光
素子１．４をサブスケールＳ．Ｓ．へさらに接近させる
ことができる。また、レンズ１．２′と受光素子１．４
との間の光束分布が受光素子へ行くほど密になつている
ので、メインスケールかサブスケールの明暗部分を微小
な間隔にすることが可能である。また、この場合の収束
光の収束率もしくは焦点距離をより短かく絞るようにす
れば、匍脚されるべきメインスケールＭ．Ｓの明暗部分
を細かくできより高精度な位置検出を行なうことが可能
である。メインスケールとサブスケールの配置はいくつ
かの方法があるが、一実施例として第６図に示すように
発光素子６．１と受光素子６．４とメインスケール６．
２およびサブスケール６．３を配置した光結合インタラ
プタを考えることにする。以下、本発明を実施例を用い
て詳細に説明する。
第７図は、第１図に示す光結合インタラプタ間のメイン
スケールＭ，ＳとサブスケールＳ．Ｓを示しており、明
と暗のそれぞれの部分の大きさは等しく、またメインス
ケールの明暗部分λＭとサブスケールの明暗部分λｓは
等しい。メインスケールとサブスケールの間の位相差に
より受光素子の入射光量は正弦波状に変化する。第７図
ａは受光素子の入射光量が大きくなる場合であり、同図
ｂは入射光量が小さくなる場合である。第８図は第５図
に示す本発明の光結合インタラプタ間のメインスケール
Ｍ．ＳとサブスケールＳ．Ｓを示しており、明暗それぞ
れの部分の太さは等しいが、メインスケールの明暗部分
の太さはλＭとサブスケールの明暗部分の太さλｓの関
係は第８図ａの状態での受光素子への入射光量が最大と
なり、かつ第８図ｂの状態での受光素子への入射光量が
最小になるためには、言いかえると、メインスケールＭ
．Ｓにより生じる影の明暗のピツチがサブスケールＳ．
Ｓの面上でサブスケールの明暗のピツチと等しくなるた
めには次式を満足する必要がある。↓δ ただし、Ｙｓは受光素子面に当たる入射光束のサブスケ
ールにおける幅を示し、ＹＬは発光素子のレンズの口径
を示し、ＸＤは発光素子のレンズとサブスケール間の距
離を示し、ＸＧはメインスケールとサブスケールとの間
の間隔を示しており、λＭ〉λｓとなつている。
スケールＭ，ＳとサブスケールＳ．Ｓを示しており、明
と暗のそれぞれの部分の大きさは等しく、またメインス
ケールの明暗部分λＭとサブスケールの明暗部分λｓは
等しい。メインスケールとサブスケールの間の位相差に
より受光素子の入射光量は正弦波状に変化する。第７図
ａは受光素子の入射光量が大きくなる場合であり、同図
ｂは入射光量が小さくなる場合である。第８図は第５図
に示す本発明の光結合インタラプタ間のメインスケール
Ｍ．ＳとサブスケールＳ．Ｓを示しており、明暗それぞ
れの部分の太さは等しいが、メインスケールの明暗部分
の太さはλＭとサブスケールの明暗部分の太さλｓの関
係は第８図ａの状態での受光素子への入射光量が最大と
なり、かつ第８図ｂの状態での受光素子への入射光量が
最小になるためには、言いかえると、メインスケールＭ
．Ｓにより生じる影の明暗のピツチがサブスケールＳ．
Ｓの面上でサブスケールの明暗のピツチと等しくなるた
めには次式を満足する必要がある。↓δ ただし、Ｙｓは受光素子面に当たる入射光束のサブスケ
ールにおける幅を示し、ＹＬは発光素子のレンズの口径
を示し、ＸＤは発光素子のレンズとサブスケール間の距
離を示し、ＸＧはメインスケールとサブスケールとの間
の間隔を示しており、λＭ〉λｓとなつている。
メインスケールとサブスケールの間の位相差により受光
素子の入射光量は正弦波状に変化する。第８図ａは受光
素子の入射光量が大きくなる場合であり、同図ｂは入射
光量が小さくなる場合である。上記（１）式は次のよう
にして求められる。
素子の入射光量は正弦波状に変化する。第８図ａは受光
素子の入射光量が大きくなる場合であり、同図ｂは入射
光量が小さくなる場合である。上記（１）式は次のよう
にして求められる。
すなわち、メインスケールの光が当る部分の長さをＹＭ
とすると、ＹＬ−Ｙｓの長さとＹＭ−Ｙｓの長さの間に
は次式が成り立つ。したがつて、 ー方、上記した如くメインスケールにより生じる影の明
暗のピツチがサブスケールの面上でサブスケールの明暗
のピツチと等しくなるためには、１Ｖｉ′１▼１ＶＩし
たがつて、 が満足されなければならない。
とすると、ＹＬ−Ｙｓの長さとＹＭ−Ｙｓの長さの間に
は次式が成り立つ。したがつて、 ー方、上記した如くメインスケールにより生じる影の明
暗のピツチがサブスケールの面上でサブスケールの明暗
のピツチと等しくなるためには、１Ｖｉ′１▼１ＶＩし
たがつて、 が満足されなければならない。
そこで、（自）式に（自）式を代入すると、前記（１）
式が求められる。第７図と第８図との本質的な違いはλ
Ｍ＝λｓとした場合メインスケールとサブスケールの間
の間隔ＸＧを大きくしても受光素子の出力が第Ｔ図では
不変であるが、第８図では落ちることが予想される。第
９図は、光結合インタラプタの全体図を示しており、９
．１は発光素子より出た光を受光素子９．２に収束させ
るレンズである。点光源の強度を一定εとして、受光素
子の入射光量を以下計算してみる。メインスケールない
しサブスケールの光に対して透明なιル不透明の明暗部
分は第１０図に示すようにフーリエ級数表示することが
でき、第２式で表現することができる。ただし、ω＝π
／λである。
式が求められる。第７図と第８図との本質的な違いはλ
Ｍ＝λｓとした場合メインスケールとサブスケールの間
の間隔ＸＧを大きくしても受光素子の出力が第Ｔ図では
不変であるが、第８図では落ちることが予想される。第
９図は、光結合インタラプタの全体図を示しており、９
．１は発光素子より出た光を受光素子９．２に収束させ
るレンズである。点光源の強度を一定εとして、受光素
子の入射光量を以下計算してみる。メインスケールない
しサブスケールの光に対して透明なιル不透明の明暗部
分は第１０図に示すようにフーリエ級数表示することが
でき、第２式で表現することができる。ただし、ω＝π
／λである。
さらに、メインスケールとサブスケールの間の位相差を
αとすると、〕（受光素子の入射光量Ｉは、第２式を利
用して、第３式で近似できる。
αとすると、〕（受光素子の入射光量Ｉは、第２式を利
用して、第３式で近似できる。
ただし、Ｋは点光源の強度である。第３式において、１
１．ＸＧの関係をグラフ表示すると、第１１図に示すと
おりである。第１１図においてＹＬ＝ＹｓよりもＹＬ＞
Ｙｓの方がＩは減少する。これは前に予想してあつたよ
うに、λＭの値をＸＧの値に応じて変化させることが必
要でλＭを第１式のように決めれば、ＹＬ＝Ｙｓと同じ
ようにＩは減少することはない。以上のようにして光結
合インタラプタの発光素子と受光素子の対向距離を小さ
くでき、構成要素を少なくでき、さらに高精度位置検出
が可能となるために、ＸＧの値を一定にする必要がある
が、機械的変動によるＸＧのばらつきは従来の光結合イ
ンタラプタに比較して若干大きくなり、受光素子の出力
の変動を吸収するため、第４図より詳細な第１２図に示
す波形整形を行なう必要がある。光結合インタラプタの
発光素子として発光ダイオード（ＬＥＤ）が使用され、
受光素子としてホトトランジスタＰＴｒなιルホトダー
リントンが使用される。ただし高速性が要求される場合
はホトトランジスタＰＴｉが使用されるが出力が小さい
。そこで、増幅トランジスタで増幅し、さらに、ヒステ
リシス・インバータで波形整形を行なう。なお、上記実
施例ではメインスケールをレンズ側に配置したがサブス
ケールの方をレンズに近い側へ配置してもよい。以上説
明した本発明を要約すると次のようになる。
１．ＸＧの関係をグラフ表示すると、第１１図に示すと
おりである。第１１図においてＹＬ＝ＹｓよりもＹＬ＞
Ｙｓの方がＩは減少する。これは前に予想してあつたよ
うに、λＭの値をＸＧの値に応じて変化させることが必
要でλＭを第１式のように決めれば、ＹＬ＝Ｙｓと同じ
ようにＩは減少することはない。以上のようにして光結
合インタラプタの発光素子と受光素子の対向距離を小さ
くでき、構成要素を少なくでき、さらに高精度位置検出
が可能となるために、ＸＧの値を一定にする必要がある
が、機械的変動によるＸＧのばらつきは従来の光結合イ
ンタラプタに比較して若干大きくなり、受光素子の出力
の変動を吸収するため、第４図より詳細な第１２図に示
す波形整形を行なう必要がある。光結合インタラプタの
発光素子として発光ダイオード（ＬＥＤ）が使用され、
受光素子としてホトトランジスタＰＴｒなιルホトダー
リントンが使用される。ただし高速性が要求される場合
はホトトランジスタＰＴｉが使用されるが出力が小さい
。そこで、増幅トランジスタで増幅し、さらに、ヒステ
リシス・インバータで波形整形を行なう。なお、上記実
施例ではメインスケールをレンズ側に配置したがサブス
ケールの方をレンズに近い側へ配置してもよい。以上説
明した本発明を要約すると次のようになる。
すなわち、光源から発せられた光束をレンズでしぼり受
光部を照射する。ただし、レンズと受光部との間には光
透過部と光不透過部とを等間隔に繰返し有するサブスケ
ールおよびメインスケールを設ける。なお、サブスケー
ルにおける光透過部と光不透過部とのピツチ間隔λＳ、
メインスケールにおける光透過部と光不透過部のピツチ
間隔λＭとし、サブスケールの位置における光束の所定
方向の幅をＬｓ，メインスケールの位置における光束の
上記所定方向の幅をＬＭとしたとき、λｓ：λＭ＝ＬＳ
：ＬＭ（４）となるようにする。
光部を照射する。ただし、レンズと受光部との間には光
透過部と光不透過部とを等間隔に繰返し有するサブスケ
ールおよびメインスケールを設ける。なお、サブスケー
ルにおける光透過部と光不透過部とのピツチ間隔λＳ、
メインスケールにおける光透過部と光不透過部のピツチ
間隔λＭとし、サブスケールの位置における光束の所定
方向の幅をＬｓ，メインスケールの位置における光束の
上記所定方向の幅をＬＭとしたとき、λｓ：λＭ＝ＬＳ
：ＬＭ（４）となるようにする。
したがつて、サブスケールとメインスケールとの間に光
束の収束点があつても（４）式の関係が満足されればよ
い。以上、説明したごとく本発明によれば、次のような
効果がある。
束の収束点があつても（４）式の関係が満足されればよ
い。以上、説明したごとく本発明によれば、次のような
効果がある。
発光素子と受光素子との間をレンズ１個で済まし、間隔
を小さくでき、さらにメインスケールおよびサブスケー
ルの明暗部分を微小にでき、小型・安価・高精度の位置
検出装置が得られる。
を小さくでき、さらにメインスケールおよびサブスケー
ルの明暗部分を微小にでき、小型・安価・高精度の位置
検出装置が得られる。
第１図および第７図は従来説明図、第２図から第６図お
よび第８図から第１２図は本発明の説明図である。
よび第８図から第１２図は本発明の説明図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 光源、該光源からの光を収束するレンズおよび該レ
ンズからの収束光を受光する受光素子からなる光学系と
、上記レンズと上記受光素子間で上記レンズの光軸に対
して垂直に設けられ、かつ上記光に対して透明の部分と
不透明の部分とが交互に配列されると共に、一方が制御
される対象に固定され他方が上記光学系に固定された第
１および第２のスケールとを備えた光学的位置検出装置
において、上記第１および第２のスケールとの間隔をＸ
＿Ｇ、上記光源から出た光が当るレンズの直径をＹ＿Ｌ
、上記光源から出た光が当る第２のスケールの直径をＹ
＿Ｓ、レンズと第２のスケールとの間隔をＸ＿Ｄ、第１
および第２のスケールとの間隔をＸ＿Ｇ、上記第１およ
び第２のスケールのそれぞれの光に対する明暗それぞれ
の部分の太さは等しく、前者の明暗部分の太さをλ＿Ｍ
、後者の明暗部分の太さをλ＿Ｓとすると▲数式、化学
式、表等があります▼ なるように 上記第１および第２のスケールを構成したことを特徴と
する光学的位置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10590175A JPS5941123B2 (ja) | 1975-09-03 | 1975-09-03 | 光学的位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10590175A JPS5941123B2 (ja) | 1975-09-03 | 1975-09-03 | 光学的位置検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5230459A JPS5230459A (en) | 1977-03-08 |
| JPS5941123B2 true JPS5941123B2 (ja) | 1984-10-04 |
Family
ID=14419774
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10590175A Expired JPS5941123B2 (ja) | 1975-09-03 | 1975-09-03 | 光学的位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5941123B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6234242Y2 (ja) * | 1980-11-14 | 1987-09-01 | ||
| JPS6234244Y2 (ja) * | 1980-12-17 | 1987-09-01 | ||
| JPS58184514A (ja) * | 1982-04-22 | 1983-10-28 | Oval Eng Co Ltd | 流量発信器 |
| JPS6363917A (ja) * | 1986-09-04 | 1988-03-22 | Mitsutoyo Corp | 光学式変位検出器 |
| JPS6350722A (ja) * | 1986-08-20 | 1988-03-03 | Mitsutoyo Corp | 光学式変位検出器 |
| JPS6350721A (ja) * | 1986-08-20 | 1988-03-03 | Mitsutoyo Corp | 光学式変位検出器 |
| JPS6363916A (ja) * | 1986-09-04 | 1988-03-22 | Mitsutoyo Corp | 光学式変位検出器 |
-
1975
- 1975-09-03 JP JP10590175A patent/JPS5941123B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5230459A (en) | 1977-03-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES440060A1 (es) | Sistema de deteccion de foco opto-electronico. | |
| JPH0658258B2 (ja) | 弦振動検出装置 | |
| JPS5941123B2 (ja) | 光学的位置検出装置 | |
| US4436418A (en) | Distance detector device | |
| JPH048724B2 (ja) | ||
| JPS6269111A (ja) | 反射型傾き検出素子 | |
| US4888491A (en) | Device for measuring angular deviation of flat plate | |
| US4579450A (en) | Distance detector device | |
| SU868341A1 (ru) | Устройство дл бесконтактного измерени рассто ний | |
| JPH0521485B2 (ja) | ||
| FR2422178A1 (fr) | Systeme optoelectrique de detection et de localisation angulaire de cible rayonnante | |
| JPS60244802A (ja) | 距離計測装置 | |
| SU1613850A1 (ru) | Оптический датчик линейных перемещений | |
| SU621958A1 (ru) | Фотоэлектрический автоколлимационный датчик крена | |
| SU1087774A1 (ru) | Фотоэлектрический преобразователь перемещений | |
| SU746609A1 (ru) | Устройство дл определени направлени перемещени полос интерференционной картины при распознавании информации | |
| SU1585677A1 (ru) | Устройство дл определени координат длинномерных объектов в процессе производства | |
| JPH03113316A (ja) | 光学式変位検出装置 | |
| SU883843A1 (ru) | Оптико-электронное устройство дл автоматической фокусировки | |
| SU1312384A1 (ru) | Устройство дл измерени линейного смещени объекта | |
| SU1589046A1 (ru) | Устройство дл измерени линейных перемещений | |
| SU1657957A1 (ru) | Устройство дл измерени перемещени объекта | |
| JPH06196726A (ja) | 受光素子及び該受光素子を備える変位検出装置 | |
| JPS55124002A (en) | Optical position detector | |
| SU1136011A1 (ru) | Фотоэлектрический преобразователь положени |