JPS6281528A - 位置検出装置の基準信号発生装置 - Google Patents
位置検出装置の基準信号発生装置Info
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- JPS6281528A JPS6281528A JP60222239A JP22223985A JPS6281528A JP S6281528 A JPS6281528 A JP S6281528A JP 60222239 A JP60222239 A JP 60222239A JP 22223985 A JP22223985 A JP 22223985A JP S6281528 A JPS6281528 A JP S6281528A
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- slit plate
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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。
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、位置決め装置における位置検出装置の基準信
号発生装置に関するものである。
号発生装置に関するものである。
従来の技術
機械装置の回転角を位置検出装置で検出して、機械装置
の位置決めを行う位置決め装置が良く知られている。こ
のような位置検出装置として光電式エンコーダが広く利
用されており、移動スリット板および固定スリット板に
計数信号発生用の多数のスリットと基準信号発生用のス
リットを有し光学的に光検出器よりパルス出力をえて、
物体の位置を検出していた。以下の面を参照しながら、
上述した従来の光電式エンコーダの基準信号発生装置の
一例について説明する。
の位置決めを行う位置決め装置が良く知られている。こ
のような位置検出装置として光電式エンコーダが広く利
用されており、移動スリット板および固定スリット板に
計数信号発生用の多数のスリットと基準信号発生用のス
リットを有し光学的に光検出器よりパルス出力をえて、
物体の位置を検出していた。以下の面を参照しながら、
上述した従来の光電式エンコーダの基準信号発生装置の
一例について説明する。
第６図は従来の光電式エンコーダを示すものである。第
５図において、１は回転ディスク、２は光源、３は固定
マスク、４は受光素子である。
５図において、１は回転ディスク、２は光源、３は固定
マスク、４は受光素子である。
以上のように構成された光電式エンコーダについて、以
下その動作について説明する。回転ディスク１は部材６
とともに一体とし、部材６の変位に対応して回転する。
下その動作について説明する。回転ディスク１は部材６
とともに一体とし、部材６の変位に対応して回転する。
なお計数信号発生用スリットの図示は省略し、図示のも
のは基準信号発生用のスリット６であり、固定マスク３
もこれに対応し同形のスリット７を設けている。第５図
すは、スリット６およびスリット７の拡大図で、ランダ
ムパターンを形成している。部材６の変位に伴って受光
素子４から得られる出力波形は、回転ディスク１の回転
に伴う時間の経過を矢印の向きで示すと第６図のように
なり、基準信号は第６図に示された出力波形のピーク値
Ｐにより得ていた。
のは基準信号発生用のスリット６であり、固定マスク３
もこれに対応し同形のスリット７を設けている。第５図
すは、スリット６およびスリット７の拡大図で、ランダ
ムパターンを形成している。部材６の変位に伴って受光
素子４から得られる出力波形は、回転ディスク１の回転
に伴う時間の経過を矢印の向きで示すと第６図のように
なり、基準信号は第６図に示された出力波形のピーク値
Ｐにより得ていた。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら上記のような構成では、高分解能の光電式
エンコーダにおいては、スリット巾は極めて小さなもの
となり、その結果ランダムパターンを介して受光素子を
照射する光量が減少し、出力が低下し高速時の高応答周
波数かえられず、上記の光量の不足を補うため、従来は
基準信号発生用のパターンをより複雑な多数のスリット
よりなるランダムパターンとしていたものもあるが、こ
れらの方法においてもなお応答周波数特性上に問題があ
り、また、回転ディスクと固定マスクの間隔は大きくで
きず、ゴミ等の巻き込みによるスリット汚損・破損によ
る寿命の面でも問題があり小型化・高分解能化に対応す
る基準信号を得ることが困難であるという問題点を有し
ていた。本発明は上記問題点に鑑み、小型・高分解能化
に対応し得る高出力・高精度の位置検出装置の基準信号
発生装置を提供するものである。
エンコーダにおいては、スリット巾は極めて小さなもの
となり、その結果ランダムパターンを介して受光素子を
照射する光量が減少し、出力が低下し高速時の高応答周
波数かえられず、上記の光量の不足を補うため、従来は
基準信号発生用のパターンをより複雑な多数のスリット
よりなるランダムパターンとしていたものもあるが、こ
れらの方法においてもなお応答周波数特性上に問題があ
り、また、回転ディスクと固定マスクの間隔は大きくで
きず、ゴミ等の巻き込みによるスリット汚損・破損によ
る寿命の面でも問題があり小型化・高分解能化に対応す
る基準信号を得ることが困難であるという問題点を有し
ていた。本発明は上記問題点に鑑み、小型・高分解能化
に対応し得る高出力・高精度の位置検出装置の基準信号
発生装置を提供するものである。
問題点を解決するだめの手段
上記問題点を解決するために本発明の位置検出装置の基
準信号発生装置は、光電式位置検出器の基準信号発生装
置において、光源としてレーザー光源を用い、光源側の
スリット板に設けたスリットにより生じるフラウンホー
ファ回折像の明暗縞が光検出器側のスリットに設けたス
リットを介し、光検出器を照射するように設置するとい
う構成を備えたものである。
準信号発生装置は、光電式位置検出器の基準信号発生装
置において、光源としてレーザー光源を用い、光源側の
スリット板に設けたスリットにより生じるフラウンホー
ファ回折像の明暗縞が光検出器側のスリットに設けたス
リットを介し、光検出器を照射するように設置するとい
う構成を備えたものである。
作 用
本発明は上記した構成によって、レーザー光源により低
分散の平行束を得、レーザー光の可干渉性による周期的
スリットのフラウンホーファ回折像の主極大として生じ
た幅の狭い鋭いビーム状の明部を検出することにより、
２つのスリット板の間隔を大きくしたままで、高出力で
幅の狭い高精度の基準信号を得ることとなる。
分散の平行束を得、レーザー光の可干渉性による周期的
スリットのフラウンホーファ回折像の主極大として生じ
た幅の狭い鋭いビーム状の明部を検出することにより、
２つのスリット板の間隔を大きくしたままで、高出力で
幅の狭い高精度の基準信号を得ることとなる。
実施例
以下本発明の一実施例の位置検出装置の基準信号発生装
置について、図面を参照しながら説明する。第１図は本
発明の実施例における位置検出装置の基準信号発生装置
の構成図を示すものである。
置について、図面を参照しながら説明する。第１図は本
発明の実施例における位置検出装置の基準信号発生装置
の構成図を示すものである。
第１図において、１１はレーザーダイオード、１２はコ
リメータレンズ、１３は固定スリット板、１４は移動ス
リット板、１５は光検出素子である。なお計数用スリッ
トの図示を省略した。
リメータレンズ、１３は固定スリット板、１４は移動ス
リット板、１５は光検出素子である。なお計数用スリッ
トの図示を省略した。
以上のように構成された位置検出装置の基準信号発生装
置の光学部分について、以下その動作を説明する。
置の光学部分について、以下その動作を説明する。
まず前記レーザーダイオード１１の発光面より出た光は
前記コリメータレンズ１２で平行束となり、前記固定ス
リット板１３を照射する。第２図に示すように、前記固
定スリット板１３上には、開口幅ａのスリット１６が間
隔ｄで多数個並べられており、光は前記スリット１６部
では透過、他の部分では遮光され、透過光は前記移動ス
リット板１４を照射する。
前記コリメータレンズ１２で平行束となり、前記固定ス
リット板１３を照射する。第２図に示すように、前記固
定スリット板１３上には、開口幅ａのスリット１６が間
隔ｄで多数個並べられており、光は前記スリット１６部
では透過、他の部分では遮光され、透過光は前記移動ス
リット板１４を照射する。
前記スリット１６の方向は第３図のｙ軸に平行でその中
心がＸ軸上に一定間隔ｄをもって規則正しくＮ個並んで
おり、光源Ｓはｘｌ−Ｙ１平面上Ｙ１軸に平行で中心が
ｘ１軸上にあるスリットとすれば、回折像の強度分布工
（Ｐ）は、 １（Ｐ） ＝１０（Ｐ） １Ｆ（Ｐ） ｌ “
゛°°°°゛°°（１）ａ ＝ ・（ｓｉｎθ１＋ｓｉ
ｎθ２）・・（３）λ となり、光源が波長λの単色光源の場合、（１）式の”
（Ｐ）をＩ Ｆ（ｐ） １２ 中のｄ （ｓｉｎθ１
＋ｓｉｎθ２）の関数として描いたものが第４図である
（参考文献；光学技術ハンドブック〔朝倉書店〕）。
心がＸ軸上に一定間隔ｄをもって規則正しくＮ個並んで
おり、光源Ｓはｘｌ−Ｙ１平面上Ｙ１軸に平行で中心が
ｘ１軸上にあるスリットとすれば、回折像の強度分布工
（Ｐ）は、 １（Ｐ） ＝１０（Ｐ） １Ｆ（Ｐ） ｌ “
゛°°°°゛°°（１）ａ ＝ ・（ｓｉｎθ１＋ｓｉ
ｎθ２）・・（３）λ となり、光源が波長λの単色光源の場合、（１）式の”
（Ｐ）をＩ Ｆ（ｐ） １２ 中のｄ （ｓｉｎθ１
＋ｓｉｎθ２）の関数として描いたものが第４図である
（参考文献；光学技術ハンドブック〔朝倉書店〕）。
ここで光源には前記レーザーダイオード１１と前記コリ
メータレンズ１２を用い平行束化を行っているので、前
記（３） 、 （５）式は各々、“＝Ｔ゛“０２
°°°゛°゛°°“−（６）となり、主極大の
出る条件は、 ｄｓｉｎθ２＝ｍλ （ｍ＝ｏ、 ± １ 、±２
・・ ）・・イ８）主極大の幅は、回折に関与するスリ
ットの個数をＮとすれば、主極大の間隔の２／Ｎ でＮ
が犬になるにつれて主極大がしだいに細く先鋭になる。
メータレンズ１２を用い平行束化を行っているので、前
記（３） 、 （５）式は各々、“＝Ｔ゛“０２
°°°゛°゛°°“−（６）となり、主極大の
出る条件は、 ｄｓｉｎθ２＝ｍλ （ｍ＝ｏ、 ± １ 、±２
・・ ）・・イ８）主極大の幅は、回折に関与するスリ
ットの個数をＮとすれば、主極大の間隔の２／Ｎ でＮ
が犬になるにつれて主極大がしだいに細く先鋭になる。
また第４図に示すようにｌ、Ｆ（Ｐ）Ｉ の各次数の
主極大を連ねた点線は矩形単開口の工 の分布をｏ
（Ｐ ） 示す。
主極大を連ねた点線は矩形単開口の工 の分布をｏ
（Ｐ ） 示す。
以上のようにして求まる前記スリット１６の７ラウンホ
一フア回折像は、前記移動スリット板１４上に投影され
る。第２図に示すように、前記移動スリット板１４上に
は、開口幅すのスリット１７ａがあり、光は前記スリン
）１７ａ部では透過、他の部分では遮光され、透過光は
前記光検出素子１６を照射する。
一フア回折像は、前記移動スリット板１４上に投影され
る。第２図に示すように、前記移動スリット板１４上に
は、開口幅すのスリット１７ａがあり、光は前記スリン
）１７ａ部では透過、他の部分では遮光され、透過光は
前記光検出素子１６を照射する。
このとき前記移動スリット板１４上に投影されたフラウ
ンホーファ回折像の０次の主極大が、前記移動スリット
板１４上おかれた前記スリット１７ａと一致する時、前
記移動スリット板１４の移動にともない前記光検出素子
より出力される検出信号は最大となる。前記スリン）１
７ａの開口幅すをｂ二〇とおいた特待られる検出信号の
波形は第４図と同様であり、検出信号が最大となる波形
の最小幅は、主極大の間隔の２／Ｎ であるが、前記ス
リット１７ａの開口幅すは要求する基準信号の幅より決
定される。代表的な例として、ｄ′；２ａとして、ｄと
主極大の間隔が一致するように固定スリット板と移動ス
リット板の間隔りを設定した場合、 で、主極大の幅Ｗは、 となり１次の主極大に比べ０次の主極大の検出信号の大
きさは約２．６倍あり、高出力で幅の狭い基準信号を得
ることとなる。
ンホーファ回折像の０次の主極大が、前記移動スリット
板１４上おかれた前記スリット１７ａと一致する時、前
記移動スリット板１４の移動にともない前記光検出素子
より出力される検出信号は最大となる。前記スリン）１
７ａの開口幅すをｂ二〇とおいた特待られる検出信号の
波形は第４図と同様であり、検出信号が最大となる波形
の最小幅は、主極大の間隔の２／Ｎ であるが、前記ス
リット１７ａの開口幅すは要求する基準信号の幅より決
定される。代表的な例として、ｄ′；２ａとして、ｄと
主極大の間隔が一致するように固定スリット板と移動ス
リット板の間隔りを設定した場合、 で、主極大の幅Ｗは、 となり１次の主極大に比べ０次の主極大の検出信号の大
きさは約２．６倍あり、高出力で幅の狭い基準信号を得
ることとなる。
また、第２図すに示すように、前記移動スリット板１４
上に開口幅すのスリット１７ｂが間隔ｄ２で３個並べら
れており、前記スリン）１７ｂの間隔ｄ２と主極大の間
隔が一致する場合、前記引例に比べ、検出信号の大きさ
の最大値は約１．８倍得られ、より高出力で幅の狭い基
準信号を得ることとなる。
上に開口幅すのスリット１７ｂが間隔ｄ２で３個並べら
れており、前記スリン）１７ｂの間隔ｄ２と主極大の間
隔が一致する場合、前記引例に比べ、検出信号の大きさ
の最大値は約１．８倍得られ、より高出力で幅の狭い基
準信号を得ることとなる。
また、第２図Ｃに示すように、前記移動スリット板１４
上に開口幅すのスリット１７Ｃが、各次数の主極大の間
隔と一致するように多数個並べられている場合、第１Ｎ
、第２の引例に比べ、検出信号の大きさは最大となり、
フラウンホーファ回折像の主極大の間隔が次数が高くな
る程長くなる不等間隔であることより、ランダムパター
ン的効果を持たせることとなり、検出信号の大きさの最
大仏の前後で、検出信号の大きな変化を得ることとなる
。
上に開口幅すのスリット１７Ｃが、各次数の主極大の間
隔と一致するように多数個並べられている場合、第１Ｎ
、第２の引例に比べ、検出信号の大きさは最大となり、
フラウンホーファ回折像の主極大の間隔が次数が高くな
る程長くなる不等間隔であることより、ランダムパター
ン的効果を持たせることとなり、検出信号の大きさの最
大仏の前後で、検出信号の大きな変化を得ることとなる
。
以上のように本実施例によれば、光源としてレーザー光
源を用い、固定スリット板上の周期的スリットにより生
じるフラウンホーファ回折像の主極大と一致するように
移動スリット板上にスリ。
源を用い、固定スリット板上の周期的スリットにより生
じるフラウンホーファ回折像の主極大と一致するように
移動スリット板上にスリ。
トをおき、０次の主極大を検出することにより、高出力
で幅の狭い基準信号を得ることができる。
で幅の狭い基準信号を得ることができる。
また、移動スリット板上に３個のスリットを配置し、０
次の主極大と２つの１次の主極大が同時に一致したこと
を検出することにより、より高出力で幅の狭い基準信号
を得ることができる。さらに、移動スリット板上に配置
した多数のスリットが、各次数の主極大と同時に一致し
たことを検出することにより、さらに高出力で変化量の
大きな基準信号を得ることができる。
次の主極大と２つの１次の主極大が同時に一致したこと
を検出することにより、より高出力で幅の狭い基準信号
を得ることができる。さらに、移動スリット板上に配置
した多数のスリットが、各次数の主極大と同時に一致し
たことを検出することにより、さらに高出力で変化量の
大きな基準信号を得ることができる。
なお、本実施例においては、光源にレーザーダイオード
とコリメータレンズを用いたが、平行束の得られるレー
ザー光源であれば何を用いても良いことは言うまでもな
い。
とコリメータレンズを用いたが、平行束の得られるレー
ザー光源であれば何を用いても良いことは言うまでもな
い。
発明の効果
以上のように本発明は、光電式位置検出器の基準信号発
生装置において、光源としてレーザー光源を用い、光源
側のスリット板に設けたスリットにより生じるフラウン
ホーファ回折像の明暗縞が光検出器側のスリット板に設
けたスリットを介し、光検出器を照射するように設置す
ることにより、第１のスリット板と第２のスリット板の
間隔を太きくしたままで、高出力で幅の狭い高精度の基
準信号を得ることができる優れた位置検出装置の基準信
号発生装置を実現できるものである。
生装置において、光源としてレーザー光源を用い、光源
側のスリット板に設けたスリットにより生じるフラウン
ホーファ回折像の明暗縞が光検出器側のスリット板に設
けたスリットを介し、光検出器を照射するように設置す
ることにより、第１のスリット板と第２のスリット板の
間隔を太きくしたままで、高出力で幅の狭い高精度の基
準信号を得ることができる優れた位置検出装置の基準信
号発生装置を実現できるものである。
第１図は本発明の実施例における位置検出装置の基準信
号発生装置の構成図、第２図は第１図のスリット部の詳
細図、第３図はフラウンホーファ回折の位置関係図、第
４図は同一開口の規則的配列と矩形単開口とを組み合せ
たフラウンホーファ回折像の光強度分布図、第６図ａは
従来の光電式エンコーダの構成図、第６図すは基準信号
発生用スリットの詳細図、第６図はその出力の波形図で
ある。 １１・・レーザーダイオード、１２・・コリメータレン
ズ、１３・・固定スリット板、１４゛°・・移動スリッ
ト板、１６・・光検出素子。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名ｔ￥
Ｉ Ｉ Ｃよ”
４ｆ＝−
Ｌ −η′−ダイλ−Ｌ゛ｆ２・コｙメータしンス゛ 「３−一一用定、又ソッＬ不く 第 ２ 図
ｆ６□ｆ７・スソ１．Ｌ勇 ３ 図
号発生装置の構成図、第２図は第１図のスリット部の詳
細図、第３図はフラウンホーファ回折の位置関係図、第
４図は同一開口の規則的配列と矩形単開口とを組み合せ
たフラウンホーファ回折像の光強度分布図、第６図ａは
従来の光電式エンコーダの構成図、第６図すは基準信号
発生用スリットの詳細図、第６図はその出力の波形図で
ある。 １１・・レーザーダイオード、１２・・コリメータレン
ズ、１３・・固定スリット板、１４゛°・・移動スリッ
ト板、１６・・光検出素子。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名ｔ￥
Ｉ Ｉ Ｃよ”
４ｆ＝−
Ｌ −η′−ダイλ−Ｌ゛ｆ２・コｙメータしンス゛ 「３−一一用定、又ソッＬ不く 第 ２ 図
ｆ６□ｆ７・スソ１．Ｌ勇 ３ 図
Claims (5)
- （１）光源と光検出器との間にスリット板を設け、前記
光検出器の出力信号を検出して前記スリット板の変位量
を求める光電式位置検出器の基準信号発生装置において
、光源としてレーザー光源を用い、光源と光検出器の間
に第２のスリット板を設け、光源側のスリット板に設け
たスリットにより生じるフラウンホーファ回折像の明暗
縞が光検出器側のスリット板に設けたスリットを介し、
光検出器を照射するように設置したことを特徴とする位
置検出装置の基準信号発生装置。 - （２）光検出器側のスリット板に設けたスリットと光検
出器を、スリット機能を有する光検出器に置き換えたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の位置検出
装置の基準信号発生装置。 - （３）スリットにより生じるフラウンホーファ回折像の
０次の主極大が光検出器を照射したときのみ出力をえる
ようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は
第２項に記載の位置検出装置の基準信号発生装置。 （３）スリットにより生じるフラウンホーファ回折像の
０次の主極大と１次の主極大が光検出器を照射したとき
のみ出力をえるようにしたことを特徴とする特許請求の
範囲第１項又は第２項に記載の位置検出装置の基準信号
発生装置。 - （４）スリットにより生じるフラウンホーファ回折像の
０次の主極大と１次の主極大と２次以上の各主極大とが
光検出器を照射したときのみ出力をえるようにしたこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の
位置検出装置の基準信号発生装置。 - （５）レーザー光源としてレーザーダイオードとコリメ
ータレンズを用いたことを特徴とする特許請求の範囲第
１項に記載の位置検出装置の基準信号発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60222239A JPS6281528A (ja) | 1985-10-04 | 1985-10-04 | 位置検出装置の基準信号発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60222239A JPS6281528A (ja) | 1985-10-04 | 1985-10-04 | 位置検出装置の基準信号発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6281528A true JPS6281528A (ja) | 1987-04-15 |
Family
ID=16779285
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60222239A Pending JPS6281528A (ja) | 1985-10-04 | 1985-10-04 | 位置検出装置の基準信号発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6281528A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0292151A2 (en) * | 1987-05-13 | 1988-11-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Reference signal generation apparatus for position detector |
-
1985
- 1985-10-04 JP JP60222239A patent/JPS6281528A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0292151A2 (en) * | 1987-05-13 | 1988-11-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Reference signal generation apparatus for position detector |
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