JPH0627655B2 - 光電型変位検出装置 - Google Patents
光電型変位検出装置Info
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- JPH0627655B2 JPH0627655B2 JP23755283A JP23755283A JPH0627655B2 JP H0627655 B2 JPH0627655 B2 JP H0627655B2 JP 23755283 A JP23755283 A JP 23755283A JP 23755283 A JP23755283 A JP 23755283A JP H0627655 B2 JPH0627655 B2 JP H0627655B2
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- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 title claims description 16
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 27
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims 1
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- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
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Description
【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は光電型変位検出装置、特に光電変換された相対
移動変位信号を波形処理しあるいは分割処理するための
検出回路の改良に関するものである。
移動変位信号を波形処理しあるいは分割処理するための
検出回路の改良に関するものである。
［従来技術］ デジタル表示可能なダイヤルゲージマイクロメータある
いは３次元測定機等の測長装置、レーザ光線を利用して
距離その他の測定を行うレーザマイクあるいはＮＣ工作
機械のテーブル送り装置等として各種の光電型変位検出
装置が用いられており、測定精度に優れかつ耐久性のあ
る検出装置が実用化されている。
いは３次元測定機等の測長装置、レーザ光線を利用して
距離その他の測定を行うレーザマイクあるいはＮＣ工作
機械のテーブル送り装置等として各種の光電型変位検出
装置が用いられており、測定精度に優れかつ耐久性のあ
る検出装置が実用化されている。
第１図にはこの種の変位検出装置の要部が示されてお
り、ガラスあるいはステンレス薄板等からなるメインス
ケール１０にはその表面に複数の測定スリット１０a が
整列配置されており、このメインスケール１０に沿って
所望の測長あるいは位置検出作用が行われる。
り、ガラスあるいはステンレス薄板等からなるメインス
ケール１０にはその表面に複数の測定スリット１０a が
整列配置されており、このメインスケール１０に沿って
所望の測長あるいは位置検出作用が行われる。
前記メインスケール１０の近傍にはインデックススケー
ル１２が設けられており、このインデックススケール１
２には前記測長スリット１０a と対応したインデックス
スケール１２a 、１２b が設けられており、両スケール
１０、１２の相対移動によってスリット移動量が電気的
に検出され、この相対移動信号に基づいて長さ測定ある
いは位置検出作用が達成される。
ル１２が設けられており、このインデックススケール１
２には前記測長スリット１０a と対応したインデックス
スケール１２a 、１２b が設けられており、両スケール
１０、１２の相対移動によってスリット移動量が電気的
に検出され、この相対移動信号に基づいて長さ測定ある
いは位置検出作用が達成される。
前記両スケール１０、１２の相対移動を光電変換するた
め、両スケール１０、１２の近傍には発受光器が設けら
れるが、図においては、透過型測定装置であるため、メ
インスケール１０側に発光器１４a 、１４b が設けら
れ、またインデックススケール１２側に受光器１６a 、
１６b が設けられ、これら一対の発受光器１４、１６は
前記インデックススリット１２a 、１２b と対応した位
置に配置される。周知のように、両インデックススリッ
ト１２a 、１２b は互いに半ピッチ偏位した配置とされ
ており、これによって、両スケール１０、１２を透過し
た光は一方がsin 波信号そして他方がcos 波信号として
検出され、これら位相の異なる両信号によって所望の分
割作用を行うことが可能となる。
め、両スケール１０、１２の近傍には発受光器が設けら
れるが、図においては、透過型測定装置であるため、メ
インスケール１０側に発光器１４a 、１４b が設けら
れ、またインデックススケール１２側に受光器１６a 、
１６b が設けられ、これら一対の発受光器１４、１６は
前記インデックススリット１２a 、１２b と対応した位
置に配置される。周知のように、両インデックススリッ
ト１２a 、１２b は互いに半ピッチ偏位した配置とされ
ており、これによって、両スケール１０、１２を透過し
た光は一方がsin 波信号そして他方がcos 波信号として
検出され、これら位相の異なる両信号によって所望の分
割作用を行うことが可能となる。
以上のようにして、従来の装置によれば、変位量の光電
変換が行われ、次に、このようにして検出された相対移
動変位信号は第２図に示されるように検出回路にて増幅
その他の必要な処理が施される。
変換が行われ、次に、このようにして検出された相対移
動変位信号は第２図に示されるように検出回路にて増幅
その他の必要な処理が施される。
第２図は変位検出装置が測長器に用いられた一例を示
し、両受光器１６の相対移動変位信号は検出回路１８に
より処理される。図示した検出回路１８は各受光器１６
ごとに設けられた増幅器２０a 、２０b 、波形整形回路
２２そして分割回路２４を含み、両sin 波信号及びcos
波信号を組合わせてスケール１０、１２のスリット幅よ
り小さな測定ピッチへの分割が行われる。
し、両受光器１６の相対移動変位信号は検出回路１８に
より処理される。図示した検出回路１８は各受光器１６
ごとに設けられた増幅器２０a 、２０b 、波形整形回路
２２そして分割回路２４を含み、両sin 波信号及びcos
波信号を組合わせてスケール１０、１２のスリット幅よ
り小さな測定ピッチへの分割が行われる。
前記検出回路１８の出力はカウンタ２６を介してデジタ
ル表示器２８に供給され、測定長のデジタル表示が行わ
れる。
ル表示器２８に供給され、測定長のデジタル表示が行わ
れる。
以上のように、従来装置によれば、長さあるいは位置情
報をメインスケール１０とインデックススケール１２と
の相対移動により光電変換された電気的信号として出力
し、これを所望の目的に利用することができるが、近年
のように、高精度の検出装置においては、装置の応答速
度に大きな問題が生じてきた。
報をメインスケール１０とインデックススケール１２と
の相対移動により光電変換された電気的信号として出力
し、これを所望の目的に利用することができるが、近年
のように、高精度の検出装置においては、装置の応答速
度に大きな問題が生じてきた。
すなわち、近年の検出装置においては、消費電力の減少
が要望され、特に電池駆動される携帯型測長器等におい
ては省電力が装置の主要な課題となっていた。そして、
通常の場合、光電変換装置にあっては発光器において大
きな電力消費があり、この消費電力を減少させることが
望まれていた。
が要望され、特に電池駆動される携帯型測長器等におい
ては省電力が装置の主要な課題となっていた。そして、
通常の場合、光電変換装置にあっては発光器において大
きな電力消費があり、この消費電力を減少させることが
望まれていた。
また、第１図のごとき構成のスケール配置によれば、相
対移動する両スケール間のクリアランスをある程度大き
くすることが装置の組立てあるいは部品加工等における
主要な要望事項とされていた。そして、以上の各種要因
によって、検出装置における受光器側の受光量は減少す
る傾向にあり、このような微小な受光信号によっても確
実充分な位相検出を可能とするために、受光器に接続さ
れる検出回路１８には各種の工夫が施されている。
対移動する両スケール間のクリアランスをある程度大き
くすることが装置の組立てあるいは部品加工等における
主要な要望事項とされていた。そして、以上の各種要因
によって、検出装置における受光器側の受光量は減少す
る傾向にあり、このような微小な受光信号によっても確
実充分な位相検出を可能とするために、受光器に接続さ
れる検出回路１８には各種の工夫が施されている。
通常の場合、微小受光量によっても充分に処理可能な検
出信号を得るため、第３図に示されるように、受光器１
６のエミッタには比較的大きな抵抗値ＲＬを有する負荷
抵抗３０が接続され、エミッタと負荷抵抗３０との中間
点から電圧Ｖ０を取出すことにより、後段での処理が容
易な電圧値を有する検出電圧が得られていた。
出信号を得るため、第３図に示されるように、受光器１
６のエミッタには比較的大きな抵抗値ＲＬを有する負荷
抵抗３０が接続され、エミッタと負荷抵抗３０との中間
点から電圧Ｖ０を取出すことにより、後段での処理が容
易な電圧値を有する検出電圧が得られていた。
しかしながら、一方において、大きな抵抗値ＲＬを有す
る負荷抵抗３０の接続は、受光器１６としてフォトトラ
ンジスタを使用した場合、その応答周波数に重大な制約
が与えられるという問題があった。すなわち、フォトト
ランジスタ１６の応答周波数f は第３図に示されるごと
く、フォトトランジスタ１６の電気容量Ｃj と前記抵抗
値ＲＬとから f ＝１／（２πＣj ＲＬ） で定まり、この応答周波数f の式から明らかなように前
述した理由による負荷抵抗値ＲＬの増大は応答周波数f
を低下させる結果を招き、従来装置においては、消費電
力の減少と応答周波数の改善とが二律背反の関係にあ
り、両者を共に満足する装置が強く要望されていた。
る負荷抵抗３０の接続は、受光器１６としてフォトトラ
ンジスタを使用した場合、その応答周波数に重大な制約
が与えられるという問題があった。すなわち、フォトト
ランジスタ１６の応答周波数f は第３図に示されるごと
く、フォトトランジスタ１６の電気容量Ｃj と前記抵抗
値ＲＬとから f ＝１／（２πＣj ＲＬ） で定まり、この応答周波数f の式から明らかなように前
述した理由による負荷抵抗値ＲＬの増大は応答周波数f
を低下させる結果を招き、従来装置においては、消費電
力の減少と応答周波数の改善とが二律背反の関係にあ
り、両者を共に満足する装置が強く要望されていた。
［発明の目的］ 本発明は上記従来の課題に鑑みなされたものであり、そ
の目的は、消費電力の増大を招くことなく周波数応答性
を著しく改善させ、これによって、両スケールの相対速
度を高めることのできる改良された光電型変位検出装置
を提供することにある。
の目的は、消費電力の増大を招くことなく周波数応答性
を著しく改善させ、これによって、両スケールの相対速
度を高めることのできる改良された光電型変位検出装置
を提供することにある。
そして、本発明によれば、前述したスケールの相対移動
速度を充分に高め得ることから、高速加工機械に装着さ
れた場合においても充分な応答性を可能とする。
速度を充分に高め得ることから、高速加工機械に装着さ
れた場合においても充分な応答性を可能とする。
［発明の構成］ 上記目的を達成するために、本発明は従来の受光器と負
荷抵抗との間にベース接地型トランジスタをカスケード
接続し、これによって、受光器から見た入力インピーダ
ンスを著しく低下させ、応答周波数を改善し、一方にお
いて、ベース接地型トランジスタの出力側には従来と同
様の負荷抵抗を接続可能とし、充分に大きな出力電圧を
供給可能とするものである。
荷抵抗との間にベース接地型トランジスタをカスケード
接続し、これによって、受光器から見た入力インピーダ
ンスを著しく低下させ、応答周波数を改善し、一方にお
いて、ベース接地型トランジスタの出力側には従来と同
様の負荷抵抗を接続可能とし、充分に大きな出力電圧を
供給可能とするものである。
［実施例の説明］ 以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明す
る。
る。
第４図には本発明に係る受光器及び検出回路の一部が示
され、前述した各従来例と同一部材には同一符号を付し
て説明を省略する。
され、前述した各従来例と同一部材には同一符号を付し
て説明を省略する。
実施例における受光器１６はsin 波検出あるいはcos 波
検出のいずれか一方のみを示すが、他方の受光器におい
て同様の構成が可能である。
検出のいずれか一方のみを示すが、他方の受光器におい
て同様の構成が可能である。
図の受光器１６はフォトトランジスタ（例えばＰＴ 50
1）を用い、そのコレクタが電源に接続され、またその
エミッタがベース接地されたトランジスタ３２を介して
負荷抵抗３０に接続されていることを特徴とする。すな
わち、本発明においては、フォトトランジスタからなる
受光器１６はベース接地トランジスタ３２によってイン
ピーダンス変換された後に負荷抵抗３０と接続されてい
るものであり、ベース接地トランジスタ３２はフォトト
ランジスタ１６とカスケード接続されている。
1）を用い、そのコレクタが電源に接続され、またその
エミッタがベース接地されたトランジスタ３２を介して
負荷抵抗３０に接続されていることを特徴とする。すな
わち、本発明においては、フォトトランジスタからなる
受光器１６はベース接地トランジスタ３２によってイン
ピーダンス変換された後に負荷抵抗３０と接続されてい
るものであり、ベース接地トランジスタ３２はフォトト
ランジスタ１６とカスケード接続されている。
図から明らかなように、フォトトランジスタ１６のエミ
ッタはトランジスタ３２のエミッタと接続され、該トラ
ンジスタ３２のベースは接地され、またそのコレクタは
負荷抵抗３０を介して接地されている。そして、前記ベ
ース接地トランジスタ３２のコレクタと負荷抵抗３０と
の中間点から検出電圧が取出されている。
ッタはトランジスタ３２のエミッタと接続され、該トラ
ンジスタ３２のベースは接地され、またそのコレクタは
負荷抵抗３０を介して接地されている。そして、前記ベ
ース接地トランジスタ３２のコレクタと負荷抵抗３０と
の中間点から検出電圧が取出されている。
第４図において、ベース接地トランジスタ３２のインピ
ーダンス変換により、出力側の抵抗３０は従来と同様に
比較的大きな抵抗値ＲＬを有するにも係わらず、その入
力インピーダンスhib は前記抵抗値ＲＬより充分に小さ
な値とすることができ、このために、本発明において
は、フォトトランジスタからなる受光器１６の応答周波
数f は f ＝１／２πＣj hib となり、前記入力インピーダンスhib が抵抗値ＲＬより
充分に小さいことから応答周波数を大幅に改善可能であ
る。
ーダンス変換により、出力側の抵抗３０は従来と同様に
比較的大きな抵抗値ＲＬを有するにも係わらず、その入
力インピーダンスhib は前記抵抗値ＲＬより充分に小さ
な値とすることができ、このために、本発明において
は、フォトトランジスタからなる受光器１６の応答周波
数f は f ＝１／２πＣj hib となり、前記入力インピーダンスhib が抵抗値ＲＬより
充分に小さいことから応答周波数を大幅に改善可能であ
る。
第３図の従来装置と第４図の本発明の実施例とを比較す
るため、両者において電源電圧Ｖccを 5Ｖ、受光器とし
てフォトトランジスタ（ＰＴ 501）、負荷抵抗ＲＬとし
て 5キロオームを用いた場合、従来装置においては、応
答周波数は25ＫＨＺとなるのに対し、本発明においてカ
スケード接続されたトランジスタとして 2ＳＡ1048を用
い、ベース接地電圧を 2.5Ｖとした場合、その応答周波
数は 100ＫＨＺとなり、４倍の周波数幅まで応答周波数
を拡大することができた。
るため、両者において電源電圧Ｖccを 5Ｖ、受光器とし
てフォトトランジスタ（ＰＴ 501）、負荷抵抗ＲＬとし
て 5キロオームを用いた場合、従来装置においては、応
答周波数は25ＫＨＺとなるのに対し、本発明においてカ
スケード接続されたトランジスタとして 2ＳＡ1048を用
い、ベース接地電圧を 2.5Ｖとした場合、その応答周波
数は 100ＫＨＺとなり、４倍の周波数幅まで応答周波数
を拡大することができた。
そして、この応答周波数の改善によれば、両スケールの
相対移動速度を充分に高くすることが可能となり、例え
ば、メインスケール及びインデックススケールの各スリ
ットを10ミクロンの光透過長そして10ミクロンの光遮断
長とした場合、従来装置では毎秒500mm が相対移動速度
の限度であるのに対し、本発明によれば、毎秒2000mmま
で高速化することができ、近年における高速度のＮＣ工
作機械の自動送りに対しても充分追従できることが理解
される。
相対移動速度を充分に高くすることが可能となり、例え
ば、メインスケール及びインデックススケールの各スリ
ットを10ミクロンの光透過長そして10ミクロンの光遮断
長とした場合、従来装置では毎秒500mm が相対移動速度
の限度であるのに対し、本発明によれば、毎秒2000mmま
で高速化することができ、近年における高速度のＮＣ工
作機械の自動送りに対しても充分追従できることが理解
される。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、従来不可能であ
った、消費電力の減少と応答周波数の改善とを同時に解
決することができ、特に両スケールの相対速度を高速化
することができることから検出装置の適用分野に何らの
制約も与えることがないという利点を生じさせる。
った、消費電力の減少と応答周波数の改善とを同時に解
決することができ、特に両スケールの相対速度を高速化
することができることから検出装置の適用分野に何らの
制約も与えることがないという利点を生じさせる。
また、以上のことからスケールの送り速度が所定値以下
での使用態様においてはスケールのスリット幅を従来よ
り高密度とし、これによって、分割回路側を簡素化する
ことが可能である。
での使用態様においてはスケールのスリット幅を従来よ
り高密度とし、これによって、分割回路側を簡素化する
ことが可能である。
第１図は一般的な光電型変位検出装置におけるスケール
部の要部斜視図、 第２図は第１図に好適な処理回路のブロック図、 第３図は従来における受光器と検出回路の一部を示す回
路図、 第４図は、本発明に係る光電型変位検出装置の好適な実
施例を示す要部回路図である。 １０……メインスケール １０a ……測長スリット １２……インデックススケール １２a 、１２b ……インデックススリット １４a 、１４b ……発光器 １６a 、１６b ……受光器 １８……検出回路 ３０……負荷抵抗 ３２……ベース接地トランジスタ。
部の要部斜視図、 第２図は第１図に好適な処理回路のブロック図、 第３図は従来における受光器と検出回路の一部を示す回
路図、 第４図は、本発明に係る光電型変位検出装置の好適な実
施例を示す要部回路図である。 １０……メインスケール １０a ……測長スリット １２……インデックススケール １２a 、１２b ……インデックススリット １４a 、１４b ……発光器 １６a 、１６b ……受光器 １８……検出回路 ３０……負荷抵抗 ３２……ベース接地トランジスタ。
Claims (1)
- 【請求項１】整列配置された測長スリットを有するメイ
ンスケールと、前記測長スリットと対応したインデック
ススリットを有するインデックススケールと、前記両ス
ケールに向って検出光を照射する発光器と、両スケール
の透過光又は反射光を受光する受光器と、前記受光器出
力に基づいて両スケールの相対移動変位信号を出力する
検出回路と、を含む光電型変位検出装置において、前記
受光器はフォトトランジスタから形成され、該フォトト
ランジスタはベース接地されたトランジスタにカスケー
ド接続され、前記ベース接地トランジスタのコレクタは
負荷抵抗を介して接地され、ベース接地トランジスタの
コレクタ端子から前記相対移動変位信号が検出され、フ
ォトトランジスタの周波数特性をベース接地トランジス
タの入力インピーダンスに依存させたことを特徴とする
光電型変位検出装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23755283A JPH0627655B2 (ja) | 1983-12-16 | 1983-12-16 | 光電型変位検出装置 |
| US06/681,225 US4636630A (en) | 1983-12-16 | 1984-12-13 | Photoelectric type displacement detection apparatus |
| GB08431666A GB2151779B (en) | 1983-12-16 | 1984-12-14 | Photoelectric displacement-detection apparatus |
| DE19843445694 DE3445694A1 (de) | 1983-12-16 | 1984-12-14 | Fotoelektrische detektor-vorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23755283A JPH0627655B2 (ja) | 1983-12-16 | 1983-12-16 | 光電型変位検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60129615A JPS60129615A (ja) | 1985-07-10 |
| JPH0627655B2 true JPH0627655B2 (ja) | 1994-04-13 |
Family
ID=17017018
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23755283A Expired - Lifetime JPH0627655B2 (ja) | 1983-12-16 | 1983-12-16 | 光電型変位検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0627655B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005308434A (ja) * | 2004-04-19 | 2005-11-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | エンコーダパルス検出回路 |
-
1983
- 1983-12-16 JP JP23755283A patent/JPH0627655B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 「実用電子回路ハンドブック３」（昭和５３−８−１０）ＣＱ出版Ｐ．３９９図５−３ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60129615A (ja) | 1985-07-10 |
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