JPH0758206B2 - モワレ縞を用いた位置検出装置 - Google Patents
モワレ縞を用いた位置検出装置Info
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- JPH0758206B2 JPH0758206B2 JP59060673A JP6067384A JPH0758206B2 JP H0758206 B2 JPH0758206 B2 JP H0758206B2 JP 59060673 A JP59060673 A JP 59060673A JP 6067384 A JP6067384 A JP 6067384A JP H0758206 B2 JPH0758206 B2 JP H0758206B2
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 20
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
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-
- 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
- G01D5/32—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 with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
- G01D5/34—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 with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
- G01D5/36—Forming the light into pulses
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は光学的位置検出装置に係り、特に直線的に精密
に移動するリニアアクチユエータの位置決めに用いて好
適なモワレ縞を用いた位置検出装置に関する。
に移動するリニアアクチユエータの位置決めに用いて好
適なモワレ縞を用いた位置検出装置に関する。
従来のモワレ縞による位置検出装置は、温度変化に伴う
発光素子の発光強度変化や電源の出力変動による受光素
子の出力の変化が生じ、その結果、位置決め信号のバイ
アス点が変化して位置決め精度の低下もしくは位置決め
不能となる問題があつた。
発光素子の発光強度変化や電源の出力変動による受光素
子の出力の変化が生じ、その結果、位置決め信号のバイ
アス点が変化して位置決め精度の低下もしくは位置決め
不能となる問題があつた。
本発明の目的は構造的に組み立てやすく、周囲温度の変
化などによる検出信号の変動を抑制し、常に安定した検
出信号をとり出せる位置検出装置を提供することにあ
る。
化などによる検出信号の変動を抑制し、常に安定した検
出信号をとり出せる位置検出装置を提供することにあ
る。
モワレ縞による位置検出装置において検出信号に変動が
起こる原因としては、可動モワレ縞の取付誤差による
移動に伴う信号の変動、周囲温度変化や電源電圧変動
による発光パワーの変動、に大別できる。は位置合わ
せ精度を高めることによつて解決することは可能であ
る。は恒温槽に入れ、安定化電源を用いれば解決は可
能であるが、装置として大きくなり、また価格的にも高
くなる欠点がある。さらに発光素子の自己発熱による温
度変化は発光素子の入力時にさけがたい。そこで、本発
明はこれら信号変動を電気回路的に補正することを特徴
とするものである。即ち１つの発光素子に対し２つ以上
の受光面をもつ受光素子を用い、該受光面の各々に対応
する補助モワレ縞のスリツトを、該受光面のそれぞれの
検出信号の位相が180°ずれるよう配置し、該受光面の
検出信号の差を位置決め信号として用いると共に、該受
光面の検出信号の和を上記発光素子の入力制御用信号と
して用いるものである。
起こる原因としては、可動モワレ縞の取付誤差による
移動に伴う信号の変動、周囲温度変化や電源電圧変動
による発光パワーの変動、に大別できる。は位置合わ
せ精度を高めることによつて解決することは可能であ
る。は恒温槽に入れ、安定化電源を用いれば解決は可
能であるが、装置として大きくなり、また価格的にも高
くなる欠点がある。さらに発光素子の自己発熱による温
度変化は発光素子の入力時にさけがたい。そこで、本発
明はこれら信号変動を電気回路的に補正することを特徴
とするものである。即ち１つの発光素子に対し２つ以上
の受光面をもつ受光素子を用い、該受光面の各々に対応
する補助モワレ縞のスリツトを、該受光面のそれぞれの
検出信号の位相が180°ずれるよう配置し、該受光面の
検出信号の差を位置決め信号として用いると共に、該受
光面の検出信号の和を上記発光素子の入力制御用信号と
して用いるものである。
以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。
第１図は本発明による位置検出装置の検出部を示す斜視
図である。直線的に移動するリニアアクチユエータなど
に取付けられる可動モワレ縞１、検出信号の位相が左右
で180°ずれるように作られている補助モワレ縞２、発
光素子３及び受光素子4,5から成る。可動モワレ縞１と
補助モワレ縞２の位置関係は、それぞれスリツトが平行
になるように配置され、両者は微小の間隙を隔ててほぼ
密接の状態に配置されている。補助モワレ縞２の左右そ
れぞれのスリツトの前に受光素子4,5を配置し、発光素
子３は２つの受光素子4,5からほぼ等距離となるような
位置で、しかも受光素子4,5の出力レベルが同じでかつ
最大になるように配置する。
第１図は本発明による位置検出装置の検出部を示す斜視
図である。直線的に移動するリニアアクチユエータなど
に取付けられる可動モワレ縞１、検出信号の位相が左右
で180°ずれるように作られている補助モワレ縞２、発
光素子３及び受光素子4,5から成る。可動モワレ縞１と
補助モワレ縞２の位置関係は、それぞれスリツトが平行
になるように配置され、両者は微小の間隙を隔ててほぼ
密接の状態に配置されている。補助モワレ縞２の左右そ
れぞれのスリツトの前に受光素子4,5を配置し、発光素
子３は２つの受光素子4,5からほぼ等距離となるような
位置で、しかも受光素子4,5の出力レベルが同じでかつ
最大になるように配置する。
第２図にそれぞれの位置関係を平面的に示す。図から明
らかなように補助モワレ縞２の片側のスリツトが可動モ
ワレ縞１のスリツトと完全に重なつている場合は発光素
子３から出た光は受光素子４に到達し、受光素子４に出
力が現われ、その時もう一方のスリツトは可動モワレ縞
１のスリツトと食い違つて光を遮えぎるため受光素子５
には出力が現われない。つまり可動モワレ縞１の移動に
つれて受光素子４の出力はSIN波形を描き、それと同時
に受光素子５の波形は180°位相がずれた状態で同じくS
IN波形となる。この受光素子4,5は可能な限りに密接し
ており、集光型の発光素子３（例えば赤外発光ダイオー
ド）を用いて効率良く受光を行うように配置されてい
る。この場合、受光素子4,5は同光量かつ位相が完全に1
80°ずれるように位置合わせすることが必要であり、そ
の調整を簡略化するため、また組立を簡単にするために
精度良く製作した一体化ブロツクによつて取付けられ
る。
らかなように補助モワレ縞２の片側のスリツトが可動モ
ワレ縞１のスリツトと完全に重なつている場合は発光素
子３から出た光は受光素子４に到達し、受光素子４に出
力が現われ、その時もう一方のスリツトは可動モワレ縞
１のスリツトと食い違つて光を遮えぎるため受光素子５
には出力が現われない。つまり可動モワレ縞１の移動に
つれて受光素子４の出力はSIN波形を描き、それと同時
に受光素子５の波形は180°位相がずれた状態で同じくS
IN波形となる。この受光素子4,5は可能な限りに密接し
ており、集光型の発光素子３（例えば赤外発光ダイオー
ド）を用いて効率良く受光を行うように配置されてい
る。この場合、受光素子4,5は同光量かつ位相が完全に1
80°ずれるように位置合わせすることが必要であり、そ
の調整を簡略化するため、また組立を簡単にするために
精度良く製作した一体化ブロツクによつて取付けられ
る。
第３図は位置検出信号安定化のための回路図である。発
光素子３より発せられた光は可動モワレ縞１と補助モワ
レ縞２のりスリツトを通して受光素子4,5に到達する。
受光素子4,5は入射光量に応じた出力を発生し、ひとつ
は増幅器６を経て差動増幅器７に入り差の信号Ｐとして
位置決め信号に使われる。ここで受光素子４と５の信号
は位相が180°ずれているため差の信号をとることによ
り、みかけ上検出感度が２倍に向上したことになり位置
決めしやすくなる効果がある。
光素子３より発せられた光は可動モワレ縞１と補助モワ
レ縞２のりスリツトを通して受光素子4,5に到達する。
受光素子4,5は入射光量に応じた出力を発生し、ひとつ
は増幅器６を経て差動増幅器７に入り差の信号Ｐとして
位置決め信号に使われる。ここで受光素子４と５の信号
は位相が180°ずれているため差の信号をとることによ
り、みかけ上検出感度が２倍に向上したことになり位置
決めしやすくなる効果がある。
受光素子４と５から出た信号は増幅器６を経た後、加算
器８に入つてたし合わされる。受光素子４と５の信号は
180°位相がずれているためこれをたし合わせることに
よつてDC信号となる。例えば温度変動によつて発光素子
３の発光光量に変動があつた場合、受光光量も２個同様
に変動するため、加算器８からの出力はDC的な出力変動
として現われてくる。これを差動増幅器９で基準のDC信
号11を比較すれば光量変化に応じた誤差信号を容易に検
出することができる。この誤差信号を加算器10で発光素
子３のバイアス信号Ｂとたし合わせた出力をトランジス
タ12を通して発光素子３へ入力することによつて発光素
子３からの光量を常に一定に保つことが可能となる。
器８に入つてたし合わされる。受光素子４と５の信号は
180°位相がずれているためこれをたし合わせることに
よつてDC信号となる。例えば温度変動によつて発光素子
３の発光光量に変動があつた場合、受光光量も２個同様
に変動するため、加算器８からの出力はDC的な出力変動
として現われてくる。これを差動増幅器９で基準のDC信
号11を比較すれば光量変化に応じた誤差信号を容易に検
出することができる。この誤差信号を加算器10で発光素
子３のバイアス信号Ｂとたし合わせた出力をトランジス
タ12を通して発光素子３へ入力することによつて発光素
子３からの光量を常に一定に保つことが可能となる。
したがつて本実施例によれば位置検出信号Ｐは常に安定
させておくことが可能となり、位置決め精度の高い検出
方式を達成できる効果がある。
させておくことが可能となり、位置決め精度の高い検出
方式を達成できる効果がある。
第４図は受光素子として４分割受光素子13を用いた一実
施例であり、第５図にその受光素子の正面図を示す。４
分割受光素子13は４つの受光面14a,14b,14c,14dを持つ
ており受光面14a,14bと受光面14c,14dの２つずつの組に
して信号の検出を行なう。この時補助モワレ縞は左右組
の受光面の中心にある縦の線と合わせて取付ける。本実
施例によれば２組の受光面がひとつのパツケージに組込
まれているため受光素子の取付け及び取扱いが容易とな
る効果がある。
施例であり、第５図にその受光素子の正面図を示す。４
分割受光素子13は４つの受光面14a,14b,14c,14dを持つ
ており受光面14a,14bと受光面14c,14dの２つずつの組に
して信号の検出を行なう。この時補助モワレ縞は左右組
の受光面の中心にある縦の線と合わせて取付ける。本実
施例によれば２組の受光面がひとつのパツケージに組込
まれているため受光素子の取付け及び取扱いが容易とな
る効果がある。
第６図は他の一実施例の信号検出回路図である。位相が
180°ずれた信号が受光素子４と５によつて検出され増
幅器６を通り、差動増幅器７と加算器８に印加される。
差動増幅器７から出た信号は位置信号Ｐとなるものとゼ
ロクロスデイテクタ18に入るものに分かれる。加算器８
から出た信号はサンプルホールド回路19に入り、ゼロク
ロスデイテクタ18からの信号によつてホールドされる。
サンプルホールド回路19からでた信号は加算器９で基準
信号11と比較され誤差信号となり、加算器10で発光素子
のバイアス信号Ｂと比較されトランジスタ12を通して発
光素子への入力Ａにフイードバツクされる。本実施例に
よれば振幅が拡大された信号のゼロクロス点で２つの受
光素子の和の信号がホールドされるため、２つの受光素
子からの信号が完全に180°位相ずれをおこしていなく
ても温度変化に対する発光素子へフイードバツクが正確
に行われるという効果があり、さらに受光素子の取付け
精度を信号が180°ずれるように厳密に調整する必要が
なくなり、調整が容易となり調整の簡略化が計れる効果
がある。
180°ずれた信号が受光素子４と５によつて検出され増
幅器６を通り、差動増幅器７と加算器８に印加される。
差動増幅器７から出た信号は位置信号Ｐとなるものとゼ
ロクロスデイテクタ18に入るものに分かれる。加算器８
から出た信号はサンプルホールド回路19に入り、ゼロク
ロスデイテクタ18からの信号によつてホールドされる。
サンプルホールド回路19からでた信号は加算器９で基準
信号11と比較され誤差信号となり、加算器10で発光素子
のバイアス信号Ｂと比較されトランジスタ12を通して発
光素子への入力Ａにフイードバツクされる。本実施例に
よれば振幅が拡大された信号のゼロクロス点で２つの受
光素子の和の信号がホールドされるため、２つの受光素
子からの信号が完全に180°位相ずれをおこしていなく
ても温度変化に対する発光素子へフイードバツクが正確
に行われるという効果があり、さらに受光素子の取付け
精度を信号が180°ずれるように厳密に調整する必要が
なくなり、調整が容易となり調整の簡略化が計れる効果
がある。
以上の如く、本発明によれば、受光量を常に一定に制御
できるので、発光素子の自己発熱による光量変化や周囲
温度の変化、電源電圧の変動などによる位置検出信号の
変動がきわめて小さくなり、モワレ縞による位置決め制
御の安定性が向上するという効果、及び組立てが容易に
なる効果がある。
できるので、発光素子の自己発熱による光量変化や周囲
温度の変化、電源電圧の変動などによる位置検出信号の
変動がきわめて小さくなり、モワレ縞による位置決め制
御の安定性が向上するという効果、及び組立てが容易に
なる効果がある。
第１図は本発明の一実施例の位置検出部の斜視図、第２
図はその平面図、第３図は信号検出回路図、第４図は４
分割受光素子を用いた一実施例の斜視図、第５図は４分
割受光素子の正面図、第６図は他の一実施例の信号検出
回路図である。 １……可動モワレ縞、２……補助モワレ縞、３……発光
素子、4,5……受光素子、６……増幅器、７……差動増
幅器、8,9,10……加算器、11……基準電源、12……トラ
ンジスタ、13……４分割受光素子、14a,14b,14c,14d…
…受光面、100……モワレ縞移動方向、Ｐ……位置信
号、Ｂ……バイアス、Ｒ……抵抗、18……ゼロクロスデ
イテクタ、19……サンプルホールド回路。
図はその平面図、第３図は信号検出回路図、第４図は４
分割受光素子を用いた一実施例の斜視図、第５図は４分
割受光素子の正面図、第６図は他の一実施例の信号検出
回路図である。 １……可動モワレ縞、２……補助モワレ縞、３……発光
素子、4,5……受光素子、６……増幅器、７……差動増
幅器、8,9,10……加算器、11……基準電源、12……トラ
ンジスタ、13……４分割受光素子、14a,14b,14c,14d…
…受光面、100……モワレ縞移動方向、Ｐ……位置信
号、Ｂ……バイアス、Ｒ……抵抗、18……ゼロクロスデ
イテクタ、19……サンプルホールド回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高砂 昌弘 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所小田原工場内 (72)発明者 金田 徳也 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所小田原工場内 (56)参考文献 特開 昭58−66807（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−27962（ＪＰ，Ａ) 実開 昭48−35360（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−186412（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭54−66862（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭56−33645（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭60−38170（ＪＰ，Ｙ２)
Claims (1)
- 【請求項１】発光素子と、該発光素子からの光の光路中
に配置された固定部材と、該固定部材の同一部材上に設
けられた２つの固定スリット群と、該固定スリット群と
平行なスリットを有する可動スリット群を有しスリット
方向と垂直な方向に移動する可動部材と、上記可動スリ
ット群及び上記２つの固定スリット群によって変調され
た光をそれぞれ受光する２つの受光素子を有し、上記２
つの固定スリット群は該２つの受光素子からの検出信号
の位相が180°ずれるような配置であり、上記２つの受
光素子の出力の差から上記可動部材の動きを検知する手
段と、上記２つの受光素子の出力の和から上記発光素子
の入力制御信号を形成する手段とを有することを特徴と
するモワレ縞を用いた位置検出装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59060673A JPH0758206B2 (ja) | 1984-03-30 | 1984-03-30 | モワレ縞を用いた位置検出装置 |
| US06/718,278 US4650332A (en) | 1984-03-30 | 1985-04-01 | Optical position detecting apparatus for positioning an actuator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59060673A JPH0758206B2 (ja) | 1984-03-30 | 1984-03-30 | モワレ縞を用いた位置検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60205216A JPS60205216A (ja) | 1985-10-16 |
| JPH0758206B2 true JPH0758206B2 (ja) | 1995-06-21 |
Family
ID=13149070
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59060673A Expired - Lifetime JPH0758206B2 (ja) | 1984-03-30 | 1984-03-30 | モワレ縞を用いた位置検出装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4650332A (ja) |
| JP (1) | JPH0758206B2 (ja) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| DE3636744C1 (de) * | 1986-10-29 | 1988-03-24 | Heidenhain Gmbh Dr Johannes | Lichtelektrische Laengen- oder Winkelmesseinrichtung |
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| US4958071A (en) * | 1989-01-13 | 1990-09-18 | Advanced Gravis Computer Technology, Ltd. | A joystick including an optical encoder with film strips in sliding contact |
| JP2567278B2 (ja) * | 1989-01-25 | 1996-12-25 | ファナック株式会社 | 光学式エンコーダのオフセット調整方法 |
| JPH0512690A (ja) * | 1991-07-08 | 1993-01-22 | Toshiba Corp | 対物レンズの位置検知回路 |
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| US5534692A (en) * | 1992-09-14 | 1996-07-09 | Sony Corporation | Method for detecting origin point of position sensor |
| JP3170902B2 (ja) * | 1992-09-30 | 2001-05-28 | キヤノン株式会社 | 信号処理方法及びそれを用いたエンコーダ |
| JP3208933B2 (ja) * | 1993-06-01 | 2001-09-17 | 株式会社ニコン | 位置測定装置 |
| US6154278A (en) * | 1993-06-10 | 2000-11-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical encoder for optically measuring displacement of moving body |
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| CN102313517B (zh) * | 2011-08-23 | 2013-01-09 | 广州市诺信数字测控设备有限公司 | 双光源光栅尺 |
| US8890045B2 (en) * | 2012-03-01 | 2014-11-18 | Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Optical encoder with a current regulating circuit for a light emitter |
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|---|---|---|---|---|
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| JPS4835360U (ja) * | 1971-09-01 | 1973-04-27 | ||
| SU620808A1 (ru) * | 1974-05-12 | 1978-08-25 | Вильнюсский Филиал Экспериментального Научно-Исследовательского Института Металлорежущих Станков | Фотоэлектрический способ измерени линейных и угловых перемещений |
| DE3007311C2 (de) * | 1980-02-27 | 1985-11-28 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh, 8225 Traunreut | Digitales lichtelektrisches Längen- oder Winkelmeßsystem |
| JPS5840878A (ja) * | 1981-09-04 | 1983-03-09 | Hitachi Ltd | ディジタル光ディスク用半導体レーザの駆動装置 |
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-
1984
- 1984-03-30 JP JP59060673A patent/JPH0758206B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1985
- 1985-04-01 US US06/718,278 patent/US4650332A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60205216A (ja) | 1985-10-16 |
| US4650332A (en) | 1987-03-17 |
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