JPS6363919A - Position detector - Google Patents
Position detectorInfo
- Publication number
- JPS6363919A JPS6363919A JP20828486A JP20828486A JPS6363919A JP S6363919 A JPS6363919 A JP S6363919A JP 20828486 A JP20828486 A JP 20828486A JP 20828486 A JP20828486 A JP 20828486A JP S6363919 A JPS6363919 A JP S6363919A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plate
- light source
- detecting
- photodetector
- slit
- 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.)
- Pending
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 97
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 15
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 14
- 230000004907 flux Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 4
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 238000010186 staining Methods 0.000 description 2
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- 241001323321 Pluto Species 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
Abstract
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に関する
ものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a position detection device in a positioning device.
従来の技術
例えば、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グ
が広く利用されている。Conventional technology For example, the rotation angle of a mechanical device is detected by a position detection device.
Positioning devices for positioning mechanical devices are well known. Photoelectric encoders are widely used as such position detection devices.
従来の充電式エンコーダの一例を＃Ｓ７図を参照しなか
ら説明すると、１は光源、２はコリメータレンズ、３は
回転ディスクから成る移動検出板、４はこの移動検出板
３の全周にわたって周期的に形成された計数用スリット
、５はその内周側に形成された原点検出用スリット、６
は計数用スリット４に対応する固定スリット板、７は原
点検出用固定スリット板、８ａ、８ｂは光検出器、９ａ
。An example of a conventional rechargeable encoder will be explained with reference to Figure #S7. 1 is a light source, 2 is a collimator lens, 3 is a moving detection plate consisting of a rotating disk, and 4 is a periodic sensor that extends over the entire circumference of this moving detection plate 3. 5 is a counting slit formed on the inner circumferential side thereof, and 6 is an origin detection slit formed on the inner circumference side.
is a fixed slit plate corresponding to the counting slit 4, 7 is a fixed slit plate for origin detection, 8a and 8b are photodetectors, and 9a
.
９ｂは波形整形回路である。9b is a waveform shaping circuit.
以上のように構成された充電式１ンコーダの動作を説明
すると、光源１から発した光束がコリメータレンズ２で
平行光にされ、移動検出板３の計数用スリット４と固定
スリット板６のスリットな貫通した光及び原点検出用ス
リット６と原点検出用固定スリット板７のスリットを貫
通した光をそれぞれ光検出器８ｍ、８ｂで光電変換し、
波形整形回路９ａ、９ｂにより信号出力する。従って、
機械装置の回転部材の回転に伴って移動検出板３が回転
すると、移動検出板３の計数用スリット４と固定スリッ
ト板６のスリットが一致、不一致を繰り返すことにより
、波形整形回路９ａより正弦波形状の信号が出力され、
また移動検出板３の原、α検出用スリット５と原、α検
出用固定スリット板７が一致することにより波形整形回
路９ｂより原、α位置の検出信号が出力され、これらの
信号を検出することにより回転部材の回転位置を検出し
ている。尚、この種の充電式エンコーダの光源としては
、従来発光ダイオードが用いられている。To explain the operation of the rechargeable 1 encoder configured as above, the light beam emitted from the light source 1 is made into parallel light by the collimator lens 2, and the counting slit 4 of the movable detection plate 3 and the slit of the fixed slit plate 6. The transmitted light and the light transmitted through the slits of the origin detection slit 6 and the origin detection fixed slit plate 7 are photoelectrically converted by photodetectors 8m and 8b, respectively.
Signals are output by waveform shaping circuits 9a and 9b. Therefore,
When the moving detection plate 3 rotates with the rotation of the rotating member of the mechanical device, the counting slit 4 of the moving detection plate 3 and the slit of the fixed slit plate 6 repeat matching and mismatching, so that a sine wave is generated by the waveform shaping circuit 9a. The shape signal is output,
Furthermore, when the original and α detection slits 5 of the moving detection plate 3 match the original and α detection fixed slit plates 7, detection signals of the original and α positions are output from the waveform shaping circuit 9b, and these signals are detected. The rotational position of the rotating member is thereby detected. Note that a light emitting diode has conventionally been used as a light source for this type of rechargeable encoder.
発明が解決しようとする問題１代
しかしなから、上記のようなＮｌＩｒ＆では、光源１と
しての発光ダイオードは発光面積が大きいため低分散の
平行光束を得ることは難しく、光束の分ＰＩ１桁の六・
め−毬１１１ｈｊＩ？ｌｌ１１め叉し、Ｅｌ−への―像
が固定スリット板６．７上でぼけることとなり、光束の
照度が低く、光検出器８ｍ、８ｂからの信号出力が低く
、安定性、応答性が悪かった。特に高分解能の光電式エ
ンコーダにおいては、スリット幅が極めて小さなものと
なるため、光検出器８ａ、８ｂを照射する光量が不足し
、高速時の高応答周波数が得られないという問題があっ
た。また、スリット４．５のピッチが例えば１０μ−の
場合、移動検出板３と固定スリット板６．７との間の間
隔を１０〜２０μ鎗程度以下に抑える必要があり、ゴミ
等の巻き込みによるスリット４．５の汚損、破損が生ず
るという問題がある。Problems to be Solved by the InventionHowever, in the above-mentioned NlIr&, it is difficult to obtain a parallel luminous flux with low dispersion because the light emitting diode as the light source 1 has a large light emitting area, and the luminous flux has a PI of one digit, six.・
Me-Mari111hjI? ll11, the image to El- was blurred on the fixed slit plate 6.7, the illuminance of the light beam was low, the signal output from the photodetectors 8m and 8b was low, and the stability and response were poor. Ta. In particular, in a high-resolution photoelectric encoder, the slit width is extremely small, resulting in an insufficient amount of light to illuminate the photodetectors 8a and 8b, resulting in a problem in that a high response frequency at high speeds cannot be obtained. In addition, when the pitch of the slits 4.5 is, for example, 10 μ-, it is necessary to suppress the distance between the movement detection plate 3 and the fixed slit plate 6.7 to about 10 to 20 μ. There is a problem of staining and damage of 4.5.
さらに、このような問題点を解消するため、光源として
フィラメント電球とフィルタによる単色光を用いるとと
もにコリメータレンズにて平？’？ −ＩＢ色光とし、
移動検出板の周期的スリットによる回折像を固定スリッ
ト板を介して光検出器にて検出するようにしたものも提
案されている。しか１１、これは原点位置の検出には適
用不可能である。又、移動検出板の変位量の検出の場合
においても、光源の発光面積が大きいため完全な平行光
束を得ることは難しく、光束の平行性の悪さのため、ま
た発光の波長帯域が広いため、前記回折像が固定スリッ
ト板上ではぼけることとなり、移動検出板と固定スリッ
ト板との間隔を大きくできず、スリット間隔が１０μ儲
の場合最大でも８０μ輪程度にしかできなかった。又、
移動検出板と固定スリット板の間隔りは、一般にスリッ
トのピッチをＤ、波長をλとすると、Ｌ＝ｎ −Ｄ２／
λ（ｎは整数）で与えられるが、一般にスリット幅は略
Ｄ／２であるため、Ｌが１／２・Ｄ２／λ変化すると、
出力はＯとなるため、間隔りの変化に応じて出力信号が
大きく変化することとなり、安定性が悪いという問題が
あった。Furthermore, in order to solve these problems, monochromatic light from a filament bulb and filter is used as the light source, and a collimator lens is used to flatten the light. '? - IB color light,
There has also been proposed a method in which a diffraction image formed by periodic slits of a moving detection plate is detected by a photodetector via a fixed slit plate. However, this is not applicable to detecting the origin position. In addition, even in the case of detecting the amount of displacement of a moving detection plate, it is difficult to obtain a perfectly parallel light beam because the light emitting area of the light source is large, and due to the poor parallelism of the light beam and the wide wavelength band of light emission, The diffraction image becomes blurred on the fixed slit plate, making it impossible to increase the distance between the moving detection plate and the fixed slit plate, and when the slit spacing is 10 μm apart, the maximum distance can only be about 80 μm. or,
Generally, the distance between the moving detection plate and the fixed slit plate is L=n −D2/, where D is the slit pitch and λ is the wavelength.
Although it is given by λ (n is an integer), the slit width is generally approximately D/2, so if L changes by 1/2・D2/λ,
Since the output is O, the output signal changes greatly depending on the change in the interval, resulting in a problem of poor stability.
このように、移動検出板の原点位置検出並びに変位量検
出においで、応答周波数特性上、スリット汚損・破損に
よる寿命等で問題があり、小型化・高分解能化に対応す
るのが困難であるという問題を有していた。In this way, in detecting the origin position and displacement of the movement detection plate, there are problems with response frequency characteristics and life span due to slit staining and damage, making it difficult to respond to miniaturization and higher resolution. I had a problem.
本発明は上記問題点に鑑み、小型・高分解能化に対応し
得る位置検出装置の提供を目的とするものである。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, the present invention aims to provide a position detection device that can be made smaller and have higher resolution.
問題点を解決するだめの手段
本発明における第１の発明は、光源と光検出器との間に
周期的にスリットを有する移動検出板を配設し、前記移
動検出板の移動に伴って光検出器から出力される信号を
検出して前記移動検出板の変位量を求める位置検出装置
においで、前記光源として１つのレーザ光源を設けると
ともに、前記移動検出板の原点検出用のフレネルゾーン
プレートを設け、このフレネルゾーンプレートの焦点に
集光した前記レーザ光源からの光を検出する原点検出用
の光検出器を設けたことを特徴とする。Means for Solving the Problems According to the first aspect of the present invention, a movable detection plate having periodic slits is disposed between a light source and a photodetector, and as the movable detection plate moves, light is emitted. The position detection device detects a signal output from a detector to determine the amount of displacement of the movement detection plate, and includes one laser light source as the light source, and a Fresnel zone plate for detecting the origin of the movement detection plate. The present invention is characterized in that a photodetector for detecting the origin is provided to detect light from the laser light source focused on the focal point of the Fresnel zone plate.
また、第２の本発明は、前記光源としてレーザ光源を設
けるとともに、前記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明暗縞を検出するように前記光検出
器を配設し、前記移動検出板の原点検出用のフレネルゾ
ーンプレートを設け、このフレネルゾーンプレートの焦
点に集光したレーザ光源からの光を検出する原点検出用
の光検出素子を設けたことを特徴とする。Further, in the second aspect of the present invention, a laser light source is provided as the light source, and the photodetector is arranged to detect bright and dark fringes of the Fraunhofer diffraction image generated by the periodic slit, and the origin of the movable detection plate is The present invention is characterized in that a Fresnel zone plate for detection is provided, and a photodetector element for detecting an origin is provided for detecting light from a laser light source focused on the focal point of the Fresnel zone plate.
さらにｔｌＳ３の本発明は、前記光源として１つのレー
ザ光源を設けるとともに、このレーザ光源はその楕円状
光束の長径方向が前記移動検出板の移動方向に対して交
叉する方向となるように配設し、前記移動検出板の変位
量検出用のスリットと原点検出用のフレネルゾーンプレ
ートを前記レーザ光源の長径方向に並設し、前記スリッ
トからの光を検出する変位量検出用の光検出素子とフレ
ネルゾーンプレートからの光を検出する原点検出用の光
検出素子を前記楕円状光束の長径方向に配列させた光検
出器を設けたことを特徴とする。Further, in the present invention of tlS3, one laser light source is provided as the light source, and this laser light source is arranged so that the major axis direction of the elliptical light beam is in a direction that intersects with the moving direction of the movement detection plate. , a slit for detecting the amount of displacement of the movement detection plate and a Fresnel zone plate for detecting the origin are arranged in parallel in the major axis direction of the laser light source, and a photodetecting element for detecting the amount of displacement and Fresnel for detecting the light from the slit. The present invention is characterized in that a photodetector is provided in which photodetecting elements for detecting the origin for detecting light from the zone plate are arranged in the major axis direction of the elliptical light beam.
作用
本発明は上記した構成によって、１つのレーザ光源によ
り低分散の平行光束が得られ、周期的スリットにより移
動検出板の変位量が高精度で求められるとともに、レー
ザ光の可干渉性によるフレネルゾーンプレートの回折と
干渉による集光効果により、直接あるいは固定スリット
板もしくは移６協山４ｇＥ＾９１ｌ−１ｋ九Δｌヂ百ダ
鰭申田消卑鰭申素子にて原点位置を検出でさ、フレネル
ゾーンプレートと光検出器との間、又は７レネルゾーン
プル−トと固定スリット板あるいは移動検出板との間の
間隔を大きくしたままで、高出力で幅の狭い光束が光検
出器に照射されろため、高精度で原点位置を検出するこ
とができる。Effect of the Invention With the above-described configuration, the present invention can obtain a parallel light beam with low dispersion using one laser light source, determine the amount of displacement of the moving detection plate with high precision using the periodic slit, and also obtain a Fresnel zone due to the coherence of the laser beam. The origin position can be detected directly or with a fixed slit plate or a moving element using the diffraction and interference of the plate, resulting in a Fresnel zone. In order to irradiate the photodetector with a high-output, narrow beam while keeping the distance between the plate and the photodetector, or between the 7 Lens zone pluto and the fixed slit plate or the moving detection plate large, The origin position can be detected with high precision.
又、第２の本発明によれば、さらに移動検出板の変位量
の検出においで、レーザ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を利用しており、大きな
０次の主極大が得られることにより明＠縞の鮮明度が増
すとともに、明部が鋭いビーム状となることにより、移
動検出板と計数用光検出器との間隔を、フレネルゾーン
プレートと原点検出用の光検出素子との間隔と同様に大
きくでき、小型化、高分解能化が容易に行えることにな
る。Further, according to the second invention, the Fraunhofer diffraction image of the periodic slit due to the coherence of the laser beam is used to detect the displacement amount of the moving detection plate, and a large zero-order main maximum is detected. As a result, the clarity of the bright @ stripes increases, and the bright part becomes a sharp beam, which reduces the distance between the moving detection plate and the counting photodetector, and the distance between the Fresnel zone plate and the photodetection element for origin detection. This means that the distance can be increased to the same extent as the distance between the two, and miniaturization and high resolution can be easily achieved.
さらに、第３の本発明によれば、１つのレーザ光源から
の楕円状光束の長径方向に計数用光検出器と原点検出用
光検出器を配設することにより、１つのレーザ光源に上
りで大光量を得ることができ、高安定・高速応答化が容
易に行えることとなる。Furthermore, according to the third aspect of the invention, by arranging the counting photodetector and the origin detection photodetector in the long axis direction of the elliptical beam from one laser light source, it is possible to reach one laser light source. A large amount of light can be obtained, and high stability and high speed response can be achieved easily.
実権例
以下、本発明の第１の実施例について第１図〜第５図を
参照しなから説明する。本発明の実施例における１ケ置
検出ｖｃ置の構成図を示す！ｌＳ１図においで、１１は
レーザダイオード、１２はコリメータレンズ、１３は移
動検出板、１４は固定スリット板、１りは光検出器であ
り、前記移動検出板１３の外周部には全周にわたって周
期的に計数用のスリット１６が形成され、その内周側の
周方向１１所にフレネルゾーンプレート１７が形成され
ている。又、前記固定スリット板１４には、第４図に示
すように、前記計数用スリット１６に対応する複数のス
リット１８とフレネルゾーンプレート１７に対応する単
一のスリット１９とが形成されている。Practical Example Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5. A configuration diagram of one position detection VC position in an embodiment of the present invention is shown! In the lS1 diagram, 11 is a laser diode, 12 is a collimator lens, 13 is a moving detection plate, 14 is a fixed slit plate, and 1 is a photodetector. A counting slit 16 is formed, and Fresnel zone plates 17 are formed at 11 positions in the circumferential direction on the inner circumferential side thereof. Further, as shown in FIG. 4, the fixed slit plate 14 is formed with a plurality of slits 18 corresponding to the counting slits 16 and a single slit 19 corresponding to the Fresnel zone plate 17.
以上のように構成された位置検出ｖｃ置の光学部分につ
いて、以下その動作を説明する。The operation of the optical part of the position detecting position configured as described above will be explained below.
まず、前記レーザダイオード１１の発光面より出た光は
前記フリメータレンズ１２で平行光束となって前記移動
検出板１３を照射する。First, the light emitted from the light emitting surface of the laser diode 11 is turned into a parallel beam by the frimeter lens 12 and irradiates the moving detection plate 13 .
ここで、ｉＹ＋ｆ記レーイレーザダイオード１１部２０
は、第２図に示すように、ストライプ構造の場合、０．
５〜１０μｍ程度の楕円のような形をしており、膜厚方
向２０ａに関しては３０°程度の角度で光が広がってい
くのに対して、ストライプ力向２０ｂは１０°程度しか
広からないので、前記平行光束は惰円状となる。この平
行光束の楕円状の長径方向は、前記移動検出板１３の半
径方向、即ち移動検出板１３の移動方向に対して交叉す
るとともに計数用のスリット１６とフレネルゾーンプレ
ート１７の配役方向と一致するようになされている。Here, iY+f Ray laser diode 11 section 20
As shown in FIG. 2, in the case of a striped structure, 0.
It has an elliptical shape of about 5 to 10 μm, and the light spreads at an angle of about 30° in the film thickness direction 20a, but only about 10° in the stripe force direction 20b. , the parallel light beam has an inertial circular shape. The long axis direction of the elliptical shape of this parallel light beam intersects with the radial direction of the movable detection plate 13, that is, the moving direction of the movable detection plate 13, and coincides with the direction in which the counting slits 16 and the Fresnel zone plate 17 are arranged. It is done like this.
前記移動検出板１３に照射された平行光束は、第３図に
示すように、間隔りで多数並列されたスリット幅がａの
スリット１６を透過し、それ以外では遮光される。前記
スリット１６を透過したフラウンホーファ回折像は、前
記固定スリット板１４上に投影される。固定スリット板
１４には、スリット幅がｂのスリット１８が間隔りで多
数並設され、このスリット１８を透過した透過光が光検
出器１５の光検出素子１５ｍを照射する。このとき、フ
ラウンホーファ回折像の主極大の間隔が前記固定スリッ
ト＠１４に設けられたスリット１８の間隔りと略一致し
、これら主極大のピークが前記スリット１８内にあると
き、前記光検出素子１５ａより出力される検出信号の振
幅は最大となる。As shown in FIG. 3, the parallel light beam irradiated onto the movement detection plate 13 passes through the slits 16 having a width of a, which are arranged in parallel at intervals, and is otherwise blocked. The Fraunhofer diffraction image transmitted through the slit 16 is projected onto the fixed slit plate 14. A large number of slits 18 having a slit width b are arranged in parallel at intervals on the fixed slit plate 14, and transmitted light transmitted through the slits 18 illuminates the photodetecting element 15m of the photodetector 15. At this time, when the interval between the main maxima of the Fraunhofer diffraction image substantially matches the interval between the slits 18 provided in the fixed slit @14, and the peak of these main maxima is within the slit 18, the photodetector element 15a The amplitude of the detection signal output from this point becomes maximum.
但し、フラウンホーファ回折像の主極大の間隔は固定ス
リット板１４上では次数が高（なる程長くなる不等間隔
であるが、実用的には０次と１次の主極大のピークが前
記スリット１８内にあれば検出信号の振幅は十分あると
考えられる。上記０次と１次の主極大の間隔が前記スリ
ット１８の間隔りと一致する移動検出板１３と前記固定
スリット板１４の開隔りは、光の波長をλとすると、Ｌ
＝ｎ−Ｄ２７λで決定される。例えば、Ｄが１０μ鴫で
波長λが０．８μＩ％ｎ＝１の場合は、１２５μ噌とな
る。However, the spacing between the main maxima of the Fraunhofer diffraction image is unevenly spaced for higher orders on the fixed slit plate 14 (to be sure, it is longer), but in practical terms, the peaks of the main maxima of the 0th and 1st order are on the slit 18. It is considered that the amplitude of the detection signal is sufficient if the amplitude is within the range of the opening distance between the movable detection plate 13 and the fixed slit plate 14 in which the interval between the main maxima of the 0th and 1st orders matches the interval of the slits 18. If the wavelength of light is λ, then L
=n-D27λ. For example, when D is 10 μm and wavelength λ is 0.8 μI%n=1, the value is 125 μm.
−す 曲９録齢鰭申妬１を消１し憂Ｉいｌ−１フイレー
）１７にレーザ光源から光が照射されると、照射された
光は、その遮光部以外の部分で透過し、透過光はｉｉ′
ｉｆ記固定スリット板１４を照射する。この透過光は、
第５図に示すように、フレネルゾーンプレート１７の中
心からＮ番目の同心円の半径なＲｎ とすれば、波長λ
に対する焦点距＃ｌＦは、Ｆ＝±Ｒｎ２／Ｎ人 となり
、この焦魚に集光する。When light is irradiated from the laser light source to 17, the irradiated light is transmitted through the parts other than the light shielding part, The transmitted light is ii'
If the fixed slit plate 14 is irradiated. This transmitted light is
As shown in FIG. 5, if Rn is the radius of the Nth concentric circle from the center of the Fresnel zone plate 17, then the wavelength λ
The focal length #lF for the target is F=±Rn2/N people, and the light is focused on this scorched fish.
従って、この焦、截距離Ｆが前記間隔りと一致するよう
にフレネルゾーンプレート１７が設定されている。かく
して、このフレネルゾーンプレート１７により集光され
た光は前記固定スリット板１４に投影され、その集光点
が固定スリット板１４に形成されたスリット１９と一致
したとき透過光が前記光検出器１５を照射し、前記光検
出器１５の原、α検出用の光検出素子１５ｂより出力さ
れる原点位置信号は最大となる。Therefore, the Fresnel zone plate 17 is set so that the focal distance F matches the above-mentioned spacing. Thus, the light focused by this Fresnel zone plate 17 is projected onto the fixed slit plate 14, and when the focused point coincides with the slit 19 formed in the fixed slit plate 14, the transmitted light is transmitted to the photodetector 15. , and the origin position signal output from the photodetector element 15b for α detection, which is the origin of the photodetector 15, becomes maximum.
以上のように本実施例によれば、光源としてレーザダイ
オード１１とコリメータレン７：１２を用い、移動検出
板１３に周期的に配置したスリット１６により生じるフ
ラウンホーファ回折像を固定スリット＠１４上に投影し
主極大を検出することにより、鮮明度の高い明暗縞を検
出することとなり、またＯ犬と１次の主極大の間隔がス
リット間隔の整数倍近くになろように固定スリット板１
４上に投影することにより、フラウンホーファ回折像の
明暗縞の振幅を損なうことなく移動検出板１３と固定ス
リット板１４の間隔を大きくすることができ、ゴミ等の
巻き込みによるスリット１６．１８の汚損・破損による
寿命の短縮の影響を軽微とすることができ、小型化・高
分解能化を容易に行うことができる。又、レーザ光源を
用い、移動検出板１３上の７ンネルゾーンプレート１７
の集光効果による集光点と一致するように固定スリット
板１４上にスリット１９を形成し、集光点を検出するこ
とにより、高出力で幅の狭い原点位置信号を得ることが
できる。As described above, according to this embodiment, the laser diode 11 and the collimator lens 7:12 are used as the light source, and the Fraunhofer diffraction image generated by the slits 16 periodically arranged on the movable detection plate 13 is projected onto the fixed slit @14. By detecting the main maximum, bright and dark fringes with high clarity can be detected, and the fixed slit plate 1 is set so that the interval between the O dog and the first-order main maximum is close to an integral multiple of the slit interval.
4, the distance between the moving detection plate 13 and the fixed slit plate 14 can be increased without impairing the amplitude of the bright and dark fringes of the Fraunhofer diffraction image. The effect of shortening the lifespan due to damage can be minimized, and miniaturization and high resolution can be easily achieved. In addition, using a laser light source, the 7-channel zone plate 17 on the movable detection plate 13 is
By forming the slit 19 on the fixed slit plate 14 so as to coincide with the focal point due to the light focusing effect and detecting the focal point, it is possible to obtain a high output and narrow origin position signal.
上記実施例では、周期的スリット１６を配設した移動検
出板１３にフレネルゾーンプレート１７を設け、この移
動検出板１３と光検出器１５との間に固定スリット板１
４を配設した例を示したが、第６図に示す第２実施例の
ように、移動検出板１３とレーザ光源１１との間に固定
スリン［１４を配設し、この固定スリット板１４に７ン
ネルゾーンプレート１７を設け、移動検出板の周方向１
箇所にスリットを設けてもよい。In the above embodiment, a Fresnel zone plate 17 is provided on the moving detection plate 13 provided with periodic slits 16, and a fixed slit plate 1 is provided between the moving detection plate 13 and the photodetector 15.
However, as in the second embodiment shown in FIG. A 7-thickness zone plate 17 is provided in the circumferential direction 1 of the movement detection plate.
Slits may be provided at certain locations.
さらに、上記実施例では固定スリット板１４を設けたが
、固定スリット板１４のスリン）［能を有する光検出器
１５のみを用いた場合も同様の効果が得られることは言
うまでもないので、説明は省略する。Furthermore, although the fixed slit plate 14 was provided in the above embodiment, it goes without saying that the same effect can be obtained even if only the photodetector 15 having the function of slit plate 14 is used. Omitted.
また、上記実施例では、光源にレーザダイオード１１と
フリメータレンズ１２を用いたが、平行光束が得られる
レーザ光線であれば、何を用いても良いことはいうまで
もない。Further, in the above embodiment, the laser diode 11 and the frimeter lens 12 are used as the light source, but it goes without saying that any laser beam can be used as long as it can provide a parallel beam.
さらに、本発明は上記実施例の如く前記移動検出板１３
として回転ディスクにて構成されたものに限らず、リニ
アに移動する移動検出板にも同様に適用可能である。Furthermore, the present invention provides the movement detection plate 13 as in the above embodiment.
The present invention is not limited to one configured with a rotating disk, but can be similarly applied to a moving detection plate that moves linearly.
発明の効果
本発明の位置検出装置においては、以上のように、第１
の本発明によれば、１つのレーザ光源により移動検出板
の原点位置と変位量を検出することができ、かつレーザ
光源により低分散の平行光束が得られるとともに、レー
ザ光の可干渉性によるフレネルゾーンプレートの回折と
干渉による集光効果により、フレネルゾーンプレートと
固定スリット板あるいは移動検出板との間の間隔を大き
くしたままで、高出力で幅の狭い光束が原点検出用の光
検出器に照射されるため、高精度で原点位置を検出する
ことができる。Effects of the Invention In the position detection device of the present invention, as described above, the first
According to the present invention, it is possible to detect the origin position and the amount of displacement of the movable detection plate with one laser light source, and the laser light source can obtain a parallel light beam with low dispersion, and the Fresnel light beam is Due to the light focusing effect caused by the zone plate's diffraction and interference, a high-output, narrow beam of light is sent to the photodetector for origin detection while keeping the distance between the Fresnel zone plate and the fixed slit plate or moving detection plate large. Because the beam is irradiated, the origin position can be detected with high accuracy.
又、第２の本発明によれば、さらに移動検出板の変位１
の検出においで、レーザ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大きな主極大を得るこ
とにより、明暗縞の鮮明度が増すとともに、明部が鋭い
ビーム状となることにより、移動検出板と計数用光検出
器との間隔を、フレネルゾーンプレートと原点検出用光
検出素子との間隔と同様に大きくでき、小型化、高分解
能化が容易に行えることになる。Furthermore, according to the second invention, the displacement 1 of the movement detection plate
In detection, by obtaining a large main maximum of the Fraunhofer diffraction image of the periodic slit due to the coherence of the laser beam, the clarity of the bright and dark fringes increases, and the bright part becomes a sharp beam, making it possible to detect movement. The distance between the plate and the counting photodetector can be made as large as the distance between the Fresnel zone plate and the origin detection photodetector, making it easy to achieve miniaturization and high resolution.
源からの楕円状光束の長径方向に計数用光検出器と原点
検出用光検出器を配設することにより、１つのレーザ光
源によって大光量を得ることができ、高安定・高速応答
化が容易に行える等、その効果は大である。By arranging a counting photodetector and an origin detection photodetector in the major axis direction of the elliptical beam from the source, a large amount of light can be obtained with one laser light source, making it easy to achieve high stability and high-speed response. The effects are great, such as being able to do this.
第１図は本発明の第１実施例における位置検出装置の構
成図、ｔｊＳ２図はレーザダイオードの発光部の詳細を
示す斜視図、第３図は第１図のスリ・７ト部の詳細図、
第４図はレーザ光の照射状態を示す斜視図、第５図は７
レネルゾ一ンプレート部の詳細図、第６図は本発明の＃
Ｓ２実施例す；ける位置検出装置の構成図、第７図は従
来の充電式エンコーダの構成図である。
１１・・・・・・・・・・・・レーザダイオード１２・
・・・・・・・・・・・コリメータレンズ１３・・・・
・・・・・・・・移動検出板１４・・・・・・・−・・
・・固定スリット板１５・・・・・・・・・・・・光検
出器１５ａ・・・・・・・・・計数用光検出素子１５ｂ
・・・・・・・・・原点検出用光検出素子１６・・・・
・・・・・・・・周期的スリット１７・・・・・・・・
・・・・フレネルゾーンプレート代理人の鹸弁理士 中
尾敏男 はか１名１１−−−レーサ゛ダＹオード
５ａ
第２図
第５図
第６図FIG. 1 is a block diagram of the position detection device according to the first embodiment of the present invention, FIG. tjS2 is a perspective view showing details of the light emitting part of the laser diode, and FIG. ,
Figure 4 is a perspective view showing the laser beam irradiation state, and Figure 5 is 7.
A detailed view of the Renelson plate part, FIG.
FIG. 7 is a block diagram of a position detection device according to the S2 embodiment, and FIG. 7 is a block diagram of a conventional rechargeable encoder. 11......Laser diode 12.
......Collimator lens 13...
...Movement detection plate 14...
...Fixed slit plate 15...Photodetector 15a...Counting photodetector element 15b
......Photodetection element 16 for origin detection...
......Periodic slit 17...
...Toshio Nakao, a patent attorney representing the Fresnel zone plate, 1 person 11 --- Laser radar Yode 5a Figure 2 Figure 5 Figure 6
Claims (7)
る移動検出板を配設し、前記移動検出板の移動に伴って
光検出器から出力される信号を検出して前記移動検出板
の変位量を求める位置検出装置において、前記光源とし
て１つのレーザ光源を設けるとともに、前記移動検出板
の原点検出用のフレネルゾーンプレートを設け、このフ
レネルゾーンプレートの焦点に集光した前記レーザ光源
からの光を検出する原点検出用の光検出素子を設けたこ
とを特徴とする位置検出装置。(1) A moving detection plate having periodic slits is disposed between a light source and a photodetector, and the movement is detected by detecting a signal output from the photodetector as the moving detection plate moves. In a position detection device for determining the amount of displacement of a plate, one laser light source is provided as the light source, and a Fresnel zone plate is provided for detecting the origin of the movement detection plate, and the laser light source is focused at a focal point of the Fresnel zone plate. 1. A position detection device comprising a light detection element for detecting an origin that detects light from.
有する移動検出板に設けられている特許請求の範囲第１
項に記載の位置検出装置。(2) Claim 1, in which the Fresnel zone plate is provided on a movement detection plate having periodic slits.
The position detection device described in section.
源の間に配置された固定スリット板に設けられている特
許請求の範囲第１項に記載の位置検出装置。(3) The position detection device according to claim 1, wherein the Fresnel zone plate is provided on a fixed slit plate disposed between the moving detection plate and the laser light source.
る移動検出板を配設し、前記移動検出板の移動に伴って
光検出器から出力される信号を検出して前記移動検出板
の変位量を求める位置検出装置においで、前記光源とし
てレーザ光源を設けるとともに、前記周期的スリットに
より生じるフラウンホーファ回折像の明暗縞を検出する
ように前記光検出器を配設し、前記移動検出板の原点検
出用のフレネルゾーンプレートを設け、このフレネルゾ
ーンプレートの焦点に集光したレーザ光源からの光を検
出する原点検出用の光検出素子を設けたことを特徴とす
る位置検出装置。(4) A movable detection plate having periodic slits is disposed between the light source and the photodetector, and the movement is detected by detecting a signal output from the photodetector as the movable detection plate moves. In the position detection device for determining the amount of displacement of the plate, a laser light source is provided as the light source, and the photodetector is arranged to detect bright and dark fringes of the Fraunhofer diffraction image generated by the periodic slit, A position detection device comprising: a Fresnel zone plate for detecting the origin of a plate; and a photodetecting element for detecting the origin, which detects light from a laser light source focused on the focal point of the Fresnel zone plate.
有する移動検出板に設けられている特許請求の範囲第４
項に記載の位置検出装置。(5) Claim 4, wherein the Fresnel zone plate is provided on a movement detection plate having periodic slits.
The position detection device described in section.
源の間に配置された固定スリット板に設けられている特
許請求の範囲第４項に記載の位置検出装置。(6) The position detection device according to claim 4, wherein the Fresnel zone plate is provided on a fixed slit plate disposed between the moving detection plate and the laser light source.
る移動検出板を配設し、前記移動検出板の移動に伴って
光検出器から出力される信号を検出して前記移動検出板
の変位量を求める位置検出装置において、前記光源とし
て１つのレーザ光源を設けるとともに、このレーザ光源
はその楕円状光束の長径方向が前記移動検出板の移動方
向に対して交叉する方向となるように配設し、前記移動
検出板の変位量検出用のスリットと原点検出用のフレネ
ルゾーンプレートを前記レーザ光源の長径方向に並設し
、前記スリットからの光を検出する変位量検出用の光検
出素子とフレネルゾーンプレートからの光を検出する原
点検出用の光検出素子を前記楕円状光束の長径方向に配
列させた光検出器を設けたことを特徴とする位置検出装
置。(7) A movable detection plate having periodic slits is disposed between the light source and the photodetector, and the movement is detected by detecting a signal output from the photodetector as the movable detection plate moves. In the position detection device for determining the amount of displacement of the plate, one laser light source is provided as the light source, and the laser light source is arranged such that the major axis direction of the elliptical light beam is in a direction that intersects with the moving direction of the movement detection plate. A slit for detecting the amount of displacement of the movement detection plate and a Fresnel zone plate for detecting the origin are arranged in parallel in the longitudinal direction of the laser light source, and a light for detecting the amount of displacement detecting the light from the slit. A position detection device comprising a photodetector in which a detection element and a photodetection element for detecting an origin for detecting light from a Fresnel zone plate are arranged in the major axis direction of the elliptical light beam.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20828486A JPS6363919A (en) | 1986-09-04 | 1986-09-04 | Position detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20828486A JPS6363919A (en) | 1986-09-04 | 1986-09-04 | Position detector |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6363919A true JPS6363919A (en) | 1988-03-22 |
Family
ID=16553695
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20828486A Pending JPS6363919A (en) | 1986-09-04 | 1986-09-04 | Position detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6363919A (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02297020A (en) * | 1989-05-12 | 1990-12-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Main scale for encoder |
| JPH03107715A (en) * | 1989-09-21 | 1991-05-08 | Copal Co Ltd | Optical displacement detector |
| JPH04208812A (en) * | 1990-12-04 | 1992-07-30 | Canon Inc | Method for detecting reference position and rotation detector |
| JPH09126721A (en) * | 1995-10-27 | 1997-05-16 | Canon Inc | Displacement information detector |
| US6020585A (en) * | 1997-03-27 | 2000-02-01 | Koyo Seiko Co., Ltd. | Optical rotary encoder having at least one zone plate |
| US6229140B1 (en) | 1995-10-27 | 2001-05-08 | Canon Kabushiki Kaisha | Displacement information detection apparatus |
| JP2011212830A (en) * | 2010-04-02 | 2011-10-27 | Efumekku Kk | Grinding method and grinding device for vane pump rotor |
-
1986
- 1986-09-04 JP JP20828486A patent/JPS6363919A/en active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02297020A (en) * | 1989-05-12 | 1990-12-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Main scale for encoder |
| JPH03107715A (en) * | 1989-09-21 | 1991-05-08 | Copal Co Ltd | Optical displacement detector |
| JPH04208812A (en) * | 1990-12-04 | 1992-07-30 | Canon Inc | Method for detecting reference position and rotation detector |
| JPH09126721A (en) * | 1995-10-27 | 1997-05-16 | Canon Inc | Displacement information detector |
| US6229140B1 (en) | 1995-10-27 | 2001-05-08 | Canon Kabushiki Kaisha | Displacement information detection apparatus |
| US6617572B2 (en) | 1995-10-27 | 2003-09-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Displacement information detection apparatus |
| US6020585A (en) * | 1997-03-27 | 2000-02-01 | Koyo Seiko Co., Ltd. | Optical rotary encoder having at least one zone plate |
| JP2011212830A (en) * | 2010-04-02 | 2011-10-27 | Efumekku Kk | Grinding method and grinding device for vane pump rotor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR910003830B1 (en) | Standard signal generator of position detector | |
| JP5064049B2 (en) | Reflective encoder with reduced background noise | |
| US10634523B2 (en) | Optical rotation angle measuring system | |
| JPH063167A (en) | Encoder | |
| NL8502679A (en) | OPTICAL TURNOVER ELEMENT AND MOVEMENT METER EQUIPPED WITH THIS ELEMENT. | |
| JPH04157319A (en) | Encoder utilizing silhouette pattern | |
| JPS6363919A (en) | Position detector | |
| EP0096448B1 (en) | Apparatus for determing angular displacements of an object | |
| US20070120048A1 (en) | Reflective encoder module | |
| JPH08233608A (en) | Optical encoder | |
| JPH05256666A (en) | Rotary encoder | |
| JPS6361915A (en) | Reference signal generating device for position detecting device | |
| KR900008877B1 (en) | Position detective device | |
| JP2002277286A (en) | Device of detecting rotation displacement amount and disk | |
| JPS6336111A (en) | Optical encoder | |
| JPH1123324A (en) | Apparatus for measuring displacement information | |
| JPH0389113A (en) | Optical displacement detecting apparatus | |
| JPH01199115A (en) | Photoelectric encoder | |
| JP2540113B2 (en) | Encoder | |
| JPS6361916A (en) | Position detecting device | |
| JPS63286716A (en) | Position detector | |
| JPS6381211A (en) | Position detector | |
| JPS62187216A (en) | Position detector | |
| JPH0715376B2 (en) | Rotation angle detector | |
| JPH03107715A (en) | Optical displacement detector |