JPH03130618A - 光学式変位検出装置 - Google Patents
光学式変位検出装置Info
- Publication number
- JPH03130618A JPH03130618A JP26859589A JP26859589A JPH03130618A JP H03130618 A JPH03130618 A JP H03130618A JP 26859589 A JP26859589 A JP 26859589A JP 26859589 A JP26859589 A JP 26859589A JP H03130618 A JPH03130618 A JP H03130618A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- slit
- light
- outputs
- receiving element
- signal
- 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
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 21
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 title description 11
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 93
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 12
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 11
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 101700004678 SLIT3 Proteins 0.000 description 3
- 102100027339 Slit homolog 3 protein Human genes 0.000 description 3
- 238000002845 discoloration Methods 0.000 description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Optical Transform (AREA)
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〕
本発明は光源と受光素子と中間に配置されたエンコーダ
板とから構成される光学式変位検出装置に関し、特にエ
ンコーダ板の基準位置検出技術に関する。
板とから構成される光学式変位検出装置に関し、特にエ
ンコーダ板の基準位置検出技術に関する。
従来から種々の光学式変位検出装置が知られている。例
えば特開昭63〜47016号公報にはコヒーレントな
球面波入射光束のフレネル回折を利用したレーザエンコ
ーダが開示されている。第6図にレーザエンコーダの基
本原理を示す。レーザエンコーダはコヒーレントな球面
波入射光束を生成する為の点光源1を含んでいる。点光
源1の前方には矢印で示す様に双方向に移動可能なエン
コーダ板2が配置されている。エンコーダ板2の面上に
は移動方向に沿って所定の間隔で形成された複数の移動
スリット3からなる一次元回折格子が設けられている。
えば特開昭63〜47016号公報にはコヒーレントな
球面波入射光束のフレネル回折を利用したレーザエンコ
ーダが開示されている。第6図にレーザエンコーダの基
本原理を示す。レーザエンコーダはコヒーレントな球面
波入射光束を生成する為の点光源1を含んでいる。点光
源1の前方には矢印で示す様に双方向に移動可能なエン
コーダ板2が配置されている。エンコーダ板2の面上に
は移動方向に沿って所定の間隔で形成された複数の移動
スリット3からなる一次元回折格子が設けられている。
−次元回折格子はコヒーレントな入射光束を回折し前方
所定位置に複数の明暗の縞からなる干渉パタンを結像す
る。この干渉パタンは結果的に移動スリット3の拡大像
でありエンコーダ板2の移動に応じて移動する。この干
渉パタンのピッチに対応する空間周期を有する空間フィ
ルターを介して受光素子により出射光束を受光し交流信
号に変換すればエンコーダ板2の移動情報を電気的に得
る事ができる。
所定位置に複数の明暗の縞からなる干渉パタンを結像す
る。この干渉パタンは結果的に移動スリット3の拡大像
でありエンコーダ板2の移動に応じて移動する。この干
渉パタンのピッチに対応する空間周期を有する空間フィ
ルターを介して受光素子により出射光束を受光し交流信
号に変換すればエンコーダ板2の移動情報を電気的に得
る事ができる。
エンコーダ板2の同一面上には移動スリット3の近傍に
基準位置スリット4が形成されている。
基準位置スリット4が形成されている。
基準位置スリット4はエンコーダ板2の基準位置に配置
されており、この基準位置が共通の点光源1から放出さ
れている入射光束を通過する毎に光スポットを前方に投
影する。この光スポットを形成する出射光束を受光素子
で受光し対応する電気パルスに変換する事によりエンコ
ーダ板2の基準位置情報を得る事ができる。こうして得
られたエンコーダ板2の移動情報及び基準位置情報に基
づいてエンコーダ板2の細体変位量を求める・1rがで
きる。
されており、この基準位置が共通の点光源1から放出さ
れている入射光束を通過する毎に光スポットを前方に投
影する。この光スポットを形成する出射光束を受光素子
で受光し対応する電気パルスに変換する事によりエンコ
ーダ板2の基準位置情報を得る事ができる。こうして得
られたエンコーダ板2の移動情報及び基準位置情報に基
づいてエンコーダ板2の細体変位量を求める・1rがで
きる。
上述した様に従来のレーザエンコーダにおいては共通の
点光源1から放出された入射光束を利用する為に移動ス
リット3及び基準位置スリット4は互いに接近した位置
に形成されている。従って干渉パタンを形成する出射光
束と光スポットを形成する出射光束は結像面において互
いに重なり合っており、その結果光スポットに対応して
配置された受光素子は先スポットの受光に基づく電気パ
ルスの他に干渉パタンに起因するノイズ成分も含んでい
る。この様にエンコーダ板の基準位置を検出する為の電
気信号には必然的にノイズ成分が加わる為正確な基準位
置情報を得る事が難しく誤検出の原因ともなり問題とな
っていた。
点光源1から放出された入射光束を利用する為に移動ス
リット3及び基準位置スリット4は互いに接近した位置
に形成されている。従って干渉パタンを形成する出射光
束と光スポットを形成する出射光束は結像面において互
いに重なり合っており、その結果光スポットに対応して
配置された受光素子は先スポットの受光に基づく電気パ
ルスの他に干渉パタンに起因するノイズ成分も含んでい
る。この様にエンコーダ板の基準位置を検出する為の電
気信号には必然的にノイズ成分が加わる為正確な基準位
置情報を得る事が難しく誤検出の原因ともなり問題とな
っていた。
上述した従来のレーザエンコーダの問題点に鑑み、本発
明はエンコーダ板の基準位置情報を含む検出信号からノ
イズ成分を除去し安定した光学的変位検出を行なう事を
目的とする。
明はエンコーダ板の基準位置情報を含む検出信号からノ
イズ成分を除去し安定した光学的変位検出を行なう事を
目的とする。
上記目的を達成する為に本発明にかかる光学式変位検出
装置は入射光束を生成する為の固定光源(例えば半導体
レーザ)と、入射光束を横切る様に移動するエンコーダ
板(例えばロータリーエンコーダ板)とを有している。
装置は入射光束を生成する為の固定光源(例えば半導体
レーザ)と、入射光束を横切る様に移動するエンコーダ
板(例えばロータリーエンコーダ板)とを有している。
エンコーダ板の面上には、その移動方向に沿って所定の
間隔で形成されたスリットからなる光学変調要素(例え
ば−次元回折格子)が配置されている。−次元回折格子
は入射光束を周期的に変動する変動出射光束に変換し移
動する干渉パタンを結像する。エンコーダ板の同一面上
にはその基準位置に対応して光学基準要素(例えばホロ
グラフィックレンズ格子)が形成されている。この基準
位置が入射光束を通過する毎にホログラフィックレンズ
格子は入射光束を透過し基準出射光束を射出する事によ
り光スポットを干渉パタンと同一の結像面上に結像する
。
間隔で形成されたスリットからなる光学変調要素(例え
ば−次元回折格子)が配置されている。−次元回折格子
は入射光束を周期的に変動する変動出射光束に変換し移
動する干渉パタンを結像する。エンコーダ板の同一面上
にはその基準位置に対応して光学基準要素(例えばホロ
グラフィックレンズ格子)が形成されている。この基準
位置が入射光束を通過する毎にホログラフィックレンズ
格子は入射光束を透過し基準出射光束を射出する事によ
り光スポットを干渉パタンと同一の結像面上に結像する
。
出射光束を遮る様に固定マスク板が配置されており出射
光束を選択的に透過する。この固定マスク板を介して変
動出射光束を受光し対応する交流信号を出力する為の第
一の受光素子と、同じく固定マスク板を介して出射光束
を受光し基準出射光束に起因する検出パルス成分及び変
動出射光束に起因する交流ノイズ成分を含む検出パルス
信号を出力する第二の受光素子が配置されている。これ
ら第一及び第二の受光素子には検出回路が接続されてお
り、交流信号に基づいて検出パルス信号を電気的に処理
する事により交流ノイズ成分を除去し検出パルスに同期
した基準パルス信号を出力しエンコーダ板の基準位置を
検出する様になっている。
光束を選択的に透過する。この固定マスク板を介して変
動出射光束を受光し対応する交流信号を出力する為の第
一の受光素子と、同じく固定マスク板を介して出射光束
を受光し基準出射光束に起因する検出パルス成分及び変
動出射光束に起因する交流ノイズ成分を含む検出パルス
信号を出力する第二の受光素子が配置されている。これ
ら第一及び第二の受光素子には検出回路が接続されてお
り、交流信号に基づいて検出パルス信号を電気的に処理
する事により交流ノイズ成分を除去し検出パルスに同期
した基準パルス信号を出力しエンコーダ板の基準位置を
検出する様になっている。
好ましくは該固定マスク板は基準出射光束及び変動出射
光束の一部を透過する位置(即ち先スポットの結像位置
)に配置された透過スリットあるいは検出スリットと、
エンコーダ板の移動方向に直交する方向に沿って検出ス
リットと整列的に形成され変動出射光束のみを透過する
位置(即ち光スポットの結像範囲外にある位置)に配置
されたダミースリットを有する。そして第一の受光素子
はダミースリットの背部に配置され検出パルス成分を含
まない交流バックグランド信号を出力するとともに、第
二の受光素子は検出スリットの背部に配置され同相の交
流バックグランド成分及び検出パルス成分を含む検出パ
ルス信号を出力する様になっている。そして検出回路は
得られた検出パルス信号から交流バックグランド信号を
電気的に差引く事により検出パルスのみを取出す様にし
ている。
光束の一部を透過する位置(即ち先スポットの結像位置
)に配置された透過スリットあるいは検出スリットと、
エンコーダ板の移動方向に直交する方向に沿って検出ス
リットと整列的に形成され変動出射光束のみを透過する
位置(即ち光スポットの結像範囲外にある位置)に配置
されたダミースリットを有する。そして第一の受光素子
はダミースリットの背部に配置され検出パルス成分を含
まない交流バックグランド信号を出力するとともに、第
二の受光素子は検出スリットの背部に配置され同相の交
流バックグランド成分及び検出パルス成分を含む検出パ
ルス信号を出力する様になっている。そして検出回路は
得られた検出パルス信号から交流バックグランド信号を
電気的に差引く事により検出パルスのみを取出す様にし
ている。
本発明においては出射光束を選択的に透過する為の固定
マスク板を配置し、その背部には一対の受光素子を配置
している。第一の受光素子はエンコーダ板の移動情報を
含む出射光束を受光検出し対応する交流信号を出力する
。第二の受光素子はエンコーダ板の基準位置情報とノイ
ズ成分あるいはバックグランド成分としての基準位置情
報とを含む出射光束を受光検出し対応する検出パルス信
号を出力する。これら第一及び第二の受光素子に接続さ
れた検出回路は検出パルス信号に含まれる交流ノイズ成
分をこれと同相の交流信号を用いて除去する事により検
出パルスのみを取出す様にしている。
マスク板を配置し、その背部には一対の受光素子を配置
している。第一の受光素子はエンコーダ板の移動情報を
含む出射光束を受光検出し対応する交流信号を出力する
。第二の受光素子はエンコーダ板の基準位置情報とノイ
ズ成分あるいはバックグランド成分としての基準位置情
報とを含む出射光束を受光検出し対応する検出パルス信
号を出力する。これら第一及び第二の受光素子に接続さ
れた検出回路は検出パルス信号に含まれる交流ノイズ成
分をこれと同相の交流信号を用いて除去する事により検
出パルスのみを取出す様にしている。
以下図面に基づいて本発明の好適な実施例を詳細に説明
する。第1図は本発明にかかる光学式変位検出装置をレ
ーザロータリーエンコーダに適用した実施例を示す模式
図である。レーザロータリーエンコーダはコヒーレント
な球面波入射光束を生成する為の固定光源1を備えてい
る。固定光源1は例えば半導体レーザから構成される。
する。第1図は本発明にかかる光学式変位検出装置をレ
ーザロータリーエンコーダに適用した実施例を示す模式
図である。レーザロータリーエンコーダはコヒーレント
な球面波入射光束を生成する為の固定光源1を備えてい
る。固定光源1は例えば半導体レーザから構成される。
固定光源1の前方には入射光束を横切る様に双方向に回
転移動可能なロータリーエンコーダ板2が配置されてい
る。エンコーダ板2の移動方向即ち円周方向に沿って所
定の間隔で形成されたスリットからなる一次元回折洛子
3が配置されている。−次元回折格子3はロータリーエ
ンコーダ板2の回転に伴って移動するとともに、入射光
束を回折する。
転移動可能なロータリーエンコーダ板2が配置されてい
る。エンコーダ板2の移動方向即ち円周方向に沿って所
定の間隔で形成されたスリットからなる一次元回折洛子
3が配置されている。−次元回折格子3はロータリーエ
ンコーダ板2の回転に伴って移動するとともに、入射光
束を回折する。
回折された出射光束は前方所定位置に干渉パタンを結像
する。この干渉パタンは一次元回折格子3の拡大像であ
りその移動に伴って変位する。エンコーダ板2の基準位
置には一次元回折格子3と近接してホログラフィックレ
ンズ格子4が形成されている。ホログラフィックレンズ
格子4は複数の同心円状のスリットからなり同心円の中
心はエンコーダ板2の基準位置に一致している。この基
準位置が入射光束を通過する毎にホログラフィックレン
ズ格子4は入射光束を回折する。回折された出射光束は
干渉パタンの結像面と同一面上に光スポットを結像する
。即ち光スポットはホログラフィックレンズ格子4が入
射光束を横切る毎に所定位置に形成されるものである。
する。この干渉パタンは一次元回折格子3の拡大像であ
りその移動に伴って変位する。エンコーダ板2の基準位
置には一次元回折格子3と近接してホログラフィックレ
ンズ格子4が形成されている。ホログラフィックレンズ
格子4は複数の同心円状のスリットからなり同心円の中
心はエンコーダ板2の基準位置に一致している。この基
準位置が入射光束を通過する毎にホログラフィックレン
ズ格子4は入射光束を回折する。回折された出射光束は
干渉パタンの結像面と同一面上に光スポットを結像する
。即ち光スポットはホログラフィックレンズ格子4が入
射光束を横切る毎に所定位置に形成されるものである。
干渉パタン及び光スポットの結像面には固定マスク板5
が配置されている。マスク板5の面上において光スポッ
トの結像範囲内には幅の広い広幅スリット7C及び幅の
狭い狭幅スリット7Dが形成されている。又狭幅スリブ
)7Dの延長上で光スポットの結像範囲外にはダミース
リット7Eが配置されている。これら3つのスリット7
C。
が配置されている。マスク板5の面上において光スポッ
トの結像範囲内には幅の広い広幅スリット7C及び幅の
狭い狭幅スリット7Dが形成されている。又狭幅スリブ
)7Dの延長上で光スポットの結像範囲外にはダミース
リット7Eが配置されている。これら3つのスリット7
C。
7D及び7Eはエンコーダ板の移動方向と直交する方向
に整列されている。又ダミースリット7Eは狭幅スリッ
ト7Dとほぼ同一の狭いスリット幅を有する。加えて狭
幅スリット7Dとダミースリット7Eは共通のスリット
開口で構成してもよい。固定マスク板5の面上にはさら
に干渉パタンのピッチに対応する空間周期を有する複数
の空間フィルター6が形成されている。マスク板5の前
方近接位置にはマスク板に形成された複数のスリット及
び複数の空間フィルターに対応して複数の受光素子8が
配置されている。これら受光素子8は検出回路9に内蔵
されている。
に整列されている。又ダミースリット7Eは狭幅スリッ
ト7Dとほぼ同一の狭いスリット幅を有する。加えて狭
幅スリット7Dとダミースリット7Eは共通のスリット
開口で構成してもよい。固定マスク板5の面上にはさら
に干渉パタンのピッチに対応する空間周期を有する複数
の空間フィルター6が形成されている。マスク板5の前
方近接位置にはマスク板に形成された複数のスリット及
び複数の空間フィルターに対応して複数の受光素子8が
配置されている。これら受光素子8は検出回路9に内蔵
されている。
第2図はマスク板5と受光素子8の相対的位置関係を表
わす模式図である。第2図の右端に示す様に一次元回折
格子によって結像された干渉パタンはエンコーダ板の移
動方向(図面において縦方向)に沿って移動する。この
干渉パタンは移動方向に沿って所定の間隔で配列された
一次元回折格子3によって回折された出R,J光束によ
り形成されたものである為、干渉パタンは移動方向と直
交する方向に比較的広い分布を有し回折出射光束はマス
ク板5の全面に互って照射される。第2図の左端に示し
たのはホログラフィックレンズ格子4が入射光束を通過
した時に結像される光スポットである。先スポットはホ
ログラフィックレンズ格子による収束像である為極めて
鋭いピーク強度を有する。又ホログラフィックレンズ格
子の形状を適宜設定する事によりその光スポツト形状は
移動方向と直交する方向(即ち図面において横方向)に
扁平である。
わす模式図である。第2図の右端に示す様に一次元回折
格子によって結像された干渉パタンはエンコーダ板の移
動方向(図面において縦方向)に沿って移動する。この
干渉パタンは移動方向に沿って所定の間隔で配列された
一次元回折格子3によって回折された出R,J光束によ
り形成されたものである為、干渉パタンは移動方向と直
交する方向に比較的広い分布を有し回折出射光束はマス
ク板5の全面に互って照射される。第2図の左端に示し
たのはホログラフィックレンズ格子4が入射光束を通過
した時に結像される光スポットである。先スポットはホ
ログラフィックレンズ格子による収束像である為極めて
鋭いピーク強度を有する。又ホログラフィックレンズ格
子の形状を適宜設定する事によりその光スポツト形状は
移動方向と直交する方向(即ち図面において横方向)に
扁平である。
マスク板うには干渉パタンのピッチに対応する空間周期
を有する4つの空間フィルター6A。
を有する4つの空間フィルター6A。
6X、6B及び6Bが形成されている。移動方向に並ん
だ一対の空間フィルター6A及び6人は互いに180”
の空間位相差を有する。同様にして移動方向に並んだ一
対の空間フィルター6B及び6Bは互いにtso’の位
相差を有する。又直交方向に並んだ一対の空間フィルタ
ー6A及び6Bは互いに90@の位相差を有し、同様に
一対の空間フィルター6人及び6Bも互いに90°の位
相差を有する。これら4個の空間フィルター6A、6人
。
だ一対の空間フィルター6A及び6人は互いに180”
の空間位相差を有する。同様にして移動方向に並んだ一
対の空間フィルター6B及び6Bは互いにtso’の位
相差を有する。又直交方向に並んだ一対の空間フィルタ
ー6A及び6Bは互いに90@の位相差を有し、同様に
一対の空間フィルター6人及び6Bも互いに90°の位
相差を有する。これら4個の空間フィルター6A、6人
。
6B及び6′r3の各々に対応して4個の受光素子8A
、8人、8B及び8Bが配置されている。これら4個の
受光素子は対応する空間フィルタ一の位相差に応じて各
々180°あるいは90°位相の異なる交流検出信号を
出力する。
、8人、8B及び8Bが配置されている。これら4個の
受光素子は対応する空間フィルタ一の位相差に応じて各
々180°あるいは90°位相の異なる交流検出信号を
出力する。
マスク板5の同一面上にはさらに直交方向に直線的に整
列して3個のスリット7C,7D及び7Eが形成されて
いる。広幅スリット7C及び狭幅スリット7Dは光スポ
ットの結像範囲に対応して配置されており光スポットを
略等分割的に透過する事ができる。又ダミースリット7
Eは光スポットの結像範囲外に配置されており光スポッ
トを透過する事ができない。前述した様に干渉パタンを
形成する回折射出光束はマスク板5の全域を照射する為
に、3つのスリット7C,7D及び7Eは必然的に回折
射出光も透過する事になる。
列して3個のスリット7C,7D及び7Eが形成されて
いる。広幅スリット7C及び狭幅スリット7Dは光スポ
ットの結像範囲に対応して配置されており光スポットを
略等分割的に透過する事ができる。又ダミースリット7
Eは光スポットの結像範囲外に配置されており光スポッ
トを透過する事ができない。前述した様に干渉パタンを
形成する回折射出光束はマスク板5の全域を照射する為
に、3つのスリット7C,7D及び7Eは必然的に回折
射出光も透過する事になる。
特にダミースリット7Eは光スポットを透過しない位置
に配置されている為干渉パタンを形成する射出光束のみ
を透過する。これら3つのスリット7C,7D及び7E
の各々に対応して3個の受光素子8C,8D及び8Eが
配置されている。受光素子8Cは広幅スリット7Cを介
して光スポットを受光する為に、比較的幅の広い参照パ
ルスを含む信号を出力する。この参照パルス信号には干
渉パタンの透過に起因するノイズ信号あるいはノ;・ツ
クグランド信号を含んでいる。又受光素子8Dは狭幅ス
リット7Dを介して光スポットを受光する為に比較的幅
の狭い検出パルスを含む信号を出力する。同様にしてこ
の検出パルス信号には干渉ノくタンの透過に起因するバ
ックグランド信号を含んでいる。さらに受光素子8Eは
ダミースリット7Eを介して出射光束を受光する為に光
スボ・ットに起因するパルスは含まずバックグランド信
号のみを出力する。ところでこのバックグランド信号は
干渉パタンの透過に起因するものであるから交流検出信
号と同一の周期を有する。加えて本実施例においては3
個のスリット7C,7D及び7Eは空間フィルター6A
と同相に配置されているので、バックグランド信号の位
相は受光素子8Aから出力される交流検出信号と同相に
なっている。
に配置されている為干渉パタンを形成する射出光束のみ
を透過する。これら3つのスリット7C,7D及び7E
の各々に対応して3個の受光素子8C,8D及び8Eが
配置されている。受光素子8Cは広幅スリット7Cを介
して光スポットを受光する為に、比較的幅の広い参照パ
ルスを含む信号を出力する。この参照パルス信号には干
渉パタンの透過に起因するノイズ信号あるいはノ;・ツ
クグランド信号を含んでいる。又受光素子8Dは狭幅ス
リット7Dを介して光スポットを受光する為に比較的幅
の狭い検出パルスを含む信号を出力する。同様にしてこ
の検出パルス信号には干渉ノくタンの透過に起因するバ
ックグランド信号を含んでいる。さらに受光素子8Eは
ダミースリット7Eを介して出射光束を受光する為に光
スボ・ットに起因するパルスは含まずバックグランド信
号のみを出力する。ところでこのバックグランド信号は
干渉パタンの透過に起因するものであるから交流検出信
号と同一の周期を有する。加えて本実施例においては3
個のスリット7C,7D及び7Eは空間フィルター6A
と同相に配置されているので、バックグランド信号の位
相は受光素子8Aから出力される交流検出信号と同相に
なっている。
第3図は検出回路9の詳細な回路構成を示すブロック図
である。受光素子8Aには増幅器A4が接続されており
、受光素子8人は増幅器A3に接続されており、受光素
子8Bは増幅器A2に接続されており、受光素子8r3
は増幅器A1に接続されている。増幅器A1及びA2は
比較器C1に接続されており、増幅器へ3及びA4は比
較器C2に接続されている。受光素子8Cは可変抵抗V
RIによって調節可能な可変増幅器A6に接続されてお
り、受光索子8Dは増幅器A5に接続されており、受光
素子8Eは増幅器A7に接続されている。増幅器A5及
び増幅器A7は可変抵抗VR2によって入力レベルの調
節可能な増幅器A8に接続されており、増幅器A5及び
A6は可変抵抗VR3によって入力レベルの調節可能な
増幅器A9に接続されている。増幅器A8及びA9は比
較器C3に接続されており、増幅器A9は所定の基準レ
ベル電圧vREFを入力とする比較器C4に接続されて
いる。比較器C3及びC4はアンド回路からなるゲート
回路Gに人力されている。
である。受光素子8Aには増幅器A4が接続されており
、受光素子8人は増幅器A3に接続されており、受光素
子8Bは増幅器A2に接続されており、受光素子8r3
は増幅器A1に接続されている。増幅器A1及びA2は
比較器C1に接続されており、増幅器へ3及びA4は比
較器C2に接続されている。受光素子8Cは可変抵抗V
RIによって調節可能な可変増幅器A6に接続されてお
り、受光索子8Dは増幅器A5に接続されており、受光
素子8Eは増幅器A7に接続されている。増幅器A5及
び増幅器A7は可変抵抗VR2によって入力レベルの調
節可能な増幅器A8に接続されており、増幅器A5及び
A6は可変抵抗VR3によって入力レベルの調節可能な
増幅器A9に接続されている。増幅器A8及びA9は比
較器C3に接続されており、増幅器A9は所定の基準レ
ベル電圧vREFを入力とする比較器C4に接続されて
いる。比較器C3及びC4はアンド回路からなるゲート
回路Gに人力されている。
第4図は検出回路9の動作を説明する為の波形図である
。以下第4図に従ってレーザロータリーエンコーダの動
作を説明する。受光素子8Aは空間フィルター6Aを介
して移動する干渉ノくタンを受光する事によりA相交流
検出信号を出力する。
。以下第4図に従ってレーザロータリーエンコーダの動
作を説明する。受光素子8Aは空間フィルター6Aを介
して移動する干渉ノくタンを受光する事によりA相交流
検出信号を出力する。
この交流検出信号の周波数はロータリーエンコーダ板の
回転速度を表わしており、波の数はその回転量を表わし
ている。受光素子8人も同様に人相交流検出信号を出力
するがその位相は人相交流検出信号と逆相である。この
位相差は対応する空間フィルター6A及び6Aの180
°の位相差に対応している。受光素子8Bも同一の周波
数を有するn相交流検出信号を出力する。しかしながら
その位相はA相交流検出信号に対して90’異なってい
る。この位相差は対応する空間フィルター6A及び6B
の90@の位相差に起因している。受光素子8nも同一
の周波数を有するn相交流検出信号を出力するが、その
位相はn相交流検出信号に対して逆相となっている。
回転速度を表わしており、波の数はその回転量を表わし
ている。受光素子8人も同様に人相交流検出信号を出力
するがその位相は人相交流検出信号と逆相である。この
位相差は対応する空間フィルター6A及び6Aの180
°の位相差に対応している。受光素子8Bも同一の周波
数を有するn相交流検出信号を出力する。しかしながら
その位相はA相交流検出信号に対して90’異なってい
る。この位相差は対応する空間フィルター6A及び6B
の90@の位相差に起因している。受光素子8nも同一
の周波数を有するn相交流検出信号を出力するが、その
位相はn相交流検出信号に対して逆相となっている。
受光素子8Cは図示する様に広いパルス幅を有する参照
パルス成分及びA相交流検出信号と同一の周波数及び位
相を有するノイズ成分あるいはバックグランド成分を含
んでいる参照パルス信号を出力する。−受光素子8Dは
狭いパルス幅をHする検出パルス成分及びA相交流検出
信号と同一の周波数及び位相を有するノイズ成分を含む
検出パルス信号を出力する。参照パルスと検出パルスは
光スポットの等分割的受光により形成されるのでそのパ
ルス高さは互いに略等しく且つそのピーク位置も略一致
している。受光素子8EはA相交流検出信号と同一の周
波数及び位相を有する交流バックグランド信号を出力す
る。ただしその振幅はA相交流検出信号の振幅に比べて
小さい。
パルス成分及びA相交流検出信号と同一の周波数及び位
相を有するノイズ成分あるいはバックグランド成分を含
んでいる参照パルス信号を出力する。−受光素子8Dは
狭いパルス幅をHする検出パルス成分及びA相交流検出
信号と同一の周波数及び位相を有するノイズ成分を含む
検出パルス信号を出力する。参照パルスと検出パルスは
光スポットの等分割的受光により形成されるのでそのパ
ルス高さは互いに略等しく且つそのピーク位置も略一致
している。受光素子8EはA相交流検出信号と同一の周
波数及び位相を有する交流バックグランド信号を出力す
る。ただしその振幅はA相交流検出信号の振幅に比べて
小さい。
A相交流検出信号及び入相交流検出信号は各々増幅器A
4及びA3で増幅された後比較器C2によって互いに比
較されA相変位信号を発生する。
4及びA3で増幅された後比較器C2によって互いに比
較されA相変位信号を発生する。
互いに逆相の人相交流検出信号及び人相交流検出信号を
比較する事により矩形のパルス列からなるA相変位信号
を作る事ができデジタル処理に適したエンコーダ出力を
得る事ができる。この際温度変化等により入射光束の波
長が変動し交流検出信号の出力レベルが変動してもその
変動はA相及び人相の雨検出信号において同時に起る為
結果的にその変動は互いにキャンセルされ影響を受ける
事がない。同様にしてB相交流検出信号及びB相交流検
出信号は各々増幅′5A2及びA1で増幅された後比較
器C1によって互いに比較され矩形のパルス列からなる
B相変色信号を発生する。図示する様にB相変色信号は
A相変位信号と同一の周期を有するがその位相は90@
ずれている。A相変位信号とB相変色信号の相対的位相
関係によってロータリーエンコーダ板の回転方向を知る
事ができる。
比較する事により矩形のパルス列からなるA相変位信号
を作る事ができデジタル処理に適したエンコーダ出力を
得る事ができる。この際温度変化等により入射光束の波
長が変動し交流検出信号の出力レベルが変動してもその
変動はA相及び人相の雨検出信号において同時に起る為
結果的にその変動は互いにキャンセルされ影響を受ける
事がない。同様にしてB相交流検出信号及びB相交流検
出信号は各々増幅′5A2及びA1で増幅された後比較
器C1によって互いに比較され矩形のパルス列からなる
B相変色信号を発生する。図示する様にB相変色信号は
A相変位信号と同一の周期を有するがその位相は90@
ずれている。A相変位信号とB相変色信号の相対的位相
関係によってロータリーエンコーダ板の回転方向を知る
事ができる。
検出パルス信号は増幅器A5により増幅された後差動増
幅器A8の正側端子に入力される。又交流バックグラン
ド信号は増幅器A7により増幅された後間−の差動増幅
器A8の負側端子に入力される。この際交流バックグラ
ンド信号の入力レベルは可変抵抗VR2によって適当に
調節され正側端子に入力される検出パルス信号のノイズ
成分のレベルと略等しくなる様にする。その結果差動増
幅器A8は交流バックグランド信号と検出パルス信号に
含まれるノイズ成分を互いに打消す様に作動し整形され
た検出パルスのみを出力する。同様にして参照パルス信
号は増幅器A6によって増幅された後差動増幅器A9の
正側端子に人力される。
幅器A8の正側端子に入力される。又交流バックグラン
ド信号は増幅器A7により増幅された後間−の差動増幅
器A8の負側端子に入力される。この際交流バックグラ
ンド信号の入力レベルは可変抵抗VR2によって適当に
調節され正側端子に入力される検出パルス信号のノイズ
成分のレベルと略等しくなる様にする。その結果差動増
幅器A8は交流バックグランド信号と検出パルス信号に
含まれるノイズ成分を互いに打消す様に作動し整形され
た検出パルスのみを出力する。同様にして参照パルス信
号は増幅器A6によって増幅された後差動増幅器A9の
正側端子に人力される。
この時増幅された交流バックグランド信号も同時に差動
増幅器A9の負側端子に入力される。交流バックグラン
ド信号の入力レベルを可変抵抗VR3により適当に設定
する事により参照パルス信号に含まれる交流ノイズ成分
を打消し整形された参照パルスのみを出力する事ができ
る。なお受光素子8Cから出力された参照パルス信号を
増幅する為の増幅SA6は可変抵抗VRIによりその増
幅率を適当に設定する事ができる。本実施例においては
第4図に示す様に整形参照パルスのノくルス高さ即ち電
圧レベルを整形検出パルスの電圧レベルよりも小さく設
定する様に可変抵抗vR1の抵抗値を設定する。
増幅器A9の負側端子に入力される。交流バックグラン
ド信号の入力レベルを可変抵抗VR3により適当に設定
する事により参照パルス信号に含まれる交流ノイズ成分
を打消し整形された参照パルスのみを出力する事ができ
る。なお受光素子8Cから出力された参照パルス信号を
増幅する為の増幅SA6は可変抵抗VRIによりその増
幅率を適当に設定する事ができる。本実施例においては
第4図に示す様に整形参照パルスのノくルス高さ即ち電
圧レベルを整形検出パルスの電圧レベルよりも小さく設
定する様に可変抵抗vR1の抵抗値を設定する。
ノイズ成分が完全に除去された整形検出パルス及び整形
参照パルスは比較器C3に人力される。
参照パルスは比較器C3に人力される。
比較器C3において整形検出パルスは整形参照パルスの
電圧レベルを基準にして比較され矩形パルスを出力する
。本発明によれば互いに比較される検出パルス及び参照
パルスはノイズ成分を実質的に含んでいない為比較2A
C3は安定した比較動作を行なう事ができる。しかし
ながらロータリーエンコーダ板が回転していない状態あ
るいはロータリーエンコーダ板の基準位置が入射光束を
横切らない時点においては比較器C3の両入力が与えら
れず比較器C3の出力は不定状態となる。この様な不定
状態を除く為に整形参照パルスは比較器C4に入力され
所定の基準電圧レベルvREPと比較する事によりゲー
トパルス信号を出力する様にしている。即ちゲートパル
ス信号は参照パルス信号が入力した時にのみ出力される
信号である。そして比較器C3の出力と比較器C4の出
力はゲート回路Gに入力されゲートパルス信号に応答し
て比較器C3の出力を通す為に不定状態を除く事ができ
る。
電圧レベルを基準にして比較され矩形パルスを出力する
。本発明によれば互いに比較される検出パルス及び参照
パルスはノイズ成分を実質的に含んでいない為比較2A
C3は安定した比較動作を行なう事ができる。しかし
ながらロータリーエンコーダ板が回転していない状態あ
るいはロータリーエンコーダ板の基準位置が入射光束を
横切らない時点においては比較器C3の両入力が与えら
れず比較器C3の出力は不定状態となる。この様な不定
状態を除く為に整形参照パルスは比較器C4に入力され
所定の基準電圧レベルvREPと比較する事によりゲー
トパルス信号を出力する様にしている。即ちゲートパル
ス信号は参照パルス信号が入力した時にのみ出力される
信号である。そして比較器C3の出力と比較器C4の出
力はゲート回路Gに入力されゲートパルス信号に応答し
て比較器C3の出力を通す為に不定状態を除く事ができ
る。
第5図は本発明の他の実施例を示す回路ブロック図であ
る。第5図に示される検出回路9は第3図に示す検出回
路と基本的に同一の構成並びに動作を有する。そして同
一の部品には同一の参照番号が付しである。第3図に示
す検出回路と異なる点は交流バックグランド信号を出力
する為の受光素子8Eが取除かれている点である。これ
に対応して固定マスク板5に形成されるべきダミースリ
ットも取除かれている。その代わり本実施例においては
、交流バックグランド信号の信号源として受光素子8A
が用いられている。即ち受光素子8Aは交流検出信号を
出力するのであるが、この交流検出信号は参照パルス信
号及び検出パルス信号に含まれるノイズ成分と同一の周
波数及び同一の位相を何している為交流バックグランド
信号として用いる事ができるのである。即ち受光素子8
Aから出力されるA相交流検出信号は増幅器A4によっ
て増幅された後差動増幅器A8及びA9の負側端子に入
力される。この際各々可変抵抗VR2及びVH2によっ
てA相交流検出信号の入力レベルをノイズ成分のレベル
程度まで下げノイズ成分を除去する様にしている。その
他の動作については第3図に示す検出回路と同一である
のでその説明を省略する。
る。第5図に示される検出回路9は第3図に示す検出回
路と基本的に同一の構成並びに動作を有する。そして同
一の部品には同一の参照番号が付しである。第3図に示
す検出回路と異なる点は交流バックグランド信号を出力
する為の受光素子8Eが取除かれている点である。これ
に対応して固定マスク板5に形成されるべきダミースリ
ットも取除かれている。その代わり本実施例においては
、交流バックグランド信号の信号源として受光素子8A
が用いられている。即ち受光素子8Aは交流検出信号を
出力するのであるが、この交流検出信号は参照パルス信
号及び検出パルス信号に含まれるノイズ成分と同一の周
波数及び同一の位相を何している為交流バックグランド
信号として用いる事ができるのである。即ち受光素子8
Aから出力されるA相交流検出信号は増幅器A4によっ
て増幅された後差動増幅器A8及びA9の負側端子に入
力される。この際各々可変抵抗VR2及びVH2によっ
てA相交流検出信号の入力レベルをノイズ成分のレベル
程度まで下げノイズ成分を除去する様にしている。その
他の動作については第3図に示す検出回路と同一である
のでその説明を省略する。
上述した実施例においてはレーザロータリーエンコーダ
が説明されたが、本発明はこれに限るものではなくレー
ザリニアエンコーダにも同様に適用する事ができる。又
本実施例においてはエンコーダの基準位置情報を得る為
にホログラフィックレンズ格子を用いたがこれに限るも
のではなく例えば基準光学要素として単一のスリットを
用いてもよい。又本実施例においてはエンコーダ板の移
動情報を得る為にコヒーレントな点光源を用いたフレネ
ル回折を利用したがこれに限るものではく、例えば発光
ダイオードから放出されるインコヒーレントな光を移動
スリットにより透過して形成される投影像を利用しても
よい。
が説明されたが、本発明はこれに限るものではなくレー
ザリニアエンコーダにも同様に適用する事ができる。又
本実施例においてはエンコーダの基準位置情報を得る為
にホログラフィックレンズ格子を用いたがこれに限るも
のではなく例えば基準光学要素として単一のスリットを
用いてもよい。又本実施例においてはエンコーダ板の移
動情報を得る為にコヒーレントな点光源を用いたフレネ
ル回折を利用したがこれに限るものではく、例えば発光
ダイオードから放出されるインコヒーレントな光を移動
スリットにより透過して形成される投影像を利用しても
よい。
上述した様に、本発明によれば、出射光束を遮る様に固
定マスク板を配置し、固定マスク板の背部に一対の受光
素子を設け、一方の受光素子によりエンコーダ板の基準
位置情報及びエンコーダ板の移動情報に関連するノイズ
を含む信号を出力し、他方の受光素子によりエンコーダ
板の移動情報のみを含む信号を出力し両信号を互いに電
気的に処理する事によりエンコーダ板の移動情報に起因
するノイズ成分を除去する事により、安定した基準位置
情報の検出が可能となるという効果を存する。
定マスク板を配置し、固定マスク板の背部に一対の受光
素子を設け、一方の受光素子によりエンコーダ板の基準
位置情報及びエンコーダ板の移動情報に関連するノイズ
を含む信号を出力し、他方の受光素子によりエンコーダ
板の移動情報のみを含む信号を出力し両信号を互いに電
気的に処理する事によりエンコーダ板の移動情報に起因
するノイズ成分を除去する事により、安定した基準位置
情報の検出が可能となるという効果を存する。
第1図はレーザロータリーエンコーダの構成を示す模式
的斜視図、第2図はレーザロータリーエンコーダの固定
マスク板及び受光素子の配置関係を示す模式図、第3図
はレーザロータリーエンコーダの検出回路の詳細なブロ
ック図、第4図はレーザロータリーエンコーダの検出回
路の動作を説明する為の波形図、第5図はレーザロータ
リーエンコーダの検出回路の他の実施例を示すブロック
図、及び第6図は従来のレーザエンコーダの原理を示す
為の模式図である。 1・・・固定光源 2・・・エンコーダ板3
・・・−次元回折格子 4・・・ホログラフィックレンズ格子 5・・・マスク板 7C・・・広幅スリット 7E・・・ダミースリット 9・・・検出回路 6・・・空間フィルター 7D・・・狭幅スリット 8・・・受光素子 第4図
的斜視図、第2図はレーザロータリーエンコーダの固定
マスク板及び受光素子の配置関係を示す模式図、第3図
はレーザロータリーエンコーダの検出回路の詳細なブロ
ック図、第4図はレーザロータリーエンコーダの検出回
路の動作を説明する為の波形図、第5図はレーザロータ
リーエンコーダの検出回路の他の実施例を示すブロック
図、及び第6図は従来のレーザエンコーダの原理を示す
為の模式図である。 1・・・固定光源 2・・・エンコーダ板3
・・・−次元回折格子 4・・・ホログラフィックレンズ格子 5・・・マスク板 7C・・・広幅スリット 7E・・・ダミースリット 9・・・検出回路 6・・・空間フィルター 7D・・・狭幅スリット 8・・・受光素子 第4図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、入射光束を生成する為の固定光源と、入射光束を横
切る様に移動するエンコーダ板と、エンコーダ板上にお
いてその移動方向に沿って所定の間隔で形成されたスリ
ットからなり入射光束を周期的に変動する変動出射光束
に変換する光学変調要素と、エンコーダ板の基準位置に
形成されており該基準位置が入射光束を通過する時基準
出射光束を射出する為の光学基準要素と、出射光束を選
択的に透過する為の固定マスク板と、固定マスク板を介
して変動出射光束を受光し対応する交流信号を出力する
為の第一の受光素子と、固定マスク板を介して出射光束
を受光し基準出射光束に起因する検出パルス成分及び変
動出射光束に起因する交流ノイズ成分を含む検出パルス
信号を出力する第二の受光素子と、交流信号に基いて検
出パルス信号を処理する事により交流ノイズ成分を除去
し検出パルスに同期した基準パルス信号を出力しエンコ
ーダ板の基準位置を検出する為の検出回路とからなる光
学式検出装置。 2、該固定マスク板は、基準出射光束及び変動出射光束
の一部を透過する位置に配置された透過スリットと、エ
ンコーダ板の移動方向に直交する方向に沿って該透過ス
リットと整列的に形成され変動出射光束のみを透過する
位置に配置されたダミースリットを有し、該第一の受光
素子はダミースリットの背部に配置され検出パルス成分
を含まない交流バックグランド信号を出力するとともに
、該第二の受光素子は透過スリットの背部に配置され交
流バックグランド成分及び検出パルス成分を含む検出パ
ルス信号を出力する請求項1に記載の光学式検出装置。 3、該固定マスク板は、基準出射光束及び変動出射光束
の一部を透過する位置に配置された透過スリットと、変
動出射光束を90゜又は180゜の位相差を伴って透過
する為の複数の固定スリット群を有し、該第二の受光素
子は該透過スリットの背部に配置され所定の位相の交流
ノイズ成分を含む検出パルス信号を出力するとともに、
該第一の受光素子は複数の固定スリット群から選ばれた
一のスリット群の背部に配置され交流ノイズ成分と同相
の交流検出信号を出力する請求項1に記載の光学式検出
装置。 4、該固定光源はコヒーレントな入射光束を生成する点
光源からなり、該光学基準要素は基準出射光束を光スポ
ットに結像する為のホログラフィックレンズ格子からな
る請求項1に記載の光学式検出装置。 5、該光学変調要素は変動出射光束を干渉パタンに結像
する為の一次元回折格子からなり、該マスク板は干渉パ
タンのピッチに対応した空間周期を有する空間フィルタ
ーを含む請求項4に記載の光学式検出装置。 6、該光学基準要素はエンコーダ板の基準位置に形成さ
れたスリットからなる請求項1に記載の光学式検出装置
。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26859589A JPH03130618A (ja) | 1989-10-16 | 1989-10-16 | 光学式変位検出装置 |
| US07/584,786 US5073710A (en) | 1989-09-21 | 1990-09-19 | Optical displacement detector including a displacement member's surface having a diffractive pattern and a holographic lens pattern |
| DE4030049A DE4030049C2 (de) | 1989-09-21 | 1990-09-20 | Gerät zur fotoelektrischen Ermittlung der Verschiebung eines Verschiebungsglieds |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26859589A JPH03130618A (ja) | 1989-10-16 | 1989-10-16 | 光学式変位検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03130618A true JPH03130618A (ja) | 1991-06-04 |
Family
ID=17460716
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26859589A Pending JPH03130618A (ja) | 1989-09-21 | 1989-10-16 | 光学式変位検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03130618A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5982077A (en) * | 1995-08-11 | 1999-11-09 | Miyota Co., Ltd. | Piezo-electric transducer unit |
-
1989
- 1989-10-16 JP JP26859589A patent/JPH03130618A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5982077A (en) * | 1995-08-11 | 1999-11-09 | Miyota Co., Ltd. | Piezo-electric transducer unit |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3089055B2 (ja) | 光学式変位検出装置 | |
| KR910003830B1 (ko) | 위치검출기의 기준신호 발생장치 | |
| KR920005810A (ko) | 기판상에 마스크 패턴을 투영하는 방법 및 장치 | |
| JPS60243514A (ja) | 光電的測定装置 | |
| JPS61247908A (ja) | 表面形状測定方法およびシステム | |
| ATE89411T1 (de) | Positionsmesseinrichtung. | |
| JP2003130688A (ja) | ロータリーエンコーダ装置 | |
| US5572019A (en) | Encoder with varying width light receiver and apparatus having the encoder | |
| JPH03130618A (ja) | 光学式変位検出装置 | |
| US4775788A (en) | Apparatus for detecting position of a rotating element using a two-grating moire pattern | |
| JPH1090008A (ja) | エンコーダの原点位置検出装置 | |
| JP2003161645A (ja) | 光学式エンコーダ | |
| US5276323A (en) | Optical movement detector detecting a position of an optical gravity center | |
| JPH03137517A (ja) | 光学式変位検出装置 | |
| EP0609419B1 (en) | Interferometric probe for distance measurement | |
| WO1992007281A1 (en) | Position fixing | |
| JPH09505150A (ja) | 直角回折エンコーダ | |
| JPH0450720A (ja) | 光学式測長装置 | |
| US3450889A (en) | Radiation sensitive apparatus for measuring linear dimensions | |
| JPS6213603B2 (ja) | ||
| JP2822225B2 (ja) | 光学式変位検出装置 | |
| JPH01176914A (ja) | レーザー干渉式エンコーダ | |
| US4808807A (en) | Optical focus sensor system | |
| JPH03130617A (ja) | 光学式変位検出装置 | |
| JP4340371B2 (ja) | 光学走査装置 |