JPH04351917A - 位置検出装置 - Google Patents
位置検出装置Info
- Publication number
- JPH04351917A JPH04351917A JP3126314A JP12631491A JPH04351917A JP H04351917 A JPH04351917 A JP H04351917A JP 3126314 A JP3126314 A JP 3126314A JP 12631491 A JP12631491 A JP 12631491A JP H04351917 A JPH04351917 A JP H04351917A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- slit plate
- light
- sine
- cosine
- emitting diode
- 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
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ロータリエンコーダ、
リニアエンコーダ、ポテンションメータなどの位置検出
装置に関するものである。
リニアエンコーダ、ポテンションメータなどの位置検出
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、位置検出装置としてのたとえばロ
ータリエンコーダを構成している回転スリット板と固定
スリット板の各開口部（窓）の形状は矩形であり、回転
スリット板が回転することによって発生する両開口部共
通の形状の時間変化は三角形を形成する。したがって、
ロータリエンコーダに発生する信号は発光ダイオードか
ら放射された光束が両スリット板が交差して生じる開口
部を通過して受光センサ上に照射される光束の形状に比
例するから、発生する電気信号も三角波になる。いま、
簡単のために回転スリット板、固定スリット板の開口部
の形状をともに同一寸法の正方形または長方形とし、回
転スリット板が回転すると図３（Ａ）に示すように共通
の開口部分の形状Ｓは次式で示される。
ータリエンコーダを構成している回転スリット板と固定
スリット板の各開口部（窓）の形状は矩形であり、回転
スリット板が回転することによって発生する両開口部共
通の形状の時間変化は三角形を形成する。したがって、
ロータリエンコーダに発生する信号は発光ダイオードか
ら放射された光束が両スリット板が交差して生じる開口
部を通過して受光センサ上に照射される光束の形状に比
例するから、発生する電気信号も三角波になる。いま、
簡単のために回転スリット板、固定スリット板の開口部
の形状をともに同一寸法の正方形または長方形とし、回
転スリット板が回転すると図３（Ａ）に示すように共通
の開口部分の形状Ｓは次式で示される。
【０００３】
【数１】
【０００４】このように、形状Ｓの変化は一次関数で示
され、周期的に作図すると、図３（Ｂ）のように三角波
になる。また、従来のエンコーダでは、１個の発光ダイ
オードから放射される光線を１個の球面の光学レンズを
用いて２次元の範囲内で平行光線にするためには、使用
する光学レンズの肉厚を通常１００ ｍ程度に厚くしな
ければならなかった。
され、周期的に作図すると、図３（Ｂ）のように三角波
になる。また、従来のエンコーダでは、１個の発光ダイ
オードから放射される光線を１個の球面の光学レンズを
用いて２次元の範囲内で平行光線にするためには、使用
する光学レンズの肉厚を通常１００ ｍ程度に厚くしな
ければならなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の構
成においては、センサから発生する電気信号は三角波と
なり、サーボシステムに適した低歪正弦、余弦波曲線の
出力は原理的には得られず、高解像度を得ることはむつ
かしいという問題があった。また、２次元の範囲内で平
行光線を得るためには、使用する光学系を薄くできず、
エンコーダを超薄型に構成できないという問題もあった
。
成においては、センサから発生する電気信号は三角波と
なり、サーボシステムに適した低歪正弦、余弦波曲線の
出力は原理的には得られず、高解像度を得ることはむつ
かしいという問題があった。また、２次元の範囲内で平
行光線を得るためには、使用する光学系を薄くできず、
エンコーダを超薄型に構成できないという問題もあった
。
【０００６】本発明は上記問題を解決するもので、発光
ダイオードから放射される光線が、スリット板の移動方
向に対して垂直な方向の１次元的平行光線を形成するよ
うに複数の半筒型レンズよりなるマイクロレンズアレイ
を開発採用し、この１次元的平行光線がスリット板の開
口部を通過して照射される受光面積の時間変化がサーボ
システムに適した低歪正弦、余弦波曲線を形成するため
の専用パターンの窓を備えた受光センサアレイを開発採
用し、超薄型、高精度、高分解能を得ることができる位
置検出装置を提供することを目的とするものである。
ダイオードから放射される光線が、スリット板の移動方
向に対して垂直な方向の１次元的平行光線を形成するよ
うに複数の半筒型レンズよりなるマイクロレンズアレイ
を開発採用し、この１次元的平行光線がスリット板の開
口部を通過して照射される受光面積の時間変化がサーボ
システムに適した低歪正弦、余弦波曲線を形成するため
の専用パターンの窓を備えた受光センサアレイを開発採
用し、超薄型、高精度、高分解能を得ることができる位
置検出装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の位置検出装置は、発光ダイオードに、スリ
ット板の移動方向に対して垂直な方向に軸線を有する複
数の半筒型レンズよりなるマイクロレンズアレイを装着
して、スリット板の移動方向に対して垂直な方向に平行
な１次元的平行光線をスリット板に向って放射させ、上
記スリット板の開口部を通過した光束が照射される受光
センサアレイは、その受光面積の時間変化が正弦、余弦
曲線を形成するような専用パターンをもった窓を備えた
構成にしたものである。
に、本発明の位置検出装置は、発光ダイオードに、スリ
ット板の移動方向に対して垂直な方向に軸線を有する複
数の半筒型レンズよりなるマイクロレンズアレイを装着
して、スリット板の移動方向に対して垂直な方向に平行
な１次元的平行光線をスリット板に向って放射させ、上
記スリット板の開口部を通過した光束が照射される受光
センサアレイは、その受光面積の時間変化が正弦、余弦
曲線を形成するような専用パターンをもった窓を備えた
構成にしたものである。
【０００８】
【作用】上記構成により、発光ダイオードに装着された
複数の半筒型レンズよりなるマイクロレンズアレイから
スリット板の移動方向に対して垂直な方向に平行に形成
される１次元的平行光線がスリット板に向って放射され
、スリット板の開口部を通過した１次元的平行光線の光
束は、低歪正弦、余弦波発生用窓を通して受光センサア
レイに照射される。したがって受光センサアレイ上の受
光面積の時間変化が低歪正弦、余弦波曲線になるので、
受光センサアレイの出力は、従来のような三角波曲線と
は異なり、正弦、余弦基本波に対して２次、３次成分が
減少した低歪正弦、余弦波となり、高分解能が得られて
、ＤＣサーボモータなどの高速位置決め制御が容易とな
る。しかも発光ダイオードに装着されるマイクロレンズ
アレイは１次元的平行光線を発光させる複数の半筒型レ
ンズで構成するので、従来のように、２次元の平行光線
にするために光学レンズを肉厚によるような必要性はな
く、全体として超薄型に構成できる。
複数の半筒型レンズよりなるマイクロレンズアレイから
スリット板の移動方向に対して垂直な方向に平行に形成
される１次元的平行光線がスリット板に向って放射され
、スリット板の開口部を通過した１次元的平行光線の光
束は、低歪正弦、余弦波発生用窓を通して受光センサア
レイに照射される。したがって受光センサアレイ上の受
光面積の時間変化が低歪正弦、余弦波曲線になるので、
受光センサアレイの出力は、従来のような三角波曲線と
は異なり、正弦、余弦基本波に対して２次、３次成分が
減少した低歪正弦、余弦波となり、高分解能が得られて
、ＤＣサーボモータなどの高速位置決め制御が容易とな
る。しかも発光ダイオードに装着されるマイクロレンズ
アレイは１次元的平行光線を発光させる複数の半筒型レ
ンズで構成するので、従来のように、２次元の平行光線
にするために光学レンズを肉厚によるような必要性はな
く、全体として超薄型に構成できる。
【０００９】
【実施例】以下本発明の一実施例を図面を参照しながら
説明する。図１は本発明の一実施例の位置検出装置とし
てのロータリエンコーダの構成を示す斜視図である。
説明する。図１は本発明の一実施例の位置検出装置とし
てのロータリエンコーダの構成を示す斜視図である。
【００１０】図１において、１は発光ダイオード、２は
発光ダイオード１に装着された複数の半筒型レンズより
なる超薄型のマイクロレンズアレイであり、このマイク
ロレンズアレイ２は半筒型レンズの軸線が回転スリット
板３の回転方向に対して垂直な方向になるように発光ダ
イオード１に装着されており、このマイクロレンズアレ
イ２を通して回転スリット板３の回転方向に対して垂直
な方向に平行な１次元的平行光線４が形成されて、回転
スリット板３に向って放射される。５は回転スリット板
３に形成された開口部で、マイクロレンズアレイ２から
放射される１次元的平行光線４を通過させるように、た
とえば０．９ °のピッチのスリット（近似矩形）に構
成されている。
発光ダイオード１に装着された複数の半筒型レンズより
なる超薄型のマイクロレンズアレイであり、このマイク
ロレンズアレイ２は半筒型レンズの軸線が回転スリット
板３の回転方向に対して垂直な方向になるように発光ダ
イオード１に装着されており、このマイクロレンズアレ
イ２を通して回転スリット板３の回転方向に対して垂直
な方向に平行な１次元的平行光線４が形成されて、回転
スリット板３に向って放射される。５は回転スリット板
３に形成された開口部で、マイクロレンズアレイ２から
放射される１次元的平行光線４を通過させるように、た
とえば０．９ °のピッチのスリット（近似矩形）に構
成されている。
【００１１】６は回転スリット板３を介し発光ダイオー
ド１に対向して配置された受光センサアレイ、７，８は
受光センサアレイ６の表面に形成され、受光面積の時間
変化がサーボシステムに適した低歪正弦、余弦曲線を形
成するための専用パターンの紡錘形の窓であり、これら
低歪正弦、余弦波発生用窓７，８は回転スリット板３の
開口部５に対応してピッチ０．９ °で、かつ正弦、余
弦波曲線として互いに９０°の位相ずれをもつように形
成されている。
ド１に対向して配置された受光センサアレイ、７，８は
受光センサアレイ６の表面に形成され、受光面積の時間
変化がサーボシステムに適した低歪正弦、余弦曲線を形
成するための専用パターンの紡錘形の窓であり、これら
低歪正弦、余弦波発生用窓７，８は回転スリット板３の
開口部５に対応してピッチ０．９ °で、かつ正弦、余
弦波曲線として互いに９０°の位相ずれをもつように形
成されている。
【００１２】図２は受光センサアレイ６に形成される低
歪正弦、余弦波発生用窓７，８の形状を示したものであ
り、それぞれ回転スリット板３の中心側に対応する位置
に形成された小円弧部と、回転スリット板３の円周側に
対応する位置に形成される大円弧部と、それらの両端同
士を連結する斜線部との組み合わせにより形成されてお
り、全体として紡錘形に構成されている。また、小円弧
部の弦長ａ、大円弧部の弧長ｂ、両弦間の距離ｃは回転
スリット板３の径の大きさや窓７，８が対応する回転ス
リット板３の径方向の位置に適合する値に設定され、こ
れら窓７，８はそれぞれのビッチλが０．９ °で配設
されるとともに、正弦、余弦出力用として９０°の位置
ずれをもたせるために、λ／４ピッチの０．２２５ °
のずれをもって配設されている。
歪正弦、余弦波発生用窓７，８の形状を示したものであ
り、それぞれ回転スリット板３の中心側に対応する位置
に形成された小円弧部と、回転スリット板３の円周側に
対応する位置に形成される大円弧部と、それらの両端同
士を連結する斜線部との組み合わせにより形成されてお
り、全体として紡錘形に構成されている。また、小円弧
部の弦長ａ、大円弧部の弧長ｂ、両弦間の距離ｃは回転
スリット板３の径の大きさや窓７，８が対応する回転ス
リット板３の径方向の位置に適合する値に設定され、こ
れら窓７，８はそれぞれのビッチλが０．９ °で配設
されるとともに、正弦、余弦出力用として９０°の位置
ずれをもたせるために、λ／４ピッチの０．２２５ °
のずれをもって配設されている。
【００１３】このような形状の低歪正弦余弦波発生用窓
７，８により受光センサアレイ６の正弦、余弦波出力は
、正弦、余弦基本波に対する２次、３次成分が−５０ｄ
Ｂ以下の低歪正弦、余弦波で出力させることができる。 したがって、この回転スリット板３の１回転で発生する
４００ パルスによる各正弦、余弦波出力を電気的に２
５６ 個に分割すれば、１０２４００パルス／回転の高
分解能でＤＣサーボモータなどの高速位置決め制御を容
易に行える。
７，８により受光センサアレイ６の正弦、余弦波出力は
、正弦、余弦基本波に対する２次、３次成分が−５０ｄ
Ｂ以下の低歪正弦、余弦波で出力させることができる。 したがって、この回転スリット板３の１回転で発生する
４００ パルスによる各正弦、余弦波出力を電気的に２
５６ 個に分割すれば、１０２４００パルス／回転の高
分解能でＤＣサーボモータなどの高速位置決め制御を容
易に行える。
【００１４】なお、以上の説明では主としてロータリエ
ンコーダを例にとって説明したが、その他の位置検出装
置、たとえば回転スリット板の代わりに直線状スリット
板を採用することによって、超小型、超薄型のリニアエ
ンコーダまたはボテンションメータなどへ応用できるこ
とはもちろんである。
ンコーダを例にとって説明したが、その他の位置検出装
置、たとえば回転スリット板の代わりに直線状スリット
板を採用することによって、超小型、超薄型のリニアエ
ンコーダまたはボテンションメータなどへ応用できるこ
とはもちろんである。
【００１５】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、複数の
半筒型レンズよりなるマイクロレンズアレイを用い、半
筒型レンズの軸線がスリット板の移動方向に対して垂直
な方向になるように配置することにより、スリット板の
開口部を通過する光束はスリット板の移動方向に対して
垂直な方向に均一的に形成される１次元的平行光線で得
られるので、マイクロレンズアレイを、従来のように２
次元の範囲内で平行光線を得るようにした光学レンズに
比べて、超薄型に構成できる。さらに、受光センサアレ
イの出力信号は、受光面積の時間変化が正弦、余弦波曲
線を形成するような低歪正弦余弦波発生用窓を通して得
られるので、解像度は高く、高分解能のエンコーダが容
易に得られる。そのため、応用例として高分解能ＤＣサ
ーボモータ制御用などに用いることができ、その適用範
囲は広い。
半筒型レンズよりなるマイクロレンズアレイを用い、半
筒型レンズの軸線がスリット板の移動方向に対して垂直
な方向になるように配置することにより、スリット板の
開口部を通過する光束はスリット板の移動方向に対して
垂直な方向に均一的に形成される１次元的平行光線で得
られるので、マイクロレンズアレイを、従来のように２
次元の範囲内で平行光線を得るようにした光学レンズに
比べて、超薄型に構成できる。さらに、受光センサアレ
イの出力信号は、受光面積の時間変化が正弦、余弦波曲
線を形成するような低歪正弦余弦波発生用窓を通して得
られるので、解像度は高く、高分解能のエンコーダが容
易に得られる。そのため、応用例として高分解能ＤＣサ
ーボモータ制御用などに用いることができ、その適用範
囲は広い。
【図１】本発明の一実施例の位置検出装置としてのロー
タリエンコーダの構成を示す斜視図である。
タリエンコーダの構成を示す斜視図である。
【図２】図１のロータリエンコーダにおける受光センサ
アレイの低歪正弦、余弦波発生用窓の平面図である。
アレイの低歪正弦、余弦波発生用窓の平面図である。
【図３】回転スリット板が回転することにより発生する
回転スリット板と固定スリット板の両開口部共通の形状
の従来の時間変化を説明する図である。
回転スリット板と固定スリット板の両開口部共通の形状
の従来の時間変化を説明する図である。
１ 発光ダイオード
２ 半筒型レンズよりなるマイクロレン
ズアレイ３ 回転スリット板 ４ 一次元的平行光線 ５ 回転スリット板開口部（近似矩形）
６ 受光センサアレイ
ズアレイ３ 回転スリット板 ４ 一次元的平行光線 ５ 回転スリット板開口部（近似矩形）
６ 受光センサアレイ
Claims (1)
- 【請求項１】 発光ダイオードに装着されて、スリッ
ト板の開口部を通過する光束が上記スリット板の移動方
向に対して垂直な方向に平行光線を形成するように軸線
が上記垂直方向に配置された複数の半筒型レンズよりな
るマイクロレンズアレイと、上記スリット板の開口部を
通過した光束を照射される受光面積の時間変化が正弦、
余弦曲線を形成するような低歪正弦、余弦波発生用窓を
もった受光センサアレイとを備えたことを特徴とする位
置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3126314A JPH04351917A (ja) | 1991-05-30 | 1991-05-30 | 位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3126314A JPH04351917A (ja) | 1991-05-30 | 1991-05-30 | 位置検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04351917A true JPH04351917A (ja) | 1992-12-07 |
Family
ID=14932120
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3126314A Pending JPH04351917A (ja) | 1991-05-30 | 1991-05-30 | 位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04351917A (ja) |
-
1991
- 1991-05-30 JP JP3126314A patent/JPH04351917A/ja active Pending
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