JPS6236517A - ２次元デイジタル変位検出方式 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、イメージラインセンサを利用した２次元ディ
ジタル変位検出方式に関するものである。

〔従来技術〕

従来、イメージラインセンサを利用した２次元ディジタ
ル変位検出装置においては、第４図及び第５図に示す如
く、光学マスク１上に形成された互いに直交する直線よ
り形成きれた鋸歯状のパターン１ａをイメージラインセ
ンサ２上に投影し、投影された明部（又は暗部）の総幅
の変化よりＸ方向の変位を、明部（又は暗部）全体の仮
想基準線からの変位よりＹ方向の変位を検出している。

ここで鋸歯状にパターンｌａを多数配列したのは、各パ
ターン１ａに対する変化量を平均化し分解能を向上移せ
ることにある。

なお、第４図において、２ａはイメージラインセンサ２
の素子配列線であり、また、第５図において、３はパタ
ーン１ａをイメージラインセンサ２の素子配列線２ａ上
に投影するための光源である。

第６図は上記２次元ディジタル変位検出装置のＸ、Ｙ方
向の変位に対する光学マスクの鋸歯状バターン１ａとイ
メージラインセンサ２の素子配列線２ａとの関係を詳細
に示す図である。同図において、３１は仮想基準線であ
り、図示されていないイメージラインセンサの出力信号
を処理する回路で仮想されている。

信号の処理は、１番目の四部（又は暗部）の仮想基準線
３１を基準としだ幅Ａｉ、Ｂｉの変化量ΔＡｉ＝Ａｉ、
−Ａｉ。

ΔＢｉ＝Ｂｉ＋−Ｂｉ。

・・・・（１） を得、これにより Ｘ　＝　１　／　２　ｎΣ（ＡＡｉ＋八ＢｉへＬＩ＋１ Ｙ＝１／２ｎΣ（ΔＡｔ−ΔＢｉ） ・・・・（２） （ｎは光学マスク１の鋸歯状パターン１ａの総数である
）を演算する方法で行なわれる。

ここで（１）式の過程を経ないで直接的にΔＡｉ、ΔＢ
ｉを得る方法を採用してもよい。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら上記従来例のように鋸歯状パターンを使用
した場合、イメージラインセンサの温度特性、照射光量
の変化等により、明暗を判別するイメージラインセンサ
の出力が変動し、最終的な変位検知信号に誤差を生じる
欠点があった。

このような変動による誤差は第４図に示ずα。

βの如く幅Ａｉ　、Ｂｉに同相的であるため、幅Ａｉ、
Ｂｉの和より変化を得るＸ方向に顕著で、その差より変
位を得るＹ方向ではほとんど認められない。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、従来技術の
如くＸ方向の検出信号に生じる誤差を除去した２次元デ
ィジタル変位検出方式を提供することにある。

〔問題点を解決するだめの手段〕

上記問題点を解決するため本発明は、光学マスク上に形
成されるパターンを、先端が９０度の角度を持った楔形
をその先端の向きを互いに反転させて１対とし、これを
多数対直線状に配列した形状とすると共に、該パターン
の直線がイメージラインセンサの素子配列線に平行にな
るように配置してイメージラインセンサに投影されるよ
うに構成した。

〔作用〕

上記の如く構成することにより、イメージラインセンサ
の各種要因による受感感度変化で生じる誤差はＸ、Ｙい
づれの方向に対しても同等となるので、イメージライン
センサの出力変動に対して差動的な演算手段により該誤
差をキャンセルすることが可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明に係る２次元ディジタル変位検出装置の
基本構成を示す図である。２次元ディジタル変位検出装
置の基本的構成は第４図及び第５図と同様であるが、光
学マスク５１には、図示するように先端が９０度の角度
を持った楔形のパターン５１ａ、５１ｂをその先端の向
きを互いに反転させ１対のパターンとし、これを多数対
直線状に配列して形成したものを使用する。なお、各パ
ターン５１ａ、５１ｂの大きさ及びパターン間の間隔は
、測定最大値を保証できるように適切に製作する。

第２図は上記２次元ディジタル変位検出装置における、
Ｘ、Ｙ方向の変位に対する１対のパターン５１ａ、５１
ｂとイメージラインセンサの素子配列線２ａとの関係を
示す図である。同図において、３１ａ、３１ｂは前記第
６図の仮想線３１と同様であり、それぞれパターン５１
ａ、５１ｂに対応している。信号の処理は、ｉ組目のパ
ターン対の内、パターン５１ａに対しては前記（１）式
と同様の処理により、ΔＡｉ、ΔＢｉを得、同様にして
パターン５１ｂに対しては仮想基準線３１ｂを基準とし
た幅Ｃｉ、Ｄｉの変化量 ΔＣ１＝Ｃ４＋−Ｃｉ。

ΔＤｉ＝Ｄｉ＋−Ｄｉ。

・・・・（３） を得る。

更に変化量ΔＡｉ、ΔＢｉ、ΔＣｉ、ΔＤｉより Ｙ　＝　１／４Ｎ　　Σ　（（ΔＡｉ−ΔＢｉ）＋（Δ
Ｃｉ−八Ｄｉへ）ｉ＝１ ・・　・・　（４） （Ｎは、配列されたパターンの対数である）を演算する
。

ここで変化量ΔＡｔ、ΔＢｉ、ΔＣｉ、ΔＤｉは、上記
（３）式の過程を経ないで、直接的に計数する手段を利
用してもよい。

このような、パターン５１ａ、５１ｂを用いてＸ及びＹ
を検知する場合、第３図のα、β、７゜Ｓに示すように
、イメージラインセンサのｇ度ｆ化等による明暗検知境
界のシフトは、同相的であるから、（４）式に示す如く
Ｘ及びＹのそれぞれの演算に差動的過程を経ることによ
り互いに打ち消し合うことが可能になる。

上記実施例によれば、第１図に示す如く先端が９０度の
角度を持った楔形状のパターン５１ａ。

５１ｂをその先端の向きを互いに反転させて１対とした
パターンを多数対配列したものを用い、上記（４）式で
示される差動的過程を経た演算を行なえば、イメージラ
インセンサの各種要因による受感感度変化で生じる誤差
はＸ、Ｙいづれの方向に対しても同等で且つ極めてノ」
１さいものにすることが可能となる。

〔発明の効果〕

以上、説明したように本発明によれば、光学マスクのパ
ターンを先端が９０度の角度を持った楔形をその先端の
向きを互いに反転させて１対とし、これを多数対直線状
に配列した形状としたので、イメージラインセンサの各
種要因による受感感度変化で生じる誤差はＸ、Ｙいづれ
の方向に対しても同等で且つ極めて手許くすることがで
きる。従って、本発明を変位検出機能を必要とする２次
元振動計、２次元位置決め器等の各種計測器に用いれば
極めて優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る２次元ディジタル変位検出装置の
基本構成を示す図、第２図は上記２次元ディジタル変位
検出装置におけるＸ、Ｙ方向の変位に対する１対のパタ
ーンとイメージラインセンサの素子配列線との関係を示
す図、第３図はイメージラインセンサの感度変化等によ
る明暗検知境界のシフトを示す図、第４図及び第５図は
従来の２次元ディジタル変位検出装置の基本構成を示す
図、第６図及び第７図は従来の２次元ディジタル変位検
出装置のＸ、Ｙ方向の変位に対する光学マスクの鋸歯状
パターンとイメージラインセンサ、２素子配列線との関
係を示す図である。 図中、２・・・・イメージラインセンサ、５１・・・・
光学マスク、５１ａ、５１ｂ・・・・パターン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. イメージラインセンサと、光学マスクと、該光学マスク
   上に形成されたパターンをイメージラインセンサ上に投
   影する照明手段とを具備する２次元ディジタル変位検出
   装置において、前記光学マスク上に形成されるパターン
   を先端が９０度の角度を持った楔形をその先端の向きを
   互いに反転させて１対とし、これを多数対直線状に配列
   した形状とすると共に、該パターンの直線がイメージラ
   インセンサの素子配列線に平行になるように配置してイ
   メージラインセンサに投影される明暗により互いに直交
   するＸ、Ｙ方向の変位を検出することを特徴とする２次
   元ディジタル変位検出方式。