JPS63298003A - 移動体の移動量検出装置 - 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】 ［発明の利用分舒］ この発明は移動体の移動量を光電式に検出するいわゆる
フォトリフレクタの如き移動量検出装置に関し、特に、
従来の同種装置よりも微小移動量の検出を行うことので
きる、改良された移動量検出装置に関するものである。

［発明の背景］ 投光素子と受光素子とを有した静止検出器で移動体上の
明暗のパターンを読み取ることによって該移動体の移動
量を検出する、いわゆるフォトリフレクタは従来から知
られている。

従来公知のフォトリフレクタでは、投光素子及び受光素
子とパターンとの距離や投光素子と受光素子との間隔に
くらべてパターンのピッチが大きい場合はＳ／Ｎ比のよ
い信号を得ることができるがパターンのピッチが小さい
場合はＳ／Ｎ比が著しく低下するという欠点があった。

第４図はフォトリフレクタにおいてパターンのピッチが
粗い場合と細かい場合とにおける光束の状態と受光素子
の出力信号とを示したものである。第４図において、１
は投光素子、２は受光素子、３は矢印方向に移動するパ
ターン、である。

第４図（ａ）はパターン３の明暗部のピッチが粗い場合
であＬ、この場合は同図にて明らかなようにパターン３
で正反射して受光素子２中に入射してくる光束には二ピ
ッチ分のパターンしか人らないので第４図（Ｃ）に示す
ように受光素子２の出力信号の波形はパターン３に対応
したものとなＬ、従って、出力信号のＳ／Ｎ比は良好で
あるが、パターン３のピッチが粗いので微小移動量の検
出はできない。

第４図（ｂ）はパターン３のピッチが細かい場合を示し
ておＬ、この場合はパターン３で正反射して受光素子２
に入る光束にはパターンの１ピッチ以上が入っているの
で移動量の検出が不可能である。すなわち、第４図（ｄ
）　　に示すように受光素子２の出力信号の波形はパタ
ーンのピッチを表わさないものとなる。

なお、第４図（ｂ）よりもパターンのピッチが粗くて受
光素子２の出力信号の波形がかなり規則正しい凹凸を示
す場合であっても、パターン３の暗部における反射率が
実際には零でないため、出力信号のＳ／Ｎ比は悪くなる
ことがわかっている。

［発明の目的コ この発明の目的は、従来のフォトリフレクタの欠点を排
除し、微小移動量を高精度に検出することかできるｇ動
量検出装置を提供することである。

［発明の概要］ 本発明による移動量検出装置では、開口を備えたマスク
が該検出器（すなわち、投光素子と受光素子）と該パタ
ーンとの間に配置されるとともに該マスクの開口が備え
た該投光素子と該受光素子とのほぼ中間位置に配置され
、該マスクの該開口の巾Ｘが下記の式、 ａ≦Ｘ≦（ｄ　＋　ｌ　Ｄ　−ａ　ｌ　）　−＋　ａを
満たすように設計されていることを特徴とするものであ
る。

ここに、ａ：該投光素子と該受光素子の並び方向におけ
る該パターンの高反射部の巾、ｄ：該投光素子と該受光
素子との中心間隔、ｌ：該マスクと該パターンとの距離
、 Ｌ：該投光素子と該パターンとの距離、Ｄ：該投光素子
の直径（パターン３の移動方向に沿った長さ）、である
。

［発明の実施例］ 以下に第１図乃至第３図を参照して本発明の詳細な説明
する。

第１図は本発明による移動量検出装置の構造を示したも
のであＬ、第４図と同じ符号で示された部材は第４図の
従来の検出装置と同じ部材である。

本実施例の移動量検出装置では、検出器（投光素子１と
受光素子２）とパターン３との間にマスク４が配置され
るとともに該マスク４の開口が該投光素子と該受光素子
とのほぼ中間位置に配置され、該開口の巾Ｘが式 大きさに設計されていることを特徴とするものである。

７８１図の装置では、パターン３の明暗部のピッチや投
光素子１と受光素子２の大きさ及び位置関係は第４図（
ｂ）に示した従来装置と同じであるが、マスク４を配置
したことによＬ、パターン３で正反射した光束のうち受
光素子２に入射するものが限定されるため、Ｓ／Ｎ比の
よい出力信号が得られる。すなわち、受光素子２に入射
光束であるため、出力信号中の雑音が少なくなる。

第２図はマスク４の開口の巾Ｘを決定するための理論を
説明するための図であＬ、投光素子１から出た光束がパ
ターン３で反射した後に受光素子２に入射する折返し光
学系を展開したものである。

第２図において、４′及び４″はマスク４の開口縁を表
わしておＬ、パターン３の高反射部で反射した光束（同
図では透過部分に相当する）が投光素子１の中心部と受
光素子２の中心部とを結ぶ２本の線分Ｒ１及びＲ２とし
て描かれている。

なお、第２図において、ａは投光素子１と受光素子２の
並び方向におけるパターンの高反射部の巾、ｄは投光素
子１と受光素子２の中心間隔、Ｌはマスク４とパターン
３との距離、Ｌは投光素子１とパターン３の距離、Ｄは
投光素子１の大きさくパターン３の８勅方向に沿った長
さ）である。

第２図（ａ）はＤ≧ａの場合であＬ、この場合はマスク
４の開口の中心がパターン３の高反射部の中心と重なっ
ている時である。パターン３の高反射光束、すなわち開
口ａで正反射する光束（図では開口ａを透過する光束、
を透過させるマスク開口寸法は下側の線分Ｒ１で決Ｌ、
線分Ｒ１の近傍のマスク開口縁４′の位置−は第２図（
ａ）に示す幾何学的関係から スフ４の開口の巾Ｘは、 ｘ　＝　（ｄ　＋　Ｄ　−ａ　）　−＋　ａ　　となる
。

Ｎ　２　図（ｂ）はＤ≦ａの場合を示しておＬ、この場
合は前記と同様の考察によＬ、上側の線分Ｒ２に近いマ
スク開口縁４′の位置によってマスク４の開口の巾Ｘが
決定される。すなわち、ｘ　＝　（ｄ　−Ｄ　＋　ａ　
）　−＋　ａ　　となる。

従って、第２図（ａ）の場合のＸと第２図（ｂ）の場合
のＸとを一式にまとめて表わすと、この式はマスク４の
開口巾寸法Ｘの理論値を表わしているが、マスク４の開
口巾Ｘがこの式で表わされる寸法より大きいと、パター
ン３の低反射部（図では非透過部）に当る光束が多くな
Ｌ、必要な信号光束（図においては透過光束）は増加せ
ずに雑音光束のみが増加して検出信号のＳ／Ｎ比が低下
することになる。

また、第２図（ａ）では線分Ｒ２とマスク開口縁４″と
の間に余裕（間隙）があＬ、第２図（ｂ）では線分Ｒ１
とマスク開口縁４′　との間に余裕（間隙）があるため
、低反射部に関する光束が受光素子２に入射してＳ／Ｎ
比を若干下げることになる。

従って、マスク開口の巾Ｘの値を前記理論式の値より小
さくすると信号光束はやや少くなるが低反射部からの光
束がなくなるため、Ｓ／Ｎ比は改善される。それ故、Ｓ
／Ｎ比を良好にするためには ましい。Ｘの最大値をこの値よりも大きくならぬように
マスク４の開口を設計すると、光量の絶対量が検出に充
分な大きさである時には効果的である。

一方、マスク４とパターン３との距＠ｆＬが非常に小さ
い場合は、上式の右辺第１項は小さな値となるのでＸの
値はａに近くなＬ、また、マスク４の開口巾Ｘがａより
も小さくなるとパターンの検出は不可能になるのでＸが
ａよりも少くとも大きい値であることは必要条件となる
。

従って、Ｘが ℃ ａ≦Ｘ≦（ｄ　＋　ｌ　Ｄ　−ａ　ｌ　）　−＋　ａな
る条件を満すようにマスク４を設計することによってど
のような微小パターンの検出も可能であるとともにＳ／
Ｎ比のよい出力信号を得ることができることになる。

第２図（Ｃ）は前記の式で（ｄ＋１Ｄ−ａｌ）く０とな
る場合を図示したものであＬ、この場合は正反射光束の
すべてがパターンの高反射部に入射して受光素子２に入
射する光束はすべてがパターン３の高反射部から出た光
束となる。

従って、この場合はマスク４°を設置する必要がないが
、マスク４の開口巾Ｘがａであればよい。

第３図は本発明装置の別の実施例の平面図である。なお
、この実施例の装置も前記の理論に基いて構成されてい
ることは当然である。

第３図において、１は投光素子、２は受光素子、３は矢
印方向に回転する円板形のパターンであＬ、投光素子１
及び受光素子２とパターン３との間に配置されたマスク
４は扇形の開口を有しておＬ、該扇形開口の周縁部の円
弧の曲率中心はパターン３の中心と同心である。また、
マスク４の開口の巾は前記の条件式に基づいて設計され
ている。

なお、以上に示した実施例は本発明をフォトリフレクタ
型の検出装置に適用した場合であるが、本発明をフォト
インタラプタ型の検出装置にも適用しうることは明らか
である。すなわち、フォトインタラプタ型の検出装置に
本発明を適用する場合には、パターンの前後のほぼ同一
距離に同一開口のパターンを設ければよい。

［発明の効果］ 以上に説明したように、本発明によれば、従来装置では
検出不可能であった微細なパターンをも検出することが
できるとともにＳ／Ｎ比のよい出力信号を得ることがで
きる移動量検出装置を提供することができる。また、本
発明の装置によれば、マスクとパターンとが離れている
場合であってもＳ／Ｎ比を向上させることができ、高精
度の検出が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の移動量検出装置の概略構成を示した図
、第２図（ａ）乃至第２図（ｃ）は本発明装置に装備さ
れたマスクの開口巾の理論値と条件式とを導くための原
理を示した図、第３図は本発明装置の実施例の平面図、
第４図（ａ）乃至（ｋ）は従来公知のフォトリフレクタ
型検出装置における問題点を説明するための図である。 １・・・投光素子、　　　２・・・受光素子、３・・・
パターン、　　　４・・・マスク。 第２図 （Ｃ） 第４図 （α）（ｂ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定間隔をおいて横並びに配置された投光素子と
   受光素子とで構成された検出器を有 し、該投光素子と該受光素子の並び方向に沿って相対移
   動する所定ピッチのパターンを該検出器によって検出す
   るように構成した移動体の移動量検出装置において、 開口を備えたマスクが該検出器と該パター ンとの間に配置されるとともに該マスクの該開口は該投
   光素子と該受光素子とのほぼ中間の位置に配置されてお
   り、該マスクの該開口の巾ｘが、該投光素子と該受光素
   子との中心間隔をｄ、該投光素子と該パターンとの距離
   をＬ、該マスクと該パターンの距離をｌ、該投光素子と
   該受光素子の並び方向における該パターンの高反射部の
   巾をａ、該投光素子と該受光素子の並び方向の該投光素
   子の投光部の大きさをＤとした時、 ａ≦ｘ≦（ｄ＋｜Ｄ−ａ｜）ｌ／Ｌ＋ａ で表わされる大きさに設計されていることを特徴とする
   移動体の移動量検出装置。
2. （２）特許請求の範囲第１項において、該パターンが回
   転する放射状のパターンであり、該マスクの開口が該パ
   ターンの回転中心と同心の円弧によって形成された扇形
   になっていることを特徴とする移動体の移動量検出装 置。