JPH0776701B2 - Optical displacement detector - Google Patents
Optical displacement detectorInfo
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- JPH0776701B2 JPH0776701B2 JP30669091A JP30669091A JPH0776701B2 JP H0776701 B2 JPH0776701 B2 JP H0776701B2 JP 30669091 A JP30669091 A JP 30669091A JP 30669091 A JP30669091 A JP 30669091A JP H0776701 B2 JPH0776701 B2 JP H0776701B2
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は光学式変位検出装置、特
に三格子型の光学式変位検出装置の改良に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical displacement detecting device, and more particularly to improvement of a three-grating type optical displacement detecting device.
【0002】[0002]
【従来の技術】各種測定機、工作機械、更に最近は各種
情報機械等で、相対移動する二つの部材の変位量を検出
するために各種変位検出装置が用いられており、特に非
接触で変位量検出が必要なところに光学式変位検出装置
が汎用される。この光学式変位検出装置は、相対移動す
るそれぞれの部材にメインスケール、インデックススケ
ールを設け、例えばインデックススケールに設けられた
格子を介してメインスケールに光を照射し、更にメイン
スケールの格子を介した光を受光器にて受光し、その位
相変化等から前記部材の相対移動量を検出するものであ
る。このような光学式変位検出器としては、通常の2種
類の格子の重なり合いの変化を利用した検出器の他に、
3種類の格子を利用した三格子型変位検出器が周知であ
る(Journal of the optical society of America, 196
5, vol.55, No.4, p373-381)。2. Description of the Related Art In various measuring machines, machine tools, and more recently, various information machines, various displacement detecting devices are used to detect the amount of displacement of two members that move relative to each other. Optical displacement detectors are commonly used where quantity detection is required. This optical displacement detection device is provided with a main scale and an index scale on each member that moves relatively, for example, irradiates the main scale with light through a grating provided on the index scale, and further through a main scale grating. Light is received by a light receiver, and the relative movement amount of the member is detected from the phase change and the like. As such an optical displacement detector, in addition to a detector that utilizes a change in the overlap of two normal types of gratings,
A three-lattice type displacement detector using three types of lattices is well known (Journal of the optical society of America, 196
5, vol.55, No.4, p373-381).
【0003】図10に示す三格子型変位検出器10は、
平行配置された第二格子12及び第三格子14と、両格
子12,14の間に相対移動可能に平行配置された第一
格子16と、前記第二格子16の図中左側に配置された
発光素子18と、前記第三格子14の図中右側に配置さ
れた受光素子20と、を含む。そして、発光素子18か
ら出射された光は第二格子12、第一格子16、第三格
子14を介して受光素子20に至り、該受光素子20は
各格子12,16,14で制限された照明光を光電変換
し、更にプリアンプ22で増幅して検出信号sを得る。The three-lattice type displacement detector 10 shown in FIG.
The second grating 12 and the third grating 14 arranged in parallel, the first grating 16 arranged in parallel so as to be relatively movable between the two gratings 12 and 14, and the second grating 16 arranged on the left side in the drawing. It includes a light emitting element 18 and a light receiving element 20 arranged on the right side of the third grating 14 in the drawing. Then, the light emitted from the light emitting element 18 reaches the light receiving element 20 through the second grating 12, the first grating 16, and the third grating 14, and the light receiving element 20 is restricted by the respective gratings 12, 16, 14. The illumination light is photoelectrically converted and further amplified by the preamplifier 22 to obtain a detection signal s.
【0004】ここで、第一格子16が、第二格子12及
び第三格子14に対して例えばx方向に相対移動する
と、発光素子18からの照明光のうち、格子12,1
6,14により遮蔽される光量が徐々に変化し、検出信
号sは略正弦波として出力される。そして、前記第一格
子26のピッチP1と検出信号sの波長P1が対応し、該
検出信号sの波長及びその分割値より前記基準格子16
の相対移動量を測定するものである。従って、第一格子
16を相対移動する一方の移動部材に、また第二格子1
2及び第三格子14を他方の移動部材にそれぞれ設置す
ることにより、両移動部材の相対移動量を検出すること
ができる。Here, when the first grating 16 moves relative to the second grating 12 and the third grating 14 in the x direction, for example, the gratings 12, 1 of the illumination light from the light emitting element 18 are moved.
The amount of light blocked by 6, 14 gradually changes, and the detection signal s is output as a substantially sine wave. The pitch P 1 of the first grating 26 and the wavelength P 1 of the detection signal s correspond to each other, and the reference grating 16 is obtained from the wavelength of the detection signal s and its division value.
The amount of relative movement of is measured. Therefore, one moving member that relatively moves the first grating 16 and the second grating 1
By disposing the second and third gratings 14 on the other moving member, the relative movement amount of both moving members can be detected.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところで、相対移動部
材の移動変位量を微分すれば、両移動部材の相対速度を
得ることができるため、前述したような変位検出装置を
速度検出装置として用いることも考えられる。ところ
が、光電変換されて得られる検出信号が従来のように正
弦波状であると、その微分信号もやはり三角関数(余弦
波)になるので、速度演算が複雑であるという課題があ
った。一方、移動変位量を三角波状に出力することがで
きれば、簡易な微分回路で高速に信号を処理することが
可能となるため、リニアモータ等に代表される高速移動
体の速度制御用に三角波状出力信号を得ることのできる
検出装置の要望が強い。By differentiating the moving displacement amount of the relative moving member, the relative speed of both moving members can be obtained. Therefore, the displacement detecting device as described above is used as the speed detecting device. Can also be considered. However, if the detection signal obtained by photoelectric conversion has a sine wave shape as in the conventional case, the differential signal thereof also becomes a trigonometric function (cosine wave), which causes a problem that the speed calculation is complicated. On the other hand, if the movement displacement amount can be output in a triangular wave shape, the signal can be processed at high speed with a simple differentiating circuit. Therefore, a triangular wave shape can be used for speed control of a high-speed moving object represented by a linear motor or the like. There is a strong demand for a detection device that can obtain an output signal.
【0006】しかし、従来提案されている光学式変位検
出装置では略三角波状出力信号を得ることを可能とした
ものは見受けられるが、出力信号の極大値、極小値付近
が曲線を描いてしまう「なまり」が生じ、より的確な三
角波状出力信号を得ることのできる光学式変位検出装置
の開発が待たれていた。本発明は前記従来技術の課題に
鑑みなされたものであり、その目的は簡易な構成で「な
まり」の極めて少ない三角波状の検出信号を得ることの
できる光学式変位検出装置を提供することにある。[0006] However, although it has been found that the conventionally proposed optical displacement detection device makes it possible to obtain a substantially triangular wave output signal, a curve is drawn around the maximum value and the minimum value of the output signal. The "blurring" has occurred, and the development of an optical displacement detection device capable of obtaining a more accurate triangular wave output signal has been awaited. The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and an object thereof is to provide an optical displacement detection device capable of obtaining a detection signal having a triangular wave shape with extremely few "blurring" with a simple configuration. .
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明は、第二格子、第一格子、第三格子で制限され
た光の周期的な強度変化より前記メインスケール及びイ
ンデックススケールの相対移動を検出する光学式変位検
出装置において、前記第一格子は、明線部中央に補正暗
線を設け、また暗線部中央に補正明線を有することを特
徴とする。また、請求項2記載の光学式変位検出装置
は、補正暗線及び補正明線は、それぞれ明線部、暗線部
の1/10〜1/5の幅であることを特徴とする。In order to achieve the above object, the present invention provides the main scale and the index scale of the main scale and the index scale based on the periodic intensity change of light limited by the second grating, the first grating and the third grating. In the optical displacement detection device for detecting relative movement, the first grating has a correction dark line in the center of the bright line portion and has a correction bright line in the center of the dark line portion. Further, in the optical displacement detection device according to a second aspect of the present invention, the correction dark line and the correction bright line have a width of 1/10 to 1/5 of the bright line portion and the dark line portion, respectively.
【0008】[0008]
【作用】本発明にかかる光学式変位検出装置は、前述し
たように第二格子の暗線部に補正明線、明線部に補正暗
線が設けられているので、通常「なまり」を生じる検出
信号の極大部及び極小部において前記補正明線、補正暗
線が作用し、なまりの少ない三角波形状検出信号を得る
ことができる。すなわち、「なまり」を生じるのは、第
三格子を通過する光のコントラストが明部及び暗部にお
いて光の回折作用によりなだらかな曲線を描くことに起
因する。一方、本発明によれば前記コントラストの極大
部において光量を若干減少する方向に作用し、またコン
トラストの極小部において光量を若干増加する方向に作
用する。従って、光の回折作用によりなだらかな曲線と
なる部分は補正明線、補正暗線により削られ、コントラ
ストはほぼ直線により構成される矩形波状ないし台形波
状となる。この結果、メインスケールとインデックスス
ケールを相対移動させた場合、受光器により光電変換し
て得られる検出信号は「なまり」の極めて少ないものと
なる。In the optical displacement detection device according to the present invention, the correction bright line is provided in the dark line portion of the second grating and the correction dark line is provided in the bright line portion as described above, and therefore, the detection signal that normally causes "blurring" The correction bright line and the correction dark line act on the maximum portion and the minimum portion, and a triangular wave shape detection signal with less rounding can be obtained. That is, the "blurring" occurs because the contrast of the light passing through the third grating draws a gentle curve in the bright portion and the dark portion due to the diffraction effect of the light. On the other hand, according to the present invention, the light amount is slightly decreased at the maximum contrast portion, and the light amount is slightly increased at the minimum contrast portion. Therefore, the portion that becomes a gentle curve due to the diffracting action of light is cut by the correction bright line and the correction dark line, and the contrast becomes a rectangular wave shape or a trapezoidal wave shape formed by almost straight lines. As a result, when the main scale and the index scale are moved relative to each other, the detection signal obtained by photoelectric conversion by the light receiver has very little "blurring".
【0009】[0009]
【実施例】以下、図面に基づき本発明の好適な実施例を
説明する。なお、前記従来技術と対応する部分には符号
100を加えて示し、説明を省略する。図1には本発明
の一実施例にかかる光学式変位検出装置の基本構成を示
す縦断面図が示されており、また図2には図1II−II線
での断面図が示されている。同図において、光学式変位
検出装置110は、そのメインスケール130が移動部
材132に設けられ、又インデックススケール134が
移動部材136に設けられている。そして、移動部材1
32,136の相対移動量を検出するものである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. It should be noted that the reference numeral 100 is added to the portion corresponding to the above-mentioned conventional technique and the description thereof is omitted. FIG. 1 is a vertical sectional view showing the basic structure of an optical displacement detecting device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II of FIG. . In the figure, in the optical displacement detection device 110, the main scale 130 thereof is provided on the moving member 132, and the index scale 134 is provided on the moving member 136. And the moving member 1
The amount of relative movement of 32 and 136 is detected.
【0010】インデックススケール134の図1中上面
には、一個の発光素子118及び四個の受光素子120
a,120b,…120dが配置されている。発光素子
118及び各受光素子120のリード線は、プリント基
板138に固定されている。前記ガラス基板よりなるメ
インスケール130には、図3に示すように図中X方向
へ伸長する長尺状の第一格子116が設けられ、該第一
格子116はその伸長方向と直交する方向への反射線部
(明線部)及び透過線部(暗線部)より構成される。一
方、インデックススケール134は、図4から明らかな
ように、第二格子112及び第三格子114a,114
b,…114dを備えている。そして、第二格子112
は前記発光素子118に対応してX方向と直交するよう
に形成された透過格子よりなる。また第三格子114
a,114b,…114dはそれぞれ受光素子120
a,120b,…120dに対応する透過格子よりな
る。On the upper surface of the index scale 134 in FIG. 1, one light emitting element 118 and four light receiving elements 120 are provided.
a, 120b, ... 120d are arranged. The lead wires of the light emitting element 118 and each light receiving element 120 are fixed to the printed board 138. As shown in FIG. 3, the main scale 130 made of the glass substrate is provided with a long first grating 116 extending in the X direction in the figure. The first grating 116 extends in a direction orthogonal to the extending direction. It is composed of a reflection line portion (bright line portion) and a transmission line portion (dark line portion). On the other hand, the index scale 134, as is clear from FIG. 4, has the second lattice 112 and the third lattices 114a, 114.
b, ... 114d. Then, the second lattice 112
Corresponds to the light emitting device 118 and is formed of a transmission grating formed so as to be orthogonal to the X direction. Also, the third lattice 114
114d are light receiving elements 120, respectively.
a, 120b, ... 120d.
【0011】ここで、本実施例は、反射式変位検出装置
であるため格子間がワイドギャップとならざるを得ず、
このため回折の影響を大きく受ける。そこで、光電変換
出力に直線部部を多くするため、 第二格子112の明線部幅を、第一格子116の明線
部幅と同程度とする。 第三格子114の明線部幅を、第二格子112と第一
格子116の格子間ギャップuと、第二格子112と第
三格子114の格子間ギャップ(u+v)の比(反射式
では常に2)に応じて、第一格子116の明線部幅の2
倍程度とする。こととしている。なお、第二格子112
の明線部幅は、回折効果の影響を防ぐためには細い方が
望ましいが、明線部幅が細すぎると光エネルギーが小さ
くなるので、第一格子116の明線部幅と同程度が望ま
しい。また、反射式の場合、実験によると格子間ギャッ
プが小さすぎると正弦波状となるので、格子間ギャップ
u=vが1mm以上であることが望ましい。Since the present embodiment is a reflection type displacement detecting device, there is no choice but to have a wide gap between the gratings.
Therefore, it is greatly affected by diffraction. Therefore, in order to increase the linear portion in the photoelectric conversion output, the bright line portion width of the second grating 112 is set to be approximately the same as the bright line portion width of the first grating 116. The bright line portion width of the third grating 114 is defined as the ratio of the interstitial gap u between the second grating 112 and the first grating 116 and the interstitial gap (u + v) between the second grating 112 and the third grating 114 (in the reflection type, it is always According to 2), the width of the bright line portion of the first grating 116 is 2
Double the amount. I have decided. The second lattice 112
It is desirable that the width of the bright line portion of is thin in order to prevent the influence of the diffraction effect. However, if the width of the bright line portion is too thin, the light energy becomes small. . Further, in the case of the reflection type, it is desirable that the interstitial gap u = v is 1 mm or more because experiments show that if the interstitial gap is too small, the interstitial gap becomes sinusoidal.
【0012】以上の点を考慮して、本実施例においては
第一格子116のピッチP1を100μm(明線部50μ
m、暗線部50μm、補正暗線w=4μm、補正明線w=
4μm)、第二格子112のピッチP2を400μm(明
線部40μm、暗線部360μm)、第三格子114のピ
ッチP3を200μm(明線部100μm、暗線部100
μm)とした。In consideration of the above points, in the present embodiment, the pitch P 1 of the first grating 116 is 100 μm (the bright line portion 50 μm).
m, dark line portion 50 μm, corrected dark line w = 4 μm, corrected bright line w =
4 μm), the pitch P 2 of the second grating 112 is 400 μm (bright line portion 40 μm, dark line portion 360 μm), and the pitch P 3 of the third grating 114 is 200 μm (bright line portion 100 μm, dark line portion 100).
μm).
【0013】以上のように構成された光学式変位検出装
置によれば、発光素子118から出光した光Lは第二格
子114a,114b,…114dを介して第一格子1
16に反射され、該反射光は第三格子114a,114
b,…114dを介して受光素子120a,120b,
…120dに受光され、X方向への相対移動を前記三格
子システムにより検出することができる。本発明におい
て特徴的なことは、第一格子の明線部中央に補正暗線を
設け、暗線部中央に補正明線を設けたことであり、この
ために本実施例においては第一格子を図5に示すように
構成している。According to the optical displacement detection device constructed as described above, the light L emitted from the light emitting element 118 passes through the second gratings 114a, 114b, ...
16 and the reflected light is reflected by the third gratings 114a, 114.
b, ... 114d through the light receiving elements 120a, 120b,
The light is received by 120d, and the relative movement in the X direction can be detected by the three-grating system. A feature of the present invention is that the correction dark line is provided in the center of the bright line portion of the first grating and the correction bright line is provided in the center of the dark line portion. It is configured as shown in FIG.
【0014】同図より明らかなように、第一格子116
は明線部150a,150b,…及び暗線部152a,
152b,…を有している。そして、各明線部150中
央には補正暗線(w=4μm)154a,154b,…
が設けられ、暗線部152a,152b,…中央には補
正明線(w=4μm)156a,156b,…が設けら
れている。このため、前記図10に相当する構成を、本
実施例においては図6のように表わすことができる。な
お、同図(A)は格子構成、同図(B)は第三格子11
4を通過した光のコントラスト、同図(C)は本実施例
により得られる光のコントラストを示す。As is clear from the figure, the first grating 116
Are light line portions 150a, 150b, ... And dark line portions 152a,
It has 152b, .... The correction dark lines (w = 4 μm) 154a, 154b, ...
Are provided, and correction bright lines (w = 4 μm) 156a, 156b, ... Are provided in the center of the dark line portions 152a, 152b ,. Therefore, the structure corresponding to FIG. 10 can be expressed as shown in FIG. 6 in the present embodiment. It should be noted that FIG. 9A shows a lattice configuration, and FIG.
4 shows the contrast of the light having passed through 4, and FIG. 7C shows the contrast of the light obtained by this example.
【0015】同図において、発光素子118からの照射
光Lは第二格子112、第一格子116、第三格子11
4を光学的に通過して受光素子に至る。ここで、同図に
示すように第二格子112、第一格子116、第三格子
114の光学的透過部が一直線上に並んだ静止状態を想
定する。そして、同図二点鎖線枠Dに示すように、第二
格子112の明線部幅がほぼゼロの線光源と捉らえるこ
とができる理想的な状態では、受光素子に照射される光
のコントラストは同図(B)に一点鎖線で示されるよう
に矩形波状となり、第一格子116を相対移動させた場
合に得られる光電変換信号波形は完全な三角波状とな
る。しかし、第二格子の実際的な明線幅、光の回折を考
慮すると、同図(B)に実線で示すように極大部及び極
小部になだらかな曲線を有する疑似台形波状の信号波形
となってしまう。In the figure, the irradiation light L from the light emitting element 118 is the second grating 112, the first grating 116, and the third grating 11.
The light passes through 4 to reach the light receiving element. Here, it is assumed that the optical transmission portions of the second grating 112, the first grating 116, and the third grating 114 are aligned in a straight line as shown in FIG. Then, as shown by a two-dot chain line frame D in the same figure, in an ideal state in which the bright line portion width of the second grating 112 can be regarded as a line light source, the light emitted to the light receiving element is The contrast has a rectangular wave shape as shown by the alternate long and short dash line in FIG. 7B, and the photoelectric conversion signal waveform obtained when the first grating 116 is relatively moved has a perfect triangular wave shape. However, considering the practical bright line width and light diffraction of the second grating, a pseudo trapezoidal signal waveform having a gentle curve at the maximum and minimum portions as shown by the solid line in FIG. Will end up.
【0016】これに対し、本実施例においては、図6
(E)に示すように明線部150中央に補正暗線15
4、暗線部152中央に補正明線156を有する。この
結果、コントラストの極大部にあっては前記補正暗線1
54により光量が減少する方向に作用し、また検出信号
の極小部にあっては前記補正明線156により光量が増
加する方向に作用するため、図6(B)に点線で示すよ
うに補正波形が描かれる。On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG.
As shown in (E), the correction dark line 15 is formed in the center of the bright line portion 150.
4. A correction bright line 156 is provided at the center of the dark line portion 152. As a result, at the maximum contrast, the correction dark line 1
54 acts on the direction in which the light amount decreases, and in the minimum portion of the detection signal, the corrected bright line 156 acts on the direction in which the light amount increases. Therefore, as shown by the dotted line in FIG. Is drawn.
【0017】この結果、図6(B)において実線部分と
点線部分を重畳することにより同図(C)に示すように
ほぼ完全な台形波状のコントラストを得ることができ、
実質的に曲線部分を除去することができる。従って、メ
インスケール132及びインデックススケール134を
相対的に移動させることにより、受光器120からは
「なまり」の極めて少ない三角波状検出信号を得ること
ができる。そして、本実施例において、前記受光器12
0a,120b,120c,120dの出力は図7に示
す増幅回路にて差動増幅された電圧出力とされる。すな
わち受光器120a,120b…120dはそれぞれフ
ォトトランジスタよりなり、そのフォトトランジスタ1
20aの電流出力Iaは、並列接続されたオペレーショ
ンアンプ170及び抵抗172よりなる電流・電圧変換
アンプ174により電圧変化として出力される。また、
フォトトランジスタ120bの電流出力Ibは、同様の
構成を有する電流・電圧変換アンプ176により電圧変
化として出力される。各フォトトランジスタ120a,
120bの電流出力Ia,Ibは逆位相であることから、
並列接続された抵抗178及びオペレーションアンプ1
80よりなる差動増幅アンプ182により差動増幅する
ことで、図8(A)に実線で示すような電圧出力A相出
力を得ることができる。また、同様にして受光器120
c,120dの出力より、前記A相出力とは90度位相
がずれ、しかも差動増幅されたB相出力(図8(A)点
線で示す)を得ることができる。As a result, by superimposing the solid line portion and the dotted line portion in FIG. 6B, it is possible to obtain almost perfect trapezoidal wave-shaped contrast as shown in FIG. 6C.
Substantially curved portions can be eliminated. Therefore, by relatively moving the main scale 132 and the index scale 134, it is possible to obtain a triangular wave detection signal from the photodetector 120 with very little “blurring”. Then, in the present embodiment, the light receiver 12
The outputs of 0a, 120b, 120c and 120d are voltage outputs differentially amplified by the amplifier circuit shown in FIG. That is, each of the light receivers 120a, 120b ... 120d is composed of a phototransistor.
The current output I a of 20 a is output as a voltage change by a current / voltage conversion amplifier 174 including an operation amplifier 170 and a resistor 172 connected in parallel. Also,
The current output I b of the phototransistor 120b is output as a voltage change by the current / voltage conversion amplifier 176 having the same configuration. Each phototransistor 120a,
Since the current outputs I a and I b of 120 b have opposite phases,
A resistor 178 and an operational amplifier 1 connected in parallel
By performing differential amplification by the differential amplification amplifier 182 composed of 80, it is possible to obtain the voltage output A-phase output as shown by the solid line in FIG. Similarly, the light receiver 120
From the outputs of c and 120d, it is possible to obtain the B-phase output (shown by the dotted line in FIG. 8A) which is 90 degrees out of phase with the A-phase output and which has been differentially amplified.
【0018】本実施例においてA相出力及びB相出力
は、図8(A)に示すようにそれぞれ三角波形状とな
り、それぞれの出力を微分回路182,184により微
分することによりA相出力からは図8(B)の実線に示
す微分信号が、またB相出力からは同図に点線で示す微
分信号が得られ、それぞれの微分信号の大きな方を最大
値選択回路186にて選択出力することにより、速度に
比例する信号を得ることができる。すなわち、三角波状
検出信号であるA相信号及びB相信号について、メイン
スケール132とインデックススケール136の移動方
向xの電圧をExとすると、その絶対値は次式で示すご
とく変位xに比例している。 |Ex|=|k・x| ここで、kは傾きを表わす比例定数である。従って、そ
の微分をとると次式に示すごとくとなる。 |dEx/dt|=|k・dx/dt|=|k・vx| ここで、vxは速度であり、前記図8(B)に示す微分
信号の最大値がそれぞれその時点での速度vxの比例関
数となる。In the present embodiment, the A-phase output and the B-phase output each have a triangular wave shape as shown in FIG. 8A, and each output is differentiated by differentiating circuits 182 and 184 to obtain The differential signal indicated by the solid line 8 (B) and the differential signal indicated by the dotted line in the figure are obtained from the B-phase output, and the larger one of the differential signals is selected and output by the maximum value selection circuit 186. , A signal proportional to speed can be obtained. That is, for the A-phase signal and the B-phase signal that are triangular wave detection signals, if the voltage in the moving direction x of the main scale 132 and the index scale 136 is Ex, the absolute value thereof is proportional to the displacement x as shown in the following equation. There is. | E x | = | k · x | where k is a proportional constant representing the slope. Therefore, the derivative is as shown in the following equation. | DE x / dt | = | k · dx / dt | = | k · v x | Here, v x is the speed, and the maximum value of the differential signal shown in FIG. It is a proportional function of the velocity v x .
【0019】以上のように本実施例にかかる三格子型光
学式変位検出器によれば、適正な三角波形状出力を得る
ことができ、特に速度検出等を行なう際に好適である。
なお、前記図6では説明の都合上、第一格子を透過型に
置き換えて説明したが、むろん図1に示す反射型の光学
式変位検出器に対応させれば図9に示すような光学系を
得ることができる。また、本実施例では第二格子のピッ
チP2を400μmとしたが、例えばピッチP2を200
μm(明線部40μm、暗線部160μm)として光エネ
ルギーを多くとるようにすることも好適である。また、
透過式変位検出器に本発明を適用する場合には、格子間
ギャップu,vを非常に小さくすることにより回折効果
の影響を小さくすることができるので、前述した第二格
子の明線幅の規定、或いは第三格子の明線幅の規定等を
行なわなくても略三角波形状の信号を得ることができ、
直接本発明を適用することにより「なまり」のない三角
波形状の出力信号を得ることができる。As described above, the three-grating type optical displacement detector according to the present embodiment can obtain an appropriate triangular wave shape output, and is particularly suitable for speed detection.
In FIG. 6, the first grating is replaced with the transmission type for the sake of convenience of description, but it goes without saying that if the reflection type optical displacement detector shown in FIG. Can be obtained. Further, in the present embodiment, the pitch P 2 of the second grating is 400 μm, but the pitch P 2 is 200
It is also preferable to use a large amount of light energy as μm (bright line portion 40 μm, dark line portion 160 μm). Also,
When the present invention is applied to the transmission type displacement detector, it is possible to reduce the influence of the diffraction effect by making the inter-grating gaps u and v very small. It is possible to obtain a substantially triangular wave-shaped signal without prescribing or defining the bright line width of the third grating,
By directly applying the present invention, it is possible to obtain a triangular wave-shaped output signal without "blurring".
【0020】[0020]
【発明の効果】以上説明したように本発明にかかる光学
式変位検出装置によれば、第一格子の明線部中央に補正
暗線を設け、暗線部中央に補正明線を設けたので、「な
まり」の極めて少ない適正な三角波形状出力を得ること
ができる。As described above, according to the optical displacement detection device of the present invention, the correction dark line is provided at the center of the bright line portion of the first grating and the correction bright line is provided at the center of the dark line portion. It is possible to obtain an appropriate triangular wave shape output with very little "blurring".
【図1】本発明の一実施例にかかる光学式変位検出装置
の概略構成の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a schematic configuration of an optical displacement detection device according to an embodiment of the present invention.
【図2】前記実施例にかかる光学式変位検出装置の発光
素子及び受光素子の配置の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of an arrangement of a light emitting element and a light receiving element of the optical displacement detection device according to the embodiment.
【図3】前記実施例にかかる光学式変位検出装置のメイ
ンスケール(第一格子)の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a main scale (first grating) of the optical displacement detection device according to the embodiment.
【図4】前記実施例にかかる光学式変位検出装置のイン
デックススケール(第二格子及び第三格子)の説明図で
ある。FIG. 4 is an explanatory diagram of index scales (second grating and third grating) of the optical displacement detection device according to the embodiment.
【図5】前記実施例にかかる第一格子の詳細構成の説明
図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a detailed configuration of a first grating according to the embodiment.
【図6】前記実施例にかかる光学式変位検出装置の作用
の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of an operation of the optical displacement detection device according to the embodiment.
【図7】本実施例に用いられる差動増幅回路の説明図で
ある。FIG. 7 is an explanatory diagram of a differential amplifier circuit used in this embodiment.
【図8】速度比例信号の出力状態の説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of an output state of a speed proportional signal.
【図9】反射式変位検出装置の前記図6相当図である。9 is a view of the reflection type displacement detection device corresponding to FIG.
【図10】一般的な三格子型変位検出装置の説明図であ
る。FIG. 10 is an explanatory diagram of a general three-lattice type displacement detection device.
10,110 光学式変位検出装置 118 発光素子 120 受光素子 12,112 第二格子 14,114 第三格子 16,116 第一格子 130 メインスケール 134 インデックススケール 150 明線部 152 暗線部 154 補正暗線 156 補正明線 10,110 Optical displacement detection device 118 Light emitting element 120 Light receiving element 12,112 Second grating 14,114 Third grating 16,116 First grating 130 Main scale 134 Index scale 150 Bright line part 152 Dark line part 154 Correction dark line 156 Correction Clear line
フロントページの続き (72)発明者 黒木 真吾 神奈川県川崎市高津区坂戸165番地 株式 会社 ミツトヨ 開発研究所内 (56)参考文献 実開 平3−30819(JP,U)Front Page Continuation (72) Inventor Shingo Kuroki 165 Sakado, Takatsu-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Mitutoyo R & D Laboratory, Inc. (56) References
Claims (2)
と、 前記メインスケールに対し相対的に移動するインデック
ススケール上に形成され、前記第一格子を光学的に挟ん
で配置される第二格子及び第三格子と、 前記第二格子の第一格子非対向面側に配置された光源
と、 前記第三格子の第一格子非対向面側に配置された受光器
と、 を含み、前記第二格子、第一格子、第三格子で制限され
た光の周期的な強度変化より前記メインスケール及びイ
ンデックススケールの相対移動を検出する光学式変位検
出装置において、 前記第一格子は、明線部中央に補正暗線を、また暗線部
中央に補正明線を有することを特徴とする光学式変位検
出装置。1. A first grating formed on a main scale, and a second grating formed on an index scale that moves relative to the main scale, the second grating being arranged so as to optically sandwich the first grating. And a third grating, a light source arranged on the first grating non-facing surface side of the second grating, and a light receiver arranged on the first grating non-facing surface side of the third grating, In the optical displacement detection device for detecting relative movement of the main scale and the index scale from the periodic intensity change of light limited by the two gratings, the first grating, and the third grating, the first grating is a bright line portion. An optical displacement detection device having a correction dark line in the center and a correction bright line in the center of the dark line portion.
いて、補正暗線及び補正明線は、それぞれ明線部、暗線
部の1/10〜1/5の幅であることを特徴とする光学
式変位検出装置。2. The optical displacement detection device according to claim 1, wherein the corrected dark line and the corrected bright line have widths of 1/10 to 1/5 of the bright line portion and the dark line portion, respectively. Displacement detection device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30669091A JPH0776701B2 (en) | 1991-10-25 | 1991-10-25 | Optical displacement detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30669091A JPH0776701B2 (en) | 1991-10-25 | 1991-10-25 | Optical displacement detector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05118881A JPH05118881A (en) | 1993-05-14 |
| JPH0776701B2 true JPH0776701B2 (en) | 1995-08-16 |
Family
ID=17960139
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30669091A Expired - Fee Related JPH0776701B2 (en) | 1991-10-25 | 1991-10-25 | Optical displacement detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0776701B2 (en) |
-
1991
- 1991-10-25 JP JP30669091A patent/JPH0776701B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05118881A (en) | 1993-05-14 |
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