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JP4595697B2 - Reflective optical gap sensor - Google Patents

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JP4595697B2
JP4595697B2 JP2005179060A JP2005179060A JP4595697B2 JP 4595697 B2 JP4595697 B2 JP 4595697B2 JP 2005179060 A JP2005179060 A JP 2005179060A JP 2005179060 A JP2005179060 A JP 2005179060A JP 4595697 B2 JP4595697 B2 JP 4595697B2
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嚆二 鈴木
吉田  康
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Yaskawa Electric Corp
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Description

本発明は、対抗配置された2つの物体間の間隙を検出するギャップセンサに関し、光の回折像を利用した反射型光ギャップセンサに関する。   The present invention relates to a gap sensor that detects a gap between two opposing objects, and relates to a reflective optical gap sensor that uses a diffraction image of light.

従来、発光ダイオードからの光を被測定面に照射し、その反射光をフォトダイオードで受光し、検出部と被測定面のギャップ変動に対する光強度の変化を検出する反射型光ギャップセンサが開示されている(例えば、特許文献1参照)。
図10は従来の反射型ギャップセンサの主要部のブロック図である。
図10において、72は被測定面、73は検出部、74は点灯部、75は演算部である。
検出部73は、LED81と、このLED81から放射されて被測定面72で反射された反射光を受光するフォトダイオード82を備えている。
点灯部74は、LED81を所定の周波数で点滅させるための駆動電源である。
演算部75は、フォトダイオード82の短絡電流から検出部73の上端と被測定面72との間のギャップ長を算出するもので、電流増幅器91と、バンドパスフイルタ92と、整流回路93と、平滑回路94と、演算回路95と、線形ゲイン補償回路96とで構成されている。
Conventionally, a reflective optical gap sensor that irradiates a surface to be measured with light from a light emitting diode, receives the reflected light with a photodiode, and detects a change in light intensity with respect to a gap variation between the detection unit and the surface to be measured has been disclosed. (For example, refer to Patent Document 1).
FIG. 10 is a block diagram of the main part of a conventional reflective gap sensor.
In FIG. 10, 72 is a surface to be measured, 73 is a detection unit, 74 is a lighting unit, and 75 is a calculation unit.
The detection unit 73 includes an LED 81 and a photodiode 82 that receives the reflected light emitted from the LED 81 and reflected by the measurement surface 72.
The lighting unit 74 is a drive power source for causing the LED 81 to blink at a predetermined frequency.
The calculation unit 75 calculates the gap length between the upper end of the detection unit 73 and the measured surface 72 from the short-circuit current of the photodiode 82, and includes a current amplifier 91, a bandpass filter 92, a rectifier circuit 93, A smoothing circuit 94, an arithmetic circuit 95, and a linear gain compensation circuit 96 are included.

次に、動作について説明する。
検出部73と被測定面72との間のギャップが変化すると、フォトダイオード82の短絡電流が変化する。この短絡電流の変化を演算部75でギャップ長に比例する電圧信号になるように演算処理し、ギャップ変化を検出する。
また、フォトダイオード82の電極間にコンデンサ85が接続されており、短絡電流の一部をコンデンサに流し、温度に対するコンデンサの誘電率の変化を利用して、周囲温度の変化による短絡電流の変化が検出特性に影響しないように補正している。
このように従来の反射型光ギャップセンサは、被測定面のギャップ変動に対する光強度の変化を検出することによって検出部と被測定面間のギャップを検出し、コンデンサの誘電率の変化を利用して光強度の温度変動成分を補償していた。
Next, the operation will be described.
When the gap between the detection unit 73 and the measured surface 72 changes, the short-circuit current of the photodiode 82 changes. The change of the short-circuit current is calculated by the calculation unit 75 so as to be a voltage signal proportional to the gap length, and the gap change is detected.
In addition, a capacitor 85 is connected between the electrodes of the photodiode 82, and a part of the short-circuit current is passed through the capacitor, and a change in the short-circuit current due to a change in the ambient temperature is caused by using a change in the dielectric constant of the capacitor with respect to the temperature. Corrections are made so as not to affect the detection characteristics.
As described above, the conventional reflective optical gap sensor detects the gap between the detection unit and the measured surface by detecting the change in the light intensity with respect to the gap variation of the measured surface, and uses the change in the dielectric constant of the capacitor. Thus, the temperature fluctuation component of the light intensity was compensated.

また、従来、インコーヒーレント光が間隙を開けて配置した2枚の回折格子を通り抜けたときに出来る像の解析が行われ、その解析結果が開示されている。(例えば、非特許文献1参照)。
図11は像の解析に用いられたスリットの構成図である。
図11において、G、Gの2枚の格子の格子間距離と、格子のスリットピッチとの関係が、
=(1+Z/Z)p/N
の関係を満たすとき、
=p/Z
で示される周期pの像が、像面上に形成されることが示されている。
ここで、
=格子G、G間の距離
=格子Gと像面間の距離
=格子Gのスリットピッチ
=格子Gのスリットピッチ
である。
また、Nは整数で、格子Gの周期に対応しており、例えば、N=1の場合、Gの(1+Z/Z)p周期成分に対する結像を示す。
特許第3103156号公報 精密工学学会誌 Vol.62,No.7,1996
Further, conventionally, an analysis of an image formed when incoherent light passes through two diffraction gratings arranged with a gap is performed, and the analysis result is disclosed. (For example, refer nonpatent literature 1).
FIG. 11 is a configuration diagram of slits used for image analysis.
In FIG. 11, the relationship between the distance between the lattices of the two lattices G 1 and G 2 and the slit pitch of the lattice is
p 1 = (1 + Z 1 / Z 2 ) p 2 / N
When satisfying the relationship
p i = p 1 Z 2 / Z 1
In the image of the period p i which is shown, it has been shown to be formed on an image plane.
here,
Z 1 = distance between the gratings G 1 and G 2 Z 2 = distance between the grating G 2 and the image plane p 1 = slit pitch of the grating G 1 p 2 = slit pitch of the grating G 2 .
N is an integer and corresponds to the period of the grating G 1. For example, in the case of N = 1, imaging with respect to the (1 + Z 1 / Z 2 ) p 2 period component of G 1 is shown.
Japanese Patent No. 3103156 Journal of Japan Society for Precision Engineering Vol.62, No.7,1996

従来の反射型光ギャップセンサは、ギャップ変動に対する光強度の変化を検出しているので、周囲温度の影響をうけるという問題があり、上述の従来技術ではコンデンサの温度に対する誘電率の変化を利用して補正しているが、フォトダイオードやコンデンサの特性のばらつき等により、広い温度範囲で精度よく補正することは難しく、温度特性の良い反射型光ギャップセンサを得ることは困難であった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、広い温度範囲において温度特性の良い反射型光ギャップセンサを得ることを目的とする。
The conventional reflective optical gap sensor detects the change in light intensity with respect to the gap fluctuation, so that it has the problem of being affected by the ambient temperature. In the above-described conventional technology, the change in the dielectric constant with respect to the temperature of the capacitor is used. However, due to variations in characteristics of photodiodes and capacitors, it is difficult to accurately correct over a wide temperature range, and it is difficult to obtain a reflective optical gap sensor with good temperature characteristics.
The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to obtain a reflective optical gap sensor having good temperature characteristics in a wide temperature range.

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項1に記載の発明は、対向配置された2つの部材の一方に光源と受光素子と格子を備えた検出部が取り付けられ、前記光源からの射出光を、反射面を有するもう一方の部材に照射し、その反射光を前記受光素子で検出することによって両部材間のギャップを検出する反射型光ギャップセンサにおいて、前記格子は、前記射出光を制限する等ピッチの第1格子と、前記第1格子を透過した光で前記反射面を照射し、その反射光を制限する等ピッチの第2格子と、前記第1格子と前記第2格子を透過した光で生成される前記第1格子の透過光の像を検出する第3格子を備え、前記部材間のギャップ変化に対応して発生する前記像の周期の変化を検出し、前記部材間のギャップを検出するものである。
また、請求項2に記載の発明は、対向配置された2つの部材の一方に光源と受光素子と格子を備えた検出部が取り付けられ、前記光源からの射出光を、反射面を有するもう一方の部材に照射し、その反射光を前記受光素子で検出することによって両部材間のギャップを検出する反射型光ギャップセンサにおいて、前記格子は、前記射出光を制限する等ピッチの第1格子と、前記第1格子を透過した光をさらに制限する等ピッチの第2格子と、前記第1格子と前記第2格子を透過した光で前記反射面を照射し、その反射光によって生成される前記第1格子の透過光の像を検出する第3格子を備え、前記部材間のギャップ変化に対応して発生する前記像の周期の変化を検出し、前記部材間のギャップを検出するものである。
また、請求項3に記載の発明は、前記射出光の主光線が、前記第1格子乃至第3格子の格子面に対して垂直に入射するように前記第1格子乃至第3格子を配置したものである。
また、請求項4に記載の発明は、前記検出部は、前記射出光の主光線が格子面に対して垂直に入射するようプリズムを備えたものである。
In order to solve the above problems, the present invention is configured as follows.
According to the first aspect of the present invention, a detection unit including a light source, a light receiving element, and a grating is attached to one of two members arranged to face each other, and the emitted light from the light source is transmitted to the other member having a reflection surface. In the reflection-type optical gap sensor that detects the gap between the two members by detecting the reflected light with the light receiving element, the grating includes a first grating having an equal pitch for limiting the emitted light, Irradiating the reflecting surface with light transmitted through the first grating, the second grating having an equal pitch for limiting the reflected light, and the first grating generated by the light transmitted through the first grating and the second grating. A third grating that detects an image of the transmitted light of the light source, detects a change in the period of the image corresponding to a change in the gap between the members, and detects a gap between the members.
According to the second aspect of the present invention, a detection unit including a light source, a light receiving element, and a grating is attached to one of two members arranged opposite to each other, and the light emitted from the light source is reflected on the other side. In the reflection type optical gap sensor that detects the gap between the two members by irradiating the member with the reflected light and detecting the reflected light with the light receiving element, the grating includes a first grating of equal pitch that restricts the emitted light. Irradiating the reflecting surface with light transmitted through the first grating and the second grating, the second grating having an equal pitch that further restricts light transmitted through the first grating, and generated by the reflected light. A third grating for detecting an image of transmitted light of the first grating is provided, a change in the period of the image generated in response to a gap change between the members is detected, and a gap between the members is detected. .
According to a third aspect of the present invention, the first to third gratings are arranged so that a principal ray of the emitted light is incident perpendicularly to a grating surface of the first to third gratings. Is.
According to a fourth aspect of the present invention, the detection unit includes a prism so that the principal ray of the emitted light is incident perpendicularly to the lattice plane.

請求項1または請求項2に記載の発明によると、ギャップ変化に対する像の位相変化を検出しているので、温度による光強度の変化が検出特性に影響しないので温度特性の良いギャップセンサを得ることが出来る。
請求項3に記載の発明によると、第1格子乃至第3格子の格子面に対して射出光の主光線が垂直に入射するように各格子面を配置すれば、検出信号が大きくなりノイズに強い検出ができる。
請求項4に記載の発明によると、格子に対して垂直に射出光が入射するようプリズムを備えれば、光路を短く出来るので、検出部と反射面との相対的な傾きに対して影響が小さく、安定した検出特性が得られる。
According to the first or second aspect of the invention, since the change in the phase of the image with respect to the change in the gap is detected, the change in the light intensity due to the temperature does not affect the detection characteristic, so that a gap sensor with good temperature characteristics can be obtained. I can do it.
According to the third aspect of the present invention, if each grating plane is arranged so that the principal ray of the emitted light is perpendicularly incident on the grating planes of the first to third gratings, the detection signal becomes large and noise is generated. Strong detection is possible.
According to the fourth aspect of the present invention, if the prism is provided so that the emitted light is incident perpendicularly to the grating, the optical path can be shortened, so that the relative inclination between the detection unit and the reflecting surface is affected. Small and stable detection characteristics can be obtained.

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の第1実施例を示す反射型光ギャップセンサの斜視図である。
図において1はインコーヒーレントな射出光を射出する発光ダイオード、11はこの射出光から等ピッチの線状光線を生成する第1格子、12は等ピッチの線状光線によって照射された反射面5からの反射光を制限するための第2格子、13は第3格子で第3格子13上に形成される像を検出するためのものである。2は第3格子を透過した光信号を電気信号に変換するためのフォトダイオードである。3は第1格子11、第2格子12、第3格子13をそれぞれパターン形成するためのガラス基板である。また、5は被測定面の反射面である。本実施例では、第1格子11と第2格子12を同一のガラス基板上に形成することも可能である。
FIG. 1 is a perspective view of a reflective optical gap sensor showing a first embodiment of the present invention.
In the figure, 1 is a light emitting diode that emits incoherent emitted light, 11 is a first grating that generates linear light beams of equal pitch from the emitted light, and 12 is a reflecting surface 5 irradiated by linear light beams of equal pitch. The second grating 13 for limiting the reflected light from the first grating 13 is for detecting an image formed on the third grating 13 by the third grating. Reference numeral 2 denotes a photodiode for converting an optical signal transmitted through the third grating into an electric signal. Reference numeral 3 denotes a glass substrate for patterning the first lattice 11, the second lattice 12, and the third lattice 13, respectively. Reference numeral 5 denotes a reflection surface of the surface to be measured. In the present embodiment, the first grating 11 and the second grating 12 can be formed on the same glass substrate.

図2は、本実施例の反射型光ギャップセンサの側面図である。
図2において4は検出部で、発光ダイオード1、第1格子11、第2格子12、第3格子13、フォトダイオード2およびこれらを収納し固定するためのセンサケース7から構成され図示しない一方の部材に固定されている。
図2において、Z11は第1格子11からもう一方の部材の反射面5までの距離、Z12は反射面5から第2格子12までの距離である。Z11とZ12を加えたものが図10のZに対応する。また、Zは第2格子12と第3格子間13の距離で、図10のZに対応する。
FIG. 2 is a side view of the reflective optical gap sensor of this embodiment.
In FIG. 2, reference numeral 4 denotes a detector, which is composed of the light emitting diode 1, the first grating 11, the second grating 12, the third grating 13, the photodiode 2, and a sensor case 7 for housing and fixing them, and is not shown. It is fixed to the member.
In FIG. 2, Z 11 is the distance from the first grating 11 to the reflection surface 5 of the other member, and Z 12 is the distance from the reflection surface 5 to the second grating 12. The sum of Z 11 and Z 12 corresponds to Z 1 in FIG. Z 2 is the distance between the second lattice 12 and the third lattice 13 and corresponds to Z 2 in FIG.

次に、各格子の格子パターンについて説明する。
図1において、矢印で示した方向をそれぞれx軸方向、y軸方向、z軸方向とすると、各格子とも、x軸方向にスリットを持つy軸方向に等ピッチの格子パターンとなっている。
格子のスリットピッチは検出するギャップや検出部の大きさを考慮して決定するが、非特許文献1に示されているように、結像する条件として第1格子11のスリットピッチpと第2格子12のスリットピッチp間にはp=pN/(1+Z/Z)の関係が必要であり、この関係を満足するように形成してある。なお、Z1はギャップ長によって変化するため、測定の中心となるギャップ長におけるZを適用してpを設定した。
第3格子13のスリットピッチpは、第3格子上に生成される像周期pと等しいピッチになるように形成されている。像周期pはp=p/Zで与えられ、Zはギャップ長によって変化するが、測定の中心となるギャップ長におけるZを適用してpを設定した。
Next, the lattice pattern of each lattice will be described.
In FIG. 1, assuming that the directions indicated by the arrows are the x-axis direction, the y-axis direction, and the z-axis direction, respectively, each lattice has a lattice pattern of equal pitch in the y-axis direction having slits in the x-axis direction.
The slit pitch of the grating is determined in consideration of the gap to be detected and the size of the detection unit. However, as shown in Non-Patent Document 1, the slit pitch p 1 of the first grating 11 and the A relationship of p 2 = p 1 N / (1 + Z 1 / Z 2 ) is necessary between the slit pitches p 2 of the two lattices 12 and is formed so as to satisfy this relationship. Incidentally, Z1 is a function of the gap length and by applying the Z 1 Set p 2 at the center and becomes the gap length of the measurement.
Slit pitch p 3 of the third grid 13 is formed such that the pitch is equal to the image period p i generated on the third grating. The image period p i is given by p i = p 1 Z 2 / Z 1 , and Z 1 varies with the gap length, but p 3 is set by applying Z 1 at the gap length which is the center of measurement.

図3は、第3格子の構成を示す平面図である。
第1格子11と第2格子12はそれぞれ1つのスリット郡のみから構成されるが、第3格子13はa11、a12、b11、b12の4つのスリット郡と、a21、a22、b21、b22の4つのスリット郡から構成され、第3格子面上の主光線との交点xを通るx軸中心線の左右にそれぞれ配置されている。
スリット郡a11とa12、b11とb12、a21とa22、b21とb22はそれぞれお互いに電気的に180度の位相差を持つように構成され、スリット郡a11とb11、a12とb12、a21とb21、a22とb22はそれぞれお互いに電気的に90度の位相差を持つように構成されている。
FIG. 3 is a plan view showing the configuration of the third grating.
The first grating 11 and the second grating 12 are each composed of only one slit group, while the third grating 13 is composed of four slit groups a 11 , a 12 , b 11 , b 12 , a 21 , a 22. , B 21 , b 22 , and arranged on the left and right of the x-axis center line passing through the intersection x 0 with the principal ray on the third lattice plane.
Slit gun a 11 and a 12, b 11 and b 12, a 21 and a 22, b 21 and b 22 are configured to respectively have a phase difference of electrically 180 degrees to each other, slit-gun a 11 and b 11 , a 12 and b 12 , a 21 and b 21 , a 22 and b 22 are each configured to have a phase difference of 90 degrees electrically.

次に、本実施例のギャップ検出動作について説明する。
図4はギャップが変化したときの像周期の変化を示す模式図である。第3格子13上のa11スリット郡上の像について示す。他の第3格子13上のスリット郡についても同様である。
図4において、四角で示した範囲はa11スリット郡による検出範囲を示す。正弦波状の波形は像強度分布を示している。実線は、あるギャップにおける像強度分布を示し、点線はギャップが変化したときの像強度分布を示す。ギャップ変化によって像ピッチがpからp’に変化し、a11スリット郡内では平均θの位相変化が発生する。
Next, the gap detection operation of the present embodiment will be described.
FIG. 4 is a schematic diagram showing changes in the image period when the gap changes. It is shown for a 11 image of the slit Gujo on the third grating 13. The same applies to the slit groups on the other third lattices 13.
4, the range indicated by squares represent the detection range by a 11 slit county. The sinusoidal waveform indicates the image intensity distribution. The solid line shows the image intensity distribution in a certain gap, and the dotted line shows the image intensity distribution when the gap changes. Image pitch is changed to p i 'from p i by a gap change, a 11 phase change of the average θ within a slit-gun occurs.

図5は検出回路の回路図である。
スリット郡a11、a12、b11、b12からの検出についてのみ示し、スリット郡a21、a22、b21、b22からの検出については同様であるので省略する。
図5において21、22、23、24はそれぞれスリット郡a11、a12、b11、b12の背後に配置されたフォトダイオードである。61はアンプでフォトダイオード21、22、23、24の出力をそれぞれ電圧信号va11、va12、vb11、vb12に変換する。62は差動アンプで、va11とva12の差動信号であるvaとvb11とvb12の差動信号であるvbを得る。63は位相演算部でtan−1(va/vb)の演算を行い位相信号θを得る。
同様にスリット郡a21、a22、b21、b22を通して検出したフォトダイオードの信号からθを得る。64は位相差演算部で位相信号θと、位相信号θとの差(θ−θ)を演算する。(θ−θ)とギャップとは一定の関係をもつことからギャップを検出することができる。
FIG. 5 is a circuit diagram of the detection circuit.
Only the detection from the slit groups a 11 , a 12 , b 11 , and b 12 is shown, and the detection from the slit groups a 21 , a 22 , b 21 , and b 22 is the same and will be omitted.
In FIG. 5, reference numerals 21, 22, 23, and 24 denote photodiodes disposed behind the slit groups a 11 , a 12 , b 11 , and b 12 , respectively. 61 respectively output voltage signals va 11 of the photodiode 21, 22, 23, 24 at the amplifier, va 12, vb 11, converted to vb 12. 62 is a differential amplifier, to obtain a vb 1 is a differential signal va 1 and vb 11 and vb 12 is a differential signal va 11 and va 12. Reference numeral 63 denotes a phase calculation unit which calculates tan −1 (va 1 / vb 1 ) to obtain a phase signal θ 1 .
Similarly, θ 2 is obtained from the signal of the photodiode detected through the slit groups a 21 , a 22 , b 21 and b 22 . Reference numeral 64 denotes a phase difference calculation unit that calculates a difference (θ 1 −θ 2 ) between the phase signal θ 1 and the phase signal θ 2 . Since (θ 1 −θ 2 ) and the gap have a certain relationship, the gap can be detected.

図6は、本発明の第2実施例を示す反射型光ギャップセンサの斜視図である。
また、図7は、本実施例の反射型光ギャップセンサの側面図である。
本実施例が第1実施例と異なる点は、第1実施例では第1格子11を透過した光で反射面5を照射していたが、本実施例では第1格子11と第2格子12を透過した光で反射面5を照射している点である。
図7においてZは第1格子11、第2格子12間の距離で、図10に示したスリット構成図のZに対応する。また、Z21は第2格子12から反射面5までの距離、Z22は反射面5から第3格子13までの距離で、両者を加えたものが図10に示したスリット構成図のZに対応する。
実施例1では、Zの変化に伴う第3格子13上の像の位相変化を検出していたが、本実施例では、Zの変化に伴う第3格子13上の像の位相変化を検出する。
位相検出動作については第1実施例と同じであるので省略する。
なお、本実施例では、第2格子12と第3格子13を同一のガラス基板上に形成することが可能である。
FIG. 6 is a perspective view of a reflective optical gap sensor showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a side view of the reflective optical gap sensor of this embodiment.
The difference between this embodiment and the first embodiment is that, in the first embodiment, the reflecting surface 5 is irradiated with the light transmitted through the first grating 11, but in this embodiment, the first grating 11 and the second grating 12 are irradiated. This is a point that the reflecting surface 5 is irradiated with the light transmitted through.
In FIG. 7, Z 1 is a distance between the first grating 11 and the second grating 12, and corresponds to Z 1 in the slit configuration diagram shown in FIG. Z 21 is the distance from the second grating 12 to the reflecting surface 5, Z 22 is the distance from the reflecting surface 5 to the third grating 13, and the sum of both is Z 2 in the slit configuration diagram shown in FIG. Corresponding to
In the first embodiment, the phase change of the image on the third grating 13 due to the change of Z 1 is detected. However, in this embodiment, the phase change of the image on the third grating 13 according to the change of Z 2 is detected. To detect.
Since the phase detection operation is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted.
In the present embodiment, the second grating 12 and the third grating 13 can be formed on the same glass substrate.

図8は、本発明の第3実施例を示す反射型光ギャップセンサの側面図である。
本実施例が第2実施例と異なる点は、発光ダイオード1からの射出光の主光線aが、第1格子11、第2格子12及び第3格子13の各格子面に対して垂直に入射するように各格子を配置した点である。
本実施例では、主光線が各格子面に対して垂直に入射するので、検出信号が大きくなりノイズに強いギャップセンサを得ることが出来る。
FIG. 8 is a side view of a reflective optical gap sensor showing a third embodiment of the present invention.
This embodiment is different from the second embodiment in that the principal ray a of the light emitted from the light emitting diode 1 is incident on the respective grating planes of the first grating 11, the second grating 12, and the third grating 13 perpendicularly. This is the point where each grid is arranged.
In the present embodiment, since the chief ray is incident on each grating plane perpendicularly, the detection signal becomes large and a noise-resistant gap sensor can be obtained.

図9は、本発明の第4実施例を示す反射型光ギャップセンサの側面図である。
図9において、14はプリズムである。発光ダイオード1からの射出光の主光線aが各格子面及び反射面5に対して垂直に入射するようにプリズム14を設置している。また、本実施例では第1格子11は、第2格子12を兼ねた構成となる。
本実施例では各格子面及び反射面に対して主光線aが垂直に入射するので、光路を短く出来、検出部と反射面との相対的な傾きに対して各格子への照射位置の変動を小さく出来るので、安定した検出ができる。
FIG. 9 is a side view of a reflective optical gap sensor showing a fourth embodiment of the present invention.
In FIG. 9, reference numeral 14 denotes a prism. The prism 14 is installed so that the principal ray “a” of the light emitted from the light emitting diode 1 is perpendicularly incident on each grating surface and the reflecting surface 5. In the present embodiment, the first grating 11 also serves as the second grating 12.
In this embodiment, the chief ray a is perpendicularly incident on each grating surface and reflecting surface, so that the optical path can be shortened, and the irradiation position on each grating varies with the relative inclination between the detection unit and the reflecting surface. Can be reduced, so that stable detection can be performed.

このように本発明では、検出部と反射面間のギャップが変化による結像する像のピッチが変化から像の位相変化を求め、ギャップを検出しているので、温度による光強度の変化に影響されず、温度特性の良いギャップセンサを得ることが出来る。   As described above, in the present invention, the change in the phase of the image is obtained from the change in the pitch of the image to be formed due to the change in the gap between the detection unit and the reflecting surface, and the gap is detected. Thus, a gap sensor with good temperature characteristics can be obtained.

本発明の第1実施例を示す反射型光ギャップセンサの斜視図The perspective view of the reflection type optical gap sensor which shows 1st Example of this invention. 本発明の第1実施例を示す反射型光ギャップセンサの側面図The side view of the reflection type optical gap sensor which shows 1st Example of this invention 本発明の第3格子の構成を示す平面図The top view which shows the structure of the 3rd grating | lattice of this invention 本発明の像周期の変化を示す模式図Schematic diagram showing changes in image period of the present invention 本発明の検出回路の回路図Circuit diagram of detection circuit of the present invention 本発明の第2実施例を示す反射型光ギャップセンサの斜視図The perspective view of the reflection type optical gap sensor which shows 2nd Example of this invention. 本発明の第2実施例を示す反射型光ギャップセンサの側面図Side view of a reflective optical gap sensor showing a second embodiment of the present invention. 本発明の第3実施例を示す反射型光ギャップセンサの側面図Side view of a reflective optical gap sensor showing a third embodiment of the present invention. 本発明の第4実施例を示す反射型光ギャップセンサの側面図Side view of a reflective optical gap sensor showing a fourth embodiment of the present invention. 従来の反射型ギャップセンサの主要部のブロック図Block diagram of the main parts of a conventional reflective gap sensor 回折像の解析を示すスリットの構成図Slit configuration diagram showing diffraction image analysis

符号の説明Explanation of symbols

1 発光ダイオード
11 第1格子
12 第2格子
13 第3格子
14 プリズム
2、21、22、23、24 フォトダイオード
3 ガラス基板
4 検出部
5 反射面
61 アンプ
62 差動アンプ
63 位相演算部
64 位相差演算部
7 ケース
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light emitting diode 11 1st grating | lattice 12 2nd grating | lattice
13 Third lattice
14 Prism 2, 21, 22, 23, 24 Photodiode 3 Glass substrate 4 Detector 5 Reflecting surface 61 Amplifier 62 Differential amplifier 63 Phase calculator 64 Phase difference calculator 7 Case

Claims (4)

対向配置された2つの部材の一方に光源と受光素子と格子を備えた検出部が取り付けられ、前記光源からの射出光を、反射面を有するもう一方の部材に照射し、その反射光を前記受光素子で検出することによって両部材間のギャップを検出する反射型光ギャップセンサにおいて、
前記格子は、
前記射出光を制限する等ピッチの第1格子と、
前記第1格子を透過した光で前記反射面を照射し、その反射光を制限する等ピッチの第2格子と、
前記第1格子と前記第2格子を透過した光で生成される前記第1格子の透過光の像を検出する第3格子を備え、
前記部材間のギャップ変化に対応して発生する前記像の周期の変化を検出し、前記部材間のギャップを検出することを特徴とする反射型光ギャップセンサ。
A detection unit including a light source, a light receiving element, and a grating is attached to one of the two members disposed to face each other, and the other member having a reflecting surface is irradiated with the light emitted from the light source, and the reflected light is irradiated to the other member. In a reflective optical gap sensor that detects a gap between both members by detecting with a light receiving element,
The lattice is
A first grid of equal pitches to limit the emitted light;
Irradiating the reflecting surface with light transmitted through the first grating, and a second grating having an equal pitch for limiting the reflected light;
A third grating for detecting an image of the transmitted light of the first grating generated by the light transmitted through the first grating and the second grating;
A reflection-type optical gap sensor, wherein a change in the period of the image generated in response to a gap change between the members is detected to detect a gap between the members.
対向配置された2つの部材の一方に光源と受光素子と格子を備えた検出部が取り付けられ、前記光源からの射出光を、反射面を有するもう一方の部材に照射し、その反射光を前記受光素子で検出することによって両部材間のギャップを検出する反射型光ギャップセンサにおいて、
前記格子は、
前記射出光を制限する等ピッチの第1格子と、
前記第1格子を透過した光をさらに制限する等ピッチの第2格子と、
前記第1格子と前記第2格子を透過した光で前記反射面を照射し、その反射光によって生成される前記第1格子の透過光の像を検出する第3格子を備え、
前記部材間のギャップ変化に対応して発生する前記像の周期の変化を検出し、前記部材間のギャップを検出することを特徴とする反射型光ギャップセンサ。
A detection unit including a light source, a light receiving element, and a grating is attached to one of the two members disposed to face each other, and the other member having a reflecting surface is irradiated with the light emitted from the light source, and the reflected light is irradiated to the other member. In a reflective optical gap sensor that detects a gap between both members by detecting with a light receiving element,
The lattice is
A first grid of equal pitches to limit the emitted light;
A second grating of equal pitch that further restricts light transmitted through the first grating;
Irradiating the reflecting surface with light transmitted through the first grating and the second grating, and comprising a third grating for detecting an image of transmitted light of the first grating generated by the reflected light,
A reflection-type optical gap sensor, wherein a change in the period of the image generated in response to a gap change between the members is detected to detect a gap between the members.
前記射出光の主光線が、前記第1格子乃至第3格子の格子面に対して垂直に入射するように前記第1格子乃至第3格子を配置したことを特徴とする請求項1又は2記載の反射型光ギャップセンサ。   3. The first to third gratings are arranged so that a principal ray of the emitted light is incident perpendicularly to a grating plane of the first to third gratings. Reflective optical gap sensor. 前記検出部は、前記射出光の主光線が格子面に対して垂直に入射するようプリズムを備えたことを特徴とする請求項1記載の反射型光ギャップセンサ。   The reflective optical gap sensor according to claim 1, wherein the detection unit includes a prism so that a principal ray of the emitted light is incident perpendicularly to a lattice plane.
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