JPH0921654A - 光学式変位検出装置および検出方法 - Google Patents
光学式変位検出装置および検出方法Info
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- JPH0921654A JPH0921654A JP19113295A JP19113295A JPH0921654A JP H0921654 A JPH0921654 A JP H0921654A JP 19113295 A JP19113295 A JP 19113295A JP 19113295 A JP19113295 A JP 19113295A JP H0921654 A JPH0921654 A JP H0921654A
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- optical grating
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 小型で、かつ絶対原点を精度良く検出が可能
な絶対原点検出機能を備えた光学式変位検出装置および
検出方法を提供する。 【構成】 第３光学格子６Ｂの格子ピッチＰなる光学経
路を介して第１受光素子９Ａによって得られるＰ／２な
る周期の変位信号と、第５光学格子のピッチ２Ｐなる光
学経路を介して第４受光素子９Ｄによって検出される周
期Ｐなる原点検出補助信号と、原点検出用ランダムパタ
ーンを介して第３受光素子９Ｃにより検出される原点信
号との論理積から得られる信号から絶対原点を検出する
ものである。
な絶対原点検出機能を備えた光学式変位検出装置および
検出方法を提供する。 【構成】 第３光学格子６Ｂの格子ピッチＰなる光学経
路を介して第１受光素子９Ａによって得られるＰ／２な
る周期の変位信号と、第５光学格子のピッチ２Ｐなる光
学経路を介して第４受光素子９Ｄによって検出される周
期Ｐなる原点検出補助信号と、原点検出用ランダムパタ
ーンを介して第３受光素子９Ｃにより検出される原点信
号との論理積から得られる信号から絶対原点を検出する
ものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光学式変位検出装置およ
び検出方法に関し、とくに、測定対象物の固定側に取り
付けられた変位検出用メインスケールと測定対象物の可
動側に取り付けられた変位検出用インデックススケール
とを相対変位させた時に生じる変位検出用光信号をとら
え、測定対象物の相対移動変位を検出する光学式変位検
出装置の改良に関する。
び検出方法に関し、とくに、測定対象物の固定側に取り
付けられた変位検出用メインスケールと測定対象物の可
動側に取り付けられた変位検出用インデックススケール
とを相対変位させた時に生じる変位検出用光信号をとら
え、測定対象物の相対移動変位を検出する光学式変位検
出装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、位置決め装置等に用いられる変
位センサには透過形、あるいは反射形光学式変位センサ
が用いられており、一方にメインスケール、他方にイン
デックススケールを含む検出系で構成され、メインスケ
ールとインデックススケールが相対変位すると受光素子
における受光信号が周期的に変化するためにメインスケ
ールとインデックススケールの相対移動変位を検出でき
る。ところが、このような変位検出装置において分解能
を高めるには、メインスケール及びインデックススケー
ルの光学格子ピッチを微細にすることによって、高分解
能化を図っている。この場合、回折等の影響を避けるた
めに、光学格子ピッチが微細になるにしたがって、両ス
ケール間ギャップを光学格子ピッチに相当する程度に狭
くする必要があった。このため、機構精度、アライメン
ト等で高精度なものが必要であった。このような問題点
に対して、両光学格子間ギャップをｍｍオーダと光学格
子ピッチに比べ十分大きく設定可能な方法としては、米
国特許第３８１２３５２号で開示されているような回折
型の変位検出装置が提案されている。ところで、この種
のインクリメンタル型変位センサでの出力は、格子ピッ
チに比例した正弦波状の周期信号であるため、１周期以
上の変位を検出する際にはメインスケール上の１点を原
点とする原点検出機構を備える必要がある。この原点を
検出する方法としては、図４に示すように、インデック
ススケールＩＳ及びメインスケールＭＳに、変位検出用
インデックス光学格子ＩＬや変位検出用メイン光学格子
ＭＬとは別に、同一のランダムパターンの原点検出用メ
イン光学格子ＯＭＬ及び原点検出用インデックス光学格
子ＯＩＬを形成している。原点検出用メイン光学格子Ｏ
ＭＬ及び原点検出用インデックス光学格子ＯＩＬで変調
された信号は、図５に示すように、実線で示すような原
点検出用光信号のピークＶp を検出し、絶対原点を特定
する方法が開示されている。この原点検出法において
は、両スケールのギャップが広くなった場合には、図５
の中で破線で示すように検出原点信号ピークがさがり、
基準電圧Ｖref における原点信号の幅がＷからＷ’のよ
うに大きくなり原点検出精度が悪くなるという問題があ
った。この対策としては、図６に示すような改良案（特
開昭６１ー２１２７２７）が開示されている。すなわ
ち、基準検出用光学窓Ｌ０と検出対象物の固定側に取り
付けられるメインスケールＭＳの変位検出用固定光学格
子Ｌ１と検出対象物可動側に取り付けられるインデック
ススケールＩＳの変位検出用可動光学格子Ｌ２とは別
に、原点検出のため、変位信号周期より長い周期信号を
発生させる原点検出用固定光学格子Ｌ３と光透過、また
は反射特性を有する参照マークＬ４をメインスケールＭ
Ｓに設け、これに対応した光学窓Ｌ５と原点検出用可動
光学格子Ｌ６をインデックススケールＩＳに設け、各光
学格子および光学窓に対応して光源Ｆと受光素子Ｒとを
設けて、高精度な絶対原点を検出する変位検出装置が開
示されている。
位センサには透過形、あるいは反射形光学式変位センサ
が用いられており、一方にメインスケール、他方にイン
デックススケールを含む検出系で構成され、メインスケ
ールとインデックススケールが相対変位すると受光素子
における受光信号が周期的に変化するためにメインスケ
ールとインデックススケールの相対移動変位を検出でき
る。ところが、このような変位検出装置において分解能
を高めるには、メインスケール及びインデックススケー
ルの光学格子ピッチを微細にすることによって、高分解
能化を図っている。この場合、回折等の影響を避けるた
めに、光学格子ピッチが微細になるにしたがって、両ス
ケール間ギャップを光学格子ピッチに相当する程度に狭
くする必要があった。このため、機構精度、アライメン
ト等で高精度なものが必要であった。このような問題点
に対して、両光学格子間ギャップをｍｍオーダと光学格
子ピッチに比べ十分大きく設定可能な方法としては、米
国特許第３８１２３５２号で開示されているような回折
型の変位検出装置が提案されている。ところで、この種
のインクリメンタル型変位センサでの出力は、格子ピッ
チに比例した正弦波状の周期信号であるため、１周期以
上の変位を検出する際にはメインスケール上の１点を原
点とする原点検出機構を備える必要がある。この原点を
検出する方法としては、図４に示すように、インデック
ススケールＩＳ及びメインスケールＭＳに、変位検出用
インデックス光学格子ＩＬや変位検出用メイン光学格子
ＭＬとは別に、同一のランダムパターンの原点検出用メ
イン光学格子ＯＭＬ及び原点検出用インデックス光学格
子ＯＩＬを形成している。原点検出用メイン光学格子Ｏ
ＭＬ及び原点検出用インデックス光学格子ＯＩＬで変調
された信号は、図５に示すように、実線で示すような原
点検出用光信号のピークＶp を検出し、絶対原点を特定
する方法が開示されている。この原点検出法において
は、両スケールのギャップが広くなった場合には、図５
の中で破線で示すように検出原点信号ピークがさがり、
基準電圧Ｖref における原点信号の幅がＷからＷ’のよ
うに大きくなり原点検出精度が悪くなるという問題があ
った。この対策としては、図６に示すような改良案（特
開昭６１ー２１２７２７）が開示されている。すなわ
ち、基準検出用光学窓Ｌ０と検出対象物の固定側に取り
付けられるメインスケールＭＳの変位検出用固定光学格
子Ｌ１と検出対象物可動側に取り付けられるインデック
ススケールＩＳの変位検出用可動光学格子Ｌ２とは別
に、原点検出のため、変位信号周期より長い周期信号を
発生させる原点検出用固定光学格子Ｌ３と光透過、また
は反射特性を有する参照マークＬ４をメインスケールＭ
Ｓに設け、これに対応した光学窓Ｌ５と原点検出用可動
光学格子Ｌ６をインデックススケールＩＳに設け、各光
学格子および光学窓に対応して光源Ｆと受光素子Ｒとを
設けて、高精度な絶対原点を検出する変位検出装置が開
示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記の改良された従来
法においては、メインスケールでは少なくとも変位検出
用固定光学格子、及び原点検出用固定光学格子を平行に
並べる必要があり、このためメインスケールは大型にな
り、更に光源−光学格子−受光素子が１対１に対応して
いるため、インデックススケールおよび検出系含む変位
検出装置全体が大型になるという問題があった。本発明
は前記従来の問題点を解決するために、スケール間ギャ
ップが大きくとれる光学式変位検出装置において光学装
置が小型、かつ絶対原点を精度良く検出が可能な絶対原
点検出機能を備えた光学式変位検出装置および検出方法
を提供することを目的とする。
法においては、メインスケールでは少なくとも変位検出
用固定光学格子、及び原点検出用固定光学格子を平行に
並べる必要があり、このためメインスケールは大型にな
り、更に光源−光学格子−受光素子が１対１に対応して
いるため、インデックススケールおよび検出系含む変位
検出装置全体が大型になるという問題があった。本発明
は前記従来の問題点を解決するために、スケール間ギャ
ップが大きくとれる光学式変位検出装置において光学装
置が小型、かつ絶対原点を精度良く検出が可能な絶対原
点検出機能を備えた光学式変位検出装置および検出方法
を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、相対移動する一方の部材に固定され、格
子ピッチＰなる第１光学格子と一部にランダムパターン
からなる原点検出用メイン光学格子とが形成された反射
形メインスケールと、相対移動する他方の部材に固定さ
れ、拡散照明光を射出する光源と、前記光源からの照明
光を通して前記メインスケールを照明する格子ピッチＰ
の第２光学格子と、前記第２光学格子から入射した光が
前記第１光学格子によって反射した反射光を通す互いに
９０度位相差を持つ二つの光学格子からなる格子ピッチ
Ｐの第３光学格子と、前記原点検出用メイン光学格子と
同一のランダムパターンよりなる原点検出用インデック
ス光学格子と、前記二つの第３光学格子および前記原点
検出用インデックス光学格子の入射光をそれぞれ検出す
る第１、第２および第３受光素子とを設けたインデック
ススケールと、前記第３光学格子の入射光を検出する第
１受光素子から変位信号を出力する変位信号処理回路
と、前記原点検出用インデックス光学格子の入射光を検
出する第３受光素子から原点信号を出力する原点信号処
理回路とを設けた信号処理回路とを備えた光学式変位検
出装置において、前記光源からの照明光を通して前記メ
インスケールを照明する格子ピッチ２Ｐの第４光学格子
と、前記第４光学格子から入射した光が前記第１光学格
子によって反射した反射光を通す第５光学格子と、前記
第５光学格子の入射光を検出する第４受光素子とを前記
インデックススケールに設け、前記第４受光素子から原
点検出補助信号を出力する原点検出補助信号処理回路
と、前記変位信号と前記原点信号と前記原点検出補助信
号との論理積を出力する論理回路とを前記信号処理回路
に設け、前記第３光学格子の格子ピッチＰなる光学経路
を介して前記第１受光素子によって検出されるＰ／２な
る周期の変位信号と、前記第５光学格子のピッチ２Ｐな
る光学経路を介して前記第４受光素子によって検出され
る周期Ｐなる原点検出補助信号と、前記原点検出用ラン
ダムパターンを介して前記第３受光素子により検出され
る原点信号との論理積から得られる信号から絶対原点を
検出するものである。
め、本発明は、相対移動する一方の部材に固定され、格
子ピッチＰなる第１光学格子と一部にランダムパターン
からなる原点検出用メイン光学格子とが形成された反射
形メインスケールと、相対移動する他方の部材に固定さ
れ、拡散照明光を射出する光源と、前記光源からの照明
光を通して前記メインスケールを照明する格子ピッチＰ
の第２光学格子と、前記第２光学格子から入射した光が
前記第１光学格子によって反射した反射光を通す互いに
９０度位相差を持つ二つの光学格子からなる格子ピッチ
Ｐの第３光学格子と、前記原点検出用メイン光学格子と
同一のランダムパターンよりなる原点検出用インデック
ス光学格子と、前記二つの第３光学格子および前記原点
検出用インデックス光学格子の入射光をそれぞれ検出す
る第１、第２および第３受光素子とを設けたインデック
ススケールと、前記第３光学格子の入射光を検出する第
１受光素子から変位信号を出力する変位信号処理回路
と、前記原点検出用インデックス光学格子の入射光を検
出する第３受光素子から原点信号を出力する原点信号処
理回路とを設けた信号処理回路とを備えた光学式変位検
出装置において、前記光源からの照明光を通して前記メ
インスケールを照明する格子ピッチ２Ｐの第４光学格子
と、前記第４光学格子から入射した光が前記第１光学格
子によって反射した反射光を通す第５光学格子と、前記
第５光学格子の入射光を検出する第４受光素子とを前記
インデックススケールに設け、前記第４受光素子から原
点検出補助信号を出力する原点検出補助信号処理回路
と、前記変位信号と前記原点信号と前記原点検出補助信
号との論理積を出力する論理回路とを前記信号処理回路
に設け、前記第３光学格子の格子ピッチＰなる光学経路
を介して前記第１受光素子によって検出されるＰ／２な
る周期の変位信号と、前記第５光学格子のピッチ２Ｐな
る光学経路を介して前記第４受光素子によって検出され
る周期Ｐなる原点検出補助信号と、前記原点検出用ラン
ダムパターンを介して前記第３受光素子により検出され
る原点信号との論理積から得られる信号から絶対原点を
検出するものである。
【０００５】
【作用】上記手段により、格子ピッチＰの第２光学格子
と、互いに９０度位相差を持つ二つの光学格子からなる
格子ピッチＰの第３光学格子と、ランダムパターンより
なる原点検出用インデックス光学格子と、格子ピッチ２
Ｐの第４光学格子と、格子ピッチ２Ｐの第５光学格子
と、原点検出のための透明光学窓とをインデックススケ
ールに一括して設け、拡散光光源によって第２光学格子
と、第４光学格子と、透明光学窓とを、拡散光光源によ
り一括照明するので、必要な光源数を減らす光学系の小
型となると共に、変位信号及び原点検出補助信号用光学
格子を共用するためメインスケールは幅を小さく小型化
がでる。また、絶対原点特定時に原点検出補助信号を用
いるので、原点検出信号の幅が少々変動しても絶対原点
を高精度に特定できる。
と、互いに９０度位相差を持つ二つの光学格子からなる
格子ピッチＰの第３光学格子と、ランダムパターンより
なる原点検出用インデックス光学格子と、格子ピッチ２
Ｐの第４光学格子と、格子ピッチ２Ｐの第５光学格子
と、原点検出のための透明光学窓とをインデックススケ
ールに一括して設け、拡散光光源によって第２光学格子
と、第４光学格子と、透明光学窓とを、拡散光光源によ
り一括照明するので、必要な光源数を減らす光学系の小
型となると共に、変位信号及び原点検出補助信号用光学
格子を共用するためメインスケールは幅を小さく小型化
がでる。また、絶対原点特定時に原点検出補助信号を用
いるので、原点検出信号の幅が少々変動しても絶対原点
を高精度に特定できる。
【０００６】
【実施例】以下、本発明を図に示す実施例について説明
する。図１は本発明の実施例を示す斜視図である。図に
おいて、１は反射形のメインスケールで、相対移動する
一方の部材（図示せず）に固定され、格子ピッチＰなる
第１光学格子２と、原点検出のため一部にランダムパタ
ーンでなる原点検出用メイン光学格子３が形成されてい
る。４は相対移動する他方の部材（図示せず）に固定さ
れ、メインスケール１に空隙を介して対向するインデッ
クススケール、５は拡散照明光を射出する光源である。
６Ａはこの光源５からの照明光をメインスケール１に照
射するための格子ピッチＰの第２光学格子、６Ｂ，６Ｃ
は第２光学格子６Ａから入射した光が第１光学格子２に
よって反射した反射光を通す互いに９０度位相差を持つ
二つの光学格子からなる格子ピッチＰの第３光学格子で
ある。７Ａは光源５からの照明光をメインスケール１に
照射する格子ピッチ２Ｐの第４光学格子、７Ｂは第４光
学格子７Ａから入射した光が第１光学格子２に反射した
反射光を通す格子ピッチ２Ｐの第５光学格子、８Ａは原
点検出用の透明光学窓、８Ｂは前記原点検出用メイン光
学格子３と同一のランダムパターンでなる原点検出用イ
ンデックス光学格子である。９は受光素子で、第３光学
格子６Ｂ，６Ｃ、原点検出用インデックス格子８Ｂおよ
び第５光学格子７Ｂを通過した照明光を検出する第１、
第２、第３および第４受光素子９Ａ〜９Ｄで構成されて
いる。
する。図１は本発明の実施例を示す斜視図である。図に
おいて、１は反射形のメインスケールで、相対移動する
一方の部材（図示せず）に固定され、格子ピッチＰなる
第１光学格子２と、原点検出のため一部にランダムパタ
ーンでなる原点検出用メイン光学格子３が形成されてい
る。４は相対移動する他方の部材（図示せず）に固定さ
れ、メインスケール１に空隙を介して対向するインデッ
クススケール、５は拡散照明光を射出する光源である。
６Ａはこの光源５からの照明光をメインスケール１に照
射するための格子ピッチＰの第２光学格子、６Ｂ，６Ｃ
は第２光学格子６Ａから入射した光が第１光学格子２に
よって反射した反射光を通す互いに９０度位相差を持つ
二つの光学格子からなる格子ピッチＰの第３光学格子で
ある。７Ａは光源５からの照明光をメインスケール１に
照射する格子ピッチ２Ｐの第４光学格子、７Ｂは第４光
学格子７Ａから入射した光が第１光学格子２に反射した
反射光を通す格子ピッチ２Ｐの第５光学格子、８Ａは原
点検出用の透明光学窓、８Ｂは前記原点検出用メイン光
学格子３と同一のランダムパターンでなる原点検出用イ
ンデックス光学格子である。９は受光素子で、第３光学
格子６Ｂ，６Ｃ、原点検出用インデックス格子８Ｂおよ
び第５光学格子７Ｂを通過した照明光を検出する第１、
第２、第３および第４受光素子９Ａ〜９Ｄで構成されて
いる。
【０００７】図２は各受光素子（９Ａ〜９Ｄ）とオペア
ンプとアンド回路からなる信号処理回路１０のブロック
図である。１１は変位信号処理回路で、第１受光素子９
Ａおよび第２受光素子９Ｂの出力をオペアンプ１１１、
１１２によってアナログ信号に変換され、コンパレータ
１１３、１１４でロジック信号に変換され、変位信号Ｖ
a ，Ｖb として出力される。なお、第１受光素子９Ａお
よび第２受光素子９Ｂで得られる信号は、変位の方向判
別を行うために９０゜位相差がついており、これは第３
格子６Ｂ、６Ｃの光学格子に位相差を付けることによっ
て得られる。１２は原点信号処理回路で、第３受光素子
９Ｃの出力をオペアンプ１２１によってアナログ信号に
変換され、コンパレータ１２２でロジック信号に変換さ
れ、原点信号Ｖ0 として出力される。１３は原点検出補
助信号処理回路で、第４受光素子９Ｄの出力をオペアン
プ１３１によってアナログ信号に変換され、コンパレー
タ１３２でロジック信号に変換され、原点検出補助信号
Ｖs として出力する。また、１４はアンド回路で、二つ
の変位信号の内の一つの変位信号Ｖa と、原点検出補助
信号Ｖs と、原点信号Ｖo との論理積をとり、絶対原点
信号Ｖabs を出力する。
ンプとアンド回路からなる信号処理回路１０のブロック
図である。１１は変位信号処理回路で、第１受光素子９
Ａおよび第２受光素子９Ｂの出力をオペアンプ１１１、
１１２によってアナログ信号に変換され、コンパレータ
１１３、１１４でロジック信号に変換され、変位信号Ｖ
a ，Ｖb として出力される。なお、第１受光素子９Ａお
よび第２受光素子９Ｂで得られる信号は、変位の方向判
別を行うために９０゜位相差がついており、これは第３
格子６Ｂ、６Ｃの光学格子に位相差を付けることによっ
て得られる。１２は原点信号処理回路で、第３受光素子
９Ｃの出力をオペアンプ１２１によってアナログ信号に
変換され、コンパレータ１２２でロジック信号に変換さ
れ、原点信号Ｖ0 として出力される。１３は原点検出補
助信号処理回路で、第４受光素子９Ｄの出力をオペアン
プ１３１によってアナログ信号に変換され、コンパレー
タ１３２でロジック信号に変換され、原点検出補助信号
Ｖs として出力する。また、１４はアンド回路で、二つ
の変位信号の内の一つの変位信号Ｖa と、原点検出補助
信号Ｖs と、原点信号Ｖo との論理積をとり、絶対原点
信号Ｖabs を出力する。
【０００８】次に図３を用いて絶対原点信号Ｖabs を出
力する動作を説明する。変位信号Ｖa は、光源５から放
射された光が第２光学格子６Ａ（格子ピッチＰ）を透過
し、第１光学格子２（格子ピッチＰ）で反射され、第３
光学格子６Ｂ（格子ピッチＰ）を通過し、第１受光素子
９Ａで検出することによって得られる。第１受光素子９
Ａの出力波形は、図３（ａ）に示すようにメインスケー
ル１が相対的にＰ／２変位する毎に、回折光学像による
正弦波信号の波形が得られる。同様に、原点検出補助信
号Ｖs は、光源５から放射された光が第４光学格子７Ａ
（格子ピッチ２Ｐ）を透過し、第１光学格子２（格子ピ
ッチＰ）で反射され、第５光学格子７Ｂ（格子ピッチ２
Ｐ）を通過し、第４受光素子９Ｄで検出することによっ
て得られ、メインスケールが相対的にＰだけ変位する毎
に、図３（ｂ）に示すような幾何光学像による正弦波信
号が得られる。一方、原点信号Ｖo は、光源５から出た
光が透明光学窓８Ａを通過後、原点検出用メイン光学格
子３に当たり、この反射光像が原点検出用インデックス
光学格子８Ｂと一致する原点付近では、第３受光素子９
Ｃにより、図３（ｃ）で示すような原点信号が得られ
る。原点信号Ｖo は、原点信号Ｖo の幅が変位信号Ｖa
の２周期を超えない程度の電圧に設定された基準電圧Ｖ
ref と比較され、図３（ｃ）に示すロジック信号ＶL に
変換される。このロジック信号ＶL と変位信号Ｖaと原
点検出補助信号Ｖs との論理積をアンド回路１４によっ
てとることにより、図３（ｄ）に示すように、変位信号
Ｖa の１／２周期の幅の絶対原点信号Ｖabsを得ること
ができる。したがって、ランダムパターンによる原点信
号Ｖo の振幅、ピークが少々変動したとしても絶対原点
が変動することがなくなる。
力する動作を説明する。変位信号Ｖa は、光源５から放
射された光が第２光学格子６Ａ（格子ピッチＰ）を透過
し、第１光学格子２（格子ピッチＰ）で反射され、第３
光学格子６Ｂ（格子ピッチＰ）を通過し、第１受光素子
９Ａで検出することによって得られる。第１受光素子９
Ａの出力波形は、図３（ａ）に示すようにメインスケー
ル１が相対的にＰ／２変位する毎に、回折光学像による
正弦波信号の波形が得られる。同様に、原点検出補助信
号Ｖs は、光源５から放射された光が第４光学格子７Ａ
（格子ピッチ２Ｐ）を透過し、第１光学格子２（格子ピ
ッチＰ）で反射され、第５光学格子７Ｂ（格子ピッチ２
Ｐ）を通過し、第４受光素子９Ｄで検出することによっ
て得られ、メインスケールが相対的にＰだけ変位する毎
に、図３（ｂ）に示すような幾何光学像による正弦波信
号が得られる。一方、原点信号Ｖo は、光源５から出た
光が透明光学窓８Ａを通過後、原点検出用メイン光学格
子３に当たり、この反射光像が原点検出用インデックス
光学格子８Ｂと一致する原点付近では、第３受光素子９
Ｃにより、図３（ｃ）で示すような原点信号が得られ
る。原点信号Ｖo は、原点信号Ｖo の幅が変位信号Ｖa
の２周期を超えない程度の電圧に設定された基準電圧Ｖ
ref と比較され、図３（ｃ）に示すロジック信号ＶL に
変換される。このロジック信号ＶL と変位信号Ｖaと原
点検出補助信号Ｖs との論理積をアンド回路１４によっ
てとることにより、図３（ｄ）に示すように、変位信号
Ｖa の１／２周期の幅の絶対原点信号Ｖabsを得ること
ができる。したがって、ランダムパターンによる原点信
号Ｖo の振幅、ピークが少々変動したとしても絶対原点
が変動することがなくなる。
【０００９】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、メ
インスケールにおける光学格子を変位検出用及び原点検
出補助信号用として共用するようにしてあるので、メイ
ンスケールが小型になる。更に拡散光光源による一括照
明によっても光学系が小型になる。また絶対原点も上記
原点補助信号を用いるため、ランダムパターンによる原
点信号の振幅、ピークが少々変動したとしても絶対原点
が変動することなく高精度に検出することができ、小
型、かつ絶対原点を精度良く検出が可能な絶対原点検出
機能を備えた光学式変位検出装置および検出方法を提供
できる効果がある。
インスケールにおける光学格子を変位検出用及び原点検
出補助信号用として共用するようにしてあるので、メイ
ンスケールが小型になる。更に拡散光光源による一括照
明によっても光学系が小型になる。また絶対原点も上記
原点補助信号を用いるため、ランダムパターンによる原
点信号の振幅、ピークが少々変動したとしても絶対原点
が変動することなく高精度に検出することができ、小
型、かつ絶対原点を精度良く検出が可能な絶対原点検出
機能を備えた光学式変位検出装置および検出方法を提供
できる効果がある。
【図１】 本発明の実施例を示す斜視図である。
【図２】 本発明の信号回路を示すブロック図である。
【図３】 本発明の動作を示す説明図である。
【図４】 従来例を示す正面図である。
【図５】 従来例の原点信号を示す説明図である。
【図６】 他の従来例を示す斜視図である。
１：メインスケール、 ２：第１光学格子、 ３：原点
検出用メイン光学格子、４：インデックススケール、
５：光源、６Ａ：第２光学格子、６Ｂ、６Ｃ：第３光学
格子、７Ａ：第４光学格子、７Ｂ：第５光学格子、８
Ａ：透明光学窓、８Ｂ：原点検出用インデックス光学格
子、９（９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄ）：受光素子、１０：
信号処理回路、１１：変位信号処理回路、１２：原点信
号処理回路、１３：原点検出補助信号処理回路。１４
アンド回路
検出用メイン光学格子、４：インデックススケール、
５：光源、６Ａ：第２光学格子、６Ｂ、６Ｃ：第３光学
格子、７Ａ：第４光学格子、７Ｂ：第５光学格子、８
Ａ：透明光学窓、８Ｂ：原点検出用インデックス光学格
子、９（９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄ）：受光素子、１０：
信号処理回路、１１：変位信号処理回路、１２：原点信
号処理回路、１３：原点検出補助信号処理回路。１４
アンド回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 康 福岡県北九州市八幡西区黒崎城石２番１号 株式会社安川電機内
Claims (2)
- 【請求項１】 相対移動する一方の部材に固定され、格
子ピッチＰなる第１光学格子と一部にランダムパターン
からなる原点検出用メイン光学格子とが形成された反射
形メインスケールと、 相対移動する他方の部材に固定され、拡散照明光を射出
する光源と、前記光源からの照明光を通して前記メイン
スケールを照明する格子ピッチＰの第２光学格子と、前
記第２光学格子から入射した光が前記第１光学格子によ
って反射した反射光を通す互いに９０度位相差を持つ二
つの光学格子からなる格子ピッチＰの第３光学格子と、
前記原点検出用メイン光学格子と同一のランダムパター
ンよりなる原点検出用インデックス光学格子と、前記二
つの第３光学格子および前記原点検出用インデックス光
学格子の入射光をそれぞれ検出する第１、第２および第
３受光素子とを設けたインデックススケールと、 前記第３光学格子の入射光を検出する第１受光素子から
変位信号を出力する変位信号処理回路と、前記原点検出
用インデックス光学格子の入射光を検出する第３受光素
子から原点信号を出力する原点信号処理回路とを設けた
信号処理回路とを備えた光学式変位検出装置において、 前記光源からの照明光を通して前記メインスケールを照
明する格子ピッチ２Ｐの第４光学格子と、前記第４光学
格子から入射した光が前記第１光学格子によって反射し
た反射光を通す第５光学格子と、前記第５光学格子の入
射光を検出する第４受光素子とを前記インデックススケ
ールに設け、 前記第４受光素子から原点検出補助信号を出力する原点
検出補助信号処理回路と、前記変位信号と前記原点信号
と前記原点検出補助信号との論理積を出力する論理回路
とを前記信号処理回路に設けたことを特徴とした光学式
変位検出装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の光学式変位検出装置を用
い、前記第３光学格子の格子ピッチＰなる光学経路を介
して前記第１受光素子によって検出されるＰ／２なる周
期の変位信号と、前記第５光学格子のピッチ２Ｐなる光
学経路を介して前記第４受光素子によって検出される周
期Ｐなる原点検出補助信号と、前記原点検出用ランダム
パターンを介して前記第３受光素子により検出される原
点信号との論理積から得られる信号から絶対原点を検出
することを特徴とする光学式変位検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19113295A JPH0921654A (ja) | 1995-07-03 | 1995-07-03 | 光学式変位検出装置および検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19113295A JPH0921654A (ja) | 1995-07-03 | 1995-07-03 | 光学式変位検出装置および検出方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0921654A true JPH0921654A (ja) | 1997-01-21 |
Family
ID=16269419
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19113295A Pending JPH0921654A (ja) | 1995-07-03 | 1995-07-03 | 光学式変位検出装置および検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0921654A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009069038A (ja) * | 2007-09-14 | 2009-04-02 | Canon Inc | 絶対位置の計測装置 |
| JP2010122224A (ja) * | 2008-11-20 | 2010-06-03 | Mitsutoyo Corp | 基準信号を検出可能な光ファイバ干渉型格子エンコーダ |
| JP2011252713A (ja) * | 2010-05-31 | 2011-12-15 | Yaskawa Electric Corp | リニアエンコーダ、リニアモータ、リニアモータシステム |
-
1995
- 1995-07-03 JP JP19113295A patent/JPH0921654A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009069038A (ja) * | 2007-09-14 | 2009-04-02 | Canon Inc | 絶対位置の計測装置 |
| JP2010122224A (ja) * | 2008-11-20 | 2010-06-03 | Mitsutoyo Corp | 基準信号を検出可能な光ファイバ干渉型格子エンコーダ |
| JP2011252713A (ja) * | 2010-05-31 | 2011-12-15 | Yaskawa Electric Corp | リニアエンコーダ、リニアモータ、リニアモータシステム |
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