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JPH07270121A - Position sensor - Google Patents

Position sensor

Info

Publication number
JPH07270121A
JPH07270121A JP6424694A JP6424694A JPH07270121A JP H07270121 A JPH07270121 A JP H07270121A JP 6424694 A JP6424694 A JP 6424694A JP 6424694 A JP6424694 A JP 6424694A JP H07270121 A JPH07270121 A JP H07270121A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
diffraction grating
light
grating
position sensor
displacement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6424694A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koichi Kudo
宏一 工藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP6424694A priority Critical patent/JPH07270121A/en
Publication of JPH07270121A publication Critical patent/JPH07270121A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、高分解能化のため、スリット板を
格子ピッチ変化のある回折格子とし、その移動による回
折角の変化から移動量が検出できる機械精度を必要とし
ない簡単な構成の位置センサを提供することを目的とす
る。 【構成】 光源からの光を場所により異なるピッチを持
つ回折格子に入射し、入射光が前記回折格子に入射する
位置が変化することによる回折角の変化を検知すること
により、前記光源又は前記回折格子の位置変化を検出す
る位置センサで、高分解能、高検出精度の位置検出を行
うことができるようにした。
(57) [Summary] [Object] The present invention uses a diffraction grating with a change in the grating pitch as a slit plate for high resolution, and does not require mechanical accuracy that can detect the amount of movement from the change in the diffraction angle due to the movement. It is an object to provide a position sensor having a simple structure. A light source or the diffracted light is detected by detecting a change in a diffraction angle due to a change in a position at which incident light is incident on the diffraction grating when light from a light source is incident on the diffraction grating having a different pitch depending on a location. A position sensor that detects changes in the position of the grid can detect positions with high resolution and high detection accuracy.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、位置センサに関し、特
に回転角度等を高精度に測定する位置センサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a position sensor, and more particularly to a position sensor for measuring a rotation angle and the like with high accuracy.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の位置センサは、図9に示すように
その主要部分はLEDなどの発光素子(光源)8、移動
スリット板9、固定スリット板10、受光素子11によ
り構成されており、光源からの光はコリメート光であり
移動スリット板に照射される。移動スリット板上のスリ
ットの投影像は固定スリット板上に形成され、固定スリ
ット板上のスリットを透過する光を受光素子により検出
する。このとき移動スリットが1ピッチ移動するごとに
受光素子から1周期の光量変化が得られる。この光量変
化を検出しパルスカウントすることにより移動スリット
の移動量を検知する。この方式のエンコーダ、回転式位
置センサは、各スリット板のスリットピッチにより分解
能が決まる。しかしながらスリットピッチを小さくする
と言っても光学的に限界があり、回折現象により投影像
がぼけてしまう。一般的には、スリットピッチは約10
μmが限界である。また、得られる信号波形は擬似正弦
波であり、信号の分割による高分解能化では精度が得ら
れない。
2. Description of the Related Art As shown in FIG. 9, a conventional position sensor is mainly composed of a light emitting element (light source) 8 such as an LED, a movable slit plate 9, a fixed slit plate 10 and a light receiving element 11. The light from the light source is collimated light and is applied to the moving slit plate. The projected image of the slit on the moving slit plate is formed on the fixed slit plate, and the light passing through the slit on the fixed slit plate is detected by the light receiving element. At this time, each time the moving slit moves by one pitch, the light receiving element obtains a change in the light amount for one cycle. The amount of movement of the moving slit is detected by detecting this change in the amount of light and counting the pulses. In this type of encoder and rotary position sensor, the resolution is determined by the slit pitch of each slit plate. However, even if the slit pitch is made small, there is an optical limit, and the projection image is blurred due to the diffraction phenomenon. Generally, the slit pitch is about 10
μm is the limit. Further, the obtained signal waveform is a pseudo sine wave, and accuracy cannot be obtained by increasing the resolution by dividing the signal.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】このような従来の位置
センサは、スケールとしてスリット板を用いているため
高分解能化が困難である。また、2枚のスリットの位置
精度が測定精度に影響するため機械的精度を必要とす
る。本発明は、高分解能化のため、スリット板を格子ピ
ッチ変化のある回折格子とし、その移動による回折角の
変化から移動量が検出できる機械精度を必要としない簡
単な構成の位置センサを提供することを目的としてい
る。
In such a conventional position sensor, it is difficult to achieve high resolution because a slit plate is used as a scale. Further, the positional accuracy of the two slits affects the measurement accuracy, so that mechanical accuracy is required. The present invention provides a position sensor with a simple structure that does not require mechanical precision that can detect the amount of movement from the change in the diffraction angle due to the movement of the slit plate in order to increase the resolution. Is intended.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明で
は、光源からの光を場所により異なるピッチを持つ回折
格子に入射し、入射光が前記回折格子に入射する位置が
変化することによる回折角の変化を検知することによ
り、前記光源又は前記回折格子の位置変化を検出するこ
とにした。
According to a first aspect of the present invention, light from a light source is incident on a diffraction grating having a different pitch depending on a location, and the light is incident on the diffraction grating at a different position. The change in position of the light source or the diffraction grating is detected by detecting the change in bending angle.

【0005】請求項2記載の発明では、格子ベクトルの
方向が変位方向と略平行で、格子ピッチが変位方向の位
置に比例して変化する回折格子を用いることにした。
According to the second aspect of the invention, a diffraction grating is used in which the direction of the grating vector is substantially parallel to the displacement direction and the grating pitch changes in proportion to the position in the displacement direction.

【0006】請求項3記載の発明では、格子ベクトルの
方向が変位方向と略垂直で、格子ピッチが変位方向の位
置に比例して変化する回折格子を用いることにした。
According to the third aspect of the invention, a diffraction grating is used in which the direction of the grating vector is substantially perpendicular to the displacement direction and the grating pitch changes in proportion to the position in the displacement direction.

【0007】請求項4記載の発明では、格子ピッチが周
期的に変化する回折格子を用いることにした。
According to the fourth aspect of the invention, a diffraction grating whose grating pitch changes periodically is used.

【0008】請求項5記載の発明では、回折された光を
平面上に投射したときその光が変位に対して比例して移
動するように格子ピッチを変化させた回折格子を用いる
ことにした。
According to the fifth aspect of the present invention, when the diffracted light is projected on the plane, a diffraction grating is used in which the grating pitch is changed so that the light moves in proportion to the displacement.

【0009】請求項6記載の発明では、1個以上の受光
素子を有し、所望の位置における回折格子を受光する位
置に受光素子を配置することにより位置を検出すること
にした。
According to the sixth aspect of the invention, the position is detected by having one or more light receiving elements and arranging the light receiving element at a position for receiving the diffraction grating at a desired position.

【0010】請求項7記載の発明では、遮蔽パターンに
より受光面を覆った受光素子を有し、回折光の移動によ
り周期的な変位出力を得ることにした。
According to the seventh aspect of the invention, the light receiving element has a light receiving surface covered with a shielding pattern, and a periodic displacement output is obtained by moving the diffracted light.

【0011】請求項8記載の発明では、回折した光を位
置検出素子で受光し、受光位置から回折角及び変位量を
検知することにした。
According to the eighth aspect of the invention, the diffracted light is received by the position detecting element, and the diffraction angle and the displacement amount are detected from the light receiving position.

【0012】請求項9記載の発明では、回折格子を反射
型とすることにした。
According to the ninth aspect of the invention, the diffraction grating is of a reflection type.

【0013】[0013]

【作用】請求項1記載の発明によれば、入射光が回折格
子に入射する位置が変化することによる回折角の変化を
検知することにより、光源又は回折格子の位置変化を検
出する。
According to the first aspect of the invention, the change in the position of the light source or the diffraction grating is detected by detecting the change in the diffraction angle due to the change in the position of the incident light incident on the diffraction grating.

【0014】請求項2記載の発明によれば、格子ベクト
ルの方向が変位方向と略平行で、格子ピッチが変位方向
の位置に比例して変化する。
According to the second aspect of the invention, the direction of the lattice vector is substantially parallel to the displacement direction, and the lattice pitch changes in proportion to the position in the displacement direction.

【0015】請求項3記載の発明によれば、格子ベクト
ルの方向が変位方向と略垂直で、格子ピッチが変位方向
の位置に比例して変化する。
According to the third aspect of the invention, the direction of the lattice vector is substantially perpendicular to the displacement direction, and the lattice pitch changes in proportion to the position in the displacement direction.

【0016】請求項4記載の発明によれば、格子ピッチ
が周期的に変化している回折格子を用いるので変位量が
拡大し、カウントにより変位量を測定する。
According to the fourth aspect of the present invention, since the diffraction grating in which the grating pitch is periodically changed is used, the displacement amount is enlarged, and the displacement amount is measured by counting.

【0017】請求項5記載の発明によれば、回折された
光を平面上に投射したとき、その光が変位に対して比例
して移動するように格子ピッチを変化させた回折格子を
用いるので、簡単な信号構成にすることができる。
According to the fifth aspect of the invention, when the diffracted light is projected on the plane, the diffraction grating is used in which the grating pitch is changed so that the light moves in proportion to the displacement. , A simple signal configuration can be made.

【0018】請求項6記載の発明によれば、1個以上の
受光素子を有し、所望の位置における回折格子を受光す
る位置に受光素子を配置して位置を検出する。
According to the sixth aspect of the invention, one or more light receiving elements are provided, and the light receiving element is arranged at a position for receiving the diffraction grating at a desired position to detect the position.

【0019】請求項7記載の発明によれば、遮蔽パター
ンにより受光面を覆った受光素子を有し、回折光の移動
により周期的な変位出力を得る。
According to the seventh aspect of the present invention, the light receiving element having the light receiving surface covered with the shielding pattern is provided, and the periodic displacement output is obtained by the movement of the diffracted light.

【0020】請求項8記載の発明によれば、回折した光
を位置検出素子で受光し、受光位置から回折角及び変位
量を検知する。
According to the present invention, the diffracted light is received by the position detecting element, and the diffraction angle and the displacement amount are detected from the light receiving position.

【0021】請求項9記載の発明によれば、回折格子を
反射型として光源、検出部を一体にする。
According to the ninth aspect of the invention, the diffraction grating is of a reflection type and the light source and the detection section are integrated.

【0022】[0022]

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。本発明
は、スケールとしてのスリットの代わりに、部分的にピ
ッチの異なる回折格子を用いたこと、及び、回折格子に
よる回折を用いて変位を拡大したものである。請求項1
記載の発明を図1の実施例に基づいて説明する。本実施
例では説明を簡単にするため、回折格子が2つのピッチ
の異なる部分より成り立っているもので説明する。それ
ぞれのピッチをP1、P2で示す。光源1から出射した
光は、レンズ2によりコリメートされ回折格子3に照射
される。光源1としては、LED、LDなどを使用す
る。精度を要求する場合は、波長変動が少なく、ビーム
径が少さいコリメート光を用いることが望ましい。ここ
ではLDを用いた場合について説明することにする。
尚、回折格子3を照射する光は、必ずしもコリメートす
る必要はない。集束光の場合でも本発明は成立する。回
折格子3で回折された回折光は、受光素子4により検出
される。この光検出のための手段としては、フォトダイ
オード(PD)、位置検出素子(PSD)などの種々の
手段が使用できる。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described below. The present invention uses a diffraction grating having a partially different pitch instead of the slit as a scale, and magnifies the displacement by using diffraction by the diffraction grating. Claim 1
The described invention will be described based on the embodiment of FIG. In the present embodiment, in order to simplify the description, the description will be given assuming that the diffraction grating is composed of two portions having different pitches. The respective pitches are indicated by P1 and P2. The light emitted from the light source 1 is collimated by the lens 2 and applied to the diffraction grating 3. As the light source 1, an LED, LD or the like is used. When accuracy is required, it is desirable to use collimated light with a small wavelength variation and a small beam diameter. Here, the case where the LD is used will be described.
The light illuminating the diffraction grating 3 does not necessarily need to be collimated. The present invention is applicable even in the case of focused light. The diffracted light diffracted by the diffraction grating 3 is detected by the light receiving element 4. Various means such as a photodiode (PD) and a position detection element (PSD) can be used as the means for detecting the light.

【0023】次に、光の回折角が変位量による変化する
過程について説明する。説明を簡単にするため、光源と
レンズは移動せず、回折格子のみ移動するものとする。
回折格子が固定で、光源、レンズ、及び、検出手段が移
動する場合も本発明は同様に成立する。コリメートされ
た光Aは、回折格子3に入射し、回折格子のピッチに応
じて回折される。このときの回折角はsinθ=λ/Λ
…(1)で与えられる。但し、光は回折格子に対して垂
直入射の場合であり、θは回折角、λは光源の波長、Λ
は回折格子のピッチである。光が回折格子のピッチ、P
1の部分に照射されているときの回折角をθ1とする。
回折格子が外力によりx方向に移動し、ピッチ、P2の
部分に光が照射されるようになると、回折角はθ2とな
る。この変化を検出することにより、回折格子の変位が
検出できる。本発明では、2つの位置の検出について説
明したが、さらに多分割することで分解能の向上を図る
ことができる。
Next, the process in which the diffraction angle of light changes with the amount of displacement will be described. For simplicity of explanation, it is assumed that the light source and the lens do not move, but only the diffraction grating moves.
The present invention also applies to the case where the diffraction grating is fixed and the light source, the lens, and the detection means move. The collimated light A enters the diffraction grating 3 and is diffracted according to the pitch of the diffraction grating. The diffraction angle at this time is sin θ = λ / Λ
… Given in (1). However, light is incident on the diffraction grating vertically, where θ is the diffraction angle, λ is the wavelength of the light source, and Λ
Is the pitch of the diffraction grating. The light is the pitch of the diffraction grating, P
The diffraction angle when the portion 1 is irradiated is θ1.
When the diffraction grating moves in the x direction by an external force and the light is irradiated to the pitch P2 portion, the diffraction angle becomes θ2. The displacement of the diffraction grating can be detected by detecting this change. In the present invention, the detection of two positions has been described, but the resolution can be improved by further dividing.

【0024】請求項2記載の発明を図2の実施例に基づ
いて説明する。請求項1記載の発明との違いは、請求項
2記載の発明においては、回折格子のピッチの変化が段
階的でなく、PLからPSにかけてピッチが滑らかに変
化している点である。このように回折格子のピッチを滑
らかすることにより、回折角も滑らかに変化し、その変
化は、式(1)においてΛを変位xの関数としたときの
次式(2)により表すことができる。 sinθ=λ/Λ(x)…(2) この(2)式によって、回折角θから変位xを求めるこ
とができる。格子ベクトルの方向は、変位方向と同方向
であるため、回折角は変位方向の方に傾く。
The invention according to claim 2 will be described with reference to the embodiment shown in FIG. The difference from the invention described in claim 1 is that in the invention described in claim 2, the pitch of the diffraction grating does not change stepwise, and the pitch changes smoothly from PL to PS. By thus smoothing the pitch of the diffraction grating, the diffraction angle also changes smoothly, and the change can be expressed by the following expression (2) when Λ is a function of the displacement x in expression (1). . sin θ = λ / Λ (x) (2) The displacement x can be obtained from the diffraction angle θ by the equation (2). Since the direction of the lattice vector is the same as the displacement direction, the diffraction angle is inclined toward the displacement direction.

【0025】請求項3記載の発明を図3の実施例に基づ
いて説明する。請求項3記載の発明の要点は、請求項2
記載の発明等と異なり、格子ベクトルの方向が変位方向
と略垂直であることである。このため、回折光は光路
B、Cのように、変位方向xに対し、垂直な方向に回折
される。請求項3記載の発明の利点は、図3の回折格子
詳細図に示されるような回折格子が、2光束干渉法など
の一般的な作製方法で、容易に作製できることである。
The invention according to claim 3 will be described based on the embodiment of FIG. The gist of the invention described in claim 3 is that of claim 2
Unlike the described invention and the like, the direction of the lattice vector is substantially perpendicular to the displacement direction. Therefore, the diffracted light is diffracted in the direction perpendicular to the displacement direction x, like the optical paths B and C. An advantage of the invention described in claim 3 is that the diffraction grating as shown in the detailed view of the diffraction grating of FIG. 3 can be easily manufactured by a general manufacturing method such as the two-beam interference method.

【0026】次に、請求項4記載の発明を図4の実施例
に基づいて説明する。請求項2及び請求項3記載の発明
との相違点は、図4の回折格子詳細図のように、回折格
子のピッチが、周期的に変化していることである。図3
に示す実施例のように、格子ベクトルの方向が変位方向
と略垂直であっても、本発明は一般的に成立する。図4
のように周期的な変化を持つ回折格子を用いることによ
り、回折光は、回折格子の移動により往復運動をする。
この往復周期を計数することにより、回折格子の移動量
を検知することができる。
Next, the invention according to claim 4 will be described based on the embodiment of FIG. The difference from the invention described in claims 2 and 3 is that the pitch of the diffraction grating is periodically changed as shown in the detailed view of the diffraction grating in FIG. Figure 3
Even if the direction of the lattice vector is substantially perpendicular to the displacement direction, as in the embodiment shown in, the present invention is generally established. Figure 4
As described above, by using the diffraction grating having a periodical change, the diffracted light reciprocates due to the movement of the diffraction grating.
The amount of movement of the diffraction grating can be detected by counting this reciprocating period.

【0027】請求項5記載の発明を図2の実施例に基づ
いて説明する。図2において回折光の入射光軸に垂直な
平面への投射位置yは、回折格子から投射面の距離をz
とすると、y=z・sinθ…(3)となる。式(2)
より式(3)は、y=z・λ/Λ(x)…(4)とな
る。これを変位量に比例して移動させるには、Λ(x)
=A/x…(5)、のようなピツチ変化する回折格子を
用いればよい。但し、Aは定数である。このように変位
量に対して比例した光の投射を得ることにより変位量の
校正、原点位置の設定を不要にすることができる。請求
項1、請求項3、請求項4記載の発明についても同様の
効果が得られる。
The invention according to claim 5 will be described based on the embodiment of FIG. In FIG. 2, the projection position y of the diffracted light on the plane perpendicular to the incident optical axis is the distance z from the diffraction grating to the projection surface.
Then, y = z · sin θ (3) Formula (2)
Therefore, the equation (3) becomes y = z · λ / Λ (x) (4). To move this in proportion to the amount of displacement, Λ (x)
= A / x (5), a diffraction grating having a pitch change may be used. However, A is a constant. By thus obtaining the projection of light in proportion to the displacement amount, it is possible to eliminate the need to calibrate the displacement amount and set the origin position. Similar effects can be obtained for the inventions according to claims 1, 3, and 4.

【0028】請求項6記載の発明を図5の実施例に基づ
いて説明する。請求項6記載の発明は、本発明の受光、
位置検出方法に関するものである。図中のB,Cのよう
に回折光が変化したとき、b、cの位置に受光素子(本
実施例では2分割PD)を設け、それぞれの受光素子の
信号の有無により位置を検出する。この方法は、ある範
囲中の変位を持つかどうかのセンサとして応用できる。
例えば、PPC用紙の種類を検出する場合、種類Bの紙
は、受光素子bから信号がでるように設定するすること
によって、PPC用紙の種類を分類することができる。
また、2分割PDを用い、その差信号を得ることで高分
解能測定をすることができ、更に、PDアレイを用いて
広範囲測定を行うことも可能である。
The invention according to claim 6 will be described with reference to the embodiment shown in FIG. The invention according to claim 6 is the light receiving of the present invention,
The present invention relates to a position detection method. When the diffracted light changes as indicated by B and C in the figure, light receiving elements (two-division PDs in this embodiment) are provided at positions b and c, and the position is detected by the presence or absence of a signal from each light receiving element. This method can be applied as a sensor of whether or not it has a displacement within a range.
For example, when detecting the type of PPC paper, the type B paper can be classified by setting the light receiving element b so as to output a signal.
Further, it is possible to perform high resolution measurement by using a two-division PD and obtain a difference signal between them, and it is also possible to perform wide range measurement using a PD array.

【0029】請求項7記載の発明を図6に基づいて説明
する。請求項7記載の発明は、本発明の受光、位置検出
方法に関するものである。図6に示すように受光素子の
受光面を遮蔽パターン5で覆うことにより回折光の投射
位置がB、Cのように変化するに従い、図6−2のよう
な信号出力を得ることができる。これにより一般的なエ
ンコーダ信号とすることができる。
The invention according to claim 7 will be described with reference to FIG. The invention according to claim 7 relates to the light receiving and position detecting method of the present invention. As shown in FIG. 6, by covering the light receiving surface of the light receiving element with the shielding pattern 5, as the projection position of the diffracted light changes like B and C, a signal output as shown in FIG. 6B can be obtained. Thereby, a general encoder signal can be obtained.

【0030】請求項8記載の発明を図7に基づいて説明
する。請求項8記載の発明は、本発明の受光、位置検出
方法に関するものである。図7に示すように回折光の投
射位置に位置検出素子(PSD)を配置し、光の投射位
置を検出することにより変位量を検知する方法である。
この方法は、受光部がPSDの1素子で済み、構成が簡
単になるとともに、PSDの電圧出力により移動距離が
容易に校正できる。
The invention according to claim 8 will be described with reference to FIG. The invention according to claim 8 relates to the light receiving and position detecting method of the present invention. As shown in FIG. 7, a position detecting element (PSD) is arranged at the projection position of the diffracted light, and the displacement amount is detected by detecting the projection position of the light.
In this method, the light receiving unit is only one PSD element, the configuration is simple, and the moving distance can be easily calibrated by the voltage output of the PSD.

【0031】請求項9記載の発明を図8に基づいて説明
する。請求項9記載の発明では回折格子を反射型として
いる。回折格子を反射型回折格子とすることにより、反
射型回折格子に対して光源部と検出部が同じ側に設置す
ることができる。従って、光源部と検出部を一体化構造
にすることができるため、センサの小型化が図れる。
尚、本発明は上記の例に限らず、回転角度等を高精度に
測定する位置センサに対して広く適用することができ
る。
The ninth aspect of the invention will be described with reference to FIG. In the invention according to claim 9, the diffraction grating is of a reflective type. By using the reflection type diffraction grating as the diffraction grating, the light source unit and the detection unit can be installed on the same side of the reflection type diffraction grating. Therefore, since the light source unit and the detection unit can be integrated, the size of the sensor can be reduced.
The present invention is not limited to the above example, but can be widely applied to position sensors that measure a rotation angle and the like with high accuracy.

【0032】[0032]

【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、スリット
スケールではなく部分的にピッチの異なる回折格子を用
いることで変位量を拡大しまた構成が簡単にできる。
According to the first aspect of the present invention, the displacement amount can be increased and the structure can be simplified by using not the slit scale but the diffraction grating having a partially different pitch.

【0033】請求項2記載の発明によれば、回折格子の
格子ピッチの変化を滑らかにすることでアナログ的な変
位の検出を行うことができる。
According to the second aspect of the invention, analog displacement can be detected by smoothing the change in the grating pitch of the diffraction grating.

【0034】請求項3記載の発明によれば、回折ベクト
ルの方向を変位方向と略垂直とすることで回折格子の作
製が容易になる。
According to the third aspect of the invention, the diffraction grating can be easily manufactured by making the direction of the diffraction vector substantially perpendicular to the displacement direction.

【0035】請求項4記載の発明によれば、格子ピッチ
を周期的にすることで変位量の拡大エンコーダ的な信号
のカウントによる変位量の測定ができる。
According to the fourth aspect of the present invention, the displacement amount can be measured by counting signals of an encoder-like signal by making the grating pitch periodic.

【0036】請求項5記載の発明によれば、信号の校正
を容易にすることができる。
According to the invention of claim 5, it is possible to easily calibrate the signal.

【0037】請求項6記載の発明によれば、位置範囲の
検出をすることができる。
According to the invention described in claim 6, it is possible to detect the position range.

【0038】請求項7記載の発明によれば、1つの受光
素子により周期的信号出力を得ることができる。
According to the invention described in claim 7, it is possible to obtain a periodic signal output by one light receiving element.

【0039】請求項8記載の発明によれば、位置検出素
子(PSD)1素子で連続に変位の検出ができ、装置も
簡易な構成にすることができる。
According to the invention as set forth in claim 8, displacement can be continuously detected by one element of the position detecting element (PSD), and the apparatus can also have a simple structure.

【0040】請求項9記載の発明によれば、反射型回折
格子とすることにより光源、検出部の一体化ができる。
According to the ninth aspect of the present invention, the light source and the detection unit can be integrated by using the reflection type diffraction grating.

【0041】[0041]

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】請求項1記載の発明の位置センサの実施例を示
す図。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a position sensor of the invention according to claim 1;

【図2】請求項2記載の発明の実施例を示す図。FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of the invention according to claim 2;

【図3】請求項3記載の発明の実施例を示す図。FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of the invention according to claim 3;

【図4】請求項4記載の発明の実施例を示す図。FIG. 4 is a diagram showing an embodiment of the invention according to claim 4;

【図5】請求項6記載の発明の実施例を示す図。FIG. 5 is a diagram showing an embodiment of the invention according to claim 6;

【図6】請求項7記載の発明の実施例を示す図。FIG. 6 is a diagram showing an embodiment of the invention according to claim 7;

【図7】請求項8記載の発明の実施例を示す図。FIG. 7 is a diagram showing an embodiment of the invention according to claim 8;

【図8】請求項9記載の発明の実施例を示す図。FIG. 8 is a diagram showing an embodiment of the invention according to claim 9;

【図9】従来のロータリエンコーダの実施例を示す図。FIG. 9 is a diagram showing an example of a conventional rotary encoder.

【0042】[0042]

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光源 2 レンズ 3 回折格子 4 受光素子 5 遮蔽パターン 6 位置検出素子(PSD) 7 反射型回折格子 8 発光素子 9 移動スリット板 10 固定スリット板 11 受光素子 1 Light source 2 Lens 3 Diffraction grating 4 Light receiving element 5 Shielding pattern 6 Position detecting element (PSD) 7 Reflective diffraction grating 8 Light emitting element 9 Moving slit plate 10 Fixed slit plate 11 Light receiving element

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源からの光を場所により異なるピッチ
を持つ回折格子に入射し、入射光が前記回折格子に入射
する位置が変化することによる回折角の変化を検知する
ことにより、前記光源又は前記回折格子の位置変化を検
出することを特徴とする位置センサ。
1. A light source or a light source is provided by detecting a change in a diffraction angle due to a change in a position at which incident light is incident on the diffraction grating when light from the light source is incident on the diffraction grating having a different pitch. A position sensor for detecting a change in position of the diffraction grating.
【請求項2】 格子ベクトルの方向が変位方向と略平行
で、格子ピッチが変位方向の位置に比例して変化する回
折格子を用いることを特徴とする請求項1記載の位置セ
ンサ。
2. The position sensor according to claim 1, wherein a diffraction grating whose grating vector direction is substantially parallel to the displacement direction and whose grating pitch changes in proportion to the position in the displacement direction is used.
【請求項3】 格子ベクトルの方向が変位方向と略垂直
で、格子ピッチが変位方向の位置に比例して変化する回
折格子を用いることを特徴とする請求項1記載の位置セ
ンサ。
3. The position sensor according to claim 1, wherein a diffraction grating whose grating vector direction is substantially perpendicular to the displacement direction and whose grating pitch changes in proportion to the position in the displacement direction is used.
【請求項4】 格子ピッチが周期的に変化する回折格子
を用いることを特徴とする請求項1記載の位置センサ。
4. The position sensor according to claim 1, wherein a diffraction grating whose grating pitch changes periodically is used.
【請求項5】 回折された光を平面上に投射したとき当
該光が変位に対して比例して移動するように格子ピッチ
を変化させた回折格子を用いることを特徴とする請求項
1記載の位置センサ。
5. A diffraction grating having a grating pitch changed so that when diffracted light is projected on a plane, the light moves in proportion to displacement. Position sensor.
【請求項6】 1個以上の受光素子を有し、所望の位置
における回折格子を受光する位置に前記受光素子を配置
することにより位置を検出することを特徴とする請求項
1乃至請求項5記載の位置センサ。
6. The method according to claim 1, further comprising at least one light receiving element, wherein the position is detected by disposing the light receiving element at a position for receiving a diffraction grating at a desired position. The described position sensor.
【請求項7】 遮蔽パターンにより受光面を覆った受光
素子を有し、回折光の移動により周期的な変位出力を得
ることを特徴とする請求項1乃至請求項6記載の位置セ
ンサ。
7. The position sensor according to claim 1, further comprising a light receiving element whose light receiving surface is covered with a shielding pattern, and which obtains a periodic displacement output by moving the diffracted light.
【請求項8】 回折した光を位置検出素子で受光し、受
光位置から回折角及び変位量を検知することを特徴とす
る請求項1乃至請求項5記載の位置センサ。
8. The position sensor according to claim 1, wherein the diffracted light is received by a position detecting element, and the diffraction angle and the displacement amount are detected from the light receiving position.
【請求項9】 回折格子を反射型としたことを特徴とす
る請求項1乃至請求項8記載の位置センサ。
9. The position sensor according to claim 1, wherein the diffraction grating is a reflection type.
JP6424694A 1994-03-31 1994-03-31 Position sensor Pending JPH07270121A (en)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100717685B1 (en) * 2005-11-28 2007-05-14 한국기계연구원 Position sensor assembly
US7599074B2 (en) * 2006-06-19 2009-10-06 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Grating angle magnification enhanced angular sensor and scanner
JPWO2011043354A1 (en) * 2009-10-05 2013-03-04 太陽誘電株式会社 Displacement measuring method and displacement measuring apparatus
CN113237498A (en) * 2021-05-13 2021-08-10 华北水利水电大学 Optical displacement sensing system based on planar variable-period transmission grating

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