(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置検出対象物に取り付けた点光源と、
前記点光源の光を集め結像させるレンズ系と、
前記レンズ系の焦光面に配置される可動体と、
前記可動体に設けられ、点光源からの光の焦光位置を検出する差動型受光素子と、
前記可動体を前記焦光面内で直線移動させることにより、前記差動型受光素子の出力信号に基づいて、前記差動型受光素子に前記点光源の像が当たる状態に制御するアクチュエータと、
前記可動体に設けたエンコード部と、
前記エンコード部を検出することにより、前記可動体の位置を検出する絶対位置検出装置とを有して構成され、
前記絶対位置検出装置の検出情報と前記差動型受光素子の差出力情報とに基づいて、前記点光源の位置を検出する一次元位置検出装置を具備し、
前記絶対位置検出装置と前記アクチュエータとにより、前記差動型受光素子に微小振動を加え、前記絶対位置検出装置の出力の変化分と前記差動型受光素子の差出力の変化分から、前記差動型受光素子の差出力の位置変換特性値を決定し、前記差動型受光素子の差出力に前記位置変換特性値の現在値を作用させて出力する手段を備えてなる、
ことを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
前記差動型受光素子の差出力の位置変換特性値を蓄えるメモリを有し、現在の特性値を前記メモリから読み出した過去の典型的な特性値と比較し、前記差動型受光素子の差出力の異常を診断する手段を備えてなることを特徴とする請求項１記載の位置検出装置。
【請求項３】
位置検出対象物に取り付けた点光源と、
前記点光源の光を集め結像させるレンズ系と、
前記レンズ系の焦光面に配置される可動体と、
前記可動体に設けられ、点光源からの光の焦光位置を検出する差動型受光素子と、
前記可動体を前記焦光面内で直線移動させることにより、前記差動型受光素子の出力信号に基づいて、前記差動型受光素子に前記点光源の像が当たる状態に制御するアクチュエータと、
前記可動体に設けたエンコード部と、
前記エンコード部を検出することにより、前記可動体の位置を検出する絶対位置検出装置とを有して構成され、
前記絶対位置検出装置の検出情報と前記差動型受光素子の差出力情報とに基づいて、前記点光源の位置を検出する一次元位置検出装置を具備し、
前記差動型受光素子を、前記可動体の直線移動方向と直交する方向に複数に分割し、分割された各差動型受光素子の信号を切り替え選択する手段を備えてなる、
ことを特徴とする位置検出装置。
【請求項４】
位置検出対象物に取り付けた点光源と、
前記点光源の光を集め結像させるレンズ系と、
前記レンズ系の焦光面に配置される可動体と、
前記可動体に設けられ、点光源からの光の焦光位置を検出する差動型受光素子と、
前記可動体を前記焦光面内で直線移動させることにより、前記差動型受光素子の出力信号に基づいて、前記差動型受光素子に前記点光源の像が当たる状態に制御するアクチュエータと、
前記可動体に設けたエンコード部と、
前記エンコード部を検出することにより、前記可動体の位置を検出する絶対位置検出装置とを有して構成され、
前記絶対位置検出装置の検出情報と前記差動型受光素子の差出力情報とに基づいて、前記点光源の位置を検出する一次元位置検出装置を具備し、
１枚の板により前記可動体を形成し、前記１枚の板の中央部に前記差動型受光素子を設けるとともに、前記１枚の板の一端に前記アクチュエータのための可動子を設け、さらに前記１枚の板の他端にスケールパターンを形成して前記エンコード部を設けた、
ことを特徴とする位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、点光源を介して各種対象の絶対位置を検出するための位置検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、点光源を検出して得られる光源像を用いた位置検出装置には、受光素子として、半導体のＰＳＤ（光検出素子）やＣＣＤ（電荷結合素子）等が使われるが、分解能や精度が低く、応答速度も遅い。
半導体のＰＳＤは、アナログ出力であるので、本来は高分解能な検出を行えるはずであるが、雑音などがあるため低分解能になり、精度も特性の温度ドリフトなどがあるため、１０-3ｍｍ程度が限界で、もう１桁精度を上げることは至難である。
【０００３】
一方、ＣＣＤやＣＭＯＳを用いた固体撮像素子は、半導体技術の進歩により、１つの画素寸法が、およそ１０年間で半分になり、１０μｍから５μｍ程度になつたが、０．１μｍ程度になるまでには、さらに長い年月を要するものと考えられる。
また、画素数を増やせば精度の方は高くなるが、素子の値段が高くなってしまう。また、ＣＣＤの場合、画素数が多くなると読み出しに時間がかかり、応答速度も遅くなる問題がある。また、低分解能、低精度の素子を単純に集積した位置検出装置は、全体として大型となり、実用にならない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、従来の光源像を用いた位置検出装置では、受光素子の分解能や精度に依存して、小型で高性能の装置を得ることが困難であった。
そこで本発明の目的は、簡単な構成により、高分解能、高精度で応答性の高い位置検出装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するため、位置検出対象物に取り付けた点光源と、前記点光源の光を集め結像させるレンズ系と、前記レンズ系の焦光面に配置される可動体と、前記可動体に設けられ、点光源からの光の焦光位置を検出する差動型受光素子と、前記可動体を前記焦光面内で直線移動させることにより、前記差動型受光素子の出力信号に基づいて、前記差動型受光素子に前記点光源の像が当たる状態に制御するアクチュエータと、前記可動体に設けたエンコード部と、前記エンコード部を検出することにより、前記可動体の位置を検出する絶対位置検出装置とを有して構成され、前記絶対位置検出装置の検出情報と前記差動型受光素子の差出力情報とに基づいて、前記点光源の位置を検出する一次元位置検出装置を具備し、前記絶対位置検出装置と前記アクチュエータとにより、前記差動型受光素子に微小振動を加え、前記絶対位置検出装置の出力の変化分と前記差動型受光素子の差出力の変化分から、前記差動型受光素子の差出力の位置変換特性値を決定し、前記差動型受光素子の差出力に前記位置変換特性値の現在値を作用させて出力する手段を備えてなることを特徴とする。
また本発明は、位置検出対象物に取り付けた点光源と、前記点光源の光を集め結像させるレンズ系と、前記レンズ系の焦光面に配置される可動体と、前記可動体に設けられ、点光源からの光の焦光位置を検出する差動型受光素子と、前記可動体を前記焦光面内で直線移動させることにより、前記差動型受光素子の出力信号に基づいて、前記差動型受光素子に前記点光源の像が当たる状態に制御するアクチュエータと、前記可動体に設けたエンコード部と、前記エンコード部を検出することにより、前記可動体の位置を検出する絶対位置検出装置とを有して構成され、前記絶対位置検出装置の検出情報と前記差動型受光素子の差出力情報とに基づいて、前記点光源の位置を検出する一次元位置検出装置を具備し、前記差動型受光素子を、前記可動体の直線移動方向と直交する方向に複数に分割し、分割された各差動型受光素子の信号を切り替え選択する手段を備えてなることを特徴とする。
また本発明は、位置検出対象物に取り付けた点光源と、前記点光源の光を集め結像させるレンズ系と、前記レンズ系の焦光面に配置される可動体と、前記可動体に設けられ、点光源からの光の焦光位置を検出する差動型受光素子と、前記可動体を前記焦光面内で直線移動させることにより、前記差動型受光素子の出力信号に基づいて、前記差動型受光素子に前記点光源の像が当たる状態に制御するアクチュエータと、前記可動体に設けたエンコード部と、前記エンコード部を検出することにより、前記可動体の位置を検出する絶対位置検出装置とを有して構成され、前記絶対位置検出装置の検出情報と前記差動型受光素子の差出力情報とに基づいて、前記点光源の位置を検出する一次元位置検出装置を具備し、１枚の板により前記可動体を形成し、前記１枚の板の中央部に前記差動型受光素子を設けるとともに、前記１枚の板の一端に前記アクチュエータのための可動子を設け、さらに前記１枚の板の他端にスケールパターンを形成して前記エンコード部を設けたことを特徴とする。
【０００６】
上述した本発明の位置検出装置において、アクチュエータの作動によって可動体を直線移動させ、点光源の光源像が差動型受光素子に結像する位置に移動させる。
この際、可動体に設けたエンコード部を絶対位置検出装置で読み取ることにより、可動体の移動量をエンコード部による分解能、精度のレベルで検出する。
また、点光源の光源像が差動型受光素子に結像することにより、差動型受光素子より出力される差出力により、差動型受光素子の視野の範囲内で、点光源の位置をより高分解能、高精度によって検出する。
そして、絶対位置検出装置による検出情報と差動型受光素子による差出力情報とを合成することにより、点光源の位置を算出する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による位置検出装置の実施の形態について説明する。
まず最初に、本発明の位置検出装置によって直線上を移動する位置検出対象物を検出する第１の形態について説明する。
図１は、本発明による位置検出装置の一次元位置検出装置の構成例を示す説明図であり、図２は、図１に示す一次元位置検出装置によって検出を行う位置検出対象物の位置検出可能域を示す説明図である。
【０００８】
本例の一次元位置検出装置は、位置検出対象物（図示省略）に取り付けた点光源１００と、この点光源１００の光を集め結像させるレンズ系１１０と、このレンズ系１１０の焦光面１１０Ａに配置される可動体１２０と、この可動体１２０に設けられ、点光源１００からの光の焦光位置を検出する差動型受光素子１３０と、可動体１２０を焦光面１００Ａ内で直線移動させるアクチュエータ１４０と、可動体１２０に設けたエンコード部１５０と、このエンコード部１５０によって可動体１２０の位置を検出する絶対位置検出装置１６０とを有する。
【０００９】
本例において、位置検出対象物は、図２の領域Ｅ１に示すような直線領域内を直線移動するものであり、この位置検出対象物に取り付けた点光源１００も領域Ｅ１内を直線移動する。この点光源１００は、例えばＬＥＤ等により構成されている。
レンズ系１１０は、点光源１００を集光結像させる球や円筒のレンズ、または反射鏡等の組み合わせにより形成されている。
【００１０】
また、可動体１２０は、全体として板状に形成され、レンズ系１１０の焦光面１１０Ａに上述した領域Ｅ１に対向する状態で配置されており、図示しないガイド機構によって、位置検出対象物（点光源１００）と同一方向に移動可能に支持されている。
可動体１２０は、その中央に差動型受光素子１３０を取り付けるとともに、可動体１２０の移動方向に対して、一方の端部にアクチュエータ１４０のための可動子１７０を設け、他方の端部にエンコード部１５０を設けたものである。
【００１１】
アクチュエータ１４０は、例えばヴォイスコイルモータ等のリニアモータより構成され、磁性材料よりなる可動子１７０に推力を付与し、可動体１２０を移動させるものである。このアクチュエータ１４０の動作は、差動型受光素子１３０の出力信号に基づいて制御され、差動型受光素子１３０に点光源１００からの光源像が当たる位置に可動体１２０を移動制御する。
エンコード部１５０は、例えば可動体１２０にエンコード板を取り付けることにより設けられている。エンコード板には、ストライプパターンおよびコードパターンのスケールパターンが設けられており、このスケールパターンを絶対位置検出装置１６０によって読み取ることにより、可動体１２０の絶対位置を検出するものである。
【００１２】
絶対位置検出装置１６０は、ＣＣＤやフォトダイオード等によってエンコード板のスケールパターンを撮像して解読し、可動体１２０の絶対位置情報Ａを出力するものである。なお、この絶対位置検出装置１６０の具体的な構成としては、例えば特開平６−０９４４１８号公報に開示される絶対位置検出装置を採用することができる。
【００１３】
図３は、差動型受光素子１３０の構成と作用を示す説明図である。
差動型受光素子１３０は、図３に示すように、同特性の２つの受光素子１３０Ｒ、１３０Ｌを可動体１２０の移動方向に沿って近接して並設配置したものである。なお、以下の説明において、受光素子１３０Ｒの出力をＲ、受光素子１３０Ｌの出力をＬとして説明する。
【００１４】
図４は、本例の一次元位置検出装置の回路構成を示すブロック図である。
この一次元位置検出装置は、差動型受光素子１３０の各受光素子１３０Ｒ、１３０Ｌの差出力（Ｒ−Ｌ）を得るための差動増幅器２１０と、各受光素子１３０Ｒ、１３０Ｌの和出力（Ｒ＋Ｌ）を得るための加算回路２２０と、差出力（Ｒ−Ｌ）、和出力（Ｒ＋Ｌ）及び絶対位置検出装置１６０からの出力Ａに基づいてアクチュエータ１４０を駆動制御するアクチュエータ制御回路２３０と、差出力ｖ＝（Ｒ−Ｌ）に後述する係数１／ｋを乗じて位置情報ｘ＝ｖ／ｋを得る乗算器２４０と、この位置情報ｘを絶対位置検出装置１６０からの出力Ａに加算し、絶対位置情報Ａ＋ｘとして出力する加算器２５０と、差出力（Ｒ−Ｌ）の絶対値がある値以下で和出力（Ｒ＋Ｌ）の絶対値がある値以上であることによって位置情報ｘが有効か否かを判定する判定回路２６０とを有する。
【００１５】
次に、以上のような一次元位置検出装置における機能と動作について詳細に説明する。
まず、アクチュエータ１４０により可動体１２０を動かし、差動型受光素子１３０の和出力（Ｒ＋Ｌ）が有為の大きさになる点光源像が差動型受光素子１３０に当たる位置、すなわち、図３に示すループ制御範囲を探す。
次に、差出カ（Ｒ−Ｌ）の正負に対応して、差出力が正負反転する方向に動かせばループ制御になり、差出力のゼロクロスポイントにおいて、点光源像が差動型受光素子１３０の中心位置に収斂する。
【００１６】
このフィードバックループ成立状態では、点光源１００が動いても、差動型受光素子１３０の出力に応じてアクチュエータ１４０により差動型受光素子１３０が点光源像に追従して移動制御され、常に点光源像を捉えることができる。
そのときの差出力は、ゼロクロスポイントの近辺（たとえば、図３では±０．５μｍの位置検出範囲内）にある。この状態での差出力（Ｒ−Ｌ＝ｖ）は、点光源像の中心点（光強度重心）と差動型受光素子１３０の中心線との距離ｘに比例しており、しかも近接配置の同特性受光素子同士であるから、直線度が極めて高い。よって、ｖ＝ｋｘとすることができる。ここでｋは位置変換係数である。
【００１７】
このように点光源像の中心点位置は、差動型受光素子１３０の中心線からの距離ｘ＝ｖ／ｋとして与えられ、差動型受光素子１３０の中心線の位置が差動型受光素子１３０に直結した撮像式絶対位置検出装置１６０の同時刻の出力Ａとして検出されるから、点光源像の中心点の絶対位置は、Ａ＋ｘ＝Ａ＋ｖ／ｋとして出力することができる。
【００１８】
差動型受光素子１３０からの出力ｘは、点光源像をできるだけ小さくして差動型受光素子１３０のｘ方向の幅を狭く、小さくすることにより、位置変換係数ｋやＳ／Ｎを大きくして、高分解能化や高速応答化を図ることが容易にできる。一方、アクチュエータ１４０により、狭小な検出範囲の差動型受光素子１３０を動かし、広範囲の検出を可能とし、撮像式絶対位置検出装置１６０により、差動型受光素子１３０の位置Ａを、高分解能、高精度、高速応答、高信頼度で検出する。これはあたかも多数の差動型受光素子を高分解能、高精度ピッチで並べた状態と等価になり、Ａ＋ｘは、差動型受光素子１３０単独では決して得られない高度な絶対位置情報となる。
【００１９】
以上のような本例の位置検出装置では、アクチュエータ１４０で移動する差動型受光素子１３０の絶対位置を高分解能、高精度で検出できる撮像式絶対位置検出装置１６０の位置検出情報Ａと、差動型受光素子１３０を小さくして狭小範囲のみで高分解能、高精度で検出できる差動型受光素子１３０の位置検出情報ｘとを合成（Ａ＋ｘ）することにより、測長範囲の大きな、高分解能、高精度の光源像一次元位置検出装置を得ることができる。
また、高分解能化のために小型にした差動型受光素子１３０の出力ｘは、素子が小さくなることによる効果で高速応答になり、このｘと例えば特開平６−０９４４１８号公報に開示される高速応答型撮像式絶対位置検出装置の出力Ａとを合成（Ａ＋ｘ）することにより、高速応答の光源像一次元位置検出装置を得ることができる。
【００２０】
次に図５は、本発明の第２の形態による位置検出装置によって平面上を移動する点光源（位置検出対象物）を検出する様子を示す説明図である。
上述した一次元位置検出装置によって、Ｘ−Ｙ平面上の領域Ｅ２を移動する点光源を検出することにより、レンズ系１１０の光軸からの検出位置のズレ量を算出し、点光源のＸ−Ｙ平面上の角度を検出することが可能である。
また、この場合の応用例として、上述した一次元位置検出装置を２つ設け、共通の点光源１００の位置をＸ−Ｙ平面上の異なる角度から個別に検出することにより、２つの位置検出出力（Ａ＋ｘ）からＸ−Ｙ平面上を移動する点光源の位置を算出することも可能である。
【００２１】
次に図６は、本発明の第３の形態による位置検出装置によって立体内を移動する点光源（位置検出対象物）を検出する様子を示す説明図である。
上述した一次元位置検出装置において、例えばレンズ系１１０に球レンズを用いることにより、位置検出装置の視野をＺ方向に拡張することにより、Ｘ−Ｙ−Ｚ空間内の領域Ｅ３を移動する点光源を検出する。そして、レンズ系１１０の光軸からの検出位置のズレ量を算出し、点光源のＸ−Ｙ平面上の角度を検出することが可能である。
また、この場合の応用例として、上述した一次元位置検出装置を３つ設け、共通の点光源１００の位置をＸ−Ｙ−Ｚ空間内の異なる角度から個別に検出することにより、３つの位置検出出力（Ａ＋ｘ）からＸ−Ｙ−Ｚ空間内を移動する点光源の位置を算出することも可能である。
【００２２】
次に、以上のような一次元位置検出装置の変形例について説明する。
まず、第１の変形例として、位置変換係数ｋの値が大きく変動し、固定しにくい場合の解決方法について説明する。
点光源の発光強度が変化したり、点光源とレンズの距離が変わり差動型受光素子１３０の受光量がその距離の逆二乗に比例して変化する、などによりｋの値は大きく変動するが、これは緩やかな変化であり、短い時間内ではほとんど変動しない。
【００２３】
そこで、アクチュエータ１４０により、Ａを微小変動（ウォブリング）させることにより、瞬時にその時のｋの値を決定する。時刻問隔が△ｔである二時点のＡ＋ｖ／ｋの変化分を△Ａ＋△ｖ／ｋとすると、△ｔ×（点光源像速度）＝△Ａ＋△ｖ／ｋが成り立つ。△ｔ間隔の三時点では、△Ａ1 ＋△ｖ1 ／ｋ、△Ａ2 ＋△ｖ2 ／ｋとすると、短時間△ｔでは速度は一定とみなし、△Ａ1 ＋△ｖ1 ／ｋ＝△Ａ2 ＋△ｖ2 ／ｋが成り立つことから、ｋ＝−（△ｖ1 −△ｖ2 ）／（△Ａ1 −△Ａ2 ）として刻々決定することができる。
【００２４】
このようにして、差動型受光素子１３０の出力特性の変動に対し、高信頼度が保証されている撮像式絶対位置検出装置１６０の位置検出情報出力Ａを基準として、瞬時に最新の特性値ｋを検出できる。
以上のように撮像式絶対位置検出装置１６０の位置検出情報Ａは高信頼度が保証されていることと、位置検出対象の点光源が静止状態とみなされるときに合成出力（Ａ＋ｘ）が一定不変であることから、可動体１２０をウォブリングし、Ａを少し変化させると、ｘのとるべき値が分かり、差動型受光素子１３０の出力ｘの特性を診断補正することができることとなり、高信頼度の出力ｘが得られ、高信頼度の点光源像一次元位置検出装置を得ることができる。
【００２５】
次に、第２の変形例として、さらに以上のような差動型受光素子の差出力の位置変換特性値ｋを蓄えることにより、過去の典型的なデータと比較することができることから、特性値の異常が判断でき、故障などの異常診断もでき、高信頼度な点光源の一次元位置検出装置を構成できる。
【００２６】
次に、第３の変形例として、点光源１００を高周波点滅し、図７に示すような処理により、点光源１００の光による信号成分のみを取り出すことにより、差動型受光素子１３０の図８に示すような信号処理工程が複雑にならない。また、不要な光などの影響をうけにくいため、どこででも使えるようになる。
図８（Ａ）は背景光がない場合の差動型受光素子１３０の出力信号例を示し、図８（Ｂ）は背景光がある場合の差動型受光素子１３０の出力信号例を示している。
【００２７】
図７において、点光源１００のパルス（図７（Ａ））に対応して、差動型受光素子１３０の出力信号を検知する周波数信号を図７（Ｃ）に示すように設定することにより、差動型受光素子１３０の出力信号（図７（Ｂ））に対し、背景光の信号成分（図７（Ｄ））と点光源光による信号成分（図７（Ｅ））とを分離する。これにより、図８（Ｂ）に示すように背景光がある場合にも、背景光がない場合と同様の処理が可能となる。
【００２８】
以上のように差動型受光素子１３０は点光源１００あたりの狭小範囲の光しか受けないため、不要な光による雑音成分が小さく、Ｓ／Ｎが高くなる。特に点光源追従動作時は、位置検出対象物に取り付けた点光源１００の周りの狭小範囲の反射光しか受けないため、一次元位置検出装置は外乱光の影響を受けにくく、どこででも使え、便利である。
また、点光源１００を固有高周波数で点滅させ、その固有周波数を検知し、ゲートタイミングを決め、差動型受光素子１３０の出力信号から点光源光１００による信号成分を取り出すことにより、不要な光による信号成分を取り除くことができ、さらに外乱光の影響を受けにくい一次元位置検出装置を提供できる。
【００２９】
次に、第４の変形例として、図９に示すように、差動型受光素子１３０の移動方向両側にそれぞれ副差動型受光素子１３２Ｌ、１３２Ｒを設けることにより、幅の狭い差動型受光素子１３０を高速度で動かし、点光源像を探索した場合に点光源像を見逃してしまったり、ループ制御から外れやすくなるという問題を解決することができる。
差動型受光素子１３０が副差動型受光素子１３２Ｌ、１３２Ｒの幅まで広がったかのように機能し、点光源像を高速度で探索でき、ループ制御から外れにくくすることができる。さらに例えば点光源１００がレンズ系１１０に近づいて、点光源像が大きくなり、差動型受光素子１３０の差出力の位置変換係数ｋの値が小さくなり過ぎて、ｖ／ｋが粗くなるとき、副差動型受光素子１３２Ｌ、１３２Ｒに切り替えて動作させることができる。
【００３０】
これは特に上述した図５及び図６で示す形態のように、点光源１００が平面上や立体内を移動するような構成において、点光源１００の差動型受光素子１３０と接離する方向（Ｙ方向）の移動領域を広げることができ、視野の広い位置検出装置を提供する上で有利に機能するものとなる。
【００３１】
次に、第５の変形例として、レンズが球で図６のＺ方向の動作域を大きくした場合、差動型受光素子１３０のＺ方向の寸法が大きくなり、受光素子の応答周波数が下がるという問題を解決するものである。
図１０に示すように、Ｚ方向に８等分された受光素子列１３４Ｌ、１３４Ｒを形成することにより、最大信号が得られる１つの組みを選択すれば、８倍の応答周波数が得られる。
【００３２】
次に、第６の変形例として、板状の可動体１２０の中心に差動型受光素子１３０を配置し、その両側にアクチュエータ１４０と撮像式絶対位置検出装置１６０とを図１１に示すように配置することにより、差動型受光素子１３０とアクチュエータ１４０とが近接して剛性が高まり、ループ制御特性周波数が高くなり、また差動型受光素子１３０と撮像式絶対位置検出装置１６０とが近接し、差動型受光素子１３０の中心線の位置を現す出力情報Ａに温度による伸縮誤差などが入りにくくなり、信頼度の高い装置を構成できる。
【００３３】
さらに、以上のような各構成において、レンズ系の縮小倍率を大きくすることにより、点光源像の移動範囲が、位置検出対象物に取り付けた点光源の動作範囲に縮小率を掛けた大きさになり、長さや量の極めて小さな点光源一次元位置検出装置にすることができ、点光源像の速度も加速度も縮小率を掛けた大きさになることから、可動体を動かすアクチュエータ１４０の電力も極めて小さくすることができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の位置検出装置は、点光源のレンズ系による焦光面に配置される可動体に、点光源像を検出する差動型受光素子と、絶対位置検出装置によって読み取られるエンコード部とを設け、可動体をアクチュエータによって直線移動することにより、差動型受光素子に点光源像が当たる状態に制御し、絶対位置検出装置の検出情報と差動型受光素子の差出力情報とに基づいて、前記点光源の位置を検出する一次元位置検出装置を具備したものである。
このため、差動型受光素子の絶対位置を高分解能、高精度で検出できる絶対位置検出装置の検出情報と、狭小範囲で点光源像を高分解能、高精度で検出する差動型受光素子の検出情報とを合成することにより、多数の受光素子を設けることなく、簡易な構成で、しかも測長範囲の大きく、高分解能、高精度、かつ高速応答性の位置検出装置を提供することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による位置検出装置の一次元位置検出装置の構成例を示す説明図である。
【図２】図１に示す一次元位置検出装置によって検出を行う位置検出対象物の位置検出可能域を示す説明図である。
【図３】図１に示す一次元位置検出装置に設けられる差動型受光素子の構成と作用を示す説明図である。
【図４】図１に示す一次元位置検出装置の回路構成を示すブロック図である。
【図５】図１に示す一次元位置検出装置によって検出を行う位置検出対象物が平面上を移動する場合の位置検出可能域を示す説明図である。
【図６】図１に示す一次元位置検出装置によって検出を行う位置検出対象物が立体空間中を移動する場合の位置検出可能域を示す説明図である。
【図７】図１に示す一次元位置検出装置によって点光源を検出する場合に背景光を除去するための信号処理を示すタイミングチャートである。
【図８】（Ａ）は背景光がない場合の差動型受光素子の出力信号例を示し、（Ｂ）は背景光がある場合の差動型受光素子の出力信号例を示す波形図である。
【図９】図１に示す一次元位置検出装置の差動型受光素子の両側に副差動型受光素子を設けた例を示す説明図である。
【図１０】図１に示す一次元位置検出装置の差動型受光素子をその移動方向と直角方向に複数に分割した例を示す説明図である。
【図１１】図１に示す一次元位置検出装置の構造を示す説明図である。
【符号の説明】
１００……点光源、１１０……レンズ系、１１０Ａ……焦光面、１２０……可動体、１３０……差動型受光素子、１３０Ｒ、１３０Ｌ……受光素子、１４０……アクチュエータ、１５０……エンコード部、１６０……絶対位置検出装置、１７０……可動子、２１０……差動増幅器、２２０……加算回路、２３０……アクチュエータ制御回路、２４０……乗算器、２５０……加算器、２６０……判定回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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