JPS5994003A - 位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はミクロンオーダからサブミクロンオーダの精度
を有する位置検出装置に関するものである。

従来例の構成とその問題点 従来のこの種の位置検出装置の具体構成を第１図に示す
。１は被検出物、２は光源、３は・・−ンミラー、４は
レンズ、６は検出スリットであり、レンズ４による被検
出物１の像は検出スリソトラ面上に結像されている。６
はガルバノミラ−であり、レンズ４による像を検出スリ
ット５面上で移動させる。７は検出スリット６を通過す
る光を検出する光電変換器である。光電変換器７からの
検出信号と走査手段６への走査信号により制御装置８で
被検出物１の位置を検出している。しかしこのような構
成では以下に述べるような欠点を有している。

位置検出精度に影響を及ぼす要因として、被検出物１と
検出スリットの相対位置の移動精度、すなわちこの場合
にはガルバノミラ−６の走査精度があるが、被検出物１
を検出するための走査範囲が広い場合には、ガルバノミ
ラ−６等の走査手段の走査精度が悪くなる。特にガルバ
ノミラ−６のごとくミラーが所定の角度だけ回転するこ
とによって被検出物を走査する場合には被検出物１の位
置により被検出物１と検出スリット６との間の距離が変
わるため、被検出物１の位置によっては像がボケ、位置
検出精度が悪くなる。

また被検出物が２個以上あり、その形状が異なる場合に
は１個の検出スリットで２個とも検出しようとすれば検
出信号のＳハ　が悪くなり、位置検出精度がおちる。

発明の目的 本発明の目的は上記欠点に鑑み、検出範囲が広く、しか
も検出精度の高い位置検出装置を提供することにある。

本発明の他の目的は２個以上の形状が異なる被検出物の
位置を精度よく検出する位置検出装置を提供することに
ある。

発明の構成 被検出物を照明する照明手段と、結像手段と、前記結像
手段による前記被検出物の結像面上に設置した検出スリ
ットと、前記検出スリットを通過する光を検出する光電
変換器と、前記被検出物の像と前記検出スリットの相対
位置を変化させる走査手段と、前記検出スリットを少な
くとも２箇所の所定位置に位置決めする位置決め手段と
、前記光電変換器の検出信号と前記走査手段への走査信
号と前記位置決め手段への位置信号により被検出物の位
置を決定する決定手段とから構成されており、被検出物
の検出範囲が広く、検出精度が高いという効果を有して
いる。

実施例の説明 以下本発明の一実施例について図面を参照にしながら説
明する。第２図は本発明の第１の実施例を示す正面図で
ある。第２図において１０は被検出面、１０ａ、１０ｂ
は被検出物、１１は結像手段を構成するレンズ、１２は
光源、１３は・・−フミラーであり被検出面１０を照明
する照明手段を構成する。１５はスリットプレート、１
５ａはスリットグレート１６にあけられた検出スリット
で、被検出物１０　ａ　、　１０　ｂのレンズ１１によ
る結像面に設けられている。１４はレンズ１１による被
検出物１０ａ、１０ｂの像と検出スリン）１６ａの相対
位置を変化させる走査手段としてのガルレノくノミラー
である。１６は横比スリット１５ａを所定の位置に位置
決めする位置決め手段を構成するリニアアクチーエータ
である。被検出物の必要な位置検出精度が７の場合、レ
ンズ１１による像の倍率をＭとするとリニアアクチーエ
ータ１６による検出スリンｌ−１５８の位置決め精度は
ｊｉ’ｘＭ以下であればよい。１７は検出スリン）１５
ａの後方に位置し、検出スリンｌ−’１５ａを通過する
光を検出する光電変換器である。

光電変換器１７による光の検出信号が制御装置１８に入
力され、制御装置１８より走査信号がガルバノミラ−１
４に出力され、検出スリット１５ａの位置信号が位置決
め手段１６に出力されている。

制御装置１８の構成の一例を示すと第４図のように、比
較回路１９、サンプリング回路２０、駆動回路Ａ２１、
駆動回路Ｂ２２、演算回路２３により構成されている。

第２図の被検出面１０の被検出物１ｏａ、１ｏｂ以外の
部分と被検出物１０ａ。

１ｏｂによる光源１２からの光の反射光計の違いにより
、光電子変換器１７の検出信号が、あらかじめ定められ
た被検出物１０ａ、１０ｂの検出信号レベルに達すると
比較回路１９からサンプリング信号がサンプリング回路
２０に出力される。演算回路２３は駆動回路Ａ２１から
のガルレノ（ノミラー１４の走査信号と駆動回路Ｂ２２
からのリニアアクチーエータ１６の検出スリット位置信
号を読みとり演算する。サンプリング回路２０に一サン
プリング信号が入力されると演算回路２３より走査信号
と検出スリット位置信号の演算値を読みとり被検出物の
位置信号を出力する。以上のように被検出物の位置は光
電変換器１了の検出信号、ガルバノミラ−１４への走査
信号、検出スリット１ｒｓａの位置信号により決定され
る。

第２図に示す被検出物１０ａ、１０ｂの位置算出方法の
一例を第６図により説明する。

被検出面１０上の原点をＯとし、原点Ｏからの被検出物
１０ａ、１０ｂの距離ａ、ｂを算出する。

原点０が検出スリット１５ａの位置で結像する時のガル
バノミラ−の回転位置Ｇ１と、被検出物１０ａがスリン
）１５ａで結像する時のガルノ（ノミラーの回転位置Ｇ
２のなす角度を０１、ガルノくノミラーの回転中心とス
リットプレート１６の距離を２とすると、被検出物１０
ａの位置ａはＩｔ　ｔａｎ　２θ１／／Ｍである。被検
出面の区間Ｂにおいては、被検出物１０ｂが結像すると
きのガルバノミ７−１４の位置Ｇ３とガルバノミラ−の
位置Ｇ１のなす角度θ２と、被検出面Ａを走査する時の
検出スリット１５ａの第１の位置決め位置と被検出面Ｂ
を走査する時の検出スリット）１５ａの第２の位置決め
位置との距離Ｓより、被検出物１ｏｂの位置すは（１ｔ
ａｎ２θ２−８）／Ｍ　　となる。

以上のように構成された位置検出装置についてその動作
を説明する・ａ 駆動回路Ｂ２２から検出スリット位置信号が出力され、
第２図に示すようにリニアアクチュエータ１６により検
出スリット１５は第１の位置決め位置に位置決めされる
。次に駆動回路Ａ２１から走査信号がガルバノミラ−１
４に出力され、被検出面１ｏ上の矢印Ａの区間を走査す
る。被検出物１ｏａと被検出面１ｏの他の部分では光源
１２からの光の反射光量の違いにより、被検出物１０　
ａの反射光が検出スリン）１５ａを通過すれば光電変換
器１７の出力レベルが変化する。この信号のレベル変化
を比較回路１９が読みとるとサンプリング回路２０にサ
ンプリング信号を与える。次のその時の駆動回路Ａ２１
からのガルバノミラ−１４の走査信号と駆動回路Ｂ２２
からの検出スリット１５ａの位置信号（第１の位置決め
位置の場合は０）から演算回路より被検出物１０ａ位置
が算出され、その値をサンプリング回路２０が読みとり
出力する。

区間Ａの走査が終了すれば、次に駆動回路Ｂ２２から検
出スリン）１５ａの位置信号が出力され、第３図に示す
ように検出スリン）１５’ａは第２の停止位置に位置決
めされる。駆動回路Ａ２１からの走査信号により、被検
出面１０上の矢印Ｂの区間がガルバノミラ−１４により
走査される。以下区間Ａと同様に被検出物１０ｂの位置
信号が、ガルバノミラ−１４の走査信号と検出スリット
位置信号（第２の位置決め位置の場合は−Ｓ）の演算に
よりサンプリング回路２０から出力される。

以上のように検出スリット１５ａを少なくとも２箇所で
位置決めすることにより、ガルバノミラ−の最大回転角
を大きくすることなく走査範囲が広くとれ、検出精度の
高い位置検出装置を得ることができる。

本実施例では被検出物の位置算出方法として、スリット
１６ａが第１位置決め位置で原点０を検出した時のガル
バノミラ−の回転角を基準とし、第２の位置決め位置に
おける検出区間Ｂでは、ガルバノミラ−１４の回転角と
、スリン）１５ａの位置決め位置の距離Ｓの差をとって
いるが、他の方法として検出区間Ｂにおいても検出区間
Ａと同様に、スリット１５ａが第２の位置決め位置にて
原点Ｏを検出した時のガルバノミラ−１４の回転角を基
準とし、検出区間Ｂにある被検出物１０ｂヲ検出した時
のガルバノミラ−１４の回転角との差によって被検出物
１０ａの位置を算出してもよい。この場合は検出スリッ
トの位置信号により、基準とすべきガルバノミラ−１４
の回転角をいずれにとるべきかが与えられる。

第１の実施例において検出スリットの位置決め位置を２
箇所として説明しているが、２箇所に限定するものでは
なく必要に応じ３箇所以上にしてもよく検出スリットの
位置決め位置を多くとれば走査範囲が広くなる。

第１の実施例に示す制御回路は一例であって、たとえば
サンプリング回路では駆動回路Ａからの走査信号のみを
読みとり、サンプリング回路が読みとった走査信号と駆
動回路ＢＫよるスリット位置信号から被検出物の位置を
出力してもよい。

以下本発明の第ンの実施例について図面を参照にしなが
ら説明する。

第６図は本発明の第２の実施例を示す正面図である。第
６図において、１０は被検出面、１１はレンズ、１２は
光源、１３はハーフミラ−１１４はガルバノミラ−１１
６は検出スリットプレート、１６はリニアアクチーエー
タ、１７は光電子増倍管であり以」二は第２図に示す第
１の実施例と同様である。第２図と異なるところはスリ
ットプレート１６に形状の異なる検出スリット１ｓａ、
ｉ６ｂが設けられている。第７図に示すように同一被検
出面１０に異種形状の被検出物１０　ａ　、　１０　ｂ
が存在する場合には、被検出物１ｏａ、１ｏｂの形状に
応じて検出スリットの形状を変えた方が検出信号のＳ／
Ｎが良くなり位置検出精度が向上する。

第８図に示すように第７図の被検出物１０ａを検出する
場合−には検出スリット１５ａを、被検出物１０ｂを検
出する場合には検出スリット１５ｂを用いる。制御回路
の一例は第４図と同様であるので省略する。

以下本発明の第２の実施例の動作について説明する。第
４図に示す駆動回路Ｂ２２から検出スリット位置信号が
出力され、第６図のリニアアクチュエータ１６により検
出スリン）１５ａは第１の位置決め位置に位置決めされ
る。次に駆動回路Ａ被検出面１ｏ上の矢印への区域を走
査し、被検出物１０ａの位置を検出する。位置決定の方
法は第１の実施例で説明した方法と同様であるので説明
は省略する。被検出面１ｏ上の検出区間Ａに検出スリン
）１５ａで検出する目的の被検出物１０　ａが存在しな
い場合には検出スリン）１５ａは駆動回路Ｂ２２からの
位置信号により第２の位置決め位置に位置決めされ、ガ
ルバノミラ−１４が駆動回路Ａ２１からの走査信号によ
り検出区間Ｂを走査する。被検出物１０ａが検出される
と検出スリット１５ｂが第１の位置決め位置に位置決め
され、検出区間Ａをガルバノミラ−１４が走査する。検
出区間ＡＫ被検出物１０ｂが存在しない場合には検出ス
リン）１　ｓｂは第２の位置決め位置に位置決めされ、
検出区間Ｂを走査し、被検出物１０ｂの位置を検出する
。

以上のように少なくとも２種類の形状の検出スリットを
設けることにより、第１の実施例の効果の他に異種形状
の被検出物の位置を精度よく検出できるという効果があ
る。

第１．第２の実施例では走査手段としてガルノくノミラ
ーを使っているが、走査手段ガルノくノミラーを限定す
るものではなく、被検出面を移動させる方式、またはス
リットプレートを移動させる方式でもよい。

発明の効果 以北のように本発明は検出スリットを少なくとも２箇所
で位置決めし、光電子増倍管の検出信号、走査手段の走
査信号、検出スリットの位置信号とにより被検出物の位
置を決定することにより、走査範囲が広く、しかも高精
度な位置検出装置を得ることができ、その効果は犬なる
ものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す正面図、第２〜３図は本発明の第
１の実施例を示す−　゛ Ｘ位置検出装置の説明図、 第４図は本発明の制御装置の回路図、第６図は第１の実
施例における位置算出方法を示す説明図、第６図は本発
明の第２の実施例を示す説明図、第７図は第６図におけ
る被検出物を示す正面図、第８図は第６図における検出
スリットを示す正面図である。 １０ａ、１０ｂ・・・・・・被検出物、１１・・・・・
・レンズ、１４・・・・・・ガルバノミラ−１１５ａ、
１５ｂ・・・・・検出スリット、１６・・・・・・リニ
アアクチ−エータ、１７・・・・・・光電子増倍管、１
８・・・・・制御装置。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第４図 ｑ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被検出物を照明する照明手段と、結像手段と、前
   記結像手段による前記被検出物の結像面上に設置した検
   出スリットと、前記検出スリットを通過する光を検出す
   る光電変換器と、前記被検出物の像と前記検出スリット
   の相対位置を変化させる走査手段と、前記検出スリット
   を少なくとも２箇所の所定位置に位置決めする位置決め
   手段と、前記光電変換器の検出信号と前記走査手段への
   走査信号と、前記位置決め手段への位置信号により被検
   出物の位置を決定する決定手段とからなる位置検出装置
   。
2. （２）前記検出スリットが形状の異なった少なくとも２
   種類のスリットである特許請求の範囲第１項記載の位置
   検出装置。