JPS6020784B2 - Pattern reading method - Google Patents

Pattern reading method

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JPS6020784B2
JPS6020784B2 JP8319177A JP8319177A JPS6020784B2 JP S6020784 B2 JPS6020784 B2 JP S6020784B2 JP 8319177 A JP8319177 A JP 8319177A JP 8319177 A JP8319177 A JP 8319177A JP S6020784 B2 JPS6020784 B2 JP S6020784B2
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JP
Japan
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pattern
light
read
interference
mask
Prior art date
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Expired
Application number
JP8319177A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS5418244A (en
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公一 江尻
三郎 加藤
正裕 馬場
誠二 早川
守澄 黒瀬
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Expired legal-status Critical Current

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はパターン読取方法に関し、特に被読取Zパター
ンが予定の基準パターンと一致するか否かを検知する例
えば光学式ェンコーダや、パターン謙取装置等に適用し
て好適ならしめたものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a pattern reading method, and is particularly suitable for application to, for example, an optical encoder, a pattern scanning device, etc. that detects whether a Z pattern to be read matches a predetermined reference pattern. It is something that has been trained.

例えば回転系の制御に用いられるロータリー工Zンコー
ダでは、第6図に示すように、白黒の被読取パターン2
が印刷された回転板を回転させ、発光部8で照射し、被
読取パターン2を透過した光を受光部9で受光する。
For example, in a rotary Z-encoder used to control a rotating system, a black and white pattern to be read 2 is used, as shown in Figure 6.
The rotary plate on which is printed is rotated, the light emitting section 8 emits light, and the light transmitted through the pattern to be read 2 is received by the light receiving section 9.

受光部9は・・・・・・・・・の被読取パターン2に対
応して、電気信号を発生する機能を有している。被読取
パターン2は高精度の定ピッチで作られているから、発
生する電気パルスは、回転板1の回転数を正確に反映す
る。しかし、この被読取パターン2も微小な誤差を含む
ことが多く、これを除くために、第1図のような光学系
によって、平均ピッチに対応したパルスを発生するよう
になっている。なお、第1図では、発光部8を、受光部
9と同一側に設けてあるが、本質的には同機である。第
6図の受光部9には、第1図のレンズ系4、マスク6、
光センサー5が内蔵されている。従釆のパターン諸取方
法は、第1図に示すように回転板1上被読取パターン2
に対して照明光3を照射し、その反射光をレンズ系4を
介して光検出器構成のイメージセンサ5に入力する。
The light receiving section 9 has a function of generating an electric signal in response to the pattern 2 to be read. Since the pattern to be read 2 is made with a highly accurate constant pitch, the generated electric pulses accurately reflect the rotational speed of the rotary plate 1. However, this pattern 2 to be read often includes minute errors, and in order to eliminate this, an optical system as shown in FIG. 1 is used to generate pulses corresponding to the average pitch. In FIG. 1, the light emitting section 8 is provided on the same side as the light receiving section 9, but they are essentially the same device. The light receiving section 9 in FIG. 6 includes the lens system 4 in FIG. 1, the mask 6,
A light sensor 5 is built-in. As shown in FIG.
An illumination light 3 is irradiated onto the object, and the reflected light is inputted through a lens system 4 to an image sensor 5 having a photodetector configuration.

レンズ系4及び光センサ5間には被読取パターン2と比
較すべき基準パターンとしてアパーチャ6を形成してな
るマスク7が配される。しかるに被読取パターン2の明
部と、マスク7のアパーチャ部とが形成するパターンが
一致したとき、イメージセンサ5にて得られる検出出力
信号DTは最大となる。
A mask 7 having an aperture 6 formed therein is arranged between the lens system 4 and the optical sensor 5 as a reference pattern to be compared with the pattern to be read 2 . However, when the pattern formed by the bright part of the pattern to be read 2 and the aperture part of the mask 7 match, the detection output signal DT obtained by the image sensor 5 becomes maximum.

このように最大出力を得るには被読取パターン2として
規則的縞模様を謙取るようになされたェンコーダにおい
ては、マスク6として同じ規則的綿模様をもつ基準パタ
ーンを選べば良く、かくして被読取パターンが何かを検
出できる。ところでこのように規則的縞模様を読取るェ
ンコーダにおいては、エンコーダにピッチむらがあって
もマスク7が正確なピッチの基準パターンをもってさえ
いれば、検出信号DTのピッチむらは非常に少なくなる
利点がある。
In order to obtain the maximum output in this way, in an encoder designed to take a regular striped pattern as the pattern to be read 2, it is sufficient to select a reference pattern having the same regular striped pattern as the mask 6, and thus the pattern to be read is can detect what is. Incidentally, an encoder that reads regular striped patterns has the advantage that even if there is pitch unevenness in the encoder, as long as the mask 7 has a reference pattern with an accurate pitch, the pitch unevenness in the detection signal DT will be extremely small. .

またマスク7のアパーチャの数が複数個あるから単一ス
リットの場合に比してイメージセンサ5へ入射する光量
が多くなるので検出もし易くなる利点がある。しかし第
1図の方法に依る場合、マスク7を作るにつき高精度の
加工が要求されると共に、マスク7の反射光に対する位
置調整が複雑となるを避け得ない。
Furthermore, since the mask 7 has a plurality of apertures, the amount of light incident on the image sensor 5 is greater than in the case of a single slit, which has the advantage of making detection easier. However, in the case of relying on the method shown in FIG. 1, high-precision processing is required for manufacturing the mask 7, and it is inevitable that the position adjustment of the mask 7 with respect to the reflected light becomes complicated.

これに加えて、マスク7として中間調を必要とする場合
(換言すれば中間調をもつパターンをも検出しなければ
ならないような場合)には、マスク7の製作を容易には
なし得ない問題がある。以上の点を考慮して本発明は上
述の従来方法の長所はこれを損うことなく生かしながら
、従釆方法の欠点を一挙に解決しようとしたもので、規
則性をもつ被読取パターン上に干渉または回折パターン
を生じさせ、この干渉または回折パターンとの相互関係
に基づいて基準との被読取パターンの一致、不一致を検
知できるようにしたものである。
In addition to this, when the mask 7 requires halftones (in other words, when a pattern with halftones must also be detected), there is a problem that the mask 7 cannot be manufactured easily. be. In consideration of the above points, the present invention is an attempt to solve the disadvantages of the conventional methods all at once while making use of the advantages of the above-mentioned conventional methods without impairing them. An interference or diffraction pattern is generated, and based on the correlation with this interference or diffraction pattern, it is possible to detect whether the pattern to be read matches a reference or not.

以下図面について本発明の一例を詳述するに、第2図A
において、11は回転板12上に形成された被読取パタ
ーンで、明パターン部11aと、日音パターン部11b
とでなる。
An example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings below.
, reference numeral 11 denotes a pattern to be read formed on the rotary plate 12, which includes a bright pattern section 11a and a daylight pattern section 11b.
It becomes.

この被読取パターン11上には、干渉光発生部13から
の干渉光14によって干渉パターンが形成される。
An interference pattern is formed on the pattern to be read 11 by the interference light 14 from the interference light generating section 13.

ここで干渉パターンとは光による干渉が原因で生じたパ
ターンのことで、いわゆる回析パターンを含むものとす
る。干渉光発生部13は、光源光17によって照射され
る2つのスリット15を有する干渉パターン用マスク1
6を具え、スリット15の透過光によって干渉光14が
形成される。かくして回転板12上に照射された干渉光
14による反射光18はしンズ系19を介してィメ−ジ
センサ20に与えられ、このセンサ20において電気的
検出信号DTに変換される。
Here, the interference pattern refers to a pattern caused by interference with light, and includes a so-called diffraction pattern. The interference light generating section 13 includes an interference pattern mask 1 having two slits 15 illuminated by the light source light 17.
6, and interference light 14 is formed by the light transmitted through the slit 15. The reflected light 18 resulting from the interference light 14 irradiated onto the rotating plate 12 is applied to the image sensor 20 via the lens system 19, where it is converted into an electrical detection signal DT.

上述の干渉発生部13において、干渉パターン用マスク
16のスリット間隔をd、回転板12上の干渉パターン
11の周期をD、回転板12及び干渉パターン用マスク
16間の距離をLとすると、D三吉^ ………
……【11 の関係が成立つような回転板12の表面上(換言すれば
被読取パターン11上)の位置に明暗の干渉縞が生ずる
In the interference generating section 13 described above, if the slit interval of the interference pattern mask 16 is d, the period of the interference pattern 11 on the rotating plate 12 is D, and the distance between the rotating plate 12 and the interference pattern mask 16 is L, then D Miyoshi ^……
Bright and dark interference fringes are generated at a position on the surface of the rotary plate 12 (in other words, on the pattern to be read 11) where the relationship [11] holds.

ただし^は光の波長である。そこで回転板12と干渉パ
ターン用マスク16間の距離Lを被読取パターン11の
ピッチと干渉パターンとのピッチがほぼ一致するように
調整する。すると回転板12が矢印21の方向に動いた
場合、彼論取パターン11と干渉パターンの明暗が一致
すれば、イメージセンサ20に強い反射光が入射し、一
致しなければ反射光はほとんどゼロとなる。従ってイメ
ージセンサゼロの検出出力DTにより彼謙取パターン1
1を読取ることができる。なお干渉光14を得るにつ
き、光源光17としては可千渉性の単一波長光を用いる
ことが望ましい。
However, ^ is the wavelength of light. Therefore, the distance L between the rotating plate 12 and the interference pattern mask 16 is adjusted so that the pitch of the pattern to be read 11 and the pitch of the interference pattern almost match. Then, when the rotary plate 12 moves in the direction of the arrow 21, if the contrast pattern 11 and the interference pattern match, strong reflected light will be incident on the image sensor 20, and if they do not match, the reflected light will be almost zero. Become. Therefore, according to the detection output DT of the image sensor zero, the pattern 1 is
1 can be read. Note that in order to obtain the interference light 14, it is desirable to use a single-wavelength beam that is intersectable as the light source light 17.

なお第2図Aの構成に代え第2図Bの光学系を用いるよ
うにしてもよい。
Note that the optical system shown in FIG. 2B may be used instead of the configuration shown in FIG. 2A.

すなわち第2図Aの場合は、干渉パターン14は、像の
周辺部では多少ずれることが考えられるが、更にパター
ンのピッチを正確にするには第2図Bのように干渉パタ
ーン用マスク16の通過光をレンズ25を介して原稿1
2上に照射するようにする。かくすれば、レンズ25の
焦点距離をFとするとき{1)式は、D=亭入
‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐■と表現できる。
In other words, in the case of FIG. 2A, the interference pattern 14 may be slightly shifted at the periphery of the image, but in order to make the pattern pitch even more accurate, the interference pattern mask 16 is changed as shown in FIG. 2B. The passing light is sent to the original 1 via the lens 25.
2. In this way, when the focal length of the lens 25 is F, the formula {1) becomes D=Teiiri.
‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐■It can be expressed as.

次に第3図に本発明の他の実施例を示す。Next, FIG. 3 shows another embodiment of the present invention.

この場合干渉光発生部13は光源31から照射された光
源光32をハーフミラー33を透過させて回転板12の
面上に照射させると共に、ハーフミラー33の反射光を
ミラー34によって反射させて回転板12の面上に照射
させる。かくすれば、回転板12の表面上に干渉光によ
る干渉パターンを形成する。
In this case, the interference light generating section 13 causes the light source light 32 emitted from the light source 31 to pass through the half mirror 33 and irradiate it onto the surface of the rotating plate 12, and also reflects the reflected light from the half mirror 33 by the mirror 34 to rotate it. The surface of the plate 12 is irradiated. In this way, an interference pattern is formed by the interference light on the surface of the rotary plate 12.

次に第4図に本発明のさらに他の実施例を示す。Next, FIG. 4 shows still another embodiment of the present invention.

この場合被読取パターンに対する照射光として回折光を
用いたものである。第4図において、42は基準パター
ン発生部材で、例えばホログラムでなる。
In this case, diffracted light is used as the irradiation light for the pattern to be read. In FIG. 4, reference numeral 42 represents a reference pattern generating member, for example, a hologram.

この場合光源光41としてレーザ光を用い、この光源光
41をホログラム42を介して回転板12上の被読取パ
ターン上に照射し、回転板12の表面からの反射光をレ
ンズ系43を介してイメージセンサ44にて検出する。
In this case, a laser beam is used as the light source light 41, the light source light 41 is irradiated onto the pattern to be read on the rotating plate 12 via the hologram 42, and the reflected light from the surface of the rotating plate 12 is reflected via the lens system 43. It is detected by the image sensor 44.

第4図において、回転板12への照射領域45の大きさ
及び形状はこれを予めホログラム42に記憶しておく。
かすれば、回転板12の議取り画素の形状が変更した場
合には、これに応じてホログラム42を変換することに
よって容易に検出し得る。すなわち画像情報はホログラ
ムの記憶を論出して比較して行くことにより確実かつ簡
易に読取ることができる。しかるにこのとき、ホログラ
ム42の位置精度としては高い精度は要求されず、しか
もホログラム記録体の欠陥に対しても余り影響を受けな
いで済む。
In FIG. 4, the size and shape of the irradiation area 45 onto the rotary plate 12 are stored in the hologram 42 in advance.
If the shape of the discussion pixel of the rotary plate 12 changes, it can be easily detected by converting the hologram 42 accordingly. That is, image information can be read reliably and easily by comparing and comparing the hologram memories. However, at this time, high positional accuracy of the hologram 42 is not required, and moreover, it is not affected much by defects in the hologram recording body.

従って第4図の方法は特に実用的なパターン謙取装置を
提供することができる。ここにおいて、もしパターン1
2が規則的格子状パターンであるならば、基準パターン
発生部材42は通常の回折格子を利用することができる
Therefore, the method of FIG. 4 can provide a particularly practical pattern cutting device. Here, if pattern 1
2 is a regular grating pattern, the reference pattern generating member 42 can use a normal diffraction grating.

この場合部材42は反射型回折格子、あるいは反射型ホ
ログラムであっても何らさしつかえない。以上の通り本
発明によれば、被読取パターンを検出するための基準パ
ターンとして、干渉または回転パターンを用いている。
干渉または回転パターンのピッチは物理現像により生ず
るものであるから極めて正確である。従って従来のよう
に高精度のマスクを用意することなく、極めて簡単にか
つ極めて高精度に被読取パターンを読取ることができる
。また第4図について上述したようにホログラム42を
使用した場合には、中間調のパターン投影も容易となり
、従って被読取パターンの読取可能範囲を一段を拡げる
ことができる。
In this case, the member 42 may be a reflection type diffraction grating or a reflection type hologram. As described above, according to the present invention, an interference or rotational pattern is used as a reference pattern for detecting a pattern to be read.
The pitch of the interference or rotational pattern is extremely accurate because it is produced by physical development. Therefore, the pattern to be read can be read extremely easily and with extremely high accuracy without preparing a highly accurate mask as in the conventional case. Furthermore, when the hologram 42 is used as described above with reference to FIG. 4, it becomes easy to project a half-tone pattern, and therefore the readable range of the pattern to be read can be further expanded.

なお中間調のパターン投影とは第5図に示す如く、濃く
表現した周縁部分51は光の強度が最も強く、この周縁
部分52から中心部に行くに従って光の強度を徐々に弱
くして行くようにした照射光を用いることを意味する。
As shown in FIG. 5, the halftone pattern projection is such that the light intensity is strongest in the darkly expressed peripheral area 51, and the intensity of the light is gradually weakened from this peripheral area 52 toward the center. This means using irradiated light that is

第5図の照射光を第4図のシステムに利用すれば、被読
取パターンに含まれる正方形アパーチヤの周辺部の情報
が最も大きく検出結果を与えるようにし得る。
If the irradiation light shown in FIG. 5 is used in the system shown in FIG. 4, it is possible to provide a detection result in which the information on the periphery of the square aperture included in the pattern to be read is greatest.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図、第6図は従来のパターン読取方法を示す系統的
略線図、第2図A,Bは本発明に依るパターン論取方法
の一例を示す系統的略線図、第3図及び第4図は本発明
の他の例を示す系統的略線図、第5図は第4図の系に用
い得る照射光を示す0略線図である。 1,12・・・・・・原稿、2,11・・・・・・被読
取パターン、3……照明光、4,19,43……レンズ
系、5,20,44……イメージセンサ、7……マスク
、13・・・・・・干渉光発生部、14・・・・・・干
渉タ光、15・・・…スリット、16・・・・・・干渉
パターン用マスク、17,32,41・・・・・・光源
光、18…・・・反射光、31・・・・・・光源、33
・・・・・・ハーフミラー、34・・・・・・ミフー、
42・・・・・・基準パターン発生部材(ホログラム)
、45・・・・・・照射領域。 第1図第2図A 緒2図B 第3図 溝4図 第5図 第6図
1 and 6 are systematic diagrams showing a conventional pattern reading method, FIGS. 2A and 2B are systematic diagrams showing an example of a pattern reading method according to the present invention, and FIGS. FIG. 4 is a systematic schematic diagram showing another example of the present invention, and FIG. 5 is a zero schematic diagram showing irradiation light that can be used in the system of FIG. 1, 12... Original, 2, 11... Pattern to be read, 3... Illumination light, 4, 19, 43... Lens system, 5, 20, 44... Image sensor, 7...Mask, 13...Interference light generating section, 14...Interference light, 15...Slit, 16...Mask for interference pattern, 17, 32 , 41... Light source light, 18... Reflected light, 31... Light source, 33
...Half mirror, 34...Mifu,
42...Reference pattern generation member (hologram)
, 45...irradiation area. Figure 1 Figure 2 A Line 2 Figure B Figure 3 Groove 4 Figure 5 Figure 6

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 被読取パターンへの照射光を干渉まは回析させて前
記被読取パターンとほぼ同じ干渉または回析パターンを
発生し、この干渉または回析パターンを前記被読取パタ
ーン上に照射し、前記干渉または回析パターンが前記被
読取パターンと一致するか否かにより、前記被読取パタ
ーンを読取ることを特徴とするパターン読取方法。
1. Interfering or diffracting light irradiated onto the pattern to be read to generate an interference or diffraction pattern that is substantially the same as the pattern to be read, and irradiating this interference or diffraction pattern onto the pattern to be read to eliminate the interference. Alternatively, a pattern reading method characterized in that the pattern to be read is read depending on whether a diffraction pattern matches the pattern to be read.
JP8319177A 1977-07-12 1977-07-12 Pattern reading method Expired JPS6020784B2 (en)

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