JPS62174613A

JPS62174613A - 位置検出装置

Info

Publication number: JPS62174613A
Application number: JP61142022A
Authority: JP
Inventors: Norio Okuya; 奥谷　憲男; Tomiyasu Ueda; 富康上田; Tomohiro Maruo; 丸尾　朋弘
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1985-08-23
Filing date: 1986-06-18
Publication date: 1987-07-31

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、位置決め装置にお・ける位置検出装置に関す
るものである。

従来の技術機械装置の回転角を位置検出装置で検出して、鳥―耽若
の位蔚燦ぬを行う（１青小め装置が良く知られている。

このような位置検出装置として光電式エンコーダが広く
利用されている。以下図面を参照しながら、上述した従
来の光電エンコーダの一例について説明する。

第８図は従来の光電エンコーダを示すものである。第８
図において、１は光源、２はコリメータレンズ、３は回
転ディスク、４は固定マスクｓ５は受光素子、６は波形
整形回路である。

以上のように構成された光電エンコーダについて、以下
その動作について説明する。光源１から発した光束がコ
リメータレンズ２で平行光にされ、回転ディスク３上の
スリットと固定マスク４上のスリットを貫通した光を受
光素子５で光電変換し、波形整形回路６より信号出力す
る。部材の回転に従って回転ディスク３が回転すると、
回転ディスク３上のスリットと固定マスク４上のスリッ
トが一致、不一致を繰り返す事により、波形整形回路６
より正弦波形状信号が出力され、この信号を検出する事
により部材の回転位置を検出する。この踵の光電エンコ
ーダの光源としては、従来フィラメ／ト電球、発光ダイ
オードが用いられていた。

このような回転ディスク上の規則的な周期的なスリット
の走査のために回転ディスクと固定マスクの間に単一の
特定の距離のみが保持されねばならないのみならず、種
々の大きな距離が可能である事が知ら□れている。

回転ディスクのスリットが平行光線によって透過される
と１回転ディスクのスリット平面の後方の特定平面に回
転ディスクのスリットで回折された光線の干渉によって
、回転ディスクのスリットの回折像が生じ、回折像は同
一格子定数の固定スリットによって走査される事ができ
る。これらの平面は回転ディスクのスリットの格子定数
ＰＭ及び光の波長λの場合回転ディスクのスリット平面
から距離０°ＰＭ２７λ（ｎ＝＝ｏ　、　１．２、−・
−−−−）を有する。従って最適の電気的走査信号は回
転ディスクのスリット平面から固定マスクのスリット平
面の距離ｎ０ＰＭ２／λの場合に生じ、誤差が±０．　
Ｉ　ＰＭ２／λで有ることが必要である（Ｍａｃｈｉｎ
ｅ　５ｈｏｐ　Ｍａｇａｚｉｎｅｌ、１９６２年４月２
０８頁）。

第９図において二つの同一格子定数のスリットの間の相
対運動で生じた光変調の振幅が対向距離ａに関して示さ
れている。

発明が解決しようとする問題点しかしながら上記のような構成では、光源としてのフィ
ラメント電球、発光ダイオードは発光面積が大きいため
完全な平行光束をうろことは難しく、光束の平行性の悪
さのため、また発光の波長帯域が広いため回転ディスク
のスリットの回折像が固定マスク上ではぼける事となり
、回転ディスクと固定マスクの間隔りは大きくできず、
一般的にはＬ≦ＰＭ／λであり、ＰＭを微小にするとゴ
ミ等の巻き込みによるスリットの汚損、破損があった。

また格子定数に対しスリットの光の透過部は一般的には
１／２以下でα４６〜０．６　の値をとることが多（Ｌ
　＝　（ｎ　−１／２　）・Ｐ、／λでは光変調の振幅
は、はぼ０に吐下する事となりＬの変化に伴い正弦波形
状信号も大きく変化する事となり、高安定の位置検出を
おこなうためにはＬの変化を小さく抑える必要があった
。従来の光電式エンコーダでは上記問題点を解決するた
め、回転ディスクの平坦性の向上、回転ディスク軸受の
高精度化を行い、Ｌの変化を抑え、小型、高分解能化を
図ったものがあるが、Ｌの変化を小さく保つために使用
温度条件、回転ディスク軸受に対する負荷条件が厳しく
限られるために、精密計測器としての構成であり、一般
産業用としての使用は難しかった。また大光量のフィラ
メント電球と長焦点コリメータレンズにより比較的平行
度の高い光束を得て、スリット回折像のぼけの影響を抑
え、Ｌの変化に強くし、高分解能化を図ったものもある
が、大光量を得るためのフィラメント電球は振動に弱く
寿命の点で問題があり、また平行度の高い光束を得るた
めの長焦点レンズ使用により照明系の大型化を伴い、一
般産業用としての使用は難しかった。以上従来例では機
構ｆ；”り成上の制約より、一般産業用としての小型化
、高分解能化が困難であるという間色点を有していた。

本発明は上記間色点に鑑み、一般産業用として使用し得
る小型、高分解能の位置検出装置を提供するものである
。

問題点を解決するための手段上記問題点を解決するために本発明の第１の発明は、光
電式位置検出装置において、光源としてレーザー光源を
用い、レーザー光源の発光源の大きさＳとコリメータレ
ンズ焦点距離Ｆの関係をＳ／Ｆ≦ｄ１／２Ｌとし、光源
側のスリット板上のスリットの幅ａがａ≧ｄ１／２　の
周期的スリットにより生じるフラウンホーファ回折１栄
の明暗縞を光検出器で検出するという構成を備えたもの
である。

また１本発明の第２の発明は、光源としてレーザー光源
を用い、レーザー光源の発光源の大きさＳとコリメータ
レンズの焦点距離Ｆの関係をＳ／Ｆ≦ｄ２／Ｌとし、光
源ｆｔ１１１のスリット板上のスリットの幅ａをａ≧ｄ
２／２とし、光源１１１１のスリット板上の周１す１的
スリツトと元検出器助１のスリット板上の周１υ）的ス
リットの距離を、前記光源１１ｉ１１の周期的スＩＪッ
トのフラウンホーファ回折１争のｏ次ノ主ｂｉ犬と１次
の王悼犬の間隔が前記周）υ］的スリ、ノドのスリット
間隔の整数倍で、かつ前記フラウンホーファ回折ｆ象の
主極大の幅が前記光検出器側の周期的スリットのスリッ
ト間隔の１／２以下とし、前記光源側の周期的スリット
のスリット間隔の整数分の１のスリット間隔に設定され
た前記光検出器側の周期的スリットをかいし、前記フラ
ウンホーフッ回折像の明暗縞を光検出器で検出するとい
う構成を備えたものである。

作　　　用本発明の第１の発明の作用は、レーザー光源とコリメー
タレンズにより良質の平行束を得、レーザー光の可干渉
性による周期的スリットのフラウンホーファ回折像の大
きな０次の主極大と１次を得ることにより、明暗縞の鮮
明度が増すとともに明部が鋭いビーム状となることによ
り、スリット板と光検出器の間隔を大きくでき、小型化
、高分解能化が容易に行えることとなる。

本発明の第２の発明の作用は１周期的スリットのフラウ
ンホーファ回折像の大きな０次の主極大を得ることによ
り、明部が幅の狭い鋭いビーム状となることにより、２
つのスリット板の間隔を減少さすことなく、光検出器側
のスリット板上の周１９１的スリットの間隔を小さくす
るだけで高分解能化が可能となり、一層の小型化、高分
解能化が容易に行えることとなる。

実施例以下本発明の第１の実施例について、図面を参照しなが
ら説明する。第１図は本発明の実施例における位置検出
装置の構成図を示すものである。

第１図において、１１はレーザーダイオード。

１２はコリメータレンズ、１３は移動スリット板、１４
は固定スリット板、１５は光検出素子である。

以上のように構成された位置検出装置の光学部分につい
て、以下その動作を説明する。

まず前記レーザーダイオード１１の発光面より出た光は
前記コリメータレンズ１２で平行束となり、前記移動ス
リット板１３を照射する。第２図に示すように、前記移
動スリット板１３上には。

開口巾ａのスリット１６が間隔ｄ１で多数個並べられて
おり、光は前記スリット１６部では透過。

他の部分では遮光され、透過光は前記固定スリット板１
４を照射する。

このとき前記スリット１６を透過した波長λのフラウン
ホーファ回折像は、前記スリット１６は同一矩形スリッ
ト開口を規則的にきわめて多数配置したものと考えられ
るから前記スリット１６の光の回折は同一開口の規則的
配列と矩形単開口とを組合せたものである。前記スリッ
ト１６の方向は第３図のｙ軸に平行でその中心がＸ軸上
に一定間隔ｄ１をもって規則正しく並んでいるとする。

光源ＳはＸｌ−Ｙ１平面上Ｙ１　　軸に平行で中心がｘ
１軸上にあるスリットとすれば、回折像Ｐはｘ２軸上に
中心を有しＩ２軸に平行な細線となり１回折像の強度分
布Ｉ　（Ｐ）はＩ（Ｐ）＝Ｉ。（Ｐ）　ｌ　Ｆ　（Ｐ）　＋２　　・・
・・・・・・・・・（１）となる。工。（Ｐ）は矩形単
開口における回折〔象のａ＝−（ｓｉｎθ１＋ｓｉｎθ
２）１・憎λ としてよく、ｌ　Ｆ（Ｐ）　Ｉ　　はＮ個の同一開口が
原点にある第１開口からＸ軸上に１険次、間隔ｄ１　で
並んでいるときの回折像の相対的強度分布で。

となり、光源が波長λの単色光源の場合、（１）式のＩ
　（Ｐ）をＩ　Ｆ（Ｐ）　Ｉ２中のｄｌ（ｓ＋ｎθ１−
Ｉ−ｓｉｎθ２）の関数として描いたものが第４図であ
る（参考文献；光学技術ハンドブック〔朝食書店〕）。

ここで光源には前記レーザーダイオード１１と前記コリ
メータレンズ１２を用い平行束化を行っているので、前
記（４，（＠式は各々。

α＝−ｓｉｎθ２　　　　・・・・・・・・・　・・・
・・・・・・（＠λ となり、主極大と１次の出る条件はｄＳＩ口θ２＝ｍλ　（ｍ＝ｏ　　、±１　、±２・・
・・・・）　　・・・・・・・・・（＠主極大の巾は主
極大の間隔の２／ＮでＮが犬になるにつれて主極大と１
次がしだいに細く先鋭になる。また第４図に示すように
Ｉ　Ｆ（Ｐｉ　ｌ　２の各次数の主極大を連ねた点線は
矩形単開口の工。（Ｐ）の分布を示す。

以上のようにして求まる前記スリット１６のフラウン永
−ファ回折像は、前記固定スリット板１４上に投影され
る。第２図に示すように、前記固定スリット板１４上に
は、開口巾すのスリット１７がｄ２＝ｄ１に設定された
間隔ｄ２で多数個並べられており、光は前記スリット１
７部では透過、他の部分では遮光され、透過光は前記光
検出素子１５を照射する。

このとき前記固定スリット板１４上に投影されたフラウ
ンホーファ回折像の主極大の間隔が、前記固定スリット
板上に並べられた前記スリット１７０間隔ｄ２と一致す
る時、近似的には主極大のピークが前記スリット１７内
にある時、前記移動スリット板１３の移動にともない前
記光検出素子１６より出力される検出信号の振幅は最大
となる。但し、フラウンホーファ回折像の主極大と１次
の間隔は前記固定スリット板上では次数が高くなる程長
くなる不等間隔であり、また、次数が高くなる程強度は
低くなることにより実用的許容度により考慮すべき主章
大の次数は決定される。実用的許容度を決定する主要因
としては前記スリット１６の間隔ｄ１　　と開口巾ａの
比があるが、代表的な例としては、　ｄｌ　＃２　ａが
ある。この時０次の主極大に対し、２次以上の主極大と
１次の強度は約１／２２以下になる小より２次以上の主
極大と１次を無視し、０次と１次の主極大のピークが前
記スリット１７内にあれば検出信号の振幅は十分あると
考えられる。

また、フラウンホーファ回折像の斉次の主極大の大きさ
は、第４図に示すように前記スリット１６の間隔ｄ１　
　と開口幅ａの比によって決定される。

０次の主極大と１次に対し１次以上の主極大と１次はｄ
１／ａが小さくなる程小さくなり、（１１／ａを小さく
する程、すなわちａを大きくする程より（氏次の主極大
と１次を無視する事ができる。

また実用的許容度を決定する他の要因としては、光源の
大きさＳがある。第３図において光源Ｓを点光源と考え
ているが、実用的には、大きさＳを有する光源を焦点距
離Ｆのコリメータレンズにより光学的に無限遠に設置す
ることとなる。そのため、光源は点光源の集合と考えら
れ、無限遠にＳ／Ｆなる角度範囲内に点光源が分布して
いると考えて良く、その結果中じる前記スリット１６の
フラウンホーファ回折像も、近似的にＳ／Ｆの拡がり角
を有する事となる。

以上の要因とは別に、装置の溝成上起りうるものとして
前記移動スリット板１３と前記固定スリット板１４の間
隔の変化が生じ、それにともないフラウンホーファ回折
像の王憔大の間隔に変化が生じることである。この時０
次の主極大と１次と１次の主俟大の平均的間隔を前記ス
リット１７の間隔ｄ２と一致させれば、前記移動スリッ
ト板１３と前記固定スリット板１４の間隔の変化を最大
に許容しうるものとなる。０次の主極大と１次と１次の
主極大の間隔が前記スリット１７０間隔ｄと一致する前
記移動スリット板１３と前記固定スリ４フト板１４の曲
成■は　ｒ−ギｆ本・（ハイｍ　＝　１　　　　　　　
　　　　・・・・・・　・・　・・・　（鋤よりＬ　＝
　−、、、、、、、、、、、、、、、、、、（１１）λ で決定される。またフラウンホーファ回折像の主極大と
１次の主極大と１次の間隔がＭｄ１（Ｍは正の整数）の
時、主極大と１次の巾Ｗはで与えられ、ＮとＭで決定される王！１ｉｊｌ犬の巾Ｗ
が前記スリット１７の間隔のｋｇを越えない範囲、すな
わち、８２４Ｍ　　　　　　・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・（１３）なる条件内で、検出信号の振幅は
十分あると考えとなる。

また、主極大の実用的な幅Ｗば、光源の大きさＳとコリ
メータレンズの焦点距離Ｆにも関係し。

で与えられ、Ｎが十分に大きく、主極大の幅Ｗが前記ス
リット１７の１／２を越えない範囲、すなわちなる条件で、検出信号の振幅は十分にあると考えられる
。第５図に、Ｓ／Ｆの変化による最大振幅の変化を示す
。

次に、前記移動スリット板１３と前記固定スリット板１
４の間隔りの変化による検出信号の振幅変化は、斉次の
主極大間隔がスリット間隔の整数倍と一致しない時に生
じ、検出信号の振幅変化の大きさは、１次以上の主極大
と１次の大きさに依存する。

第５図は、（１）、（功、（→式よりａ　／　ｄｌの値
によって斉次の主極大の大きさと間隔を求め、Ｌを変化
させた時の検出信号の最小振幅を０次の主極大の大きさ
との比としてプロットした結果であり、最小振幅値が太
きければ最大振幅値との差が小さく、Ｌの変化による振
幅変化が小さいこととなる。

以上のように本実施例によれば、光源としてレーザーダ
イオードとコリメータレンズを用い、移動スリ、ト板上
に規則的に多数配（６１シたスリットにより生じるフラ
ウンホーファ回折像を固定スリット板上に投影し主極大
と１次を検出することにより、鮮明度の高い明暗縞を検
出することとなり、小型化・高分解能化を容易に行うこ
とができる。また、移動スリット板上の周期的スリット
のスリット幅をスリット間隔の１／２以上に設定する事
により。

０次の主極大の大きさに対する１次以上の主イ〉犬の大
きさの比を小さくすることができ、移動スリット板と固
定スリット板との間隔の変化に対して安定した検出信号
を得ることとなり、小型化、高分解能化を容易に行うこ
とができる。また、レーザー光源の構成として、コリメ
ータレンズの焦点距離とレーザーダイオードの発光源の
大きさの比を、移動スリット板と固定スリット板の距離
と移動スリット板上の周期的スリットのスリット間隔の
１／２の比より小さくすることにより、フラウンホーフ
ァ回折像のぼけを小さくすることができ、鮮明度の高い
明暗縞を得ることとなり、小型化、高分解能化を容易に
行うことができる。

また、０次の主極大と１次の主極大の間隔がスリット間
隔の整数倍の近くになるように固定スリット板上に投影
することにより、フラウンホーファ回折像の明暗縞の振
幅を損なうことなく移動スリット板と固定スリット板の
間隔を大きくすることができ、移動スリット板と固定ス
リット板間へのゴミ等の巻き込みによるスリット板の汚
損・破損によるスリット板寿命の短縮の影響を軽微とす
ることができ、小型化φ高分解能化を容易に行うことが
できる。また、０次の主極大と１次と１次の主極大と１
次の間隔のみを取り扱うことにより、実用上十分な精度
で移動スリット板と固定スリット板の間隔を設定するこ
とができ、移動スリット板と固定スリット板の間隔を容
易に決定することができる。

また、０次の王・９犬と１次の主極大と１次の間隔がス
リット間隔の整数倍と一致するように固定スリット板上
に投影することにより、移動スリット板と固定スリット
板の間隔変化による検出信号変化を最大限許容しうる構
成となり、機構構成上による移動スリット板と固定スリ
ット板の間隔精度の影響を軽微とすることができ、小型
化・高分解ｉ′ｉヒ化を容易に行うことができる。また
、０次の主極大からｎ次の主極大と１次が固定スリット
板上のスリット内に入るように投影することにより、フ
ラウンホーファ回折像の明暗縞の振幅を最大限検出信号
の振幅に変換しうる構成となり、より大きい振幅の検出
信号を得ることとなり、小型化・高分解能化を容易に行
うことができる。

なお１本実施例においては光諒判に移動スリット板を配
置したが、光源側に（６）定スリット板を配置しても良
い。

また、本実施例においては固定スリット板を設けたが、
固定スリット板のスリッｈ　ｒｔ＋能を有する光学検出
素子のみを用いた場合も同様の効果が１４）られること
は言うまでもないので説明は省略する。

１だ１本罵施ｉすにおいては、光源にレーザーダイオー
ドとコリメータレンズを用いたが、平行束の得られるレ
ーザー光源であれば何を用いても良いことは言うまでも
ない。

次に本発明の第２の実施し１１について、図面を参照し
ながら説明する。第１図のように構成された位置検出装
置において、第１の実施例と同じようにして前記スリッ
ト１６のフラウンホーファ回折像は、前記固定スリット
板１４上に投ｒ象される。

第７図に示すように、前記固定スリット板１４上には、
開口巾すのスリット１７が、ｄ２がｄｌの整数分の１に
設定された間隔ｄ２で多数個並べられており、光は前記
スリット１７部では透過、他の部分では遮光され、透過
光は前記光検出素子１６を照ｑ寸する。

このとき前記固定スリット板１４上に投影されたフラウ
ンホーファ回折像の主極大の間隔が、前記固定スリット
上に並べられた前記スリット１７の間隔ｄ２の整数倍と
一致し、前記主極大の幅Ｗが前記スリット１７の間隔ｄ
２の％を越えない範囲にある時、前記移動スリット板１
３の移動にともない前記光検出素子１６より出力される
検出信号の振幅は最大となる。

ここで、前記フラウンホーファ回折像の０次の主極大と
１次の王４夕大の間隔がＭｌｄ、（Ｍｌ　は正の整数）
の時、主極大の幅Ｗは、で与えられ、前記１■定スリツト板１４上のスリット１
７の間隔ｄ２が６１７Ｍ２（Ｍ２は正の整数）の時、Ｗ≦−・・・・・・・・・・・・・・・（１８）すなわ
ち、４１ｖｉ１Ｍ２≦Ｎ　　　　　　・・・・・・・・・・
・・・・・（１９）なる条件内で、検出信号の振幅は十
分あると考えられ、−実施列として残＝１とした時、Ｍ
２≦−・・・・・・・・・・・・・・・（２ｏ）となり
、前記移動スリット板１３上のスリット１６の間隔ｄ１
の４／Ｎまで前記固定スリット板１４上のスリット１７
の間隔ｄ２ｆ：小さくしても検出信号の振幅は十分ある
こととなり、ｄ１＝ｄ２とおく場合に比べＮ／ａ倍の分
解能の向上が可能となる。

また、この時の前記移動スリット板１３と前記固定スリ
ット板１４の間隔りは（８）式において。

ｍ＝１　　　　　　　　・・・・・・・・・・・・・・
・（２＋）λ　　　　　　　・・・・・・・・・・・・
・・（２３）で決定され。

よって、（１９）式の条件内で。

λ となる。

前記移動スリット板１３と前記固定スリット板１４の間
隔を狭ばめることなく１分解ｎヒの向上が可能となる。

以上のように本実施列によれば、光源としてレーザーダ
イオードとコリメータレンズを用い、移動スリット板上
の周期的スリットにより生じるフラウンホーフッ回折像
の０次の主極大と１次と１次の主極大と１次の間隔が前
記周期的スリットの間隔の整数倍であるような位置に固
定スリット板を設置し、前記固定スリット板上の周期的
スリットの間隔を移動スリット板上の周期的スリットの
間隔の整数分の１で、移動スリット板上の周期的スリッ
トにより生じるフラウンホース１回折像の主極大の幅の
２倍以上に設定することにより、フラウンホープ１回折
像の明暗縞の振幅を損なうことなく高分解能化が可能と
なり、高分解能化に伴なう移動スリット板と固定スリッ
ト板の間隔を減少することなく小型化・四分解能化を容
易に行うことができる。

なお、本実施列においては光源側に移動スリット板を配
置したが、光源１ｕ１１に固定スリット板を配置しても
良い。

また、本実施例においては固定スリット板を設けたが、
固定スリ、ト板のスリット磯１１巨を有する光検出素子
のみを用いた場合も同様の効果が得られることは言うま
でもない。

また、本実施列においては、光源にレーザーダイオード
とコリメータレンズを用いたが、平行束の得られるレー
ザー光源であれば何を用いても良いことは言うまでもな
い。

発明の効果以上述べたように、本発明の第１の発明によれば、レー
ザー光源とコリメータレンズにより良質の平行束を得、
レーザー元の可干渉性による周期的スリットのフラウン
ホーファ回折像の大きな０次の主極大と１次を得ること
により、明暗縞の鮮明度が増すとともに明部が鋭いビー
ム状となるとともに、主極大の間隔をスリット間隔と一
致させるような距離に２枚のスリット板を設置すること
により、機構構成上による２枚のス１ル、ト板の間隔精
度の影響を軽微とし、２枚のスリット板を長寿命比する
ことができ、小型化、高分解能化が容易に行えるという
効果を得ることができ、その効果は大なるものである。

また、本発明の第２の発明によれば、周期的スリットの
７ラウンホ一フ１回折像の大きな０次の主極大を得るこ
とにより、明部が幅の狭い鋭いビーム状となるとともに
、主極大と１次の間隔をスリリド間隔と一致させるよう
な距離に２枚のスリット板を設置し、光検出器側のスリ
ット板上の周期的スリットのスリット間隔を光源側のス
リット板上の周期的スリットのスリット間隔の整数分の
１で主極大と１次の幅の２倍以りに設定することにより
、２枚のスリット板の間隔を減少さすことなく、光検出
器側のスリット板上の周期的スリットのスリット間隔を
小さくするだけで高分解能化ができ、小型化、高分解能
化が容易に行えるという効果をｆ４↑ることができる優
れた位置検出装置を実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における位置検出装置の構成
図、第２図は第１の実施例における第１図のスリットｎ
の詳細図、第３図はフラウンホーファ回折の位置関係図
、第４図は同一開口の規則的配列と矩形単開口とを組合
せたフラウ回折−ス１回折隙の光強度分布図、第５図は
Ｓ／Ｆと最大振幅の関係図、第５図はａ／’ｄ１　とＬ
の変化による最小振幅の関係図、第７図は第２の実施例
における第１図のスリット部の詳細図、第８図は従来の
光電式エンコーダの構成図、第９図は二つの同一格子定
数のスリットの間隔と振幅の関係図である。１１・・・・・・レーザーダイオード、１２・・・・・
・コリメータレンズ、１３・・・・・・（移動）スリッ
ト板、１４・・・・・・（固定）スリット板、１６・・
・・・・光検出器〔光検出素子〕。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第　
１３　ｚ γｆ第　４　図第５図＠６図　　　５７ＦＱ／ｄｔ第７図第９図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）レーザー光源を用いた光源と、周期的スリットを
有する１枚のスリット板と、前記スリット板の移動に伴
う光量変化を検出する少なくとも１個の光検出器を有し
、前記光源と前記光検出器との間に前記スリット板を設
け、前記光検出器の出力信号を検出して前記スリット板
の変位量を求める光電式位置検出器において、前記スリ
ット板上の周期的スリットにより生じるフラウンホーフ
ァ回折像の明暗縞を前記光検出器で検出することを特徴
とする位置検出装置。
（２）スリット板上の周期的スリットのスリットの幅ａ
が、ａ≧ｄ＿１／２であることを特徴とする特許請求の
範囲第１項に記載の位置検出装置。
（３）レーザー光源を用いた光源と、周期的スリットを
有する２枚のスリット板と、前記スリット板の移動に伴
う光量変化を検出する光検出器を有し、前記光源と前記
光検出器との間に２枚の前記スリット板を設け、光検出
器の出力信号を検出して前記スリット板の変位量を求め
る光電式位置検出器において、光源側の前記スリット板
上の周期的スリットにより生じるフラウンホーファ回折
像の明暗縞を光検出器側の前記スリット板上の周期的ス
リットをかいし前記光検出器で検出することを特徴とす
る位置検出装置。
（４）光源側のスリット板上の周期的スリットのスリッ
トの幅ａが、ａ≧ｄ＿１／２であることを特徴とする特
許請求の範囲第３項に記載の位置検出装置。
（５）大きさＳの発光源と焦点距離Ｆのコリメータレン
ズより構成したレーザー光源を用いた光源と、周期的ス
リットを有する１枚のスリット板と、前記スリット板の
移動に伴う光量変化を検出する少なくとも１個の光検出
器を有し、前記光源と前記光検出器との間に前記スリッ
ト板を設け、前記スリット板上の周期的スリットにより
生じるフラウンホーファ回折像の明暗縞を前記光検出器
で検出して前記スリット板の変位量を求める光電式位置
検出器において、前記スリット板上のスリット間隔ｄ＿
１の周期的スリットと検出するフラウンホーファ回折像
の距離をＬとするとＳ／Ｆ≦ｄ＿１／２Ｌであることを
特徴とする位置検出装置。
（６）発光源として、レーザーダイオードを用いたこと
を特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の位置検出装
置。
（７）スリット板上の周期的スリットと検出するフラウ
ンホーファ回折像の距離を、前記フラウンホーファ回折
像の０次の主極大と１次の主極大の間隔が前記周期的ス
リットのスリット間隔の整数倍から±ｂ／２の範囲内に
あるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第５項
に記載の位置検出装置。
（８）スリット板上の周期的スリットと検出するフラウ
ンホーファ回折像の距離を、前記フラウンホーファ回折
像の０次の主極大と１次の主極大の間隔が前記スリット
板上の周期的スリットのスリット間隔の整数倍と一致す
るようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第７項に
記載の位置検出装置。
（９）スリット板上の周期的スリットと検出するフラウ
ンホーファ回折像の距離を、前記フラウンホーファ回折
像の０次の主極大と１次からｎ次の主極大の間隔が前記
スリット板上の周期的スリットのスリット間隔の１倍か
らｎ倍の±ｂ／２の範囲内にあるようにしたことを特徴
とする特許請求の範囲第５項に記載の位置検出装置。
（１０）スリット板上の周期的スリットのスリットの幅
ａが、ａ≧ｄ＿１／２であることを特徴とする特許請求
の範囲第５項に記載の位置検出装置。
（１１）大きさＳの発光源と焦点距離Ｆのコリメータレ
ンズより構成したレーザー光源を用いた光源と、周期的
スリットを有する２枚のスリット板と、前記スリット板
の移動に伴う光量変化を検出する光検出器を有し、前記
光源と前記光検出器との間に２枚の前記スリット板を設
け、光源側の前記スリット板上の周期的スリットにより
生じるフラウンホーファ回折像の明暗縞を光検出器側の
前記スリット板上の周期的スリットをかいし前記光検出
器で検出して前記スリット板の変位量を求める光電式位
置検出器において、光源側の前記スリット板上の周期的
スリットのスリット間隔ｄ＿１と光検出器側の前記スリ
ット板上の周期的スリットのスリット間隔ｄ＿２がｄ＿
１＝ｄ＿２に設定され、前記フラウンホーファ回折像の
主極大の幅が光検出器側の前記スリット板上の周期的ス
リットのスリット間隔ｄ＿２の１／２以下となるような
光源側の前記スリット板上の周期的スリットと光検出器
側の前記スリット板上の周期的スリットの距離をＬとす
るとＳ／Ｆ≦ｄ＿１／２Ｌであることを特徴とする位置
検出装置。
（１２）発光源として、レーザーダイオードを用いたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１１項に記載の位置検
出装置。
（１３）光源側のスリット板上の周期的スリットと光検
出器側のスリット板上の周期的スリットの距離を、フラ
ウンホーファ回折像の０次の主極大と１次の主極大の間
隔が光源側の前記スリット板上の周期的スリットのスリ
ット間隔の整数倍から±ｂ／２の範囲内にあるようにし
たことを特徴とする特許請求の範囲第１１項に記載の位
置検出装置。
（１４）光源側のスリット板上の周期的スリットと光検
出器側のスリット板上の周期的スリットの距離を、フラ
ウンホーファ回折像の０次の主極大と１次の主極大の間
隔が光源側の前記スリット板上の周期的スリットのスリ
ット間隔の整数倍と一致するようにしたことを特徴とす
る特許請求の範囲第１３項に記載の位置検出装置。
（１５）光源側のスリット板上の周期的スリットと光検
出器側のスリット板上の周期的スリットの距離を、フラ
ウンホーファ回折像の０次の主極大と１次からｎ次の主
極大の間隔が光源側の前記スリット板上の周期的スリッ
トのスリット間隔の１倍からｎ倍の±ｂ／２の範囲内に
あるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１１
項に記載の位置検出装置。
（１６）光源側のスリット板上の周期的スリットのスリ
ットの幅ａが、ａ≧ｄ＿１／２であることを特徴とする
特許請求の範囲第１１項に記載の位置検出装置。
（１７）大きさＳの発光源と焦点距離Ｆのコリメータレ
ンズより構成したレーザー光源を用いた光源と、周期的
スリットを有する２枚のスリット板と、前記スリット板
の移動に伴う光量変化を検出する光検出器を有し、前記
光源と前記光検出器との間に２枚の前記スリット板を設
け、光源側の前記スリット板上の周期的スリットにより
生じるフラウンホーファ回折像の明暗縞を光検出器側の
前記スリット板上の周期的スリットをかいし前記光検出
器で検出して前記スリット板の変位量を求める光電式位
置検出器において、光源側の前記スリット板上の周期的
スリットのスリット間隔ｄ＿１と光検出器側の前記スリ
ット板上の周期的スリットのスリット間隔ｄ＿２がｄ＿
１＞ｄ＿２でかつｄ＿１の整数分の１にｄ＿２は設定さ
れ、前記フラウンホーファ回折像の主極大の幅が光検出
器側の前記スリット板上の周期的スリットのスリット間
隔ｄ＿２の１／２以下となるような光源側の前記スリッ
ト板上の周期的スリットと光検出器側の前記スリット板
上の周期的スリットの距離をＬとするとＳ／Ｆ≦ｄ＿２
／２Ｌであることを特徴とする位置検出装置。
（１８）発光源として、レーザーダイオードを用いたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１７項に記載の位置検
出装置。
（１９）光源側のスリット板上の周期的スリットと光検
出器側のスリット板上の周期的スリットの距離を、フラ
ウンホーファ回折像の０次の主極大と１次の主極大の間
隔が光源側の前記スリット板上の周期的スリットのスリ
ット間隔の整数倍から±ｂ／２の範囲内にあるようにし
たことを特徴とする特許請求の範囲第１７項に記載の位
置検出装置。
（２０）光源側のスリット板上の周期的スリットと光検
出器側のスリット板上の周期的スリットの距離を、フラ
ウンホーファ回折像の０次の主極大と１次の主極大の間
隔が光源側の前記スリット板上の周期的スリットのスリ
ット間隔の整数倍と一致するようにしたことを特徴とす
る特許請求の範囲第１９項に記載の位置検出装置。
（２１）光源側のスリット板上の周期的スリットと光検
出器側のスリット板上の周期的スリットの距離を、フラ
ウンホーファ回折像の０次の主極大と１次からｎ次の主
極大の間隔が光源側の前記スリット板上の周期的スリッ
トのスリット間隔の１倍からｎ倍の±ｂ／２の範囲内に
あるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１７
項に記載の位置検出装置。
（２２）光源側のスリット板上の周期的スリットのスリ
ットの幅ａが、ａ≧ｄ＿１／２であることを特徴とする
特許請求の範囲第１７項に記載の位置検出装置。