JPS62274217A - 光電測定装置 - Google Patents

光電測定装置

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JPS62274217A
JPS62274217A JP62116021A JP11602187A JPS62274217A JP S62274217 A JPS62274217 A JP S62274217A JP 62116021 A JP62116021 A JP 62116021A JP 11602187 A JP11602187 A JP 11602187A JP S62274217 A JPS62274217 A JP S62274217A
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/36—Forming the light into pulses
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  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

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】 ３、発明の詳細な説明 産業上の利用分野 本発明は走査目盛を有する測定目盛を走査することによ
り所定の帯域幅までは高調波の生じない信号を取り出す
光電測定装置に関する。この測定装置では、上記の両目
盛の周期が等しいか、あるいはほぼ等しく、走査を行う
と上記両目盛の周期よりかなり大きいモアレ干渉縞が生
じる。更にこのモアレ干渉縞は分割区分を有する検出系
によって少なくとも一つの周期的な電気出力信号（Ｓｌ
。
Ｓ２）に変換される。
従来の技術 二つの回折格子を相対的にずらすと、通常の方法では電
気出力信号が生じ、多かれ少なかれ、高ユ■波の影響を
受ける。この測定原理に関連する多くの出版物の中から
西独特許公開公報第２５００７９８号明細書を挙げるこ
とができる。この公報によりモアレ干渉縞に対する検出
器を４個の分割区分から組み立てることが公知になって
いる。この場合、この分割区分の面重心を貫く直線がこ
のモアレ縞に対しても、又相互にも平行に走るようにこ
の分割区分は選ばれる。かくして、実施例の一つでは、
他の実施例のときよりもより良く高調波を取り除くこと
ができる。
発明が解決しようとする問題点 本発明の課題は、光電測定装置で出力信号から得られる
高調波成分を消去し、それにもかかわらず購入するとき
装置上の出費を低減することにある。特別製のスリット
のような余分な構成部品を省く必要がある（西独特許公
開公報第１６７３９８８号及び第１９４１７３１号明細
書を参照）。これ以外に、この測定装置は亀裂のある目
盛の欠陥に対しても影響されない。
問題点を解決する手段 本発明による課題は、以下によって解決されている。即
ち、分割区分（ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄｌ。
−−−ｃｎ、ｂｎ、ｃｎ、ｄｎ）はその幅と形状に関し
、及び上記モアレ縞に対する位置を、所定の帯域幅の高
調波が出力信号（Ｓ１、Ｓ２）から消去されるように選
ぶことにある。
作用 本発明の測定装置の長所は以下のことにある。
即ち、検出器の分割区分の選択した幅と形状及びその位
置の配置によってモアレ干渉縞に対する任意の高調波を
出力信号から除去できることであり、多重検出系によっ
て、目盛の不良をもはや取るにたらない乱れにすること
である。
実施例 測定装置の特に単純な実施例を第１図に示す。
光源ｌは集束レンズ２によって平行光線を作っている。
この平行光線は一方の側に走査目盛３Ａを有するガラス
板から成る走査板３を通り抜け、走査目盛３Ａに向いた
側に目盛周期Ｐの増分式目盛４Ａを有する目盛板４上に
入射する。この光は目盛板４によって反射され、走査目
盛３Ａを通り抜は新たな通路に従って光電素子に入射す
る。この光電素子は支持板７上に二列（５と６）に配置
しである。走査目盛３Ａの周期Ｐ′は目盛板の刻み４Ａ
の周期Ｐとは異なっている： Ｐ／Ｉ”　　−１−にここでｋ（（１である。
ｋ＝０１の例を選ぶことにする。走査目盛３Ａと目盛板
の刻み４Ａは一緒になると間隔の差によるモアレパター
ンを発生する。この周期Ｍは目盛の周期ＰのＩ／に倍、
つまりＭ＝Ｐ／ｋになる。目盛の周期をＰ　＝　０．１
ｍｍとすると、この例ではモアレの周期Ｍは０．１／　
Ｑ、！＝　１　ｍｍとなる。列５と６の光電素子の配列
を第２図に示す。同じ列の隣合った光電素子の中心から
中心までの間隔をＭ／２、一つの列の光電素子から他方
の列の光電素子で最も短い場合の間隔をＭ／４にしてお
く。光電素子ａ１、ｂ１．ｃ１、ｄｌは相互に、モアレ
周期Ｍに関して９０°位相がずれている。これ等の素子
はそれに対して互いに９０°位相がずれた走査信号を発
生し、これ等の信号はよく知られた方法で相互に接続さ
れる。信号Ｓ１は光電素子ａ１とＣ１から作られ、信号
Ｓ２は素子ｂ１とｄｌから作られる。
Ｓｔと８２は互いに９０°位相のずれた、対称性のない
、二つの走査信号である。光電素子ａｌ。
ｂ１、ｃ１、ｄｌはすでに完全な走査単位を形成してい
て、この単位は、走査信号がフーリエ解析を受けるよう
に光電素子ａ１．ｂ１．ｃ１、ｄｉを配置し、寸法を決
めたとき、所定の枠の中で高調波のない出力信号を供給
する。
フーリエ係数を算出する理論的な取り扱いと走査信号と
高調波の消去の間の技術的な関係は西独特許公告公報第
３２３９１０８号及び特許公開公報第３４１２１２８号
明細書中に詳しく説明しである。従って、それ等を参照
できる。
Ｓｔは基本波５ｉｎｃｆのみ保有している、一方５ｉｎ
２’／　　、ｃｏｓ２Ｌｆ　及びｓ　ｔ　ｎ　３　’／
　　５ｃｏｓ３’ｆ’　　、を有する二つの高調波、つ
まり第２及び第３高調波は、記載した配置で消去される
。
信号Ｓ２に対して、同じ証明が導かれる。個々の分割区
分ａ１．ｃ１、　　・・・ｃｎ、ｃｎは、この場合、第
２の高調波を消去するため区分の中心から中心までの間
隔がモアレ周期Ｍの半分になり、第３高調波を消去する
ために分割区分ａ１、ｃｌ。
・・・ｃｎ、ｃｎの幅はモアレ周期Ｍの３分の１になる
条件が満たされなくてはいけない。同様な事は分割区分
ｂ１、ｄ１、　　・・・ｂｎ、ｄｎを有するＳ２に対し
ても当てはまる。
第２図に対応して、各４組の光電素子ａ１、ｂ１、ｃ１
、ｄｉ　；Ｃ２，ｂ２．Ｃ２，ｄ２、等から成る多数の
検出系Ｄ１、　　・・・Ｄｎがそれぞれ間隔Ｍ、２Ｍ、
等にして配置されると、欠陥のない目盛３Ａ、４Ａの場
合、Ｓ１、Ｓ２に同等で、これ等に並列接続できる他の
信号の対が生じる。
目盛平面に垂直な軸のまわりに回転運動をする場合、ａ
１、ｃｌとｂｔ、ｄｉの間の位相角、従って信号Ｓｌと
８２の間で位相角が変わらないようにするため、光電素
子の配置を少なくとも１個、例えばＣ３，Ｃ３がｂ１、
ｄｉの列にまたｂ３゜ｄ３がａ１、ｃｌの列に来るよう
に入れ換えることは合理的である。
第３〜５図による光電素子ａ１、ｂ１、ｃｌ。
ｄ１、等の配列は検出系ＤＩ＝Ｄｎの構成に対して可能
な変形を示したものである。この場合、光電素子の区分
の幅は位相角の余弦に応じて変化している。
第３図では、例えば四つの高調波が除去される。
第４図には光電素子ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１．等の最適
な入組み方が示しである。これによって、測定装置は出
力信号間の位相角度の変化に対して鈍感になる。
第５図には、入れ換え配置した光電素子ａｌ。
ｂ１、ｃ１、ｄ１、等の他の変形が示しである。
この配列は六つの高調波に対する解決策を表わしている
。１２個の分割区分が３６０”　／１２＝３０’　＝Ｍ
／１２の間隔で設置されている。
１２．２４・・・等の高調波を消去する解決策を推し進
めると、第６図に示すように、階段状の近似で漸次正弦
波状の区分形状になる。特に有利す方法では、分割区分
ａｌ・・・ｄｎはシリコンウェーハ７に集積される。同
様な事は第７図の配列に対しても当てはまる。この図で
は、分割区分ａｌ・・・ｄｎは最適に相互が交互に入れ
換えて配置されている。区分の幅は、第６と７図の場合
、モアレ周期Ｍの半分であって、この場合、分割区分、
即ら光電素子は狭い、ドープしていない領域８によって
絶縁しである。
第２図による第２、第３高調波に対する解消策及び第６
、第７図による全高調波に対する解消策は任意の高調波
に対する解消策を講じることができることを示している
（第３〜５図を参照）。
最後に第８図は高調波のない信号を発生する装置を示す
もので、この場合には、光電素子は一列に並べである。
この配列では、走査板３と光電素子の間に図示されてい
ない円柱レンズが設置されている。このようにすると、
大きな面積の目盛板を走査し、このことは精度を高める
に寄与し、それにもかかわらず小さな面積の光電素子が
必要で、このことは走査周期を高め、経費を低減するの
に有益になる利点が生じる。
光電素子を一列に配列し、第３、第４等の高調波を消滅
できることは、第８図で第３次高調波に対して説明しで
ある。第３次高調波まで消滅するには、６個の走査信号
が必要になり、それ等は往々６０°づつ位相がずれてい
る。走査信号の振幅は、基本波に対する位相角の余弦に
応じて、設定した光電素子の幅で変えられる。更に光電
素子の幅は、信号Ｓｌと８２を発生する走査位置を形成
する光電素子は一列に相前後して配列でき、個々の光電
素子間の間隔を最小にするように選ばれる。
選別して示した例では、信号Ｓｌは光電素子の２群から
生じ、これ等は互いに差をつけて接続されている。第１
群は幅Ｂ　ｏ−３６°の光電素子Ｏ。
と幅Ｂｌを有する２種の光電素子−６０°（３００°）
と＋６０°から構成されている。従って５ｉｎＢａ／　
ｓ　ｉ　ｎ　Ｂ　１　＝　ｃ　ｏ　ｓ　Ｏ／　ｃ　ｏ　
ｓ　６０°　＝２となり、Ｂ１＝１７．ｌｏ　となる。
第２群は幅Ｂ。の光電素子１８０°と幅Ｂ１を有する第
２の光電素子１２０°と２４０°から構成されている。
これに応じて、信号Ｓ２は６個の光電素子３０°。
９０°、１２０°及び２１０°、２７０°、３３０°か
ら形成されている。
光電素子Ｏ°と３０°間及び光電素子６０°と９０°間
等の間隔りはこの場合３．４５°になる。
走査目盛板の目盛周期は測定目盛の目盛周期に対する比
率を完全に平行照射した走査装置の区分によって多数の
モアレ周期が現れるように選ばれる。モアレ周期あたり
、第８図に示してあるように、２ｘ６個の光電素子の組
が並べである。これ等の光電素子はただ一個のシリコン
板から作り出すと有効である。例えば四つのモアレ周期
を選ぶとすると、合計２ｘ６ｘ４＝４８個の光電素子が
必要になる。これ等の光電素子を電気接続するには、第
８図から同様に明らかになる。これ等の素
【図面の簡単な説明】
第１図は照明光測定装置の原理図である。第２図は検出
系を示す模式図で、第３図は入れ換わり配置されている
分割区分の検出系の変形を示す模式図で、第４図は他の
検出系の模式図で、第５図は他の検出系の模式図である
。第６図は正弦状分割区分の検出系を示す模式図で、第
７図は正弦状外形の入れ換わり配置した分割区分の検出
系を示す模式図である。第８図は直列接続した分割区分
の検出系を示す模式図である。 引用記号：

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）走査目盛を有する測定目盛を走査して所定の帯域幅
    まで高調波のない信号を検出し、上記２種の目盛の刻み
    周期が等しいか、又は殆んど等しく、走査するとモアレ
    干渉縞が生じ、この干渉縞の周期間隔は上記２種の目盛
    の刻み周期より充分大きく、このモアレ干渉縞は分割区
    分を有する検出系によって少なくとも１個の周期的な電
    気出力信号（Ｓ１、Ｓ２）に変換される光電測定装置に
    おいて、分割区分（ａ１、ｂ１、ｃ１、ｄ１、・・・ａ
    ｎ、ｂｎ、ｃｎ、ｄｎ）はこれ等の区分の幅と形状に関
    し、さらに上記モアレ縞に対する位置に関し、所定の帯
    域幅の高調波が上記出力信号（Ｓ１、Ｓ２）から消去し
    てあるように選択されていることを特徴とする光電測定
    装置。 ２）それぞれ少なくとも４個の分割区分（ａ１・・・ｄ
    ｎ）を有する複数の検出系（Ｄ１、・・・Ｄｎ）が測定
    方向に向けて並べてあり、電気的に綜合結合されている
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の光電測
    定装置。 ３）検出系（Ｄ１、・・・Ｄｎ）の分割区分（ａ１、・
    ・・ａｎ）は平面状で互いに入れ換え配列にしてあるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項に記載
    の光電測定装置。 ４）分割区分（ａ１、・・・ｄｎ）は正弦波状に区分し
    てあることを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の
    光電測定装置。 ５）分割区分（ａ１、・・・ｄｎ）はシリコンウェーハ
    （７）上に集積してあることを特徴とする特許請求の範
    囲第１〜４項のいずれか１項に記載の光電測定装置。 ６）分割区分（ａ１、・・・ｄｎ）は狭いドープしてな
    い領域（８）によって相互に絶縁されていることを特徴
    とする特許請求の範囲第５項に記載の光電測定装置。 ７）シリコンウェーハ（７）上で分割区分（ａ１、・・
    ・ｄｎ）の綜合結線用の電気接続回路が集積してあるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の光電測定
    装置。
JP62116021A 1986-05-14 1987-05-14 光電測定装置 Expired - Lifetime JPH0663783B2 (ja)

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JP (1) JPH0663783B2 (ja)
AT (1) ATE72325T1 (ja)
BR (1) BR8702468A (ja)
DE (2) DE3616144A1 (ja)
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