JPS6361916A - Position detecting device - Google Patents

Position detecting device

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JPS6361916A
JPS6361916A JP20632786A JP20632786A JPS6361916A JP S6361916 A JPS6361916 A JP S6361916A JP 20632786 A JP20632786 A JP 20632786A JP 20632786 A JP20632786 A JP 20632786A JP S6361916 A JPS6361916 A JP S6361916A
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JP
Japan
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light
slit plate
light source
slit
photodetector
Prior art date
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Pending
Application number
JP20632786A
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Japanese (ja)
Inventor
Norio Okuya
奥谷 憲男
Tomiyasu Ueda
富康 上田
Yutaka Masuda
豊 増田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To easily obtain a signal in a desired waveform shape by using a laser light source and a light quantity limiting means as a light source and irradiating periodic slits on a slit plate. CONSTITUTION:A laser diode 11, a collimator lens 12, a light quantity limiter 13, a moving slit plate 14, a fixed slit plate, and a photodetecting element 16 are provided. Then, light emitted by the light emission surface of the laser diode 11 becomes parallel luminous flux through the collimator lens 12 and is varied in light quantity distribution in a plane perpendicular to the luminous flux by the light quantity limiter 13 to irradiate the moving silt plate 14. Thus, the laser light which is varied in light quantity distribution is used to obtain parallel flux with low dispersion and the relative intensity distribution of the Fraunhofer diffracted image of the periodic slits due to the coherence of the laser light is varied to easily obtain the signal in the desired waveform shape.

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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a position detection device in a positioning device.

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、機械装置
の位置決めを行う位置決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
の光電式エンコーダの一例について説明する。
2. Description of the Related Art A positioning device that positions a mechanical device by detecting the rotation angle of the mechanical device using a position detection device is well known. Photoelectric encoders are widely used as such position detection devices. An example of the above-mentioned conventional photoelectric encoder will be described below with reference to the drawings.

第11図は従来の光電式エンコーダを示すものである。FIG. 11 shows a conventional photoelectric encoder.

第11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、6は受光素子、6
は波形整形回路である。
In FIG. 11, 1 is a light source, 2 is a collimator lens,
3 is a rotating disk, 4 is a fixed mask, 6 is a light receiving element, 6
is a waveform shaping circuit.

以上のように構成された光電式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よシ信号出力
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こ
とにより部材の回転位置を検出する。
The operation of the photoelectric encoder configured as described above will be explained below. A light beam emitted from a light source 1 is collimated by a collimator lens 2, and the light that passes through a slit on a rotating disk 3 and a slit on a fixed mask 4 is photoelectrically converted by a light receiving element 5, and a signal is output from a waveform shaping circuit 6. do. When the rotating disk 3 rotates according to the rotation of the member, the slits on the rotating disk 3 and the slits on the fixed mask 4 repeat matching and mismatching, so that the waveform shaping circuit 6
A sinusoidal waveform signal is outputted, and by detecting this signal, the rotational position of the member is detected.

この種の光電式エンコーダの光源としては、従来フィラ
メント電球・発光ダイオードが用いられていた。
Conventionally, filament light bulbs and light emitting diodes have been used as light sources for this type of photoelectric encoder.

このような従来の、光源と光検出器との間にスリット板
を設け、光検出器の出力信号を検出してスリット板の変
位量を求める光電式位置検出装置に替る小型化・高分解
能化が容易に行える画期的な位置検出装置については、
先に提案した。
This is a more compact and high-resolution alternative to the conventional photoelectric position detection device, which uses a slit plate between a light source and a photodetector to detect the output signal of the photodetector to determine the amount of displacement of the slit plate. For information on the revolutionary position detection device that makes it easy to
I suggested it earlier.

これは、レーザー光源により低分散の平行束を得、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
ン1回折像の主極大を得ることにより、明暗縞の鮮明度
が増し明部が鋭いビーム状となると共に、主極太の間隔
をスリット間隔と一致させるような距離に第1のスリッ
ト板と第2のスリット板を設置することにより、機構構
成上に二る第1のスリット板と第2のスリット板の間隔
を大きくでき、第1のスリット板と第2のスリット板の
間隔精度の影響を軽微とし、スリット板を長寿命化する
ことができ、述型化・高分解能化が容易に行なえる。
This is achieved by obtaining a parallel beam with low dispersion using a laser light source, and by obtaining the main maximum of the Fraunhorn 1 diffraction image of the periodic slit due to the coherence of the laser light, the clarity of the light and dark fringes increases and the bright part becomes a sharp beam. At the same time, by installing the first slit plate and the second slit plate at a distance such that the main thickest interval matches the slit interval, the first slit plate and the second slit plate are The interval between the slit plates can be increased, the influence of the interval accuracy between the first slit plate and the second slit plate is negligible, the life of the slit plate can be extended, and preforming and high resolution can be easily achieved. Ru.

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、□所望の波形形状
信号を得ようとすれば、回転ディスク上のスリットと固
定マスク上のスリットによシモアレ縞を構成する必要が
あり、モアレ縞の間隔および形状と受光素子の受光面の
形状および寸法等を実物で確認し一1試行錯誤により最
適化を行なうため、新機種の開発には大きな費用と時間
がかかる。また、波形調整は高度の熟練によるモアレ縞
の微調整が必要であるという問題点を有していた。
Problems to be Solved by the Invention However, with the above configuration, □In order to obtain a desired waveform signal, it is necessary to form chimney fringes using the slits on the rotating disk and the slits on the fixed mask. Developing a new model requires a large amount of money and time, as the spacing and shape of the moiré fringes and the shape and dimensions of the light-receiving surface of the light-receiving element are checked on the actual product and optimized through trial and error. Further, the waveform adjustment has the problem that fine adjustment of moiré fringes is required by a highly skilled person.

本発明は上記問題点に鑑み、容易に所望の波形形状信号
を得る位置検出装置を提供するものである。
In view of the above problems, the present invention provides a position detection device that easily obtains a desired waveform signal.

問題点を解決するだめの手段 上記問題点を解決するために本発明の位置検出装置は、
光電式位置検出器において、光源とじてレーザー光源と
光量制限手段を用い、スリット板上の周期的スリットを
照射し、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で検出するという構成を備え
たものである。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the position detection device of the present invention includes:
A photoelectric position detector uses a laser light source as a light source and a light amount limiting means to illuminate periodic slits on a slit plate, and uses a photodetector to detect bright and dark fringes in a Fraunhofer diffraction image caused by the periodic slits. It is equipped with the following.

作  用 本発明は上記した構成によって、光量分布を変化させた
レーザー光源を用い、低分散の平行束を得、レーザー光
の可干渉性による周期的スリットの7ラウンホ一フツ回
折像の主極大の相対的強度分布を変化させることにより
、所望の波形形状信号を容易に得ることとなる。
According to the above-described configuration, the present invention uses a laser light source with a changed light intensity distribution to obtain a parallel beam with low dispersion, and obtains the main maximum of a 7-round hod diffraction image of a periodic slit due to the coherence of the laser beam. By changing the relative intensity distribution, a desired waveform signal can be easily obtained.

実施例 以下本発明の一実施例の位置検出装置について、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は光量制限器、14は移動スリット板、15
は固定スリット板、16は光検出素子である。
Embodiment Hereinafter, a position detection device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a configuration diagram of a position detection device in an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 11 is a laser diode, 12 is a collimator lens, 13 is a light amount limiter, 14 is a movable slit plate, and 15
1 is a fixed slit plate, and 16 is a photodetecting element.

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。
The operation of the optical portion of the position detection device configured as described above will be described below.

まず前記し〜ブーダイオード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、前記光量制
限器13で光束に垂直な面内で光量分布を変化させ、前
記移動スリット板14を照射する。第2図に示すように
、前記移動スリット板14上の照明光量分布は81〜S
Nの個々の照明を重ね合わせたものと考えられる。
First, the light emitted from the light emitting surface of the boolean diode 11 is turned into a parallel beam by the collimator lens 12, and the light quantity distribution is changed in a plane perpendicular to the beam by the light quantity limiter 13, and the movable slit plate 14 is irradiated. do. As shown in FIG. 2, the illumination light amount distribution on the moving slit plate 14 is 81 to S.
It can be considered that N individual illuminations are superimposed.

次に第3図に示すように、前記移動スリット板14上に
は、開口巾aのスリット17が間隔d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、透過光は前記固定スリット板15を照射す
る。
Next, as shown in FIG. 3, on the movable slit plate 14, a large number of slits 17 with an opening width a are arranged at intervals d, and light is transmitted through the slits 17 and blocked in other parts. The transmitted light irradiates the fixed slit plate 15.

このとき前記スリット17を透過した波長λの前記照明
SNによるフラウンホーファ回折像は、スリット17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フリント1了の光の回折は同
一開口の規則的配列と矩形半開口とを組合せたものであ
る。前記スリット17の方向は第4図のy軸に平行でそ
の中心がX軸上に一定間隔dをもって規則正しく並んで
いるとする。光源SNばXl−Y1平面上Y1軸に平行
で中心がx1軸上にあるスリットトスれば、回折像PN
はx2軸上に中心を有し、Y2軸に平行な細線となり、
回折像の強度分布I (PN)はI(PN)=Io(P
N)lF(PN)12−・−・−(1)となる。工。(
PN)は矩形半開口における回折像の強度分布で、 a = −(sinθ +sinθ)    ・、−、
−=・(3)λ  12 としてよく、IF(PN)+2はN個の同一開口が原点
にある第1開口からX軸上に順次、間隔dで並んでいる
ときの回折像の相対的強度分布で、δ=−(sinθ+
sinθ2)   −・−・−−−−(6)λ  1 となり、光源が波長λの単色光源の場合、(1)式のI
(PN)をIF(PN)+2中のd (sinθ、+s
inθ2)ノ関数として描いたものが第5図である(参
考文献;光学技術ハンドブック〔朝倉書店〕)。
At this time, the Fraunhofer diffraction image of the illumination SN having the wavelength λ transmitted through the slit 17 is considered to be that the slit 17 has a very large number of identical rectangular slit openings arranged regularly, so the diffraction of the light from the flint 1 is the same. It is a combination of a regular array of apertures and a rectangular half-aperture. It is assumed that the direction of the slits 17 is parallel to the y-axis in FIG. 4, and that their centers are regularly arranged on the x-axis at a constant interval d. If the light source SN is toss a slit on the Xl-Y1 plane parallel to the Y1 axis and the center is on the x1 axis, the diffraction image PN
is a thin line centered on the x2 axis and parallel to the Y2 axis,
The intensity distribution I (PN) of the diffraction image is I (PN) = Io (P
N)lF(PN)12−・−・−(1). Engineering. (
PN) is the intensity distribution of the diffraction image in the rectangular half-aperture, a = −(sinθ + sinθ) ・, −,
-=・(3) λ 12 may be used, and IF(PN)+2 is the relative intensity of the diffraction image when N identical apertures are sequentially lined up at intervals d on the X-axis from the first aperture at the origin. In the distribution, δ=−(sinθ+
sin θ2) −・−・−−−−(6)λ 1 , and when the light source is a monochromatic light source with wavelength λ, I of equation (1)
(PN) in IF (PN)+2 (sinθ,+s
Fig. 5 is drawn as a function of inθ2) (Reference: Optical Technology Handbook [Asakura Shoten]).

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(3) 、 (69式は各々、。=二 Sln θ λ  2       ・・・・・・・・・・・・・・
・(6)、   2゛−=−=−(7) となり、主極大の出る条件は d sinθ2二mλ(m=o、±1.±2 ・= −
) 、、、(El主極大の巾は主極太の間隔の2/Nで
、Nが犬になるにつれて主極大がしだいに細く先鋭にな
る。
Here, the laser diode 11 and the collimator lens 12 are used as the light source to perform parallel flux, so the equations (3) and (69) are, respectively, = 2Sln θ λ 2 .・・・・・・・・・
・(6), 2゛−=−=−(7) The condition for the main maximum is d sin θ22 mλ (m=o, ±1.±2 ・= −
) , , (The width of the main maximum of El is 2/N of the interval of the main maximum, and as N becomes a dog, the main maximum gradually becomes thinner and sharper.

また第5図に示すようにIF(PN)12の各次数の主
極大を連ねた点線は矩形半開口の工。(pN)の分布を
示す。
Also, as shown in FIG. 5, the dotted line connecting the main maxima of each order of IF (PN) 12 is a rectangular half-opening. (pN) distribution.

以上のようにして求まる前記スリット16の前記照明S
Nに:るフラウンホーファ回折像は、前記固定スリット
板16上に投影される。第3図に示すように、前記固定
スリット板15上には、開口巾すのスリット18が間隔
dで多数個差べられており、光は前記スIJ 、、 )
 18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を照射する。
The illumination S of the slit 16 determined as above
The Fraunhofer diffraction image at N is projected onto the fixed slit plate 16. As shown in FIG. 3, on the fixed slit plate 15, a large number of slits 18 with opening widths are spaced apart at intervals d, and the light passes through the slits IJ,,,)
The light is transmitted in the 18th part, and the light is blocked in the other parts, and the transmitted light irradiates the photodetecting element 16.

このとき前記固定スリット板16上に投影された前記照
明SNによる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の間
隔dと一致する。すなわち前記移動スリット板14と前
記固定スリット板160間隔りが(8)式において、 m=1          ・・・・・・・・・・・・
・(9)L=M−・・・・・・・・・・・・(11)λ (M:1,2.・・・・・・) の時、前記移動スリット板14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。
At this time, the interval between the main maxima of the Fraunhofer diffraction image by the illumination SN projected onto the fixed slit plate 16 matches the interval d between the slits arranged on the fixed slit plate. That is, the distance between the movable slit plate 14 and the fixed slit plate 160 is expressed by the following formula (8): m=1...
・When (9) L=M− (11) λ (M: 1, 2, etc.), as the movable slit plate 14 moves, The amplitude of the detection signal output from the photodetection element 16 becomes maximum.

同様にして前記照明81〜SNによるフラウンホーファ
回折像は、各々の主極大の間隔は等しく、主極太の巾は
前記照明81〜SN下にあるスリットの本数Nに反比例
し、光量は前記本数Nに比例する。よって前記照明81
〜SNを重ね合わせた照明、すなわち前記移動スリット
板14上の前記光量制限器13で光束に垂直な面内で光
量分布を変化させた照明によるフラウンホーファ回折像
の主極大の相対的強度分布は、前記照明の光量分布の関
数となる。したがって、前記移動スリット板14の移動
にともない前記光検出素子16よシ出力される検出信号
の波形形状も前記照明の光量分布の関数となり、所望の
波形形状より前記照明の光量分布を決定することができ
る。
Similarly, in the Fraunhofer diffraction images obtained by the illuminations 81 to SN, the intervals between the main maxima are equal, the width of the main maximum is inversely proportional to the number N of slits under the illuminations 81 to SN, and the amount of light is proportional to the number N of the slits. Proportional. Therefore, the lighting 81
The relative intensity distribution of the main maximum of the Fraunhofer diffraction image by illumination in which ~SN are superimposed, that is, the light quantity distribution is changed in a plane perpendicular to the light beam by the light quantity limiter 13 on the moving slit plate 14, is: It is a function of the light amount distribution of the illumination. Therefore, as the movable slit plate 14 moves, the waveform shape of the detection signal outputted from the photodetecting element 16 also becomes a function of the light amount distribution of the illumination, and the light amount distribution of the illumination is determined from the desired waveform shape. Can be done.

ここで所望の波形形状信号をf(の、(θは前記スリッ
ト間隔dだけ前記移動スリット板14が移動した時に2
πだけ変化する)とおけば、主極大の相対的強度分布q
(θ)は、 q(の=fl(の         ・・・・・・・・
・・・・・・・ (12)となり、q(のを得る照明の
光量分布をh(N)。
Here, the desired waveform shape signal is f(, (θ is 2 when the movable slit plate 14 moves by the slit interval d.
), then the relative intensity distribution of the main maximum q
(θ) is q('s=fl('s)...
...... (12), and the light intensity distribution of the illumination to obtain q( is h(N).

(Nは照明下にあるスリットの本数)とおけば、θ=□
 ・・・・・・・・・・・・(13) 但しN≧4Mと
おけるので、 ・・・・・・・・・・・・・(14) となり、照明の光量分布h(N)が求まる。
(N is the number of slits under illumination), then θ=□
・・・・・・・・・・・・(13) However, since N≧4M, ・・・・・・・・・・・・・・・(14) Therefore, the light intensity distribution h(N) of the illumination becomes Seek.

第1の実施例として、正弦波形状信号を得ようとすると
、 f(θ)=sinθ      ・・・・・・・・・・
、・・(15)q(θ) = cosθ       
・・・・・・・・・・・・(16)・・・・・・・・・
・・・・・(17)となり、M=1.2,4.8におい
て第6図に示す照明の光景分布状態で照明すれば、正弦
波形状信号が得られることとなる。
As a first example, when trying to obtain a sinusoidal waveform signal, f(θ)=sinθ...
,...(15)q(θ) = cosθ
・・・・・・・・・・・・(16)・・・・・・・・・
(17) If M=1.2, 4.8 and illumination is performed in the illumination scene distribution state shown in FIG. 6, a sinusoidal waveform signal will be obtained.

第2の実施例として、第7図に示すビーム・くターンの
レーザーダイオードを焦点距離8Mのコリメータレンズ
で平行束化し、固定スリット板側から照明し、スリット
間隔を12μm、固定スリット板のパターン形状を第8
図に示す様に配置した時、第7図に示すビームパターン
を第9図の様な81〜SNの各々の照明を重ね合わせた
ものと考え、第1の実施例とは逆に、照明光量分布より
、信号の波形形状を求める。第10図に示す計算結果よ
り、移動スリット板と固定スリット板のギャップ間隔を
1080〜1440/imに設定した時近似正弦波形状
信号が得られることとなる。
As a second example, a laser diode with a beam pattern shown in Fig. 7 is made into a parallel beam using a collimator lens with a focal length of 8M, and is illuminated from the fixed slit plate side, with a slit interval of 12 μm and a pattern shape of the fixed slit plate. The eighth
When arranged as shown in the figure, the beam pattern shown in Fig. 7 is considered to be a superposition of each illumination from 81 to SN as shown in Fig. 9, and contrary to the first embodiment, the amount of illumination light is Determine the waveform shape of the signal from the distribution. From the calculation results shown in FIG. 10, an approximate sinusoidal signal is obtained when the gap interval between the movable slit plate and the fixed slit plate is set to 1080 to 1440/im.

以上のように、第1の実施例によれば、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、光量制限器
で光束に垂直な面内で光量分布を変化させ、移動スリッ
ト板を照明することにより、移動スリット板上に規則的
に配置し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像し主甑犬を検出することに
より、所望の波形形状信号をモアレ縞を使うことなく容
易に得ることができる。なお、本実施例においてば光源
側に移動スリット板を配置したが、光源側に固定スリッ
ト板を配置しても良い。
As described above, according to the first embodiment, a laser diode and a collimator lens are used as a light source, and the light amount distribution is changed in a plane perpendicular to the light beam by a light amount limiter to illuminate the movable slit plate. By projecting a Fraunhofer diffraction image generated by slits regularly arranged on a moving slit plate onto a fixed slit plate and detecting the main image, a desired waveform signal can be easily obtained without using moiré fringes. Can be done. In this embodiment, the movable slit plate is arranged on the light source side, but a fixed slit plate may be arranged on the light source side.

また、第2の実施例によれば、光源としてのレーザーダ
イオードのビームパターンに適したギャップ距離を設定
することにより、近似正弦波形状信号を容易に得ること
ができる。なお、本実施例においては、固定スリット側
より照明を行っているが、移動スリット側から照明を行
っても、回折像側から見て回折像の形成に寄与するスリ
ットの対称性の必要性より、固定スリットのパターンを
移動スリットへ投影した部分のみ照明しているのと等価
である事より、結果は同じである。
Further, according to the second embodiment, by setting a gap distance suitable for the beam pattern of a laser diode as a light source, it is possible to easily obtain an approximate sinusoidal waveform signal. In this example, illumination is performed from the fixed slit side, but even if illumination is performed from the movable slit side, due to the need for symmetry of the slit that contributes to the formation of a diffraction image when viewed from the diffraction image side. Since this is equivalent to illuminating only the portion of the fixed slit pattern projected onto the moving slit, the result is the same.

また、第1の実施例における光量制限器は、光学フィル
ター、遮光板、光源側スリット長さの制限等の光源側光
量の制限手段であれば何を用いても良いことは言うまで
もない。
It goes without saying that the light amount limiter in the first embodiment may be any means for limiting the amount of light on the light source side, such as an optical filter, a light shielding plate, or limiting the length of a slit on the light source side.

また、本実施例においては、固定スリット板を設けだが
、固定スリット板のスリット機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得られることは言うま
でもないので説明は省略する。
Further, in this embodiment, a fixed slit plate is provided, but it goes without saying that the same effect can be obtained even if only the optical detection element having the slit function of the fixed slit plate is used, so a description thereof will be omitted.

また、本実施例においては、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。
Further, in this embodiment, a laser diode and a collimator lens are used as the light source, but it goes without saying that any laser light source that can provide a parallel beam may be used.

発明の効果 以上のように本発明は、光電式位置検出器において、光
量分布を変化させたレーザー光源により低分散の平行束
を得、レーザー光の可干渉性による周期的スリットの7
ラウンホ一フ7回折像の主極大の相対的強度分布を変化
させることにより、所望の波形形状信号を容易に得るこ
とができるという効果を得ることができる浸れた位置検
出装置を実現できるものである。
Effects of the Invention As described above, the present invention provides a photoelectric position detector in which a parallel beam of low dispersion is obtained using a laser light source with a changed light intensity distribution, and a periodic slit of 7 due to the coherence of the laser beam is used.
By changing the relative intensity distribution of the main maximum of the Raunhoff 7 diffraction image, it is possible to realize a submerged position detection device that can easily obtain a desired waveform signal. .

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

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図の照明光束の光量分布図、第3図は
第1図のスリット部の詳細図、第4図はフラウンホーフ
ァ回折の位置関係図、第5図は同一開口の規則的配列と
矩形半開口とを組み合せたフラウンホーファ回折像の光
強度分布図、第6図は正弦波形状信号を得る照明光量分
布の一計算結果を示すグラフ、第7図は第2の実施例で
用いたレーザーダイオードのビームパターン図、第8図
は第2の実施例の固定スリット板のパターン配置図、第
9図は第2の実施例の照明状態をあられす概念図、第1
0図は第2の実施例の計算結果を示すグラフ、第11図
は従来の光電式エンコーダの構成図である。 11・・・・・・レーザーダイオード、12・・・・・
・コリメータレンズ、13・・・・−光量制限器、14
・・・・・移動スリット板、15・・・・・固定スリッ
ト板、16・・・・・・光検出素子。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名N−
−’−f9−1TJ 12− コリf−qレン2 13−−・楚t4凱呑 第 2 図 第3図 第4図 f 第6図 記 第 7 図 Off  Ay、is  Anyノe  (Dear−
ee)第 8 図 野、 中 第9図
FIG. 1 is a configuration diagram of a position detection device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a light intensity distribution diagram of the illumination light flux in FIG. 1, FIG. 3 is a detailed diagram of the slit portion in FIG. 1, and FIG. is a positional relationship diagram of Fraunhofer diffraction, Figure 5 is a light intensity distribution diagram of a Fraunhofer diffraction image that combines a regular array of identical apertures and a rectangular half-aperture, and Figure 6 is a diagram of the illumination light intensity distribution for obtaining a sinusoidal waveform signal. A graph showing the calculation results, FIG. 7 is a beam pattern diagram of the laser diode used in the second embodiment, FIG. 8 is a pattern layout diagram of the fixed slit plate of the second embodiment, and FIG. Conceptual diagram showing the illumination state of the example, 1st
FIG. 0 is a graph showing the calculation results of the second embodiment, and FIG. 11 is a configuration diagram of a conventional photoelectric encoder. 11... Laser diode, 12...
・Collimator lens, 13...-light limiter, 14
...Moving slit plate, 15...Fixed slit plate, 16...Photodetection element. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and one other person N-
-'-f9-1TJ 12- Cori f-q Ren 2 13--・Chut4 Kaiten 2nd Figure 3 Figure 4f Figure 6 Figure 7 Off Ay, is Anynoe (Dear-
ee) Figure 8 Field, Middle Figure 9

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (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、前記光源
と前記スリット板との間に光量制限手段を設け、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、所望の波
形形状の出力信号を得ることを特徴とする位置検出装置
(1) A light source using a laser light source, a slit plate having periodic slits, and at least one photodetector for detecting a change in light amount due to movement of the slit plate, the light source and the In the photoelectric position detector, the slit plate is provided between the light source and the slit plate, and the amount of displacement of the slit plate is determined by detecting the output signal of the photodetector. 1. A position detection device comprising a limiting means, wherein the light and dark fringes of a Fraunhofer diffraction image produced by the periodic slits on the slit plate are detected by the photodetector to obtain an output signal having a desired waveform shape.
(2)光源と光量制限手段によるスリット板上の周期的
スリットの光量分布h(N)と所望の波形形状f(θ)
が、 {h(N)}^2=Σ^∞_K_=_N{f′[2π/
(K/M+1)}−f′[2π/(K/M)}/K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。
(2) Light amount distribution h(N) of periodic slits on the slit plate by the light source and light amount limiting means and desired waveform shape f(θ)
But, {h(N)}^2=Σ^∞_K_=_N{f′[2π/
(K/M+1)}-f'[2π/(K/M)}/K, the position detection device according to claim 1.
(3)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、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、レーザーダイオードの
ビームパターンにより生じる光量分布によって出力信号
が正弦波形状となるようにした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) Using a laser diode and a collimator lens as a light source, the distance between the periodic slit on the slit plate and the Fraunhofer diffraction image to be detected is adjusted so that the output signal has a sine wave shape depending on the light intensity distribution generated by the beam pattern of the laser diode. A position detection device according to claim 1, characterized in that:
(4)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、前記光源と光源側の前記
スリット板との間に光量制限手段を設け、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介し、前記光検出器で検出し、所望
の波形形状の出力信号を得ることを特徴とする位置検出
装置。
(4) It has a light source using a laser light source, two slit plates having periodic slits, and a photodetector that detects changes in light amount due to movement of the slit plates, and the light source and the photodetector In the photoelectric position detector, the two slit plates are provided between the light source and the slit plate on the light source side, and the displacement amount of the slit plate is determined by detecting the output signal of the photodetector. a light amount limiting means is provided, and the light and dark fringes of the Fraunhofer diffraction image generated by the periodic slits on the slit plate on the light source side are detected by the photodetector via the periodic slits on the slit plate on the photodetector side; A position detection device characterized by obtaining an output signal with a desired waveform shape.
(5)光源と光量制限手段による光源側のスリット板上
の周期的スリットの光量分布h(N)と所望の波形形状
f(θ)が、 {h(N)}^2=Σ^∞_K_=_N{f′[2π/
(K/M+1)]−f′[2π/(K/M)]}/Kで
あることを特徴とする特許請求の範囲第4項に記載の位
置検出装置。
(5) The light amount distribution h(N) of the periodic slit on the slit plate on the light source side by the light source and the light amount limiting means and the desired waveform shape f(θ) are {h(N)}^2=Σ^∞_K_ =_N{f′[2π/
(K/M+1)]-f'[2π/(K/M)]}/K, the position detection device according to claim 4.
(6)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、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、レ
ーザーダイオードのビームパターンにより生じる光量分
布によって出力信号が正弦波形形状となるようにしたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第4項に記載の位置検出
装置。
(6) Using a laser diode and a collimator lens as a light source, the distance between the periodic slits on the slit plate on the light source side and the periodic slits on the slit plate on the photodetector side is determined by the light intensity distribution generated by the beam pattern of the laser diode. 5. The position detection device according to claim 4, wherein the output signal has a sinusoidal waveform.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001289805A (en) * 2000-04-03 2001-10-19 Rigaku Corp Degree of revolution detector for thermobalance apparatus
JP2011224314A (en) * 2010-04-22 2011-11-10 Yuji Hisamatsu Purse

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JP2001289805A (en) * 2000-04-03 2001-10-19 Rigaku Corp Degree of revolution detector for thermobalance apparatus
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