JPH0146001B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0146001B2 JPH0146001B2 JP57201488A JP20148882A JPH0146001B2 JP H0146001 B2 JPH0146001 B2 JP H0146001B2 JP 57201488 A JP57201488 A JP 57201488A JP 20148882 A JP20148882 A JP 20148882A JP H0146001 B2 JPH0146001 B2 JP H0146001B2
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- slit
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- slits
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
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。
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はハーフ
ミラー、４はレンズ、５はスリツトであり、レン
ズ４による被検出物１の像はスリツト面上に結像
されている。６はガルバノミラーであり、レンズ
４による像をスリツト面上で移動させる。７はス
リツト５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
を認識している。しかしこのような構成では以下
に述べるような欠点を及ぼす要因としてカルバノ
ミラー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
ラー等の走査手段の走査精度が悪くなる。特にガ
ルバノミラーのようなミラーが所定の角度だけ回
転することによつ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とスリ
ツト５との間の距離が変わるため、被検出物１の
位置によつては像がボケ、位置検出精度が悪くな
る。
図に示す。１は被検出物、２は光源、３はハーフ
ミラー、４はレンズ、５はスリツトであり、レン
ズ４による被検出物１の像はスリツト面上に結像
されている。６はガルバノミラーであり、レンズ
４による像をスリツト面上で移動させる。７はス
リツト５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
を認識している。しかしこのような構成では以下
に述べるような欠点を及ぼす要因としてカルバノ
ミラー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
ラー等の走査手段の走査精度が悪くなる。特にガ
ルバノミラーのようなミラーが所定の角度だけ回
転することによつ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とスリ
ツト５との間の距離が変わるため、被検出物１の
位置によつては像がボケ、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個のスリツトで検出しようとすれば、
検出信号のＳ／Ｎが悪くなり位置検出精度がおち
る。
場合には１個のスリツトで検出しようとすれば、
検出信号のＳ／Ｎ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、走査範囲が広
くとれ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。
くとれ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。
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
本発明は、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
像面上に所定の間隔を有して設けられた少なくと
も２個のスリツトと、前記スリツトを通過する光
を検出する光電変換器と、前記被検出物の結像と
前記スリツトの相対位置を変化させるガルバノミ
ラーと、前記スリツトの１個を除く他のスリツト
を遮光する遮光板と、前記光電変換器からの被検
出物の検出信号と前記ガルバノミラーの走査信号
と前記遮光板により遮光されていない前記スリツ
トの位置を示すスリツト位置信号とにより前記被
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。
像手段と、前記結像手段による前記被検出物の結
像面上に所定の間隔を有して設けられた少なくと
も２個のスリツトと、前記スリツトを通過する光
を検出する光電変換器と、前記被検出物の結像と
前記スリツトの相対位置を変化させるガルバノミ
ラーと、前記スリツトの１個を除く他のスリツト
を遮光する遮光板と、前記光電変換器からの被検
出物の検出信号と前記ガルバノミラーの走査信号
と前記遮光板により遮光されていない前記スリツ
トの位置を示すスリツト位置信号とにより前記被
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は被検出物を照明す
る光源、１３はハーフミラー、１５はスリツトプ
レート、１５ａ，１５ｂはスリツトプレート２５
にあけられたスリツトで、所定の間隔Ｓを有して
おり、被検出物１０ａ，１０ｂのレンズにより結
像面上に設置されている。
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は被検出物を照明す
る光源、１３はハーフミラー、１５はスリツトプ
レート、１５ａ，１５ｂはスリツトプレート２５
にあけられたスリツトで、所定の間隔Ｓを有して
おり、被検出物１０ａ，１０ｂのレンズにより結
像面上に設置されている。
被検出物１０ａ，１０ｂの必要な位置検出精度
がｇの場合、レンズ１１による像の倍率をＭとす
ると、Ｓの精度はｇ×Ｍ以下であればよい。１４
はレンズ１１による被検出物１０ａ，１０ｂの像
とスリツト１５ａ，１５ｂは相対位置をスリツト
面上で変化させる走査手段としてのガルバノミラ
ーである。１７はスリツト１５ａ，１５ｂの後方
に位置し、スリツト１５ａ，１５ｂを通過する光
を検出する光電変換器である。１６はスリツト１
５ａ，１５ｂのいずれか一方を遮光する遮光板で
あり、リニアアクチユエータ等の駆動手段（図示
せず）により駆動される。
がｇの場合、レンズ１１による像の倍率をＭとす
ると、Ｓの精度はｇ×Ｍ以下であればよい。１４
はレンズ１１による被検出物１０ａ，１０ｂの像
とスリツト１５ａ，１５ｂは相対位置をスリツト
面上で変化させる走査手段としてのガルバノミラ
ーである。１７はスリツト１５ａ，１５ｂの後方
に位置し、スリツト１５ａ，１５ｂを通過する光
を検出する光電変換器である。１６はスリツト１
５ａ，１５ｂのいずれか一方を遮光する遮光板で
あり、リニアアクチユエータ等の駆動手段（図示
せず）により駆動される。
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
ルバノミラー１４に出力され、パターンスリツト
１５の位置信号が遮光板１６の駆動手段に出力さ
れる。
１８に入力され、制御装置１８より走査信号がガ
ルバノミラー１４に出力され、パターンスリツト
１５の位置信号が遮光板１６の駆動手段に出力さ
れる。
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１０ａ，１０ｂ以外の部分と被検出物１
０ａ，１０ｂによる光源１２からの光の反射光量
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からのガルバ
ノミラー１４の走査信号と駆動回路Ｂ２２からの
遮光板１６の駆動手段の位置信号を読みとり演算
する。サンプリング回路２０にサンプリング信号
が入力されると演算回路２３より走査信号と遮光
板１６の位置信号の演算値を読みとり、被検出物
の位置信号を出力る。
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１０ａ，１０ｂ以外の部分と被検出物１
０ａ，１０ｂによる光源１２からの光の反射光量
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からのガルバ
ノミラー１４の走査信号と駆動回路Ｂ２２からの
遮光板１６の駆動手段の位置信号を読みとり演算
する。サンプリング回路２０にサンプリング信号
が入力されると演算回路２３より走査信号と遮光
板１６の位置信号の演算値を読みとり、被検出物
の位置信号を出力る。
以上のように被検出物の位置は光電変換器１７
からの検出信号、ガルバノミラー１４への走査信
号、スリツト１５ａまたは１５ｂの位置信号によ
り決定される。
からの検出信号、ガルバノミラー１４への走査信
号、スリツト１５ａまたは１５ｂ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４図により説明する。
出方法の一例を第４図により説明する。
被検出面１０上の原点を０とし、原点０からの
被検出物１０ａ，１０ｂの距離ａ、ｂを算出す
る。原点０がスリツト１５ａの位置で結像する時
のガルバノミラーの回転位置G1と被検出物１０
ａがスリツト１５ａで結像する時のガルバノミラ
ーの回転位置G2とのなす角度をθ1、ガルバノミ
ラー１４の回転中心とスリツトプレート１５の距
離をｌとすると、被検出面の区間Ａにおいては、
被検出物１０ａの位置ａはｌ tan2θ／Ｍである。
被検出面の区間Ｂにおいては、被検出物１０ｂの
位置ｂは、スリツト１５ｂに被検出物１０ｂが結
像するときのガルバノミラーの位置C3と前記ガ
ルバノミラー１５の位置G1のなす角度θ2よりｂ
＝（ｌ tan2θ2−Ｓ）／Ｍとなる。
被検出物１０ａ，１０ｂの距離ａ、ｂを算出す
る。原点０がスリツト１５ａの位置で結像する時
のガルバノミラーの回転位置G1と被検出物１０
ａがスリツト１５ａで結像する時のガルバノミラ
ーの回転位置G2とのなす角度をθ1、ガルバノミ
ラー１４の回転中心とスリツトプレート１５の距
離をｌとすると、被検出面の区間Ａにおいては、
被検出物１０ａの位置ａはｌ tan2θ／Ｍである。
被検出面の区間Ｂにおいては、被検出物１０ｂの
位置ｂは、スリツト１５ｂに被検出物１０ｂが結
像するときのガルバノミラーの位置C3と前記ガ
ルバノミラー１５の位置G1のなす角度θ2よりｂ
＝（ｌ tan2θ2−Ｓ）／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。
その動作を説明する。
駆動回路Ｂ２２からスリツト１５ａを選択し、
１５ｂを遮光するための信号が出力され、第２図
に示すように遮光板１６はスリツト１５ｂを遮光
する。次に駆動回路Ａ２１から走査信号がガルバ
ノミラー１４に出力され、被検出面１０上の矢印
Ａの区間を走査する。被検出物１０ａと、被検出
面１０の他の部分での反射光量の違いにより、被
検出物１０ａの反射光がスリツト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
バノミラー１４の走査信号と駆動回路Ｂ２２から
のスリツト１５ａの位置信号（スリツト１５ａ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。
１５ｂを遮光するための信号が出力され、第２図
に示すように遮光板１６はスリツト１５ｂを遮光
する。次に駆動回路Ａ２１から走査信号がガルバ
ノミラー１４に出力され、被検出面１０上の矢印
Ａの区間を走査する。被検出物１０ａと、被検出
面１０の他の部分での反射光量の違いにより、被
検出物１０ａの反射光がスリツト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
バノミラー１４の走査信号と駆動回路Ｂ２２から
のスリツト１５ａの位置信号（スリツト１５ａ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Ｂ２
２から位置信号が出力され、第３図に示すように
スリツト１５ａが遮光され、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
間がガルバノミラー１４により走査される。以下
区間Ａと同様に被検出物１０ｂの位置が、ガルバ
ノミラー１４の走査信号とスリツトの位置信号
（この場合は−Ｓ）の演算によりサンプリング回
路２０から出力される。
２から位置信号が出力され、第３図に示すように
スリツト１５ａが遮光され、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
間がガルバノミラー１４により走査される。以下
区間Ａと同様に被検出物１０ｂの位置が、ガルバ
ノミラー１４の走査信号とスリツトの位置信号
（この場合は−Ｓ）の演算によりサンプリング回
路２０から出力される。
以上のようにスリツトを複数個用いることによ
り、ガルバノミラー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。
り、ガルバノミラー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、
スリツト１５ａで原点０を検出した時のガルバノ
ミラーを回転角を基準とし、スリツト１５ｂによ
る検出区間Ｂでは、ガルバノミラー１４の回転角
と、スリツト１５ｂと１５ａの距離Ｓの差をとつ
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、スリツト１０ｂにて原点
０を検出した時のガルバノミラー１４の回転角を
基準とし、検出区間Ｂにある被検出物１０ｂを検
出した時のガルバノミラー１４の回転角との差に
よつて被検出物１０ａの位置を算出してもよい。
この場合は、スリツトへの位置信号により、基準
とすべきガルバノミラー１４の回転角をいずれに
とるべきかが与えられる。
スリツト１５ａで原点０を検出した時のガルバノ
ミラーを回転角を基準とし、スリツト１５ｂによ
る検出区間Ｂでは、ガルバノミラー１４の回転角
と、スリツト１５ｂと１５ａの距離Ｓの差をとつ
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、スリツト１０ｂにて原点
０を検出した時のガルバノミラー１４の回転角を
基準とし、検出区間Ｂにある被検出物１０ｂを検
出した時のガルバノミラー１４の回転角との差に
よつて被検出物１０ａの位置を算出してもよい。
この場合は、スリツトへの位置信号により、基準
とすべきガルバノミラー１４の回転角をいずれに
とるべきかが与えられる。
本実施例ではスリツトは２個設け場合のみを説
明したが、スリツトは３個以上設けてもまた必要
に応じ、各々のスリツトの形状を変えてもよいこ
とはもちろんのことである。
明したが、スリツトは３個以上設けてもまた必要
に応じ、各々のスリツトの形状を変えてもよいこ
とはもちろんのことである。
本実施例に示す制御回路は一例であつて、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
つた走査信号の出力と駆動回路Ｂによるスリツト
位置信号から被検出物の位置を出力してもよい。
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
つた走査信号の出力と駆動回路Ｂによるスリツト
位置信号から被検出物の位置を出力してもよい。
発明の効果
以上のように本発明はスリツトを少なくとも２
個設け、検出信号、走査信号、スリツト位置信号
により被検出物の位置を決定することにより、検
出範囲が広く、高精度な位置検出装置を得ること
ができ、その効果は大なるものがある。
個設け、検出信号、走査信号、スリツト位置信号
により被検出物の位置を決定することにより、検
出範囲が広く、高精度な位置検出装置を得ること
ができ、その効果は大なるものがある。
第１図は従来例を示す正面図、第２〜３図は本
発明の一実施例における位置検出装置の説明図、
第４図は本発明の制御装置のブロツク図、第５図
は同実施例における位置算出方法を示す説明図で
ある。 １０ａ，１０ｂ……被検出物、１１……レン
ズ、１４……ガルバノミラ、１５ａ，１５ｂ……
スリツト、１７……光電変換器、１８……制御装
置。
発明の一実施例における位置検出装置の説明図、
第４図は本発明の制御装置のブロツク図、第５図
は同実施例における位置算出方法を示す説明図で
ある。 １０ａ，１０ｂ……被検出物、１１……レン
ズ、１４……ガルバノミラ、１５ａ，１５ｂ……
スリツト、１７……光電変換器、１８……制御装
置。
Claims (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
に所定の間隔を有して設けられた複数のスリツト
と、前記スリツトを通過する光を検出する光電変
換器と、前記被検出物の結像と前記スリツトの相
対位置を変化させるガルバノミラーと、前記スリ
ツトの１個を除く他のスリツトを遮光する遮光板
と、前記光電変換器からの被検出物の検出信号と
前記ガルバノミラーの走査信号と前記遮光板によ
り遮光されていない前記スリツトの位置を示すス
リツト位置信号とにより前記被検出物の位置を決
定する決定手段とを備えてなる位置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57201488A JPS5991304A (ja) | 1982-11-16 | 1982-11-16 | 位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57201488A JPS5991304A (ja) | 1982-11-16 | 1982-11-16 | 位置検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5991304A JPS5991304A (ja) | 1984-05-26 |
| JPH0146001B2 true JPH0146001B2 (ja) | 1989-10-05 |
Family
ID=16441886
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57201488A Granted JPS5991304A (ja) | 1982-11-16 | 1982-11-16 | 位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5991304A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5525602B2 (ja) * | 1973-05-10 | 1980-07-07 |
-
1982
- 1982-11-16 JP JP57201488A patent/JPS5991304A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5991304A (ja) | 1984-05-26 |
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