위치검출장치

위치검출장치

제1도는 본 발명의 일실시예에 있어서도 위치검출장치도의 구성도.

제2도는 제1의 실시예에서의 제1도의 슬릿부의 상세도.

제3도는 프라운호퍼 회절의 위치 관계도.

제4도는 동일개구의 규칙적 배열과 구형단개구(矩形單開口)를 조합한 프라운호퍼 회절상(像)의 광강도 분포도.

제5도는 S/F와 최대진폭의 관계도.

제6도는 a/d ₁ 과 L의 변화에 의한 최소진폭의 관계도.

제7도는 제2의 실시예에서의 제1도의 슬릿부의 상세도.

제8도는 종래의 광전식부호기의 구성도.

제9도는 2개의 동일격자 정수의 슬릿의 간격과 진폭의 관계도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 레이저다이오우드 12 : 콜리메이터렌즈

13 : (이동)슬릿판 14 : (고정)슬릿판

15 : 광검출기(광검출소자)

본 발명은 위치결정장치에서의 위치검출장치에 관한 것이다. 기계장치의 회전각을 위치검출장치로 검출하여, 기계장치의 위치결정을 행하는 위치결정장치가 잘 알려져 있다. 이와같은 위치검출장치로서 광전부호기가 널리 이용되고 있다. 이하 도면을 참조하면서, 상술한 종래의 광전부호기의 일례에 대해서 설명한다.

제8도는 종래의 광전부호기를 도시한 것이다. 제8도에 있어서, (1)은 광원, (2)는 콜리메이터렌즈, (3)은 회전디스크, (4)는 고정마스크, (5)는 수광소자, (6)은 파형정형회로이다.

이상과 같이 구성된 광전부호기에 대하여, 이하 그 동작에 대해서 설명한다. 광원(1)으로부터 방사한 광속이 콜리메이터렌즈(2)에서 평행광으로 되고, 회전디스크(3)상의 슬릿과 고정마스크(4)상의 슬릿을 통과한 수광소자(5)에서 광전변환하여, 파형정형회로(6)로부터 신호출력한다. 부재의 회전에 따라서 회전디스크(3)가 회전하면, 회전디스크(3)상의 슬릿과 고정마스크(4)상의 슬릿이 일치, 불일치를 반복하므로서, 파형정형회로(6)로부터 정형파형상신호가 출력되며, 이 신호를 검출하므로서 부재의 회전위치를 검출한다.

이런 종류의 광전부호기의 광원으로서는, 종래에는 필라멘트전구 및 발광다이오우드가 사용되고 있었다.

이와같은 회전디스크상에 규칙적으로 그리고 주기적으로 형성된 슬릿에 주사하기 때문에 회전디스크와 고정마스크의 사이에 단일의 특정한 거리로 유지되지 않으면 안된다.

회전디스크의 슬릿에 평행광선이 투과되면, 회전디스크의 슬릿평면의 후방의 특정평면에 회전디스크의 슬릿으로 회절된 광선의 간섭에 의해서, 회전디스크의 슬릿에서 회절상이 발생하고, 회절상은 동일격자 정수의 고정슬릿에 의해서 주사하게 할수 있다.

이들 평면은 회전디스크의 슬릿의 격자정수 P _M 및 광의 파장 λ 의 경우 회전디스크의 슬릿평면으로부터 거리 n·

제9도에 있어서, 2개의 동일격자 정수의 슬릿의 사이의 상대운동으로 생긴 광변조의 진폭이 대향거리 a에 관해서 도시되어 있다.

그러나 상기와 같은 구성에서는, 광원으로서의 필라멘트전구, 발광다이오우드는 발광면적이 크기 때문에 완전한 평행 광속을 얻기가 어렵고, 광속의 평행성이 나쁘기 때문에, 또한 발광의 파장대역이 넓기 때문에 회전디스크의 슬릿의 회절상이 고정마스크상에서는 흐려지게 되어, 회전디스크와 고정마스크의 간격 L을 크게할 수 없으며, 일반적으로는 L

_M 을 미소하게 하면 먼지등의 침입에 의한 슬릿의 오손 및 파손이 있었다.

또 격자정수에 대하여 슬릿의 광의 투과부는 일반적으로는 1/2 이하로 0.45∼0.5의 값을 취하는 일이 많고 L=(n-1/2)·

종래의 광전식부호기에서는 상기 문제점을 해결하기 위하여, 회전디스크의 평탄성을 향상시키며 회전디스크 베어링의 고정밀도화를 행하므로서 L의 변화를 억제하여, 소형화 및 고분해능화를 도모한 것이었다.

L의 변화를 작게 유지하기 위하여 사용온도조건 및 회전디스크 베어링에 대한 부하조건을 엄격히 제한하여 정밀계측기로서의 구성하기 때문에, 일반산업용으로서의 사용은 어려웠다.

또 높은 광량을 가지는 필라멘트전구와 초점이 긴 콜리메이터렌즈에 의해 비교적평 행도가 높은 광속을 얻어서, 슬릿 회절상이 흐려지는 영향을 억제하여, L의 변화에 크게하고, 고분해능화를 도모하는 방법도 있지마는 높은 광량을 얻기위한 필라멘트전구는 진동에 약하고 수명이 짧고 또한 평행도가 높은 광속을 얻기위한 초점이 긴 렌즈 사용하므로서 조명계통이 대형화로 되므로 일반산업용으로서의 사용은 어려웠다.

이상 종래예에서는 기구의 구성에 따른 제약으로 인해 일반산업용으로서의 소형화 및 고분해능화가 곤란한 문제점을 가지고 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 감안하여 일반산업용으로서 사용할 수 있는 소형 및 고분해능의 위치검출장치를 제공하는 것이다.

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 제1의 발명은, 광전식 위치검출장치에 있어서, 광원으로서 레이저광원을 사용하고, 레이저광원의 발광원의 크기 S와 콜리메이터렌즈의 초점거리 F간의 관계를 S/F

₁ /2L로 하고, 광원쪽의 슬릿판상의 슬릿의 폭 a이 a d

₁ /2의 주기적 슬릿에 의해 생기는 프라운호퍼 회절상의 명암줄무늬를 광검출기로 검출한다고 하는 구성을 구비한 것이다.

또, 본 발명의 제2의 발명은, 광원으로서 레이저광원을 사용하고, 레이저광원의 발광원의 크기 S와 콜리메이터렌즈의 초점거리 F간의 관계를 S/F

₂ /L로 하고, 광원쪽의 슬릿판상의 슬릿폭 a을 a d

₂ /2L로 하고, 광원쪽의 슬릿판상의 주기적 슬릿과 광검출기쪽의 슬릿판상의 주기적 슬릿간의 거리를, 상기 광원쪽의 주기적 슬릿의 프라운호퍼 회절상의 0차의 주극대(主極大)와 1차의 주극대의 간격은 상기 주기적 슬릿의 슬릿간격의 정수배이고, 또한 상기 프라운호퍼 회절상의 주극대의 폭은 상기 광검출기쪽의 주기적 슬릿의 슬릿간격의 1/2이하로 하고, 상기 광원쪽의 주기적 슬릿의 슬릿간격의 정수분의 1의 슬릿간격으로 설정된 상기 광검출기쪽의 주기적 슬릿을 개재해서, 상기 프라운호퍼 회절상의 명암줄무늬를 광검출기로 검출한다고 하는 구성을 구비한 것이다.

본 발명은 제1의 발명의 작용은, 레이저광원과 콜리메이터렌즈에 의해 양질의 평행광속을 얻어, 레이저광의 가간섭성(可干涉性)에 의한 주기적 슬릿의 프라운호퍼 회절상이 큰 0차의 주극대를 얻으므로서, 명암줄무늬의 선명도가 증가하는 동시에 밝은 부분이 예리한 비임형상으로 되므로서, 슬릿판과 광검출기의 간격을 크게할 수 있어, 소형화 및 고분해능화를 용이하게 행할 수 있게 된다.

본 발명의 제2의 발명의 작용은, 주기적 슬릿의 프라운호퍼 회절상이 큰 0차의 주극대를 얻으므로서, 밝은부분이 폭이 좁은 예리한 비임형상으로 되므로서 2장의 슬릿판의 간격을 감소시키는 일없이, 광검출기쪽의 슬릿판상의 주기적 슬릿의 간격을 작게하는 것만으로서 고분해능화가 가능하게되어, 한층의 소형화 및 고분해능화를 용이하게 행해지게 된다.

본 발명은 적어도 1개의 가간섭성과 평행성을 가진 레이저광원(11), (12)과, 상기 레이저광이 조사하는 위치를 형성한 주기적 슬릿을 가진 제1의 슬릿수단(13)과, 상기 제1의 슬릿수단의 적어도 2개 이상의 주기적 슬릿을 통과한 광상호간에 발생하는 간섭상의 동위상차를 가진 광파를 투과시켜 얻은 거리에 배치한 주기적 슬릿을 가진 제2의 슬릿수단(14)과, 상기 제2의 슬릿수단이 적어도 2개 이상의 주기적 슬릿에 의해 발생하는 간섭상의 총광량을 검출하는 거리에 배치한 광검출기(15)를 가진 것을 특징으로 하고, ㉠ 상기 제1의 슬릿판위에 있는 주기적 슬릿에 의해 발생하는 회절 및 간섭상의 동위상차를 가진 광파만을 투과하는 거리에 주기적 슬릿을 가진 제2의 슬릿판을 배치하는데 따라서 제1의 슬릿판과 제2의 슬릿판의 간격을 크게하게되어 종래의 기 술로는 10∼20μ정도의 정밀도를 요하는 조립을 필요로 하였던 것이 200μ이상의 간격에서 배치가능하게 되어 조립을 상당히 용이하게 할수 있으며, ㉡ 상기 제2의 슬릿판위에 있는 주기적 슬릿에 의해서 발생하는 회절 및 간섭상의 총광량을 광검출기에 의해 검출하며, 광의 파동성과 입자성중에서 입자성의 성질만을 이용해서 광을 검출하고 있기 때문에, 일반적인 광을 사용한 검출에서 문제가 되는 광의 간섭에 의한 영향이 없고 안정된 출력이 얻어진다.

또한, 본원 발명은 회절간섭상의 동위상차를 가진 광파만을 투과하는 제2의 슬릿수단을 형성하는데 따라서 간섭상 전체로부터 동위상차를 가진 광파(즉, 간섭상이 동일한 밝기를 가지부분) 모두를 광검출기로 받기 때문에 수광량이 많고 출력신호의 S/N도 양호하다.

이하 본 발명의 제1의 실시예에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다.

제1도는 본 발명의 실시예에 있어서의 위치검출장치의 구성도를 도시한 것이다.

제1도에 있어서, (11)은 레이저다이오우드, (12)는 콜리메이터렌즈, (13)은 이동슬릿판, (14)는 고정슬릿판, (15)는 광검출소자이다.

이상과 같이 구성된 위치검출장치의 광학부분에 대해서, 이하 그 동작을 설명한다.

먼저 상기 레이저다이오우드(11)의 발광면으로부터 방출한 광은 상기 콜리메이터렌즈(12)에서 평행광속으로 되어, 상기 이동슬릿판(13)을 조사한다.

제2도에 도시한 바와같이, 상기 이동슬릿판(13)상에는, 개구폭 a의 슬릿(16)이 간격 d ₁ 으로 다수개를 나란하게 배치하였으며, 광은 상기 슬릿(16)부에서 투과되며 다른 부분에서 차단되고, 투과된 광은 상기 고정슬릿판(14)을 조사한다.

이때 상기 슬릿(16)을 투과한 파장 λ의 프라운호퍼 회절상은, 상기 슬릿(16)에 동일구형을 가지는 슬릿개구를 규칙적으로 다수개 배치하였으므로 상기 슬릿(16)의 광의 회절로서 동일개구의 규칙적 배열과 구형단개구를 조합시킨 것이다.

상기 슬릿(16)의 방향은 제3도의 y측에 평행이며 그 중심이 X축상에 일정한 간격 d ₁ 을 가지고 규칙적으로 나란하게 배치되어 있다. 광원 S은 X ₁ -Y ₁ 평면상에 있는 Y ₁ 축에 평행이고 중심이 X ₁ 축상에 있는 슬릿으로 하면, 회절상 P은 X ₂ 축상에 중심을 가지고 Y ₂ 축에 평행인 가는 선으로 되며, 회절상의 강도분포 I(P)는

I(P)=Io(P) │F(P)│ ² … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … (1)

로 된다. Io(P)는 구형단개구에서의 회절상의 강도분포로서,

로 되며, │F(P)│ ² 는 N개의 동일개구와 원점에 있는 제1개구로부터 X축상에 d ₁ 의 간격을 가지면서 순차적으로 나란하게 배치되어 있을 때의 회절상의 상대적 강도분포로서,

로 되며, 광원이 파장 λ의 단색광원의 경우, (1)식의 I(P)를 │F(P)│ ² 중의 d ₁ (sinθ ₁ +sinθ ₂ )의 함수로서 그려진 것이 제4도이다(참고문헌 : 광학기술핸드북[일본아사쿠라서점]).

여기서 광원에서는 상기 레이저다이오우드(11)와 상기 콜리메이터렌즈(12)를 사용하여 평행광속으로 되므로 상기(3), (5)식은 각각,

로 되어, 주극대가 나오는 조건은

dsinθ ₂ =mλ(m=0, ±1, ±2) … … … … … … … … … … … … … … … … … (8)

이 된다.

주극대의 폭은 주극대의 간격의 2/N로서 N이 커질수록 주극대가 점점 가늘게 되어 끝이 예리하게 된다. 또 제4도에 도시한 바와같이│F(P)│ ² 의 각 차수의 주극대를 연결한 점선을 구형단개구의 Io(P)의 분포를 표시한다.

이상과 같이 해서 구해진 상기 슬릿(16)의 프라운호퍼 회절상은, 상기 고정슬릿판(14)상에 투영된다.

제2도에 도시한 바와같이, 상기 고정슬릿판(14)상에는, 개구폭 b의 슬릿(17)이 d ₂ =d ₁ 으로 설정된 간격 d ₂ 으로 다수개가 나란하게 배치되어 있으며, 광은 상기 슬릿(17)부에서는 투과되며, 다른 부분에서는 차광되고, 투과된 광은 상기 광검출소자(15)를 조사한다.

이때 상기 고정슬릿판(14)상에 투영된 프라운호퍼 회절상의 주극대의 간격이, 상기 고정슬릿판상에 나란하게 배치되어 있는 상기 슬릿(17)의 간격 d ₂ 과 일치할 때, 근사적으로는 주극대의 피이크가 상기 슬릿(17)내에 있을 때, 상기 이동슬릿판(13)의 이동에 따라서 상기 광검출소자(15)로부터 출력되는 검출신호의 진폭은 최대로 된다. 단, 프라운호퍼의 회절상의 주극대의 간격은 강기 고정슬릿판상에서는 차수(次數)가 높아질수록 길어지는 부등간격이며, 또, 차수가 높아질수록 강도는 낮아지므로서 실용적인 허용도에 의해 고려해야하는 주극대의 차수는 결정된다. 실용적인 허용도를 결정하는 요인으로서 상기 슬릿(16)의 간격 d ₁ 과 개구폭 a의 비로 되어있으며, 대표적인 예로서는, d ₁ ≒ 2a가 된다. 이때 0차의 주극대에 대하여, 2차 이상의 주극대의 강도는 약 1/22이하로 되므로서 2차 이상의 주극대를 무시하고, 0차와 1차의 주극대의 피이크가 상기 슬릿(17)내에 있으면 검출신호의 진폭은 검출하기에 충분하다.

또, 프라운호퍼 회절상의 각차의 주극대의 크기는, 제4도에 도시한 바와 같이 상기 슬릿(16)의 간격 d ₁ 과 개구폭 a의 비에 의해서 결정된다. 0차의 주극대에 대하여 1차 이상의 주극대는 d ₁ /a이 작아질수록 작아지며, d ₁ /a을 작게할수록, 즉 a를 크게할수록 보다 낮은차수의 주극대를 무시할 수 있다.

또 실용적인 허용도를 결정하는 다른 요인으로서는, 광원의 크기 S가 있다. 제3도에 있어서 광원 S을 점광원으로 생각하고 있으나, 실용적으로는, 크기 S를 가진 광원을 초점거리 F의 콜리메이터렌즈에 의해 광학적으로 무한대에 설치한 것으로 된다. 따라서 광원은 점광원의 집합으로 생각되며, 무한대에서 S/F인 각도범위내에 점광원이 분포하고 있는 것으로 생각해도 좋으며, 그 결과로 생기는 상기 슬릿(16)의 프라운호퍼 회절상도, 근사적으로 S/F의 확대각을 가지게 된다.

이상의 요인과는 별도로, 장치의 구성상에서 일어날 수 있는 것으로는 상기 이동슬릿판(13)과 상기 고정슬릿판(14)간의 간격의 변화가 발생하며, 이에 따라서 프라운호퍼 회절상의 주극대의 간격에 변화가 발생하는 일이다. 이때 0차의 주극대와 1차의 주극대의 평균적 간격을 상기 슬릿(17)의 간격 d ₂ 와 일치시키면, 상기 이동슬릿판(13)과 상기 고정슬릿판(14)의 간격의 변화를 최대로 허용할 수 있는 것으로 된다. 0차의 주극대와 1차의 주극대의 간격이 상기 슬릿(17)의 간격 d과 일치하는 상기 이동슬릿판(13)과 상기 고정슬릿판(14)의 간격 L은, (8)식에 있어서,

m=1… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … (9)

로부터

으로 된다. 또 프라운호퍼 회절상의 주극대와 1차의 주극대의 간격이 Md ₁ (M은 정의 정수)일때, 주극대의 폭 W은

로 주어지며, N과 M으로 결정되는 주극대의 폭 W이 상기 슬릿(17)의 간격의 1/2를 넘지않는 범위에서, 즉

인 조건내에서는 검출신호의 진폭은 검출하기에 충분하므로

가 된다.

또, 주극대의 실용적인 폭 W은, 광원의 크기 S와 콜리메이터렌즈의 초점거리 F에도 관계하여,

로 주어지며, N이 충분히 크고, 주극대의 폭 W이 상기 슬릿(17)의 1/2을 넘지않는 범위에서, 즉,

인 조건에서, 검출신호의 진폭은 검출하기에 충분하다.

제5도에, S/F의 변화에 의한 최대진폭의 변화를 도시한다.

다음에, 상기 이동슬릿판(13)과 상기 고정슬릿판(14)간의 간격 L의 변화에 의한 검출신호의 진폭변화는 각차의 주극대 간격이 슬릿간격의 정수배와 일치하지 않을때에 발생하며, 검출신호의 진폭변화의 크기는 1차 이상의 주극대의 크기에 의존한다.

제6도는 (1), (2), (4)식으로부터 a/d ₁ 의 값에 의해서 각차의 주극대의 크기와 간격을 구하고, L을 변화시켰을때의 검출신호의 최소진폭을 0차의 주극대의 크기와의 비로서 플로트한 결과이며, 최소진폭치가 크면 최대진폭치와의 차가 작아서, L의 변화에 의한 진폭변화가 작은 것으로 된다.

이상과 같이 본 실시예에 의하면, 광원으로서 레이저다이오우드와 콜리메이터렌즈를 사용하고, 이동슬릿 판상에 규칙적으로 다수 배치한 슬릿에 의하여 발생하는 프라운호퍼 회절상을 고정슬릿판상에 투영하여 주극대를 검출하므로서, 선명도가 높은 명암줄무늬를 검출하게되어, 소형화·고분해능화를 용이하게 행할 수가 있다. 또한, 이동슬릿판상의 주기적 슬릿의 슬릿폭을 슬릿간격의 1/2이상으로 설정하므로서, 0차의 주극대의 크기에 대한 1차 이사의 주극대의 크기의 비를 작게할 수 있어, 이동슬릿판과 고정슬릿판간의 간격의 변화에 대하여 안정된 검출신호를 얻음으로서 소형화 및 고분해능화를 용이하게 행할 수 있다.

또, 레이저광원과 함께 구성되는 콜리메이터렌즈의 초점거리와 레이저다이오우드의 발광원의 크기의 비를, 이동슬릿판과 고정슬릿판간의 거리와 이동슬릿판상에 있는 주기적 슬릿의 슬릿간격의 1/2의 비보다 작게하여, 프라운호퍼 회절상의 흐림을 작게할 수 있어, 선명도가 높은 명암줄무늬를 얻게되므로서, 소형화 및 고분해능화를 용이하게 행할 수 있다.

또한, 0차의 주극대와 1차의 주극대의 간격이 슬릿간격의 정수배 가까이로되게 고정슬릿판상에 투영하므로서, 프라운호퍼 회절상의 명암줄무늬의 진폭을 손상시키는 일없이 이동슬릿판과 고정슬릿판의 간격을 크게할 수 있고, 이동슬릿판과 고정슬릿판간에의 먼지등의 침입에 의한 슬릿판의 오손 및 파손에 의한 슬릿판 수명의 단축영향을 경미하게 할 수 있으므로, 소형화 및 고분해능화를 용이하게 행할 수 있다.

또, 0차의 주극대와 1차의 주극대의 간격만을 취급하므로서, 실용상 충분한 정밀도로 이동슬릿판과 고정슬릿판간의 간격을 설정할 수 있으므로 이동슬릿판과 고정슬릿판간의 간격을 용이하게 결정할 수 있었다.

또, 0차의 주극대와 1차의 주극대의 간격이 슬릿간격이 정수배와 일치하도록 고정슬릿판상에 투영하므로서, 이동슬릿판과 고정슬릿판의 간격변화에 의한 검출신호변화를 최대한 허용할 수 있는 구성으로 되어, 기구의 구성상에 의한 이동슬릿판과 고정슬릿판의 간격정밀도의 영향을 경미하게 할수 있어, 소형화 및 고분해능화를 용이하게 행할 수 있다.

또, 0차의 주극대로부터 n차의 주극대가 고정슬릿판상의 슬릿내에 들어갈 수 있도록 투영하므로서, 프라운호퍼 회절상의 명암줄무늬의 진폭을 최대한 검출신호의 진폭으로 변환할 수 있는 구성으로되어, 보다 큰 진폭의 검출신호를 얻게되어서, 소형화 및 고분해능화를 용이하게 행할 수 있다.

또한, 본 실시예에 있어서는 광원쪽에 이동슬릿판을 배치하였으나, 광원쪽에 고정슬릿판을 배치해도 좋다.

또한, 본 실시예에 있어서는 고정슬릿판을 배치하였으나, 고정슬릿판의 슬릿기능을 가진 광학검출소자만을 사용한 경우도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있는 것은 물론이므로 설명을 생략한다.

또, 본 실시예에 있어서는, 광원으로 레이저다이오우드와 콜리메이터렌즈를 사용하였으나, 평행광속을 얻을 수 있는 레이저광원이면 어느것을 사용해도 된다.

다음에, 본 발명의 제2의 실시예에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 제1도와 같이 구성된 위치검출장치에 있어서, 제1의 실시예와 마찬가지로하여 상기 슬릿(16)의 프라운호퍼 회절상은, 상기 고정슬릿판(14)상에 투영된다. 제7도에 도시한 바와같이, 상기 고정슬릿판(14)상에는, 개구폭 b의 슬릿(17)이, d ₂ 가 d ₁ 의 정수분의 1로 설정된 간격 d ₂ 으로 다수를 나란히 배치하였으며, 광은 상기 슬릿(17)부에서는 투과되며 다른 부분에서는 차광되고, 투과된 광은 상기 광검출소자(15)를 조사한다.

이때 상기 고정슬릿판(14)상에 투영된 프라운호퍼 회절상의 주극대의 간격이, 상기 고정슬릿상에 늘어놓인 상기 슬릿(17)의 간격 d ₂ 의 정수배와 일치하고, 상기 주극대의 폭 W이 상기 슬릿(17)의 간격 d ₂ 의 1/2을 넘지않는 범위에 있을때, 상기 이동슬릿판(13)의 이동에 따라서 상기 광검출소자(15)로부터 출력되는 검출신호의 진폭은 최대가 된다.

여기서, 상기 프라운호퍼 회절상 0차의 주극대와 1차의 주극대의 간격이 M ₁ D ₁ (M ₁ 은 정의 정수)일 때, 주극대의 폭 W은,

로 주어지며, 상기 고정슬릿판(14)상의 슬릿(17)의 간격 d ₂ 이 d ₁ /M ₂ (M ₂ 는 정의 정수) 일 때,

즉,

인 조건내에서, 검출신호의 진폭은 충분히 있다고 생각되며, 일실시예로서 M ₁ =1로 했을 때,

가 되어, 상기 이동슬릿판(13)상에 있는 슬릿(16)의 간격 d ₁ 의 4/N까지 상기 고정슬릿판(14)상의 슬릿(17)의 간격 d ₂ 을 작게하여도 검출신호의 진폭은 충분히 있는 것으로 되어, d ₁ =d ₂ 로 놓는 경우에 비해 N/4배의 분해등의 향상이 가능해진다.

또, 이때의 상기 이동슬릿판(13)과 상기 고정슬릿판(14)의 간격 L은 (8)식에 있어서,

m=1 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … (21)

로부터,

로 되며,

따라서, (19)식의 조건내에서,

가 된다.

상기 이동슬릿판(13)과 상기고정슬릿판(14)의 간격을 좁히지 않고, 분해능의 향상이 가능해진다.

이상과 같이 본 실시예에 의하면, 광원으로서 레이저다이오우드와 콜리메이터렌즈를 사용하고, 이동슬릿판상의 주기적 슬릿에 의해 발생하는 프라운호퍼 회절상의 0차의 주극대와 1차의 주극대의 간격이 상기 주기적 슬릿의 간격의 정수배가되는 위치에 고정슬릿판을 설치하고, 상기 고정슬릿판상의 주기적 슬릿의 간격을 이동슬릿판상의 주기적 슬릿의 간격의 정수분의 1이고, 이동슬릿판상의 주기적 슬릿에 의해 생기는 프라운호퍼 회절상의 주극대의 폭의 2배 이상으로 설정하므로서, 프라운호퍼 회절상의 명암줄무늬의 진폭을 손상시키는 일없이 고분해능화가 가능해지고, 고분해능화에 따른 이동슬릿판과 고정슬릿판의 간격을 감소시키는 일없이 소형화 및 고분해능화를 용이하게 행할 수 있다.

또한, 본 실시예에 있어서는, 광원쪽에 이동슬릿을 배치하였으나, 광원쪽에 고정슬릿판을 배치해도 좋다.

또, 본 실시예에 있어서는 고정슬릿판을 설치하였으나, 고정슬릿판의 슬릿기능을 가진 광검출소자만을 사용한 경우도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있는것은 말할것도 없다.

또, 본 실시예에 있어서는, 광원레이저다이오우드와 콜리메이터렌즈를 사용하였으나, 평행광속을 얻을 수 있는 레이저광원이면 어느것을 사용해도 좋은 것은 말할것도 없다.

이상 설명한 바와같이, 본 발명의 제1의 발명에 의하면, 레이저광원과 콜리메이터렌즈에 의해 양질의 평행광속을 얻고, 레이저광의 가간섭성에 의한 주기적슬릿의 프라운호퍼 회절상이 큰 0차의 주극대를 얻으므로서, 명암줄무늬의 선명도가 증가하는 동시에 밝은부분이 예리한 비임형상으로되는 동시에, 주극대의 간격을 슬릿간격과 일치시키게하는 거리에 2장의 슬릿판을 설치하므로서, 기구의 구성상에 의한 2장의 슬릿판의 간격정밀도의 영향을 경미하게하고, 2장의 슬릿판의 수명을 길게할 수 있고, 소형화 및 고분해능화를 용이하게 행할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또, 본 발명의 제2의 발명에 의하면, 주기적 슬릿의 프라운호퍼 회절상의 큰 0차의 주극대를 얻으므로서, 밝은부분이 폭이접은 예리한 비임형상으로되는 동시에, 주극대의 간격을 슬릿간격과 일치시키게하는 거리에 2장의 슬릿판을 설치하고, 광검출기쪽의 슬릿판상에 있는 주기적 슬릿의 슬릿간격을 광원쪽의 슬릿판상에 있는 주기적슬릿의 슬릿간격의 정수분의 1이고, 주극대의 폭의 2배이상으로 설정하므로서, 2장의 슬릿판의 간격을 감소시키는 일없이, 광검출기쪽의 슬릿판상의 주기적 슬릿의 슬릿간격을 작게하는 것만으로서 고분해능화를 할수 있어, 소형화 및 고분해능화가 용이하게 행할 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있는 뛰어난 위치검출장치를 실현할 수 있는 것이다.